ものづくりプレス

2024-10-04

金型のキャビティとは?コアとの違いをご説明!

金型とは、溶かした素材を流し込んで製品を成形するための型のことを指します。金型の材料としては、主に合金鋼やステンレス鋼が使用されます。これらの金型は、製造業の多くの分野で使用され、例えば自動車、飛行機、電化製品といった様々な製品の製造に欠かせない要素となっています。
「キャビティ」とは、金型の凹んだ部分で、凸側にあたる「コア」と対になるものです。成形品を作る際、このキャビティとコアが一対となり、製品の形状を作り出します。キャビティは成形品の外観を決定する重要な部分であり、例えばスマートフォンのカバーを製造する場合、外側の部分がキャビティによって形成されます。
本記事では、金型におけるキャビティとコアの構造やその役割について詳しく説明していきます。


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キャビティとコアの関係性

キャビティ(Cavity)とコア(Core)は、金型の基本的な要素で、製品を形成するための凹部と凸部を指します。キャビティは凹んだ部分、コアは凸部であり、これらが合わさることで製品の形状を形成する空洞が作られます。この空洞に素材(通常は溶けた樹脂)が注入され、冷却されることで成形品が作られます。キャビティは雌型(メス型)、コアは雄型(オス型)とも呼ばれ、製品の成形において欠かせない要素です。
キャビティは主に成形品の外観部分を形成する役割を果たします。一方、コアは製品の内部構造や細部の形状を決定する重要な部分です。これにより、製品の外観と内部の構造が整い、正確に成形されます。例えば、ボトルのような製品の場合、外観はキャビティによって成形され、内部の中空部分はコアによって形成されます。


キャビティとコアの金型構造

キャビティとコアは、金型に直接彫り込むこともありますが、多くの場合「入れ子構造」と呼ばれる技術が用いられます。この構造では、金型の一部にポケット状の加工を施し、その中にキャビティやコアを別部品として挿入します。これにより、加工のしやすさや部品交換の容易さが向上します。
入れ子構造を採用することで、金型の一部が摩耗した際にもその部分だけを交換することが可能です。また、全体を一体で加工するよりも、部分的に分離された構造にすることで、金型の製作コストや時間を削減することができます。さらに、必要な部分だけに高価な材料を使用することができ、効率的な製造が可能となります。


キャビティ構造の重要性

キャビティは、金型の中でも特に外観部分に大きな影響を与えるため、その設計と加工には細心の注意が必要です。製品の表面の滑らかさや細かなディテールを正確に再現するため、キャビティの形状や仕上げが重要な要素となります。また、製品が金型から取り出しやすくするために、キャビティには適切な傾斜をつける必要があります。
成形品が金型から離れる際には、キャビティから自然に分離するよう設計されており、成形後はコア側に残った製品が突き出しピンによって取り出されます。このため、キャビティは通常、固定側に取り付けられ、コアは可動側に設置されるのが一般的です。


キャビティとコアの入れ子構造の利点

入れ子構造の主な利点は、金型の製作やメンテナンスが容易になる点です。大規模な金型全体を削り出すよりも、入れ子を使用することで、必要な部分のみを効率的に加工できるため、加工時間やコストを削減できます。また、摩耗した部分だけを交換することで、金型全体の寿命を延ばすことが可能です。
さらに、入れ子構造では、使用する材料を適切に選択できるため、特に負荷のかかる部分には高品質な材料を使用し、その他の部分にはコストを抑えた材料を使うことができます。これにより、性能とコストのバランスが取れた金型の設計が可能となります。


「キャビとられ」とは

「キャビとられ」とは、成形品が金型のキャビティ側に張り付いて残る現象を指します。この現象が頻発すると、製品の取り出しが難しくなり、結果的に製品の変形や金型の損傷を引き起こす可能性があります。「キャビとられ」は特に製品の表面に異常が生じる原因となり、製品の品質に悪影響を及ぼします。


「キャビとられ」の原因と対策

「キャビとられ」の主な原因は、キャビティの冷却効率が高すぎる場合や、射出成形時の圧力が過剰である場合に発生しやすくなります。また、キャビティ側の掘り込みが深い場合も、この現象が発生しやすい要因の一つです。
対策としては、キャビティの設計時に適切な傾斜をつけることや、冷却回路の設計を見直すことが効果的です。さらに、射出成形時の圧力や温度を適切に調整することで、製品が金型に張り付くリスクを軽減できます。また、コア側の抵抗を増やすことも「キャビとられ」を防ぐ手段となります。


おわりに

いかがでしたでしょうか。この記事では、金型におけるキャビティとコアの基本的な構造と役割について詳しく解説しました。これらの知識は、金型設計や製造において重要な要素となり、適切に理解しておくことで、製品の品質や製造効率の向上に繋がるでしょう。今後の製造プロセスにおいて、ぜひこれらの情報を活用して、より効果的な金型設計を目指してください。


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