プラスチック金型の構造と材質

2021-08-20

構造部品:
1. 構成
ブロー金型、鋳造金型、熱成形金型の構造は比較的単純です。
コンプレッション金型、射出金型、トランスファー金型は構造がより複雑で、部品点数も多くなります。
基本的な部分は次のとおりです。
①成形部品とは、凹型、凸型、各種成形コアなど、成形品の内外面または上下端面、横穴、アンダーカット、ねじ山の一部を指します。
②金型ベースプレート、固定プレート、サポートプレート、クッションブロック等の固定部品を支持し、金型を固定したり圧力を支えたりします。
③ガイドポストやガイドスリーブなどのガイド部品は、金型や突き出し機構の動きの相対位置を決めるために使用されます。
④ コア抜き部品は、製品を型開きする際に可動コアを引き出すための斜めピンやスライダーなどの部品です。
⑤プッシュロッド、プッシュチューブ、プッシュブロック、プッシュピースプレート、プッシュピースリング、プッシュロッド固定プレート、プッシュプレート等の部品を押し出し、製品を脱型します。標準モールドベースは射出成形金型によく使用されます。このモールドベースは、構造、形状、サイズが標準化されシリーズ化された基本部品の完全なセットです。製品の形状に合わせて金型キャビティを単独で加工することができます。標準モールドベースの使用は、成形サイクルの短縮に有利です。
2. 共通モールドベース部品の役割
固定金型ベースプレート（パネル）：前金型を射出成形機に固定します。
ランナープレート（ノズルプレート）：金型を開ける際に廃棄ハンドルを外すと自動的に外れます（３枚金型）。
固定型プレート（Aプレート）：成形品の前型部分。
可動金型固定板（Bプレート）：成形品の裏金型部分。
クッション: モールドフット。その機能は、天板に十分な移動スペースを確保することです。
プッシュプレート：型開きの際、エジェクターロッド、トップブロック、傾斜トップなどの部品を押し出すことにより、製品を金型から押し出します。
可動金型ベースプレート（底板）：射出成形機に裏金型を固定します。
ガイドポストとガイドスリーブ: ガイドと位置決めの役割を果たし、前金型と後金型の開きと金型の基本的な位置決めを補助します。
サポートコラム（サポートヘッド）：Bプレートの強度を向上させ、長期生産によるBプレートの変形を効果的に回避します。
トッププレートガイドコラム（中佗事業部）：スムーズな排出を確保するためにプッシュプレートをガイドし、位置決めします。

材料要件:
プラスチック金型の加工条件は、コールドスタンピング金型とは異なります。通常、150°C ～ 200°C で動作する必要があります。一定の圧力にさらされることに加えて、温度にも耐える必要があります。プラスチック成形金型の使用条件や加工方法の違いに応じて、プラスチック金型用鋼に要求される基本性能は大まかに次のようにまとめられます。
1. 十分な表面硬度と耐摩耗性
プラスチック金型の硬度は通常 50 ～ 60HRC 未満であり、熱処理された金型は金型の剛性を確保するために十分な表面硬度を持たなければなりません。金型の稼働中は、プラスチックの充填と流動により、より大きな圧縮応力と摩擦に耐える必要があります。金型は十分な寿命を確保するために、形状精度や寸法精度の安定性を維持することが求められます。金型の耐摩耗性は鋼の化学組成と熱処理硬度に依存するため、耐摩耗性を向上させるには金型の硬度を高めることが有利です。
2. 優れた被削性
ほとんどのプラスチック成形金型は、EMD加工に加えて、一定の切削加工やフィッターによる修理が必要となります。切削工具の寿命を延ばし、切削性能を向上させ、面粗さを低減するには、プラスチック金型に使用される鋼の硬度を適切にする必要があります。
3. 良好な研磨性能
高品質のプラスチック製品の場合、キャビティの表面粗さは小さいことが要求されます。例えば、射出成形金型のキャビティの表面粗さ値はRa0.1～0.25未満、光学面の場合はRa<0.01nmが必要であり、表面粗さ値を下げるためにキャビティを研磨する必要があります。このため、選択される鋼には、材料の不純物が少なく、微細で均一な構造、繊維方向性がなく、研磨中に孔食やオレンジピール欠陥がないことが求められます。
4. 良好な熱安定性
プラスチック射出成形金型の部品形状は複雑な場合が多く、焼入れ後の加工が困難です。したがって、できるだけ熱安定性の良いものを選択する必要があります。熱処理により金型を形成する場合、線膨張係数が小さく、熱処理変形が小さく、温度差による寸法変化率が小さく、金属組織や金型サイズが安定しており、加工が容易です。金型サイズの精度と表面粗さの要件を確保するために、寸法を減らすか不要にすることができます。
45 および 50 等級の炭素鋼は、一定の強度と耐摩耗性を備えており、主に焼き入れ、焼き戻し後の金型母材として使用されます。高炭素工具鋼および低合金工具鋼は、熱処理後の強度と耐摩耗性が高く、主に成形部品に使用されます。しかし、高炭素工具鋼は熱処理変形が大きいため、小型で単純な形状の部品の製造にのみ適しています。
プラスチック産業の発展に伴い、プラスチック製品の複雑さと精度はますます厳しくなり、金型材料に対する要求もより高くなりました。複雑で精密な耐食性のプラスチック金型の製造には、プリハードン鋼（PMS など）、耐食鋼（PCR など）、低炭素マレージング鋼（18Ni-250 など）が使用できます。いずれも良好な切削加工、熱処理、研磨性能を有し、高い強度を備えています。

また、素材を選ぶ際には傷の防止や接着なども考慮する必要があります。 2 つの表面間に相対的な動きが存在する場合は、同じ構造を持つマテリアルを選択しないようにしてください。特殊な条件下では、片面をメッキまたは窒化して両面の表面構造を変えることができます。

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Miya