スタンピングトナージの計算：必須の計算式

要点まとめ

スタンピングのトナージュ要件を計算することは、適切なプレスを選定し、製造プロセスを成功させるために不可欠です。基本的な計算式は次のとおりです。 トナージュ = 切断周長 (インチ) × 材料厚さ (インチ) × 材料のせん断強度 (トン／平方インチ) この計算の正確さは、使用する材料に応じた正確なせん断強度の値を使用することにかかっています。軟鋼、アルミニウム、高張力鋼などの金属ごとにこの値は大きく異なるためです。

スタンピングトナージュの基本公式

スタンピング加工において最も重要なのは、部品を切断または成形するために必要な力を算出する計算です。この力は「トン」で測定され、必要なプレスのサイズや能力を決定します。能力が不足したプレスを使用すると装置の損傷や生産の失敗につながる可能性があり、逆に能力が過剰なプレスは非効率でコストがかかります。ブランキングおよびピアッシング工程のトナージュを計算する最も広く認められた公式は、シンプルでありながら非常に有効です。

基本式は以下の通りです：

Force (Tons) = P × Th × SS

この方程式の各変数は、作業の重要な側面を表しています：

• P（周囲長）： これは切断部分の全長をインチで測ったものであり、円形の穴の場合、円周（π × 直径）に相当します。正方形または長方形の場合は、すべての辺の合計になります。
• Th（板厚）： これは打ち抜きを行う金属板のゲージまたは厚さをインチで測ったものです。
• SS（せん断強度）： これは材料固有の性質であり、せん断に対する抵抗を定義したもので、1平方インチあたりのトン数で表されます。正確性において最も重要な変数です。

例えば、せん断強度が約25トン／平方インチの軟鋼板（厚さ0.10インチ）に直径2インチの穴をパンチするのに必要なトーン数を計算する場合、計算式は次のようになります：トーン数 = (2インチ × 3.1416) × 0.10インチ × 25トン／平方インチ = 15.7トン。工具の摩耗などの要因を考慮して、通常15～20％の安全係数を加えるのが一般的です。

この式を自分のプロジェクトに適用するには、以下の手順に従ってください：

1. 周長（P）を決定します： 1回のプレスストロークで切断されるすべてのエッジの全長を計算します。
2. 材料の厚さ（Th）を測定します： ノギスを使用して、材料の厚さをインチ単位で正確に測定します。
3. 材料のせん断強度（SS）を特定します： 使用する材料のせん断強度（トン/平方インチ）を調べます。これは、材料のデータシートやエンジニアリングハンドブックに記載されていることがよくあります。
4. 必要トン数を計算します： 3つの値を乗算して、必要な力をトン単位で求めます。
5. 安全係数を加えます： プレスに十分な容量があることを確認するために、計算されたトン数を15〜20％増加させてください。

主要変数の詳細分析：材料特性と部品形状

トン数計算の正確さは、使用するデータの質にかかっています。周囲長や板厚は単純な測定値ですが、せん断強度は結果に大きな影響を与える複雑な変数です。特に現代の合金では、この特性を誤解することがよくある誤差の原因となっています。

せん断強度は普遍的な定数ではなく、材料ごとに大きく異なります。たとえば、軟質アルミニウムをせん断するには、高硬度ステンレス鋼よりもはるかに小さな力しか必要ありません。自動車業界で重量比強度の高さからますます使用される先進的高張力鋼（AHSS）は、従来の軟鋼よりも数倍高いせん断強度を持つことがあります。以下に示すように AHSS Guidelines 従来の経験則に基づく計算方法は、軟鋼には有効ですが、こうした先進材料では必要トン数を大幅に過小評価する可能性があり、重大な問題を引き起こすことがあります。

部品の形状も同様に重要です。切断される形状の周囲長は正確に算出しなければなりません。円（円周 = π × 直径）や長方形（周囲長 = 2 × 長さ + 2 × 幅）など単純な形状の場合は簡単ですが、複雑で不規則な形状の場合、周囲長とは同時に切断されるすべての直線および曲線セグメントの合計となります。

材料特性の違いを示すために、一般的な金属のせん断強度の近似値を以下の表に示します。

注：これらは概算値です。正確なデータについては、必ず材料供給元の仕様書を参照してください。

計算の正確性を確保するために：

• 材質仕様の確認： せん断強度を推測しないでください。使用している材料の特定の合金とテンパーに対応する正しい値を必ず入手してください。
• 板厚の正確な測定： 材料の厚さにわずかな誤差がある場合でも、特に高強度材料では最終的なトン数に顕著な影響を与える可能性があります。
• 周囲長の注意深い計算： 複雑な形状の部品の場合、幾何学的形状を小さなセグメントに分割し、切断長の合計が正しく算出されていることを確認してください。

各種スタンピング加工の計算

力の計算における基本原理は同じですが、異なるタイプのスタンピング加工では計算式を適応させる必要があります。主な違いは、どの工程がエネルギーを消費しているか、また材料にどのような応力が加わっているかにあります。ブランキング、パンチング、引き抜き加工の要件を混同することは、計算ミスの頻繁な原因となります。

パンチングとブランキング： これらはどちらもせん断加工です。パンチングは穴をあけるために材料を除去するのに対し、ブランキングは大きなシートから部品の外形を切り出すものです。どちらの場合も、標準的な計算式（トン数 = P × Th × SS）が直接適用されます。ポイントは、切断対象の形状の周囲長と材料のせん断強さを使用することです。たとえば、パンチングでは「P」はパンチの円周となり、ブランキングでは「P」は最終的な部品の外周長となります。

図: これはせん断ではなく成形加工です。絞り加工（Drawing）は、金属板をカップやシェルのような三次元形状に引き伸ばすもので、材料にはせん断ではなく引張応力がかかります。したがって、計算式を修正する必要があります。以下に説明するように、 製造業者 絞り加工の計算式では、せん断強さ（SS）の代わりに材料の 引張強さ（UTS） を使用します。さらに、ブランクホルダまたはプレッシャーパッドが発生させる必要がある力を別途計算し、合計荷重に加算しなければなりません。

段階複合プレス加工： プログレッシブ型では、パンチの各ストロークごとに複数の工程（例えば穴あけ、曲げ、成形など）が異なるステーションで同時に行われます。総トン数を計算するには、同時に実行されるすべての工程に必要な力をそれぞれ計算し、それらを合計する必要があります。これには、貫通加工、成形、曲げ、およびスプリングストリッパーやニトロジェンプレッシャーパッドによって加えられる力も含まれます。

以下は、異なる工程における主な考慮事項の比較です。

正しい計算方法を選択するには、以下のチェックリストを使用してください：

• [ ] 主に材料を切断する作業ですか？ はいの場合は、せん断強度の式を使用してください。
• [ ] 材料を伸ばしたり、3次元形状に成形する作業ですか？ はいの場合は、引張強度の式を使用し、パッド圧力を加えてください。
• [ ] 1回のプレスストロークで複数の作業が行われますか？ はいの場合は、それぞれのトナージを計算し、合計してください。

トナージに影響を与える高度な考慮事項と要因

基本的な計算式は堅実な推定値を提供しますが、実際の生産環境では、実際に必要なトン数に影響を与える他のいくつかの要因があります。これらの詳細を見落とすと、予測が不正確になり、加工上の問題が生じる可能性があります。経験豊富なエンジニアはこうした微細な要素を考慮に入れて計算を精緻化し、工程の安定性を確保しています。

最も重要な要因の一つは工具の状態です。標準的な計算式では、通常、工具の鈍りを補うために材料の全厚さを使用します。しかし、鋭い工具では、材料がその厚さのわずか20〜50％程度貫通した時点で破断が発生するため、必要な力を低減できます。一方で、摩耗したり鈍ったりした工具では、はるかに大きなトン数が必要になります。その他の要因には、パンチとダイの間のクリアランス、材料の硬度の均一性、プレス速度などがあります。

さらに,トンナージュ (ピークパワー) とエネルギーとの間に重要な区分があります. プレスは十分なトンナージュを指定するが,特にプレスのストロークの高い部分に材料を巻き込む深水抽出作業では,作業を完了するのに十分なエネルギーがないかもしれない. 圧迫機がストロックの底に止まる可能性があります 現代アプローチは,手作業による計算の限界を克服するために,有限要素分析 (FEA) とシミュレーションソフトウェアに依存している. 指摘されているように スタンプシミュレーション 材料の硬化やスプリングバックや結合剤の圧力のような複雑な要因を 形作る過程で正確にモデル化できます 複雑な部品,特に自動車業界では,高度なCAEシミュレーションを利用することはもはや贅沢ではなく必要不可欠です. 石油や石油などの Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. 自動車用スタンプ模具や部品の製造において,精度と効率性を確保するためにこれらの技術を使用する.

より信頼性と安全性を高めるために,以下のようなプロのヒントを考慮してください.

• セキュリティ 要素を適用する: 計算されたトンナージュに少なくとも15~20%を常に追加して 材料の変動や道具の磨きに対するバッファーを作ります
• 全軍備隊の説明 複雑な模具では,窒素スプリング,プレッシャーパッド,駆動式キャムから力を合計に追加することを忘れないでください.
• ツール の 鋭さ を 考え て みる: 鋭い道具を 維持する場合は 軽量な タンナージュを 使うことができますが 鈍い道具を 計算すると より安全な上限になります
• 負荷 を 均衡 に 置き: 大型プレスや進行型型プリースでは,プレスとプリースの両方の傾きや早めの磨きを防ぐために,プレスベッド全体に負荷がバランスされていることを確認します.

よく 聞かれる 質問

1. 労働力 スタンプのトンナージュをどうやって計算する?

スタンプのトンナージュを計算する最も一般的な方法 (特に穿孔とブランキング) は,式を使用することです:トンナージュ =切断の周周 (インチ) ×材料の厚さ (インチ) ×材料の切断強度 (平方インチあたりトン). 切断強度は,使用されている金属の種類によって大きく異なります.

2. 信頼性 需要のトンネージは?

総トンナージュの計算には,まず,単一のプレスストロークで行われているすべての作業を特定する必要があります. 簡単なブランキング操作では,標準式 (周周 × 厚さ × 切断強度) を適用します. 複数のステーションを持つ漸進型切削機では,同時に作業を行う各ステーション (例えば,穴を開け,形作り,曲) のトンナージーを計算し,それらの値を合計して必要な総トンナージーを得なければなりません.

3. 信頼する 鍛造プレスのトナージュはどのように計算されますか?

鍛造プレスのトンナージュを計算することは スタンプと根本的に異なります 周縁をベースにした切断作用ではなく,鍛造は材料の体積を圧縮することを意味します. 公式はより複雑で,通常は鍛造の投影面積,鍛造温度での材料の流量ストレス,形状の複雑性因数に関連しています. スタンプするトンナージュ計算とは交換できない.