金型（製造）

金型とは、製造業において材料を所望の形状に切断・成形するために用いられる特殊な工作機械です。スタンピング金型はプレス機^[1]と併用されますが、線材製造に用いられる引抜金型や成形に用いられる鋳造金型はプレス機と併用されません。金型と同様に、金型も一般的に製造する製品に合わせてカスタマイズされます。

金型を用いて作られる製品は、単純なペーパークリップから高度な技術で使用される複雑な部品まで多岐にわたります。連続送り レーザー切断は、自動車産業^[2]などにおいて、 類似の金型ベースの工程に取って代わる可能性があります。

ダイスタンピング

スクラップストリップとスタンピング材を備えた順送型。このような金型は順送スタンピングに使用されます。

ブランキングとピアシングは2 つのダイカット操作であり、曲げはダイ成形操作の一例です。

金型成形

成形作業は、金属板やプラスチックなどの材料を力（圧縮、張力、またはその両方）で変形させることによって行われ、材料の機械的特性に依存します。^{[3]成形金型は通常}、工具メーカーによって作成され、プレス機に取り付けた後に生産に投入されます。

材質の違い

プラスチックシートの真空成形では、単一の成形型のみが使用されます。これは通常、商品用の透明なプラスチック容器（ブリスターパックと呼ばれる）の成形に使用されます。真空成形は単純な成形 熱成形プロセスと考えられていますが、原理はダイ成形と同じです。

自動車の車体部品などの板金材の成形には、2つの部品が使用されます。1つはパンチと呼ばれ、伸張、曲げ、および/または打ち抜き加工を行います。もう1つはダイブロックと呼ばれ、ワークピースをしっかりと固定し、同様の伸張、曲げ、および/または打ち抜き加工を行います。ワークピースは、様々な工具や加工工程を経て、複数の工程を経て最終的な形状に成形されます。自動車部品の場合、通常、主な成形工程の後にせん断加工が行われます。さらに、鋭利なエッジを隠したり、パネルの剛性を高めたりするために、圧着加工やローリング加工が追加で行われることもあります。

金型部品

ダイセット（プレス機の取り付けを含む）の主な構成部品は以下の通りです。名称は情報源によって異なるため、括弧内に別名を記載しています。

• ダイシュー（ホルダー） – 金型部品を取り付けるための土台となる平らな平行板のセット。^[4]
• ガイドピン（柱） - ガイドブッシングと一緒に、ピンはプレスストロークごとにダイシューを正確に位置合わせします。^[4]
• ダイセット（プレート）^[5]ノックアウトの使用など、操作に応じて配置を反転できる。^[6]
  • ダイブロック – ダイセットの下半分。成形または切断されるワークピースの所望の形状に合わせて機械加工されます。
  • パンチプレート – ダイセットの上部（上半分）の部分。様々なパンチを所定の位置に保持し、支えます。
• パンチ – ダイの雄型部分で、板金材を貫通し、ダイブロックの対応する（雌型の）部分に打ち込む。より具体的には：^[1]
  • ブランキング パンチ – ブランクと呼ばれる形状のスラグを切り取って以降の作業に使用するか、完成品を板金から切り出すという 2 つの目的を持つ操作を実行します。
  • ピアスパンチ – ワークピースから所望の形状（円形、多角形など）を切り出します。スラグは廃棄されます。
• ストリッパプレート（パッド） - プレスストロークごとにワークピースを引き抜きパンチから分離（つまり剥離）するスプリング式のプレート。^[7]
• パイロット – 次の操作段階でシートを正確に配置するのに役立ちます。
• ストック ガイド - 加工中の材料が常にダイ内で前回と同じ位置に配置されるようにします。
• 設定（ストップ）ブロック - この部分はパンチがダイに入る深さを制御するために使用されます。
• シャンク – パンチプレートをプレス機に取り付けます。パンチプレートの重心と一直線になるように配置する必要があります。^[8]

プロセス

• ブランキング：ブランキングダイは、一回の工程で所定の形状を切断することで、平らな材料片を製造します。完成した部品はブランクと呼ばれます。一般的に、ブランキングダイは部品の外側の輪郭のみを切断するため、内部に形状がない部品によく使用されます。
  ダイブランキングには、以下の3つの利点があります。

1. 精度。適切に研がれたダイと、パンチとダイの間のクリアランスが適切な量であれば、部品のエッジに対して厳密な寸法公差を維持した部品を生産できます。
2. 外観。部品は 1 回の操作でブランクされるため、複数の操作によるさまざまな程度の研磨とは対照的に、部品の仕上げエッジは均一な外観になります。
3. 平坦性。ブランキング工程で均一に圧縮されるため、結果として得られる部品は平坦になり、追加の製造工程でも一定レベルの平坦性を維持できます。

• ブローチング：複数の刃を用いて、各刃が互いに前後しながら材料を削り取る加工。ブローチングダイは、削り取るには厚すぎる部品から材料を除去する際によく使用されます。
• バルジ加工：バルジ加工は、2種類のバルジ加工ダイを用いてチューブの閉じた端部を拡張します。シェフの帽子が、頭の周りに巻かれた円筒状のバンドから上部が膨らんでいるのと似ています。

1. 膨張流体ダイ: 部品を膨張させるための媒体として水または油を使用します。
2. 膨らませるゴムダイ: 圧力のかかったゴムパッドまたはブロックを使用して、ワークピースの壁を動かします。

• コイニング：成形に似ていますが、主な違いは、コイニングダイがブランクの両面に全く異なる形状を成形できることです。これらの形状は、それぞれパンチまたはダイの面から転写されます。コイニングダイとパンチは、ブランクを曲げるのではなく、限られた領域内でブランクを圧縮することで金属を流動させます。例えば、コイニングダイで成形されたオリンピックのメダルは、裏面が平らで、表面に隆起した形状を持つ場合があります。メダルが成形（またはエンボス加工）されている場合、裏面は表面の反転した形状になります。
• 複合加工：複合金型は部品に対して複数の加工を実行します。複合加工とは、プレスサイクル中に複数の加工を実行することです。
• 複合ダイ：ダイブロック（母材）がパンチプレート上に取り付けられ、上型にパーフォレーターが、下型セットにインナーパンチが取り付けられたタイプのダイ。上向きにパンチングする反転型のブランキングダイで、部品を貫通させるのではなく、下型パンチ上に部品を残したまま（プレス戻りストロークで上型母材から切り離された後）、上向きにパンチングする。複合ダイは、1回のプレスストロークで部品の内外形状を切断することができる。
• カーリング：カーリング加工は、材料を曲げ形状に成形するために使用されます。ドアヒンジは、カーリングダイで製造される部品の一例です。
• カットオフ: カットオフダイは、部品の完成した端部から余分な材料を切断したり、追加操作のために所定の長さの材料ストリップを切断したりするために使用されます。
• 絞り加工：絞り加工は成形加工と非常に似ていますが、絞り加工では大きな塑性変形が生じ、部品の材料が側面まで広がるという点が異なります。底部に細かい形状を持つ金属製のカップは、成形と絞り加工の違いを示す例です。カップの底部は成形され、側面は絞り加工されています。
• 押し出し加工：押し出し加工とは、スラグと呼ばれる金属のブランクをアルミニウム Iビームなどの完成部品に大きく変形させる加工です。押し出しダイスは、パンチから非常に高い圧力を用いて金属を所望の形状に押し出します。冷間成形と押し出し加工の違いは、押し出し加工された部品はパンチの形状に沿わないことです。
• 成形：曲面に沿ってブランクを曲げるための金型。成形された部品の例として、単三電池のプラス端子（+）が挙げられます。
• 冷間成形（冷間ヘッディング）：冷間成形は、ブランク材料を圧縮するという点で押し出し成形に似ていますが、冷間成形ではパンチとダイを使用して目的の形状を作成するのに対し、押し出しではパンチとダイを使用しません。

ロール成形スタンド

• ロール成形：金属板または帯板を複数のローラーで連続的に成形し、所望の断面形状を得る連続曲げ加工。ロール成形は、長尺部品や大量生産に最適です。
• ホーニング: ホーニング ダイは、二次加工のために部品を配置するアーバーまたはホーンを提供します。
• ハイドロフォーミング：高水圧を利用して単純なチューブから管状部品を成形します。
• パンケーキダイ：パンケーキダイは、打ち抜き加工やピアシング加工を行うシンプルな製造用ダイです。多くのダイは複雑な工程を同時に実行しますが、パンケーキダイは単純な工程を1つだけ実行し、完成品は手作業で取り出すことができます。
• ピアシング: ピアシング操作は、スタンピングに穴を開けるために使用されます。
• トランスファーダイ：トランスファーダイは、複数の工程を実行するためのステーションを提供します。一般的な方法としては、材料をダイ内を移動させ、各ステーションで段階的に加工を行い、最終工程で完成品を排出します。^[9]
• プログレッシブダイ: 金属板がコイルストリップとして送り込まれ、一連のパンチの各ストロークごとに、機械の同じステーションで異なる操作 (パンチング、ブランキング、ノッチングなど) が実行されます。
• パンチング：
• シェービング: シェービング操作では、エッジの仕上げや部品の精度を向上させるために、部品のエッジから少量の材料を除去します。(トリミングと比較してください)。
• サイド カム ダイ: サイド カムは、プレス ラムからの垂直方向の動きを水平方向または角度方向の動きに変換します。
• サブプレス操作: サブプレスは小型の腕時計、クロック、計器部品のブランクおよび/または成形を金型で行います。
• スウェージング：スウェージング（ネッキング）とは、部品の形状を「ネックダウン」する加工です。スウェージングは​​バルジ加工の反対で、部品のサイズを小さくします。弾丸を捕らえる薬莢の端部は、スウェージングの一例です。
• トリミング: トリミング ダイは、部品から余分な部分や不要な不規則な部分を切り取ります。これは通常、最後に実行される操作です。
• ピラーセット：ピラーセットはプレス動作における金型の位置合わせに使用されます。

スチールルールダイ

スチールルールダイはクッキーカッターダイとも呼ばれ、金属板やプラスチック、木材、コルク、フェルト、布地、板紙などの柔らかい材料を切断するために使用されます。ダイの切断面は、スチールルールと呼ばれる硬化鋼ストリップの端です。これらのスチールルールは、合板に鋸またはレーザーカットされた溝を使用して通常配置されます。かみ合うダイは、ワークピースのプロファイルに一致する平らな木材または鋼片、またはルールが入れ子になる一致する溝を持つことができます。ゴムストリップがスチールルールにくさびで留められ、ストリッパープレートとして機能します。ゴムは下降ストロークで圧縮され、上昇ストロークでワークピースをダイから押し出します。スチールルールダイの主な利点は、ソリッドダイに比べて製造コストが低いことです。ただし、ソリッドダイほど堅牢ではないため、通常は短い製造ロットにのみ使用されます。^[10]印刷や包装の分野では、スチールルールダイは板紙やカード紙の打ち抜きに広く使用されています。^[11]また、ロータリーダイと併用して、加工ラインで板紙に折り目を付ける際にも使用されます。^[12]

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  スチールルールダイ
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  スチールルールダイ
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  プレス機のスチールルールダイ

ロータリーダイ

ロータリーダイとは、広義には円筒形のダイであり、あらゆる製造分野で使用できます。しかし、最も一般的には、紙や段ボールなどの柔らかい材料を加工するために使用される円筒形のダイを指します。切断用と折り目用の2つの定規が使用されます。これは厚さ2mmを超える段ボールに使用されます。ロータリーダイはフラットダイよりも高速です。^{[13] [14]}

この用語は、ロール成形工程で使用される金型を指すこともあります。^[15]

ワイヤー引き

線材製造用のダイスには、中央に貫通する穴があります。鋼、銅、その他の金属、または合金製の線材または棒材が片側から入り、潤滑剤を塗布して縮められます。この工程では、線材の先端は通常尖っています。その後、線材の先端はダイス内に導かれ、反対側のブロック上に転がされます。ブロックは、線材をダイス内へ引き込む力を与えます。

ダイスはいくつかの異なるセクションに分かれています。まず、ワイヤーをダイスに導く入口角があります。次に、ワイヤーをニブに導き、圧下を容易にするアプローチ角があります。さらに、ベアリングとバックリリーフがあります。入口角には潤滑剤が塗布されます。潤滑剤としては粉末石鹸を使用できます。潤滑剤が石鹸の場合、ワイヤーの引き抜き時の摩擦によって石鹸が加熱され、液体になり、ワイヤーをコーティングします。ワイヤーはダイスに接触してはいけません。潤滑剤を薄く塗布することで、金属同士の接触を防ぐことができます。

大きな棒を細いワイヤに引き伸ばすために、一連の複数のダイスを使用して、段階的に直径を徐々に縮小します。

標準的な電線ゲージは、電線が通されたダイスの数を指していました。つまり、電線ゲージの数字が大きいほど、電線は細くなります。典型的な電話線は22ゲージでしたが、主電源ケーブルは3ゲージまたは4ゲージでした。

参照

• 製造ポータル

参考文献

1. Hedrick, Art (2018年7月18日). 「Die Basics 101: Intro to Stamping」. The Fabricator . FMA Communications, Inc., 2135 Point Blvd., Elgin, IL 60123. 2020年9月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年1月25日閲覧。
2. Finn, Jay (2020年3月19日). 「自動車スタンピングにおけるレーザーブランキングの事例」. Stamping Journal . FMA Communications, Inc. 2021年1月25日閲覧。
3. Hedrick, Art (2018年7月18日). 「金型の基礎101：成形工程」. The Fabricator . 2021年1月25日閲覧。
4. Hedrick, Art (2018年7月18日). 「金型の基礎 101：一般的なスタンピング金型の部品（パート1/2）」. The Fabricator . 2021年1月25日閲覧。
5. Delfini, Ron (2020年1月17日). 「金型の部品」. ESIブログ. Engineering Specialties, Inc., 452 Twin Lakes Rd., North Branford, CT. 2020年5月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年1月25日閲覧。
6. ミスミ株式会社 (2010年2月12日). 「プレス金型チュートリアル §028 金型構造の基礎（3）」.ミスミテクニカルチュートリアル. 2012年10月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年1月25日閲覧。
7. Hedrick, Art (2018年7月18日). 「金型の基礎101：一般的なスタンピング金型部品（パート2/2）」. The Fabricator . 2021年1月25日閲覧。
8. ミスミコーポレーション（2012年7月13日）「プレス金型チュートリアル §130 ブランキング金型の設計」ミスミテクニカルチュートリアル。2013年5月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年1月25日閲覧。
9. プログレッシブスタンピングツールの設計における設計知識の再利用：定性的研究」(PDF) .国際工学設計会議, Iced21 : 1053–1062 . 2023年8月1日閲覧。
10. デガーモ、ブラック＆コーザー 2003年、430～431頁。
11. Gurka, Allen S. (2000). 「スクリーン印刷業界向けツール：スチールルールダイの検討事項」（PDF） . SGIAジャーナル. p. 9. 2025年12月22日閲覧。しかし、かなりの割合で、ハードツールまたはスチールルールダイを使用してダイカットされています。
12. トゥエデ、ダイアナ、セルケ、スーザンEM (2005). 『カートン、クレート、段ボール：紙と木材の包装技術ハンドブック』DEStech. 436ページ. ISBN 978-1-932078-42-82017年11月28日にオリジナルからアーカイブされました。カットルールと折り目ルールの2つのルールが使用されます。
13. Twede, Diana; Selke, Susan EM (2005), Cartons, crates and corrugated board: handbook of paper and wood packaging technology, DEStech, p. 436, ISBN 978-1-932078-42-8、2017年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
14. ソロカ、ウォルター（2008年）、包装用語集（第2版）、DEStech、64ページ、ISBN 978-1-930268-27-2、2017年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
15. Halmos, George T. (2006)、ロール成形ハンドブック、CRC Press、p. 4-46、ISBN 978-0-8247-9563-4、2017年11月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。

参考文献

• デガーモ、E. ポール; ブラック、J. T.; コーサー、ロナルド A. (2003) 『製造における材料とプロセス』（第9版）ワイリー、ISBN 978-0-471-65653-1。

さらに読む

• Paquin, JR; Crowley, RE (1987). 『金型設計の基礎』ニューヨーク市: Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-1172-0。
• リード、デビッド・T. (1991). 『ツール設計の基礎』ディアボーン、ミシガン州: 製造技術者協会. ISBN 0-87263-412-4。
• アーノルド、ジェリー（1980年）『ダイメーカーズハンドブック』ニューヨーク、ニューヨーク市：インダストリアル・プレス社ISBN 0-8311-3132-2。