プレス加工では、金属を切断する際に「ダレ」「せん断」「破断」と呼ばれる特有の現象が発生します。プレス加工の断面において「せん断面」比率が高くなることで、製品の機能性や耐久性、さらには外観品質を向上させることができます。
そしてこの「せん断面」は、板厚1mm以下の薄板プレス加工においても適用されます。 「板厚1mm以下でも「せん断面」は必要なの？」と思われる方もいらっしゃるかもしれません。しかしコネクタ端子やコンタクト等においては、薄板の断面にも機能性を持たせることもあります。
ここでは、プレス加工におけるせん断面の特徴から、板厚1mm以下の薄板プレス加工においてもせん断面が必要な理由、せん断面比率を高めるポイント、そして当社だからこそ可能な板厚1mm以下の薄板プレス加工における精密せん断加工の特徴から、実際に当社で製作した薄板プレス加工品まで、まとめてご紹介いたします。
プレス加工における「せん断面」とは？
プレス加工は、金属を機械で圧縮・変形させて目的の形状に加工する加工方法です。プレス加工では、金属を切断する際に「ダレ」「せん断」「破断」と呼ばれる特有の現象が発生します。これらの現象を適切に理解し、制御することで、製品の断面品質を向上させることができます。
プレス加工では、パンチとダイの間に金属を挟み込み、圧力を加えることで金属を切断します。この際、以下の3つの断面が形成されます。
- ダレ：切断面の最初に現れる部分で、金属が塑性変形を起こして滑らかに曲がる箇所です。これが多すぎると、製品の寸法精度が悪化します。
- せん断面：金属が純粋にせん断力によって切断された部分です。せん断面は、断面品質を評価する重要な要素であり、滑らかで直線的な状態が理想とされます。
- 破断面：最後に発生する部分で、金属が引き裂かれて破断する領域です。破断面が広いと粗さが増し、接触端子や機械部品の機能性に影響を及ぼす可能性があります。
なぜ「せん断面」比率が重要なのか
プレス加工の断面において「せん断面」の比率が高いことは、製品の機能性や耐久性、さらには外観品質に直結する重要な要素です。特に精密部品や接触端子のような製品では、せん断面が設計仕様の一部として求められるケースも多くあります。
せん断面には大きく3つの役割があります。
- 機能性の向上
- 寸法精度の確保
- 表面粗さの改善
まず、せん断面が滑らかで均一な仕上がりになると、部品同士の接触面積が広がり、電気的接触や機械的安定性が向上します。特に接触端子などの断面に機能性を持たせるような製品では、安定した電流の流れや機械的な信頼性を確保することができます。また高いせん断面比率によって、プレス加工部品の寸法誤差を最小限に抑えることができ、同じく機械的な安定性や品質向上につなげることができます。そして滑らかなせん断面は、研磨やコーティング等、加工後の仕上げ作業の負担を軽減します。
板厚1mm以下であっても「せん断面」は必要？
板厚1mm以下の薄板プレス製品は、断面が非常に薄くなるため、加工後の断面に機能性が求められない場合も少なくありません。しかし、特定の用途や設計条件下では、せん断面が製品の性能や信頼性に大きく影響するケースがあります。そのため、板厚1mm以下の薄板であっても「せん断面」の品質が問われる状況は、決して珍しくありません。実際に板厚1mm以下のプレス製品で「せん断面70%以上」のような条件が付いた図面をいただいた事例もございます。
板厚1mm以下の薄板プレス加工において「せん断面」比率を高めるためのポイント
板厚1mm以下の薄板プレス加工では、せん断面比率を高めるために、高度な技術力と精密な加工プロセスが求められます。特に、プレス金型の構造設計や加工工程の最適化、高精度な金型部品製造が成功の鍵を握ります。
適切なクリアランスに調整されたプレス金型設計
せん断面比率を高めるには、パンチとダイのクリアランス（隙間）を最適化することが不可欠です。クリアランスが適切でないと、ダレや破断が多くなり、せん断面の比率が低下します。これを避けるため、加工材料や板厚に応じたプレス金型の構造設計が求められます。
加工工程の最適化（シェービング工程）
シェービング加工は、せん断面をさらに滑らかに整えるための工程です。このシェービング加工工程を追加することで、せん断面比率を高めるだけでなく、断面の均一性を向上させることが可能です。ただしシェービング加工を取り入れる際は、取り代（削る部分）の設計が極めて重要です。シェービング加工で取り代が多すぎると、加工精度が悪化してしまう恐れがあります。一方で、取り代が少なすぎてもせん断面の改善が不十分となり、製品仕様を満たさない場合があります。
また、せん断面の品質向上には、シェービングの工程数も影響します。必要に応じて複数回のシェービングを行うことで、要求されるせん断面比率を達成することが可能です。ただし、工程数が増えるとコストと納期に影響するため、効率化の工夫が重要です
高精度なシェービング工具・金型部品
薄板プレス加工をする際には、そもそも高精度なプレス金型でなければいけません。そのため、薄板プレス加工のシェービング加工になると、さらに高精度な金型部品を製造する必要があります。
ナカトガワ技研だからこそ可能な薄板精密せん断プレス加工
当サイトを運営するナカトガワ技研では、板厚1mm以下の薄板プレス加工においても、高品質なせん断面を安定的に実現するための独自技術と強力なサポート体制を備えています。ここでは、当社の特徴を3つの視点からご紹介します。
1. シェービング工具の内製化による柔軟な対応力
一般的な薄板プレス加工業者では、シェービング加工に必要な工具を外部から調達するケースが多くなります。しかし、ナカトガワ技研ではシェービング工具を自社で設計・製造しています。そのため、お客様の要求仕様に合わせて柔軟に工具設計をすることができ、またシェービング工具の製作におけるリードタイムの短縮、コスト削減、高精度な品質管理にもつなげることができます。
2. 順送金型の設計ノウハウ
当社の金型設計チームは、板厚1mm以下の薄板プレス加工用の順送金型の設計において、国内屈指の豊富な経験と実績を保有しています。特に量産用の順送プレス金型においては、せん断面比率を指定いただくケースもございますが、当社ではこれまでに培った経験を活かして、最適な順送プレス金型の設計提案をいたします。
3. 隠れたニーズを捉えるヒアリング力
コネクタ端子のような製品においては、製品図面では指定がないものの、接触端子として使用される場合には、せん断面にしないといけない場合も多々ございます。そのため当社では、お客様のご要望や製品の最終用途を詳細にヒアリングすることで、ただ図面通りに加工するだけでなく、積極的にせん断面比率を向上させる提案も行っています。
当社の試作順送プレス金型の3つの特徴
当社が製造する試作順送プレス金型には、大きく３つの特徴でまとめられます。
量産精度
当社の試作順送プレス金型では、特に順送レイアウトにこだわった設計をしております。そのため、±0.01程の量産順送プレス金型と同等の精度で試作サンプル品の製品精度を出すことができます。
＞＞試作から量産まで、0.03~1mmの薄板プレス加工に対応いたします。
短納期/低コスト
薄板プレス加工センターでは、試作順送プレス金型において標準化システムを採用しております。こちらの標準ダイセットは、当社独自の特許も取得しており、他社では真似できない短納期と低コストで試作順送プレス金型を提供することができます。
標準ダイセットと当社独自の工程集約パーツ加工を組み合わせることで実現しています。
生産性
当社の試作順送プレス金型は、準量産対応をすることができます。具体的には、300万pinまでのつなぎ量産対応をすることができます。
試作順送プレス金型の製造における２つのポイント
特に当社の試作順送プレス金型のポイントになっている、標準ダイセットと工程集約パーツに関して説明いたします。
標準ダイセットシステム
上写真のように、当社の試作順送プレス金型では、共通ユニットとサブユニット（赤枠）を分割しております。お客様の製品の大きさやピッチ、材幅によってサブユニットの大きさを数種類の中より選択し、サブユニットのみを製作する構造をとっております。またタイプ種類については、レイアウト長毎に７種類を用意して、柔軟な対応ができるようにしております。
工程集約パーツ
例として、量産順送用のレイアウトで工程では7工程となっていた薄板プレス加工品を、工程集約をした抜きパンチを製造することにより、6工程を削減して1工程で済むようにした事例がございます。このように、製作する部品数が大幅に削減し、さらに通常は7回の抜き加工で製造していた製品を1回の抜き加工で加工できるようになるため、どこにも負けない短納期と低コストでの金型提供を実現しております。
＞＞【技術提案】工程集約パーツによるスリット抜き加工でコストダウン
薄板プレス加工センターの薄板プレス加工の特徴
薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研は、宮城県石巻市で順送プレス金型の製造をつづけて35年、「知る人ぞ知る」東北最大手の試作順送金型メーカーです。
当社による薄板プレス加工・順送金型の特徴は、主に下記の通りです。
様々な薄板プレス製品の加工実績
薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研では、これまでに様々な薄板プレス加工を行ってまいりました。業界としては、電子機器業界から自動車、産業機器向けに、国内外問わず様々な場所で当社製の薄板プレス加工品が使用されています。
板厚は0.05mmまでの薄いコンタクトの製造実績もございます。またピッチに関しても、0.35mmといったマイクロピッチコンタクトも多数製造実績がございます。
形状に関しては、単純な抜き形状から、先端部分を曲げ加工したR接点形状や、芯金が入らないバネ構造、高精度曲げ加工によるBOX・シェル形状のような、様々な形状の薄板プレス加工品を製造してまいりました。
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幅広い薄板プレス加工への対応力
上記のような様々な製品の薄板プレス加工に対応するには、薄板プレス加工のノウハウが求められます。特に順送金型を用いた量産前試作から量産段階での薄板プレス加工では、大量生産を前提とした中で、品質とコストのバランスを取った薄板プレス加工の技術が必要となります。詳細は下記をご覧ください。
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薄板プレス加工のトラブル解決力
順送金型による薄板プレス加工では、バリや反り、カス上がり、打痕などのプレス加工特有の問題も多く発生します。しかし当社では、量産前試作段階での品質・機能確認のための薄板プレス加工品を数多く製作してきた実績をもとに、薄板プレス加工におけるトラブル解決力を磨いてきました。詳細は下記をご覧ください。
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お客様から選ばれ続けるサービス対応力と安心感
当社では、ロット1万~300万の薄板部品の試作プレス加工から、試作順送金型、量産順送金型まで一貫生産を行っております。特に試作順送プレス金型に関しては、多くのお客様から好評のお声をいただいております。
こちらの動画では、薄板プレス加工センターの順送プレス加工をスケルトンをもとにご紹介しております。
薄板プレス加工センターの高精度薄板プレス加工品の製品事例
続いて、薄板プレス加工センターによる製品事例をご紹介いたします。
FFC/FPC用シグナルコンタクト
こちらは民生および弱電用途のFFC/FPC用シグナルコンタクトです。材質はC5210-EH、板厚は0.15mmでピッチは4.0mm、試作順送プレス型として製造いたしました。
このコンタクトは、接点部にフレや転びなどの、板厚方向の規格があり、細かな調整を行うことで公差を±0.015mmに収める必要がありました。ほぼ打ち抜きのみの加工であるため、全体的に公差が厳しいという特徴があります。また、顧客の要求に応え、改造と機種追加を行い、12種類程度の製品形状を試作しました。
R接点形状付き スイッチコンタクト
こちらは、電子機器業界で使用されるリン青銅（C5210R-SH）製のスイッチコンタクトです。板厚は0.15mm、ピッチは18mmで、量産順送金型にて製造いたしました。
拡大写真だとおわかりいただけますが、こちらのスイッチコンタクトでは先端が滑らかなR接点形状となっています。順送プレス加工をする中で曲げ加工を行い、先端形状を加工しておりますが、この端子のばらつき管理をするのが非常に困難でした。
車載用部品向け NKC286製コンタクト
こちらは、車載用部品として使用される、コルソン合金（NKC286）製のコンタクトです。板厚は0.2mm、ピッチは2.0mmで、試作順送金型にて製造いたしました。
2回折り返し曲げコンタクト
こちらは、リン青銅（C5191R-H）製の2回折り返し曲げコンタクトです。板厚は0.15mm、ピッチは2mmで、試作順送金型にて製造いたしました。
こちらのコンタクトは、写真のように2回の折り返し曲げ加工を行っています。曲げ加工の最小公差は±0.02となっていますが、折り返し曲げにより寸法精度の累積が製品精度に影響してしまうため、難易度の高いプレス加工品と言えます。
C7035R-XE製 コンタクト
こちらは、コルソン系銅合金（C7035R-XE）製のコンタクトです。板厚は0.07mm、ピッチは0.7mmで、試作順送金型にて製造いたしました。
このコンタクトは、フープ材からの試作順送プレス加工にて製造しており、0.35mmという非常に狭ピッチである点が大きな特徴です。今回は試作のため、ロットは20万個でしたが、当社の試作金型では最大で400万pinまで製造可能です。
車載用部品向けコルソン合金製コンタクト
こちらは、車載用部品として使用される、コルソン合金製のコンタクトです。板厚は0.1mm、ピッチは2.0mmで、量産順送プレス金型にて製造いたしました。
こちらのコンタクトは、4個取りにて製造を行っており、製品内に板厚の1/2に当たる0.05mmのスリットが入っています。さらに抜き曲げの最小公差が±0.01mmという、非常に高精度なコンタクト部品でした。
NKT322-H製 民生用端子
こちらは、民生用として使用されるNKT322-H製の民生用端子です。板厚は0.2mm、ピッチは13.8mmで量産順送金型にて製造いたしました。
接点部は、1mmと1.5mm押した場合で、それぞれの場合でかかる荷重に規定値があるという、2段階の荷重規定値を満たす必要がありましたが、当社独自の型構造によって安定した曲げ寸法を実現しております。
3回折り返し曲げコネクタ用端子
こちらは、車載用部品として使用される、リン青銅（C5210R）製の3回折り返し曲げコネクタ用端子です。
3回の折り返し曲げ加工を順送プレス加工にて行っています。この寸法公差が±0.1mmとなり、さらに上面と底面の平行度が0.05、対称度も0.16という高精度なコネクタ用端子部品です。
試作プレスフィット端子
こちらは自動車業界で使用されるC7025-TM03製のプレスフィット端子です。板厚は0.64mm、ピッチは2.2mmで、試作順送金型にて製造いたしました。
プレスフィット端子は、穴部分の抜き加工が最も難易度が高くなります。こちらのプレスフィット端子についても、板厚0.64mmに対して、幅0.3mmの薄肉へ行う抜き加工で、プレスフィット部の断面対角寸法公差は±0.03mm、さらにプレスフィット部のスリット抜きについては0.5t以下という、高難易度の薄板プレス加工品でした。
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薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研は、宮城県石巻市で順送プレス金型の製造をつづけて35年、「知る人ぞ知る」東北最大手の試作順送金型メーカーです。
当社では、金型製造やプレス加工に必要な設備が全て整った設備体制により、金型の設計製造から検査、プレス加工まで一貫して行うことができます。
またナカトガワ技研の加工技術は、米粒ほどの大きさにも加工することができるのは当たり前。そのような高精度加工を安定的に行う当社の技術力こそが、高精度金型部品加工を実現するためのポイントです。
さらに当社では、累計3,000型の順送金型の製作実績があり、今までの試作品をスケルトンとして全てサンプル保存しております。この蓄積されたサンプルにより構築された当社のアイデア力で、お客様のご要望に応えて様々な金型形状を生み出します。
ナカトガワ技研では、板厚0.03~1.0mmの薄板順送プレス加工を得意としております。 特に試作～中量産用の試作金型の設計・製造に強みがある当社は、試作・中量産のプレス加工にも対応しております。この領域のプレス加工では、当社は負けない自信があります。
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