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プレスの打抜き荷重の計算(せん断の長さ・板厚・せん断抵抗から)

打ち抜く形の輪郭の長さ・板厚・材料のせん断抵抗(または引張強さ)から打抜き荷重を求めます。係数を入れると必要な荷重を、プレスの能力を入れると比べます。

入力

PtLτ
求めたいもの

打抜き荷重と、係数を入れたときの必要な荷重を求めます。

丸穴は直径から、長方形は 2 辺から輪郭の長さを出します。ほかの形は輪郭の長さを直接入れます。

打ち抜く丸の直径。例:2.8 mm

例:20 mm

例:30 mm

打ち抜く形の全周の長さ。1 回の打抜きで同時に抜く形が複数あれば、全部の長さを足します。例:100 mm

例:1.2 mm

せん断抵抗が分かれば直接入れます。引張強さだけが分かるときは、出典(ミスミ)の τ ≒ 0.8 × 引張強さ で換算します。

材料のせん断抵抗(せん断強さ)。材料の規格・ミルシート・メーカーの資料で確かめた値を入れます。例:53 kgf/mm²

材料の引張強さ。例:80 kgf/mm²(出典の例の高張力鋼板)

打抜き荷重に掛けて必要な荷重を見込む係数。出典(キーエンス)の目安は 1.1〜1.2。入れると、比べる相手を「係数を掛けた荷重」にします。例:1.1

使うプレスの能力(呼び能力)。入れると判定します。例:20 tf

結果

計算すると、ここに結果を図で示します。

入力すると、ここに結果が出ます。

参考

  • 打抜きパンチの強度計算・ミスミ・技術情報。「1.打抜き力の計算」の例 1・資料を開く
  • なるほど!機械加工入門 機械加工計算式集「プレス加工の計算式」・キーエンス・プレス抜き圧力の例・資料を開く

参考先は MechOwl が独自に選んだもので、参考先が推奨・保証するものではありません。

解説

打抜き(穴抜き・ブランク抜き)では、パンチとダイの刃の間で板をせん断します。必要な荷重は、せん断する面の面積(輪郭の長さ × 板厚)に材料のせん断抵抗を掛けた値です。せん断抵抗は引張強さより小さく、出典(ミスミ)は τ ≒ 0.8 × 引張強さ としています。

使い方

打ち抜く形と寸法(または輪郭の長さ)、板厚、せん断抵抗(または引張強さ)を入れます。係数とプレスの能力は任意です。

例題(手計算)

  1. 例題 1:丸穴 φ2.8・板厚 1.2 mm・引張強さ 80 kgf/mm²(出典の例 1)

    τ = 0.8 × 80 = 64 kgf/mm²。L = π × 2.8 = 8.7965 mm。P = 8.7965 × 1.2 × 64 = 675.57 kgf = 6.6251 kN(出典 675 kgf、π = 3.14 で 675.23 kgf)。

  2. 例題 2:輪郭 100 mm・板厚 3 mm・せん断抵抗 53 kgf/mm²・係数 1.1

    P = 100 × 3 × 53 = 15,900 kgf = 15.9 tf。必要な荷重 = 1.1 × 15.9 = 17.49 tf(出典 17.49 ton)。

  3. 例題 3:長方形 20 × 30 mm・板厚 2 mm・せん断抵抗 300 N/mm²・プレス 100 kN

    入力は自分で決めた値(出典の例ではない)。L = 2 × (20 + 30) = 100 mm。P = 100 × 2 × 300 = 60,000 N = 60 kN ≤ 100 kN で「入力条件内で条件を満たす」。

  4. 例題 4:出典の例 2 にプレス 15 tf(係数を掛けた荷重が不足)

    プレスの能力 15 tf は自分で決めた値。必要な荷重 17.49 tf > 15 tf で「入力条件内で不足」(係数を掛ける前の 15.9 tf でも 15 tf を超える)。

  5. 例題 5:打抜き荷重 = プレスの能力(40 kN)

    入力は自分で決めた値。P = 100 × 1 × 400 = 40,000 N = 40 kN。プレスの能力 40 kN と同じなので「入力条件内で条件を満たす」。

  6. 例題 6:板厚 0 mm(入力エラー)

    板厚 0 の板は物として成り立たない。入力エラー。

よくある間違い

  • 直径を輪郭の長さとして入れる:丸の輪郭の長さは π × 直径(直径の約 3.14 倍)です。「丸(直径)」を選ぶと換算します。
  • 同時に抜く形を足し忘れる:1 回の打抜きで複数の穴・外形を抜く型では、全部の輪郭の長さを足します。
  • kgf/mm² と N/mm² を取り違える:1 kgf/mm² = 9.80665 N/mm² で、約 10 倍違います。

よくある質問

引張強さをそのまま使ってもよいか。
出典(キーエンス)の例は、せん断抵抗に引張強さと同じ程度の値(SUS304 で 53 kgf/mm²)を使っており、0.8 倍するより大きめの荷重になります。このページは、選んだ入れ方の値をそのまま使います。
プレスの能力はどこまで使えるか。
能力が出る位置(下死点からの高さ)や、偏った荷重のときの能力は、プレスのメーカーの資料で確かめてください。このページは、入れた能力と荷重を比べるだけです。

適用範囲

平らなパンチ・ダイで板を打ち抜く(穴抜き・ブランク抜き)ときのせん断の荷重と、プレスの能力との比較。

この計算で扱わないこと:

  • シヤー角を付けたときの荷重の低減
  • パンチの刃先の強さ(折損)
  • 曲げ・絞りの荷重、ストリッパ・ノックアウトの力
  • 材料ごとのせん断抵抗の値

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