プレス加工は自動車製造の四大工程の一つであり、車体の製造精度はプレス工程及びそのアセンブリの精度に大きく依存する。プレス技術は大量生産の発展と必要性、特に自動車産業の発展に伴い生まれたものであり、現在もその状況は変わらない。

中国の自動車プレス技術の発展状況は以下の複数の面に表れている。

外板部品の自動化生産度が高い

外板部品は表面品質に対する要求が厳しいため、自動化生産に依存せざるを得ない。中国の自動車外板部品の自動化生産は高速プレスとは言えないものの、自動化レベルはかなり高い。主に自動化ラインプレスが広く採用されている点に表れる。

ラインプレスは一般的に 4 台のプレス機で完全な密閉型プレスラインを構成し、ライン内でロボットが自動で材料供給・製品取出しを行う。生産タクトは約 10～15 回 / 分である。代表的な構成は、1 号機に複動 1630 トンプレス、後続に 800 トンプレスを配置する形である。

フロア、ルーフ類の内板部品は自動または半自動化生産を採用

これら部品の生産方式は生産量に左右され、通常自動または半自動化生産が採用される。合弁企業を除き、地場企業は立ち上げ当初、基本的に半自動プレス生産方式を採用している。

半自動プレスにはプレス機に対し特定の要求が課される。まずプレス機のテーブル面積を大きくすること。次に成形荷重が大きいため、1 号機は 2000 トンまたは 2400 トン、後続プレス機は 1000 トンまたは 1250 トン以上とする必要がある。

2. シャーシ骨格部品は部品サプライヤーが製造するケースが多い

シャーシ骨格部品は多くの場合部品メーカーで製造され、完成車メーカーに納入される。規模のある部品メーカーは一般的に 6 ラインのプレスラインを保有している。品質管理と完成車メーカーの生産物流管理を考慮し、これら部品メーカーは溶接工程、さらに塗装または吹付工程まで備え、アセンブリ部品を完成車メーカーに直接供給可能としている。

精密プレス技術が急速に発展

精密プレス技術は時計製造業の発展に伴いスイスで起源を持ち、自動車産業発展における重要な技術の一つである。ドアヒンジアセンブリ、ウインドウレギュレータアセンブリなど一部自動車アセンブリ製造に重要に活用されている。これら部品の板厚は 3～5mm で、高い部品精度、良好な強度、アセンブリ動作の円滑性と信頼性が求められる。

長年の発展を経て、精密プレス技術は中国自動車産業で喜ばしい成果を上げており、現在実力のある精密切断プレス企業が数多く出現している。

主要プレス工法及び液圧成形技術の発展と応用

現在国内の主流プレス工法はライン金型生産モードである。液圧成形といった特殊成形工法については紹介や報道をよく目にするが、現在は主に実験室レベルに留まっている。

産業分野における液圧成形技術は主にパイプ部品の成形に用いられ、海外では少量生産の個性的な自動車部品製造に活用されている。現在、国内では外板部品成形への応用事例はまだ存在しない。

液圧成形には顕著な長所がある。に、原理的に等圧成形であり、高圧媒体により板材の形状を変化させる。板材は法線方向から加圧され三軸応力状態となり、局所成形性を良好に改善し、より複雑な外板部品の成形に有利である。第二に、その成形原理と液体媒体により、従来の鋼同士の接触成形方式を変え、板材の傷つきを効果的に低減でき、表面品質向上に極めて有利である。第三に、従来プレスの成形方向に対する制限を緩和する。第四に、一度に多くの工程内容を成形可能で、工程数及び金型数の削減に資する。第五に、成形時の加工硬化により製品強度を高めることができる。また海外の応用事例から見て、生産タクトも遅くない。

一方、液圧成形技術にも欠点が存在する。応用上の制約は明らかであり、外部の液体媒体及び対応装置が必要となる。また溶接前に部品の後処理を実施する必要がある。現場作業環境への影響を考慮すると、大量生産部品の加工には適していない。

国内自動車外板金型製造に存在する課題

自動車外板には外側外板と内側外板があり、対応して外板金型も内板金型と外板金型に分かれる。内板部品の表面品質上の課題は主にスプリングバックとねじれであり、金型の安定性・信頼性確保は焼き付き防止、製品の反り・変形改善を中心とする。外側外板部品の表面品質上の課題は傷、穴や端面のバリ、局所的な陥没、合わせ面の成形品質、アセンブリ組付け後の隙間などである。外板金型は作用部分の精巧な製作、組立、金型動作の円滑性などが求められる。

国内には中型車車体一式金型を製造する能力と技術は完全に備わっていると言える。しかし金型は大量生産品ではなく、どの金型メーカーが製造した金型であっても、終的には設計・製造を担当する技術者個人に依存する。全体の経験蓄積と規格化の面で多くの改善が可能だが、一品生産であるため実質的に担当者の技量に左右される。

現在国内完成車メーカーの内板金型は主に国内で製作され、一部重要な外板金型は外部委託で製造される。外部委託は海外企業の経験が豊富であり、発注側が製造サイクルと品質により高い期待を寄せていることによる。実際に外部委託製造された金型にも多くの問題が存在するが、発注側は心理的に国内製の問題の方が多いと認識しがちである。

総括すると、自動車外板は外形寸法が大きいためライン生産方式を採用し、ライン金型を使用する。中小型プレス部品については海外で多工位順送金型が広く使用され、生産効率が非常に高い。国内自動車産業の継続的な発展に伴い、中国の自動車金型産業も進歩を続けており、海外金型メーカーの競争優位は次第に弱まり、国内製金型への評価は今後高まっていく。

自動車プレス金型設計における CAD/CAE システム統合技術の向上への期待

自動車プレス技術を論じる際、自動車プレス金型設計を無視することはできない。

現在市場の汎用 CAD/CAE システムは 10 年前と比較し大きく変化した。以前は汎用的なシステムが中心であったが、現在は金型製造の実務に合わせた適応開発・機能改良が多数実施されており、これは大きな進歩である。

現在市場の代表的な CAD/CAE システムは機能が非常に強力である。しかし実際の応用において、環境の変化により期待通りの効果が得られない、あるいは満足できない点が存在する。長期的な視点で、コスト低減とサービスの観点から、機能の優れた国産 CAD/CAM システムの登場が望まれる。

長期的には CAD/CAE の統合がニーズかつトレンドとなる。実際に多くの試みが行われているが、応用効果はまだ十分とは言えない。

CAD/CAE システムは外板金型の設計思路について詳細な整理、分析、特徴量化処理を実施し、ソフトウェアシステム側との接合点を見つける必要がある。この分野で優れた実績を持つのが Thinkdesign システムであり、スプリングバック対応において技術者の意図を良好に実現できる。

ソフトウェアシステム同士の統合は進み続けており、物理的なネットワーク化についてはすでに問題がない。一部金型メーカーでは PDM 環境下での CAD/CAM 統合を実現している。しかしシステム開発と金型メーカーの産業応用の関係から見ると、産業応用がなければ成熟した参考事例を得られない。金型メーカーが導入するには投資が必要であり、投資には収益が求められる。同時に、人材育成も避けて通れない課題である。

自動車プレス金型製造における工作機械と工具への要求

1. 工作機械設備に対する要求

自動車プレス金型製造の設備に対する要求は、主に安定性と信頼性に表れる。筆者は先日ある金型企業を訪問し、担当者が保有する数台の設備と新規導入したマシニングセンタの使用状況について話していた。担当者は設備の精度維持が非常に重要であると述べた。同時に、現在の設備は据付技術者の技能と職業倫理にますます依存しており、据付技術者は設備を正しく据付、適状態に調整し、オペレータへの研修時に設備の使用・保守の要点とその結果を徹底して伝える必要がある、と指摘した。

金型製造企業は多額の費用を投じて導入した設備に大きな期待を寄せており、所定の目標を達成し、ウィンウィンの関係を構築するために各方面の努力が必要である。機械メーカーがユーザーへの定期的な訪問、出張サービス、さらにはオーバーホールや改造サービスを実施できればより望ましい。

2. 工具に対する要求

工具に対する要求について、筆者は以前述べたことがある。主な項目は以下の通りである。 ①品質。品質は前提であり、品質に対する要求には限りがない。総寿命と一回の再研磨寿命が評価指標となる。 ②価格。競争が激化する分野ほど価格の影響は大きい。コストパフォーマンスが評価指標である。 ③研究開発能力。新製品の投入能力は少なくとも二つの側面を含む。一つ目は顧客ニーズへの対応能力。ユーザーは工具サプライヤーがニーズを無視することを嫌う。例えば顧客が必要としない製品を強く推奨し、必要な製品に対してはソリューションの提示が遅いといった状況は問題である。ただし近年この点は大きく改善され、成熟したターゲット型ソリューションが見られるようになった。二つ目は新製品の設計製造能力であり、サプライヤーの技術製造力を試すものである。

もちろん顧客の要望がすべて合理的または実行可能とは限らない。しかしサプライヤー（我々自身が他社へのサプライヤーである場合も含む）は顧客ニーズを慎重に分析し、既存の技術水準をもとに専門的なソリューションを提供する義務がある。そのため、既存技術をもとに顧客に専門的かつターゲットを絞った技術ソリューションを提示できるかどうかが、サプライヤーの研究開発能力を測る重要かつ現実的な指標となる。

④納期。現在、在庫削減は競争激化産業すべてが直面しなければならない課題であり、短い納期が非常に重要となる。顧客の近くに適切な在庫を構築することが現実的な解決策となる。工具サプライヤーも例外ではない。