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1.2mm の薄肉食品容器用の 16 個のキャビティのツールを想像してください。 2 つの金型工場は、同じ鋼種、同じホット ランナー製、同じ 10 週間のリードタイムを見積もっています。 1 つのツールは 9 秒のサイクルで安定し、スクラップは 0.5 パーセント未満になります。もう 1 つは 12 秒かかり、フラッシュを追いかけるシフトに費やします。成形機は同一です。異なるのは、金型の設計方法です。
簡単に言えば、射出成形金型を設計するときは、その部品の今後 5 年間のコストのほとんどを決定することになりますが、最も高価な間違いは最初の 2 週間に発生します。壁の厚さ、抜き勾配、鋼材の選択、ゲートの位置、ランナーのサイズ、冷却レイアウト、排出はすべて関連しています。キャビティブロックが硬化し、新しいインサートを購入した後、肉厚を変更します。 CAD レビュー中に変更すると、午後のエンジニアリング時間がかかります。
プロセス ガイドでは通常、冷却を全サイクルのおよそ半分から 3 分の 2 に置き、保圧、射出、金型の動作が残りを構成します。この 1 つの事実は、工具が見積もられたサイクルに到達しない場合に、通常、射出速度ではなく冷却レイアウトが最初に検討される理由を説明しています。
成形サイクルのおおよその割合。実際の範囲は壁の厚さ、樹脂、機械の設定によって変化します。
金型ではなく部品から始める
キャビティ ブロックは、流れではなく外観のために描画されたパーツを救済することはできません。金型ジオメトリがモデル化される前に、4 つの部品レベルのルールがほとんどの重みを占めます。
- 均一な肉厚。 厚い部分は薄い部分よりも遅く凍結するため、ヒケ、ボイド、反りが生じます。剛性が必要な場合は、壁自体を厚くするのではなく、公称壁の約 50 ～ 60% の位置にリブを追加します。
- 下書き。 垂直面は、突き出し中に鋼材を引きずり、部品を傷つけます。一般的なガイダンスは、滑らかな表面では 0.5 ～ 1 度で、テクスチャ面や深いコアでは特別な抜き勾配を加えます。
- 半径。 鋭い内部コーナーは応力を集中させ、溶融を抑制します。標準的な開始点は、壁厚の少なくとも半分の内側半径です。
- アンダーカット。 すべてのアンダーカットにより、サイド アクション、リフター、または折りたたみ可能なコアが追加され、さらにメンテナンスが可能になります。避けられないものもあるが、それぞれについてもう一度質問する価値がある。
また、壁の厚さは、成形業界全体で使用されている標準的な熱伝達の参考文献に記載されている二乗関係に従うため、他の単一の変数よりもサイクル タイムを左右します。
冷却時間は壁の厚さの二乗に比例するため、壁を 2 倍にすると、凍結に必要な時間はおよそ 4 倍になります。
| 特徴 | 共通の開始範囲 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| 公称壁（ABS、PP） | ABS の場合は 1.5 ～ 3.0 mm。 PP用0.8～3.0mm | 厚い壁は沈み、歪み、サイクルが遅くなります |
| 滑らかな壁の隙間風 | 0.5～1度 | 突き出し抵抗と表面の擦り傷を軽減します |
| テクスチャーのある壁のドラフト | テクスチャ深さ 0.025 mm ごとに約 1 度を追加します。 | テクスチャーがスチールに食い込み、パーツをグリップします |
| リブの厚さ | 公称壁の 50 ～ 60% | リブ上のヒケを防止 |
| 内隅半径 | 少なくとも 0.5 x 肉厚 | 応力集中を軽減し、流れを改善します |
| ベントの深さ | 0.01 ～ 0.03 mm（溶融粘度による） | バリを発生させずに閉じ込められた空気を放出します。 |
スチールの選択とプレートスタック
スチールは個人の好みではなく、体積、樹脂、表面の要件に従います。約 30 HRC でプリハードンされた P20 タイプの鋼は、少量から中量の工具および単純な形状に適しています。約 33 ～ 36 HRC の 718 タイプのグレードは、より大きなコアの靭性を高めます。摩耗や長時間の生産が問題となる場合は、通常、48 ～ 52 HRC で硬化された H13 タイプの鋼が、事前硬化されたベースに装着されるインサートとして使用されます。約 50 ～ 54 HRC のステンレス S136 タイプ鋼は、腐食性 PVC 化合物や光学および医療用表面に対応します。
金型もプレートのスタックであり、単一のキャビティが切断される前に、スタックによってトン数、日光、突き出しストロークが固定されます。
簡素化されたプレート スタック: クランプ プレートが荷重を支え、キャビティとコア ブロックが部品を成形し、エジェクタ ハウジングが突き出しシステムを保持します。
ゲート、ランナー、ベント
ゲートの位置によって、ウェルド ラインが形成される場所、キャビティがどの程度均等にパックされるか、完成品に化粧マークが許容されるかどうかが決まります。ほとんどの場合に 4 つのルールがカバーされます。
- 保圧圧力が最後に凍結する領域に到達できるように、最も厚いセクションにゲートを入れます。
- すべてのキャビティが同時に満たされるように、キャビティ全体の流動長のバランスをとります。
- ゲートの厚さを成形品壁のおよそ 50 ～ 60% に設定します。ゲートが薄いほど、メルトの剪断力は大きくなりますが、凍結が早くなります。
- 小さな跡が許容できる場所にゲートを配置するか、制御された痕跡を残すホットチップを使用してください。
換気は仕事の残りの半分です。キャビティ内に閉じ込められた空気が燃焼し、ショート ショットを引き起こし、射出圧力を押し上げます。ベントは通常、溶融粘度に応じて 0.01 ～ 0.03 mm の深さで切り取られ、充填する最後の点とウェルド ラインの位置に沿って配置されます。
ホット ランナー システムとコールド ランナー システムの定性的比較。ホット ランナーは無駄を削減し、サイクルを高速化しますが、コストが高く、色の変化が遅くなります。
薄肉パッケージングは、ランナーの設計と機械の選択を一緒に決定する必要がある最も明白なケースです。の 薄肉製品 ページには、短い流量とホットチップが高速射出ユニットとどのように組み合わされるかを示しています。
冷却レイアウトと排出設計
冷却チャネルは、表面から一定の距離 (通常はチャネル直径の 1.5 ～ 2.5 倍) で部品の輪郭に沿って配置し、チャネル間の間隔は等しくする必要があります。深いコアにはバッフル、バブラー、またはサーマルピンが必要です。これは、まっすぐなドリル線では高いコアまで十分に到達できないためです。支配的なルールはバランスです。キャビティ側とコア側は同じ速度で熱を除去する必要があります。そうでないと、部品は高温側に向かってカールします。
排出は、適切に設計されたツールのマナーが示される場所です。ピンは、ボス、リブ、側壁などの硬い領域を押す必要があり、平坦な化粧面では決して押し込まないでください。ピンが大きいほど負荷が分散され、跡が浅くなるため、実用的な最大のピン直径を使用してください。深絞り部品には、多くの場合、ストリッパー プレート、エア排出、または両方の組み合わせが必要です。
鋼を切断する前に金型を機械に合わせてください
金型の設計は、金型が動作するプレスに対して工具がチェックされるまで完了しません。タイバーの間隔とプラテンのサイズ、金型の最大および最小の高さ、エジェクターのストロークとノックアウト パターン、ノズルの半径とスプルー ブッシュ、およびショットのサイズを確認します。これらはバレル容量の約 20 ～ 80% 以内に収まる必要があります。数ミリメートル高すぎるツールや、イジェクター パターンがノックアウト ホールから外れたツールは、部品を作成せずに床に置かれます。
HXM258-I：HXMサーボ射出成形機 射出成形装置の広大な領域において、258T 省エネ サーボ射出成形機は、小規模生産に最適な選択肢として際立っています。 製品を見る→ マシンデータは試運転週ではなく設計レビューに属します。たとえば、250 トン クラスの汎用サーボ マシンでは、モールド ベースが尊重する必要がある既知のタイ バー間隔、プラテン パターン、およびショット容量を設定します。
大きな型には別の習慣が必要
部品が約 1 キログラムを超えると、プレートのたわみとホット ランナーのバランスが主要なリスクになります。サポートされていないコア プレートは曲がって部品全体の厚さにばらつきが生じるため、サポート ピラーはコアの真下に配置する必要があります。マニホールドのバランスをとることで、液滴間の充填差を数パーセント以内に抑える必要があり、多くの場合、2 プラテン機械は機械の設置面積を短縮し、乾燥サイクル時間を短縮するため、合理的です。
HXZ1200：2プレート射出成形機シリーズ 4本のタイバーで均等に力がかかるため、型板の平行度が良好です。 2 つの高速オイル シリンダーによって駆動される金型の動きは、高速かつ正確で、... 製品を見る→ 構造と 自動車部品 ガラス入り樹脂が機械的負荷に加えて摩耗を加えるこのクラスの工具の典型的な場所です。
金型設計に起因する欠陥
機械に起因する生産上の問題のほとんどは、はるかに早い段階で決定されます。以下の表は、一般的な原因とその設計上の原因をマッピングしています。
| 欠陥 | 典型的な設計上の原因 | デザイン修正 |
|---|---|---|
| フラッシュ | 不十分な通気またはプレートのサポートが弱い | 通気口を追加または深めます。サポートプレートを厚くする |
| ショートショット | 小さすぎるゲートまたはアンバランスなランナー | ゲートを拡大します。ランナー直径の再バランス |
| ヒケ | 公称壁より厚いリブまたはボス | リブを肉厚の 50 ～ 60% に保つ |
| 反り | コアとキャビティ間の冷却が不均一 | バランス回路。深いコアにバッフルを追加する |
| ウェルドライン | ゲートの位置によりフロー フロントが分割されます | ゲートを移動します。ウェルドラインの位置をベントする |
| エジェクターマーク | ピンが小さすぎる、または少なすぎる | ピン径を大きくする。固い部分にピンを追加する |
射出成形金型の設計に関するよくある質問
Q1.射出成形金型を設計する際に最も重要なことは何ですか?
部品の形状と肉厚が冷却時間と欠陥のリスクを決定するため、最初に考慮されます。次に、ゲートの位置、冷却バランス、鋼材の選択を部品に基づいて行います。
Q2.射出成形金型にはキャビティがいくつ必要ですか?
マシンショットの能力と工具のリスクに対して出力のバランスをとります。ショット サイズはバレル容量の約 20 ～ 80% 以内に収まる必要があり、新しい部品はスケールアップする前に 1 つまたは 2 つのキャビティで発射されることがよくあります。
Q3.射出成形部品にはどのような抜き勾配が必要ですか?
滑らかな壁の場合は 0.5 ～ 1 度を計画し、テクスチャ深さ 0.025 mm ごとに約 1 度を追加します。深いコアと柔軟な樹脂には通常、さらに多くの量が必要です。
Q4.金型の設計は射出成形のサイクルタイムにどのような影響を与えますか?
冷却 is typically half to two-thirds of the cycle, so wall thickness and cooling layout dominate. Gate and runner sizing mainly influence packing time and scrap rate.
Q5.大量生産に最適な金型鋼はどれですか?
48 ～ 52 HRC の硬化 H13 タイプのインサートは長時間の加工や研磨性の樹脂に適しており、約 50 ～ 54 HRC のステンレス S136 タイプの鋼は腐食性や光学的な作業に対応します。少量の場合は、あらかじめ硬化した P20 が適切です。
Q6. 1 つの金型設計を異なる射出成形機ブランドで実行できますか?
位置決めリング、スプルー半径、エジェクターパターン、金型高さ、タイバー間隔が標準化されている場合は可能です。これら 5 つのインターフェイスにより、ツールが印刷機間で移植可能かどうかが決まります。
金型設計のテストは、CAD でどれだけきれいに見えるかではなく、1 時間後と 10,000 時間後に同じように動作するかどうかです。すべてがまだ図面の段階で、部品の形状、鋼材、流路、冷却バランス、プレスのインターフェースを見直します。そうすれば、ツールは言い訳をするのではなく、部品を作るのに一生を費やします。
haixiong@highsun-machinery.com
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