スライドコア｜アンダーカット処理を担う金型機構

スライドコア

スライドコアとは、射出成形やダイカストに用いる金型の中で、型が開く方向と直角の向きに動き、成形品のアンダーカット部を形づくってから離型させる可動部品である。現場では単に「スライド」と呼ばれることが多い。側面の穴、横向きのボス、外周の溝などを一体で成形するのに欠かせない。駆動はアンギュラピン（斜ピン）による機械式が主流で、型締め中はロッキングブロックが成形圧を受け止める。家電や自動車部品の樹脂化とともに普及し、中型・大型の金型では1か所以上組み込まれている例が珍しくない。

アンダーカットが生む離型の問題

金型は固定側と可動側に分かれており、パーティングラインを境に開く。開く方向に対して引っかかる形状、つまり側面を向いた穴や突起があると、成形品はそのままでは抜けない。エジェクタピンで無理に押し出せば、割れるか変形する。ポリプロピレンのように軟らかい熱可塑性樹脂であれば、アンダーカット量が0.5mm程度までは「無理抜き」で済むこともある。ところがPCやガラス繊維30%入りのPA66のように剛性が高い材料では、白化や割れが避けられない。こうした形状を機構で逃がす代表的な手段がスライドコアである。

アンギュラピンで動く仕組み

最も一般的な構造では、固定側の型板に斜めに傾けたアンギュラピンを取り付け、可動側に載ったスライド本体の斜穴にこのピンを通しておく。型開きで可動側が後ろへ下がると、ピンが斜穴をこじるように作用し、コアが横方向へ押し出される。動作が型の開閉に完全に連動するため、別の駆動源はいらない。ピンの傾斜角は15〜20°が標準とされる。25°を超えるとピンに曲げ荷重が集中し、折損やかじりが起こりやすくなる。最近はモールドベースメーカーがガイド・ピン・ロックを組み合わせたスライドユニットを規格品として販売しており、小物金型ではこれを使って設計工数を減らすのが普通になった。

ストロークの求め方

スライドの移動量Sは、アンギュラピンの有効長さをL、傾斜角をθ、斜穴とピンのすき間をcとおいて、次の式で概算する。
S ≒ L × sinθ − c
たとえばL = 40mm、θ = 18°、c = 0.5mmなら、40 × 0.309 − 0.5 で約11.9mmになる。必要なストロークは「アンダーカット量＋2〜3mm」を目安にし、取り出しロボットのチャックが入る余裕も見込んでおく。

ロッキングブロックと停止位置の保持

射出の瞬間、キャビティ内の樹脂圧は30〜80MPaほどに達し、コアを横へ押し戻す力が働く。アンギュラピンは位置を決めるための部品であって、この力を受けると簡単に曲がってしまう。そのため固定側にロッキングブロック（ウェッジブロック）を設け、スライドの背面を押さえ込む。ロック面の角度はアンギュラピンより2〜3°大きくするのが定石とされる。こうしておくと、型が開き始めた直後にまずロックが外れ、そのあとでピンが効くという順番が守られる。開いたあとのコアが自重や振動で戻らないよう、ボールプランジャーやスプリングとストッパーボルトで止めておくことも忘れてはならない。この保持が甘いと、型締めの際にピンが斜穴へ入らず、ピン折れという典型的な事故を招く。

駆動方式による違い

アンギュラピン式で無理なく出せるストロークは、型の開き量やピン長さの制約から数十mmが上限になる。それを超える長いコアや、型開きとは別のタイミングで動かしたい場合は油圧シリンダーで駆動する。発注側の実務で効いてくるのはコストの差で、機械式スライド1か所の追加でも金型費は数十万円規模で上がる。油圧式になると、シリンダー本体に加えて成形機側のコア制御回路やリミットスイッチの連動が必要になり、成形機に回路がなければ外付けユニットの手配まで発生する。見積もり段階でアンダーカットの数と向きを製品設計に戻して減らせないか確認するのは、こうした事情による。

材料と熱処理

コア本体には、高い面圧と摺動に耐える鋼材が選ばれる。JIS G 4404で規定される合金工具鋼のSKD61やSKD11を焼入れし、HRC48〜55程度で使うのが一般的である。HRC40前後のプリハードン鋼NAK80を使う例もあるが、その場合は摺動面に別の硬いライナーを入れる。スライドとガイドを同じ硬さにすると焼き付きを起こしやすいので、HRCで5以上の差をつけるか、片側に窒化処理を施す。すき間は片側0.01〜0.02mmが目安で、広すぎるとガタ、狭すぎると熱膨張による動作不良につながる。

現場で起こりやすいトラブル

スライドを持つ金型は可動部が増えるぶん、量産中の不具合も多くなる。よく見られる事例は次のとおりである。

• エジェクタピンとの衝突：スライドの真下に突き出しピンがあると、型締め時にピンが戻りきる前にコアが入り込み、両方が破損する。先戻し機構やリミットスイッチで防ぐ。
• バリの発生：ロッキングブロックが摩耗するとコアがわずかに後退する。PA系の樹脂では0.02mm程度のすき間でもバリが出る。
• ガス焼け：コアの合わせ面は空気が逃げにくい。深さ0.01〜0.03mmのガスベントを設けて対処する。
• 温度ムラによる動作の渋り：大型コアに冷却水路がないと、型板との温度差で膨張量が変わり、摺動部が詰まる。
• 潤滑の管理：高温金型には耐熱グリスが必要になる。医療部品などのクリーン成形では、油分の飛散も検査項目に入る。

ダイカスト金型での使われ方

アルミ合金ADC12のダイカストでは、溶湯温度が660〜700℃前後に達し、金型表面も200℃を超える。樹脂用と同じすき間で作ると熱膨張で動かなくなるため、摺動部のクリアランスを0.05mm前後まで広げることが多い。アルミの溶湯は流動性が高く、すき間に入り込んでバリや差し込みを作りやすい点も樹脂とは異なる。エンジン部品やミッションケースのような大物は、ストロークと保持力の両面から油圧駆動のスライドコアがほぼ標準になっている。コア先端には鋳抜きピンを組み合わせて側面の穴を同時に抜き、後加工の工程を減らしている。