ダイカスト設計における重要な抜き勾配の要件

要点まとめ

ダイカストにおける抜き勾配とは、金型の引き抜き方向と平行な部品表面に設けられるわずかなテーパーのことです。この設計上の特徴は通常0.5〜2度の範囲であり、部品が破損することなく金型から容易に取り出せるようにするために極めて重要です。必要な抜き勾配の角度は、使用する合金の種類、特徴部分の深さ、表面処理の状態によって異なります。特にアルミニウムなどの研磨性の高い材料は亜鉛よりも大きな角度を必要とするのが一般的です。

ダイカストにおける抜き勾配の基本的な役割

ダイカストの精度が求められる世界では、設計上のあらゆる選択が製造性、品質、コストに影響を与えます。その中でも特に重要なのが抜き勾配（ドラフト角）です。ドラフト角とは、鋳造品の垂直壁部に意図的に設けられるテーパーまたは傾斜のことです。金型の開く方向と平行なすべての表面には、固化した部品を金型からスムーズに取り出せるようにするために、必ずドラフトが必要です。この角度がない場合、部品は金型からの脱型時に金型壁面とこすれ合い、大きな摩擦が生じ、損傷の原因となる可能性があります。

ドラフト角の主な目的は、部品の脱型を容易かつきれいに行えるようにすることです。溶融金属が冷却されて固化する際、収縮によりコアや内部構造部に強く張り付きます。テーパー形状の表面はこの密着状態をきれいに解除し、脱型に必要な力を低減します。据え付けによると 北米ダイカスト協会 (NADCA) この簡単な機能は、欠陥を防ぎ、高品質な表面仕上げを確実に保つ上で不可欠です。垂直の壁（ドロフトゼロ）を持つ部品を金型から無理に取り出すと、引き跡や傷が生じるだけでなく、鋳造品自体に構造的な損傷を与える可能性があります。また、高価なダイカスト金型自体にも過度の摩耗を引き起こし、高額な修理費や生産停止につながる恐れがあります。

適切なドロフト角を採用することで、効率的で信頼性の高い製造プロセスに貢献するいくつかの主要な利点が得られます。これらの利点には以下が含まれます：

• 部品の脱型性向上： 最も直接的な利点は、部品を取り出すために必要な力が減少することであり、金型に部品が引っかかるリスクを最小限に抑えることができます。
• 表面品質の向上： 取り出し時のこすれや引きずりを防止することで、鋳造部品は滑らかで欠陥のない表面仕上げが保たれ、二次加工処理の必要性が低減されます。
• 金型寿命の延長： 摩擦および脱型力の低減により、金型のキャビティ面やコア面の摩耗が少なくなり、金型の使用寿命が大幅に延びます。
• 生産速度の向上： より高速でスムーズな脱型サイクルにより、全体の生産時間が短縮され、生産量が増加し、製造効率が向上します。

必要不可欠ではありますが、抜き勾配（ドロフト角）は90度の垂直壁を持つ完全な幾何学的設計からのわずかな逸脱です。設計者は、部品の最終的な寸法や組立公差においてこのテーパーを考慮する必要があります。ただし、このわずかなトレードオフは、製造性と部品品質における顕著な利点と比べれば、はるかに小さいものです。

標準的な抜き勾配要件：データに基づいた詳細分析

ダイカスト応用において、すべてに共通する単一の普遍的な脱型勾配（ドラフト角）はありません。最適な角度は、使用される合金、表面のテクスチャー、および対象部分が内面か外面かというように、いくつかの重要な要因に基づいて慎重に算出された値です。鋳造品は内部の構造（コア）には収縮して密着しますが、外部の構造（キャビティ壁）からは離れるため、一般的に内面にはより大きな脱型勾配が必要になります。

異なる合金はそれぞれ異なった熱的・摩耗的特性を持っており、これが脱型勾配の要件に影響を与えます。たとえば、アルミニウムは亜鉛合金よりも摩耗性が高く、収縮率も大きいため、きれいに取り外すためにより大きめの脱型勾配を必要とします。同様に、テクスチャ加工や粗面仕上げは鏡面仕上げよりも摩擦が大きくなるため、取り出し時にテクスチャが削れないようにより大きな脱型勾配を要します。設計者にとって、一般的な要件を詳細に把握しておくことが不可欠です。

以下の表は、さまざまな業界ソースからの推奨事項を統合して、設計におけるドラフト角の指定に関する明確なガイドラインを示しています。

これらの数値は、ほとんどの設計において堅牢な出発点となります。深い空洞や複雑な形状を持つ部品の場合、これらの角度をさらに大きくする必要があるかもしれません。常にプロジェクトの特定の要件を考慮し、各特徴に対する最適なダフト角を確定するために製造パートナーと相談してください。

高度な設計上の検討事項と計算

標準的な材料および表面に基づくガイドラインに加えて、最終的なダフト角の仕様に影響を与えるいくつかの高度な要因があります。特に重要な検討事項の一つは、特徴の深さと必要なダフト角との関係です。鋳造および成形における一般的な経験則として、空洞の深さが1インチ（約2.54cm）増すごとに、約1度のダフト角を追加することが挙げられます。例えば、3インチの深さを持つポケットには、成形後の離型時に特徴の底面が金型から容易に離脱できるように、少なくとも3度のダフト角を設けることが理想的です。

分割線の位置——金型の2つの半分が接する平面——も重要な役割を果たします。分割線をまたぐ形状には、中心から外側に狭くなるように両側に抜き勾配を設ける必要があります。分割線に対する抜き勾配の方向の誤りは、成形品が金型に固定されてしまい、金型を損傷することなく脱型できなくなる可能性があります。適切な設計には、部品の形状、分割線の戦略、および抜き勾配の適用を、製造性設計（DFM）の原則に従って注意深く調整する必要があります。

これらの原則を実際の設計ワークフローに適用するには、以下の手順が必要です：

1. 分割線を設定する： 部品の形状に基づいて、金型の開閉方向に対してスムーズな引き抜けを可能にする最も合理的な分割面を決定します。
2. 抜き勾配が必要な面を特定する： 3Dモデルを分析し、金型の開方向と平行またはほぼ平行なすべての面を特定します。
3. ベースラインの抜き勾配を適用する： 要件テーブルの数値を出発点として使用し、内部特徴やテクスチャ加工された表面にはより大きな角度を適用してください。
4. 特徴の深さに応じて調整: ディープリブ、ボス、ポケットなどの形状については、1インチあたり1度の法則、またはシミュレーションで決定された通りに、ドラフト角を増加させてください。
5. CADで確認: ほとんどのCADソフトウェアに搭載されているドラフト解析ツールを使用して、必要なすべての面に適切で正しい方向のドラフト角が確保されていることを視覚的に確認します。このステップにより、設計データを金型製作に送る前に誤りを検出できます。

特に高精度が求められる分野の複雑な部品においては、製造の専門家と協力することが非常に重要です。例えば、精密金属成形を専門とする技術者などは、 シャオイ (寧波) メタルテクノロジー 自動車の鍛造分野では、材料特性と金型設計の間にある深い相互関係を理解している。鍛造は異なるプロセスであるものの、材料の流動と工具との相互作用に関する基本的な原理は、部品の完全性と製造可能性を確保するために、同様の設計ルールに関する専門知識を必要とする。

よく 聞かれる 質問

1. 鋳造における抜き勾配（ドラフト角）の計算方法は？

厳密な単一の公式があるわけではないが、一般的に広く用いられている経験則として、キャビティの深さが1インチごとに1度のドラフト角を設ける方法がある。この計算は、材料や表面仕上げに基づいて決定される基準角度（例えばアルミニウムの場合1.5°）から始め、その後、特徴の深さや複雑さに応じて角度を増加させる。正確な計算を行うには、エンジニアはCADソフトウェア内のドラフト解析ツールを使用して脱型をシミュレーションし、クリアランスを確認する。

2. 鋳造パターンのドラフト角とは何か？

鋳造パターンのドラフト角とは、金型媒体（砂やダイスなど）からパターンを破損させずに取り外せるように、その垂直面に設けられたテーパーのことです。ダイキャストの場合、このテーパーはダイスの内面に直接適用されます。ダイキャストにおける一般的なドラフト角は0.5°から3°の範囲ですが、砂型鋳造では砂型の安定性が低いため、通常1°から3°の角度が必要になります。

3. 標準的なドラフト角とは何ですか？

ダイキャストにおける標準的または一般的なドラフト角は、一般的に1.5度から2度とされています。ただし、これはあくまで一般的なガイドラインです。特定の用途における実際の「標準」は、材料（アルミニウムは亜鉛よりも大きな角度を要する）、部品の深さ、表面仕上げなどによって大きく異なります。たとえば、亜鉛製品の浅くて鏡面仕上げされた外壁では、0.5度のドラフト角が標準となることがあります。

4. ドラフト角の寸法指定はどう行いますか？

技術図面およびCADモデルにおいて、抜き勾配（ドラフト角）は通常、垂直の基準線または表面から寸法指定されます。この角度は度数で示され、分割線に対するテーパー方向を示す注記が付されることが一般的です。テクスチャ加工された表面の場合、デザイナーはパターンがきれいに離型できるように、追加の抜き勾配（例：1～2度）を指定するための注記を追加することがよくあります。