プレス加工外注で深絞り品のしわを抑える6つの工程条件｜試作時の確認点

プレス加工を外注して深絞り品を製作する際、品質上の課題になりやすい不具合の一つが「しわ」です。特に、円筒形状の容器や角筒形状のケース、深さのあるカバー部品などでは、板材が金型内部へ流れ込む過程で材料の一部に圧縮応力が生じ、フランジ部や側壁部にしわが発生することがあります。

しわは外観品質を損なうだけでなく、寸法精度の低下や組立時の干渉、シール面の密着不良などにつながる可能性があります。また、しわを抑えようとして加工条件を強く設定しすぎると、今度は板厚減少や割れが発生する場合もあります。そのため、深絞り加工では、しわの抑制と材料の円滑な流動を両立させることが重要です。

プレス加工の外注では、発注側が図面と材料仕様を提示するだけでは、加工条件の認識が十分に一致しないことがあります。しわ押さえ力、金型形状、潤滑条件、加工速度、素材寸法などの要素が相互に影響するため、試作段階から加工会社と条件を共有し、発生した不具合を再現性のある方法で評価する必要があります。

例えば、試作品の一部にしわが発生した場合でも、原因が材料の流入過多なのか、しわ押さえ力の不足なのか、金型の局所的な接触状態なのかによって対策は異なります。原因を特定しないまま金型を修正すると、別の位置で割れや寸法不良が生じ、試作回数が増える可能性があります。

また、試作段階では問題なく成形できた部品でも、材料ロットの変更や連続加工による金型温度の変化などで、量産時にしわが再発する場合があります。安定した生産につなげるには、良品を一度製作するだけではなく、工程条件の変動に対して品質が維持できる範囲を把握することが大切です。

本記事では、プレス加工外注で深絞り品のしわを抑えるために確認したい6つの工程条件を詳しく解説します。さらに、試作時の観察ポイント、しわと割れを区別する判断方法、外注先との条件調整の進め方まで整理します。初めて深絞り品を発注する担当者だけでなく、既存部品の品質改善や量産移行を担当する実務者にも役立つ内容です。

深絞り加工でしわが発生する仕組みと外注時の基本視点

深絞り加工とは、板材をパンチとダイによって塑性変形させ、底部と側壁を持つ立体的な形状に成形するプレス加工方法です。平らな板材から比較的深さのある部品を製作できるため、金属容器、筐体、機械部品、各種カバーなどの製造に利用されています。

深絞り加工では、板材の外周部分が中心方向へ引き込まれながら、パンチとダイの間で形状を変えていきます。このとき、フランジ部には周方向の圧縮応力が生じます。板材が圧縮に耐えられず、面外方向へ波打つように変形すると、しわとして現れます。

例えば、円形の板材を円筒状に絞る場合、外周部分の円周長は材料が内側へ移動するにつれて小さくなる必要があります。材料は塑性変形によってその変化に対応しますが、変形を拘束する力や材料流入の状態が適切でないと、局所的に波打つような変形を起こすことがあります。

しわが発生しやすい場所は、フランジ部、側壁部、角部周辺などです。ただし、どの位置に現れるかは部品形状や金型構造によって異なります。フランジ部で生じたしわが、その後の絞り工程で側壁に持ち込まれる場合もあれば、側壁の局所的な材料流動の偏りによって不整が現れる場合もあります。

ここで重要なのは、しわと割れが異なる変形状態から生じる不具合だという点です。しわは主に圧縮による面外変形と関係しますが、割れは局所的な引張変形や板厚減少が進み、材料の成形限界を超えることなどによって生じます。

しわ押さえ力を増加させれば、しわが抑制される場合がありますが、材料が流れ込みにくくなり、割れの危険性が高まることもあります。つまり、しわをなくすための条件変更が、別の加工不良を引き起こす可能性があるのです。

また、板材の異方性によって開口端に生じる耳状の高さの違いや、弾性回復による形状変化は、しわとは原因が異なります。外観上の波打ちをすべて同じ不具合として扱わず、発生位置と形状を確認することが必要です。

例えば、開口端に一定の規則性を持つ高低差が現れていても、側壁そのものに折れや局所的な座屈がない場合は、板材の方向性による耳の発生が疑われます。一方、側壁に細かな折れ筋が残る場合は、絞り工程の途中でフランジ部に生じたしわが押し込まれた可能性があります。

しわが発生する工程を調べるには、完成品だけではなく、成形途中の状態を観察することが有効です。試作設備で安全に実施できる範囲で、工程ごとの中間成形品を比較したり、条件別の試作品を評価したりすると、材料がどの段階で不安定になっているかを把握しやすくなります。

ただし、プレス設備の危険領域に手や身体を入れて成形途中の状態を確認してはいけません。中間工程の観察や成形状態の確認は、設備の安全手順に従い、外注先の担当者が適切な方法で実施する必要があります。

プレス加工を外注する場合、発注側は製品の寸法や外観要求を明確にし、加工会社は実際の設備と金型に適した工程条件を検討する役割を担います。試作段階で両者がしわの許容範囲と評価方法を共有することが、量産時の品質安定につながります。

特に、深絞り品のしわ対策では、単一の条件だけを変更するのではなく、材料、金型、潤滑、加圧、設備の関係を確認することが欠かせません。次の6つの工程条件を順番に整理することで、不具合の原因を絞り込みやすくなります。

工程条件1：ブランク寸法・板厚・材料特性を適切に設定する

深絞り品のしわを抑える最初の工程条件は、加工前の板材であるブランクの寸法と材料仕様を適切に設定することです。ブランクの形状や寸法は、絞り工程で金型内部へ流入する材料量に影響します。そのため、完成品の外形寸法だけでなく、加工前の材料寸法についても外注先と確認する必要があります。

円筒形状の深絞りでは、一般に製品の直径や深さ、板厚、底部形状などから必要なブランク寸法を検討します。初期検討では材料の体積が大きく変化しないことを前提に展開寸法を見積もる方法がありますが、実際には板厚分布の変化やトリミング代、成形条件を考慮して調整します。

ブランクが必要以上に大きい場合、余分な材料がフランジ部に残り、周方向の圧縮変形が大きくなる可能性があります。反対に、ブランクを小さくしすぎると、必要な製品高さやトリミング代を確保できない場合があります。

したがって、しわが出たからといって無条件にブランク径を小さくするのではなく、製品高さ、残存フランジ幅、材料流入量を確認しながら調整することが重要です。

例えば、円筒容器の開口部付近にしわが発生している場合、試作段階でブランク径を段階的に変更し、しわの状態と完成高さを比較する方法が考えられます。このとき、ブランク寸法以外の条件を可能な範囲で固定しておくと、変更による影響を評価しやすくなります。

角筒形状や非対称形状では、円形ブランクが必ずしも適しているとは限りません。角部と直線部では材料流入の状態が異なるため、ブランク外形の調整が必要になる場合があります。ただし、局所的な材料不足を生じさせないよう、成形後の板厚や割れの有無も同時に確認します。

板厚についても注意が必要です。一般に、板厚が薄い材料は面外変形に対する抵抗が小さくなるため、同じような加工条件でもしわが生じやすくなる場合があります。ただし、板厚だけでしわの発生を判断することはできません。材料の機械的性質やフランジ幅、金型の拘束条件が関係するためです。

外注先へ材料を指定する際は、呼び板厚だけでなく、適用する板厚公差、材質、調質状態、表面状態などを明確にしておくとよいでしょう。材料の製造ロットによって降伏強さや加工硬化特性などに差が生じる場合があり、成形条件が限界に近い場合には品質のばらつきにつながる可能性があります。

材料特性では、引張強さ、降伏強さ、伸び、塑性ひずみ比、加工硬化特性などが深絞り性の検討に関係します。これらの指標はそれぞれ異なる意味を持つため、単に伸びが大きい材料であれば深絞りに適していると断定することはできません。

また、圧延方向によって板材の変形特性が異なる場合、耳の発生や材料流入の偏りに影響することがあります。円筒品で開口端の高さが方向によって異なる場合や、角筒品で特定方向の変形が不安定になる場合は、材料の圧延方向とブランクの配置方向を確認することが有効です。

試作段階では、材料ロット、板厚実測値、ブランク寸法、圧延方向を記録し、良品と不良品の条件を比較できるようにします。

特に、外注先が材料を調達する場合と発注側が材料を支給する場合では、確認すべき管理項目が異なることがあります。発注側から材料を支給する場合は、保管状態や表面の傷、反り、油分の状態も確認します。材料が変形していると、しわ押さえ面での接触状態が不均一になり、成形時の材料流入に影響する可能性があるためです。

試作で一度良品が得られても、材料を変更した際に同じ結果になるとは限りません。例えば、同じ呼び板厚の材料でも、機械的性質や表面状態が変わると、金型内での摩擦や変形挙動が変化することがあります。

このため、量産前には材料の受入条件を明確にし、必要に応じて異なるロットでの成形確認を行うことが望ましいでしょう。

材料の変更を検討する場合には、しわの改善だけでなく、強度、耐食性、後工程の加工性、製品用途との適合性を総合的に評価します。材料変更が認められない設計であれば、金型や工程条件の調整を優先する必要があります。

ブランク寸法と材料特性は、深絞り工程全体の基礎となる条件です。ここで仕様が曖昧なまま試作を進めると、後から不具合原因を特定しにくくなります。まず材料条件を固定し、変更履歴を追える状態にすることが、安定したしわ対策の出発点です。

工程条件2：しわ押さえ力と圧力分布を調整する

深絞り加工において、しわ押さえ力は品質を左右する重要な工程条件です。しわ押さえは、金型内部へ流入するブランクのフランジ部を拘束し、周方向の圧縮によって板材が面外へ変形することを抑える役割を持ちます。

しわ押さえ力が不足すると、フランジ部の材料が浮き上がり、波状の変形が生じやすくなります。逆に、しわ押さえ力が過大になると、材料が金型内部へ流れ込みにくくなり、パンチ肩付近などに引張負荷が集中して板厚減少や割れを引き起こす場合があります。

そのため、しわ押さえ力の設定では、しわが生じないことだけを目標にするのではなく、割れや過度な板厚減少を起こさずに成形できる範囲を確認することが重要です。

例えば、試作時にフランジ部のしわが確認された場合、外注先と相談しながら、しわ押さえ力を段階的に変更して成形結果を比較します。このとき、しわの大きさや本数だけでなく、成形荷重、完成高さ、側壁の板厚、割れの有無も合わせて評価します。

しわ押さえ力を増加させた結果、しわが減少しても、底部付近の板厚が大きく減少している場合は、条件が適切になったとは限りません。品質評価では、しわの抑制と材料流入の確保を同時に判断します。

また、しわ押さえ力の総量が適切でも、圧力分布が不均一であれば、特定の位置にしわが集中する場合があります。金型の平行度、しわ押さえ面の接触状態、加圧機構の配置、材料の板厚ばらつきなどによって、局所的な拘束状態が変化するためです。

角筒形状の深絞り品では、角部と直線部で材料の変形状態が異なります。角部では材料流入や周方向の圧縮が複雑になりやすく、全周を同じ条件で押さえるだけでは、しわと割れを両立して抑えることが難しい場合があります。

こうした場合は、外注先の金型設計担当者と相談し、局所的な材料流入抵抗を調整する構造を検討します。例えば、ドロービードと呼ばれる金型上の形状を利用し、材料の流入抵抗を位置ごとに調整する方法があります。

ただし、ドロービードの追加や形状変更は、材料流入を抑える一方で、局所的な変形抵抗や板厚減少を増加させる可能性があります。そのため、しわの改善効果だけでなく、割れや表面傷への影響も確認する必要があります。

試作時には、設定したしわ押さえ力と実際の加圧状態が一致しているかも重要です。設備によっては、しわ押さえ力の発生方法や制御方式が異なり、成形ストローク中の荷重変化が品質に影響する場合があります。

特に、絞り開始時から終了時までの材料流入状態が大きく変わる形状では、一定の押さえ力だけでは十分に対応できないことがあります。設備に必要な制御機能がある場合は、ストローク位置に応じた加圧条件の変更が有効かどうかを検討します。

一方、すべての深絞り品で複雑な荷重制御が必要になるわけではありません。比較的単純な形状であれば、適切な一定荷重と金型構造の組み合わせによって安定した加工ができる場合もあります。

重要なのは、設備の機能を増やすことではなく、製品形状に対して必要な材料流入を再現できる条件を確立することです。

しわ押さえ条件を比較するときは、評価対象の試作品を同じ測定条件で検査します。例えば、周方向に複数の測定位置を設定し、しわの高さや発生範囲を比較すれば、条件変更によって全体が改善したのか、別の場所へ不具合が移動しただけなのかを判断しやすくなります。

また、試作の初期段階では、しわが発生する条件と割れが発生する条件の間に、安定して成形できる領域が存在するかを検討することが有効です。ただし、不良が生じる可能性のある条件試験は、安全性と試作目的を確認したうえで、外注先の管理下で実施する必要があります。

外注先には、しわ押さえ力の設定値だけでなく、その設定がどのような設備条件で成立したかも確認します。設備を変更した際には、同じ設定値を入力しても金型の接触状態や実際の荷重履歴が同一になるとは限りません。

良品が得られた試作条件を記録する際には、使用設備、加圧方式、設定値、成形結果を関連付けて保存することが望ましいでしょう。こうした記録があれば、量産移行時や設備変更時に条件を再確認しやすくなります。

工程条件3：ダイ肩半径・パンチ肩半径・金型クリアランスを確認する

深絞り品のしわ対策では、金型形状の確認も欠かせません。特に、ダイ肩半径、パンチ肩半径、金型クリアランスは、板材が曲げられながら移動する状態や局所的な変形抵抗に影響します。

ダイ肩半径とは、板材がフランジ部から金型内部へ引き込まれる際に通過するダイ入口の丸みです。この半径が小さすぎると、板材が急激に曲げられ、さらに曲げ戻されるため、変形抵抗が増加しやすくなります。

その結果、材料流入に必要な力が大きくなり、パンチ肩付近や側壁部に引張負荷が集中する場合があります。条件によっては、板厚減少や割れ、表面傷につながる可能性があります。

一方、ダイ肩半径が大きすぎる場合も注意が必要です。材料が十分に支持されない領域が広がると、局所的な面外変形が生じやすくなり、しわにつながることがあります。

つまり、ダイ肩半径は大きければよいわけでも、小さければよいわけでもありません。材料の板厚、機械的性質、絞り深さ、しわ押さえ条件などに応じて適切な範囲を検討する必要があります。

パンチ肩半径は、製品の底部から側壁へ移行する部分の変形に関係します。半径が小さい場合、局所的な曲げや引張変形が厳しくなり、板厚減少や割れの原因になることがあります。

反対に、パンチ肩半径を大きくすると、成形性が改善する場合があるものの、製品の要求形状や底部の平坦部分、後工程との取り合いに影響する可能性があります。

したがって、金型設計では製品図面に指定された形状を満たしながら、加工可能な肩半径を確保することが重要です。設計上の角部が厳しい場合には、製品機能に影響しない範囲で形状変更を検討することも有効です。

次に確認したいのが、パンチとダイの間のクリアランスです。一般に、深絞り加工では材料の板厚や変形状態を考慮してクリアランスを設定します。

クリアランスが狭すぎる場合、材料が金型間を通過する際の抵抗が大きくなり、意図しない板厚減少や傷、割れを発生させる可能性があります。特に、側壁部で材料が強く拘束されると、フランジ部からの材料流入にも影響することがあります。

一方、クリアランスが過大な場合には、側壁が十分に支持されず、形状や条件によっては側壁の波打ちや寸法ばらつきが生じやすくなることがあります。

ただし、しわの発生をクリアランスだけで説明することはできません。金型の肩形状やしわ押さえ条件、材料の板厚変化も合わせて評価する必要があります。

また、設計上のクリアランスが適切でも、実際の金型が偏心している場合には、周方向で隙間が不均一になることがあります。例えば、円筒形の深絞り品で片側だけにしわや傷が集中する場合、金型の芯ずれやプレス設備の平行度を確認することが考えられます。

試作時には、外注先に金型の組付け状態、パンチとダイの芯合わせ、しわ押さえ面の接触状況を確認してもらいます。必要に応じて、金型部品の寸法測定や接触状態の評価を実施し、局所的な加工不良との関係を調べます。

金型表面の摩耗や材料の凝着にも注意が必要です。試作開始直後は良好でも、加工を繰り返すうちに一部の摩擦状態が変化し、材料流入が不均一になることがあります。

例えば、特定の角部にだけしわが集中する場合、しわ押さえ力を変更する前に、その部分の金型面に傷や付着物がないか確認することで、不要な条件変更を避けられる可能性があります。

金型の修正を依頼する際は、変更箇所、修正前後の寸法、修正理由、試作結果を記録します。金型形状の変更は後から元の状態へ戻すことが難しい場合もあるため、まず調整可能な工程条件を確認し、根拠を持って修正範囲を決めることが大切です。

工程条件4：潤滑条件と金型表面の状態を安定させる

深絞り加工では、板材が金型表面と接触しながら移動するため、摩擦状態が成形品質に大きく関係します。潤滑条件が適切でないと、材料流入が不安定になり、しわや割れ、表面傷などの原因になる可能性があります。

潤滑の目的は、単純に摩擦をできるだけ小さくすることではありません。深絞り加工では、材料を滑らかに流入させたい部分と、一定の抵抗を与えて流入量を制御したい部分が存在するためです。

例えば、パンチ肩付近やダイ肩付近で過大な摩擦が生じると、局所的な引張負荷が増加する場合があります。一方、しわ押さえ面の摩擦が想定より小さくなると、同じ押さえ力でも材料が流入しやすくなり、条件によってはしわの発生に影響することがあります。

したがって、潤滑条件は使用する潤滑剤の種類だけでなく、塗布量、塗布位置、塗布方法、材料表面の状態まで含めて管理することが重要です。

試作時によくある課題は、作業者によって潤滑剤の塗布状態が異なることです。例えば、最初の試作品では十分に塗布されていたのに、次の試作品では塗布量が少なくなった場合、しわ押さえ力を変更していなくても成形結果が変わる可能性があります。

このような状態で加工条件を比較すると、しわ押さえ力の変更による影響と潤滑状態の変化による影響を区別できなくなります。

そのため、試作段階では潤滑剤の種類、塗布対象面、塗布方法、塗布量の管理方法を外注先と共有することが望ましいでしょう。

材料の表面状態も重要です。圧延油が残っている材料、洗浄済みの材料、表面処理された材料では、同じ潤滑剤を使用しても摩擦状態が異なる場合があります。

特に、材料を支給してプレス加工を外注する場合は、材料の洗浄や保管状態についても認識を合わせる必要があります。

また、金型表面に細かな傷や摩耗、付着物があると、材料の移動抵抗が局所的に変化することがあります。金型の表面状態が不均一になることで、製品の一部にだけしわや擦り傷が発生する可能性があります。

例えば、試作開始時にはしわが見られなかったものの、加工数が増えるにつれて特定の側壁に折れ筋が現れた場合、金型への材料付着や潤滑状態の変化を確認することが有効です。

ただし、金型表面をむやみに研磨すれば改善するとは限りません。研磨によって表面粗さや局所形状が変化すると、想定していた摩擦条件や接触状態が変わる場合があります。金型の表面調整は、加工会社が形状精度や表面状態への影響を確認しながら実施する必要があります。

さらに、潤滑条件は後工程との関係でも検討します。深絞り後に洗浄、接合、塗装、表面処理などを行う場合、残留する潤滑剤が後工程に影響する可能性があります。

成形性だけを優先して潤滑剤を選ぶのではなく、製品の使用環境や後工程への適合性も確認することが大切です。

試作で潤滑条件を変更する場合は、できるだけ他の条件を固定した状態で比較します。例えば、同じ材料ロット、同じブランク寸法、同じしわ押さえ力を使用し、潤滑条件だけを変えて成形結果を確認します。

評価では、しわの状態だけでなく、表面傷、板厚分布、成形荷重、完成品の寸法なども確認します。潤滑性が改善して割れが減少しても、材料流入が過大になって別の位置にしわが現れる場合があるためです。

量産工程では、潤滑剤の供給方法や塗布設備の状態を管理し、試作で確認した条件を継続できるようにします。潤滑は目立ちにくい工程条件ですが、深絞り品の品質再現性を確保するうえで重要な管理項目です。

工程条件5：絞り比・工程分割・材料流入を適正化する

深絞り品のしわ対策では、一度の加工でどこまで変形させるかという工程設計も重要です。製品の深さや直径、形状によっては、一工程だけで完成形状まで絞ろうとすると、材料の局所的な変形が大きくなり、しわや割れが発生しやすくなる場合があります。

円筒形状の深絞り加工では、加工の厳しさを検討する指標として絞り比が用いられます。一般的な初絞りの検討では、ブランク径をパンチ径で割った値などを用います。ただし、実際の成形限界は材料特性、板厚、金型形状、潤滑状態などによって変わるため、絞り比だけで加工可否を断定することはできません。

絞り比が大きくなると、一般に材料へ要求される変形が厳しくなります。そのため、しわ押さえ力だけで問題を解決しようとしても、必要な材料流入を確保できず、割れなどの不具合につながる可能性があります。

このような場合には、工程を分割する方法が検討されます。

例えば、一度目の絞り加工で比較的浅い形状を作り、次の工程でさらに深い形状へ再絞りする方法があります。工程分割により、各工程での変形を調整しやすくなる場合がありますが、工程数を増やせば必ずしわが減少するわけではありません。

再絞り工程では、初絞りとは異なる位置に圧縮応力や引張応力が生じることがあります。そのため、工程ごとの金型形状や潤滑条件、材料の加工硬化状態を考慮する必要があります。

材料や製品形状によっては、中間工程での熱処理を検討する場合もあります。ただし、熱処理の必要性や適用条件は材質と製品要求によって異なり、寸法変化や表面状態への影響も確認しなければなりません。

一方、工程分割を行わずに、ブランク形状や材料流入のバランスを見直すことで改善できる場合もあります。

例えば、角筒形状の深絞り品では、角部と直線部で必要な材料流入量が異なることがあります。直線部では比較的滑らかに材料が移動していても、角部で圧縮変形が集中し、しわが発生する可能性があります。

このような場合、ブランク外形の調整や局所的な流入抵抗の変更によって、材料の移動を均一化する方法が考えられます。

ただし、材料流入を均一にすることと、全周の流入量を同じにすることは必ずしも同義ではありません。形状によって必要な材料量は異なるため、最終形状と板厚分布を満たすように、各部の流入状態を調整することが重要です。

材料流入を評価する方法の一つに、ブランク外周の移動量を確認する方法があります。試作時に適切な方法で基準位置を設定し、成形前後の材料位置を比較すると、どの部分で材料が多く引き込まれたかを把握しやすくなります。

例えば、ある方向だけ材料の流入量が多く、その方向にしわが集中している場合、局所的な拘束不足や潤滑状態の違いが関係している可能性があります。

反対に、流入量が極端に小さい位置では、材料が十分に供給されず、板厚減少や割れが発生する場合があります。

このように、しわの発生位置だけでなく、周囲の材料流入を合わせて観察することで、対策を検討しやすくなります。

また、製品形状によっては、完成形状に近づけるための仕上げ成形工程を設けることがあります。しかし、前工程で発生した深い折れや重なりを、後工程で単純に押し潰しても、内部の不整や局所的な板厚変化が残る可能性があります。

そのため、完成品の外観だけでしわが解消したと判断せず、中間工程での変形状態と最終製品の品質を確認する必要があります。

工程分割を検討するときは、成形性だけでなく、必要な寸法精度、加工硬化、後工程、製造工程の安定性も評価します。工程を増やすことで品質管理項目が増える場合もあるため、発注側と外注先が必要な品質水準を共有し、適切な工程構成を決めることが大切です。

工程条件6：加工速度・ストローク・プレス設備の状態を管理する

深絞り加工のしわ発生には、材料や金型だけでなく、プレス設備の動作条件も関係します。特に、加工速度、ストローク位置、荷重の変化、設備の剛性や平行度などは、成形中の材料流入に影響する場合があります。

加工速度が変化すると、潤滑状態や摩擦、材料の変形挙動、金型温度などが変わることがあります。その結果、低速の試作では良好に成形できた部品でも、量産時の加工速度ではしわや割れが発生する可能性があります。

ただし、加工速度を下げれば必ずしわが減少するわけではありません。材料の特性や潤滑条件によっては、速度変更の影響が小さい場合もあります。

そのため、加工速度については、試作時と量産時の条件差を確認し、必要に応じて段階的な速度変更試験を行うことが有効です。

例えば、試作段階では低速で単発加工を行い、良品を確認した後に加工速度を上げていく方法があります。この際、速度を変更するたびに、しわの状態、成形荷重、製品寸法、表面傷、板厚分布などを比較します。

また、連続加工によって金型温度が変化すると、材料と金型の接触状態や潤滑条件が変わる場合があります。そのため、試作開始直後の製品だけでなく、一定数の連続加工後の製品も評価することが望ましいでしょう。

ストローク条件も重要です。深絞り加工では、パンチが材料に接触してから成形を完了するまでの間に、材料の変形状態が大きく変化します。

特に、しわ押さえ機構を使用する場合、加圧が始まる位置や押さえ力の変化が成形結果に影響する可能性があります。

例えば、成形開始時に十分な拘束が得られていない場合、初期段階でフランジ部にしわが生じ、その後の工程で側壁に持ち込まれることがあります。

一方、成形終了付近で材料流入が厳しくなる形状では、終盤の荷重状態が板厚減少や割れに影響することがあります。

こうした課題を確認するには、設備の設定値だけでなく、実際の動作状態を把握することが重要です。加工会社に成形荷重やストロークに関する記録がある場合、試作品の品質と対応させて分析することができます。

プレス設備の剛性や平行度にも注意が必要です。金型の組付けが適切でも、設備の状態によっては加工中の荷重分布が不均一になる場合があります。

例えば、円筒形状の製品で特定方向にだけしわや板厚減少が集中する場合、金型の偏心だけでなく、設備の加圧状態や平行度も確認する必要があります。

また、試作設備と量産設備が異なる場合には、単純に同じ数値を設定すれば品質が再現できるとは限りません。設備ごとに加圧方式、ストローク特性、しわ押さえ機構、荷重制御の特性などが異なるためです。

そのため、量産移行前には、実際に使用する設備で成形確認を行うことが望ましいでしょう。

連続加工時の品質安定性を確認するためには、加工開始時だけでなく、加工条件が安定した段階や一定数の加工後にも製品を採取して比較する方法があります。

このとき、採取した試作品がどの加工条件に対応するのかを記録しておくことが重要です。試作品に識別番号を付け、加工順序、使用設備、材料ロット、潤滑条件などを関連付けておけば、後から不具合が発生した場合にも原因を追いやすくなります。

なお、プレス設備の調整や成形途中の確認には安全上の配慮が必要です。金型内部の状態を確認するために安全装置を無効化したり、危険領域に接近したりすることは避けなければなりません。設備の停止、点検、調整は、加工会社が定める安全手順に従って実施します。

加工速度や設備条件は、単独で最適化するのではなく、材料、金型、潤滑、しわ押さえ力との組み合わせで検討することが大切です。試作時から量産時の運転条件を意識して確認を進めることで、量産開始後のしわ再発リスクを低減しやすくなります。

試作時に確認したいしわの発生位置と品質評価の方法

深絞り品のしわ対策を進める際は、工程条件を変更するだけでなく、試作品をどのように評価するかが重要です。評価方法が曖昧なままでは、外注先が改善したと判断した状態と、発注側が要求する品質水準が一致しない可能性があります。

まず確認したいのは、しわの発生位置です。フランジ部に発生したしわなのか、側壁部に残ったしわなのか、底部付近の局所的な波打ちなのかによって、検討すべき原因は異なります。

フランジ部に発生するしわは、周方向の圧縮応力と材料の拘束状態に関係することが多く、しわ押さえ力やブランク寸法、潤滑条件などが確認対象になります。

側壁部に発生するしわでは、フランジ部で生じたしわが側壁へ持ち込まれた可能性や、材料流入の偏り、金型クリアランスなどを検討します。

角筒形状の角部に集中するしわでは、局所的な材料の圧縮状態や流入抵抗の違いを確認することが有効です。

次に、しわの程度を評価します。単にしわがあるかないかではなく、しわの高さ、長さ、発生範囲、本数、位置などを必要に応じて測定すると、条件変更の効果を比較しやすくなります。

ただし、すべての深絞り品で同じ評価項目が必要になるわけではありません。製品の用途や要求品質に応じて、適切な評価方法を選ぶことが重要です。

例えば、外観部品では目視で確認できるしわや折れ筋が問題になる場合があります。一方、組立部品では、しわによって相手部品との隙間や干渉が生じることが問題になる場合があります。

シール面を持つ製品では、微小な変形が密着性に影響する可能性もあるため、外観だけでなく、必要な機能検査を行うことが望ましいでしょう。

しわの評価では、板厚測定も重要です。しわ押さえ力を強くして表面的なしわが減少しても、局所的な板厚減少が大きくなっていれば、別の不具合が発生する可能性があります。

そのため、しわの改善と同時に、特に変形が厳しいパンチ肩付近や側壁部の板厚を確認します。測定方法は製品形状や要求精度に応じて選び、必要に応じて断面観察なども検討します。

また、完成品の寸法評価では、成形直後とトリミング後で形状が変化する可能性にも注意します。深絞り後の残留応力や後工程によって、製品の形状や開口部寸法に変化が生じる場合があるためです。

試作時には、しわの観察結果と加工条件を一対一で対応させることが大切です。

例えば、しわ押さえ力だけを変更した試作品、ブランク寸法だけを変更した試作品、潤滑条件だけを変更した試作品を識別できるように管理します。

複数の条件を同時に変更すると改善効果が大きく見える場合もありますが、どの変更が有効だったのか判断しにくくなります。そのため、初期の原因調査では変更項目を絞り込み、必要に応じて複数条件の組み合わせを確認する進め方が適しています。

試作品の写真を残す場合は、撮影方向、照明条件、製品の向き、識別番号をできるだけ統一します。しわは光の当たり方によって見え方が変わるため、撮影条件が異なる写真だけでは改善状況を正しく比較できない場合があります。

特に、金属表面の反射が強い製品では、同じ位置から撮影しても照明によってしわの見え方が変化することがあります。目視検査と寸法測定を組み合わせ、必要な品質判断を行うことが重要です。

さらに、試作では良品が得られる条件だけでなく、品質が変動しやすい条件を把握しておくと、量産移行時の判断に役立ちます。

例えば、しわ押さえ力をわずかに変更しただけでしわや割れが発生する場合、その条件は工程変動に対する余裕が小さい可能性があります。

このような場合は、一度良品が得られたことだけで量産可能と判断せず、材料や設備の通常のばらつきを考慮した確認を行うことが望ましいでしょう。

試作評価の目的は、不良を一時的に消すことではありません。品質要求を満たす状態を繰り返し再現できる条件を見つけることが、プレス加工外注での重要な確認点です。

プレス加工外注で手戻りを減らす仕様共有と改善の進め方

深絞り品のプレス加工を外注する際、工程条件の調整を円滑に進めるには、発注側と加工会社の情報共有が欠かせません。図面を渡して加工を依頼するだけでは、しわの許容範囲や試作で重視する評価項目が十分に伝わらない場合があります。

まず、発注時には製品の用途、材質、板厚、主要寸法、公差、外観要求、後工程の条件を明確にします。

特に、しわに関する要求は、製品のどの部分で問題となるのかを具体的に伝えることが重要です。

例えば、トリミングによって除去される部分の一時的なしわと、最終製品の機能面に残るしわでは、品質上の扱いが異なる場合があります。

ただし、除去予定の部分に発生したしわであっても、成形中に折れが側壁へ持ち込まれたり、製品本体に傷や変形を残したりする可能性があります。そのため、除去される部分だから無条件に許容できるとは限りません。

発注側は、最終製品に残る部位と除去する部位を明確にし、外注先と検査範囲を共有する必要があります。

また、初回試作の目的も明確にしておくことが望ましいでしょう。

初回試作では、まず成形可能性を確認する段階なのか、最終製品の寸法精度まで評価する段階なのかによって、必要な確認内容が異なります。

成形性を確認する段階では、しわや割れの発生位置、材料流入、板厚分布などが重要になります。一方、量産条件を確定する段階では、連続加工時の品質安定性や検査方法、工程管理条件まで確認する必要があります。

試作で不具合が発生した場合は、発注側が一方的に対策方法を指定するのではなく、加工会社から原因の見解と改善方法を確認することが大切です。

例えば、側壁にしわが発生した場合、しわ押さえ力の不足が疑われることもありますが、金型の芯ずれや潤滑状態の偏りが関係している可能性もあります。

原因を十分に確認せずに押さえ力だけを増加させると、しわは減少しても板厚減少や割れが発生する場合があります。

改善を進める際には、現状の不具合を記録したうえで、変更する工程条件と期待する効果を整理します。そして、変更後の試作品を同じ評価方法で検査し、改善効果と新たな不具合の有無を確認します。

このような手順を踏むことで、試作を繰り返しても原因が分からない状態を避けやすくなります。

また、金型修正と工程条件の調整は区別して管理することが重要です。

しわ押さえ力や潤滑条件などの調整で改善できる場合もありますが、金型の肩半径やクリアランスなどを修正する必要がある場合もあります。

金型修正を実施した場合は、修正前後の状態を記録し、その後の成形条件と関連付けておきます。これにより、別の不具合が発生した場合にも、どの変更が影響した可能性があるかを確認しやすくなります。

試作段階では、図面の改訂管理にも注意が必要です。発注側が製品形状を変更した場合、その変更が加工会社の使用する図面や金型修正指示に正しく反映されているか確認します。

特に、角部半径、絞り深さ、フランジ幅、開口部寸法などの変更は、材料流入や成形難易度に影響する可能性があります。

製品寸法の変更を単なる軽微な図面修正として扱わず、必要に応じて成形条件への影響を再評価することが望ましいでしょう。

量産移行前には、試作で確立した条件を量産工程で維持できるか確認します。

材料の調達条件、使用設備、金型の管理方法、潤滑方法、しわ押さえ条件、検査基準などについて、発注側と外注先で認識を合わせることが重要です。

また、工程変更が発生した場合に、どの範囲の再確認を行うかも決めておくとよいでしょう。例えば、材料ロット変更、設備変更、金型修正、潤滑剤変更などが行われた際には、その変更によって深絞り品質が影響を受ける可能性を検討します。

すべての変更で同じ規模の再試作が必要になるわけではありませんが、品質に影響する可能性がある変更を見落とさない管理が求められます。

プレス加工外注では、加工会社の技術力だけでなく、発注側が必要な品質条件をどれだけ具体的に伝えられるかも重要です。工程条件と試作結果を共有し、判断根拠を残しながら改善を進めることで、手戻りや認識違いを減らしやすくなります。

まとめ：6つの工程条件を記録し、安定した深絞り加工につなげる

プレス加工外注で深絞り品のしわを抑えるためには、単一の工程条件だけに注目するのではなく、材料、金型、潤滑、加圧、工程設計、設備状態を総合的に確認することが重要です。

今回解説した6つの工程条件は、ブランク寸法・板厚・材料特性、しわ押さえ力と圧力分布、金型の肩半径とクリアランス、潤滑条件と金型表面状態、絞り比と工程分割、加工速度と設備状態です。

これらはそれぞれ独立した条件ではなく、相互に影響し合っています。

例えば、しわ押さえ力を強くすると、フランジ部のしわは抑えられる場合がありますが、材料流入が不足して割れが発生する可能性があります。また、潤滑条件を変更すると、しわ押さえ力を変更しなくても材料の流入状態が変わる場合があります。

そのため、しわの発生原因を正確に把握するには、試作時の条件と成形結果を関連付けて記録し、変更した条件の影響を確認することが大切です。

試作では、しわが減少したかどうかだけでなく、板厚分布、割れ、表面傷、寸法精度、後工程への影響なども確認します。最終的には、良品を一度得ることではなく、量産時にも品質を安定して再現できる条件を確立することが目標になります。

また、プレス加工の外注では、図面や検査成績だけでなく、試作時の写真、金型の設置状況、設備の識別情報、加工条件の変更履歴なども重要な管理情報になります。

複数の製造拠点や協力工場で試作・検査を行う場合には、どの場所で、どの設備を使用し、どの条件で評価したのかを整理しておくことで、後から不具合の経緯を確認しやすくなります。

こうした製造拠点や現場の記録管理には、現場写真や位置情報、作業記録を関連付けて管理できるLRTK Phoneを活用する方法もあります。

例えば、工場内外の設備設置場所や金型の保管・搬送に関する現場記録を写真と位置情報で整理し、試作記録や変更履歴との対応を管理することで、関係者間の情報共有に役立てることができます。ただし、金型寸法や製品のしわ高さなどの精密な品質検査については、要求精度に適した測定機器を別途使用する必要があります。

LRTK Phoneによる現場記録と、加工会社が管理する成形条件や品質検査データを適切に関連付ければ、製造拠点をまたぐ情報の整理や、試作から量産への引き継ぎを進めやすくなります。

深絞り品のしわ対策では、加工条件を調整する技術的な取り組みと、その結果を正しく共有・記録する管理体制の両方が大切です。発注側と外注先が品質要求と工程条件を明確にし、試作結果を継続的に確認することで、安定したプレス加工と品質トラブルの低減につなげていきましょう。