ステンレスなどの精密板金・プレス加工におけるイニシャルコストとトータルコスト低減に役立つVA・VEコストダウン技術情報発信サイト

精密板金加工VA・VEコストダウン事例

  • 切削加工からレーザー加工への工法転換でコストダウンを行うafter(1)切削加工からレーザー加工への工法転換でコストダウンを行う

    【Before】

    単純な形状のワークほど、本当に必要な面粗度を図面に記載することがコストダウンに繋がります。上記の図面ではワークの側面の面粗度が、機械加工を前提とした▽▽(三角ふたつ)の指示が入っています。図面においてこのような指示がされていると機械加工で仕上げる以外に方法がなくなるので、コストダウンを行うにも限界が生じます。

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  • ナット溶接からバーリングに変更しコストダウンを行うbefore(2)ナット溶接からバーリングに変更しコストダウンを行う

    【Before】

    製品同士を組みつけたりする場合にボルトとナットを用いる場合があり、精密板金においてはナット自体を上記のようにステンレスの板などに溶接することがあります。ナットを溶接すると強度を向上させることができますが、溶接による手間が掛かる上、部品管理コストも必要となり、ナット溶接を採用するにあたっては本当に必要かを十分吟味しなければなりません。

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  • バーリング加工と曲げ加工の併用でコストダウンを行うbefore(3)バーリング加工と板金曲げ加工の併用でコストダウンを行う

    【Before】

    別部品との組みつけの兼ね合いで、ある程度のクリアランスを設けてネジ止めしなければならない精密板金製品を製作する場合は、上記のような上部にタップを設けたボスを製作し、溶接するケースがあります。このような形状であれば非常に堅牢に製作することができますが、部品の製作にあたって切削加工が必要な上に溶接の手間がかかるので、コストが高くなってしまいます。

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  • リブ出しは曲げ加工と同時に行えるよう設計するbefore(4)リブ出しは曲げ加工 と板金同時に行えるよう設計する

    【Before】

    曲げ加工を行なうプレスブレーキの金型は、一般的には直線の曲げ加工(直角曲げ)しか行えません。そのため、加工品にリブ出しが必要な場合は、一度プレスブレーキで曲げ加工を行なった後、追加工を行なう必要があります。曲げ加工とリブ出しが2 回に分かれてしまうと、段取り替えなどの工数が増加し、最終的にはコストアップに繋がってしまいます。

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  • (5)Z曲げの限界値を考慮した上で設計を行う

    【Before】

    精密板金において、ステンレスやアルミなどの板を曲げる際(曲げ加工)には、板厚によって曲げの限界寸法が存在し、板厚が厚くなればなるほど曲げR を大きく取らないと曲げられなかったり割れが生じてしまいます。例えば、上記のような寸法で設計を行うと、通常の曲げ加工を行なうことができず、特型や溶接などコストの高い工法を採用しなければならなくなります。

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  • 曲げ加工を行なう付近のキリ穴は変形に注意するbefore(6)板金曲げ加工を行なう付近のキリ穴は変形に注意する

    【Before】

    プレスブレーキなどの曲げ加工を行なう際には、曲げの近くにある穴が曲げ加工によって変形しないかを十分注意して設計することが必要です。上記の写真はもともと穴が空いている板に曲げ加工を行なったものですが、曲げによって穴が変形してしまいました。

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  • アングル材を使用せず曲げ加工品の採用でコストダウンを行うbefore(7)アングル材を使用せず板金曲げ加工品の採用でコストダウンを行う

    【Before】

    製缶板金や精密板金、あるいは機器の組立品において市場に流通している規格品を採用することが基本的にコストダウンに繋がります。しかし標準品に対して追加工を行う必要がある場合にはコストが上昇してしまう場合があります。例えば上記のようなアングル材を購入し、キリ穴加工を行なった場合には、手間がかかるのでほとんどケースでコストアップしてしまいます。

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  • タップ径を統一し段取り削減によるコストダウンを行うbefore(8)タップ径を統一し段取り削減によるコストダウンを行う

    【Before】

    加工によるコストを抑えるためには、より同一の工具で加工できるように設計を行い、段取り替えを少なくするように設計することが望まれます。上記の図面では、M5 のタップが3 つ、M4 のタップが1 つとなっています。この場合、タップ径が異なるので、その都度工具を変更する、あるいは別のボール盤を使用するなどの段取り替えが必要となり、コストアップの原因となります。

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  • 位置決め用のWD 形状の穴は長丸穴に変更してコストを下げるbefore(9)位置決め用のWD 形状の穴は長丸穴に変更してコストを下げる

    【Before】

    位置決め用の穴がWD形状で指定されている場合、サイズの合う金型を保有している板金工場はほとんどといっていいほどありません。公差によっては、レーザーやワイヤーを使って加工しなければならず、コストアップの要因となってしまいます。

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  • 切削加工から曲げ・溶接加工への工法変換でコストダウンを行うbefore(1)切削加工から曲げ・溶接加工への工法変換でコストダウンを行う

    【Before】

    上記は真鍮を使った削り出し品です。真空に近い状態にまで引っ張ること、および強度的な問題からこれまでは真鍮のソリッドから削りだす、いわゆる機械加工品にて設計・製作を行っていました。切削加工は精密な加工ができる反面、余分な材料を購入しなければならない上に加工コストが高くなるので、コストダウンを行う際にも限界があります。

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  • ハーフシャー(ダボ)を採用し位置決め時間を低減するbefore(2)ハーフシャー(ダボ)を採用し位置決め時間を低減する

    【Before】

    精密板金においてスポット溶接を行う際や、あるいは溶接部品を取り付ける際、通常のケースでは位置決めを行う際にケガキを行ないます。しかし、組み立てる部品点数が多くなると、ケガキ自体の作業に時間を要してしまう上に、ケガキ線にしっかりと合わせる作業にも時間がかかってしまうので、コストアップにつながってしまいます。

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  • 精密板金の信頼性を上げるための板厚と溶接のポイントbefore(3)精密板金の信頼性を上げるための板厚と溶接のポイント

    【Before】

    精密板金において溶接を行う際、板厚が厚い場合は大きな問題になりませんが、例えばステンレスなどひずみやすい材質で、かつ薄板を溶接する場合は1mm 未満の厚さになるとTIG 溶接では高い溶接技術を必要とされ、さらに熱による歪みが顕著になり、状況によっては溶接による穴が空くことがあります。

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  • 溶接付近の穴ピッチは寸法公差を緩和するbefore(4)溶接付近の穴ピッチは寸法公差を緩和する

    【Before】

    上記のようなフレーム同士を溶接する場合においては、溶接の熱によって発生するひずみや収縮を考慮して設計を行い、寸法公差を入れる必要があります。例えば溶接を行うフレームにキリ孔が設けられており、この穴ピッチが± 0.1 mmだったとすると、溶接の熱によって発生するひずみ・収縮によって公差を達成することが困難となり、コストアップに繋がってしまいます。

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  • 強度が問題ない場合は不必要に溶接しないbefore(5)強度が問題ない場合は不必要に溶接しない

    【Before】

    上記のような箱形状の精密板金を設計・製作する際に、四隅すべてに溶接の指示がされることがあります。すべての部分に溶接を行うことでその製品自体の強度は高くなりますが、かえって溶接による手間がかかったり、あるいは溶接によるひずみをとる作業が増えたりするので、本当にその溶接が必要なのか否かを十分に検討しておく必要があります。

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  • 精密板金におけるR 仕上げは「溶接R 仕上げ」を採用するbefore(6)精密板金におけるR 仕上げは「溶接R 仕上げ」を採用する

    【Before】

    精密板金でカバーなどの製作を行う場合、上記のような設計を行うと部品点数も増える上、加工に際しても曲げ工程に加えて溶接も2 箇所必要となり非常に手間がかかります。さらに、溶接部分が多くなることから、溶接の熱によるひずみも発生するので、特にひずみやすいステンレスやアルミの板ではひずみ取りや仕上げ工程に時間とコストがかかってしまいます。

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  • 溶接からリベット構造へ変換しサビ発生を防止するbefore(7)溶接からリベット構造へ変換しサビ発生を防止する

    【Before】

    製缶板金におけるフレームのような製品や、あるいは精密板金でも、部品同士を固定する場合はその方法として溶接が採用されます。しかし、TIG 溶接やスポット溶接などは溶接の熱によってステンレスなどのフレームや板にひずみが発生する上、処理を行わないと上記の写真のようなサビが発生することがあります。

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  • TIG 溶接からスポット溶接に変更しコストダウンを行うbefore(8)TIG 溶接からスポット溶接に変更しコストダウンを行う

    【Before】

    精密板金において、上記のようにステンレスの板同士を溶接する場合には通常TIG 溶接を行います。しかし、TIG 溶接を行う際には溶接の手間と仕上げに工数がかかり。コストアップの要因となってしまいます。さらに、2mm 以上の板厚であればあまり問題になりませんが、1mm 以下の薄物の溶接になると、作業者の技量によっては穴あきなどの不具合が発生することがあります。

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  • スポット溶接を活用しコストダウンを行うbefore(9)スポット溶接を活用しコストダウンを行う

    【Before】

    箱形状のものを使った精密板金加工を行なう場合、上記のようなコの字を溶接するように設計すると、溶接の手間がかかる上、熱によってひずみが生じます。具体的には、溶接を行った裏面にひずみが生じ、表面が膨らんでしまいます。外観を重視するような医療機器や食品機械などの精密板金製品では、溶接の手間がかかる上に外観が損なわれてしまいます。

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  • スポット溶接で溶接できるよう構造設計を行うbefore(10)スポット溶接で溶接できるよう構造設計を行う

    【Before】

    水や油などを受けるパンなどを精密板金で製作する場合は、溶接方法の検討はもちろん、どのような部品で構成すれば一番水漏れが起こらないかの構造を検討する必要があります。上記のような構造で設計を行い溶接をしてしまうと、歪みが大きくなり、かつ修正が困難になります。水漏れ不可といった機器では溶接部から漏れが起こる可能性も否定できず、採用すべてきではありません。

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  • (11)スポット溶接は適正なピッチ幅を確保する

    【Before】

    TIG 溶接などの溶接よりも作業時間が短縮でき、さらに見た目も綺麗に仕上がるスポット溶接は、TIG 溶接に比較すると多少強度が落ちます。そのため、スポット溶接を採用する際には、精密板金製品の強度を向上させるためにスポット溶接の位置を図面上で指示されることがありますが、スポット溶接の間隔があまり狭すぎると分流が発生し溶接を行うことができなくなります。

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  • 角窓を溶接する際にはアングル材を使用するbefore(12)角窓を溶接する際にはアングル材を使用する

    【Before】

    精密板金の設計・製作において、コストダウンを行う上でまず見直すべきは、いかに溶接を少なくするか、ということです。たとえば上記のような角窓形状を板金で製作する場合は、角窓部をすべて溶接しなければなりません。その結果、ひずみが生じてしまいひずみ取りと仕上げ工数が多くかかってしまうので、作業時間が増大し結果的にコストが高くなってしまいます。

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  • ハンダ・ロウ付けを採用しピンホールの発生を防止するbefore(13)ハンダ・ロウ付けを採用しピンホールの発生を防止する

    【Before】

    板厚が1mm以下の薄い材料は、溶接を行うと穴が空いてしまうことがあります。仮に、穴を空けることなく溶接ができたとしても、形状によってはピンホールが発生してしまいます。また、SECC(電気亜鉛メッキ鋼板)などのような材料は亜鉛が気化して穴が空き、ピンホールが発生しやすいです。このような場合、液漏れ・空気漏れが不可であれば、不具合となってしまいます。

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  • 溶接から接着に変更し外観の向上とコストダウンを行うbefore(14)溶接から接着に変更し外観の向上とコストダウンを行う

    【Before】

    ヘアライン加工されたステンレス材のカバー等に、スタッドなどの部品を結合する場合、溶接を指示されることがあります。しかし、ステンレス材のカバーは板厚が薄く、溶接を行うと必ずと言っていいほど装飾面の変形や変色が発生します。仕上げに時間がかかり、コストアップしてしまいます。

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  • (1)板厚はなるべく同じ厚さのものを採用する

    【Before】

    ステンレスなどを用いた精密板金を設計する際には、なるべく同じ厚さのもので統一して設計することがコストダウンに繋がります。上記のようなサイズのステンレスの板が必要で、板厚が2種類ある場合は、購入するステンレスの板を2 種類購入しなければならないので、仕入れコストが高くなります。さらに余分な材料まで購入することになりムダが生じてしまいます。

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  • 定尺を考慮した設計でコストダウンを行うbefore(2)定尺を考慮した設計でコストダウンを行う

    【Before】

    ステンレスや鉄などの板材は定尺と呼ばれる決まった寸法があり、市場では基本的にはそれが元となり流通しています。たとえばステンレスを使った精密板金の製品を設計する場合、ステンレスはメーター板という1m ごとに市場で流通しているので、展開寸法が1,000 × 900 と950× 900 では1,000 × 900 の方が材料費が倍になってしまいます。

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  • 流通性の高い材料、板厚の使用でコストダウンを行うbefore(3)流通性の高い材料、板厚の使用でコストダウンを行う

    【Before】

    機器を設計するにあたっては、求められる機能から材料を選択することが必要ですが、品質・機能とコストのバランスを取る場合には、材料のコストや入手性も考慮した上で選定を行わないとスムーズな立上げや量産を行なうことができません。例えば、チタンで精密板金の製品を製作すれば耐食性も高く軽量なので機能としては十分ですが、流通性が低く、コストも高くなります。

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  • パイプは市場で流通している既成のサイズを活用するbefore(4)パイプは市場で流通している既成のサイズを活用する

    【Before】

    精密板金においては、市場に流通している規格品をうまく活用することで納期短縮とコスト削減に繋げることができます。例えば上記のようにパイプ形状の物を使用する場合、市場に流通していない太さのもので設計を行うと、ステンレスなどの板から三本ロールなどで曲げ加工を行なった上で溶接をしなければなりませんので、溶接の手間とコストがかかってしまいます。

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  • 目的とコストを勘案して表面処理方法を選択するbefore(5)目的とコストを勘案して表面処理方法を選択する

    【Before】

    鉄などの材質を使って精密板金の筐体製作する場合、防錆や外観向上を目的として塗装する場合が多くありますが、この塗装をどのように行うかによっても大きくコストが左右されます。例えば上記のように、精密板金で製作した筐体の外側に加えて内部まで塗装するような「全面塗装」を行うと、単純に塗装工程が倍になり、コストが割高になります。

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  • 塗装範囲を明確にしコストダウンを行うbefore(6)塗装範囲を明確にしコストダウンを行う

    【Before】

    鉄などの材質を使って精密板金の筐体製作する場合、防錆や外観向上を目的として塗装する場合が多くありますが、この塗装をどのように行うかによっても大きくコストが左右されます。例えば上記のように、精密板金で製作した筐体の外側に加えて内部まで塗装するような「全面塗装」を行うと、単純に塗装工程が倍になり、コストが割高になります。

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  • レザーサテンを採用し傷による歩留まり低下を回避するbefore(7)レザーサテンを採用し傷による歩留まり低下を回避する

    【Before】

    鉄系の素材を使用した精密板金を製作する際、外観を重視して塗装を施される場合があります。この塗装においても表面に光沢のあるもの、マットな仕上がりになるものなど様々な種類がありますが、通常の塗装方法であれば製品の出荷・梱包時、あるいは取扱い時に少しでも接触するとキズが入ったり異物が目立ちやすくなります。

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  • パンチングメタルは市場で流通している既成のサイズを活用するbefore(8)パンチングメタルは市場で流通している既成のサイズを活用する

    【Before】

    規格表に無い、もしくは有ってもあまり流通していないパンチングメタルを使用する場合は、メーカーに依頼して特別に対応してもらう必要があります。メーカー品は値段も高く納期がかかります。また、1ロット500kg 以上を求められることもあり、 1、2枚といった小ロットでの対応はしてもらえません。穴が近すぎる・小さすぎるといったような要求が難しい場合も断られることがあります。

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