デジタル設計とシミュレーションのプロセス
高速 PET プリフォーム金型の製造は、正確なデジタル設計から始まります。-コンピュータ支援設計とシミュレーション技術により、製造前に金型構造を最適化して、やり直しを減らし、効率的な製造の基礎を築くことができます。-
パラメトリックおよびモジュール設計は、高速金型設計の中核です。-設計者は、UG や SolidWorks などの 3D 設計ソフトウェアを使用して、顧客が提供したプリフォームのパラメータ (重量、直径、肉厚、絞り比など) に基づいてパラメトリック モデルを作成し、プリフォームの寸法を金型キャビティ、ランナー、冷却システム、その他の構造と関連付けます。モジュール式コンポーネント ライブラリ (標準ガイド ピラーとブッシュ、ホット ランナー コンポーネント、突き出し機構など) を呼び出すことにより、金型全体の構造を迅速に構築でき、繰り返しの設計作業が軽減されます。たとえば、64- キャビティの高速金型の場合、キャビティ構造の一貫性を確保しながら、設計サイクルを従来の 15 日から 7 日未満に短縮できます。
CAE シミュレーション解析は、設計プロセス全体を通じて使用されます。メルトフロー、冷却効果、構造強度などの重要な指標をシミュレーションすることで、設計上の欠陥を事前に特定できます。メルト フロー シミュレーションでは、Moldflow などのソフトウェアを使用して、さまざまなキャビティの充填時間、圧力分布、温度変化を分析し、ランナー レイアウトとゲートの位置を最適化して、64- キャビティ金型の各キャビティの充填時間の差が 0.3 秒以内に制御されるようにします。構造強度シミュレーションでは、ANSYS ソフトウェアを使用して、高速での金型開閉時の金型の応力分布をシミュレーションします。-、テンプレートやガイド ピラーなどの応力を支えるコンポーネントの厚さとレイアウトの最適化に重点を置き、長期の高速動作によって引き起こされる変形を回避します。-冷却システムのシミュレーションにより、水路によるプリフォームの冷却の均一性を予測できます。水路径、水路間隔、出入口位置を調整することで、離型時のプリフォームの温度差を5℃以下に抑えます。
共同設計とデータ管理により、設計効率が向上します。 PDM（製品データ管理）システムは設計データの一元管理に使用されており、設計者、プロセス エンジニア、生産担当者間でのリアルタイムのデータ共有が可能になり、バージョンの不一致による設計エラーを回避できます。{1}同時に、クラウド-ベースの共同プラットフォームにより、設計ソリューションに関する顧客やサプライヤーとのリアルタイムのコミュニケーション、要件の変更へのタイムリーな対応が可能になり、設計確認サイクルが 30% 以上短縮されます。-たとえば、顧客がプリフォームの肉厚を調整する場合、設計者はデータの関連付けを通じてキャビティの寸法を迅速に更新し、同時に更新内容を生産部門にプッシュして、生産計画をタイムリーに調整することができます。
高性能の材料の選択と前処理プロセス
高速 PET プリフォーム金型には、材料の機械的特性、耐摩耗性、安定性について非常に高い要件が求められます。高周波、高負荷条件下で金型が長期にわたって信頼性の高い動作を保証するには、厳密な材料選択と前処理プロセスが必要です。-
金型材料の正確な選択は、金型コンポーネントの機能の違いに基づいて決定する必要があります。キャビティとコアは高温高圧の PET 溶融物と直接接触するため、超高純度マルテンサイト系ステンレス鋼 (S136、STAVAX など) を使用する必要があります。{{3}炭素含有量は0.3%-0.5%に制御され、硫黄やリンなどの不純物の含有量は0.01%未満でなければなりません。熱処理後の硬度はHRC48-52に達し、表面粗さはRa0.01μmと優れた研磨性能を持っています。テンプレートやガイド ピラーなどの構造コンポーネントは、高強度プリハードン鋼（718H、NAK80 など）で作られており、硬度は HRC30～35 に制御され、圧縮強度は 1200MPa 以上で、1 時間あたり数万回の型開閉の衝撃に耐えることができます。超高速射出速度の金型（1 時間あたり 100,000 個を超えるプリフォームを製造）の場合、キャビティは、総合金元素含有量が 25% 以上（タングステン、モリブデン、クロムなど）、通常の金型鋼の 3 ～ 5 倍の耐摩耗性を備えた粉末冶金高速度鋼（ASP-60 など）で作ることができます。
加工精度を確保するには、材料の前処理が非常に重要です。鋼材は保管された後、厳格な化学組成と機械的特性の試験を受けます。分光計で元素含有量を確認し、硬度計で初期硬度を測定して設計要件を満たしていることを確認します。その後、500〜550度で4〜6時間保持した後、室温まで徐冷する時効処理を行い、鍛造時に発生した内部応力を取り除き、加工後の変形を防ぎます。大型金型の場合、80%を超える内部応力除去率を達成するには、段階的な加熱および等温冷却プロセスを採用し、冷却速度を5度/時間以下に制御する必要があります。また、素材の硬度を下げ（HRC25以下）、切削性能を向上させ、工具寿命を延ばすために、素材を切削する前に焼きなまし処理が必要です。
材料の寸法精度管理は、前処理プロセス全体を通じて維持する必要があります。 -高精度の鋸盤（切断精度 ±0.1mm）が原材料の切断に使用され、板金の厚さの偏差が 0.2mm を超えないようにして、後続の加工に均一な余裕を残します。キャビティ素材は平面研削盤で粗研削を行い、平面度を0.05mm/m以内にコントロールし、後加工での切削量を軽減します。同時に素材の探傷検査（超音波検査など）を行い、内部の亀裂や気孔などの欠陥がないことを確認し、金型使用中の突然の破損を防ぎます。
