金属プレス加工は、平らな金属板から複雑な部品やコンポーネントを製造する方法です。精密工学を基盤とする業界では、金属プレス加工の様々な種類とその用途を理解する必要があります。金属プレス加工機は、特殊な工具と金型を用いて金属板を成形・切断する加工機械です。
金属スタンピングには、プログレッシブダイスタンピング、コンパウンドスタンピング、トランスファーダイスタンピング、および 4 スライドスタンピングの 4 つの主なタイプがあります。これらの異なるプロセスにはそれぞれ異なる利点があり、さまざまなニーズに合わせた金属加工部品の製造に適しています。
目次
金属プレス加工の4つの種類
プログレッシブダイスタンピング
プログレッシブダイスタンピングは、大量生産に適した方法です。コイルから切り出された金属片は、複数の成形金型に自動的に通されます。各金型は、ブランクを加工し、部品を最終形状に近づけていきます。
材料が最終停止位置に到達すると、完成品は金属ストリップから分離されます。同時に、新しい金属シートが順送金型の始端に挿入され、最初のパスが行われます。順送金型は、各金型ステーションの位置決め穴にガイドピンを押し込むことで、毎回同じ部品を製造します。
複合スタンピング
複合プレス加工は、ワッシャーなどの単純な平板状の金属部品を製造する方法です。また、シール、固定具、シールド、バッフル、フレームなど、公差が小さい複雑な部品の製造も可能です。
他のスタンピング方法よりも多くの切断、打ち抜き、曲げを1回のパスで行うことができます。そのため、中量から大量生産においてコスト効率に優れています。速度は部品のサイズによって異なります。
高い再現性を備えたシンプルな部品の迅速な製造には適していますが、複雑なパターンには適さない場合があります。このような場合は、順送スタンピングの方が適しています。
トランスファーダイスタンピング
トランスファーダイスタンピング 金属プレス加工の一種で、各部品を個別のユニットとして扱います。機械はまず部品を金属ストリップから切り離します。その後、部品は別の場所に移動され、異なる方法で加工されます。
これは、ローレット加工、リブ加工、ねじ山加工など、細かいディテールが多数含まれる部品を作るのに最適な方法です。銅、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属で、管状の部品や深絞り部品を作るのに最適です。
これらの特徴に加えて、トランスファーダイスタンピングには他にも重要な利点があります。大型部品の製造に最適な方法であるため、少量生産には非常に効果的で費用対効果に優れています。
この方法を用いることで、様々な表面仕上げを実現できます。また、異なる金型を使用するため、プレートガイドやリフターは不要です。さらに、1つまたは複数の金型を使用することで、通常は金型コストを削減できるため、多くの金属プレス加工プロジェクトに最適です。
4スライドスタンピング
垂直スタンピングを使用する金属スタンピングプレスとは対照的に、4 スライド スタンピングでは、互いに接続されたギアとシャフトによって移動する 4 つの水平移動スライダーを使用します。
これらのスライダーはワークピースに直角に接触するため、金属の正確で均一な形状が確保されます。航空宇宙、電子機器、自動車産業など、様々な分野でこの方法が複雑で精密な部品の製造に利用されています。
金属プレス加工はどのように機能しますか?
金属プレス加工では、ダイセットの上部と下部を用いて、平らな金属板を所定の形状に切断します。この作業は、大型のプレス機で行われます。
機械の金型は、原材料を切断、曲げ、打ち抜き、トリミング、穴あけ、延伸、または絞り加工し、適切なサイズの完成品を作ります。スタンピングは、シンプルなブラケットや機器のハウジングから自動車のフレームまで、さまざまな製品の製造に使用できます。
金属プレス加工がなぜ重要なのか?
金属プレス加工は、効率性を重視した技術であり、多くの分野における大量生産と低コスト生産の鍵を握っています。金型、作業員、そして時間を削減することで歩留まりを向上させ、コストを削減し、大量生産において大幅なコスト削減を実現します。
大量生産においては、部品の製造に材料を必要とする機械加工よりも、スタンピング加工の方が一般的に迅速で材料使用量も少なくて済みます。複雑で精密な部品形状の場合、鍛造加工の方がコストが高くなる場合がありますが、スタンピング加工はより迅速で均一な仕上がりが得られるため、より優れた選択肢となります。
金属プレス加工に使用される最も一般的な材料は何ですか?
日常生活において、金属プレス加工に使用できる金属材料は数多くあります。一般的な金属材料の一部を以下に示します。
銅合金
銅合金は導電性があり、成形しやすく、錆びないため、電気・空調設備や空調設備の用途に最適です。さらに、銅合金は成形性に優れているため、金属切削や複雑な形状の加工に最適です。ただし、柔らかいため、高強度の用途には適していません。
鋼合金
鋼およびその合金は、強度、低コスト、そして汎用性に優れているため、機械産業の基盤として、一般的な金属プレス加工に最適です。軟質の展延性鋼合金は、プレス加工後に加熱することで硬化させることができます。
アルミニウム合金
アルミニウム合金は、軽量で錆びにくく、優れた熱伝導性を持つことから、航空宇宙産業や自動車産業で広く使用されています。鋳造プロセスにより、アルミニウムとその合金は複雑な形状に容易に成形できます。アルミニウムとその合金は、柔軟性と成形の容易さで知られています。
特殊金属
例えば、チタン合金やニッケル合金は過酷な環境でも使用できます。正確には、合金の種類や用途によって異なりますが、高い強度と耐腐食性、高温耐性、そして過酷な環境への耐性を備えています。
特殊金属は、化学、航空機、原子力、エネルギー、海洋などの産業における過酷な環境下で優れた強度を発揮します。しかし、その強靭性と強度ゆえに、鋳造はより困難になり、コストも高くなる傾向があります。
特定の作業に適した金属打ち抜き加工方法を選択するには、必要な材料の種類、設計の複雑さ、製造する部品の数、予算などの要素を考慮する必要があります。
例えば、銅は電気用途に最適な金属かもしれません。鋼は耐久性の高いデザインに最適な金属です。アルミニウムは軽量なデザインに最適な金属です。特殊な金属は、厳しい腐食条件や温度条件にも適しています。
金属プレス加工にはどのような方法がありますか?
金属プレス加工には様々な方法があり、それぞれが特定の製造プロジェクトのニーズに合わせて設計されています。以下に、金属プレス加工機の最も一般的な動作方法を挙げます。
パンチ
この工程では、パンチとダイを用いて金属板に穴やその他のスペースを切り出します。例えば、自動車部品や電子機器など、多くの製品において、パンチ、スロット、穿孔などの穴あけ加工に広く使用されています。
パンチング加工では、正確なサイズに非常に近い穴をあけることができますが、これは材料の種類と厚さ、穴のサイズ、金型の品質と状態によって異なります。 パンチング加工のメリットとデメリット、そしてその仕組みを理解する プロセスを最適化して最良の結果を得ることができます。
ブランク
ブランキングはパンチングに似ていますが、最終形状に穴を開けるのではなく、金属板から形状を切り出すことが目的です。鋼板ブランキングは、材料を連続的に供給するため、セットアップと部品の取り扱いが容易で、金属部品を低コストで製造できる方法です。
部品を効率的に積み重ねることで廃棄物を削減し、正味重量のみを輸送することで輸送コストを削減します。当初は自動車業界と製造業界のみで使用されていましたが、ブランクを最終部品の形状に合わせて成形できるため、より多くの業界で普及が進んでいます。
曲げ
曲げ加工とは、金属を特定の箇所に強く押し付けることで成形する加工方法です。圧力ブレーキ成形では、まず材料をモジュール上に置きます。モジュールは金属板に張力と圧力を加えて成形します。曲げ加工後には反発力が発生するため、特定の角度に成形するには過度の曲げ加工が必要になります。
スプリングバックは、材料の種類と成形方法の両方に影響されます。板金は曲げると伸びます。これは、外側の曲げ座屈と内側の曲げ半径によって測定されます。板厚、材料特性、金型の選択はすべて、スプリングバックに影響を与えます。さらに、曲げ加工はタブやスロットなどの成形にも用いられます。
鋳造
鋳造工程では、圧力を用いてワークピースの表面を成形・硬化させることで、精密な形状と滑らかなエッジを実現します。この方法は、研磨やバリ取りなどの追加工程を省くことで、時間とコストを節約します。
鋳造プロセスは、コイン、バッジ、ボタン、精密部品の製造など、細部のディテールや微細な特徴が重視される様々な分野で活用されています。これらの技術に関する詳細は、 精密金属プレス加工 金属鋳造加工の概要.
エンボス加工
エンボス加工では、金属板の表面に凹凸の模様を形成します。装飾パネルなどの装飾によく用いられます。スタンピング加工では、精度が望ましい外観と感触を実現する鍵となります。
フランジング
板金部品に隆起したエッジやリップを作ることを「フランジ加工」といいます。この材料は自動車のパネルやダクトなどに使用されます。フランジ加工の精度は、シールが適切に機能し、構造の一貫性を維持するために不可欠です。
金属プレス加工のメリットとデメリット
この世に完璧な職人技など存在しません。どんな工程にも長所と短所はあります。では、金属プレス加工の長所と短所について見ていきましょう。
金属プレス加工の利点
金属部品加工業界にとって、金属打ち抜き加工プロセスには次のような利点があります。
- 費用対効果が高い金属プレス加工は非常に効率が高く、高品質な部品を大量に生産できます。プレス金型は非常に堅牢で、交換が必要になるまで数千個、あるいは数百万個の部品を生産できます。また、労力と材料の無駄が少ないため、コスト効率も優れています。
- 高精度金属プレス加工は、部品製造において非常に精密な方法です。コンピュータ支援設計（CAD）とコンピュータ数値制御（CNC）により、厳しい公差と正確な寸法が保証されます。
- 時間とお金を節約金属プレス加工工程を自動化することで、生産スピードが向上し、納期も短縮されます。
- 汎用性金属プレス加工は、鋼、アルミニウム、真鍮、銅など、幅広い金属材料に使用できます。これにより、メーカーは様々な事業や用途向けに、多種多様な部品を製造することができます。
- 材料を節約: スタンピング技術は、精密な切断と成形により廃棄物を削減します。これにより、原材料コストの削減だけでなく、資源とエネルギーの無駄も削減されます。
- 複雑な形状金属プレス加工では、非常に複雑な形状の部品を高精度に製造できます。多くの場合、1回の工程で完了するため、複雑な部品の製造工程が簡素化されます。
- 強度と耐久性金属プレス部品は、その堅牢性と耐久性で知られています。冷間加工により、金属はより強固になり、耐摩耗性と耐腐食性が向上し、その他の外部からの影響を受けにくくなります。そのため、金属プレス加工は、長期にわたって信頼性の高い性能が求められる部品の製造に最適です。
金属プレス加工の欠点
完璧なものなど存在しないのと同様に、金属打ち抜き加工の際に遭遇する可能性のある問題には次のようなものがあります。
- 破裂パンチが摩耗したり、パンチ間のスペースが不足したりすると、穴や輪郭の周囲の表面が破損する可能性があり、メンテナンスやツールの交換が必要になります。
- 部品の破損負のトン数（逆トン数）は部品の破損につながる可能性があります。これは、パンチが切断時に金属を突き破り、パンチとスタンピングユニットが下方に押し下げられる現象です。
- スクラップウェブ再調整が必要な古い金型や位置がずれた金型から出た部品間の余分な金属スクラップ、およびメンテナンスが必要な工具。
- バーズ. ずれたパンチや金型から除去する必要がある鋭く盛り上がったエッジ。
- 設計の複雑さの限界: 非常に複雑な設計は実行できないか、追加の手順が必要になる場合があります。
- 工具の摩耗とメンテナンス金型とツールは定期的なメンテナンスと交換が必要であり、コストとダウンタイムが増加します。
- 材料の制限: 一部の素材は壊れやすすぎが不十分であったり、柔軟性が十分でなかったりするため、使用できない場合があります。
金属スタンピングの一般的な用途は何ですか?
金属プレス加工は、精密金属部品の製造における優れた能力から、幅広い用途に利用されています。以下に、一般的な用途をいくつか挙げます。
- 自動車産業金属プレス加工は、高品質・安全基準を満たす部品を迅速かつ正確に大量生産することを可能にします。自動車産業向けのブラケット、パネル、電気接続部品などを製造しています。
- 航空宇宙金属プレス加工は、厳格な業界基準を満たす堅牢で軽量な部品の大量生産を可能にします。例としては、構造部品、エンジン部品、ファスナーなどが挙げられます。
- エレクトロニクス産業電子部品は精度が求められ、様々な導電性材料が使用されるため、金属プレス加工はコネクタ、端子、ハウジングの製造に用いられます。
- 医療分野このプロセスでは、高精度、生体適合性、複雑な形状の部品を製造できます。例えば、外科用器具、インプラント、ステントなどです。
- 消費財業界金属プレス技術を用いて、多種多様な製品を製造できます。製品のサイズや難易度は様々です。
- 産業機械金属プレス加工は、耐久性と品質に優れた部品の製造に用いられます。例えば、機械、エンジン、重機などの部品が挙げられます。これらの部品は、過酷な産業環境で動作する必要があります。
どのような種類の金属打ち抜きプレスが利用可能ですか?
ここでは、いくつかの異なるタイプの金属打ち抜きプレスを紹介します。
機械プレス
これらの機械は、フライホイール機構に接続されたモーターを搭載しています。部品を素早く加工できるため、シンプルで浅い形状の部品の加工に最適です。
これらは通常、自動車、家電製品、工具などの部品を製造するためのプログレッシブスタンピングおよびトランスファースタンピングに使用されます。
油圧プレス
これらのプレスは機械プレスほど高速ではありませんが、より柔軟性があります。ダイスペース、圧力、ストローク長を変更できるため、タンク、シリンダー、ボウルなど、深く複雑な形状のものを作るのに使用できます。
機械式サーボプレス
これらのプレスは機械プレスと同等の速度でありながら、油圧プレスのように様々な曲げ加工が可能です。速度、ストローク、位置、スライドの動きを微調整できるため、様々な金型、部品の種類、出力速度に対応できます。
空気圧プレス
製本業界で広く使用されている空気圧式プレス機は、圧縮空気を用いて切断や曲げなどの機械加工を行います。油圧式プレス機と比較して、空気圧式プレス機はより高速かつクリーンな作業を実現します。完全空気圧式プレス機は、圧縮空気以外の動力源は一切使用しません。オペレーターは材料をセットし、プレス工程を開始し、最終製品を取り出します。
金属プレス加工プロセスを選択する際に考慮すべき事項
適切な素材を選ぶ
選択する材料の種類は、部品の機能だけでなく、プレス加工方法にも影響を与えます。材料の強度、柔軟性、耐錆性といった要素を考慮する必要があります。材料がプレス加工時のストレスに耐えられるかどうかも考慮する必要があります。使用時に負荷がかかった際に、どのように挙動するかも重要です。適切な材料を選択することは、プレス加工された部品が適切に機能するための第一条件です。
精度
精度は金属プレス加工において使われる用語であるだけでなく、遵守すべきルールでもあります。計画に必要な公差を把握することが重要です。公差が狭すぎるとコストが上昇します。したがって、精度と実用性のバランスを見つける必要があります。プレス加工で何ができるのか、どのような工具を使用するのかを検討してください。公差が狭すぎるのは、公差が不十分なのと同じくらい問題です。
複雑さと実現可能性
複雑な模様は紙の上では美しく見えるかもしれません。しかし、金属プレス加工でそれを実現できるでしょうか？プレス加工の限界を考慮してください。あなたの計画は、整合性を損なうことなく実現できるでしょうか？デザインを簡素化したり、複数のパーツに分割したりすることが、デザインをリアルに見せるための鍵となるかもしれません。
費用対効果
金属プレス加工においては、効率性とコスト効率は密接に関係しています。部品の製造にどれだけの工程が必要かを考えてみましょう。工程が多く、部品が複雑な場合は、コストが増加します。品質を損なうことなく、設計をシンプルにするよう努めましょう。工程がシンプルであればあるほど、コストは低くなります。
機器とツール
利用可能なスタンピングツールと装置は、お客様の設計に適合している必要があります。もちろん、ツールを特注することも可能ですが、費用は高くなります。そのため、既存のツールに合わせて設計を調整する方がコストを抑えられます。最適なソリューションを見つけるために、専門家やツールメーカーとご相談ください。
プロトタイピング
試作サンプルは量産開始前に製作されます。サンプルをテストすると、設計上の誤りが見つかる場合があります。これらの誤りはコンピュータ画面上では確認できませんが、これは部品が実際に正常に動作することを確認するための非常に重要なステップです。
金属打ち抜きプレスを使用する際に注意すべき安全上の問題は何ですか?
可動部品、鋭利な金属エッジ、そして圧迫力を使用する金属加工方法は、作業員にとって危険となる可能性があります。これには、感電、挟み込み、騒音、移動物体などが含まれます。
危険作業に従事する者は、安全靴、ゴーグル、手袋、耳栓など、適切な個人用保護具（PPE）を常に着用する必要があります。金属打ち抜き工具を使用する際は、安全を最優先に考えてください。人身事故を防ぐ上で重要な要素の一つは、作業者への教育です。