金型の入れ子を使う理由｜設計・交換時の注意点

金型の入れ子とは

金型には、製品の形状を作る面や刃先などを、本体から分けて製作する構造があります。その別部品を本体に組み込んで使うのが入れ子構造です。入れ子を取り外せるため、修正や交換の対象を金型の一部分に絞れます。

例えば、プレス金型ではダイの刃先、射出成形金型では製品の一部の形状を作る箇所を入れ子にします。どこを分けるかは、摩耗する箇所、変更する製品形状、部品の加工方法に応じて検討します。

入れ子を使う理由と一体構造との違い

入れ子には、部分交換、形状変更、加工のしやすさといった利点があります。金型本体を残したまま、必要な部品を取り外して加工・交換できることが、一体で作る構造との大きな違いです。

ただし、入れ子そのものを精密に加工しても、組み付ける位置がずれれば製品の寸法に影響します。金型本体と入れ子の加工誤差に、組立時の誤差も加わるためです。部品の加工精度と、組み付けた状態での精度を確認する必要があります。

入れ子の分割位置とはめあい

製品の形状を作る面を分割すると、その合わせ目に段差や隙間が生じる場合があります。射出成形では、隙間に樹脂が入り込むと製品にバリができます。外観上重要な面に合わせ目が出る場合は、分割する位置や組付け精度を検討します。

プレス金型の入れ子には、一体のブロックで作るものと、複数の部品に分割して組み合わせる割ブロックがあります。割ブロックを使う場合は、研削による形状加工に加えて、組み付けた各部品の位置関係を確認します。

入れ子と取付穴の寸法関係を考えるときに使うのが「はめあい」です。入れ子と穴の寸法公差によって、組み合わせたときの隙間や、きつくはまり合う程度が変わります。隙間が大きすぎると位置が安定せず、きつすぎると組付けや取り外しが難しくなります。必要な位置精度と組立方法に合う寸法公差を、入れ子側と穴側の両方に指定します。

入れ子の固定と取り外しやすさ

ボルトで入れ子を固定する構造では、交換時にボルトへ工具が届くことと、入れ子を取り出すための空間が必要です。固定方法とともに、どの方向へ、どの部品を外して取り出すかを設計します。

取り外しのために設けるねじ穴を「抜きタップ」と呼びます。ここにボルトを取り付け、入れ子を引き抜く作業に使います。入れ子を固定する締付ボルトと、抜きタップに取り付ける取外し用ボルトでは役割が異なります。

組み付ける向きや場所を間違えない工夫も必要です。例えば、締付ボルトの穴を非対称に配置すると、逆向きでは穴位置が合わない構造にできます。同じ外形の入れ子が複数ある場合は、取り付ける場所ごとに穴位置を変える方法もあります。

入れ子交換後に確認する精度

入れ子を交換した後は、図面で指定された取付位置と高さを測定し、周辺部品との干渉がないか確認します。部品が穴に収まることに加えて、金型として必要な精度と動作を満たすことが重要です。

プレス金型のダイ入れ子を再研削すると、削った分だけ刃先の高さが低くなります。薄い調整板であるシムを下に入れて高さを戻す構造では、研削量に合うシムの厚さを選び、組付け後の高さを測ります。シムを使用する位置や厚さは、その金型の設計に従います。

組立後は試加工や試成形を行い、製品寸法が許容範囲に入るか、外観が要求を満たすかを確かめます。射出成形の入れ子では、合わせ目に生じた段差やバリも確認します。交換した部品、取付位置・高さの測定値、製品の検査結果を記録しておくと、次回の交換時に参照できます。

穴の有無を切り替える場合の確認例

同じ金型で、穴のある製品と穴のない製品を切り替える場合を仮定します。対応する入れ子へ交換した後は、取付方向、ボルトの位置、入れ子の高さと固定状態を確認します。

試成形した製品は、穴の有無と位置、合わせ目の段差やバリを調べ、製品図面に指定された穴の形状・位置と外観の要求を満たすか確認します。図面の要求を満たさない場合は、入れ子の取付位置や合わせ目を調べ、調整後に再度試成形して確認します。