スタンピング金型加工、スタンピング金型
前書き
プレス金型を製造するための材料は、鋼、超硬合金、鋼結合超硬合金、亜鉛系合金、低融点合金、アルミニウム青銅、高分子材料などです。プレス金型を作るために使用される材料のほとんどは鋼です。一般的に使用される金型加工部品のタイプは、炭素工具鋼、低合金工具鋼、高炭素高クロムまたは中クロム工具鋼、中炭素合金鋼、および高速度鋼です。 、ベース鋼と超硬合金、鋼超硬合金など。
基本分類
a。炭素工具鋼
金型に多用される炭素工具鋼はT8A、T10Aなどです。加工性が良く、価格が安いのが特長です。ただし、焼入れ性、赤硬度が悪く、熱処理変形が大きく、耐力が低い。
b。低合金工具鋼
低合金工具鋼は、適切な量の合金元素を含む炭素工具鋼に基づいています。炭素工具鋼と比較して、焼入れ変形や割れの発生が少なく、焼入れ性が向上し、耐摩耗性に優れています。金型の製造に使用される低合金鋼には、CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV（コードCH-1）、6CrNiSiMnMoV（コードGD）などがあります。
c。高炭素高クロム工具鋼
一般的に使用される高炭素および高クロム工具鋼は、Cr12およびCr12MoV、Cr12Mo1V1（コードD2）、およびSKD11です。焼入れ性、焼入れ性、耐摩耗性に優れ、熱処理変形が少ない。 、負荷容量は高速度鋼に次ぐです。しかしながら、炭化物の偏析は深刻であり、繰り返し据え込み（軸据え込み、放射状引き抜き）を行って鍛造品を変更し、炭化物の凹凸を減らし、性能を向上させる必要があります。
d。高炭素中クロム工具鋼
金型用の高炭素中クロム工具鋼には、Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoVなどがあり、クロム含有量が低く、共晶炭化物が低く、炭化物分布が均一で、熱処理変形が小さく、焼入れ性と寸法安定性が優れています。セックス。炭化物の偏析が比較的激しい高炭素高クロム鋼と比較して、性能が向上します。
e。ハイス
高速度鋼は、金型鋼の中で最高の硬度、耐摩耗性、圧縮強度を有し、高い支持力を持っています。金型で一般的に使用されるのは、タングステン含有量が低いW18Cr4V（コード8-4-1）およびW6Mo5 Cr4V2（コード6-5-4-2、米国ブランドM2）、および靭性を改善するために開発された炭素およびバナジウムを低減する高速度鋼です。 6W6Mo5 Cr4V（コード6W6または低炭素M2）。炭化物分布を改善するには、高速度鋼も鍛造する必要があります。
f。ベース鋼
高速度鋼の基本組成に他の元素を少量加え、炭素含有量を適切に増減して鋼の性能を向上させます。このような鋼種はまとめてベース鋼と呼ばれます。高速度鋼の特性だけでなく、特定の耐摩耗性と硬度を備えているだけでなく、高速度鋼よりも優れた疲労強度と靭性を備えています。金型で一般的に使用されるベース鋼は、6Cr4W3Mo2VNb（コード65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（コードLD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（コード012AL）などです。
g。炭化物および鋼の超硬合金
超硬合金は、他のどのタイプの金型鋼よりも硬度と耐摩耗性は高くなりますが、曲げ強度と靭性は劣ります。金型として使用する超硬合金はタングステンコバルトです。耐衝撃性が低く、耐摩耗性の高い金型には、コバルト含有量の少ない超硬合金を選択できます。耐衝撃性の高い金型では、コバルト含有量の高い超硬合金を選択できます。
鋼結合超硬合金は、少量の合金元素粉末（クロム、モリブデン、タングステン、バナジウムなど）をバインダーとして含み、炭化チタンまたは炭化タングステンを硬質相として焼結した鉄粉でできています。粉末や金によって。鋼結合超硬合金のマトリックスは、超硬合金の靭性が不十分で機械加工が難しいという欠点を克服する鋼であり、切断、溶接、鍛造、熱処理が可能です。鋼結合超硬合金は、大量の炭化物を含んでいます。硬度と耐摩耗性は超硬合金よりも低いですが、それでも他の鋼種よりも高いです。焼入れ焼戻し後、硬度は68〜73HRCに達することがあります。
h。新素材
プレス金型に使用される素材は冷間加工用ダイス鋼であり、用途が広く、用途が広く、品種も豊富なダイス鋼です。主な性能要件は、強度、靭性、耐摩耗性です。冷間加工ダイス鋼の開発動向は、高合金鋼D2（中国GG＃39; s Cr12MoVに相当）の性能に基づいており、2つの主要な分岐に分かれています。1つは炭素含有量と合金元素、および鋼中の炭化物の分布の均一性を向上させます金型の靭性を著しく向上させます。アメリカのバナジウム合金鋼会社の8CrMo2V2Si、日本の大同特殊鋼会社のDC53（Cr8Mo2SiV）など。もう1つは、高速、自動化、大量生産に対応するための耐摩耗性の向上を主な目的として開発された粉末ハイスです。ドイツの320CrVMo13など。
選択原理
プレス金型には、主に炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、鋳鋼、硬質合金、低融点合金、亜鉛基合金、アルミ青銅、合成樹脂、ポリウレタンゴム、プラスチックなど、さまざまな金属材料や非金属材料が使用されています、ラミネートバーチボードなど
金型の材料には、高硬度、高強度、高耐摩耗性、適度な靭性、高焼入れ性、熱処理時の変形がない（変形が少ない）、焼入れ時の割れがないなどの特性が求められます。
金型の材料を適切に選択し、適切な熱処理プロセスを実施することが、金型の寿命を確保するための鍵です。異なる目的を持つ金型の場合、作業条件、応力条件、処理される材料の特性、生産バッチと生産性、および上記の要件のパフォーマンスへの焦点などの要素を総合的に考慮する必要があります。対応するプロセスの選択。
プレス部品の生産量が非常に多い場合、金型の加工部の凸部と凹部の材質は、高品質で耐摩耗性に優れた金型鋼から選択する必要があります。金型のその他のプロセス構造部品と補助構造部品については、部品の材料をそれに応じて改善する必要があります。バッチサイズが大きくない場合は、材料特性の要件を適切に緩和してコストを削減する必要があります。
打ち抜く素材が硬い場合や変形抵抗が大きい場合は、耐摩耗性に優れ、強度の高い素材からパンチの凸型、凹型を選択してください。ステンレス鋼を伸ばす場合、接着力が優れているため、アルミ青銅ダイスを使用できます。ガイドポストとガイドスリーブには耐摩耗性と優れた靭性が必要であるため、低炭素鋼の表面浸炭と焼入れが主に使用されます。別の例として、炭素工具鋼の主な欠陥は焼入性が低いことです。金型断面サイズが大きい場合、焼入れ後も中心硬度は低いままです。ただし、ストロークが多いプレスで作業する場合は、抵抗があるため、良好な衝撃が有利になります。固定板・放電板部品は、十分な強度があるだけでなく、加工時の変形が小さいことが必要です。さらに、金型部品の性能を向上させるために、低温および極低温処理、真空処理、表面強化方法を使用することもできます。凸型および凹型のダイの作業条件が悪い冷間押出ダイの場合、十分な硬度、強度、靭性、耐摩耗性などの十分な包括的な機械的特性を備えた金型鋼を選択する必要があり、特定の赤い硬度と熱疲労強度が必要です。 。
材料の熱間および冷間加工性と既存のプラント条件を考慮する必要があります。
機械加工コストを削減するために、微小変形ダイスチールの使用に注意してください。
特別な要件を持つ金型の場合、特別な特性を持つ金型鋼を開発して適用する必要があります
金型部品の使用条件に応じて金型材料の選定を行い、主な条件を満たしていることを前提に、低コストの材料を選択し、コストを削減します。
プレス金型の分類
プレス金型には多くの種類があり、金型も加工性、金型構造、金型材料の3つの側面で分類されます。
プロセス特性による分類
a。パンチングダイ閉じたまたは開いた輪郭線に沿って材料を分離するダイ。ブランキングダイス、パンチングダイス、カッティングダイス、カッティングダイス、トリミングダイス、カッティングダイスなど。
b。曲げ金型シートブランクなどのブランクを直線（曲げ線）に沿って曲げ、一定の角度と形状のワークを得る金型です。
c。深絞りダイは、板金のブランクを開いた中空パーツにしたり、中空パーツの形状やサイズをさらに変更したりするための金型です。
d。成形金型は、凸型と凹型の型の形状に応じて、ブランクまたは半製品を直接コピーする型であり、材料自体が局所的な塑性変形のみを生成します。膨らんだダイス、ネッキングダイス、フレアリングダイス、波状のフォーミングダイス、フランジングダイス、シェーピングダイスなど。
e。リベット金型は、外力を使用して、参加するパーツを特定の順序と方法で接続またはオーバーラップさせて全体を形成することです。
プロセスの組み合わせの程度による分類
a。単一プロセスダイプレスの1回のストロークで、1つのスタンピングプロセスのみが完了します。
b。複合ダイにはステーションが1つしかありません。プレスの1回のストロークで、2つ以上のスタンピングプロセスを同時に同じステーションで完了することができます。
c。プログレッシブダイ（連続ダイとも呼ばれる）は、ブランクの送り方向に2つ以上のステーションがあり、プレスの1回のストローク中に、異なるステーションで2つまたは2つ連続して完了します。上記のスタンピングプロセスのダイ。
d。トランスファーモールドは、シングルステップモールドとプログレッシブモールドの特性を兼ね備えています。ロボット転送システムを使用して金型内で製品を迅速に転送すると、製品の生産効率が大幅に向上し、製品の製造コストを削減し、材料費を節約し、安定した品質を信頼できます。
製品加工方法による分類
製品の加工方法に応じて、金型は5つのカテゴリに分類できます。パンチング金型とシャーリング金型、曲げ金型、絞り金型、成形金型、圧縮金型です。
a。パンチングとシャーリングダイ：剪断により作業が完了します。一般的に使用されるフォームは、シャーリングダイ、ブランキングダイ、パンチングダイ、トリミングダイ、トリミングダイ、パンチングダイ、パンチングダイです。
b。曲げ金型：フラットブランクを角度に曲げる形状です。パーツの形状、精度、生産量によって、通常の曲げダイ、カム曲げダイ、カーリングなど、さまざまなタイプの金型があります。パンチングダイ、アーク曲げダイ、曲げエンボスダイ、ねじりダイ。
c。ドローイングモールド：ドローイングモールドは、底が平らなブランクでできた平らな容器です。
d。成形金型：さまざまな局所変形方法を使用して、ブランクの形状を変更することを指します。型は、エンボス成形ダイ、カーリング成形ダイ、ネッキング成形ダイ、穴フランジ成形ダイ、および丸形エッジ成形ダイです。
e。圧縮金型：強い圧力を使用して、金属ブランクを目的の形状に変形および変形させます。そのタイプには、押出ダイ、エンボスダイ、エンボスダイ、および端部圧力ダイが含まれます。
プレス金型の代表的な構造と製造技術
典型的な構造
第一種
プロセス部品。このような部品は、プロセスの完了に直接関与し、作業部品、位置決め部品、排出部品、プレス部品などを含むブランクと直接接触します。
2番目のカテゴリ
構造部品。そのような部品はプロセスの完了に直接関与せず、ブランクと直接接触することもありません。それらは、金型のプロセスの完了を保証するか、金型の機能を改善するだけです。その他の部品を表1.1.3に示します。すべてのダイが上記の6つのパーツ、特に単一プロセスダイを備えている必要はありませんが、作業パーツと必要な固定パーツが不可欠であることに注意してください。
製造技術
金型製造技術の近代化は、金型産業の発展の基礎です。科学技術の発展に伴い、コンピュータ技術、情報技術、自動化技術などの高度な技術は、常に浸透し、交差し、従来の製造技術に統合され、それらを変換して高度な製造技術を形成しています。新しい金型内タッピング技術により、多くのスタンピングメーカーがコストを削減し、購入を急いでいます。
高度な金型製造技術の開発は、主に以下に反映されています。
高速ミーリング
通常のフライス加工は、低い送り速度と大きな切削パラメータを使用しますが、高速フライス加工は、高い送り速度と小さな切削パラメータを使用します。通常のミリングと比較して、高速ミリングには次の特徴があります。
a。高効率高速ミリングのスピンドル速度は、通常15000r /分〜40000r /分、最大100,000r /分です。鋼を切断する場合、その切断速度は約400m /分で、従来のフライス加工の5〜10倍です。従来の加工方法（従来のフライス加工、EDM加工など）と比較して、金型キャビティを加工する場合、その効率は4〜5倍に向上します。
b。高精度高速ミーリング加工精度は一般的に10μmであり、さらに精度が高いものもあります。
c。高い表面品質高速ミーリング中のワークピースの温度上昇が小さいため（約3°C）、表面に劣化層やマイクロクラックがなく、熱変形が小さいです。最高の表面粗さRaは1μm未満であり、これにより、その後の研削および研磨作業負荷が軽減されます。
d。機械加工可能な高硬度材料。 50〜54HRCの鋼のフライス加工、フライス加工の最高硬度は60HRCに達することができます。
高速加工の上記の利点を考慮して、高速加工は金型製造で広く使用されており、一部の研削および電気加工に徐々に取って代わっています。
EDMミリング
EDMフライス加工（EDM作成とも呼ばれます）は、EDM技術の主要な開発です。これは、金型キャビティの従来の金型電極処理に代わる新しい技術です。 NCミリングと同様に、EDMミリングは、高速で回転する棒状の電極を使用して、複雑で高価な成形電極を製造する必要なく、ワークピースの2次元または3次元の輪郭を処理します。日本GG＃39; s三菱EDSCAN8E EDM工作機械には、自動電極損失補償システム、CAD / CAM統合システム、オンライン自動測定システム、EDM工作機械の現在のレベルを反映する動的シミュレーションシステムが装備されています。
ゆっくり歩くワイヤー切断技術
CNCスローフィードワイヤー切断技術の開発レベルは非常に高く、機能は非常に完全であり、自動化の程度は無人操作のレベルに達しています。最大切削速度は300mm 2 /分に達し、加工精度は±1.5μmに達することができ、表面粗さRa0.1〜0.2μm。直径0.03〜0.1mmのワイヤーカット技術の開発により、凹凸金型の1回限りの切削が実現でき、0.04mmの細溝と0.02mmの内径の切削加工が可能です。テーパーカット技術により30以上のテーパーの精密加工が可能
研削・研磨技術研削・研磨加工は、精度が高く、表面品質が良く、表面粗さが小さいため、精密金型加工で広く使用されています。精密金型製造では、CNC成形グラインダー、CNCオプティカルカーブグラインダー、CNC連続トラック座標グラインダー、自動研磨機などの高度な機器と技術が広く使用されています。
CNC測定
複雑な製品構造は、必然的に金型部品の形状の複雑さにつながります。従来の幾何学的検出方法では、金型の製造に対応できませんでした。現代の金型製造では、金型部品の形状量を測定するための3次元数値制御測定機が広く使用されており、金型加工の検出方法も大きく進歩しています。複雑な曲面のデータを高精度に測定できる3次元CNC測定機に加え、優れた温度補償装置、信頼性の高い防振機能、厳格な粉塵除去対策、簡単な操作手順により、現場での自動検出が可能。
高度な金型製造技術の適用により、従来の金型製造技術が変わりました。金型の品質は人的要因に依存し、制御が容易ではないため、金型の品質は物理的および化学的要因に依存し、全体的なレベルは制御しやすく、金型の再現能力は強力です。
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