製品設計者および製造エンジニア向け, 間の橋 CAD モデルと物理的なプラスチック部品は効率に基づいて構築されています. このプロセスで最も重要な決定の 1 つは、見積段階まで見落とされがちですが、正しいものを決定することです。 射出プレスのサイズ.
間違ったマシン サイズの選択は単なるロジスティック エラーではありません; それは高価なものです. 機械が小さすぎると部品の欠陥が発生します (フラッシュ, ショートショット), 一方、大きすぎる機械はエネルギーを無駄にします, サイクルタイムが増加する, プラスチック素材を劣化させる可能性もあります.
一般的な信念に反して, 射出成形では「大きいほど良い」ということはほとんどありません。. このガイドは、生産に向けて設計を最適化するのに役立つプレス サイジングの中心原則を拡張します。.
コア物理学: 力の戦い
印刷機のサイジングを理解するには, 金型の中で何が起こっているのかを理解する必要があります. 注射中, 溶融プラスチックは信じられないほどの高圧でキャビティに噴射されます (多くの場合～～の範囲に及ぶ 3,000 に 20,000+ psi).
この内圧が油圧ジャッキのような働きをします。, 型の 2 つの半分を無理に引き離そうとする. 射出成形機の クランピングユニット 金型を閉じたままにするのに十分な反対の力を提供する必要があります.
これを支配する基本方程式は次のとおりです。:
$$\文章{射出圧力} \text 倍{投影面積} = テキスト{必要クランプ力}$$
これを正しく計算するための 3 つの重要な手順を次に示します。.
1. 物理的制約: トン数と寸法について
力を計算する前に, 金型が機械に物理的に適合していることを確認する必要があります. これは「ゴルディロックス」シナリオです。適合性は適切でなければなりません.
「大きすぎる」ことの危険性
小さな金型を巨大な 400 トンのプレス機に入れるのは安全だと思われるかもしれません, しかし、これは失敗の原因となることがよくあります:
最小シャットハイト: 大型プレスでは閉める力に限界があります. 型が薄すぎる場合, プレスではまったくクランプできません.
プラテンのたわみ: 小さな金型が巨大なプラテンの中心にある場合, クランプ力により、金型の周囲でプラテンのエッジが曲がる可能性があります。, ダメージやフラッシュの原因となります.
「小さすぎる」ことの危険性
タイバーの間隔: プレスには4本の大きな柱があります (タイバー) プラテンをガイドするもの. モールドベースが広い場合, これらのバーの間に収まらない可能性があります, たとえトン数の計算が正しくても.
デイライトオープニング: 製品に奥行きがある場合 (例えば, ゴミ箱), 機械は部品を取り出すために十分に大きく開かなければなりません. 小型プレスでは開口ストロークが制限されています.
重要なポイント: 常に確認してください タイバーの間隔 そして 最小/最大モールド高さ 設計段階の早い段階で成形業者の設備の仕様を確認する.
2. 幾何学模様: 投影面積とショット量
予測遮断領域の計算
トン数計算における最も重要な変数は次のとおりです。 予想される遮断エリア. 金型のパーティング ラインに直接垂直に光を当てることを想像してください。; パーツによって投影される「影」が投影面積です.
穴と窓: 金型がそこで機械的な遮断を作成しない限り、この面積計算から部品設計内の穴を差し引かないでください。. プラスチックの圧力は依然としてスライドコアに作用します.
経験則: 一般的に, 業界標準が規定する 2 に 5 平方インチあたり数トンのクランプ力 投影面積の.
標準部品: ～2.5トン/平方メートル. で.
薄肉・高粘度部品: 3–5トン/平方メートル. で.
注記: 肉厚は型締力の要件を直接増加させるものではありません, ただし、冷却時間と射出圧力が決まります。.
ショット量の計算 (バレル容量)
パーツ内のプラスチックの体積も一致させる必要があります (プラスランナーシステム) マシンのバレルサイズに合わせて.
劣化のリスク: 巨大なバレルを使用して小さな部品を撮影する場合, プラスチック樹脂は、使用前に複数のサイクルにわたって加熱されたバレル内に置かれます。. この延長された「滞留時間」によりポリマーが加熱されます。, 劣化を引き起こす, 変色, そして脆さ.
解決策: 利用する モールドフロー解析. このソフトウェア シミュレーションは、パーツとランナーの正確な体積を予測します。, ショットサイズがバレルの容量の約 20% ～ 80% を利用するマシンを選択するようにしてください。.
3. 計算: クランプ力と安全率
寸法がわかったら, 金型を閉じた状態に保つために必要な特定の力を計算する必要があります. これは材料の粘度に大きく影響されます.
MFI 係数
の メルトフローインデックス (MFI) ポリマーがどれだけ簡単に流れるかを測定します.
高いMFI (低粘度): 流れやすい (水のように). 充填しやすい一方で、, これらの材料は金型の微細な隙間に容易に浸透する可能性があります, 「フラッシュ」の原因となる (余分なプラスチック). これには、多くの場合、より高いクランプ精度と、金型をしっかりと密閉するための力が必要になります。.
低いMFI (高粘度): 硬い流れ (糖蜜のような). これらは、材料をキャビティに押し込むために高い射出圧力を必要とします, これにより、クランプがより強く押し戻されます。.
計算式
堅牢なプロセスウィンドウを確保するには, エンジニアは基本計算に「安全率」を適用します。.
ステップ 1: 基本トン数の決定
投影面積にトン数係数を掛ける (いつもの 2.5 標準樹脂のトン/平方インチ).
$$\文章{基本トン数} = テキスト{投影面積 (で}^2テキスト{)} \時代 2.5$$
ステップ 2: 安全係数の追加
バッファを追加する (通常 10%) プロセスのばらつきを考慮するため, 材料の不一致, または圧力スパイク.
$$\文章{最終トン数} = テキスト{基本トン数} + 10\%$$
実践例
長方形のプラスチックハウジングのプレスサイズを計算してみましょう.
部品寸法: 10 インチ× 12 インチ.
投影面積: 120 平方インチ.
基礎計算: $120 \文章{ 平方. で。} \時代 2.5 \文章{ トン/平方メートル. で。} = 300 \文章{ トン}$.
安全バッファ: $300 \文章{ トン} \時代 0.10 = 30 \文章{ トン}$.
必要な合計: $300 + 30 = mathbf{330 \文章{ トン}}$.
このシナリオでは, 300トンのプレス機が最大能力で稼働することになる (危険な), 一方、400 トンのプレスは快適な操作ウィンドウを提供します.
まとめ
プレス サイズの決定は形状のブレンドによって決まります, 物理, そして材料科学. 計算すると、 投影面積, を理解する 物理的制約 機械の (タイバー/バレルサイズ), そして正しいものを適用する 安全係数, 製品が効率的に製造されていることを確認できます.
プロのヒント: これらの計算を単独で実行しないでください。. 射出成形業者と早めに提携してください. モールド フロー解析を実行して計算を検証し、投影面積の縮小や壁厚の最適化などの小さな設計調整を提案します。, より安価な機械.
よくある質問
Q1: 投影面積と総表面積の違いは何ですか?
あ: これは計算における最も重要な違いです.
総表面積 部品のすべての外面の合計です (主に材料の使用量と冷却の必要性を計算するために使用されます。).
投影面積 金型のパーティングラインに対して垂直に見たときに見える領域のみです (つまり, クランプ力の方向に). この領域のみが内部の塑性圧力を直接受けます。, 型締力の計算に必要な唯一の幾何学的パラメータとなります。. 例えば, 深いバケットの側面はトン数計算の投影面積に含まれません。.
第2四半期: なぜ追加する必要があるのですか 10% 私の計算による「安全率」?
あ: 安全率は安定した電力を供給するために不可欠です。 プロセスウィンドウ. 実際の生産現場では, 制御できない変数がたくさんある:
材料バッチの変動: 粘度 (MFI) 同じ樹脂の異なるバッチ間ではわずかに異なる場合があります.
プロセスの変動: 機械温度のわずかな変化, 充填速度, または環境湿度.
圧力スパイク: 金型充填の最終段階では、短時間で発生する可能性があります。, 高圧のピーク. を追加する 10% バッファにより、このような避けられない変動が発生した場合でも、機械が金型の閉鎖を確実に維持できるようになります。, したがって、フラッシュなどの欠陥が最小限に抑えられます.
Q3: 必要な量より少ないプレストン数を選択した場合、どのような結果が生じますか?
あ: 過小なトン数は欠陥の最も一般的な原因の 1 つです, 2つの主な問題を引き起こす:
フラッシュ: これが直接的な結果です. クランプ力が射出圧力に耐えられない場合, 金型はパーティングラインでわずかに開きます, 溶けたプラスチックが漏れ出し、余分な材料の薄い層が形成されるため、高価な二次加工が必要になります。.
ショートショット (アンダーフィル): フラッシュを防ぐには, オペレーターが射出圧力を下げる可能性があります. 圧力が下がりすぎると, プラスチックが金型キャビティの隅々まで完全に充填できない可能性があります, 不完全または欠陥のある部品が生じる. したがって、トン数が不足している機械では、一貫した生産を行うことが困難になります。, 高品質の部品.
