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射出成形金型部品:構造を理解する

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射出成形金型の構造

以前の記事で、我々は"射出成形金型とは"を読んで、その構成要素についての基本的な理解を深めた。しかし、射出成形金型の構造は実に複雑である。今日は、射出成形金型の構造と部品について掘り下げてみよう。

射出成形金型の構成要素を学ぶ前に、3種類の金型について簡単に理解しておく必要がある。以前、ゲートシステムの基本構造に基づいて分類された3種類の金型を紹介したことがある。

3種類の射出成形金型

2プレート金型

The two-plate mold features a typical structure as shown below. It is the simplest and most widely used type of injection mold, divided into the mold core and mold cavity by the parting line.

三板金型

3プレート金型は、開くと3つの部分に分離し、2プレート金型に比べてストリッパープレートが追加されます。この金型は、プラスチック部品の周囲にゲート跡があってはならない場合や、大きな投影面積のために複数の射出ポイントが必要な場合に適しています。この金型タイプはピンポイントゲートを利用し、より複雑な構造をしています。

ホットランナー金型

ホットランナー金型は、2プレート金型のシンプルな動作と、キャビティ内のどの位置からでも溶融材料を注入できる3プレート金型の利点を兼ね備えています。さらに、ホットランナー金型は、ランナー内の溶融材料の圧力、温度、時間のロスをなくし、金型の品質を高め、成形サイクルを短縮します。これは、射出成形金型ゲートシステム技術における重要な革新である。

プラスチック金型の基本構造

では、金型の構成部品を正式に調べてみよう。これらの金型部品の名称と機能を概説する。特に注意が必要な部分については、今後、別記事で詳しく説明する予定である。

射出成形金型システムの主な構成要素には、金型ベース構造、成形システム、供給システム、射出システム、冷却システム、ベントシステム、ガイド構造などがある。

射出成形金型構造
射出成形金型構造

金型ベース構造

モールドベースは金型の半完成品の骨組みとして機能し、さまざまな鋼板や部品で構成され、基本的に金型セット全体の骨格を形成する。モールドベースと金型は加工条件が大きく異なるため、金型メーカーはモールドベースを専門メーカーに発注することが多い。両者の強みを生かすことで、生産品質と効率の向上を目指している。

長年にわたり、モールドベース製造業界は著しく成熟してきた。金型メーカーは、特定の金型要件に合わせたカスタムメイドのモールドベースを購入するか、標準化されたモールドベース製品を選択することができます。標準的なモールドベースのデザインは多種多様で、納期も短く、すぐに入手できるため、金型メーカーはより柔軟に対応できる。その結果、標準モールドベースの人気は高まり続けている。

モールドベースの典型的な構成には、クランププレート、Aプレート、Bプレート、Cプレート(スペーサーブロック)、リアクランププレート、エジェクターリテーナープレート、エジェクタープレートなどがあります。

射出成形金型の基本構造
射出成形金型の基本構造

トップクランププレート:

射出成形機とAプレートに接続し、固定する役割を果たす。

皿:

その役割は、金型キャビティを確保することである。場合によっては、高品質の材料が直接成形品に使用される。

Bプレート:

モールドコアの固定に使用し、ランナーを延長することもできる。

スペーサーブロック(Cプレート):

その目的は金型ベースを支えることである。このプレートは製品の排出に関係し、その高さは製品の高さと相関しています。

リアクランププレート:

射出成形機とBプレートに接続され、金型を設置するために使用されます。

成形システム

成形システムは金型の魂であり、成形されたプラスチック部品に形と大きさを与える役割を担っている。成形システムは最終部品の精度をコントロールするため、金型製造工程の中で最も時間と労力を必要とする部分です。

成形システムには主に、キャビティ、コア、スライド、リフター、その他の補助機能部品が含まれる。

金型キャビティ:

金型の前半分に位置し、通常は射出成形機に固定され、静止している。前面に位置し、その主な機能は、成形プロセス中の圧力に耐え、原料が所望の製品形状を形成できるようにすることである。金型キャビティの構造は比較的単純である。

金型コア:

金型の後半分に位置し、可動式である。金型キャビティと位置を対応させ、金型を移動させ、工程中の一定の圧力に耐える。金型コアは、より複雑な構造を持つ傾向がある。

金型キャビティと金型コアは、ともに金型に不可欠な部品であり、最適な加工結果を得るために協働します。使用中、金型キャビティと金型コアが密接に協力し、金型の構造を堅牢にし、圧力をバランスさせ、成形精度を高くすることが極めて重要であり、金型の寿命を延ばすことにも貢献する。

スライドまたはスライダー:

射出成形の型開き工程で、型開閉方向に対して垂直または一定の角度でスライドできる射出成形用金型部品。製品の側面にアンダーカットがある場合、金型内にスライドを設計する必要がある。原則は、まずスライドを引き出してから製品を排出する。そうしないと、製品の離型動作が金型と干渉し、製品に損傷を与える可能性がある。

リフターだ:

Components used in mold design primarily to address issues with internal undercuts in the product. The working principle of a lifter is based on its draft angle, facilitating the opening and closing of the mold. Its main function is to assist in the smooth ejection of the mold.

リフターの設計はエジェクタープレートのストロークに関係し、その動きは主にエジェクタープレートの動きによって駆動されます。モールドリフターには、垂直方向から傾斜した線や傾斜面があります。プラスチック製品の内壁が薄い場合、製品を直接突き出すと破損したり、リセットが困難になることがあります。しかし、リフターがあれば、このような問題を防ぐことができます。

インサート:

金型の中に埋め込まれている部品のことで、四角、丸、平などさまざまな不規則な形がある。

金型インサートの主な機能には、プレートの固定、プレート間のスペースの充填、材料を節約するための金型コアの高さの低減、金型の修正やメンテナンスの容易化、金型の通気効果の向上、複雑な深い骨の位置の加工の補助、金型の寿命の延長などがあります。インサートは通常、銅、その他の金属材料、またはプラスチックで作られています。金型設計では、穴やピンなど、インサートの正確な位置決め方法を考慮することが不可欠です。

給餌システム

射出成形金型の供給システムは、主に射出成形機のノズルから各キャビティにプラスチック溶融物を輸送する。スプルー、ランナー、サブランナー、ゲート、コールドスラッグウェル、マニホールドなどです:

スプルー

スプルーは、金型内のノズルの流路の続きとみなすことができます。単一キャビティ金型では、部品のゲートに直接つながる主要な流路をダイレクトゲートと呼びます。

単一キャビティ射出成形金型の生産性は、スプルーの冷却時間によって決定されることが多い。スプルーブッシュに十分な冷却を与えるだけでなく、スプルーブッシュの注入口の最小径は、キャビティに適時に充填できる限り小さくする必要があります。

ランナー

スプルーを通過した溶融プラスチックはランナーに入り、複数の流路に分散される。

サブランナー

2×4、2×5、または他の複数の構成のようなレイアウトの金型設計では、溶融プラスチックの流れをさらに分割するためにいくつかのサブランナーが設計されています。

ゲート

ゲートは溶融プラスチックの終点であり、そこから金型キャビティに入る。ゲートの設計は、金型設計の中でも重要な専門分野であり、この分野で注目されている。さまざまなタイプのゲートについては、後で詳しく説明する。

冷たいナメクジの井戸

コールドスラッグウェルは、コールドスラッグホールとも呼ばれ、プラスチック射出成形金型の機能です。その主な機能は、射出間隔で生成された最初の冷たい材料を格納することです。この設計の目的は、成形品の品質に影響を与える可能性のある冷たい材料がキャビティに入るのを防ぎ、溶融材料がキャビティをスムーズに満たすようにすることです。

通常、コールドスラグウェルはスプルーの端に設置されるが、サブランナーの長さが長い場合は、ノズル端で2回の噴射の間に発生する冷たい材料を捕捉するために、その端にもコールドスラグウェルを設置する必要がある。これにより、サブランナーやゲートの詰まりを防ぐことができる。

マニホールド

ホットランナーマニホールドは、ホットランナーシステムの重要なコンポーネントです。メインランナーノズルと各射出ポイントのノズルの間に位置します。マニホールドの主な役割は、メインランナーノズルからのプラスチック溶融物を内部の流路を通して各射出ポイントに分配し、金型キャビティへの均一な充填とバランスの取れたプラスチックの流れを確保することです。さらに、マニホールドはシステム内の熱バランスを維持する役割も担っています。

内部加熱または外部加熱によって流路内のプラスチックを加熱し、溶融物の流動性を確保します。内部加熱は流路内に加熱棒を設置することによって達成され、外部加熱は流路の外側に加熱孔を開け、そこに加熱棒を挿入するか、加熱リングを設置して加熱する。

排出システム

射出システムは金型の重要な部品であり、射出成形工程が完了した後、成形されたプラスチック部品と固化したランナー材料を金型から射出するように設計されています。射出システムの設計と品質は、最終製品の品質に直接影響します。したがって、射出工程で製品の変形、白化、割れなどの不具合が生じないように設計することが不可欠です。

射出成形システムには複数の形態があり、その設計は金型工学の重要な側面です。射出成形金型部品のすべての種類を列挙することはできませんが、ここでは射出成形システムで一般的に使用される部品をいくつか紹介します:

エジェクタープレート:

エジェクターピンの固定に使用。

エジェクタリテーナプレート:

エジェクターピンの動きを制御するために使用される。

イジェクターピン:

エジェクターピンは、エジェクションシステムの中で最もシンプルで一般的なエジェクション機構です。製造、取り付けが容易で、効果的な排出が可能なため、生産現場で広く使用されています。しかし、円形の排出表面積が比較的小さいため、応力集中、製品の穴あけ、製品の変形につながる可能性があります。

リターンピン

リターンピン(リセットロッド)は、主に金型の開閉動作を制御するために使用され、射出時に金型構造を解放する際の位置決めとサポートを提供します。

具体的には、射出時に射出材料がキャビティに充填されると、ロボットなどがリターンピンを下方に押す。このとき、AプレートとBプレートが離れ始め、射出成形品が金型から排出される。その後、射出成形品が搬送されると、リターンピンがBプレートを元の位置に戻す。

エジェクタースリーブ

リング状、円筒状、中央に穴のある製品に適しています。スリーブによる排出は、全周が接触するため、力が均等に分散され、製品の変形や排出痕が目立たず、製品の同芯度が向上する。しかし、加工上の困難や製品強度の低下を防ぐため、周壁の薄い製品では避けるべきである。

冷却システム

ウォーターラインは冷却システムの中核部分である。射出成形機から金型に循環冷却水を注入し、金型温度をコントロールするシステムを指す。これにより、プラスチック部品の品質を確保し、生産効率を高めることができる。

金型内部は通常、循環冷却水が送られる複数の水路に分かれている。これにより金型温度を下げることができる。生産中、循環冷却水の流量と温度は、流量コントローラーを使って調整できる。

ウォーターラインの具体的な機能は以下の通りである:

  1. 温度を下げる:射出成形工程で、射出成形機は高温の溶融プラスチックを射出する。高温は金型の摩耗を早めるため、温度を下げることで金型の寿命を延ばすことができる。
  2. 反りの軽減:射出成形では、金型の温度ムラやプラスチックの溶けムラが製品の変形を引き起こすことがあります。適切な水の循環は、金型温度の不均一な分布を低減し、プラスチックの反りを最小限に抑えることができます。
  3. 生産効率の向上:適切な金型温度は、プラスチック部品の硬化速度を速め、生産効率を向上させることができる。

排気システム

ベントシステムは、溶融プラスチックがキャビティに充填される際にキャビティから空気を排出し、金型が開く際にキャビティに空気が入るようにし、金型構造内の真空を防ぐために重要である。

一般に、ベントが可能な構造は、吸気も可能である。ベントの方法には、パーティングラインベント、ベント溝、インサートベント、エジェクターピンベント、ベントピン、焼結金属ベント、ベントプラグなどがある。

ガイドシステム

ガイド射出成形金型部品は、金型コアが設計された経路に沿って正確に開閉することを保証するために重要です。ガイドシステムは通常、ガイドピラー(ガイドピン)とガイドブッシュで構成されています。

ガイド・ピラー(ガイド・ピン):

金型に固定された直径の大きな円筒形の部品。動きを指示するガイドの役割を果たす。

ガイドブッシュ:

これは金型にある穴のような構造で、ガイドピラーを収容する。

ガイドピラーとガイドブッシュの相互作用により、ガイドチャネルが形成されます。この溝を通して、金型の部品は射出成形プロセス中に安定した位置決めを維持することができます。ガイドシステムの設計は、金型の構造と射出成形時の機械的特性を考慮する必要があります。これらの部品のサイズ、形状、材料の選択は、金型の特定の要件に基づいて慎重に設計する必要があります。

最後の言葉

上記の構造は射出成形金型の基本的な構成要素である。実際、私たちはより重要な金型部品のいくつかを強調しました。金型内には、ノックアウトホール、クランプスロット、プライバースロット、ロッキングブロック、サポートピラーなど、より小さな射出成形用金型部品もたくさんあります。今後、これらの部品について、より詳しく紹介する機会を設けたいと思います。

李瑩です。射出成形金型の構造や金型製造サービスにご興味のある方は、お気軽に "射出成形金型製作サービス「または射出成形金型見積もり「をご覧ください。

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