プレス金型と絞り金型の修理方法：総合ガイド

コンセプト

深いドローイング： シートメタルをプレスして中空部品にする（肉厚は基本的に変わらない）

深絞り加工： 材料は平らな面（フランジ）から円筒形（箱形）の側壁に移動し、その結果、平らな面の外形寸法が大きく変化する。

作画比率： ブランク径に対する絞り径の比 "m"（ブランクからワークへの変形の度合い）

抽選倍率に影響を与える主な要因

1）材料の機械的性質（降伏強さ-弾性変形、引張強さ-塑性変形、伸び係数、断面収縮率）

2) 素材の相対的厚さ（T/D<1、Dはブランク径）

3) 引き抜き回数：加工硬化のため、中間焼鈍工程を除き、m値は一般に、引 き抜くごとに増加する(m1

4）絞り方法：ブランクホルダの有無はm値に影響する。ブランクホルダがある場合、mは小さくできる。パンチ半径Rが小さすぎると、危険な断面割れが発生しやすくなる。

5) パンチとダイのコーナー半径：ダイの半径Rを大きくすれば成形摩擦を小さくできるが、大きすぎるとブランクの保持面積が小さくなり、しわの原因になる。

6）絞り加工面の表面仕上げ、潤滑条件、クリアランス、絞り速度：絞り速度が速すぎると、フランジ材の側壁への転化が間に合わず、破断の原因になりやすい。

フランジのない円筒部品のm値は、ブランク・ホルダーの使用・不使用にかかわらず。

フランジ付き円筒部品の第一絞り比に影響する要因

1) d_フランジ/d1:相対フランジ径はトリミング代を含む。

2) h1/d1 = 相対的な高さ（狭いフランジ：d_フランジ/d=1.1~1.4)

3) r/d1＝相対コーナー半径（ワイドフランジ：d_フランジ/d>1.4)

4) t/D = 相対的な厚さ

フランジ幅の広い円筒部品の場合、一般に、最初の絞り加工で所望のフランジ径まで絞り加工する必要がある。このとき、できるだけ小さい m1 を使用する、つまり変形能力をフルに活用する。その後の絞りでは、フランジ径は変化しない（フランジ不変の原則）。

深絞り工程の配置

1) 引き抜き深さが直径より大きい薄い材料の場合：高さを増すために円筒の直径を減らす方法を使用し、角の半径は次第に減らすことができる。

2) 絞り深さが直径に近い厚物用：高さを維持しながら、円筒径とコーナーRを徐々に小さくすることができる。

3) フランジが非常に大きく、コーナー半径が非常に小さい場合：複数の成形工程を経て達成されるべきである。

4) フランジが大きすぎる場合：必要に応じて、拡管成形法を用いる。フランジ不変」の原則を具現化するために、最初の絞り加工で形成されたフランジは、その後の絞り加工の変形に関与しないようにする。幅の広いフランジを絞り加工する場合、最初の絞り加工でダイスに入る材料（すなわち、壁と底を形成する材料）は、最終絞り加工に実際に必要な材料よりも3～10%多くすべきである。

注：面積に基づいてドロー回数を計算し、ドロー回数が多い場合は上限を、少ない場合は下限を選択する。この余分な材料は、その後のドローで徐々にフランジに戻り、フランジは厚くなるが、上部の破れは回避される。局部的な減肉は、成形によって修正することができる。したがって、各工程における絞り高さの厳密な管理が非常に重要である。

箱型部品図

コーナー部分は円筒絞り、ストレートウォール部分は曲げ変形に相当する

深絞り潤滑理論

1: 片面潤滑

絞り加工中、素材とダイスの間には5種類の摩擦力が存在する：

• F1...ダイ上面、ブランクホルダー下面とブランクの間
• F2--ダイコーナー
• F3--ダイ側壁
• F4--パンチとキャビティの間
• F5--パンチコーナー

A.摩擦力F1,2,3は、引抜き変形方向と反対方向に働くため、引抜き比や引抜き力を増加させるだけでなく、ダイスやワーク表面の摩耗や傷の原因となり、有害である。

B.F4,5は絞り成形方向に追従し、危険断面での材料減肉を防止する効果があり、有益である。このような分析から、絞り加工では、ダイス側には潤滑を施し、パンチ側には潤滑を施さないことが望ましい。実際の生産では、ダイスやブランクホルダーの表面はできるだけ磨き、パンチの表面は絞り加工のためにわざと粗くすることがある。

C.片面潤滑は、特定の円筒形部品の絞り加工にのみ適しており、絞り加工全体における様々な絞り形状（浅い円筒形部品、箱形部品、主に膨張によって形成される曲線部品など）には適していない。

2：両面潤滑理論

箱型部品絞り用両面潤滑装置

変形の観点から見ると、円筒部品の絞り変形は均一であり、成形限界を向上させるためには、変形ゾーンでの滑らかな変形と、力伝達ゾーンでの塑性変形の最小化が要求される。現時点では、片面潤滑のみがこの要求を満たすことができる。

しかし、箱型部品の絞り加工では、変形ゾーンの不均一な変形特性のため、両面潤滑条件を使用することで、力伝達ゾーンの変形ポテンシャルを利用し、これら2つの変形ゾーンの不均一性を補うことができる。これにより、力伝達ゾーンの耐荷重性を向上させるとともに、変形ゾーン全体のスムーズな塑性変形を促進し、箱型部品の成形限界をある程度改善することができる。

セブンドローイング破れの修復方法

1) 涙の種類：

• A：首の裂傷
• B: トップ・ティア
• C: トップコーナー破れ
• D: エッジの裂け目

2) 修理方法

1：「A、B」ネックとトップの裂け目の原因分析：

1) 前回のドローの高さが足りない（引き込まれる材料が少なすぎる）

2) ダイコーナー半径が小さすぎるか、Rコーナーとストレート面の移行がスムーズでない。対策

1) 前のドローの高さを適切に上げる

2) ダイコーナー半径を研磨し、Rコーナーを適切に拡大する。

2: "C" トップコーナー破れの原因分析：

1) 前のドローでのパンチの高さ不足

2) パンチRのコーナーが（前のドローに対して）小さすぎるため、コーナーの素材が大きすぎる瞬間的な変形に耐えられない。

3) 前回のドローパンチの寸法Aが今回のドローより小さい。対策

1) 前のドローのパンチの高さを適切に上げる

2) パンチ R コーナーを適切に増やし、寸法 A を修正する（前の図面以上であることを確認する）。

3："D "エッジの裂傷原因分析：

1) 壁に近すぎる加工穴

2) パンチRのコーナーが大きすぎるか、滑らかすぎる（摩擦の低下により、下側に材料が過剰に流れる）

3) 底部のブランク保持力不足。対策

1) プロセスホールの移設

2) パンチRの角を減らし、わざと少し荒くする。

3) 金型内のフローティング・インサートのバネ力を高める。

4: 2度目のドロー

原因第1ドローから第2ドローへの移行が大きすぎるため、材料が変換時の瞬間的な圧力に耐えられず、破断に至る。

対策：最初のドローパンチの上部に斜面をつける（図のように）

5：図面しわ補修方法の原因分析：

1) フランジ保持力不足

2) フランジ保持面積不足

3)延伸時の破れによる材料の堆積。対策

1) ストリッパー・プレートのスプリング強度を上げる（赤いスプリングを推奨）

2) ストリッパープレートの予備圧縮量を増やす (1 T+0.02~0.04mm)

3) まず裂傷を修復する

概要

1) 破れを補修する場合、まず最初の引き抜きでフランジの変形量をチェックし、フランジ材料から側壁材料への変換を最大化する。

2) 各ドローのドローイングハイトを決定する。各ドローの絞り高さを確認する場合、パンチ高さを基準とする（記録を残す）。*最終ドローのパンチ高さを基準にする（現在の製品高さに問題がない場合）、2回目以降のドローは最終ドローより0.10～0.20mm高くする、それ以前のドローは徐々に低くする。

3) 金型加工面の表面仕上げをチェックする。

4) 裂傷を修復する際には、原因を総合的に検討・分析すること。"根本的な原因に対処せずに症状を治療する "ことはしないこと。