ノックピンとは何ですか?
金型の位置合わせに問題があり、部品にバリが発生し続けていますか? 10 回中 9 回、誰かが位置決めピンを見落としています。
エンジニアが何週間もかけて射出欠陥のトラブルシューティングを行っているのを見てきましたが、真の原因は誰もチェックしようとは思わなかった使い古したノックピンでした。{0}この小さな円筒形のロッドは、故障して生産ライン全体が停止するまで、相応の尊敬を得ることができません。-
ノックピンの基本的な考え方
ダウエルピンは基本的に、2 つ以上のコンポーネントを正確な位置に固定する、精密に研磨された円筒形のロッドです。{0}金型の製造では、射出の激しい力によってキャビティとコアの半分がずれるのを防ぎます。-これは、物を押し出そうとする数百トンの型締圧力のことを指します。
ほとんどの初心者が見落としているものは次のとおりです。ノックピンは実際には留め具ではありません。ボルトは金型を固定します。ダウエルピンは、金型の半分の位置を正確に指示します。公差とはめあいの指定方法に影響するため、この区別は重要です。
基礎となる原理は、自由度を制限する機械工学の基礎に基づいています。{0}}丸い穴に 1 つの丸いダウエル ピンを入れると、2 方向 (作業台の X と Y を考えてください) の動きが排除されます。 2 番目のピンを追加すると、回転の自由も失われます。これが、ほとんどの金型設定でパーティング ラインを横切って対角に配置された 2 つのダウエル ピンを使用する理由です。
円筒型 vs. テーパー型: 選択の選択
遭遇することになる 2 つの主なカテゴリは、円筒形ピンとテーパー (円錐形) ピンであり、選択を誤ると損害が発生します。
円筒形のダウエルピンは締り嵌めに依存しています{0}}ピンの直径は穴よりも顕微鏡的に大きいため、押し込むと摩擦によってロックされた状態が維持されます。 ISO 8734 では共通の m6 公差クラスを指定しています。つまり、ピンは公称上のデッドサイズから 0.012 mm のオーバーサイズまでの範囲にある可能性があります。{4}}これに H7 穴を組み合わせると、通常の動作条件下ではびくともしない信頼性の高い圧入が得られます。
獲物は？圧入ピン-は、繰り返しの組み立てと分解を嫌います。引き抜いてハンマーで打ち直すたびに、両面から極微量の材料が削り取られることになります。これを何度も繰り返すと、「正確な」フィット感が雑になります。
そこでテーパーピンが威力を発揮します。標準の 1:50 のテーパーにより、挿入時に優れたセルフセンタリングが可能です。-これが重要な部分です。-数十回の組み立てサイクル後でも精度の低下が最小限に抑えられます。清掃のために頻繁に分解する必要があるメンテナンス-の多い金型や治具では、ほとんどの場合、テーパー ピンが指定されています。
トレードオフは？テーパーピンにはテーパー穴が必要であり、これはコストと複雑さを増すリーマ加工作業を意味します。数年ごとに大規模なメンテナンスの場合にのみ分解される大量生産の金型の場合、円筒形のピンの方が経済的に合理的です。-
ダイヤモンド ピンと過剰制約問題-
ここからが興味深いところです。 2 本の円筒形ピンを使用して 2 枚のプレートを位置合わせしようとして、どうしても嵌合しないことがわかった場合は、熱膨張の問題が発生しています。鋼は高温になると成長します。 80 度で稼働する金型の寸法は、室温での同じ金型とは明らかに異なります。
丸い穴に 2 つの丸いピンが入っているため、エンジニアが「過剰拘束」システムと呼ぶものを作成できます。-両方のピンは位置を決定する必要があり、熱膨張によってピンの間隔が数ミクロンでも変化すると、何かが与えられる必要があります。通常、その「何か」とは位置合わせの精度です。-さらに悪いことに、ピンが削られて表面になることもあります。
解決策はダイヤモンド ピン（またはレリーフ ピン、またはオーバル ピン{0}}同じ概念ですが、名前は異なります）です。 1 つのピンは円筒形のままで、X-Y 位置を確立します。 2 番目のピンでは、材料の両側が研削され、両方のピンを接続する軸に沿って接触点が 2 つだけ残ります。この 2 番目のピンは回転のみを処理し、熱変化に対応するためにわずかに「浮遊」します。
ABIS Mold が自動車顧客向けに精密金型をセットアップするとき、ダイヤモンド ピンの向きを慎重に指定します。{0}}平面は両方のピン間の中心線に対して垂直に揃える必要があります。これを間違えると、自己補償システムではなく、ぐらつく混乱を引き起こすことになります。-
材料の選択: 本当に重要なこと
中国の技術マニュアルには、おそらく十数種類の材料オプションがリストされています。実際には、通常は次の 3 つから選択します。
いつも目にする間違い？マテリアルを指定しすぎています。-どこにでも硬化工具鋼を使用することは、これらのピンが金型ベースよりも硬くなっていることに気づき、それらが接触するときにどちらの表面がより早く摩耗するかを推測するまでは、安全に思えます。
硬度の仕様と 550-650 HV30 がどこでも使用される理由
ISO 8734 準拠のノックピンのデータシートをめくると、硬度が 550 ～ 650 HV30 (30kgf の荷重で測定されたビッカース硬度) として指定されていることがわかります。この範囲はおよそ 55 ～ 58 HRC に相当し、ほとんどのツーリング アプリケーションにとってスイート スポットとなります。
柔らかくすると、特に応力が集中する穴のエッジ付近で、荷重がかかるとピンが変形します。さらに努力を続けると、ピンは脆性の領域に入ります。-ピンは圧縮にうまく対処できるかもしれませんが、何かが引っ掛かった場合、金型を閉じる際に予期せぬ横荷重を受けて折れてしまいます。
表面仕上げは硬度とほぼ同じくらい重要です。 Ra 0.4μm 以上のアースピンにより、挿入時の摩擦が軽減され、動作時の凝着摩耗が最小限に抑えられます。粗い表面は応力上昇を引き起こし、数百万サイクルにわたって疲労亀裂の核となります。
インスタレーション: プレスの取材-ぴったり
最も一般的な取り付けの失敗モードは許容誤差ではなく、{0}不注意な組み立て方法です。
圧入ピンは真っすぐに差し込む必要があります。-曲がった状態で開始すると、途中で固着する (厄介な引き抜きが必要になる) か、穴の入り口が歪んでしまい、永久的な位置合わせエラーが発生します。手動で取り付ける場合は、ピンの端面全体に接触する平らなドライバーを使用し、穴の軸に沿って力を加えます。-
油圧プレスまたはアーバー プレスは、生産環境に優れた結果をもたらします。一貫した軸方向の力により、再現可能な挿入深さが得られ、オペレータのスキルに依存しません。私たちが協力したある施設では、ハンマー設置からベンチトップ アーバー プレスに切り替えるだけで、ピンに関連するアライメントに関する苦情が 80% 減少しました。{2}
ねじ-取り付けピン（雌ねじタイプと雄ねじタイプの両方）は圧入の問題を完全に回避しますが、独自の問題が発生します。-外部-ネジピンには特に-バネ座金は使用しません。ねじによる半径方向の予荷重と強力なワッシャーによる軸方向の予荷重の組み合わせにより、疲労破壊を引き起こす応力集中が生じます。平ワッシャーのみ、適切なトルクで締め付けてください。
より大きなアライメント図のどこにダウエルピンが収まるか
ダウエルピンは、他のアライメントシステムの代わりではなく、他のアライメントシステムと併用して機能します。リーダー ピン (ガイド ピン) とブッシュは粗い位置合わせを処理し、型を閉じる際の側面荷重の大部分を支えます。彼らは主力です。ノックピンはその位置合わせを最後の数ミクロンまで調整し、所定の位置に固定します。
最新の精密金型では、パーティング ラインでのテーパー ロックや位置合わせインターロックなどの追加システムが採用されることがよくあります。{0}特に、金型全体の熱勾配によって膨張差が生じる大型の自動車や家電製品の金型の場合はそうです。これらの補助ロックは精度の負担をノックピンと共有し、工具全体の寿命を延ばします。
ここでは、治具設計の 3-2-1 位置決め原則が適用されます。3 点で平面を定義し、2 点でその平面内の線を定義し、1 点でその線に沿った最終位置を固定します。通常、ダウエルピンは、より大きなデータムによって基本的な方向が確立された後に、最終的な拘束点を提供します。
ピンに注意が必要な兆候
生産用の金型が壊滅的に故障することはほとんどありません。これらは徐々に劣化し、部品の品質がゆっくりと悪化するという形で現れます。
- 一貫したプロセス設定であっても、パーティング ラインのバリが増加する場合は、多くの場合、ガイド ピンまたはダウエル ピンが摩耗し、わずかな不一致が発生していることを示します。すきまゲージを使用して実際の金型のギャップを測定します-平行な面があるはずの場所にテーパーが見られる場合は、何かが摩耗しています。
- ピン表面の痕跡やかじりにより、存在しないはずの相対運動が明らかになります。圧入ピンは通常の動作中はまったく動いてはなりません。-フレッチング摩耗の兆候がある場合は、はめ合いが緩んでいるか、側面荷重がピンが摩擦のみで抵抗できる値を超えているかのいずれかを意味します。
- 円筒形ピンの真円でない摩耗パターンは、取り付け時の位置ずれまたは不均一な荷重を示唆しています。--これらのピンは、単に清掃して再取り付けするだけでなく、交換する必要があります。-損傷が発生しています。
適切な予防保守スケジュールには、主要な金型の保守ごとにピン検査が含まれます。複数の点でピンの直径をマイクロメーターで測定し、表面の損傷がないか拡大して目視検査し、致命的になる前に段階的な摩耗を把握するために経時的な測定値を記録することをお勧めします。
実践的な選択の概要
500mm x 500mm の汎用樹脂を使用するほとんどの射出成形金型の標準処方は次のとおりです。H7 穴に m6 公差の円筒形ピン、60+ HRC まで硬化された SKS3 材料、研削仕上げ、形状が許す限り離れて配置された 2 本のピン。
より大きな金型やより厳しい精度要件に合わせてスケールアップすると、ダイヤモンド ピン、補助ロック、より頻繁な検査間隔の追加が始まります。高温の金型には、摩耗によるペナルティにもかかわらず、ステンレスのオプションが必要になる場合があります。
貫通穴か止まり穴-かの決定は、抽出計画に影響します。ブラインドの取り付けには、ネジ付きの抽出機能または特殊なプーラーが必要です。定期的なメンテナンスが予想される場合は、アクセスできるように設計してください。
これらはどれも珍しいエンジニアリングではありません。一貫したパフォーマンスを備えた金型と、継続的な注意を必要とする金型を分けるのは、基本に注意を払うことです。ピンは見出しにはなりませんが、他のすべてを機能させます。
ABIS Mold Technology は 1996 年以来深センで事業を展開しており、自動車、エレクトロニクス、消費者製品市場向けの射出成形金型とダイカスト工具を専門としています。-当社のエンジニアリング チームは、精密な光学部品から大型の自動車外装パネルに至るまで、さまざまな金型の位置合わせシステムの仕様を定めています。-はい、ノックピンの間違いはすべて私たちが犯しているので、お客様はその必要はありません。技術的なご相談については、info@abismold.com までお問い合わせください。