プレス金型部品

フランジ付き円筒絞りは絞り加工の基本です。この絞り加工では【図1】に示すようなしわが発生することがあります。絞り途中でしわが発生すると、絞りきることができないで底もぬけてしまうこともあります。このようなしわはブランクから最初に絞る工程で発生します。この工程を、第1絞りまたは初絞りと呼びます。 　初絞り加工に用いる金型を【図2】に示します。この金型は上向き絞りの構造です。下向き構造の金型もあります。

　ウレタンスプリングの使い方は【図1】に示すように、簡易金型のパンチに装着して、ストリッパ代わりに使用するものが比較的多い使い方です。 　【図2】は、ストリッパ用のスプリングとして使用する形です。

　順送加工では、材料を少しダイ面から持ち上げて材料を移動させます。材料をダイ面から持ち上げることを「リフトアップ」と呼びます。上型に設けられたパイロットは下降して、リフトアップ状態にある材料にパイロットを入れます。材料の厚さがあれば、その強さで変形せずにパイロットは材料に入ることができます。しかし、ガイドリフターとパイロット穴位置が遠く離れると不安定になるので、パイロット穴位置とガイドリフターの位置関係はできるだけ接近させ、材料変形が少なくなるようにします。材料が薄くなると、ガイドリフターを接近させても、【図1】（a）に示すようにパイロットに押され材料は変形してしまいます。このようになると、穴にパイロットがうまく入らないので加工ミスとなります。仮に、うまく入ったときでも【図1】（b）に示すように、加工後の戻り工程で材料をパイロットで吊り上げてしまい、やはり加工ミスとなることが多くなります。

　パイロットは、プレス加工する前の材料位置を、正しい状態に修正する目的で使用します（パイロット（1）も参照して下さい）。一般的には、【図1】に示すように、穴にパイロットを押し込み、ずれを矯正します。その際のパイロット中心と穴の中心のずれ量を矯正量と呼びます。矯正量は材料板厚とパイロット径に比例します。パイロット径の最小実寸法は、径で1mm程度です。

　ストリッパガイドブシュ（ブシュ）を使うときには、【図1】に示す2つのすきまに注意しなければいけません。ポストとブシュのすきま（ベアリングすきま）と、ブシュとプレートのすきま（接着すきま）です。 　ベアリングすきまは、潤滑油の粘度や無給油タイプなどで基本的には変化します。長期間使用していると、磨耗でこのすきまが大きくなります。精度維持のためには定期的な交換が必要です。このすきまは、上型と下型の関係精度に直接影響します。薄い板材の打ち抜きでは、抜きクリアランスに直接影響を与えることになります。無理にすきまを小さくすれば、焼き付きを起こしやすくなります。

　ストリッパガイドポストがプレートを貫通することによって、プレートはお互いの関係が拘束され、関係が維持されるようになります。維持された関係は、金型が仕事をしている状態でも変化せずに状態を保つことが好まれます。そのためには、プレートとガイドポストの関係に注意しなければなりません。その寸法関係を示したものが【図1】です。

　ストリッパガイドブシュは、外観から2タイプに分けられます。ヘッド付き（つば付き）とストレートタイプです。そして摺動部分の変化が加わります。その上に組立方式として、圧入式と接着式に分かれます。接着式は、さらに、ロックタイト接着とデブコン接着に分かれます。デブコン接着はだいぶ少なくなり、ロックタイト接着が主流になっています。圧入方式は難しいものがあります。圧入の締め代が大きくなると、圧入後のブッシュ内径にゆがみがでて、焼き付きなどの原因となったりします。逆に締め代を極力小さくし（静合）、指で押す程度の力で組み込んで、制度を高めることもあります。この場合は穴の加工が難しくなります。 　ブシュの形と組込方式を示したものが【図1】と【図2】です。

　ストリッパガイドポストはいくつかの形があります。【図1】は基本と言えるヘッド付き（つば付き）タイプのものです。ポストの基本形といえます。 　プレートにポストを圧入することで、位置と垂直を保ちます。つば部で抜け止めをします。つば部はプレートの座ぐり穴に沈みますが、ポストの端面とプレート面が同一面であることが理想です。しかし、実際は多少凹んでいることあが多いように思います。この凹みが大きくなると、ポストが上下方向に動き、垂直度を悪くします。ときにはつば部の破損をまねくことがあります。 　【図2】はストレートタイプと呼ばれるものです。

　ストリッパガイドには、次のような役割があるといわれています。 ストリッパでのパンチガイドを行うための、ストリッパの挙動を規制する 金型の動的精度を高める 金型の組立を容易にする メンテナンスを容易にする 　などです。 　しかし、これらはストリッパガイドの組み立て方によって変化します。 　その一例を示したものが、【図1】、【図2】です。 　【図1】は、ストリッパガイドを、パンチ・ダイの刃合わせ後に組み込む方法です。

　金型は【図1】に示すように、パンチ・ダイの関係をダイセットのガイドを用いて位置合わせして、適正なクリアランスを保つようにしています。 　ダイセットはパンチとダイの関係付けと、金型をプレス機械へ取り付けることを容易にしているのです。ダイセットを使用しない時代に比べ、大変大きな変革を金型にもたらしました。図1に示す可動ストリッパ構造の金型では、ストリッパで材料を押さえ、変形しないようにして加工します。 　この金型構造は、比較的精密な形状を要する加工用途に使われることが多いようです。精密な加工では、加工形状が細かくなることが多く、パンチ形状も弱くなることからパンチを補強したくなります。補強のアイデアとして、【図2】に示すようにパンチの弱い先端をストリッパでガイドすれば破損しにくくなると、多くの人が考え実行しました。

　【図1】は、高さ調節ユニットを金型に取り付けた状態を示しています。 　ユニットは、調節レバーと調節ねじが一体化しています。調節ねじは調節こまが入ったプレートに取り付けられています。調節ねじを回すことで、調節レバーは前後に動きます。調節レバーの先端は斜面になっていて、その斜面に調節こまが乗っています。調節こまは斜面に押し付けられるように、引きバネで支えられています。

　金型は切れ刃の痛み（バリの増加）に伴って再研磨を行い、切れ刃を再生します。金型の再研磨の方法には、プレート全体を研磨する方法と、入れ子部品のみを研摩する方法があります。プレート全体を研磨する方法は、プレートはその都度薄くなっていきますが、ボタンダイ等の入れ子部品も同じレベルで変化するため特に問題はありません。入れ子のみを研摩する方法では、研磨分のレベル調整を必要とします。調整がうまくないと、プレート面に凹凸ができ、製品品質に影響します。そのため、【図1】に示すように、ボタンの調節が楽にできるようにしておきます。

　ボタンダイは、ダイプレートにインサート部品（入れ子）として組み込んで使用します。焼き入れしないダイプレートに入れ子として使用し、金型製作を容易にしたり、金型メンテナンスを行いやすくするために、または長い寿命を求めて使用します。 　【図1】が、ボタンダイの外観を示しています。 　（a）のストレートタイプはプレートに軽く圧入して使用するものです。部品には組込導入部が設けられていて、組込が容易にできるようになっています。 　（b）はつば付きのものです。この形が標準と言えます。ボタンダイの材質はSKD11、SKH51及び粉末ハイス、超硬合金等が用意されています。 　【図2】は、ボタンダイの穴の断面を示したものです。

　ミスフィード検出ユニットとパイロットの関係を【図1】に示します。 　ミスフィード検出は、パイロットが送られてきた材料の位置修正ができない状態になったときに作動するようにセットします。したがって、パイロットに先行して働かせるため、パイロットより長く、また細くなければいけません（パイロットの矯正量の範囲内で）。ミスフィード検出ユニットの一般的な形は、ミス検出ピン、リレーションピン及びマイクロスイッチ等のスイッチ類から構成されます。 　【図2】は、ミスフィードを検出して動作した状態を示しています。

　【図】に示す各形状について、以下に示します。

　パイロットは【図1】（a）に示すように、金型内にある材料の最終的な位置決めをします。金型内には、送り装置や人の手などで材料は送り込まれますが、ある程度の誤差が常につきまといます。その誤差を、製品に影響ないところまで修正することを求められます。材料の位置の修正は、パイロットの傾斜面で材料を滑らせて移動します。斜面の形には（b）に示す砲弾形と（c）に示すテーパ形があります。砲弾形は上下移動量に対して横移動量が変化します。テーパ形では常に一定した移動量となります。以前は精密な加工にはテーパ形が良いと言われたこともありましたが、現在ではあまり区別していません。精密ものや薄い板厚および軟質材のものでは、上下運動に対して横移動量を小さくとり、板厚が増すにつれて横移動量を大きくとる傾向にあります。材料が滑る斜面はきれいに仕上げ、滑り抵抗を減らすようにします。

　丸以外の形状では、パンチプレートへの植え込み部（シャンク部）を四角または異形状にすることが多くなります。ブロックパンチの代表的な形を【図1】に示します。 　（a）は、ストレートタイプのものです。パンチ断面が大きいときのもので、作りやすい形です。 　（b）は、パンチ断面が少し小さくなり、ストレートでは強度がもたないときの形です。加工しづらい部分をストレートにしてパンチ加工に対する配慮がまだできる大きさです。 　（c）は、パンチ断面が小さくなり、パンチ強度を優先にしたときの形です。パンチ加工は最も困難な形状になります。問題がない限り、（a）の形に設計できることがよいです。

　丸穴の抜き加工では、トラブルとしてかす上がりがあります。その対策の最も手っ取り早い方法が、上がってこようとする抜きかすを強制的に押し下げてしまうことです。この目的で作られたパンチが、【図1】に示しますジェクタパンチです。このパンチが使えればかす上がり対策には具合がよいのですが、パンチの再研磨ではジェクタピンが邪魔になります。分解してジェクタピンを外すのでは大変です。その対策として、パンチの横に穴があけられています。【図2】に示すように、ピンを押し下げた状態で横穴にピンを差し込むと、ジェクタピンは引っ込んだままとなり、研削が容易にできるようになります。

　【図1】に示すショルダーパンチは、シャンク径（D）以外の部分は、ある程度の範囲で自由に変更が可能な規格となっています。 　刃先形状も多様な対応が可能となっています。材質はSKD11相当、SKH51及び粉末ハイス、超硬合金があり、刃先部分のラップ仕上げ、表面コーティングとしてTiCN及びディコート処理が選べる状態にあります。少量生産対応のローコストな部品から長寿命対応部品まで対応しています。 　用途への対応として、【図2】に示すような変化があげられます。

　丸パンチのJISは、S分類の「工具」の中の「金型」に分類されています。JIS番号はB5009です。名称は当初は「プレス型用丸パンチ」とされていましたが、現在は「プレス型用つば付きパンチ」と改称されています。 　当初のJISでは【図1】に示す2つのかたちから、（a）図の形から2種類、（b）図の形から1種類の、計3種類の標準が決められていました。