プレス金型の順送りについて

プレス金型の順送りについて解説します。ここではプレス金型の順送り型とはどのような技術であるかをご案内するとともにプレス金型の順送り型でできる加工として打ち抜き、穴あけ、せん断、縁取り、曲げ加工(曲げる)、絞り加工、バーリング加工のそれぞれの内容をご紹介します。

また、プレス金型の順送型のメリット(大量生産【量産】、生産効率性、金型が1つで加工可能【プレス機も1台でOK】、デメリット(小ロットに不向き、修正や変更への対応が困難、大型機械が必要)に加え、順送り型以外のプレス加工方式として単発型、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)型のそれぞれの技術的特長を解説します。あわせて染谷精機が所有するプレス機械・設備・装置をご紹介するとともにプレス金型以外の金属加工として、鍛造、鋳造、切削加工、レーザー加工、放電加工、基準穴パンチングプレスを解説します。

プレス金型の順送り型とは

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。順送型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、各工程を繋ぐ部分が存在するため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。

プレス金型の順送型でできる加工

プレス金型の順送型でできる加工を解説します。

ここでは打ち抜き、穴あけ、せん断、縁取り、曲げ加工(曲げる)、絞り加工、バーリング加工のそれぞれの内容をご紹介します。

打ち抜き

プレス金型の順送型による打ち抜きは、パンチ(上型)とダイ(下型、die)が対となって金属板などの材料をハサミのように挟み込み、特定の形状に切り抜く加工法です。打ち抜きは高速で大量生産が可能で、高い寸法精度と一貫した品質が得られます。切断加工に比べて、材料の反り(ソリ)が発生しにくいのも特長です。

穴あけ

プレス金型の順送型による穴あけは、パンチとダイ(die)をプレス機で素材に押し当て穴を開ける加工方法です。穴あけはピアス加工とも呼ばれます。1回のプレスで穴が開くため、加工スピードが速く、自動化しやすいのが強みです。

せん断

プレス金型の順送型によるせん断は、パンチとダイ(die)によって切断する塑性加工です。せん断は、シャーリング加工(Shearing)とも呼ばれます。せん断加工後の切断面には、パンチが押し付けられてできる丸みを帯びた部分に当たるダレ、パンチとダイの鋭角部分で削られるようにできるせん断面、材料が引き裂かれるように割れてできる破断面、切り口にできる不要な突起であるバリのいずれかが発生します。

縁取り

プレス金型の順送型による縁取りは、絞り加工などでできた製品の不要な端部、いわゆるバリや余分なフランジを、せん断して除去し、外周をきれいに整える加工です。縁取りはトリミング加工や縁切り加工とも呼ばれます。縁取りは製品の外観向上や寸法精度を高めるほか、後工程での干渉防止のために不可欠です。

曲げ加工(曲げる)

プレス金型の順送型による曲げ加工はプレス機と金属板(ブランク)を塑性変形させ、必要な角度や形状に曲げるプレス加工の基本技術です。曲げ加工にはV曲げやL曲げ、U曲げなどの種類があり、曲げ加工された製品は、自動車部品や家電の外装などに幅広く使用されています。

絞り加工

プレス金型の順送型による絞り加工とは、1枚の板金を容器形状に変形させる塑性加工です。金属板を絞るように圧力を加え、立体的に変形させる加工方法となります。絞り加工は、成形したい形状に合わせて、円筒絞り加工、角筒絞り加工、円すい絞り加工、角すい絞り加工、球頭絞り加工、異形絞り加工などの種類があります。

バーリング加工

プレス金型の順送型によるバーリング加工とは、金属の板に開けた下穴の縁を押し広げ、筒状の立ち上がり、いわゆるフランジを成形する塑性加工です。バーリング加工は、穴フランジ加工とも呼ばれ、薄い板材に対して十分な長さのねじ山を確保する場合などに使用されます。

プレス金型の順送型のメリット、デメリット

プレス金型の順送型のメリット、デメリットを解説します。順送型のメリットとデメリットはさまざまですが、ここではメリットとして大量生産(量産)、生産効率性、金型が1つで加工可能な点をご案内します。一方、デメリットとしては小ロットに不向きな点や修正や変更への対応が困難な点、大型機械が必要な点などがあります。

メリット

プレス金型の順送型のメリットをご紹介します。

順送型のメリットはさまざまですが、ここでは大量生産(量産)と生産効率性のほか、金型が1つで加工可能な点を解説します。

大量生産(量産)

プレス金型の順送型は、後述のとおり高い生産性と高速加工を実現できるため大量生産に適しています。数千~数百万個といった生産で真価を発揮し、製品あたりの時間とコストを大幅に削減します。1分間に数十〜数百個レベルの高速加工が可能で、精密部品や電子部品、自動車部品などの量産で高いコストパフォーマンスを発揮します。

生産効率性

プレス金型の順送型は、1回のプレス動作で複数の工程を同時にこなせるため、工程間の段取り替えや材料搬送の手間が省ける生産効率性の高い加工方法です。また、自動化がしやすいため省人化、コスト削減に貢献します。

金型が1つで加工可能(プレス機も1台でOK)

プレス金型の順送型は1つの金型で抜き、曲げ、絞り、切断、穴あけなど複数の工程を連続処理できるのが特長です。プレス機も1台で対応できる強みがあります。

デメリット

プレス金型の順送型は数多くのメリットの一方、いくつかデメリットもあります。

ここではその中から、小ロットに不向きな点や修正や変更への対応が困難な点、大型機械が必要となる点をご案内します。

小ロットに不向き

プレス金型の順送型は、小ロット生産には不向きです。プレス金型の順送型は、抜き、曲げ、絞り、切断、穴あけなど複数の工程を連続処理できるため金型は極めて高価となります。加えて大量生産でコストメリットを出すことが前提であるため、少量生産には向きません。材料もコイル材を使用するため、小ロットの場合、段取りをしている時間と生産をしている時間が同じまたは段取りの時間の方が多くかかってしまう場合があるため、小ロットで生産する製品には、不向きとなります。

修正や変更への対応が困難

プレス金型の順送型は、複数の工程を1型内で対応できる一方、一か所の修正や変更が入るとすべての工程が止まってしまうデメリットがあります。金型の修正または、改めて金型を製作する必要が生じる場合もあります。

大型機械が必要

プレス金型の順送型は、連続加工が出来る金型となるため、各工程分スペースが必要となります。そのため、金型が大きくなり、イニシャル費(型費)が高くなる傾向があります。また、プレス機も各工程の加工に必要な力が無いといけないため、使用トン数が大きい機械が必要となり、設備投資が必要となる場合があります。

順送り型以外のプレス加工方式

順送り型以外のプレス加工方式をご紹介します。ここでは単発型、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)型のそれぞれの技術的特長などを解説します。

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。

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、打抜き、抜き打ち)型は、一般的なプレス機械では難しい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。

染谷精機が所有するプレス機械・設備・装置

プレス機 200t(アイダ製)

プレス機 200t(アイダ製)

プレス機 150t(アイダ製)2台

プレス機 150t(アイダ製)

プレス機 110t(アマダ製)

プレス機 110t(アマダ製)

プレス機 80t(アマダ製)

プレス機 80t(アマダ製)

プレス機 60t(アマダ製)2台

プレス機 60t(アマダ製)2台

プレス機 45t(アマダ製)4台

プレス機 45t(アマダ製)4台

プレス金型以外の金属加工

プレス金型以外の金属加工をご紹介します。ここでは鍛造、鋳造、切削加工、レーザー加工、放電加工、基準穴パンチングプレスの技術的特長などをご案内します。

鍛造

プレス金型以外の金属加工方法である鍛造は、金属をハンマーやプレスで叩いたり、圧力を加えたりして鍛えて造る塑性加工の一種です。鍛造ならではのメリットとしては材料の節約ができるほか、材料の組織が密となり、内部欠陥が少ない点があげられます。最終形状に近い形になるので後工程の切削工程を省略できるのに加え、引張り強度や硬さといった機械的性質が向上するのも鍛造の強みです。ほかにも製品形状に合った鍛流線、いわゆるメタルフローが得られるのに加え、同じ形状を大量生産できるなどの強みがあります。

鋳造

プレス金型以外の金属加工方法である鋳造は、鉄やアルミ、銅などの金属を高温で溶かし、液体(溶湯)にしてから、あらかじめ作っておいた鋳型(いがた)に流し込み、冷やし固めて目的の形状の製品、いわゆる鋳物を作る金属成型法となります。鋳造の特長は、複雑な形状や内部に空間(空洞)がある部品も製造できるなど、形状の自由度があります。また、

特にダイカストのように一度型を作れば、同じものを大量に作れる量産性が高いのも特長です。さらに他の加工法に比べて安価に製造できるなど、コストパフォーマンスの高さでも定評があります。

切削加工

プレス金型以外の金属加工方法である切削加工は、金属や樹脂などの材料をバイトやドリルなどの切削工具で削り取ったり、穴を開けたりして目的の形状に作り出す加工成型技術です。切削加工は、大きく分けて旋盤加工(旋削加工とも)、フライス加工、穴あけ加工の3種類があります。旋盤加工は工作物を回転させて削る工作方法で、フライス加工や穴あけ加工は刃物を回転させて削る工作方法です。切削加工は高精度な加工が可能で複雑な形状の加工に対応できる特長があります。また、金属から樹脂まで多様な材料に対応可能なほか、一品から量産まで幅広く生産できます。ほかにも表面粗さを細かく制御できるのに加え、後加工が少なくすぐに使用できるなど、さまざまな強みがあります。

レーザー加工

プレス金型以外の金属加工方法であるレーザー加工は、レーザー光を使って金属やプラスチックなどの材料を切ったり、穴をあけたりする加工方法です。表面に文字や模様を彫る加工も可能です。レーザー光は非常に細く集中するため、微細な加工や複雑な形状の加工が可能で、曲面や傾斜面にも正確に加工できるのが強みです。また、レーザー光はコンピュータ制御で自由に動かすことができるため、様々なパターンやデザインの加工が可能となります。プレスによるせん断加工や穴あけ加工では、切断面にバリやカエリと呼ばれる金属の出っ張りが生じ、研磨などの後処理が必要となりますが、レーザー加工はバリやカエリの発生を抑えられるため、切断面がきれいに仕上がるので後処理が無く、加工時間が少なく済みます。

放電加工

プレス金型以外の金属加工方法である放電加工は、電極と加工物、いわゆるワークの間に電気の火花を連続的に発生させ、その熱エネルギーで金属を溶かし除去する加工方法です。放電加工はワイヤー放電加工と形彫放電加工などの種類があります。放電加工は素材の硬さに関係なく加工できるのに加え、複雑な形状でも高精度に加工できるのが強みです。ほかにも工作物への負担が少なく、切削では難しい形状の加工もできる特長があります。

基準穴パンチングプレス

プレス金型以外の金属加工方法である基準穴パンチングプレスは、高精度な基準穴あけ加工などに用いられる技術です。素材に予め、穴を開けたい位置を表面処理(印刷やエッチング)でマーキングし画像認識でのマーク認識を用いることにより精度の高い穴あけ加工が可能となります。設備は強度と耐久性に優れ、長時間連続稼働にも耐える設計となっており、加工精度を安定して維持します。金属板や樹脂シートなど多様な素材に対応できる柔軟性を備えており、複数点への連続した穴明けにも対応可能です。デザイン(意匠性)を施した素材へ、デザインと加工位置を合わせる基準穴の加工を精度よく行うことで、デザイン性を施した加工品を作製することが可能となります。

プレス金型の順送り型は染谷精機にお任せください

プレス金型の順送り型は染谷精機にお任せください。プレス金型の順送り型は、1型内で複数の工程をプレス機の1動作内で順番に加工できる連続加工が可能です。また、コイル材料(巻かれている材料)を使用できるほか、生産をスタートさせたら無人で動き、生産を進められるといったメリットがあります。したがって数量の多い製品に向いた加工方法であり、ランニングコストを抑えた生産が可能となります。弊社は順送り型の強みを最大限に活かしつつ、高品質の製品を低価格、短納期でご提供します。工場見学も大歓迎です。ご連絡お待ちしています。

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