要点まとめ

プログレッシブダイ設計は、年間5万個を超える生産数量を持つ自動車用ブラケット製造の標準であり、速度、精度、一貫性のバランスを提供します。材料利用率を75％以上に高めるためには、橋部の厚さ（通常1.25t～1.5t）を正確に計算し、効率的なネスティング戦略を用いてストリップレイアウトを最適化する必要があります。重要な設計要因として、高張力低合金（HSLA）鋼板のスプリングバック補正や、全せん断周長にストリッピング荷重を加味したプレス機のトン数計算が挙げられます。

±0.05mm未満の公差を要する複雑な自動車用ブラケットにおいては、信頼性の高いパイロットピンの配置と、生産量に応じた適切な工具鋼（超硬合金やD2など）の選定が成功の鍵となります。本ガイドでは、高性能プログレッシブ金型を設計するために必要な技術的計算式、レイアウト規則、および欠陥防止戦略を提供しています。

フェーズ1：事前設計および材料選定

最初のストリップレイアウトを作成する前に、設計プロセスはまずブラケットの材料特性に対する厳密な分析から始める必要があります。自動車用ブラケットには、重量を軽減しつつ構造的強度を維持するために、高張力低合金鋼（HSLA鋼）やアルミニウム合金（6061や5052など）が頻繁に使用されます。材料の選択は、金型のクリアランス、曲げ半径、およびコーティング要件を決定します。

材料特性と金型への影響
原材料の引張強度とせん断強度が、必要トン数および工具摩耗の主な要因となります。例えば、HSLA鋼をスタンピングする場合、軟鋼と比較して著しく高いトン数およびより狭いクリアランスが必要です。一方、アルミニウム合金は柔らかいものの、ガリング（溶着摩耗）を起こしやすいため、鏡面仕上げされた作動工具部品またはTiCN（チタンカーボニトリド）などの特殊コーティングが必要になります。

スプリングバックの早期対策
自動車用ブラケットのスタンピング工程で最も頻発する欠陥の一つがスプリングバックです。これは、金属が曲げ加工後にその元の形状へ部分的に戻ろうとする現象であり、HSLA材料では特に顕著です。この問題に対処するため、設計者は標準的なワイプ曲げではなく、"オーバーベンド"工程を設計したり、ロータリーベンド技術を適用する必要があります。90度のブラケットの場合、 金型をオーバーベンドさせるように設計すること 2〜3度ほど過剰に曲げる」ことが、最終的な図面公差を満たすための一般的な手法です。

フェーズ2：ストリップレイアウトの最適化

ストリップレイアウトはプログレッシブダイの設計図です。これにより、一連の生産工程全体のコスト効率が決まります。設計が不十分なレイアウトは材料を無駄にし、ダイの安定性を損ないますが、最適化されたレイアウトは年間で何千ドルものスクラップ削減につながります。

ブリッジ厚とキャリア設計
「ブリッジ」または「ウェブ」とは、部品間に残された材料で、ダイ内でのストリップ送りを支える部分です。この幅を最小限に抑えることでスクラップを削減できますが、あまりに狭くするとストリップの座屈リスクが高まります。鋼材のブラケットにおける標準的な設計指針では、ブリッジ幅を 1.25 × 板厚 (t) と 1.5 × 板厚 (t) の間に設定します。高速運転時や板厚が薄い場合は、送りトラブルを防ぐために2tまで広げる必要がある場合があります。

材料使用効率の計算
効率は「材料使用効率（％）」で測定されます。自動車用ブラケットの場合、目標値は75％以上であるべきです。ネスティング戦略を検証するための式は次のとおりです。

使用効率％ = （完成したブランクの面積）／（ピッチ × ストリップ幅）× 100

結果が65％未満の場合、「二重パス」または「インタロック式」のネスティングレイアウトを検討してください。この方法では、2つのブラケットを互いに向かい合わせに配置して共通のキャリアラインを共有します。L字型またはU字型のブラケットに対して非常に効果的です。

パイロットピンの位置決め
精度はストリップの正確な位置決めに依存します。パイロット穴は最初の工程で punching されるべきです。その後の工程にあるパイロットピンは、ダイが完全に閉じる前にストリップを正確に位置合わせます。穴間の公差が厳しいブラケットの場合、成形用パンチが材料に接触する少なくとも6mm前にはパイロットピンがストリップにかみ合っていることを確認してください。

フェーズ3：工程の順序とトン数

パンチング、パイロット穴加工、トリミング、成形、切断などの各工程の正しい順序を決定することで、ダイの故障を防ぎます。論理的な順序により、プロセス全体を通じてストリップの安定性が保たれます。理想的には、初期段階で穴加工を行いパイロット穴を設けることで基準を確立し、また大きな成形荷重は分散させて負荷を均等化します。

必要なトン数の計算
エンジニアは、プレスが作業を実行するために十分な容量（およびエネルギー）を持っていることを確認するため、必要な総力を計算しなければなりません。ブランキングおよびピアシングのトン数を求める式は以下の通りです。

トン数 (T) = 切断長さ (L) × 材料厚さ (t) × 剪断強度 (S)

に従って 業界の計算基準 また、ストリッピング力（通常は切断力の10〜20％）やストリップを保持するために使用される窒素スプリングまたはクッションの圧力を考慮する必要があります。これらの補助荷重を含めないと、プレスのサイズが不足し、下死点でストールする恐れがあります。

負荷中心
見過ごされがちな重要な計算に「負荷中心」があります。せん断および成形時の力が金型の一側面に集中すると、オフセンターの負荷が生じ、ランが傾き、プレスのジブや金型ピラーに早期摩耗を引き起こします。高トン数の工程（大きな外周を切断するなど）を金型の中心線に対して対称に配置することで、レイアウトのバランスを取ってください。

フェーズ4：一般的なブラケット欠陥の解決

堅牢な設計を採用していても、試作段階で欠陥が発生することがあります。デバッグには、根本原因分析のための体系的なアプローチが必要です。

• バリ： バリが過剰に発生する場合は、通常、クリアランスが不適切であるか、工具が鈍っていることを示しています。穴の一方側だけにバリが現れる場合、パンチの位置がずれている可能性があります。クリアランスが周囲全体で均一であることを確認してください。
• スラグ引き（Slug Pulling）： これは、廃スラグがパンチ面に付着し、ダイボタンから引き出されてしまう現象です。次のストロークでストリップや金型を損傷する可能性があります。対策としては、「スラッグハガー」ダイ（保持溝付き）を使用する、またはパンチ中央にスプリング式エジェクタピンを追加する方法があります。
• 位置ずれ（反り：カンバー）： ストリップ供給時にストリップが曲がる（カンバーが発生する）場合、キャリアが変形している可能性があります。これは、成形時のストリップ解放が制限されている場合によく起こります。フィードサイクル中に材料が自由に浮遊できるよう、パイロットライフターを適切に設置し、応力を緩和させてください。

フェーズ5：コスト要因とサプライヤー選定

設計から生産への移行には、最終的な部品コストに影響を与える商業的決定が伴います。ステーションの数や必要な公差によって決まる金型の複雑さは、最も大きな資本費となります。低生産量のブラケット（年間20,000個未満）の場合、多工程ダイでは単一工程または複合ダイの方が経済的である可能性があります。

しかし、大量生産される自動車プログラムでは、プログレッシブダイの効率性が初期投資を正当化します。製造パートナーを選定する際は、自社の金型に必要なトナージおよびベッドサイズに対応できるかを確認してください。たとえば、 紹義金属科技の包括的なスタンピングソリューション 試作から量産までのギャップを埋め、コントロールアームやサブフレームなどの重要部品に対してIATF 16949認証の精密加工を提供します。最大600トンのプレス負荷に対応可能なため、複雑で厚板のブラケットでも安定して生産できます。

最後に、鋼材の加工を開始する前に常に詳細な製造設計（DFM）レビューを実施することが不可欠です。優れたサプライヤーは、成形工程をシミュレーションソフト（例：AutoForm）を用いて予測し、板厚の減少や割れのリスクを事前に検出し、物理的な再作業にかかる数週間を節約できるよう仮想的に修正を行います。

プログレッシブダイの効率性の習得

自動車用ブラケット向けのプログレッシブダイ設計は、精度、材料効率、金型寿命のバランスを取る作業です。正確なブリッジ計算やトナージ計算式から戦略的な材料選定まで、工学的基礎を厳密に適用することで、何百万もの不良のない部品を生産できる金型を設計できます。重要なのはストリップレイアウトを基盤として扱うことであり、レイアウトが最適化されていれば、金型はスムーズに稼働し、欠陥は最小限に抑えられ、収益性も最大化されます。

よく 聞かれる 質問

1. プログレッシブダイにおける最小ブリッジ厚さとは？

標準的な最小ブリッジ厚さ（またはウェブ幅）は通常 材料の厚さ（t）の1.25から1.5倍 たとえば、ブラケット材料の厚さが2mmの場合、ブリッジは少なくとも2.5mmから3mm以上必要です。この限界を下回ると、特に高速運転中にストリップが座屈したり破断するリスクが高まります。

プログレッシブスタンピングのトン数はどのように計算しますか？

総トン数は、切断、曲げ、成形などの各工程に必要な力に、ストリッパーおよびプレッシャーパッドの力を加えたものを合計して算出します。切断力の基本式は 周長 × 板厚 × せん断強度 ほとんどのエンジニアは、工具の摩耗やプレス機のばらつきを考慮して、計算された総負荷に20％の安全マージンを加えます。

プログレッシブ金型設計でスクラップを削減するにはどうすればよいですか？

スクラップの削減はストリップレイアウトから始まります。その手法には 部品のネスティング （同じキャリアウェブを使用するために形状を相互に嵌め合わせる）、安全な最小限までブリッジ幅を縮小する、L字型または三角形のブラケットに「2パス」レイアウトを使用するなどがあります。改善 素材の使用効率 75%以上にすることは、コスト効率の良い自動車用スタンピングの主要な目標である。