プラスチック射出成形金型の種類、デザイン、コスト、金型メーカーの選び方

すべてのプラスチック成型部品は、ほとんどの人が目にすることのない決定から始まります。それは、どのような種類の鋼製工具を使用してその部品を成形するのかということです。新しいプロジェクトの見積もりをリクエストする前に、10,000 個の部品の単一キャビティ金型を購入するのか、数百万の高キャビテーション ホット ランナー ツールを購入するのかを知る必要があります。この選択によって、公差、サイクル タイム、および最終的な単価が制御されます。

私たちの経験では、プラスチック射出成形金型の基本を理解しているバイヤーは、より適切な質問をする、現実的な予算を設定する、よくある金型の遅れを避けるという 3 つのメリットを得られます。金型の構造、主な金型の種類、材料の選定、製造工程、コストや寿命を決める要素について説明します。

プラスチック射出成形金型とは何ですか?

プラスチック射出成形金型は、高圧下で溶融プラスチックに最終形状を与える精密ツールです。通常、これは、モールド ベース、キャビティ プレート、コア プレート、ランナー システム、ゲート、エジェクタ ピン、冷却ライン、および通気スロットで構成されます。型締力を受けて金型が閉じると、キャビティが部品の外側を形成し、コアが内側を形成します。プラスチックが射出されて冷却され、その後金型が開いて完成品が取り出されます。

コンポーネントの組み合わせにより、寸法精度、表面品質、サイクル時間が決まります。ゲート位置や冷却設計にわずかな誤差があると、反り、ショート ショット、またはヒケが発生する可能性があります。

医療用メスのハンドルや自動車のセンサーハウジングなどの精密部品では、0.05 mm さえも重要です。当社の金型工場は、この公差レベルを念頭に置いて、精密な小型から中型の金型を設計および構築します。

金型の種類とその使用時期

金型の選択は、部品の量と品質の要件から始まります。単一キャビティ金型は最も安価で調整が簡単ですが、複数キャビティ金型はサイクルごとに複数の部品を製造することで生産量を増やします。ファミリー金型は、1 サイクルで複数の異なるコンポーネントを製造する低コストの方法ですが、部品間の一貫性の問題が発生する可能性があります。

ランナーの設計は次の重要な決定事項です。コールド ランナー金型はシンプルで先行投資が少なくて済みますが、ランナー内にスクラップが発生します。ホット ランナー金型はマニホールド内で材料を溶融状態に保ち、無駄を減らし、サイクルを短縮しますが、プラスチック射出成形金型の複雑さとコストが増加します。

2 プレートおよび 3 プレートの金型は、コンポーネントがどのように分離されるかを示します。 2 プレート金型が最も一般的で、ほとんどの部品に使用できます。 3 プレート金型を使用すると、ゲートを部品の上面に配置できるため、中央ゲートまたは自動ディゲートが必要な場合に便利です。

調光モーターの上部カバーなどの自動車部品では、サイクルタイムと寸法目標の両方を満たすために、高度な冷却を備えたマルチキャビティ金型がよく使用されます。カバーは、取り出した後も平坦性を維持し、熱によるクリープに耐えなければなりません。適切に設計されたツールは、手動で再作業することなくこれを実現します。

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大量のオフィス機器部品の場合、材料の節約により高い金型コストがすぐに回収されるため、通常はホット ランナー システムが適切な選択となります。

金型の性能に影響を与える材料

金型鋼の選択は、プラスチックの選択と同じくらい重要です。 P20は、小量から中量までの汎用鋼です。 718H は、大型工具の研磨性と耐食性を向上させます。 S136は耐食性が高く、鏡面仕上げができるため、透明部品や医療部品に使用されます。 H13 は、高い熱応力に直面する金型に選択されます。

プラスチック樹脂も金型の設計に適合する必要があります。収縮率は PC の 0.2% からナイロンの 1.5 ～ 2.5% まで変化します。ガラス充填 PA66 の場合、表面仕上げの低下を避けるために、金型には正しいゲート形状と通気が必要です。医療用の注射ペンやメスの部品には、医療グレードの PTEE や透明 PC がよく使用されます。ゲート設計のわずかなずれにより、半透明のパーツにバリが発生する可能性があります。

医療用プラスチックに関する当社の経験がその良い例です。医療グレードの PTEE で作られた低侵襲メス ハンドル テール シェルには、溶接線や汚染を避けるために耐食性鋼と鏡面研磨されたキャビティが必要です。材料は薄い部分と厚い部分では収縮の仕方が異なるため、金型設計者は初期の DFM 中に形状の動作を予測する必要があります。

低侵襲メス用 PTEE ハンドル テール シェル 滑らかな表面と高い耐薬品性を備えた軽量の 63.2x18x18mm PTEE ハンドル テール シェルは、きれいな成形と寸法安定性が重要となる手術環境に適しています。 製品を見る→

同様に、PA6 ミートフックなどの食品機械部品の場合、金型には吸湿を防ぎ、衛生的に洗浄できる表面仕上げが必要です。

プラスチック射出成形金型の作り方

製造プロセスは、DFM と呼ばれる設計レビューから始まります。このレビューでは、金型メーカーが潜在的な欠陥、ゲートの位置、突き出し制限、公差リスクを特定します。設計が固まった後、鋼材が発注され、準備されます。次に、CNC ミルとワイヤーカット EDM を使用して、キャビティとコアがプリハードンまたは硬化鋼から機械加工されます。研磨面や複雑なリブなどの重要な領域は、高速切断と放電加工で仕上げられます。

必要に応じて熱処理を行った後、金型を組み立て、キャビティとコアの間の適合性をチェックします。続いて試打です。試行中は、成形品が安定するまで、溶融温度、射出圧力、冷却時間、射出速度を調整します。 CMM からの寸法レポートにより、部品が図面と一致していることが検証されます。

モダン 精密射出成形システム ますますデジタル化が進んでいます。プロセスセンサー、温度コントローラー、シミュレーションソフトウェアは、鋼材を切断する前に問題を特定するのに役立ちます。これにより、納期が短縮されるだけでなく、試行錯誤のサイクルも削減されます。

金型のコストと納期を左右する要因

バイヤーは、プラスチック射出成形金型の価格に影響を与える変数の数を過小評価することがよくあります。最も重要な要素は、キャビティの数、部品の寸法、表面仕上げ、公差要件、鋼種、ホット ランナー コンポーネント、および予想される金型寿命です。

たとえば、年間 100,000 個の部品を扱う 50 g のプリンタ内部ブラケットの金型では、2 つのキャビティと P20 鋼を使用でき、コストを適度に抑えることができます。硬化インサートを備えた 4 キャビティ ホット ランナー ツールに必要な同じ部品のコストは 2 ～ 3 倍になる可能性があります。

プリンタの内部フレームなど、プラスチック部品が重要な電気的または機械的機能を担っている場合、金型にはより強力な支持柱と正確なエジェクタ ピンの位置が含まれている必要があります。シンプルな 108 g HIPS プリンタ部品であっても、ゲートの適切な配置と冷却レイアウトによって反りを 0.2 mm 未満に抑えることができます。

HIPS 108g プリンター内部射出成形アクセサリ これらの HIPS プリンタ内部部品は、安定かつ安全に動作するように設計されており、絶縁性と優れた機械的強度を備えており、精密なゲートと冷却に関連して反りを厳密に制御します。 製品を見る→

一般的な精密な小型から中型の金型の製造時間は、DFM と試用承認を除いて 20 ～ 45 日かかると予想されます。高キャビテーションまたはホット ランナー金型では時間がかかります。

金型メーカーの評価方法

プラスチック射出成形金型の品質は、メーカーのプロセス規律、加工能力、測定機器、エンジニアリング経験によって決まります。注文する前に、設計フィードバックの処理方法、進捗状況の透明性、正式な金型試作レポートを作成しているかどうかを確認してください。

蘇州の施設では、医療機器、自動車部品、電化製品、特殊機械の分野で 22 年の経験を持っています。私たちのチームは、CNC 工作機械と精密測定機器を同じ屋根の下で使用し、社内で精密金型を設計および構築します。これにより通信ループが短縮され、公差管理を私たち自身の手で管理できるようになります。

ISO認証について質問します。たとえば、ISO9001 品質システムの再監査に合格することは、金型工場が設計、購入、生産、検査、是正措置について文書化された手順に従っていることを示します。これは一貫性を示す 1 つの実用的な指標です。

金型のメンテナンスと寿命

たとえよく作られたプラスチック射出成形金型であっても、メンテナンスを怠ると性能が低下します。最も一般的なメンテナンス作業には、通気スロットの清掃、パーティング ラインの損傷のチェック、エジェクタ ピンの摩耗の検査、冷却ラインのフラッシング、保管中の防錆の再適用などが含まれます。

硬化鋼と汎用プラスチックで作られたプラスチック射出成形金型は、300,000 ～ 500,000 回のショットに耐えることができます。少量部品用のソフト ツーリングは 10,000 ～ 50,000 ショットしか持続しない場合があります。適切なスケジュールは部品の材質や金型の動作環境によって異なります。当社の金型工場では、計画外のダウンタイムを回避できるよう、初日からメンテナンス プランを推奨しています。

詳しいスケジュールについては、こちらをご覧ください。 プラスチック射出成形金型のメンテナンススケジュール .

ゲートの摩耗や冷却管の詰まりを早く発見すればするほど、修理コストと廃棄率が低くなります。

適切なプラスチック射出成形金型を選択するには、部品の体積、公差、表面品質、予算のバランスが重要です。明確な DFM から始めて、適切な鋼材と金型のタイプを選択し、ツールの製造、試行、測定を 1 つ屋根の下で行えるメーカーと協力します。私たちのチームは喜んで部品図面を確認し、最も効率的な金型戦略を推奨します。