シートメタルによる製品製造には、独特の課題があります。多くのエンジニアや設計者は、精密な切断、材料の無駄、生産工程における品質のばらつきに頭を悩ませています。シートメタル・ブランキングは、高い精度を維持しながら製造工程を合理化し、コストを削減するソリューションを提供します。
製造知識をレベルアップしたいですか？そのプロセス、利点、応用について掘り下げてみましょう。
シートメタル・ブランキングとは？
シートメタル・ブランキングは、平らな金属板を金型を使って特定の形状に切断する製造技術である。この工程では、力を加えてシートから目的の形状を打ち抜くことで、精密で使用可能な部品を作成します。
その効率性、正確さ、材料の無駄を最小限に抑える能力から、さまざまな産業で広く使用されており、高品質の生産に欠かせないものとなっている。
シートメタルブランキングプロセス：ステップバイステップ
以下は、シートメタル・ブランキングがどのように機能するかを段階的に説明したものです：
ステップ1：材料の準備
希望する最終製品に基づき、適切な金属板を選択する。選択後、金属板を洗浄し、切断品質に影響を与える可能性のある汚染物質を取り除きます。
ステップ2：金型のデザイン
ダイは、パンチと、目的のブランクの形状に合わせたダイキャビティで構成されます。エンジニアは、ダイの設計が材料の特性と厚さに対応していることを確認する必要があります。
ステップ3：素材の読み込み
金属シートは、正確な切断を確実にするため、金型と正しく位置合わせされながら、ブランキングプレス上に配置されます。シートが動かないように、圧力または機械式クランプシステムを使ってクランプまたは保持されます。
ステップ4：ブランキング処理
すべての準備が整ったところで、ブランキング作業を開始します。パンチは金属シートの上に降下し、ダイの縁に沿って材料を剪断する大きな力を発揮します。
ステップ5：ブランクの取り外し
ブランクが分離されると、材料は排出ピンまたは同様の機構を使用してダイキャビティから排出される。
ステップ6：ブランクの検査
ブランク加工された各部品は、バリや寸法の不正確さなどの欠陥を特定するために徹底的な検査を受けます。
ステップ7：後処理（必要な場合）
用途によっては、後処理が必要になることもある。
ブランキング加工の種類
シートメタル・ブランキングにはいくつかの特殊な形態があり、それぞれ異なる生産ニーズや品質要件に適しています。各方式の特徴と用途について見てみましょう。
従来のブランキング
従来のブランキングは、パンチとダイを1つずつ使って金属板を切断する。このプロセスでは、片面にはきれいなカットが施されますが、もう片面にはわずかな歪みを伴う粗いエッジが残ります。
プログレッシブ・ダイ・ブランキング
プログレッシブ・ダイ・ブランキングは、金属シートを複数のステーションを移動させ、各ステップで異なる作業を行います。シートは自動的に前進し、高い効率と最小限のハンドリングで複雑な部品を作ります。
ファインブランキング
ファインブランキング は、3つの異なる力を使用して、優れたエッジ品質を持つ部品を製造します。このプロセスにより、精密用途に理想的な、滑らかで四角いエッジと厳しい公差を持つ部品が製造されます。
複合ダイスタンピング
複合金型プレスは、1回のプレスストロークで複数の型抜き加工を行います。この方法は、より複雑な形状を作り出し、二次加工を減らすことで生産効率を高めます。
カットオフ
カットオフ・ブランキングは、長いストリップやコイルを特定の長さに切り離すことに重点を置いている。この工程では、直線的な切断を行い、長方形または正方形のブランクを作成し、さらに加工を行います。
スクエアシェアードブランキング
スクエアシャーブランキングは、エッジの歪みを最小限に抑えた精密な長方形または正方形のブランクを製造します。この方法では、材料の平坦度と寸法精度を維持するために、同期した剪断動作を使用します。
ブランキングマシンの種類
ブランキングマシンの選択は、生産速度、精度、コストに直接影響します。ここでは、ブランキング装置の2つの主なカテゴリーについて詳しくご紹介します。
油圧プレス
油圧プレスは、シリンダーに流体を送り込み、ピストンを駆動して材料に圧力をかけることで作動します。この方法は、一貫した制御された力を可能にし、油圧プレスを深絞り、成形、複雑な成形作業に理想的なものにしています。
機械プレス
機械式プレスは、エネルギーを蓄えるフライホイールを使用して作動し、そのエネルギーをラムに伝達して金属加工作業を行う。高速サイクルタイムを実現できるため、大量生産環境に適している。
シートメタルブランキングに使用される材料
ブランキング作業の成否は、材料の選択に大きく左右される。一般的な金属をいくつか紹介しよう：
- 炭素鋼
- ステンレス・スチール
- アルミニウム合金
- 銅と真鍮
- 工具鋼
ブランキング・プロセスに影響する要因
ブランク部品の品質は、相互に関連するさまざまな要素に左右されます。最適な結果を得るためには、各要素を注意深く管理する必要があります。
素材の厚さと種類
厚い材料は、せん断により大きな力を必要とするため、工具の選択やプレスの設定に影響を与える可能性がある。材料によって、延性や硬度などの特性が異なり、切削力に対する反応に影響を与えます。
金型設計
ダイは、ブランクの希望する形状に合うように精密に設計され、正確なカットを保証し、無駄を最小限に抑える必要があります。ダイのクリアランス、パンチの形状、金型自体の材料選択などの要素は、ブランクスの品質に大きな影響を与えます。
プレススピードとフォース
プレスの速度と力は、ブランキングプロセスの効率と結果に直接影響する重要なパラメーターです。ブランキング時に加えられる力は、材料を効果的にせん断するのに十分でなければなりませんが、同時に、ブランクに損傷や不正確さを引き起こす可能性のある過度の応力は避けなければなりません。
シートメタル・ブランキングの利点と欠点
ブランキングの長所と短所を理解することは、十分な情報に基づいた製造上の決断に役立ちます。ここでは、その両面について分析します。
メリット
- 高精度:シートメタルブランキングは、公差の厳しい部品を製造します。これにより、高品質の部品が保証されます。
- 効率:工程を自動化できるため、高い生産率を実現できる。これは、特に大規模製造における人件費の削減につながる。
- 汎用性:ブランキングは幅広い素材に適用されます。そのため、さまざまな業界の多様な用途に適しています。
- 無駄を最小限にする:材料利用率を最大化します。他の切断方法と比較してスクラップの発生が少なく、コスト削減に貢献します。
- 複雑な形状:高度な金型設計により、複雑な形状の製造が可能です。これにより、部品製造における設計の柔軟性が高まります。
デメリット
- 初期設定コスト:カスタム金型の設計と製造には多額の先行投資が必要です。少量生産の場合、費用対効果が低い可能性があります。
- 材料の制限:すべての素材がブランキングに適しているわけではありません。ある種の金属は硬すぎたり脆すぎたりして、質の高いカットが難しくなります。
- ツールの摩耗:金型の継続的な使用は、摩耗や破損につながります。定期的なメンテナンスや交換は、時間の経過とともに運用コストを増加させます。
- 限られた厚み範囲:ブランキングは様々な厚みに有効ですが、現実的な限界があります。非常に厚い材料は、特殊な装置や工程が必要になる場合があります。
- エッジの品質に関する懸念:ブランク加工されたエッジは、素材とプロセス・パラメーターによって、二次加工が必要になる場合があります。
シートメタルブランキングの用途
シートメタル・ブランキングは、それぞれ独自の要件や仕様を持つ、さまざまな業界の基礎となるプロセスです。さまざまな業界がこの技術をどのように活用しているかを見てみよう。
自動車産業アプリケーション
自動車産業はブランキングに大きく依存している：
- ボディ・パネルおよび構造部品
- エンジンマウントブラケット
- トランスミッション部品とギアブランク
- ブレーキシステム部品
- ドアフレームと補強
- ヒートシールドと保護パネル
- シャシー・コンポーネントとサポート
航空宇宙・防衛
航空宇宙用途では、精度と信頼性が要求される：
- 航空機スキンパネル
- 翼部品
- 胴体フレーム要素
- コントロール・サーフェス・パーツ
- バルクヘッド部品
- 軍用車両装甲板
- 衛星部品
電子機器製造
エレクトロニクス業界では、ブランキングを次のような用途に使用している：
- ヒートシンクと冷却部品
- EMI/RFIシールド
- 金属スイッチ
- シャーシとエンクロージャー
- 回路基板ホルダー
- 電源ハウジング
- サーバーラックコンポーネント
ブランキングと他の金属加工プロセスとの比較
それぞれの金属切断プロセスには、特定の用途に最適となる明確な特徴があります。適切なプロセスを選択するために、ブランキングと他の一般的な方法を比較してみましょう。
ブランキングとパンチング
ブランキングと パンチ シートから材料を切断する場合、両者は異なる目的を果たす。
ブランキングは、シートメタルから特定の形状や部品を作り出すことに重点を置き、取り除かれた部品が目的の製品となる。
対照的に、パンチングでは通常、シートに穴や切り込みを入れるため、取り除かれた材料はスクラップとみなされる。
ブランキングとシャーリングの比較
ブランキングと 剪断 は似たようなプロセスだが、用途が異なる。
ブランキングは、特にシートメタルから明確な形状や部品を作成するために設計されています。対照的に、シャーリングは、特定の部品を作成することなく、そのサイズや形状を縮小するために材料を横切って直線状に切断することを含む。
剪断はシートのトリミングやサイズ変更によく使われ、ブランキングは定義された形状を持つ個々の部品の製造に重点を置く。
ブランキングとレーザー切断
レーザー切断 は、集光されたレーザー光線を使用して材料を切断する、より高度な技術です。レーザー切断は、デザインの複雑さや材料の厚さに関して、より大きな柔軟性を提供します。
しかし、レーザー切断のスピードに比べれば、ブランキング工程は大量生産では速くなる。
結論
シートメタル・ブランキングは、スピード、精度、コスト効率を完璧に融合させた、現代製造業の要です。自動車部品から航空宇宙部品に至るまで、この汎用性の高い工程は、大量生産において一貫した品質を提供します。
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やあ、僕はケビン・リー
過去10年間、私はさまざまな形態の板金加工に没頭し、さまざまなワークショップでの経験から得たクールな洞察をここで共有してきた。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
