アルミ板材へのプレス穴あけ

質問

材質A3003、板厚0.6の材料にプレスで16mmの穴を開けて、そこにパイプを圧入したい。　圧入力のバラツキの小さくしたいため穴公差を極力小さくしたいのですが、Cp1.33以上を確保できる公差レンジはどの程度になりますか？　ご教授頂きたいです。

※OKWAVEより補足：「技術の森( 金型)」についての質問です。

回答No.4

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(3)で言いたいこと図示してみました。
パイプ外径公差の範囲全体に亘って、下図左側のような圧入状態とすることは無理があるので、下図右側のようにアルミ板が塑性変形して、穴径が押し広げられるような状態を想定して設計する必要がありそうだということです。

お礼

ありがとうございました。圧入後に隙間がないようにしたかったため、塑性変形域で設計してみます。

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回答No.3

ohkawa3

パイプの外径が公差下限のφ15.90の場合が圧入力最小になることは間違いありません。このとき、仮に締め代をゼロと仮定して、穴径をφ15.90にすることを考えてみます。最大径のφ16.10のパイプを圧入した場合、φ15.90の穴径はφ16.10に拡大、つまりは1.26%拡大します。
A3003のヤング率は70GPaほどですから、アルミ材が弾性変形して穴径が1.26%拡大するると仮定すると、次のような応力が発生します。
　　　70GPa×1.26％＝70GPa×0.0126＝882MPa
この値は、A3003の弾性限度（耐力）よりも何倍も大きな値ですので、アルミ材が塑性変形することは避けられないという結果になります。

ごちゃごちゃ書きましたが、パイプの外径公差大きいので、アルミ板の穴径を如何に精密にコントロールしても、圧入をアルミ板の弾性範囲内に収めることは無理だということです。

上記の事情を考慮すると、アルミ板が塑性変形することを前提に、圧入部分の設計を行うことが必要ということになります。どのような形状に塑性変形させるか、所望の形状に変形させるためのガイド（金型）などの設計を行うように方針転換したら如何でしょうか。
塑性変形することを前提としますので、穴径は、予定なさっているプレス加工で無理なく管理できる範囲でよさそうに思います。

手計算は難しいので、バーリングなどの類似加工の実績データなどの実績に基づいて穴径（＋管理幅）を決定なさったら如何でしょうか。

回答No.2

ohkawa3

細切れの質問で申し訳ありませんが、
cp（工程能力指数）で管理したいのは、「圧入に必要な力」で宜しいでしょうか？
そうであれば、上限規格値と下限規格値をどの程度に設定することを想定なさっているのでしょうか？

回答No.1

ohkawa3

圧入するパイプの外径公差はどれほどでしょうか？

補足

圧入するパイプ外径は16mm　公差は±0.1　です。
パイプ端部には面取り　30°ｘ0.5mm　を実施する予定です。