플라스틱 부품 및 금형 설계 고려 사항, 1부

마이클 팔로이안

사출 성형 플라스틱은 20세기에 디자인, 혁신 및 제조에 혁명을 일으켰습니다. 1950년 이전에는 대부분의 제품이 스탬프 강철, 다이캐스트 알루미늄, 아연 및 목재로 제조되었습니다. 플라스틱 제품은 주로 페놀수지, 폴리스티렌 및 기타 열경화성 수지로 제한되었습니다. 그러나 제2차 세계대전 이후의 급속한 경제 성장은 새로운 플라스틱 재료와 가공 혁신에 대한 연구 개발의 르네상스를 불러일으켰고 오늘날 우리가 보유하고 있는 수십만 개의 플라스틱으로 이어졌습니다. 지난 70년 동안 사출 성형은 성숙해지고 더욱 정교해지고 다양해지고 복잡해지면서 오늘날 대부분의 대량 생산 제품 제조를 주도하게 되었습니다. 불행히도 대부분의 제품 설계자는 수백 가지 다른 요구 사항을 준수하면서 쉽게 사출 성형할 수 있는 부품을 능숙하게 개발하는 데 필요한 긴 학습 곡선 때문에 사출 성형 부품 설계 경험이 없습니다. 사출 성형 부품을 설계하는 설계자에게 필요한 가장 기본적인 지식은 금형(도구라고도 함) 설계의 기본 사항을 이해하는 것입니다. 이 기사의 나머지 부분에서는 사출 성형 도구 설계와 부품 설계 간의 상호 관계에 대해 설명합니다.

사출 성형은 가장 비용 효율적인 제조 옵션 중 하나이지만 한 가지 단점이 있습니다. 공구를 가공하려면 상당한 자본 투자와 상대적으로 긴 리드 타임이 필요합니다. 금형을 가공한 후 설계 변경 비용이 매우 많이 들거나 때로는 금형을 완전히 교체하지 않으면 불가능할 수도 있습니다. 그렇기 때문에 CAD 파일을 가공용으로 출시하기 전에 설계가 거의 완벽해야 합니다. 따라서 도구 설계의 기본 원리에 대한 포괄적인 이해는 비용이 많이 드는 문제와 프로젝트 지연을 피하는 데 매우 유용합니다. 이제 사출 금형의 기본 사항을 살펴보겠습니다.

사출금형 자체부터 시작하는 이유는 부품설계에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 용융된 플라스틱 수지는 금형의 오른쪽(고정판)에서 닫힌 금형으로 주입되어 고체 상태로 냉각될 때까지 압력을 유지합니다. 냉각 후 왼쪽 압반이 뒤로 이동하면서 금형이 열립니다. 이 개방 사이클 동안 녹아웃 플레이트는 녹아웃 핀을 이동시키는 고정 포스트에 부딪혀 부품이 배출됩니다. 녹아웃 핀은 항상 부품(보통 원형)에 바람직하지 않은 인상을 남기므로 일반적으로 부품의 비외관 뒷면이나 부품 내부에 위치합니다. 또한 플라스틱은 냉각 주기 동안 항상 수축합니다. 이는 캐비티나 외부 표면, 코어 주위 또는 부품 내부에서 수축됩니다. 이를 위해서는 이젝터 핀에 의해 전달되는 코어에서 부품을 배출하는 힘이 필요합니다. 디자이너가 이것을 이해하는 것이 왜 중요한가요? 부품이 어디에 어떻게 게이트될 것인지 생각해야 하기 때문입니다. 게이트는 금형으로 들어가는 지점으로 정의됩니다. 게이트의 종류는 다양하지만 모두 부품 표면에 흔적을 남깁니다. 외부 외관 표면은 일반적으로 수지가 주입되는 고정 플래튼을 향하고 있으므로 설계자는 이 문제를 처리할 위치와 방법을 결정해야 합니다. 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

위의 예는 균일한 자재 흐름을 위해 중앙에 위치하고 탈착식 배터리 커버로 숨겨진 게이트 위치를 보여줍니다. 이는 재료 흐름을 최적화하고 부품 외관에 부정적인 영향을 주지 않는 게이트 위치를 제공하는 두 가지 문제를 해결하는 외관 표면에 게이트를 찾는 방법 중 하나입니다.

위에 표시된 대로 가장자리 게이트는 플라스틱 수지가 일반적으로 금형 캐비티로 유입되는 진입점을 제공하는 또 다른 수단입니다. 이 옵션은 벽 두께가 바람직하지 않은 흐름 표시, 뒤틀림, 갈라짐 또는 바람직하지 않은 수축 없이 부품 전체에 쉽게 흐름을 허용하는 경우에 적합합니다. 일반적으로 클리퍼로 제거되는 게이트 영역의 불규칙한 표면도 고려해야 합니다. 때로는 부품 가장자리를 따라 있는 표면이 짝을 이루는 부분에 정확하게 맞아야 합니다. 이러한 경우 게이트 영역을 적절하게 맞도록 사후 가공해야 합니다.