金属スタンピングは、平らな金属板を特定の形状に変形するために使用される、多用途でコスト効率の高い方法です。この製造プロセスは何世紀にもわたって存在し、技術の進歩とともに大きく進化してきました。複雑なジュエリー部品から大型の自動車部品まで、金属スタンピングは私たちが日常的に使用するさまざまな製品の製造に重要な役割を果たしています。この記事では、金属スタンピングとは何か、その歴史、プロセスに含まれる手順について詳しく説明します。
金属スタンピングとは?
金属スタンピングは、金型とプレスを使用して平らな金属シートを特定の形状またはフォームに変換する製造プロセスです。このプロセスでは、ブランクと呼ばれる金属シートを金型 (目的の部品の逆の形状) とパンチの間に配置します。
次に、機械力または油圧力を適用して金属シートを変形させ、金型の形状にします。金型は通常、硬化鋼で作られており、単純な平らな部品から複雑な形状まで、さまざまな形状を作成できるように設計できます。
金属スタンピングは、高精度で再現性の高い部品の製造に使用できるため、大量生産に適した方法です。金属スタンピング プロセスには、ブランキング、パンチング、曲げ、絞り、コイニングなど、さまざまな種類があり、それぞれ異なる用途や要件に適しています。金属スタンピングでよく使用される材料には、スチール、アルミニウム、銅、ステンレス鋼などがあります。
全体として、金属スタンピングは、自動車、航空宇宙、電子機器、建設など、さまざまな業界でさまざまな製品を生産する上で重要な役割を果たしている、汎用性が高くコスト効率の高い製造方法です。
金属スタンピングプログラミング
金属スタンピング プログラミングとは、特定の部品やコンポーネントを製造するための自動スタンピング マシンの指示を作成するプロセスを指します。これらの指示は、金属シートを配置する方法、必要な力を加える方法、ダイとパンチを使用して目的の形状を形成する方法をマシンに指示します。
金属スタンピングプログラミングの主要コンポーネント
- CAD ソフトウェア:コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアは、スタンピングする部品の詳細な 2D または 3D モデルを作成するために使用されます。これらのモデルは、金型の設計とスタンピング プログラムの生成の参照として使用されます。
- CAM ソフトウェア:コンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェアは、CAD モデルに基づいてスタンピング マシンのツール パスと指示を生成するために使用されます。CAM ソフトウェアは、材料の厚さ、金属の種類、必要な許容差などの要素を考慮して、スタンピング プロセスを最適化します。
- 機械パラメータ:プログラミングには、プレス速度、ドウェル時間、力などの機械パラメータの設定も含まれ、部品が正しく効率的に形成されるようにします。
金属スタンピングプログラミングの手順
- 部品設計:まず CAD ソフトウェアを使用して部品を設計し、すべての寸法と機能が正確に表現されていることを確認します。
- 金型設計:部品の設計に基づいて、部品の逆形状の金型を設計します。適切な成形を確実に行うために、金型のクリアランス、ドラフト角度、材料の流れなどの要素を考慮します。
CAMプログラミング:
- ツールパス生成: CAM ソフトウェアを使用して、金型と部品の設計に基づいてツールパスを生成します。
- 最適化:ツールパスを最適化して、ツールの摩耗を最小限に抑え、サイクル時間を短縮し、部品の品質を向上させます。
- シミュレーション:プログラムをマシン上で実行する前に、スタンピング プロセスをシミュレートして、部品が正しく形成され、衝突やエラーがないことを確認します。
- 機械のセットアップ:プログラムの準備ができたら、金型を装着し、金属シートを位置合わせし、プログラムを機械の制御システムに入力して、スタンピング マシンをセットアップします。
- テストと検証:テスト スタンピングを実行してプログラムを検証し、最初のいくつかの部品を検査して必要な仕様を満たしていることを確認し、必要な調整を行います。
金属スタンピングプログラミングにおける考慮事項
- 材料特性:金属によって、硬度、延性、弾性などの特性が異なります。これらの特性は、スタンピング中に金属がどのように変形するかに影響するため、プログラミング プロセスで考慮する必要があります。
- 許容誤差要件:部品の機能性と他のコンポーネントとの適合性を確保するために、スタンピング プログラムが部品の指定された許容誤差を満たしていることを確認します。
- ツールの摩耗とメンテナンス:生産中にツールの摩耗を監視し、部品の品質と機械のパフォーマンスを維持するために、必要に応じてプログラムを調整したり、金型を交換したりします。
金属スタンピング プログラミングはスタンピング プロセスの重要な側面であり、部品が正確に、効率的に、そして一貫して製造されることを保証します。CAD および CAM ソフトウェアを使用し、材料特性と許容範囲の要件を考慮し、徹底したテストと検証を実施することで、スタンピング プログラマーは、さまざまな業界やアプリケーションのニーズを満たすようにスタンピング プロセスを最適化できます。
金属プレス機のさまざまなタイプ
金属スタンピングマシンは、金属板を成形、切断、または希望の部品やコンポーネントに成形するための金属スタンピングプロセスで使用される特殊な機器です。これらのマシンはサイズ、容量、機能が異なり、さまざまな種類の金属スタンピング操作に対応します。
業界で一般的に使用されているさまざまなタイプの金属スタンピングマシンは次のとおりです。
1.機械プレス
説明:機械プレスは、モーター駆動のフライホイールを使用して、金属シートを変形させるために必要な力を提供します。この力は機械的なリンクまたはギアを介してラムに伝達され、ラムが金型に圧力をかけます。
種類：
- ギャップフレームプレス：ダイ領域に簡単にアクセスできるオープンフレーム設計で、汎用スタンピングに適しています。
- ストレートサイドプレス:剛性と精度を向上させるストレートサイドフレームを備えており、高速かつ高精度のスタンピングによく使用されます。
2.油圧プレス
説明:油圧プレスは、油圧液を使用してスタンピングに必要な力を生成します。機械プレスに比べて、より優れた力制御が可能で、ストローク全体にわたってより一貫した力を提供できます。
種類：
- C フレーム プレス: C 字型のフレームを備えており、金型に簡単にアクセスでき、さまざまなスタンピング操作に柔軟に対応できます。
- 4 列プレス: 4 本の垂直コラムを使用してサポートし、剛性と安定性を高め、重いスタンピングに適しています。
3.サーボプレス
説明:サーボプレスはサーボモーターを使用してラムの動きを制御し、スタンピングプロセス中の速度、力、位置を正確に制御します。柔軟性があり、複雑なスタンピング操作に合わせてプログラムできます。
4.トランスファープレス
説明:トランスファー プレスには、金属シートをあるステーションから別のステーションに移動するトランスファー システムが装備されており、1 回のセットアップで複数の操作 (ブランキング、ピアシング、成形など) を実行できます。大量生産や複雑な部品に最適です。
5.プログレッシブダイプレス
説明:プログレッシブ ダイ プレスは、プログレッシブ ダイと連動するように設計されています。プログレッシブ ダイには、さまざまなスタンピング操作を順番に実行するための複数のステーションが含まれています。金属シートがダイを通過すると、各ステーションで特定の操作が実行され、プロセスの最後に完成部品が完成します。
6.タレットプレス
説明:タレット プレスは、タレット スタイルのツール システムを使用して、ツールをすばやく簡単に交換できます。パンチング、曲げ、成形など、さまざまなスタンピング操作を実行できる多目的マシンであり、小規模から中規模の生産に適しています。
7.ホットスタンププレス
説明:ホット スタンピング プレスは、ホット スタンピング ダイと連動するように設計されており、熱と圧力を使用して部品を成形または刻印するために使用されます。通常、コールド スタンピングでは実現が難しい高強度鋼や複雑な形状の成形に使用されます。
適切なタイプの金属スタンピング マシンの選択は、操作のタイプ、生産量、部品の複雑さ、材料の種類など、さまざまな要因によって異なります。各タイプのマシンには独自の利点と機能があり、メーカーは特定のスタンピング要件に最も適したオプションを選択できます。機械プレスによる高速生産、サーボ プレスによる精密成形、トランスファー プレスによる多操作処理など、金属スタンピング マシンは製造業界で重要な役割を果たし、幅広い金属部品やコンポーネントの生産を可能にします。
金属プレス加工で何ができるのか？
金属プレス加工は、さまざまな複雑さと仕様を持つ幅広い部品やコンポーネントを製造できる多目的製造プロセスです。金属プレス加工でできることは次のとおりです。
1. 形成
金属打ち抜き加工では、金型とパンチを使用して平らな金属板をさまざまな形状に成形できます。これには次のものが含まれます。
- 曲げ:金属板に曲げや角度を付けて、ブラケット、フレーム、エンクロージャなどのコンポーネントを作成します。
- 絞り加工:金属シートを金型上で引き伸ばし、カップ、シリンダー、自動車パネルなどの深い形状や複雑な形状を形成します。
- エンボス加工:装飾的または機能的な目的で金属の表面に隆起したデザインやくぼんだデザインを作成します。
2. 切断と穿孔
金属打ち抜き加工では、金属板を切断または穿孔して、穴、スロット、その他の開口部を作成できます。これには次のものが含まれます。
- ブランキング:金属板から平らな形状を切り出して、ワッシャー、ディスク、プレートなどの部品を製造します。
- パンチング:固定、換気、組み立ての目的で金属板に穴や穿孔を開けること。
3. コイン化
コイニングは、金属表面に詳細かつ正確な刻印を施す精密スタンピング プロセスです。次のような用途によく使用されます。
- マーキング:金属部品にロゴ、部品番号、その他の識別マークを刻印します。
- 仕上げ:美観または機能上の目的で金属表面に滑らかな仕上げまたはテクスチャ仕上げを施します。
4. プログレッシブスタンピング
プログレッシブ スタンピングでは、複数のステーションを備えたプログレッシブ ダイを使用して、さまざまなスタンピング操作を順番に実行します。これにより、1 回の操作で厳しい公差を持つ複雑な部品を生産できます。
5. 深絞り
深絞り加工は、平らな金属板から深い形状や円筒形状を形成するために使用される特殊な金属打ち抜き加工です。一般的に、次の用途に使用されます。
- 容器：缶、鍋、その他の中空容器を製造します。
- 自動車部品:燃料タンク、エンジン部品、排気システムなどの複雑な形状を作成します。
6. 組み立て
金属プレス加工は、溶接、リベット、締結などの他のプロセスと組み合わせて、複数のプレス加工されたコンポーネントを完成品に組み立てることもできます。これには次のものが含まれます。
- 自動車アセンブリ:スタンプ部品を組み合わせて、ドアパネル、シャーシコンポーネント、エンジンマウントなどの自動車サブアセンブリを製造します。
- 電気アセンブリ:スタンプ部品を電気部品と統合して、スイッチ、コネクタ、エンクロージャを製造します。
金属スタンピングは、さまざまな業界や用途向けにさまざまな部品やコンポーネントを製造できる、多用途で効率的な製造プロセスです。深絞りによる複雑な形状の形成、ブランキングとパンチングによる正確なカットと穴あけ、スタンピングされたコンポーネントの完成品への組み立てなど、金属スタンピングは高品質でコスト効率の高い金属部品を製造するための無限の可能性を提供します。柔軟性、精度、再現性により、自動車、航空宇宙から電子機器、建設、消費財に至るまで、さまざまな業界で好まれています。
スタンピング用製造ツール
製造ツールは金属打ち抜き加工プロセスにおいて重要な役割を果たし、平らな金属板を特定の形状や形態に変換します。金属打ち抜き加工で使用される重要なツールは次のとおりです。
1.死ぬ
説明:ダイは、打ち抜き加工中に金属板を成形または切断するために使用される特殊なツールです。パンチとダイという 2 つの主要コンポーネントで構成されています。
- パンチ：パンチは金型の上部にあり、金属板を変形させるために力を加えます。
- ダイ:ダイはダイの下部であり、金属シートを成形または切断する際にサポートを提供します。
種類：
- ブランキングダイス:金属板から平らな形状を切り出すために使用されます。
- ピアシングダイス:金属板に穴や穿孔を作成するために使用されます。
- 成形金型:金属板を特定の形状に曲げたり、引き延ばしたり、成形したりするために使用されます。
2.プレス
説明:プレスは、金型に力を加えて金属板を目的の形状に変形させる機械です。
種類：
- 機械プレス:通常はモーター駆動のフライホイールによって提供される機械的な力を使用して、スタンピング操作を実行します。
- 油圧プレス:油圧流体を使用して力を発生させ、スタンピング プロセスを正確に制御します。
- サーボプレス:サーボモーターを使用して、スタンピング中の速度、力、位置を正確に制御します。
3.ツール
説明:ツールとは、スタンピング プロセスを容易にするために、金型やプレスと組み合わせて使用されるさまざまなコンポーネントとアクセサリを指します。
- ダイ セット:スタンピング操作中にダイをサポートし、位置合わせを行います。
- ストリッパー プレート:金型からスタンプされた部品を取り外すのに役立ちます。
- ガイドピンとブッシング:操作中に金型の正確な位置合わせを保証します。
- スプリングとショックアブソーバー:スタンピング中に衝撃を吸収し、安定性を維持します。
4.飼料と給餌器
説明:フィードとフィーダーは、スタンピング プレスに金属シートを供給するために使用される機構です。
- ロールフィード:ローラーを使用して金属シートをフィードし、連続して高速にスタンピングします。
- ブランキング フィード:正確な位置決めと制御のために、個々のブランクをスタンピング プレスに送ります。
- プログレッシブ フィーダー:金属シートをプログレッシブ スタンピング ダイに送り、1 回のセットアップで複数の操作を可能にします。
5.安全装備
説明:安全装置は、オペレーターを保護し、スタンピング マシンの安全な操作を確保するために不可欠です。
- 安全ガード:事故を防ぐためにスタンピングプレスの可動部分を囲みます。
- ライトカーテン:スタンピングエリア付近のオペレーターの存在を検出し、必要に応じて機械を停止します。
- 緊急停止ボタン:緊急時には直ちにスタンピングプレスを停止します。
スタンピング用の製造ツールは、スタンピング プロセスを効率的かつ安全に操作するために不可欠です。金型、プレス、ツール、フィード、および安全装置が連携して、金属シートを精密かつ正確に完成部品やコンポーネントに変換します。特定のスタンピング アプリケーションに適したツールと装置を選択することで、製造業者は生産プロセスを最適化し、高品質の結果を確保できます。
金属プレス設計プロセス
金属プレス設計は製造プロセスの重要な側面であり、プレス部品やコンポーネントの品質、効率、コスト効率に影響を及ぼします。効果的な設計プロセスにより、最終製品が必要な仕様を満たし、意図した機能を果たし、プレス技術を使用して効率的に製造できるようになります。
金属プレス設計プロセスにおける重要な手順と考慮事項は次のとおりです。
1.部品設計
説明:金属プレス加工設計の最初のステップは、プレス加工する部品またはコンポーネントの詳細な設計を作成することです。これには、寸法、許容差、穴、曲げ、エンボスなどの機能の定義が含まれます。
- 材料の選択:強度、延性、耐腐食性などの要素を考慮して、用途に応じて適切な材料を選択します。
- 形状:製造可能性を考慮して部品を設計し、スタンプするのが困難またはコストがかかる可能性のある複雑な形状や機能を避けます。
2.金型設計
説明:ダイの設計には、打ち抜き加工する部品の逆の形状のダイの作成が含まれます。ダイはパンチとダイ キャビティで構成され、打ち抜き加工中にこれらが一緒になって金属シートを形作ります。
- ダイの材質:硬化鋼など、耐摩耗性、靭性、耐久性に優れたダイの材質を選択します。
- ダイクリアランス:材料の厚さのばらつきに対応し、スタンピング中の適切な材料の流れを確保するために適切なダイクリアランスを決定します。
- ドラフト角度:スタンプされた部品の取り出しを容易にし、固着を防ぐために、金型設計にドラフト角度を組み込みます。
3.ツール設計
説明:ツール設計には、スタンピング プロセスをサポートおよび促進するための、ダイ セット、ストリッパ プレート、ガイド ピン、ブッシングなどのさまざまなツール コンポーネントの設計が含まれます。
- 位置合わせと許容差:ツール コンポーネント間の正確な位置合わせと厳密な許容差を確保して、部品の品質と一貫性を維持します。
- アクセス性:アクセスとメンテナンスが容易なツールを設計し、金型の迅速な変更と調整を可能にします。
- 材料の互換性:摩耗、かじり、その他の問題を防ぐために、金型材料およびスタンプ材料と互換性のあるツールコンポーネントの材料を選択します。
4.シミュレーションと分析
説明:生産に進む前に、専用のソフトウェアを使用してスタンピング プロセスをシミュレートし、潜在的な問題を特定して設計を最適化することが有益です。
- 成形性分析:材料の成形性を評価して、スタンピング中に発生する可能性のあるしわ、裂け目、割れなどの欠陥を予測します。
- 金型応力解析:金型内の応力と歪みを解析し、金型がスタンピング中に発生する力と圧力に故障することなく耐えられることを確認します。
- 最適化:シミュレーション結果を使用して設計を改良し、パラメータを調整し、スタンピング プロセスを最適化してパフォーマンスと効率を向上させます。
5.プロトタイプ作成とテスト
説明:設計が完成したら、プロトタイプを作成し、テストを実行して設計を検証し、必要な仕様と品質基準を満たしていることを確認します。
- 材料試験:スタンピング条件下での材料特性と性能を評価し、適合性を確認します。
- フィット感と機能:プロトタイプのフィット感、形状、機能をテストし、設計要件を満たし、期待どおりに動作することを確認します。
- 品質保証:徹底的な検査と品質チェックを実施して、生産前に対処する必要がある欠陥や問題を特定します。
金属プレス加工の設計プロセスには、プレス加工された部品やコンポーネントの効果的な設計を開発するための一連の手順と考慮事項が含まれます。部品設計、金型設計、ツール設計、シミュレーションと分析、試作とテストに重点を置くことで、設計者は製造可能で効率的かつ高品質の設計を作成できます。プレス加工の専門家と緊密に協力し、高度な設計ツールとテクノロジーを活用することで、設計プロセスをさらに強化し、金属プレス加工プロジェクトで確実に成功することができます。
