FiDiaの作り方

2016/04/17

金型への路(みち)・・・(その拾壱)

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…

20160417 キャビティ側加工用データ

20160417 コア側加工用データ

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。

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2016/03/25

金型への路(みち)・・・(その拾)

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。

20160325 Fig Std135 金型図面


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。

20160325 EPs

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=)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。

20160325 Fig Std135 Eejector Space

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↓

20160325 Fig Std135 銘板逆文字

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…(^_^)/~

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2016/03/24

金型への路(みち)・・・(その九)

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。

20160324 Fig Std135 フレーム図(表)

20160324 Fig Std135 フレーム図(裏)

20160324 Fig Std135 フレーム3D画像(表)

20160324 Fig Std135 フレーム3D画像(裏)

20160324 Fig Std135 金型3D画像(コア)

20160324 Fig Std135 金型3D画像(コア拡大)

20160324 Fig Std135 金型3D画像(キャビティ拡大)

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2016/03/21

金型への路(みち)・・・(その八)

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

20160321 Product Cavity

20160321 Mold Cavity

20160321 Product Core

20160321 Mold Core

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2016/03/17

金型への路(みち)・・・(その七)

金型モデルデータを作成しました。

20160317 Mold

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!

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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。

2016031602_mold

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?

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2016/03/16

金型への路(みち)・・・(その六)

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(^_^)/~

20160301 Fig Std135 Drawing

20160316 Product 3D

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2016/03/08

金型への路(みち)・・・(踊り場4)

さぁ、踊り場も第四弾になりました!(笑)

この調子でどんどん脱線していきますよー!?

今作っているのは「ボールジョイント式可動ブロックトイ」の女の子フィギュアなわけですが、ただ滑らかなラインの女の子フィギュアを作ったのでは私たちが作る意味がありません。

綺麗なラインを追及するなら固定式のフィギュアの方が絶対良いですし、可愛い可動フィギュアは既にたくさん市販されています!

私たちが女の子フィギュアを作ることの意義「Φ5mmボールジョイントのブロックトイ」、この一点に尽きると思っています。

関節部がすべて高精度なΦ5mmボールジョイントというだけでも差し替えや差し込みによる拡張性は高いと思います。

しかしやはり手軽に外装を追加したいですよねぇ?

このように考えて、事あるごとに「外装接続用に♂ジョイントや♀ジョイントを追加できないか?」を併せて検討しています。

その結果がコレ↓です!

とりあえず、頭(側頭部上方と後頭部上方)、背中(肩甲骨の間あたり)、腰(クビレの下あたり)に♂ジョイントを追加してみました。
一部は♂ジョイントを追加できるように内部に♀ジョイントを追加しています。

この他、背中(腰のあたり)上腕(肩あたり)太ももなどに♀ジョイントを追加できないかを考えています(^_^)

20160306 Fig Std135 with OptionBJ

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2016/03/07

金型への路(みち)・・・(踊り場3’)

踊り場でウロウロしている一つの理由は「股関節は二重関節か?固定か?」だったのですが、紆余曲折ありましたが腰は二重関節で行くことにしました。

元鞘ですねぇ。

しかしこの「踊り場での活動」は無駄ではありませんでした。
副産物があったことについては既にお知らせしましたが、調整中の中身を公開します。

この組み合わせパーツは頭部パーツ群のベースになります。
下向きの♀ジョイントが首パーツに繋がり、横を向いた♀ジョイントが顔パーツと髪パーツに繋がります。
でも恐らく顔パーツへの接続はボールジョイントではなくボスに変更すると思います。

バイキンマンの耳みたいな二つの♂ジョイントにはツインテ等を接続することを想定しています。
好きなものを繋いでいただいてオッケーですが…

単体のパーツに♀ジョイントを直交して配置するのは色々な問題があって実現しませんでした。
今回はどうしても直交する二つ(以上)の♀ジョイントが必要だったのでこのプランを採用することにしました。

うまく行くといいなぁ。

20160306 Fig Std135 HeadBase


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2016/03/06

金型への路(みち)・・・(踊り場3)

引き続き製品設計で停滞中・・・(´-ω-`)

現在、頭部を構造から見直しています。
まぁ色々とあって腰も肩も頭も「見直し」なんてことをしている訳ですが、副産物が産まれました!

ツインテもポニテも準備万端です!

オプションとして家ネコ方式(♀ジョイント)もできそうですので、ネコ耳もウサ耳でもなんでも接続OK!

いよいよもってフレームにどんなパーツが入るのか分らなくなってきました。

2016030601 Fig Std135 Head

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2016/03/04

金型への路(みち)・・・(踊り場2)

金型に関する作業を進めていたはずが、すっかり製品設計に戻ってしまいました…(^_^ゞ

要(かなめ)な部分の構造がガラッと変わり、可動範囲を広げるためにラインを少し修正し、外装とかどうしようかなぁと考えをめぐらせています。

今回は立ち姿の画像を作成してみました。
ドシッとした安定感のある立ち方と、女の子らしい立ち姿です。

20160304 Fig Std135 upright

201603040 Fig Std135 upright female

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