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3)プレス技術の基本

   3−6.順送レイアウト作成手順

@ ストリップレイアウト概念

単発工程形式においては、工程の長短が部品コストに大きく影響するため工程短縮に注力される。

順送形式は、ステージの長短が使用プレス機に変化がなければ部品コストに影響することは
少ないので、レイアウト作成において重視されるのは、

・量産品質安定性
・設計変更対応
・金型強度
・生産性

とすることが一般的。

   ステージが短い場合・・・金型コストは有利ながら品質的に不安定となり易く
                    設計変更に応じられないこともある。
   ステージが長い場合・・・必要以上に長くしても金型費は不利になり品質的な
                   バラツキ要因となり生産性(回転数)も悪化する。
     
適正なステージ数により、品質安定性と生産性が決まる。
∞∞設計変更∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞

最近の製品設計変更は、曲げ追加等の形状が極端に変化する内容が多く金型対応に苦慮。
変更を想定してステージ数を決定するとなるとかなりなムダも発生。

もし、製品設計がある程度変更が想定できればその情報を金型設計に伝えることもムダ
防止になり変更対応に有力。



∞∞ステージ数∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞

同じ製品を複数の金型メーカーでレイアウトを作成すると、その長さは全く異なる。

製品が複雑になればなるほどレイアウト長さは様々になる。

メーカーにより考え方が異なり、良否の判定は結果(コスト・品質・生産性)によるがレイアウト
決定が極めて重要であり、それがそのメーカーの技量ともなる。

金型費がメーカーにより異なる要因でもある。


A 生産設備


    1−2プレス機械の種類と用途 及び 2−2金型形式と選択基準参照

    順送生産に使用される自動プレスラインの構成としては、

      ・アンコイラ  材料を保持する機械

一般的に順送形式で材料はコイル材を使用する。

1本の材料を乗せるシングルと2本の材料を乗せ交換出来るダブルがある。

コイルの径は大きい方が材料交換回数は減少する。
      ・レベラー  コイル材の巻き癖を矯正する機械

アンコイラから材料を引っ張る目的もある。

上下2段に数本のローラーがあり、その間を材料が通過することにより
コイル材の巻き癖が矯正される。

ローラーの径は細い方が良く本数は多い方がよい。
ローラーの径が細い場合に逃げを防止するバックローラ機構の機械もある。
レベラーにより平面度精度に影響が大きい。

      ・フィーダー  材料をプレス機(金型)内に所定長さ(送りピッチ分)
               を断続的に供給する機械

プレス機上死点近辺で材料をクランプし下死点近辺でクランプを解除し金型
パイロットで送り長さを矯正する。→レリーシング

2本のロールで挟み供給するロールフィードと材料を板状のものでクランプし
て供給するグリッパフィードがある。

      ・プレス機

B ストリップレイアウト作成手順

    @項の概念を基本として一般的に下記手順にてストリップレイアウトを作成する。

1) 送り方向決定・・・・製品をどの方向に送るか決める。

       ・ 材料歩留りのよい配置を選択する。
L字形の製品は斜め取りにすると材料歩留りは向上するが、
平面度の精度を要求される場合は矯正が難しいので注意を要する。
       ・ 基本的には送り方向を短く、材巾方向を長くするように配置。
プレス回転数を早く出来る。1本のフープ材から多くの製品が加工できる。
       ・ バネ材で直角曲げがある場合。
材料ロール方向に対して平行にならないようにする。→曲げによる曲げ根本クラックを防ぐ。
送りさん(キャリア)と最終カットが近くなる配置を選択。
つまり、さんと製品がつながっている部分の強度を確保する。
製品排出時 難なく排出可能な配置を選択。
下曲げ等がダイに引っ掛かり排出不完全となる配置は避ける。

2) カットパンチ形状決め・・・外形をカットする手順を決める。

       ・ 金型強度(ダイ・パンチ)がそこなわれない形状とする。
       ・ 曲げ等による変形要素を考慮する。
片側曲げの場合、曲げにより材料が引っ張られ寸法変化または変形が考えられる。
曲げ後に外形をカットする等の対策が必要。
       ・ 最終カットはバリ高さが許容される部分を選択。
ステージ途中でのカットや穴は、順次送り平打つことによりある程度バリは潰れるが、
最終カット部のバリは潰れないためバリ高さを許容される部分を選択する。
→製品設計者は最終カット部分を指定することが好ましい。              
金型設計者は確認する
カットパンチとカットパンチの合わさり目(=マッチング)はバリ対策が必要。→後述
複雑形状穴も同様。

3) パイロットの径と位置

       ・ パイロットは製品精度に大きく影響するので、曲げ等による
変形の影響を受けない場所(位置)を選択する。
       ・ 径は大きい方が安定し易いが、そのために材巾や送りピッチが
大きくなり材料歩留りが悪化しないよう注意する。
       ・ パイロットの本数は、通常2本。
1本の場合は、材料ガイドに工夫が必要。
材巾や送りピッチが大きくなると3本以上入れることもある。
製品に精度を要求される穴は、パイロットとして使用しない。
→パイロットにより穴径が大きくなる。

4) 各ステージ配置・・・・レイアウト決定

       ・ パイロット穴は先頭に配置し、基本的には最終ステージまで同じパイロットを使用する。
       ・ 変形要素(曲げ等)のある加工は、なるべく先頭近くに配置する。
→ステージを通過することにより変形が修正されることもある。
       ・ 精度を要求される穴や外形は、なるべく後ろの方で同一ステージで加工する。
→同一ステージ加工が困難な場合、優先順位を決め前後のステージに
割り振ることが好ましい。
ステージに余裕がある場合、曲げ部の穴や外形は抜き後アイドルステージを設けた方がよい。
→アイドルステージでバリを潰す。
上曲げ等で、金型構造が複雑になることが想定される場合は
そのステージの前後に必要に応じアイドルステージを設ける。
事前に設計変更が想定される場合は、必要に応じアイドルステージを設ける。
最終カット切り離しステージの前は、平面度を修正可能なステージを1〜2ステージ用意する。

5) 金型に対するレイアウトの位置決め。

       ・ 一般的に前後のセンターは材巾のセンターとする。
       ・  ・左右のセンターは、左側(材料入り口側)を短めに設定し右側(製品排出側)を長めに設定する。
→左側を短めに設定するのは、材料ガイドを長くし、
排出側は金型端面に近づけ排出を容易にする。
       ・ 抜き圧力中心と金型中心が大幅にずれないように設定する。
→偏芯荷重を避ける。


C 具体例

     模擬的に製品図からストリップレイアウト完成までのプロセスを下記図にて示す。


1) 左図模擬製品図をもとに製品設計者と打ち合わせを行う。
金型製作都合及び精度安定・コスト削減対策の結果を右図に示す。

       ・ φ2.6バーリングの曲げ高さ位置が板厚を含んだ寸法(9±0.05)となっており、
板厚公差の影響を受ける。板厚内側からの寸法管理へ変更を要求する。
→板厚外側からの管理が必要な場合、材料発注時特殊公差にて発注する。
→コスト高の要因となることがある。
       ・ φ2.6バーリングの打ち出し方向が曲げの内側となっており、
曲げパンチを曲げ元まで逃がした場合、高さ(8±0.05)の精度が不安定となる。
曲げ元に角穴追加を要求する。
→角穴不可の場合、曲げパンチをカムにてスライドさせる。
       ・ 製品測定基準用にφ3穴の追加を要求する。
通常三次元測定機で測定するが、その際φ3穴2ヶ所を基準に測定する。
       ・ 段曲げ内側にR0.3追加を要求する。
R追加不可の場合、2ステージで曲げるようにする。
       ・ 外形左下にC8の面取りを要求する。
送りサンにパイロットを設定する場合、材料歩留まりが低下する。
C8を追加することにより材料ロスを軽減させる。
       ・ マッチング不可ヶ所を確認する。→後述


2) ストリップレイアウト作成上の注意

       ・ 送り方向は、模擬製品図で左右方向とする。
曲げを展開すると、曲げ展開部が外形左側のカット部に入り材料歩留まりがよい。
       ・ 段曲げ部の窓穴は右曲げ後に抜く。
→窓穴は右側曲げに近く、曲げにより引っ張られ曲げ高さ精度に影響が考えられる。
       ・ 丸穴と基準穴は精度を要するため同一ステージで曲げ後に加工する。
       ・ 段曲げ部の穴は、位置精度を要求されているので段曲げ後に基準穴と同一ステージで加工する。
       ・ 平面度を修正するステージを用意する。


D ストリップレイアウト事例



     模擬製品図よりストリップレイアウトの事例を示す。

CAD図面2

 
ストリップレイアウト例データ(参考)

・送りピッチ 44mm
・金型センター 第5ステージの右5mmの位置
・抜き圧力 22Ton (せん断抵抗35Kg/mm2)
・荷重中心 金型センターに対し X=7.6 Y=3.5
・使用機械 自動プレス 80Ton
・想定回転数 60SPM
・金型交換時間 約0.5時間
・材料交換時間 約0.3時間



尚、参考として単発の場合
1案
総抜きバーリング
上曲げ
下段曲げ


形状を得ることのみを目的とした場合の工程で段曲げ部の穴、右曲げ側面のバーリング
位置については展開時寸法決めが困難で量産におけるバラツキに不安を残す。
また、総抜きでバーリング(下穴同時)を行うと抜きカスが上がり製品に打痕となり易い。

2案(1案の不安点対策工程
総抜き
バーリング
上曲げ
窓穴抜き
下段曲げ
穴抜き

精度を得ることを目的とした場合の工程で現実的ではない。
一般的
にはある程度バラツキを想定した工程を組むことが多い。

3案(一般的な工程)
総抜き
段曲げバーリング
上曲げ
穴抜き

Eコスト比較(参考)

    順送と単発(前項の3案)のコスト比較を月産5,000台の企画として試算すると概略下表となる。
    この試算値は、あくまでもコスト比較の参考値であり実際の価格とは異なる。





部 品 コ ス ト
金型形式 使用機械 金型代 材料費 加工費
順送 80Ton 130万円 2.79  3.07  5.86 
1案単発3工程 50Ton 105万円 2.83  8.35 11.18 
2案単発6工程 50Ton 150万円 2.83 18.29 21.12 
3案単発4工程 50Ton 120万円 2.83 11.63 14.46 

尚、材料単価は、フープ材(順送用)で  95円/Kg 切り板(単発用)で 101円/Kg として計算。

F送りさん幅と縁さん幅


送りさん幅と縁さん幅 図解

・送りさん
外形抜または順送で順次送りながら製品を抜く場合に製品と製品との間隔を設ける。
その間隔のスクラップとなる部分を送りさん(または、さん)と呼ぶ。
その送りさんの幅は板厚の1.5倍以上が好ましい。
但し、金型強度や構造を考慮すると2〜3倍以上となることがある。
送りさんを設けず製品の間隔をあけないで加工するスクラップレスと云う方法もあるが
製品のバリが同一方向にならず、製品精度は送り精度に影響される。

・縁さん
送りさんのX方向に対し縁さんはY方向を示す。 縁さん幅は送りさん幅の1.2倍以上とする。
但し材料を機械的に送る場合に縁さんの強度不足により送りミスが発生するので注意を要する。

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