金属のパンチングとスタンピング:主な違いについて説明

金属パンチングとスタンピング 板金を成形するための同じ意味の用語のように見えるかもしれませんが、実際には、各プロセスはわずかに異なるユースケースに対応しています。スタンピングは複数の金属成形プロセスをカバーしますが、パンチングは穴の作成のみに焦点を当てています。 

エンジニアが誤って間違ったプロセスを機械工に推奨すると、特に大量生産環境では、材料の無駄、リードタイムの延長、または予算の超過が発生する可能性があります。このため、選択は重要な決定となります。 

この記事では、パンチングとスタンピングの違いを明確にし、特定のプロセスをいつ使用するかを説明します。各プロセスの動作原理、必要な材料と設備、関連コストについて学びます。

スタンピングとは

板金スタンピングは、高圧プレスを適用して平らな金属板を特定の形状に変える冷間成形プロセスです。この板金製造プロセスでは、平らな板がスタンピング プレスに配置され、そこでツールと金型の表面が金属を所望の形状に成形します。スタンピングの特定の種類に応じて、プロセスには材料の切断が含まれる場合と含まれない場合があります。 

スタンピングとプレスは、実際にはプレス機で実行されるさまざまな板金成形プロセスをカバーする 2 つの同義語です。一般的なスタンピング技術には、パンチング、ブランキング、エンボス加工、曲げ、フランジ加工、コイニングなどがあります。

スタンピングは、プレスの各ストロークで板金部品に目的の形状を生成する単一段階の操作である場合もあれば、一連の段階を通じて実行される場合もあります。 

自動車、航空宇宙、エレクトロニクス、消費財は金属板スタンピング サービスに大きく依存しています。自動車のボディパネル、航空機部品、電子コネクタ、家庭用電化製品は、スタンピング技術によって製造されています。

金属スタンピングの利点

• 他の金属加工や製造方法（ダイカストなど）と比較して、コスト効率の高いプロセス
• 柔軟なユースケース。曲げ加工、打ち抜き加工、フランジ加工など、さまざまな加工が可能です。 
• 鋳造や機械加工の方法よりもセットアップ時間が短縮されます。
• スクラップは再利用できます。
• プレス部品の表面仕上げコストは、他の製造製品よりも低くなります。 
• パーツのサイズにも柔軟に対応でき、10mm x 300mm から 2,000mm x 10,000mm までのサイズのパーツをスタンプできます。 

金属スタンピングの制限

• スタンピング プレスは、金型のセットアップに費用がかかるため、特に単純な製造設計の場合、高価になる可能性があります。
• スタンピングによるスクラップは他のプロセスに比べて比較的多くなります。 

板金パンチングは、板金に穴を作成することに重点を置いたスタンピング製造プロセスのサブセットです。もう少し簡単に説明すると、パンチマシン（文房具）が紙に正確な穴を開ける仕組みです。  

ただし、このプロセスではより強力なパンチプレスが使用されます。パンチツールが金属シートを通って金型に押し込まれ、材料が剪断され、きれいで正確なカットが残ります。スラグと呼ばれる分離された部分はスクラップとみなされますが、残りのストックは完全性を保持します。

金属シートのパンチングは、スタンピング法の後に実行できる補助プロセスです。板金パンチの例としては、車のパネル、ブラケット、フェイスプレート、回路基板などがあります。  

パンチングの利点

• 非常に正確で、仕上げを必要としないクリーンな仕上がり。
• レーザー切断と比較してコスト効率が高い
• 穴あけよりも早い
• スチール、アルミニウム、銅などのさまざまな板金に適しています。
• スタンピングと比較して、金型と工具のコストが低い

パンチングの制限

• パンチングは板金（0.5mm ～ 6mm）に最適です。
• パンチでは穴の上部にバリが残る場合があり、バリ取りやその他の仕上げプロセスが必要になります。 

導入のレビューから、パンチング加工とスタンピングが別個のプロセスであることは明らかです。ただし、スタンピングはより幅広い作業を網羅するのに対し、パンチングはより特殊な技術であるため、比較は単純ではありません。 

「スタンピングにはパンチングが含まれますが、パンチングだけではスタンピングではありません。パンチングは穴や切り欠きに焦点を当てますが、スタンピングはさらに進んで、板金を曲げ、形成し、複雑な形状に変形します。」

ものを作るために、さまざまな側面からプロセスを比較してみましょう。その前に、パンチングとスタンピングの主な違いをまとめた図を以下に示します。 

金属パンチング 金属スタンピング 主な機能 穴のカットアウト任意の 3D ジオメトリの成形/ セクションの切断サポートされている厚さ 0.0036 – 0.5 インチ0.0001 – 6 インチツール パンチとダイのセット頑丈なスタンプ機平均セットアップコスト $200 – 10,000$10,000 ～ 10,000リード 低高物質的廃棄物 高低アプリケーション 穿孔ケーシング、ブラケット、通気孔ボディパネル、ケーシング、外科用コンポーネント、外部ハウジング

プロセス原則

どちらの方法のプロセス原理も、プレスと金型システムを中心に展開されます。プレスは力を加え、金型は材料を成形または剪断して、目的の結果を達成します。ただし、どちらの場合も最終結果は異なります。 

ほとんどのスタンピング技術では、プレスは金属を金型の形状に成形するか、フランジを付けるだけで機能します。したがって、基本的には、平らな 2D シート メタルを 3D 構造に変換します。対照的に、パンチングプロセスでは同じプレスとダイシステムが使用されますが、その唯一の目的は、全体の形状を変更せずに材料に穴を開けることです。 

素材の厚さ

専門家によると、スタンピングとパンチングは、板金、つまり厚さ 0.5 mm (1/64 インチ) ～ 6 mm (1/4 インチ) の金属板の加工のみに最適です。ただし、業界の慣行は若干異なります。 

市場で入手可能なほとんどのスタンピング プレスは、0.001 インチから 0.625 インチの厚さの板金を処理できます。ただし、一部の特殊な金型では、スタンピング機能を拡張して、厚さ 3 インチまでの鋼棒を成形および切断できます。

特殊なスタンピングプロセスであるパンチングは、通常、厚さ 0.0036 インチから 0.25 インチのシートに対して実行されます。ただし、高度な CNC パンチング マシンは、より厚い素材を処理でき、最大 0.5 インチの厚さのシートに穴をあけることができます。

設計の複雑さ

スタンピングは、板金の形状を変形させる一連の成形プロセスです。これには、曲げ、フランジ加工、コイニング、ブランキングが含まれ、パンチング技術も含まれます。これらの技術を組み合わせることで、メーカーは板金から非常に複雑な形状を作成できます。 

一方、パンチングは、ワークピースに正確な穴や切り欠きを作るという 1 つのデザイン要素だけに焦点を当てた単純なプロセスです。多くの場合、一次成形が完了した後にミシン目などの機能を導入することでスタンピングを補完します。 

工具と設備

パンチプレスは通常、より小型でコンパクトです。多くの場合、3 つの側面が開いた C フレームが使用されます。これにより、材料の積み降ろしが簡単になります。一部のパンチ プレスには、複数のパンチ ツールを備えたタレットが装備されており、さまざまな穴サイズに合わせてツールを迅速に交換できます。高度な機械には、正確な穴切断のための CNC 制御が組み込まれていることがよくあります。

対照的に、スタンピング プレス機は、より強制的な作業を必要とするため、通常、より剛性が高く、重量物になります。ほとんどのスタンプ プレスは、金属の成形に必要な大きな力に耐えられるよう、側面が直線的なフレームを備えています。これらのプレスには、大きなダイや複数のダイをサポートするためのより大きなベッドが付属しています。スタンピング プレスは、速度を向上させるために機械式にすることも、力の制御を改善するために油圧式にすることもできます。

セットアップと運用のコスト

パンチプレスにはエントリーレベルのコンパクトなモデルがあります。また、実行する機能は 1 つだけです。したがって、そのようなマシンは比較的手頃な価格です。本質的にコンパクトなので、占有スペースも少なくなります。エントリーレベルのパンチングプレスは数百ドルで入手できます。 

金属のパンチングとスタンピングを比較すると、スタンピング工場には強力なプレス機があり、何トンもの力の能力が備わっています。その多用途性により、セットアップと運用コストが高くなります。初期投資は多額であり、メンテナンスも定期的に発生します。

リードタイム

スタンピングは、切断、曲げ、成形などの複数の段階を含む多段階プロセスである場合があります。各ステップでは正確な位置合わせ、工具の変更、追加の処理が必要となるため、全体的にプロセスに多少の時間がかかります。 

対照的に、パンチングは単一ステップの操作です。材料を機械に配置すると、それ以上の加工を行わずに、ワンアクションで穴や切り抜きが作成されます。単一工程プロセスの場合、スタンピングのリードタイムはパンチングと一致します。

材料廃棄物

パンチングではその性質上、穴を開けるために除去された材料片であるスラグの形のスクラップが生成されます。このプロセスは材料を切断することだけに重点を置いているため、この無駄は避けられません。

ただし、スタンピングはより幅広い作業をカバーしており、切断はその可能性のある種類の 1 つにすぎません。その操作の多くは、マテリアルを削除せずに、マテリアルの形状を変更するだけです。その結果、スタンピングにおける平均材料廃棄物は、パンチングよりもはるかに少なくなります。

アプリケーション

パンチングとスタンピングには多くの用途の違いがあり、特に用途の多様性と複雑なデザインの製造能力が異なります。 

さまざまな分野のパンチング製品の例は次のとおりです。

• 自動車業界 :ブラケットとサポート構造用の取り付け穴。
• 電子機器 :通気やケーブル管理のための穴あきケーシングとエンクロージャ。
• アプライアンス: アプライアンス パネルの換気穴または組み立てポイント

スタンピングは、次のような金属の成形および成形アプリケーションで威力を発揮します。

• 自動車業界 :ボディパネル、シャーシコンポーネント、エンジン部品
• 航空宇宙 :正確な公差を持つ複雑な 3D 構造コンポーネント
• 消費財 :家電製品および金属筐体の部品
• 医療機器 :手術器具および診断装置

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