Design Tip

無理抜きで成形するアンダーカット形状

アンダーカットがある場合でも、比較的小さなものであれば、スライドを使わずに二方向抜き金型で取出すことができます。一般に「無理抜き」と呼ばれますが、これは、金型とパーツ形状の関係が、洋服に使うスナップボタンのように、押してパチッとはめ、引っ張って外すような状態になっている形状で、はめる際あるいは、外す際に微妙に変形します。したがって、このようなパーツの場合、変形によってダメージを与えないように、形状を考え、ふさわしい材料を選択することが必要です。

Injection molding bumpoff ramp
図 1: 無理抜きのためにはエッジを丸めた突起が必要

アルミ型で射出成形する樹脂パーツでは、エジェクション時に変形するのは、型ではなく、樹脂パーツです。無理抜きができるかどうかを判断するには、さまざまな要素を考慮する必要があります。アンダーカット自体の形状、パーツに使用する樹脂の特性、アンダーカットの周囲の形状、そして金型自体の形状(パーティングライン)などです。

図 1 と図 2 では、アンダーカット形状を紹介しています。「無理抜き」をうまく行うためには、図1のようなエッジを丸めた突起が必要です。図2 のように、エッジが尖ったままであることは望ましくありません。パーツの他の部分に問題が無ければ、図 1 のシリンダ内側の突起形状は、金型の溝形状に強く引っ掛かることなく、取り出すことができます。それとは逆に、図 2 のようにエッジが尖った形状は、金型の溝形状の中にはまってしまい、取り出すことが出来なくなってしまいます。無理に引き出そうとすれば、この部分が剥がれ落ちてしまいます。

Injection molding design with hook
図 2: エッジが尖っていると、うまく取り出すことができません

「無理抜き」をうまく行うためには、選択する樹脂も重要です。パーツの形状によっては、樹脂に求められる特性として、エジェクション時に伸びたり、曲がったりが可能で、元の形状に戻ることが挙げられます。PP(ポリプロピレン)やLDPE(低密度ポリエチレン)には柔軟性があり、無理抜きに適して �ます。逆に、ガラス入りナイロンはたいへん固いため、「無理抜き」には向いているとは言えません。

例えば、図 1 がボトルにはめる蓋である場合には、下図のような蓋の成形方法があります。図 3 と 4 は、蓋の内側も外側も可動側の金型のみで成形している例です。図 5 では、蓋のパーツはキャビとコアで成形しています。蓋の外側は固定側の金型で、内側は可動側の金型で形成しています。

図 3 と 4 は、お勧めできない成形方法です。

図 3 では金型にリング状の突起部分を形成して成形することになるため、アンダーカット部分が金型に押し付けられている状態でパーツを抜くことになります。このことで、取り出す際に樹脂が圧縮され、逃げ場がなくなったパーツは金型から引き剥がされるように押し出される可能性があります。

図 4 ではリング状の突起の代わりに、リブの上部を内側に曲げたベンド形状で成形することになるため、樹脂を圧縮することなく、曲げと引っ張りの挙動でパーツを取り出すことができますが、変形する可能性が非常に高いことが難点です。変形は、エジェクト時に必要となる大きな力や、樹脂が設計どおりの形状に戻らないなどの問題により生じる可能性があります。

図 3: アンダーカットによって取り出しの際にリブが圧縮される成形方法

図 4: 樹脂の曲げと伸びの挙動で取り出す方法は、パーツが変形する可能性が高い

Core-cavity mold with bumpoff
図 5: キャビコアで成形することで、金型を開いた後にパーツを「無理抜き」することができます

図 5 は、無理抜きに最も適した金型のキャビコアで成形する例です。この方法では、パーツの外側は固定側、内側は可動側で成形します。樹脂が冷却し、金型が開いた時にパーツはコア側に残ります。パーツの外側に金型の壁がない状態なので、パーツが可動側から取り外される際に自由に伸びることができ、パーツのリング部分への損傷がない状態で取出すことができます。

ご参考:
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