板金・プレス設計の基礎｜曲げ・絞り・穴あけの設計ルールと外注への伝え方

1板金設計は「加工の制約」を知らないと使い物にならない

カバー・ブラケット・制御盤の筐体など、板金部品は設備設計で頻繁に登場する。しかし「展開して折り曲げるだけ」と思っていると、曲げが割れる・寸法が出ない・加工できないと言われるトラブルが起きる。

板金設計で守るべき制約を理解しておけば、加工しやすく・コストが低い設計ができる。

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2曲げ加工の設計ルール

最小曲げ半径

板材を曲げるとき、曲げRが小さすぎると外側の引っ張り応力で割れが生じる。

最小内側曲げ半径 R_min の目安：
　軟鋼（SPCC・SS400）：R ≧ 板厚 t
　ステンレス（SUS304）：R ≧ 1.5t〜2t（板厚方向に注意）
　アルミ（A5052）：R ≧ 1t〜1.5t

注意： これはあくまで目安。硬い材料・厚い板・圧延方向に対して直角に曲げる場合は最小Rが大きくなる。

曲げの逃げ（クリアランス）

フランジが短すぎると、プレスブレーキの型が材料をつかめず精度が出ない。

最小フランジ長さ H_min ≧ 板厚 × 3〜4 + 曲げR
（目安：板厚1mmなら最小フランジ4〜5mm以上）

穴と曲げ線の距離

穴が曲げ線に近すぎると、曲げ時に穴が変形する。

穴中心から曲げ線までの距離 D ≧ 穴径/2 + 板厚 × 2
（目安：板厚1mm・穴径5mmなら最低5.5mm以上離す）

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3穴あけの設計ルール

最小穴径

最小穴径 D_min ≧ 板厚 t
（板厚1mmなら穴径1mm以上。それ以下はバーリング等の特殊加工）

穴と端面の距離

穴中心から端面までの距離 ≧ 穴径/2 + 板厚
（板厚1mm・穴径5mmなら3.5mm以上）

穴と端面が近すぎると、プレス時に端面が変形する。

穴と穴の間隔

穴間ピッチ ≧ 穴径 + 板厚 × 2

穴が密集すると穴間の肉が変形する。

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4展開図の設計

板金部品は3D形状を平板に展開した「展開図」で加工する。展開時に曲げ部分がどれだけ伸びるかを「曲げ代（伸び）」として考慮する。

展開長さ = 直線部の合計 + 曲げ部の中立線長さ

曲げ部の中立線長さ = (R + k×t) × θ × π/180
　R：内側曲げR（mm）
　k：中立線係数（一般的に0.33〜0.5）
　t：板厚（mm）
　θ：曲げ角度（度）

現場での対応： 板金CADソフト（SolidWorks Sheet Metal・Fusion 360等）が自動で展開図を計算してくれる。手計算は概算確認用として知っておけば十分。

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5コストに影響する設計ポイント

コストが上がる設計

• 曲げ工程が多い（型の段替えが増える）
• 特殊な曲げ形状（Z曲げ・ヘミング曲げ等）
• 小さいRの指定（特殊型が必要）
• 複雑な打ち抜き輪郭（CAMプログラムが複雑）
• バーリング加工・カシメ・スタッドナット（工程追加）

コストを下げる設計変更

• 曲げ方向を統一する（一方向だけにまとめると段替えが減る）
• 穴を標準サイズに揃える（Φ4・Φ5・Φ6等）
• 長方形のブランクから取れる形状にする（材料歩留まり向上）
• 板厚を標準サイズに統一する（板厚が少種類のほうが材料管理しやすい）

板厚の標準サイズ（鉄系）： 0.8 / 1.0 / 1.2 / 1.6 / 2.0 / 2.3 / 3.2 / 4.5 / 6.0 mm

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6図面への書き方

板金部品の図面記載事項

材質：SPCC（冷間圧延鋼板）または SUS304
板厚：1.6mm
表面処理：粉体塗装（外面）または三価亜鉛めっき
曲げR：内側R2.0（特記なき場合）
溶接：隅肉溶接 脚長3mm（指示箇所）
穴位置公差：±0.3mm

スポット溶接の指示

板金部品同士の結合はスポット溶接が多い。

溶接記号：●（点溶接）
ピッチ：〇〇mmピッチ
ナゲット径：Φ〇〇以上

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7よくある失敗

失敗1：鋼板の圧延方向を無視した曲げ

圧延方向に平行に曲げると割れやすい。圧延方向と直交して曲げるのが原則。特に高強度鋼板・SUS。

対策： 重要な曲げ部位は圧延方向と直交させる設計にする。図面に「圧延方向指定」を追記する。

失敗2：板厚を無視した溶接設計

薄板（1mm以下）に隅肉溶接を入れると熱変形が大きく、精度が出ない。薄板はスポット溶接またはリベットの方が変形が少ない。

失敗3：切り欠きが鋭角

切り欠きコーナーが鋭角（R=0）だと、プレス型が破損しやすく応力集中で割れも起きる。切り欠きコーナーには最低R1以上を入れる。

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8社内で説明するときの言い方

上司・設計者に対して： 「この曲げ部の内Rが板厚以下になっています。R1.0以上に変更しないと割れのリスクがあります。」

外注先・板金業者に対して： 「展開図とCADデータで支給します。曲げRは全て内R2.0、板厚1.6mmSPCCです。三価亜鉛めっきは後工程でお願いします。」

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9まとめ：板金設計の3チェックポイント

1. 曲げR ≧ 板厚——最小R以下は割れる
2. 穴・端面・曲げ線の間隔——近すぎると変形
3. 曲げ方向を統一して工程数を減らす——コストダウン

次のステップ：

• 溶接設計の基礎 — 板金部品の溶接設計へ
• 表面処理の選び方 — 板金の防錆処理へ
• IP等級と防塵・防水設計 — 板金筐体の防水設計へ