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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

様々な金型の種類と成形法

世の中には、さまざまな製品が存在します。冷蔵庫、洗濯機、TV等の家電製品、自動車、船、飛行機等の輸送機器、これらの製品や部品の多くは、金型で生産されています。ここでは、各製品や部品がどのような金型で生産されているのか解説します。

 

一口に金型といっても、その種類はさまざまです。金型は使用材料や目的に応じて種類が異なります。次の5つの金型が主な種類となります。

 

1.プラスチック用金型
2.プレス金型
3.ダイカスト金型
4.鋳造型
5.鍛造型

 

プラスチック用金型

 

プラスチックはその特性上、複雑な形状を作ることができ、家電製品や日用品など幅広い分野で利用されています。。

 

【適用製品】 TV、携帯電話、洗濯機等のケース

 

 

プラスチックを生産する場合、射出成形、圧縮成形、真空成形などの様々な生産方法があります。
これらの生産で用いるのが、プラスチック用金型 です。

 

以下は、射出成形によるプラスチックの生産工程の動画です。

 

射出成形とは、プラスチックを加熱溶融し、射出圧力を加えて金型に押し込み、製品を成形することです。
スクリューでプラスチックを金型に押し込み、金型内でプラスチックを冷却して取り出されます。

 

プレス金型

 

プレス金型は、プレス機械に取り付けて生産します。鋼などの板状の材料を金型の間に配置して、プレスの機械で上下から挟み込むことで、材料に変形を加えて成形します。
プレス金型には、抜き型、曲げ型、絞り型、圧縮型 の種類があります。

 

自動車のボディー等はプレス金型で製作されます。プラスチック用金型に次いで生産額が多い金型タイプとなります。

 

【適用製品】 自動車のボディー

 


 

 

 

 

ダイカスト金型

 

ダイカスト金型は、鋳造型の一種で、材料であるアルミ合金、亜鉛合金等を加工し、自動車、精密機械、家電等の部品を製造するために用いられます。

 

主な製品として、デジタルカメラや電動工具のボディーがあり、これらはマグネシウム合金のダイカストで作られています。

 

【適用製品】 デジタルカメラのボティー、電動工具のボティー等

 

 

ダイカストはプラスチック射出成形と同様に、金型に溶融したアルミ合金等を高温で圧入して成形します。
鋳物は砂の型で成形しますが、ダイカストは金型で成形することから「金型鋳造」とも言われます。

 

短時間で高精度な鋳肌の優れた鋳物を大量に生産できるといった特徴を有します。

 

鋳造型

 

鋳造は、鋳鉄・銅などの金属を熱して液体にしたものを、型に流し込み、冷却及び固化させて製品を作ります。
鋳造で使用する型のことを「鋳型」、製品のことを「鋳物」といいます。

 

 

【適用製品】 エンジンブロック、バルブ等

 

 

鋳造は、金型を用いる「金型鋳造」の他に、砂型を用いる「砂型鋳造」があります。

 

砂型鋳造は、砂で作った型に、材料を流し込んで作ります。そのため、金型鋳造と比較して製造効率が悪く、製品のコストが高くなります。

 

砂型を作るためには木型を必要とし、木型に人手で砂を込めて砂型を作ります。砂は硬化剤により固めることができ、上下の砂型を作成し合わせて出来る空洞部に材料を流し込んで成形します。

 

鍛造型

 

鍛造は「鍛える」+「造る」と書きます。鍛造は金属等の材料を金型で叩いて変形させる成型方法です。昔は鍛冶屋が真っ赤に熱した金属をハンマーで叩いて刀を造っていました。叩くことで金属が強くなるからです。

 

刀のように最終形状がきっちりと決まっていないものを造る鍛造を「自由鍛造」といいます。
一方、型で同じ形のものを造る方法を「型鍛造」といいます。
型鍛造で造られる製品として、自動車のエンジン内のピストン部品や歯車等があります。

 

【適用製品】 ピストン、歯車等

 

 

以上、主な5つのタイプの金型以外に、ゴム用金型、ガラス用金型、粉末治具用金型、窯業用金型があります。当サイトでは、最も需要が多く構造が複雑なプラスチック金型について解説していきます。

 

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