サイドアクション・コア
さまざまな要因が射出成形金型の性能に影響します。たとえば、古い金型では、現在の要件とは異なるサイドアクション式コアプルを採用している場合があります。
新しい成形パラメータ、異なる材料、ガラスの要件も、金型の性能に悪影響を与える可能性があります。その結果、コアがたわんだり、バリが出たり、動いたりすることがある。
サイドアクションコアは、金型設計に複雑さとコストを加えます。スロットフィーチャーとは異なり、サイドアクションコアは金型軸に対して垂直に移動させなければならないため、金型は金型軸からオフセットしなければなりません。
これによりプラスチック射出成形金型が複雑になり、費用とリードタイムが増加します。さらに、設計者はサイドアクションに対応する抜き勾配を設計へ追加する必要があります。
金型設計のもう一つのタイプは、取り外して交換できる中子を含む。ほとんどの金型は2つの面を持っている。部品の外側の化粧面用の「A」面と、内部の部品用の「B」面である。
前者は一般に滑らかでオーバーハングがなく、設計が最も簡単である。後者は通常より複雑で、格納式のサイドアクションコアとインサートが必要になる。
サイドアクション・コアの例を下の画像に示す。リモコンケーシングの製造に使用される。
この金型は、エアベントとエジェクターピンを含むサイドアクションコアを持っています。この金型設計により、様々な種類のプラスチック製品を製造することができます。
高品質なサイドアクションコアは高いプリロードを備え、油圧をゼロ psi にできます。また、プラスチック射出成形工程の力に耐えられる十分な大きさのコアであることも不可欠です。
コールド・インジェクション・ユニット
射出金型は、2つの方法のいずれかで製作されます。従来の方法では、標準的な機械加工と放電加工（EDM）技術を使用します。CNC加工は、より効率的に、より精密な細部を持つ金型を製作できます。
金型のコストは、キャビティの数と設計の複雑さによって決まる。
キャビティが少なければ金型加工も少なくて済むが、ディテールが増えれば価格も高くなる。また、コストは表面仕上げにも左右される。
金型を設計するとき、設計者はそこに含まれなければならない機能の数を考慮する。射出成形の工程では、設計から製造まで、複数の工程を経る必要がある。
そのひとつが、溶けたプラスチック部品を保持する金型を設計することである。射出成形プロセスのもうひとつの重要なステップは、コアの作成です。
金型は、その中に成形されるすべての機能を収容するのに十分な大きさのコアで設計される必要がある。
金型が設計されたら、その設計がプラスチック部品に適しているかどうかを徹底的にテストしなければならない。
量産に使用する前に、試作も必要です。射出成形金型は、標準機械加工、コンピュータ数値制御（CNC）加工、放電加工で製作できます。
熱可塑性の原料は、往復するスクリューを使って加熱されたバレルに供給される。熱は化学反応を引き起こし、原料のファンデルワールス力を弱める。
これにより分子間の空間が広がり、粘度が低下する。その後、溶けたプラスチックはランナーシステムを通って金型キャビティに入る。
冷えると、プラスチックは希望の形になる。その後、エジェクターピンを使って金型からプラスチックを押し出す。
射出成形サイクルは、ほとんどの種類のポリマーで作ることができる。これらの材料には、熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック、エラストマーなどが含まれる。1995年以来、利用可能な材料の数は年間約750種類増加している。
今日では、以前に開発された材料の多くの合金を含め、18,000以上の材料が利用可能である。材料の選択は、最終製品のコスト、強度、機能に基づいて行われる。
ストレートプル金型
直抜きプラスチック射出金型は部品の大量生産に最適です。高圧ノズルを使用して、プラスチック材料を金型内へ射出します。
金型は一般にスチール製かアルミニウム製である。その2つの半分を油圧式または機械式のクランプで固定する。
キャビティには溶けたプラスチックが入っています。金型の排出機構により、部品がはさまったり反ったりするのを防ぎます。
ストレートプル金型は最も基本的な金型である。設計が単純で、総コストを低く抑えることができる。
金型の形状は2.Dで、オーバーハングのないものでなければならない。より複雑な形状は、サイドアクションコアまたはインサートが必要です。Toth Mold/Die Inc.は、毎年何千ものサイドアクション金型を生産しています。
金型費用は$1,000から始まり、$3,000に達することもある。これらのコストは、大量生産と製造部品数に依存しません。
小規模生産は特に金型費用の影響を受ける。しかし、金型コストを削減する方法があります。簡単な設計変更で、金型費用を50-70%削減することができます。
サイドアクションを追加することで、製造可能な部品形状の数が増えます。サイドアクションは、金型キャビティ内に配置されるインサートです。
これらのインサートは、ストレートプル金型では不可能なアンダーカットを可能にします。また、周囲に材料を流すことができます。
応力集中を避けるため、部品の肉厚は均一でなければならない。不均一な肉厚は、部品の形状の歪みにもつながります。
金型を設計する前に、正確な収縮率を計算することが重要です。ポリマーはそれぞれ収縮率が異なります。
この情報はポリマー・ベンダーから提供されないことが多い。したがって、金型を設計する前にポリマーのグレードを選択する必要があります。
設計者が考慮すべきもう一つの点は、膨張に利用可能な空間の大きさである。部品が非常に柔軟な場合、射出時にバンプオフが金型上で変形する可能性があります。
使用する余分な材料にもよるが、バンプオフは補強材の近くに配置すべきではない。バンプオフの角度は30度から45度が望ましい。
冷却チャンネル
射出成形金型は、プラスチック部品の製造に頻繁に使用されます。これらの部品は局所的な熱蓄積の影響を受けやすく、製品の欠陥につながる可能性があります。
この問題を解消するため、研究者は射出金型に冷却流路を使用することを提案しています。
この種の技術は、サイクルタイムを短縮し、生産性を向上させることで、冷却プロセス全体を改善する。
流路の形状によって冷却特性が異なる。各流路の長さ、ピッチ距離、中心線距離は冷却時間に影響する。
異なるチャンネル形状は、異なるタイプのプラスチック部品に最適なソリューションを提供します。
さらに、最適な冷却チャンネル設計は、冷却時間のばらつきを抑えることができるはずだ。
例えば、三角形の流路は四角形の流路よりも大きな冷却面積を必要とするが、冷却効率は低くなる。
金型を冷却するもう一つの方法は、コンフォーマル冷却チャネルを使用することである。このタイプの冷却システムは、金型が異なる冷却能力を持つ部品を冷却することを可能にします。
また、オーバーヒートの発生を防ぐことで、金型をより効率的に冷却することができる。一般的に、焼結射出成形金型はコンフォーマル冷却チャンネルを使用しています。
金型を設計する際には、さまざまな冷却チャンネルを考慮することが重要です。適切な冷却チャンネルを使用することで、反りや欠陥が発生する可能性が低くなります。
また、コンフォーマル冷却チャンネルは、均一かつ高速な冷却を可能にし、反りや欠陥の発生を抑える。
冷却流路は積層造形プロセスで設計できる。この方法は、金型の量産にも開発にも有利です。
冷却水路を組み込むもう1つの方法は、ラピッドツーリングで樹脂部品を製造することです。SLSや3Dプリントなどのラピッドツーリング技術を用いると、銅製冷却水路を内蔵した射出金型を製作できます。
使用材料
射出成形は、複雑な部品を低コストで製造できる汎用性の高い製造プロセスである。
この工程で使用できる素材にはさまざまなものがあり、これらの素材をブレンドしたり、他の素材と混ぜ合わせたりすることで、ユニークな配色を作り出すことができる。
製品設計は、使用材料の特性に合わせる必要があります。ただし、材料によっては制約があり、特定の用途に適さない場合もあります。こうした問題に対処するため、金型設計者は金型製作時に一定の指針に従う必要があります。
硬度：使用材料が硬いほど、プラスチック樹脂による摩耗や腐食への耐性が高まります。
これは特に、小さな子供からの度重なる鈍い衝撃に耐える部品が必要な場合に重要である。
ステンレス鋼は、腐食性樹脂を使用する場合にも優れた選択肢です。その高い硬度は、パーティングラインの完全性を向上させ、コアリングのリスクを低減します。
材料の選択：ポリアミドも射出成形金型の製作に使用できる材料群の一つです。天然由来と合成のものがあり、それぞれに長所と短所があります。
例えばナイロンは、収縮や不十分な充填が起こりやすい。一方、HDPEは耐久性の高い熱可塑性プラスチックで、さまざまな用途に使用できる。コスト効率もよく、機械的強度も高い。
金型に適した材料を選ぶことが重要です：金型に合った材料を選べば、溶融プラスチックを適切に流動させることができます。
ただし、金型設計を考慮することも重要です。射出成形品が適切に設計されていないと、射出成形のコストが高くなる場合があります。薄肉でリブが設計されていないプリハードン鋼製金型は、ショートショットの原因となるため避けてください。
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