金型設計における5つの重要な考慮事項
1. 排気孔の設計
真空成形における排気孔の設計は、金型設計において非常に重要です。排気孔は、シート材が最終的に金型に接触する場所に配置する必要があります。例えば、ダイの底部周辺やダイ成形時の凹部、またはパンチ成形時のパンチの底部周辺などです。具体的な位置は、成形部品の形状とサイズによって異なります。
複雑な形状の部品の場合、排気孔は集中して配置する必要があります。大きく平らな部品の場合、排気孔は均等に分散させる必要があります。孔の間隔は部品のサイズによって異なります。小さな部品の場合は20〜30mmの間隔が適切であり、大きな部品の場合は間隔を広げる必要があります。
一般的に、流動性が良く成形温度が高いプラスチックには、より小さな排気孔が必要です。厚いシート材には、より大きな排気孔が必要です。薄いシート材には、より小さな排気孔が必要です。要するに、排気孔のサイズに関する要件は、シート材と金型成形面の間から空気を短時間で抽出し、排気孔の痕跡を部品に残さないようにすることです。
一般的な排気孔の直径は0.5〜1mmです。最大排気孔の直径は、シート厚さの50％を超えないようにすることが推奨されます。ただし、0.2mm以下のシートの場合、小さすぎる排気孔は加工できません。
2. キャビティ寸法 真空成形金型のキャビティ寸法は、プラスチックの収縮率も考慮する必要があります。計算方法は、射出成形金型のキャビティ寸法と同じです。真空成形されたプラスチック部品の収縮の約50％は型抜き後に発生し、25％は室温で型抜き後1時間以内に発生し、残りの25％はその後8〜24時間以内に発生します。
凹型金型を使用して成形されたプラスチック部品は、凸型金型を使用して成形されたものよりも25％〜50％多く収縮します。プラスチック部品の寸法精度には多くの要因が影響します。キャビティの寸法精度を下げることに加えて、成形温度、金型温度、プラスチック部品の種類などの要因も役割を果たします。したがって、事前に収縮率を正確に決定することは非常に困難です。
生産バッチが大きく、寸法精度要件が高い場合は、最初に石膏型を使用して試作品を作成し、その収縮率を測定するのが最善です。これは、金型キャビティを設計するための基礎となります。
3. キャビティ表面粗さ
一般的に、真空成形金型にはエジェクター装置はありません。型抜きは、成形後に圧縮空気を使用して行われます。真空成形金型の表面粗さが低すぎると、真空成形後の型抜きに非常に不利です。プラスチック部品が金型表面に付着しやすく、型抜きが困難になります。エジェクター装置を使用しても、型抜き後に変形しやすくなります。したがって、真空成形金型の表面粗さは比較的大きくする必要があります。表面処理後、サンドブラストが推奨されます。
4. エッジシール装置
真空成形中、真空チャンバーへの空気の侵入を防ぐために、プラスチックシートが金型に接触するエッジにシール装置を取り付ける必要があります。プラスチックシートと金型の接触面のシールは、直線的なパーティング面では比較的簡単ですが、湾曲または折り畳まれたパーティング面ではシールがより困難です。
5. 加熱および冷却装置 真空成形に使用されるプラスチックシートの加熱には、通常、抵抗線または赤外線放射が使用されます。抵抗線の温度は350℃〜450℃に達する可能性があります。異なるプラスチックシートには異なる成形温度が必要であり、通常はヒーターとシートの間の距離を調整することによって達成されます。80〜120mmの距離が一般的に使用されます。
金型温度は、プラスチック部品の品質と生産速度の両方に影響します。金型温度が低すぎると、プラスチックシートと金型キャビティが接触したときにコールドスポットまたは応力が発生し、ひび割れにつながる可能性があります。逆に、金型温度が高すぎると、プラスチックシートがキャビティに付着し、型抜き中に変形し、生産サイクルが長くなる可能性があります。
したがって、金型温度は一定の範囲内に制御する必要があります。一般的に約50℃です。金型温度制御方法には、プラスチックが金型に接触した後の自然冷却、冷却を加速するための空冷装置の追加、および水冷が含まれます。金型内に冷却チャネルを組み込むことは、金型温度を制御するための最も効果的で一般的に使用される方法です。これらの冷却チャネルは、コールドスポットを防ぐために、金型表面から少なくとも8mm離れている必要があります。
冷却水チャネルを開くにはさまざまな方法があります。銅または鋼管を金型に鋳込むか、金型に穴を開けるか溝をフライス加工することができます。フライス加工方法を使用する場合は、シールエレメントを使用し、カバープレートを追加する必要があります。
金型設計における5つの重要な考慮事項
1. 排気孔の設計
真空成形における排気孔の設計は、金型設計において非常に重要です。排気孔は、シート材が最終的に金型に接触する場所に配置する必要があります。例えば、ダイの底部周辺やダイ成形時の凹部、またはパンチ成形時のパンチの底部周辺などです。具体的な位置は、成形部品の形状とサイズによって異なります。
複雑な形状の部品の場合、排気孔は集中して配置する必要があります。大きく平らな部品の場合、排気孔は均等に分散させる必要があります。孔の間隔は部品のサイズによって異なります。小さな部品の場合は20〜30mmの間隔が適切であり、大きな部品の場合は間隔を広げる必要があります。
一般的に、流動性が良く成形温度が高いプラスチックには、より小さな排気孔が必要です。厚いシート材には、より大きな排気孔が必要です。薄いシート材には、より小さな排気孔が必要です。要するに、排気孔のサイズに関する要件は、シート材と金型成形面の間から空気を短時間で抽出し、排気孔の痕跡を部品に残さないようにすることです。
一般的な排気孔の直径は0.5〜1mmです。最大排気孔の直径は、シート厚さの50％を超えないようにすることが推奨されます。ただし、0.2mm以下のシートの場合、小さすぎる排気孔は加工できません。
2. キャビティ寸法 真空成形金型のキャビティ寸法は、プラスチックの収縮率も考慮する必要があります。計算方法は、射出成形金型のキャビティ寸法と同じです。真空成形されたプラスチック部品の収縮の約50％は型抜き後に発生し、25％は室温で型抜き後1時間以内に発生し、残りの25％はその後8〜24時間以内に発生します。
凹型金型を使用して成形されたプラスチック部品は、凸型金型を使用して成形されたものよりも25％〜50％多く収縮します。プラスチック部品の寸法精度には多くの要因が影響します。キャビティの寸法精度を下げることに加えて、成形温度、金型温度、プラスチック部品の種類などの要因も役割を果たします。したがって、事前に収縮率を正確に決定することは非常に困難です。
生産バッチが大きく、寸法精度要件が高い場合は、最初に石膏型を使用して試作品を作成し、その収縮率を測定するのが最善です。これは、金型キャビティを設計するための基礎となります。
3. キャビティ表面粗さ
一般的に、真空成形金型にはエジェクター装置はありません。型抜きは、成形後に圧縮空気を使用して行われます。真空成形金型の表面粗さが低すぎると、真空成形後の型抜きに非常に不利です。プラスチック部品が金型表面に付着しやすく、型抜きが困難になります。エジェクター装置を使用しても、型抜き後に変形しやすくなります。したがって、真空成形金型の表面粗さは比較的大きくする必要があります。表面処理後、サンドブラストが推奨されます。
4. エッジシール装置
真空成形中、真空チャンバーへの空気の侵入を防ぐために、プラスチックシートが金型に接触するエッジにシール装置を取り付ける必要があります。プラスチックシートと金型の接触面のシールは、直線的なパーティング面では比較的簡単ですが、湾曲または折り畳まれたパーティング面ではシールがより困難です。
5. 加熱および冷却装置 真空成形に使用されるプラスチックシートの加熱には、通常、抵抗線または赤外線放射が使用されます。抵抗線の温度は350℃〜450℃に達する可能性があります。異なるプラスチックシートには異なる成形温度が必要であり、通常はヒーターとシートの間の距離を調整することによって達成されます。80〜120mmの距離が一般的に使用されます。
金型温度は、プラスチック部品の品質と生産速度の両方に影響します。金型温度が低すぎると、プラスチックシートと金型キャビティが接触したときにコールドスポットまたは応力が発生し、ひび割れにつながる可能性があります。逆に、金型温度が高すぎると、プラスチックシートがキャビティに付着し、型抜き中に変形し、生産サイクルが長くなる可能性があります。
したがって、金型温度は一定の範囲内に制御する必要があります。一般的に約50℃です。金型温度制御方法には、プラスチックが金型に接触した後の自然冷却、冷却を加速するための空冷装置の追加、および水冷が含まれます。金型内に冷却チャネルを組み込むことは、金型温度を制御するための最も効果的で一般的に使用される方法です。これらの冷却チャネルは、コールドスポットを防ぐために、金型表面から少なくとも8mm離れている必要があります。
冷却水チャネルを開くにはさまざまな方法があります。銅または鋼管を金型に鋳込むか、金型に穴を開けるか溝をフライス加工することができます。フライス加工方法を使用する場合は、シールエレメントを使用し、カバープレートを追加する必要があります。
