樹脂やゴム成形の金型の構造と、その名称を徹底解説！

ものづくりプレス

2024-10-02

「金型（かながた）」は、金属で作られた精密な型で、プラスチックや金属、ガラスなどさまざまな材料を特定の形に成形するために使用されます。製造業において、金型は製品を大量生産するための最も重要な工具の一つです。金型の仕組みを理解することで、製品のコスト削減や品質管理の最適化を図ることができます。金型の利用は、製品の一貫した形状と品質を保つための鍵であり、自動車部品、家電、日用品など、幅広い分野で必要不可欠です。
たとえば、金型を使った製造プロセスは「たい焼き」のように、液状の材料（樹脂や金属）が型に流し込まれ、固まると成形されます。このプロセスが繰り返されることで、数万、数百万個の製品を一貫した形で作ることが可能になります。たい焼き型と同様に、金型の形状が製品の外観を左右し、非常に重要な役割を果たします。

金型の基本的な構造

金型の構造は、製品の成形過程における基礎となります。金型は通常、「固定側」と「可動側」の2つの主要部分から構成されています。射出成形では、まずこれらの2つの部分がぴったりと閉じ合わさり、溶けた樹脂や金属が射出成形機から型内部に注入されます。注入された材料が型内で冷却・硬化すると、金型が開き、完成した製品が取り出されます。
この一連のプロセスが短時間で行われることで、大量生産が可能になります。金型の設計次第で、製品の形状だけでなく、強度、耐久性、表面仕上げも左右されます。精密な金型設計は、製品の品質や生産効率に直結するため、非常に重要です。

キャビティとコア

金型には、製品の内側と外側を形成する「キャビティ」と「コア」という2つの主要な部分があります。製品の外形を作る部分を「キャビティ」、製品の内側の形を作る部分を「コア」と呼びます。キャビティ側は、通常、金型の固定側に配置され、外観の美しさや質感に影響を与えるため、非常に高い精度が要求されます。一方で、コア側は可動部分に取り付けられ、製品の取り出し時に重要な役割を果たします。
特に、コア側には「エジェクタピン」やその他の複雑な部品が設置されており、これらが成形品を金型から安全に取り出す機能を果たします。エジェクタピンが適切に機能しないと、製品に傷がついたり、破損したりするリスクがあります。したがって、キャビティとコアの役割を理解し、適切に設計・調整することが重要です。

金型の主要な用語と構造

金型設計や製造において頻繁に使用される主要な用語を理解することで、成形技術に関する知識が深まり、実践での活用が容易になります。

1．パーティングライン（PL）
　パーティングラインは、金型を開閉する際の分割面にあたるラインです。製品の周囲に現れる線であり、成形品の仕上がりに影響を与える重要な要素です。パーティングラインがずれると、製品表面に不規則な線やバリが生じ、品質低下の原因になります。そのため、金型の設計やメンテナンス時には、このラインの精度が特に重要視されます。

2．エジェクタピン（EP）
　エジェクタピンは、成形品を金型から押し出すための部品で、主にコア側に設置されます。成形品が金型内に残ってしまうことなく、スムーズに取り出されるためには、エジェクタピンの適切な配置と動作が不可欠です。製品の形状や材質によっては、角形のエジェクタピンやストリッパープレートなど、さまざまなタイプが用いられることがあります。

3．ASSY（アッシー）
　ASSYは「Assembly」の略で、複数の部品が組み合わさって構成されるユニットのことを指します。金型の各部品が正確に組み合わさることで、成形品の精度と一貫性が確保されます。ASSYは、製品の特定の部分に応じて、異なる設計や素材が使われることがあり、製造コストや作業効率にも影響を与えます。

4．スプール（スプルー）
　スプールは、射出成形機から金型内に溶融樹脂を流し込む際の経路です。スプールブッシュは、この経路を成形機に繋ぐ重要なパーツであり、樹脂の流動性を確保するために必要です。

5．ランナー
　ランナーは、スプールから樹脂が流れる経路であり、樹脂が金型の内部を通って製品部分に到達するための通路です。この通路の設計次第で、製品に気泡や不均一な流れが生じることを防ぎ、樹脂が均一に行き渡るように工夫されます。

6．ゲート
　ゲートは、ランナーから製品に樹脂を流し込むための狭い通路です。ゲートの形状や大きさは、樹脂の流れ方や製品の仕上がりに大きな影響を与えます。製品の特性に応じて、ダイレクトゲート、サイドゲート、ピンゲートなどの種類が選ばれます。

7．入れ子
　入れ子は、金型の一部を交換可能なパーツとして設置することで、複雑な形状や摩耗の激しい部分に対応します。摩耗が進んだ場合は、金型全体を交換することなく、入れ子のみを交換することでコストを抑えることが可能です。

8．スライド
　スライドは、アンダーカット部分など、通常の金型の開閉では取り出せない形状の製品を成形する際に使用されます。スライドは横方向に移動し、金型開閉と連動して製品を取り出すことが可能になります。スライドの設計は金型のコストや製品の精度に大きな影響を与えます。

まとめ

金型の構造や用語を理解することは、製品の製造プロセスを円滑に進め、効率を向上させるために不可欠です。金型は、多くの部品や精密な機構が組み合わさって成り立っており、その設計や運用が製品の品質や生産スピードに直接的に影響します。この記事で紹介した基本的な知識を基に、金型設計の現場での改善や、より効率的な製造プロセスの確立を目指しましょう。