射出成形に不可欠な部品とコンポーネント

射出成形の概要

射出成形 溶融材料（通常はプラスチック）を金型の空洞に注入します。材料が冷えて固まると、金型の空洞の形状になります。このプロセスは非常に汎用性が高く、無駄を最小限に抑えながら複雑なディテールや多種多様なコンポーネントを作成できます。

射出成形の必須部品

1. 射出ユニット

射出ユニットは射出成形機の心臓部です。プラスチック材料を加熱して金型に注入する役割を担っています。ユニットにはホッパー、バレル、往復スクリュー、射出ノズルなどの部品が含まれており、これらが連携してプラスチックを正確に溶かして注入します。

射出ユニット内の主要コンポーネントは次のとおりです。

• ホッパー: ここはプラスチックペレットが投入される場所です。ホッパーがペレットをバレルに送り込み、材料の安定した供給を確保します。
• バレルはプラスチックを加熱して溶かすためのチャンバーです。バレルには加熱要素が含まれており、前進するにつれてプラスチックの温度が徐々に上昇します。
• 往復ねじこのスクリューはバレル内で回転し、前後に移動し、プラスチックを混合、溶融し、ノズルに向かって押し出します。往復運動により、溶融プラスチックの温度と濃度が均一に保たれます。
• 噴射ノズル: ノズルは溶融プラスチックを金型内に導きます。材料が金型キャビティ内にスムーズかつ正確に流れ込み、エアポケットや充填の不均一などの欠陥を防ぐために重要です。

2.カビ

金型は、射出成形において 2 番目に重要なコンポーネントです。金型は、最終製品の形状と寸法を決定する精密に設計されたツールです。金型は通常、金型コアと金型キャビティと呼ばれる 2 つの部分で構成され、これらが組み合わさって部品の完全な形状を形成します。

金型の主な特徴は次のとおりです。

• コアとキャビティ: 金型はコアとキャビティの 2 つの部分に分かれています。キャビティは部品の外側の形状を形成し、コアは内側の形状を形成します。金型の半分が閉じると、溶融プラスチックが満たされる中空の空間が作成され、目的の形状に成形されます。コアは通常、可動プラテンに取り付けられ、キャビティは固定プラテンに取り付けられます。
• 冷却チャネル: 金型内には、成形プロセス中の温度を制御するために冷却チャネルが戦略的に配置されています。サイクル時間を短縮し、プラスチックが均一に固まるようにして、反りやその他の欠陥のリスクを最小限に抑えるには、適切な冷却が不可欠です。
• ベントとエジェクタピン: 金型には、閉じ込められた空気を逃がすための通気口も装備されており、空洞や焼け跡などの欠陥を防ぎます。エジェクタピンは、完成した部品が冷却されて固まったら金型から押し出すために使用され、部品がスムーズに損傷なく取り出せるようにします。

3. クランピングユニット

クランプ ユニットは射出成形機のバックボーンであり、射出プロセス中に金型を所定の位置にしっかりと保持する役割を果たします。これにより、溶融プラスチックによって加えられる巨大な圧力の下で金型の半分がしっかりと閉じられた状態が保たれ、最終製品の漏れや欠陥が防止されます。

クランプ ユニットの動作方法とその内容は次のとおりです。

• クランプ機構: これは、金型の半分を物理的に動かし、射出中に金型を閉じた状態に保つために必要な力を加えるシステムです。通常、油圧システムまたは機械システムを使用してクランプ力を生成します。
• プラテン: プラテンは、金型の半分が取り付けられる平らな鋼板です。射出成形機には、固定プラテンと可動プラテンの 2 つのプラテンがあります。可動プラテンは金型を閉じるために前方に押され、固定プラテンは固定されたままです。
• タイバー: これらは、クランプ ユニットの長さに沿って走る強力な円筒形のロッドで、可動プラテンと固定プラテンを接続します。タイ バーは構造的なサポートを提供し、クランプ力が金型全体に均等に分散されるようにして、射出プロセス中のずれや変形を防止します。

クランプ ユニットの主な役割は、射出成形中に金型の完全性を維持することです。適切なクランプ力を適用して維持することで、金型が完全に整列し、溶融プラスチックが漏れや欠陥なく金型キャビティに充填されることが保証されます。

4。 ノズル

ノズルは射出成形プロセスにおいて重要な部品であり、溶融プラスチックが射出ユニットから金型に流れ込む入り口として機能します。ノズルは射出ユニットのバレルの端に取り付けられ、プラスチックが金型キャビティに正確かつ効率的に供給されるようにします。

5.スプルー

この スプルー 溶融プラスチックがノズルから金型に移動する経路です。金型の他の部分と同様に、スプルーは射出プロセス後に冷却され、固まります。固まったスプルーは通常、成形された部品と一緒に取り除かれ、切り取る必要がある場合があります。最終部品のヒケやボイドなどの問題を防ぐためには、スプルーが適切な速度で固まるようにすることが重要です。

6.ランナー

ランナー システムは、溶融プラスチックが射出装置のノズルから金型内の個々のキャビティまで移動するための高速道路として機能します。ランナーは、スプルー (ノズルから金型への直接のチャネル) をゲート (各キャビティへの入口) に接続します。

ランナーの種類:

• コールドランナーシステム: コールド ランナー システムでは、ランナー チャネルは加熱されません。プラスチックがキャビティに注入された後、ランナー内のプラスチックは固化し、通常は排出時に最終部品から切り離されます。その結果、スクラップ材料が発生し、ホット ランナー システムと比較すると欠点となります。
• ホットランナーシステム: ホットランナーシステムでは、ランナーチャネルが加熱され、プラスチックが溶融状態に維持されます。これにより、ショット間でプラスチックを再加熱する必要がなく、マルチキャビティ成形が可能になり、効率が向上し、無駄が削減されます。

7. ゲート

ゲートは、溶融プラスチックがランナーから金型キャビティに流れ込むための小さな開口部です。ゲートの設計と配置は、プラスチックが金型に均一に、かつ欠陥なく充填されるようにするために重要です。ゲートには、エッジ ゲート、ピン ゲート、サブマリン ゲートなど、さまざまなタイプがあり、それぞれ異なる用途に適しています。

ゲートにはいくつかの種類があり、それぞれ異なる用途や金型設計に適しています。

• エッジゲート: 金型キャビティのエッジに沿って配置されたこのゲートは、単純な部品によく使用され、機械加工が容易です。広くて平らな領域のある金型に適しており、充填プロセスをうまく制御できます。
• ピンゲート: 単一のポイントまたはピンに配置されるこのゲートは、小型または複雑な部品によく使用されます。目に見えるゲート マークを最小限に抑え、キャビティへのプラスチックの流れを正確に制御できるように設計できます。
• サブマリンゲート: 金型のパーティングラインより下に位置するゲートで、完成品のゲート跡を最小限に抑える設計です。取り出し後にゲート跡が見えなくなるため、美観を重視する部品に適しています。
• ファンゲートこのゲートは、プラスチックの流動を扇形パターンでキャビティ内に広げます。広い領域にわたって均一な充填が必要な部品に役立ち、フロー ラインやウェルド ラインの発生を減らすことができます。
• ホットチップゲートこのタイプのゲートはホットランナーシステムで使用され、射出サイクルの最後まで溶融状態が維持されます。これにより無駄が最小限に抑えられ、充填プロセスを正確に制御できます。

プラスチックが固まり、部品が取り出された後、ゲートがあった場所に小さな痕跡やマークが残る場合があります。ゲートの設計では、特に部品の目に見える部分でこの痕跡を最小限に抑え、高品質の外観を維持する必要があります。

8. エジェクターピン

エジェクターピン プラスチックが冷えて固まった後、完成した部品を金型のキャビティから取り出すのに不可欠なのがエジェクタ ピンです。エジェクタ ピンは部品を押し出す力を発揮し、部品が固着したり損傷したりするのを防ぎます。エジェクタ ピンは金型内に戦略的に配置され、均等に力が加わり、部品に跡が残るのを最小限に抑えます。必要なピンの数は部品のサイズ、形状、複雑さによって異なります。より複雑な部品や大型の部品では、効果的なエジェクタを実現し、反りや歪みなどの問題を防ぐために、通常、追加のピンが必要になります。

エジェクタピンには、次のようなさまざまなデザインと素材があります。

• 標準ピン: 一般的な用途に使用されるこれらのピンは、ほとんどの部品に対してシンプルで効果的です。
• ブレードまたはプレート: 大きな平らな面を持つ部品に従来のピンの代わりに使用されることもあり、より均一な排出力を実現します。
• スリーブまたはコア: スムーズに排出する必要がある内部構造を持つ部品に特化した設計。

9. 冷却システム

冷却システムの主な機能は、金型に注入された溶融プラスチックから余分な熱を取り除くことです。これにより、プラスチックが素早く均一に固まり、サイクル時間が短縮され、部品が意図した寸法を維持できるようになります。

冷却システムは通常、金型内に埋め込まれたチャネルのネットワークで構成されます。これらのチャネルは、水や油などの冷却液を金型の周囲に循環させて熱を吸収し、逃がすように設計されています。

チャネルは通常、金型の輪郭に沿って設計され、すべての領域で均一な冷却が実現されます。一般的な設計には次のものがあります。

• ストレートチャネル: シンプルで加工が容易ですが、複雑な金型形状では最適な冷却が得られない場合があります。
• ベンドチャンネル: より複雑なパスをたどることで、金型の輪郭にさらに適合し、冷却効率が向上します。

10. 通気口

ベントとは、溶融プラスチックの射出時に発生する閉じ込められた空気、蒸気、その他のガスを放出するために設計された、金型内の小さなチャネルまたは開口部です。適切なベントがないと、これらのガスが金型キャビティ内に閉じ込められ、さまざまな欠陥を引き起こす可能性があります。

通気口の種類:

• エッジベント: 金型キャビティの縁に沿って配置されたこれらのベントにより、キャビティの周囲からガスを排出できます。他のベント方法と組み合わせて使用​​されることがよくあります。
• ピンベント: 局所的な通気を可能にするために金型の特定のポイントに配置された小さな穴またはピン。ピンベントは、ガスの逃がしを正確に制御する必要がある小さな部品や複雑な部品に便利です。
• リングベント: キャビティの周囲に配置された円形の通気孔で、ガスを逃がすための連続した経路を提供します。より均一な通気ソリューションが求められる大型の金型に便利です。
• スプルーベント: 溶融プラスチックがキャビティに入るときにガスを逃がすために、スプルーまたはランナー システムの近くに配置します。エア トラップを防ぎ、金型へのスムーズな充填を実現します。

11. 材料ホッパー

材料ホッパーはプラスチックペレットを保持し、射出ユニットのバレルに分配します。ホッパーにより、プラスチック材料がバレルにスムーズかつ連続的に供給され、溶融されて金型に注入されます。

多くのホッパーには、プラスチックペレットから水分を除去するための乾燥機または除湿機が装備されています。水分は、最終製品に泡立ちや発泡、表面仕上げ不良などの欠陥を引き起こす可能性があります。ペレットを乾燥させることで、ホッパーはこれらの問題を防ぎ、高品質の出力を保証します。

12.タイバー

タイバーは、射出成形機のクランプユニットの長さに渡る長くて硬い棒です。その主な役割は、射出プロセス中に加えられるクランプ力を吸収して分散することです。この力は、溶融プラスチックが射出され固化している間、金型の半分をしっかりと閉じておくために必要です。タイバーは通常、クランププロセス中にかかる巨大な力に耐えることができる高強度鋼またはその他の耐久性のある材料で作られています。

13. 制御システム

制御システムは、プラスチックの最初の加熱から成形部品の最終的な取り出しまで、射出成形プロセス全体を監視します。これにより、機械が温度、圧力、射出速度、冷却時間などの指定されたパラメータ内で動作し、必要な仕様を満たす部品が製造されることが保証されます。

射出成形用の部品を設計するにはどうすればいいですか?

射出成形用の部品を設計するには、次の主な手順に従います。

1. 強度、柔軟性、耐熱性の観点から部品のニーズに合ったプラスチック材料を選択してください。
2. 金型からの部品の排出を容易にするために、垂直壁にドラフト角度 (1 ～ 3°) を適用します。
3. 反りやヒケを防ぐために壁を均一に保ちます。必要に応じて徐々に厚さを変えます。
4. フィレットを使用して応力を軽減し、部品の故障を防止します。
5. リブを追加して、壁を厚くせずに部品を強化します。リブは壁の厚さの 50 ～ 60% にする必要があります。
6. アンダーカットを最小限に抑えて金型設計を簡素化し、コストを削減します。
7. ゲートを配置して金型の充填を均一にし、ウェルド ラインなどの欠陥を回避します。
8. 取り付け用のボスを設計し、適切なドラフト角度で成形されたねじ山を検討します。
9. 反りや欠陥を防ぐために、適切な冷却チャネルと通気を確保してください。
10. バリを最小限に抑え、金型が適切に閉じるようにパーティング ラインを配置します。
11. 望ましい表面テクスチャは金型設計に影響するため、早い段階で計画してください。
12. 完全な生産の前にプロトタイプを使用して設計をテストします。
13. 金型設計者やエンジニアと協力して、製造性を考慮した設計を最適化します。

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