材料力学
フレキソ印刷技術-2（機械設計者の生産技術レベルアップ講座-29）
平板枚葉フレキソ印刷装置の構成を単純化すると次のようになります。 （2）フレキソ印刷による有機薄膜の印刷のポイント フレキソ印刷法で高精度に均一な膜厚の印刷物を生産するには、次のような印刷処理の高精度化の対応が必要です。 ・ 印刷精度は印刷...
ストレッチャストレイン
軟鋼板を絞った時に、側壁に薄いリング状の縞模様が発生する不具合現象が「ストレッチャストレイン」であることがあります。 ストレッチャストレインは【図1】に示す「荷重－伸び線図」で、荷重をかけなくとも伸びてしまう「降伏点伸び」によって起こる現象...
異方性
材料の異方性とは、方向（たて、横、板厚）によって性質が異なる現象をいいます。 円形ブランクから円筒絞りをしたら耳が発生した、その原因が材料の異方性であることはよく知られています。他に円形に打ち抜いた形状を測定すると楕円形になっていたり、曲げ...
加工硬化
加工硬化とは「一度塑性変形させて、その後同じ向きの力を加えると、降伏点が上昇してつぎの塑性変形を起こすのに必要な力（抵抗＝変形抵抗）が増すこと」といわれています。材料を加工していくと硬くなり、うまく加工できなくなります。これは経験的によく知...
強度計算で使用する用語の意味（その3）
先回に引き続いての、金型の強度計算でよく使用される専門用語の解説です。意味を正しく理解しておきましょう。 ■縦弾性係数（たてだんせいけいすう） 材料の比例限度内（フックの法則が成立する範囲内）で、引張応力または圧縮応力とこれに相当する引張ひ...
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強度計算で使用する用語の意味（その2）
前回に引き続き、金型の強度計算でよく使用される専門用語をピックアップしてみましたので、意味を正しく理解しておきましょう。 ■引張応力（ひっぱりおうりょく） 横断面積Aを有する平等真直棒が引張荷重Pを受けて、平衡状態にある場合、この棒を1仮想...
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強度計算で使用する用語の意味（その1）
射出成形金型の強度計算では材料力学を活用します。材料力学では様々な専門用語が登場しますが、用語の正確な意味を理解しておかないと、計算結果や計算過程での間違いを見過ごしてしまう場合があります。 今日の材料力学の計算は、エクセル等のソフトウエア...
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相対板厚（絞り加工）（用語とその周辺 その11）
絞り加工（円筒絞りをイメージ）の工程検討では、ブランク展開、絞り率からの絞り回数決定と進めますが、板厚を省略しても検討を進めることができます。しかし、実際の絞りをイメージすると、ブランク計算で得られたブランク直径が100mmとしたときに、板...
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スプリングに要求される特性
金型のエジェクタプレートの作動補助やスライドコアの戻し等の機構では、コイルスプリングなどのばねが利用されています。スプリングは、金属等で作られている弾性体で弾性によって力を蓄えておいて、解放されたときに反発力で部品を移動させることができます...
金とその合金
金は、貴金属の代表的な存在として、装飾品、金貨などに多用されてきました。一方では電気の伝導性が良好であることから、金めっき等をほどこした電極端子などに利用され、半導体やコネクターなどにも大量に使用されています。半導体の封止成形や金属端子のイ...
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リンク利用の曲げ（金型構造に使われる機構 その10）
ハット曲げのような形状を普通構造の金型で曲げると、割れ等の問題が起きることがあります。その対策として、可動ダイとすることで問題を解決することができます。その1例が【図1】に示したリンクを使った曲げ構造です。 加工前の状態は『（a）加工前』で...
金属材料の疲れ限度の目安
金属材料は、引張応力や曲げ応力を繰り返して受けることによって、ある繰り返し回数付近で疲労破壊を起こすことが知られています。 プラスチック射出成形金型のキャビティや金型部品もその例外ではなく、応力の繰り返しの累積によって疲労破壊に至る可能性を...
絞り製品の置き割れ対策を知りたい（プレス加工と金型のQ&A Q16）
Q 絞り製品の置き割れ対策を知りたい。 A 置き割れ（時期割れ、シーズンクラックとも呼ばれる）は、【写真1】のように加工後しばらくして発生するたて割れです。加工直後に現れるものは比較的被害が小さくてすみますが、組立が完了して、商品となった後...
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ボルト締結体に外力が作用した時（ねじ-12）
ボルト締結体に外力が作用してボルトがゆるんだり、ボルトが破断する場合のモデルについての基礎を解説します。 （1）ボルト締結体に外力が作用した時の力のつりあい a） 【図1】のボルト締結体に外力F'が作用した時のつりあい状態から、次の2つの式...
ボルト/ナットで締結した時の力のつりあい基礎（ねじ-11）
ボルトとナットで2個の部品を締結した状態の力のつりあいで、締結状態の適正さ、締付けのゆるみ、ボルト破断などの判断が可能となります。ここでは基本的な解説をします。 （1）ボルト/ナットで締結した時の力のつりあい （a） ボルトとナットで2個の...
薄い材料の絞り加工でしわが発生する（プレス加工と金型のQ&A Q12）
Q 薄い材料の絞り加工でしわが発生するが？ A 絞り加工では製品形状から展開計算をして、ブランク（D）を決め、絞り率から絞り回数を決めていきますが、絞り加工の難易はこの段階では分かりません。加工の難易はブランク（D）と材料板厚（t）との関係...
シングル･ダブル･ロングと表面処理の使い分け（リニアブシュを使いこなそう-3）
（1）リニアブシュの軸受長と案内性能 ミスミのリニアブシュには軸受長さの種類として、[1] シングル、[2] ダブル、[3] ロングの3種と、購入者が独自に設計する [4] （シングル2個使いの専用設計）の合計4種類があります。この軸受長さ...
最小曲げ半径について（プレス加工と金型のQ&A Q4）
Q 曲げ内側の丸みが小さくなると、曲げたときに曲げ部に割れが発生するようになる。割れが発生しないで曲げることができる、最も小さい曲げ内側の丸みを最小曲げ半径と呼ぶ？ A 正しい。曲げ内側の丸みを曲げ半径または曲げRと呼びますが、曲げ半径が小...
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焼き入れと質量効果
コアピンやエジェクタピンなどの特殊鋼製プラスチック射出成形金型用部品の多くは、焼き入れをして硬度を上げ、強度を改善して使用されています。 鋼材の焼き入れは、炭素鋼特有の変体温度以上の温度域から急冷することにより、マルテンサイト組織を得る熱処...
金属材料の強度指標
金属材料を引張試験すると、引っ張る荷重とひずみ変形の間には一定の関係があることが実験的に証明されています。 専門的には、この関係を示す図を「応力ひずみ線図」と呼んでいます。 応力ひずみ線図は、金属材料によって一定であり、この線図から得られる...
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延性材料とぜい性材料
プラスチック射出成形金型部品に使用される金属材料は、特殊鋼が大半を占めていますが、鋳鉄、銅合金、アルミニウム合金、超硬合金なども使用されています。 これらの金属材料は、引張強度や曲げ強度、かたさなどの特性がありますが、金型部品の破壊を考える...
金型設計の強度論
金型は、プラスチック成形をするための精密機械ですが、その機能を維持するためには適切な強度を確保しておくことが必要になります。また、金型を取り付けたり、取り外したりする作業においては重量物になりますので、移動時に自重で変形したり破壊したりとい...
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曲げ特性に対する配慮1（プレス金型の設計 曲げを含む順送り金型の設計 その2）
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...
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加工力の計算（プレス金型の設計 分断を利用した順送り金型の設計 その4）
【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。 P= K×Ts×L×t・・・...
硬さと硬度計-1（LCA：ローコストオートメーションと計測）
LCA（ローコストオートメーション） では「硬さ」の性質は非常に重要です。金属材料の素材の硬さと熱処理による表面硬さの関係や、ねばり強い靭性と脆さ、柔らかいが耐摩耗性のあるプラスチックなど、素材選択の基礎知識として必要になります。 硬さの性...
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金型の破損事故の分析
金型を成形加工で使用している途中に、なんらかの原因で部品が破損したり、折れたりする事故が発生する場合があります。金型は機械ですから、機械を構成している部品がなんらかの原因によって破損することはありえることです。重要なことは、破損の原因がどこ...
ピンポイントゲートブシュの強度計算例
問題 【図1】に示すSKH51（高速度鋼）ピンポイントゲートブシュの側壁の厚さは、いくらに設定すれば良いか？ ただし、成形材料は、PC樹脂（ポリカーボネード）ナチュラル材を使用するものとする。 解答例 ピンポイントゲートブシュ外形半径Rは、...
スプルーブシュの強度計算例
問題 【図1】に示すSKD11（冷間ダイス鋼）製スプルーブシュの側壁の厚さは、いくらに設定すれば良いか？ ただし、成形材料は、PC樹脂（ポリカーボネード）ナチュラル材を使用するものとする。 解答例 スプルーブシュ外形半径Rは、次式で計算をし...
ノックアウトの設計-4（総抜き型の設計 その9）
総抜き加工された製品は、ダイの中に押し込まれノックアウトを押し上げた状態で、ダイとの摩擦力で留まっています。 「総抜き加工の製品取り出し（ノックアウト）」 で、プレス機械とノックアウトの関係を説明しています。この回も参照して、以下を見てくだ...
法隆寺の構造材料；鉄（和釘用材料）（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-3）
引き続きコーヒーブレイクです。鉄は木材に較べて格段に強い材料として、現代では最も多用される構造材料です。しかし、木造建築しかなかった時代では、鉄が錆びる欠点を持つため木材の寿命を短くするとして、法隆寺などの古代建造物では多く使用されていませ...
法隆寺の構造材料；木材（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-2）
コーヒーブレイクです。ここでは、世界最古の木造建築物『法隆寺』を構成している、構造材料と耐久性について紹介します。法隆寺を構成する構造材料については、法隆寺の棟梁をなさっていた、故西岡常一さんが語られた内容で知られています。 現代建築の代表...
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機素材料の要求特性（LCA：ローコストオートメーションを支える機素材料の基本-1）
LCA（ローコストオートメーション） を構成する色々な機素の材料に必要な基礎知識を解説してゆきます。 個々のLCAを始めとして、生産ライン設備・工場全体、その他に大型輸送装置（自動車、鉄道車両、飛行機、ロケット）などの全てが機素の組合せで構...
位置決めプッシャ材料（動きを持つ構造設計-40）
ワーク搬送コンベア（【写真1】）の、移動中の位置決めプッシャの機能は、次工程での作業のためにワーク位置や姿勢を整えることです。特に、次の工程が自動化・半自動化機構を用いる場合は必要です。 1. ピック＆プレースユニットによるワーク搬出 2....
絞り加工力（プレス加工力 その4）
円筒絞りに要する加工力（P）は、円形ブランクをパンチがダイに押し込んでゆく力です。加工力に関係する主なものは、ブランク材の変形抵抗です。その他に、ブランク材と金型との摩擦、しわ押さえ力（しわ押さえ力に関しては、連載の こちら を参照して下さ...
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曲げ加工力（プレス加工力 その3）
ここで示す曲げの加工力は、自由曲げの加工力です。曲げ加工では、形状を安定させるために下死点で底突きすることをよく行いますが、底突き加工は突き量によって非常に大きな力を必要とします。その大きさは、自由曲げ加工力の5～10倍くらいになると考えら...
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抜きの側方力とかす取り力（プレス加工力 その2）
（1）側方力（F） 側方力とは、【図1】に示すように、加工力に対して直角な方向に生じる力です。残り幅が少ない材料では側方力で押され、変形したりします。 パンチへの影響では横に押されることで、クリアランスが変化して抜け状態を変化させたりします...
抜き加工力（プレス加工力 その1）
プレス抜き加工（せん断加工）に必要な加工力を知ることは、プレス機械の選定や金型設計のためにも欠かせません。 せん断加工力（P）は、次の式で求められます。 ■式1 P＝L・t・S P：せん断加工力（Kgf） L：加工周長（mm） t：板厚（m...
鋼材の性質（耐疲労性）（金型用鋼材のいろは その3）
プレス加工では、パンチ等の部品には繰り返しの荷重が働きます。 繰り返し荷重は疲労（疲れと呼ぶこともあります）破壊の原因となります。疲労破壊＝疲労強度と結びつけることができます。 疲労強度に関係する要因は、次のものがあります。 調質された硬さ...
型開閉時の力（射出成形金型の基礎力学）
今回は、射出成形金型が、成形機に取り付けられた後で、可動側金型が開閉する際に必要な力について考えてみます。（【図1】参照） 物体を移動させるためには、力が必要です。力は、有名なニュートンの運動の法則によって計算をすることができます。 【ニュ...
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型開閉時の運動エネルギー（射出成形金型の基礎力学）
射出成形金型が、成形機に取り付けられた後で、可動側金型が開閉する際の運動エネルギーについて考えてみます。（【図1】参照） 物体が、ある速度で移動するときには、運動エネルギーが必要になります。運動エネルギーの量が大きくなると、金型を停止させる...
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