順送金型のレイアウト設計｜加工工程・位置決め・材料歩留まり

ストリップレイアウトで決める加工順と位置

ストリップレイアウトは、順送金型の中を材料が進むにつれて、どの位置で何を加工するかを示す図です。加工途中の形状や、製品をつないで送る部分、位置決め用の穴などを表します。

加工を行う各位置をステーションと呼び、材料を一度に送る長さを送りピッチと呼びます。製品を平面に展開した形状から、穴あけや外形抜き、曲げなどに必要な加工を検討します。

加工順は、製品の公差と加工による変形を考慮して決めます。例えば、曲げの近くにある穴が変形する場合は、曲げ後に穴を加工する方法を検討します。穴と外形の位置関係に厳しい公差がある場合は、同じステーションで加工できるかを確かめます。例えば、曲げ部に近い二つの穴の位置関係を管理する部品では、曲げ後の穴位置を図面の基準に対して測り、公差内に収まるかを確認します。曲げ後に穴を加工する案では、パンチが穴の加工位置へ届くことと、曲げた部分が工具へ干渉しないことも確かめます。これは加工順を検討する手順の例です。

パンチやダイを取り付ける場所と強度、加工途中の製品が次の位置へ移動する空間も必要です。曲げた部分が工具へ引っ掛からないかを調べ、必要に応じて加工を行わないステーションを設けます。

各位置に加わる加工荷重と、荷重が全体として作用する中心も確認します。荷重中心がプレス機の中心から離れる場合は、使用する機械の偏心荷重線図で、加工荷重が許容範囲に収まるかを確かめます。

順送金型のキャリアと製品の保持

キャリアは、加工途中の製品を保持し、次のステーションへ送るために残す材料の部分です。キャリアと製品をつなぐ部分をブリッジと呼びます。

両側にキャリアを設けると製品を保持しやすく、材料の幅方向も案内しやすくなります。一方で製品にならない部分にも材料を使うため、片側や中央にキャリアを置く案も、保持の安定性と材料使用量を確かめて比較します。

キャリアやブリッジには、加工中や送り中に曲がったり座屈したりしない幅と形状が必要です。製品を並べる向きは、曲げる方向と材料の圧延方向との関係も考慮して検討します。

ブリッジを切り離した箇所には切断跡やバリが残るため、製品の外観・寸法の要求に合う位置と切断形状を検討します。完成した製品と抜きカスが金型から出ていく方向や、通過する空間も確保します。

パイロットと材料ガイドによる位置決め

材料ガイドは材料を幅方向に案内し、送り装置は設定した長さだけ材料を送ります。パイロットは、材料に開けた穴へ入って加工前の位置を補正するピンです。

パイロットを使う場合は、その穴を前のステーションで加工します。後の曲げなどで穴が変形しない位置を選び、製品の穴を利用する場合は必要な穴精度を損なわないかも確かめます。

材料ガイドの隙間は、材料幅のばらつきや横曲がりを考慮し、材料が通り、パイロットで補正できる範囲に収まるように決めます。送り装置が材料をつかむ方式では、材料を放すタイミングをパイロットの動作に合わせます。

パイロットと穴の隙間を小さくしすぎると、ピンが抜けるときに材料を持ち上げるおそれがあります。要求する位置精度と、材料から円滑に抜けることを満たす寸法を検討します。

材料歩留まりの計算方法

製品の向きや並べ方によって、必要な材料幅と送りピッチが変わります。レイアウト上の材料歩留まりは、一送り分の材料面積のうち、製品として残る面積の割合で比較できます。

材料歩留まり（％）＝A ÷（W × P）× 100

WとPをmmで表す場合、Aはmm²で求め、穴や切除部分を除きます。曲げた製品は平面に展開した形状を使い、複数個取りでは一送りで得る製品の面積を合計します。

例えば、Aが600mm²、Wが30mm、Pが25mmなら、600 ÷（30 × 25）× 100＝80％です。同じAとPで、Wを32mmとした別案では、600 ÷（32 × 25）× 100＝75％となり、両案の差は5ポイントです。これらは比較方法を示す仮定例で、寸法や歩留まりの推奨値ではありません。材料幅30mmの案で必要な強度や精度を得られることを示すものでもありません。

同じ製品を同じ個数取る案では、WとPの積が小さいほど計算上の材料歩留まりが上がります。製品の保持、位置決め、工具の強度、製品と抜きカスの排出が成立する案について、材料使用量を比較します。

この面積比には、材料の先端・末端、試打ちで使う材料、不良品を含めていません。実際の材料使用量に対する良品の割合を知るには、それらも含む使用量と良品量から計算します。