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射出成形における型締力の計算方法とは?

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射出成形における型締力

におけるクランプ力を理解する前に 射出成形では、話をしよう。

X社はヨーロッパの顧客であるY社から金型射出成形の仕事を受注した。Y社のA氏が射出成形機のそばで丁寧に仕上げられた射出成形品を見ていると、X社のビジネスリーダーであるB氏が声をかけてきた。

A:Bさん、何かご心配なことはありますか?

B: なぜこの製品の端にバリがあるのですか?不満です。

金型技術の責任者であるC氏は、すぐに近づいて製品を手に取り、「射出成形のオペレーターがクランプ力を不適切に設定したのが原因かもしれません」と言った。

C氏の仕事ぶりを理解したA氏は、C氏に向き直った。射出成形用の金型を納品したとき、金型の取扱説明書に重要な型締力は記載されていなかったのですか」。

同時にA氏は、射出成形の製造責任者であるD氏に対しても、「製造オペレーターは金型マニュアルのパラメータ表に従っていなかったのか。最適な型締力は決まっていなかったのか?"

C氏もD氏も首を横に振った。

またしてもA氏はB氏に向かってこう言った。あなたの同僚は、私の金型と製品への配慮に欠けているようです」。

C氏とD氏は言葉を失った。

GMのB氏はなすすべがないように見えた。

親愛なる友人たちよ、A氏が何を言いたいのか理解できただろうか?

この記事のヒント

金型工場が金型を納入する際には、その金型に最適な型締力を示す取扱説明書を提供するのが標準的な慣行です。この情報は、金型の適切な動作と寿命を保証するために不可欠である。

射出成形では、金型マニュアルに記載された仕様に基づき、最適な型締力を確認・設定することが重要です。金型にダメージを与えることなく、適切な型締力を得るためには、適切な機械パラメータを入力する必要があります。推奨される型締力を守ることで、生産工程をスムーズに進め、成形品の品質を維持することができます。

クランプ力を理解する

射出成形における型締力とは、射出・冷却工程で金型を閉じた状態に保つ力である。油圧プレスが発生させるもので、射出成形のメカニズムでは、油圧式型締力と機械式型締力に分類される。プラスチック製品の技術スタッフとして、これらのすべてを理解し、コントロールすることは、特に暴露やテストのない製品にとっては非常に重要です。

金型のクランプ力に影響する要因

射出成形では、これに影響を与えるいくつかの要因がある:

部品形状: 部品の形状、サイズ、複雑さ

素材特性: プラスチック素材の種類と特性

肉厚: 一般に、厚い壁は射出圧力に耐えるために高いクランプ力を必要とする。

金型設計: キャビティの数や複雑さなど、金型の設計、 フィードシステム冷却チャンネル

射出圧力: 成形時にかかる射出圧力

金型温度: 金型の使用温度

などのCAE分析を行う。 金型流動解析一般的に、クランプ力を評価するセクションがあります。このセクションは、特定の金型や部品にとって貴重な情報を提供します。しかし、クランプ力のパラメータが明示的に指定されていない、あるいは解析で利用できない場合があり、その場合は他の要因や工学的知識に基づく概算が必要になります。

クランプ力の計算方法は?

方法1:金型開発段階で確立。

金型の膨張力を計算する場合、通常は最大値を考慮することが望ましい。この計算された膨張力は、バリなしで製品を生産するのに必要な最小の限界型締力を表し、しばしば最良の型締力と呼ばれます。

限界クランプ力の計算式は以下の通り:

F(限界クランプ力)=P(キャビティ平均圧力)(bar)×S(製品とランナーの投影面積)(c)

To accurately determine the cavity pressure, several factors come into play, including the viscosity of the polymer material, the size and location of the runner and gate, the size and thickness of the product, the injection speed, the mold temperature, the barrel temperature, and the mold venting, among others. These factors collectively contribute to the complexity of the pressure inside the cavity during the molding process.

例えば、メイン・ランナーの長さが50mm、角形のゲートが1.5mm、肉厚が2.0mmという仕様のABS素材の製品を考えてみましょう。下の画像は製品の形状を表しています。

クランプ力の計算方法を示すケース
クランプ力の計算方法を示すケース

計算を始める前に、以下の2つの表をよく理解してください。

1.一般的な熱可塑性プラスチックの流動係数の表。

グレード熱可塑性材料フロー係数
1gpps、hips、ldpe、lldpe、mdpe、hdpe、pp、pp-epdm×1.0
2PA6、PA66、PA11/12、PBT、PETP×1.30~1.35
3ca、cab、cap、cp、eva、pur/tpu、ppvc×1.35~1.45
4abs、asa、san、mbs、pom、bds、pps、ppo-m×1.45~1.55
5PMA、PC/ABS、PC/PBT×1.55~1.70
6pc、pei、upvc、peek、psu×1.70~1.90
一般的な熱可塑性プラスチックの流動係数の表

2.キャビティ圧力と肉厚および流路厚比の関係図。

キャビティ圧力壁の厚さとパス厚比の関係
キャビティ圧力壁の厚さとパス厚比の関係

ステップ1:最初に流長比を計算する

材料の最長流路は約200+30/2+50=265mmで、最も薄い肉厚はゲート部で1.5mmである。

流路/肉厚比=材料の最長流路/最も薄い肉厚

= 265/1.5

= 177:1

ステップ2:関係図を用いてキャビティ内の平均圧力Pを計算する。

薄肉1.5mm、流路/厚さ比177の場合、クロス対応曲線点はP1=250(bar)である。

Pキャビティ平均圧力 = P1 * K流量係数 = 250 * 1.55 = 387.5(bar)。

ステップ3:投影面積の計算

この投影面積は、金型が完成したときに金型設計ソフトウェアで計算することができ、金型仕様書と銘板に明記しなければならない。

1.S=製品投影面積+ランナー投影面積

2.S = 20*15*2+3*1

3.S = 603 c

ステップ4:最適なクランプ力を計算する

1.F = P 平均キャビティ圧力(bar)製品及びランナーの投影面積(c㎡) × S

2.F =387.5bar*603 (c㎡)

3.F =233662.5kg

4.F =234トン。

ABS製品の限界クランプ力は、係数の最大値を考慮して計算しました。この場合、すでに最大値を考慮しているため、安全係数を掛ける必要はありません。この計算値は、特定の金型と製品に対する理論的な最適クランプ力を表しています。

射出成形の生産担当者が明確に参照できるようにするためには、この重要な型締力の値を金型マニュアルと金型銘板に明記することが重要です。そうすることで、生産担当者は生産中に適切な型締力を設定し、維持するための標準的な基準を持つことができます。

方法2:生産試験によって計算する

この方法は、キロ電子スケールを使用し、クランプ力の設定を調整することで、どのような機械や金型でもすぐにテストすることができます。以下の手順がその概要である:

ステップ1:クランプ力を最大圧力の90%に設定し、中圧(60%~70%程度)、中速(30%~60%)で射出する。保持位置と圧力を設定し、製品に外観上の欠陥がないことを確認する。製品を3回射出し、重量と外観状態を表に記録する。

ステップ2:クランプ力を順次10トンずつ減少させ、外観不良の有無を確認しながら重量を記録する。製品重量が約5%増加し、フラッシュが発生し始めるまでクランプ力を減少させ続ける。

クランプ力(Ton)重量(最初の製品)重量(第2製品)重量(第3製品)外観
110202020.01グッド
10019.9920.0120グッド
90202020.02グッド
8020.0120.0220.03グッド
7021.121.1121.2フラッシュ
6021.321.321.5フラッシュ
5023.323.923.4フラッシュ

表で収集したデータに基づき、この機械でこの特定の製品に最適なクランプ力のパラメーターは、80トンから90トンの間と判断できる。

射出成形の生産中、金型製品に特別な要求がない場合、PMC(生産、材料、管理)のスタッフは、通常、機械のサイズに対する金型のサイズに基づいて生産をスケジュールします。調整技術者は、機械の最大型締力の70%~80%程度に設定することができます。この方法は、最適な結果を得るために迅速かつ効果的であると考えられている。

市場で一般的な射出成形機の最大型締力

以下の表に誤りがある場合は、関連する情報源に問い合わせるか、私に情報を確認することを推奨する。この表は参考用です。

ご注意ください:

1.特定の射出成形用途に必要な型締力を決定するには、製造される製品の特定の要件を考慮する必要があります。

2.クランプ力が高ければ良いというわけではありません。むしろ、特定の用途に適した範囲内で適切なものを選ぶべきである。

ブランドマシンモデル最大クランプ力(トン)
アーバーグオールラウンダー 370 E400
オールラウンダー 520 E ゴールデン・エレクトリック600
オールラウンダー 1120 H650
デマグインテレクト 80/370-31080
エルゴテック 110/200110
エルエクシスSP 200-1000200
エンゲルビクトリー330/90テック330
イーマック 440/100440
デュオ 3550/7003550
ネグリ・ボッシNOVA eT 180-480180
V110-375110
カンビオST 440-1450440
住友SE230EV-A-C360230
SE180EV-C560H180
SE500EV-A900500
東芝EC280SXV50-30A280
EC450SXV50-17A450
EC1000SXV50-27B1000
バッテンフェルドプラス350/75350
HM 100/350100
マクロパワー650/5100650
チェン・ソンスーパーマスター 450-2500450
ジェットマスター JM168-AiP/480168
スピード168168
ファナックロボショットα-S100iA100
ロボショットα-S150iA150
ロボショットα-S300iA300
ハイチ人ジュピターIIIシリーズ1500
マース 90-32090
ゼーレス・シリーズ400
ハスキーハイペット300 HPP4300
ハイペット400 HPP4400
ハイペット120 P85/95 E120120
JSWJ220AD-460H220
J50AD-100H50
J280AD-460H280
クラウス・マフェイGX 550-8100550
CX 160-750160
MX 80-18080
三菱ME280E280
ME650E650
ME2000S-3902000
ニッセイFNX III-50A50
FVX-660660
FVX-860860
サンドレットメガT 400-2550400
メガT 480-3530480
S8 300-1300300
東洋Si-200-6200
シリコン500-6500
Si-1000-61000
ヴィットマン バッテンフェルトスマートパワー240/1330240
マイクロパワー 15/1015
マクロパワー450/5100450
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