プレス金型部品

　【図1】にヘミング曲げ形状を示します。ヘミング（折り返し曲げ）は端部の強化や手等が触れたときに、なめらかなタッチとなるようにしたい（含む安全化対策）ときに使用します。接合手段として使うこともあります。 　【図2】は、2工程曲げの工程です。鋭角なV曲げを行い、2工程目では平潰しして密着させます。

　【図1】にカール曲げ形状を示します。カールは端部の強化や手などが触れたときに、なめらかなタッチとなるようにしたい（含む安全化対策）ときに使用します。 　加工工程の特徴としては、1工程目の先端曲げ（ニップ曲げともいう）です。この工程によって、加工が容易になり、仕上がり形状もきれいになります。 ｃは2工程加工を示しています。

　Z曲げ形状を【図1】に示します。Z形状は垂直部分の長さ（H）寸法によって加工方法が変化します。 　【図2】は1工程での加工方法の種類を示しています。

　【図1】に、L形状とU形状の曲げを示しました。この形状の加工方法について説明します。L形状が基本となると思います。加工方法については、【図2】に示すような方法があります。V曲げ加工とL曲げ加工です。

　曲げで、【図1】に示すように、バリ面が外側にあると割れが発生しやすくなります。特に曲げ線の両端に現れやすいです。イメージしやすいバリを表現に使いましたが、曲げの両端面（切り口面）の状態が悪いと材料の伸び限界が下がり、割れが発生しやすくなる。ことを言いたいのです。 　曲げの内側のR（曲げ半径）が小さいと得に割れがでやすいです。そのために材料には最小曲げ半径として、加工限界値をJIS等で示しています。 　切り口面をシェービングしたり研削するなどしてきれいに仕上げると、割れを減少させることができます。簡単な方法としては、バリをまげの内側にして曲げることです。 　【図2】は、材料の圧延方向（ロール方向とかロール目方向と呼ぶこともある）と曲げ線の関係を示したものです。

　切り曲げは、特殊な曲げ方法といえます。【図1a】に示すように、抜き加工の切り込み（スリット）と曲げを一体化した加工方法です。抜きの面から見ても、鋭角な先端を持ったパンチで加工するので、破損しやすくなります。曲げも、桐ながら曲げていくために、曲げ部の材料の伸びが不自然になり、割れやすくなります。また、加工後の製品がダイについて取れにくくなったりします。 　その対策が【図1b】です。

　曲げに伴う形状の変化（変形や割れ）は、抜き形状（ブランク形状や穴）が関係することが、意外と多くあります。主な原因要因は、曲げ部分に発生する材料の伸びに伴う影響（割れや引け）です。以下に代表的な問題形状を示します。 　【図1】は、曲げ線と外形線が一致した場合に起きるものです。曲げ端部は材料の伸びがついてこられなくなり、割れが発生することがあります。対策としては図に示したように、曲げ線と外形線の一致を避けるようにします。具体的な方法としては、曲げ線と外形線の位置をずらす。曲げ線の両端に逃がしをつける等です。

　ヘミングは180度折り返す曲げ加工です。その展開計算の方法は【図1】に示す簡易的な方法が一般的によく知られています。この方法ではヘミング寸法AとBを足し算して、補正値fを引くものです。補正値の中身は、180度曲げ部の展開長さと板厚減少寸法を考慮したものです。

　カール曲げ形状は【図1】のようになります。展開計算では、3/4円を形成する部分（L1）と、残り部分（L2）に分けて計算して、L=L1+L2として展開長さを求めます。

　【図1】に示すような形状の曲げ展開をするには、直線部分（図にA、Bで示した部分）と曲げ部分（Xで示した部分）に分けて計算します。直線部分は変化が無いのでそのままの数値を使います。曲げ部分について計算して、直線部分と合計して、展開長さ（L＝A+X+B）を求めます。 　X部分は、曲げた内側の周長と外側の周長では長さが違います。元の長さより、外側は伸び、内側は短くなっています。しかし、板厚のどこかに変化しない長さ部分があります。この位置を中立面といいます。この位置を求め、弧の長さを求めることで曲げ展開長を知ることができます。

　絞り加工では材料の異方性によって変形します。たとえば円形ブランクから円形絞りをすると、フランジは丸くならず四角に近い形になります。フランジの無い絞り形状では耳が発生して、縁は波打ちます。この様に、形状の崩れたものを切り直してきれいな形状にするのが「トリミング」です。 　【図1】は代表的なトリミングの金型構造です。逆配置構造を用いています。製品は内径を利用して位置決めをします。 　パンチ、ダイ間のクリアランス及び刃先形状は、通常の抜き加工の条件をそのまま使います。

　逆再絞りを【図1】「加工内容」の図で説明します。加工前の形状は普通の絞り加工で作ります。その形状を加工途中の図のように、外側が内側になるように絞っていきます。 　加工後の製品は、加工前の形状の内側が外形になります。このようにすることで製品の材料は大きく動かされ、絞りのストレスが変化し、通常の絞りより大きな減少率が得られます。

　再絞り加工も回を重ねると、径の減少率は小さくなります。そのために内径ガイドが弱くなり破損しやすくなるために使えなくなりますが、径の減少率が小さいために絞り側壁部分の座屈の心配が無くなるので問題はないのです。このような再絞り型構造を【図1】、【図2】に示します。 　【図1】の構造は、フランジある製品の再絞りに適しています。製品のフランジ部分がストリッパに乗り、ストリッパよりつき出しているパンチ先端で製品の内径をガイドします。 　【図2】の構造は、フランジのない製品の再絞りに適した構造です。フランジのない製品では絞りの縁は平らとならずに波打ちます。そのために絞り縁部分を下にして置くと製品は傾いてしまいます。傾きは絞り加工では問題です。したがって、絞り底部分を下にして置き、絞ることが加工の安定になるのです。

　絞り加工では、1回に絞れる（径を小さくできる）割合には限度があります。そのために、何回かの絞りを重ねて目的の径にします。この繰り返し行う絞り加工を「再絞り」と呼びます。再絞りに使用する金型を「再絞り型」と呼びます。初絞りの次当たりの工程では、絞り径の差が大きいために【図1】や【図2】のような構造の金型を使います。 　これから加工する製品はブランクホルダ（下向き絞り型ではしわ押さえ）によって、パンチと絞り製品の内径差部分のすきまにガイド（内径ガイド）を入れ加工します。初絞りではフランジ部分にしわが発生しますが、絞り前後の径の差が大きい再絞りでは、しわは側壁部分に縦しわとなって発生します。内径ガイドは側壁部分が座屈しないように支えます。

　抜き絞り型は、ブランク抜きと初絞りを組み合わせた複合金型です。 　【図】（a）は上向き絞りの構造です。【図】では固定ストリッパ構造を示しましたが、ストリッパを上型に付ける可動ストリッパ構造もあります。加工のイメージは「加工内容」として示した図を参照して下さい。抜き絞りパンチ（複合部品：ブランク抜きのパンチと絞りのダイを兼ねる）でブランクを抜き、引き続きストロークの進行によって絞り加工を行います。絞られた製品は、ノックアウト機構によって上死点付近で上型より排出されます。 　下型のノックアウトは、パンチに製品がつかないようにする目的としわ押さえがあります。ノックアウトへの力は、ダイクションによって与えます。 　【図】（b）は下向き絞りの抜き絞り型です。スプリングスペースの関係から、あまり背の高い絞りには適していません。

　パンチ下、ダイ上の逆配置構造を用いた絞り金型構造です。金型構造を【図1】に示します。 　絞り加工では大変よく使われています。この構造では、しわ押さえをブランクホルダと呼ぶことが多いです。しわ押さえにブランクの位置決めを作っているためです。 　加工する材料はブランクホルダに乗せ、下から上に向かって絞り上型のダイの中に製品は入ります。入った製品はノックアウトによって上死点近くでダイより排出され、エアー等で型外に飛ばされます。 　ノックアウトの方法を【図2】に示します。

　可動しわ押さえ付きの絞り落とし構造の金型に、ノックアウトを組み込んだ構造です。【図】に構造を示します。 　この構造ではブランクからフランジ付きの円筒絞り、またはフランジの無い円筒絞りのどちらにも使用できます。また、パンチとノックアウトで材料をはさんで加工しますから、絞り底部の平坦度はよいです。ノックアウトは、材料押さえとダイの中の製品を排出する2つの役割を持っています。

　絞り用の金型では、パンチ、ダイおよびしわ押さえが重要な部品です。ブランクからフランジの無い円筒形状を絞り加工するときには、【図1】に示すような絞り落とし構造の金型が使えます。加工する材料を位置決めプレートに置き、その材料をパンチによって絞った後、製品はダイを通過して下に落とします。金型構造も簡単で作りやすく、プレス作業効率のよい金型構造といえます。欠点としては底部が湾曲して平坦が出にくいことです。

　丸め加工では【図1】に示すように、W型に丸め前の形状を作ります。このW形状は1工程で作る場合と、両端をニップ曲げしてからW曲げする方法があります。丸め形状は、2工程かける後者の方がきれいに仕上がります。 　W曲げした形状の中央を押すと、両端が跳ね上がり丸くなります。この様な加工を行う金型が【図2】の構造の金型です。中央を押され跳ね上がった両端はぶつかり丸い形状となるので、必然的に【図2】の側面図のような形にパンチはなります。この様に突き出したパンチ形状を「ホーン」と呼びます。参考までに、絞り加工された製品の側面に穴加工するようなときは、ダイがホーン形状になります。

　カール曲げは材料の端部を丸めることで、縁の強度を高めたり安全対策として採用されます。加工方法は【図1】に示すように「ニップ曲げ」と呼ばれる予備曲げを行い、その後に丸め加工を行います。 　ニップ曲げを省略すると、きれいな形状に加工できません。そればかりか、加工そのものができなくなることもあります。ニップ曲げは通常のL曲げ加工で行います。曲げ角度が問題でして、一般的なは45°程度に曲げることが多いのですが、もう少し大きな角度で曲げる方がよい結果が得られます。