メタ ディスクリプション: この DFM ガイドを使用して金属スタンピング部品設計をマスターします。曲げ半径、穴の間隔、深絞りスタンピング設計ガイドライン、材料の選択、公差、およびよくある間違いについて説明します。無料の DFM レビューのために図面を送信してください。
確実かつコスト効率よく製造できる金属プレス部品を設計することは、CAD で「適切に見える」部品を設計することと同じではありません。 SolidWorks で完璧にモデリングされたブラケットは、設計者が最小曲げ半径の規則を見落としたり、穴がエッジに近すぎたりしただけの理由で、プレス現場ではスクラップが発生する悪夢になる可能性があります。
ここで、製造可能性を考慮した設計 (DFM) が登場します。プレス加工されたコンポーネントの設計において、DFM とは、ツーリングの物理学、材料の挙動、および数十年にわたる製造現場の経験から導き出された一連の実証済みのルールを適用して、過剰な工具の摩耗、エッジの割れ、寸法のずれを生じることなく、生産量で部品を一貫してプレス加工できることを保証することを意味します。
このガイドでは、金属スタンピング部品設計の 5 つの基本ルール、背の高い形状の深絞りスタンピング設計ガイドライン、材料グレードが設計の選択を決定する方法、スタンピング設計の最も一般的な 7 つの間違い、実用的な公差の基準、および 3D モデルから初品検査までの完全なワークフローを学びます。
金属プレス部品設計の基本ルール
最小曲げ半径
シート メタルを曲げると、外側の表面は伸び、内側の表面は圧縮されます。材料の厚さに比べて曲げ半径が小さすぎると、外側の繊維が裂けてしまいます。
| 材質 | 推奨最小内側曲げ半径 |
|---|---|
| 軟鋼 (CRS、HRPO) | 1.0 × 材料厚さ (1T) |
| ステンレス鋼 (304、316) | 1.5T – 2.0T |
| アルミニウム (5052、6061) | 1.0T – 1.5T |
| 銅 / 真鍮 | 0.5T – 1.0T |
| ばね鋼 / 焼入 | 3.0T – 4.0T |
木目方向に沿って曲げる場合は、木目に沿って曲げるよりも大きな半径が必要です。重要な曲げの場合は、図面上で木目の方向を指定し、曲げが横方向の場合は最小半径に 50% を追加します。
穴からエッジまでの距離
パンチ穴がパーツのエッジに近すぎると、エッジが外側に膨らんだり破れたりします。
- 直径 6 mm 未満の穴の場合: トリムされたエッジから ≥ 1.5 T
- 穴の直径 6 ～ 12 mm: エッジから ≥ 2.0 T
- 12 mm を超える穴の場合: エッジから ≥ 2.5 T
穴を曲げ接線から少なくとも 2.5 T + 曲げ半径だけ離してください。
スロット幅とフィーチャー間隔
- スロット幅は 1.0T 以上である必要があります
- スロットの長さは、単一ステーション パンチのスロット幅の 5 倍を超えてはなりません
- 平行スロットは 2.0T 以上の材料で離す必要があります
- スロットの鋭い内側の角を避けてください — 最小 0.5 mm の半径を使用してください
コーナー半径ブランクプロファイル
- 外側コーナー: 最小半径 0.5T
- 内側コーナー: 最小半径 1.0T、理想的には 1.5T
- 曲げ交差部の逃げノッチ: 最小半径 1.0T
深絞りスタンピング設計ガイドライン
深絞りスタンピングは、平らなブランクをダイキャビティ内に放射状に絞り、深さが直径を超えるカップを形成するプロセスです。
絞り比
最も重要な数値: 絞り比 (β) = ブランク直径 / パンチ直径
- 1 回の絞り: ほとんどの材料で β ≤ 2.0
- ステンレス鋼: 1 回の絞りで β ≤ 1.8
- アルミニウム: 1 回の絞りで β ≤ 1.7
- β > 2.0 の場合、中間焼きなましを伴う複数の絞り段階が必要
限界絞り比 (LDR)
| 材質 | 一般的な LDR |
|---|---|
| DDQ 鋼 | 2.2 – 2.3 |
| 304 ステンレス (焼きなまし) | 2.0 – 2.1 |
| 5052 アルミニウム (O 焼き戻し) | 1.8 – 1.9 |
| 銅 (焼きなまし) | 2.1 – 2.2 |
| 真鍮 (70/30) | 2.0 – 2.1 |
材料の選択と厚さに関する考慮事項
| 材質 | 一般的な厚さ (mm) | 主要な設計上の考慮事項 |
|---|---|---|
| 冷間圧延鋼 | 0.4 – 3.2 | 優れた成形性。狭い曲げ半径が可能 |
| ステンレス鋼 304/316 | 0.3 – 3.0 | 高いスプリングバック (CRS の最大 3 倍)。過度の曲げが必要 |
| ステンレス鋼 430 | 0.3 – 2.5 | 磁性があり、304 よりもスプリングバックが少ない |
| アルミニウム 5052-H32 | 0.5 – 3.0 | 良好な成形性、中程度のスプリングバック |
| アルミニウム 6061-T6 | 0.5 – 3.0 | T6 では成形性が低い。 O テンパー + 成形後熱処理を考慮 |
| 銅 C11000 | 0.3 – 2.0 | 優れた成形性。深絞り加工に最適 |
部品の半径が小さい曲げがある場合は、常に図面上に結晶粒方向をマークする必要があります。
スタンピング設計のよくある間違い
間違い 1: 穴が曲げ線に近すぎる — ≥ 2.5T + 曲げ半径のクリアランスを維持します。やむを得ない場合はポストフォームピアスをご指定ください。
間違い 2: 鋭い内部コーナー — すべての内部コーナーに最小 0.5T の半径を追加します。
間違い 3: 非現実的な平面度公差 — 厚さ 2mm 未満の部品の場合、スタンプされたままの平面度は最長寸法の 0.5% です。
間違い 4: スプリングバックの無視 — 軟鋼の場合はスプリングを 1 ～ 3°、ステンレスの場合は最大 8° まで曲げます。オーバーベンド角度を指定してください。
間違い 5: 非機能的特徴の過剰な公差 — 一般公差には ISO 2768-m を使用し、データム面については厳密な公差を確保します。
間違い 6: 材料の質が間違っている — 6061-T6 は 90° 曲げで亀裂が発生します。 O または T4 焼き戻し + 成形後熱処理を使用するか、5052-H32 に切り替えてください。
間違い 7: ストリップ レイアウトの無視 — ジオメトリを早めに共有します。適切なネスティングにより、マテリアルの使用率が 75% を超えます。
公差標準リファレンス
| フィーチャータイプ | 一般 | 精密工具付き |
|---|---|---|
| ピアス穴直径 | ±0.05 mm | ±0.025 mm |
| 穴位置 (中心間) | ±0.10 mm | ±0.05 mm |
| 曲げ角度 | ±1.0° | ±0.5° |
| ベントフィーチャー位置 | ±0.20 mm | ±0.10 mm |
| ブランキング外形 | ±0.10 mm | ±0.05 mm |
| 引抜シェル直径 | ±0.15 mm | ±0.08 mm |
設計から生産ワークフロー
- 設計レビューと DFM: 3D モデルを送信し、推奨事項を含む DFM レポートを受け取る
- ストリップ レイアウトとツーリング設計: ツーリング設計に 2 ～ 4 週間
- ツール製造とトライアウト: 部品が仕様を満たすまで 2 ～ 5 回の繰り返し
- 初品検査 (FAI): AS9102 または PPAP に基づくフル次元レイアウト
- 生産ランプアップと SPC: 定期的な間隔での統計的プロセス管理
よくある質問
ステンレス鋼スタンピングの最小曲げ半径はどれくらいですか?
304 や 316 などのオーステナイト系ステンレス鋼の場合、木目に沿って曲げる場合、推奨される最小内側曲げ半径は材料の厚さの 1.5 ～ 2.0 倍です。板目に曲げる場合は2.0T～2.5Tまで上げてください。 301フルハードのような高強度グレードの場合は3T～4Tを使用してください。
穴は、スタンプされた部品の端にどの程度近づけることができますか?
穴の中心から最も近いトリミングエッジまでの距離は、6mm 未満の穴の場合は少なくとも 1.5T、6 ～ 12mm の穴の場合は 2.0T、12mm を超える穴の場合は 2.5T である必要があります。曲げ線に近い場合は、2.5T に曲げ半径を加えた値を最小距離として使用します。
スタンピングと深絞りの違いは何ですか?
スタンピングは、ブランキング、ピアッシング、曲げ、コイニング、浅い成形など、すべての板金成形操作を含む広義の用語です。深絞り加工は、平らなブランクをダイに放射状に絞り込んで、直径を超える深さのカップ、缶、またはシェルを製造する特定のサブセットです。
曲げが必要な打ち抜き部品に最適なアルミニウム合金はどれですか?
5052-H32 は、大幅な成形が必要な打ち抜き部品に推奨されるアルミニウム合金です。半径 1.0T ～ 1.5T の 90° 曲げにもひび割れすることなく対応します。きつい曲げには 6061-T6 を避けてください。成形後のエージングを伴う O または T4 焼き戻しを使用するか、5052-H32 に切り替えてください。
順送金型のコストはいくらですか?
シンプルなスチール製ブラケット (4 ～ 6 ステーション) の場合、5,000 ～ 15,000 ドル。 8 ～ 12 ステーションと超硬インサートを備えた大型部品: 20,000 ドル～50,000 ドル以上。ステンレス用多段深絞りダイス: $80,000+。これらはおおよその数字です。正確な見積もりを得るには 3D モデルを送信してください。
スタンピング図面で材料の木目の方向を指定する必要がありますか?
はい — 曲げ半径がスチールの場合は 2T 未満、ステンレスの場合は 3T 未満の部品の場合。木目に合わせて曲げると、半径が狭くなりますが、スプリングバックが大きくなります。粒子全体に渡って、より大きな半径が必要になりますが、より一貫した角度が得られます。
プレス部品を成形後に溶接できますか?
はい。ほとんどの打ち抜き鋼およびアルミニウム部品は、抵抗スポット溶接、MIG、TIG、またはレーザー溶接によって溶接できます。電極にアクセスできるように、溶接ゾーンの周囲に少なくとも 8 mm のクリアランスを備えた、平らでアクセス可能なフランジを提供します。
無料の DFM 評価のために図面を送信してください
当社のエンジニアリング チームは、スタンプされたコンポーネントの設計を毎日レビューします。 STEP ファイルと 2D 図面を送信すると、48 時間以内に詳細な DFM レポート、設計変更案、工具の予備見積もり、材料の推奨事項が届きます。
無料の DFM 評価を開始するには、お問い合わせください。