キャビコアって何？正体、構造、仕組みを解説！

「キャビコア」とは、「キャビティ」と「コア」を省略した言い方です。「キャビティ」と「コア」は、樹脂製品などを製作する射出成形加工に使用される金型の凹部と凸部を指します。

「キャビティ」と「コア」とは何かを解説し、代表的なキャビコアの構造や仕組みについて詳しくご紹介しています。

これから金型を用いた加工の依頼を検討している方や、キャビコアについてさらに知識を深めたい方に向けた記事です。

キャビコアとは金型を構成する「キャビティ」と「コア」

キャビコアとは、金型を構成する部品を指します。

金型とは、成形加工を行う際に用いられる金属製の型を指します。金型を使用する加工にはさまざまな加工方法があります。例えば、樹脂部品などを量産する場合に用いられる、射出成形という加工方法が挙げられます。

射出成形とは、溶かした樹脂を金型に流し冷却することで成形した後、金型から樹脂を引き抜く方法です。自動車のボディーは、金属板をプレス金型によって成形加工することで得られます。

このように、金属や樹脂製品などの素材を目的に合わせて製品の成形加工用に使用するものが金型です。金型は品質によって製品の良し悪しを決めるため、非常に重要な役割を担っています。

参考：【金型製作】金型の種類と基礎や流れについて徹底解説!!

キャビティは金型の凹部・コアは金型の凸部

図1：キャビコアとは

「キャビティー（Cavity）」及び「コア（Core）」とは、一般的に上図に示したようにそれぞれ金型の凹部、及び凸部を指します。また、キャビティーを雌型、コアを雄型、と呼ぶこともあります。この2つの金型部品は、金型を構成する上で最も重要な部品です

キャビコアの仕組み

キャビコアの仕組み（射出成形の例）
（1）キャビティーとコアを合わせる。
（2）空洞部にプラスチック材料を注入する。
（3）注入後、金型を開く（成形品はコア部にはりつく）。
（4）コア側に取り付けられた成形品を金型から引き離す（突き出しピン（Eピン）などを用いる）。

※キャビコアの構造では、必ずキャビティーが固定側、コアが可動側となります。

代表的なキャビコアの構造

キャビコアの構造は大きく「一体構造」と「分離構造」の2種類に分けられます。

キャビティとコアを一体の部品で構成する「一体構造」

「一体構造」は、キャビコアを分割せずに一体の部品で製作する方法です。部品点数が少なく、材料コストなどが抑えられるメリットがあります。一方で、比較的狭いコーナー部の形状精度が出しにくかったり、メンテナンス性に劣ったりするデメリットが挙げられます。

分割したキャビティとコアを組み合わせる「分離構造」

「分割構造」は、キャビコアを2つ以上の部品に分割して、組み合わせて製作する方法です。成形品を設計通りの形状にするために、キャビコアを分割しなければならない場合も多いです。

例えば、成型品の形状が複雑であったり、サイズが小さくて加工できない場合、また行き止まりの箇所に空気がたまって樹脂が行き渡らない場合などが挙げれられます。

一体構造とは逆で、各部品が取り外しできるためメンテナンス性に優れますが、部品点数は多くなるので材料コストが高くなりやすいといったデメリットが挙げられます。

一度着手したキャビコアの形は変えられる？

キャビコアの設計を進めていく途中で、部品の形状を変更する場合があります。例えば以下の場合です。

• 成形品の引き抜きをよりスムーズに行いたい場合
• キャビティのサイズをより小さくしたい場合
• 金型の組み立てやメンテナンスをより簡単にしたい場合

他にも、コアには成形品の取り出しを助ける役割を担う突き出しピン（エジェクタピン）が取り付けられていますが、その突き出しピンの破損を防止したい場合などにも部品の形状変更が検討されます。

キャビコアの形を変更した事例①コーナーRを設ける

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角にRがない場合、その部分に集中的に応力がかかってしまい、破損しやすくなってしまいます。角にできるだけ大きなRを設けることで、応力の集中を防止できます。

キャビコアの形を変更した事例②キャビコア構造の変更

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破損しやすい部品だけを簡単に交換できるようにしたり、エアーベントを設ける目的で、一体構造から分離構造へと変更する場合があります。なお、エアーベントとは、ガスベントとも呼ばれ、金型に樹脂が流し込まれる際に、金型の中で圧縮された空気を金型の外に排出するための穴を指します。

また、分離構造から一体構造へと変更する場合もあります。例えば、キャビコアの部品を一体化することによって、よりコンパクトにしたい場合や強度を向上させたい場合などに有効な方法です。

キャビコア構造変更とコスト・難易度

分割構造の金型を一部入れ替えたり、金型削り方向を変えたりすることは、比較的簡単にかつコストも安く行うことができます。

しかし、キャビコアの構造を大幅に変更する場合や金型盛り方向への変更を加える場合には、肉盛り溶接後に切削加工が必要であり、かつ溶接を加えた箇所は金型の耐久性にも影響してしまいます。そのため変更は難しく、追加工費が高額になります。

製品設計者や金型設計者は、どういった変更を行う可能性があるかを事前に把握・推測した上で、金型の設計を行うことが重要です。

これらの他にも、突き出しピンに成形品が引っかかりやすい構造の場合に、より離型をスムーズにするために抜き勾配の角度を設ける方法が検討されることが多いです。

参考：抜き勾配の計算方法や設計時に必要な角度を解説！

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