協立精工が解説！プレス加工の種類について vol.2

 

プレス加工の種類　絞り加工・鍛造加工

協立精工が解説！プレス加工の種類について vol.1では、プレス加工には、いくつかの加工法がある中、せん断加工と曲げ加工について解説しました。

今回はプレス加工の種類　協立精工の得意技術である絞り加工、鍛造加工について解説させていただきます。

プレス部品の成形における絞り加工とは？？

絞り加工とは、平板な素材をパンチとダイの間に挟み込んで素材に圧縮力や引張り力を加えながらパンチやダイの形状に沿って容器を成形していくプレス加工です。絞り加工は、材料の流動形態からみると、縮みフランジ、平行フランジ、伸びフランジの3種類があり、これらが円筒絞り、角絞り、異形絞りの基本となります。

絞り加工をイメージしてみるには、コップと１枚の紙を思い浮かべてみましょう。コップの形状を利用して紙を変形させ、同じ形状の紙コップを作るとします。この時、紙をコップに無理やり押し込んでコップの形状を作り出そうとすれば、紙は多数のしわがより、紙コップは作れません。コップを作るためには、しわになった不要な部分は切り取って、残った部分をつなぎ合わせる（接合する）ことで、コップの形状が出来ます。

絞り加工では、接合は行わずに、金属薄板から円突状の中空容器を作る加工方法になります。

紙工作ではしわになった部分が金属薄板では引っ張られたり、縮められたり、板厚が変化したりすることで変形します（変形特性）。この特性により、コップの形状の金型に金属薄板を押し込む（絞り）と、しわのないコップを作り出すことができます。絞り加工では、しわ押さえという機能を使い、フランジ部分を押さえながら加工することで、フランジ部分の変形をコントロールします。

　絞り加工のポイントは、複雑な形状の深い絞り、難加工材の絞り、肉やせが少なく寸法精度の高い絞り、表面のキズがない塗装材料の絞り等、多岐にわたるため、工程設計、金型設計、金型部品の製造、トライの金型調整等の高い技術と技能が必要になります。

 

 

 

 

 

 

鍛造加工とは？？

　鍛造加工は、常温で加工する冷間鍛造と材料を再結晶温度以上に加熱して加工する熱間鍛造があります。これらは自動車の機能部品を中心に発展しており、古くはメソポタミアの装飾品、剣、鎧から、スプーンやメガネのフレームの日用品まで多様に用いられています。現在は自動車を中心としてエンジン、トランスミッションやデファレンシャルなどの動力伝達機構、懸架装置の機能部品等の成形に多く用いられています。鍛造加工は板材プレス成形と比較して、ビレット材からの成形のため、変形率が高く製品強度は圧倒的に高くなります。

熱間鍛造の特徴

熱間鍛造は、1000℃以上に素材を加熱するため、複雑形状の成形が可能となりますが寸法精度や金型寿命は劣ります。

冷間鍛造の特徴

冷間鍛造は、高精度のギヤやカム等の高付加価値形状の成形が可能ですが、加工工程途中において焼鈍や個体潤滑剤のボンデ処理等の中間処理を必要とします。

最近注目されている板鍛造・精密鍛造

　最近では熱間鍛造と冷間鍛造の複合成形、板材成形と冷間鍛造との複合成形である板鍛造が盛んになり、さらに微細成形では塑性流動を活用する精密鍛造が注目されています。

 

 プレス加工の種類まとめ

プレス加工の種類ということで、せん断加工、曲げ加工、絞り加工、鍛造加工について説明させていただきました。

協立精工では、これらの工法の中でも絞り加工を得意としており、深絞り加工や、角絞り加工、異形状絞り加工などのプレス加工製品を安定した品質管理のもと量産しております。

 

2017年09月5日

協立精工が解説！プレス加工の種類について vol.1

プレス加工の種類　せん断加工・曲げ加工

プレス加工には、いくつかの加工法があります。

中でも多く利用されているのは、素材を分離するせん断加工、板材を変形させる曲げ・絞り・成形加工、そしてブロック材を成形する鍛造加工です。

それぞれ、切る、曲げる、形作るという作業に対応します。
プレス部品の材質、形状、あるいは寸法精度に応じてこれらの工法をうまく組み合わせて活用することにより、製品精度と金型寿命の安定した生産が可能となります。

今回はせん断加工と曲げ加工について説明させて頂きます。

せん断加工とは？？

広義のせん断加工とは、加工の目的に応じた形状の工具を用いて、板材または棒材を塑性変形（せん断変形）させ、最終的には材料の破壊にまでもっていき、所望の形状・寸法に材料を切断、分離する加工法の総称です。
はさみで紙などを切る事や、型抜きクッキーなどは、せん断加工と言えます。
そもそも、せん断は、物体にズレを起こすことです。はさみで紙を切る時は、紙の面に垂直な方向に、上下逆方向の力を加えることで紙は2つに切れます。この力をせん断力といいます。

プレス部品の成形におけるせん断加工とは？？

せん断加工は、プレス部品の成形には必ず使用される基本工法であり、パンチ(凸型の工具)とダイ(凹型の工具)を組み合わせた金型により、平板状の被加工材に穴を開けたり、外形をせん断したりします。

せん断加工は生産性が高いので、プレス加工では極めて多く用いられていますが、精度の高い製品を作る為には、プレス金型の設計やプレス加工の仕方に工夫が必要となります。

プレス部品の成形における主なせん断加工の種類

ブランク抜き(外形抜き)→形を作る（blanking）

金属材料から、抜いたものを製品とする打抜き加工

穴抜き→穴を開ける（piercing）

プレス加工した製品に穴をあける加工

切欠き→余分な部分を切り去る(shearing, notching, trimming)

板や棒を切断、分断したり、切込みを入れたりする加工

分断→2つの部品に分割する(parting)

一つの金属素材を2つに分けること

 シェービング加工（shaving）

は断面の凹凸を、平滑で高精度仕上げをすること

曲げ加工とは？？

　曲げ加工とは、平板や棒材及びパイプなどを、所定の位置で曲げる加工方法です。

直線や曲線状の縁を成形し、主に、V曲げ、L曲げ、U曲げの3種類に分類され、ハット形状や筒形状などいろいろな形を成形します。

曲げ加工を用いた身近な製品には、ホチキスやフック、クリップなどがあります。

これらの製品の形状は、金属の平板を切って曲げることで得られます。単純に曲げただけの形状なので、加工は一見簡単なように感じられるかもしれませんが、一定の曲げ角度を得ることは容易ではありません。

プレス部品の成形における曲げ加工とは？？

プレス部品を成形する際の曲げ加工では、パンチとダイの間に鋼板を入れ、パンチを降下させることで、所定の角度や形状のフランジを作りますが、平板のV曲げを例に取ると、曲げた内側は圧縮成形に、外側は引張り成形になり、除荷後に外に広がって寸法変化するスプリングバックと、内側に変化するスプリングゴーという現象が起きます。

また、板幅方向の変形状態として、内側の圧縮、外側の引張りの応力により反りが生じることもあります。

さらに、曲線曲げにおいては、フランジ部が凹面は伸びの応力、凸面は圧縮の応力が働き、これらは逆方向に反りを生じさせるため、加工条件を適切に選び、両作用のバランスを取ることで反りを打消すことができるのです。

高い精度の曲げ成形は、スプリングバックとこれらの制御が重要となり、高張力鋼板等の硬度の高い材料ほど顕著となるので、高い成形力を必要としてプレス加工の能力も大きくなります。

 

2017年08月29日