[解析事例] WISE、Moldex3Dにより引き出しスライドレールの要求寸法を達成

スライドレールは引き出しの中で最も重要な部品であり、主要な機能として、引き出しのスムーズな摺動性が挙げられます。そのため、少しの変形も許されず、高い製品寸法精度が求められます。部品の寸法精度を達成するには、成形プロセスにおける部品各エリアの均等な収縮が重要な要素となります。
本事例においてWISEは、Moldex3D Professionalを使用して、従来の射出成形条件によるオリジナル設計のシミュレーションを行いました（図1）。そり変形の解析結果は実際の製品状態と非常に近いもので、ともに深刻な変形が生じており（図2）、この問題を解決するためには、製品変形の原因を特定する必要がありました。そこでMoldex3Dを用いた解析結果を検証したところ、製品の両端温度に大きな差があり、これにより製品内部の収縮率が外部の収縮率よりも大きくなり、製品の変形を引き起こしていることが確認されました（図3）。また、オリジナル設計では3点ゲートを採用していますが、製品両端の流量が少ないために、流動がアンバランスになっていました。

図3　オリジナル設計の流動解析の結果、取り出し温度に達すると、
厚肉部分に蓄熱が生じ、そのためにこの部分の体積収縮が高くなることが確認できます。

これらの問題を解決するために、WISEでは、3点ゲート設計を1点ゲート設計に変更しました。これにより、アンバランスな流動が改善されただけでなく、3点ゲートで生じていたウェルドラインも解消されました（図4）。このほか、製品設計を変更してスライドレール両端の厚みを均一に調整（図5）することにより、冷却速度が一定となりました。

図4　オリジナル設計に生じたウェルドライン（左）。ゲート設計変更後、この問題が解消された（右）。

図5　スライドレール両端の厚みを均一に変更。

しかし、製品のZ方向へのそり変形は、不均一な収縮のほかに、不均一な冷却にも起因していました。そのため、Z方向へのそり変形を改善するには、金型設計、冷却システムなど全体の設計変更が必要となることから、WISEではZ方向の変位を補正する方法を採用することにし、
最終的に、Moldex3Dを使用して一連の最適化テストを行いました。オリジナル設計と比較して、最適化された設計では、流動体積の減少により製品体積が50%削減され、X方向へのそり変形が300%以上改善しました。Z方向への変位補正により、変形問題はほぼ解消され（図5、6）、成形サイクルも55%短縮されました。

図6　Moldex3DシミュレーションでX方向の変形を正確に予測

図7　修正、検証後、変形は解消され、実際の成形品はシミュレーション結果とほぼ同様となりました。