金型は自動車産業の基本的な工程設備です。自動車生産における部品の90%以上は金型で成形する必要があります。金型専門家の羅百恵氏によると、一般的な自動車1台の製造には約1,500個の金型が必要で、そのうち1,000個以上のプレス金型が使用されています。新モデル開発では、作業量の90%が車体形状の変更を中心に行われています。新モデル開発コストの約60%は、車体およびプレス工程と設備の開発に充てられています。自動車製造コストの約40%は、車体のプレス部品と組み立てコストです。
国内外の自動車金型産業の発展において、金型技術は次のような発展傾向を示しています。
1. スタンピング工程のシミュレーション(CAE)がより顕著に
近年、コンピュータソフトウェアとハードウェアの急速な発展に伴い、スタンピング成形プロセスのシミュレーション技術(CAE)の役割はますます重要になっています。米国、日本、ドイツなどの先進国では、CAE技術は金型設計および製造プロセスに不可欠な要素となっています。成形欠陥の予測、スタンピングプロセスと金型構造の最適化、金型設計の信頼性の向上、金型試作時間の短縮などに広く活用されています。国内の多くの自動車金型メーカーもCAEの応用において大きな進歩を遂げ、良好な成果を上げています。CAE技術の応用は、試作金型のコストを大幅に節約し、スタンピング金型の開発サイクルを短縮することができ、金型の品質を確保するための重要な手段となっています。CAE技術は、金型設計を経験的設計から科学的設計へと徐々に変革しつつあります。
2.金型3D設計の位置づけが強化される
金型の3次元設計は、デジタル金型技術の重要な部分であり、金型設計、製造、検査の統合の基盤となっています。トヨタや米国のゼネラルモーターズなどは、金型の3次元設計を実現し、良好な応用成果を上げています。海外の3D金型設計で採用されているいくつかの手法は参考になるものです。金型の3次元設計は、統合製造の実現に役立つだけでなく、干渉検査に便利で、動作干渉解析を実行できるという利点もあり、2次元設計の問題を解決します。
第三に、デジタル金型技術が主流の方向になった
近年、デジタル金型技術の急速な発展は、自動車用金型開発における多くの問題を解決する有効な手段となっています。いわゆるデジタル金型技術とは、金型設計・製造工程におけるコンピュータ技術またはコンピュータ支援技術(CAX)の応用です。国内外の自動車用金型メーカーがコンピュータ支援技術を応用した成功経験をまとめると、デジタル自動車用金型技術は主に以下の側面を含みます。①製造性を考慮した設計(DFM)、つまり、設計段階で製造性を考慮・分析し、プロセスの成功を確実にする。②金型プロファイル設計の補助技術、インテリジェントなプロファイル設計技術の開発。③CAEは、プレス成形工程の解析と支援を行い、発生する可能性のある欠陥や成形上の問題を予測・解決します。④従来の2次元設計を3次元金型構造設計に置き換えます。⑤金型製造工程では、CAPP、CAM、CAT技術を採用しています。⑥デジタル技術の指導の下、金型試作やプレス生産工程で発生する問題に対処・解決します。
第四に、金型加工の自動化の急速な発展
高度な加工技術と設備は、生産性の向上と製品品質の確保にとって重要な基盤です。先進的な自動車金型メーカーでは、デュアルワークテーブルを備えたCNC工作機械、自動工具交換装置(ATC)、自動加工用光電制御システム、オンラインワーク測定システムを保有していることは珍しくありません。数値制御加工は、単純なプロファイル加工からプロファイルと構造面の包括的な加工、中低速加工から高速加工へと発展し、加工自動化技術の発展は急速に進んでいます。
5.高強度鋼板プレス技術は将来の発展方向である
高強度鋼は、降伏比、ひずみ硬化特性、ひずみ分散能力、衝突エネルギー吸収などの点で優れた特性を持ち、自動車での使用量が増加傾向にあります。現在、自動車のプレス加工に使用されている高強度鋼には、主に塗装硬化鋼(BH鋼)、二相鋼(DP鋼)、相変態誘起塑性鋼(TRIP鋼)などがあります。国際超軽量車体プロジェクト(ULSAB)は、2010年に発売された先進コンセプトカー(ULSAB-AVC)の97%が高強度鋼になると予測しています。車両材料に占める先進高強度鋼の割合は60%を超え、二相鋼の割合は自動車用鋼板の74%を占めることになります。IF鋼で主に使用されている軟鋼シリーズは高強度鋼板シリーズ、高強度低合金鋼は二相鋼と超高強度鋼板になります。現在、国内の自動車部品における高強度鋼板の用途は、主に構造部品や梁材に限られており、使用される材料の引張強度は500MPa未満がほとんどです。そのため、高強度鋼板のプレス加工技術を迅速に習得することは、我が国の自動車金型業界にとって喫緊の課題となっています。
6. 新しい金型製品は順次発売される予定
自動車プレス生産の高効率化と自動化の進展に伴い、自動車プレス部品の製造における順送金型の応用範囲はますます拡大するでしょう。複雑な形状のプレス部品、特に従来の工程では複数の金型セットを必要とする一部の中小型の複雑なプレス部品は、順送金型によって成形されるケースが増えています。順送金型はハイテク金型の一種であり、技術的に難易度が高く、高い製造精度が求められ、生産サイクルも長いため、我が国では今後、マルチステーション順送金型が最も重要な金型製品の一つとなるでしょう。
7、金型材料と表面処理技術が再利用される
金型材料の品質と性能は、金型の品質、寿命、コストに影響を与える重要な要素です。近年、高靭性、高耐摩耗性の冷間ダイス鋼、火炎焼入れ冷間ダイス鋼、粉末冶金冷間ダイス鋼など、さまざまな材料が継続的に導入されているほか、海外では大中型プレス金型に鋳鉄材料を使用する価値があります。開発動向に注目しています。ノジュラー鋳鉄は靭性と耐摩耗性に優れ、溶接性、加工性、表面硬化性も良好で、合金鋳鉄よりもコストが低いため、自動車のプレス金型に多く使用されています。
8. 科学的管理と情報化は金型企業の発展方向である
投稿日時: 2021年5月11日