曲率半径(R)および面取り加工
プラスチック部品の設計において、シャープコーナーに曲率半径(R)や面取り加工を施すことは、部品の成形性、寸法精度、および耐荷重性能の観点から極めて重要です。
機能
射出成形品の設計においては、鋭利なエッジやコーナーは常に避けるべきです。これは以下の結果を招くためです。
- 高い成形時残留応力
- 不良な樹脂流動特性
- 機械的特性の低下
- 金型摩耗の増加
- 外観不良
- 代わりに、Rやフィレットを適用することで以下の効果が得られます。
- 反り変形の低減
- 流動抵抗の減少と充填性の向上
- 応力集中の低減
- ノッチ感受性の低減
- 冷却の均一化
- 外観の向上
R形状およびフィレットの寸法設定
- 鋭利なコーナーは、公称肉厚の25〜60%に相当する半径で丸めるべきです。部品が荷重支持機能を持つ場合は、上限値が推奨されます。
- 内側隅部は、最小半径0.5 mmが推奨されます。
- 肉厚均一性を維持するため、外側の半径は内側半径に肉厚を加えた値とするべきです(図1参照)。
- 全ての外周部品およびリブエッジの鋭角部は、少なくとも0.125 mmの半径で面取りしてください。
- 公称肉厚の半分の内側隅部半径を持つ部品については、応力集中係数1.5が合理的な推定値です(図2参照)。より小さい半径、例えば公称肉厚の10%の場合、係数は3まで増加します。応力集中係数の標準表があり、重要な用途では必ず参照してください。
面取り
Rやフィレットと同様、面取り加工は鋭利なエッジを緩和したり、直交する二面間の緩やかな遷移を実現するために使用できます。応力集中の最小化や樹脂流動性の最適化という観点では、半径形状の方が面取りよりも優れています。しかし、面取りは、組み立て時の部品の手動位置合わせを容易にするなどの追加機能を持つ場合があります。美観の観点からも使用でき、多くの部分が丸みを帯びている場合、面取りされたエッジが独特な外観を生み出します。R(曲率半径)と同様に、均一な肉厚が推奨されるため、外側エッジの面取りは内側コーナーにも適用することが望ましいです。