사출 성형 설계에서는 일반적인 금형 설계 고려 사항 외에도 다음 사항에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

1. 원하는 제품 치수 공차를 달성하려면 적절한 금형 치수 공차를 고려해야 합니다.
2. 성형 수축률의 변동을 방지하는 것도 고려해야 합니다.
3. 성형변형 방지가 반드시 고려되어야 한다.
4. 탈형 중 변형을 방지하는 것이 고려되어야 합니다.
5. 금형 제작 오류를 최소화하는 것이 필수적입니다.
6. 금형 정밀도 변동을 제어하는 ​​것도 고려해야 합니다.


**1. 적절한 금형 치수 및 공차**
**1.1 제품 치수 정밀도와 금형 치수 정밀도의 관계**
금형설계, 금형제작, 성형공정 등을 고려하여 제품도면을 작성하여야 한다.

금형 치수는 처음에 제품 도면에서 파생될 수 있습니다. 이러한 치수를 바탕으로 실제 금형 치수를 얻기 위해 금형을 제작합니다. 이 금형을 이용하여 실제 성형품을 얻을 수 있으며, 요구되는 치수 공차와 비교하여 치수를 확인할 수 있습니다.

**1.2 적정 수축률**
앞서 언급한 바와 같이, 동일한 수지, 동일한 착색제를 사용하더라도 성형조건에 따라 수축률은 달라질 수 있다. 정밀성형에서는 수축률 변동이 최소화되어야 하며, 예측수축과 실제 수축이 이상적으로 밀접하게 일치해야 합니다. 일반적인 접근 방식은 유사한 과거 제품의 실제 수축률을 참조하여 수축을 추정하는 것이지만, 실험용 금형을 사용하여 실제 수축률을 얻은 다음 생산 금형에 맞게 정제할 수도 있습니다.

그러나 수축률을 완벽하게 예측하는 것은 거의 불가능하므로 시험 성형 후 금형 조정이 필요한 경우가 많습니다. 결과적으로 조정으로 인해 오목한 부분의 크기가 늘어나고 돌출부의 크기가 줄어드는 경향이 있습니다. 따라서 오목한 치수의 경우 더 작은 수축률을 사용해야 하고 돌출부의 경우 더 큰 수축률을 적용해야 합니다. 기어 외경의 경우 간섭을 피하기 위해 수축률을 작게 설정해야 합니다. 수축률이 클수록 백래시만 증가하기 때문입니다.

**2. 성형 수축률 변동 방지**
정밀사출성형에서는 정확한 치수에 맞는 금형을 제작하는 것이 필수적입니다. 단, 금형 치수가 고정되어 있어도 수축률 차이로 인해 실제 제품 크기가 다를 수 있습니다. 따라서 정밀사출성형에서는 수축률 조절이 매우 중요하다.

금형 설계의 적합성은 수축률을 크게 결정하며 이는 수지 배치에 따라 달라질 수도 있습니다. 착색제의 변화도 수축에 영향을 줄 수 있습니다. 더욱이, 성형 기계의 차이, 성형 조건의 가변성, 각 사이클의 재현성과 일관성은 모두 실제 수축에 영향을 미쳐 제어를 어렵게 만듭니다.

**2.1 수축률에 영향을 미치는 주요 요인**
제품치수에 수축률을 더하여 금형치수를 도출할 수 있으므로 수축에 영향을 미치는 주요 요인을 고려하여 금형설계를 하여야 합니다.

성형 수축에 영향을 미치는 주요 요인으로는 (1) 수지 압력, (2) 수지 온도, (3) 금형 온도, (4) 게이트 단면적, (5) 사출 시간, (6) 냉각 시간, ( 7) 제품 벽 두께, (8) 강화 내용, (9) 방향, (10) 사출 속도. 이러한 요소는 수지 종류 및 성형 조건에 따라 다릅니다.

- **(1) 수지 압력**: 수지 압력은 수축에 큰 영향을 미칩니다. 압력이 높을수록 수축이 줄어들고 제품 크기가 늘어납니다. 동일한 캐비티 내에서도 제품 형상의 차이로 인해 수지 압력이 달라져 수축 변동이 발생할 수 있습니다. 다중 캐비티 금형에서는 캐비티 간의 수지 압력 차이로 인해 수축률이 달라집니다.

- **(2) 금형 온도**: 비결정성 수지와 결정성 수지 모두 금형 온도가 높을수록 수축이 증가합니다. 정밀성형에서는 금형온도를 일정수준으로 유지하는 것이 필수적이며, 금형설계 시 냉각회로에 주의를 기울여야 한다.

- **(3) 게이트 단면적**: 일반적으로 게이트 크기의 변화에 ​​따라 수축률이 달라집니다. 수지 흐름 특성으로 인해 게이트 크기가 증가함에 따라 수축이 감소합니다.

- **(4) 제품 벽 두께**: 벽 두께는 수축에 영향을 미칩니다. 비정질 수지의 경우 벽 두께가 클수록 수축이 증가하고 두께가 작을수록 감소합니다. 결정성 수지에서는 벽 두께의 과도한 변화를 피해야 합니다. 다중 캐비티 금형에서는 캐비티 벽 두께의 차이로 인해 수축 변화도 발생합니다.

- **(5) 강화 함량**: 유리섬유 강화 수지의 경우 유리섬유 함량이 높을수록 수축이 줄어들고 흐름 방향에 따른 수축은 흐름 방향에 따른 수축이 전체보다 작습니다. 뒤틀림을 방지하기 위해서는 게이트 디자인, 위치, 수량에 대한 세심한 고려가 필요합니다.

- **(6) 배향성**: 모든 수지는 어느 정도 배향성을 나타내지만 결정성 수지에서는 특히 중요합니다. 벽두께 및 성형조건에 따라 다릅니다.

성형 후 수축은 (i) 내부 응력 완화, (ii) 결정화, (iii) 온도 및 (iv) 습도와 같은 요인의 영향도 받습니다.

**2.2 대책**
- **(1) 러너 및 게이트 균형**: 논의한 바와 같이 수축률은 수지 압력에 따라 달라집니다. 단일 캐비티, 다중 게이트 또는 다중 캐비티 금형에서 균일한 충전을 달성하려면 게이트 균형이 필수적입니다. 게이트 밸런싱 전에 러너 내에서 흐름 균형을 이루는 것이 좋습니다.

- **(2) 캐비티 배열**: 성형 조건 설정을 단순화하기 위해 캐비티 배열을 신중하게 계획해야 합니다. 일반적인 캐비티 배열에서 금형 온도 분포는 게이트 주위에 동심원을 형성합니다. 다중 캐비티 금형의 캐비티 배열을 선택할 때 게이트 중심의 동심 링 배열이 최적입니다.


**3. 성형 변형 방지**
성형 변형은 수축 불균일로 인한 내부 응력으로 인해 발생하므로 수축 불균일을 최소화해야 합니다. 중앙 구멍이 있는 원형 제품의 경우 중앙 게이트를 사용해야 합니다. 그러나 수축이 흐름 방향과 수직 방향 사이에서 크게 다른 경우 타원형 모양이 나타날 수 있습니다. 높은 정밀도를 위해서는 신중한 게이트 균형을 유지하면서 3점 또는 6점 게이팅이 필요할 수 있습니다.


**4. 탈형시 변형방지**
정밀 제품은 일반적으로 크기가 작고 벽이 얇으며 때로는 리브가 얇습니다. 금형 설계는 제품 변형을 최소화하고 쉽게 탈형할 수 있어야 합니다. 고압 성형의 경우 제품이 금형 캐비티에 달라붙지 않도록 주의가 필요합니다. 저수축 수지로 기어를 성형하는 경우 배출측 템플릿에 기어 캐비티를 배치하는 것이 이상적입니다. 이젝터 핀을 사용할 경우 핀의 수와 이젝션 압력점은 변형을 방지해야 한다.


**5. 금형 제작 오류 최소화**
- **5.1 원하는 가공 방법에 적합한 금형 구조**: 원하는 제품 치수 정확도를 얻으려면 해당 금형 치수와 고정밀 가공이 필요합니다. 담금질이 필요한 금형 정확도를 유지하려면 높은 내마모성이 필수적입니다. 연삭기와 EDM은 0.01mm 이내의 정밀도를 달성할 수 있습니다.


- **5.2 모듈형 금형**: 모듈형 금형은 연삭을 통해 담금질된 부품에서 높은 정밀도를 달성하는 데 사용됩니다. 이 금형의 특징은 다음과 같습니다. - (1) 적절한 경도와 적절한 재료를 선택할 수 있는 능력
- (2) 내식성, 내마모성이 우수하다.
- (3) 별도의 열처리로 최적의 처리조건을 확보할 수 있다.
- (4) 경면성이 좋고 경면마감이 향상된다.
- (5) 구배각이 작아 연삭이 용이하다.
- (6) 경도 유지, 금형 수명 연장
- (7) 벤트 위치 설정이 용이하고 캐비티 충진이 간편합니다.
- (8) 연삭이 용이하고 부품 정밀도 및 호환성이 향상된다.


**6. 금형 정밀도 오차 예방**
각 사이클에서 슬라이딩 부품의 일관된 위치를 보장하려면 금형 정밀도의 변동을 최소화해야 합니다. 슬라이딩 부품의 담금질 및 연삭은 정밀도 유지를 위해 필요하며 측면 코어 슬라이딩 부품에는 위치 정렬을 위한 홈이 있어야 합니다.