1. プレス加工でよく発生する不具合とは？

プレス加工は、金属材料を高精度で成形できる優れた加工技術ですが、さまざまな不具合が発生する可能性があります。これらの不具合は、金型の設計ミス、材料の選定ミス、加工条件の不適切な設定、機械のメンテナンス不足など、複数の要因によって引き起こされます。今回は、プレス加工においてよく発生する代表的な不具合と、その主な原因について解説します。

 

1-1. プレス加工で発生しやすい不具合

プレス加工で発生する不具合にはさまざまな種類がありますが、特に多くの現場で問題となるのが以下の5つです。

① バリ（Burr）

【症状】
金属板の打ち抜きやせん断加工時に、加工端面に鋭い突起や不要な出っ張り（バリ）が発生する。

【主な原因】

• ・金型の刃先の摩耗や損傷
• ・クリアランス（パンチとダイの隙間）の不適切な設定
• ・適切でないせん断条件

【影響】

• ・製品の仕上がり品質が低下し、後工程でバリ取りが必要になる
• ・バリが鋭利な場合、作業者が怪我をするリスクがある

 

② クラック（亀裂・割れ）

【症状】

プレス加工中に材料に細かな亀裂や割れが発生する。特に曲げ加工や深絞り加工時に起こりやすい。

【主な原因】

• ・材料の延性不足（硬すぎる材料の使用）
• ・加工時の応力が高すぎる（曲げ半径が小さすぎる、深絞りの条件が過酷）
• ・金型の設計不良

【影響】

• ・強度不足による製品の破損リスク
• ・クラックが成長して、最終製品の耐久性が低下する

 

③ 変形（曲がり・歪み）

【症状】

プレス加工後に部品が意図しない方向に曲がったり、歪んだりする。

【主な原因】

• ・材料の弾性変形が大きい
• ・金型の圧力バランスが不均等
• ・プレス機の荷重設定が適切でない

【影響】

• ・組み立て時に部品が正しく嵌合せず、不良品となる
• ・修正作業が増え、生産効率が低下する

 

④ 寸法不良

【症状】

プレス加工品の寸法が設計図通りにならず、規格外になってしまう。

【主な原因】

• ・金型の摩耗による加工精度の低下
• ・材料のバネバック（元に戻ろうとする力）
• ・プレス機の精度や加工条件の不安定さ

【症状】

• ・部品が適切に組み立てられず、製品の品質が低下
• ・製造コストが増加（追加工や修正作業が発生）

 

⑤ スクラップ（材料の無駄）

【症状】

加工後に使用できない材料部分が多く発生し、歩留まりが悪くなる。

【主な原因】

• ・材料レイアウト（ネスティング）の設計ミス
• ・打ち抜き順序の最適化不足
• ・金型の適切なメンテナンス不足

【影響】

• ・材料コストの増加
• ・生産効率の低下

 

1-2. 不具合が発生する主な原因

プレス加工の不具合はさまざまな要因で発生しますが、主に以下の3つのポイントを押さえることで多くの問題を防ぐことができます。

① 金型の設計・状態

• ・金型の刃先が摩耗していると、バリや寸法不良の原因になる
• ・曲げ加工時の半径が適切でないと、クラックが発生する
• ・金型のメンテナンス不足が原因で、不具合が増加

→ 対策： 定期的な金型の研磨・修正を実施し、設計時に適切なクリアランスを設定する

 

② 材料の特性

• ・材料が硬すぎると、クラックが発生しやすくなる
• ・バネバックの影響で、寸法精度が狂う

→ 対策： 材料選定時に、加工特性を考慮した適切な材質を選ぶ

 

③ 加工条件・プレス機の設定

• ・荷重が適切でないと、変形や寸法不良の原因になる
• ・パンチ速度やクリアランスの設定ミスが、不具合につながる

→ 対策： プレス機の圧力や速度を最適化し、試作段階で条件を検証する

 

1-3. まとめ

プレス加工は、大量生産に適した効率の良い加工方法ですが、不具合が発生しやすい工程でもあります。本章で紹介したバリ、クラック、変形、寸法不良、スクラップの問題は、どれも現場でよく見られるものです。

これらの不具合を減らすためには、金型の適切な設計・メンテナンス、材料の選定、加工条件の見直しが不可欠です。次の章では、プレス加工のメリットとデメリットを深掘りし、不具合を防ぐための基本的な考え方について解説します。

 

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2. プレス加工のメリットとデメリットを知ることが不具合対策の第一歩

プレス加工は、金属製品の大量生産において欠かせない加工方法です。しかし、どんな技術にもメリットとデメリットがあり、それを正しく理解することで、不具合を未然に防ぐことができます。この章では、プレス加工のメリットとデメリットを整理し、トラブルを回避するためのポイントを解説します。

 

2-1. プレス加工のメリット

① 高速かつ大量生産に適している

プレス加工は、1回のストローク（プレス機の上下運動）で部品を成形できるため、生産スピードが非常に速いのが特徴です。特に、順送プレスやトランスファープレスを使用すれば、1分間に数百個もの製品を加工することも可能です。

→ 影響:

• 大量生産が求められる製品（自動車部品、電子機器のシールドケース など）に最適
• 1個あたりのコストが削減できる

 

② 精度の高い加工が可能

プレス加工では、専用の金型を使用するため、寸法精度の高い製品を作ることができます。特に、精密プレス加工技術を用いれば、ミクロン単位の精度が求められる部品の製造も可能です。

→ 影響:

• 組み立て精度が向上し、最終製品の品質が安定する
• 後加工（仕上げ作業）を減らすことができる

 

③ 材料の無駄を減らせる（高歩留まり）

プレス加工は、材料のレイアウトを最適化することで、スクラップ（廃材）を減らし、材料を効率的に活用できます。これにより、コスト削減にもつながります。

→ 影響:

• 製造コストの低減
• 環境負荷の軽減（廃棄物の削減）

 

④ 多様な形状の加工が可能

プレス加工は、単純な打ち抜き加工だけでなく、曲げ加工、絞り加工、成形加工など、多様な形状を作り出すことができます。

→ 影響:

• 一つの工程で複雑な形状を加工でき、工程短縮が可能
• 部品の一体化設計により、組み立てコストの削減

 

2-2. プレス加工のデメリット

① 金型の初期コストが高い

プレス加工を行うには、製品ごとに専用の金型を設計・製作する必要があります。そのため、試作や少量生産には向いていません。

→ 対策:

• 製品の長期生産を想定し、金型コストを分散させる
• 試作時は3Dプリンティングやレーザー加工など別の加工方法を検討

 

② 金型の摩耗・破損による不具合リスク

プレス加工では金型を繰り返し使用するため、摩耗や損傷が発生します。これが原因で、バリや寸法不良などの不具合が生じることがあります。

→ 対策:

• 定期的な金型メンテナンスを実施
• 高耐久な金型材（超硬合金 など）を使用し、寿命を延ばす

 

③ バリ・変形・クラックなどの不具合が発生しやすい

プレス加工は、金属に大きな力を加えて成形するため、バリや変形、クラックが発生しやすい加工方法でもあります。

→ 対策:

• 金型のクリアランスを最適化し、バリの発生を最小限に抑える
• 材料の性質を考慮し、適切な加工条件を設定する（曲げ半径を大きくする など）

 

④ 材料の選定が重要

プレス加工では、材料の硬さや伸び特性が重要な要素となります。適切な材料を選ばないと、クラックや寸法不良が発生するリスクが高まります。

→ 対策:

• 材料メーカーと相談し、加工に適した材料を選定
• 試作段階で加工テストを行い、問題がないか確認

 

2-3. 不具合を防ぐために押さえておくべきポイント

プレス加工のメリットを最大限に活かしながら、デメリットによる不具合を防ぐためには、以下の3つのポイントを押さえることが重要です。

① 金型設計を最適化する

• 適切なクリアランス設定でバリの発生を抑える
• 摩耗しにくい材料やコーティングを施した金型を使用する
• メンテナンスしやすい金型設計を心掛ける

 

② 材料の特性を理解する

• 加工する製品の用途に応じた材料を選ぶ（高強度が必要か、延性が必要か など）
• 試作段階で加工テストを行い、問題がないか検証する

 

③ プレス機の条件を最適化する

• 加工圧力や速度を適切に設定し、クラックや寸法不良を防ぐ
• 一定の品質を維持するため、プレス機の定期点検を行う

 

2-4. まとめ

プレス加工には「高速で大量生産が可能・精度が高い・材料の無駄が少ない」といったメリットがある一方で、「金型の初期コストが高い・摩耗や不具合のリスクがある」というデメリットもあります。

しかし、金型設計や材料選定、加工条件の最適化を行うことで、不具合を未然に防ぎながらプレス加工の強みを最大限に活かすことが可能です。

次の章では、具体的にどのような品質管理や検査を行えば、不具合を最小限に抑えられるのかを詳しく解説します。

 

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3. 不具合を防ぐための品質管理とチェックポイント

プレス加工では、バリ・変形・クラック・寸法不良などの不具合が発生する可能性があります。これらのトラブルを未然に防ぐためには、適切な品質管理が不可欠です。品質管理が不十分だと、不良品の発生率が高まり、生産コストの増加や納期遅延につながるリスクがあります。

この章では、プレス加工における品質管理の基本と、具体的なチェックポイントについて解説します。

 

3-1. プレス加工における品質管理の基本

品質管理の目的は、不良品の発生を最小限に抑え、安定した製品を供給することです。プレス加工では、材料・金型・加工条件・検査体制の4つの要素が品質に大きく影響します。

① 材料の品質管理

プレス加工の品質を左右する最も重要な要素のひとつが材料です。不適切な材料を使用すると、クラックや寸法不良の発生率が高くなります。

【チェックポイント】

• ・材料の成分や強度が仕様に適合しているか
• ・板厚や硬さにバラつきがないか
• ・保管状態が適切か（湿気や異物の付着を防ぐ）

【対策】

• ・信頼できる材料メーカーから仕入れる
• ・材料ロットごとに試験を実施し、特性を確認

 

② 金型の品質管理

金型の状態が悪いと、バリや寸法不良の原因になります。摩耗や損傷を防ぐためには、定期的なメンテナンスが必須です。

【チェックポイント】

• ・金型の摩耗やヒビがないか
• ・クリアランス（隙間）が適切に設定されているか
• ・金型の固定がしっかりされているか

【対策】

• ・生産数に応じて、定期的に金型を点検・研磨
• ・摩耗が激しい部品は、交換部品を事前に準備

 

③ 加工条件の最適化

プレス機の設定が適切でないと、変形やクラックの原因になります。特に、圧力・速度・潤滑の調整が重要です。

【チェックポイント】

• ・プレス圧力が適正か（強すぎるとクラック、弱すぎると寸法不良）
• ・潤滑剤の塗布量が適切か（不足すると摩擦が増え、金型摩耗が早まる）
• ・加工速度が適切か（速すぎると変形やひずみが発生）

【対策】

• ・試作段階で最適な加工条件を確立
• ・異常を検知するモニタリング装置を導入

 

④ 検査体制の強化

不良品を流出させないためには、適切な検査が欠かせません。目視検査だけでなく、自動検査機器の導入も重要です。

【チェックポイント】

• ・バリやクラックが発生していないか
• ・寸法測定が規格内に収まっているか
• ・ロットごとの品質データを記録しているか

【対策】

• ・三次元測定機や画像検査装置を活用し、精度を向上
• ・不良が発生した場合、原因を特定し、迅速に対策を講じる

 

3-2. 不具合を防ぐためのチェックリスト

不具合を未然に防ぐためには、各工程ごとにチェックリストを活用すると効果的です。以下に、代表的なチェック項目をまとめました。

 

材料受入時

• ・材料の種類・板厚・強度が仕様通りか
• ・表面に傷や異物がないか
• ・湿気や腐食の影響を受けていないか

 

金型セット時

• ・金型に摩耗や損傷がないか
• ・正しくセットされ、固定されているか
• ・潤滑剤が適切に塗布されているか

 

加工中

• ・プレス圧力や速度が適切に設定されているか
• ・材料の送りがスムーズか（詰まりやズレがないか）
• ・初品チェック（試作時の品質確認）が実施されているか

 

完成品検査

• ・バリやクラックの有無を確認
• ・寸法測定を行い、規格内かどうかチェック
• ・ロットごとに検査データを記録

 

このようなチェックリストを運用することで、ヒューマンエラーを防ぎ、品質の安定化が図れます。

 

3-3. まとめ

プレス加工の不具合を防ぐためには、材料・金型・加工条件・検査体制の4つを徹底的に管理することが重要です。

• ・材料の品質管理 で、クラックや寸法不良を防ぐ
• ・金型の定期メンテナンス で、バリや加工精度の低下を防ぐ
• ・加工条件の最適化 で、変形やひずみを抑える
• ・検査体制の強化 で、不良品の流出を防ぐ

 

また、現場で実践できるチェックリストの活用により、ヒューマンエラーを防ぎ、品質の安定化を図ることができます。

次の章では、実際の不具合発生事例と、その解決策について詳しく解説します。現場でどのような問題が発生し、それをどのように改善したのか、具体的な事例を見ていきましょう。

 

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4. 【実際の事例】プレス加工で発生した不具合とその解決策

プレス加工では、さまざまな不具合が発生する可能性があります。しかし、適切な原因分析と対策を行うことで、不具合の発生を抑え、安定した生産を実現することができます。この章では、現場で実際に発生した不具合事例 を取り上げ、それぞれの原因と具体的な解決策を紹介します。

 

4-1. 事例① バリの発生と対策

 

【発生した不具合】

ある自動車部品メーカーでは、プレス加工後の製品に鋭いバリ が発生し、後工程での手作業によるバリ取りが必要になっていました。この作業は手間がかかるだけでなく、作業員の怪我のリスクも高めていました。

【原因分析】

• ・金型のクリアランス（パンチとダイの隙間）が適切でなかった
• ・金型の刃先が摩耗し、材料のせん断が不完全だった
• ・プレス機の圧力が適切でなく、材料が押しつぶされる形になった

【解決策】

• ・クリアランスを適正化 し、バリの発生を最小限に抑える
• ・金型の定期メンテナンス を実施し、摩耗した刃先を研磨・交換
• ・プレス圧力の最適化 により、材料を適切にせん断できるよう調整

【結果】

これらの対策により、バリの発生が大幅に減少し、バリ取り作業の負担が軽減されました。また、不良率が低下し、製造コストの削減にもつながりました。

 

4-2. 事例② 寸法不良の発生と対策

【発生した不具合】

家電部品の製造工程で、プレス加工後の部品寸法が設計値からズレており、組み立て工程で不具合が発生していました。特に、部品の穴位置がずれていることが多く、組み付け時に調整作業が必要になっていました。

【原因分析】

• ・材料のバネバック（元に戻ろうとする力）が想定より強く、加工後に寸法がズレていた
• ・金型の摩耗により、パンチの位置が微妙にずれていた
• ・プレス機の送り装置の精度が低く、材料の位置決めが不安定だった

【解決策】

• ・バネバックを考慮した金型設計 に変更し、ズレを補正
• ・金型の定期点検と補修 を行い、摩耗による位置ズレを防ぐ
• ・材料の送り装置を高精度なものに交換 し、位置決め精度を向上

【結果】

加工後の寸法ズレがほぼ解消され、組み立て工程の調整作業が不要になりました。これにより、作業効率が向上し、不良品率も大幅に低減しました。

 

4-3. 事例③ クラック（亀裂）の発生と対策

【発生した不具合】

建築部品のプレス加工で、部品に微細なクラック（亀裂）が発生し、耐久性に問題があると判明しました。特に、曲げ加工を行う部分でクラックが集中していました。

【原因分析】

• ・材料の延性（伸びる能力）が不足しており、曲げ加工時に亀裂が入った
• ・曲げ半径が小さすぎて、材料に過度な応力がかかっていた
• ・プレス加工時の潤滑不足により、材料の負担が増えていた

【解決策】

• ・より延性の高い材料に変更 し、クラックの発生を防ぐ
• ・曲げ半径を大きく することで、応力集中を緩和
• ・潤滑剤の使用を最適化 し、加工時の摩擦を低減

【結果】

クラックの発生率が大幅に低減し、製品の耐久性が向上しました。また、加工の安定性も向上し、生産ラインのトラブルが減少しました。

 

4-4. 事例④ スクラップ（材料の無駄）が多い問題と対策

【発生した不具合】

電子部品メーカーのプレス加工工程で、材料の使用効率が悪く、大量のスクラップ（廃材）が発生していました。これにより、材料コストが高騰し、歩留まり率が低下していました。

【原因分析】

• ・材料のレイアウト設計（ネスティング）が最適化されていなかった
• ・順送プレスの打ち抜き順序が非効率で、無駄なスペースが多かった
• ・材料幅が仕様に対して過剰で、余分な部分が発生していた

【解決策】

• ・ネスティングソフトを導入し、材料レイアウトを最適化
• ・順送プレスの打ち抜き順序を見直し、効率的な配置を実現
• ・材料幅を見直し、必要最小限のサイズに変更

【結果】

・スクラップの発生量が30%以上削減され、材料コストの大幅な削減に成功しました。また、環境負荷の低減にもつながり、企業のSDGs目標達成にも貢献しました。

 

4-5. まとめ

プレス加工では、バリ・寸法不良・クラック・スクラップの問題が発生しやすいですが、適切な原因分析と対策を行うことで、トラブルを大幅に低減 できます。

• ・バリの対策 → クリアランスの最適化、金型メンテナンス、プレス圧力調整
• ・寸法不良の対策 → バネバック補正、金型点検、送り精度向上
• ・クラックの対策 → 延性の高い材料の使用、曲げ半径の最適化、潤滑剤の適正使用
• ・スクラップの削減 → ネスティングの最適化、順送プレスの配置見直し、材料幅の調整

 

次の章では、プレス加工のトラブルを減らすための金型設計とメンテナンスの重要性 について解説します。

 

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5. プレス加工のトラブルを減らす！適切な金型設計とメンテナンスの重要性

プレス加工の品質や生産性を左右する最も重要な要素のひとつが金型です。金型の設計やメンテナンスが適切でないと、バリや寸法不良、クラックなどの不具合が発生しやすくなります。逆に、適切な金型設計と定期的なメンテナンスを行えば、不具合の発生を抑え、安定した生産が可能になります。

この章では、プレス加工のトラブルを防ぐために必要な金型設計のポイントと、メンテナンスの重要性について詳しく解説します。

 

5-1. 金型設計が不具合に与える影響

金型の設計が適切でないと、以下のような不具合が発生しやすくなります。

① クリアランスの設定ミスによるバリの発生

パンチとダイの隙間（クリアランス）が適切でないと、材料のせん断が不完全になり、バリが発生しやすくなります。

対策:

• 材料の厚みや硬さに合わせた適切なクリアランスを設定する
• 使用するプレス機の精度に応じたクリアランスを確保する

 

② 曲げ加工時の設計ミスによるクラックや変形

曲げ加工を行う際、曲げ半径が小さすぎるとクラックが発生 し、大きすぎると寸法が安定しません。

対策:

• 使用する材料の延性に応じた適切な曲げ半径を設計する
• バネバック（材料が元に戻ろうとする力）を考慮し、補正値を設定する

 

③ 金型剛性の不足による寸法不良

金型の強度が不足していると、プレス時の圧力に耐えられず、わずかに変形してしまうことがあります。これにより、製品の寸法精度が低下 します。

対策:

• 高強度の金型材料を使用し、剛性を確保する
• 金型の厚みや補強構造を適切に設計する

 

5-2. 金型メンテナンスの重要性

金型は使用するたびに摩耗し、精度が低下します。定期的なメンテナンスを怠ると、不具合の発生率が上がり、生産効率が低下します。

① 摩耗による寸法不良のリスク

金型の刃先が摩耗すると、材料のせん断が不完全になり、寸法不良やバリの発生が増加 します。

対策:

• 一定の使用回数ごとに刃先を研磨し、シャープな状態を維持する
• 摩耗が激しい場合は、金型部品を交換する

 

② ひび割れや欠損による品質低下

金型に微細なひび割れが発生すると、加工時に力が集中しやすくなり、破損の原因 になります。

対策:

• 金型の表面処理（窒化処理やコーティング）を施し、耐久性を向上させる
• 定期的な検査を行い、早期にひび割れを発見し修復する

 

③ 金型セットミスによる不具合発生

金型のセットが適切でないと、加工位置がずれたり、圧力が均等にかからなくなったりして、不良品の発生率が上がります。

対策:

• 金型のセット手順を標準化し、作業者ごとのばらつきを防ぐ
• 定期的にプレス機と金型の位置調整を行い、精度を維持する

 

5-3. 金型管理を徹底するためのチェックリスト

不具合を防ぐためには、金型の管理を徹底することが重要です。以下のチェックリストを活用し、定期的に点検を行いましょう。

 

金型使用前のチェック

• ・金型に摩耗やヒビがないか
• ・金型の固定が適切に行われているか
• ・クリアランスが適切に設定されているか

 

生産中のチェック

• ・加工品の寸法やバリの有無を定期的に確認する
• ・異常な音や振動が発生していないか
• ・金型の温度上昇が異常でないか

 

使用後のメンテナンス

• ・金型の清掃を行い、異物や加工カスを取り除く
• ・必要に応じて刃先の研磨や部品交換を実施する
• ・使用回数を記録し、次回のメンテナンス時期を管理する

 

5-4. まとめ

プレス加工の品質を安定させるためには、適切な金型設計とメンテナンスが不可欠 です。

 
• 金型設計のポイント
  • ・クリアランスを適切に設定し、バリを防ぐ
  • ・曲げ半径を適正化し、クラックを防止する
  • ・金型の剛性を高め、寸法不良を抑える

 

• 金型メンテナンスの重要性
  • ・摩耗した刃先は研磨し、寸法精度を維持する
  • ・ひび割れや欠損を早期に発見し、修復する
  • ・金型のセット手順を標準化し、作業ミスを防ぐ

 

• チェックリストを活用し、金型の管理を徹底する

これらの対策を実施することで、プレス加工における不具合を最小限に抑え、安定した品質を維持することができます。

 

今回の記事を通じて、プレス加工の不具合対策のポイントを理解し、実際の現場で活用できることを願っています。安定した生産を実現するために、日々の品質管理と金型メンテナンスを徹底していきましょう。