スタンピング（金属加工）

スタンピング（プレス加工とも呼ばれる）は、平らな金属板をブランクまたはコイルの形でスタンピングプレスに配置し、ツールとダイの表面で金属をネットシェイプに成形するプロセスです。スタンピングには、機械プレスまたはスタンピングプレスを使用したパンチング、ブランキング、エンボス加工、曲げ、フランジ加工、コイニングなど、さまざまな金属板成形製造プロセスが含まれます。^[1]これは、プレスのすべてのストロークで金属板部品に目的の形状を作り出す単一段階の操作である場合もあれば、一連の段階を経て行われる場合もあります。

このプロセスは通常、金属板で実行されますが、ポリスチレンなどの他の材料にも使用できます。順送金型は、通常、鋼のコイル、コイルを巻き戻すためのコイルリール、コイルを水平にする矯正機、そして材料を所定の送り長さでプレスと金型に送るフィーダーに送られます。部品の複雑さに応じて、金型のステーションの数を決定できます。

スタンピングは通常、冷たい金属板に対して行われます。熱い金属の成形操作については、 鍛造を参照してください。

最初の硬貨は紀元前7世紀に現在のトルコでリディア人によって鋳造されたと考えられています。1550年まで、硬貨をハンマーで叩く方法が硬貨製造の主な方法でした。ドイツのマルクス・シュワブは、12人もの男性が大きな車輪を回して金属を硬貨に押し付ける新しい刻印法を開発しました。1880年代には、刻印法がさらに革新されました。^[2]

1880年代には、自転車の大量生産にプレス部品が使われました。プレス加工は金型鍛造と機械加工に取って代わり、コストを大幅に削減しました。金型鍛造部品ほど強度はありませんが、品質は十分でした。^[3]

1890年、ドイツからアメリカに自転車のプレス部品が輸入されました。その後、アメリカの企業はアメリカの工作機械メーカーにスタンピングマシンを特注してもらいました。研究開発により、ウエスタンホイールはほとんどの自転車部品をスタンピングできるようになりました。^[4]

いくつかの自動車メーカーは部品の打ち抜き加工を採用した。ヘンリー・フォードはエンジニアの打ち抜き加工部品の使用の勧めに抵抗したが、会社が鍛造部品で需要を満たすことができなかったため、フォードは打ち抜き加工を使用せざるを得なかった。^[5]

金属の打ち抜き加工、鍛造、深絞り加工の歴史において、あらゆる種類のプレス機は金属製造の基盤となっています。プレス機の工程は、1 回のプレス ストロークでより多くの金属を移動させるという点で、継続的に改善されています。プレス機と相互接続された自動化デバイスにより、生産率が向上し、人件費が削減され、作業者の安全性が向上します。

• 曲げ- 材料は直線に沿って変形または曲げられます。
• フランジ加工 - 材料を曲線に沿って曲げます。
• エンボス加工- 素材を浅い窪みに伸ばします。主に装飾的な模様を追加するために使用されます。レプセとチェイスも参照してください。
• ブランキング- 通常はさらなる処理のためのブランクを作成するために、材料のシートから一部が切り取られます。
• コイニング- パターンを素材に圧縮または押し込みます。伝統的にコインを作るために使用されます。
• 絞り加工- ブランクの表面積は、制御された材料の流れによって別の形状に引き伸ばされます。深絞り加工も参照してください。
• ストレッチング - ブランクの表面積は張力によって増加しますが、ブランクの端は内側には動きません。滑らかな自動車のボディ部品を作るのによく使用されます。
• アイロン加工- 垂直の壁に沿って材料を圧縮し、厚さを減らします。飲料缶や弾薬ケースに使用されます。
• 縮小/ネッキング - 容器またはチューブの開口端の直径を徐々に縮小するために使用されます。
• カーリング - 材料を管状の形状に変形します。ドアのヒンジが一般的な例です。
• ヘミング- 厚みを増すために端を折り返すこと。自動車のドアの端は通常ヘミング加工されている。^[6]

スタンピング プレスでは、ピアシングとカッティングも実行できます。プログレッシブ スタンピングは、上記の方法を組み合わせたもので、材料のストリップが 1 度に 1 ステップずつ通過する一連のダイを使用して実行されます。

トライボロジープロセスでは摩擦が発生するため、ツールと金型の表面を傷や摩耗から保護するために潤滑剤を使用する必要があります。潤滑剤は、シート メタルと完成部品を表面の摩耗から保護するだけでなく、弾性材料の流れを促進して裂け目やしわを防ぎます。この作業にはさまざまな潤滑剤を使用できます。植物油や鉱油ベース、動物性脂肪またはラード ベース、グラファイトベース、石鹸、アクリル ベースのドライ フィルムなどがあります。業界の最新技術は、オイルフリー潤滑剤または非油潤滑剤とも呼ばれるポリマー ベースの合成潤滑剤です。 「水性」潤滑剤という用語は、より伝統的な油と脂肪ベースの化合物も含む、より広いカテゴリを指します。^{[引用が必要]}

板金成形シミュレーションは、板金打ち抜き加工のプロセスを計算し、^{[7] [8]}割れ、しわ、スプリングバック、材料の薄化などの一般的な欠陥を予測する技術です。成形シミュレーションとも呼ばれるこの技術は、非線形有限要素解析の特定のアプリケーションです。この技術は製造業、特に市場投入までのリードタイム、コスト、無駄のない製造が企業の成功に不可欠な 自動車産業で多くの利点をもたらします。

アバディーン調査会社による最近の調査（2006年10月）によると、最も効果的な製造業者は、事前にシミュレーションに多くの時間を費やし^{（説明が必要）}、プロジェクトの終盤に成果を上げていることがわかりました。^[9]

スタンピング シミュレーションは、板金部品の設計者やツールメーカーが、物理的なツールを作成する費用をかけずに、板金部品を正常に製造できる可能性を評価したい場合に使用されます。スタンピング シミュレーションを使用すると、物理的なトライアウトの費用のほんの一部で、PC の仮想環境で板金部品の成形プロセスをシミュレートできます。

スタンピング シミュレーションの結果により、板金部品の設計者は代替設計を迅速に評価し、低コストで製造できるように部品を最適化できます。

板金部品のスタンピングの概念は、伝統的にマクロレベル（車両、航空機、パッケージングアプリケーションなど）に焦点を当ててきましたが、小型化の継続的な傾向により、スタンピングのマイクロフォームの研究が推進されています。 2000年代初頭から中期にかけてのマイクロパンチングマシンの初期開発から、 2010年代のノースウェスタン大学でのマイクロベンディングマシンの作成とテストまで、マイクロスタンピングツールは、機械加工や化学エッチングの代替手段として研究され続けています。 板金マイクロスタンピングの用途の例には、電気コネクタ、マイクロメッシュ、マイクロスイッチ、電子銃用マイクロカップ、腕時計のコンポーネント、ハンドヘルドデバイスのコンポーネント、医療機器などがあります。 ただし、この技術を本格的に実装する前に、品質管理、大量適用、機械的特性に関する材料研究の必要性などの主要な問題に対処する必要があります。^{[10] [11] [12]}

金属スタンピングは、さまざまな材料の独自の金属加工特性に基づいて、幅広い業界のさまざまな用途に適用できます。金属スタンピングでは、用途固有の利点を得るために、一般的な基本金属から希少合金までを成形および加工する必要がある場合があります。航空宇宙、電気、防衛産業などの分野では、ベリリウム銅の電気伝導性または熱伝導性、自動車産業では鋼鉄とその多くの合金の高強度用途が求められます。

金属プレス加工が使用される産業:

• 航空宇宙
• 農業
• 弾薬
• 主要家電製品
• 小型家電
• 自動車
• コマーシャル
• 工事
• エレクトロニクス
• 銃器
• 空調設備
• ジュエリー
• 芝生の手入れと設備
• 点灯
• ロックハードウェア
• 海洋
• 医学
• 配管工事
• 電力貯蔵
• 電動工具
• 小型エンジン

• 円グリッド分析
• 成形限界図
• 4スライドマシン、スタンピング、曲げ、パンチングを組み合わせたマシン
• プログレッシブスタンピング
• せん断（製造）
• パンチング

• ドン・ヒクソン、1984 年 12 月、「代替潤滑剤がスタンピングに利点をもたらす」、Precision Metal、13 ページ
• ウィリアム・C・ジェフリー、1985年11月、「非油性描画剤が利益と意味を生み出す」、Metal Stamping、16～17ページ
• フィリップ・フッド、1986 年春、「環境コンプライアンス - 芝生および庭園メーカーのスタンピング潤滑剤と環境変化へのアプローチ」、スタンピング・クォータリー、24 ～ 25 ページ
• パイオニア プレス、1989 年 4 月 27 日、マリリン クラーセンズ、「75 年経っても IRMCO はパイオニアであり続ける - 潤滑剤は設計上、無駄になる」、イリノイ州エバンストン、33 ページ
• ブラッドリー・ジェフリー、1991 年 8 月、「金属プレス加工の環境ソリューション」、MAN、31 ～ 32 ページ
• ロビン・P・バーグストロム、1991年11月、「スタンピングをよりクリーンに」、プロダクション・マガジン、54～55ページ
• 1991 年 2 月、「潤滑油と環境混合物」、製造エンジニアリング、52 ～ 59 ページ
• Brian S. Cook、1992 年 1 月 6 日、「適切なテクノロジー」、Industry week、51 ～ 52、58 ページ。
• James R. Rozynek、1995 年冬、「ケース スタディ: 水性金属スタンピング潤滑剤への変換」、Stamping Quarterly、31 ～ 33 ページ
• フィリップ・ワード、1996 年 7 月/8 月、「水性スタンピング潤滑剤が油性潤滑剤の問題点を解消」、Forming & Fabricating、52 ～ 56 ページ
• マット・ベイリー、英国、1997 年 5 月、「非油性潤滑剤が溶剤ソリューションを提供」、Sheet Metal Industries、14 ～ 15 ページ
• クリス・レン、英国、1999年6月、「One Out - Oil Out」Sheet Metal Industries、21～22ページ
• ブラッド・ジェフリー、2003 年 4 月、「結論 - N 値の価値を理解する」、Modern Metals、76 ページ
• Brad F. Kuvin、2007 年 2 月、「高度な高強度鋼の成形にはエラーの余地がない」、MetalForming、32 ～ 35 ページ
• Brad F. Kuvin、2007 年 5 月、「Dana's Giant Lube Leap of Faith」、MetalForming、32 ～ 33 ページ
• Hyunok Kim PhD、2008 年 3 月「デュアル フェーズ (DP) 590 GA を使用したスタンピング潤滑剤の深絞り性能の評価」、第 2 部、第 3 部シリーズ、精密成形センター (CPF)、オハイオ州立大学、1 ～ 5 ページ
• Brad F Kuvin、2009 年 1 月、「Deep-Draw Automation が驚くべき成果をもたらす」、MetalForming、14 ～ 15 ページ

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