【金型事例】扇状3Dブラケットの割れ・ばらつきを防ぐ金型設計の工夫
順送プレス金型
加工詳細
- 製品名
- GSTブラケット
- 材質
- JSC270E
- 業界
- 自動車
加工内容・特徴
目次
1. はじめに：3D成形の金型における「割れ・ばらつき」の克服
取付面が扇状に広がる3D形状のブラケット加工は、金型内での材料流動が複雑なため、局所的な応力集中が避けられません。特にJSC270Eのような材料では、無理な金型成形は「割れ」や「微細亀裂」を引き起こし、製品寸法の大きな「ばらつき」へと繋がります。
本事例では、順送金型と単発金型（ピアス＆トリム）を組み合わせ、材料をいかに素直に流すかという「金型設計」と「ベンドタイミング制御」を軸に、量産レベルでの安定化を実現した手法を解説します。
2. 製品概要と金型加工スペック
複雑な3D形状を、順送から単発への工程分離により、金型精度を最大限に引き出しています。
| 製品名 | GSTブラケット |
|---|---|
| 材質 | JSC270E（深絞り用冷延鋼板） |
| 板厚 | 1.6mm |
| 成形構成 | 順送プレス金型 ＋ 単発プレス金型（ピアス＆トリム） |
3. 金型製作・加工における主な課題
- 引張応力による金型内での割れ：扇状の広がり部分で材料が限界を超えて引っ張られ、成形不良が発生する。
- 3D金型形状の安定化：スプリングバック（跳ね返り）により、金型設計値通りの角度精度が出にくい。
- 金型間の精度連携：順送から単発への移載後も、穴位置基準がズレない金型構造が求められる。
4. 安定量産を可能にする「金型工法設計」の工夫
① トリムライン最適化（金型設計による割れ対策）
金型内でのひずみを分散させるため、展開形状を再設計しました。「材料が素直に流れる金型R形状」への見直しにより、割れ・微細亀裂の発生率を大幅に低減しました。
② ベンドタイミング制御（金型構造の最適化）
一度に曲げず、金型内の複数ステージで段階的に成形。金型側で角度のばらつきを抑え込む「調律」を行っています。
③ 単発一工程（ピアス＆トリム）による最終仕上げ
成形後のワークに対し、最終的な外形と穴位置を「単発工程」で仕上げます。順送内ですべて完結させず、あえて別工程で抜き加工を行うことで、成形時の歪みに影響されない「狙い通りの穴位置精度」を確実に確保しています。
5. よくある質問（FAQ）
Q1. なぜ順送金型だけで完結させず、単発工程を組み合わせるのですか？
A. 3D形状が複雑な場合、金型内での成形歪みが最終的な穴位置に影響しやすいためです。あえて最後に単発金型で抜き加工を行うことで、歪みの影響を遮断し、高い位置精度を安定して出すことができます。
Q2. ハイテン材など、より強度の高い材質でも対応可能ですか？
A. こうした複雑形状をハイテン材で成形する場合、割れのリスクはさらに高まります。そのため、今回のような「応力を分散させるトリム設計」や事前の検討がより不可欠になります。材質に合わせた最適な工法提案を含め、まずはご相談ください。
Q3. 図面段階から、割れにくい形状のアドバイスはいただけますか？
A. もちろんです。製品の機能を維持しつつ、プレス加工時のリスクを抑えるための形状変更（VA/VE提案）を、図面検討の段階からサポートいたします。
Q4. 単発工程を増やすとコストが上がりませんか？
A. 工程数は増えますが、その分、量産時の不良率が下がり、結果としてトータルの製品コストや金型のメンテナンス費用を抑えることが可能です。
6. まとめ：難形状こそ「金型の知恵」が活きる
扇状の3Dブラケットのような難形状において、無理な力で成形することは禁物です。材料が「どう流れたいか」を理解し、金型設計のトリムラインとタイミングで導いてあげることこそが、割れのない高品質な製品を生み出します。
順送金型と単発金型の最適な組み合わせによる、効率と精度の両立。難形状のプレス金型設計でお困りの際は、ぜひ当社の知恵をご活用ください。
