射出成形設計: 成功への 10 の鍵、パート 2

マイケル・パロイアン | 2019年8月7日

この記事のパート 1 では、Michael Paloian が、射出成形部品の品質に影響を与える主要な設計関連パラメータ 10 個のうち 5 個について詳しく説明しました。 重要な公差。 ヒケ。 スチール製の安全エリア。 そしてゲートの位置。 ここでは最後の 5 つのパラメーターについて説明します。

6. 遮断角度

ほとんどの読者は、「遮断角度」と「バイパス」という用語に精通しているでしょう。 これらの用語は、コアとキャビティの間の最小角度を指し、通常、これがなければスライドまたはカムが必要となる部品に開口部を作成します。 円形の穴、スナップ ロック、または大きな長方形の開口部などのフィーチャーは、通常、金型内でバイパス用のフィーチャーを設計することによって、描画線に垂直な壁に成形できます。

この複雑なシャーシは、金型内で複数の側面アクションを必要とする多くの機能を備えて設計されているため、コスト、メンテナンス、サイクル タイムが増加します。 ただし、この部品はバイパスを利用して単純な 2 つの部分からなる金型で成形されました。 全体的なコンセプトと提案されたパーティング ラインは、大規模な再設計を避けるために、設計が最終決定される前に成形業者と検証されました。

すべての成形業者はコアとキャビティの間にできる限り大きな角度を望んでいますが、設計者は通常、これらのフィーチャに角度を付けないか、最小限の角度を望んでいます。 ほとんどの場合、妥協点は通常、最小 3° ～ 5° の間にあります。 これらの詳細について成形業者や工具メーカーと話し合うことの利点は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。 パーツの詳細を完全に作成した後で編集するのが難しい、長いフィーチャー ツリーを使用して CAD でパーツ フィーチャーの詳細を作成する時間を無駄にする前に、多くの時間を節約できます。 一部の成形業者は最小 3° の角度を受け入れますが、他の成形業者は最低 8° ～ 10° を必要とする場合があります。 工具の寿命、工具の品質、金型鋼の仕様、および成形される材料はすべて、これらの詳細に影響します。

7. 抜き勾配の方向

コンセプトを詳細に説明し、それを量産射出成形部品に変換し始めるときは、描画線のすべてのサーフェスに抜き勾配を追加する必要があります。 ほとんどの場合、ドラフトの方向は明らかです。 ただし、抜き勾配がコアまたはキャビティに向けられる場合があります。 これらの決定は、パーティング ライン、工具設計、部品間のフィット感、コストに影響します。 パーティング ラインの位置によって金型が不必要に複雑になり、工具コストが増加する場合があります。 開発プロセス中に成形業者とこれらの詳細を確認することで、製造のために成形業者に転送されるときに、設計が最小限のコストと最適なパフォーマンスを実現するように最適化されていることを確認できます。

8. テクスチャリングとドラフト

射出成形に精通した経験豊富な設計者やエンジニアは、表面仕上げが抜き勾配に与える影響をよく知っています。 高光沢の滑らかな表面は、粗い表面やテクスチャーのある表面よりもはるかに簡単に金型から取り出すことができます。 製造部品の詳細を作成する際、設計者が抜き勾配を最小限に抑えたり、外面のテクスチャを指定したりする必要がある場合が数多くあります。 たとえば、コアのピンとボスでは、潜在的なヒケを排除するために 1/2° 以下の抜き勾配が必要な場合があります。 抜き勾配が最小限のコア ピンは、部品を簡単に取り出せるように研磨する必要があります。 同じことが、通常部品の内部にあるリブやその他のフィーチャーにも当てはまります。

部品は多くの場合、金型のコアまたはキャビティ側から作成できるフィーチャーを使用して設計されます。 この開口部 (青で強調表示されている) は部品のどちらかの側から抜き勾配を付けることができ、工具の設計やコストに影響を与える可能性があります。 部品の製造を最適化するには、成形業者とこのような機能を検証することをお勧めします。

外部表面では、通常、特定のテクスチャが鋼鉄に一定の深さまでエッチングされます。 目的の効果を得るために、ディープ テクスチャが指定されることがあります。 一般に、外面には、開始抜き勾配 1° に加えて、テクスチャ深さ 1 ミルごとに 1° の抜き勾配を含める必要があります。 この基本ルールは簡単に見えますが、ドラフトがこれらの要件を満たさないサーフェスではテクスチャをブリードする必要がある場合があります。 部品がデザインの美的および機能的要件を確実に満たすように、これらの要件について成形業者と話し合うことをお勧めします。

9. 重要なスタートアップ段階のスケジュール設定

設計プロセスの重要な部分には、開発の各段階にわたる重要なマイルストーンのスケジュール設定が含まれます。 すべてのプロジェクトでは、設計活動を製品に関連するビジネス プランと同期させる必要があります。 これらのイベントには、最終製品のリリースだけでなく、展示会、臨床試験、規制遵守も含まれます。 プロジェクトの関係者が目的を確実に達成できるようにするには、成形業者との緊密なコミュニケーションが不可欠です。 成形業者に直接関係する重要なプロジェクトのマイルストーンには、鋼材の注文、工具設計、機械加工金型、テクスチャリング工具、サンプルショット、治具の設計と構築、品質基準の確立、生産パラメータの最適化が含まれます。 これらの重要なタスクは、コストのかかるツールの改訂や生産の遅延を避けるために、プロジェクト全体の目標に合わせて計画および調整する必要があります。 これらの活動を成形機と完全に統合することは、製造における製品開発と設計全体の重要な部分です。

10. 二次的な操作と備品

二次的な作業や備品は、生産開始の最後の瞬間まで予算やプロジェクト計画から省略されることがよくあります。 パッド印刷、ラベル付け、塗装、機械加工、インサートの追加などの二次的な作業はすべて、デザインに何らかの影響を与えます。 超音波挿入、超音波接合、機械加工などの特定の二次作業では、資本支出が増加することがよくあります。 製造時の問題を最小限に抑えるために、超音波接合および公差に関する技術的考慮事項について成形業者と話し合う必要があります。 二次機械加工作業では、部品の設計に影響を与えるだけでなく、治具が必要になる場合があります。 優れた成形パートナーは、こうした微妙な詳細を事前に指摘できるため、CAD ファイルとドキュメントが生産用にリリースされるときに、全員が最終製品と設備投資について同意することができます。

この記事が、設計プロセスの早い段階でベンダーと提携し、製品ドキュメントで最終的な詳細がすべて定義されるまで緊密に協力することの利点について理解していただければ幸いです。 射出成形プラスチック部品の設計は、プラスチック製造プロセスの中で最も困難です。

設計および開発プロセス全体を通じて、成形業者および工具メーカーとの緊密なパートナーシップの利点は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。 主要な設計パラメータに関するすべての当事者間の合意により、より強い絆が生まれ、信頼が構築され、生産開始の重要な瞬間に予期せぬ事態が排除されます。 通常、設計は生産用に改善され、最適化されます。 ほとんどの製品発売における大きな問題の 1 つは、誰も予想していなかったサプライズです。 設計プロセス全体にわたる製造分析のための誠実で重要な設計により、最小限の変更で、望ましくない予期せぬ事態が発生することなく、製品の立ち上げにスムーズに移行できます。 製品発売の成功の栄光を誰もが共有できます。

著者について

Michael Paloian は、ニューヨーク州オイスターベイにある Integrated Design Systems Inc. (IDS) の社長です。 彼はローウェル大学でプラスチック工学の学士号を取得し、ロードアイランド・スクール・オブ・デザインで工業デザインの修士号を取得しています。 パロイアンは、プラスチック、金属、複合材料など、数多くのプロセスや材料における部品の設計に関する深い知識を持っています。 パロイアンは 40 を超える特許を保有しており、SPE RMD および PD3 の会長を歴任しました。 彼は、SPE、SPI、ARM、MD&M、IDSA カンファレンスで頻繁に講演しています。 彼はまた、多くの出版物で何百ものデザイン関連の記事を執筆しています。

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