板金DFM：コストを削減し手直しを防ぐ設計ルール

板金の手直しのほとんどは製造上の問題ではなく、図面の問題です。曲げ線から3 mmの位置に配置された穴、3 mm板への5 mmフランジ、1.5 mmパネルへの皿穴M6 — これらはいずれも、図面に記された寸法どおりには製作できない部品を表しており、製作側には三つの選択肢しかありません — 問い合わせる、推測する、廃却する。いずれも無償ではありません。以下のDFMルールは、受注確定前に当社がお客様の図面をレビューする際に適用しているものです。

手直しの大半を引き起こす五つの詳細

• 曲げに近すぎる穴。 曲げ線から2 × t + R以内にあるものは、フランジ成形時に楕円に引き伸ばされます。
• 金型に対して短すぎるフランジ。 概ね4 × t未満では、フランジがダイに滑り込み、曲げ半径が潰れます。
• 曲げを基準とした寸法。 曲げごとに公差が加算されるため、四つの曲げにまたがるチェーン寸法は、維持できない累積を必ず生じさせます。
• クリアランスのない締結部品。 セルフクリンチングファスナーには平坦で歪みのない座面が必要であり、曲げ領域ではそれを確保できません。
• 表面処理の競合。 アーススタッドやガスケット座面の上に粉体塗装を施すと、誰かが手作業でマスキングするか、後から削り取ることになります。

曲げ半径、フランジ長さ、K-factor

内側曲げ半径は、金型が維持できる半径を指定しない限り、金型によって決まります。材料が許容するよりも厳しい半径を強制すると、曲げの外側に割れが生じ、その割れは通常、最初の1個ではなく反復生産のロットで発生します。

材料別の最小内側半径

• 冷間圧延鋼 / 軟鋼、1～4 mm： 0.8～1.0 × t。1.0 × tでは、曲げは標準金型で安定し、再現性があります。
• ステンレス 304/316、焼鈍材: 最小 1.0 × t、推奨 1.5 × t。ステンレスは成形中に加工硬化するため、リスクは最初の部品ではなく後続のロットにあります。
• アルミニウム 5052-H32: 0.8～1.0 × t — 成形グレード。曲げがある部品にはどこでもこれを使用してください。
• アルミニウム 6061-T6: 3～4 × t、それでも検討の価値はあります。実際には、5052 は曲げ、6061 は機械加工です。
• 溶融亜鉛めっき: 皮膜が無傷であれば 1.0 × t ですが、亜鉛層はひび割れる可能性があります。保護が重要な場合は、先に成形してからめっきし、めっき浴用の排液穴と通気穴を設計してください。

最小フランジ長

90° エアベンドは約 6～8 × t の V 金型開きを使用し、フランジは金型ショルダーで保持できる長さが必要です。実務上の目安は、90° 曲げで 4 × t、90° を超える曲げで 6 × t です。2 mm 鋼板では、これは約 8 mm の最小フランジを意味します。5 mm フランジは特殊金型なしでは製造できず、それが一時的な治具費となります。フラットパターンの背後にある K-factor — 内側半径が板厚と等しい場合でおよそ 0.33 — は、CAD のデフォルトではなく、その部品を実際に加工する工場から取得してください。

穴配置、最小径、逃げ形状

• 穴から曲げ線まで: 最小 2 × t + R、内側曲げ線から穴の最も近いエッジまでを測定。3 × t が望ましいです。これを下回ると穴は涙滴状に変形します — 成形後に切断するか、逃げ付きのスロットに変更してください。
• 穴から外側エッジまで: 最小 1 × t、望ましくは 2 × t。 これより近くでパンチングするとエッジが裂けるか材料が膨らみます。レーザー切断はより薄くできますが、ファスナー周囲の座面が実際の限界です。
• 穴間のウェブ: 最小 1 × t。 1 板厚未満では両方のプロセスが不安定になり、金型摩耗が速くなります。これは不合格通知ではなく、価格に現れます。

最小穴径について: パンチングには少なくとも 1 × t の穴が必要なため、3 mm 鋼板の 2 mm 穴はパンチングできません。レーザー切断の下限は約 0.5 × t または 1.0 mm です。厚板の小穴に対する正直な選択肢はドリル加工か EDM であり、どちらも価格をパーセントではなく倍率で変えます。

曲げ逃げとコーナー逃げ

逃げは板金設計において最も安価な保険であり、最も頻繁に省略されます。曲げ逃げは曲げ線の端にある小さな切欠きで、裂けを止めます。これがないと、直角壁の隣でフランジを成形する際に材料が裂けるか隣接形状が変形し、工場は逃げを自ら追加するか、その部品を拒否します。

• 幅: 少なくとも 1 × t。深さ: 少なくとも R + t、安全なデフォルトとして 1.5 × t。
• ボックス部品のコーナー逃げ: 半径は少なくとも R + 0.5 × t。成形接合部の鋭い内コーナーは亀裂発生点です。
• 逃げが不可能な場合は、2 つの形状がもはや交わらないように曲げ線を移動してください。

ハードウェア: ファスナー、スタッド、ねじ

ハードウェアは、設計が単なる板からアセンブリになる場所であり、DFM 規律が部品あたり最も多くのコストを節約する場所です。

• セルフクリンチングファスナー: 取付穴はメーカーの公差、通常 +0.08 / 0 mm で指定してください。ファスナーは変位によってかしめられるため、位置と真円度の両方が重要です。
• 曲げからのクリアランス: ファスナーはヘッド全径の平坦な座面を必要とし、その最も近いエッジは内側曲げ線から少なくとも 3 × t + R に位置する必要があります — 穴と同じ論理です。
• 板厚がねじの呼び径の2倍未満のタップ穴は、使用可能なねじ山が1～2山しか得られず、使用中に破損します。成形タップ、クリンチナット、または溶接ナットを使用してください。
• 皿穴加工：機械皿穴加工は材料を除去するため、板厚に頭部深さの約3倍が必要です — M4皿ねじで約7 mm。2 mmのパネルでは、材料を除去せず変形させるディンプル皿穴加工を指定し、全板厚で頭部を面一に収めます。
• 溶接スタッドとクリンチスタッド：溶接スタッドは溶接ガンのアクセスが必要で、露出面に痕が残ります。クリンチスタッドは前面をきれいに保てるため、通常は筐体に求められるのはこちらです。

公差：積み上げが実際にどう累積するか

板金は機械加工部品ではなく、機械加工部品と同じように公差を設定した図面は不良品を生みます。成形筐体の実用的な工場標準は、平坦なブランク全体での穴位置が±0.2 mm（レーザー切断部品では±0.1 mmが達成可能）、曲げ間が±0.25～0.5 mm、曲げ角度が±1°、材料厚さは供給まま — 一般に±0.1 mmです。素材コイルが保持できない値を完成部品に公差設定しないでください。

その結果、すべての形状が異なる曲げから寸法設定されている場合、6曲げの箱は溶接シーム全体で最大±1.5 mmずれる可能性があります。解決策は公差を厳しくすることではなく、データム戦略です：1つの主データムを指定する — 通常は最初の曲げ、またはすべてのビューに現れる成形形状 — そして重要なインターフェースをそこから寸法設定します。チェーン寸法は、ケーブル入口やラベル位置など重要でない形状にのみ許容されます。どの寸法が本当に重要かを明記し、工場にすべてが重要だと推測させないでください。また、2つの部品が嵌合する箇所では、部品ではなくインターフェースに公差を設定してください。

溶接、仕上げ、閉止の詳細

溶接は熱プロセスであり、熱は金属を動かすため、溶接工が歪みを制御すると仮定するのではなく、歪みを前提に設計してください。

• 既定では連続溶接より断続溶接を。薄板の連続溶接はアセンブリを平坦から引き離します。連続溶接は、浸水、EMI、または構造荷重が要求する箇所にのみ指定してください。
• 溶接アクセスと溶接順序。トーチが届かない隅部の溶接記号は無視されるか、不良になります。その旨を注記に明記してください。重要寸法が溶接部を横切る場合は、熱の後に最終成形を行うよう工程を組み立ててください。
• 粉体塗装膜厚：60～100 µm の屋外用ポリエステルは絶縁体です。ボルトの締付トルクだけでは接地経路を確保できないため、アーススタッド、ねじインサート、および嵌合する電気的接触面は、塗装前にマスキングし、図面に記載する必要があります。
• 排水穴と通気穴：水が溜まる可能性のあるエンクロージャーは、その最下部に排水口が必要であり、温度サイクルがあるものには圧力調整用のベントが必要です。ベントのない完全密閉キャビネットは、呼吸するように自身のシールを通じて湿気を内部に引き込みます。
• エッジ条件：レーザー切断のエッジは鋭利です。人が触れるすべてのエッジには、バリ取りまたは小さな半径を指定し、見える面がヘアライン研磨か成形のままかを明記してください。

DFM ルールの概要

設計判断が価格に現れる箇所

最後に一点：金型ができる前に図面を確認すること。上記のルールはすべて、画面上なら修正に費用はかからないが、部品が量産に入れば、金型、治具、あるいはスクラップの山という代償になる。

Xingyuan Electric (Suzhou) Co., Ltd. は中国蘇州呉江区黎里鎮に拠点を置き、エネルギー貯蔵、EV 充電、先端製造、配電のお客様向けに板金筐体および電気アセンブリを製造しています。同社は 3,000平方メートル以上の生産施設で 30多名のチームを運営し、20 台以上のレーザー切断、CNC 曲げ加工、溶接機を保有し、標準注文は 7～15 日で納品し、すべての注文を図面またはサンプルに基づいて製作しています。DFM レビュー、切断、曲げ加工、溶接、ハードウェア挿入、仕上げは社内で処理されるため、製造可能性は最初の部品が廃却された後ではなく、注文がリリースされる前に確定されます。