金型とは（die/mold）

金型とは、製品を生産するため金属で製作した型枠の総称です。そこに金属や樹脂、ゴムなどの材料を流し込んだり、透過させたりして成形します。連続して同じ形状のものを大量に作ることができるのが特長です。金型の材料には、プレハードン鋼のような合金鋼やステンレス鋼が多く使われており、それらの金属の塊をNCなどの工作機械で彫るのが、基本的な作り方です。コスト削減や、形状などにより、金型を複数のパーツに分けて作成したり、彫り終わった後の金型に焼き入れなどの熱処理を施したりすることもあります。

金型は自動車のボディ部材のような大型なものから、飛行機の保安部品、パソコンやマウス、スマートフォンの部品のような小型なものまで幅広く活用されています。

このように、私たちの身近にある多くの製品は金型で生産されています。金型の品質により製品の良否が決まるので、高品質の製品を実現するためには性能に優れた金型が必要です。

金型の種類と特徴

金型の種類は、使用材料や用途によって分類されます。代表的なものを下記に紹介します。

プレス用金型

プレス機械に金型を取り付け、間に鋼板や非鉄金属など板状の材料を配置し、上下から挟み込むことで材料に変形を加えて成形します。もっとも一般的な金型となっており、抜き型、曲げ型、絞り型、圧縮型などの種類があり、順送プレスなどにより複数種の加工を合理化することも可能です。

自動車のボディ部材から家電・雑貨などの日用品まで多方面にわたる部品の製造に利用されています。

プラスチック用金型

射出成形・圧縮成形・吹込成形・真空成形などの樹脂成形に使用される金型です。中でも代表的な射出成形について説明します。射出成形は、プラスチックを加熱溶融し、射出圧力を加えて金型に注入し、製品を成形します。スクリューでプラスチックを金型に注入し、その後金型内でプラスチックを冷却して取り出します。

プレス用金型と同様、電機製品、OA機器、自動車部品、雑貨類等幅広い分野で利用されています。

鍛造用金型

鍛造は金属等の材料を金型で叩いて強度を与えながら変形させ、成形します。鍛造用金型は、熱間鍛造・冷間鍛造などの型に分類されます。

粘り強さを生み出す鍛造の特徴から、自動車のエンジン内のピストン部品やクランクシャフト、歯車、オートバイ部品、ジェット機のファンといった重要保安部品や建設機械部品など強度を求められる製品に使用されます。

鋳造用金型

鋳鉄・銅などの金属を熱して液状にしたものを型に流し込み、冷却及び固化させて製品を成形します。鋳造用金型は、シェルフモールド、ロストワックス、重力鋳造、圧力鋳造等に分類されます。

成型にかかる時間とコストが比較的かからない点が特長です。エンジンブロックなど自動車部品・バルブなどの工業用部品、建設機械部品、農業機械部品などの大量生産に利用されています。

ダイカスト用金型

鋳造用金型の一種で、溶融したアルミ合金や亜鉛合金などを金型に高速・高圧で注入し成形します。加工の際に高圧力をかけることによって、圧力をかけない重力鋳造などに比べてより細部まで素材を行き渡らせることができ、複雑な成型が可能です。

自動車のエンジン部品、精密機械、カメラのボディなどの家電等の部品の製造に利用されています。

ガラス用金型

ガラス用金型には、プレス用金型と同じように溶融したガラスをプレスして成形する押型と、竿の先にガラスを巻き取り、空気を吹き込んで金型の中で成形する吹型があります。

主な製品として、ガラスのボトルや瓶、照明器具部品、食器類等があります。

ゴム用金型

ゴム用金型は、天然ゴム、合成ゴムをプレスして成形します。直圧成形・直圧注入成形などの種類があります。

工業用部品、タイヤ、履き物等の製品に利用されています。

上記の他にも、金属の粉末を型にいれて焼き固め、歯車などを成形する「粉末治金用金型」などがあり、材料や形状、目的に応じて多種多様な金型が使用されています。

金型の修正

金型は成形品の品質に問題がある場合や製品の設計変更をした場合などに修正する必要があります。

金型の修正方法は、大きく金型を削る「切削」と、金型に肉盛りする「溶接」があります。以下に切削と溶接による金型の修正について、それぞれ説明します。

切削による金型修正

金型の成形面を削り取って金型を手直しする方法です。母材の金型を削り取っていくだけですので、強度などには影響しません。

成形した部品が別の相手部品とはまるような部品で、うまくはめ合わせることができないような場合などに使用される方法です。このような場合では、はじめから「形状修正あり」の前提で金型を製作し、金型を削って徐々に調整（チューニング）しながら修正していきます。

金型の成形面が削り取られることにより、成形品の表面の寸法が変わり、設計仕様を満たさなくなることがありますので、注意が必要です。

溶接による金型修正

金属を溶かして削りすぎた金型に肉盛りし、接合した金属を目的とする修正形状になるように切削加工して仕上げて修正する方法です。手動溶接またはNC（数値制御）によるロボットやNC加工機などを用いて実施されます。溶接による金型の修正では、切削による修正とは異なり、金型（母材）に別の金属を接合しているため、溶接部分の強度は低下する傾向があります。

設計変更の他に、金型の一部が欠けたり、亀裂が入ってしまったりした場合の暫定的な補修にも利用されています。

溶接による金型修正は、溶接部に熱ひずみが発生し寸法が変化したり、溶接部が腐食されることがあったりするため、注意が必要です。

上記に示した通り、溶接は切削よりも注意点が多いため、溶接よりも切削で修正する方法の方が対応しやすいといえます。修正が必要になりそうな箇所は、切削で修正できるよう金型を製作するのがよいでしょう。

弊社での製品事例

金型部品

スペック・仕様

材質	SUS304
ロット	1～5ヶ
大きさ	50×100×200
公差レベル	±0.02
納期目安	2～3週間
金額	5～10万
製品用途・業界	自動車開発(二輪、四輪)

3次元形状の金型部品の短納期対応品です。

以上、金型の種類と特徴、修正方法、弊社での事例についてもご紹介いたしました。

加工の相談窓口を運営している株式会社今橋製作所では、本記事で解説しました金型の加工実績が多数あります。切削から溶接まで幅広く請け負っておりますので、ぜひ一度お問合せください。