金型の役割とはどういったものなのでしょうか。
金型は材料の塑性や流動性を利用して、同一形状の製品を作るための道具です。
ここでは金型がどういったものなのか、金型の種類について詳しく紹介します。
□金型の役割について紹介
先ほど簡単に金型の役割について紹介しましたが、ここではより詳しく紹介していきたいと思います。
金型は金属でできており、そこに塑性や流動性のある物体を流し込んだり、通過させたりすることで成形します。
金型を使うと同じ形状の製品を連続で生産できます。
自動車のボディや飛行機の保安部品、パソコンやマウス、スマートフォンの部品といった生活に欠かせないさまざまなものの作成に必要です。
金型の品質によって作り出す製品の品質が左右されます。
そのため、金型はものづくりの現場においてとても重要な道具です。
□金型の種類について紹介
金型がどういったものかについて理解していただけたでしょうか。
金型は、適用する製造方法に応じてさまざまな種類に分けられます。
さまざまな種類があるのですが、ここでは主要となる6種類について紹介します。
1つ目は、プレス金型です。
こちらはプレス機械や鍛造機械にセットされているものです。
馴染み深い方も多いのではないでしょうか。
自動車や飛行機といった精密部品から日用品まで幅広いものが生産されます。
プレス金型にもさまざまな種類があります。
以下で簡単に紹介しますね。
・単能型
1度のプレスで抜きや穴あけ、曲げといったひとつの加工を行います。
・複合型
こちらは1度のプレスで複数の加工を施します。
抜きと絞りや抜きと曲げといった複数の加工を同時に行えます。
・順送型
複数の型を組みわせて、素材を送りながら順番にプレスをする加工方法です。
・トランスファ金型
こちらは単能型並べて、素材を搬送、位置決めしながら加工を行います。
・プレスライン金型
こちらは無人の自動ライン化が可能です。
トランスファ金型では難しい大きなプレスが可能です。
2つ目は、パンチ金型です。
こちらは金属にパンチを押し付けて加工します。
上型のパンチと下型のダイのセットで使用することが多いです。
型の間の隙間が製品の品質を左右します。
3つ目は、ダイカスト金型です。
主にアルミニウムや亜鉛、マグネシウム、真鍮といった比較的融点の低い金属を使用します。
上記の金属を溶かしたのちに素早く、圧力をかけながら成形します。
ちなみに金属を加熱して液体となったものを「溶湯（ようとう）」や「融湯（ようゆ）」あるいは単に「湯（ゆ）」と呼びます。
4つ目は、射出成形金型です。
こちらは型締ユニットと射出ユニットに分かれています。
射出ユニットから溶かしたプラスチックや金属の粉を射出し、金締ユニットで成形します。
多くの素材を流し込むことになるので、それぞれの素材が均一になるようにする必要があります。
緻密な設計が求められます。
5つ目は、簡易金型です。
こちらはアルミニウムや亜鉛合金を使用した金型です。
そのほかの金型よりもコストを抑えられます。
また、金型の完成までの期間も短いという特徴があります。
6つ目は、複合成形金型です。
こちらは工数削減のために使用されます。
金型の内部に複数の素材や部品をセットして、1度のプレスでさまざまな加工や組み立てを行います。
□金型の動作について紹介
金型には2プレートと3プレートの2種類があります。
それぞれの動作方法について確認していきましょう。
・2プレート金型の動作
構造としては、固定側と可動側の2プレートです。
射出成形を例にして紹介します。
固定型は、射出成形機にくっついています。
可動側は、名前の通り金型を開け閉めします。
固定型の射出ユニットから金締ユニットに素材を流し込み、稼働側で金型を締めます。
そして、充填した素材を固体にするために冷却作業を行います。
そして、個体となった素材を金型から抜くという仕組みです。
・3プレート金型の動作
こちらは先ほどの2プレートに加えて、ランナーストリッパープレートの3種類があります。
3プレートの場合は、成形した製品に、スプルーとランナーという不要な部分がくっついた状態になっています。
3プレートは、型から抜き出した製品のスプルーとランナーを自動的にカットする仕組みが備わっています。
スプルーとランナーについても簡単に紹介しておきます。
成形機には、素材を射出するノズルがあります。
ノズルから金型までには通路があり、そこを素材が通ります。
スプルーとは、ノズルからランナーまでを一直線につなぐ円錐形の流路のことです。
そして、ランナーとは、このスプルーから成形品までをつなぐ流路のことを指します。
□まとめ
今回は、金型がどういったものなのか、金型の種類について紹介しました。
一言に金型と言っても、プレス金型、パンチ金型、ダイカスト金型などさまざまな種類がありましたね。
また、2プレートと3プレートによって動作は変わります。
本稿を参考に金型についてご理解いただければ幸いです。