板金設計ガイドライン: 完全なDFMガイド
板金製造は、利用可能な最も多用途でコスト効率の高い製造プロセスの 1 つです. 小型の電子筐体から大型の構造シャーシまで、あらゆるものの作成に使用されます. あらゆる板金部品の成功, しかし, 最初のレーザーカットまたはプレスブレーキの曲げのずっと前に決定されます. 設計段階で決定されます. 適切に設計された部品は、材料の特性と製造機械の機能を尊重します. 部品の設計が不十分だと製造の遅れにつながる, コストの増加, そして低品質.
板金設計ガイドラインは、エンジニアが強力な部品を作成するために従う必要がある一連のベスト プラクティスとルールです, 費用 対 効果, そして高い製造性. これらのルール, 製造可能性を考慮した設計と呼ばれることがよくあります (DFMの), 重要な機能の管理. 曲げ半径が含まれます, 穴の配置, フランジ長, と肉厚. これらのガイドラインに従うことは、創造性を制限することではありません; それは、あなたの創造的なビジョンを効率的かつ確実に実現できるようにすることです.
高精度板金加工のエキスパートとして, GD-Prototypingは、何千ものクライアントが設計を成功に導くのを支援してきました. このガイドでは、最も重要な DFM ルールの包括的な概要について説明します. 各ガイドラインの背後にある科学を説明し、より良い設計に役立つ実用的なアドバイスを提供します, より多くの製造可能な板金コンポーネント.
財団: 板金の挙動を理解する
成功する板金部品の設計には, まず、素材がどのように動作するかを理解することが重要です. 削り取られた金属のブロックとは異なります, 板金部品は、平らなシートを切断して曲げることによって形成されます. この2つのアクション, 切断と曲げ, 金属の物理的特性によって支配されます. 設計規則は、これらのプロパティを操作するために存在します, 彼らに反対しない.
曲げの性質
板金設計における最も基本的な概念は曲げです. プレスブレーキで平らな金属板を曲げたとき, 素材が変形している. 曲げの内側の材料が圧縮されます, 曲げの外側の材料が引き伸ばされている間. この伸びと圧縮は、材料の厚さ全体にわたって均一ではありません. シート内には、引き伸ばされたり圧縮されたりしない中立軸があります. このニュートラル軸の位置は、正確な部品を作成するための鍵です.
フラットパターンの重要性
すべての複合施設, 3次元板金部品は、単純な2次元のフラットパターンとしてその寿命をスタートします. このフラットパターンは、生のシートから切り取ったものです, 通常、レーザーまたはパンチプレスを使用します. その後、最終的な3D形状に曲げられます. あらゆる設計にとって重要な要件は、 "展開" CAD プログラム内のフラット パターンに変換します。. デザインを展開できない場合, 標準的な板金技術を使用して製造することはできません.
Kファクターとベンド許容値
正確なフラット パターンを作成するには, 設計者は、曲げ中に材料がどれだけ伸びるかを計算する必要があります. この計算は、曲げ許容値として知られています. これは、Kファクターと呼ばれる変数によって決定されます. K 係数は、材料の厚さに対する中立軸の位置を表す比率です. の深い理解 Kファクターチャート そして、その応用は、寸法的に正確な最終部品をもたらす正確なフラットパターンを作成するために不可欠です.
黄金律: 均一な肉厚
板金設計における最も基本的なルールは、単一の, 部品全体で均一な肉厚. 部品の厚さは、使用される原材料のシート材料のゲージによって定義されます. すべての機能, 曲がりなど, フランジ, そしてカール, は、この 1 枚のシートから作成されます。.
このルールは、いくつかの理由から重要です. まずは, 製造工程を劇的に簡素化. 部品全体は単一の原材料から作ることができます, 異なる厚さを接合するためのコストと時間のかかる溶接や組み立て作業が不要になります. 秒, 資材の購入と在庫管理を簡素化します.
部品に追加の強度または剛性が必要な場合, これは、部品の一部を厚くすることによって達成されるべきではありません. その代わりに, 曲げなどの機能を組み込むことで強度を追加する必要があります, フランジ, またはリブ. これらの幾何学的特徴は、均一な材料の厚さのルールに違反することなく、計り知れない剛性を提供できます.
曲げとフランジの詳細
曲げとフランジは、フラット シートを 3D 構造に変換するために使用される主要な機能です. それらを正しく設計することは、強力で製造可能な部品を作成するために不可欠です.
ベンド半径ルール
金属が曲がったとき, 半径の周りに形成する必要があります. 完全に鋭いものに曲げることはできません, ゼロ半径コーナー. 鋭いコーナーを作成しようとすると、曲げの外面に応力が集中します, 多くの場合、材料にひび割れや破損を引き起こします.
重要なガイドラインは、内側の曲げ半径が少なくとも材料の厚さと等しくなければならないということです. 例えば, ある 2 mm厚のアルミニウムシートは、最小内曲げ半径が100未満で設計する必要があります。 2 ミリメートル. 半径が広いほど常に良い. 材料と工具へのストレスを軽減します. ある "標準" 材料の厚さの1倍の半径は、ほとんどの用途で安全で経済的な選択肢です.
ベンド リリーフ ルール
曲げが部材のエッジ付近にある場合, 曲げ作業中に材料が破れたり変形したりする可能性があります. これを防ぐには, ベンドリリーフカットが必要です. 曲げリリーフは小さな切り込みです (スロットまたは丸穴のいずれか) ベンドラインの終点に作られる. この小さな切り込みにより、素材が破れることなく伸びることができます. 曲げリリーフの深さは、内側の曲げ半径以上である必要があります, 幅は少なくとも材料の厚さである必要があります.
フランジ長ルール
フランジは、板金部品の曲げ部分です. フランジを作成するには, 部品はプレスブレーキ工具でしっかりと保持する必要があります. フランジの長さは、これを可能にするのに十分でなければなりません. フランジが短すぎると、正しく形成するのが困難または不可能な場合があります.
重要な経験則は、フランジの最小長は材料の厚さの少なくとも 4 倍である必要があるということです. 例えば, から作られた部品 2 mm厚の鋼には、少なくとも 8 長さ mm. このルールに従うことで、工具が加工するのに十分な材料が確保され、より正確で一貫した曲げ角度が得られます.
曲げの一貫性を保つ
製造コストを削減するために, すべての曲げに対して一貫した曲げ半径を持つ部品を設計することがベスト プラクティスです. 曲げ半径が変化するたびに, プレスブレーキのオペレーターは、別のセットアップを実行するか、工具を変更する必要がある場合があります. 設計全体で同じ半径を使用することにより、, 多くの場合、部品は 1 回のセットアップで形成できます, これにより、労働時間とコストが大幅に削減されます.
穴を深く掘り下げる, スロット, とノッチ
穴, スロット, およびその他の切断機能は、取り付けに不可欠です, 換気, と組み立て. 部品の形状に対するこれらのフィーチャの配置は、歪みを防止し、部品の整合性を確保するための厳格なルールによって管理されます.
穴径のルール
板金の穴は通常、パンチプレスで作成されます. パンチは、壊れることなく材料を突き刺すのに十分な強度でなければなりません. 非常に厚いシートに穴を開けようとする非常に小さなパンチは、工具の故障の原因となります. 確立されたルールは、穴の最小直径は少なくとも材料の厚さと等しくなければならないということです. 例えば, で 3 mm厚の鋼板, 推奨される最小穴径は 3 ミリメートル.
穴とスロットの間隔
穴を開けると、周囲の材料に少量の局所的な応力と変形が生じます. 穴が互いに近すぎる、または部品の端に近すぎる場合, これらの応力ゾーンが重なり、材料が膨らんだり反ったりする可能性があります. 標準的なガイドラインは、2 つの穴の間の距離が, または穴とパーツのエッジの間, 材料の厚さの少なくとも2倍である必要があります. 例えば, で 2 mm厚の部分, 2つの穴の間のスペースは、少なくとも 4 ミリメートル.
ベンドからの距離
これは、最も一般的で重大な設計エラーの 1 つです. 曲げに近すぎる穴やスロットは、曲げ操作中に歪んだり変形したりします. 穴の周りの材料が引き伸ばされます, 丸い穴を細長い穴に変える, ティアドロップ型. これを防ぐには, 穴とスロットは、曲がりから安全な距離を保って配置する必要があります. 一般に、安全距離は材料の厚さに曲げ半径を加えたものの少なくとも 3 倍であると考えられています.
ノッチとタブの設計
切り欠きとタブも間隔規則に従う必要があります. ノッチは 20 材料の厚さを掛けたもの. 小さなタブの幅は、材料の厚さの少なくとも 2 倍で、特定の最小値を下回ってはなりません (例えば。。, 1 ミリメートル) 工具の破損を防ぐため.
裾を深く掘り下げる, カール, およびエッジ
エッジ処理は、安全なものを作成するために使用されます, エッジを滑らかにし、重量を追加せずに部品の剛性を高める.
裾のデザイン
裾は、シート自体に折りたたまれたシートの端です. これにより、丸みを帯びた, 取り扱いが安全で、生のエッジよりもはるかに強くて硬い厚いエッジ. 裾にはいくつかの種類があります, フラットヘムとティアドロップヘムを含む. 裾の重要な設計ルールは、折り目の最小内径が素材の厚さと等しくなければならないことです, 裾の平らな長さは、素材の厚さの少なくとも4倍である必要があります.
カールのデザイン
カールは、円形のプロファイルに丸められたシートのエッジです. カールは丸みを帯びた, セーフエッジ. また、ヒンジを形成したり、ワイヤーやロッドを収容したりするためにもよく使用されます. カールの外側半径は、材料の厚さの少なくとも 2 倍である必要があります.
公差の重要性
板金製造は完全に正確なプロセスではないことを覚えておくことが重要です. 製造プロセスにより、部品の最終寸法には常に小さなばらつきがあります. エンジニアは適切な指定が必要です 板金公差 彼らの絵に. これにより、部品が最終組み立てに正しく適合し、機能することが保証されます.
板金設計ルールテーブル
この表は、, このガイドで説明されている主要な DFM ガイドラインの統合リファレンス. 設計プロセス中にチェックリストとして使用して、部品が製造可能であることを確認します.
| 特徴 | ガイドライン | 理由 / ベストプラクティス |
| 肉厚 | 単一の, 均一な厚さ. | 製造の簡素化, コスト削減, 欠陥を防止. |
| ベンド半径(Bend Radius) (中に) | 材料の厚さの最小1倍. | 曲げ外面のひび割れや材料破損を防止. |
| フランジの長さ | 材料厚みの最小4倍. | プレスブレーキ工具がフランジを正確に形成するのに十分な材料があることを確認します。. |
| 穴径 | 材料の厚さの最小1倍. | パンチの破損を防ぎ、清潔さを確保, 丸い穴. |
| 穴の間隔 | 穴/エッジ間の材料厚みの最小2倍. | 反りを防止, 膨らんだ, フィーチャー間の材料変形. |
| 穴からベンドまでの距離 | 材料の厚さの最小3倍 + 曲げ半径. | 曲げ加工中に穴がティアドロップ状に歪むのを防ぎます。. |
| 裾の長さ | 材料厚みの最小4倍. | 強力な, 整形の裾. |
設計者の飛行前チェックリスト
デザインを見積もりに送る前に, この最後の飛行前チェックリストを実行する. 答える "はい" これらすべての質問に対して、製造が成功し、費用対効果の高い可能性が劇的に高まります.
- 材料の厚さは部品全体で均一ですか??
- すべての内側の曲げ半径が材料の厚さの少なくとも 1 倍であるか?
- 成形品の最小穴径が材料の厚さより大きいか?
- すべての穴とスロットは、エッジやその他のフィーチャーから材料の厚さの少なくとも 2 倍の間隔で配置されていますか??
- すべての穴とスロットは安全な距離に配置されていますか (少なくとも3倍の厚さ + 曲げ半径) 曲がり角から離れる?
- 規格を指定しましたか, 一般的に入手可能な材料と厚さ?
- フラットパターンを含む対応する2D図面を含む3D CADモデルを提供しましたか?
結論
製造可能性のための適切な設計に従う (DFMの) ガイドラインは、高品質の板金部品を作成するための鍵です, 手頃 な 価格, そして製造が簡単. これらのルールは恣意的ではありません; それらは、金属がどのように曲がり、形成されるかの基本的な物理学に基づいています. 均一な厚みで設計することで, ゆったりとした曲げ半径, および適切な特徴間隔, エンジニアは材料を扱うことができます, 反対ではない.
このプロアクティブな設計アプローチにより、コストのかかる遅延が防止されます, スクラップ率の削減, そして優れた最終製品をもたらします. GD-Prototypingで, 当社の経験豊富なエンジニアチームは、すべての見積もりで徹底的な DFM レビューを提供します. 私たちは、クライアントが潜在的な製造上の問題を問題になる前に特定し、修正できるよう支援します, スムーズで成功した製造プロセスの確保.
