射出成形品の設計｜肉厚・R・抜き勾配の考え方

射出成形品の形状は、使用温度、荷重、薬品・水分への接触、外観の基準、寸法公差を踏まえて検討します。肉厚やRは、荷重方向、使用温度、薬品や水分との接触、意匠面、嵌合・シール部、寸法基準を踏まえて決めます。

材料グレードごとに、強度、成形収縮率、吸水率、使用温度範囲を材料メーカーの技術資料で確認します。生産予定数量と、使用する成形機・金型の制約も設計条件に含めます。試作では、外観、寸法、機能、離型状態を評価します。

離型方向とパーティングラインは、製品形状、意匠面、寸法基準、型開き後に成形品を残す側を考慮して決めます。分割線や段差が、外観、嵌合、シール、測定に与える影響を図面で確認します。

離型方向に対して引っ掛かる形状がアンダーカットです。アンダーカットは、製品形状の変更で解消できるかを検討します。スライドや傾斜ピンが必要な場合は、金型寸法、可動部の摩耗、メンテナンス性、成形サイクルへの影響を確認します。

肉厚、R、リブ、ボスを設計するときは、強度、樹脂の流れ、冷却の均一性、成形収縮による変形を考慮します。厚肉部はヒケが生じやすく、冷却に時間がかかります。急な肉厚変化も、反りや充填の不具合の原因になります。発生の程度は、材料グレード、ゲート位置、金型温度、射出速度、保圧条件によって変わります。

コーナーRは、角部の応力集中を抑え、成形時の樹脂の流れを急変させないための形状です。リブは肉厚を増やさずに剛性を高める形状です。ボスはねじ締結や位置決めに用います。リブとボスは、根元が厚肉になるとヒケが生じやすく、突き出し時に変形する場合があります。リブとボスの厚さ、高さ、根元Rは、材料グレードごとの設計資料を基準に定め、試作でヒケ、充填、離型を確認します。

肉厚は、必要な強度、充填性、ヒケ、反り、冷却時間を確認して決めます。抜き勾配は、製品の深さ、表面状態、離型時の変形を確認して決めます。断面図や3Dモデルで肉厚が変わる箇所を確認します。離型方向に沿う壁面には、深さと表面状態に応じた抜き勾配を設けます。

射出成形品の肉厚は基準肉厚を定め、急な変化を避ける

材料グレードと用途から基準肉厚を定め、厚肉部、薄肉部、肉厚が急に変わる箇所、リブ・ボスの根元を確認します。肉厚を減らす場合は、必要な強度、ねじ締結部の寸法、充填性を確認します。肉厚を増やす場合は、ヒケ、反り、冷却時間、製品重量への影響を確認します。

CAE解析では、形状案ごとに充填圧力、樹脂温度、充填の進み方、冷却時間、反りを比較します。解析条件と使用した物性値を記録します。試作では外観、寸法、反り、充填状態を確認し、解析結果との差がある場合は、入力した物性値や成形条件を見直します。

射出成形の抜き勾配は深さ・表面・離型方向で決める

抜き勾配は、製品の深さ、樹脂の収縮、磨きやシボなどの表面状態、寸法・外観の基準によって変わります。深い壁や粗い表面に小さすぎる抜き勾配を指定すると、離型抵抗が増え、擦り傷や変形が生じる場合があります。

勾配を増やすと開口側と奥側の寸法差も増えるため、嵌合部や意匠面では測定位置を明示します。型開き後に成形品を残す側、突き出しピンの位置、シボ・磨きの仕様を確認し、材料グレードの設計資料と試作結果を基に、部位ごとの抜き勾配を決めます。

ゲート位置によって、充填状態、外観、ウェルドラインの位置、切断跡が変わります。冷却回路の配置によって、金型の温度分布が変わります。