1.1 テーラードブランクによる性能と歩留りの改善最適な位置に最適な部材を配置図に示すブランク形状の設計において製品の各 4 面への要求仕様が異なる場合でも最大公約数的な考えで 1 つの材料からの加工を想定するのが一般的ですその結果ブランク形状の各 4 面の中には板厚や材質

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ゆずさなつ
5 years ago
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1 第部 1 レーザ加工を活用した工法転換ノウハウ第 1 章コスト削減

2 1.1 テーラードブランクによる性能と歩留りの改善最適な位置に最適な部材を配置図に示すブランク形状の設計において製品の各 4 面への要求仕様が異なる場合でも最大公約数的な考えで 1 つの材料からの加工を想定するのが一般的ですその結果ブランク形状の各 4 面の中には板厚や材質の仕様が不十分になる場合や反対に十分すぎる場合が生じましたまたブランク形状の中央部の材料はそのほとんどが廃材となるため加工素材の歩留りが悪化して製品コストの増加に繋がっていました図に示すようにブランク形状の各 4 面に異なる部品 (A B C) をあらかじめ切断しこれらの部品を溶接して 1 つの製品にすることが行われていますこの組み合わす部品 (A B C) は板厚の違い材質の違い表面処理の違いなどを想定していますさらに各部品の溶接にレーザ溶接を適用した場合は溶接部の熱影響が少なく高い溶接強度が得られますそのため軟鋼やステンレス鋼などが被加工物の場合溶接後のプレス成形加工も可能ですこのようなレーザ溶接を可能にしたのは各部品をレーザ切断することで切断面精度が向上しそれにより突合せ継手の精度が向上したためです板金のシャー切断ではその切断面に発生する肩ダレが突合せ継手でのキャップ発生を招き良好なレーザ溶接が行えませんレーザ切断ではダレのない切断面精度の高い品質が得られるため良好なレーザ溶接が可能になりましたさらに図に示すように A B C の部品形状を素材からレーザによって切り出す場合にはその部品を効率良く配置できるため歩留りの向上を図ることができますこの適用例として知られているのが図に示す自動車ボディーのテーラードブランク工法です必要な強度に応じて板厚を変更し必要な耐食性に応じて亜鉛メッキ材の種類を変更していますそれぞれの部位に最適な板厚材質強度表面処理成形性などの素材を配置するための技術ですこのようにテーラードブランクでは各部位をきめ細かい最適な仕様に仕上げることができますただしこの方法は工程が増えることから少量生産ではコストが増加するため生産量の多い製品が対象になります 8 第 1 部レーザ加工を活用した工法転換ノウハウ

3 図従来設計によるブランク加工図レーザ加工の提案図部品の効果的な配置図テーラードブランクの例ブランク材からの廃材を削減素材の加工歩留りを改善構造に合わせて素材を最適に配置第 1 章コスト削減 9

4 1.2 管構造における部品点数の削減流体の流れる管構造の生産性を改善水やガスなどの流体の通過する管が複数存在しその固定を必要とする構造では一般的に図に示すような固定治具によって管を固定する構成になりますこのような管構造の製品を設計製造する課題には製造工程での管部品や固定治具部品の管理固定作業に要する作業時間の増加最終製品の大型化や重量増加などが挙げられましたいずれも部品点数が増加することに起因するものですこのような流体が通過する複数の管を必要とする構造にレーザ溶接を適用して課題の解決を図ることが可能です (1) フレア継手溶接レーザ溶接が非接触加工であること溶融幅が狭く深溶け込みが可能であるなどの特徴を活かして図に示すような管の外周面を合せたフレア継手の溶接が可能ですただし合せ面のギャップを小さくする必要から管の外形寸法の精度が要求されますこの条件が整えば光による溶接は管材の曲面形状がレーザ光を接合面に誘導するように作用するため狙いずれの裕度を改善させる効果があります管の外周面を合わせたフレア継手溶接はレーザ溶接の特徴をより発揮できる継手形状と言えます (2) 仕切り板のT 字貫通溶接図に示すような管内に流体の仕切り板を挿入し管の外側からレーザ光を照射し貫通溶接する方法があります管内に挿入する仕切り板の端面形状は管材の内面形状に合わせた精度や継手の裕度を向上させる形状を必要としますがレーザ溶接が開始されると管の内面が仕切り板を固定する作用となり熱変形はほとんど発生しません流体の種類を増やす必要のある場合は挿入する仕切り板の数を増やす構造で対応することも可能です (3) ハイドロフォーミング図は板金のレーザ溶接と流体加圧による変形を利用したハイドロフォーミングによる成形方法です製造方法は 1 板の重ね 2レーザによる重ね溶接 3 流体による加圧の工程で行いますレーザ溶接後に流体の加圧による変形効果を応用した加工方法ですそのためレーザ溶接による接合部には十分な溶 10 第 1 部レーザ加工を活用した工法転換ノウハウ

接強度が必要になります流体により成形させる条件のため厚板の製品加工には適用できませんが熱交換器などの薄板の製品には適用が始まっています図 1-1-9 にはレーザ溶接した板厚 1mm のステンレスをハイドロフォーミングにより成形した例を示します図 1-1-6

5 接強度が必要になります流体により成形させる条件のため厚板の製品加工には適用できませんが熱交換器などの薄板の製品には適用が始まっています図にはレーザ溶接した板厚 1mm のステンレスをハイドロフォーミングにより成形した例を示します図管外周面の溶接図流体管路固定の例図仕切り板の溶接図レーザ溶接とハイドロフォーミング図ハイドロフォーミングによる加工例フレア継手はレーザ光を誘導仕切り板により流路を分割流体加圧により管構造を形成第 1 章コスト削減 11

6 1.3 レーザ切断時の材料歩留りの改善材料費削減のための歩留り向上一般的な板金部品の切断では図に示す定尺材の素材から部品を切り出す方法をとります各部品間には切り残し幅が生じこの切り残し幅が製品に寄与しない無駄な部分になるためその削減が課題になりますレーザ切断における切り残し幅は加工対象の板厚によって異なり板厚が大きくなるほど切り残し幅を大きくする必要があるため歩留りは悪化しますまた素材単価の高い合金鋼ほど歩留り悪化の影響は大きくなりますさらにレーザ切断では切断方向によって切断面粗度やテーパ度ドロスの状態などの切断品質が異なるため部品の切断方向を一定にする必要がありました現在のレーザ加工機は切断方向による切断品質の差異が大幅に改善されたことで以下に示す歩留りの改善が行われています (1) 共通線切断図は切断する形状の一辺を他の部品と共通にした切断方法です 1 つの切断軌跡が 2 部品の加工経路を共用して形成するため切残し幅が減少しますさらにレーザ切断の経路長やピアシング ( 加工開始穴の開孔 ) の回数も減るため加工時間も大幅に削減できます曲線形状では隣り合う部品の共用した合わせ面が生じないため共通線切断は使えませんが直線部からなる形状では直線距離の長い辺を共通線に配置します図は図示する形状の共通線有り無しでの配置の比較です歩留りは 73.2% が 89.7% に改善しましたしかしこの方法での注意点は加工品が切り離す際に加工品が傾き加工ヘッドと加工品が接触する可能性があります加工プログラムにおける加工順序や加工方向が適正であることの事前確認が必要です (2) フラットバー ( 平鋼 ) の切断図は切り出す部品の幅と同じ幅の素材 ( フラットバー ) による加工方法ですフラットバー幅と加工部品の幅とを共通化することでレーザ切断長さを短縮できさらに切断の開始が素材の端部からになるためピアシンング回数を減らす効果がありますこの方法での注意点はフラットバーと加工部品の位置決めを高精度に行う必要がありますまた加工開始部はフラットバー端面から内部に切込むため切 12 第 1 部レーザ加工を活用した工法転換ノウハウ

1 サイズ選定 2 板厚選定 50~00mm 3 4 隅取付穴指定コーナー R 指定納期 50~00mm 50~00 00~ 記号金額 5 記号板厚 N 記号サイズ金額

1 サイズ選定 2 板厚選定 50~00mm 3 4 隅取付穴指定コーナー R 指定納期 50~00mm 50~00 00~ 記号金額 5 記号板厚 N 記号サイズ金額 NPF SERIES アルミフリーサイズケー9-77 ス目次 / 0.1mm 単位で自由なサイズを指定可能なです無処理のパネルで材質はA1050P 片面保護シート付です記入方法ご注文の際は内へ 1~4 の選択項目に合った寸法や記号を記入して下さいパネル NPF - - 板厚取付穴コーナー R 価格算出方法パネル標準価格 + 取付穴加工費 + コーナー R 加工費 P9 ー 79~80をご参照下さい