1枚の平板から引き抜かれたシームレスなハウジングは、1個あたりのコストが非常に安くなりますが、設計上、1回のストロークで許容される範囲を超えて金属を伸ばす必要が生じると、状況は一変します。そうなると、カップに裂け目が生じ、金型に別のステーションを追加する必要が生じ、承認済みの見積もりではもはやその仕事を賄えなくなります。深絞り加工では、金型の製作に入る前に、形状が材料の限界値の範囲内にあるかを確認しておく買い手こそが、その恩恵を受けるのです。.

このガイドでは、工程の手順、深さを制限する比率、発注すべきシートのグレード、および一般的な欠陥を防ぐ方法について解説します。.

深絞り加工とは何ですか？

深絞りとは、パンチを用いて平らなブランクを金型のキャビティに押し込み、カップ、缶、箱などの底が閉じられた中空部品を成形する板金成形法である。ブランクホルダーがフランジを固定することで、しわが生じることなくブランクが送り込まれる。成形された部品には継ぎ目がなく、数回の絞り加工を行うことで、その深さが直径を超えることもある。.

曲げとは異なり、金属は流動します。収縮したフランジには環状圧縮応力が生じ、一方、肉厚部分には引張応力が生じます。.

プロセスの流れ（ステップバイステップ）

1. ブランキング。コイルから、部品の面積にトリム代を加えたサイズにブランクが切り出されます。.
2. クランプ。ブランクホルダーは、制御された力でブランクを金型の面に押し付けます。.
3. 最初の絞り工程。パンチがフランジを金型の半径に沿って引き伸ばし、幅広で浅いカップを形成します。.
4. 再描画。より深い部分は、より小さな工具を用いて、通常の再描画または逆再描画の手法により、再度描画されます。.
5. 必要に応じて中間焼鈍を行います。冷間加工により金属は硬化しますが、引抜き工程の間に熱処理を行うことで延性を回復させます。当社の 焼きなましガイド  その方法を説明しています。.
6. 指定がある場合は、アイロニングを行う。飲料缶の場合のように、タイトダイを用いて壁厚を薄くし、厚みを均一にする。.
7. トリミング。不均一な縁を切り取り、その部分を検査する。.

成功を左右する金型変数

コンコルディア大学の板金成形に関する講義ノートには、主要な変数が次のように挙げられている：

• クリアランス。板厚の約1.1倍、つまりシートよりもおよそ10%分厚い。.
• ダイスの半径。小さすぎると壁面が破れ、大きすぎると支持されていないフランジにしわが寄る。.
• パンチの半径。鋭すぎると、カップの底が割れてしまいます。.
• バインダー力。低すぎるとフランジにしわが寄ってしまい、高すぎると送りが出なくなり、壁面が破れてしまいます。.
• 潤滑。引き抜き用コンパウンドは、フランジの下部およびダイの半径部分における摩擦を低減します。.
• パンチ速度。適切な速度は、素材や潤滑剤によって異なります。.

どのプレス機が引き抜き成形されたシェルを加工するのに適していますか？

油圧プレスは、ストローク全域にわたって制御された速度で最大圧力を発揮します。機械式プレスは動作速度が速く、大量生産におけるトランスファー成形用の浅いカップ形状の部品に適しています。サーボプレスは、プログラム可能なスライド動作が可能ですが、コストが高くなります。生産量がそれほど多くない深絞り部品の場合、試作段階で圧力と速度を調整できるため、ダイクッションを備えた油圧プレスの方が通常、より安全な選択肢となります。.

描画比とは何ですか？また、なぜそれが奥行きを制限するのですか？

絞り比（DR）とは、ブランク径をパンチ径で割った値であり、円筒絞り加工の難易度を最も手っ取り早く確認できる指標です。講義ノートでは、これに加えて以下の2つの指標が併記されています：

ムスタンシリヤ大学の深絞り解析に関する講義では、同様の限界値が示されており、実際の限界値は工具の半径、摩擦、絞り深さ、および板材の延性と方向性に依存すると指摘されている。これらを超えると、部品は2回以上の絞り加工が必要となり、場合によってはその間に焼鈍処理を行うこともある。.

これらは大まかな目安です。限界引抜き比（LDR）とは、材料が破損することなくカップ形状に引抜き可能な最大のブランクを、パンチの直径で割った値です。これは材質や金型によって異なるため、2.0という数値は、いかなる引抜き加工においても「保証値」ではなく、あくまで選定の目安として扱ってください。.

例題：円筒形カップのブランクサイズ、DR、および力

内径50 mm、高さ40 mmのカップを、厚さ1.0 mmの板から成形します。この際、角の半径、薄肉化、およびトリムは考慮しません：

• ブランク径。ブランク面積を部品面積と等しく設定する：Db = √(Dp² + 4·Dp·h) = √(2,500 + 8,000) ≈ 102.5 mm。.
• 1回の引き出し？ DR = 102.5 / 50 = 2.05、r = 0.51。いずれも許容限界を超えているため、t/Db は 0.98% となる。2回の引き出しを計画する。.
• 2回の引き抜き。まず60 mmまで引き抜き（DR 1.71、r 0.41）、次に60 mmから50 mmまで再引き抜きを行う。.
• 初期引張力。F = π・Dp・t・TS・(Db/Dp − 0.7) という式を用い、例として引張強度を300 MPaとすると、F ≈ 57 kNとなり、トン数マージンを考慮する前の値として約6.4 USトンとなる。.
• 押さえつけ力。Fh = 0.015・Y・π・[Db² − (Dp + 2.2t + 2Rd)²] を用い、降伏強さを 175 MPa、金型半径を 6 mm とすると、約 41 kN となる。.

これら2つの強度は、ムスタンシリヤ講義で示された低炭素鋼の基準値です。コイルについては製鋼所の証明書に記載された数値を使用し、トリミング分の余分を加えてください。.

シート材の選定

ステンレスについては、当社の 304と316のステンレス鋼の比較. アルミニウムについては、当社のガイドで アルミニウム合金の材質記号および熱処理記号の読み方  合金番号だけでは不十分である理由を説明しています。.

「低炭素鋼」という表現ではなく、指定番号で引抜用鋼材を発注してください“

冷間圧延炭素鋼板の規格であるASTM A1008/A1008Mでは、商用鋼（CS）、引抜き用鋼（DS）、深絞り用鋼（DDS）、および超深絞り用鋼（EDDS）が別々の名称として記載されています。 図面に「CRS」とだけ記載されている場合は、一般用鋼材が許容されます。当社の見解：DR限界に近いシェルについては、図面にDDSまたはEDDSと明記し、製造工場からの証明書を要求してください。試作段階でグレードの代替が判明した場合のコストは、事前に指定しておくよりもはるかに高くなります。.

r値を確認してください

塑性ひずみ比、すなわちr値（縮率rとは異なります）は、シートが薄くなるのをどれだけ防ぐかを示す指標です。ASTM E517は、深絞り用シートのr値を測定するための試験方法です。平均r値が高いほど、LDRは高くなります。コンコルディアの資料によると、その典型的な範囲は加工条件によって異なるため、ご使用のコイルを確認してください：

深絞り加工における一般的な欠陥とその防止策

ほとんどのオンラインガイドでは、最後の2つを省略しているにもかかわらず、外観上のパーツは除外しています。耳が形成されるのは、rが方向によって異なるためです。その差がゼロの場合、耳は形成されません。.

本番環境でよく起こる問題とは

問題のほとんどはCAD上ではなく、トライアウトの段階で発生します。モデル化した鋼種とは異なるコイルが使われたため、きれいに破断するはずだった引き抜きカップが、最初の打撃で破断してしまいました。修正を行うたびに、金型を取り外し、半径を再調整し、再サンプリングを行う必要があります。.

サプライヤーがDRやグレードを確認する前に図面を承認した購入者は、後になって追加の検査ステーションの費用を負担することになることが多い。有限要素法によるシミュレーションは、その材料データが正確である場合に限り、そのリスクを低減することができる。.

深絞り加工のメリットと限界

利点：継ぎ目のない、気密性の高いシェル；大量生産時の単価が低い；材料の有効活用；薄い板材から剛性の高い部品が製造できる。.

制限事項：金型製作および最初の良品が得られるまでの試作期間；深さのある部品には追加の工程が必要；アイロン加工を行わない限り、底面付近の肉厚は薄く、縁付近で厚くなる。.

ディープドロー加工はどのような場合に適しているのでしょうか？

代表的な深絞り部品としては、バッテリーやセンサーの筐体、流し台、調理器具、フィルターハウジング、自動車用シェル、医療用ハウジング、砲弾の薬莢などが挙げられます。.

試作品が数個程度の場合、専用の金型をほとんど必要としないため、スピニング、ハイドロフォーミング、または機械加工の方が通常はコストが安くなります。量産となると、絞り加工の方が単価面で有利になります。どちらが割に合うかは、サイズ、深さ、材質によって異なるため、両方の方法で見積もりを提示してください。.

図面および見積依頼書（RFQ）に記載すべき事項

• 指定による材質（例：DDSまたはEDDS）、厚さ、および焼き戻し状態
• 基準直径および深さ、基準面および公差
• 薄化が最も著しい基部半径における最小肉厚
• トリム代、あるいは仕上げ縁の要件。耳を切り落とす必要があるため
• 表面が滑らかであるため、オレンジピール状の凹凸やストレッチマークは早い段階で除外される
• 年間生産量とプログラムの耐用年数――これらが引き出し数とプレス機の種類を決定する

よくある質問

深絞り加工とプレス加工の違いは何ですか？

プレス加工には、ブランキング、ピアシング、曲げ、コイン打ち、絞りなど、幅広い工程が含まれます。深絞り加工はその一つであり、板材を切断したり曲げたりするのではなく、中空のシェル状に成形する加工です。この加工にはパンチ、金型、ブランクホルダーが必要であり、深さのある部品を製造するには、複数のステーションやプレス機が必要になることがよくあります。.

適切なリミッティング・ドロー・レシオとはどのようなものですか？

大学の講義ノートによると、円筒形カップの1回の絞り加工における大まかな上限値は約2.0とされており、0.5を下回ると収縮が生じます。実際の値は、材料のグレード、r値、金型およびパンチの半径、潤滑状態、および絞り深さによって異なります。 2.0をスクリーニング値として扱い、サプライヤーに自社の試作データでこれを確認するよう依頼してください。.

破れやシワを防ぐにはどうすればいいですか？

締結力を適切に調整する：力が弱すぎるとフランジにしわが寄ってしまい、強すぎると送り止まり、壁面が破断する。ダイとパンチの半径を十分に大きくし、フランジとダイの半径部分に潤滑剤を塗布し、引き伸ばし比を許容範囲内に収める。部品の深さが深すぎる場合は、1回のストロークで無理に成形しようとするのではなく、再引き伸ばし工程を追加する。.

深絞り加工は、試作品や小ロットの生産にも利用できますか？

可能です。しかし、専用の金型や試作を行うと、少量生産の場合、1個あたりのコストが高くなってしまいます。スピニング、ハイドロフォーミング、あるいは機械加工の方が、数個程度の生産では通常、コストが安くなります。一般的な手法としては、まず別の方法で試作を行い、設計が安定し、生産数量が金型や試作への投資を正当化できるようになった段階で、金型を作成するというものです。.

引き伸ばしたカップに耳ができる原因は何ですか？

この耳出しは、面内異方性に起因しています。すなわち、シートは圧延方向に対して、方向ごとに異なる伸び方をします。その結果、カップの縁が4つ、6つ、あるいは8つの山状に盛り上がります。購入者は、面内異方性の低いシートを発注し、不均一な縁をきれいに切り落とせるよう十分なトリム余裕を設けることで、この現象を抑制しています。.

次回の部品に向けた深絞り工程の計画

価格を問い合わせる前に、形状を確認してください。ブランク、DR、t/Dbを算出し、鋼材の規格名を明記し、肉厚が重要な箇所に印を付けてください。数値から2回の絞り加工が必要と判断される場合は、各深絞りステーションごとに予算を確保してください。金型製作前にサプライヤーを精査することで、単価を安くする以上のコスト削減効果が得られます。.

Elite Mold Tech社は、そのサービスの一環として深絞り加工を提供しています。 金属プレス加工サービス. 図面は以下を通じて送付してください。 見積依頼フォーム, 、または以下のすべてのサービスをご覧ください。 Elite Mold Techのホームページ.