オーバーモールディング サービス向けのアンダーカット設計: 複雑な部品の取り出しとツーリングのソリューション

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重要なポイント

• 設計の最適化: 過圧力のプラスチック アンダーカット設計では、スライダーまたは斜めのピン機構を優先し、ゴムのバリによる遅れを防ぐためにスライダーの接合公差を±0.01mm 以内に厳密に制御する必要があります。
• 材料比率: アンダーカットの構造剪断強度を保証するために、硬い基材 (例: PA66+30% GF) と柔らかいゴム (例: TPE/LSR) の間の重なりの深さは 1.5 mm である必要があります。
• 調達の決定: ISO 13485 または IATF 16949 認証を取得した専門サプライヤーを選択し、オーバーモールディング ツール サービスを提供することは、金型フロントエンドの DFM による突出不良の隠れたリスクの 95% を排除する最良の方法であり、オーバーモールド アンダーカット コンポーネントの成形精度と歩留まりも確保されます。

JS Precision のオーバーモールディング サービスを信頼できる理由複雑な離型ソリューションの専門知識

JS Precision のエンジニアリング チームは、複雑なオーバーモールディング金型の離型における 20 年以上の実践経験を持ち、複雑なアンダーカット構造を含む 500 以上のオーバーモールディング サービス プロジェクトを達成してきました。最高の作業品質を保証するために、IATF 16949 自動車産業品質管理システムに準拠するだけでなく、すべてのプロジェクトにおける ISO 13485 医療機器品質管理システム。

当社はカプセル化した医療機器の知識を活用し、早期介入による DFM 段階で、お客様の金型修正頻度を通常の業界平均の 3 ～ 4 回から 1 回削減することに成功し、製品の発売サイクル タイムを大幅に短縮しました。

設計段階で、金型設計チームの独自の応力分布計算方法により、アンダーカットでの離型抵抗を正確に予測し、後の金型試作の失敗を回避します。

当社は、金型の重要な寸法公差を ±0.005 mm 以内に保つための業界トップクラスの精密加工設備を備えています。これがバリ遅れゼロを達成するための基礎となります。

当社の技術チームは、国際的な射出成形技術セミナーに参加することで常に最新の金型設計コンセプトと製造プロセスに関する知識を高めるだけでなく、金型設計と製造技術のあらゆる新しい側面に習熟するためにディスカッションや対話も行っています。

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複雑なアンダーカット設計がオーバーモールディング サービスで突き出しの悪夢になるのはなぜですか?

複雑なアンダーカット構造により、オーバーモールディング作業中に部品が変形したり、 裂けたりすることがよくあります。あらゆる種類の正確なオーバーモールドされたアンダーカット コンポーネントが、このような量産欠陥に最初に遭遇します。主な理由の 1 つは、2 色のカプセル化の二次加熱により 2 つの材料間に非常に強力な接着力が生じる ことです。正確な離型メカニズムがなく、公差が管理されていない場合、局所的な応力集中により、間違いなく部品の完全性が破壊されます。

微小応力集中メカニズム

単色の射出成形プロセスと比較して、ゴムでコーティングされたアンダーカットは、ベース素材と柔らかいゴムから二重の複合応力を受けます。金型の取り出しの場合、軟質ゴム層は引張応力とせん断応力を同時に受けます。 TPE が PC/ABS でカプセル化される場合、アンダーカットにおける微小応力集中係数 Kt は 3.5 以上に跳ね上がります。これは、単色射出成形の 1.8 よりもかなり高くなります。

簡単に言うと、これは紙の小さな切り込みに似ており、 そっと引っ張ると紙が切り込みから破れてしまいます。 応力が集中するノッチは、アンダーカットの鋭い角です。

材料の収縮率の違いによる影響

柔らかいエラストマーの収縮範囲は通常 1.5% ～ 2.5% ですが、硬い基材の収縮はわずか約 0.5% ～ 1.0% です。この収縮差によりアンダーカットでの保持力が増加し、その結果、離型が困難になります。

1.最初は、柔らかいゴム層が硬いアンダーカットをしっかりと囲みます。

2. 収縮差により応力分布が不均一になる可能性があり、結果として応力集中が発生します。

3.突き出し応力が軟質ゴムの引張強度を超えると、引き裂きが発生します。

図 1: 複雑なプラスチック部品を持つ手。射出成形における一般的な取り出しの課題を示しています。

革新的なオーバーモールディング アンダーカット ソリューションを使用して複雑な金型構造を最適化するにはどうすればよいですか?

効率的なオーバーモールディング アンダーカット ソリューションを実装する鍵は、非常に高品質のスライダーとベベル ピン メカニズムの実際の計画にあります。 ピンの斜め角度を 3° ～ 15° の間で厳密に規制し、硬度 50HRC の金型鋼を選択するだけで、ゴムコーティングのアンダーカットでの機械的干渉を完全に排除することができます。

スライダー機構の高精度設計

スライダー機構は外部アンダーカットを解決する最も一般的な方法であり、その設計精度が製品の品質に影響を与える主な理由です。スライダーの嵌合隙間は常に0.005～0.012mm以内に維持する必要があります。隙間が 0.015mm を超える場合、220℃ の高温高圧が存在すると薄い液体の軟質接着剤が隙間を簡単に通過する可能性があり、重大なバリ欠陥が発生します。

• 十分な型閉ロック力を提供するには、傾斜したロッキング ブロックを使用します。
• 正確に設計されたガイド システムにより、スライダーのスムーズな動作が保証されます。
• スライダーの表面に硬質クロムメッキを施し、耐摩耗性と耐用年数を向上させます。

後退斜めピン機構の採用

後退する斜めのピン機構は、内部アンダーカットの離型に使用できます。アンダーカットを避けるために、突き出し力によってピンが内側に戻るようになるということです。さらに機構がコンパクトな構造なので金型スペースも節約できます

。

• 斜めのピンの角度は通常、8 ～ 12 の範囲内に維持されます。
• 斜めのピンとテンプレートの間のマッチングギャップは0.008mm 以内に保たれます。
• 自己潤滑性の素材を使用して摩擦抵抗を軽減します。

図 2: アンダーカットを処理するためのコアの取り出しとリフターの後退を示す、型開きプロセスの図。

複雑な部品の突出オーバーモールディング中に柔らかいゴムの破れや突出変形を回避するにはどうすればよいですか?

複雑な部品の突出オーバーモールディング中に柔らかいゴムの破れに対処する主な秘訣は、突出タイミングと突出領域のバランスを正確にとることです。 エジェクター プレートの空気圧による排出速度を 50 mm/s に制限することと、柔らかいゴムをビカット軟化点以下に確実に冷却することの 2 つは、製品への損傷をゼロに保証できる 2 つのことです。

ステップ排出テクノロジー

ほとんどの反対派は、エジェクタ ピンの増設を主張するだけで、コーティング層と二次コーティングの硬質材料基材との間の界面せん断強度を無視しています（ASTM D2240 国際硬度試験基準による）。 JS Precision は、段付きを組み合わせた技術的ソリューションを提供しています バルブを利用したイジェクト設計により、イジェクト応力を適切に分散できます。

1.柔らかいゴム層が最初に金型キャビティから分離されるように、 硬い基材部分を最初に取り出す必要があります。

2.次に、 柔らかいゴム層を徐々に押し出して、突然の応力衝撃を防ぎます。

3.アンダーカット領域のエアバルブは、型からの取り出しを支援するために圧縮空気が入るように設計する必要があります。

排出システムのパラメータの最適化

まず、軟質ゴムの硬度がショア A 40 ～ 80 の場合、突き出し応力分布は大きく変化します。多くの実験作業に基づいて、以下の重要なパラメータが得られました。

1。エジェクターピンの接触面積は、 従来の単色成形品に比べて 35% 拡大する必要があります。

2.基板の温度は 40°C ～ 60°C に制御する必要があります。

3.軟質ゴムの硬さによって射出速度が調整されると思われます。 ゴムが柔らかいほど、速度は遅くなります。

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ゴムコーティングされた製品の不良率が高いと感じていませんか?排出システムを改善するための専用の DFM 最適化レポートについては、JS Precision にお問い合わせください。

図 3: マルチカラーのオーバーモールド部品は安全に取り出せるように設計されており、破れや変形を防ぎます。

強制排出技術を使用して、複雑なオーバーモールディング サービスのカスタム プロジェクトを効率的に提供するにはどうすればよいですか?

強制離型は、非常に複雑なオーバーモールディング サービスで通常使用される技術であり、アンダーカットの深さと軟質ゴムの破断点伸びの特定の比率を満たすことが条件となります。軟質ゴムの破断伸びが300%、アンダーカット部の円弧半径が0.8mm であれば、 機構がなくても強制離型が可能です。

強制離型の幾何学的境界条件

強制離型は、金型のコストを削減し、オーバーモールディング サービスの成形の寸法を簡素化するための優れたオプションです。ただし、非常に正確な工学計算を実行する必要があります。 JS Precision は強制的な離型を必要とする幾何学的境界条件を明らかにできます。

• 部品直径 D に対するアンダーカット深さ H の比率は 8% である必要があります。
• アンダーカットのリーディング エッジは 30°～45° のプログレッシブ ピンとして形成する必要があり、90° の直角は禁止されています。
• アンダーカットのルートには十分に大きなフィレット半径が必要で、通常は 0.5 mm です。

各種材質の強制剥離性能比較

さまざまな軟質ゴム素材は、強制解放に関して異なる特性を示します。以下は、最も一般的に使用される 2 つの材料、TPE と LSR の主なパラメータの比較です。

アンダーカットタイプ	ツールのメカニズム	技術パラメータ	主要なアプリケーション	調達に関するアドバイス
外部	サイドアクション スライダー。	リフター角度 ≤ 25°。型開きストローク ±0.02mm.	自動車用ドアハンドル、医療用デュアルカラーハンドル	大音量に適しています。 IATF 16949 認定メーカー を選択してください。
内部	リフター / 強制排出。	強制排出変形 ≤ 8%。硬度 48-52HRC。	電子ハウジング、三方シール部品。	強制排出には厳密な硬度管理が必要です。 DFM リスク評価を優先します。
複雑な多方向	油圧コア牽引 + 折りたたみ式コア。	コア後退速度 10 ～ 30mm/s。シャットオフランド幅 1.5 ～ 2.5mm。	自動車コネクタ、医療機器ハウジング。	5 軸 CNC 加工機能が必要です。モールド フロー解析を検証します。
深いアンダーカット	2 段機械式リフター。	リフターストローク10～50mm。ロック力 ≥120kN。	工業用ハンドル、シーリング ガスケット。	オーバーモールディングの 10 年以上 の経験を持つサプライヤーを選択してください。

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精密メーカーはオーバーモールディング ツール サービスの厳しい公差をどのように管理していますか?

オーバーモールディング ツール サービスで非常に小さな公差を制御するには、非常に高精度の工作機械を使用し、厳格な熱処理プロセスに従う必要があります。低速ワイヤーカットと高速CNC 加工によりアンダーカットキャビティの寸法公差は±0.005mm を確保

します。

金型鋼の選択と熱処理

一般に、オーバーモールディング用のアンダーカット ツールは、金型鋼が適切に加熱されていないために失敗し、二次成形中に約 ±0.03 mm の小さな位置ずれが発生し、そのため製品が廃棄されます。専門的で標準化されたオーバーモールディング ツール サービスは、鋼鉄の熱処理プロセスを厳密に管理します。

JS Precision は、NAK80 や S136 などの最高品質の金型鋼を厳選して選択しています。これらの鋼は、硬度レベルが 48 ～ 52HRC で一定に保たれるように、真空焼入れと焼き戻しを 3 回繰り返しています。

• NAK80 はプリハードン鋼で、研磨や加工が非常に簡単です。
• S136 は、優れた耐食性で知られるステンレス鋼で、医療グレードの製品の製造に最適です。
• 金型の熱処理は、金型の寸法安定性を維持するために厳密に制御する必要があります。

精密なテストと品質管理

Zeiss 座標測定機を金型キャビティに適用して、2 番目の射出成形シーリング位置で正確に測定された接着剤の量が 0.02 ～ 0.04 mm になるように、プロセス中に視覚的にチェックします。各金型の出荷時には、すべての寸法が顧客の要件と一致していることを確認するために、厳格な金型とテスト手順を実行する必要があります。

• 金型の静的アセンブリ公差 ≤±0.005mm。
• スライダー動作の再現性 ≤±0.003mm。
• プロダクト キーの寸法公差 ≤±0.02mm。

図 4: 精密プラスチック部品の製造に使用される、複雑なアンダーカット キャビティを持つ金属オーバーモールディング金型。

JS Precision はアンダーカット メカニズムを書き換えることで、自動車用デュアルカラー スライダーのフラッシュの問題をどのように解決しましたか?

車載インテリジェント 2 色スライダーのオーバーモールド サービスにおいて、JS プレシジョンは、従来のサイド コア引き抜きスライダーを、複合後退斜ピン機構にアップグレードすることができました。これにより、 スライダーのアンダーカットでの 0.2 mm の主要な接着剤のオーバーフローの問題を解決しました。

顧客の問題

一流自動車部品バイヤーは、車のダッシュボード用にゴムでコーティングされた特別なスライダーを作成しました。主な素材は PC+PBT ですが、ゴムコーティング層は硬度がショア A 65 の TPU です。

製品内部に深さ 3.5 mm のアンダーカットが存在するため、元のサプライヤーの金型構造は不合理であり、射出圧力が高いと金型が跳ね返ります。 110MPa の場合、深刻な接着剤の流れとアンダーカットでのオーバーフローが発生し、バリの厚さは 0.22mm に達し、排出中にアンダーカットが破損します。

顧客は金型の修理を 3 回試みましたが、問題は解決できませんでした。プロジェクトは 2 か月遅延し、契約補償金の巨額の違反に直面しました。

JS プレシジョン ソリューション

私たちのエンジニアリング チームが引き継ぎ、再びゼロから DFM 分析を実施しました。主な手順は次のとおりです。

1.金型のエア圧によるサイドコアの引き込み機能を廃止し、 射出成形機の型開き力で駆動するダクト二段機械連動後退斜ピン機構に置き換えることで、エア圧機構の弾性変形の問題を完全に解消します。

2.アンダーカットのシール面を追加の 150kN の機械的ロック力で固定するため、金型を閉じるときにベベル ロッキング ブロックが使用され、高圧射出成形でもシール面がシールされたままになります。

3.シール位置の金型プリロードは 0.01 mm から 0.03 mm まで正確に変更されており、5 軸 CNC の 1 回限りの加工により、次の公差を達成することが可能です。 ±0.005mm。

4.冷却システムを改善した後、アンダーターンされた炉心の内部に等角冷却水路の設計が行われ、冷却時間が 12 秒短縮されました。

失敗の経験と教訓

最初の金型修復テストでは、高圧下での TPU のせん断減粘特性が完全に考慮されていなかったため、流路圧力が高すぎて局所的な過充電が発生しました。

その後、計画を大幅に変更し、 ニードル バルブ ホット ランナーのゲート径を 0.4 mm 拡大しました。 これにより、ピーク射出圧力がうまく制御されました。

この経験は、高粘度の軟質ゴム材料を扱う場合、単に金型構造に焦点を当てるだけでは不十分であり、射出成形加工パラメータも調整する必要があることを示しています。

最終結果

アンダーカットのバリの厚さは 0.22 mm から 0.02 mm に完全に排除され (つまり、バリがまったく感じられなくなりました)、生産サイクルは 55 秒から 42 秒に短縮され、 最初の試行で IATF 16949 の自動車グレードの外観およびサイズ検査基準を正常に満たしました。製品の歩留まりが当初の 65% から 99.5% 以上に大幅に向上し、その結果、顧客のスクラップコストが年間 120,000 ドル以上節約されました。

お客様のフィードバック

自動車サプライヤーの購買ディレクターは次のように述べています。「JS Precision は、卓越した中核エンジニアリングの問題解決能力を明らかにしました。ソリューションを最適化してから最初のバッチを受け取るまで、わずか 21 日しかかかりませんでした。これにより、数か月にわたるプロジェクトの危機がついに解決されました。彼らは単なる金型メーカーではなく、信頼できる技術パートナーです。」

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オーバーモールディングのアンダーカット ソリューションを選択する際、エンジニアはどのようなコスト トレードオフを考慮する必要がありますか?

オーバーモールディングのアンダーカット ソリューションの費用対効果を評価するには、初期の金型投資と長期的な生産効率の ROI を定量化する必要があります。スライダー機構と強制取り外し方式の間で単一部品のコスト分担を比較することにより、企業が商業的に最も有益な調達決定を下すのに役立ちます。

金型コストの償却計算方法

ここに、独創的な金型コストの償却計算式を示します。

1 ピースの総合コスト = [金型投資総額 (T) / 生産高 (V)] + 1 ピースあたりのプラスチック コーティング加工料金 (U)

この式は主に、さまざまな生産量に対するさまざまな金型ソリューションの実際のコストを正確に調べるのに役立ちます。専門用語で言えば、生産量が小さいほど金型コストの割合が大きくなり、 生産量が大きいほど単体加工費の割合が大きくなります

。

さまざまなオプションのコスト比較分析

以下の表は抜粋ですが、強制リリース ソリューションと 3 軸全自動スライダー ソリューションのさまざまな出力に対する単一部品の詳細なコストを示していることがわかります。

素材	破断伸び	最大許容変形	ひずみ回復率	推奨アンダーカット率
TPE (ショア A 50)	300%-500%	≤8%	85%-90%	≤5%
TPE (Shore A 70)	250%-400%	≤6%	80%-85%	≤4%
LSR (ショア A 40)	400%-600%	≤15%	100%	≤12%
LSR (ショア A 60)	350%-550%	≤12%	100%	≤10%

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As can be seen from the table, when the output is less than 90,000 pieces, the forced removal solution has more cost advantages, when the output exceeds 90,000 pieces, the long-term cost of the three axis fully automatic slider solution is lower.

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We not only optimize the design for you, but also help you control your budget. Contact JS Precision today for a customized two-way quote that combines processing feasibility and cost-effectiveness.

Why Choose JS Precision as Your Long-Term Partner for High-Difficulty Complex Overmolding Service?

With JS Precision as your manufacturing partner for complex overmolding service, you will receive end-to-end closed-loop support ranging from DFM front-end design, precision mold-making to batch overmolding production.

End-to-end process support

Our technical team is always at your disposal to deliver expert advice from the earliest DFM analysis to production ramp-up. Mold design, mold trial, and maintenance are only a couple of occasions where we intervene to keep the progress of your project on track. Our primary aim is to assist you in getting your product into the market rapidly with cost and risk kept at the minimum level without compromising.

State-of-the-art manufacturing capability

Our address is Humen Town, Dongguan City, China's manufacturing hub. Our plant is well-equipped with top-notch domestic and foreign precision manufacturing equipment, including Japanese Sodick slow wire cutting machines, high-speed precision spark machines, and multi-tonnage two-color injection molding machines. The production area is managed under 5S discipline to provide a neat and orderly workplace at all times.

Promptness and delivery before deadlines

We make a firm commitment to our customers: all progressive updates will be carried out with a thorough DFM appraisal and detailed quotation generation within 24 hours, whereas the lead time for samples is 7 days at the minimum. Being aware that time is a critical factor in product launch, we are continuously changing our operations and raising our standards to declare that your orders will be delivered on time or even before that.

よくある質問

Q1: In overmolding service, what is the technical limit of allowable undercut depth?

The mechanical external slider can handle undercut depths of up to 50mm. If there's no demoulding mechanism, the depth of undercuts in soft rubber should be limited to 5%-8% of the part diameter and fillet 0.5mm, which are safe conditions to prevent part fragmentation and failure.

Q2: Will using undercut tooling for overmolding much increase mold manufacturing costs?

While this method can raise mold costs by 25%-40%, it's mostly caused by the expenses related to fitting a precision slider and the inclined pin mechanism. Besides, it can reduce defect rates by over 15%, and huge-scale production can make a big difference in saving scrap cost.

Q3: Why is it easy for flashing and glue overflow to occur in the undercut position when soft TPE is used to cover hard plastic?

The soft TPE molten glue has strong flowability, and inaccurate mold undercut fitting makes material easily leak and overflow. We apply 1.5-2.5mm sealing tape and control the tolerance of 0.005mm very strictly, which enables the flash problem to be solved in its origin.

Q4: What is the difference between liquid silicone LSR and thermoplastic elastomer in complex undercut molding?

The elongation at break of LSR reaches 400% -600%, and the deformation can be fully recovered by 12% -15%, with high forming fault tolerance. TPE deformation exceeding 8% is prone to whitening and permanent deformation, and has poor adaptability to complex folding.

Q5: Can you give me the quickest way of shortening the injection molding secondary cycle by the use of the optimized undercut design overmolding?

Changing the undercut design could bring a slider stroke reduction of up to 30%. The use of tailored core inserts and conformal cooling water channels increased the cooling efficiency by 25%, which is a very efficient means of decreasing the injection molding cycle time.

Q6: Which testing equipment does JS Precision use to ensure the factory pass rate when processing high-precision two-color rubberized undercuts?

At the mold phase, Zeiss three-dimensional coordinate machines are used to check the assembly tolerance 0.005mm. Industrial standards are followed by automatic optical images for large-scale production which are also a measure of strict product quality control.

Q7: For complex workpieces with internal undercuts, what advanced tool solutions are available to replace the slider?

When the external slider is prohibited, there are only two main options. First, the retractable oblique pin structure that pushes the out position, and second, the collapsible core that opens the mold and shrinks to adapt to the molding of complex workpieces.

Q8: We are in urgent need of rapid prototyping of a complex plastic-coated component. What is JS Precision's quotation and delivery process?

Clients may place the inquiry by sending 3D drawing and materials specification. We will give a free DFM report and quotation within 24 hours. Upon order confirmation, rapid prototyping cycle time is 7-10 days.

概要

The key to addressing the problem of over-pressure plastic undercut is first accurate prediction of the DFM risk and finally effective control of the mold tolerance via precision. As slider, bevel pin retracting, and forced demolding all have something in common, tight sealing tolerance control and an optimized cooling system are the real factors that can jointly solve softer rubber tearing, ejection deformation, and rubber coating flash issues.

The combination of material characteristics, mold structure design and precision processing technology helps product appearance structure, mass production stability and economy is balance. JS Precision is well-versed in complex over-pressure molding projects and readily offers a range of services from design to mass production.

There's simply no need to go through costly cycles of testing and modifying molds. We utilize our technical expertise and well-established processes to roll out solutions for over-pressure molding products with high precision in mass production rapidly. Share your 3D files, and you will get a personalized DFM feasibility report and quotation within 24 hours, aiding product development speed.

生産量	強制排出ソリューション	Three-axis automatic slider solution	Cost difference per unit	Break-even point
10,000 units	$2.80	$4.20	+$1.40	-
50,000 units	$1.36	$1.64	+$0.28	-
100,000 units	$1.18	$1.22	+$0.04	~90,000 units
500,000 units	$1.04	$0.88	-$0.16	-