解 説 5

プレス機械から見た
中・厚板成形
アイダエンジニアリング㈱グローバル化の進展に伴い、プレス成形の高付井村隆昭＊レスを紹介する。

加価値化、製品の高度化やコスト削減が求められている。中・厚板成形においてはこれらの要求に中・厚板成形でのプレス設備の留意点応えるものとして板成形と鍛造成形とを組み合わせた板鍛造成形技術が開発され、高精度・複雑形状の部品が多く量産されてきている。

通常のプレス加工は板厚が薄い場合が多く、成形に必要とする荷重が小さくプレスの 3 要素（圧

本稿ではこれらの中・厚板成形を行う際のプレ力能力、トルク能力、仕事能力）に対する要求はス機械の一般的な留意点を述べるとともに、板金比較的小さい。しかし中・厚板成形においては、成形に塑性流動を積極的に取り入れた FCF 工法

製品によって打ち抜きでも下死点上 10 mm を越（Flow Control Forming の略で板鍛造成形と同える位置からの成形となるため、圧力能力以外に義）、ならびに FCF 工法に適した高付加価値成トルク能力（駆動系の許容トルクにより制限され、形に威力を発揮する当社の高精度成形機・UL プ

下死点上高さで異なる加圧能力）と仕事能力（作＊業エネルギー）の検討も重要となる。

（いむら たかあき）：営業・サービス本部営業技術部マネージャー〒252−5181 相模原市緑区大山町 2−10
TEL : 042−772−5271 FAX : 042−772−5261

図 1 は、プレスの行程圧力曲線と打ち抜き加工での①の厚板と②の薄板の荷重−ストローク曲線を示している。①の厚板はトルク能力をオーバーしており、せん断エネルギーも大きくなる。

薄板普通せん断中・厚板のプレス成形の場合、前工程でつぶし、厚板精密せん断絞り・増肉などの FCF 工法が行われ精密せん断が最終工程近辺で実施される例が多いため、工程プレストルク能力

全体で必要となる圧力能力、トルク能力、仕事能
加圧能力②力はさらに大きくなる。また荷重の発生位置が各工程により異なるために、成形開始から下死点までの各位置での荷重・トルク能力を超えない確認が必要になる。

①

図 2 は多工程の冷間鍛造加工の事例であるが、成形開始から下死点までの各位置での荷重の変化

下死点上距離図 1 厚板精密せん断と薄板普通せん断における荷重−ストローク曲線

42と、プレスのトルク能力との関係を示す。合計の最大荷重としては 2，500 kN 以下ではあるが、下死点上の 12 mm 付近に荷 重 の ピ ー ク が あ り、
プ レ ス 技 術◆特集◆

高付加価値を生み出す中・厚板成形

工程別荷重−ストローク線図
4,500
4,000

プレスⅡ

3,500

3工程合計荷重

プレスⅠ

3,000

成
2,500 形
荷重2,000

3工程の連続成形例
ヘディング
前方押出し
①ピアス
②③②

①1,500
1,000
500

③20

図2
多工程成形の成形荷重

15100

下死点上の距離

偏心荷重

約600mm

50約600mm
偏心荷重

スライドの傾き

スライド
サイジングパンチの傾き合計荷重
3,200 kN

図3
偏心荷重の製品精度への影響

オーバーボール径

サイジング
200 kN

0φ77.24 −0.006

77.25

前後方向公差の範囲

オーバーボール径（mm）

他の加工工程77.2077.15

左右方向左右方向

前後方向

2，500 kN のプレスⅠではトルク能力をオーバーにより、従来の板金成形では困難であった高い寸するため 4，000 kN のプレスⅡが必要になる。

法精度、差厚・段差や歯形のような高付加価値形

図 3 はトランスファ加工で、前半工程では据込状の成形が可能になる。

み打ち抜きを利用した歯形成形を行い、最終工程盧打ち抜き（せん断）で歯形部のサイジングを行ったものを示す。偏心

精密せん断を行う工法には、精密打ち抜き（フ荷重によるスライドの傾きの影響を受けて、歯形ァインブランキング）、拘束打ち抜き、据込み（押のオーバーボール寸法が前後方向と左右方向で異出し）せん断、仕上げ抜きがある。いずれの工法なってしまった事例である。

もせん断面を得るために静水圧効果を利用して破断の発生を抑制している（図 4）。

中・厚板成形と FCF 工法

盪絞りとしごき成形

FCF 工法は打ち抜き、絞り、曲げ、バーリン素材成形に使用する。カップ成形を絞り加工で行グなどの一般的な板金成形工法に、据込み、しごうメリットは低荷重で成形が可能なこと、材料にき、押出しなどの冷間鍛造工法を取り入れた複合板素材を用いる成形のため偏肉の少ない高精度カ成形である。板金成形のレイアウト中に鍛造成形ップ素材の成形が可能なことと、中・厚板の場合の特徴である塑性流動を積極的に取り入れることは板押えを必要としない構造の簡単な単動絞り金

中・厚板成形において絞り加工はカップ形状の第 50 巻 第 2 号（2012 年 2 月号）

43

ファインブランキング
静水圧発生機構○Vリング付き板押え○復動（3軸）

P2

P1P2

拘束せん断
パンチ
板押え
材料
エジェクタ

静水圧発生機構○外周拘束力○微小クリアランス○切り刃部面取りダイ通常打ち抜き

拘束打ち抜きせん断変形部の圧縮応力が弱い せん断変形部に圧縮応力が作用
全せん断破断の発生
板押え

パンチ

残りさん部の変形

拘束ダイ
拘束ダイにより残りさん部の変形を抑える

ダイ

P3

せん断変形に伴う外側への材料流動

ダイ

精密せん断
静水圧発生機構○負のクリアランス

静水圧発生機構○微小クリアランス○切り刃部面取り

しごき面

パンチ

破断面
ダイR

仕上げ抜き

押出し・据込みせん断

図 4 精密せん断工法

型での成形が可能であることが挙げられる。

どの高付加価値形状を加える。

これらの高精度カップ素材に対して後工程でし

図 5 の電磁クラッチ用フィールドコアにおいてごきや据込み成形を行うことで、歯形や異形状なは、板厚 5 mm の素材から内・外径部の先端壁厚5mm→1.7mm

1．
7 mm のテーパ形状への成形を 1 工程で行っている。

蘯複動成形
絞りは引張応力状の成形が一般的だが、図 6 のダブルカップの成形は、内径ボス部に張力を付加しながら上端面を押圧する複動圧縮絞り法で、大材質：SPHC

板厚：5.0mm

幅な工程短縮が可能になる。このダブルカップは、通常の絞り成形ではブランクから 6 工程を必要と金型構造マンドレルする。本工法では、成形 3 軸＋ノックアウト 1 軸

パンチの複動作動により 1 工程で成形することができる。

絞り

圧して成形するため、材料は圧縮応力場となり、焼きばめダイ

端面圧縮絞りは材料の側面を拘束して端面を押しごきサイジング

静水圧効果により高変形が可能になる。さらに通常の絞りと比較すると成形力は高くなるが、材料の塑性流動を促進する張力付加マンドレルにより、リングパンチに作用する応力を下げている。

盻押出し成形前成形後

図 7 はフランジ付パイプのパイプ部の前方押出し成形事例である。可動ダイ構造を用いることに

図 5 フィールドコア

44より、成形中の金型による拘束状態を維持し、押プ レ ス 技 術◆特集◆

高付加価値を生み出す中・厚板成形

成形3軸＋ノックアウトの複動成形①常圧クッションに支えられたパンチによる絞り
ダブルカップ②アウターパンチによる圧縮絞り

張力付加クッション

ノックアウト

図 6 複動成形事例

材質：SPHC
断面減少率：60%
板厚3→1.2mm
成形力

クッション
成形前

クッション
成形後

図 7 押出し成形事例
写真 1 カップ素材からの据込み成形事例

出し成形を成立させている。

眈据込み
据込みは、鍛造の中で最も一般的な工法で FCF

UL プレスの紹介工法でも、平面上の段差・差厚形状の成形に用いられている。応用範囲は広く、座ぐり、環状溝、盧UL プレス開発のコンセプト

段差・差厚形状成形などの平面部への形状加工だ「金型精度より高い精度のマシン」をコンセプけでなく、カップの成形にも適用できる。絞りカトとして製品精度の向上、金型寿命の延長、高いップ素材の底部に据込み成形を行うことで、写汎用性を極限まで追求することで UL プレスが誕

真 1 に示すようにカップコーナー部の絞り R の改生した。FCF 工法においては、UL プレスの特徴善やボス成形が可能となる。

によって、その高精度成形が始めて可能となる場合も多い。以下に UL プレスの特徴を紹介する。

第 50 巻 第 2 号（2012 年 2 月号）

45

①

剛性に関しては、コンロッドレス構造によるス⑤ライド側の圧縮ひずみの極小化と 1 ポイント構造によるスライドたわみの極小化を図り、鍛造加工のような中央集中荷重にも強いスライド構造としている。またコンロッドをなくした結果としてプ④レス全高さも低くなり、成形時のフレーム伸びも③少なくなる。
これらの剛性に配慮したスライド構造とフレーム構造により、製品の底厚精度に影響する成形時偏心荷重②のスライド下死点の変動も少ない。
成形荷重を受けるフレームはリング状の一枚板からなる一体構造を採用し（一部の大型機を除く）、伸びと関係する縦方向の剛性を高めるとともに、スライドの横方向の変位を抑えるために横方向の剛性も高め、ゼロクリアランスのスライドガイド

図 8 UL プレスの構造

盪UL プレスの特徴との相乗効果により、動的負荷時におけるスライドの横方向の移動を極小化している。

UL プレスは成形時の高精度・高剛性に徹底的プレス機械の基本性能への徹底したこだわりににこだわり開発された。従来のプレス機械でも高より開発した UL プレスはスライド構造やフレー精度、高剛性は重要な要素として開発されてきたムの構造を変えずに、図 9 に示すように周辺装が、あくまでも偏心荷重が少ない前提での精度・置やオプションとの組合せによりプログレッシブ剛性であり、実際の成形負荷の影響を受けた動的加工やトランスファ加工、冷間鍛造加工にも対応状態においては、静的な精度に遜色ない動的精度可能な優れた汎用性を持つ。

を得ることができない場合が多かった。

写真 2、図 10 は UL プレスの精度・剛性の有これに対しULプレスでは次の3つの特徴を有す利さを示すためのデモ製品および成形の結果であることにより、成形時においても高精度と高剛性る。能力 6，000 kN の UL プレスに評価のためにを維持し、製品精度や金型寿命に明確な差が現れ金型を左にずらして取り付け、金型のガイドポスる場合が多く、一般のプレスと差別化されている。

トを取り外す。加工工程は座ぐり、エンボス、仕①スライドギャップゼロによる高精度②コンロッドレスおよび中央 1 ポイント機構による高剛性、少ない熱変形、コンパクト化③高剛性一体フレームによる高剛性上げ抜きのブログレッシブ成形で、成形荷重は1，900 kN、その荷重中心はプレスセンターから左に 452 mm ずれている。
座ぐり厚さの左右の差は図 10 に示すように

図 8 に UL プレスの構造を示す。スライドガイ

3，500 kN の絞りプレスにおいては 0．
035 mm にド部に球面座形状のシュー（4 カ所×2）を用いまで達し、スライドの傾きの影響が顕著である。てゼロクリアランスでスライドをガイドすること従来の製品ではこの差は影響のない範囲として無により、ボルスタ上面に対するスライド上下運動視されてきたが、今後の高精度化においては見逃時の直角度は JIS 特級を優にしのぐ数μm を達成せない。これに対し UL プレスでは左右の差はわしている。

ずか 0．
005 mm に収まる。また、UL プレスはガ偏心位置に荷重が作用する成形時の受圧部はス

イトポストを取り外した偏心荷重状態の加工であライド駆動部の①、下スライドガイドの前後②③るにもかかわらず、100％ のせん断面を確保できと上スライドガイドの前後④⑤の 5 ポイントになている。

り、これらの受圧部によりスライド精度を維持する。
46

最近、UL プレスに当社が独自開発した低速・高トルク型サーボモーターを搭載したサーボプレ
プ レ ス 技 術◆特集◆

高付加価値を生み出す中・厚板成形＋トランスファ装置＆材料供給装置＋コイルフィーダー装置

基本構造
ULプレス

トランスファブプレス

プログレッシブプレス＋ベッドノックアウト装置
各種の工法に同一構造で対応

精密せん断＆復動成形用オプション
油圧クッションシステム
冷間鍛造仕様図 9 UL プレスの汎用性

UL-6000
1,900kN
プレスセンター
荷重センター
600kN
400kN
90tf
座ぐり
全せん断
エンボス
平面矯正抜き
布452
415
45270

材質：SPCC、板厚：2.6mm

写真 2 UL プレスによる成形品（フランジ）

ス DSF−U 1 シリーズを発表した。DSF−U 1 シリーズでは高精度と高剛性に加えて、サーボプレスの特徴を活かした最適モーションでの成形を可能

厚さ t（mm）

760
1.481.475
1.471.465
1.461.455
1.451.445
1.441.435

UL-6000
2ポイントプレス左側

方向右側

図 10 UL プレスの成形結果にする。
☆

☆

中・厚板成形においては、当然のことながらその成形に見合った能力のプレス機械が必要である。
一方、FCF 工法やネットシェイプ化、高精度化による高付加価値成形への要求は、ますます高度化してきている。これらの要求に対して、工法開発の今後の進展に期待する一方、プレス機械においてもそれらの要求に見合った高精度化への対応
第 50 巻 第 2 号（2012 年 2 月号）が必要である。金型、プレス機械そして周辺機器も含めたトータルシステムとしての高精度化、高剛性化、高機能化が必要である。
参考文献
1）井村隆昭：型技術 2008 年 2 月号
2）井村隆昭：プレス技術 2008 年 1 月号
3）中野隆志：第 58 回金属プレス加工技術研究会

47