金型製作の流れ｜設計・加工・組立・トライの役割

金型製作前に確認する製品仕様と生産条件

金型の設計は、作りたい製品の形状・寸法・材料と、生産数量をもとに進めます。製品図面や3Dデータは、金型で作る形状と必要な精度を伝える資料です。

製品の形状を実現するために、金型部品をどこに配置し、どのように動かすかを設計します。例えばプレス金型では、材料の送り方やパンチとダイの隙間を設計し、射出成形金型では、製品を取り出せるように型を分ける位置などを検討します。

こうした構造を図面やモデルへ具体化し、金型部品の製作につなげます。プレス金型と射出成形金型では、製品の作り方に応じて設計する内容が異なります。

設計・金型材料の手配・荒加工

設計で決めた部品形状を加工するには、図面や3Dモデルから加工データを作ります。マシニングセンタで使う加工プログラムや、形彫放電加工に使う電極の形状も、必要な加工に合わせて用意します。

金型材料は、使用時に求める硬さや耐摩耗性と、加工のしやすさなどを考慮して選びます。材料を手配した後、穴あけや荒加工で部品の形を作り、必要な寸法や面に仕上げていきます。

熱処理を行う時期は金型材料で変わる

射出成形金型の製作には、荒加工の後に焼入れ・焼戻しを行い、その後に研削や切削で仕上げる例があります。

一方、あらかじめ熱処理を施したプリハードン鋼には、追加の焼入れを行わずに型彫りできる材料があります。焼入れを行う材料と、熱処理済みの材料とでは、製作中に必要な作業が異なります。

そのため、荒加工・熱処理・仕上げの順序は、使用する金型材料と部品形状に合わせて計画します。熱処理の温度や時間は、鋼材ごとの条件に従います。

切削・放電・研削・磨きの役割

金型部品は、加工する形状や面に合わせて複数の方法で作ります。以下は金型製作で用いられる加工の例です。

形彫放電とワイヤ放電は加工の仕方が異なる

形彫放電加工では、銅やグラファイトなどで作った電極の形状を使います。ワイヤ放電加工では、細いワイヤを送りながら加工する輪郭に沿って動かします。どちらも、加工する材料に電気が流れることが必要です。

形彫放電加工は、切削が難しい深い溝や隅部を加工する方法の一つです。加工する形状と使用設備に応じて、切削・放電・研削などを組み合わせます。

研削と磨きでは仕上げる目的を分ける

研削は、プレートの平面や部品の基準面などを、必要な寸法・形状へ仕上げるために使います。加工条件や砥石の状態によって、加工精度と仕上げ面は変わります。

磨きでは、金型の形状を保ちながら表面を整えます。例えば光沢や透明感が必要なプラスチック製品では、金型表面の鏡面仕上げが重要になります。

磨く範囲と仕上げの程度は、製品が必要とする表面品質に合わせます。磨いた面の寸法と角部の形状を確かめ、必要な形状を保って仕上げます。

組立・動作確認・トライ

加工した部品を検査し、金型へ組み込みます。組立では、部品の取付位置やはめ合いを調整し、組み付けた状態で必要な動きができるように仕上げます。

トライは、金型を実際の設備に取り付け、試しに製品を作る作業です。金型部品の寸法を測る検査に加え、製品の品質と金型の動作を実際の加工・成形で評価します。

トライで寸法や形状に問題が見つかった場合は、その原因に応じて金型部品や加工・成形条件を見直し、再び製品を作って結果を確かめます。プレス金型では、パンチとダイの隙間や曲げ角度を調整する例があります。

例えば、射出成形のトライで製品寸法が図面の公差を外れた場面を仮定します。測定した部位と寸法、使用した材料と成形条件を記録し、金型の該当部位の寸法と作動を確認します。金型の形状を修正した箇所と、成形条件を変更した項目を記録して再び成形し、製品寸法と外観を確認します。

製品を評価するトライと、加工途中で金型部品を測定する検査は、対象が異なります。各部品の加工精度と、組み立てた金型で得られる製品の品質を、それぞれ確かめることが必要です。