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プラスチック射出成形のガイド
DDPROTOTYPEは主要な プラスチック射出成形 中国のメーカー。 20年の経験に基づくプラスチック射出成形のガイドを読むのに約15分かかります。
最初の部分-射出成形とは何ですか
プラスチック射出成形とはプラスチック射出成形は、同じプラスチック部品を高い耐性で大量生産するための製造技術です。 プラスチック射出成形では、ポリマー粒子が最初に溶融され、次に圧力下で金型に注入され、そこで液体プラスチックが冷却されて固化します。 射出成形で使用される材料は、他の添加剤で着色または充填できる熱可塑性ポリマーです。
あなたの周りのほとんどすべてのプラスチック部品は、自動車部品から電子殻、そして日用品まで、プラスチック射出成形によって作られています。 プラスチック射出成形は、大量生産で単一のプラスチック製品のコストが非常に低いため、非常に人気があります。プラスチック射出成形は、高い再現性と優れた設計の柔軟性を備えています。 射出成形の主な制限は、より高い初期投資が必要となるため、通常は経済的要因に起因します。 さらに、設計から製造までの所要時間は非常に遅い（少なくとも3週間）。
射出成形技術
今日、射出成形は消費者製品やエンジニアリングアプリケーションで広く使用されています。 あなたの周りのほとんどすべてのプラスチック製品は射出成形によって作られています。 これは、この技術が単一の部品に対して非常に低コストで非常に大量（通常は1000から100000 +ユニット）で同じ部品を製造できるためです。
ただし、他の技術と比較して、射出成形の初期費用は、主に金型をカスタマイズする必要があるため、比較的高くなります。 金型のコストは、その複雑さ、材料（アルミニウム製の金型または鋼製の金型）、および精度（プロトタイプ、中規模または大量生産の金型）に応じて、1000ドルから200000ドルの間です。
プラスチック射出成形材料
すべての熱可塑性材料は射出成形できます。 一部のタイプのシリコーンおよびその他の熱硬化性樹脂も、射出成形プロセスと互換性があります。 射出成形に最も一般的に使用される材料：
ポリプロピレン（PP）：世界の生産量の約38％
Abs：世界の生産量の約27％
PE：世界の生産量の約15％
ポリスチレン（PS）：世界の生産量の約8％
他のすべての可能な製造技術を考慮しても、これら40つの材料の射出成形だけで、毎年世界で生産されるすべてのプラスチック部品のXNUMX％以上を占めています。
射出成形機：どのように機能しますか？
射出成形機は、射出成形ユニット、金型（プロセス全体のコア）、および型締/射出ユニットの30つの主要部分で構成されています。 このセクションでは、各システムの目的と、それらの基本的な操作メカニズムが注入プロセスの最終結果にどのように影響するかを調べます。 下のビデオでは、大型の射出成形機で3秒ごとに約XNUMX個のプラスチック部品を製造できます。
プラスチック射出成形ビデオ| DDPROTOTYPE
プラスチック射出成形のプロセス
インジェクションユニットの目的は、生のプラスチックを溶かして金型に導くことです。 ホッパー、バレル、往復スクリューで構成されています。射出プロセスの仕組みは次のとおりです。
1.最初にポリマー粒子を乾燥させ、ホッパーに入れます。そこで、着色顔料または他の強化添加剤と混合されます。
2.粒子をバレルに供給し、同時に加熱し、混合して、可変ピッチスクリューを介して金型に移動します。 スクリューとバレルの形状は、適切なレベルに圧力をかけ、材料を溶かすのに役立つように最適化されています。
3.次に、ラムが前方に移動し、溶融プラスチックがランナーシステムを介して金型に射出され、キャビティ全体が充填されます。 材料が冷えると、再凝固して型の形状を形成します。
4.最後に、金型が開き、指ぬきによって中実の部品が押し出されます。 次に、金型を閉じて、プロセスを繰り返します。
プロセス全体を非常に迅速に繰り返すことができます。パーツのサイズにもよりますが、約10〜180秒かかります。 部品が排出されると、コンベアまたは保持コンテナに割り当てられます。 一般に、射出成形部品は、後処理をほとんどまたはまったく行わずに、すぐに使用できます。
金型製造
金型は写真のネガのようなものです。その形状と表面の質感は、射出成形部品に直接転写されます。 金型は通常、射出成形の初期費用の大部分を占めます。単純な形状で比較的少量の生産（1000〜10000ユニット）の場合、一般的な金型の費用は約$ 2000〜5000、最大$100000です。 フル生産（100000以上）用に最適化されたダイに適しています。 これは、数千（または数十万）の部品を正確に製造する高品質の金型を設計および製造するために必要な高度な専門知識によるものです。
型は通常アルミニウムまたは鋼で作られています CNC加工 その後、必要な基準に仕上げました。 部品のネガに加えて、材料を金型に流入させるランナーシステムや、部品の冷却を支援および加速する内部水冷チャネルなど、他の機能も備えています。
典型的なケース—レゴのビルディングブロック
レゴブロック 射出成形部品の最も有名な例の120つです。 写真のような型を使って作られたもので、製造が中止される前に15億10万個のレゴブロック（XNUMX万サイクル）を生産していました。 レゴのビルディングブロックは、その高い耐衝撃性と優れた可塑性のためにABSで作られています。 各レンガは、XNUMXミクロン（または髪のXNUMX分のXNUMX）という低い許容誤差で完全に設計されています。 これは、次のセクションで検討するベストデザインプラクティス（均一な壁の厚さ、ドラフト角度、リブ、エンボステキストなど）を使用して実現されます。
XNUMX番目の部分–射出成形の設計
最終製品の品質とプロセスの再現性に影響を与える可能性のあるいくつかの要因があります。 このプロセスの利点を最大限に活用するには、設計者は特定の設計ガイドラインに従う必要があります。 このセクションでは、射出成形の一般的な欠陥と、コストを最小限に抑えるための推奨事項など、部品を設計する際に従うべき基本的および高度なガイドラインについて概説します。
一般的な射出成形の欠陥
射出成形の欠陥のほとんどは、溶融プロセス中の溶融材料の不均一な流れまたは冷却速度に関連しています。
ここでは、射出成形部品の設計における最も一般的な欠陥をリストします。 次のセクションでは、優れた設計手法に従ってこれらの欠陥を回避する方法を示します。
反り
一部の部品が他の部品よりも速く冷却（したがって収縮）すると、内部応力のために永久に曲がる可能性があります。 肉厚が不均一なプラスチック部品は、反りが発生する可能性が最も高くなります。
収縮マーク
部品の内部が表面の前に固化すると、元々平らな表面に小さなへこみが現れることがあります。これはへこみと呼ばれます。 肉厚やリブの設計が不十分な部品は、収縮する可能性が最も高くなります。
ドラッグマーク
プラスチックが収縮すると、金型に圧力がかかります。 突き出しの際、成形品の壁がスライドして金型に擦れ、引っかき傷が発生する可能性があります。 垂直壁のある（ドラフト角度のない）部品は、ドラッグマークの影響を最も受けやすくなります。
編組線
XNUMXつの水の流れが出会うと、変色のような小さな髪ができることがあります。 これらの編組は部品の美観に影響を与えますが、部品の強度も低下させます。 形状や穴が突然変化する部品は、編組を生成する可能性が高くなります。
不足
金型内の残留空気により、射出中の材料の流れが妨げられ、部品が不完全になる可能性があります。 優れた設計により、溶融プラスチックの流動性を向上させることができます。 壁が薄い部品やリブの設計が不十分な部品は、供給が不足している可能性が高くなります。
射出成形の設計ルール
射出成形の最大の利点のXNUMXつは、複雑な形状を簡単に形成できるため、XNUMXつの部品でさまざまな機能を実行できることです。 金型の製造が完了すると、これらの複雑な部品を非常に低コストでコピーできます。 ただし、開発の後の段階で金型の設計を変更すると、非常にコストがかかる可能性があるため、最初に最良の結果を得る必要があります。 射出成形で最も一般的な欠陥を回避するために、以下のガイドラインに従ってください。
均一な肉厚を使用
可能であれば、成形品全体に均一な肉厚を使用し、肉厚の部分は避けてください。 これが必要なのは、不均一な壁が溶融材料の冷却時に反りや部品の変形を引き起こす可能性があるためです。 異なる厚さのセクションが必要な場合は、面取りまたはフィレットを使用して、遷移をできるだけスムーズにします。 このようにして、材料はキャビティ内をより均一に流れ、金型全体が完全に充填されます。
ほとんどの材料では、1.2mmから3mmの肉厚が安全な値です。 次の表は、いくつかの最も一般的な射出材料の特定の推奨肉厚をまとめたものです。
材料 | 推奨肉厚[mm] | 推奨肉厚[インチ] |
ポリプロピレン（PP） | 0.8 - 3.8 mm | 0.03インチ–0.15インチ |
ABS | 1.2 - 3.5 mm | 0.045インチ–0.14インチ |
ポリエチレン（PE） | 0.8 - 3.0 mm | 0.03インチ–0.12インチ |
ポリスチレン（PS） | 1.0 - 4.0 mm | 0.04インチ–0.155インチ |
ポリウレタン（PUR） | 2.0 - 20.0 mm | 0.08インチ–0.785インチ |
ナイロン（PA 6） | 0.8 - 3.0 mm | 0.03インチ–0.12インチ |
ポリカーボネート（PC） | 1.0 - 4.0 mm | 0.04インチ–0.16インチ |
PC / ABS | 1.2 - 3.5 mm | 0.045インチ–0.14インチ |
POM（デリン） | 0.8 - 3.0 mm | 0.03インチ–0.12インチ |
asfasdf | 1.0 - 3.0 mm | 0.04インチ–0.12インチ |
シリコーン | 1.0 - 10.0 mm | 0.04インチ–0.40インチ |
最良の結果を得るために：
推奨値の範囲内で均一な肉厚を使用してください。 別の厚さが必要な場合は、厚さの差の3倍の面取りまたはフィレットを使用して、遷移をスムーズにします
厚い部分
厚い部分は、反りや沈み込みなど、さまざまな欠陥を引き起こす可能性があります。 デザインの任意の部分の最大厚さを、それらを中空にすることによって推奨値に制限する必要があります。 中空部の強度を高めるために、強度・剛性は同じで肉厚を薄くした構造を使用してください。 中空部分のある慎重に設計された部品は次のとおりです。
リブを使用して、水平セクションの厚みを増やさずに、水平セクションの剛性を高めることもできます。 壁の厚さの制限が引き続き適用されることに注意してください。 推奨リブの厚さを超えると、収縮マークが発生する可能性があります。
最良の結果を得るために：
厚い部分をくり抜き、リブを使用して部品の強度と剛性を向上させます
設計リブの最大厚さは、壁の厚さの0.5倍に相当します
設計リブの最大高さは、壁の厚さの3倍に相当します
スムーズな移行を追加
推奨：3×壁厚差
肉厚の異なる部品を避けられない場合があります。 このような場合は、面取りまたはフィレットを使用して、移行をできるだけスムーズにします。 同様に、垂直フィーチャ（リブ、ボス、スナップフィットなど）の下部は常に円形である必要があります。
すべてのエッジを丸めます
均一な肉厚制限がエッジにも適用されます。良好な材料の流れを確保するために、遷移は可能な限りスムーズである必要があります。
内部エッジの場合、半径は次のようになります。 少なくとも0.5回 壁の厚さ。 外縁には、内半径に壁の厚さを加えたものに等しい半径を追加します。 このようにして、壁の厚さがコーナーでもどこでも均一であることを確認できます。 さらに、鋭い角は応力集中につながる可能性があり、その結果、成形品が薄くなります。
最良の結果を得るために：
に等しいフィレットを追加します 0.5回 内側の角までの壁の厚さ
に等しいフィレットを追加します 1.5回 外側の角までの壁の厚さ
ドラフト角度を追加
部品を金型から簡単に外せるようにするには、すべての垂直壁にドラフト角度を追加する必要があります。 離型プロセス中の金型との摩擦が大きいため、ドラフト角度のない壁の表面には抗力マークがあります。 最小ドラフト角度は2°をお勧めします。 フィーチャーが高いほど、ドラフト角度を大きくする必要があります（最大50°）。
経験則として、ドラフト角度を1mmごとに25度ずつ増やします。 たとえば、高さ30mmのフィーチャに75度のドラフト角度を追加します。 パーツの表面仕上げが粗い場合は、大きなドラフト角度を使用する必要があります。 経験によれば、上記の計算結果は10〜20度増やす必要があります。 リブにもドラフト角度が必要であることを忘れないでください。 角度を大きくするとリブの上部の厚さが減少しますが、設計が推奨される最小壁厚を満たしていることを確認してください。
最良の結果を得るために：
すべての垂直壁に最小20度のドラフト角度を追加します
50 mmを超えるフィーチャーの場合、ドラフト角度を1mmごとに25度ずつ増やします。
テクスチャ加工された表面仕上げの部品の場合、ドラフト角度を1〜2°大きくします。
ボトムカット
最も単純なダイ（ストレートドローイングダイ）は、XNUMXつの半分で構成されています。 ねじ山用の歯やスナップジョイント用のフックなど、アンダーカットのあるフィーチャーは、ストレートプルダイでは作成できない場合があります。 これは、ダイをCNC加工できないため、または材料が部品の飛び出しを防ぐためです。 ねじの歯やスナップジョイントのフックは、アンダーカットの例です。
アンダーカットに対処するのに役立ついくつかのアイデアを次に示します。
河川閉鎖によるアンダーカットを避ける
アンダーカットを完全に回避することが最善の選択肢かもしれません。 アンダーカットは、常にダイのコスト、複雑さ、およびメンテナンス要件を増大させます。 巧妙な再設計により、通常、アンダーカットが排除されます。トランケーションは、パーツの内部領域（スナップフィットの場合）または側面（穴またはハンドルの場合）をアンダーカットするための便利な手法です。
アンダーカットを回避するために射出成形部品を再設計する方法の例を次に示します。基本的に、アンダーカットの下の領域で材料が除去されるため、問題が完全に解消されます。
パーティングラインを移動する
アンダーカットに対処する最も簡単な方法は、ダイのパーティングラインを動かして交差させることです。
このソリューションは、外面にアンダーカットがある多くの設計に適しています。 それに応じてドラフトを調整することを忘れないでください。
ストリッピングアンダーカットを使用（ブラスト）
フィーチャーが排出中に金型上で変形するのに十分な柔軟性がある場合は、ピールアンダーカット（バンプとも呼ばれます）を使用できます。 ストリッピングアンダーカットは、キャップにネジ山を作るために使用されます。
アンダーカットは、次の場合にのみ使用できます。
-アンダーカットの剥ぎ取りは、コーナーやリブなどの補強機能から離す必要があります。
-アンダーカットのリード角は30〜45度である必要があります。
-射出成形部品にはスペースが必要であり、膨張および変形するのに十分な柔軟性が必要です。
FRP製の部品のアンダーカットを剥がさないようにすることをお勧めします。 一般に、PP、HDPE、ナイロン（PA）などの柔軟なプラスチックは、直径の5％までのアンダーカットに耐えることができます。
スライドペアとコア
側面のくぼみを避けるために射出成形を再設計できない場合は、スライドする副作用とコアを使用してください。
サイドコアは、金型を閉じるときにスライドインし、金型を開く前にスライドするインサートです。 これらのメカニズムは、金型のコストと複雑さを増大させることに注意してください。
補助アクションを設計するときは、次のガイドラインに従ってください。
-カーネルには、出入りするためのスペースが必要です。 これは、フィーチャーがパーツの反対側にある必要があることを意味します。
-サイドアクションは垂直に移動する必要があります。 90°以外の角度での移動はより複雑で、コストとリードタイムが増加します。
-ドラフト角度を大きくすることを忘れないでください。 いつものようにデザインを考え、サイドアクションコアの動きを考えてください。
共通の設計機能
これらの実用的なガイドを通じて、射出成形部品で遭遇する最も一般的な機能を設計する方法を学びます。 これらを使用して、基本的なデザインルールに従いながら、デザインの機能を向上させます。
ねじ山付きファスナー（ボスとインサート）
射出成形部品にファスナーを追加するには、XNUMXつの方法があります。部品に直接ねじ山を設計する方法、ねじを固定できるボスを追加する方法、またはねじ山付きインサートを含める方法です。
ねじ山を成形品に直接モデル化することは可能ですが、ねじ山の歯は本質的にアンダーカットされており、金型の複雑さとコストが大幅に増加するため、これはお勧めしません（後の部分でさらにアンダーカットを導入します） 。 ねじ山射出成形部品の例はキャップです。 ボスは射出成形部品で非常に一般的であり、取り付けまたは組み立てのポイントとして使用されます。 それらは、ネジ、ねじ山付きインサート、または他のタイプの固定および組み立てハードウェアを保持するように設計された穴のある円筒形の突起で構成されています。 ボスを考える良い方法は、肋骨自体を丸で囲むことです。 ボスは、接続点または固定点として使用されます（タッピンねじまたはねじ山付きインサートと組み合わせて）。
ボスを締結点として使用する場合、ボスの外径はねじまたはインサートの呼び径のXNUMX倍とし、内径はねじコアの直径と等しくなければなりません。 深さ全体が必要ない場合でも、フィーチャー全体で均一な壁の厚さを維持するために、ボスの穴は下の壁のレベルまで延長する必要があります。 ねじやインサートの挿入を容易にするために面取りを追加します。
最良の結果を得るために：
主壁のボスにデザインが溶け込むのを避けてください
主壁にボスをリブまたは取り付ける
ブレード付きのボスの場合、ブレードの公称サイズのXNUMX倍に等しい外径を使用します
スレッド数
金属製のネジ山付きインサートをプラスチック射出成形部品に追加して、小ネジなどの留め具に耐久性のあるネジ穴を設けることができます。 インサートを使用する利点は、多くの組み立てと分解のサイクルが可能になることです。プラグインは、熱、超音波、または金型挿入によって射出成形部品に取り付けられます。 ねじ山付きプラグインを保持するボスを設計するには、プラグインの直径をガイド寸法として、上記と同様のガイドラインを使用します。
最良の結果を得るために：
成形品に直接ねじ山を追加しないでください
設計ボス、外径はねじまたはインサートの呼び径の2倍に等しい
スレッドのエッジに0.8mmのリリースを追加します
0.8 mmを超えるピッチのスレッドを使用する（32インチあたりXNUMXスレッド）
台形またはサポートスレッドを使用する
作成されたアンダーカットを処理するための最良の方法：
0.8 mmを超えるピッチのスレッドを使用する（32インチあたりXNUMXスレッド）
おねじの場合は、パーティングラインに沿って配置します
リブ
推奨される最大肉厚が部品の機能要件を満たすのに十分でない場合は、補強材を使用して部品の剛性を向上させることができます。
リブを設計する場合：
●主壁の厚さの0.5倍に等しい厚さを使用します
●定義された高さはリブの厚さの3倍未満
●半径がリブの厚さの1/4xより大きいファンデーションフィレットを使用する
●少なくとも0.25°–0.5°のドラフト角度を追加します
●4分追加します。 リブと壁の間の距離は、リブの厚さのXNUMX倍です。
スナップジョイント
スナップフィットは、ファスナーや工具を使用せずにXNUMXつの部品を接続するための非常にシンプルで経済的かつ迅速な方法です。 スナップフィットジョイントには多くの設計の可能性があります。 経験によれば、バックルタイプのジョイントのたわみは、主にその長さとその幅に加えることができる許容力に依存します（その厚さは部品の壁の厚さによって多かれ少なかれ決定されるため）。 同様に、スナップフィットジョイントはアンダーカットの別の例です。
バヨネットジョイント（カンチレバーバヨネットジョイントと呼ばれる）の最も一般的な設計が示されています。 リブの場合と同様に、スナップインジョイントのドラフト角度を大きくし、最小肉厚の0.5倍の肉厚を使用します。
スナップフィットジョイントの特別な基準を設計することは大きなトピックであり、これはこのペーパーの範囲を超えています。
最良の結果を得るために：
スナップフィットジョイントの垂直壁にドラフト角度を追加
設計されたスナップフィットの厚さは、壁の厚さの0.5倍を超えています
幅と長さを調整して、たわみと許容力を制御します
リビングヒンジ
可動ヒンジは、パーツのXNUMXつのパーツを接続し、それらを曲げたり曲げたりするプラスチックシートです。 通常、これらのヒンジは、ペットボトルなどの大量生産された容器に組み込まれます。 適切に設計された可動ヒンジは、故障することなく最大XNUMX万サイクル持続できます。 射出成形の可動ヒンジに使用される材料は、柔軟でなければなりません。 ポリプロピレン（PP）とポリエチレン（PE）は民生用アプリケーションに理想的な選択肢であり、ナイロン（PA）はエンジニアリングアプリケーションに理想的な選択肢です。
適切に設計されたヒンジを以下に示します。 推奨される最小厚さのヒンジ範囲の0.20〜0.35mmであるため、耐久性が高く、厚さが高くなります。 大量生産の前に、CNC機械加工または3D印刷を使用して可動ヒンジのプロトタイプを作成し、アプリケーションに最適な形状と剛性を決定します。 多数のフィレットを追加し、成形品の本体として均一な肉厚の肩を設計して、金型内のロジスティクスフローを改善し、応力を最小限に抑えます。 150 mmを超えるヒンジをXNUMXつ（またはそれ以上）に分割して、耐用年数を延ばします。
最良の結果を得るために：
ヒンジの厚さを0.20〜0.35mmに設計します
可動ヒンジ付きの部品には、柔軟な材料（PP、PE、またはPA）を選択してください
主壁の厚さと同じ厚さのショルダーを使用してください
可能な限りフィレット
砕いたリブ
リブを押しつぶすことは、さまざまなコンポーネントが一緒に押されて摩擦を生成し、その位置を確保するときに変形する小さな顕著な特徴です。 圧縮バーは、タイトフィットのために高公差の穴を開ける代わりの経済的な方法です。 これらは通常、ベアリングやシャフト、その他の圧入用途に対応するために使用されます。
次の図は、押し出しリブのあるパーツの例を示しています。 良好な位置合わせを確実にするために、2つの押し出しリブをお勧めします。 各リブの推奨高さ/半径は0.25mmです。 押し出しリブと取り付けられた部品の間に少なくともXNUMXmmの干渉を追加します。 金型表面との接触が少ないため、リブなしのリブ設計が可能です。
最良の結果を得るために：
押し出しリブとコンポーネントの間に0.25mmの最小干渉を追加します
押し出しリブの垂直壁にドラフトを追加しないでください
単語と記号
テキストは、ロゴ、ラベル、警告、チャート、説明に使用できる非常に一般的な機能であるため、ラベルの貼り付けやペイントのコストを節約できます。
テキストを追加するときは、金型でのCNC加工が簡単で経済的であるため、彫刻テキストでレリーフテキストを選択してください。
また、文字をパーツ面から0.5mm上に上げると、文字が読みやすくなります。 線の太さが均一でサイズが20ポンド以上の太字の丸いフォントを選択することをお勧めします。
最良の結果を得るために：
刻印されたテキストの代わりにエンボス加工されたテキスト（高さ0.5mm）を使用する
最小フォントサイズが20ポイントの均一な太さのフォントを使用する
テキストをパーティングラインに垂直に揃えます
0.5mmを超える高さ（または奥行き）を使用してください
許容範囲
射出成形では通常、公差が±0.500 mm（0.020インチ）の部品が製造されます。
場合によっては、より厳しい公差が実現可能ですが（±0.125 mm、さらには±0.025 mm）、コストが大幅に増加する可能性があります。
少量生産（<10000ユニット）の場合は、精度を向上させるために、穴あけなどの補助操作の使用を検討してください。 これにより、パーツが他のパーツまたはインサートと正しく干渉することが保証されます（たとえば、圧入を使用する場合）。
第三部-注射材料
射出成形は、さまざまなプラスチックと互換性があります。 このセクションでは、最も人気のある素材の主な機能について詳しく学びます。 また、射出成形部品に適用できる標準的な表面仕上げについても説明します。
射出材料
すべての熱可塑性プラスチックは射出成形できます。 一部の熱硬化性プラスチックおよび液体シリコーンも、射出成形プロセスと互換性があります。 また、繊維、ゴム粒子、鉱物、難燃剤で強化して、物理的特性を変えることもできます。 たとえば、ガラス繊維を粒子と10％、15％、または30％の比率で混合できるため、部品の剛性が高くなります。
射出成形部品の剛性を向上させるために一般的に使用される添加剤はガラス繊維です。 ガラス繊維は、10％、15％、または30％の比率で骨材と混合できるため、さまざまな機械的特性が得られます。 混合物に着色剤（約3％の比率）を加えて、さまざまな色のパーツを作成できます。 標準の色には、赤、緑、黄、青、黒、白があり、これらをブレンドしてさまざまな影を作成できます。
表面処理とSPI標準
表面処理を使用して、射出部品に外観や感触を持たせることができます。 表面処理は、美容目的で使用されるだけでなく、技術的要件を満たすこともできます。 たとえば、平均表面粗さ（RA）は、すべり部品（すべり軸受など）の耐用年数に大きく影響する可能性があります。 通常、射出部品は後処理を必要としませんが、金型自体でさまざまな程度の仕上げを行うことができます。 射出時の粗い表面は成形品と金型間の摩擦を増加させるため、より大きなドラフト角度が必要になることに注意してください。
終了 | 説明 | SPI規格* |
光沢仕上げ | 型は最初に滑らかにされ、次にダイヤモンドバフで磨かれ、鏡のような仕上がりになります。 | -1 |
半光沢仕上げ | 型は細かい紙やすりで滑らかにされ、細かい表面仕上げになります。 | B-1 |
マット仕上げ | 金型は細かい石粉を使用して滑らかにされ、すべての機械加工マークが除去されます。 | C-1 |
テクスチャード仕上げ | 型は最初に細かい石粉で滑らかにされ、次にサンドブラストされて、テクスチャーのある表面になります。 | D-1 |
機械加工されたままの仕上げ | 金型は機械工の裁量で仕上げられます。 ツールマークが表示されます。 | – |
終了 | 説明 | SPI規格* |
光沢仕上げ | 型は最初に滑らかにされ、次にダイヤモンドバフで磨かれ、鏡のような仕上がりになります。 | -1 |
半光沢仕上げ | 型は細かい紙やすりで滑らかにされ、細かい表面仕上げになります。 | B-1 |
マット仕上げ | 金型は細かい石粉を使用して滑らかにされ、すべての機械加工マークが除去されます。 | C-1 |
テクスチャード仕上げ | 型は最初に細かい石粉で滑らかにされ、次にサンドブラストされて、テクスチャーのある表面になります。 | D-1 |
機械加工されたままの仕上げ | 金型は機械工の裁量で仕上げられます。 ツールマークが表示されます。 | – |
滑らかな仕上がりを選択するときは、次の役立つヒントに注意してください。
高光沢のモールド仕上げは、高光沢の完成品と同じではありません。 使用するプラスチック樹脂、成形条件、金型設計など、他の要因の影響を大きく受けます。 たとえば、ABSはPPよりも光沢のある部品を製造します。
より細かい表面仕上げには、金型で使用する材料のレベルを高くする必要があります。 非常に細かい研磨を行うためには、最高の硬度の工具鋼が必要です。 これは、総コスト（材料費、処理時間、後処理時間）に影響を与えます。
第XNUMX部-コスト削減の秘訣
射出成形の主なコスト要因と、コストを削減し、プロジェクトを予算内に収めるのに役立つ可能性のある設計手法について詳しく学びます。
射出成形のコスト要因。射出成形の最大コストは次のとおりです。
金型のコストは、金型の設計と処理の総コストによって決まります。
材料費は、使用する材料の量とキログラムあたりの価格によって異なります。
製造コストは、射出成形機を使用する合計時間によって異なります。
金型のコストは一定です（1000ドルから5000ドル）。 このコストは製造される部品の総数とは無関係ですが、材料と製造のコストは製造に依存します。
小さい製品（1000〜10000個）の場合、工具費が総コストに最も大きな影響を及ぼします（約50〜70％）。 したがって、金型の製造プロセス（およびそのコスト）を簡素化するために、それに応じて設計を変更する価値があります。
大量生産（10000〜100000ユニット以上）の場合、総コストに対する工具コストの寄与は、材料費と製造コストで賄われます。 したがって、主な設計作業では、ボリュームパーツと成形サイクル時間を最小限に抑えることに重点を置く必要があります。
ここでは、インジェクションプロジェクトのコストを最小限に抑えるためのヒントをいくつか集めました。
ヒント1：ストレートドローイングダイに固執する
サイドアクションコアおよびその他の金型メカニズムでは、金型コストが15％から30％増加します。 これは、金型の最小追加コストが約$1000から$1500であることを意味します。
前のセクションでは、アンダーカットの処理方法を学習しました。 制作を予算内に保つために、どうしても必要な場合を除いて、副作用コアやその他のメカニズムの使用は避けてください。
ヒント2：アンダーカットを回避するために射出部品を再設計します
アンダーカットは、金型のメンテナンスだけでなく、常にコストと複雑さを増大させます。 巧妙な再設計は通常、アンダーカットを排除します。
ヒント3：射出部品を小さくする
小さい部品はより速く成形できるため、生産量が増え、部品コストが低くなります。 部品が小さいほど、材料費と金型価格も下がります。
ヒント4：XNUMXつの金型に複数の部品を取り付ける
前のセクションで見たように、最初の模擬試験は、同じ型で複数の部品を組み立てることです。 最初の模擬試験では、6〜8個の同一部品を同じ金型に取り付けることができるため、総生産時間が約80％短縮されます。
最初の模擬試験は、同じ金型で異なる形状で行うことができます。 これは、組み立ての総コストを削減するための優れたソリューションです。
これは高度なテクノロジーです。
場合によっては、アセンブリの2つの部分の本体が同じです。 クリエイティブなデザインを使用すると、基本的にパーツを反映するように、対称位置にインターロッキングポイントまたはヒンジを作成できます。 このようにして、同じ金型を使用してXNUMXつの半金型を製造できるため、金型のコストを半分に削減できます。
ヒント5：細かい部分は避けてください
細部の細かい金型を作るためには、加工時間と仕上げ時間が長くなります。 テキストはその一例であり、EDMなどの特殊な機械加工技術が必要になる場合もあります。これはコストの上昇につながります。
ヒント6：低グレードの仕上げを使用する
通常、表面処理剤は手で型に塗布されますが、これは特に高度な表面処理の場合、費用のかかるプロセスになる可能性があります。 部品が化粧品用でない場合は、高価な高級仕上げを使用しないでください。
ヒント7：肉厚を薄くして部品の体積を最小限に抑える
成形品の体積を最小限に抑えるには、成形品の肉厚を薄くすることが最善の方法です。 これは、使用する材料が少ないだけでなく、射出成形サイクルを大幅にスピードアップすることを意味します。
たとえば、肉厚を3mmから2mmに減らすと、サイクルタイムを50％から75％短縮できます。
壁が薄いということは、金型をより早く充填できることを意味します。 さらに重要なことに、薄い部品は冷却と硬化が速くなります。 機械がアイドル状態のとき、射出成形サイクルの約半分が部品の硬化に費やされることに注意してください。
部品の剛性を過度に低下させないように注意する必要があります。そうしないと、機械的特性が低下します。 重要な場所のリブを使用して、剛性を高めることができます。
ヒント8：二次操作を検討する
少量のバッチ生産（1000部品未満）の場合、補助操作を使用して射出成形部品を完成させる方が費用効果が高い場合があります。 たとえば、サイドコア付きの高価な金型を使用する代わりに、成形後に穴を開けることができます。
XNUMX番目の部分-注入を開始します
設計の準備が整い、射出成形用に最適化されたら、次のステップは何ですか？ このセクションでは、射出成形の製造を開始するために必要な手順を説明します。
ステップ1：小さく始めて、プロトタイプをすばやく作成する
高価な射出成形金型を使用する前に、まず設計の機能プロトタイプを作成してテストします。
このステップは、製品の発売を成功させるために重要です。 このようにして、設計エラーを早期に検出でき、変更のコストは依然として低くなります。
XNUMXつのプロトタイプソリューションがあります。
1. 3D印刷（SLS、SLA、またはマテリアルスプレーを使用）
2.プラスチック数値制御処理
3D印刷金型による少量射出成形
これらのプロセスにより、最終的な成形品に非常によく似た形状と機能の現実的なプロトタイプを作成できます。
以下の情報をクイック比較ガイドとして使用して、アプリケーションに最適なソリューションを決定してください。
3D印刷 プロトタイプ
最小数量：1
通常の費用：部品あたり$ 20 – $ 100
配達時間：2-5日
簡単な3D印刷のための射出成形用に最適化された設計
最低コスト、最速のターンアラウンドプロトタイプソリューション
すべての射出材料を3D印刷に使用できるわけではありません
3D印刷部品は、射出部品よりも30〜50％弱いです
CNC機械加工のプロトタイプ
最小数量：1
通常の費用：部品あたり$ 100 – $ 500
配達時間：5-10日
材料特性は射出部品と同じです
優れた精度と仕上げ
異なる設計制限が適用されるため、設計を変更する必要がある場合があります
3D印刷よりも高価で、納期が長い
少量射出成形
最小数量：10-100パーツ、
通常の費用：$ 1000 – $ 4000
納期：5-10日、
現実的な材料特性を備えた最も現実的なプロトタイプ
実際のプロセスと金型設計のシミュレーション
最も高価なプロトタイプソリューション
CNCまたは3D印刷よりも可用性が低い
ステップ2：「試運転」を実行します（500〜10000パーツ）
設計が完成したら、少数のテストで射出成形を開始できます。
射出成形の最小注文数量は500ユニットです。 これらの数量の場合、ダイは通常アルミニウムCNCで機械加工されます。 アルミニウム金型は比較的製造が簡単でコストも低くなりますが（約3000ドルから5000ドルから）、5000から10000の射出サイクルに耐えることができます。
この段階では、設計の形状と選択した材料に応じて、部品の一般的なコストは1ドルから5ドルの間です。 このような注文の通常の納期は6〜8週間です。
「パイロット」アルミニウムダイで作られた部品は、「大量生産」工具鋼ダイで作られた部品と同じ物理的特性と精度を持っています。
ステップ3：生産規模を拡大する（100000以上の部品）
同一部品（10000〜100000以上）を多数生産する場合は、専用の射出工具が必要になります。
これらのボリュームの場合、金型はCNC機械加工による工具鋼でできており、数百万回の射出成形サイクルに耐えることができます。 また、生産速度を最大化するために、ホットチップドアや複雑な冷却チャネルなどの高度な機能も備えています。
金型の設計と製造は複雑であるため、この段階の一般的な単価は数セントから4ドルの間であり、通常の納期は6〜XNUMXか月です。
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