金型（製造）

金型は、製造業で使用される特殊な工作機械で、材料を希望の形状やプロファイルに切断および/または成形するために使用します。スタンピング金型はプレス機で使用され、^[1]ますが、ドローイング金型（ワイヤーの製造に使用）や鋳造金型（成形に使用）はプレス機で使用されません。金型と同様に、金型は通常、作成するアイテムに合わせてカスタマイズされます。

金型で作られる製品は、単純なペーパークリップから高度な技術で使用される複雑な部品まで多岐にわたります。連続送り レーザー切断は、自動車産業などで類似の金型ベースのプロセスに取って代わる可能性があります^[2]。

ブランキングとピアシングは2 つのダイカット操作であり、曲げはダイ成形操作の一例です。

成形操作は、力（圧縮、張力、またはその両方）を使用して板金やプラスチックなどの材料を変形させることによって機能し、材料の機械的特性に依存します。^[3]成形金型は通常、工具メーカーによって作成され、プレス機に取り付けた後に生産されます。

プラスチックシートの真空成形では、通常は商品用の透明なプラスチック容器（ブリスターパックと呼ばれる）を形成するために、単一のフォームのみが使用されます。真空成形は、単純な成形 熱成形プロセスと見なされますが、ダイ成形と同じ原理が使用されます。

自動車の車体部品などの板金の成形には、2 つの部品が使用されます。1 つはパンチと呼ばれ、引き伸ばし、曲げ、および/またはブランキング操作を実行し、もう 1 つはダイ ブロックと呼ばれ、ワークピースをしっかりと固定して、同様の引き伸ばし、曲げ、および/またはブランキング操作を実行します。ワークピースは、さまざまなツールや操作を使用していくつかの段階を経て、最終的な形状になります。自動車部品の場合、通常、主な成形が完了した後にせん断操作が行われます。追加の圧着またはローリング操作を実行して、鋭いエッジがすべて隠れるようにしたり、パネルに剛性を追加したりすることがあります。

ダイ セット (プレス取り付けを含む) の主なコンポーネントは次のとおりです。命名法はソースによって異なるため、別名は括弧内に示されています。

• ダイシュー（ホルダー） - ダイ部品を取り付けるための土台となる平らな平行板のセット。^[4]
• ガイドピン（柱） - ガイドブッシングと一緒に、ピンは各プレスストローク中にダイシューを正確に位置合わせします。^[4]
• ダイセット（プレート）。^[5]ノックアウトの使用など、操作に応じて配置を反転できる。^[6]
  • ダイ ブロック – ダイ セットの下半分。成形または切断されるワークピースの希望の形状に合わせて機械加工されます。
  • パンチ プレート – ダイ セットの上部 (上側) 半分。さまざまなパンチを所定の位置に保持してサポートします。
• パンチ – 板金を貫通し、ダイブロックの対応する（メス）セクションに打ち込むダイのオス部分。より具体的には：^[1]
  • ブランキング パンチ – ブランクと呼ばれるプロファイルされたスラグを切り取ってさらに加工する、または完成したピースを板金から切り出すという 2 つの目的を持つ操作を実行します。
  • ピアスパンチ -ワークピースから目的の形状（円形、多角形など）を切り取ります。スラグは破棄されます。
• ストリッパプレート（パッド） - プレスストロークごとに引き抜きパンチからワークピースを分離（つまり剥ぎ取る）するスプリング式のプレート。^[7]
• パイロット – 次の操作段階でシートを正確に配置するのに役立ちます。
• ストック ガイド - 加工中の材料が常にダイ内で前回と同じ位置に配置されるようにします。
• 設定（ストップ）ブロック - この部分は、パンチがダイに入る深さを制御するために使用されます。
• シャンク – パンチプレートをプレス機に取り付けます。プレートの重心に合わせて配置する必要があります。^[8]

• ブランキング: ブランキング ダイは、1 回の操作で目的の形状を切断して平らな材料片を作成します。完成した部品はブランクと呼ばれます。通常、ブランキング ダイは部品の外側の輪郭のみを切断し、内部機能のない部品によく使用されます。
  ダイ ブランキングには次の 3 つの利点があります。

1. 精度。適切に研がれたダイと、パンチとダイの間のクリアランスが適切な量であれば、部品のエッジに対して厳密な寸法公差を保持する部品が生成されます。
2. 外観。部品は 1 回の操作でブランク化されるため、複数の操作によるさまざまな程度の研磨とは対照的に、部品の仕上げエッジは均一な外観になります。
3. 平坦性。ブランキング プロセスによる均一な圧縮により、結果として平坦な部品が得られ、追加の製造操作に対して特定のレベルの平坦性を維持できます。

• ブローチング: 複数の切削歯を使用して、各歯が他の歯の後ろで切削しながら材料を除去するプロセス。ブローチング ダイは、削るには厚すぎる部品から材料を除去する場合によく使用されます。
• 膨らみ: 膨らみダイは、2 種類の膨らみダイを使用してチューブの閉じた端を拡張します。シェフの帽子がシェフの頭の周りの円筒形のバンドから上部に膨らむのと似ています。

1. 膨張流体ダイ: 部品を膨張させるための媒体として水または油を使用します。
2. 膨らみゴムダイス: 圧力をかけたゴムパッドまたはブロックを使用して、ワークピースの壁を動かします。

• コイニング: 成形に似ていますが、主な違いは、コイニング ダイがブランクのどちらの面にもまったく異なる特徴を形成できることです。これらの特徴は、それぞれパンチまたはダイの面から転写されます。コイニング ダイとパンチは、ブランクを曲げるのではなく、限られた領域内でブランクを圧迫することで金属を流します。たとえば、コイニング ダイから成形されたオリンピック メダルは、裏面が平らで、前面が隆起している場合があります。メダルが成形 (またはエンボス加工) されている場合、裏面は表面の反転イメージになります。
• 複合操作: 複合金型は部品に対して複数の操作を実行します。複合操作とは、プレスサイクル中に複数の操作を実行することです。
• 複合ダイ: 上部ダイに穿孔器が付いたパンチ プレートにダイ ブロック (マトリックス) が取り付けられ、下部ダイ セットに内側のパンチが取り付けられているタイプのダイ。上向きにパンチし、部品を貫通してブランキングするのではなく、部品を下部パンチに置いたままにする (プレスの戻りストロークで上部マトリックスから取り除いた後) 反転型のブランキング ダイ。複合ダイを使用すると、1 回のプレス ストロークで部品の内部と外部のフィーチャを切断できます。
• カーリング: カーリング操作は、材料を曲げて曲がった形状にするために使用されます。ドアのヒンジは、カーリング ダイによって作成される部品の例です。
• カットオフ: カットオフダイは、部品の完成した端部から余分な材料を切断したり、追加の操作のために所定の長さの材料ストリップを切断したりするために使用されます。
• 絞り加工: 絞り加工は成形加工と非常に似ていますが、絞り加工では大きな塑性変形が起こり、部品の材料が側面まで広がる点が異なります。底部に細かい特徴がある金属製のカップは、成形と絞り加工の違いを示す例です。カップの底部は成形され、側面は絞り加工されています。
• 押し出し: 押し出しは、スラグと呼ばれる金属のブランクをアルミニウム I ビームなどの完成部品に大きく変形させる作業です。押し出しダイは、パンチからの非常に高い圧力を使用して金属を目的の形状に押し出します。冷間成形と押し出しの違いは、押し出し部品はパンチの形状にならないことです。
• 成形: 曲面に沿ってブランクを曲げるための成形金型。成形された部品の例としては、単三電池のプラス端子 (+) が挙げられます。
• 冷間成形 (冷間ヘッディング): 冷間成形は、ブランク材料を圧縮するという点で押し出し成形に似ていますが、冷間成形ではパンチとダイを使用して目的の形状を作成しますが、押し出しではパンチとダイを使用しません。

• ロール成形: 連続曲げ加工で、シートまたはストリップ金属を一連のローラーで徐々に成形し、希望の断面構成にします。ロール成形は、長い部品や大量の部品を生産するのに最適です。
• ホーニング: ホーニング ダイは、二次加工のために部品を配置するアーバーまたはホーンを提供します。
• ハイドロフォーミング：単純なチューブから高水圧で管状部品を成形します。
• パンケーキ型: パンケーキ型は、ブランキングやピアシングを実行するシンプルなタイプの製造型です。多くの型は複雑な手順を同時に実行しますが、パンケーキ型は 1 つのシンプルな手順のみを実行し、完成品を手作業で取り出すことができます。
• ピアシング: ピアシング操作は、スタンピングに穴を開けるために使用されます。
• トランスファーダイ：トランスファーダイは、操作を実行するためのさまざまなステーションを提供します。一般的な方法は、材料をダイに通して各ステーションで徐々に変更し、最終操作で完成した部品を取り出すことです。^[9]
• プログレッシブダイ: 金属板がコイルストリップとして送り込まれ、一連のパンチの各ストロークで、機械の同じステーションで異なる操作 (パンチング、ブランキング、ノッチングなど) が実行されます。
• パンチング：
• シェービング: シェービング操作では、部品のエッジから少量の材料を除去して、エッジの仕上げや部品の精度を向上させます。(トリミングと比較してください)。
• サイド カム ダイ: サイド カムは、プレス ラムからの垂直運動を水平運動または角度運動に変換します。
• サブプレス操作: サブプレス金型で小型の時計、クロック、計器部品をブランクにしたり成形したりします。
• スウェージング: スウェージング (ネッキング) は、部品の特徴を「縮小」するプロセスです。スウェージングは​​バルジングの反対で、部品のサイズを縮小します。弾丸を捕らえる薬莢の端は、スウェージングの一例です。
• トリミング: トリミング ダイは、部品から余分な部分や不要な不規則な部分を切り取ります。これは通常、最後に実行される操作です。
• ピラーセット：ピラーセットは、プレス動作における金型の位置合わせに使用されます。

スチールルールダイはクッキーカッターダイとも呼ばれ、金属板やプラスチック、木材、コルク、フェルト、布地、板紙などの柔らかい材料を切断するために使用されます。ダイの切断面は、スチールルールと呼ばれる硬化鋼ストリップの端です。これらのスチールルールは、通常、合板の鋸またはレーザーカットの溝を使用して配置されます。かみ合うダイは、ワークピースのプロファイルに一致する雄型で、平らな木材または鋼のピースである場合もあれば、ルールがはめ込まれるように一致する溝がある場合もあります。ゴムストリップは、スチールルールにくさびで留められ、ストリッパープレートとして機能します。ゴムは下方向のストロークで圧縮され、上方向のストロークでワークピースをダイから押し出します。スチールルールダイの主な利点は、ソリッドダイと比較して製造コストが低いことです。ただし、ソリッドダイほど頑丈ではないため、通常は短い生産ロットでのみ使用されます。^[10]

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  スチールルールダイ
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  スチールルールダイ
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  プレス機のスチールルールダイ

最も広い意味では、ロータリーダイはあらゆる製造分野で使用できる円​​筒形のダイです。しかし、最も一般的には、紙や段ボールなどの柔らかい材料を加工するために使用される円筒形のダイを指します。切断ルールと折り目ルールの2つのルールが使用されます。これは、厚さが2 mmを超える段ボール用です。ロータリーダイはフラットダイよりも高速です。^{[11] [12]}

この用語はロール成形工程で使用される金型を指すこともある。^[13]

ワイヤー製造ダイスの中央には穴があいています。鋼、銅、その他の金属、合金のワイヤーまたは棒が片側から入り、潤滑剤を塗布してサイズを小さくします。このプロセスでは、ワイヤーの先端は通常尖っています。次に、ワイヤーの先端がダイスに導かれ、反対側のブロックに転がされます。ブロックは、ワイヤーをダイスに通す力を提供します。

ダイはいくつかの異なるセクションに分かれています。最初は、ワイヤーをダイに導く入口角度です。次は、ワイヤーをニブに持ってきて、縮小を容易にするアプローチ角度です。次は、ベアリングとバックリリーフです。入口角度で潤滑剤を追加します。潤滑剤は粉末石鹸の形で使用できます。潤滑剤が石鹸の場合、ワイヤーの引き抜きの摩擦により石鹸が加熱されて液体になり、ワイヤーを覆います。ワイヤーは実際にはダイに接触してはなりません。潤滑剤を薄く塗っておくと、金属同士の接触を防ぐことができます。

大きな棒を細いワイヤに引き下げるには、段階的に直径を徐々に縮小する一連の複数のダイが使用されます。

標準のワイヤ ゲージは、ワイヤが通されたダイの数を指していました。したがって、ワイヤ ゲージの数字が大きいほど、ワイヤは細くなります。一般的な電話線は 22 ゲージですが、主電源ケーブルは 3 ゲージまたは 4 ゲージです。

• デガーモ、E. ポール; ブラック、J. T.; コーサー、ロナルド A. (2003)、製造における材料とプロセス(第 9 版)、Wiley、ISBN 978-0-471-65653-1。

• Paquin, JR; Crowley, RE (1987). 「金型設計の基礎」 ニューヨーク、ニューヨーク市: Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-1172-0。 
• Reid, David T. (1991).ツール設計の基礎. ディアボーン、ミシガン州: 製造技術者協会. ISBN 0-87263-412-4 . 
• アーノルド、ジェリー (1980)。『ダイメーカーハンドブック』。ニューヨーク、ニューヨーク市：インダストリアルプレス社。ISBN 0-8311-3132-2。