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1. 変形前の設計が鍵

自動車用エアタンク・ウォータータンク製品のプラスチック金型は、通常PA6（PA66）+GF（30～35%）複合材料で成形されるため、設計・製造における品質管理が通常タイプよりも困難です。この材料は成形工程で変形しやすく、製品サイズが公差外になりやすいためです。そのため、その変形規則性を把握し、経験とCAE解析結果に基づいて設計初期段階で事前変形設計を行うことが、金型製造の成功の鍵となります。

Enuoの金型チームは、10年以上のプレ変形金型製作の経験を有し、Valeo、Mahle-behr、Delphiといった世界的に有名な自動車部品メーカーにサービスを提供してきました。ここでは、自動車用エアタンクとウォータータンクの金型製作における当社の経験について簡単にご紹介します。もちろん、企業によって実務は異なりますので、読者の皆様がご意見をお持ちでしたら、ぜひお気軽にお問い合わせください。

2、部品図面を分析し、製品の重要な部分とサイズを明確にする

顧客の製品図面が届いたら、まず最初に、製品の重要な領域とそれに関連する主要なサイズを理解し、次に、製品の「端面」（「端面」は最も厳格な真直度、平坦度、および形状サイズの許容差が要求され、製品の他の部分の寸法はそれに応じて変化します）、「チューブ オリフィス」領域（「チューブ オリフィス」の寸法も非常に重要で、通常は位置決め、円筒度、および寸法の許容差が要求されます）や製品の「ボス」や「U 字型」リブなど、重要な部分に特に注意を払います。これらは以下に示されています。

新規金型の場合、製品の事前変形（経験とCAE解析に基づき、予測される変形方向と反対方向に「材料補正」を事前に実施し、実際の変形後に修正を提案する）を実施します。金型試作後、製品成形品の実際の変形に基づいて、樹脂形状、位置などを修正するための微調整を行います。

3、製品の図面を作成します。

将来の金型最適化を容易にするために、お客様の製品に合わせて新しい3D製品データを当社で作成する必要があります（重要なパラメータは保持する必要があります）。製品の変形値を特定し、モールドフロー解析と製品データ修正の経験を組み合わせることで、以下の図から変形傾向をご確認いただけます。

ここでは、再描画プロセス中に共有するとうれしいヒントがいくつかあります。たとえば、常に「ベース端面」領域の描画から開始し、変形値に応じて製品の端に真直度、平坦度曲線を描画し、それらの曲線を参照して「ストレッチ」（UGコマンド）真直度サーフェスを作成します。平坦度サーフェスは「境界」（UGコマンド）で作成します。このステップは重要で、将来の変更を容易にするために、最初に曲線を描画し、サーフェスを直接「ストレッチ」（UGコマンド）しないでください。次に、真直度の変形サーフェスを使用して「オフセット」（UGコマンド）で製品の形状を取得します。後続の金型最適化中に金型パーツを変更しすぎないように、製品の「ベース端面」領域でプラスチック材料の切断を行い、実際の製品の変形（プラスプラスチック）に基づいてT1-T3修正でそれらを回復します。

役に立つヒント:

1. お客様製品のプロファイル面はできる限りコピーせず、ご自身で作成してください。そうすることで、後続の金型修正（肉厚変更など）が容易になります。お客様製品の形状をコピーした場合、複数回の修正で3Dデータに歪みが生じます。
2. 図面作成の過程で、お客様の2D/3D製品データを可能な限りチェックし、相違がないように配慮します。

4、製品の重要部品の変形傾向の可能性

1、製品の変形「ベース端面」

成形開始時に可能な限り樹脂材料の削減を行うことで、金型のやり直しを最小限に抑えることができます。下の赤い線は、製品の推定変形傾向を示しています。「ボス」や「U字型」リブなどの関連材料は、「ベース端面」に合わせて移動させる必要があります（ボス下の一部の材料が0.5mm下がった場合、「ボス」も0.5mm下がった状態）。その後、他の材料を描画してください。これらの描画には「サーフェス」（UGコマンド）の使用をお勧めします。

2、「チューブオリフィス」の製品変形

チューブ根元のR半径は、製品の重要部位の強度に影響を与えるため、お客様の製品データと完全に一致させる必要があります。通常、円形チューブはまず側面から塑性変形させ、その後、実際の変形量に応じて値を調整します。ただし、大型チューブの場合は、事前に楕円形に設計しておく場合があります。

3、製品の「U」字型プラスチックビットの変形

「U字型」のプラスチックも約2～3度の変形が必要で、「U字型」リブの中央部分は側面から材料を切削する必要があります（図1）。すべての製品の図面が完成したら、「R」半径を設計します（変更を容易にするためでもあります。「R」半径の再構築が失敗したり、長い時間がかかったりする場合があります）。お客様の3Dデータに面取りされていない形状がある場合、部品の組み立てに影響がなければ面取りできます（ほとんどのお客様は、「R」半径で鋭角に面取りされることを希望しています）。さらに、製品本体の一部の突出した形状は大きいため、このタイプの製品の変形では平行度と垂直度にさらに注意する必要があります（図2）。

5. 結論

上記は、自動車用エアタンク・ウォータータンクの「変形しやすい」製品金型の設計における当社の経験です。このステップをうまく完了できれば、このような金型製造の成功の半分は達成できたと言えるでしょう。では、残りの半分はどこにあるのでしょうか？来週、この記事の次のセクション「変形しやすい金型の作り方をご存知ですか？ - 製造セクション」をご覧ください。
さて、親愛なる読者の皆様。ここまで読んでいただきありがとうございました。次のセクションでお会いできるのを楽しみにしています。