プレス加工（スタンピング）完全ガイド：種類、工程、金属加工での実用応用

スタンピング（プレス加工）とは

スタンピングまたはプレス加工は、平らな金属板を最終形状に変換する製造プロセスです。このプロセスでは、ブランクまたはコイルの形をした平らな金属板をスタンピングプレスにセットし、工具（パンチ）とダイ（金型）の面で金属を所望の最終形状に成形します。

スタンピングには、機械プレスまたはスタンピングプレスを用いたパンチング、ブランクング、エンボス、曲げ、フランジ、コイニングなど、多様な板金成形製造プロセスが含まれます。

これは1ストロークで所望の形状を作る一工程プロセスの場合もあれば、一連の工程を経て行われる場合もあります。通常は板金で行われますが、ポリスチレンなど他の材料にも適用可能です。

順送ダイ（プログレッシブダイ）は通常、スチールコイルから供給され、コイルリールで巻き解き、レベラーで平坦化し、フィーダーで所定の送り長さでプレスとダイに材料を送り込みます。部品の複雑さに応じて、ダイ内のステーション数が決定されます。

スタンピングは通常、冷間金属板で行われます。熱間金属成形については「鍛造」を参照してください。

略史

最初の貨幣は紀元前7世紀、現在のトルコにあたるリディアで鋳造されたとされています。コイン打ち（ハンマー打ち）は1550年まで最も重要な貨幣製造方法でした。ドイツのマルクス・シュワブが、最大12人の男性が大きな車輪を回して金属をコインにプレスする新しいスタンピングプロセスを開発しました。パンチングプロセスは1880年代にさらに革新されました。

1880年代には大量生産自転車にスタンピング部品が使用されました。スタンピングは鍛造と機械加工に取って代わり、コストを大幅に削減しました。鍛造品ほど強靭ではありませんでしたが、十分な品質でした。

1890年、スタンピングされた自転車部品がドイツから米国へ輸入されました。米国企業は米国工作機械メーカーに専用スタンピングマシンの製造を依頼し始めました。研究開発を通じてウェスタン・ホイール社は自転車部品の大部分をスタンピングできるようになりました。

複数の自動車メーカーが部品スタンピングを採用しました。ヘンリー・フォードは技術者たちの勧めに反してスタンピング部品の使用を拒みましたが、鍛造では需要を満たせず、フォードはスタンピング部品の採用を余儀なくされました。

金属スタンピング、鍛造、深絞りの歴史において、あらゆる種類のプレスは金属製造のバックボーンです。1ストロークでより多くの金属を動かすことでプロセスはさらに改善されました。プレスと連携した自動化装置は生産速度を向上させ、労働コストを削減し、作業者の安全性を高めています。

現代の金属スタンピング環境では、I-PRESS with Connected Enterpriseなどの制御システムが履歴記録、レポート送信、リモート/モバイルデバイスからのI-PRESS & Automation制御の監視を可能にしています。今日の生産情報を履歴データとして収集する新たなトレンドです。

金属スタンピングの主要3タイプ

金属スタンピングには、順送（プログレッシブ）、フォースライド（四連スライド）、深絞り（ディープドロー）の3つの主要技術があります。

1. 順送ダイスタンピング（プログレッシブダイスタンピング）

順送ダイスタンピングは、それぞれ独自の機能を持つ複数のステーションを備えます。

まず、ストリップ状の金属が順送スタンピングプレスに送られます。ストリップはコイルから安定して巻き出されダイプレスに入り、ツール内の各ステーションが順番に異なる切断、パンチ、曲げを行います。各ステーションの動作は前のステーションの作業に積み重なり、完成品が出来上がります。

従来は単一プレスで繰り返し工具を交換するか、複数のプレスを占有して各アクションを実行していました。複数プレスを使っても二次機械加工が必要なことが多く、複雑な形状の金属部品には順送ダイスタンピングが理想的な解決策です。以下のメリットがあります。

• ターンアラウンドの高速化
• 労働コストの削減
• ランレングス（送り長さ）の短縮
• 高い繰り返し精度

2. フォースライドスタンピング（四連スライド）

フォースライド（マルチスライド）は水平方向に配置された4つの異なるスライド、つまり4つの工具を同時に使用してワークを成形します。このプロセスにより複雑な切断と曲げが可能で、最も複雑な部品でも成形できます。

フォースライド金属スタンピングは、従来のプレススタンピングに比べていくつかの利点があり、多くの用途で理想的な選択肢となります。

• 複雑な部品への汎用性
• 設計変更への柔軟性

名前の通りフォースライドには4つのスライドがあり、スライドごとに最大4つの異なる工具を装着し、複数の曲げを同時に実現できます。材料がフォースライドに送り込まれると、工具を装備した各シャフトが素早く連続して材料を曲げていきます。

3. 深絞りスタンピング（ディープドロースタンピング）

深絞りは、パンチで板金ブランクをダイに引き込み、形状を形成します。引き込まれた部品の深さが直径を超える場合、「深絞り」と呼ばれます。

この成形法は、複数の直径シリーズを必要とする部品の作成に最適で、通常より多くの原材料を消費する旋削加工に代わるコスト効率の良い代替手段です。深絞りで作られる一般的な用途と製品には以下があります。

• 自動車部品
• 航空機部品
• 電子リレー
• 調理器具・食器

短納期・小ロットスタンピング（ショートランスタンピング）

ショートラン金属スタンピングは初期工具コストを最小限に抑えられ、試作や小規模プロジェクトに最適な解決策となります。ブランク作成後、カスタム工具コンポーネントとダイインサートの組み合わせで曲げ、パンチ、穴あけを行います。

カスタム成形作業と小ロット生産により単価は高くなりますが、工具コストがないため多くのプロジェクト、特に短納期が求められる案件ではショートランの方がコスト効率に優れます。

スタンピング作業（主要操作）

スタンピング（プレス加工）は、コイルまたはブランク形態の平らな板金をスタンピングプレスにセットし、工具とダイの面で金属を所望の形状に成形するものです。パンチング、ブランクング、曲げ、コイニング、エンボス、フランジはすべて金属を成形するスタンピング技法です。

• 曲げ（ベンディング） – 直線に沿って材料を変形・曲げる
• フランジ – 曲線に沿って材料を曲げる
• エンボス – 材料を浅い凹部に伸ばす。主に装飾パターン追加に使用。レポッセとチェイシングも参照
• ブランクング – 材料シートからピースを切り出す。通常はさらなる加工用のブランクを作るため
• コイニング – パターンを材料に圧縮・押し込む。伝統的に貨幣製造に使用
• 引き抜き（ドローイング） – 制御された材料流動によりブランクの表面積を別形状に伸ばす。深絞りも参照
• 伸ばし（ストレッチング） – ブランク端部の内側移動なしで張力により表面積を増やす。滑らかな自動車ボディパネル製造によく使用
• アイロニング – 材料を垂直壁に沿って絞り込み、厚みを減らす。飲料缶や弾薬薬莢に使用
• 絞り/ネッキング – 容器やチューブの開口端の直径を徐々に減らす
• カーリング – 材料を管状プロファイルに変形。ドアヒンジが典型例
• ヘミング – 端部を折り返して厚みを増す。自動車ドアのエッジは通常ヘミングされる

ピアッシングと切断もスタンピングプレスで実行可能です。順送スタンピングは、一列に並んだダイセットを材料ストリップが段階的に通過することで、上記手法を組み合わせたものです。

金属スタンピングのメリット

金属部品、コンポーネント、製品の製造が必要な場合、スタンピングマシンサービスを提供する企業と提携することには多くの利点があります。

1. 高精度

製品に高精度な切断が必要な場合、スタンピング企業はそのためのツールとプロセスを備えています。このような精度で形状を切り出すことは大きなコストになりがちで、この分野でのコスト削減に誘惑されがちです。スタンピング企業なら、より低価格で高品質な製品を実現できます。

2. 一貫性

一部の企業は「一貫した精度は一品一品切断することでしか保証できない」と言いますが、トップクラスの金属企業の多くはこれは誤りだと同意します。精密なCAD設計、適切な工具、熟練オペレーターによるプロフェッショナルなスタンピングマシン操作、各ピース/パーツを検査する品質管理により、プロセス全体を慎重に制御すれば、量産でも一貫性は達成可能です。

3. 量産対応

これは自明です。大量の高品質製品が必要なら、機械とツールを備え、迅速かつ効率的にプロジェクトを管理できる企業に依頼しましょう。

4. 作業スペースの確保

自社外の企業にスタンピングをアウトソースすれば、自社内でそれらの製品を作るための時間とスペースを割く必要がありません。さらに、生産の複雑さに煩わされず、自社ビジネスの他の側面に集中できます。

金属スタンピングの応用分野

金属スタンピングは、材料固有の金属加工特性に基づき、幅広い業界の多数の用途に適用できます。用途固有の利点を得るために、一般的な基幹金属から希少合金まで、成形・加工が必要になる場合があります。

一部の業界では、ベリリウム銅の電気・熱伝導性が航空宇宙、電気、防衛分野で必要とされたり、鋼とその多合金の高強度が自動車業界で求められたりします。

金属スタンピング企業を採用する業界には（ただしこれらに限定されない）以下があります。

• 自動車
• 産業機械
• 家電・コンシューマーエレクトロニクス
• 航空宇宙
• 電気
• 通信