クライアント:中規模の欧州 Tier 2 自動車サプライヤー
業種:自動車用構造ブラケット
プロジェクトの範囲:先進的な金型の設計、製造、量産
パートナー:metalstampingparts.ltd — 精密金属スタンピング メーカー、中国
1. クライアントの背景
当社のクライアントは、ヨーロッパの大手自動車 OEM にサービスを提供する定評のある Tier 2 サプライヤーで、フロント サブフレーム アセンブリに使用されるスチール製補強ブラケットを製造しています。この部品 (厚さ 2.8 mm、サイズ約 120 mm × 85 mm の冷間圧延鋼製ブラケット (SAPH440 グレード)) は安全性が重要であり、大量生産全体にわたって一貫した機械的性能が必要です。
契約時点では、クライアントの年間需要はでした。 2,000,000 個、モデルのライフサイクル予測は 7 年に及びます。彼らの既存の製造プロセスはに依存していました。 4 ステーションの単一操作ツーリングのセットアップ: ブランキング、ピアシング、フォーミング、タッピングはそれぞれ別の機械プレスで実行されます。この細分化されたワークフローには、4 人の機械オペレーター、4 つの印刷機セットアップ、およびステーション間の大量の仕掛品 (WIP) 在庫が必要でした。 1 個あたりのコストは頭打ちになっていた$1.82これは、OEM 顧客からのコスト削減圧力が高まっていることを考慮すると、クライアントの調達チームが持続不可能であると判断した数字です。
クライアントは明確な概要を持って私たちにアプローチしてきました。単価を以下に下げるというものです$1.20の月次スループットを同時に 2 倍にします。 80,000 ～ 160,000 個— すべての厳格な条件を損なうことなく±0.05mmOEM の組立ラインでの自動ロボット溶接に必要な寸法公差。
2. 挑戦
3 つの相互に関連した制約が、このプロジェクトの技術的な困難さを定義しました。コスト目標。既存の単価 1.82 ドルを少なくとも 34% 下げる必要がありました。年間 200 万個の場合、これは 1 モデル年で 120 万ドルを超える節約に相当します。これは、長年にわたる漸進的なカイゼン活動を通じてすでに最適化された成熟したプレス部品に対する要求であり、重要な要求です。
容量のボトルネック。単一稼働ラインは 3 シフトで月あたり最大 80,000 個に達しました。需要予測では、18 か月以内に月あたり 160,000 個が必要でした。既存のツールを単純に複製するには、ハード ツールへの追加投資に 24 万ドルと、クライアントが持っていない工場の床スペースが必要になります。
公差の積み重ね。4 つの個別の治具と、オペレーターに依存する 4 つのロード/アンロード サイクルを使用するプロセスでは、本質的に位置決め誤差が蓄積されました。重要な穴からエッジまでの寸法を ±0.05 mm に維持するには、100% インライン検査と頻繁な工具調整が必要であり、人件費とスクラップコストが増加します。新しいソリューションでは、これらのマルチセットアップ エラーの原因を排除する必要がありました。
クライアントはも持っていました。 4.7% の内部スクラップ率これは主に、二次成形ステーションとタッピングステーションでの位置ずれが原因です。
3. 当社のソリューション
お客様のエンジニアリング チームと詳細な製造可能性設計 (DFM) レビューを実施した後、私たちは単一の提案を行いました。18 ステーション順送ダイすべての操作を 1 つの連続したプレス サイクルに統合します。
3.1 ストリップのレイアウトと材料の利用
最大のコスト要因は原材料でした。元のプロセスでは、140 mm 幅のコイル ストリップを 1 列レイアウトで使用し、を生成しました。 68% の材料使用率。私たちのエンジニアリングチームはを使用しました。 AutoForm ベースの成形シミュレーションキャリア ストリップの最適化を使用して 3 列千鳥 (ジグザグ) レイアウトを検証します。新しいレイアウトにより、3 列構成でストリップが 1 列あたり 108 mm に狭まり、が達成されました。材料使用率 92%— 24 パーセント ポイントの増加となり、これだけでも 1 個あたり約 0.28 ドルの材料節約に貢献しました。
18 ステーションのシーケンスは次のように設計されました。 |駅 |操作 |
下穴パンチング (Ø6.0 mm、2×)
| 1 | 段階的なノッチングと周囲の荒加工 |
|---|---|
| 2–3 | アイドル (金型構造強化ゾーン) |
| 4 | 内窓ピアス (長方形スロット、12×5 mm) |
| 5–6 | 予備成形曲げ (45° 部分フランジ) |
| 7 | アイドル |
| 8 | 最終成形曲げ (90° ±0.5°) |
| 9 | 曲げ半径制御のための再打撃/コイニング |
| 10 | Restrike / coining for bend radius control |
| 11 | エンボス加工 (強化ビード、高さ 1.2 mm) |
| 12–13 | フランジ加工 (Z 曲げ、両側同時) |
| 14 | アイドル (センサー チェック ゾーン) |
| 15 | 精密穴あけ (Ø8.2 mm ±0.02 mm、4×) |
| 16 | タッピング — 一体型インダイサーボタッピングユニット (M6×1.0、2×) |
| 17 | パーティング/カットオフ |
| 18 |スクラップの切断 |
3.2 工具鋼とコーティングの選択
摩耗の激しいステーション (ピアス パンチ、フォーミング インサート、タッピング ステーション) については、を指定しました。 SKD11 (JIS G4404)に焼入れされた冷間工具鋼60–62 HRC付きTiCN（炭窒化チタン）PVDコーティングすべての切断面と成形面に適用されます。この組み合わせにより、を超える表面硬度が得られます。 3,000 HV、工具寿命を推定値まで延長します500 万ストローク大規模改修の合間に - 年間 200 万のプログラムにとって重要です。
ガイドピラーとブッシュは、SKH51ハイス鋼ボールケージリテーナーを使用し、プレスストローク全体にわたって 0.003 mm 以内のガイド精度を保証します。
3.3 ダイ内タッピングの統合
おそらく、技術的に最も野心的な要素は、M6×1.0 のタッピング操作をステーション 16 の順送金型に直接統合することでした。従来のアプローチでは、専用の機械を使用してオフラインでタップ加工を行うため、処理コストとサイクル タイムの変動が追加されます。私たちの設計ではを採用しました。サーボ駆動インダイタッピングユニットプレスのクランク角度と同期し、自動切りくず排出機能により毎分50ストロークのタッピング速度を実現します。インダイタッピングにより、オペレータの完全なポジションが 1 つなくなり、部品あたりのタッピングコストが 0.09 ドルから 0.02 ドル未満に削減されました。
3.4 シミュレーション主導の検証
鋼を切断する前に、次のことを実行しました:
– 成形シミュレーション(AutoForm R8): 検証済みの薄化 < 20%、しわのない成形、90° フランジで 0.8° のスプリングバック補正
– 構造FEA(ANSYS): 250 トンのプレス荷重ですべての重要なインサートの金型応力が 980 MPa 未満であることを確認
– ストリップ進行運動学: すべてのステーションでパイロットの関与を確認、キャリア全体の最小幅 8.5 mm を維持
実稼働前シミュレーションにより、物理的なトライアウトの反復回数が、業界の一般的な 5 ～ 7 ラウンドからわずか 3 ラウンドに減りました。 4. 実装
4.1 製造タイムライン
|フェーズ |期間 |主要なマイルストーン |
| DFM とストリップ レイアウト | 第 1 ～ 2 週目 | シミュレーションで検証されたレイアウトが承認されました |
|---|---|---|
| 金型設計（3D CAD） | 2 ～ 4 週目 | 478 個のコンポーネントを含む完全な SolidWorks アセンブリ |
| 原材料の調達 | 2 ～ 3 週目 | SKD11 ブロックは日立金属から供給 |
| CNC 加工およびワイヤ放電加工 | 4 ～ 7 週目 | 5 軸加工 + Sodick ワイヤ EDM によるパンチ/ダイのクリアランス (材料厚さの 6 ～ 8%) |
| 組み立てとベンチ取り付け | 7 ～ 8 週目 | ダイセットアセンブリ、ガイドアライメントの検証 |
| トライアウト — ラウンド 1 | 第 8 週 | 最初のスタンピング、3 つの小さなバリの場所を確認 |
| トライアウト — ラウンド 2 | 第 9 週 | バリは解消、スプリングバックは許容範囲内 |
| トライアウト — ラウンド 3 | 第 9 週 | フル PPAP 実行: 300 個、すべての寸法は仕様に記載 |
|配送と設置 |第 10 週 |金型が出荷され、クライアントの 250T AIDA プレスに設置 |
注文から量産準備が整うまでの合計リードタイム:10週間.
4.2 最初の記事の結果
3 回目と最後のトライアウトではが生成されました。初回パス収率 96%300 ピースの PPAP サンプルにわたって。 Zeiss CONTURA CMM の寸法検査で確認済み:
– 47 のすべての寸法特性が仕様内に収まります
– Cpk ≥ 1.6712 の品質にとって重要な (CTQ) 特性すべてについて
– サンプル全体にわたって規格外の測定はありません
残りの 4% の不適合は、エンボス ビードの小さな表面擦り傷に限定されており、パンチの表面仕上げを 0.5 μm 増やすことで解決されました (ダイヤモンド研磨により Ra 0.1 μm → Ra 0.05 μm)。
5. 結果
5.1 コスト内訳 (1 個あたり)
|原価要素 |前 |後 |変更 |
| 原材料 | $0.74 | $0.46 | ↓ 37.8% |
|---|---|---|---|
| 直接労働 | $0.38 | $0.09 | ↓ 76.3% |
| 機械償却 | $0.28 | $0.21 | ↓ 25.0% |
| 消耗品と工具 | $0.15 | $0.12 | ↓ 20.0% |
| スクラップ＆リワーク | $0.08 | $0.02 | ↓ 75.0% |
| オーバーヘッドの割り当て | $0.19 | $0.25 | ↑ 31.6%* |
| 合計 | $1.82 | $1.15 | ↓ 36.8% |
プレストン数の割り当てが増加したため、オーバーヘッドが増加しました。他の節約によって相殺される以上の効果があります。*
5.2 パフォーマンス指標
| KPI |ベースライン |達成 |ターゲット |
| 単価 | $1.82 | $1.15 | $1.20 |
|---|---|---|---|
| 月間容量 | 80,000 個 | 180,000 個 | 160,000 個 |
| 工程能力 (Cpk) | 1.12 | 1.67+ | 1.33 分 |
| 材料の利用率 | 68% | 92% | — |
| 内部スクラップ率 | 4.7% | 0.8% | <2.0% |
| 演算子の数 | 4 | 1 | — |
|切り替え時間 | 45分 | 8分 | — |
5.3 年間節約額
年間 2,000,000 個の場合、1 個あたり 0.67 ドルの節約になります。年間 1,340,000 ドルのコスト削減。順送金型への投資 (設計、材料、機械加工、コーティング、試用を含む約 185,000 ドル) の全額を達成9 週間以内に回収可能生産の。
6. クライアントからのフィードバック
「当社は過去 15 年間にわたり、アジア各地の複数のツーリング パートナーと協力してきましたが、metalstampingparts.ltd とのこのプロジェクトは、これまで経験した中で最もスムーズな移行の 1 つとして際立っています。シミュレーションファーストのアプローチにより、当社のエンジニアリング チームは鋼材を切断する前に完全な自信を持っていました。金型が到着すると、3 シフト以内に生産品質の部品が稼働しました。37% のコスト削減は当初の目標を上回りました。そして、おそらくもっと重要なことですが、プロセスの安定性は並外れたものでした。現在、予算は超過しています。寸法の問題まで追跡可能な 800,000 個の部品は、まさに OEM 顧客の要求です。」
— 欧州 Tier 2 自動車サプライヤー、エンジニアリング ディレクター
NDA により名前は伏せられています
7. 重要なポイント
🔗 こちらもご覧ください: 医療機器の精密スタンピングの導入事例— 米国の医療機器会社向けに、0.15 mm 304 ステンレス鋼で ±0.01 mm の公差を達成し、部品あたりのコストを 53% 削減した方法。
1. プログレッシブ ダイ統合は速度だけではなく、エラーの除去も重要です。部品を取り外して再固定するたびに、公差リスクが生じます。 18 ステーションの設計により 3 つの転送ポイントが排除され、直接的な結果としてプロセス能力が Cpk 1.12 から 1.67+ に向上しました。
2. 材料の利用は、多くの場合、単一の最大のコスト要因であり、最適化が不十分であることがよくあります。材料歩留まりの 24 パーセント向上は、労働力の削減よりも、ピースあたりの節約に大きく貢献しました。複数列の千鳥配置をシミュレーションで検証すると、成形性を損なうことなく材料を大幅に節約できます。
3. 金型内の二次作業 (タッピング、溶接、組み立て) は技術的には要求が厳しいですが、商業的には変革をもたらします。サーボ タッピング ユニットは金型内で最も複雑なサブシステムでしたが、オフライン プロセス全体とオペレータが不要になり、タッピング コストが 78% 削減されました。
4. シミュレーションへの投資は、試行時間を短縮することで元が取れます。業界標準の 5 ～ 7 ラウンドではなく 3 回のトライアウト ラウンドにより、プレス時間、材料費、エンジニアリング時間で約 12,000 ドルを節約できました。これは、シミュレーション作業自体のコストの約 3 倍です。
5. 工具鋼とコーティングの選択は、プログラムのライフサイクルの経済性と一致する必要があります。SKD11 + TiCN は、この 7 年間の 1,400 万個のプログラムに最適であることが証明されました。より大量の材料や研磨材の場合は、通常、粉末冶金グレード (ASP シリーズなど) または代替コーティング (高温用途には AlCrN) をお勧めします。
このケーススタディは、metalstampingparts.ltd が実行した実際のプロジェクトを表しています。顧客を特定する特定の詳細は、機密保持契約に基づいて匿名化されています。すべての技術データ、コスト数値、パフォーマンス指標は、プロジェクトの文書化と制作後の監査によって検証されます。
順送金型ツール、コスト削減エンジニアリング、または大量金属スタンピングのパートナーシップに関するお問い合わせは、当社のエンジニアリング チーム (metalstampingparts.ltd) までお問い合わせください。
関連リソース
- 自動車 OEM のコスト削減事例— 順送金型の最適化により、自動車 OEM のコストが 37% 削減された方法。