金型製造は製造業の重要な側面であり、プレス加工によって材料を成形または切断するために使用される特殊なツールの作成が含まれます。これらの金型は、ペーパークリップなどの単純なアイテムから高度なテクノロジーで使用される複雑なコンポーネントまで、製造する予定の特定の製品に合わせてカスタマイズされることがよくあります。
金型製造とは？
金型製造の核となるのは、金属板やプラスチックなどの材料を成形するために使用できる金属ブロックの作成です。これらの金型は、最終製品に必要な仕様を正確に満たすように、熟練した工具および金型メーカーによって慎重に設計および製作されます。完成した金型はプレス機に取り付けられ、高圧下で材料を成形するために使用されます。金型は、 カビ またはステンシルですが、製造するように設計された特定のアイテムに合わせて高度にカスタマイズされています。本質的に、ダイは製品デザインを実現するための設計図です。
金型製造の重要性
金型製造は製造業において重要な役割を果たし、高精度かつ一貫性のある幅広い製品の生産を可能にします。成形および切断プロセスを自動化することで、金型は生産効率を大幅に向上させ、人件費を削減します。さらに、金型は何千回も再利用できるため、大量生産のためのコスト効率の高いソリューションとなります。
ダイの種類
製造に使用される金型にはいくつかの種類があり、それぞれ特定の用途に合わせて調整されています。
射出成形金型
で使われる プラスチック射出成形射出成形では、溶融プラスチックを金型の空洞に注入して固体プラスチック部品を形成します。射出成形金型は精度が高く、複雑なディテールの部品を製造できます。
成形金型
これらは、金属板やプラスチックを希望の形状に成形するために使用されます。多くの場合、パンチは伸張、曲げ、切断操作を実行し、ダイ ブロックはワークピースを所定の位置にしっかりと保持する、という 2 つの主要部品で構成されます。
カッティングダイ
名前が示すように、これらのダイは材料を特定の形状とサイズに切断するように設計されています。これらは通常、金属またはプラスチックのシートをプレス機に送り込み、切断して個々の部品を作成するスタンピング プロセスで使用されます。
真空成形金型
プラスチックシート材料の場合、真空成形ダイがよく使用されます。このプロセスでは、プラスチックシートを柔軟な状態になるまで加熱し、真空を使用して材料を金型 (またはダイ) に引き寄せて、目的の形状を形成します。この方法は、ブリスターパックと呼ばれることが多い透明なプラスチック容器の作成に特に適しています。
ダイのコンポーネントは何ですか?
ダイの主なコンポーネントには通常、次のものが含まれます。
- パンチ: 材料を形作ったり切ったりします。
- ダイブロック: 他のコンポーネントをサポートします。
- ガイドピン/ブッシング: パンチの位置を合わせます。
- スプリング/エジェクタピン: 完成した部品を排出します。
- ストリッパープレート: 材料を所定の位置に保持します。
- 保持プレート: パンチやその他のコンポーネントを所定の位置に保持します。
金型製造工程
金型製造のプロセスは設計段階から始まります。ここではエンジニアとデザイナーが協力して金型の設計図を作成します。この設計図では最終製品の形状、サイズ、材料が考慮され、金型が正確で一貫した結果を生み出すことが保証されます。
設計が確定したら、金型を製作します。金型の複雑さに応じて、フライス加工、研削、穴あけなどのさまざまな技術が使用される場合があります。金型は通常、成形プロセス中に発生する圧力と熱に耐えられる鋼鉄やアルミニウムなどの金属で作られています。
組み立てが終わると、金型はプレス機に取り付けられ、使用準備が整います。プレス機は成形する材料に力を加え、金型の空洞に押し込み、金型の設計に従って成形します。その後、出来上がった製品は金型から取り出され、品質管理のために検査されます。
従来の方法
- 手動加工: これには、旋盤やフライス盤などの従来の工具を使用して、通常は鋼のブロックである金型材料を切断して成形することが含まれます。
- 数値制御（NC）加工: CNC加工 コンピュータ制御の機械を使用して、金型材料を自動的に切断および成形します。
- 放電加工（EDM）EDM は電気火花を使用してダイ ブロックから材料を除去します。
- 電解加工 (ECM)EDM と同様に、ECM は火花ではなく電気化学反応によって材料を除去します。
ダイの用途
金型は、自動車から家電製品まで、幅広い業界で使用されています。金型の最も一般的な用途には、次のようなものがあります。
ダイカスト
ダイカスト ダイカストは、溶融金属を高圧下で金型の空洞に押し込むプロセスです。その後、金型を冷却し、金属を目的の形状に固めます。ダイカストは、複雑なデザインと正確な寸法の部品を製造するために使用されます。
板金成形
ダイは、板金を自動車のボディ部品などのさまざまな部品に成形するために使用されます。このプロセスでは、パンチとダイ ブロックが使用されることが多く、パンチが金属を伸ばしたり、曲げたり、切断したりし、ダイ ブロックがワークピースをしっかりと固定します。
プラスチック成形
金型は、真空成形や射出成形などのプラスチック成形プロセスでも使用されます。真空成形では、プラスチックシートを加熱して金型の上に伸ばし、成形品を作ります。射出成形では、溶融プラスチックを金型の空洞に注入し、冷却して目的の形状に固化させます。
金型製造の進歩
技術の進歩は金型製造に大きな影響を与えています。コンピュータ支援設計および製造 (CAD/CAM) ソフトウェア、高速加工センター、ラピッドプロトタイピング技術により、金型製造はより高速で効率的かつコスト効率の高いものになりました。
近年、増分板金成形や 3D プリントなどの金型不要の製造技術への関心が高まっています。これらの技術は、リードタイムの短縮、設計の柔軟性の向上、一部のアプリケーションでの従来の金型の必要性の排除につながる可能性があります。
金型製作の意味とは？
金型製作とは、製造プロセスで使用される特殊なツールである金型を設計、製作、組み立てるプロセスを指します。金型とは、材料を希望の形状やサイズに成形、切断、または形成するために使用される金属 (またはその他の硬質材料) の型またはツールです。
金型製作は、材料科学、工学原理、精密機械加工技術の知識を必要とする、高度なスキルと技術を要する分野です。最終的に、高精度で再現性の高い同一部品を大量生産できる金型が完成し、多くの製造プロセスに不可欠な要素となっています。
まとめ
金型製造は、製造業において非常に専門的かつ重要な分野です。このプロセスには、さまざまな業界で高精度で高品質の部品を生産するためのカスタマイズされたツールの設計、製造、改良が含まれます。さまざまな種類の金型とその用途を理解することで、金型が現代社会の形成に果たす役割を理解することができます。
Q＆A
金型は通常、成形や切断のプロセスによる摩耗に耐えられる鋼合金などの丈夫で耐久性のある材料で作られています。
金型の製造に必要な時間は、金型の複雑さ、選択した製造方法、および利用可能なリソースによって異なります。数日から数週間に及ぶ場合があります。
はい、金型は製造する部品の特定の要件に合わせてカスタムメイドされます。さまざまな形状、サイズ、材料仕様に合わせて設計および変更できます。
シミュレーションは、成形プロセス中の金型と材料の挙動を予測するのに役立ちます。金型設計の最適化、欠陥のリスクの低減、生産効率の向上に役立ちます。
はい、ダイは適切にメンテナンスされ、さらに使用できる状態が維持されている限り、複数回再利用できます。ただし、時間が経つとダイが摩耗し、交換または再調整が必要になる場合があります。
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
