クランプ力（締付力）の算出要件

クランプ力が不足しているとバリが発生します。一方、過大な成形機を選定すると、コストと床面積の無駄につながります。クランプ力の適正な算出は、射出成形において最も基本的かつ頻繁に誤って実施される計算の一つです。私は、根拠のない数値を直感で設定するエンジニアも見てきましたし、過度に保守的な見積もりを用いて、必要以上に2倍もの大きさの成形機で部品を成形しているケースも見てきました。以下に、正しい算出方法を示します。

主なポイント

| 項目 | 主な情報 |

基本原理

クランプ力とは、溶融プラスチックが金型を開こうとする圧力に対し、金型を閉じた状態に保つために加えられる力です。この力は、部品の投影面積（分型面に対して真っ正面から見たときに見える面積）全体に作用します。

基本式：

  
クランプ力（トン） = 投影面積（in²） × キャビティ内圧（psi） ÷ 2,000  

一見単純ですが、その難しさは、特にキャビティ内圧の推定にあります。

算出プロセス

ステップ1：投影面積の算出

単一キャビティの場合：

  
投影面積 = 部品面積 + ランナー面積  

多キャビティの場合：

  
投影面積 = （部品面積 × キャビティ数） + ランナー面積  

重要： 分型面における面積のみをカウントしてください。分型面より上または下にある領域は、金型開こうとする力には寄与しません。

ステップ2：キャビティ内圧の推定

ここでは経験が重要です。キャビティ内圧は以下の要因に依存します：

• 材料の粘度

• 肉厚

• 流動長

• ゲートのサイズおよび形状

• 成形条件パラメータ

材料別キャビティ内圧の目安（単位：psi）

| 材料 | 典型的なキャビティ内圧範囲 | 一般的な範囲 |

ステップ3：材料係数の適用

簡易計算のため、以下の材料係数（トン／平方インチ）を用います：

| 材料 | 係数（トン／in²） | 備考 |

ステップ4：安全率の追加

推奨安全率：10–20％
理由：

• 材料の粘度はロット間でばらつく

• 成形条件は時間とともにドリフトする

• バリの修正は高コストである

• 定格能力の90％で運転すると、余裕が全くなくなる

実際の計算例

例1：シンプルな民生品部品

部品仕様：

• 材料：ABS

• 部品投影面積：18 in²

• キャビティ数：4

• ランナー投影面積：6 in²

計算：

  
総投影面積 = (18 × 4) + 6 = 78 in²  
材料係数（ABS） = 2.75 トン／in²  
基本クランプ力 = 78 × 2.75 = 214.5 トン  
15％安全率適用 = 214.5 × 1.15 = 247 トン  

推奨成形機：250–300トン

例2：自動車部品（ガラス繊維充填）

部品仕様：

• 材料：30％ガラス繊維充填ナイロン

• 部品投影面積：45 in²

• キャビティ数：2

• ランナー投影面積：8 in²

計算：

  
総投影面積 = (45 × 2) + 8 = 98 in²  
材料係数（GFナイロン） = 4.5 トン／in²  
基本クランプ力 = 98 × 4.5 = 441 トン  
15％安全率適用 = 441 × 1.15 = 507 トン  

推奨成形機：550–600トン

例3：薄肉容器

部品仕様：

• 材料：PP

• 部品投影面積：25 in²

• 肉厚：0.8mm（薄肉）

• キャビティ数：8

• ランナー（ホットランナー）：0 in²

計算：

  
総投影面積 = 25 × 8 = 200 in²  
材料係数（PP薄肉） = 1.8 × 1.75 = 3.15 トン／in²  
基本クランプ力 = 200 × 3.15 = 630 トン  
10％安全率適用 = 630 × 1.10 = 693 トン  

推奨成形機：720–800トン

必要クランプ力（トン数）を増加させる要因

| 要因 | 影響 | 解決策 |

必要クランプ力（トン数）を低減させる要因

| 要因 | 影響 | 注意点 |

クランプ力以外の成形機選定要件

クランプ力は単なる一つの基準にすぎません。以下の項目も確認してください：

ショットサイズ

  
必要なショットサイズ = （部品重量 × キャビティ数） + ランナー重量  
成形機容量 = 必要ショットサイズ ÷ 0.70  

（通常の最大使用率＝バレル容量の70％）

プレートサイズ

金型が以下の範囲内に収まることを確認：

• ティーバー間隔（幅）

• プレートサイズ（高さおよび幅）

• 最小／最大金型高さ

クランプストローク

  
必要なストローク = 金型開口高さ + 部品深さ + 安全余裕（2–3インチ）  

成形機チェックリスト

| パラメータ | 要件 | 余裕 |

用途別のクランプ力（参考値）

| 用途 | 一般的な範囲 | 主な要因 |

よくある誤り

誤り1：キャビティ内圧ではなく油圧を用いる

誤り：2,000 psiの機械設定圧を用いる
正解：4,000–6,000 psiの実際のキャビティ内圧を用いる
機械の圧力設定値は、プラスチックが実際に受ける圧力ではありません。ノズル、ランナー、ゲートを通る際の圧力損失により、実際のキャビティ内圧は通常2–3倍になります。

誤り2：ランナー面積を無視する

誤り：部品の投影面積のみを算出
正解：ランナーおよびスプレーエリアを含める
コールドラナーでは、投影面積が10–20％増加することがあります。

誤り3：成形条件の変動を考慮しない

誤り：厳密に要求値に合わせて算出
正解：10–20％の安全率を追加
材料の粘度はロット間で変動し、成形条件もドリフトし、限界ギリギリでの運転では最適化の余地が全く残されません。

誤り4：「念のため」過大な機械を選定する

誤り：算出値を単純に2倍にする
正解：適切な安全率を適用する
過大な成形機は、時間当たりのコストが高く、小ショットを効率よく成形できない可能性があります。

バリのトラブルシューティング

計算が正しくてもバリが発生する場合の対応：

| 症状 | 可能な原因 | 対策 |

クランプ力算出テンプレート

プロジェクトで以下のワークシートをご活用ください：

プロジェクト情報：

• 部品名： _______________

• 材料： _______________

• キャビティ数： _______

投影面積算出：

• 部品面積： _______ in²

• × キャビティ数： _______

• = 部品総面積： _______ in²

• ランナー面積： _______ in²

• = 総投影面積： _______ in²

クランプ力算出：

• 総投影面積： _______ in²

• × 材料係数： _______ トン／in²

• = 基本クランプ力： _______ トン

• × 安全率（1.15）： _______

• = 必要クランプ力： _______ トン

成形機選定：

• 算出要件： _______ トン

• 推奨成形機： _______ トン

• その他確認事項： [ ] ショットサイズ　[ ] プレートサイズ　[ ] ティーバー間隔　[ ] ストローク

まとめ

クランプ力の算出は複雑なものではありませんが、材料・部品・成形プロセスに対する理解が不可欠です。提示した公式はあくまで出発点であり、類似部品や材料に関する経験が、あなたの見積もり精度を高めます。判断に迷った場合は、成形業者と相談してください。彼らは同様の部品を既に多数成形しており、何が有効かを熟知しています。また、忘れてはならないのは、「やや大きめの成形機で成形する」ことは容易ですが、「小さすぎる成形機でバリとの闘いを続ける」ことは非常に困難であるということです。ク