金属プレス加工は、金属の板材を力強く成形し、製品の耐久性と信頼性を高める加工方法です。金属製品の製造において、強度や形状の安定性、品質や生産性を大幅に向上できます。

しかし、金属プレス加工の正しい理解と適切な導入が必要です。そこで、この記事では、金属プレス加工とは何か、その特徴や適用範囲について詳しく説明し、金属製品の製造における重要性を紹介します。ぜひ本記事を、効率的で高品質な製品を生産するための参考にしてください。

金属のプレス加工とは

金属プレス加工とは、加工機で圧力を加え、材料を金型の形にする加工方法のことです。この加工方法は主に金属の板材を対象とし、金型を使って加工が行われます。

金属プレス加工は、大量生産に適しており、自動車の車体部品や家電の外装部品、建築資材など幅広い製品に利用されています。また、金属プレス加工は短時間での加工も可能なため、生産性が高く、大量生産に適している加工方法です。

金属プレス加工のブランク（定尺材）とは？

金属プレス加工のブランク（定尺材）とは、プレス作業に使用される所定の形状・寸法にせん断・切断された板状の素材のことです。その種類は様々で、例えば、コイル材、標準尺寸材、切断寸法材、スキマ材、テーラーシーム材などがあります。

素材種類	特徴	用途
コイル材	板状の素材を巻いたもので、長さが無限に近い	順送プレスやトランスファープレスなどの連続加工に適している
標準尺寸材	板状の素材を一定の長さに切ったもので、長さが有限である	単発プレスや産業ロボットを用いたプレスなどの単発加工に適している
切断寸法材	板状の素材を製品の形状に近い大きさに切ったもので、加工前の材料の無駄が少ない	絞り加工や曲げ加工などの成形加工に適している
スキマ材	板状の素材を切断した際に余ったもので、再利用が可能である	抜き加工やせん断加工などの切断加工に適している
テーラーシーム材	板状の素材を複数の部分に分割し、それぞれに異なる厚さや材質を持たせたもので、軽量化や強度向上に効果的である	自動車のボディパネルやドアなどの部品に使用される

ブランクは、金属プレス加工工程において金型に挟まれ、繰り返しのステップで切断や曲げなどの加工を行い、最終的に金属部品へと成形されます。

^{参考：https://www.jsme.or.jp/jsme-medwiki/doku.php?id=08:1011419}

金属プレス加工と板金加工の違い

金属プレス加工と板金加工の違いは、対象となる材料や作業方法が挙げられます。

金属プレス加工とは、特殊な金型を使って金属を成型する加工方法であり、主に大量生産に適しています。一方、板金加工は、汎用性の金型を利用し、手作業によって行われることが多いです。

このように、両者は異なる形状や生産ニーズに対応しており、それぞれメリットとデメリットがあります。

金属プレス加工と鍛造（たんぞう）の違い

金属プレス加工と鍛造（たんぞう）の違いは、主に材料と加工方法にあります。

金属プレス加工は金属板などの薄い材料を加工する方法であり、加熱された金属を使わずに成形を行います。一方、鍛造は加熱された塊状の金属を使って強い力で加工し、より強靭な製品を作り出すおものです（刀鍛冶のイメージに近い）。

これにより、金属プレス加工は薄い製品の生産に適しており、鍛造は強度が求められる製品に向いています。また、金属プレス加工はモールドによって大量生産が可能である一方、鍛造は力を加えるための大きな機器が必要となるなど、それぞれの特性にも違いがあります。

金属プレス加工で見逃せない２つの特徴

金属加工における代表的な特徴は、以下の2つです。

つなぎ目のない仕上がり

金属プレス加工の特徴には、つなぎ目のない仕上がりが挙げられます。一枚の素材を加圧によって引き伸ばすことにより、柔らかな材料のように仕上げられるためです。

この加工方法を、塑性（そせい）加工と呼びます。金型を押し付けて一定の力を与えることで、塑性と呼ばれる元に戻らない性質を持ちます。その結果、つなぎ目がなく強靭な製品を作り上げられるわけです。

引張強度と靭性が高い

金属プレス加工は、鍛流線（ファイバーフロー）または機械的繊維化により、製品の引張強度と靭性が飛躍的に向上します。製造過程で金属に含まれる不純物等が繊維状に整列し、独特な強度を生み出すためです。

また、切削加工に比べて製品の強度が高まり、同時に軽量化も実現します。これにより、製品の耐久性や信頼性が高まり、長期間にわたる使用にも耐えることができます。

^{参考：https://www.jsme.or.jp/jsme-medwiki/doku.php?id=08:100810}

金属プレス加工の３つのメリット

金属プレス加工のメリットは、以下のとおりです。

生産効率の向上

金属プレス加工における生産効率の向上は、安定した品質の製品を大量に生産する上で重要な役割を果たします。具体的には、プレス機器の高速動作と金型の使用により、一貫した形状と寸法で製品を短時間で連続して製造可能です。

これにより、同一の金型で何度も製品を生産でき、結果的に単位製品あたりのコストを低減します。さらに、複雑な形状や小さな部品にも高い精度を持って対応できるため、品質の安定性が保たれるでしょう。

精度の高さ

金属プレス加工は、金型の精度が高いため、製品の品質も一定しやすいというメリットもあります。公差や寸法のばらつきが極めて少なく、これにより製品の信頼性を保つことが可能です。

また、金型を使用することで、熟練した職人でなくても製品のばらつきが起こりにくいという利点もあります。同様の高精度の製品を繰り返し生産することで、製品の質を均一に保つことができ、生産コストの削減も可能です。

コスト削減

軽く触れていますが、金属プレス加工はコスト削減の面でもメリットがあります。金型の使用により高い生産効率を実現し、1つの金型で大量の同一形状品を迅速に生産できるためです。

例えば、金型は一度でも作成すれば、人の手をほとんど介さずに繰り返し使えるものです。そのため、手作業や個別の加工に比べて大幅なコストの節約に繋がります。

また、金属プレス加工が対応できる材料の多様性や製造工程内での自動化の進行は、労力と時間の削減に直結し、結果としてコストパフォーマンスも向上します。

金属プレス加工で気になる２つのデメリット

金属プレス加工のデメリットは、以下が挙げられます。

形状に物理的な制限がある

金属プレス加工のデメリットには、成形できる形状の制限が挙げられます。金型の形状には限界があり、物理的な制限をどうしても受けてしまうためです。

例えば、複雑な立体形状や細かいディテールのある製品は、金型の作成が困難であるため、金属プレス加工には向いていません。また、物理的に成形可能な範囲内で製品設計を行う必要があり、デザインの自由度が制限されることもあります。

初期コストが高くなりやすい

金属プレス加工は、初期コストが高くなりやすいこともデメリットです。初期コストが高くなる主要な要因は、金型の製造費用です。

例えば、単発型金型でも工程数によっては十数万円から百数十万円かかり、順送型では数百万円に及ぶこともあります。特に順送型金型は、1つの金型内に複数の工程を持つ複雑な構造が特徴であり、製造コストが単発型金型と比較して高価になりやすいです。

このため、金属プレス加工の初期投資は大きな負担となり、特に少量生産の場合はこの初期コストを回収することが難しくなります。一方、大量生産を前提とした場合には、この費用も製品の単価に分散されるため、大量生産向きと言えるでしょう。

金属プレス加工は主に３種類に大別できる

金属プレス加工は、主に以下の3種類に大別できます。

（単型）曲げ・ベンディング加工

曲げ・ベンディング加工は、金属板などの加工材を特定の形状に曲げる金属プレス加工です。主に、金型の上型と下型の形状によって曲げられる最終形状が決定されます。

具体的な曲げ形状には、「V字型」「L字型」「U字型」「Z字型」などがあり、加工の技術や材質、形状によって加工工程が変化するのがその会社のノウハウとなります。

単型曲げ・ベンディング加工は、製品の仕様や用途に合わせて、材質や形状の特性を活かしつつ、適切な加工能力と曲げ角度の調整が求められる技術領域です。

（単型）絞り加工

絞り加工は、平面の金属板を伸ばして立体的な形状を作り出す加工技術です。このような複雑な成形を行う際には、適切な材料の選定や必要な熱処理の組込みが求められます。そのため、豊富な経験と技術と見せ所です。

絞り加工の場合、加工コストは高くなる傾向がありますが、少量生産の場合には技術者が直接手で成形するヘラ絞りが採用されることもあります。

また、浅い絞りの場合は比較的工程数が少なくて済みます。一方で、寸法公差が厳しかったり、形状が複雑だったりする製品を製造する場合は、十数工程もの加工が必要になることもあります。

（単型）抜き・せん断加工

抜き・せん断加工は、プレス金型ではなくトムソン型（木型）を活用する加工方法です。特に紙や樹脂、ゴムなどの材料の形状や切り抜きに用いられます。

金型の修理や改造は手間がかかるものの、その単純さと実施しやすさが最も大きなメリットです。そのため、製品の試作段階に向いています。

金属プレス加工機の種類は大きく分けて2つ

金属プレス加工機の種類は、以下の2つです。

機械プレス

機械プレスは、製造業における中核となる設備であり、多種多様な型式が存在します。その中でも代表的な機械プレスは、以下が挙げられるでしょう。

機械プレスの種類	特徴
クランク式	モーターの回転をクランクで上下運動に変換する
ナックル式	クランク機構にナックル部を追加し、加圧力を高める
リンク式	クランク式よりも生産性を向上させる

機械プレスの選定に際しては、求められる加圧力の大きさ、成形精度、生産性といった要素を照らし合わせつつ、適切な装置を選定する必要があります。

液圧プレス

液圧プレスは、油または水をポンプでシリンダーに送り、その圧力を利用して金属やさまざまな素材を成形する機械です。

主に、大きなアパーチャ処理や曲げ加工などのタスクに適しており、その長いストローク効果と遅めのプレス速度（およそ1〜10mm/s）が特徴です。

また、ハイドロバルブのコントロールを通じた圧力パターンの調整は、機械式プレスに比べて優れた精度管理を可能にし、製造業の場面で積極的に用いられています。

これにより、液圧プレスは形状に複雑な要件のある部品や、精密な力加減が必要な作業に欠かせない装置となっています。

金属プレス加工で使われる４種類の金型

金属プレス加工で使われる4種類の金型は、以下のとおりです。

単発プレス

単発プレスは、ブランクをセットして、1回ずつプレスすることで製品を形成する方法です。大量生産に比べて製造コストが低く抑えられるため、プロトタイピングや少量生産に適しています。

ただし、複数の工程が必要な大量生産品では、単一の工程でのプレスだけでは、ライン全体の生産性は低下してしまう可能性があるため、適用範囲を考慮する必要があります。

順送プレス

順送プレスは、大量生産に適した連続プレスの方法です。効率的な材料の自動送りを行いながら、精密な金属プレス加工を行うことがその最大の特徴です。

具体的には、コイル状の金属材料を一連の金型ステーションに沿って送り、各ステーションで材料が段階的に形成されます。そのため、材料の無駄を最小限に抑えつつ、一貫して高精度な部品を生産できます。

使用される金型は多工程のものであり、初期費用は高いものの、一度設置すれば、比較的低い運用コストで継続的に製品を量産できるため、長期的なコストメリットが発生します。

トランスファープレス型

トランスファープレス型は、効率的な大量生産を可能にする自動プレスの一種であり、工程ごとに金型を並べた生産ラインに特化しています。

一連の工程を経て製品を形成し、それぞれの工程でプレスされた部品を自動的に次の工程へと移動させます。こうした部品の搬送や取り扱いまで自動化することで、生産性の飛躍的な向上を狙うものです。

また、複雑な形状や深絞り加工など、高い自由度を必要とする製品の形成にも適しており、多様な製品製造に対応できる汎用性も持っています。

※弊社は単発および順送プレスにのみ対応しております。あらかじめご了承ください。

産業ロボットを用いたプレス

産業ロボットを用いたプレスは、単工程のプレス機械を産業用ロボットで連携させた方法です。素早い工程間の素材搬送を可能にし、作業を効率化できます。

具体的には、時間あたりの生産量を飛躍的にアップさせ、かつ品質の均一性を高めるという利点があります。さらに、人手によるハンドリングの削減により、作業者の安全性を向上させると同時に、人的ミスによる不良率の低減も期待できます。

複雑な要件のある部品や、精密な力加減が必要な作業に欠かせない装置となっています。

金属プレス加工に付随される４つの加工

金属プレス加工だけでは、最終製品を完成させることはできません。金属プレス加工に付随して行われる加工として、以下の4つも必要に応じて組み合わせます。

熱処理によるロー付け

ロー付けは、2つ以上の金属部品を接合するために使用される熱処理プロセスです。この方法では、接合部にロー材（フラックス）と呼ばれる金属よりも低い融点を持つ材料を流し込み、加熱して溶かします。

その後、ロー材が冷却・固化することで、金属部品が強固に結合。ロー付けは、融点が比較的低いため、加工される金属の損傷を最小限に抑えることができる利点もあります。

タップ加工

タップ加工は、金属部品にねじ穴を形成するための加工プロセスです。切削工具であるタップを使用し、金属部品にねじれた溝を刻みます。

タップ加工をわかりやすくすると、ボルトやスクリューなどのねじ部品を取り付けるための穴がイメージしやすいでしょう。なお、タップ加工は、高精度と均一性が求められるため、機械的に制御された設備で行われることが一般的です。

メッキ加工

メッキ加工は、金属部品の表面に別の金属層をコーティングするプロセスです。耐食性、耐摩耗性、美観向上などの目的で行われます。

一般的な方法には、電気メッキと化学メッキがあります。電気メッキは、金属部品を陽極として電解液に浸し、電流を流すことで金属イオンを部品の表面に付着させます。一方で、化学メッキは電流を使用せず、化学反応によってメッキ層を形成する方法です。

バレル加工

バレル加工は、金属部品の表面仕上げに使われる方法です。特に小さな部品に適しています。このプロセスでは、部品を回転するドラム（バレル）に入れ、研磨剤や研磨液と共に回転させます。

回転により、部品同士や研磨材との摩擦が発生し、表面のバリ取り、研磨、光沢出しなどが行われる仕組みです。バレル加工は、大量の小部品を効率的に仕上げることができるため、小型部品などに広く利用されています。

金属プレス加工の一般的な工程・流れ

金属プレス加工の一般的な工程は、以下のとおりです。

工程ごとに特化した機械を用い、材料が加工されるスピードは、1つの部品につきわずか数秒と非常に迅速です。

また、加工後は、製品の品質を損なうバリを取り除くなどの後処理が必要となり、最終的に部品として使用される前にメッキや塗装といった表面処理が施されます。

金属プレス加工が使われる主な製品

金属プレス加工が使われる主な製品は、以下が挙げられます。

自動車部品

自動車部品における金属プレス加工では、金属板材を使用して車の構造部品やエクステリアを作成します。約80%の自動車部品がこの方法で生産されている、とも言われているほど一般的なユースケースです。

産業において、高度な金属プレス加工技術はコスト削減や製品強度の向上に寄与し、自動車の性能や安全性に直結します。

家電製品

家電製品における金属プレス加工の利用は、金属製の部品が多用される家電のカバーやフレーム、内部構造などに活かされています。例えば、こたつやストーブのカバー、照明器具の部品などは金属プレス加工で製造されています。

金属プレス加工は、その精度と強度を活かして、実際に多くの家電製品に利用され、様々なサイズで必要とされる部品を効率的に量産できます。

日用品

金属プレス加工は、アルミ製の灰皿からフライパン、ガジェットの金属フレームに至るまで、効率的な大量生産が可能です。

金属プレス加工では、同じ形状の製品を低コストで大量に製造することが可能となるため、加工品の品質保持とコスト削減に極めて効果的です。

金属プレス加工に使われる材料や素材の例

金属プレス加工に使用される主材料は、金属であり、特にスチール、アルミニウム、銅合金、チタン合金、高張力鋼板が多く用いられます。

以下の表は、金属プレス加工で一般的に使用される材料の一部です。

材料	用途
スチール	自動車部品、家電製品など
アルミニウム	日用品、食品缶
銅合金	電子部品
チタン合金	高級な建築材料、医療器具
マグネシウム合金	モバイルデバイスの部品
高張力鋼板	自動車のボディ部品

金属プレス加工に適した材料や素材は、加工品の機能性や美観、そして環境への影響を考慮して選ぶと良いでしょう。

金属プレス加工で減らしたい不良の例

金属プレス加工で減らしたい不良の例としては、以下の2つが挙げられます。

絞り加工の不良

絞り加工における不良の削減は、生産効率と品質管理の双方において重要です。具体的には、下記の不良が挙げられます。

不良の種類	原因
割れ	成形に伴う被加工材の硬化で弱った場所が割れる
しわ	引張力と圧縮力が被加工材に生じる
ショックマーク	ショックライン金型の角が急激に引っ張られる
かじり	かじり金型と被加工材の接触による擦り傷
反りやひずみ	加工中に熱や力が加えられて生じる

これらの不良を減らすためには、金型の設計の最適化、適切な材料選定、そして正確な加工条件の設定が必要です。

抜き・曲げ加工の不良

また、抜き・曲げ加工の不良も挙げられます。

抜き・曲げ加工の不良	原因
ダレ	パンチとダイのクリアランスが不適正
バリ	せん断加工による塑性流動
スプリングバック	成形品内部の残留応力

不良を避けるためには、材料の特性や加工条件を事前に十分に検討し、適切な加工方法を選定することが不可欠です。

金属プレス加工業界では、こうした不良低減の取り組みが直接的な競争力と品質向上につながるため、最新の観察技術や機器を積極的に導入し、高精度な品質管理を行うことが求められています。

まとめ

金属プレス加工は、金属を特定の形状に成形する工程で、自動車部品や日用品などに使用される技術です。

項目	詳細
プレスのタイプ	クランク式、ナックル式、リンク式（機械プレス）、油/水圧力使用（液圧プレス）
補助加工	ロー付け、タップ加工、メッキ加工、バレル加工
工程	材料の準備 → ブランク形成 → 単工程加工 → 順送り加工 → トランスファー加工 → バリ取り加工 → 表面処理
使用分野	自動車部品、家電製品、日用品など
使用材料	スチール、アルミニウム、銅合金、チタン合金、高張力鋼板

金属プレス加工における不良の例としては、絞り加工の不良や抜き・曲げ加工の不良が挙げられます。これらの不良を減らすためには、金型の設計最適化や適切な加工条件の設定が重要です。