スタンピング金型の要点: 絞り削減の計算

編集者注: これは、スタンピング金型の設計と構築の基礎を説明する一連の記事の 6 回目です。

高い部品形状を作成するには、金属を内側に流す必要があります。 金属が流れる唯一の方法は、絞りパンチの周囲の材料の量を制限する場合です。 また、各パンチの周囲の材料の最小化は段階的に実行する必要があり、各ステップで前のパンチよりも直径が小さく、高さが高くなります。

基本的な概念は、最終製品を作成するために必要な表面積を最初の描画ステーションに集め、同じ表面積を徐々に直径が小さく高さの高い形状に置き換えることです。 これがドローリダクションの基本概念です。

ブランクのサイズを決定するには、まず最終パーツの高さを決定し、その後、後でトリミングされる材料をさらに追加する必要があります。 この余分な材料は加工スクラップと呼ばれます。 たとえば、直径 1 インチの丸いカップを作成しようとしているとします。 高さが 4 インチの場合、成形後に正確に高さ 4 インチにトリミングする必要があるため、成形された部品の最終的な高さは 4 インチより少し大きくする必要があります。追加のトリミングとして金属の厚さの 2 倍を追加します。マテリアルは良い習慣です。 言い換えれば、高さ 4 インチのカップが厚さ 0.010 インチのスチールで作られている場合、完成した絞り加工シェルの最終高さは 4.100 インチになるはずです。

直径 1 インチの缶の表面積を計算すると、 高さが 4.100 インチであれば、ブランクのサイズを数学的に決定できます。 の方程式は、図1おおよそのブランク直径が得られますが、カップ上部の半径は考慮されていないことに注意してください。

したがって、この例では、高さ 4.1 インチ、直径 1 インチのカップには直径約 4.171 インチのブランクが必要です。

操作に必要な描画ステーションの数を確認するには、描画削減チャートが必要です (図 2 を参照)。 このチャートには、延伸比理論、つまりブランクのサイズとパンチのサイズの関係に基づいた数学的値が含まれています。 多くの企業は、経験と専門分野に基づいて独自の、多くの場合独自の削減値を開発しています。

この表の数値は金属の種類や厚みによって大きく変わります。 一般に、薄い材料は厚い材料よりも多くの操作 (縮小) を必要とします。

カッピング ステーションとして知られる最初の絞りステーションは、円形のブランクを丸いカップに変形させます。 最初の描画操作の基本的な概念は、最終的な形状を作成するために必要な材料の量を取得することです。 したがって、各延伸ステーションは関連しており、延伸比理論に従う必要があります。

直径1インチのオリジナルカップデザインの場合。 高さ 4.1 インチの場合、表面積を計算した後、必要なブランク サイズは直径 4.171 インチであることが数学的に決定されました。

図 1. この式は大まかなブランク直径を示しますが、カップ上部の半径は考慮されていないことに注意してください。

絞り削減チャートを参照すると、最初の絞りまたはカッピング操作でブランクを 40% しか削減できないことがわかります。 これは基本的に、絞りパンチがブランクの直径の少なくとも 60% でな​​ければならないことを意味します。この計算は一般に逆数値と呼ばれます。 図 2 に示す縮小チャートで赤で示されているように、逆数値は数学的計算を簡素化するのに役立ちます。 たとえば、逆数値の代わりに 40% の縮小率を使用することを選択した場合、最初の絞りパンチ直径の計算は次のようになります。

40% x 4.171 インチ = 1.669 インチ

4.171 - 1.669 インチ = 2.502 インチ

60% x 4.171 インチ = 2.502 インチ

したがって、許容可能な絞り比を維持するには、最初の絞りパンチ (カップ) が直径 2.502 インチ以上である必要があります。

最初のカッピング操作は完成したカップの直径よりも大きいため、さらに多くの縮小が必要になります。 図 2 の縮小チャートに示されている逆数値を使用すると、後続の各描画ステーションを計算できます。

0.971 インチは完成したカップの直径より小さいため、この形状を作成するには 6 つの描画ステーションが必要になる可能性があります。 各端の値は最小直径であることに注意してください。 パンチは常に大きくなる可能性がありますが、通常は計算値より小さくなることはありません。 材料の延性と厚さに応じて、より多くのまたはより少ない操作が必要になる場合があります。

図 2. 絞り削減チャートには、絞り比理論、つまりブランクのサイズとパンチのサイズの関係に基づいた数学的値が含まれています。