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金型製作における
プレス成形シミュレーションの活用
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中増光宏㈱サンコー＊㈱サンコーはプレス加工を主力事業とする社員

家電関連部品と比較すると、まず深く複雑な絞り数約 350 名の企業である。長野県に本社と金型製があること、そして部品サイズが大きいことが挙造工場および量産工場、福岡県に量産工場を置き、げられる。複雑な絞りというのは少々曖昧な表現

国外はタイに 100％ 出資の子会社を置く。プレスであるが、第三角法を用いた 2 次元図面では表現加工のほかに樹脂成形加工、機構部品の設計と組が難しい形状と言い換えても良い。また、もちろ立てを行っており、幅広い分野の顧客とお取引さん小型の自動車部品や複雑な絞り形状の家電部品せていただいている。

も存在するが、ここでは極端にステレオタイプなさて、当社開発部門では 2012 年にプレス成形シミュレーション JSTAMP を導入した。以来、表現をしていることを断っておきたい。
複雑な絞りは狙い通りに成形することが難しく、可能性を模索しながら有効活用を続けており、現また展開形状の予測も同様に難しい。これらは金在では金型製作に必要不可欠なツールのひとつに型調整時間増加に直結する。次に、部品サイズがなりつつある。今回はプレス成型シミュレーショ

大きいということは、展開形状の修正幅が大きい
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仕事内容の変化とシミュレーションの必要性
ンについて、当社における活用事例とともに、そということになる。修正時の利便性を考慮すると、の有効性について書く。

材料も金型も必要以上に大きくなる傾向がある。
このような仕事が増加するにつれて、トライ＆エラーをシミュレーションへ移行させる、という議

うに自動車関連部品、特にエアバッグや各種ブラ
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活用事例
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ケットの仕事が増加を始めた。これをプレス加工

ここでは便宜的に、①材料削減、②工程短縮、の視点で言い換えると、「抜き・曲げ」から「絞③工程選択、④実験代替の 4 つに分けて、当社のり」への技術変遷ということになる。ひと口に絞活用事例を紹介する。

りと言ってもさまざまであり、当社は家電の時代

1．材料削減09 年頃から、それまで当社が得意としていた家電関係の仕事量が徐々に減少し、それを補うよにも多数の絞り加工を経験していた。それにもか論が発生し、導入へ至ったというわけである。

単発型 3 工程の例で紹介する。完成形状を図 1、かわらず自動車関連部品を扱うようになってから、工程を図 2 に示す。加工の内容は、金型製作の工期と費用が増大することになる。

工程 1：抜きその原因を解明するために、自動車関連部品を＊（なかます みつひろ）：要素開発部開発課課長〒399−0782 長野県塩尻市広丘野村 959
TEL：0263−52−2918 FAX：0263−51−1143

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工程 2：絞り工程 3：フランジ部トリムである。ここで、工程 3 で捨ててしまう図中着色部は可能な限り小さくしたい。しかしかつて当社
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1：抜き2：絞り

図 1 材料削減例 完成形状
捨ててしまうはこれができているとは言えなかった。
絞り形状が深くそして複雑になるほど、展開形3：フランジ部トリム状の予測と調整は難易度を増す。絞り加工は、板押さえ力や摩擦力、さらに材料の加工硬化や流動などのバランスで成立しているため、不足分を足して過剰分を削るという、単純な加減法では説明

図 2 材料削減例 単発型 3 工程できないからである。そして限られた納期内に最終決定した展開形状は総じて大きめであり、材料変化するため、すべての場合で実現できるとは限を無駄に捨てていることが多かった。

らないが、さまざまな効果が期待できる。

そこで展開形状を決定するトライ＆エラーをシ2．工程短縮ミュレーションで行うのである。金型設計と同時例として図 4 に完成形状を示す。従来、当社進行で、シミュレーション担当者は最良の展開形

では図中ア〜オをそれぞれ別の工程で曲げていく状、つまり割れやしわの問題がなく、十分にトリ工法を採用していた。しかしこの 5 つの曲げ工程ム可能な最小限のフランジを実現する展開形状ををまとめて、1 つの絞りと考えてはどうだろうか。

決定する。そして金型の製作を開始するのである。

このような考え方は過去にも存在していたが、この手法による実機絞り工程を図 3 に示す。

実現できなかった。その理由として、まずひとつ

なお現在では、絞り工程でフランジ形状を完成させ、トリム工程を不要とする工法へシフトしつつある。これは完成形状によって難易度が大きく

アイウエオ

図 3 材料削減例 実機絞り工程
第 56 巻 第 3 号（2018 年 3 月号）

図 4 工程短縮例 完成形状

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より、金型製作後の展開形状修正を一切行わず、量産を開始することに成功している。
3．工程選択当社では設計担当者が工程の構想を完成させた段階で、関係者を召集してデザインレビューを実施している。ここで意見が分かれることがある。
図 6 に順送型の 1 ステージ分を抽出した例を示す。目指す完成形状は左右で同じだが、構想は大きく異なる。このような場合、協議してどちらかを選択するのだが、従来はいわゆるカンコツ頼りの議論に終始することがほとんどであった。また
図 5 工程短縮例 シミュレーション

金型はどちらか一方しか製作しないため、選択が本当に正しかったのか検証することができなかっは展開予測の難しさがある。曲げ加工を積み重ねた。ていく従来の工法であれば、展開長の計算方法がしかしシミュレーションを使用すれば、複数の確立されており、高精度で展開形状を予測するこ金型を製作したかのように比較検証ができる。どとができる。万一、初回試作後に修正するとしてちらの工程が優れているか、板厚変化などの成形も修正量は微小値である。しかし絞り加工は展開挙動から総合的に判断し、大幅な金型修正が必要

形状の設定が難しく、予測が正解と大きく異なるとなる工程設定は回避することができる。

危険性がある。もうひとつの理由は、1 工程分の4．実験代替ステージしか確保せずに金型を製作すると、いざ当社でシミュレーション業務を担当しているの5 工程分のステージが必要になったとき、修正がは新技術を開発する部門であり、実験型を製作す非常に困難となることである。順送型の場合、金る機会が非常に多い。現在、絞りに関する開発案型をゼロから再製作することになる。

件の初回実験は、すべてをシミュレーションで代その点、シミュレーションを使用すれば低リス替している。これにより実験型製作待ちがなくなクで工程の確認ができる。この例では、まず 1 工

り、また開発初期のトライ＆エラーに費やす期間程で絞り加工するシミュレーションを行い、問題が短縮され、開発スピードの向上に貢献している。の発生がないことを確認した（図 5）。次に結果

サンコーにおけるシミュレーションの特徴を狙い形状と比較し、過不足調整のトライ＆エラーをシミュレーションで実施、展開形状を決定した。あとはシミュレーションで使用した金型と同

当社はシミュレーション専任の技術者を置いてじものを現実に製作するのみである。この手法にいない。前述のように、新技術を開発する部門がシミュレーション業務を担当

案A
Node ：
49827
Shell ：
48320
Part ：
10
Bottom：0.00 mm Up

案B
Node ：
47553
Shell ：
45862
Part ：
9
Bottom：0.00 mm Upしており、量産金型を製造する部門からの依頼に即時対応している。それでは開発業務が滞ってしまうのではないかという疑問があるかもしれないが、複数の担当者が対応することで回避している。なお、

ZX

Y

板厚［mm］
最大値：2.466 Node ID：5276
最小値：1.989 Node ID：4818

YZ

X

板厚［mm］
最大値：2.527 Node ID：4510
最小値：1.905 Node ID：9115

図 6 工程選択例 構想の異なる 2 案の比較

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これにあたり標準化の徹底を実施した。メッシュサイズなどさまざまなパラメータは、
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条件別にすべて自動化およびルール化をしてある。
またシミュレーション担当者は、社内教育プログラムを受講し、試験に合格した者に限っている。
これらにより担当者に起因する差異を最小に抑え、常にベストの結果を出すことを目指しているので

シミュレーションの効果
ている。

目に見える具体的なものを生産する設備とは違ある。しかしその一方で、ルール破りも奨励してい、シミュレーションは会社への貢献度を定量化いる。従来と異なる方法で良い結果を得られるのすることが難しい。しかし導入した設備の効果はであれば、十分検証した上でルールの上書きをす明確にするべきである。当社はシミュレーションるのである。現状維持ではなく常に進化することによる改善効果を金額で算出している。なお、こを重視すると同時に、特定の条件下でのみ有効での計算作業がシミュレーション担当者の負荷になあるレアケースの発見にもつながっている。

らないよう、ごく簡単な方法を採用した。

自ら材料試験を実施して、オリジナルの材料デ実績について書いておく。導入時に年間目標とータを作成していることも特徴と言えるかもしれした金額に対し、14 年は 2 倍、15 年と 16 年は 5ない。導入初期は JSTAMP に実装されている材〜6 倍の数字に達している。

料データを使用していたが、実機との比較検証を☆

☆

続けた結果、自社で作成した材料データの方が実シミュレーションツールが材料削減や工程改善機との差が小さいことがわかってきた。これは開を行うわけではない。それを行うのはやはり人間発元である㈱JSOL 担当氏に勧められたことでもである。従来は実現できなかった金型構造や工法あり、実際に使用する材料から作成すべきというを試すことが可能になり、設計者は活躍の場面がのは当然のことなのだろう。

広がる。また、シミュレーションの精度がどれだ

もうひとつ特徴として、実例が豊富であることが挙げられる。導入以来、平均で年間 50〜60 件

け向上しても、必ず現実とは異なる。そういった意味で金型技術者が不要になることはない。のシミュレーションを実施しており、つまりこの今後、最適化技術と AI の発展で大変革が起こ数のフィードバックデータが存在するということる可能性は否定できないが、少なくともあと数年だ。これらの蓄積は技術と精度を向上するためのはこの状況が続くと予想している。常に自ら考え糧となる。現在、一品一様であるプレス部品をカるという姿勢で、シミュレーションの活用を続けテゴライズし、各ノウハウを構築する作業を進めたい。

第 56 巻 第 3 号（2018 年 3 月号）

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