生産ツールとは何ですか?詳細の説明

「生産ツールは、主に射出成形などの製造用の精密で耐久性のあるツールを作成する戦略です。」  

製品コンポーネントの製造には、さまざまな治具、治具、金型、その他の加工ツールが必要です。ここで、用語は、 p生産用工具 「」とは、プラスチック部品の射出成形に必要なすべてのツールの配置を指します。最も正確なタイプの 1 つです。 製造における工具. 

最適化されたツールは、生産サイクルの全体的な効率と最終製品の品質にとって重要です。これらによりプロセスが安定かつ正確になり、機能に関して望ましい仕様が保証されます。 

この記事では、利点、代替手段、ラピッド ツーリング ソリューションとの比較など、生産ツーリング プロセスのさまざまな側面について概説します。 

 

生産ツールとは何ですか?

生産用ツーリングは主に以下のツール要件に対応します。 射出成形 成形プロセスは、他の方法よりも安価に大型のプラスチック部品や製品を製造できるプロセスです。ただし、射出成形金型やその他の成形用工具が必要です。

例：

• 射出成形金型
• ジグ
• 備品
• 組み立てツール
• ゲージのチェック

この金型製作方法は、金型完成前に一連のテストを実施するため、最も精度が高い方法です。ただし、金型製作費用は高額になります。しかし、量産体制が整えば、生産量が増加するにつれて、部品1個あたりの金型製作コストは大幅に削減されます。

生産工具戦略の主な目的は、設計されたプラスチック部品の効率的な製造を促進することです。これには、射出成形ツールの設計、製造、テスト、最終仕上げが含まれます。

生産工具のプロセス 

本格的な生産の前に詳細な設計とプロトタイピングが必要となるため、生産ツールのプロセスにはさまざまな段階が含まれます。それは、金型と別のツール要素の CAD 設計から始まります。次に、次のような適切な製造方法 CNC加工 放電加工により設計を実行します。

1. ご要望に応じたデザインの作成

このステップは、ツールと完全な製造プロセスの基礎となります。これには、最終製品やコンポーネント、必要な機械やツールの設計が含まれます。エンジニアとデザイナーは、コンピューター設計ソフトウェアを使用して CAD モデルを作成します。 

さらに、さまざまな要因が設計プロセスに影響を与えます。いくつかの要因には、対象製品の形状、機能に必要な特性、生産量などが含まれます。

2. 金型およびその他のツールの材料の選択

金型の材質はデザイン作成後に選定します。ここでの選択の一般的な考慮事項は、必要な耐久性、成形される材料の種類、コスト、物理的および機械的特性、熱伝導率などです。

したがって、射出成形金型にはアルミニウム、スチール、ベリリウム銅の 3 つの一般的な材料オプションがあります。  これらの金型材料はそれぞれ、さまざまな生産シナリオに優れており、独自の特性を提供します。たとえば、アルミニウムは熱伝達率が高いため、鋼製金型と同様に大幅に大量の生産が可能です。同時に、スチール製の金型はアルミニウム製の金型よりもはるかに耐久性があります。

金型作成に一般的な材料は次のとおりです。

• アルミ
• 鋼鉄
• ベリリウム銅
• P20鋼
• H13鋼
• 硬化鋼

さらに、金型は表面硬度を高めるために、機械加工後に表面硬化などのプロセスを使用して硬化されることがよくあります。硬度、耐摩耗性、強度、場合によっては表面品質など、合金鋼のさまざまな元の特性が向上します。 

次の表は、生産工具材料のさまざまな重要な特性を、高、中、低の 3 つのカテゴリで比較しています。

表: 射出成形材料 

材料	費用	耐摩耗性	耐食性	被削性	熱伝導率	材料の互換性
アルミ	ロー	ロー	穏健派	ハイ	ハイ	穏健派
プリハードン鋼	穏健派	穏健派	ロー	穏健派	ロー	穏健派
硬化鋼	ハイ	ハイ	ロー	ロー	ロー	ロー
ベリリウム銅	ハイ	穏健派	ハイ	穏健派	ハイ	ハイ
ステンレス鋼	ハイ	ハイ	ハイ	ロー	穏健派	ハイ
P20鋼	穏健派	穏健派	穏健派	穏健派	穏健派	穏健派
H13鋼	ハイ	ハイ	穏健派	ロー	ロー	穏健派

3. 工具製造

これは実際にツールを作成するステップです。 CNC などの設計を実行するには、さまざまな製造技術が必要です。 EDM、研削、ワイヤーカット。

ワイヤーカット放電加工機

生産工具の製造において、各加工技術は異なる役割を果たしました。たとえば、CNC 機械加工は、複雑な金型や金型を高精度でフライス加工するために使用されます。したがって、EDM は、従来の方法では機械加工が困難な超硬金属に微細なディテールを追加するのに特に役立ちます。

さらに、金型キャビティ、ダイ、治具の表面は滑らかでなければなりません。したがって、所望の表面仕上げレベルを満たすために、カスタム金属研削およびその他の表面仕上げ技術が使用されます。 

4. テストとプロトタイプツール

金型やその他のツールの準備ができたら、それらを互換性のある機器に統合して、その性能と効率をテストすることが重要です。この段階は、 ラピッドツーリングステージ。 最終製品のサンプルがいくつか作成され、最終製造前にさまざまな領域 (不均一な摩耗や予期しない材料の挙動など) が分析されて改善されます。

さらに、金型の性能と効率を最適化するために、さまざまな環境下で金型がテストされます。

 

製造における金型コストとは何ですか?

その 工具費 あらゆる製造作業のためのツールの設計、作成、保守に関連する総経費を指します。 

主に次のものが含まれます。

• 設計コスト
• 材料費
• 加工費
• 仕上げコスト
• 組立費
• 輸送費
• 複雑さ、精度要件、リードタイム、その他の隠れたコストなどの変数 

ただし、これらのコストを大量の製品に分散すると、単位あたりの生産コストを削減できます。さらに、精度レベル（公差）もコストに影響します。航空宇宙や医療機器などの業界向けの高精度工具には、多くの場合、厳しい公差が必要です。その結果、工具のコストが増加します。  

生産金型コストのポイント

• 設計、材料、工具の製造にかかる高額な初期費用 大量生産であれば、ユニットあたりの費用が下がるため、初期費用が高くても正当化できます。
• より複雑な設計では、高度な機械加工と精度の要件によりコストが増加します。
• 磨耗による工具の交換の必要性は、長期的な工具コストに影響します。 
• センサーや制御システムなどの高度な技術を統合すると、コストが増加する可能性があります。 

 

製造における生産ツールの利点は何ですか? 

• ツールの耐久性 

高品位な材料の使用と細部にまでこだわった製造アプローチにより、射出成形金型であってもスタンピング金型であっても、製造プロセス用の耐久性の高いツールが作成されます。その結果、生産ツールは適切なメンテナンスの下で最大数百万回の生産サイクルに耐えることができます。

• 一貫した品質

この精密ツールにより、製造される各コンポーネントが厳密な寸法および物理仕様を満たしていることが保証されます。したがって、バッチ全体で均一なアイテムが生産されます。この一貫性は、わずかな違いが重大な機能上の問題につながる可能性があるアプリケーションでは非常に重要です。たとえば、自動車部品や航空宇宙部品などです。

• 生産効率

生産ツールは製造効率を最大化します。その理由は、複数の作業を同時に実行する複数キャビティ金型や複雑な金型などの機能を使用してツールをカスタマイズできるためです。その結果、サイクルタイムと全体的な効率が低下します。

• ユニットあたりの工具コストの削減

生産ツールへの初期投資は他のツール方法よりも高くなりますが、生産能力が高いため、ユニットあたりのツールのコストは大幅に低くなります。 

• 技術の統合

最新の生産ツールは、自動化、センサー、制御システムなどの高度なテクノロジーを統合できます。これらの統合により、生産プロセス中のリアルタイムの監視と調整が可能になります。

 

生産用工具の代替案 

説明したように、 生産工具 これは、射出成形やその他の製造工程で使用される耐久性のある金型を製造するための標準的な手法です。プロジェクトの期間や生産量によっては、製造業者はラピッドツーリングやブリッジツーリングなど、他の金型オプションを選択することもできます。

ラピッドツーリング

試作品や少量生産の場合、 生産工具 多くの場合、必要以上にコストがかかります。このような場合、ラピッドツーリングやプロトタイプツーリングは、射出成形、プレス加工、パンチングなどの工程におけるツーリングコストとリードタイムを削減することで、より実用的な解決策となります。

製造業者や製品設計者は、既存製品の最適化や新部品の開発を必要とする場合があります。その際、金型に多額の投資をしたくないと考えるでしょう。そこで、ラピッドツーリングは低コストで最適な選択肢となります。射出成形金型に特化して見てみると、金型にはアルミニウムが、その他の工具には鋼が一般的に使用されています。 

キーポイント： 

• プロトタイプのツールは従来のツールよりもはるかに高速です。設計から試作、生産までの時間を短縮します。
• 工具コストが低いため、少量生産やプロトタイプのバッチにメリットがあります。
• 徹底的なテストを行うことで、本格的な生産設備に着手する前に、潜在的な欠陥や問題のリスクを低減できます。
• 迅速なツールプロセスを使用すると、変更や修正を行うことがより簡単になります。

ブリッジツーリング

この戦略またはツール ソリューションのコストと生産時間をラピッド ツールや生産ツールと比較すると、中間に位置します。名前が示すように、プロトタイピング段階と本格的な実行の橋渡しをします。そのため、メーカーが設計変更の可能性を感じた場合に使用されます。

射出成形プロジェクトのブリッジ ツールの例を見てみましょう。メーカーは、プロトタイプの検証が完了したら、かなりの量の金型を生産したいと考えていますが、大量には生産しません。その理由は、市場がどのように反応するかわからないためであり、しばらくすると製品の調整が必要になる可能性があるためです。

キーポイント：

• 製品開発から市場参入までの移行を加速します。
• ブリッジ ツールは、恒久的なツールや生産ツールよりも安価です。その結果、中程度の生産量ではコスト効率が高くなります。
• メーカーは、初期の顧客フィードバックと実際の使用状況データに基づいて製品設計を調整できます。
• 妥当なコストで早期の市場テストを促進することで、財務リスクと運用リスクを軽減します。

 

ラピッドツーリング vs.生産工具 

これら 2 つのツール プロセスは、異なる生産要件とシナリオに対応したツール製造の異なる戦略です。ラピッド ツーリングは、低コストでペースの速いツーリング プロセスです。一方、生産工具は、より洗練された耐久性のある工具です。

次の表は、製造におけるラピッド ツーリングと生産ツーリングの主な違いを示しています。

表: ラピッド ツールとプロダクション ツールの比較 

基準	ラピッドツーリング	生産ツーリング
使用される材料	耐久性はアルミニウム合金に比べて劣る	工具鋼などの耐久性のある素材。
費用	低くなる	より高い
生産量	低から中程度の生産量に適しています。	多くの場合、数百万に及ぶ大量の生産量。
速度	リードタイムの​​短縮	リードタイムが長くなる
耐久性	限られた生産サイクル (最大数千回)	耐久性の高いです
精度	精度が良い	非常に正確
柔軟性	反復間の設計変更が簡単。	変更に対する柔軟性が低い
ツールの複雑さ	それほど複雑ではなく、速度とコスト効率に重点を置いています。	非常に複雑になる可能性があります
用途	プロトタイプ開発から限定生産まで	量産時の優れた再現性を実現

 

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中国は、生産ツールを含むさまざまな製造ソリューションの人気の目的地です。中国メーカーの強力な材料サプライチェーンと高度な製造施設により、手頃な価格で正確なソリューションを提供できます。

Boda は、中国に本拠を置く製造会社です。 生産用ツーリングサービス 幅広いオンデマンド製造ソリューションも提供しています。自社工場にはCNC加工、放電加工、研削加工をはじめとする10種類以上の製造設備が備わっており、多様な生産ニーズに対応した工具を製造することが可能です。

さらに、高度な機器を使用して金型やその他のツールをテストすることもできます。ニーズに応じて効果を最適化するのに役立ちます。正確な見積もりを得るには、デザインと仕様を私たちに送ってください。 

まとめ 

全体として、大規模製造には生産ツールまたはフルスケール ツールが最適なオプションです。生産ツーリング戦略に基づいて構築された耐久性のあるツールとサポートにより、高い精度と寿命が保証されます。他のツールよりも高価ですが、大量生産能力があるため、長期的にはコスト効率が高くなります。 

以外にもアプローチはあります 生産ツーリング: ブリッジツーリング、ラピッドツーリング。主に、ラピッド ツールは小規模なバッチやプロトタイピング プロジェクトに優れています。 

 

よくあるご質問

なぜツールが重要なのでしょうか?

ツーリングは、製造プロセスの品質、一貫性、効率を定義します。これにより、対象の部品が特定の規格を満たしていることが保証されます。

さまざまな種類のツール ソリューションにはどのようなものがありますか?

一般的なタイプのツーリング ソリューションは、ラピッド ツーリング、ブリッジ ツーリング、および生産ツーリングです。

生産ツールの品質とコストのバランスをとるにはどうすればよいでしょうか?

生産量と部品の複雑さに基づいて、工具の適切な材料と精度レベルを選択できます。たとえば、大量のニーズには耐久性のあるツールを選択し、少量の場合にはラピッドまたはブリッジ ツールを選択します。 

金型表面は最終製品の品質にどのような影響を与えるのでしょうか?

特に、金型キャビティ表面の第 1 レベルは、最終製品の仕上げやその他の品質に直接影響します。滑らかなキャビティ表面により、より優れた仕上げ品質の成形部品が得られます。