プレス金型とは
プレス金型とはどのような技術であるかを解説します。ここではプレス金型の構成・構造（ダイ【die】セット、パンチプレート、ストリッパープレート、ブランクホルダー、パンチ【ポンチ、雄型】、ダイ【雌型】、ピアスプレート、シャンク、パイロットピン、ボルスター）をはじめ、金型種類ごとのプレス加工方式（単発型、順送り型、トランスファー型、ロボット搬送プレス型、ファインブランキング【打ち抜き】型とプレス金型の加工方法（せん断加工、曲げ加工【ベンディング加工】、絞り加工、パンチプレス加工）をご案内します。あわせてプレス金型の素材・材質（プリハードン鋼【HPM】、炭素工具鋼【SK3】、特殊工具鋼【SKS3】、ダイス鋼【SKD11】、高速度鋼【ハイス鋼、SKH51】、超硬合金【V30】）をご案内するとともに、染谷精機が所有するプレス機械・設備の一部をご紹介します。
目次
プレス金型の構成・構造
プレス金型の構成・構造をご案内します。ここではプレス金型を構成する（ダイ【die】セット、パンチプレート、ストリッパープレート、ブランクホルダー、パンチ【ポンチ、雄型】、ダイ【雌型】、ピアスプレート、シャンク、パイロットピン、ボルスター）のそれぞれの機能などを解説します。
ダイ（die）セット
ダイ（die）セット（ダイプレートとも）は、プレス機のフレームに固定される部分で、全体の構造を支えたり、プレス加工時のダイの損傷を防ぐ役割を果たします。ダイセットは金型によりダイと一体化していますが、入れ子式になっている場合もあります。なお、上下のダイセットを連結しているのがガイドポストで、ダイセットの芯合わせに必要なパーツとなります。
パンチプレート
パンチプレートは、上型のパンチを取り付け、位置決めをするためのプレートで、パンチを保持する部品です。パンチホルダーとも呼ばれます。成形品の品質を確保するためには、パンチの垂直を維持することが必須です。したがってパンチプレートを用いてパンチの位置を固定、安定させることが重要です。
ストリッパープレート（ストリッパプレート）
ストリッパープレート（ストリッパプレートとも）は、パンチの動作を助けるためのプレートで、加工後にパンチで打ちぬかれた工作物を引き離す役割があります。また、ストリッパープレートは、材料をダイに押し付けた際、変形を抑える機能もあります。なお、可動ストリッパ構造のプレス金型において、位置決めとガイド機能を担う重要なボルトがストリッパボルト（ストリッパーボルト）です。
ブランクホルダー
ブランクホルダーは、材料を固定し、正確な位置決めを行う役割を果たします。ブランクホルダーは絞り加工の際に必ず必要な金型となります。
パンチ（ポンチ、雄型、上型）
パンチは被加工材を上から押し付けるために用いる工具で、素材を打ち抜き、穴を開けたり、曲げや絞りに必要です。ポンチ、雄型、上型とも呼ばれます。パンチは後述するダイと同様、工作物に直接接触する部品ですので、製品の品質を向上させるにはダイとパンチの位置関係を正確に保つことが極めて重要です。なお、プレス加工時にパンチが過度にのめり込むのを防ぐ部品がバッキングプレートで、バックアッププレートやバックプレートとも呼ばれます。バッキングプレートはプレスに耐える耐久度が必要なため、熱処理が施されています。
ダイ（雌型、下型）
ダイは素材の切断や曲げ、絞りをするための部品です。抜き落とした製品もしくはスクラップを落とすための穴の役割も果たします。パンチによって打ち抜かれる形状に対応する部分であるため、雌型や下型、あるいはパンチの受けとも呼ばれます。ダイとパンチは対をなす部品となります。下型全体を保持して下型の剛性を保ったり、下型の高さを調整したりするために使われるのがダイホルダです。
ピアスプレート
ピアスプレートは、素材に穴を開けるためのプレートです。
シャンク
シャンクはパンチ、いわゆる上型をプレス機械のスライドに取り付けるための軸となります。シャンクは柱状の部品で、植込シャンク、フランジシャンク、位置決め用シャンクなどいくつか種類があります。
パイロットピン
パイロットピンは、順送り型において工程ごとに、被加工材の位置決めを助けるための部品となります。高い精度が求められる製品を生産する際、欠かせない部品です。
ボルスター
ボルスターはプレス機のベースに取り付けられる部分で、下テーブルとも呼ばれます。
金型種類ごとのプレス加工方式
金型種類（簡易金型含む）ごとのプレス加工方式をご紹介します。ここでは単発型、順送り型、トランスファー型、ロボット搬送プレス型、ファインブランキング（打ち抜き）型のそれぞれの加工方式の特長などをご案内します。
単発型
単発型は、1台で1つの工程を手作業で行う最もシンプルなプレス金型です。単発型のメリットは、比較的安価に製作できるのに加え、初期投資のコストが抑えられる点です。また、オペレーターの手によって微調整が可能であるため、大型製品の少量ロット生産や試作に適しています。一方、単発型は自動化されておらず、人手が必要なことから生産性が低いのが難点です。したがって生産性の向上を図るとともにオペレーターの熟練度によるばらつきを抑えるために、複数台のプレス機械をタンデムラインに並べて自動化する「タンデム加工」が行われる場合もあります。
順送り型
順送り型（順送型）とは、1つのプレス金型で曲げ加工やせん断、絞り加工など複数の加工が行えるもので、プログレッシブ（プログレ、PRG）とも呼ばれます。工作物をプレス加工機械にセットした後に、ロール状のコイル材を使用して順次プレス加工を施し、最終的に完成品を作り出す仕組みとなっています。一度にまとめて複数のプレス加工を行えるため、短時間に大量の製品を製造できるのが強みです。生産効率は高い一方、金型が複雑になるため初期費用がかさむ傾向があります。また、ロール材の内側のみを加工するため、外側がロスとなり材料の歩留まりが悪くなる場合もあります。一度製造された金型は、加工パターンや寸法を調整するのが難しいため、設計や要件が変更された場合、金型の修正や再製作が必要となることもあります。次の工程に移す作業はフィンガーと呼ばれる治具により行われ、連続加工が可能となります。
トランスファー型
トランスファー型は、単発型を工程順に並べて連続で加工できる加工方式です。プレス金型は単発型で用いられるものと同様ですが、自動搬送装置を活用することで、加工プロセスの自動化が実現します。トランスファー型は順送型と比べると生産数こそ少ないですが、歩留まりが良いのが強みです。したがって高品質な製品を安定的に生産できるメリットがあります。一方、複数の形状の金型と自動搬送装置が必要となるため、初期コストがかかるほか、設計が難しいのが難点です。また、トランスファープレス用金型を設計する際は、金型を一定ピッチで配置したうえ金型のダイハイトを統一する必要があり、それらの設計ミスをしないことが重要です。
ロボット搬送プレス型
ロボット搬送プレス型は、それぞれの工程が独立している金型を、独立した搬送機構にて同調させることで製品を加工するものです。ワークの保持にはバキューム式とマグネット式があり、順送型に比べ歩留まりが良いといったメリットがあります。
ファインブランキング（打ち抜き）型
ファインブランキング（打ち抜き）型は、一般的なプレス機械では難しい僅かマイクロメートル単位での精密なプレスが可能となります。材料の上下を固定することで、静水圧効果を利用して平滑なせん断面を作り出す精密打ち抜き金型です。ファインブランキングの原理は金属に圧力を加えると塑性変形の力が高まる静水圧効果に基づいています。一般的なプレス金型加工では、ダイ（型）の上に加工物を置き、パンチで加圧して加工しますが、その際、ダイとパンチの間に適正な隙間、いわゆるクリアランスが必要となります。これに対して、ファインブランキングはクリアランスを極力なくした上で、上下両方から加圧して加工します。高精度部品を大量に作れるのが強みです。ファインブランキング加工は、複雑形状の成形が可能な上、加工が困難な特殊鋼やステンレス鋼、超合金などの鋼材にも対応できるメリットがあります。
プレス金型の加工方法
塑性加工のひとつであるプレス金型の加工方法をご紹介します。ここではせん断加工、曲げ加工（ベンディング加工）、絞り加工、パンチプレス加工、成形加工、圧縮加工のそれぞれの特長などを解説します。
せん断加工
プレス金型によるせん断加工は、金型でプレスした素材を切断、分離する加工方法です。クッキーなどのお菓子作りの型抜きのように、必要な形状を打ち抜く抜き加工も、せん断加工のひとつです。せん断加工では、あらかじめ不要な部分を取り除いておくことで、その後の無駄な加工を減らせる場合があります。
曲げ加工（ベンディング加工）
プレス金型による曲げ加工は、文字通り素材を曲げる加工方法です。プレス金型やプレス機械の種類により、V曲げやU曲げ、L曲げ、カール曲げ、ロール曲げ、ヘミング曲げなど、さまざまな方法があります。
絞り加工
プレス金型による絞り加工は、パンチ（雄型）とダイ（雌型）の形状に合わせた容器状の製品を製造する加工方法です。一枚の金属板から、円筒・円錐状など、さまざまな形状の底付容器を製造できる特長があります。
パンチプレス加工
プレス金型によるパンチプレス加工は、タレットと呼ばれるホルダーに金型をセットして、これを加圧することで金属の板を打ち抜いたり、穴をあけたりする加工方法です。この方法はタレットパンチプレス、通称タレパンと呼ばれ、紙に同時に2つの穴をあける事務用品の穴あけパンチのようなイメージです。
圧縮加工
プレス金型による圧縮加工は、金型の中に材料を入れ、加圧して変形させる加工方法となります。圧縮加工には、押出、コイニング、ヘッディング、アプセッティングなどの方法があります。
プレス金型の素材・材質
プレス金型の素材や材質をご紹介します。ここではプリハードン鋼（HPM）、炭素工具鋼（SK3）、特殊工具鋼（SKS3）、ダイス鋼（SKD11）、高速度鋼（ハイス鋼、SKH51）、超硬合金（V30）のそれぞれの素材の特長や特性などを解説します。
プリハードン鋼（HPM）
プリハードン鋼（HPM）は、熱処理を施して硬度を調整した材料で、熱処理済みのため高硬度を保ちながらも被削性が高いのが特徴です。加えて、焼き入れや焼き戻し、研磨仕上げが不要かつ追加工程をカットできるのもメリットです。これらのメリットを生かし、納期短縮を図りたい場合や加工コストを削減したい際には、プリハードン鋼が使用される傾向があります。
炭素工具鋼（SK3）
炭素工具鋼（SK3）はプレス金型のほか、たがねやゲージ、刃物、治工具など幅広い用途で用いられる素材です。炭素含有量が多いものほど硬度が高く、プレス型や刻印など靭性が求められる工具には炭素含有量の少ない鋼種が適しています。プリハードン鋼のように、軟鋼板を少量加工する場合にパンチやダイで使用される傾向があります。ただし鋼種によっては、焼き割れなどが起こるため、取り扱いには注意が必要です。なお、炭素工具鋼（SK材）にW（タングステン）、Cr（クロム）、Mo（モリブデン）、V（バナジウム）などを加えたものが合金工具鋼です。
特殊工具鋼（SKS3,sks3）
特殊工具鋼は、特殊鋼のなかでも特に硬い鋼です。したがって特殊工具鋼は耐摩耗性や耐衝撃性に優れます。特殊工具鋼のなかでもSKS3は冷間金型用としてゲージやシャー刃、プレス型、ねじ切ダイスなどの用途で用いられています。
ダイス鋼（SKD11,skd11）
ダイス鋼（SKD11,skd11）は合金工具鋼の一種で、冷間金型向けに製造されており、プレス型や転造ダイス、ホーミングロールなどの用途があります。ダイス鋼は、熱処理を施すことで高硬度となり、安定した寸法を得やすいのが特徴です。また、熱処理やワイヤーカット、放電加工による歪みが生じにくいのも強みです。一般的に、ダイス鋼は小ロット生産や薄板加工、設計変更の可能性がある場合などに採用される傾向があります。
高速度鋼（ハイス鋼、SKH51）
高速度鋼はハイス鋼とも呼ばれており、切削工具などに用いられる鋼です。高速切削を実現するために開発されており、靭性が高く耐摩耗性、耐熱性に優れ、加工も容易といった強みがあります。比較的小さいパンチやダイで靭性を求めるときに使われる機会が増えています。高速度鋼のなかで、モリブデン系に分類される製品は、耐摩耗性と靭性が良好でカッターなどの刃物系の材料のほか、冷間鋳造用金型や冷間圧迫金型、精密金型などの材料に使用されています。一般的に、高速度鋼は大ロット生産や難加工材の加工、中・厚板の加工、コーティング処理との併用などの場合に採用される傾向があります。
超硬合金（V30）
超硬合金はダイヤモンドに次ぐ硬さに金と同等の重量をもつ金属で、強度や弾性、耐摩耗性に優れるほか、高温時の硬度低下も少ないのが特徴です。プレス金型に使われる超硬合金はタングステン・カーバイド（WC）とコバルト（Co）との合金であり、パンチに硬いV30を採用し、ダイには比較的軟らかいV40を採用するなど、使い分ける場合もあります。超硬合金は研削や放電加工も容易に行えることから、耐摩耗性を要する部品に多用されます。
プレス金型（プレス加工）のメリット
プレス金型（プレス加工）のメリットをご案内します。プレス金型は、上型と下型のプレス金型で板状の素材を挟み、上方向から圧力をかけることで、素材を切る、曲げる、伸ばす、圧縮するといった幅広い加工が可能です。ここでは大量生産（量産）・連続加工、高品質、コストダウン、薄肉のそれぞれの面からプレス金型のメリットを解説します。
大量生産（量産）・連続加工
専用金型によるプレス金型（プレス加工）は、自動化することで大量生産（量産）や連続加工が可能となります。このため、板金加工や切削加工に比べて加工速度が非常に速く、1分間に数十個から数千個の部品を生産することも可能です。一度金型を製作すれば、高精度で均一な製品を大量に製造できる強みがあります。
高品質
プレス金型は多くの工程が機械的に進行するため、最初の段階で金型を適切に調整すれば、その後の製品も均一な品質で生産できる強みがあります。安定した品質で大量生産できることは、特に信頼性が求められる製品にとって極めて重要です。
コストダウン
プレス金型加工は、材料を削る切削加工とは異なり、圧力を加えて成形するため、材料の無駄が少ない効率的な工法です。また、発生したスクラップは再利用が可能で、環境にも配慮した工法といえます。さらに、大量生産によって1個あたりのコストが削減されるため、経済的なメリットが大きいのも強みです。
薄肉・複雑形状に対応
プレス金型は、薄肉製品に対応可能です。かつ複雑な形状の製品を作るのにも適しています。他工法では実現できない形状でもプレス金型であれば再現できる強みがあります。
染谷精機が所有するプレス機械・設備
染谷精機が所有するプレス機械・設備の一部をご紹介します。弊社はプレス機以外にも最新鋭のプレス金型関連機械を設備しています。充実の設備群でお客様のご要望にきめ細かく対応いたしますので、ぜひお問い合わせください。
プレス金型は染谷精機にお任せください
プレス金型成型は染谷精機にお任せください。1970年の創立以来、弊社は高度な技術力を駆使し、お客様が求めるQDC（qdc：品質、納期、コスト）に対応した各種金型の起工や工業製品をご提供しています。納品後のアフターフォローまで一貫してバックアップさせて頂きます。
弊社は幅広い製品を手がけており、金属プレス製品はもとより、3Dプレス（カット加工）や装飾加工、筐体部品、ペダル部品、自動車部品（内装部品）、精密機器部品などでも豊富な実績があります。弊社は機械加工では困難な継ぎ目のない絞り加工も得意としていますのでぜひお申し付けください。金属製品のみならずプラスチックトレーなどもご提供可能です。なお弊社は鍛造、鋳造には対応しておりませんのでご了承ください。ご連絡お待ちしています。