板金設計者向け加工図面の基礎 書き方や読み方、問題と対策など製図のポイント

製造業では多くの板金加工品が作られており、加工図面が大きな役割を持っています。設計者や加工者にとって良い図面とは、どんなものでしょうか。図面の基礎や、よく使われる記号、よくあるトラブルと対策などを解説していきます。

板金設計者向け加工図面の基礎 書き方や読み方、問題と対策など製図のポイント

板金加工における図面の役割とは?

板金加工における図面の役割とは?

加工者は設計者が作成した加工図面をもとに、加工方法や出来上がり寸法精度などを把握しなければなりません。加工が難しい場合には打ち合わせを行い、図面を基に設計者とコミュニケーションします。お互いの認識を合わせるためには、共通のルールで作成された図面でなければなりません。加工図面は設計者と加工者の共通言語だといえます。
設計者は、部品の寸法精度、形状や材料などの条件を図面で加工者に指示します。図面に記載されている内容は、加工者が達成しなければならない仕様です。

板金部品の設計から製造までのフロー

板金部品の設計から製造までのフロー

板金加工部品の設計から製造まで、いくつかの工程があります。次にその流れを解説します。

  1. 構想設計
    加工部品の設計工程は、構想設計から始まります。ここでは、必要な機能や、その機能を達成するためにはどのような形状であるべきかをイメージするステップです。ラフ図を手書きなどで描き関係者に説明して、設計者の頭の中にあるイメージを共有します。
    板金加工部品の機能には、カバーなどのように何かを覆う目的のもの、フレームのように支えるためのもの、冷却空気の通り道を作るものなどがあります。必要な機能を考えて構想していきます。

  2. 設計
    次にCADでモデルを作成します。現在は、ほとんどの開発現場で設計に3D CADが利用されているでしょう。材質、板厚を決定して形状を作ります。3Dモデルを作った後はCADの機能を使って図面にします。

  3. 発注、加工打ち合わせ
    作成された図面をもとに、設計者と加工者は加工が可能かどうか打ち合わせをします。図面を見た段階で特に問題なければ、打ち合わせは行いません。この時点で設計者に、公差変更や形状変更が依頼されることもあります。また、コストや納期の調整もあわせて話し合うこともあるでしょう。例えば、加工業者に在庫がある材質に変更すれば納期が早くなるというような調整がこれにあたります。

  4. 加工
    打ち合わせが終わり、全ての条件が合意され整ったら、加工の作業になります。板金加工には、レーザー加工機、プレスブレーキ、溶接設備などが使われます。

  5. 検査と納品
    検査で部品が加工図面通りに仕上がっているかを測定します。複雑な形状の部品は、3次元測定器を使って測定します。検査の結果、公差内であれば良品として納品します。

板金部品の加工図面作成時に押さえるべきポイント

加工図面には、上述の公差や形状など様々な情報が記載されますが、それだけでは良い図面とはいえません。下記のポイントにも気をつける必要があります。

  • JISのルールを守る
    JISとは Japanese Industrial Standardsの略で、日本産業規格といいます。図面の大きさや投影方法、縮尺や部分図面の表記方法など加工図面のルールが定められているので確認しましょう。

  • 表題欄を作成する
    表題欄は、部品番号や部品名称、材質や公差等級、材料の板厚などが記載されている表です。表題欄の内容は、会社によって多少違います。

  • 寸法基準を指示する
    部品の基準をきちんと指示しましょう。複雑な形状であっても、多くの寸法は基準から指示されます。基準はデータムで指示されます。

  • 寸法は正面図にできるだけ集約する
    図面は、正面図、右側面図、平面図などいくつかの方向に投影されます。寸法はできる限り正面図に集約すると、見やすくて理解しやすい図面となります。

  • ばりに対する処置
    板金加工品では、穴あけや外形カット時にばりが発生する可能性が高くなります。ばりをそのままにするのか、または、ばり処理をするのか、許容できるばりの高さなどを指示しましょう。

  • 加工可能な公差設定にする
    加工可能な公差は、加工方法や材料、大きさなどで異なります。板金加工は、穴と穴の距離は±0.05程度、穴から曲げ元までは±0.15程度が限界です。無理な公差設定をしないように注意しましょう。

  • 曲げ元のふくらみを考慮した形状にする
    CADモデルでは気づきにくいのですが、L字曲げの板金の側面は平面ではありません。曲げの根本が若干ふくらみます。例えば厚み2㎜のL字曲げの側面は2㎜幅のL型の平面ではないので、全面を何かに突き当てるような設計をしてしまうと浮きが発生してしまいます。注意しましょう。
    最近では、曲げ膨らみをあらかじめ考慮して展開図を修正する機能を搭載したCADもあります。
    曲げ元のふくらみを考慮した形状にする

  • 曲げ内Rの指示
    曲げの内側にRをつけるかどうかを指示することができます。Rがないと応力が集中して破損しやすくなるので、荷重がかかる場合はRをつけましょう。

  • 曲げの高さを低くしすぎない
    曲げの高さが低すぎるとプレスブレーキで加工できません。板厚の4倍ほどの高さを確保しましょう。例えば、板厚が2㎜であれば最低8㎜の曲げ高さを確保するよう指示しましょう。

板金加工図面でよく使われる記号

加工図面では色々な記号が使われます。ここでは主な記号を紹介します。

  • 面取り
    板金加工品の角がとがっていると持つときにとても危険なので、角をカットする面取りをします。面取りの指示には「C」の記号を使い、「C3」のように指示します。

    面取り
  • R
    面取りと同じようにけがをしないようにRをつけます。曲げ内Rの指示にも使います。Rの指示は「R」の記号を使い、「R5」のように記載します。

    R
  • エッジの指示記号
    エッジの指示記号は、JISB0051に記載されています。ばりを無くしたい場合はマイナスの数値で指示します。図の指示では、穴はばりを許容せず、-0.05~- 1㎜のダレを許容します。

    エッジの指示記号
  • 直径
    直径記号は、加工図面でよく使われます。位置決め穴、ねじ下穴、軽量化のための穴など、指示する穴は多岐にわたります。

    直径
  • データム
    加工図面の基準はデータムでも指示できます。データムは面や穴の軸線などに指示します。

    データム
  • 幾何公差 位置度
    位置度は幾何公差の一種ですが、板金加工ではあまり多くは使われません。データムからの位置を指示します。四角で囲われている寸法は「理論的に正確な寸法」といい、位置度と一緒によく使われます。

    幾何公差 位置度
  • 幾何公差 直角度
    直角度は曲げ面によく指示します。板金図面においては、直角度よりは角度における寸法公差で指示するのが一般的です。幾何公差の一種で、基準に対してどれくらい正確に直角であるかを示します。位置度と上下に並べていますが、データムAを指示している右側面図に直角度を指示してもいいでしょう。

    幾何公差 直角度

板金加工の現場でよくあるトラブルとその対策

板金加工では、他の機械加工にはないトラブルが起こるケースがあります。ここでは板金加工で起こることがあるトラブルを紹介します。

  • スプリングバックによる曲げ直角度ずれ
    スプリングバックとは、パンチで押し込んでいるときは狙いの角度になっていたものが、パンチを離すと少しだけ板が開いて元に戻ろうとする現象です。この現象の対策には、2段曲げ、ストライキング、Vノッチ、リブ付けなどがあります。
    2段曲げは、1回目にある程度狙いの角度まで曲げてから、もう一度仕上げの曲げを行う方法です。ストライキングは曲げ元に凹みをつける方法で、Vノッチでは曲げ元にV字の凹みを付けます。

    スプリングバックによる曲げ直角度ずれ

    リブ付け(くさび)は、曲げ元に三角形のリブをつける加工法です。図の曲げ部中央にリブがついているのが見えます。

    リブ付け(くさび)は、曲げ元に三角形のリブをつける加工法です。図の曲げ部中央にリブがついているのが見えます。
  • 曲げ元付近の穴の変形
    穴をあけた後に曲げをする場合、曲げ元に穴が近いと曲げるときに穴が変形することがあります。変形させないためには、穴と曲げの距離を最低でも板厚の4倍ほどとると良いでしょう。十分な距離が取れない場合は、曲げてから穴をあけます。ただし、加工工程が増えるのでコストアップの要因になります。

  • 曲げを展開すると干渉していて加工できない
    曲げ展開時の干渉は、3D CADでよくあるトラブルです。CADではきちんとした形をしていても、曲げを展開すると干渉している場合があります。モデルを作成したら、一度は曲げを展開して干渉がないか確認しましょう。

  • タップの有効深さを確保できない
    薄板にねじの下穴をあける場合、タップの有効深さを確保できるかどうか注意が必要です。肉厚が薄いためタップを切っても1山しかかみ合わず、すぐ緩んでしまいます。薄板の場合はバーリング加工をしてタップの有効深さを確保しましょう。

まとめ

板金部品設計時に加工図面を作成する際のポイントやよくあるトラブル、対策を解説してきました。設計者が一方的に加工者に図面で指示をしても加工できない場合があります。一方、加工者の言うとおりに公差を拡大すると機能に影響がでる可能性があります。図面という共通言語でコミュニケーションをして、質のいいモノづくりをするようにしましょう。

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