絞り加工の仕組みと種類

絞り加工とは

絞り加工とは、平板の板を凹ませることで継ぎ目のない容器状の形状を成形する技法です。絞り加工ではさまざまな形状の成形が可能で、灰皿のような単純な円筒形から、角筒、円錐、さらに自動車の車体パネルといったより複雑な形状（異形絞り加工）のものまで製造できます。

絞り加工の仕組み

絞り加工のメカニズムとはどのようなものでしょうか。

絞り加工は、成形したい製品の形状に沿った凹みを持つダイ（下側の金型）と、そのダイに沈み込む形のパンチ（上側の金型）で一対となった金型を使用して、素材に圧を加え成形する技法です。このとき、素材（ブランク）の端部のシワの発生を抑えるため、素材をダイに押し付けるような形の「シワ押さえ板（ブランクホルダー）」を使用します。

絞り加工製品は、仕上がった製品の深さによって、製品の直径が深さよりも大きいものを「浅絞り加工」、製品直径を越える深さをもつものを「深絞り加工」と分けることが可能です。

絞り加工においては、まず初めに「シワ押さえ板」が素材をダイ上に押し付けたのち、パンチが降下して素材と接触します。パンチが素材に圧を加えると、パンチの下端部の形状に従って素材が変形し、ダイに空いた穴の内部へと押し込まれていくのです。さらにパンチの降下が進むと、「シワ押さえ板」によって押さえられていた周辺部の素材がダイの穴の中へと順次引きこまれていきます。この時、副次的に素材に圧縮のひずみが生じ、筒の上部にシワを生じさせる原因となりますが、このシワは「シワ押さえ板」によって防ぐことが可能です。

絞り加工の種類

絞り加工にはさまざまな技法が存在します。代表的なものをご紹介いたしましょう。

最も基本的な絞り加工の技法です。ブランクを「シワ押さえ板」で制御しながら、外周部を中心に引き込むような形でダイの穴に押し込み円筒を成形します。一度の押し込みで目的の深さを形成することができない場合は、目的の深さが得られるまで複数回の絞り加工を行うことで細く長い形状の成形が可能です（再絞り加工）。また、円筒絞り加工の変化形として、段絞り、テーパ絞り、半球絞りなどの技法もあります。

ブランクを角筒型に成形する技法です。円筒絞りでは、ダイの内部に引き込まれるブランクの外周部が均一に引きこまれながら圧縮されるのに対し、角筒絞りでは角部分と辺部分が違う動きをするため、より難易度の高い加工となります。角筒の側壁部では素材の余りやたるみが生じやすく、角部では割れが生じやすいです。また、底辺の形状は正方形に近いほうが成形はしやすく、長方形では長辺と短辺の長さの違いが大きければ大きいほど加工が困難になります。

この技法は、飲料の缶のような深さのある製品の絞り加工において、製品の壁面を縦方向に厚み減少させ、深さを出すための技法です。製品の壁面の厚みが均一になるよう整える効果もあるので、厚み寸法精度の向上という副次効果も期待できます。

アルミニウムやマグネシウムなどの常温成形性の低い素材で深絞り加工を行う際に、局部的に加熱して加工を容易にしながら成形する技法です。全体的に素材や金型を加熱してしまうと、伸びが向上すると同時に引張強さが低下してしまうため、絞り加工に適しません。そのため、シワ押さえ部分だけに熱を加え、素材のダイ内部への流入に注意が必要となります。

上記の技法以外にもさまざまな技法が存在します。

材料を回転させながらローラーやヘラを押し付けて回転対称の形状に成形する「スピニング加工」「ヘラ絞り」、ダイの穴の内部を液体で満たして加工を水圧制御する「対向液圧成形」、管状のブランクの内部に液体を満たし、その水圧制御によって管に枝分かれ状に絞り加工を施す「チューブハイドロフォーミング」などです。それぞれ特殊な形状の絞り加工製品の製造に役立っています。