Joint Factory BLOG

先日、Fi-Dia Block(s)初の女の子素体用パーツ「Raf.001」のトライ成形（T1）を実施しました。

前回（T0）より頭部基部部品の追加、首パーツの追加とサービスパーツの廃止、その他細かな修正を行いました。
新規パーツの勘合はなかなか良くできていて、一発で調整不要でした！

一般販売の開始はWF2017｢W]（2017.2.19@幕張メッセ）を予定していますが、販売形態は検討中です。

Fi-Dia Block(s)初の女の子素体用パーツ「Raf.001」の金型製作が進んでいますが、トライ成形後にベータテスターの募集を予定しています。

金型のトライサンプル品をお送りしますので、簡単な評価レポートを提出していただきます。

募集は2016年6月上旬開始予定で、募集期間は2週間程度になると思います。

興味のある方はJointFactoryの企画／イベントページをご確認ください。

と言っても、まだ準備中ですが…(^_^ゞ

金型製作が決定する直前に今後のバリエーションの一つとしてちっぱい版胸部パーツを作りました。
ちっぱいパーツ自体はまだ完成していないのですが、バリエーションを展開するための製品設計上の不具合を発見して製品形状を修正しました。
その他細かな修正を行い、ようやく加工用CADデータの作成も完了しました。

何度も似たような画像ばかりでスミマセン…

さて今回は、設計後の金型製作手順をザックリと説明します。

金型製作は設計が終わると、「材料取り（材料の手配）」をします。【←今ココ】 材料が届くとサイズ調整を行い、本格的な機械加工の開始です。
最初の機械加工はドリルによる孔開けや、ワイヤカット（W-EDM）加工で入子用の貫通穴を製作します。
製品形状以外の加工が終わると、いよいよ製品形状の加工が始まります。
マシニングセンタ（MC）で全体の形状を加工し、MC加工で形にならない部分（凹角や狭くて深い溝など）を放電（EDM）加工へと続きます。
EDM加工には銅やグラファイトで作られた「電極」が必要で、電極はMCやW-EDMなどで加工します。
最後は高い精度が必要な部分を追加加工したり、キャビティとコアの合わせを調整し、組み立てて金型の完成です！

金型が完成するとトライ成形を実施します。

今回のトライ予定日は6月上旬です。

永らくお待たせいたしました。

モデリングを進めていた女の子フィギュアの金型製作が決定しました！

WF2016Sにて試作品の展示を予定していますが、その前にβテスター募集などの企画も予定していますので、情報をお待ち下さい！

色々と実験しているなかで、Rainyさんの顔がすごく小っちゃいことが判明しました。

今日は部品表（BOM=Bill Of Materials）の作成をしながら金型図面の清書をしました。

一般の方も雑誌等で金型を見たことはあるかもしれませんが、金型の図面を見る機会はほとんどないと思います。
世の製造業は３次元化が進み、私たちも３次元CADシステムで設計や製造をしていますが、まだまだ２次元の図面も使うんですよ！
昔のように詳細な寸法を書き込むことはありませんが、加工データ作成時に２次元のCADデータを使います。

さて金型図面には色々な情報が書かれていますが、金型に特有な項目をいくつかご紹介したいと思います。

1.突出しピン

金型には成形時に成形品を金型から外す機構が必要です。
極まれに「手で掴んで取りだす」こともありますが、一般的に使われているのは突出しピンです。
金型図面にはオレンジ色の十字塗り円で表現しています。
突き出しピン（EP=Ejector Pin）にもいくつか種類があって、今回はストレートEP、段付きEP、スリーブEPを使っています。

ストレートEP（画像左）は文字通りまっすぐな突出しピンです。
ランナー部や製品部、♀ジョイントの中央にも設置されています。

段付きEP（画像中央）も言葉通り段が付いた突出しピンで、細い突出しピンが必要な場合に利用します。
金型図面の画像には写っていませんが、直径1.5mmの突き出しピンに段付きEPを採用しています。

スリーブEP（画像右）はSleeve(袖＝筒)状の突出しピンです。
スリーブEPの中央にはセンターピンという固定された（動かない）ピンがあり、筒形状で成形品を突き出します。
タッピングスクリュー（ネジ）用ボスなど成形品の筒形状部分の突出しに利用します。

2.コアピン

コアピンは「複雑な断面形状を持っている固定されたピン形状のもの」を指すことが多いと思いますが、私は面倒なので「固定されているピン形状の部品」をすべてコアピンと呼んでいます(^_^ゞ
金型図面ではグレーの十字塗り円で表現しています。

前後の胴体パーツを位置決めするためのボスと穴の、成形品の直径1.5mmの穴を作る部分をコアピンにしています。
後々穴径の調整をしたり、破損した時に修理しやすくするためにこうしています。
また、別の部品にした方が加工しやすいんです。

ちなみに金型図面のグレーの×塗り円はボルトを表しています。コアピンではありません。
次に説明するサポートピラを固定するためのボルトです。
またスリーブEPと組みになっているセンターピンは、固定されているのでコアピンと同じ表記にしています。

3.サポートピラ

金型にはにコア側の型板と取付板の間に突出し板が動くための大きなすきまが空いています。

金型は金属でできていますが、成形時にはものすごい圧力で締められているため、すきまがあると歪んでしまいます。
どれくらいすごい圧力なのかというと、鉄でできた金型を曲げてしまうほどです！＜説明になっていない…(´-ω-`)
まぁ普通に生活している限りは体験できないほどの強烈な圧力です。

突き出し動作のためのすきまは必要ですが、金型が歪んでしまっては精度の高い成形品を作れないばかりか、金型がパックリ割れてしまいます！

そこでサポートピラと呼ばれる突っ張り棒(^_^)を設置します。

サポートピラは突出しピンなど他の金型部品と干渉してはいけません。
またサポートピラをたくさん設置すれば良いというものでもありません。
サポートピラを設置するためには突出し板に穴を開けますが、サポートピラをたくさん設置しすぎると突出し板が穴だらけになって弱くなってしまいます。
アジアの巨大な国の金型にありがちです(-_-;)
最低限のサイズのサポートピラを少数、バランス良く配置するのが金型設計者の腕の見せ所です！

Fi-Dia Block(s)の金型は少し特殊な構造をしているので金型の端に最低限二つのサポートピラが必要です。
さらに追加で3ヶ所にサポートピラを設置しています。

4.銘板の彫刻文字

金型の基本は「金型は反転された形状が加工されている」ということです。

製品の形状はもちろん、文字も反転されて金型に加工されます。
つまり、こういうことです↓

Fi-Dia Block(s)の銘板は社内で加工していますが、より細かな図形や文字を美麗に加工したい場合は文字彫刻専門業者にイラレデータや版下を渡して加工を依頼します。
家電品のロゴマークなどでは、以前は紙の版下が支給されることもありましたが、最近はデータ入稿が多いですね。

いかがでしたでしょうか？

なお上記の金型図面への記載方法は私個人のルールで、一般的なものではありません。念のため。

それでは、今日はこの辺で…(^_^)/~

前回から0.5mm単位で位置の調整を行い、金型の設計は完了しました。

今のところ調整したい部分は残っていません！えっへん！

今までと同じような画像ばかりで申し訳ありませんが、微妙に変化していますのでアハ体験をどうぞ！

この後、金型を機械加工するために必要な三次元データを作成します。

ランナーの３次元モデリングを進めましたが、製品形状の調整と金型分割の変更が必要になり、カチカチカチカチ・・・

疲れました…(´-ω-`)

今回の画像は製品の表と裏、さらにそれぞれの金型モデルをキャプチャしました。
製品と金型の比較ができると思います。

２次元設計からは随分と変更になっていますが、もう少し調整したい部分が残っています。

今回はこの辺で・・・お休みなさいm(v_v)m

金型モデルデータを作成しました。

この画像はコア側です。

「コア側」は他に「突き出し側」とか「可動側」とも呼ばれ、英語では「Movable Side」といいます。
コア側の逆はキャビティ側（「固定側」「Stationary Side」）です。
これらは金型を使ってプラスチック製品を成形する「射出成形機の構造」に由来する名称です。

射出成形機の金型を取り付ける部分を「プラテン」と呼びますが、プラテンは対向している二枚の分厚い金属板で、「タイバー」という太い金属棒で接続されています。
プラテンの固定されている側を「固定側」、タイバー上を動く側を「可動側」と呼びます。

熱で溶かされたプラスチックは固定側から金型に流れ込み、冷えて固まった後に可動側が動いて金型が開かれ、可動側にある突き出し装置で金型から取り出されます。

上記の金型に関する説明は一般的な構造の金型について説明したものです。
Fi-Dia Block(s)は非常に一般的な金型構造になっています(^_^ゞ

「金型」や「射出成形機」で検索をかけてみると一般的ではない構造も含めて色々と出てくると思います！

--

さて画像についての続きです。
製品部分は金型の形状（製品の反転形状）になっていますが、ランナー形状はまだ処理（引き算）をしていません。
足パーツの対称形状もまだです。
これらは差演算（ブーリアン演算の引き算）や反転コピーをすれば簡単に作れるので、調整後の最後の工程で実施します。

おなかパーツとお尻パーツ部分の拡大図をご覧いただきましょう。

製品では穴になっていた♀ボールジョイント部分が凸形状になっています。

前回金型への路（みち）・・・（その六）にてアンダーカットのお話をしました。
Fi-Dia Block(s)ではアンダーカットの処理（スライドやスラントなど）はしていないとお話しました。

実は、Fi-Dia Block(s)の♀ボールジョイント部分はアンダーカットになっています。
アンダーカットが無ければボールジョイントのギュッとした勘合は起きません。
アンダーカットの処理にスライドやスラントは使っていませんが、Fi-Dia Block(s)では「無理抜き」に近い処理をしています。
ココで詳しくはお話しませんが、無理矢理アンダーカットを抜いても成形品に問題がでないように少し工夫をしています。

今回の画像はまだまだ作業の途中です。
調整作業や更なる金型部品分割をしなければなりません。

次回は何を見ていただこうかなぁ？

黒歴史の解説後に一息ついていた…訳ではなくて、地味な作業をしています。

金属でできた金型を機械加工するために、金型そのものの3次元データが必要です。

金型のモデルデータをCADを使って作る理屈は非常に簡単で、四角い立体（金型の外観）から製品形状を「引き算」して、二つに分ける…だけです。

言葉で書くと本当に簡単ですねぇ。

特にFi-Dia Block(s)の金型は複雑な構造を作らないようにしています。
コストダウンはもちろんですが、複雑な構造を入れてしまうとフレームに収めるパーツの数が減ってしまいます。

それは金属は固いからです。固いのは当たり前ですが(^_^ゞ

ガレージキットの型で良く使われる「シリコン」は軟らかい材料です。
型からまっすぐに抜けない形状を「アンダーカット形状」といいますが、アンダーカット形状があってもシリコン型は軟らかくて変形するので型から製品を取り出すことができます。

しかし金型は金属でできているので固く、変形しません。

アンダーカット形状を金型で作る場合は「スライド」や「スラント（傾斜突き出し）」などの構造を使います。
しかしスライドやスラントには動くためのスペースが必要で、この部分にはパーツを設置できません。
そのため、フレーム内に配置できるパーツ数が少なくなってしまいます。

自動車や家電の部品用の金型では一般的にスライドやスラントを使用します。
また、ペットボトルのキャップのような「ネジ形状」もアンダーカット形状なので、金型部品を回転させて抜きます。
場合によっては「無理抜き」なんていう「成形品を変形させて金型から無理やり抜く」なんて方法もあります。

市販のプラモデルをよーく見てみて下さい。
アンダーカット形状があるか、ないか。
アンダーカット形状があった場合にフレームのどの位置にあるか、などなど。
模型雑誌にも金型の写真が出ることがありますが、じっくりと見てみるのも面白いですよ！

さて、話題がずいぶん脱線しましたので、Fi-Dia Block(s)の金型の話に戻しましょう。

今回の二枚の写真は2016/03/01の記事「金型への路（みち）・・・（その四）」で掲載した「2次元パーツ配置図」と、金型設計とモデリングを進めている現時点（3/16）での「3次元パーツ配置モデル」です。

いくつかパーツが入れ替わっていますが、ところどころでパーツの配置（向き）が替わっていると思います。
より詳細に金型設計と3次元データをモデリングを進める過程で修正が進んでいます。

2次元で検討している段階でも3次元的な検討をしていますが、いざ3次元データを作成してみると色々な問題が出てきます。

さすがに慣れているので(^_^ゞ大きな変更はないと思いますが、細かな修正はまだまだ続きます…

金型モデルの画像も公開する予定ですので、お楽しみに(^_^)/~