特集

部品軽量化のための金型・成形技術と材料技術

事例 1

板金プレス加工技術を活用した一体化成形による軽量化への取組み㈱平安製作所中司雄大＊

当社は今年で設立 78 周年を迎える。1939 年、戦時体制下にあって正規の液体燃料（ガソリン・軽油など）の供給事情が悪化したことから、商工省（現・経製品が多くなっている。

事業内容済産業省）の委託を受け、木炭ガス発生装置を開発し、当社では新技術の開発から、金型設計・製作、プレ製造するところから始まった。終戦後、軍需産業はゼス加工、溶接組立、機械加工、カチオン塗装までの一ロとなり、配電盤の製作に転換。脚光を浴び、10 年連の工程「自社完結型一貫生産体制」を特徴としてい後には自動車部品の発注があり、自動車業界に返り咲る。板金プレス機は 500 t までの大型順送プレス機、いた。もともと、京都府に本社工場があったが、マキトランスファープレス機は 250〜2，000 t の多様な荷ノ町工業団地の誘致で、1962 年に滋賀県高島郡マキ重のプレス機を保有しており、柔軟にあらゆる板金部ノ町（現・高島市）に工場を建設し（図 1）、三菱自品の製作が可能である（図 2）。採用事例として、ア動車工業㈱の前身である新三菱重工への納入を本格化

ルミ製品や鍛造品、焼結部品の板金化により、顧客へした。

軽量かつ低コストを実現した製品を提供している。

90 年代には、マキノ工場を増設した。それに伴い、本社工場の生産部門をマキノ工場に集約した。この時

塑性加工技術期から VA（Value Analysis：価値分析）提案を活発

当社では従来、板金プレス加工を主体とした塑性加化させ、自動車部品の中でも、特にエンジン部品の低工技術を培ってきた。板金プレス加工技術をコア技術コスト化や軽量化に貢献してきたと自負している。
2001 年にはオートマチックトランスミッション部品の加工ラインを設置し、板金プレス加工だけでなく、溶接組立や機械加工も手がけるようになった。2003年には本社工場を売却し、マキノ工場を本社工場へ転換した。一拠点化を機に、2005 年から高精度 CVT（Continuously Variable Transmission：連続可変トランスミッション）部品を開発、従来の部品構成比率はエンジン部品が 80％ 以上に対して、現在は 70％以上がトランスミッション部品となり、板鍛造分野の＊Yudai Nakashi：技術営業部 営業グループ サブリーダー〒520−1823 滋賀県高島市マキノ町中庄 464
TEL（0740）
27−2161

図 1 本社工場

型技術

第 ３２ 巻 第 ７ 号 ２０１７ 年 ６ 月号

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図 2 当社製品の抜粋（a）オイルパン（b）CVT 用ピストン（c）ダレゼロギヤ（d）ドライブプレート

図 3 技術対象部品と考え、自動車メーカーからの設計図をもとに、特にダイハイト 1，000 mm を超えているため、トランス鋳造品やダイカスト部品、鍛造部品の一般プレス機にファーでの深絞り加工を実現できる。さらに、オイルよる冷間板鍛造加工への工法転換、複数部品の組立製パンのような内部体積を確保したい部品には、抜き勾品を構造変更により一体化する一体化技術の開発によ配ゼロで絞り上げることで、抜き勾配分の油量を多くって、低コストで軽量な部品を供給している。現在でできるのも当社製オイルパンの深絞り加工技術である。

は、技術力を好評いただき、受注部品の 70％ を VA

2．ニアネットシェイプ成形技術（板鍛造技術）開発品が占めている。年々厳しくなる軽量化および低代表部品として、自動車の CVT（無段変速機）にコストなどのニーズに応えるため、技術開発力と現場搭載される回転数検知（センシング）機能を兼ねた力を向上させ、VA 提案を活発に推進している。

CVT 用ピストンを紹介する［図 （3 b）］。

保有技術は、特に下記の 4 点である。

従来は厚肉な鋳物でつくられ、センシング部は別途① 自動車用部品の超深絞り加工技術

カップを圧入していたが、この方法では複数の生産工② 切削代を最小限に抑えたニアネットシェイプ技

程を経るため、低コスト化および軽量化が困難であっ術（板鍛造技術）た。当社では、このように従来 2 部品で構成されて③ 板金の特徴を活かした歯形成形技術

いた CVT 用ピストンを独自の板金ニアネットシェイ（ダレゼロ工法、シェービング加工、など）プ成形技術（板鍛造による歯形成形技術）によって一④ 当社のオンリーワン技術である板金プレスによ体化することに成功し、大幅な低コスト化・軽量化をる増肉歯形成形技術
1．深絞り加工技術実現した1）。
鋳物と同等の強度を確保するため、厚板の高張力鋼

代表部品はオイルパンである［図 （3 a）］。当社実績

板を用い、回転数検知用カップを歯形に置き換える発として、絞り高さ 210 mm 程度でも割れなしで加工想から、2 部品を一体化することに成功した。2 部品できる。当社トランスファープレス機の特徴で、加工の場合は、回転数検知用カップとスプリングガイド機

０２８特集部品軽量化のための金型・成形技術と材料技術能付きのピストンが別体であったが、当該新製品は両機能を 1 つの部品で成立させている。また、ボンデ処理の廃止や切削代を削減したことも大きな成果と言切削：ギヤえる。

溶接組立

3．板金歯形成形技術

プレス：プレート

歯形のダレゼロ工法は、プレス業界では以前から取り組まれている工法の一つである。図 （3 c）にダレゼ

図 4 従来工法によるドライブプレートロ工法によるギヤを示す。ファインブランキングや閉塞せん断のように多様な方法でつくられている歯形のダレゼロ工法であるが、当社のダレゼロ工法は、普通高重量・高コストであった。自動車メーカーは何とかのメカプレス機で通常の歯形抜きに対して、1 工程追安く・軽くできないか思案し、あらゆる板金化工法に加するだけで実現した。また、本工法は歯形だけでなチャレンジしていた。グローブ転造、カム歯形成形、く、鋼板を抜く部分があればどこでも適用できるのが絞り歯形成形などの加工法が開発されてきたが、塑性大きな利点である。現在は、歯形以外での需要も大き加工による板厚減少を伴うため強度不足となり、素材く高まってきている。の板厚増加が不可欠で高コスト（従来品同等）となっ4．増肉歯形成形技術ていた。また、強度を改善するためにスピニング転造図（3 d）
は、当社のオンリーワン技術である板金プで加工可能であるが、チャンファ部は切削加工となるレスによる増肉歯形成形技術を適用したリングギヤ一ため、コスト低減には限界があった。そこで、当社で体型ドライブプレートである。今回は、本部品にスポは切削加工を廃止し、板金プレス機のみの一体化開発ットライトを当てる。に着手した。

課題・ニーズ

事例紹介2）

国内の自動車部品製造にかかわる中小企業は、大手歯形部品の板金化にあたり、各種歯形成形技術が実自動車メーカーなどの海外生産比率の拡大によって、用化されているが、従来工法はいずれも板厚減少を伴低価格競争にさらされており、品質と性能のみでは勝うものであった。したがって、歯部に強度を要する部負できない状況となっている。このような中、大手自品では素材の板厚増加が必要なため、重量やコストが動車メーカーが国内の中小企業に期待することは、高上昇する。素材板厚を上げることなく、歯部の必要強機能化や軽量化、安全性向上、また低コスト化に資す度を確保するには歯部の増肉が必要不可欠である。しるこれまでにない新工法・新技術の提案である。しかかし、板材を鍛圧した場合には平板圧縮状態による高し、提案する製品がある一部品のみでは提案内容に限荷重や端面圧縮時に座屈現象が生じることが知られて界が生じる。まずは、うまくそのほか周辺部品の情報いる。そこで、予備歯形成形した板金素材の拘束条件を収集することが肝要である。

を改め、端面を鍛圧する試験を実施した結果、材料の多くの中小企業は、顧客より単品図面のみで勝負することを強いられているため、その先のさらなる一体化への提案ができずにいる。2 部品、3 部品を一体化することができれば、コンポーネントでは計り知れない軽量化、低コスト化を実現できる。今回取り上げる
リングギヤ一体型ドライブプレートの開発に至る経緯も、一体化という大きな壁があった。

変形状態に以下の違いが生じることが判明した。
① 外径を拘束せずに端面を鍛圧した場合、製品外径部は外側に座屈する（図 5）。
② 外径部を拘束して端面を鍛圧した場合、製品外径部は内側に座屈する。
③ 内外径を拘束して端面を鍛圧した場合、上記座屈現象は発生せず増肉が可能である。

ドライブプレートは、エンジン始動のために高駆動

上記試験結果をもとに、従来不具合現象とされてき力を伝達する自動車の主要部品で、リングギヤ部を切た座屈現象を有効活用した増肉歯形成形技術を開発し削加工し、プレスプレートと溶接組立しており（図 4）、 た（図 6）。

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加圧

b20mmbbーb

図 5 端面鍛圧時の座屈現象例

鍛圧前aab

鍛圧初期（座屈）

鍛圧後期（歯形成形）

フランジb（a）a−a
鍛圧パンチ
ダイ

拘束パンチ

空隙（b）b−b

図 6 座屈現象を応用した増肉歯形成形工程① 予備歯形成形した素材に挿入した拘束パンチと鍛圧パンチによって、素材に外向きの座屈を生じさせ、歯部中央に空隙を生じさせる。

点紹介する。
【課題 A】増肉歯形成形時に発生した焼付きや割れ
従来、板金プレスによる座屈現象は欠陥とされてい② その結果、さらに鍛圧された材料は歯形を形成たが、薄板から歯形成形するために、材料端面を鍛圧する外向きの材料流れとともに、空隙部に向かうして座屈現象を利用することでギヤを増肉させるとい内向きの材料流れを伴う分流現象が生じ、密閉状

う板金プレス技術は、まったく前例がないオリジナル態を回避して低荷重で所望の歯形形状を得ることの技術である。ギヤの要求硬度を満たすには、高炭素ができる。

鋼の使用が不可欠であるが、通常の高炭素鋼（S35C）

本開発工法では、前述の座屈現象を応用した増肉歯で増肉歯形成形すると焼付きが発生し、鍛圧加工時に形成形技術を用いてドライブプレートのリングギヤ部材料の塑性流動性が悪いため、歯形成形時に割れが発を成形する。増肉歯形成形工程の歯部成形工程を図 7

生する。に示す。このように、リングギヤ部は座屈現象により【対策】歯の内部に空隙部を形成した後、増肉しながら歯形が材料メーカーに研究開発の協力を依頼して、溶融亜成形されている。歯形成形後も空隙部は残されており、 鉛めっきの皮膜処理を材料に施し、加工油も適正化し密閉鍛造化を回避している。
ただ、形づくりだけでは製品にならない。開発に際し、多数の課題があったが、代表的な技術的課題を 2０３０た。成形時の割れ対策としては、分子構造の一様化により、成形性を向上させた材料を共同で開発した。

特集

部品軽量化のための金型・成形技術と材料技術

B

図 8 チャンファ部
AAる。また、リングギヤに機能上必要なチャンファ（図B8）も一連の加工工程の中で成形しており、高い生産5mm性と工法の合理化により、大幅なコスト低減が実現できた。
また、薄板から製作しているため、従来のドライブプレートと比べ軽量化も実現しており、塑性加工学会をはじめ自動車メーカーからも表彰を受けることができた。増肉歯形成形技術の開発に成功したリングギヤ一体型ドライブプレートは、近年脚光を浴び始め、共

図 7 リングギヤ部増肉歯形成形工程同開発した三菱自動車工業での採用のみならず、トヨタ自動車㈱にも採用されている。また、経済産業省主【課題 B】しごき加工によるバリの発生

催の「第 6 回ものづくり日本大賞」の優秀賞にも選

通常、鍛圧成形など塑性加工を用いて成形される機

ばれ、内閣総理大臣表彰を受けることができ、当社の械部品や板鍛造部品は、形状の寸法精度を高めるために、製品に近い形状にされた加工素材にしごき加工を施して、所定の寸法精度を有する形状に成形する。し大きな固有技術となっている。
☆

かし、しごき加工を行うと成形面の両端にバリが発生一体化による軽量化・低コスト化の取組みは、自動する。リングギヤ一体型ドライブプレートの製造方法

車の進化がある限り、案件は絶えることはない。新構

では、スタータピニオン飛込み側のギヤ部にバリが発造のコンポーネントが開発されれば、絶対に新しい一生するため、性能面に悪影響を及ぼす。

体化提案のチャンスがある。必要とされるのは、可能【対策】な限り自動車メーカーの情報をいち早くキャッチし、増肉歯形成形の最終工程でギヤにしごき加工を行っ開発段階から参画できるようにすること。中小企業なているが、その前工程でチャンファ加工を施す。通常らではの固有技術を提案することで、さらに新しい技抜き工程でパンチを引き抜く際、チャンファの斜面で術が生まれる。そのような新技術を蓄えていき、日本バリが発生するが、チャンファ面の形状を工夫するこでしかできないモノづくりを確立することで、世界のとで、端面におけるバリの発生を抑制している。

低価格競争に打ち勝っていかなくてはいけない。

以上のような新技術の開発が、増肉歯形成形技術を確立するうえで重要であった。本工法では高い鍛圧荷重を必要としないため、板材のブランキング加工以降の歯形成形工程を含む一連の成形を歯形成形などの専用機を用いることなく、通常の板金部品と同様にトランスファープレス機を用いて連続成形することができ

参 考 文 献１）内田聡裕：業界初のセンシング機能一体化 CVT 用ピストン、型技術、Vol．
28、No．
10（2013）、pp．
33−37２）前田昭宏、荒木邦彦：板金製歯形部品の成形技術、塑性と加工、Vol．
39、No．
445（1998）、pp．
106−110型技術

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