射出成形設計ガイド：12のベストプラクティス

射出成形設計ガイド

射出成形 これは、大量生産を安定的に行い、部品あたりのコストを削減できる効率的な方法です。溶融したポリマーを金型キャビティに注入し、所望の形状に固化させる工程を含みます。

成形技術には多くの利点があるものの、加工にはDFM（設計製造性）に準拠した図面が不可欠です。部品設計は、金型の製造性、金型構造の複雑さ、プロジェクト予算、リードタイム、表面欠陥に直接影響を与えます。 

この射出成形設計ガイドでは、厚み、リブ、ボス、抜き勾配、鋭角、パーティングライン、エジェクタピン、射出成形ゲートなど、DFM最適化のための12のベストプラクティスについて詳しく解説します。  

始めましょう！ 

1. 射出成形部品の材料選定

射出成形では、様々な熱可塑性ポリマーを加工できます。部品の詳細設計を行う前に、材料を選択することが不可欠です。 

したがって、強度、剛性、耐食性、環境条件など、用途に応じた要件を特定し、それに応じて材料を選択する必要があります。

100種類以上の材料がありますが、ここでは最も一般的に使用されているポリマーをいくつか下の表で見ていきましょう。

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2. 成形部品の肉厚

射出成形厚さ

厚みは射出成形部品の基本的な設計パラメータであり、強度、剛性、その他の特性を決定づける。さらに、部品の厚みが不適切だと、成形不良や冷却ムラが生じる。

公称肉厚

公称厚さ（通常は「t」で表される）とは、設計において成形部品に設定された「厚さの値」を指し、形状全体にわたって均一です。例えば、公称厚さが3mmということは、部品が均一に厚く、値t=3であることを意味します。

材質の種類と厚さの値

最小厚さから最大厚さまでの範囲は、材料の種類によって異なります。これは、熱可塑性樹脂の種類によって流動性、粘度、その他の特性が異なるためです。 

PPSU、PBT、PEEKなどの材料を使用すれば、厚みのある部品を設計できます。一方、ABS、PMMA、PCなどの材料では、許容される厚みは小さくなります。  

下の表は、各種ポリマーに対する推奨射出成形厚さ範囲を示しています。

3. 厚さの均一性と移行

成形部品の厚み変化

射出成形部品の設計におけるもう一つの重要な指針は、部品の形状全体にわたって均一な厚みを保つことです。これは、効率的な充填、冷却、および不良防止のために重要です。射出成形部品に厚みの異なる部分が必要な場合は、適切な移行部を設ける必要があります。 

射出成形部品の応力分布と構造的完全性を向上させるため、厚みの異なる部分が接する移行部を滑らかに仕上げてください。さらに、フィレットや面取りなどの機能も使用できます。

4. 正しい半径で角を丸める

丸みを帯びた角のデザイン

鋭利な角は、高い構造強度と金型加工の容易さを維持する上で問題となる可能性があります。角が鋭く尖っていると、応力が集中し、金型に深いキャビティを加工するのが難しくなります。したがって、角は丸くしてください。 

内径（Ri）＝公称厚さ（t）×0.5

外径（Re）＝内径（Ri）＋公称厚さ（t）

5. ドラフト角度

射出成形設計ガイドに従う際に考慮すべきもう一つの要素は、抜き勾配です。抜き勾配とは、設計対象部品の垂直壁面に設けられた、わずかに先細りになった角度のことです。 

ドラフト角度を加えることは、容易な排出、冷却時間の短縮、および損傷防止にとって非常に重要です。 

2つの異なるドラフト角度ルールを見てみましょう 射出成形表面仕上げ滑らかで、質感がある。 

さらに、次の点も考慮する必要があります。 ポリマーの種類、部品の形状、金型の構造、金型の仕上げ ドラフト角度を選択する際に。

6. リブを追加する

射出成形リブ設計

リブは射出成形部品の構造補強部分であり、部品表面から伸びる薄くて垂直な部分です。リブのサイズは適切に決定する必要があり、リブ底部のフィレットも考慮しなければなりません。 

下の表で、リブ設計における射出成形のベストプラクティスを見ていきましょう。 

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7.ボス

ボスの特徴 

ボスは、射出成形部品において、位置決めインサート、ピン、およびファスナーを受け入れるための重要な形状です。ボスは、一般的に円形または管状の、垂直方向に隆起した形状を特徴としています。

適切な直径と厚さのボスを慎重に選択して、その位置を決定する必要があります。 

次に、以下の表は上司に関する設計ルールをまとめたものです。

8. 部品公差

射出成形による部品組立、つまり部品同士を嵌め合わせて最終部品や製品を形成する工程においては、適切な公差設定が特に重要です。そうでなければ、寸法精度の低下、嵌合不良、位置ずれなどが生じます。一方、部品の公差を過剰に設定すると、金型製造コストと時間が増加します。 

したがって、射出成形部品の設計において、以下の公差を設定してください。

• 寸法（厚さ、長さ、高さなど） 
• 平坦性と平行性 
• 同心 
• 嵌合公差（クリアランスおよび干渉） 
•  収縮許容範囲 
• 穴のサイズ（記載されている場合） 

9. パーティングライン

パーティングライン

その パーティングライン パーティングラインは、金型の開口部を容易にするために設けられ、通常は金型底部の中央に位置しますが、必ずしもそうとは限りません。適切なパーティングラインは、金型の開口部を容易にし、金型構造の複雑さを軽減し、バリの発生リスクを回避し、成形コストを削減するために不可欠です。 

パーティングラインに関する射出成形設計の重要なガイドラインは以下の3つです。

• 端や鋭角部分にはパーティングラインを引いてください。 

• できるだけまっすぐ平らにしてください

• 部品の応力集中部に沿って配置しないでください。 

10. 射出成形ゲート

射出成形ゲートの種類 

金型にゲート開口部を設ける際には、ゲートの種類、サイズ、位置が重要な要素となります。小型でシンプルな形状であればゲートは1つで十分ですが、複雑で大型の射出成形部品の場合は複数のゲートが必要になる場合があります。

デザイナーは、ゲートをパーティングライン付近に配置することを好むが、必ずしもそうとは限らない。成形後にゲートに沿って突き出た部分を簡単にトリミングできる。 

次に、下の表は、射出成形におけるゲートの種類と配置に関するベストプラクティスの概要を示しています。  

11. エジェクターピン

射出成形用エジェクタピン 金型内部にある円筒形のピンで、パーティングラインと平行に配置されています。これらは、成形品の凝固が完了した後、金型キャビティから部品を取り出すために使用されます。

ピンのサイズや取り付け位置が不適切だと、部品の固着、表面の不具合、損傷につながります。 

射出成形部品の設計において、エジェクタピンと射出力に関する重要なルールをいくつか紹介します。

• 射出ピンは、厚みのある、外観に影響しない部分に配置し、摺動レール付近には配置しないようにしてください。 
• 排出荷重を均等に分散させるために必要なピンの数を選択してください。 
• 適切なクリアランスが必要であり、通常は0.02～0.05mmである。 

12. オーバーモールディングに関する考慮事項

オーバーモールディング部品

オーバーモールディングは射出成形の一種で、あらかじめ成形されたインサートをキャビティ内に挿入することで、複数の材料からなる部品を成形する手法です。二次材料が射出されると、インサートと結合し、固化後に一体化した部品が形成されます。

以下は考慮すべき重要な要素です オーバーモールディング設計.

• インサートと成形プラスチックの材料適合性
• 接着のためのインターロックまたはその他の機構  
• 厚み制御と多発射出成形のサポート 

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射出成形部品の表面仕上げ

表面仕上げは、滑らかさ、独自の質感、そして美観を実現するために不可欠です。部品を設計する際には、グリップテクスチャを設ける場合は抜き勾配を考慮してください。 

下の表は、一般的な仕上げの種類を示しています。

ProleanTechでは、上記以外にも様々な仕上げが可能です。当社では、以下の表面仕上げ加工を提供しています。

• ビーズブラスト加工
• 研磨
• ケミカルエッチング 
• ダイヤモンド研磨など

射出成形における5つの品質管理システム 

品質管理 システムは成形部品の品質に一貫性をもたらし、特定の業界基準への準拠を確保するためのツールとして機能します。科学的成形、初回製品検査（FAI）、生産部品承認プロセス（PPAP）、統計的プロセス管理（SPC）、およびISO 13485認証は、一般的なシステムです。 

• 科学的な造形: 生産サイクル全体を通して、成形条件を一定に保つため。 
• 最初の商品検査 (FAI): 寸法確認のための初期検査／測定
• 生産部品承認プロセス (PPAP): 特定の業界標準への準拠を検証した、適切にフォーマットされた文書。
• 統計的プロセス管理（SPC）： 統計的手法を用いて、成形サイクル全体にわたるばらつきを監視および検出する。 
• ISO 13485： 各製造工程の検証。 

射出成形コストに設計はどのように影響するのか？

射出成形設計は生産コストに直接影響します。まず、設計にアンダーカットや深いキャビティなどの複雑な特徴がある場合、 金型費用もう一つの要因は サイクルタイム厚みが厚かったり、厚みが不均一な部品は、生産速度を低下させる。

一方、 特殊なプロセス インサート成形やオーバーモールディングのような技術は、射出成形における組立工程の必要性を減らし、コスト削減に役立ちます。

射出成形におけるコストに影響を与えるその他の設計ガイドラインとしては、公差、ゲートの種類と位置、部品の統合などが挙げられる。

射出成形設計をアップロードして、DFM（製造性設計）に関するフィードバックを受けましょう

金型製作と射出成形生産の前に、設計は詳細な製造性設計（DFM）分析と最適化のための調整を経る必要があります。 

設計段階でのわずかなミスでも、製造不良、誤動作、サイクルタイムの遅延、プロジェクトの失敗につながる可能性があります。特に、金型は一度製造されると修正にコストと時間がかかります。

ProleanTechでは、射出成形部品の設計に関する詳細なDFM（製造性設計）フィードバックを提供します。当社のエンジニアがお客様の設計をレビューし、ゲート位置、マーキングや欠陥のリスク、エジェクタピン、キャビティの深さと流動性、その他の要素について提案を行います。

それでは、デザインを当社のオンラインプラットフォームにアップロードしてください。 射出成形サービス DFM（製造性設計）に関するフィードバックと正確なコスト見積もりを得るため。 

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まとめ

全体として、射出成形設計ガイドラインに従うことで、製造可能性が確保されるだけでなく、部品の構造的完全性、強度、サイクルタイム、生産効率、コスト、および欠陥の最小化も向上します。さらに、 DFMガイドライン メーカーによって異なる場合があります。そのため、この記事で紹介したルールや手順を参考にし、さらに最適化が必要な場合はメーカーにお問い合わせください。