CNC 板金曲げ DFM ガイド: 正確なフランジを設計する方法

CNC板金曲げ加工プレスブレーキ上で平らなシート素材を必要な形状に成形します。フランジ設計では、3 つのルールによってほとんどの作業が行われます。最小フランジ長さL_min = V/2 + 2T (4T + R を下回ることはありません) 、CAD のデフォルトではなく 0.35 ～ 0.45 の測定された K ファクター、および少なくとも 3T + R の穴から曲げまでの距離です。これらを正しく設定すると、組み立て時の材料の破れ、角度の偏差、フィットの問題を回避できます。

クイック リファレンス: 正確な板金フランジ設計のための重要な DFM ルール

DFM 設計パラメータ	推奨される標準制限	潜在的な障害のメカニズム	製造最適化のヒント
最小フランジ長さ	L_min = max(V/2 + 2T、4T + R)	ワークがVダイ溝に入り込み、フランジが傾く	狭い V ダイまたはフィルムで覆われたエアベンディングを使用する
内側曲げ半径R	ソフトAl/St: ≥ 1T; Hi-St Al/St: ≥ 2T-3T	外側の繊維が過剰に伸び、微小な亀裂と破損が発生	鋭角を避け、線を木目に対して垂直に曲げます。
穴から曲げまでの間隔	標準 ≥ 3T + R; ラージ/スクエア ≥ 4T + R	プラスチックゾーンで楕円形に拡張された穴	間隔が不十分な場合に応力を分離するためにリリーフ スロットを追加します。
ベンドリリーフ	奥行き≧R＋T、幅≧T（または≧1.5mm）	根元の破れ、側壁の膨らみ	せん断裂けを排除するには、長方形または円弧のリリーフを推奨します

データ ソース: JS Precision 2025-2026 プロジェクト データベース (1,200 以上のヨーロッパのプロジェクト)。

精密な板金フランジ成形材料の異方性補償、V ダイ開口部のマッチング、リリーフ ノッチ応力分離の相乗エンジニアリング制御に依存しています。

CNC 板金曲げにおける最小フランジ長さを計算するにはどうすればよいですか?

CNC 板金曲げでは、フランジの最短の長さはダイの開口部 (V) の幅によって決まり、曲げストローク中にワークピースのエッジが V ダイの溝に落ち込むのを防ぐために、L_min = V/2 + 2T (または簡略化ルール L_min ≥ 4T + R のどちらか大きい方) を適用する必要があります。フランジがこの幾何学的制限よりも小さい場合、ダイの肩部の摩擦差によりシートの滑り、大きな角度偏差が発生し、オペレータの安全上の問題が発生します。

エアベンディング下型V溝選定基準

1. 板厚T≦3mmの場合はV溝幅V＝6T～8Tを選定してください。
2. 板厚T＞3mmの場合はV溝幅V＝8T～10Tを選定してください。
3. V 溝の幅は、ショルダー半径クリアランスを通じて最小フランジ高さを直接制限します。

一般的に使用される材料の最小フランジ臨界値

材料	厚さ(mm)	Vダイ(mm)	計算された L_min (mm)	測定L_min (mm)
5052-H32	0.8	6.4	4.8	5.0
5052-H32	1.5	12.0	9.0	9.2
5052-H32	2.0	16.0	12.0	12.3
5052-H32	3.0	24.0	18.0	18.5
SPCC	0.8	6.4	4.8	5.0
SPCC	1.5	12.0	9.0	9.1
SPCC	2.0	16.0	12.0	12.2
SPCC	3.0	24.0	18.0	18.4

によるとDIN 6935:2011 r/s > 5 の場合、補正係数 k = 1 を指定し、k = 0.65 + (1/2) · lg(r/s) を使用して、曲がったワークピースのブランク長さを計算します。

CAD スペースに制約のある超狭エッジ ソリューション

• プロセスの重複のための余地を残し、曲げた後にレーザーで再度除去します。
• V 溝の干渉を避けるために回転曲げツールを使用してください。
• 浅い部分絞り（コイニング）操作を置き換えてください。

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図 1: CNC プレス ブレーキ曲げ金属シート フランジ。

曲げ半径と粒子方向は精密金属曲げサービスの品質にどのような影響を与えますか?

信頼性の高い精密金属曲げサービスでは、内側の曲げ半径を材料の伸び限界（軟質金属の場合は R ≥ 1T、6061-T6 などの高強度/熱処理合金の場合は R ≥ 2T ～ 3T ）に合わせ、曲げ線を材料の圧延結晶粒方向に対して垂直 (90°) または横方向 (45°) に配向します。粒子に平行に曲げると、結晶境界に沿って高い応力集中が生じ、外側の曲げ半径に沿ってマイクロクラック、オレンジピール欠陥、引張破壊が発生します。

安全な最小曲げ半径の比較

材料	木目に平行 (最小 R)	木目に対して垂直 (最小 R)	無視した場合の障害モード
6061-T6	3T	2T	外半径の微小亀裂
5052-H32	1.5T	1T	表面のオレンジの皮
SUS304	2T	1.5T	引張破壊
SPCC	1.5T	1T	エッジ割れ

によると AWS C4.6/C4.6M:2006 (熱切断 - 分類と熱切断)、X 条では、曲げ線での亀裂の発生を防ぐために、切断端の粗さ ≤ 50 µm が必要です。

CAD で半径ゼロを設定することに関連するリスク

• CAD で R = 0 を直接設定すると、金型の押し込み深さが制限を超えます。
• 半径がゼロの場合、曲げ中に材料の降伏強度を超える応力集中が発生します。
• 微小亀裂は粒界に沿って広がる可能性があり、塊状破壊の危険性が生じます。

CAM レーザーネスティング結晶方位標準

• レイアウト段階では、曲げ線を圧延方向に対して90° または 45° に保ちます。
• 材料の利用と結晶方位の要件のバランスをとって、破損のリスクを排除します。
• のネストルールを厳密に遵守してください。 DFM 曲げガイドライン。

図2：各種精密金属曲げカスタムパーツ。

CNC 金属曲げの曲げ線付近の穴の歪みを防ぐには?

CNC 金属曲げでは、歪みを最小限に抑え、穴とスロットの真円度を確保するために、すべてのカットアウトは、中心曲げ線から最小距離 D ≥ 3T + R の位置で塑性変形ゾーンを超えて配置されます ( 25 mm 以上の大きなカットアウトの場合、距離は ≥ 4T + Rに増加します)。穴が曲げ半径ゾーン内にある場合、材料の伸びによって円形の穴が卵形または楕円形に変化し、ねじ付きインサートを挿入してファスナーを位置合わせすることができなくなります。

塑性変形ゾーンの定量化

• 曲げ中の中立層の外側の引張ゾーンの歪みは、伸び率 15%に達することがあります。
• ひずみの分布は、曲げ線から外側に向かって指数関数的に減少します。
• 3T + Rの距離内にある開口部は高ひずみ塑性ゾーンに入ります。

さまざまな穴タイプの安全マージンの計算式

• 通常の丸穴の場合、穴と曲げ線の間の距離は ≥ 3T + R としてください。
• 大きな穴 (≥ 25 mm) は、 ≥ 4T + R の距離を維持する必要があります。
• 皿穴および圧入ナット穴も、≧ 3T + R の安全しきい値に従います。

設計補償方法

• 穴と曲げ線の間に 0.8 mm の応力緩和スリットをレーザーカットします。
• 逆楕円を使用して穴のジオメトリを事前補正します。
• プロセスを曲げから順に実行し、 三次元レーザー切断後で。

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図 3: CNC 曲げ金属管部品を検査する作業者。

板金曲げ DFM における重要なリリーフ ノッチ ルールとは何ですか?

板金曲げ DFM では、適切なベンドリリーフを設計するために、長方形またはティアドロップ形状の局所的なリリーフ ノッチを実装する必要があります。ノッチの深さは次のとおりです少なくともR+Tそしてノッチ幅は少なくとも T (最小 1.5 mm) 。これらの逃げ切りは塑性変形ゾーンを分離し、変形を防止します。引き裂く、側壁の膨らみ、多軸エンクロージャの形成中に継ぎ目の角がずれることがあります。

リリーフノッチタイプの比較

ノッチタイプ	深さのルール	幅ルール	アプリケーションシナリオ
長方形	≧ R + T	≧T（最小1.5mm）	一般的な板金エンクロージャ
アーク	≧ R + T	≧T（最小1.5mm）	美しい表面、スムーズな応力の流れ
ティアドロップ	≧ R + T	≧T（最小1.5mm）	複雑なコーナージャンクション

データ ソース: JS Precision 2025-2026 曲げ測定データベース。

厚板設計仕様

1. 材料厚さがT≧3.0mmの場合、逃げノッチを≧2.0mmまで広げてください。レーザービームと切削工具がスロットをクリアできるようにするため。
2. 複数セクションの曲げコーナー逃げノッチの深さを標準のR+Tより深くする必要があります。
3. 溶接シームギャップの品質は、リリーフノッチの正しい位置に依存します。

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図 4: リリーフ ノッチ付きの CNC プレス ブレーキ曲げ金属。

K-ファクターとスプリングバックはカスタム金属曲げサービスの精度にどのような影響を与えますか?

カスタム金属曲げサービスで正確なフラット パターンの開発を実現するには、デフォルトの CAD 定数ではなく、正確なK 係数 (中立軸シフト比 K = t/T) と曲げ控除 (BD = 2(R+T)tan(θ/2) - BA) を定義する必要があります。高強度合金とステンレス鋼はかなりの弾性スプリングバック (主に降伏強度と工具半径に応じて 1° ～ 5°) を示すため、標準グレードのフランジ公差 ±0.2 mm を維持するには、フラットブランク寸法と CNC の動的角度補正の両方が正確である必要があります。

一般的に使用される材料の測定された K ファクター範囲

材料	降伏強さ(MPa)	K ファクター範囲	スプリングバック角度	補償値
5052-H32	195	0.38～0.41	1°～2°	+1.5°
6061-T6	276	0.40～0.43	2°～3°	+2.5°
SUS304	310	0.42～0.45	3°～5°	+2.5°
SPCC	210	0.35～0.40	1°～2°	+1.5°

によるとDIN 6935:2011中立軸位置を決定するための補正係数 k = 0.65 + (1/2)・lg(r/s) を定義します。ここで、r は内側の曲げ半径、s はシートの厚さです。

スプリングバック補償機構

• 降伏強度が高い材料は、曲げ後の弾性回復が大きくなります。
• JS Precision は、次のような閉ループ システムを使用します。リアルタイムのレーザー角度測定と動圧補償取り除くスプリングバックの変化。
• 動的補正により、CNC 板金曲げのバッチ公差が安定した±0.2 mm (標準グレード) に維持されます。

によるとASTM E8/E8M-2021降伏強度を決定するための金属材料の引張試験を規定しています。降伏強度は、精密曲げにおける 1° ～ 5° のスプリングバックの大きさに直接影響します。

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マルチフランジ板金フランジ設計における工具の衝突を防ぐには?

複雑なマルチフランジの板金フランジ設計でツールの衝突を防ぐには、3D CAD シミュレーション中に、標準のパンチネックプロファイル、グースネッククリアランスポケット、およびサイドフレームの戻り制限に対して幾何学的クリアランスをチェックする必要があります。曲げシーケンスとフランジ対ウェブのアスペクト比がクリアランス マージンなしで設計されている場合、深い U チャネル、リターン フランジ、および狭い内部ボックスの曲げは、上部パンチ本体または下部ベッド ホルダーと頻繁に衝突します。

幾何学的干渉境界

• 深い U チャネルの場合、パンチネッククリアランスはフランジ高さを超える必要があります。
• リターンフランジには、グースネックパンチ必要な深さに到達します。
• ボックス内部のきつい曲がり必要とするセグメント化されたツール。

連続曲げ間隔回避ルール

• Z 字型の曲げ部分のウェブの幅は、下型の外側ショルダーの幅の半分を超える必要があります。
• 隣接する曲げエッジ間の安全な最小間隔により、パンチ本体が衝突することがなくなります。
• 多軸成形では、フランジ高さからウェブ比率によってツールのアクセシビリティが決まります。

金型の選択とシミュレーション

• ストレート ダイ、グースネック ダイ、ステップ ダイにはそれぞれ独自のクリアランス エンベロープ制限があります。
• 3D オフライン シミュレーション ソフトウェアは、衝突のない曲げシーケンスを検証します。
• セグメント化された金型アセンブリにより、複雑な干渉シナリオが解決されます。

JS Precision は医療用シャーシ製造におけるフランジの歪みの問題をどのように解決しましたか?

JS Precision は高精度 SUS304 の DFM フランジパラメータを最適化しました。医療分析装置のシャーシ、深刻な穴の歪み、角の破れ、および14 回の連続した曲げにわたる ±0.8 mm の累積公差の積み重ねを首尾よく解決しました。リリーフノッチを再設計し、材料バッチ引張試験に基づいて K ファクターを調整し、特殊なセグメント化ツールを実装することにより、最終アセンブリは ±0.15 mm の厳しいフランジ公差と100% の初回歩留まりを達成しました。

お客様の問題

1.5 mm ステンレススチール 304 フレームには 14 の連続した曲げがあります。ベンドラインはちょうど座っていました通気孔から 1.8 mm —安全距離 5.5 mm よりはるかに低い (3T + R) 。

最初の試作品の穴は 0.4 mm 以上伸びてねじれ、角が裂けました。累積公差スタックアップは±0.8 mmに達しました内部の光学スライド レールを取り付けることができなくなります。

JS プレシジョン ソリューション

1. 私たちは穴と曲げ線の間に0.8 mm の応力緩和スリットをレーザーカットし、コーナーを直径 2.0 mm の円弧状のリリーフに変換します。 。
2. CAD K ファクターは0.418 に再校正されましたバッチ引張試験データより。加えて、 +2.5°の動的スプリングバック補償が適用されました。
3. 私たちは、 8 mm の狭い V ダイを備えたセグメント化された深いグースネック パンチとポリウレタンのアンチマーキング フィルム。

失敗から学んだ教訓

下型のドライボトミング試験により、根本原因が明らかになりました。ステンレス表面に 0.15 mm の深さのダイマークがあり、外側の曲げエッジに微小な亀裂が見られます。

チームはすぐにドライボトムアプローチを放棄したフィルム張りに切り替えましたエアーベンディング技法逃げ溝を2.0mmに拡大し、表面欠陥や亀裂を除去します。

最終結果

• 14 個のフランジ開口部はすべて ±0.15 mm に保たれ、 ±0.3 mm の絞り要件内に十分収まりました。当社の標準級（±0.2mm）と精密級（±0.1mm）の間にある1.5mmのSUS304を14回連続曲げした場合。
• 穴の真円度変形を0.05mm以内に抑え、高精度な組立要求に応えます。
• 1,500 セットは欠陥ゼロで出荷され、お客様の組み立て時間を 40% 節約します。

データ ソース: JS Precision Internal Engineering Report Case Study #MED-2025-08: SUS304 Chassis Precision Forming Analysis。

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よくある質問

Q1: CNC 曲げ中に板金フランジの角が裂けるのはなぜですか?

フランジ角破れコーナージョイントにベンドリリーフがないため、そのため、引張応力とせん断応力が材料を直接引き裂きます。 CAD で長方形または丸いリリーフ ノッチを追加します(深さ ≥ R + T、幅 ≥ T (最小 1.5 mm))。これで応力の伝達をブロックできます。 、角割れを防ぎます。

Q2: 穴と曲げ線の間の安全な最小距離はどれくらいですか?

穴のエッジと曲げ接線の間は≥ 3T + Rを維持してください。 25 mm 以上の穴または不規則な形状の場合は、 ≥ 4T + Rに増加します。 。穴がプラスチックの伸縮ゾーン内にある場合、丸い穴は楕円形に伸びます。 、 どれのネジの組み立てを妨げ、圧入ナットが緩む可能性があります。

Q3: エンジニアがフラット パターンに CAD のデフォルトの K ファクターを使用することを避けるべきなのはなぜですか?

のCADデフォルトKファクター0.44 は、軟鋼の経験的な近似値にすぎません。シートの硬度、ダイの V 開口部、および空気曲げ半径と厚さの比が実際の強度を決定します。 Kファクター。もしあなたがそのデフォルトをアルミニウムまたはステンレス鋼に適用します。あなたの平面パターン寸法は0.5mm～1.0mmの誤差が生じます。

Q4: エアベンディングとボトミングの主な違いは何ですか?

エアベンディングでは、シートメタルがダイの底部に接触することなく、パンチを V 溝の深さに押し込むことで角度を制御します。トン数が少なく汎用性が高い。ボトミングでは、板金を金型の底部に完全に押し付けて成形するため、高精度が得られますが、3 ～ 5 倍のトン数が必要となり、金型の摩耗が激しくなります。現代の高精度板金作業では、閉ループ補償を備えた空気曲げが採用されることがよくあります。

Q5: マルチフランジエンクロージャでのツールの衝突を防ぐにはどうすればよいですか?

マルチセグメントの曲げや深い U 字型構造を設計する場合、フランジの高さは上型の有効スロート深さを超えてはならず、曲げの間に十分なクリアランスを確保する必要があります。ブランキングと加工の前に、3D ソフトウェアを使用して曲げプロセス全体の干渉シミュレーションを実行する必要があります。必要に応じて、グースネック ダイスまたはセグメント コンビネーション ダイスを使用してクリアランスを確保する必要があります。

Q6: 6061-T6 アルミニウムと 5052-H32 アルミニウムでは、曲げルールがどのように異なりますか?

5052-H32 と 6061-T6 は、最小内側半径と粒子感度という 2 つの点で異なります。 5052-H32 は成形性が高く、曲げ線が粒子に垂直で R ≥ 1T、それに平行に上昇すると R ≥ 1.5T になります。 6061-T6 は延性がはるかに低く、結晶粒に垂直な方向では R ≥ 2T、結晶粒に平行な方向では R ≥ 3T です。入れ子が許可されている場合は、曲げ線を常に圧延粒子の方向に対して垂直 (90°) に実行します。平行曲げが避けられない場合は、上の表の大きい方の半径を使用してください。結晶粒に平行に曲げると、粒界に沿って応力が集中し、外側半径に微小な亀裂、オレンジの皮、または完全な破壊が生じます。

Q7: JS プレシジョンは精密金属曲げサービスでどのような製造公差を達成できますか?

JS Precisionは、高精度CNC電動サーボベンディングマシンとオンラインレーザー角度測定システムを備えています。炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金フランジの直線寸法公差は±0.2mm以内（精度等級±0.1mmまで）、角度公差は±0.5°以内に安定して管理できます。

Q8: カスタム金属曲げサービスの見積もりを決定する重要な要素は何ですか?

の金属曲げ見積主に、板金の材質と厚さ、曲げステップの数、金型の交換と調整の頻度、公差レベル、および表面の耐マーキング要件によって異なります。設計段階ですべての部品の曲げ半径を標準化し、標準的な金型のクリアランスを確保することで、機械のセットアップと加工コストを 20% ～ 35% 削減できます。

まとめ

高精度の板金曲げフランジの設計の核心は、材料力学と金型成形の制限を遵守することにあります。 CAD 段階で 4 つのルールを適用します — (1) L_min ≥ 4T + R、(2) 穴から曲げまでの距離 ≥ 3T + R、(3) 標準応力除去ノッチ、(4) 測定された K ファクターを使用したフラット パターン補正 —また、部品がブレーキに到達する前に、亀裂、穴の歪み、組み立て干渉のリスクを 90% 以上排除できます。

JS Precision は、精密曲げおよび閉ループ補償システムにおける豊富な経験により、医療やエレクトロニクスなどの業界に信頼できる製造保証を提供します。 STEP または DXF 図面をアップロードしますすぐに当社の公式エンジニアリング評価窓口に連絡してください。当社の上級 DFM エンジニアが、2 時間以内に無料の製造可能性分析と競争力の高い見積もりを提供します。