MIM金型設計は、回避可能な金型リスクなしに、複雑な金属部品が充填され、グリーン部品として取り出され、脱脂、焼結、検査できるかどうかを決定します。金型投資の前に、エンジニアは金型開き方向、パーティングライン、スライド、インサート、コアピン、エジェクター位置、シール面、および保護された表面を確認する必要があります。これらの決定は、サイドホール、アンダーカット、深穴、薄いスロット、シール面、外観部品、および厳しい機能寸法にとって特に重要です。CADで成形可能なフィーチャーであっても、金型ルートが早期にレビューされない場合、クラック、バリ、変形、表面マーク、またはコストのかかるT1修正が発生する可能性があります。これらの金型構造の決定は、金型リリース前に確認する必要があります。.
MIM金型設計は金型製作前に何を解決すべきか？
金型製作前には、MIM金型設計において以下の4点を確認する必要があります。グリーンパーツが損傷なく取り出せること。重要部品の表面に不要な痕跡が付かないこと。サイドフィーチャーが許容可能な金型複雑性で形成できること。そして、脱脂および焼結後の寸法制御を金型レイアウトがサポートすること。.
MIMは射出成形を用いて金属粉末フィードストックからグリーン部品を成形しますが、成形された部品は脱脂と焼結を乗り越える必要があります。なぜなら、 MPIFプロセス概要 ショーでは、グリーンパーツの取り出しは最初の段階にすぎません。したがって、金型は取り出し時に部品を保護し、その後の収縮、反り、最終検査に対応する必要があります。プラスチック射出成形用の金型がMIMに自動的に適しているわけではありません。.
| レビュー質問 | 重要性 | 金型製作前に確認すべきこと |
|---|---|---|
| 部品は金型から離型できますか？ | 離型性はスライド、パーティングライン、抜き勾配、エジェクション、およびグリーンパートの損傷リスクに影響します。. | 金型の開き方向、アンダーカット、側面形状、エジェクターの支持 |
| 保護面は明確にマークされていますか？ | ゲート跡、エジェクターマーク、パーティングラインは機能や外観に影響を与える可能性があります。. | シール面、摺動面、外観面、基準面 |
| 横穴やアンダーカットは必要ですか？ | これらにはスライド、サイドコア、インサート、後加工、または再設計が必要な場合があります。. | 形状の方向、穴の深さ、公差、工具のアクセス性 |
| 重要な寸法は焼結収縮の影響を受けますか？ | 金型レイアウトと焼結収縮補正は、最終的な寸法管理に影響を与えます。. | データム戦略、公差等級、加工代、検査方法 |
| 金型の複雑性は生産量によって正当化されますか？ | スライドやインサートは二次加工を削減できますが、金型コストとメンテナンスが増加する可能性があります。. | 年間生産量、目標コスト、二次加工の代替案 |
金型自体を超えた図面レベルの製造性レビューについては、 「MIMのためのDFMガイド」.
どの部品形状がMIM金型の複雑性を高めるか？
部品形状は、MIM金型がシンプルなストレートプル金型で済むか、追加の動き、細い鋼材、インサート、またはより要求の厳しいシール条件が必要かを決定します。したがって、最初の設計レビューでは、どの金型ハードウェアを使用するかを決定する前に、どの図面フィーチャーが複雑さを生み出すかを特定する必要があります。 MIMA Design Center MIMは複雑な形状を形成できますが、より大きな設計の自由度は金型エンジニアリングと立ち上げコストを増加させる可能性があることに注意してください。.
| 図面特徴 | 金型複雑性を引き起こす理由 | 金型選択前に決定すること |
|---|---|---|
| サイドまたはクロスホール | 特徴が主型開き方向でリリースされない場合があります。. | 穴方向を変更できるか、成形が必要か、または焼結後の機械加工が可能かを確認してください。. |
| 内部アンダーカット | 形状がグリーン部品を閉じ込めたり、直線的でない離型動作が必要になったりする可能性があります。. | アンダーカットが機能的に重要であるかどうかを、追加の型運動や再設計作業を受け入れる前に確認してください。. |
| 深い止まり穴 | 深い特徴部は、サポートが限られた長くて細い金型鋼を必要とする場合があります。. | 穴の深さ、直径、公差、および貫通穴、短縮された深さ、または機械加工代のいずれがより安全かを確認してください。. |
| 薄いスロットまたは狭い局所的な特徴部 | 細い型鋼とタイトな突き合わせ部は、壊れやすいか、維持が困難な場合があります。. | 最小特徴部サイズ、エッジ強度、および特徴部を広げる、短くする、または機械加工する必要があるかを確認してください。. |
| 分割部またはマークゾーンの近くにある保護された表面 | 機能的または外観上の制約により、型が開く、ベントする、ゲートする、または突き出すことができる場所が制限される場合があります。. | 型のレイアウトが固定される前に、マークのシーリング、スライド、外観、基準、および許容されるマークゾーンを確認してください。. |
| 厳しい基準面または収縮に敏感なフィーチャー | 工具の向き、収縮挙動、機械加工代、および検査基準面が相互に依存するようになります。. | 工具リリース前に、重要な寸法と重要でない寸法を分離し、最終検査戦略を定義してください。. |
フィーチャーが機能的価値を追加せずに工具の複雑さを増す場合は、金型設計が確定する前に、それを簡素化または再配向してください。ジオメトリのリスクが特定されたら、ストレートプル工具、スライドまたはインサート、および焼結後の機械加工を代替生産ルートとして比較してください。フィーチャーレベルのガイダンスについては、以下を参照してください。 MIM設計における穴、スロット、アンダーカット.
パーティングラインの配置が機能、外観、バリリスクに与える影響
パーティングラインは、金型の都合ではなく、部品の機能を中心に配置してください。目印線は重要でない表面では許容される場合がありますが、シール、スライド、組み立て、外観、または基準検査に干渉する可能性があります。.
パーティングラインの不一致や型締め部の摩耗は、後で除去が必要なバリを発生させる可能性があります。小型MIM部品では、その追加作業がエッジを損傷したり、嵌合を変更したり、検査に影響を与えたりする可能性があるため、型製作前に保護された表面と許容されるマークゾーンを定義する必要があります。.
| 表面タイプ | 保護すべき理由 | 金型設計上の考慮事項 |
|---|---|---|
| シール面 | バリや跡がシール性能に影響を与える可能性があります。. | パーティングライン、エジェクタ跡、ゲート跡を避けてください。. |
| 摺動面 | 盛り上がりマークは動作や摩耗に影響を与える可能性があります。. | パーティングラインと研磨要件を管理してください。. |
| 合わせ面 | 表面の不一致は組立に影響を与える可能性があります。. | 平面度、マーク位置、およびデータム戦略を確認してください。. |
| 外観面 | 目に見えるマークは許容されない場合があります。. | ゲート、エジェクタ、パーティングラインは目立たない領域に計画してください。. |
| 検査基準 | 金型マークは測定再現性に影響を与える可能性があります。. | データム面を安定させ、明確に指定してください。. |
| 後加工面 | 機械加工を予定している場合、成形状態の重要性は低くなることがあります。. | 機械加工代と金型レイアウトを調整します。. |
保護された表面が特定されていない場合でも、技術的に成形可能なゲート、エジェクターピン、またはパーティングラインが、使用上許容できない場合があります。マークの位置を以下と合わせてレビューしてください。 MIMゲート設計 および MIM公差.
MIM金型にスライド、インサート、コアピンはいつ必要ですか？
ジオメトリレビューで抜き勾配、サポート、摩耗、または合わせ面の問題が特定された後、工具ルートはフィーチャーの機能と生産価値に従って選択されるべきです。スライド、インサート、およびコアピンは、必要なフィーチャーを確実に作成する場合に役立ちます。元のCADモデルにサイドホール、アンダーカット、深いキャビティ、または細かいディテールが含まれているという理由だけで自動的に追加されるべきではありません。.
金型で成形可能なジオメトリだけでなく、工具ルートを選択してください
再設計および焼結後の機械加工と比較検討してください。望ましいルートは、許容可能な繰り返し性、メンテナンス、バリ制御、寸法リスク、および総プロジェクトコストで機能要件を満たすものです。.
| 工具オプション | 次の場合に選択 | 次の場合に再設計または二次加工を優先 | 金型製作前の確認事項 |
|---|---|---|---|
| コアピン | 適切にサポートされた金型鋼で、穴、ボス、またはキャビティを形成できる場合。. | フィーチャーが深すぎる、細すぎる、摩耗に敏感すぎる、または成形プロセスで確実に保持できないほどタイトな場合。. | 深さ、直径、サポート、公差、抜き方向、ピンメンテナンス。. |
| スライド／サイドアクション | 機能上重要なサイドフィーチャーは、主型開き方向での抜き取りができず、成形時に意味のある二次加工が必要になります。. | フィーチャーの向きを変える、簡略化する、またはリスクの低い加工で対応できます。. | スライド方向、パーティング面フラッシュ、摩耗、メンテナンス、年間生産量、公差の要件。. |
| 交換可能インサート | 局所的なディテール、脆弱なフィーチャー、または摩耗箇所には、別途製造された金型鋼が有利です。. | インサートは、重要度の低いフィーチャーに対して、不要なゲート跡、嵌合の困難さ、またはメンテナンスの問題を引き起こします。. | インサートの嵌合、交換戦略、マーク位置、および予想される摩耗。. |
| シャットオフ面 | ジオメトリは、堅牢な鋼対鋼接触と管理されたフラッシュリスクで分離できます。. | シャットオフが鋭すぎる、脆弱すぎる、アクセスしにくい、または重要な表面にある。. | シャットオフ角度、接触面積、フィーチャーの重要度、およびメンテナンスアクセス。. |
| 焼結後機械加工 | タイトな穴、サイドフィーチャー、または局所的な基準面は、焼結後に作成または仕上げる方が容易です。. | 追加の工程は、大量生産時に単価を支配することになり、安定した成形により排除できます。. | 機械加工代、基準戦略、年間生産量、公差、および総着払い部品コスト。. |
サイドアクションは、複数の二次加工を排除したり、部品の一体化を可能にしたりする場合に価値があることがあります。同じサイドアクションでも、フィーチャーが重要でなかったり、より単純な形状でより堅牢な金型が得られる場合は不要になることがあります。CADジオメトリだけでなく、機能、生産量、公差、メンテナンス、および後工程処理から判断してください。.
エジェクション設計がMIMグリーンパーツを保護する方法
MIMでは、成形部品が金型から取り出される際にまだグリーンパーツであるため、エジェクション設計は特に重要です。グリーンパーツには金属粉末とバインダーが含まれていますが、まだ最終的な高密度金属部品にはなっていません。 MIMAプロセス概要 フィードストックの成形から脱脂、焼結に至る工程を説明しており、そのため金型設計時にグリーンパーツの取り扱いを考慮する必要があります。.
不適切なエジェクションは、割れ、曲がり、局所的な圧縮、変形、または焼結後も残る跡を生じさせる可能性があります。薄肉、ボス、リブ、長い平坦部、小さな突起、非対称形状はすべて、慎重なエジェクション計画を必要とします。実際には、エジェクタレイアウトは、肉厚、抜き勾配、保護面の指定、焼結支持方向と併せて検討する必要があります。.
提案されたエジェクターレイアウトとリリース方向は、実際の製造中に検証する必要があります。 MIM射出成形プロセス, 金型への充填、冷却、型開き、エジェクターの動き、グリーン部品の取り出し、およびサイクル安定性が同時に確認できる箇所です。金型設計は、部品が一度取り出せるという理由だけで承認されるべきではなく、割れ、変形、固着、または保護表面への損傷なしに一貫してリリースできる必要があります。.
| チェック項目 | 重要性 | より良い方法 |
|---|---|---|
| エジェクタマーク位置 | マークが最終部品に残ったり、組み立てに影響を与える可能性があります。. | エジェクタマークは、シール面、摺動面、外観面、基準面から離してください。. |
| 薄肉部のサポート | 薄肉部は押出時に変形する可能性があります。. | サポート領域を広げるか、局所的な壁厚の遷移部を修正してください。. |
| ボスとリブのレイアウト | 局所的な厚肉/薄肉の遷移部は押出応力を集中させる可能性があります。. | 壁厚バランス、アール、エジェクタ位置を総合的に確認してください。. |
| 平面度が要求される面 | 押出力により曲げや変形が生じる可能性があります。. | エジェクタのバランスと 焼結サポート を併せて確認してください。. |
| 微細な脆弱形状 | ピン、タブ、フック、小さな突起は破損や変形を起こす可能性があります。. | Rを追加するか、方向を調整するか、二次加工の方が安全かどうかを検討してください。. |
