背景
株式会社ツバメックスはプレス金型やプラスチック金型の設計・製造のほか、金属プレス加工やプラスチック成型品加工などの量産を手掛けております。国内金型業界で最も早く市販CADシステムを導入したNC加工を取り入るなど、金型設計のデジタル化の先進企業として広く知られています。自動車のみならず、幅広い製品の金型製作に取り組んでおり、大小さまざまなトライプレス設備を保有しています。金型製作時のトライアウトに使用する設備は、加工に必要な荷重と設備の空き状況を考慮して決定されます。これまでも、納入先のプレス設備によらず、機差のない金型づくりに長く取り組まれてきました。しかし材料の超高強度化に伴って、金型製作時に社内トライアウトでは設定公差を満たしているにもかかわらず、金型納品時の量産メーカー設備でのトライアウトでは精度が変化してしまうという課題がありました。スプリングバック見込み、ダイスポッティングなどをデジタルでやり切り、金型の補正を少しでも削減するため、また納入する金型の品質を少しでも高めるために、金型たわみによる精度変化が課題と考えられていました。
ETD機能
株式会社ツバメックスではR11からAutoFormに実装された金型たわみ解析機能に着目し、これらの課題に対してアプローチできないかを検討しました。高張力鋼板では上型と下型のみのフォーム成形が一般的であり、パネル精度に影響する金型の変形は基本的に下死点で発生することから、R11におけるETD機能でも変形を掴むには十分と判断し、解析を実施しました。解析にはCADでモデリングされた上型と下型の3D構造の形状データを使用しました。
図1. 金型たわみ解析のイメージ
プレスの変形条件
金型のたわみを正確に計算するためには、金型が設置されているラムまたはボルスタの変形について、設定条件として入力する必要があります。株式会社ツバメックスではプレス機にかける荷重の大きさと、ラムまたはボルスタの変形量の関係性について、これまでの経験からある程度変形量（特定の荷重をかけたときのラム、ボルスタにおける最大変位量）を把握していました。また金型の外周部分については変位ゲージを使用して実際に変形前後の差異を測定したデータを保有していたため、測定経験のある部位の変位量が実際と解析で一致するようにプレス機（ラム、ボルスタ）の変形モデルを推定しました。
図2. 金型外周の変形量測定イメージ
プレス特性を決定した際の金型たわみの計算結果は以下に示すとおりになりました。成形面中央付近で変位量が最も大きくなり、下死点で金型が一部開いていることがわかります。つまり、後工程で再成形が可能だとしても、最終パネル精度に影響するレベルの金型変形が発生している可能性があることがわかります。
図3. 実機での測定値からプレス特性を決定した際の型外周のたわみ量
プレス機差の影響調査
実測たわみ量を参考にして決定したプレス特性を利用して、プレス機差による精度の違いを検証しました。複数あるプレス設備から600tプレスと2000tプレスを例に選び、それぞれを使って同じ金型で成形した場合の金型のたわみ量の比較を下図に示します。設備剛性の高い2000tプレスを使用した場合、600tプレスで成形した場合の金型たわみ量に対しておよそ60%程度の変形量になることがわかりました。
図4. 異なるプレス機での最大たわみ量の比較
また同じ2000tプレスを利用した場合でも、金型の設置方向の違いにより変形量に差があることも検証によってわかりました。
図5. プレス機への金型配置の違いによる最大たわみ量の比較
さまざまな金型の構造、保有する他のプレス機におけるたわみ量なども各種比較検討することで、現在では納入先の量産プレスで最も品質が高くなるトライプレスの選定や、より機差の発生しにくい金型構造の設計を行うことができるようになりました。また、異なる材質や板厚でもたわみ検討を進めることで、これまで製作したことのない部品向けの金型、納入先プレスラインであっても、事前に金型の品質を高めるためのノウハウを蓄積しています。
まとめ
さまざまなプレス設備、材質、型構造に対する金型たわみ解析を行うことで、プレス機差がどの程度発生するかを事前に把握することができるようになり、金型の納入先の量産ラインに合わせてどの社内設備を利用して精度玉成を行うのが良いかを事前に判断できるようになり、また機差を最小化したより品質の高い金型を製作することが可能となりました。
上記に加え、今後もお客様に満足いただく金型を製作する為、新しい技術への探求、挑戦並びに努力を続けています。
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（企業概要）
株式会社ツバメックス
創業：1982年
所在地： 新潟県新潟市西蒲区高野宮3283－1
代表者：代表取締役 出口 次男様
資本金：40百万円
売上高：3,803百万円 (2022年12月期)
従業員数：170名 (2025年10月現在)
事業内容：自動車、建築資材、家電製品等のプレス金型、モールド金型の製造及び
金属部品のプレス加工、プラスチック成型品の製造
URL：https://www.tsubamex.co.jp/
