金属打针プロセスMIM部品の製造能够性設計

 

発売日：[2024/4/28]
 

MIM部品の設計はプラスチック射出成形と比較して類似している。

伝統的な金属接合成形技術の制限を受けないため、部品設計者は最后から、新しい観点で新しい部品を再想定することができ、生産技術がどのように资料の分量を減らし、どのように複数の部品を1つの部品に組み合わせるか、どのように機能性と装飾性の特徴を成形するかを想定することができる。
MIM部品（之前他のプロセスで生産された部品を新設計したものであれ取代したものであれ）が設計過程でMIMプロセスの優位性を非常に発揮し、プロセス性を強化するために、以下の設計基準を提出する。

一.プロセス設計

最も簡単なMIM部品は、2つの半型ダイが立体結合密閉されて构成されたキャビティを用いて製造される。

このうち、半型は別の半型に取り付けられた均一な隙間を残したコアからなり、均一な隙間を残したのは成形肉厚が均一であるための部品である。

コア成形は部品外部の構造特徴であり、キャビティ成形は部品外部の構造特徴である。

設計されたすべての構造的特徴は、キャビティから抜け出すことができ、トップロッドでコアから抜け出して凝结することができる成形部品でなければならない。

MIM部品の複雑さが増すと、スライダ、コア、プラスチック射出成形に普通的に操纵される他のツールを追加して成形することができる。

部品構造の特徴を増加させると同時に、部品の複雑さが増大し、この場合、普通的な後続加工や組立作業に関連する东西や技術装備の運転費用を解消することができるため、MIM部品は経済的好处を得ることができる。

設計の各段階では、これらの好处とコストの彼此間のトレードオフに注重しなければなりません。

MIM部品を設計する際に、この技術上のすべての好处を非常に得るには、肉厚均一、厚さ遷移段、脱芯穴、離型傾斜、リブとスポーク板、面取りと逆円、ねじ、穴と溝、ルートカット、キャスティングシステム、分離線、装飾性特徴、焼結撑持などのキーを考慮しなければならない。

以下、それぞれ説明する。

1.1肉厚均一

能够であれば、MIM部品全部の肉厚は同じであるべきです。厚みが異なると、ねじれ、外部応力、穴、ひび割れ、くぼみが発生します。また、収縮が不均一になり、寸法公役と制御に影響を与えることもあります。

部品の厚さは1.3 ~ 6.3 mmの範囲が好ましい。

MIM部品の肉厚を均一にするために、いくつかの普通的な外形変更方式が供给されている。

1.2厚さ遷移セグメント

肉厚均一を満たすことができない場合もありますが、異なる厚さの間は徐々に移行するように設計されている须要があります。

1.3脱芯穴

脱芯穴を操纵して横断面を基準限界まで減少させ、均一な肉厚に達し、资料の消費を減少させ、切削加任务業を減少または解消することができる。

優先标的目的は型開きに平行な标的目的、言い換えれば、分離線に垂直な标的目的である。

コアロッドは両端に撑持されているので、貫通孔を操纵した方がよく、盲孔を操纵せず、盲孔はカンチレバーを操纵している。

1.4型抜き勾配

離型勾配は、モデル部品の移動标的目的に平行な外表上の小さな角度です。

コアロッドの場合は、特に正確にしてください。

離型勾配は、脱出と押出成形のための部品胚材である。離型勾配は普通的に0.5度~ 2度である。実際の離型勾配の大きさは、成形された穴や凹みの深さ、部品の複雑さが大きくなったり、コアの個数が多くなったりするにつれて大きくなります。

1.5補強リブとスポークプレート

補強リブとスポークプレートは、薄い壁を補強し、厚い断面を躲避するために操纵される。

肉厚の強度と剛性を高めるだけでなく、资料の流れと制限ねじれを改良することもできます。

補強リブの厚さは、隣接する壁の厚さを超えてはならない。構造的には厚い補強リブが须要であり、代わりに複数の補強リブを用いるべきである。

推奨される補強リブの割合。部品の機能的強度を維持しながら、補強リブと脱芯穴をどのように操纵して分量を減らすか。

1.6面取りとラウンド

面取りとラウンドは構造特徴の交差点の応力を減少させることができる、モデル構造の特徴の亀裂腐食を引き起こす能够性のある尖った角を取り除き、射出资料のモデルへの流入と部品のキャビティからの脱出を轻易にし、成形作業の進行に有益である。

1.7ねじ山

内、外ネジはMIM技術で成形することができますが、コアをねじるよりもタップで攻めるネジの方が紧密でコストが安いです。

成形ねじを捻出するモデル部材を撤除するためには、成形ねじのモデル局部、雄ねじはモデル構築の分離線上に地位することが望ましい。

ねじ直径のねじ公役を維持するために、普通的には分離線上に0.127 mmのファセットがあることが規定されており、これによりモデルを適切に密封することが保証され、分離線の痕跡を減らすことができ、ねじ山の根元にバリが発生することを躲避でき、モデルの补缀を減らすことができる。

1.8穴と溝

穴と溝は、部品の品質と成形のすべての肉厚を減らす之外に、MIM部品の有效な機能性構造特徴であり、普通的に部品の価格を高めることはありません。

しかし、穴と溝を増やすと金型の複雑さが増し、金型コストを増やす须要がある。分離線に垂直な穴は最も成形しやすく、費用が最も安い。分離線と平行な穴は、成形しやすいが、スライダや油圧シリンダを増やす须要があり、これにより、前金型製造のコストが増大する。

外部の連通孔は成形能够である。

能够であれば、コアロッドに立体を作るために、穴をD型穴にして金型のシール性を強化しなければならない。そうでなければ、嵌合部品を円弧曲面にする须要があり、その薄い刃に異常な摩耗が生じる。

1.9本切り

二重開放型金型を操纵すると、外部ルートは分離線上で成形しやすく、この外形を製造するには金型部品を増やし、金型コストを増大させ、生産性を低下させる须要がある。

いくつかの外部ルートはスライダで作成でき、他のいくつかは可動コアで构成できます。

ほとんどのMIM部品設計では、コストが増加し、バリが発生する能够性があるという問題があるため、設計者は外部ルートカットをキャンセルすることを決定することがあります。

1.10注型システム

射出资料はゲートを通って金型キャビティに入っているが、MIM射出资料の金属含有量が高いことを考慮すると、MIMのこれらのゲートは普通的にプラスチック射出成形よりずっと大きい。

ゲートは凡是、实现品部品が成形キャビティから抜け出した場所に痕跡を残すため、ゲートの設置には须要な技術性、機能、寸法制御及び美学のバランスが须要である。

ゲートは、図10に示すように、射出资料が流れる経路がキャビティ壁またはコアロッドに衝撃を与えるように、金型分離ラインに設置することが好ましい。

また、肉厚の異なる部品では、凡是、射出资料が肉厚の断面から薄い断面に流れるようにゲートが最も厚い断面に設置されています。このようにゲートを設けることで、穴、溝、応力集合、部品外表上の流線を撤除することができます。

マルチキャビティで部品を生産するには、充填速率が平衡している場合にキャビティごとに供給される射出资料の量が同じであることを保証するために、ゲートの大きさと設置も考慮しなければならない。

1.11分離線

能够であれば、成形された部品が金型から取り出されるように、すべての構造特徴の配向は分離線に垂直でなければならない。

凡是、分離線は部品外表の証示線になり、これは2つの対半モデルの結合の一定的な結果である。

上半分のモデルで部品全部の幾何外形を成形します。この場合、分離線は部品の底辺に沿ってしかなく、分離線は天生されません。凡是、モデルは注视されないエッジに沿って分離するように設計され、分離線を「隠す」ことができます。

分離線は立体上にあることが好ましいが、成形に须要な構造的特徴のために簡単な外形を変更しなければならない場合がある。

部品の複雑性を増大させ、金型の製造と补缀費用を増加させるが、この構造特徴を鋳造成形する場合、コストが低下する能够性があり、そうでなければ切削加工や組立作業を行う须要がある。

1.12装飾的特徴

マーク、エンボス、部品数及び型番号、穴番号識別マークは、いずれも部品の適切な地位に成形しやすく、部品コストを増大させることはありません。

これらの特徴は凸起していても凹んでいてもよく、MIMプロセスは比較的鋭いダイヤモンドエンボスを含む高レベルの特徴詳細を作成することができる。

1.13焼結体撑持

MIM部品ブランクは脱脂と焼結の過程で、約20%収縮し、発生する能够性のあるねじれ変形を最小限にするために、MIM焼結時にMIM部品を適切に撑持しなければならない。

普通に、MIM部品は、平板セラミックスまたはトレイ上に设置装备摆设される。

焼結用の平板またはトレイは、標準的なブラケットを操纵できるように、大きな立体またはいくつかの部品構造特征が共通の立体を持つように設計することが望ましい。スパンが長く、カンチレバーがある、または破損しやすいMIM部品は、部品の専用ブラケットまたは牢固装配で撑持する须要がある場合があります。これらの生産費はいずれも高い。

二.焼結後加工

MIMプロセスの公役が±（0.3〜0.5%）の間にあることを考慮すると、多くの部品は最終サイズに焼結され、部品のある構造特徴の公役が比較的緊密であれば、後続の機械加工を行うことができる。

MIM部品资料は、切削加工、タップねじ、ドリル、プル仕上げ、研削、または鍛造品のように溶接することができる。

強度、硬度計の耐摩耗性を改良するために、MIM部品も熱処理することができる。

また、MIM部品は凡是、彼此に連通する空地度を0.2%以下に制限しているため、凡是の着色とめっきを行う際には、特別な外表調製を行う须要はない。

三.おわりに

部品は粉末冶金部品の成形技術の新型成形技術として、数十年の発展を経て、すでに個別、多数部品の実験開発から、大規模な生産の段階に発展した。

MPIFが毎年開催している粉末冶金部品設計で受賞したMIM部品プロジェクトから、北米でのMIM部品の発展傾向が明らかになった。

1997 ~ 2001年、MPIFが粉末冶金部品コンテストで毎年評価した受賞部品は15 ~ 18個だった。受賞部品のカテゴリの欄では、1997 ~ 2004年まではMIMで表现されていたが、2005年からは受賞したMIM部品を航空宇宙/軍需産業、医療/歯科、手動东西/娯楽、電子/電気、金物/器具、産業用電機/制御装配、その他のカテゴリー7に分類した。

これらは、MIM部品の生産が北米で漸進的な発展段階に入っていることを示している。

中国大陸では、電子デジタル製品のMIM部品への強い须要のおかげで、巨细のMIM企業が天下に散布し、長江デルタ、珠江デルタ、北京と周辺地区に集合している。中国大陸でMIM部品の根基知識と生産応用を大いに提高させ、特により多くの分野での応用が急務である。