プログレッシブ ダイ スタンピング プレス: サイズを間違えると永久に料金を支払う

順送金型プレスの実際の動作

「」と聞くと、順送金型プレス「1 台の機械が金属を叩きつけて形を整える様子を想像してしまいがちです。現実はもっと微妙です。これは単なるプレス機ではありません。これは統合システムです。スタンピング プレス、精密に設計されたプログレッシブ ダイ、コイル フィード ライン、制御パッケージがすべて同期して動作し、生産速度で平坦な金属ストリップを完成部品に変換します。-」

順送金型プレスの定義

それでは、順送金型とは何ですか?また、それが内部にあるプレスとどのように関係しているのでしょうか?順送金型は、スタンピング プレスに設置された特殊なマルチステーション ツールです。{0}金属コイル ストリップがダイに供給され、プレス ストロークごとに一連のステーションを通過します。すべてのステーションは、ブランキング、ピアッシング、曲げ、成形、コイニングなどの特定の操作を実行します。ストリップが最終ステーションに到着するまでに、完成した部品がキャリア ストリップから分離され、使用できる状態になります。

順送金型スタンピング プレスは、精密スタンピング プレス、マルチステーション順送金型、サーボ駆動コイル フィード、同期制御を組み合わせた統合生産システムであり、単一の連続操作で平らな金属ストリップを完成部品に変換します。-

シングルヒットダイや複合ツールを使用する一般的なスタンピングプレスとは異なり、プログレッシブダイスタンピング用に構築されたプレスには、ストロークごとの正確なスライド動作再現性、すべてのステーションが正しい深さでストリップを係合させるための一貫したシャットハイト制御、各ストロークが発射される前にストリップが正しいピッチで前進するための正確な送り同期という 3 つの特徴が必要です。{0}これらの要素のいずれかを削除すると、公差が変動したり、金型がクラッシュしたり、部品が間違った状態で製造されたりします。

プレス、ダイ、フィードがどのように連携するか

システムの実行を監視していると想像してください。プログレッシブ設定でスタンピングプレスがどのように動作するかを次に示します。

• コイルはデコイラーから巻き出され、ストレートナーを通過してコイルセットを除去し、サーボロールフィーダーに入ります。
• フィーダーは、プレス ストローク サイクルに正確に合わせて、フィード ピッチと呼ばれる固定距離だけストリップを送ります。
• ダイのパイロット ピンがストリップにあらかじめ開けられた穴と係合し、軽微な送り誤差を修正し、作業ステーションが係合する前にストリップの位置をロックします。{0}
• プレスラムが下降し、すべてのステーションがストリップの異なるセクションで同時に動作を実行します。
• ラムが後退し、リフターがストリップを下側のダイの細部から離れるように持ち上げ、フィーダーが次のストロークのためにストリップをさらに 1 ピッチ前進させます。

各コンポーネントは他のコンポーネントに依存します。プレスは力と動きのプロファイルを提供します。ダイは、各ステーションで金属に何が起こるかを定義します。送りシステムは進行精度を制御します。そして、制御パッケージはそれらを結び付け、トン数を監視し、供給位置を確認し、センサーが供給ミスやストリップバックルを検出した場合には印刷機を即座に停止します。順送金型スタンピングが成功するのは、これらの要素が後付けでボルトで結合された個別の機械としてではなく、1 つのユニットとして動作するためです。

単一コンポーネントを単独でサイジングまたは指定すると不一致が生じるため、このシステム レベルの観点が重要です。{0}プレスのたわみ特性を理解せずに金型を設計すると、偏摩耗してしまいます。ストリップ幅と材料の剛性を考慮せずに選択した送りシステムは、位置誤差を引き起こします。プレス フレームのタイプ、駆動機構、トン数定格はすべて、金型と材料の要求から直接決まります。まさにここからプレスの選択が興味深いものになります。

プレスフレームの種類と駆動機構の比較

プログレッシブダイを保持するフレームどれだけたわむか、どれだけ速く走れるか、そしてツールがどれだけ長く使えるかが決まります。間違ったフレームタイプまたは駆動システムを選択すると、そのダイの寿命が続くまで公差の問題を追うことになります。 2 つのフレーム アーキテクチャがプログレッシブ スタンピング プレスの世界を支配しており、3 つの駆動機構がその内部での作業をめぐって競合しています。

C-フレームとストレート-サイド プレス フレーム

AC{0}}フレーム（またはギャップ-）プレスは、ダイ領域の 3 つの側面にオープン アクセスを提供するため、コンパクトでコスト効率が高く、より軽い順送作業に適しています。-通常、これらは 35 ～ 250 トンの範囲で、より少ないステーションで小型の順送金型を実行していることがわかります。トレードオフは？そのオープンな「C」構造荷重がかかると角度的にたわむつまり、トン数が増加するとスライドがわずかに傾く可能性があります。シンプルなピアスやブランキングのプログレッシブの場合、これは管理可能です。幅の広いダイ全体に厳しい公差を形成する場合、問題になります。-

ストレート-サイドプレスは、両側でクラウンを支える垂直柱によって角度のたわみを解消します。この形状によりスライド パスがロックされ、荷重が集中する場所に関係なく、ボルスターと平行に保たれます。 10 ステーション、20 ステーション、さらには 30+ ステーションにわたって一貫した部品品質が求められる順送金型プレス用途の場合、その剛性は交渉の余地がありません。-

構造の違いは、各フレームがオフセンター荷重をどのように処理するかに最も明確に現れます。{0}順送金型では力が均等に分散されることはほとんどありません。フォーミング ステーションはピアッシング ステーションよりも強く攻撃し、多くの場合、ダイの背面に向かって集中します。広い接続間隔を備えた真っ直ぐな-サイド フレームにより、接続ポイント間に多くの負荷がかかり、スライドを傾けようとする片持ち梁の力が軽減されます。

プログレッシブスタンピングマシンで左右に 1.5 メートルを超えるベッド長が必要な場合、メーカーは通常、2 点接続設計に移行します。--。サイコロが前から後ろまで 2 メートルを超えると、4 点プレスが現実的な選択肢になります。{6}}これら 4 つのサスペンション ポイントは、成形荷重をより均等に分散し、マルチステーション順送金型が動作範囲全体に生成するねじり力に抵抗します。{10}}

機械式、サーボ式、油圧式の駆動システム

駆動機構はスライドがストロークを通じてどのように動くかを決定し、その動作プロファイルは順送金型が高速で達成できることに直接影響します。

従来の機械式ドライブ電気モーターを使用してフライホイールを回転させ、クラッチを介してエネルギーをクランクシャフトまたは偏心ギアシステムに伝達します。スライドは固定された正弦波運動に従います。ストロークの中間まで加速し、下死点付近で減速します。-。これは、進歩的な作業のための実証済みの信頼できるテクノロジーです。ダイレクトドライブ機械システムを備えたダイスタンピングマシンは、最高速度と最小限のエネルギー損失を実現し、ギア付きバージョンはより深い成形作業でより大きなトルクを提供します。-高速機械プレスは、小さなピッチで順送り作業を行う場合、毎分 1,000 ストロークを超えることがあります。-

注目に値する特殊なバリエーションはリンク モーション プレスです。これはトグルリンク メカニズムを使用してスライド速度カーブを変更します。{0}}標準的なクランクの対称的な動きの代わりに、リンク モーション プレスは、速い戻り速度を維持しながら、下死点近くでより遅いアプローチ速度を生成します。これにより、全体のサイクル レートを犠牲にすることなく、成形のための滞留時間が長くなるため、ピアシングと適度な絞り操作を組み合わせた順送金型に人気があります。

油圧ドライブ底付近だけでなく、ストロークのどの時点でも最大トン数を供給します。長い作業ウィンドウを通じて早期にかつ一貫して力を必要とする深絞りステーションを含む順送金型の場合、油圧プレスがニッチな分野を満たします。-制限は？サイクル速度。油圧システムは機械式システムよりも大幅に遅いため、速度要件よりも描画深さが優先される進歩的な用途向けに予約されています。

サーボプレスがなぜ変化するのか 順送金型が達成できること

サーボ-機械プレスは、ここ数十年で順送金型プレス技術において最も大きな進化を遂げたものです。フライホイール-クラッチ-ブレーキ アセンブリを、クランクシャフトを直接駆動する高トルク-サーボ モーターに置き換えます。その結果、すべてのストローク内で完全にプログラム可能なスライド モーションが実現しました。

それは実際には何を意味するのでしょうか？繊細なピアシング ステーションと積極的な成形ステーションの両方を備えた順送金型を検討してください。従来の機械プレスでは、すべてのステーションで同じ速度曲線が見られます。サーボ プレスを使用すると、アプローチ中にスライドを高速に動かし、材料の流れを良くしてスプリングバックを減らすために成形ゾーンでは減速し、戻りストロークで再び加速するようにプログラムできます。生産量は2倍になる可能性がある不必要なスライド移動を排除するハーフモーション プロファイルを使用して順送金型を実行する場合。{0}}

サーボ テクノロジーは、以前は不可能だったモーション プロファイルも可能にします。

• ハーフモーション浅い順送作業のストローク長を短縮し、SPMを劇的に向上させます。
• フリーモーション（コイニング）単一サイクル内で下死点で材料を複数回攻撃し、ダイステーションを追加することなくスプリングバックを軽減または排除します。
• 振動運動順送金型内での深絞り加工をサポートし、必要な成形ステーションの数を削減できる可能性があります。

ドライブのタイプに関係なく、高速では動的バランスが重要になります。ストローク速度が上昇すると、スライドの往復質量により振動が発生し、送り精度に影響を与え、摩耗を促進する可能性があります。高速プログレッシブ スタンピング マシンには、機械式または空圧式のカウンターバランス システムが組み込まれており、これらの慣性力を相殺して、プレス機が高い SPM で精度を維持できるようにします。

フレーム タイプと駆動システムの選択は、単独で行われるわけではありません。それは金型の要求、つまりステーションの数、成形の複雑さ、完成品に必要な公差、投資に見合った生産量から直接決まります。これらの金型の要件は、スタンプされる材料と各ステーションで生成する必要がある力にまで遡ります。

プレス要件を推進する進歩的な金型設計の基礎

順送スタンピング金型の設計図に関するあらゆる決定は、そのままプレス仕様に反映されます。ステーションが増えるとベッドも長くなります。複雑な成形ステーションでは、より多くのトン数が必要になります。パイロットがしっかりしているということは、送りシステムがより正確であることを意味します。金型は、それを実行する印刷機から独立して存在するわけではありません。それは、報道機関が何を伝えなければならないかを決定します。

駅の配置順序と動作順序

エンジニアが順送スタンピング金型をレイアウトするとき、一連の操作は材料の挙動に根ざしたロジックに従います。通常、ストリップがまだ平らで安定している間に、最初に穴を開けて切り込みを入れます。成形と曲げは、金属の流れを可能にするために周囲の材料が切り取られた後に行われます。最終ステーションでは、完成した部品をキャリア ストリップから分離します。

代表的なプログレダイの典型的なステーションシーケンスは次のとおりです。

1. パンチの下穴と内部フィーチャー (ピアシング、ノッチング)
2. リリーフスロットを切り取り、後で成形するために材料を解放するためにセクションの輪郭を描きます
3. 曲げ、絞り、またはエンボス加工を実行する
4. 寸法精度を高めるためにコイニングまたは成形を追加します。
5. 完成した部品をキャリアストリップから切り取るか分離します

これは恣意的なものではありません。成形前にピアッシングを行うことで穴の歪みを防止します。 Talan Products は、特定の形状に公差が要求されるため、成形後のパンチングが位置を保持する唯一の方法となる場合、成形後にピアッシングを行う必要がある場合があると述べています。-また、金型インサートに構造強度を与えたり、特別な機構のためのスペースを確保したりするために、複雑な操作の間に空のステーションが現れることもあります。

プレスの選択にステーション数が重要なのはなぜですか?各ステーションによってダイの長さが追加されます。 12 ステーションの順送金型ツーリングのセットアップには、その設置面積に余裕を持って対応できるボルスターとベッドが必要です。すべてのアクティブなステーションも累積トン数負荷に寄与します。下死点に同時に当たるステーションが増えるということは、プレス機が許容範囲を超えてたわむことなく、これらすべてのピーク力の合計に対処しなければならないことを意味します。

ストリップのレイアウトとキャリア ストリップの設計

ストリップ レイアウトは順送スタンピング金型設計の基礎です。これにより、材料上の部品の向き、ステーション間のピッチ距離、材料の利用状況、および供給中にすべてを保持するキャリア構成が決まります。

幅とピッチという 2 つの重要な寸法がストリップを定義します。ストリップ幅には、ブランク部品、片側または両端のキャリア材料、および隣接する部品間のスクラップブリッジが含まれます。ピッチはストロークごとにストリップが進む距離であり、サーボ ロール フィーダーが各サイクルで送り出す必要がある送り長さを直接設定します。

キャリア ストリップの設計は、部品の形状と成形要件に基づいて異なります。

• エッジキャリア（シングルまたはバイラテラル）ストリップの片側または両側に沿って走ります。両側キャリアは、特に 0.2 mm 未満の薄い材料に対して優れた安定性と位置精度を提供します。シングルエッジキャリアは、片端が曲がっている部品に適しています。-
• センターキャリアストリップの中央を通過し、両側の部分を接続します。これらは対称的な曲げ部品に適しており、エッジ キャリアと比較してスクラップが削減されます。
• ストレッチウェブキャリア隣接する進行を妨げることなく、個々の部品が成形および絞りステーション内を垂直に移動できるようにする柔軟なタブが組み込まれています。

A 固体担体ストリップが全体的に平らな状態で、基本的な切断と曲げに使用できます。しかし、順送スタンピング金型が複数のステーションで深成形または絞り加工を行う場合、キャリアは、隣接する部品を破損したり、所定の位置から引き抜いたりすることなく屈曲する必要があります。キャリアの設計が適切でないと工具全体の故障を引き起こす可能性があるため、エンジニアは工具鋼を使用する前に、シミュレーション ソフトウェアや手動のワックス切断技術を通じて設計を検証することがよくあります。{2}}

ストリップのレイアウト計画では、材料の使用率が常にプレッシャーとなります。パーツを傾けたり、ブランクを入れ子にしたり、幅の狭いキャリアを選択したりすると、使用率が 65% から 75% 以上に上昇する可能性があります。ただし、得られるすべてのパーセンテージ ポイントは、供給中のストリップの安定性と、得られるプログ ダイの製造可能性とを比較検討する必要があります。

位置精度を高めるためのパイロットの配置

パイロットは、何百万回ものサイクルにわたって順送金型で正確な部品を生産し続けるものです。これらがないと、ステーションごとに軽微な送り誤差が蓄積され、位置ドリフトにより許容誤差が破壊されます。

標準的なアプローチ: 最初のステーションでパイロット穴を打ち、次に 2 番目のステーションからパイロット ピンを挿入します。これらのピンは、作業中のパンチがストリップに接触する直前に、事前に開けられた穴に入り、フィード システムからの残留位置誤差を修正します。-より長い順送ダイの場合、ストリップの長さ全体にわたって累積誤差が蓄積するのを防ぐために、パイロットは通常 2 ～ 3 ステーションごとに配置されます。

下穴の配置には実際的な問題が生じます。部品自体の穴をパイロット基準として使用する必要がありますか、それともキャリアに専用の穴を開ける必要がありますか?部品穴を使用すると材料は節約されますが、厳しい公差が必要なフィーチャが長くなる危険があります。キャリアのスクラップ領域にある専用のパイロット穴により、ストリップの幅が若干広くなりますが、部品の完全性が維持されます。

パイロットの関与の精度は、フィード システムの要件に直接関係します。パイロット-と-のクリアランスが厳しくなると、フィード システムはストロークごとに狭い位置ウィンドウ内でストリップを供給する必要があります。順送金型が 15 ステーション以上で +/-0.05 mm 未満の位置精度を必要とする場合、フィード システムとパイロット戦略は個別に指定するのではなく、一致するペアとして設計する必要があります。

ストリップ幅、ピッチ距離、ステーション数、およびキャリアのタイプはすべて、プレス仕様にカスケード接続されます。幅の広いストリップには、より広い供給開口部が必要です。高速でピッチが長くなると、より速い送り加速が必要になります。より多くのステーションにはより長いベッド長が必要です。そして、これらすべてのステーションで発生し、同時にストリップに当たる力によって、その金型の下に 200 トンのプレス機が属するか 400 トンのプレス機が属するかが決まります。これらの力の計算は、独自の慎重な分析に値します。

材料特性がプレスと金型の性能に与える影響

ストリップの幅、ピッチ、ステーション数から、必要なプレスの大きさがわかります。しかし、その金型を通過する材料によって、プレスがどのくらいの強さで叩く必要があるか、どのくらいの速度でサイクルできるか、部品が適切に製造されるまでに必要な成形ステーションの数がわかります。金型の形状のみに基づいてプレスを選択すると、トン数を過小評価したり、工具の摩耗が加速したり、金型から出た瞬間に公差を超えて部品が生産されてしまうことになります。

引張強さと厚さがトン数に与える影響

すべての順送金属スタンピング操作は基本的な関係から始まります。つまり、金属スケールを切断、形成、または絞り込むのに必要な力と、材料の厚さと変形に対する抵抗の両方です。ブランキングとピアシングの場合、式は単純です。周長×厚さ×せん断強度です。絞りや成形には、極限引張強度がせん断強度に置き換わります材料が剪断されるのではなく張力を受けているためです。

これが実際に何を意味するのか考えてみましょう。約 25 トン/平方インチのせん断強度を持つ 1.0 mm- 低炭素鋼ストリップは、40+ トン/平方インチの 1.0 mm ステンレス鋼ストリップよりもはるかに小さい穿孔力を必要とします。両方を同じ 12 ステーション順送金型レイアウトで実行すると、ステンレス バージョンでは、同一の形状に対して約 60% 多いプレストン数が必要になります。この差は、下死点に同時に到達するすべてのアクティブなステーションにわたってさらに大きくなります。

厚みがあると効果が増幅されます。材料ゲージを 0.5 mm から 1.0 mm に倍増することは、単に必要な力を 2 倍にするだけではありません。切断操作のせん断領域が 2 倍になり、成形操作の曲げモーメントが増加します。 1.5 ～ 3.0 mm の範囲の高張力鋼-では、トン数要件が、十分なエネルギーを備えたストレートサイド プレスのみが下死点で詰まりを生じることなく荷重を処理できる領域にまで押し上げられる可能性があります。{8}}

このため、順送スタンプ材料は設計プロセスの早い段階で指定する必要があります。材料の選択はトン数の計算につながり、さらにその計算がプレスの選択につながり、生産セル全体の設備投資が決まります。

複数の成形ステーションにわたる加工硬化

ここが、プログレッシブ スタンピングがシングル ステーション フォーミングと比較して難しいところです。-金属が塑性変形すると、硬くなり、延性が低下します。これは加工硬化であり、順送金型のすべての成形ステーションで発生します。ステーション 8 に入るストリップは、ステーション 1 に入る素材と同じではありません。穴を開け、曲げ、部分的に絞り加工を加え、変形するたびに降伏強度が上昇する一方、残りの成形性は低下します。

これがプレスと金型の設計にとってなぜ重要なのでしょうか?連続する各成形ステーションでは、成形するためにより大きな力を必要とするより硬い材料に遭遇します。エンジニアはステーションごとのトン数を計算する際に、この累積硬化を考慮する必要があります。--これを過小評価すると、最終成形ステーションで材料に亀裂が入ったり、ストロークのその時点でプレスが供給できる以上の力が必要になったりします。

合金が異なれば、繰り返しの変形に対する反応も大きく異なります。

• 低炭素鋼--加工硬化は適度に硬化し、複数回の成形ヒットにわたって適度な延性を維持するため、炭素鋼順送スタンピング用途に耐えられます。
• ステンレス鋼 (特に 304 や 316 などのオーステナイト系グレード)仕事は積極的に強化されます。{0}大幅な冷間加工の後、その降伏強度はほぼ 2 倍になる可能性があり、表面が硬化するにつれてかじり傾向が増加するため、特別なコーティングや工程内潤滑戦略が必要になります。-
• 銅と真鍮-中程度の速度で加工硬化しますが、引張強さは比較的低い状態から始まるため、限界に達する前にさらに多くのステーションを通過しても成形可能です。
• 高張力鋼-（HSLA、二相-）限られた延性から始まり、すぐに硬化します。つまり、エンジニアは、ヒットあたりの作業を減らして、より多くのステーションにわたって変形を慎重に分散する必要があります。

困難な合金の場合、順送金型には中間の応力緩和機能が組み込まれたり、ステップごとの変形を最小限に抑えた段階的な再絞りが使用されたりして、累積ひずみを安全な制限内に維持することがあります。{0}代替手段はクラック、つまりスクラップ、ダウンタイム、および金型の修理を意味します。

スプリングバック動作とステーション補償

プレス ラムが後退すると、曲がったり成形されたフィーチャはすべて、元の平らな形状に戻ろうとします。スプリングバックの程度は材料によって大きく異なり、成形ステーションをどのように設計する必要があるかが直接決まります。

低炭素鋼は、通常の曲げではおそらく 1 ～ 3 度程度、適度に反発します。{0}}わずかに曲げすぎることで補正でき、パーツが仕様に合わせて緩和されます。アルミニウム合金は、降伏強度に比べて弾性率が低いため、通常は 3 ～ 5 度ほど跳ね返ります。高強度鋼は最も悪影響を及ぼし、曲げ半径と材料グレードに応じてスプリングバック角度が 5 ～ 10 度以上に達します。

順送金型では、スプリングバック補正は工具レベルで行われます。エンジニアは、部品がターゲット形状にリラックスできるように、計算されたオーバーベンド角度で成形パンチとダイキャビティを設計します。で説明されているように、シミュレーション主導のアプローチ-FormingWorld からのスプリングバックのベスト プラクティス、予測モデリングを使用して、工具鋼が切断される前に必要な正確な補正を決定します。これを誤ると、部品が公差から外れることになり、修正するには、多くの場合、金型インサートの再切断が必要になります。

アルミニウムの順送スタンピングには、スプリングバックだけではない独自の課題があります。アルミニウムはかじりやすい傾向があるため、金型の表面を鏡面仕上げに研磨し、潤滑を注意深く制御する必要があり、表面の傷を防ぐためにプレス速度を下げる必要があることがよくあります。高いスプリングバック、低い成形性限界、およびかじり感受性の組み合わせにより、アルミニウム順送ダイでは通常、スチールと同じ形状をより少ないヒットで生成するために、より多くのステーションが必要になります。

この表から明らかなことが 1 つあります。材料の選択は単なる設計上の決定ではないということです。これは、プレスのサイジングの決定、工具寿命の決定、生産速度の決定をすべて 1 つにまとめたものです。炭素鋼向けに快適に評価されている順送金型スタンピング プレスは、ステンレスや高張力鋼の同じ部品形状に対しては危険なほど過小になる可能性があります。-また、同じ部品のアルミニウム版では、必要な力は少なくなりますが、表面欠陥を避けて寸法を保持するために、より多くのステーションとより遅いサイクル速度が必要になる可能性があります。

これらの材料の挙動は、プレス総トン数の計算方法に直接反映されます。各ステーションの力要件は、形状だけでなく、特定の合金が金型内での加工硬化過程のその時点での切断、曲げ、成形にどのように反応するかによって決まります。{1}

順送金型のトン数計算とプレスサイジング

材料の特性から、各ステーションがどれだけの衝撃を受けたかを知ることができます。しかし、個々の力を知るだけでは十分ではありません。それらを合計し、ダイ全体で同時に発生するすべてのことを考慮して、その合計を適切な印刷仕様と照合する必要があります。この計算を 15 ～ 20 パーセントでも間違えると、印刷機が下死点で動かなくなるか、予定より何年も早く摩耗してしまうことになります。ここで、順送金型スタンピングはエンジニアリングコンセプトから設備投資の決定に移行します。

ステーション-別-ステーション力の計算方法

プロセスはストリップのレイアウトから始まります。材料に作用するすべてのステーションは測定可能な力を生成するため、それらを組み合わせる前にそれぞれを個別に計算する必要があります。各操作タイプの計算方法は次のとおりです。

ブランキングとピアシング:これらは剪断操作です。式は簡単です。

必要なトン数=外周 (インチ) x 材料の厚さ (インチ) x せん断強度 (トン/平方インチ)

せん断強度 25 トン/平方インチの 0.060 インチ軟鋼に直径 0.5- インチの穴を開けることを想像してください。外周は 1.57 インチなので、その 1 回のパンチに対する貫通力は 1.57 x 0.060 x 25=2.36 トンに相当します。穴が6つある駅？それに応じて乗算します。 10 個のピアシング ステーションを備えたプログレッシブ スタンピング ダイは、それぞれに同様の荷重を加えることにより、高速に稼動します。

曲げと成形:曲げの力の計算は、曲げの長さ、材料の厚さ、型の開口部の幅、および材料の引張強さに依存します。 V-曲げ、ワイピング、エア曲げはそれぞれ異なる公式に従いますが、それらはすべて厚さの二乗と材料の強度に応じて決まります。エンボス加工やリブ加工などのより複雑な形状の場合は、経験的データまたはシミュレーションに基づく推定が必要です。-

描画：ドローステーションの場合、シェルの壁には張力がかかっているため、計算では極限引張強度がせん断強度に置き換わります。式は、周長 x 厚さ x 極限引張強さになります。絞りの減速比とブランクホルダーの圧力が合計に加わります。 30% 縮小時の浅いカップ ドローは、力の大きさとストローク内のその力がかかる場所の両方において、45% 縮小時の深いカップ ドローとは異なる動作をします。

主要な成形操作以外にも、見落としがちな力を把握する必要があります。

• スプリングストリッパー圧力（ストリップをダイ面に対して平らに保持する力）
• ストリップリフターピンの力
• 成形ステーション内の窒素圧力パッドの力
• カメラ-によるサイドアクション
• キャリアカットオフステーションでのスクラップカッターの負荷
• ドローステーションのブランクホルダーパッド

スタンピングの専門家である Dennis Cattell 氏が指摘しているように、スケルトン スクラップ、ウェブ キャリア、パイロット穴のパンチング、最終的なウェブ スクラップの切断など、すべてのステーションの負荷を記録する必要があります。これらのどれかを見逃してしまうと、完全に現実を過小評価してしまいます。 15 以上の段階を持つ複雑なスタンピング ダイの場合、色分けされたストリップ レイアウトにより、亀裂をすり抜けないようにすることができます。-

同時ピーク負荷の合計

ここに、経験の浅いエンジニアがつまずく重要な点があります。プレス ストロークの同じ瞬間に、すべてのステーションが最高の力に達するわけではありません。ピアスステーションはカットの早い段階、つまりパンチが突破した瞬間にピークに達します。形成ステーションのピークは、形状に応じて異なる点にあります。ドローステーションは徐々に力を増強し、下死点のかなり前にピークに達する場合があります。

保守的で安全なアプローチでは、すべてのステーションからのピーク力が同時に発生したかのように合計されます。実際には、切断パンチのせん断によってパンチの長さをずらすと、数度のクランク回転にわたって負荷が分散され、瞬間的なピークが減少します。しかし、プレスのサイジングを目的として、すべてのステーションが同時に最大負荷に達するという最悪のケースを計算します。

その合計を取得したら、安全マージンを適用します。一般的なエンジニアリングの実践では、通常、計算された合計より 20 ～ 30 パーセントが追加されます。このマージンは、いくつかの現実世界の変数を考慮しています。-

• 工具の摩耗により時間の経過とともに切削力が増加します（鈍いパンチよりも多くの力が必要です）
• コイルごとの材料特性のばらつき
• 高速動作中の材料強度に対する温度の影響-
• ストリップの取り扱いや誘導による考慮されていない二次的な力

計算上のピーク荷重が 85 トンになるように設計されたプレス金型は、少なくとも 105 ～ 110 トンの定格のプレスで稼働する必要があります。目標は、通常の生産時の印刷機能力の約 60 ～ 75% で稼働することです。一貫して 80% を超える能力で稼働すると、ベアリングの磨耗、フレームの疲労、ギビングの劣化が加速し、プロセスの変動に対応できる範囲が狭まります。

プレス仕様を金型要件に適合させる

トン数は主要な数値ですが、プレスが金型に適合するかどうかを決定する唯一の仕様ではありません。ここで人々が不意を突かれるのは、プレス機のトン数定格が適切であっても、ストローク位置、エネルギー制限、または寸法の不一致により、依然として作業には不適切であるということです。

トン数定格とストローク位置の関係。メカニカルプレスは、下死点（BDC）から上の特定の距離における定格トン数。 45 トン未満のギアなしプレスの場合、通常、下死点から 1/32 インチのレートになります。-大型のギア付きプレスは、BDC から 1/16 ～ 3/16 インチで最大能力を発揮します。金型スタンピング操作でプレスの定格よりもストローク内の高い位置でピーク力が要求される場合、想定しているトン数が得られない可能性があります。より長い作業ウィンドウにわたって持続的な力を必要とする描画操作は、特にこの不一致の影響を受けやすくなります。

エネルギーとトン数。この違いは、経験豊富なチームでもつまずくのです。印刷機のトン数は適切でもエネルギーが不十分な場合があり、これが BDC での印刷機詰まりの一般的な原因です。エネルギーはフライホイールに蓄えられ、ストロークの作動部分中に放出されます。必要な仕事が所定の速度でフライホイールの利用可能なエネルギーを超えると、モーターはストローク間で十分なエネルギーを回復できず、プレスが停止します。エネルギー要件の計算 (各ステーションでの力と作動距離の積) は、トン数計算に続く重要な 2 番目のステップです。

エンジニアは、トン数とエネルギーを超えて、寸法パラメータと性能パラメータの完全なセットを評価して、プレスと金型の互換性を確認する必要があります。

• シャットハイト:ボルスター面から下死位置でのスライド面までの距離。最大上昇位置で調整します。ダイ スタックの合計高さ (下部ダイ + 上部ダイ + バッキング プレート) に対応する必要があります。
• スライド調整範囲：部品の寸法をダイヤルインして閉じた高さを微調整できます。-通常、中型印刷機では 3 ～ 6 インチです。調整が不十分だと、金型セットアップの柔軟性が制限されます。
• ストローク長さ:部品の最大深さとストリップの持ち上げおよび供給のためのクリアランスを超える必要があります。絞り深さが 25 mm の部品では、リフターをクリアして送りを進めるために、75+ mm のストロークが必要になる場合があります。
• ベッドとボルスターの寸法:クランプ、スクラップシュート、およびフィードガイドのためのクリアランスを備えたダイの設置面積に対応する必要があります。標準的な方法では、たわみを適切に分散させるために、金型はベッド面積の 3 分の 2 以内に荷重を加える必要があります。-
• ボルスター穴パターン:T- スロットまたはタップ穴の位置は、ダイ クランプ要件と一致している必要があります。
• 1 分あたりのストローク数 (SPM):年間需要と利用可能な実行時間に基づいて、生産量目標を達成する必要があります。 60 SPM で 1 時間あたり 1,000 個の部品を生産する金型には、送り時間に対応し、ダウンタイムに対するマージンを確保するために、100+ SPM の能力を持つプレスが必要になる場合があります。
• フィード ウィンドウ (利用可能な角度):ストリップが前進できるクランクの回転部分。高速での送り長さが長くなると、より広い送り幅が必要となり、達成可能な SPM が直接制限されます。
• スライドの平行度と再現性:+/-0.05 mm 未満の公差が必要な順送金型スタンピングの場合、プレスはストローク後の荷重下でマイクロメートル以内の平行度を維持する必要があります。

強調すべき点が 1 つあります。プレストン数をオーバーサイジングすることは、アンダーサイジングよりも常に優れているということです。過小な印刷機を生産能力に近い状態で稼働させると、一連の問題が発生します。ベアリングの摩耗が早くなります。フレームのたわみが増加し、ダイのクリアランスが変化し、パンチの摩耗が加速します。エネルギー制限は速度制限を引き起こし、生産性を低下させます。システム全体が耐えられるように設計されていないストレス下で動作するため、ダイの寿命が低下します。

対照的に、60% の能力で稼働するプレスでは、たわみが少なく、熱の発生も少なく、スライドの平行度がより厳密に維持され、材料の変動やステーションを追加する将来の金型の変更に対応できる余裕が得られます。 150 トン プレスと 200 トン プレスの資本コストの差は、生産能力のぎりぎりの状態で稼働することによって生じる、時期尚早の金型の再研磨、計画外のダウンタイム、およびプレス寿命の短縮による累積コストに比べれば、わずかです。

持ち帰りは？控えめに計算し、余裕を持ってマージンを追加し、金型が要求する実際の作業高さでのプレス定格曲線に対してトン数とエネルギー要件の両方を検証します。これらの計算は投資の下限を設定しますが、実際にシステムを実行できる速度はまだ考慮されていません。生産速度には、上記のすべてと相互作用する独自の制約が生じます。

ストローク速度と部品の複雑さのトレードオフ

トン数とエネルギーに合わせて印刷機のサイズを正しく設定しました。ダイスはボルスターに適合します。素材は指定されております。すべては紙の上でチェックされます。ただし、ツールの耐用年数にわたる部品あたりのコストを決定する問題は次のとおりです。実際にどれくらいの速度でツールを実行できるかということです。-順送金型スタンピング プロセスは、最終的にはサイクル内で最も遅いリンクによって制御され、そのリンクは部品の形状、ストリップの動作、およびモーション プロファイルがどの程度インテリジェントに構成されているかに応じて変化します。

最大ストローク数を決定するもの

1 分あたりのストローク数は、仕様書で調べて永遠に実行できる単一の数値ではありません。これはいくつかの競合する物理的制約の結果であり、最も厳しい制約がライン全体の上限を設定します。高速順送金型スタンピングで達成可能な速度を制限するものは次のとおりです。

• 1ストローク当たりの送り長さ。ストリップは、スライドが作業ゾーンに到達する前に、全ピッチ距離を​​前進させ、減速して所定の位置に落ち着く必要があります。ピッチが長いほど、1 サイクルあたりの直線移動が多くなり、より速い送り加速が必要になるか、1 分あたりのストロークが少なくなります。供給装置の速度を SPM に変換するには、装置の直線能力 (インチ/秒) を進行距離で割ります。
• 部品のリフト高さ。各ストロークの後、リフターはストリップを下側のダイの細部から離して持ち上げ、自由に前進できるようにします。より深い形状やより高い金型の特徴にはより高いリフトが必要であり、より多くのクランク回転を消費しますストリップがきれいになって再定着するようにします。成形をより多くのステーションに分散してリフト高さを下げることは、速度能力を向上させる最も効果的な方法の 1 つです。
• キャリアストリップの強度。高速では、ストリップは加速および減速中に大きな慣性荷重を受けます。キャリアが弱いと、座屈したり、伸びたり、潰れたりして、給紙ミスを引き起こす可能性があります。複数の列間の接続領域が限られている部品では、高速送りの動的な力をサポートするためにキャリアの再設計が必要になる場合があります。-
• 材料の変形速度の感度。一部の合金は、高速で形成されると異なる挙動を示します。ひずみ-速度の影響により、成形力が増加したり、破壊挙動が変化したりする可能性があり、材料に亀裂を生じさせることなく成形ステーションを高速で操作できる速度が制限されます。
• -ダイセンサーの応答時間。ミスフィード検出器、パーツアウト センサー、トン数モニターはすべて、プレス制御を読み取って信号を送信するのに時間がかかります。{0}センサーの応答時間がストローク間の利用可能なウィンドウを超えた場合は、速度を落とすか、保護されずに走行するリスクを受け入れる必要があります。

この関係は明らかです。短い進行、浅いフィーチャ、および堅牢なキャリアを備えた単純な部品は、非常に高い SPM で動作できます。深い形状、長い送り長さ、繊細なキャリアを備えた複雑な形状により、速度が低下します。小型の電気コネクタは高速機械プレスで 800 ～ 1,200 SPM で動作する可能性がありますが、複数の曲げと 75 mm ピッチを備えた自動車用ブラケットは、同じトン数のフレームで最高 60 ～ 80 SPM に達する可能性があります。-

複雑な部品のサーボプレス速度プロファイリング

従来の機械プレスでは、クランクの形状によって決定される正弦波経路という 1 つの動作曲線が提供されます。ストロークの各部分はクランク角度によって決定される速度で移動し、サイクル全体を遅くすることなく成形中に速度を落とすことはできません。サーボプレスはその制約を完全に打ち破ります。

プログラム可能なスライド モーションを使用すると、材料の流れに時間がかかる成形ゾーンを減速しながら、ストロークのアプローチ部分とリターン部分を最大速度で実行できます。これは、機械プレスでは最大 40 SPM に達するプログレッシブ スタンピング プロセス (成形ステーションには滞留時間が必要なため) が、サーボ プレスでは 60 または 70 SPM に達する可能性があることを意味します。成形速度は材料の制限内に留まり、ストロークの非作業部分はドライブが許す限りの速度で実行されます。-

サーボ テクノロジーは、さまざまなシナリオで速度向上を可能にする特定のモーション モードを提供します。

• 振り子モード完全な 360 度ではなく部分的な回転を使用し、浅い段階的な作業で無駄なクランク移動を排除します。として運動プロファイルの研究によると、、振り子が短いほど生産速度は高くなりますが、これにより供給ウィンドウも圧縮されるため、より高速な供給装置が必要になります。
• ストローク中の可変速度これにより、スライドが重要な描画ステーションを最大速度の 10% でクロールしながら、戻りを全速度で実行できるため、全体のサイクル タイムを犠牲にすることなく部品の品質を維持できます。
• マルチヒットプロファイル-1 回のプレス サイクル内で下死点で 2 回または 3 回の制御されたストライクを実行し、ダイ ステーションを追加したりラインを遅くしたりすることなくスプリングバックを軽減します。

サーボ プレスの最適化から得られる実際的な経験則の 1 つは、実際の生産率をプログラムされた最大値の 90% 以上にすることです。そのしきい値を大幅に下回って実行している場合は、単にプレス速度を下げるのではなく、動作プロファイル自体を再設計する必要があります。送り角の調整、ライザーの高さの低減、および成形ウィンドウの最小化はすべて、遅い速度を受け入れる前に引くべきレバーです。長期にわたるプログレッシブ スタンピング プログラムでは、10% の SPM 向上でも数百万サイクルにわたって大幅なコスト削減につながるため、プロファイルの最適化への時間投資が正当化されます。

SMED 原則によるダイ切り替えの最適化

制作中のスピードは半分しか語れません。同じプレス機で複数の部品番号を運用している工場の場合、金型間の交換時間は装置全体の効率を直接損ないます。毎分 500 部品を生産するプレスは、金型交換の間に 4 時間アイドル状態のままでは意味がありません。

ここがSMED (1 分間のダイ交換)原則は進歩的な金型の経済学を変革します。 SMED という名前にもかかわらず、SMED は文字通り 1 分ではなく、10 分未満の切り替え時間を目標としています。この方法では、セットアップ タスクを外部アクティビティ (印刷機が前のジョブを実行している間に実行) と内部アクティビティ (印刷機が停止している場合にのみ可能) に分離し、内部タスクを外部タスクに体系的に変換します。

順送金型スタンピングの場合、実際の SMED 実装には以下が含まれます。

• 標準化されたシャットハイトダイセット全体でプレス調整がジョブ間で変わらないようにします。
• クイックチェンジボルスターシステム-ローリングまたは油圧式ダイカートを使用すると、次の金型をプレス機の外で事前に準備し、1 分以内に所定の位置にスライドさせます。{0}
• 統合されたクランプシステム標準化されたスロット位置を備えた油圧または空圧クランプを使用し、手動によるボルト締めを不要にします。-
• 事前に準備されたコイルとフィードのセットアップ-プレスが停止する前に、新しい材料がねじ込まれ、準備が整います。
• 視覚的な管理と職場組織すべてのツール、シム、コネクタに、検索せずにアクセスできる指定された場所があることを確認します。

生産への影響は測定可能です。 2{6}} 時間の段取り替えから 10- 分の段取り替えに転換した工場では、ダイ交換ごとに生産的な稼働時間がおよそ 110 分増加します。シフトごとに 3 回の変更を行うと、1 日あたり 5 時間以上の部品生産が追加されることになります。大量生産プログラムの場合、印刷機はセットアップを待つよりもパーツの製造に利用可能な時間の多くを費やすため、これによりパーツあたりのコストが直接削減されます。

SMED では、ペナルティなしで小規模なバッチの実行も可能になります。従来の切り替えに時間がかかる工場では、頻繁に金型を切り替えることに抵抗があり、過剰生産と過剰在庫が発生します。素早い切り替えにより、必要なときに必要なものを正確に実行できるようになり、順送金型の生産と無駄のない製造フローを調整できます。

速度の最適化は、モーションプロファイリングによるものであれ、チェンジオーバーの削減によるものであれ、最終的には印刷機が周囲のあらゆるものとどれだけうまく通信できるかによって決まります。フィード システムは、ミリ秒未満の精度で速度コマンドに応答する必要があります。-センサーは、利用可能な反応ウィンドウ内で問題を検出する必要があります。また、より速いサイクル速度への投資を正当化するには、セル全体が人間の継続的な介入なしで動作する必要があります。

自動化の統合と最新のフィード システム

毎分 400 ストロークで稼働するプログレッシブ ダイ スタンピング プレスでは、ヒットとヒットの間の間隔が約 150 ミリ秒になります。そのウィンドウでは、ストリップが前進して所定の位置に落ち着く必要があり、すべてのセンサーがシステムが次のストロークに対して安全であることを確認する必要があります。それを人間が監視することはできません。報道機関は自ら考える必要があり、スタンドアロンの機械を消灯可能な生産セルに変換する多層自動化アーキテクチャを通じてそれを実現します。-

サーボ送りシステムと送り精度

スタンピングフィードシステムはおそらく、ライン上で最も重要な周辺機器です。その仕事は単純に思えます。速度の変化や材料の挙動に関係なく、ストロークごとに、プログラムされたピッチ距離だけ正確にストリップを前進させます。実際には、生産速度でその再現性を達成するには、精密なエンジニアリングが必要です。

3 つの送り技術は順送金型の用途に役立ちます。

• サーボロールフィードサーボ{0}}モーター-駆動のローラーを使用してストリップをクランプし、プログラムされた距離だけ送ります。最高の精度 (通常 +/-0.025 mm 以上)、最速の加速、および最も広い調整範囲を提供します。現代のプログレッシブダイラインのほとんどはこれを使用しています。
• 空気供給空気圧シリンダーを使用してグリッパージョーアセンブリを前進させます。シンプルで安価で、中程度の速度での短い送り長さに適しています。サーボ系に比べ精度は劣ります。
• グリッパーフィード（機械式）固定進行距離にはカム駆動機構を使用します。-専用の高速アプリケーションでは高速で信頼性が高くなりますが、異なる送り長さが必要な切り替え時には柔軟性に欠けます。-

送り精度は機構そのものだけではありません。フィード-のリリースのタイミングは重要な役割を果たします。プレスストロークのどこでフィードロールが閉じるかによって、余分な材料がダイとフィーダーの間に捕捉されるかどうかが決まります。スタンピングダイリフターがまだストリップを上昇させている間にロールが下死点で閉じると、その上昇中に追加の材料が引き抜かれ、オーバーフィード状態が発生します。結果？過度に長い進行状況、パイロットの損傷、スクラップ。このトラップを防ぐには、フィードからダイまでの距離、リフターの移動高さ、プレス速度を考慮した正しい閉鎖タイミングが必要です。-

ロール圧力も同様に重要です。圧力が小さすぎると、特に加速するためにより大きな力を必要とする厚い材料の場合、滑りや送り不足が発生します。圧力が大きすぎるとフィードロールが曲がり、幅の広いコイルではエッジウェーブが発生したり、狭いストックではキャンバーが生じたりします。最新のサーボフィードコントローラーは、センサーデータがストリップのふらつきや厚さの変動を示すと自動的に補正し、オペレーターの介入なしにリアルタイムで進行長を調整します。

-ダイセンシングとダイ保護

ダイ保護なしで自動スタンピングセルを実行することは、ブレーキなしで高速道路を走行するようなものです。最終的には何か問題が発生し、1 ストローク以内にプレスを停止するセンサーがなければ、1 回のミスフィードでパンチ、ダイインサート、プレスの部品に何千ドルも費やす可能性があります。

包括的なダイ保護システムは、複数の故障モードを同時に監視します。

• 紙詰まり検出：プレスが発射される前に、センサーがストリップが正しい位置に進んだことを確認します。検出ウィンドウは、フィーダの実際の再現性を考慮する必要があります。としてダイ保護専門家の注意事項、フィーダーが +/-0.005 インチを保持しているにもかかわらず、センサーが +/-0.003 インチでトリガーするように設定されている場合、迷惑な停止が操作を妨げます。
• ストリップバックル検出:連続監視センサーは、フィーダーとダイの入口の間でストリップが平らに保たれていることを確認します。座屈したストリップがダイに入るということは、2 倍の厚さの衝撃を意味し、パンチに亀裂が入ったり、プレス フレームが跳ね上がる可能性があります。-
• パーツアウトの検出:-光電センサーまたは近接センサーは、次のストロークの前に各完成部品が金型から排出されたことを確認します。パーツがスタックすると、ダブルヒットを意味します。これは、金型セクションを破壊する最速の方法の 1 つです。
• トン数の監視:プレス接続内のロードセルは、ストロークごとに力のサインを追跡します。突然のスパイクは、スラッグの引き、パンチの破損、またはミスフィードを示します。緩やかな上昇傾向は、工具の磨耗を示しており、故障する前に注意が必要です。
• 在庫終了の検出:{0}}-:コイルが切れそうになるとセンサーが検出し、ストリップテールがアクティブステーションに到達する前にプレスを停止します。

最新のレゾルバ-ベースのコントローラは、クランクシャフト回転の 1/3 度以内のセンサー信号を監視できるほど正確です。-これは、印刷速度に関係なく、光電センサーを通過する空気放出部品などの一部の動作は 10 ミリ秒未満継続するため、重要です。{3}} -ベスト プラクティスのアプローチでは、個別のワイヤではなく、単一のジャンクション ボックスとマスター ケーブルを介してダイマウント センサーを接続します。これにより、セットアップ中の接続エラーがなくなり、コイルの巻き取りと巻き戻しの繰り返しによるケーブル加工の硬化不良が防止されます。-

スクラップの除去と無人運転

すべてのピアシング ステーションとカットオフ操作では、穴からのスラグ、ブランキングからのトリム スケルトン、最終分離からのキャリア ウェブなどのスクラップが生成されます。その材料のいずれかが確実に金型から出ないと、積み重なって次のストロークが妨げられ、クラッシュが発生します。スラグ管理は、無人で稼働する金型と、エアホースを持って待機しているオペレーターが必要な金型を区別するものです。

スクラップ除去戦略には次のようなものがあります。

• 重力落下:スラグはダイの開口部を通ってボルスターの下のシュートに落ちます。穴の形状とダイのクリアランスがきれいな分離を可能にする場合、確実に機能します。
• ポジティブエアブローオフ:時限式のエアブラストにより、自由に落ちないパーツやスラグが放出されます。上向きのキャビティまたは水平の排出経路に不可欠です。-
• 真空システム:スラグをパンチ面から引き離し、スラグの引き込み（スラグがパンチにくっついて次のストロークでダイスに戻る現象）を防ぎます。{0}}表面張力によってスラグが工具表面に押し付けられる薄い材料の場合は特に重要です。
• 機械式エジェクター:スプリング{0}}またはカム-駆動のピンが、ストロークごとに完成部品やスクラップを金型から積極的に押し出します。

金型自体を超えて、完全に自動化された順送金型スタンピング セルがプラント レベルのシステムと統合され、生産の可視化が実現します。{0}}部品カウンターはターゲットに対する出力を追跡します。 SPC データ収集は、リアルタイムのプロセス制御のために重要な寸法を一定間隔で取得します。-トン数の特徴データは、スクラップが生成される前に工具の摩耗にフラグを立てる予知保全アルゴリズムを提供します。また、OPC-UA または同様のプロトコルを介した接続により、プラント ネットワーク上のどこからでも生産監視ダッシュボードに印刷機のステータス、OEE 指標、アラーム履歴を表示できます。

最新の自動セルの完全なコンポーネント リストは次のとおりです。

• 自動ピッチ補正を備えたサーボ-駆動のコイル送り
• 電動ピンチロール付きコイル矯正機
• リゾルバ{0}}ベースのタイミングを備えたダイ保護コントローラ
• ストロークごとの特徴分析を備えたトン数モニター-
• 給紙ミス、座屈、センサー アレイの切り離し{0}}
• 自動潤滑システム（ローラーまたはスプレー）
• スクラップコンベアまたは真空回収システム
• 部品コンベヤまたはビン-仕分けシステム
• SPC ゲージステーション (インラインまたはサンプリング)
• ネットワーク-に接続されたリモート監視機能を備えた HMI

これらすべての要素が連携すると、真の消灯動作をサポートするセルが誕生します。{0}}人間の介入なしにコイル全体を実行し、センサーが異常を検出するかコイルが切れた場合にのみ停止します。自動化はスループットを向上させるだけではありません。ツールへの投資を保護し、品質の一貫性を維持し、プロセスを継続的に最適化するために必要なデータを生成します。

このレベルの統合では当然の疑問が生じます。これらすべての機能が利用可能な順送金型スタンピングは、トランスファー ダイ、複合ツール、マルチスライド マシンなどの他の方法とどのように比較されるのでしょうか?答えは、部品の形状、体積要件、公差の要求によって異なります。

プログレッシブ、トランスファー、複合スタンピング方法

部品の形状、年間生産量、公差の仕様だけでプレスのサイズを決定するわけではありません。彼らは、プログレッシブダイが正しいアプローチであるかどうかを判断します。すべてのプロジェクトで先進的なツールを使用することをデフォルトとするエンジニアは、トランスファー ダイ、複合ツール、またはマルチスライド マシンの方が用途に適している場合に、お金を残しておきます。逆に、真に進歩的な機能が必要な部品に対してより単純な方法を選択すると、ボトルネックが発生し、長年の生産を通じて品質の問題が悪化します。

ここでは、5 つの主要なスタンプ方法がどのように相互に重なり合い、それぞれがいつ床に配置されるかを説明します。

順送金型スタンピングとトランスファー金型スタンピング

どちらの方法でも、複数のステーションを使用してパーツ フィーチャーを順番に構築しますが、これらのステーション間でワークピースがどのように移動するかが根本的に異なります。順送金型では、部品はプロセス全体を通じてキャリア ストリップに接続されたままとなり、最終ステーションで切断されるまでプレス ストロークごとに前進します。トランスファー ダイ スタンピングでは、部品は早期にストリップから分離され (またはプレカット ブランクとして開始され)、グリッパー、フィンガー、またはロボット アームを使用して独立したダイ ステーション間で機械的に移送されます。-

その違いが他のすべてを動かします。順送金型は、形状によりワークピースをキャリアに取り付けたままにできる小型から中型の部品に優れています。--電気コネクタ、ブラケット、クリップ、端子を考えてみましょう。このストリップは自動インデックスを提供し、ステーション間の部品の取り扱いを排除し、自由な部品をつかんで移動する必要がないため、非常に高速な処理を可能にします。

部品が大きすぎてコイルストックから供給できない場合、キャリアストリップがサポートできるものを超える深絞りが必要な場合、または接続されたストリップでは不可能な複数の角度からの操作が必要な場合、トランスファープレスツーリングが必要になります。大型の自動車のボディパネル、深絞りカップ、構造部品は通常、搬送システムに送られます。-トレードオフは？サイクルタイムが遅くなり、材料の取り扱いがより複雑になります。トランスファーダイスタンピングは通常、順送作業で可能な数百の SPM と比較して、毎分 15 ～ 40 ストロークで実行されます。

コストの観点から見ると、各ダイは単一のブロックに統合されているのではなく独立しているため、トランスファー ツールは実際にはステーションあたりのコストが安くなります。しかし、トランスファー プレス ツールには機械トランスファー システム自体への追加投資が必要であり、速度が遅くなり取り扱いが増えるため、同等の体積では部品あたりのコストが高くなります。-

コンパウンドおよびファイン ブランキングの代替手段

すべての部品に連続ステーションが必要なわけではありません。複合ダイスタンピングでは、1 回のプレス ストロークで複数の切断操作を実行し、完成した平らな部品を 1 回のヒットで生成します。この金型は、外側の輪郭をブランクにし、内部の穴をあけることを同時に行い、すべてのフィーチャーが相互に 1 回の動作で切断されるため、優れた平坦度と同心の部品が得られます。

制限は？複合ダイは平らな形状のみを処理します。曲げ、成形、絞りは必要ありません。これらは、ワッシャー、平坦な端子ブランク、単純なガスケット、および切断プロファイルによって完全に定義されるあらゆる部品に最適です。これらの用途では、コンパウンド ダイ スタンピングは、より低い工具コストで順送法よりも優れた平坦度を実現します (操作間にストリップの前進がないため)。しかし、専用のダイを必要とする量に見合った量が必要であり、複雑さはすぐに限界に達します。

フォースライド マシンとマルチスライド マシンはまったく異なるアプローチを採用しています。垂直方向のプレス力の代わりに、4 つ以上の水平ツール スライドを使用して、ワイヤーや細いストリップを複数の方向から同時に曲げ、成形、切断します。その結果、複雑な 3 次元部品、特にスプリング、クリップ、小さなブラケットが最小限の工具コストで高速に生産されます。-医療機器のプログレッシブ スタンピングでは、高精度のコンタクトや EMI シールドを大量に処理しますが、50 mm 未満の微細-形成されたクリップやワイヤ-ベースのコンポーネントの場合は、マルチスライド マシンが同じ形状をより速く、より安価に製造することがよくあります。

ファインブランキングは特殊な分野を占めています。パンチとダイの隙間が非常に狭いトリプル アクション プレスと、切断中に材料をロックする V リング インピンジメント プレートを使用しています。-結果は、材料の全厚にわたって滑らかで破断しない-フリーエッジ、従来のブランキングでは二次加工なしでは達成できないものです。ギア、スプロケット、シートベルト コンポーネント、ブレーキ システム部品では、サイクル速度よりもエッジの品質と寸法精度が重要である場合、一般にファイン ブランキングが使用されます。

アプリケーションに適したスタンプ方法を選択する

意思決定の枠組みは 5 つの変数に要約されます。自分の部分をそれぞれと照らし合わせると、通常、適切な方法が明らかになります。

• パーツのサイズと形状:曲げや形状のある小型から中型の部品は順送金型に適しています。大きな部品や深く描かれた部品を搬送するルート。フラット-プロファイルのみが複合ダイスに適合します。複雑な 3D ワイヤーまたは狭いストリップの曲げはマルチスライドに有利です。-
• 生産量：年間 50,000 個を超える部品ではプログレッシブ スタンピングが主流であり、工具の償却により部品あたりのコストが削減されます。-コンパウンドとマルチスライドは、より少ない量をコスト効率よく提供します。-ファイン ブランキングは、大量の精密部品の工具費用を正当化します。
• 公差要件:ファインブランキングにより、カットフィーチャで +/-0.025 mm を実現します。順送ダイは成形フィーチャー全体で +/-0.05 ～ +/-0.10 mm を保持します。トランスファー ツールは同様の公差を達成しますが、部品のエンベロープは大きくなります。
• 素材の種類と厚さ:より厚いストック（3 mm 以上）と高強度材料は、ステーションあたりの要求トン数が高いため、移送システムに適しています。-薄い材料 (0.1 ～ 1.0 mm) は、プログレッシブまたはマルチスライド設定で効率的に実行されます。
• 予算とスケジュール:順送金型ツーリングは、複合金型やマルチスライド金型よりも初期費用がかかりますが、量産時の部品あたりのコストは最も低くなります。{0}}トランスファーツールへの投資はプログレッシブと同等ですが、追加のプレスコストと自動化コストがかかります。

実際には、選択は業界のアプリケーション パターンに対応することがよくあります。自動車部品の順送スタンピングは、年間数量が数百万個に達し、部品あたりのコスト感度が非常に高い、大量生産のブラケット、コネクタ、端子台、トランスミッション部品の生産の主流となっています。-これらの部品は通常、キャリア ストリップ上に残るほど小さく、8 ～ 20+ ステーションを必要とするほど複雑で、工具コストを数か月以内に償却できる量で生産されます。

医療機器の順送スタンピングは、体積と同じくらい寸法精度や表面仕上げが重要となる精密コンタクト、RF シールド、コネクタ ピン、インプラントのサブコンポーネントなど、さまざまなプロファイルに対応します。{0}}これらのアプリケーションでは、厳密なパイロット、微細なピッチの進歩が要求され、多くの場合、クリーンルーム対応の処理が必要とされます。しかし、部品が小さく、幾何学的に複雑で、一貫して大量に必要とされるため、基本的な進歩的なアプローチが理想的であることに変わりはありません。-

トランスファ法では、大型構造スタンピング、深絞りハウジング、複数のアプローチ角度からの操作が必要な部品など、順送金型では到達できない領域をカバーできると主張しています。{0}}コンパウンド ダイ スタンピングは、コストと品質の両面で、ワン ストローク生産よりも複数ステーションでの生産に勝る、より単純な平坦な部品のギャップを埋めます。-

正しい方法が常にどちらか一方であるとは限りません。一部の生産セルでは、最初のブランキングおよび成形用の順送金型と、二次深絞り加工用のトランスファー システムを組み合わせています。-上記の意思決定フレームワークは出発点となりますが、本当の答えは、特定の部品の形状、数量予測、品質要件を各アプローチの機能と経済性と照合することで得られます。その選択が行われると、問題は、どの方法でプログラムが要求するツールと生産能力をどのサプライヤーが提供できるかという問題に移ります。

拡張可能な生産のための順送プレス金型の調達

適切なスタンピング方法とプレス構成を選択することは、方程式の半分に過ぎません。残りの半分は？その機能を社内に導入するか、エンジニアリングの深さ、生産能力、初日から機能するツールを提供できる高品質のインフラストラクチャをすでに備えている先進的なスタンピング会社と提携するかを決定します。-この決定により、コスト構造、スケジュールの柔軟性、長年にわたる運用リスクが形成されます。

プレスに投資する場合と金型サプライヤーと提携する場合のどちらがよいか

順送金型プレス機を所有することは、特定の条件下では理にかなっています。それは、複数のプログラムにわたって数百万個を超える部品の年間生産量が継続していること、金型を保守しプロセスを最適化するための社内エンジニアリングの専門知識、他の成長イニシアチブのためのキャッシュ フローに負担をかけない資本の利用可能性などです。 3 つの基準をすべて満たしている場合、印刷機の所有権により、スケジュール、品質、部品あたりのコストを最大限に制御できます。-

ほとんどの企業はこの 3 つをすべて満たしていません。ここからが数学の面白いところです。

包括的な ROI 分析では、印刷機の購入価格以上のものを考慮する必要があります。としてBaySource Global の製造意思決定フレームワーク概要を説明すると、実際の所有コストには、資本設備、資産およびメンテナンスのコスト、資本の維持コスト (利息の支払いを含む)、在庫管理の諸経費、運用および品質保証のための人員配置、システムの競争力を維持するために必要な技術的専門知識が含まれます。受託製造では、閑散期に固定費を​​負担することなく、需要の変動に応じて生産を柔軟に拡大または縮小できます。

限られた部品番号で年間 500,000 個未満の部品を生産するチームの場合、通常、進歩的なツールや金型のサプライヤーと提携することで、より優れた経済性を実現します。資本支出を回避し、専門のプレスオペレーターや金型メンテナンス技術者の必要性を排除し、社内で構築するには何年もかかるエンジニアリングリソースにアクセスできるようになります。その代償として、スケジュール管理とサプライヤーの能力と優先順位への依存が少なくなります。

大量生産に向けた順送金型サプライヤーの評価-

順送金型メーカーの選択は、生産チームが行う調達決定の中で最も重要な要素の 1 つです。ツール パートナーの品質、精度、一貫性は、部品の品質、総所有コスト、長期的な競争力に直接影響します。-エイゲンエンジニアリングの詳細な評価フレームワークでは、有能なサプライヤーと危険なサプライヤーを区別する 8 つの主要な基準が特定されています。

調達チームが評価すべき点は次のとおりです。

• エンジニアリングおよび設計能力:サプライヤーは、部品の形状、材料仕様、目標数量に基づいてカスタム順送金型設計を開発できますか?社内の CAD/CAM、成形解析のための FEA シミュレーション、ストリップ レイアウト最適化の専門知識を探してください。{0}
• 重要な専門知識:サプライヤーは、複数の成形ステーション間で異なる合金がどのように動作するかを理解していますか?加工強化の補正、スプリングバックの予測、かじりの防止にはすべて、具体的な知識が必要です。{0}{1}
• 品質システムと計測:サプライヤーが CMM 検査、光学測定、および SPC 文書を使用して各段階での公差を検証していることを確認します。 ISO 9001 などの認証はベースラインを確立しますが、壁に貼られた認証よりも検査能力の方が重要です。
• 社内のトライアルおよび検証施設:-トライアウトプレスを備えたサプライヤーは、現場に出荷する前に金型が機能することを証明できます。これにより、施設での数週間にわたるデバッグが不要になり、現実的な動作条件下で生産目標が達成可能であることが確認されます。
• 生産能力とリードタイムの​​信頼性:サプライヤーが品質を損なうことなく納期を守ることができるかどうかを評価します。過去の納期実績からは、見積もり段階での約束以上のことがわかります。
• 金型のメンテナンスとアフターサポート:{0}}順送金型が摩耗します。何百万サイクルも繰り返すと、パンチが鈍くなり、成形インサートが疲労し、隙間が開いてしまいます。継続的なメンテナンス サポート、スペア コンポーネントの供給、トラブルシューティング支援を提供するサプライヤーは、お客様の稼働時間を保護します。
• スケーラビリティと柔軟性:音量が変わります。パイロット数量から完全な量産まで拡張でき、エンジニアリングの変更に工具を適応させることができる先進的な金型メーカーのパートナーは、固定機能を備えたパートナーよりもはるかに長期的な価値を提供します。-
• 技術的熟練度:CNC およびワイヤ EDM 装置の品質、デジタル シミュレーション ツール、および金型の精度を向上させリード タイムを短縮する高度な製造方法を採用する意欲を評価します。

効率的なマルチステーション成形、厳密な再現性、拡張可能な量産を必要とするプログレッシブ スタンピング金型を調達するチームにとって、次のようなサプライヤーは{0}}イーチェン特に、生産エンジニアと調達チームが設計意図と量産対応ツールの間のギャップを埋めるのを支援することに重点を置きます。{0}}同社の進歩的な金型スタンピング サービスは、大量生産プログラムに必要なエンジニアリング サポートと生産の拡張性の組み合わせを重視しています。-

プロトタイプから量産までのスケーリング

最初の記事のサンプルから-フルレートの本番までの道のりは、一度のジャンプではありません。-これは段階的に進行し、各フェーズで次のフェーズが検証されます。設計が凍結される前に、ツールの量産を急ぐ必要があります。MakerStage のスケーリング ロードマップこれはハードウェア製造における最も高価なミスの 1 つであると強調します。生産段階での金型の修正には、元の金型の 30 ～ 50% のコストと数週間の遅れがかかります。

順送金型スタンピングの場合、スケーリング シーケンスは通常次のパターンに従います。

• プロトタイプの検証 (1 ～ 50 パーツ):CNC 加工またはワイヤー EDM サンプルで部品の形状と適合性を確認します。{0}金型への投資はまだありません。この段階では、ツールにコミットする前に、設計が正しいかどうかを判断します。
• パイロット ツール (50 ～ 5,000 個の部品):簡素化された順送金型は、場合によってはステーションが少なくなったり、より柔らかい工具鋼が使用されたりして、機能テスト、アセンブリ検証、および顧客の最初の認定のための部品を製造します。この段階では、デザインの変更はまだ手頃な価格で可能です。
• 生産ツール (5,000+ 部品):ターゲットのプレス、材料、サイクル レートに合わせて設計された、完全に硬化された生産目的の順送金型。-この時点で、デザインを凍結する必要があります。エンジニアリングの変更とは、ダイインサートの再切断やステーションの再構築を意味します。

ステージ間を移動するための重要なトリガーは、音量だけではありません。それは設計の安定性です。提携する価値のある順送金型スタンピングのサプライヤーは、公差が検証され、設計が機能テストに合格する前に生産ツールを注文しようとすると、反発するでしょう。この反発が投資を保護します。

長期プログラムに向けて順送金型メーカーを評価する場合は、プロトタイプから生産までのワークフローについて具体的に尋ねてください。{0}{1}{2}ソフト ツーリングからサンプル部品を作成し、プリントに対して寸法を検証し、トライアウト結果に基づいてステーション設計を繰り返し、その後最初からやり直すことなく硬化した量産金型に移行できるでしょうか?この連続性により、プロトタイプと生産ツールが異なるソースから提供され、エンジニアリング上の解釈が異なる場合に発生する変換エラーが排除されます。

順送金型プログラムの総所有コストは、最初の工具の見積もりをはるかに超えています。金型のメンテナンス間隔、予想される再研磨頻度、予備のパンチとインサートのコスト、総ストロークでの推定金型寿命、火曜日の午前 2 時に何か注意が必要な場合のサプライヤーの対応を考慮します。前払いの見積もりを 10% 削減するものの、実行中に成形インサートに亀裂が生じた場合にサポートできない革新的なスタンピング会社は、長期的な信頼性を価格に設定し、迅速なサービスでサポートするパートナーよりも、プログラム期間全体ではるかに高い費用がかかります。-

順送金型プレスに関するよくある質問

1.順送金型とトランスファー金型の違いは何ですか?

順送金型は、すべてのステーションを通じてワークピースをキャリア ストリップに取り付けた状態に保ち、最終的なカットオフまでプレス ストロークごとにワークピースを前進させます。トランスファーダイは部品を早期に分離し、機械式グリッパーまたはロボットアームを使用して独立したステーション間で部品を移動します。順送金型はより高速に動作し（数百 SPM）、小型から中型の部品に適しています。一方、トランスファー ダイは、より大きな部品、深絞り、多角操作を低速（15-40 SPM）で処理します。-}プログレッシブ ツールは初期費用が高くなりますが、速度の利点と部品の取り扱いが不要になるため、大量生産では部品あたりのコストが低くなります。

2. 順送金型プレスに必要なトン数はどのように計算しますか?

各ステーションの力を個別に計算します。ブランキングおよびピアシングでは、外周×厚さ×せん断強度を使用します。曲げは材料の特性と形状を使用します。極限引張強さを使用して絞り加工を行います。次に、下死点で同時に係合すると仮定して、すべてのピーク力を合計します。工具の磨耗、材料の変動、温度の影響を考慮して、20 ～ 30% の安全マージンを追加してください。また、プレスに十分なエネルギー (フライホイール容量) があること、およびその定格トン数が金型が要求する実際の作業高さに適用されることも確認してください。寿命を延ばすためのベストプラクティスは、印刷機の能力の 60 ～ 75% で稼働することです。

3.順送金型スタンピングに最適な材料は何ですか?

低炭素鋼（1008、1010）は、適度な加工硬化と予測可能なスプリングバックにより、順送スタンピングにとって最も寛容な材料です。銅と真鍮は、より低いトン数要件でも高い成形性を提供します。ステンレス鋼はうまく機能しますが、1.5-1.8倍のトン数が必要で、かじりを防ぐためにコーティングされた工具が必要です。アルミニウムには、研磨された金型表面、制御された潤滑が必要であり、スプリングバックが大きいため、多くの場合、より多くの成形ステーションが必要です。高張力鋼（HSLA、二相）は、限られた延性による亀裂を避けるために、最大のトン数（ベースラインの 2 ～ 3 倍）と慎重なステーション配分を必要とします。

4. 複雑な順送金型加工にサーボ プレスが好まれるのはなぜですか?

サーボ プレスは、固定フライホイール-クラッチ- ブレーキ アセンブリを、各ストローク内のスライド速度を可変できるプログラム可能なサーボ モーターに置き換えます。これは、アプローチとリターンで高速に実行しながら、成形ゾーンをゆっくりと通過して材料の流れを改善し、スプリングバックを軽減できることを意味します。実際の利点には、ハーフモーション プロファイルによる出力の 2 倍化、下死点でのマルチヒット プロファイルによるスプリングバックの排除、振動モーションを使用した順送金型内での深絞りの可能化などが含まれます。-サーボ技術により、複雑な部品を材料形成限界を超えることなく、より効果的な SPM で稼働させることができ、部品あたりのコストを直接削減できます。-

5. 順送金型スタンピングでは、C- フレームとストレート- サイド プレスのどちらを選択すればよいですか?

C-フレームプレス（35-250トン）は、ステーション数が少なく、材料が薄い、より軽い順送作業に適しています。これらはオープンな 3 面アクセスと低コストを提供しますが、負荷がかかると角度的にたわむため、許容範囲が制限されます。ストレート-サイドプレス（150-3、000+トン）は、両側の垂直コラムで角度のたわみを排除し、荷重分散に関係なくスライドの平行度を維持します。 8 ～ 10 ステーションを超える順送金型の場合、+/-0.05 mm 未満の公差が必要な場合、または厚さ 1.5 mm を超える材料を使用する場合、2 点または 4 点サスペンションを備えたストレートサイド フレームが、すべてのステーションで一貫した部品品質に必要な剛性を提供します。