実践的なダイカスト設計：コストと品質の最適化戦略

要点まとめ

ダイカストにおける製造性設計（DFM）は、部品設計を効率的かつ費用対効果の高い生産に最適化するための重要なエンジニアリング手法です。その主な目的は、製造上の複雑さを最小限に抑えることであり、これによりコストを削減し、最終製品の品質を向上させます。具体的には、金型からの部品脱型を容易にするためのダフト角の適用、気孔などの欠陥を防ぐための均一な肉厚の維持、フィレットやリブを戦略的に使用して材料使用量を抑えながら強度を高めるといった基本原則に従います。

ダイカスト DFM の基本原則：ダフト、肉厚、および半径

製造性を考慮した効果的なダイカスト設計の基盤は、品質、コスト、生産速度に直接影響を与えるいくつかの基本原則にあります。これらの概念を習得することは、機能的であるだけでなく生産も経済的な部品を作成するための第一歩です。これらを無視すると、金型からの取り出しにくさや材料の浪費、ひいては重大な構造的破損といった問題が連鎖的に発生する可能性があります。こうした基本原則—すなわち、ダフト（抜き勾配）、肉厚、フィレットおよび曲率半径の使用—は、金型内における溶融金属の流れや凝固の物理現象に対処するものです。

A 抜き勾配 は、金型の開く方向と平行なすべての表面に設けられるわずかな勾配です。この通常1〜3度程度の小さな傾斜は、鋳造品が損傷を受けずに金型からきれいに取り出されるために不可欠です。溶融金属が冷却されて収縮する際、金型内部の形状に強く張り付くことがあります。ダフトがない場合、取り出しに必要な力によって部品が変形したり破損したりする恐れがあります。以下に詳述するように、 Gabrianの設計ガイド 外壁は成形品がそれらから収縮するため、比較的小さな勾配（ダフト）で済みますが、内壁や穴部は金属がそれらを囲むように収縮するため、より大きな勾配が必要です。

を維持するには 均一な壁厚 は arguably 最も重要なDFMルールの一つです。壁の厚みが大きく異なる場合、溶融金属が異なる速度で冷却されます。肉厚部分は凝固に時間がかかり、内部応力や気孔（ガス泡）、表面への沈み込み痕が生じる可能性があります。一方、壁が薄すぎると金属が早期に凝固し、金型が完全に充填されない「ショートショット」という欠陥が発生します。多くの設計では、壁厚を1.5mmから4mmの間で保つことを目指しています。厚みの変化が避けられない場合は、金属の流れと冷却が均一になるよう、段階的かつ滑らかな遷移とする必要があります。

最後に、鋭い角を避けることが極めて重要です。これは、丸みを持たせることで実現されます。 フィレットおよび半径 —表面間の曲線状の接合部。フィレットは内側の角に適用され、半径（ラジウス）は外側の角に使用されます。鋭い内側の角は応力集中点を生じ、負荷時に破損の原因となる可能性があります。また、溶融金属の流れを妨げて乱流を引き起こし、気孔の発生につながる場合もあります。0.5mm程度の小さなサイズでも、十分なフィレットや半径を設けることで、金属の流れが改善され、部品の強度が向上し、より堅牢で信頼性の高い最終製品が得られます。

主要な設計上のベストプラクティス

• 抜き勾配： 部品の容易な取り出しを確保するため、すべての垂直面に少なくとも1〜2度のテーパーを付けてください。内壁や深さのある特徴部には、角度をさらに大きくしてください。
• 壁厚さ: 部品全体での均一性を心がけてください。肉厚を変更せざるを得ない場合は、急激な変化ではなく、段階的な遷移を使用して欠陥を防ぎ、均一な冷却を確実にしてください。
• フィレットとラジウス： すべての鋭い角を丸みを帯びたエッジに置き換えてください。応力の低減と金属の流れの改善のため、内側の角にはフィレットを、外側の角にはラジウスを使用します。

部品の強化と軽量化：リブ、ボス、ポケット

DFMの中心的な目標は、強度要件を満たしつつ不必要な材料を使用しない部品を作成することです。余分な材料はコストとサイクル時間を増加させます。このバランスを実現する上で重要な要素が3つあります：リブ、ボス、およびポケットです。これらを適切に設計することで、構造的強度と機能性を高めると同時に、ダイカスト工程に最適化された部品を実現できます。これにより、製造効率に優れた高強度で軽量な設計が可能になります。

リブ リブは、部品の全体的な肉厚を増加させることなく、支持性と剛性を高めるために使用される薄い壁状の構造です。これは、反りを防ぎ、強度対重量比を改善する上で極めて重要です。リブを取り入れることで、設計者は部品全体にわたり薄く均一な肉厚を維持しつつ、重要な部位を補強できます。最適な結果を得るためには、リブの肉厚は通常主壁の約60％程度の比率になるように設計し、対向面に沈み跡（シンクマーク）が現れるのを防ぐ必要があります。さらに、リブはチャンネルとして機能し、溶融金属が金型内の遠隔地や複雑な領域まで流れ込むのを助けることができます。

ボス ボスは円筒形の突起で、取り付け部、スペーサー、またはファスナーの位置として機能します。鋳造後に部品の厚い部分に穴をあける代わりに、ボスは設計段階で直接統合できるため、大幅な時間短縮と二次加工の削減が可能です。均一な肉厚という原則に従うため、ボスは中央に穴があいた中空構造（コア抜き）にするべきです。これにより、材料が厚く塊になり、冷却が遅くなって欠陥を生じるのを防ぎます。また、強度を確保し、金属の流れを滑らかにするために、十分なフィレットやリブで主壁に接続する必要があります。

材料使用量と部品重量をさらに削減するために、設計者は戦略的に ポケット または中空断面です。このプロセスは一般的に「コア抜き（coring out）」と呼ばれ、構造的に重要な部分ではない領域から材料を除去します。こうした空洞を作成することで、複雑な形状であっても部品全体で均一な肉厚を維持できます。これにより材料費の削減だけでなく、金型内の冷却時間も短縮され、生産サイクルがより速くなります。ただし、ポケットが部品全体の強度や機能性を損なわないよう、注意深い検討が必要です。

金型および脱型の最適化：分割線、アンダーカット、ピン

成功したダイカスト部品は、部品の形状と金型の機械的構造が相互に作用した結果です。金型を考慮せずに設計上の意思決定を行うと、高価で複雑な金型になりやすく、不良率が高くなる可能性があります。この分野での主な検討事項には、分割線の配置、アンダーカットの対処、およびエジェクターピンの位置設定が含まれます。これらの項目について配慮した設計を行うことで、金型が簡素化され、コストが削減され、また鋳造後の部品を確実に金型から取り外せるようになります。

The 分割線 石の半分が合わさる縫い目です 道具設計において 最も重要で最初の決定の一つは 位置位置が他のあらゆる特徴に影響を与えるからです シンプルで平らな分離線が常に好ましいのは,機械化が容易でコストが低くなるからです. 複雑な非平面の分離線は,道具コストを大幅に増加させ,縫い目から漏れ,二次操作で除去しなければならない過量金属の薄い網がフラッシュする問題につながることがあります. 設計者は,可能な限り直線を切り離すように部品を方向化することを目指すべきである.

アンダーカット 部品が2つの部品から直接外に出ることを防ぐ特徴です 部品が模具に閉じ込まれるような 穴埋めした表面や特徴を含む. 機能のために必要である場合もあるが,下切断は可能な限り避けられるべきである.これは下切断の特徴を形成する模具内の側コアまたはスライダーを移動する部品を必要とし,その後,投射の前に引き戻す必要がある. これらのメカニズムにより ツールに 高いコストや複雑さ 障害点が加わります 製造パートナーと連携して 最も効率的なツールソリューションを見つけることが重要です 製造パートナーと連携して 最も効率的なツールソリューションを見つけることが重要です 社内で模具設計能力を持つ企業は,製造可能な複雑なツールを最適化するための貴重な専門知識を提供することができます.

終わりに エジェクターピン 硬化した鋳物を 鋳造孔から押し出す鋼棒です このピンは部品を取り除くのに不可欠ですが 必ず部品表面に 丸い小さな痕跡を残します 設計者の役割は,これらのマークが受け入れられる非重要な表面や非美容的な表面を特定することです. 弾丸を投射する際の力配分を均等に保ち,部品の変形リスクを最小限に抑えるため,平坦で堅固な表面に投射器のピンマークを配置することが理想的です. 処理の初期段階において ツールメーカーにこれらの適当な位置を伝えることで 最終製品に 化粧品の問題が生じないようにします

簡単に噴出できる設計チェックリスト

• 切り離す線をできるだけ平らで直線にします
• 可能な限り,コストのかかるサイドコアやスライダーを必要としないように,下切断を排除します.
• ダイの動きに平行するすべての表面に 寛大な引力角を組み込む
• 排気針の痕跡が許容される非化粧表面を特定する.
• 噴射時に歪みがないように,噴射器のピンが平坦で安定した表面に置かれています.

ダイ・カスタリング (DFM) に 関する よくある 質問

1. 労働力 製造のための設計には何が含まれているか?

鋳造における製造のための設計 (DFM) は,製造の容易さのために部品の設計を簡素化し最適化することを目的とした一連の原則を伴う. 重要な要素は,噴射の向きを調整し,壁の厚さを均一にして欠陥を防ぐこと,鋭い角を避けるためにフィレットや半径を使用すること,材料を削減しながら強度を増やすために肋骨やボスなどの機能を設計することです. 切り線を簡素化し,切り抜きを避けるような ツールに関する考慮も対象となります

2. 信頼性 製造可能なデザインを どうアプローチしますか?

このアプローチは、設計段階の早い時期から製造プロセス全体を考慮することで始まります。製造エンジニアと連携し、生産上の潜在的な課題を特定することが含まれます。主なステップには、設計の簡素化、部品数の最小限化、可能な限りの部品の標準化、ダイカスト（抜き勾配、肉厚など）などの工程固有のルールへの準拠が含まれます。目的は、工場現場で高コストとなる問題を後から対処するのではなく、図面の段階で安価に変更できるように、製造上の問題を事前に解決することです。

3. 製造性設計（DFM）の特徴は何ですか？

製造性を考慮した設計（DFM）は、効率性、コスト削減、品質向上を目的として賢明な設計選択を行うことに特徴があります。製造性を最適化した設計は、一般的によりシンプルで、使用する材料が少なく、二次加工工程が少なく、不良率も低くなります。これは選択された製造プロセスの能力と制約について深い理解を反映しており、機能性だけでなく、量産において経済的で信頼性の高い製品を実現します。