プレス加工の工程: 加工の種類、金型の種類、それぞれが向く条件
プレス金型は、1回のプレスストロークで板金を切断、曲げ、成形、絞りします。このページでは、加工の種類、それらを組み合わせる金型の種類、そしてそれぞれが有利になる数量を説明します。
プレス加工の種類
あらゆるプレス部品は、これらの工程の組み合わせです。金型は、ステーションごとに複数の工程を組み合わせます。
| 加工 | 内容 | 注意点 |
|---|---|---|
| ブランキング (打抜き) | ストリップまたは板から、部品の外形を切り出します。 | ばりはパンチと反対側に出ます。切り口には滑らかなせん断面と、粗い破断面があります。 |
| ピアシング (穴あけ) | 部品内部に穴や長穴を打ち抜きます。 | 穴径は板厚以上にしてください。ステンレスや硬い調質ではさらに大きくします。 |
| ノッチングとトリミング | 縁の金属を除去する、または部品を最終外形に切り整えます。 | トリム線がばりの向きと、他の部品と合わさる縁を決めます。 |
| ランシング | 切り屑を出さずに、金属を切って持ち上げます。タブ、ルーバー、クリップを作ります。 | 薄い材料では、ランス加工により隣のウェブが歪むことがあります。 |
| 曲げ | V型、U型、ワイプ型の金型で、直線に沿って金属を折り曲げます。 | スプリングバックと圧延方向が、最終角度と最小曲げ半径を決めます。 |
| 成形とエンボス | 平面を補強する、または部品を位置決めするリブ、ディンプル、ビードを盛り上げます。 | 鋭い半径や深いエンボスでは、局部的に肉厚が減ります。 |
| コイニング | 高い力で金属を圧縮し、板厚の維持、縁の平坦化、細部の鮮明化を行います。 | 同じ外形の打抜きよりはるかに大きなトン数が必要です。 |
| バーリング | 穴をあけた箇所から立ち上がりを引き出し、ねじのかみ合いを増やします。 | 薄板のタップ穴でよく使われます。立ち上がりの高さは板厚で制限されます。 |
| 絞り | 平らな金属を引き込んで、カップ、箱、シェルにします。 | 1回の絞り深さには限りがあるため、深い部品には再絞りと、場合によっては焼きなましが必要です。 |
| ファインブランキング | 板を押さえ、狭いクリアランスでせん断して、全面がせん断面の切り口を得ます。 | 金型費は高くなります。歯車、カム、レバーのような厚い部品に向いています。 |
金型の種類
金型の種類によって、金型費、部品単価、加工会社が1時間に作れる個数が決まります。
単工程金型
1回のプレスストロークで1つの工程を行います。部品は手作業またはロボットで金型間を移動します。金型費は低いものの、1個あたりの人手がかかるため、少量生産と単純な部品に向いています。
コンパウンド金型
1回のストロークで打抜きと穴あけを行います。部品は平らなまま出てきて、穴と外形の位置関係が厳密です。形状の少ない平板部品に限られます。
順送金型
コイルストリップが一列のステーションを進みます。各ステーションが1つの工程を行い、最後のステーションで完成部品が落ちます。キャリアストリップに付けたままにできる大量生産部品の標準的な方法です。
トランスファー金型
部品を早い段階でストリップから切り離し、フィンガーでステーションごとに搬送します。順送金型より大きく深い部品を扱え、すべての面に加工できます。
深絞り金型
平らなブランクを、複数回の絞りでカップやシェルに引き込みます。深さと数量に応じて、単独の金型、順送の組み、トランスファーラインのいずれかで運用します。
フォースライドまたはマルチスライド
カムで駆動するスライドが、複数の方向からワイヤーやストリップを成形します。プレス金型では不得意なばね、クリップ、複雑な曲げを、低い金型費で作ります。
どの数量でどの工法が合うか
加工会社が通常行う見積の傾向から集めた代表的な範囲です。保証ではありません。実際の数字は、部品の見積を出す加工会社が決めます。
| 工法 | 代表的な部品 | 代表的な年間数量 | 代表的な金型費 | 代表的なリードタイム |
|---|---|---|---|---|
| 単工程金型 | 単純な平板部品と少量生産 | 50,000未満 | $2k〜$20k | 金型製作に4〜10週間 |
| コンパウンド金型 | 平面度と、穴から外形までの精度が必要な平板部品 | 5,000以上 | $5k〜$40k | 金型製作に6〜12週間 |
| 順送金型 | 形状の多い平板・成形部品 | 50,000以上 | $10k〜$80k | 金型製作に10〜20週間 |
| トランスファー金型 | ストリップから切り離される大型または深い部品 | 20,000以上 | $20k〜$150k | 金型製作に12〜24週間 |
| 深絞り | カップ、シェル、缶、密閉筐体 | 25,000以上 | $15k〜$100k | 金型製作に12〜20週間 |
| フォースライドまたはマルチスライド | クリップ、ばね、端子、ワイヤーフォーム | 100,000以上 | $3k〜$20k | 金型製作に6〜12週間 |
| レーザー切断+プレスブレーキ | 試作と少量のブラケット | 10,000未満 | 少ない、またはなし | 1〜4週間 |
| ファインブランキング | 全面がせん断面の切り口を持つ厚い平板部品 | 50,000以上 | $40k〜$200k | 金型製作に14〜26週間 |
代表的な設計上の限度
最初の図面レビューの出発点であり、仕様ではありません。加工会社が、材料と調質に合わせて確認します。
- ピアス穴の直径軟鋼では板厚の1倍以上。ステンレスやばね調質では1.5〜2倍にします。
- 穴から縁まで板厚の1.5〜2倍以上。足りないと縁がふくらみます。
- 穴から曲げ線まで板厚の2倍に曲げ半径を足した値以上。足りないと穴が伸びて楕円になります。
- 内側の曲げ半径延性のある鋼では板厚の1倍以上。アルミニウム6061や硬い調質ではさらに大きくします。
- 曲げ逃がし板厚と同じかそれ以上の幅の切り欠き。角で金属が裂けるのを防ぎます。
- フランジ長さ板厚の2.5倍に曲げ半径を足した値以上。曲げる間、フランジが金型に収まっているようにします。
- 第1絞り軟鋼でブランク径とカップ径の比がおよそ1.8〜2。それ以上深くするには、1.2〜1.4程度の再絞りが必要です。
ばり高さの限度 と 追加費用が発生する公差 で、価格を最も動かす2つの指示を解説しています。
プレス部品ができるまで
図面から出荷まで。金型が最初なので、スケジュールを決めるのはプレスではなく金型です。
図面を確認する
加工会社が材料、板厚、公差、形状を確認し、金型費を押し上げる点を指摘します。価格の変動の多くはこの段階で生じます。
金型の設計と製作
金型工場がストリップレイアウトとステーションを設計し、ワイヤー放電加工、フライス加工、研削で金型を製作します。金型製作の標準的な期間は6〜24週間です。
トライアルと初品
金型をプレスにかけ、サンプルを図面に照らして測定し、量産の前にバイヤーが承認します。
コイルからの量産
コイルが設定したストローク数でプレスに送られます。センサーが誤送りや短送りを監視し、作業者は一定の間隔で部品を確認します。
二次加工
金型だけでは足りない部品は、ばり取り、タップ、溶接、めっき、組立へ進みます。
検査と出荷
加工会社は管理計画に基づいて抜き取り検査を行い、錆と損傷を防ぐ梱包をして、納入計画に沿って出荷します。
- ばり取り、タンブリング、振動仕上げ
- タップ加工とねじ成形
- スポット溶接、プロジェクション溶接、レーザー溶接
- 亜鉛、ニッケル、すずめっき
- ステンレス鋼の不動態化処理
- 電着塗装、粉体塗装、塗装
- ばね鋼の熱処理と応力除去
- リベットとセルフクリンチング締結部品
- 組立とキッティング
- マーキング、洗浄、梱包
よくあるご質問
部品に合うプレス工法はどう見分けますか。
年間数量、部品サイズ、絞り深さ、形状の数の4点で決まります。形状が多い大量生産の部品は、順送金型が合うことが多くあります。深いカップには絞り金型、ストリップに付けたままにできない大きな部品にはトランスファー金型が向いています。年間数千個以下では、レーザー切断とプレスブレーキ成形の方が、どの金型よりも安い場合が多くあります。
1つの部品で複数の工法を使えますか。
はい。順送金型で打抜きと成形を行い、プレス外でタップ、溶接、めっきを行う部品もあります。すべての見積に、全工程と担当者の記載を求めてください。
プレス加工は切削加工より安いですか。
数量が多ければ、1個あたりはプレスの方が安くなります。金型が1回のストロークで部品を作るためです。ただし先に金型費を支払う必要があるため、少量では切削加工やレーザー切断が有利になるのが普通です。分岐点は、部品にもよりますが、年間数千個から数万個の間であることが多くあります。
図面はお手元にありますか。マッチングを依頼しましょう。
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