金型とは詳細

●金型とは何ですか？●

　金型とは、作りたい形状の反転形状の型をつくります。これにより、製品を大量に生産するものを言います。イメージとしては、たいやきを作る原理を想像してみて下さい。但し、これらの原理と違うのは、成形品を型から押し出す機構や、金型内に製品材料を流し込む際に大きな圧力を必要とするため、その圧力に耐えうる本体を必要とすることです。これをモールドベースといいます。
また、金型の各部品は、高強度を必要とすることから、主に金属材料できています。
金型の種類は製品の素材によって、

(1)プレス金型
(2)プラスチック金型
(3)ダイカスト金型
(4)ゴム金型
(5)セラミック金型
(6)ガラス金型
(7)鋳造金型
(8)鍛造金型

に分類されます。

●金型の大きさはどのようにして決まりますか？●

　金型の圧力は、液状になった製品材料を、金型内に高圧で注入することにより発生します。　従って、その圧力で、金型が開かない様な型締力が必要になります。この力は、製品を型抜き方向に投影したときの投影面積に比例し、単位面積当たりの圧力を投影面積に乗じたものが、型締め圧力となります。
つまり、型締力が大きいほど金型は大きくなります。

●成形品のサイズから必要な成形機の選定は？●

　成形品から必要な成形機を選定する際には

1）型締めに必要な力の計算
2）樹脂の量（重量）
3）金型の寸法（高さ、取り付け面寸法サイズ）

により、決定されますが、1）の計算によって決定する場合がほとんどです。
算出方法は、成形品（製品）の投影面積×射出圧力です。
射出圧力は、ABS、POMなどでは400～500kg/c㎡程度と考えて良いと思います。

●金型の基本構造を教えて下さい?●

　射出成形型を例に挙げて説明します。
プラスチックを成形する際、金型には非常に大きな圧力（射出圧）が掛かります。
よって、個々の部品はその圧力に耐えるため、非常に強固な材料（主に炭素行）で出来ています。当然、金型自体の重量も非常に重いものになっています。

構造としては、主に2プレート方式、3プレート方式に別れます。構造的に簡単な2プレート方式で説明します。
射出用金型は、固定側と可動側に別れています。
固定側は、常に成形機に取り付いて入る側で、スプールブッシュという部品がついており、そこから樹脂が高圧で注入されます。
可動側は、開閉の往復運動をする側で，樹脂を注入する際は、射出圧に耐えうる圧力で閉め、成形後は、成形品を取り出すために開きます。

製品形状をつかさどる部分であるキャビ(CAVI)/コア(CORE)はそれぞれ、固定側型板、可動側型板に取り付けられています。
また、両型板のあわせ面をパーティング面と言います。
受け板は、射出圧で、型がたわむのを防ぐために、バックアップとして設けられています。
エジェクタプレートは、製品を押し出す為の、たくさんのピンが取り付けられています。
エジェクタプレートの両側に、スペーサブロックと呼ばれているもので、受け板と可動側取り付け板との間に、エジェクタプレートがストロークするための領域を確保するために、設けられています。これにより，受け板は，両端支持はりとなります。

●金型加工時に使用する工具にはどのようなものが有りますか？●

・ドリル

形状は、円柱の棒にねじれの溝が有り。先端はとがっています。
加工方向は、上下方向による加工。
加工部位は、金型の各種穴（エジェクタピン、スプールブッシュ等）及び、フラットエンドミル、ボールエンドミルがアプローチする際に受ける抵抗を減らす為の穴を開ける工具です。

・フラットエンドミル

形状は、円柱の棒にねじれの溝が有り、先端はフラットです。
刃は溝部と先端に付いています。
加工方向は、横方向による加工。加工部位は、平面及び側面の形状加工に最適です。

・ボールエンドミル

形状は、ほぼフラットエンドミルと同じで、先端がＲになっています。
加工方向は、横、斜め方向による加工。
加工部位は、斜面、曲面等、平面部以外に適している工具です。

●プラスチック製品の材質はどのようなものがありますか？●
プラスチックは、熱挙動の観点から分類すると熱可塑性樹脂・・・加熱すると軟化し、溶融するが、冷却すると元の状態に戻る。（何回か再利用が可能）熱硬化性樹脂・・・一度成形されると軟化するが、溶融せず、さらに高い温度では、炭化、劣化する。(再利用ができない）の2つに分類されます。
よって、工業製品には、熱可塑性樹脂を用いられることが多いです。また、プラスチックには、他の材料にはない粘弾性現象といわれる特別な性質があり、粘性と弾性が同時に現れる温度領域があります。その温度領域では、力学的挙動が不安定になるので、成形温度、射出圧などに注意が必要となります。

PE（ポリエチレン）	PP（ポリプロピレン）	POM（ポリアセタール）	PPS（ポリフェニレンサルファイト）
PBT（ポチブチレンテレフタレート）	PET（ポリエチレンテレフタレート）	フッ素樹脂	PVC（ポリ塩化ビニール）
PS（ポリスチレン）	ABS（アクリルニトリルブタジエンスチレン）	PMMA（アクリル樹脂）	PC（ポリカーボネイト）
PPO（ポリフェニレン　オキサイト）	液晶ポリマー
以上が、一般的によく用いられます。

●金型を設計する上でのポイントは何ですか？●

　金型を用いて、製品を1日に何千、何万ショット成形しなければならないため、安全に、確実に打てることが最も重要です。

・金型の剛性を高くする。
・離型を良くする。（製品には必ずテーパをつける）
・構造をなるべく単純にする。
・冷却効率（金型を一定の温度に保つため）を良くする。
・ガス抜けをよくする。

　おおよそ、この5ポイントを念頭に設計します。

●製品を設計する際に、注意すべきポイントはありますか？●

　加工の事を考慮した場合、注意すべきポイントは(主に樹脂の場合）;

・ホットスポット（引け発生の原因となるもの）をなるべくなくす。
・肉厚の変化する部分は、なるべくシャープエッジを避ける。
・リブの構造に注意する。
・ウェルドラインの位置に注意する。
・抜き勾配（テーパ）は、必ず付ける。

　その他、いろいろありますが、最低限、この5ポイントに注意して設計すれば、設計から生産までがスムーズに流れるでしょう。