プレス金型部品

　順送り加工では、材料送りとの関係から、ダイ上の被加工材を持ち上げて移動することを行います。この持ち上げる動作をリフトアップと呼びます。リフトアップは、できるだけ小さい方がプレス作業が安定します。 　【図1】のレイアウトは、左から右方向に被加工材が移動するレイアウトです。被加工材の移動方向と曲げ線が平行になるように設計されています。このようなレイアウトにすると、曲げられたフランジ部をダイに作られた溝の中を通すことで、リフトアップを小さくすることができます。加工後の製品の取り出しも比較的容易にできます。

　曲げ加工では（【図1】参照）、曲げ線部分の割れが問題となります。バリ面と曲げとの関係から考えると、バリが曲げの内側となるようにすることが1つありますが、曲げ線と被加工材の圧延方向の関係に注意することも必要です。 　【図2】のレイアウトは、金型の作りやすさを優先したものですが、曲げ線と被加工材の圧延方向が平行な関係となっています。この状態は曲げ部が最も弱くなります。曲げ半径が小さいときには危険なレイアウトとなる可能性があります。

　【図1】（a）に示すような曲げ製品を加工しようとするとき、特別な指示がない場合、バリが曲げの内側になるように加工します。外観的な問題等のためです。作られた製品の中でバリが外側にあったり、内側にあったりの混在は通常許されません。 　【図1】（b）のようなブランクでは、単工程曲げ型にブランクを入れるときに、バリ方向が一定になるように注意しなければいけません。注意は長続きしませんから、バリ方向が逆の製品を作る可能性が高いです。 　その対策として【図1】（c）に示すようにブランクの一部にC面取りやR取りを行い方向性を持たせフールプルーフ対策を取ります。 　このような問題は、分離したブランクを扱うことからくる欠点です。

　順送り金型ではパイロットは必須の部品です。パイロットの基本的な使い方と問題を示したものが【図1】（a）です。 　穴抜きパンチと同じようにパンチプレートに取り付けられますが、仕事をするのは先端であるため、材料送り誤差修正時に破線で示すような変形を起こしやすく、この変形は被加工材の位置修正精度を悪くします。 　そこで、パイロット先端をストリッパでガイドすれば変形を止められると考え、多くの金型で採用されています。【図1】（b）の形です。 　しかし、ストリッパプレートが、単にストリッパボルトのみで取り付けられている時には、ストリッパプレートが水平方向に動いたり、傾いたりします。

　精密加工用の金型は、ストリッパプレートの挙動を制御するためにストリッパガイドを入れ、コントロールするようにしています。 　ストリッパガイドの設置と材料ガイドの設計内容とには、意外な関係があることを今回は説明します。 　【図1】は、ストックガイドリフター（ガイドリフター）を使った設計の金型です。ガイドリフターの逃がしがシンプルなので、ストリッパガイドピンの設置も容易にできています。 　それに対して【図2】に示す板ガイド方式の設計を採用した金型では、ストリッパガイドピンの設計に苦慮していることが伺えます。 　板ガイドにかからないようにするため、プレートの幅を広げています。それでも一部板ガイドにかかってしまうものもでます。このような場合、板ガイドにまで逃がしをつけ処置します（【図2】の左上のガイドピン）。

　前回は板ガイドについて解説しました。今回はピンガイドについて解説します。 　被加工材ガイドに使われているピンガイドは、被加工材ガイドとリフターの機能を兼ね備えることから、ストックガイドリフター（ガイドリフター）と呼びます。 　【図1】に示すように、被加工材幅に沿って溝のあるピンを配置します。溝の部分で被加工材をガイドします。同時にピンは上下方向にも動くことからリフターの働きもします。 　板ガイドと違い、被加工材との接触面積が小さいことから、滑らかな被加工材の動きを得ることができます。 　ガイドリフターの間隔は等間隔に配置します（左右が対称である必要はありません）。被加工材を押さえている部分が小さいことから、上下方向に波打ちざくつすることを防ぐためです。

　ダイプレート上の被加工材をガイドする方法は、大別すると、板ガイド方式とピンガイド方式の2種類になります。今回は板ガイド方式を解説します。 　【図1】が、板ガイド方式のダイプレートを示しています。板ガイドは長い距離を押さえるので被加工材の振れをしっかりと押さえ、安定したガイドをすることができます。このことは反面、ガイド部が長すぎると、被加工材送りが固くなり、送りミスを発生させる原因となることもあります。 　板ガイドの厚さは、被加工材のリフト量との関係で決まります。薄く長すぎる板ガイドは製作が難しくなる（そり等）ことから適度な長さに分割します。 　パイロット穴等は被加工材の縁に近いところにあることが多く、板ガイドを逃がしておく必要があります。

　【図1】に示すレイアウトを参考にして、切り欠きを中心とした順送り加工でのクリアランスについて説明します。

　前回の例を引き継いで解説します。 　抜き加工力（P）の計算の結果は、8.928Tonで約9Tonでした。 　抜き加工でパンチに食いついた材料を払い落とすことをストリッピング（かす取り）と呼びます。 　ストリッピング力は抜き加工力の3〜5％です。平坦度を必要とする製品では10〜30％の力とします。 　この例では、ストリッピング力を抜き加工力の10％として、ストリッパのスプリングを設計してみます。抜き加工力は約9Tonですから、ストリッピング力は900kgfです。 　【図1】は、ストリップレイアウトに対応した金型のプレートサイズです。プレートの大きさから配置できるスプリングのサイズと本数は、径25で8本程度です。

　【図1】に示す形状寸法のものを、【図2】に示すストリップレイアウトの形で加工するものとして、抜き加工力を計算します。 　製品の材質はSPC、板厚は1.2mmとします。 　抜き加工力の計算式は、以下のようになります。

　前回の刃具形状設計を参考にして、ストリップレイアウトの設計について解説します。 　順送り加工のでは、材料移動と加工を交互に繰り返して加工を進めます。材料移動は材料送り装置が行いますが、送り誤差があり、位置修正が必要となります。 　【図1】参照。 　そのため、順送り加工ではパイロット用の穴を最初に開け、位置決めをします。その際、製品穴も加工して無駄がないようにします。穴抜きした次工程で、最初のパイロットを入れ、送り誤差を修正します。このときに無駄がないように同時に加工できるものは、加工するようにします。ここでは角穴です。輪郭形状内部の加工が完了したら、輪郭形状を加工します。このレイアウトでは分離（分断）も兼ねています。 　【図1】では、（A）で示す部分のダイが弱く破損しやすい形となっています。

　【図1】のような製品を想定します。この製品は穴、外形のバリ方向が同じ方向にそろっていることが必要条件とします。 　製品加工を順送り加工とすると、分断を中心とした工程設定が必要となります。 　分断の他に切り欠きや穴抜きを組み合わせてブランク抜きのさん幅に相当する部分を抜き、外形形状を作ります。このような加工をアウトカット加工とも呼びます。この分断を中心とした順送り加工は抜きの加工ばかりでなく、曲げを含む順送り加工などでもよく使われます。 　これから、分断を中心とした順送り金型の解説をしていきますが、他の記事で紹介した内容にアウトカット加工があります。今回からの内容と関連しますので、参考にしてください。

　単体部品ではなく、部品相互の関係からの部品設計について解説します。 　【図1】はリフターガイドの設計を示しています。リフターガイドは材料の幅をガイドすると共に材料を送り線高さに保持する役割を持たせます。そのためスプリングで保持します。スプリングの強さは材料を持ち上げることができ、材料送りの際や上型が下降してくる間に材料がふわふわすることなく保持できる強さがイメージです。あまり強すぎるのも良くありません。 　リフターはストリッパによって押し下げられます。ストリッパにはリフターガイドの頭部を沈ませ、ストリッパ面が材料に軽く接しながら押し下げられるようにザグリをします。ザグリ深さ（Z）にバラツクがないようにします。 　材料がダイ面に接したときに、リフターガイドと材料の関係は、拡大で示したように、リフターガイドの溝部分の中間に材料があるようにします。このようにしておかないと、リフターで材料にキズを付けることになります。

　切断を利用した順送り型を、可動ストリッパ構造で設計した場合の組立図について解説します。 　組立図の設計では、下型平面図（【図1】）、上型平面図（【図2】）及び【図3】に示す正面図（断面図）を作ります。 　下型平面図では、加工の推移や材料ガイドの関係が分かるように示します。ストックガイドは材料を金型に最初に入れるときに、傾いて入らないように材料幅に対して長めに設定します。材料が金型内に入ってからは、この設計例では、リフターガイドで位置決めをしていますが、穴抜き前部分に多めにリフターガイドを入れ、不安定にならないようにします。その後は少し間隔を広くしても問題ありません（この設計例では工程数が少ないので分かりにくいですが）。

　切断加工は1本の線で分離するせん断加工です。【図1】は、切断を利用した順送り型のパンチとダイの関係を示したものです。 　パンチは片側のみで加工をするため、側方力が働きます。放置するとパンチが逃げ、抜き状態が変化してせん断状態を悪化させます。対策としてパンチが逃げないようにバックアップします。ストッパがその部品です。 　ストッパは送られてくる材料を止め、製品長さ（A寸法）を決めるための部品でもあります。 　加工の状態を説明します。ダイ上の材料をストッパに押し当てます。パンチが下降して、材料を切断します。切断された材料（製品）はダイを通過して下に落下します。

　切断加工は1本の線で分離するせん断加工です。この方法が利用できると、材料歩留まりの非常によい加工を実現することができます。 　これから、切断加工を利用した順送り金型の設計を解説していきます。関連事項として今まで解説してきた、「切断加工」、「切断型の構造」も参照してください。 　切断加工を利用した順送り加工のストリップレイアウト（レイアウト）は【図1】に示すような形となります。

　パンチは【図1】に示すようにパンチプレートで保持され、加工に伴う加工力を軸方向に受けます。パンチプレートは水平方向の位置決めが目的ですから、軸方向にかかる圧力に対しては何の効力もなく、細いパンチではそのために、パンチホルダーに食い込むことがあります。このようになるとすきまができ、パンチはプレス加工のつど上下に動くようになり、つば部の破損原因となります。 　パンチにかかる加工力を、パンチ背面の面積で割った平均面圧が16kgf/mm2を目安として、この値より大きくなったときには焼き入れしたバッキングプレートを、以下のときには焼き入れなしのバキングプレートを採用します。

　固定ストリッパ構造の金型では、パンチプレートでパンチの位置と垂直を作り出します。重要な部品となります。可動ストリッパ構造では、パンチプレートの厚さはパンチ長さの30%程度あればOKですが、固定ストリッパ構造のパンチプレートはもう少し厚くします。 　パンチの組み付け方向にも注意します。つば付きの丸パンチ等ではパンチ先端から組み立てなければいけませんが、ブロックパンチ等では、シャンク側からパンチプレートに差し込みます。 　細かな点について、いくつか示します。【図1】（a）で示すような標準的な大きさのパンチやパイロットでは、パンチの入る穴はH7が推奨されています。実際には、もう少しゆるい穴にしていることも多いと思います。パンチの数が多く圧入が強いと、圧入によってプレートが反ってしまうことがあるからです。

　順送り金型では、【図1】に示すような（a）丸パンチグループ、（b）パイロットパンチグループ及び（c）ブロックパンチグループに分けられるパンチが使われています。 　抜き落とし順送り金型の構造は、固定ストリッパ構造が多く使われています。今、例として示している金型も固定ストリッパ構造を前提としています。 　固定ストリッパ構造では、パンチの位置や垂直はパンチプレートで作られます。そのためにはパンチは、ぐらぐらしないように軽い圧入でパンチを取り付けます。また、パンチは抜け止めも必要です。【図1】では、つばとねじによる抜け止めを紹介しています。その他に、キーによる抜け止め方法もあります。