板金部品品質を高める5つの実証済み戦略

板金加工は、平らな金属板から部品を作る便利な製造プロセス群です。板金は多様な材料と厚みで提供され、家電、エンクロージャ、ブラケット、パネル、シャーシなどの部品製造に使用できます。

板金加工を始めたばかりの人にとって、このプロセスは難しく感じられるかもしれません。3DプリントやCNC加工のような汎用的なプロセスとは異なり、板金加工はかなり厳格な設計規則に従います。板金は特定の方法で曲げ・切断しなければならず、特定の部品・製品にしか適しません。

したがって、プロジェクトを始める前に板金加工の基本原則を学ぶことが重要です。ラピッドプロトタイピング専門家3ERPの協力により、このガイドでは板金部品を改善する5つのシンプルなヒントを紹介し、普通の設計をプロフェッショナル品質の板金製品に変えます。

板金加工とは？

板金加工は、一つの共通点を持つ製造プロセス群です：ブロック、粉末、溶融金属ではなく、板金を原料（フィードストック）として使用することです。異なる機械が異なる方法で板金を成形します：一部は板金に穴や切り込みを入れ、他は曲げ、スタンピング、スピニングで様々な形状に変えます。

板金加工を用いると、エンジニアは多様な金属から耐久性が高く低コストな部品を作れます。これらの部品は、航空宇宙から医療、ロボティクスまで幅広い業界で使用できます。

製造プロセスで使用される板金の厚みは通常、0.006〜0.25インチ（0.015〜0.635センチ）で、選択されるサイズは材料と部品の最終用途に依存します。

板金部品の改善

板金加工は、その原料が他のどの製造プロセスとも異なるため、様々な製造プロセスの中でユニークです。このため、切削、成形、その他一般的な製造プロセス向けの部品設計に慣れていると、板金部品の設計が難しく感じられることがあります。

高品質な板金部品を確実にする最良の方法は、3ERPのような板金専門家に相談・活用することですが、最初から特定の設計原則に従うことも有利です。以下の5つのヒントを守ることで、設計者は強度が高く、加工しやすく、破損に強い板金部品を作れます。

穴

板金加工はエンクロージャ、ブラケット、類似アイテムの作成に頻繁に使用されるため、ネジ、ボルト、嵌合部のための穴やスロットが必要になることがよくあります。穴は通常、プレスに取り付けられたパンチとダイで作られ、板金から精密な円形を切り出せます。しかし、穴が正しく作られていないと、穴が変形したり、部品自体が破損したりする可能性があります。

板金に穴をパンチングする際、いくつかの重要なルールを守るべきです。穴は任意の壁やエッジから1/8インチ（板金厚が1/30インチ未満なら1/16インチ）離し、穴同士は板金厚の少なくとも6倍の間隔を空ける必要があります。さらに、すべての穴とスロットの直径は板金厚以上であるべきです。

ヘミング（縁折り）

板金には粗いエッジや鋭利なエッジがあるため、それらのエッジを「ヘミング」する（内側に折り返す）ことは、板金部品を安全かつ機能的にする良い方法です。ヘミングは板金部品を強化したり、ヒンジ用ピンを収納するなど機能的役割を果たしたりもします。ヘミングにはオープン、クローズド、ティアドロップ形状があります。

板金部品にヘミングを追加する際、最適な性能を確保するためにいくつかのガイドラインを守るべきです。まず、クローズドヘミング（材料が完全に自分自身に折り返されるもの）は、絶対に必要でない限り避けるのがほぼ常に良い選択です。クローズドヘミングは曲げ角度が極端なため材料を傷つけるリスクがあり、隙間を残すオープンヘミングとティアドロップヘミングが望ましいです。

オープンヘミングを作る場合、隙間の直径は板金厚以上にするべきです。リターン長（ヘミングが「自分自身に戻る」長さ）は板金厚の4倍以上にするべきです。同じガイドラインがティアドロップヘミングにも適用され、追加要件としてリターン末端の開口部が板金厚の1/4以上でないことが求められます。

曲げ

曲げは板金加工の領域において最も重要な成形プロセスの一つです。ブレーキやプレス機などの装置を用いて、機械工場は板金を新しい形状に操作できます。ただし、材料によって曲げ適性は異なります。曲げに関する特定のルールを守ることで、正確で均一な曲げが確保され、材料へのダメージの可能性が減ります。

守るべきルールの一つは、板金部品に曲げを設計する際、内側曲げ半径が板金厚以上であることです。これにより変形を防止できます。また、曲げ方向と半径の一貫性を維持するとコスト削減に役立ちます。部品を再配置する必要がなく、曲げ装置で同一手順を繰り返せるためです。

ノッチ（切り欠き）

ノッチとタブは、ネジやファスナーの追加、複数部品の嵌合に有用な板金部品の特徴です。ノッチは部品エッジの小さな切り欠き、タブは突出形状です。一つの板金部品のタブは、別の部品のノッチに嵌まるよう組み込まれることがよくあります。

他の板金形状と同様、適切なノッチとタブを作るには特定のルールに従う必要があります。ノッチ同士は約1/8インチ離し、板金厚以上の厚みを持たせます。タブ同士も、板金厚以上の距離で離します。さらに、タブの長さは幅の5倍以下であるべきです。

仕上げ

板金部品は比較的地味な用途が多いですが、使用可能になる前に1つまたは複数の仕上げプロセスを経る必要がある場合があります。用途と材料に応じて、板金部品はビードブラスト、アルマイト、メッキ、粉体塗装、その他様々なプロセスで仕上げられ、機能目的または単に部品の外観改善のために行われます。