板金曲げ穴加工：ハウツーガイド

板金加工穴の機能

板金加工の穴は、レリーフカットやノッチとも呼ばれ、材料の変形を防ぎ、正確な曲げ加工を行う上で重要な役割を果たします。戦略的に配置されたこれらの開口部は、板金加工プロセスにおいて構造的完全性を維持し、高品質の完成品を実現するために不可欠です。

曲げ線が一点で交差したり、板金の端に材料の厚さの2倍以下の距離で近づいたりする場合、加工穴が必要になる。これらの穴は、応力集中を緩和し、曲げ作業中の望ましくない材料の引き抜きや破れを防ぎます。適切なサイズと位置の加工穴を組み込むことで、メーカーは材料の完全性を損なうことなく、きれいで正確な曲げ加工を実現することができます。

加工穴は、エッジラッピングや複雑な曲げ加工を必要とするシートメタル部品では特に重要です。加工穴は、材料の流れと応力分布を制御し、均一な曲げ加工を保証し、局所的な減肉や破断を防ぎます。エッジラッピングや複雑な曲げ加工が不要な単純な設計では、加工穴が省略され、製造工程が合理化される場合があります。

加工穴を省略することのデメリット：

1. 材料の減肉：加工穴がないと、曲げ材の端や角が著しく薄くなり、構造が弱くなる可能性がある。
2. 溶接の課題：エッジが薄くなっていると、溶接時にフィラー材が必要になることが多く、製造時間とコストが増加する。
3. 変形のリスク：応力除去ポイントがないため、材料が不均一に分布し、溶接変形や寸法精度の低下を招く可能性がある。
4. 曲げ品質の低下：鋭利なコーナーやエッジは、適切な応力除去を行わないと亀裂や割れが発生し、不合格品やスクラップ率の上昇につながります。

加工穴を組み込む利点：

1. 曲げ品質の向上：加工穴により、材料の絞りや歪みがなく、ラップエッジのスムーズで一貫した曲げを実現。
2. 構造的完全性の向上：局所的な応力集中を防ぐことで、加工穴は曲げ部品の全体的な強度を維持します。
3. 生産効率の向上：適切に設計された加工穴は、二次加工や手直しの必要性を減らし、製造工程を合理化します。
4. 溶接品質の向上：エッジの材料厚を維持することで、加工穴は、最小限のフィラー材料で、より強く信頼性の高い溶接を容易にします。
5. 設計の柔軟性：加工穴を戦略的に使用することで、より複雑な曲げ形状と、より厳しい公差でのシートメタル設計が可能になります。

板金曲げ加工における穴開け技術

加工穴の最適サイズの決定：

シートメタルの加工穴の寸法は、その位置と材料特性に決定的に依存する。2本の曲げ線の交点に位置する穴の場合、直径は通常、材料厚の2～2.5倍であるべきです。これにより、曲げ作業中の材料の破れや過度の応力集中を防ぐのに十分なクリアランスが確保される。穴の最小直径は、構造上の完全性を維持するため、シート厚さの1.5倍を下回ってはならない。

厚いゲージの材料では、曲げ半径を大きくし、材料の変形を防ぐために、加工穴のサイズをさらに大きくする必要があります。一般的な経験則では、板厚が6mmを越えて3mm増すごとに、穴の直径に材料厚の0.5倍から1倍を追加する。

加工穴に関する考察と改善点：

加工穴は多くの板金設計に不可欠ですが、特に厚板用途では課題となることがあります：

1. 材料の損失：曲げ角度で材料に大きな変位が生じ、部品の美観や構造的完全性が損なわれる可能性がある。
2. 溶接の難しさ：材料が失われると、効果的な溶接が困難な隙間が生じ、接合部が弱くなったり、後処理の必要性が高まったりする可能性がある。
3. 応力集中：穴の大きさが不適切な場合、応力集中が起こり、曲げ時や荷重時に亀裂が発生・進展する危険性が高まります。

これらの問題に対処するために、次のような改善策を考えてみよう：

1. 穴形状の最適化：円形の穴の代わりに、曲げ線に平行な細長い穴や楕円形の穴を使用する。この形状は、曲げ加工中の材料の流れに効果的に対応します。
2. 段付き穴またはテーパー穴：厚板には、段付きまたはテーパー穴の設計を行う。外側の直径が大きく、曲げ線に向かって徐々に小さくなるため、クリアランスを維持しながら材料のロスを最小限に抑えることができる。
3. 補強技術：重要な用途では、強度を維持し溶接性を向 上させるため、ディンプリングやガセットの追加な ど、穴周辺の局所的な補強を検討する。
4. 高度な切断方法：レーザー切断やウォータージェット切断などの精密切断技術を活用して、材料の流れを最適化し、応力集中を最小限に抑える複雑な穴の形状を作成します。
5. 有限要素解析（FEA）：重要な部品や大量生産の場合は、FEAシミュレーションを使用して、特定の材料特性と曲げパラメータに基づいて穴のサイズと形状を最適化します。

加工穴の最適化方法

の穴の大きさ 板金加工 は、潜在的な問題を回避するために、曲げエッジに基づき、板厚と曲げフィレットを考慮して決定することができる。

視覚的な表現については、下図を参照されたい。

上の図は、厚さ3mm、4辺の曲げ高さ15mmの正方形の板金箱を示している。

加工穴改善スキーム

ブランキング方法の改善：

シートには2つの方法がある メタルブランキングすなわち、パンチ・ブランキングとレーザー切断ブランキングである。パンチ・ブランキングでは、主に丸穴ができるが、金型の制約から角穴や長穴の加工には限界がある。上図の3mm板金の場合、 レーザー切断 はブランキングに使用される。

加工穴形状の改善：

曲げ加工後の美観の問題を避けるため、加工穴には長い帯状のものを使用することができる。

ロングストリップの加工穴のサイズを決める：

の外観やリリースに悪影響を与えないため、通常1mmの幅が使用される。 板金曲げ の変形がある。

奥行き寸法の計算方法：

深さ寸法は以下のように計算される：10mmは曲げ高さから3mmを差し引いたものに係数5を加えたもので、4mmは板金材料の厚さに1mmを加えたものである。

加工穴の改善効果

この方法を用いることで、曲げ加工後の板金部品にはわずか1mmの狭い隙間ができます。視覚的な表現については、3次元レンダリングを参照してください。

この方法で加工した穴を曲げた後、曲げ角度はうまく制御され、その結果、溶加材を追加することなく溶接を行うことができる。

なぜ曲げ伸ばしを避けなければならないのか？

曲げと引っ張りの影響：

(1)曲げ寸法の影響：

絞り加工では、板金の厚みを分離するために大きな力が必要になります。そのため、力のかかる方向が予測できず、ワークピースが動いて寸法ずれが生じることがある。

(2) 曲げ金型 はダメージを受けやすい：

前述したように、鋭角部には大きな力がかかるため、金型の耐力を超え、崩壊や破損を引き起こす可能性がある。

曲げ位置決め加工穴の適用基準

加工穴のサイズと形状：

1. 加工穴の開口サイズは1mm x 0.2mm、ルート半径は0.1mmです。この設計は、3mm以下の板厚に適しています。

2. 加工穴の開口サイズは1mm x 0.4mm、ルート半径は0.2mmです。この設計は、3mmから6mmの板厚に適しています。

使用範囲：

1. アングルタイプ：

曲げ角度は完全な90度ではなく、位置決め穴は重なり合う曲げ箇所を含むすべての曲げ位置に開けられる。

2. ドッキングタイプ：

外観部品や、精度が厳しく要求される突き合わせ部品の場合、位置決め穴は以下の位置に開けなければなりません。 屈曲位.

3. 大型タイプ：

曲げ寸法が200mmを超える場合は、すべての位置決め穴を曲げ位置に開けなければならない。

4. 複数の複合型を連続的に曲げる：

複雑な部品の連続曲げ加工では、3番目の曲げエッジから位置決め穴を追加する必要があります。

5. ベンド・オーダー・タイプ：

標準の曲げ順序に従って加工できない部品については、曲げ位置に位置決め穴を開ける必要がある。

6. ベンドを繰り返すタイプ：

曲げ設備の制限により、繰り返し曲げ加工が必要な部品には、すべての曲げ位置に位置決め穴を開けなければならない。

7. ストップルーラーに寄りかからないこと：

位置決め穴は、ストップ・ルーラー・タイプに突き当てることができない部品のために、すべての曲げ位置に開けなければならない。

8. ガイドレールのタイプ：

ガイドレールタイプの部品は、曲げ位置に位置決め穴を開けなければならない。

9. 円形の位置決め穴：

位置決め穴は、カーブの両端の円弧の始点に開けられる。

10. プルプレートタイプ：

位置決め穴は、プル・プレート部品の曲げ位置に開ける必要があります。

11. オーバーラップ・タイプ：

位置決め穴は、重なり合う部品の重なり位置に開けなければならない。位置決め穴は、重なり端を基準として、連続曲げの規定寸法で開けなければならない。