金属プレス加工 プレス加工は製造業において重要な役割を果たします。金属板や帯板に圧力を加えることで、様々な形状や構造物を作り出します。この技術は複雑な部品を高精度に製造します。自動車、航空宇宙、電子機器、消費財などの業界では不可欠な技術です。
Yonglihao Machineryは 金属プレス加工サービス当社は、お客様の多様なニーズに応える高品質で精密なプレス部品を提供しています。当社の専門知識と先進技術を組み合わせることで、様々な用途に最適な性能と耐久性を実現します。
次のページでは、さらに詳しくご紹介します。 金属打ち抜きデザイン 基礎を学びます。強度が高く軽量なプレス部品の作製方法を探ります。また、公差や表面仕上げについても解説します。さらに、複雑なプレス部品の設計についても解説します。
金属プレス加工とは何ですか?
一般的に、スタンピングとは金属部品、製品、試作品を製造する工程を指します。社会の発展に伴い、様々な産業における金属部品の需要も増加しています。その結果、需要に応えるため、製造方法はより迅速かつ効率的にならざるを得なくなりました。このような状況において、金属スタンピングは平らな金属部品を標準化された部品に加工する優れた方法となっています。
金属プレス加工はどのように機能しますか?
スタンピングはプレス加工とも呼ばれます。通常、平らな金属片をプレス機に入れて特定の形状に打ち抜く工程です。スタンピングでは、プレス機が動力源となります。金属板を金型の間に挟んで押し込むことで、特定の部品が形成されます。
専門家は、金属を製造する前にCAD/CAM技術を用いて金型を設計します。最も重要なのは、これらの設計が正確でなければならないことです。また、同じ金型の3Dモデルに何百もの異なる部品が含まれている場合もあることを覚えておくことも重要です。そのため、設計プロセスの一部には長い時間がかかることがあります。
金属プレス加工の種類
主なものは4つあります 金属プレス加工の種類:
プログレッシブダイスタンピング
このプレス工程は通常、複数のステーションで構成され、それぞれ異なる機能を持ちます。金属はまずプレス機を通過し、その後ダイプレス機を通過します。この段階では、各ステーションが独自の切断、打ち抜き、または曲げ加工を行います。
各ステーションの作業は前のステーションの作業に基づいているため、金属はすべてのステーションを通過して初めて完成品となります。さらに、この金属プレス加工プロセスは、複雑な形状要件を持つ金属部品の製造に最適です。これにより、メーカーは 生産コストを削減する 処理時間を短縮します。
深絞りスタンピング
深絞りプレス加工では、金属板をパンチでプレス機に引き込む必要があります。これにより、金属板は製造業者のニーズに合わせて成形されます。この加工法の名称は、プレス加工された板の深さが幅よりも大きいことに由来しています。
深絞りプレス加工は、より多くの原材料を必要とする旋削加工よりも効率的でコストも低くなります。深絞りプレス加工は、電子リレー、調理器具、航空機部品、自動車部品の製造に広く使用されています。
4スライドスタンピング
4スライドプレス加工は、従来のプレス加工に比べて多くの利点があります。4つのスライドがあるため、4つの異なる金型を同時に使用して曲げ加工を行うことができます。材料を4つのスライドにセットすると、各軸が材料を曲げます。
これは理想的なスタンピング方法と考えられています。非常に優れた性能を持ち、多くの状況で使用できるためです。プロセスを正しく実行できれば、多くの複雑な製品を製造できます。また、頻繁な設計変更が必要な金属部品にも非常に柔軟に対応できます。
少量生産のスタンピング
この方法は、最初から必要なツールのコストを最小限に抑えたい企業に最適です。この金属プレス加工プロセスを使用すれば、小規模なプロジェクトやプロトタイプを簡単に作成できます。メーカーはまずブランクを製作します。次に、ツール部品と金型を組み合わせて、金属部品のプレス加工、曲げ加工、穴あけ加工を行います。
生産規模が小さく、成形工程をカスタマイズできるため、このプレス加工の単価は大幅に高くなります。しかし、金型の低コストがそれを補います。そのため、この加工法は、短期間で完了する必要があるプロジェクトにとって非常に費用対効果の高い方法です。
金属プレス加工設計の基礎
金属プレス加工の設計において、適切な材料の選択は非常に重要です。しかし、高品質な材料を使用するだけでは、最終製品の品質と性能を保証することはできません。優れた金型設計と適切な機械加工を組み合わせる必要があります。これらを組み合わせることで、要件を満たす高品質な部品が生まれます。
材料の選択
金属プレス加工の設計では、適切な材料の選択が重要です。一般的な材料としては、鋼、 アルミニウム、 そして 真鍮. 鋼鉄 鋼は高強度で耐久性に優れているため、高強度と耐摩耗性が求められる部品に適しています。しかし、鋼は延性が低く、加工が難しいという欠点があります。アルミニウムは軽量で延性があるため、軽量部品に適しています。ただし、強度が低いため、合金化による強度向上が必要です。真鍮は優れた導電性と耐食性を備えており、電気部品や装飾品に適しています。
ツール設計
効率的な金型設計 金属プレス加工の成功には、金型設計が不可欠です。金型設計では、開口部のサイズ、エッジ距離、曲げ半径といった要素を考慮する必要があります。材料の変形や破損を防ぐため、穴径は材料の厚さの1.2倍以上にする必要があります。エッジ距離が狭いと、プレス加工中に材料が裂ける可能性があります。エッジ距離は材料の厚さの2倍以上にする必要があります。曲げ半径の設計は、材料の厚さと延性を考慮する必要があります。一般的に、曲げ半径は材料の厚さの2倍以上にすることが推奨されます。正確な金型設計は、歪みを防ぎ、均一で高品質な部品の製造を可能にします。
共通プロセス
金属プレス加工 打ち抜き、曲げ、ピアシング、成形などが含まれます。各工程は部品の最終的な形状と性能に大きな影響を与えるため、それらを区別することが重要です。
- ピアスピアシングはスタンピングとも呼ばれ、パンチとダイを用いて金属板または金属片に穴を開け、切断する工程です。この工程では、金属製品の不要な部分が切り取られ、スクラップになります。
- ブランクブランク加工も、金属板や帯板に穴を開け、その後打ち抜いて部品を作る製造工程です。ただし、ピアシングとは異なり、打ち抜かれた部分は新しい金属片として使用されます。
- 曲げ金属を曲げる場合、金属の形状のみが変わります。また、板金の長さと幅は曲げる前と曲げた後で同じままです。
- 形にする成形工程では、金属を複数回曲げて複雑な形状を形成します。これは、材料の厚さを変えずに金属部品を製造できる、費用対効果の高い方法です。
高強度・軽量のプレス部品の設計
材料の最適化
高強度かつ軽量なプレス部品の設計においては、材料の最適化が不可欠です。そのためには、強度の高い鋼材や合金が不可欠です。特に自動車や航空機では、これらの材料が重要です。これらの材料は優れた強度と耐久性を提供するだけでなく、部品の大幅な軽量化にも貢献します。高強度鋼は鋼材の一種で、超高強度鋼（UHSS）や二相鋼（DP鋼）などが含まれます。これらは優れた強度対重量比を有しており、自動車部品に最適です。アルミニウム合金やチタン合金は、軽量でありながら高い強度を持つことから、航空宇宙部品の製造に広く使用されています。
構造設計
適切な材料を選ぶことは重要です。しかし、部品の形状を最適化することも同様に重要です。これは、強度と軽量性を兼ね備えた設計を実現する鍵となります。以下に、一般的な構造設計手法をいくつかご紹介します。
- リブデザイン: 部品の内部にリブを追加すると、強度と剛性を大幅に向上させることができます。しかも、重量はほとんど増加しません。リブ設計は自動車や航空機でよく見られ、ドアの内装や翼構造などの部品に使用されています。これらの部品には、リブが提供する強度とサポートが不可欠です。
- 戦略的間伐： 応力の少ない部分を薄くすることで、必要な強度を維持しながら部品の重量を軽減できます。例えば、自動車のシャシーやフレーム部品では、この技術が用いられています。材料使用量を削減し、軽量化を実現しています。
- 中空構造： 中空構造の採用により、高い強度を維持しながらさらなる軽量化を実現できます。例えば、中空アクスルや中空ビームは、車両重量の軽減だけでなく、燃費と操縦性も向上させます。
- 最適化されたジオメトリ: CADとFEAは部品の形状を最適化することができます。応力を分散させ、疲労や破損のリスクを軽減します。これらの技術は航空宇宙産業や自動車産業において不可欠であり、過酷な条件下でも部品の安全性と信頼性を確保します。
公差と表面処理
公差設計
金属プレス加工において、部品の適合性と機能を確保するには、正確な公差設計が不可欠です。公差とは、寸法のばらつきの許容範囲のことです。部品の嵌合方法に影響を与えます。一般的な公差規格には、ISO 2768やDIN 16901などがあり、様々な寸法に対する公差範囲と適用条件が規定されています。適切な金型設計と材料選定によって、厳密な公差管理を実現できます。高精度CNC工作機械は、偏差を低減します。金型加工にはCNC工作機械が用いられます。高品質で均一な材料も役立ちます。CNC工作機械は偏差を大幅に低減できるため、安定した高品質の部品製造が可能になります。
表面処理
表面処理 金属プレス部品の耐食性、耐摩耗性、そして美観を向上させる上で、表面処理は重要な役割を果たします。以下に、一般的な表面処理をいくつかご紹介します。
- 電気メッキ： ニッケル、クロム、亜鉛などの金属の薄い層を金属表面にめっきすることで、部品の耐腐食性と耐摩耗性を大幅に向上させることができます。一般的に、亜鉛めっき鋼は自動車のボディ構造において錆を防ぐ目的でよく使用されます。
- 陽極酸化処理： 主にアルミニウムとその合金に使用されます。この処理により、金属の表面に酸化膜が形成されます。この膜により、硬度と耐食性が向上します。アルマイト処理されたアルミニウム製品の表面は、外観を向上させるために染色されることもあります。これは電子機器の筐体でよく見られます。
- 粉体塗装： 粉体塗装は、静電噴霧によって金属表面に塗布され、加熱硬化することで硬い保護膜を形成します。粉体塗装は優れた耐腐食性と耐摩耗性を備え、有害なVOCを含まないため、環境に優しい塗料です。家電製品や家具の表面処理に広く用いられています。
複雑な形状のプレス部品の設計
複雑な形状
深絞りや曲線など、複雑な形状のプレス部品の製造には多くの課題があります。深絞り加工では、平らな金属を奥行きのある3D形状に加工する必要があります。この工程では、金属が薄くなったり、割れたりする可能性があります。これらの問題を解決するために、Yonglihao Machineryは材料の選定と金型設計に細心の注意を払うことを推奨しています。アルミニウムや一部の高張力鋼など、延性が高く成形性に優れた材料を使用することで、割れのリスクを軽減できます。また、金型設計では漸進的変形を考慮する必要があります。これにより、各工程における変形量が減少し、応力集中や割れを回避できます。
複雑な曲線を成形するには、正確な金型とプレス制御が不可欠です。複雑な曲線を設計するには、高精度な金型と高度なプレス加工装置が必要であり、それによって正確で均一な曲線を実現できます。CADとCAM技術がこれに貢献します。これらの技術は金型設計と加工を最適化し、製品の精度と品質を向上させます。
高度なテクニック
高度なダイスタンピングとトランスファーダイスタンピング 複雑な形状と大量生産の要求に対応するために使用される一般的な技術です。
- プログレッシブダイスタンピング: この技術では、複数の金型を使用し、それぞれが異なるプレス加工を行います。この多段階のプロセスにより、複雑な形状や高精度な部品を実現できます。プログレッシブダイスタンピングは大量生産に適しています。均一な部品を迅速に多数製造できるため、生産性が向上します。
- トランスファーダイスタンピング: この工程では、材料の帯状部分を複数の金型に通します。各金型は材料に対して異なるプレス加工を行います。プログレッシブダイスタンピングとは異なり、トランスファーダイスタンピングでは各工程が異なる場所で行われるため、非常に複雑な部品にも対応可能です。トランスファーダイスタンピングは、自動車部品や航空宇宙部品など、高精度で複雑な形状が求められる部品の製造に特に適しています。
結論
金属プレス加工の設計において、適切な材料の選択は非常に重要です。また、精密な金型の設計と適切な表面処理も重要です。これらの工程は、高品質で耐久性のある部品を製造するために不可欠です。鋼、アルミニウム、真鍮はそれぞれ独自の長所と課題を持ち、これらの要素が最終製品の性能に影響を与えます。正確な公差設計は不可欠です。プログレッシブダイプレスやトランスファーダイプレスといった高度な技術も不可欠です。これらは、複雑な形状を製造し、製品の安定性を維持するために不可欠です。
これらのガイドラインに従うことで、メーカーはプレス部品が最高水準を満たすことを保証できます。専門的な金属プレス加工サービスについては、 Yonglihao Machineryに連絡当社の専門知識により、お客様の製造ニーズに最適なソリューションをご提供します。
よくある質問
金属プレス加工でよく使用される材料とその長所と短所は何ですか?
鋼は強度とコスト効率に優れていますが、重く、錆びやすいという欠点があります。アルミニウムは軽量で耐食性がありますが、強度が劣り、価格も高くなります。真鍮は耐食性と美観に優れていますが、鋼やアルミニウムに比べて高価で強度も劣ります。
打ち抜き部品に適切な表面処理を選択するにはどうすればよいでしょうか?
表面処理は、環境への露出、耐久性、そして美観に基づいてお選びください。電気めっきは耐腐食性と耐摩耗性を高めます。陽極酸化処理はアルミニウムに最適で、耐腐食性と色彩を付与します。粉体塗装は、様々な用途に適した耐久性と美観を兼ね備えた仕上がりを実現します。
金属打ち抜き設計における環境に優しい実践にはどのようなものがありますか?
アルミニウムやスチールなどのリサイクル可能な材料を使用し、廃棄物を最小限に抑えるように設計を最適化し、水性コーティングや低 VOC コーティングなどの環境に優しい表面処理を採用して環境への影響を軽減します。