プレス金型とは？基礎知識から金型メーカーの選び方まで徹底解説！
プレス金型の基本的な知識や、それを踏まえてどんな金型メーカーにするべきかをご紹介します。
また、知っておいた方がよい知識プレス金型の利用を検討している方はぜひ参考にしてみてください。
プレス金型の基礎知識
プレス金型とは
プレス金型とは、プレス機械に取り付けて素材を切る・曲げる・伸ばす・圧縮するといった加工を施すことができる特殊な工具です。
1対のパンチ（雄型）とダイ（雌型）のプレス金型で板状の素材を挟み、上方向から圧力をかけることで目的の寸法に成型・保持します。
プレス金型にも様々な種類があること、どのような工程でプレス金型が生まれるのかなどを理解することで、プレス金型の依頼がスムーズになるだけではなく、相手との信頼構築にも一役買ってくれることでしょう。
プレス金型の構造
プレス金型は「パンチ」（上型）と「ダイ」（下型）の2つの部分から構成されており、この間に素材を挟んで形を作ります。
主要な部分の役割は下記の通りです。
- パンチ（上型）： 素材を打ち抜く部分
- ダイ（下型）：パンチによって打ち抜かれる形状に対応する部分
- パンチプレート（パンチホルダー）：パンチを保持している部品
- ダイプレート（ダイホルダー）：ダイを保持している部品
- ストリッパプレート：加工後にパンチと素材を引き離す役割を持つ部品
- ガイドピン（ガイドポスト）とガイドブッシュ：金型の上型と下型の正確な位置合わせを助ける部品
これらの部品が組み合わさって、精密なプレス金型が完成します。
それぞれの部品は、高い精度で製造され、正確な寸法と位置関係が要求されます。
プレス金型が作成される流れ
プレス機を使用する際は、下記のような流れになります。
①素材の設置 - プレス機のダイ上に加工する素材を置く
②機械の起動 - プレス機を起動して、上型のパンチが下降する
③加工 - パンチが素材に圧力を加え、ダイの形状に従って素材を切り抜きまたは成形する
④パンチの引き上げ - 加工後、パンチが自動的に上に戻る
⑤素材の取り出し - 加工された素材をダイから取り出す
この流れによって、素材は所望の形状に精密に加工されます。
プレス金型の種類
抜き・曲げ・絞り・圧縮を行うことで、様々な成形を可能にするプレス金型ですが、プレス金型にもいくつかの種類があります。
単発型
それぞれの工程が独立しているので、1台にプレス1型の取り付けが可能。
オーソドックスなスタイルのプレス機です。
順送型
複数の工程を金型内に配置するタイプのプレス金型で、複雑な形状加工を可能にしています。
直線だけではなく、曲線の多い成型に向いています。
トランスファー型
1台の搬送機構付を持ったプレスに独立した金型を複数搭載していることから、短時間で多くの生産を可能にします。
物理的な問題で対象製品が小型のものが多いですが、中には大きなトランスファー型プレス金型もあります。
ロボット型
それぞれの工程が独立している金型を、独立した搬送機構にて同調させることで製品を加工します。
どんな部材を製造したいかを明確にし、対応可能なメーカーを見極めることが重要です。
また適した種類が不明な場合は、メーカーに相談してみるとよいでしょう。
加工法・金型メーカーの選び方のポイント
部品の加工法には板金加工や塑性加工など、様々な加工方法が存在します。世の中には自動車製品からプラスチック・樹脂など様々な製品があるなか、その多くが金型から生まれています。
本サイトでは、プレス金型メーカーに依頼をしたことがあり、製造業で働いている221名にアンケート調査を実施。実際の声に基づき、プレス金型についてひも解いていきます。
プレス金型を選んだ理由は「安くて量産できる」から
プレス金型には様々なメリットがありますが、下記調査結果からは「量産できるから」と答えた人が5割近くいることが分かります。
また「コスパがよいから」「費用が安く済むから」の回答が続くことからも、プレス金型は他の加工方法に比べて安く大量に製造することができる点が特長と言えるでしょう。
金型メーカーを選んだ理由は「実績」と「品質の高さ」
今の金型メーカーを選んだ理由については、「実績があったから」が1位、「品質が高かったから」が
2位という結果になりました。
一方、「次に金型メーカーを変えるとしたら何で選びますか？」という問いに対しては、「品質」が
1位、「実績」が2位という結果になっています。
実績が多い会社はやはり安心・信頼感がありますが、プレス金型で製造される部品は品質の高さや精密さが重要です。単に実績が多いからという理由だけで決めてしまうと、大量生産が得意というだけなことも。
後から後悔しないためにも、品質の高さへの対策や品質に対する口コミなども参考にするとよいでしょう。
アンケート実施期間：2024年5月9日～5月10日
対象：製造業に従事する30代～50代男女221名
調査会社：fastask（https://www.fast-ask.com/）
プレス金型についてもっと詳しく知りたい方はこちらもチェック！
プレス金型でクリアランス計算が大事な理由
プレス金型ではクリアランスが重要です。そもそもクリアランスとは何かよく分からない人も多いのではないでしょうか。プレス金型は緻密な世界です。時には1mmに満たないオーダーも見られるなど、正確性が求められますが、その正確性のためにクリアランスが重要になってきます。
そこでクリアランスについて、クリアランスとは何かという基本的な点はもちろんですが、なぜ大切なのか、プレス金型のどのような点に影響を与えるのかなど、様々な点から解説していますのでご覧ください。
プレス金型でバリが発生する原因
プレス金型では、たまにバリが発生してしまうことがあります。バリが発生してしまうと、需要を満たせる品質にはなりません。場合によっては依頼者との信頼関係にも影響を及ぼす部分です。
完成品の質を左右する要素であるだけに、作業において慎重に捉えなければなりません。なぜバリが発生するのか、原因や対策などについてまとめていますのでご覧ください。
金型製作における圧力計算
金型製作においては、「圧力能力」「トルク能力」「仕事能力」といったプレス能力の3要素を把握し、圧力計算をしなくてはなりません。また、 荷重中心の位置による総成形荷重の制限を計算に入れることも必要不可欠です。ちなみに、プレス機械にはシングルクランクとダブルクランクがあり、高い精度が要求されるワークを加工する場合には、偏心荷重による影響がシングルクランクよりも少ないダブルクランクを使用するのが一般的です。
プレス金型の費用
プレス金型の費用は、製品の形状、サイズ、精度、材質、個数、納期などによって決まります。完全受注方式で製作されるため、見積もりを出すまでの計算も複雑でコストが高くなりやすい製品です。
メーカーや依頼する企業により異なりますが、見積もりでは積算方式、類似比較方式、統計計算方式の3種類があります。ただ、相見積もりを取る企業も多く、メーカーが提示した見積もりがそのまま採用されることは少ないといえるでしょう。
ここでは、プレス金型の見積もり、プレス金型を割安に使うための選び方についてまとめています。
プレス金型導入時に使える補助金
プレス金型の導入を検討している方が対象の補助金制度について紹介。期間や条件など申請が通れば、コストをおさえて設備を導入できます。主な補助金制度としては、中小企業や小規模事業者などを対象とする「ものづくり・商業・サービス生産性向上促進補助金」や、都内の中小企業を対象とした東京都による制度のひとつである「躍進的な事業推進のための設備投資支援事業」などが挙げられます。
プレス金型依頼の流れ
業者に金型の製作を注文してから実際にそれを使用するまでには、多くのステップをふむことになります。具体的には、事前検討から始まり、構造・材質検討、見積もりの依頼、価格検討、発注、検収、仕入れ処理を経て、業者や下請け企業への貸与手続きに至ります。貸与手続きというのは、製作した金型を、部品製造などを依頼する業者に貸与するという意味です。また、その後も、必要に応じて消耗品である金型の修理や改造などをすることになります。
プレス金型の試作対応
部品などの量産をする場合には、まずは試作品を製作して、その仕上がり具合を評価し、改善すべき点の有無などを確認しておくことが大切です。一旦量産が始まってしまうと、改善が難しくなるだけでなく、コストもより多くかかってしまうことになります。ただ、試作対応においては、さまざまな課題があるのも事実です。たとえば、試作品の製作を依頼する業者と実際の量産を依頼する業者が異なると、業者間で情報をうまくシェアできない場合があります。
金型製作における設備の重要性
ここでは金型製作における設備の重要性について消化しています。品質の良いプレス金型を得るためには、金型の製作設備の充実が不可欠です。マシニングセンタ、NCフライス盤、CAD/CAMなど設備の種類は様々ですが、設備が充実しているほど品質の良い金型を作ることができます。
特に金型製作にCAD/CAMを導入すれば、設計にかかる時間を短縮し、短納期に対応できるほか、ソフトウェアを用いた正確な設計による品質向上が可能です。
プレス金型のメンテナンス・修理の注意点
プレス金型は依頼して終わりではありません。時には修理が必要になることもあります。日々のメンテナンスも重要であり、そこでもいくつかの注意点があります。
修理やメンテナンスはプレス金型が継続して質の高いパフォーマンスを発揮するために必要なものである一方、間違った修理やメンテナンスを行ってしまうと、逆効果になりかねません。そこで修理やメンテナンスを行う際の注意点について、いくつか解説しています。
修理やメンテナンスは面倒に思うかもしれませんが、プレス金型のパフォーマンス維持のために大切なことなので、こちらもしっかりと把握しておきましょう。
プレス金型における安全対策
プレス機を導入する場合、労働安全衛生法などによって用途を制限したり安全対策措置をとったりする必要があります。また、使用時にもリスクアセスメントが努力義務とされているため、作業現場ごとに危険有害要因を分析し、その対策を講じることも必要です。
安全対策は法令とリスクアセスメントを参考に、業種ごとにそれぞれの作業所で講じなくてはいけません。
ここでは、プレス機械の金型の安全基準に関する技術上の指針やプレス機械使用時の事故の事例を紹介し、プレス金型の安全対策について考えていきます。
型取引のガイドラインとは
受注側事業者に不利益が生じないように、金型を含む型取引を公正に行なうためのガイドラインが策定されています。これまでの型取引では受注側事業者に中小企業が多いということもあり、取引先との力関係の差による不適切または不透明な取引が問題となっていました。
そこで適正な取引を推進しようと策定されたのが、型取引のガイドラインです。知っておきたいガイドラインの内容やそのほかのプレス金型に関わるガイドラインについて解説します。
金型製作の最新技術
プレス金型は自動車製造や電子部品などさまざまな業界で使用されており、製造業を支える縁の下の力持ちのような役割を担っています。多種多様な製品の生産に用いられることから、さまざまなタイプの金型を製作できるように最新技術が活用されています。
金型製作や測定で見られる最新技術にはどのようなものがあるのか、設計・加工データ調整やトライ・型検における最新技術の活用法や最新技術を取り入れるメリットなどをまとめました。
プレス金型と電動化の関係
環境規制などにより、自動車の電動化が進んでいます。金型づくりにも大きく影響しており、エンジン回りのパーツに用いる金型の需要は減少。一方、電動化に伴い新たな需要も生まれています。
自動車の電動化では、部品の軽量化が求められています。また、金型の大型化も進んでおり、軽量な材料や大型金型に対応できる生産体制が必要です。工程集約なども含め、効率的に生産できる体制導入を進めましょう。
プレス金型の用語
専門用語の多いプレス金型。たとえばインデンティングは押込み加工を意味しており、素材に工具を押し込むことを表します。また、かしめはコーキングとも呼ばれており、材料の一部をつぶすことで2つ以上の部品を接合します。
そのほかにもアイドルステージや打抜き、エジェクションやカーリング、かす上がりなど日常生活では聞き慣れない用語がたくさん。ここでは、プレス金型関連の用語について解説します。
プレス金型とは
プレス金型とは、板状の素材を挟んで加工する工具のこと。プレス金型は上型と下型に分かれており、上型を上下に稼働させることで素材に圧力をかけます。せん断・曲げ・絞りなどの加工方法があり、これらを組み合わせることで製品をつくります。
ここではプレス金型の加工法や他の金型（加工法）との違いについて紹介しています。
プレス金型の組立と分解
プレス金型の組立・分解を効率よく行うためには、設計の段階で微調整が必要です。圧入が上手くいかない場合は、組み込み導入部として段をつける対策があります。逆に圧入した入れ子を分解する際は、固定用のボルト穴にタップを作り、ボルトを立ててから引き抜くとスムーズになるでしょう。
設計する際に意識したいのは、キャプボトルやノックピンのサイズの統一です。加えて、組立の方向を迷わない設計も効率化のポイント。誰が組み立てても自然と組立完了できるような設計がベターです。
プレス加工の種類
自動車、家電などの部品に使用されるプレス加工製品には、様々な加工法が存在しています。素材を切断するせん断加工、素材を目的に合う形に曲げる曲げ加工、平たい板を容器に変える絞り加工など、様々なプレス加工の種類があり、製品の仕様に合わせて使用されています。
仕様製品の例としては、穴あけパンチ器（せん断加工）、ホチキス（曲げ加工）が挙げられます。
ここでは、プレス加工の種類について知り、それぞれの製品にどのプレス加工が使われているかを紹介しています。
金型の内製化
金型の製作をメーカーに外注せずに、内製化へ切り替える企業が増えています。
金型を内製化するメリットとしては、金型の製作に関する技術やノウハウを蓄積できることがあげられます。また、製作をコントロールでき、業務の状況や優先度に合わせた対応が可能になるのも、外注にはないメリットです。
一方で、金型の内製化にはデメリットも存在します。内製化を検討する際は、デメリットにもしっかりと目を向けることが大切です。
内製化のメリットやデメリットをはじめ、内製化を選ぶ企業が増えている背景や金型を戦略商品として内製化する際の注意点などを解説します。
QDC金型
QDC金型とはQuick Die Changeの略称で、短時間で金型の交換を叶えられることから「迅速交換金型」とも呼ばれています。
通常のプレス金型は金型を交換するのに時間がかかり、その間はプレス機を停止することになるので生産ロスが発生していました。QDC金型は多品種少量生産に対応できるように金型交換にかかる時間の短縮化を実現しているため、合理的な金型製作が可能です。
ただし、プレス加工するものによっては、QDC金型を導入してもメリットを感じられない可能性があります。通常金型との違いやメリット・デメリットについてまとめました。
金型の型材質の選び方
金型にはプリハードン鋼や炭素工具鋼、特殊工具鋼、ダイス鋼、高速度鋼（ハイス鋼）、超硬合金などさまざまな材質があります。各材質は異なる特性をもっており、圧縮強さや摩擦消耗、靭性、加工条件などに応じて適切な金型を選ぶことが大切です。
たとえば金型と抜き用の素材の硬さが合っていない場合、プレス加工時にズレが出たり、金型が数回で破損してしまう可能性があるでしょう。金型製作時には型材質にも注意し、用途や目的に応じた素材を選びましょう。
鋼材の高騰による金型の価格変動とは
金型の原材料である鋼材は、世界の取引価格によって価格が大きく変動します。近年では世界における鋼材需要の急回復などによって鋼材価格が歴史的な水準で高騰しており、金型企業にも大きな影響を与えています。
現在の鋼材の高騰は、金型企業の経営努力ではカバーしきれない状態といえます。そのため経済産業省でも適正な受注価格の実現を呼びかけており、発注者と受注者の十分な協議が必要だとしています。
簡易金型とは
試作や小ロット製品の製造に適した簡易金型。低コストかつ短期間で製作できるのが魅力です。
簡易金型はアルミなどの材料を用いてつくられており、金型にかかる負荷が小さい加工に向いています。たとえば曲げ加工や絞り加工程度であれば簡易金型でも加工可能。ただし打ち抜き加工やせん断加工などには向かず、また強度が低いため大量生産にもおすすめできません。
なお、簡易金型の製造方法では簡易曲げ金型や積層簡易金型、ZAS型などがあります。
金型業界の現状
金型業界の現状は低迷傾向にあるといわれています。とくにプレス用金型やプラスチック用金型の生産額は落ち込みが顕著であり、現状を打破する取り組みが必要でしょう。
たとえば自動車をはじめとするさまざまな業種で電動化が進められており、要求が増える顧客ニーズに以下に対応できるかが今後の鍵。電動化にチャンスを見出した企業では新たな生産体制の確立によって業績を伸ばしているようです。
ここでは、金型業界の現状と実績、金型づくりを変える技術について紹介しています。
金型を国内製造するメリット
日本企業では金型を含む産業において、2012年頃から円高をきっかけにコスト削減の面から海外へ製造拠点を移す流れがありました。しかし現在、世界的な情勢の影響を受けやすい海外拠点のリスクが強く意識されるようになり、円安も影響して、国内回帰の動きが見られます。
国内製造のメリットのひとつは柔軟な納期への対応です。小ロットでの発注が可能になることから、在庫を抱える必要もありません。高品質な製品をニーズに合わせて製造できるのが国内製造の強みと言えます。
金型の修正
金型の製作工程では、寸法や形状の修正が必要になるケースがしばしば発生します。もちろん修正なしで完成するのが理想ですが、修正があるという前提で考えておくのが良いでしょう。金型の修正方法は、「切削」と「溶接」の2つ。それぞれで修正方法が異なり、注意点も変わってきます。特に注意点が多いのが、金型の強度や品質に影響を及ぼす可能性のある溶接です。
金型の冷却
プレス金型を使って金属板から部品を加工する際、プレス加工と同時に焼入れを行って成形物の強度を高めたり加工機や成形物の破損を防止したりします。また、焼入れでは高温に熱した成形品を急速に冷却する工程が必要になるため、目的の温度まで加熱してプレス加工した後に、金型や成形物を一気に冷やすための方法も重要です。
プレス金型の自動化について
プレス金型業界はロボット技術、IoT、AIの進化によって自動化が進んでおり、技術を活かすことで製造プロセスの迅速化と精密化、コスト効率の向上が見込まれます。金属3DプリンティングやCAMの革新により完全自動化の可能性が広がっていますが、複雑な形状の製品製造では人の技術も必要です。以下ページではプレス金型の自動化についてまとめました。
3Dプリンターを用いたプレス金型製作
3Dプリンターは3DCGソフトなどを使ってコンピュータで作成した3Dデータを利用し、それを実際の造型品として出力するための機械です。3Dプリンターの技術が発展したことにより、現在ではプレス金型の使用にも耐える金属造形物を製作可能な金属3Dプリンターも登場しており、幅広いメリットを期待することができます。
プレス金型の分断型とは
プレス加工を行って製品を製造する際に、プレスした材料を改めて分断する工程が必要なプレス金型を分断型と呼び、その工程を分断加工と呼びます。分断型の特徴やメリット、分断型を使用する際の注意点などについてまとめました。
多数個取り金型について
多数個取り金型とは1つの金型に製品加工用のキャビティが複数作成されている金型のこと。その数に応じて1回の加工で複数の製品を取得することが可能です。多数個取り金型の特徴や1個取り金型との違いなどについてまとめました。
金型のPL（パーティングライン）とは
金型のPL（パーティングライン）は、金型が分割される境界線で、製品の外観や精度に直接影響を与える重要な部分です。このページでは、PLの概念、正確な設定方法、そして単純な形が推奨される理由について説明しています。適切なPLを設定することで、製造効率の向上とコスト削減に寄与し、製品品質の向上につながるでしょう。
プレス金型の解析
プレス金型の解析を行うことで、設計の精度向上やコスト削減、製造効率の改善が実現できます。解析方法には強度、成形、応力、たわみがあり、それぞれ金型の性能や耐久性を詳細に評価し、最適な設計をサポートします。ここでは解析手法および解析によって得られるメリットについてまとめました。
プレス金型のガイド
プレス金型のガイドは、位置決めと精度を保つ重要な役割を持ちます。主なガイド方式には、シンプルで低コストの「プレーンガイド」、高精度と耐久性が優れた「ボールガイド」、さらに高精度・高負荷に対応する「ローラーガイド」があり、加工精度や製品特性に合わせた選定が必要です。
プレス金型の「順送型」と「単発型」の違いとは？
順送型と単発型はプレス加工における主要な金型方式であり、それぞれ異なる特徴を持ちます。このページでは両者の構造、メリット・デメリット、適用範囲を詳しく解説し、最適な選択ができるようサポートします。金型選びに迷っている方は、ぜひ参考にしてみてください。
