【筐体開発】切削・板金の勉強メモ

筐体

この記事の目的

板金加工とは、金属の板を曲げたり穴をあけたりして、筐体や金具などを作る加工方法の事です。
切削とは、金属や樹脂の塊をドリルで削っていく事で物を作る方法の事です。

私は組込とはいえソフトウェアの技術者のため、この類についてはあまり詳しくありません。ですが工作物を筐体(ケース)に入れてかっこよくしたいという願望はあるので、切削や板金加工の勉強のためリンクやメモを残そうという私的メモです。

何か調べるごとに随時更新すると思います。

設計ツール

【不採用】2D CAD「Draft Sight」

2D CADドラフティングおよび3D設計 | DraftSight – ダッソー・システムズ
2Dおよび3D DWGファイルを簡単に、素早く、効率的に作成、編集、閲覧、マークアップできるプロフェッショナルグレードのCADソフトウェア、DraftSight®をご紹介します。

2020年になるまでは無償版があったのですが、有料になりました。
料金はサブスクリプションタイプとなっており、2020年4月現在でstandardエディションが年間11,990円です。

有名な「AutoCAD」との互換性が高く、AutoCADを使っていた人には簡単に移行できるようです。

私は趣味なので、3次元CADだけで事足りるかなと思い、調べたものの使いません。

3D CAD「FUSION 360」

個人用 Fusion 360 | Fusion 360 | Autodesk
個人用 Fusion 360 は、CAD/ CAM/CAE/PCBが統合された無償のソフトウェアです。個人での非商用の用途にご利用いただけます。

なんか今世間で推されているらしい3D CAD。
高機能でそこそこのお値段ですが、2020年4月現在では、学生・非商用の個人利用・スタートアップ企業では無償で使えます。
ダウンロード時に1年間の縛りがあるように書かれている箇所も見られますが、個人利用の場合は再度ダウンロードして再インストールして更新するように書いていました。

作ったデータも色々な形式での出力ができるため、後述のMISUMIのmeviyというサービスで使えるので、私はこれに決めました。

【不採用】3D CAD「Creo Elements/Direct」

Creo Elements/Direct | PTC
Creo Elements/Direct は、3 次元 CAD のダイレクトモデリングアプローチを使用して製品を作成するエンジニアや設計者のための包括的なシステムです。

検討したものの、無償版ではデータの出力形式が少なく、上記のサービスが使えなかったので見送りました。

勉強リンク

FUSION 360

Help

公式の製品ドキュメント。ちゃんと日本語でチュートリアルが丁寧に書かれているので、これだけでもかなりわかる。


Fusion360 チュートリアル | デジタルものづくりの情報サイト「メイカーズラブ」

色々なモデルを作る過程を載せてくれています。
習得に必要なポイントも記事にしてくれていて助かります。

作ってわかる!Fusion360スケッチの6つのポイント | デジタルものづくりの情報サイト「メイカーズラブ」
Fusion360に限らず、3DCADでのモデリングは以下のような流れとなります。 「スケッチを描く」→「3D形状にする」→「変形させる」 つまり、モデリング事始めは「スケッチ」を理解することです。 しかし、何となく使っていると、色々抜けてしまうポイントがあります。
【Fusion360】7つのジョイントを練習するトレーニング課題 | デジタルものづくりの情報サイト「メイカーズラブ」
Fusion360で部品を組み合わせる「アセンブリ」を行うには、「ジョイント」を使う必要があります。 しかし、Fusion360の中でも「ジョイント」は分かりづらい機能として知られています。 そこで、剛性から平面まで7つのジョイントを練習出来るトレーニング課題を作ってみました。 「ジョイント」を使いこなせば、こんな動き...
【Fusion360】12の拘束を練習して、スケッチを自在に操ろう | デジタルものづくりの情報サイト「メイカーズラブ」
「Fusion360」を授業で教えていると、結構な人が躓くのがスケッチの「拘束」です。 「拘束」とは、スケッチにくっついている記号のようなマークで、スケッチ同士を揃えたり、位置のコントロールに威力を発揮します。 しかし、2DCADにも出てこない3DCAD独自の概念なためか、苦手な人が多いようです。
【Fusion360】シートメタル機能で板金加工のデータを作る方法 | デジタルものづくりの情報サイト「メイカーズラブ」
Fusion360の最近追加された、「シートメタル機能」は板金加工用のデータを作ることができます。 工業デザインの仕事では、板金にはあまり関わることがないですが 最近、金具を作る必要があり、シートメタル機能を色々調べながら作ってみました。 使ってみると「シートメタル機能」は、わりとシンプルな機能なのでカンタンでしたよ

http://cadsupport.jp/wp-content/uploads/2017/04/Lesson8N.pdf

google検索で引っかかったpdf。3D CAD使いの人の考え方が書かれていて参考になります。
ファイルはあるものの、元サイトは無くなった?

板金

タップ加工とバーリング加工

タップ径と対応する必要板厚が載っていました。

薄い板金の場合、ねじを切るために必要な板厚が稼げません。
この場合に安く済ませるのであれば、バーリング加工をすると良いとのこと。板をぎゅっと押して穴をあける事でフランジができる加工の事。ここにねじを切ればボスを溶接する必要が無い。

淵からの穴位置の限界

http://guide.amauchi-industry.com/%E7%B2%BE%E5%BA%A6%E3%83%BB%E5%93%81%E8%B3%AA%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%84%E3%81%A6/%E5%88%87%E6%96%AD%E5%8A%A0%E5%B7%A5%E3%81%AE%E7%B2%BE%E5%BA%A6%E3%83%BB%E5%93%81%E8%B3%AA/

板金に穴をあける場合、淵からある程度距離を取らないとだめです。
その距離は穴をあける方法と、加工業者さんの工作機械の性能によってまちまちらしいのですが、参考値が載っていました。
またバーリング加工をする場合、ぎゅっと押す事によるゆがみが他の穴や淵に影響を及ぼすため、普通の穴より厳しいようです。


misumiのmeviyでの限界が、公式の設計ガイドラインに載っていました。

加工限界の範囲 | meviy使い方マニュアル
穴と端面・穴間の最小距離 | 通し穴の最小径 長穴・角穴の最小幅 | 切欠形状の最小サイズ | 穴と曲げの最小距離 | 曲げ線上の開口部 | 最小曲げ高さ | 曲げ幅寸法指定範囲 | 鋭角曲げの最小角度 | 穴の最小コー

製造

MISUMI meviy

板金加工・切削加工の即時見積もり| meviy(メビー) | ミスミ
meviy(メビー)は3D CADで設計した機械部品のデータをアップロードするだけで即時見積もりと加工、最短1日出荷を可能にしたデジタル部品調達サービス。図面加工品の調達時間を大幅短縮することで、設計や購買担当の手間を大幅削減。切削、板金、旋盤といった加工はもちろん、豊富な材料と表面処理に対応。治具・機械装置、製品開発...

加工業者に頼むよりは少し高めらしいが、3D CADデータをWEB上から送るだけで見積・発注ができるサービス。
加工業者に頼む場合、一般的には見積を取って発注して・・・という工程をふみますが、こちらではそれを飛ばせるので試作が捗ると思います。

素材もステンレスから樹脂まで色々使えるので、3D CADで作ったものをそのまま具現化できます。
ただし板金や切削なので、どんな形状でもできるわけではありません。

3D プリントサービス

調査中。色々ありすぎ。
私のやりたいこと的に金属も取り扱っているところが良いが、高そう・・・

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