ブランキングは、金属スタンピングにおける最も基本的な作業の 1 つです。パンチとダイを使用して閉じた輪郭に沿って材料を剪断することにより、平らなシートメタルまたはコイルストックをブランクと呼ばれる個別の部品に変換します。ブラケット、エンクロージャ、電気接点、自動車パネルのいずれを製造する場合でも、ブランキングプロセスは部品の形状、エッジの品質、下流の成形作業の基礎を築きます。
このガイドでは、ブランキングの仕組み、パンチングとの違い、利用可能な主なブランキング方法、 材料利用 戦略、一般的な欠陥とその修正、プレスの選択に必要なトン数の計算について説明します。
ブランキングプロセスとは何ですか?
金属スタンピングにおけるブランキングは、目的の部分をシートから切り出し、完成品としてダイの開口部から落とす剪断操作です。周囲の材料、つまり骨組みやウェブはスクラップになります。これは、除去されたスラグがスクラップとなり、シートが穴を保持する、ブランキングとパンチング (ピアシング) を分ける決定的な特徴です。
せん断の仕組み
パンチが下降して板金に接触すると、せん断は 4 つの異なる段階を経て進行します。
- 弾性変形 — 材料はパンチの先端の下でわずかに圧縮されます。永久的な形状変化はまだ発生していません。
- 塑性変形 — パンチが材料に浸透し、パンチに最も近い側で光沢のある (滑らかな) カット バンドが開始されます。
- 破壊 — 亀裂はパンチとダイの刃先から発生し、内側に広がります。 2 つの破砕帯が交わる場所で、材料が分離します。
- 分離 — ブランクはダイの開口部をクリアします。エジェクター ピンまたはストリッパーは、パーツまたはスケルトンを押して解放します。
打ち抜かれた部品の断面には 4 つの特徴的なゾーンが表示されます。 ロールオーバー (上部のせん断バンド)、 バーニッシュ ゾーン (滑らかな垂直バンド)、 破壊ゾーン (粗い角度のある表面)、および バリ (下端の薄く鋭いリップ)。
クリアランス: 最も重要なパラメータ
ダイ クリアランス (片面ごとに測定されるパンチ刃先とダイ刃先の間のギャップ) は、刃先の品質、バリの高さ、および工具寿命を直接制御します。
| 側面ごとのクリアランス (材料の厚さの %) | 典型的な結果 |
|---|---|
| 3–5 % | ぴったりフィット。最小限のロールオーバー。パンチの摩耗が大きくなる。精密ブランキングに使用 |
| 5–8 % | ほとんどの鋼の標準。良好な研磨対破壊比 |
| 8–12 % | ギャップが広い。大きなロールオーバーとバリ。トン数が低い。柔らかいアルミニウム合金に適しています |
| > 12 % | 過度のバリや変形。一般に製造には受け入れられません |
経験則: 軟鋼 (厚さ 3 mm まで) の場合は、片側あたり 5 ～ 7 % のクリアランスを使用します。アルミニウムの場合は 6 ～ 8 %。ステンレス鋼の場合、7 ～ 10 %。生産工具に着手する前に、必ず材料固有のガイドラインを参照し、サンプルブランクでテストしてください。ブランキング時の
バリの方向 は予測可能です。バリは常に スクラップ側に形成されます。 — パンチの反対側。したがって、ブランキングでは、完成したブランクの下端 (ダイ側) にバリが発生します。特定の表面にバリのないエッジが必要な場合は、それに応じて金型内で部品の向きを調整します。
ブランキングとパンチング (ピアシング): 違いは何ですか?
用語はよく混同されますが、機械的な区別は簡単です。
| 機能 | ブランキング | パンチング (ピアス) |
|---|---|---|
| 目標 | 完成品として切り抜き部分を作成します | シートに穴を作成します。スラグはスクラップ |
| 有用な部品 | ダイから落ちる部品 | ダイ上に残るシート |
| ダイ プロファイル | 部品の外形に合わせて成形 | 丸い、または穴の形状に合わせて成形 |
| パンチのプロファイル | 部品の外形に従っています (クリアランスによりわずかに小さくなります) | 穴の形状と一致 |
| スクラップ | ストリップ上に残るスケルトン (ウェブ) | 打ち抜かれたスラグ |
| 一般的な用途 | フラットブランク、ブラケット、ガスケット、シム | 取り付け穴、通気スロット、アクセスカットアウト |
順送金型スタンピングでは、両方の操作は、多くの場合、異なるステーションの同じストリップで行われます。最終ステーションではブランキングが行われ、前のステーションではパンチが行われます。
ブランキングの種類: 比較
すべてのブランキング操作が同じ結果を生み出すわけではありません。どの方法を選択するかは、部品の公差、エッジの品質要件、生産量、コストの制約によって決まります。
従来のブランキング (標準ブランキング)
最も一般的な方法。 1 つのパンチで、標準クリアランス (片側あたり 5 ～ 8 %) で材料を切断します。パンチ側とダイ側の破砕ゾーンは斜めに交わっており、切断端に目に見える破断線が形成されます。
- 公差: ± 0.1 – 0.3 mm (スチールの場合に通常)
- エッジ仕上げ: 中程度。バーニッシュ ゾーン = 材料の厚さの 30 ～ 50 %
- 速度: 高;高速プレスで 100 ～ 800+ SPM
- コスト: 工具コストが低い。大量生産で部品あたりのコストが最も低い
- : ブランキングされたエッジが重要な面ではない汎用部品
ファイン ブランキング (精密ブランキング)
ファイン ブランキングでは、トリプル アクション プレスが使用されます。V リング (スティンガー) がシートをへこませて材料の流れを防ぎ、逆圧パッドでブランクを平らに保持し、パンチは非常に狭いクリアランス (1 あたり 0.5 ～ 1 %) で下降します。側面）。その結果、ほぼ 100% 光沢があり、ロールオーバーが最小限に抑えられた完全にせん断されたエッジが得られます。
- 公差: ± 0.02 – 0.05 mm
- エッジ仕上げ: 優れています。 90 ～ 100 % 磨き仕上げ。バリ高さ < 0.05 mm
- 速度: 低い; 20 ～ 80 SPM
- コスト: 工具コストが高くなります。特殊なプレスが必要
- : ギア ブランク、スプロケット プレート、自動車シート部品、二次加工なしでエッジの加工品質が必要な部品
プログレッシブ ブランキング (プログレッシブ ダイ スタンピング)
ブランクは、単一のプログレッシブ金型上の複数のステーションを通じて形成され、それぞれが特定の操作 (パイロット ホールのパンチング、ノッチング、成形、最終的なブランキング) を実行します。ストリップはステーション間隔に等しいピッチだけ前方にインデックスされます。
- 公差: ± 0.05 – 0.15 mm (ステーションに依存)
- エッジ仕上げ: 従来のブランキングステーションと同じ。フォーミングとコイニングを組み込むことができます
- 速度: 100 ～ 1000+ SPM
- コスト: 金型のコストが高くなります。非常に大量の部品 (> 100,000 部品) での部品あたりのコストが最も低い
- : 大量の複雑な部品。 1 パスで複数の操作が必要なコンポーネント
比較表
| パラメータ | 従来のブランキング | ファイン ブランキング | プログレッシブ ブランキング |
|---|---|---|---|
| エッジ品質 | 30 ～ 50 % バーニッシュ | 90 ～ 100 % バーニッシュ | 30 ～ 50 % バーニッシュ (ブランキング ステーション) |
| 寸法公差 | ± 0.1 ～ 0.3 mm | ± 0.02 ～ 0.05 mm | ± 0.05 ～ 0.15 mm |
| バリ高さ | 厚さの 5 ～ 15 % | < 厚さの 3 % | 厚さの 5 ～ 15 % |
| プレスタイプ | 機械式/油圧式 | トリプルアクション油圧式 | 高速機械式 |
| SPM 範囲 | 100–800+ | 20–80 | 100–1000+ |
| 材料の厚さ | 0.3 ～ 12 mm | 0.5 ～ 16 mm | 0.3 ～ 6 mm |
| 工具コスト | 低～中 | 高 | 高 |
| 部品あたりのコスト | 低い | 中～高 | 非常に低い (大量) |
| 最適なボリューム範囲 | 10,000–500,000+ | 5,000–500,000 | 100,000 ～ 100 万 |
材料利用とネスティングの最適化
材料コストは、通常、プレス部品の総コストの 50 ～ 70 % です。ストリップ上のブランク レイアウト (ネスティング) の最適化は、ブランキングで最も活用度の高いアクティビティの 1 つです。
キーのネスト戦略
- 行のネスト — ストリップ幅全体にわたって直線の行に整列されたパーツ。シンプルなデザイン。通常、使用率は 55 ～ 70 % です。
- 千鳥状ネスト — パーツピッチの半分ずつオフセットされた交互の行。長方形または細長いパーツの行ネストよりも使用率が 5 ～ 15 % 増加します。
- 回転ネスティング — ストリップあたりのパーツ数を最大化するために、パーツを最適な角度 (多くの場合 30°、45°、またはカスタム) で回転させます。不規則な形状は、このアプローチから最も恩恵を受けます。
- コモンライン ブランキング — 隣接するパーツは 1 つのカット ラインを共有し、パーツ間のウェブを排除します。使用率を 10 ～ 20 % 増やすことができますが、慎重な工具設計が必要であり、共有エッジでの金型の摩耗が増加する可能性があります。
- スクラップフリー (スケルトンフリー) ブランキング — スケルトンが最小限に抑えられるか除去される、同一部品 (電気接点など) の連続ストリップに使用されます。
材料使用率の計算方法
材料使用率 (%) = (ストリップあたりのブランク総面積 / ストリップ断面積) × 100
または同等:
使用率 (%) = (ストロークあたりのブランク数 × 単一ブランク領域) / (ストリップ幅 × ピッチ) × 100
目標使用率は 70 ～ 85 % は、適切なネストを使用すれば、ほとんどのジオメトリで達成可能です。 60 % 未満の場合は、ツールまたはレイアウトの再設計が必要になります。
実践的なヒント
- ツール エンジニアを早期に関与させます。ジオメトリの小さな調整 (半径の追加、角の調整) で、より効率的なネストのロックを解除できます。
- コイル幅の制約を考慮してください。標準的なコイル幅 (例: 300 mm、600 mm、1000 mm) の方が、カスタム スリット幅よりも有利な価格設定になる可能性があります。
- 複雑な形状に対してネスト ソフトウェア (Sigmanest、Lantek、AP100 など) を使用して、数十の方向角度を迅速に評価します。
一般的なブランキングの欠陥と解決策
適切に設計されたブランキング操作でも欠陥が発生する可能性があります。以下の表は、最も頻繁に発生する問題、その根本原因、および修正措置をまとめています。
| 欠陥 | 外観 | 根本原因 | 解決策 |
|---|---|---|---|
| 過度のバリ | ブランクエッジの鋭く盛り上がったリップ | 磨耗した刃先。過剰なクリアランス。素材が柔らかすぎる | パンチとダイを研ぎ直します。クリアランスを減らす。より硬い工具鋼またはコーティングを使用する |
| ロールオーバー（ダイサイドロールオーバー） | ブランクの入口エッジにある湾曲したくぼみ | 過剰なクリアランス。材料の押さえが不十分。柔らかい素材 | クリアランスを締めてください。ブランクホルダーの力を増加します。ファインブランキング用にVリングを追加 |
| 破面粗さ | ギザギザで不均一な骨折帯 | クリアランスが狭すぎる（亀裂がきれいに接合していない）。材料の粒子方向が正しくありません | クリアランスを最適化します。圧延方向に対して部品の向きを回転させる |
| エッジ割れ | ブランキングされたエッジから部品内に広がる亀裂 | 材料の脆さ。その後の成形で張力がかかるバリ面。鋭利なブランキングエッジが亀裂の開始剤として機能します | 成形前にバリ取り。バリ側を圧縮ゾーンに向けます。クリティカルエッジにはファインブランキングを使用する |
| 寸法変化 | 実稼働全体でブランク サイズが一貫していない | 工具の摩耗。プレスのたわみ。ストリップの送りムラ | 計画的なツールのメンテナンスを実施します。プレスの位置合わせを確認します。フィーダーの精度を検査する |
| ツイスト/ボウ | ブランキング後のブランクの反りやねじれ | 不均一なクリアランス。非対称のパンチ形状。コイル素材の残留応力 | パンチとダイの中心を再調整します。ツールの並列性をチェックします。ブランキング前の応力緩和材 |
| ナメクジ引き | スクラップスラグはアップストローク時に金型内に後退します | パンチの下を真空にします。不十分なストリッパー力。不十分なクリアランス | 真空破壊ポートを追加します。ストリッパースプリング圧力を増加します。パンチ面にスラグ保持コーティングを塗布する |
| かじり | パンチ/ダイ表面の材料の汚れ | 工具とワーク間の接着。潤滑が不十分。間違った工具鋼グレード | TiN/CrN コーティングを適用します。超硬工具を使用します。潤滑油の流量を増やす |
| ダイチッピング | 金型の刃先に小さな欠けがある | 衝撃疲労。ダイス鋼の硬度が正しくありません。硬い材料に対してクリアランスが狭すぎる | より強靱なダイス鋼を使用します (例: D2 から M2 への移行)。ダイに入口テーパーを追加します。クリアランスを最適化する |
ブランキングのトン数計算
必要なプレストン数を正しく計算することは、適切なプレス機を選択し、トン数不足または過剰な問題 (部品の欠陥、プレス損傷、またはエネルギーの無駄) を回避するために不可欠です。
標準配合
打ち抜き力(トン) = (周長×厚さ×せん断強度) / 2000
ここで:
– 外周 = 切断輪郭の全長 (インチ)
– 厚さ = 材料の厚さ (インチ)
– せん断強度 = 材料せん断強度 (PSI)
– 2000 = 換算係数 (2000 ポンド = 1 トン)
メトリックバージョン
ブランキング力(kN)＝周長(mm)×厚さ(mm)×せん断強度(MPa)/1000
せん断強度参考値
| 材質 | 引張強さ（MPA） | せん断強度の目安(MPa) |
|---|---|---|
| 軟鋼 (AISI 1008–1020) | 300–420 | 250–350 |
| ステンレス鋼(304) | 515–620 | 400–500 |
| アルミニウム 5052-H32 | 228–275 | 150–185 |
| アルミニウム 6061-T6 | 290–310 | 200–220 |
| 銅 C11000 | 210–380 | 170–250 |
| 真鍮 C26000 | 300–400 | 220–300 |
チップ: 保守的な経験則として、ほとんどの延性金属のせん断強度 ≈ 0.6 × 引張強度です。
安全マージンの追加
以下を考慮して常に 20 ～ 30 % の安全係数を追加します。
- 材料特性の変動 (熱間)
- 再研磨間の鈍い工具
- 部分的な切断を引き起こすストリップ送りのミス
- 同時成形操作 (ブランキングと組み合わせた場合)
計算例: 2 mm 軟鋼から 100 mm × 50 mm の長方形ブランクを打ち抜く (せん断強度 = 300 MPa):
外周 = 2 × (100 + 50) = 300 mm
力 = 300 × 2 × 300 / 1000 = 180 kN
25 を使用安全マージン %: 180 × 1.25 = 225 kN ≈ 23 トン
トン数削減: せん断角
パンチまたはダイにせん断角 (すくい角) を追加すると、材料全体の接触線がずらされ、時間の経過とともに切断が広がることでピークトン数が減少します。片側あたり 1° ～ 3° のせん断角 (パンチ面全体の材料の厚さの 5 ～ 15 % に相当) により、ブランクの形状に影響を与えることなく、最大トン数を 30 ～ 50 % 削減できます。
プロダクション ブランキングのベスト プラクティス
- 図面上のバリ面を指定します。 バリの方向はブランキング時に予測できるため、オペレータが金型の向きを正しく設定できるように、バリの方向を部品図に追加します。
- ストローク数に基づいて工具メンテナンスをスケジュールします。 エッジの摩耗は徐々に進行します。目に見える欠陥を待つのではなく、50,000 ～ 200,000 ストロークごと (材質とコーティングに応じて) 再研ぎをスケジュールしてください。
- 研磨材にはコーティングされた工具を使用してください。 TiN、TiAlN、および CrN コーティングは、ステンレス鋼、高強度低合金 (HSLA)、または亜鉛メッキ素材を打ち抜き加工する場合、工具寿命を 2 ～ 5 倍に延長できます。
- コイルの平坦度を制御します。 ストリップが波打ったり反ったりすると、カット全体のクリアランスが不均一になり、バリの高さやブランク サイズが変動する原因になります。必要に応じて、ブランキング ステーションの前でストリップを水平にします。
- 品質プロキシとしてブランク重量を監視します。 シフトごとにブランクのサンプルを計量することで、寸法のずれや工具の摩耗を非破壊で迅速にチェックできます。
よくある質問
板金におけるブランキングと切断の違いは何ですか?
ブランキングは、打ち抜かれた部分が目的の部分となり、周囲のシートがスクラップとなる特殊なせん断操作です。切断とは、ブランキング、パンチング、トリミング、スリットを含む広い意味です。ブランキングでは、金型の開口部が部品の形状に一致します。パンチング（ピアシング）では、穴の形状に合わせてダイスを合わせ、カスを廃棄します。
ブランキング クリアランスはどのように計算されますか?
ブランキング クリアランスは、パンチとダイの刃の間の側面ごとに測定された材料の厚さのパーセンテージとして表されます。たとえば、厚さ 2 mm のスチールで各側面のクリアランスが 6 % の場合、ギャップは各側面で 0.12 mm です。計算式は次のとおりです。各面のクリアランス = 材料の厚さ × (クリアランス % / 100)。一般的な値の範囲は、材料と品質の要件に応じて 3 ～ 12 % です。
ファイン ブランキングは何に使用されますか?
ファイン ブランキングは、二次加工を行わずに完全にせん断されたほぼバリのないエッジが部品に必要な場合に使用されます。一般的な用途には、ギア ブランク、スプロケット プレート、自動車用シート リクライニング コンポーネント、エッジの品質が機能や組み立てに直接影響を与える精密平坦部品などがあります。ファイン ブランキングでは、90 ～ 100 % の磨き加工が施され、バリの高さが 0.05 mm 未満のエッジが生成されます。
ブランキング時のバリ高さを減らすにはどうすればよいですか?
バリの高さを減らすには: (1) 磨耗したパンチとダイのエッジを研ぐか交換する、(2) ほとんどの鋼でクリアランスを片側 5 ～ 7 % に最適化する、(3) エッジの鋭さをより長く維持するためにコーティングまたは超硬工具を使用する、(4) 切断中にシートが持ち上がるのを防ぐために適切な材料の押さえを確保する、(5) バリがゼロに近い用途が必要な場合は、ファイン ブランキングを検討します。
ブランキングにはどのくらいのプレストン数が必要ですか?
次の式を使用してトン数を計算します: 力 = (周長 × 厚さ × せん断強度) / 1000 (kN、メートル単位) または / 2000 (トン、帝国単位)。常に 20 ～ 30 % の安全率を追加してください。たとえば、2 mm の軟鋼から 100 mm × 50 mm の部品を打ち抜くには、約 225 kN (23 トン) が必要です。プレスには、生産要件に応じて十分なストローク長、ベッド サイズ、速度も必要です。
仕様に合わせて設計された精密なブランキング部品が必要ですか? Metal Stamping Parts にお問い合わせいただき、社内の工具と品質認定された製造によるプロトタイプから大量生産までのブランキング要件についてご相談ください。