複雑なプラスチック部品の金型設計は科学であり芸術である。自動車、医療、家電、航空宇宙など様々な産業でプラスチック部品の複雑な設計の必要性が高まるにつれ、金型設計に関わる細部を無視することはできません。このブログでは 複雑なプラスチック部品の金型を設計する方法、 また、実用的な金型戦略の適用も可能である。

あなたは製品設計者ですか、それとも製造エンジニアですか？そうであれば、複雑なプラスチック部品周辺の金型を設計する能力が、部品の品質、生産率、コストの面で多くを節約したり、あるいは犠牲にしたりする可能性があることに気づくかもしれません。では、最後までお読みください。

金型設計の原則を理解する

金型を設計する場合、複雑なプラスチック部品は単純に3D形状を複製するだけではありません。そのためには、熱可塑性プラスチック、収縮、材料の流れ、ラッド金型の冷却に関する十分な知識が必要です。

パーティングラインの定義

別れの言葉： これは、金型の2つの半分が合わさる線です。複雑な形状の場合、明確なパーティングラインがあることで、きれいな排出が保証され、後処理は最小限、もしくは不要になります。

均一な肉厚

肉厚を一定にすることで、反りやヒケ、ショートショットの可能性を減らすことができる。肉厚のばらつきは避けるか、緩やかにする必要がある。

適切な換気

複雑なプラスチック部品には、エアトラップの問題があります。モールドベントは、閉じ込められた空気を逃がし、部品の仕上がりの問題や不完全な充填をなくすことができます。

冷却システム設計 

金型キャビティに沿って均一に冷却するためには、冷却流路をうまく配置する必要がある。これは、生産量が多い場合に不可欠になります。

これらの基本ルールは、複雑なプラスチック部品の金型を設計する方法を学ぶ鍵であり、生産スケジュールや金型寿命も同様である。

金型設計に適したCADソフトウェアの選択

詳細な特徴を持つ金型の設計には、専門的なCADソフトウェアが必要です。これらのツールは、3Dモデリングを支援するだけでなく、高度なシミュレーションや検証ツールも備えています。 推奨CADツール

1.ソリッドワークス

SolidWorksには、中子、キャビティ、分割線を正確に作成できる金型ツールがあるため、プラスチック金型設計に最適です。

2.オートデスク モールドフロー

このコンピューター・コードは、射出プラスチックの挙動シミュレーションを支援し、金型製造前に、ウェルド・ラインやエア・トラップなど、起こりうる流動問題を浮き彫りにすることができる。

3.PTCクレオ

PTC Creoは、サーフェシングとツーリング機能において最も強力なツールの1つであり、エンジニアが複雑な金型を効果的に扱うことを可能にします。

4.シーメンスNX

製品設計と金型設計が融合したプレミアムソリューション。自動車メーカーや航空機メーカーの間で人気がある。

学習における信頼性と効率性 複雑なプラスチック部品の金型を設計するには によって決定される。 CADソフトウェア あなたが使うもの。

設計金型におけるアンダーカットと抜き勾配の管理

アンダーカットとは、成形品のくぼみや突起のことで、金型から成形品を直接取り出す際に邪魔になる。金型の設計を難しくし、ほとんどの場合、クリアするためにサイドアクションやリフターが必要となる。

ハンドル・アンダーカット・ソリューション

• スライディング・コアを適用する：ポット開口時にサイドコアがスライドし、アンダーカットを排出する。
• リフター：金型内で旋回し、内部パターンを排出する。
• 再設計：場合によっては、アンダーカットを除去するために部品形状を再設計することが、最もコスト効率の良い方法となる。

ドラフト角度の重要性

部品の排出には抜き勾配が必要です。適切な抜き勾配（部品は通常1～2度）がないと、部品が金型に付着し、摩耗や破損の原因となります。

ベストプラクティス

• テクスチャーのある面では、より大きなドラフトを適用する。
• 垂直の壁の使用は避けるべきである。
• 抜き勾配の方向は、常に金型開口部の方向でなければならない。

アンダーカットと抜き勾配の適切な適用は、複雑なプラスチック部品の金型設計を学ぶ上で重要なポイントであり、余分な金型の問題を排除します。

複雑形状の金型設計技術

金型製作は、金型設計が確定した後の工程である。複雑な形状の場合、従来の金型製作方法では不十分な場合があります。洗練された金型製作技術

高速CNC加工

多軸 CNCフライス盤 金型キャビティに複雑な部分を加工できる。医療用部品のような高精度に最適だろう。

放電加工

鋭利な内コーナーや複雑なキャビティの製造に適用されるEDMは、従来の機械加工では製造できなかった形状に最適です。

アディティブ・ツーリング（3Dプリント金型）

生産量が短い場合（または試作品）、複雑な冷却通路や有機的な形状を持つ金型インサートを製作するために3Dプリンティングが使用されることがある。

コンフォーマル冷却

この方法では、金型インサートは3Dプリントされ、部品の形状に沿った溝がある。これにより、冷却時間と反りが根本的に改善される。

これらの金型製作方法をワークフローに取り入れることで、高性能プラスチック部品の金型を提供する能力が向上し、複雑なプラスチック部品の金型設計方法のスキルを証明することができます。

製造性の最適化

最高の金型設計をすることは可能だが、部品自体が製造性（DFM）のために設計されていない場合、生産は遅れ、結局は高いコストを支払うことになる。

設計から製造までのチェックリスト

• ジオメトリの簡略化が可能な場合は、部品でそれを行う。
• 標準的なモールドベースのサイズを使用すること
• 浅く広い空洞は避けるべき
• 最適化された材料フロー経路を確保する。
• 設計の検証-フローシミュレーションツールは設計の検証に使用される。

DFMの原則を金型設計と整合させれば、金型が設計通りに動作し、部品が設計通りに動作することが保証されます。

結論

複雑なプラスチック部品に使用される金型の製造は、細部の設計、エンジニアリングの正確さ、設計の多様性が要求される複雑な仕事です。金型設計の基礎を学び、CADソフトを使いこなし、アンダーカットや抜き勾配の特殊性を把握し、最終的には金型設計の高度な手法を適用する。

高性能プラスチック部品を必要とする業界で競争力を維持したいのであれば、以下のような知識に投資する必要がある。 複雑なプラスチック部品の金型を設計するには は譲れません。製造プロセスを合理化するだけでなく、リードタイムを短縮し、収益性を高めることができます。

医療機器、自動車内装、消費財の開発にかかわらず、優れた設計の金型は、一貫した信頼性の高い生産へのパスポートです。

複雑なプラスチック部品の金型設計方法に関するFAQ 

1.金型設計で最も重要な原則は何ですか？

その中で最も重要なのは、反りやヒケなどの欠陥を避けるために、肉厚を均一にすることである。

2.なぜ金型設計に抜き勾配が必要なのか？

抜き勾配は、金型からの成形品の排出を容易にし、金型や成形品の損傷を防ぎます。

3.複雑なプラスチック部品のアンダーカットをどのように処理しますか？

サイドアクション、リフター、またはアンダーカットを避けるための部品の再設計が通常使用される。

4.金型設計に最適なCADソフトは？

金型設計に特化した最もポピュラーなツールは、SolidWorks、Autodesk Moldflow、Siemens NXで、これらのツールは豊富なツールと金型シミュレーション特性を備えている。

5.金型製作におけるコンフォーマル冷却の役割は？

コンフォーマル冷却は、金型キャビティの形状を利用した温度制御とサイクルタイム短縮の一種で、特に複雑なプラスチック部品に有効です。