プラスチック金型設計時の注意点

を設計するときプラスチック金型、金型構造が決定された後、金型の各部分、つまり各テンプレートと部品のサイズ、キャビティとコアのサイズなどを詳細に設計できます。このとき、関連する主な設計パラメータ材料の収縮に関与します。 したがって、キャビティの各部分のサイズは、成形されたプラスチックの収縮率をマスターすることによってのみ決定できます。 選択した金型構造が正しくても、使用するパラメータが正しくない場合、適切なプラスチック パーツを製造することはできません。

塑性収縮とその影響因子

熱可塑性樹脂の特性は、加熱すると膨張し、冷却すると収縮し、加圧すると体積が収縮することです。 射出成形プロセスでは、溶融プラスチックが最初に金型キャビティに射出されます。 充填後、溶融した材料は冷却されて固化します。 プラスチック部品を金型から取り出すと、収縮が発生します。 この収縮を成形収縮といいます。 プラスチック パーツが金型から取り出されて安定するまでの間、サイズはわずかに変化します。 1 つの変更は、後収縮と呼ばれる収縮し続けることです。

もう 1 つの変化は、一部の吸湿性プラスチックが吸湿により膨張することです。 たとえば、ナイロン 610 の含水率が 3% の場合、寸法の増加は 2% です。 ガラス繊維強化ナイロン66の含水率が40%の場合、寸法増加率は0.3%です。 しかし、主な役割は成形収縮です。

現在、さまざまなプラスチックの収縮率 (成形収縮と後収縮) を決定する方法は、一般に、ドイツの国家規格の DIN16901 の規定を推奨しています。 つまり、温度23度、相対湿度50±5%の条件下で測定した23度±0.1度の金型キャビティのサイズと対応するプラスチック部品のサイズとの差。成形後24時間で計算。

収縮率Ｓは次の式で表される：Ｓ｛｛０｝｛（ＤＭ）／Ｄ｝×１００パーセント （１）

その中で：S - 収縮。 D - 金型サイズ; M - プラスチック パーツのサイズ。

既知のプラスチック パーツのサイズと材料の収縮率に基づいて金型キャビティを計算すると、D=M/(1-S) になります。 金型設計の計算を簡素化するために、一般に次の式を使用して金型サイズを計算します。

D=MプラスMS(2)

より正確な計算が必要な場合は、次の式が適用されます: D=M plus MS plus MS2(3)

ただし、収縮率を決定する場合、実際の収縮率は多くの要因の影響を受けるため、近似値しか使用できないため、式 (2) によるキャビティ サイズの計算は基本的に要件を満たしています。 金型を製作する際、キャビティは下側の偏差に合わせて加工し、コアは上側の偏差に合わせて加工し、必要に応じて適切にトリミングできるようにします。

収縮率を正確に求めることが難しい主な理由は、さまざまなプラスチックの収縮率が一定の値ではなく、範囲であることにあります。 異なる工場で生産された同じ材料の収縮率は同じではないため、工場で生産された同じ材料の異なるバッチの収縮率でさえも異なります. したがって、各工場は、工場で生産されたプラスチックの収縮率の範囲のみをユーザーに提供できます。 第二に、成形プロセス中の実際の収縮率は、プラスチック部品の形状、金型構造、成形条件などの要因にも影響されます。 これらの要因の影響を以下に説明します。

プラスチック形状

成形品の肉厚については、一般に肉厚が厚いほど冷却時間が長くなるため、図 1 に示すように収縮率も大きくなります。メルトフローとメルトフローの方向に垂直な寸法Wが大きいほど、収縮率の差も大きくなります。 湯流れ距離で見ると、ゲートから遠い部分の圧力損失が大きいため、収縮率もゲート付近よりも大きくなります。 リブ、穴、ボス、刻印の形状は耐収縮性があるため、これらの部品の収縮率は小さくなります。

金型構造

ゲート形状も収縮に影響します。 小さいゲートを使用すると、保圧が終了する前にゲートが固化するため、プラスチック成形品の収縮率が増加します。 射出成形金型の冷却回路構造も、金型設計の重要な要素です。 冷却回路が適切に設計されていない場合、プラスチック部品の不均一な温度により収縮差が発生し、その結果、プラスチック部品が許容範囲外または変形します。 薄肉成形品では、収縮率に対する金型温度分布の影響がより顕著になります。

成形条件

バレル温度: バレル温度 (プラスチック温度) が高いと、圧力伝達が良くなり、収縮力が減少します。 ただし、小さなゲートを使用すると、ゲートの硬化が早いため、収縮率は依然として大きくなります。 肉厚のプラスチック部品の場合、バレル温度が高くても収縮は大きくなります。

送り: 成形条件では、プラスチック部品の寸法を安定させるために送りを最小限に抑えます。 ただし、送り量が少ないと圧力が保てなくなり、収縮率も大きくなります。

射出圧力：射出圧力は収縮率、特に充填後の保圧に大きな影響を与える要因です。 一般に、圧力が高い場合、材料の密度が高いため、収縮率は小さくなります。

射出速度: 射出速度が収縮に与える影響は少なくなります。 ただし、薄肉のプラスチック成形品や非常に小さなゲート、および強化材料を使用する場合、射出速度を上げても収縮率は小さくなります。

金型温度：通常、金型温度が高いほど収縮率が大きくなります。 しかし、薄肉プラスチック部品の場合、金型温度が高いと、溶融樹脂の流動抵抗が小さくなり、収縮率が小さくなります。

成形サイクル: 成形サイクルは収縮率とは直接関係ありません。 ただし、成形サイクルを加速すると、金型温度、樹脂温度なども変更する必要があり、収縮の変化にも影響することに注意してください。 材料試験では、必要な出力によって決定される成形サイクルに従って成形し、プラスチック部品の寸法を検査する必要があります。

この金型を用いた塑性収縮試験の一例を以下に示します。 射出成形機: 型締力 70t スクリュー径 Φ35mm スクリュー速度 80rpm 成形条件: 最大射出圧力 178MPa バレル温度 230(225-230-220-210)度 240({ {7}})度 250(245-250 -240-230)度 260(225-260-250-240)度 射出速度 1425px3/s 射出時間 0.44-0.52s 保圧時間 6.0s 冷却時間 15.0s

ダイの寸法と製造公差

D=M(1 plus S) 式で計算される基本寸法に加えて、金型のキャビティとコアの加工寸法にも加工公差の問題があります。 慣例により、金型の加工公差はプラスチック部品の公差の 1/3 です。 ただし、プラスチック収縮の範囲と安定性の違いにより、異なるプラスチックで形成されたプラスチック部品の寸法公差を最初に合理化する必要があります。 つまり、プラスチック成形部品の寸法公差は、収縮率の範囲が広いか、収縮率の安定性が低いため、大きくする必要があります。 そうしないと、許容範囲外のスクラップが大量に発生する可能性があります。

この目的のために、各国は、プラスチック部品の寸法公差に関する国家基準または業界基準を特別に策定しました。 中国はまた、閣僚レベルの専門基準を策定しました。 しかし、それらのほとんどは、金型キャビティの対応する寸法公差を持っていません。 ドイツの国家規格では、プラスチック部品の寸法公差に関する DIN16901 規格と、対応する金型キャビティの寸法公差に関する DIN16749 規格が特別に策定されています。 この規格は世界的に大きな影響力を持っており、プラスチック金型業界の参考になります。

プラスチック部品の寸法公差と許容誤差について

収縮特性の異なる材料で形成されたプラスチック部品の寸法公差を合理的に決定するために、規格に成形収縮差△VSの概念を導入させます。 △VS=VSR_VST(4)

式中: VS - 成形収縮差 VSR - メルト フロー方向の成形収縮 VST - メルト フローに垂直な方向の成形収縮。

さまざまなプラスチックの収縮特性は、プラスチックの ΔVS 値に従って 4 つのグループに分類されます。 最小の△VS 値を持つグループは高精度グループであり、最大の△VS 値を持つグループは低精度グループです。 精密技術、110、120、130、140、150、および 160 公差グループは、基本寸法に従って用意されています。 収縮特性が最も安定しているプラ​​スチック部品の寸法公差は、グループ 110、120、および 130 から選択できると規定されています。収縮特性が適度に安定しているプラ​​スチック成形部品の寸法公差には、120、130、および 140 を使用します。

このタイプのプラスチック成形プラスチック部品の寸法公差を 110 グループとして選択すると、公差外のプラスチック部品が大量に生産される可能性があります。

収縮特性の悪いプラスチック部品の寸法公差は、グループ 130、140、および 150 から選択されます。収縮特性の最も悪いプラスチック部品の寸法公差は、グループ 140、150、および 160 から選択されます。また、次の点にも注意する必要があります。この公差表を使用する場合。 表中の一般公差は、公差を指定しない寸法公差に使用されます。 偏差に直接ラベルを付ける公差は、プラスチック部品の寸法にラベルを付けるために使用される公差ゾーンです。

上限偏差と下限偏差は、設計者が決定できます。 たとえば、公差域が{{0}.8mmの場合、次のさまざまな上限と下限の偏差を選択できます。 0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5 など。各公差グループ内の公差値 A と B のセット。 このうち、Aは金型部品の組み合わせによって形成されるサイズであり、金型部品の非接着による誤差が大きくなります。 この増加は 0.2mm です。 ここで、B はモールド パーツによって直接決定される寸法です。 精密技術は、高精度が要求されるプラスチック部品用に特別に確立された公差値のセットです。 プラスチック部品公差を使用する前に、使用するプラスチックに適用できる公差グループを知っておく必要があります。

金型の製作公差

ドイツの国家規格では、プラスチック部品の公差に対応する金型製造公差の規格 DIN16749 が策定されています。 この表には 4 つの公差があります。 樹脂部品の材質に関わらず、寸法公差を示さない金型製作公差は、通し番号1の公差を使用します。具体的な公差値は、基本サイズ範囲によって決まります。 どんな材質でもプラスチック部品の中精度寸法の金型製作公差は通し番号2の公差です。 プラスチック部品の高精度寸法の金型製作公差はどのような材料でもシリアル番号 3 の公差。対応する精密技術の金型製造公差は、シリアル番号 4 の公差です。

さまざまな材料のプラスチック部品の合理的な公差と、対応する金型製造公差を合理的に決定できます。これにより、金型製造が便利になるだけでなく、無駄が減り、経済効率が向上します。