金型部品とは？主な種類や加工方法などを解説

私たちの身の回りにある製品の多くは、金型を使って生産されています。自動車、パソコン、スマホなどは、大小さまざまな構成部品を組み立てて作られています。そして、これらの最終製品を構成するパーツひとつずつは、「金型」と呼ばれる装置を使って製造されています。

「金型」とは、これらのパーツを速く、均一に、大量につくるための装置のことで、ものづくりにはなくてはならない道具です。自動車や家電製品、日用品に至るまで、精密で品質の高いものづくりを支えているのが「金型」であり、それを構成するのが「金型部品」です。

金型部品と一口にいっても、その種類や役割はさまざまです。

今回の記事では、金型部品の基礎知識から、主な種類とその用途、加工方法まで解説します。

金型部品とは、製品を成形するための「金型」を構成する部品の総称です。金型とは、金属や樹脂などの材料を一定の形状に成形・加工し、同じ形状の製品を効率よく生産するために用いられる型のことです。その金型は、数多くの部品を組み合わせることで構成されており、それぞれの部品が重要な役割を担っています。

金型部品には、成形・加工時に製品を押し出すもの、型の位置を正確に合わせるもの、材料を打ち抜くものなど、さまざまな種類があります。それぞれが精密に設計・加工され、組み合わされることで、金型として機能し、正確な成形が可能になります。金型部品は、まさに精密なものづくりの根幹を支える存在といえるでしょう。

なお、金型部品には、多くの金型で共通して使われる標準的な部品と、特定の形状に合わせて製作されるオーダーメイドの部品があります。

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金型部品の主な種類とその用途を解説します。

射出成形機に使用されるプラスチック金型部品の一つです。成形品を金型から押し出すための部品です。樹脂を溶かして金型に流し込む射出成形において重要な役割を果たします。

成形後、固まった成形品は金型に密着しているため、そのままでは取り出すことができません。そこでエジェクタピンが成形品を押し出し、離型させます。成形品に直接触れる部品であるため、押し出しの跡を目立たないように目立たない位置に配置すること、また、複数本で荷重を分散することなどが金型設計時のポイントです。細く折れやすい形状のものも多く、使用する環境のに合わせて耐久性や寸法精度も考慮して選定することが重要な金型部品です。

金型の位置を正確に合わせるための部品で、2つをセットで使用します。金型は、対になる型を正確な位置で合わせて成形・加工を行いますが、そのときに型の位置がずれると、成形品の精度が損なわれてしまいます

ガイドピン（突起状の部品）を、ガイドブッシュ（受け側の穴の部品）に差し込むことで、上型と下型が常に正しい位置で合わさるように導きます。金型の開閉を繰り返しても位置精度を保てるよう、摩耗に強く、高い寸法精度を備えていることが求められます。

主に金属の板を打ち抜いたり曲げたりする、プレス金型に使用される部品です。パンチが凸型（押す側）、ダイが凹型（受ける側）となり、その2つの間に材料を挟み込んで加工します。

例えば、金属板を打ち抜く場合、パンチがダイの穴に向かって材料を押し込むことで、目的の形状に打ち抜きます。パンチとダイの隙間が加工の仕上がりを大きく左右するため、精密な設計と加工が不可欠です。硬い金属を繰り返し加工するため、高い硬度と耐衝撃性・耐摩耗性が求められます。

製品の形状そのものを決定づける、金型の心臓部ともいえる部品です。主に射出成形で使われ、その2つが組み合わさってできる空間に材料を流し込むことで、成形品がつくられます。

一般的に、キャビティは製品の外側の形状を、コアは内側の形状を形づくります。例えば、コップのような製品であれば、外側の面をキャビティが、内側のくぼみをコアが成形します。成形品の寸法精度に直結する部品であるため、高い加工精度が求められます。また、キャビティやコアの表面粗さが成形品に反映されるため、手作業で表面を磨くなどして、特に美しい仕上げ面が求められます。

金型部品は、原材料となる棒状の鉄材を部品の長さに切り出す、大まかに部品の形状をつくる、熱処理を施してして硬くする、高精度で図面通りの寸法に仕上げる、などのさまざまな加工方法を組み合わせて製造されます。

ここでは、代表的な加工方法を紹介します。

工具を回転させたり、材料を回転させたりして、不要な部分を削り取りながら目的の形状に仕上げる加工方法です。フライス盤や旋盤、マシニングセンタといった工作機械が用いられます。比較的自由度が高く、さまざまな形状の部品を加工できるため、金型部品の製造において広く活用されています。加工速度が速く、大まかな形状をつくる際に使用されることが多いです。

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砥石を高速で回転させて材料の表面を少しずつ削り、精密に仕上げる加工方法です。切削加工よりもさらに高いミクロン単位の寸法精度と、滑らかな表面が求められる部品に用いられます。金型部品は微細な精度が要求されるため、仕上げの工程として研削加工が行われることが多いです。

電気の放電によって生じる熱で金属を少しずつ溶かし、除去していく加工方法です。工具が直接材料に触れないため、硬い金属や複雑な形状、切削加工では難しい微細な部分の加工にも対応できます。ワイヤー線を使う「ワイヤー放電加工」と、電極を使う「形彫り放電加工」があります。

金型部品は、耐久性や耐摩耗性を高めるために、熱処理や表面処理が施されることもあります。焼き入れなどの熱処理によって材料の硬度を高めたり、コーティングを施して表面硬度を高くしたり摩擦抵抗を少なくすることで金型部品の寿命を延ばし、安定した品質を保てるようにします。

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金型部品は、製品を大量かつ高精度に生産するための金型を構成する、重要な部品です。エジェクタピンやガイドピン、パンチ・ダイ、コア・キャビティなど、それぞれに役割があり、精密な加工によって支えられています。

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