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板金図面とは?切削加工図面との違い
板金図面とは、金属の薄板(一般的に0.5~6mm程度)を切断・曲げ・溶接などで加工して製品を作るための図面です。切削加工の図面とは異なり、「展開図」という概念が加わるのが最大の特徴です。
板金加工では、1枚の平らな板から曲げ加工で立体形状を作り出します。そのため、完成品の形状だけでなく「曲げる前の平板の形状(展開図)」を正しく導き出すことが、設計の核心となります。
板金図面に必要な情報
- 完成品の形状・寸法:三角法による投影図(通常の製図と同じ)
- 展開図:曲げ加工前の平板形状と寸法
- 板厚:材料の厚さ(t=1.6など)
- 材質:SPCC(冷間圧延鋼板)、SUS304(ステンレス)、A5052(アルミ)など
- 曲げ指示:曲げ方向、曲げ角度、内R
- 表面処理:めっき、塗装、アルマイトなど
展開図の基本:なぜ展開寸法は完成寸法と異なるのか
板金を曲げると、曲げの外側は引き伸ばされ、内側は圧縮されます。しかし板厚の中間付近には伸びも縮みもしない面が存在し、これを中立面(中立軸)と呼びます。
展開寸法は中立面に沿った長さとなるため、完成品の外側寸法を単純に足し合わせた値とは一致しません。曲げ部分では「伸び」が発生するため、その分だけ展開寸法は短くなります。
展開寸法の基本式
展開長 = 各直線部の長さの合計 − 曲げ箇所ごとの伸び補正値の合計
展開寸法の計算方法
方法1:外側寸法加算法(実務で最も一般的)
完成品の外側寸法を合計し、曲げ箇所ごとに「伸び値(曲げ補正値)」を差し引く方法です。
展開長 = 外側寸法の合計 − (伸び値 × 曲げ箇所数)
伸び値は板厚・曲げ角度・材質・金型(ダイV幅)によって異なります。各加工工場が実測データとして蓄積しているため、発注先に確認するのが確実です。
90°曲げの伸び値目安(参考)
| 板厚(mm) | SPCC目安(mm) | SUS304目安(mm) | A5052目安(mm) |
|---|---|---|---|
| 0.8 | 1.2 | 1.3 | 1.1 |
| 1.0 | 1.5 | 1.6 | 1.4 |
| 1.6 | 2.4 | 2.6 | 2.2 |
| 2.0 | 3.1 | 3.3 | 2.8 |
| 3.2 | 5.0 | 5.3 | 4.6 |
※上記はV幅が板厚の6~8倍のダイを使用した場合の目安値です。実際の値は加工条件により異なります。
方法2:中立面基準法
中立面の位置を計算し、その面に沿った長さを求める方法です。曲げRが板厚の5倍以上の大きなR曲げに適しています。
中立面の位置は一般的に、内側面から板厚の約1/3の位置(板厚 × 0.33程度)とされますが、曲げRや板厚によって変動します。
板金図面の曲げ指示方法
曲げ方向の指示
図面上で曲げ方向を明確にする方法は以下の通りです。
- 投影図で表現:正面図・側面図で曲げ後の形状を示す(最も一般的)
- 展開図に曲げ線と方向記号を記入:展開図上に一点鎖線で曲げ線を示し、山折り・谷折りを区別
- 注記で補足:「曲げ内R = t(板厚と同じ)」などの注記を追加
曲げ内Rの指示
| 指示方法 | 意味 | 使用場面 |
|---|---|---|
| R指示なし | 加工者に任せる(通常は最小R) | 一般的な板金部品 |
| R=t | 板厚と同じR | 標準的な指定。応力集中の緩和 |
| R=2t以上 | 板厚の2倍以上のR | 外観品質が重要な場合 |
| 具体的な数値 | R3、R5など | 相手部品との嵌合がある場合 |
板金設計で押さえるべき加工限界
板金図面を描く上で、加工可能な形状の限界を知っておくことが重要です。
穴と曲げの距離
曲げ線の近くに穴があると、曲げ加工時に穴が変形します。
- 最低距離:穴端から曲げ線まで 板厚の4倍以上
- 推奨距離:板厚の5倍以上
最小曲げ寸法
曲げのフランジ(立ち上がり部分)が短すぎると、金型で掴めず加工できません。
- 最小フランジ長さ:ダイV幅の半分 + 板厚 が目安
- 例:板厚2mm、V幅12mmの場合 → 最小フランジ = 6 + 2 = 8mm
曲げの干渉
箱型形状など複数回の曲げがある場合、曲げ順序によっては金型と干渉して加工できないことがあります。
- 対策1:曲げ順序を考慮した形状設計
- 対策2:逃げ穴(スリットや切欠き)を設ける
- 対策3:溶接による組立に変更
板金加工の一般的な公差
| 加工内容 | 一般公差 | 備考 |
|---|---|---|
| 穴位置精度 | ±0.05mm | レーザー/タレパン加工 |
| 穴間距離 | ±0.1mm | 同一プログラムでの加工 |
| 曲げ寸法 | ±0.15~0.3mm | 曲げ精度はプレスブレーキの精度に依存 |
| 穴~曲げ線距離 | ±0.15mm | 穴加工と曲げ加工の累積誤差 |
板金図面のよくある間違いと対策
間違い1:展開図を描かずに完成図だけ出す
加工者が展開計算を行うため時間がかかり、認識齟齬のリスクも高まります。
対策:展開図は必ず添付しましょう。3D CADの板金機能を使えば自動で展開できます。
間違い2:穴が曲げ線に近すぎる
板厚の4倍未満の距離に穴を配置すると、曲げ時に穴が楕円に変形します。
対策:穴端から曲げ線まで板厚の4倍以上を確保。どうしても近い場合は逃げスリットを入れましょう。
間違い3:曲げ内Rの未指定
R指示がないと加工者の判断で最小Rになりますが、材質・板厚によっては割れのリスクがあります。
対策:特にアルミ合金やステンレスの厚板では、曲げ内Rを明示的に指定しましょう。
間違い4:板厚を考慮しない寸法記入
外側寸法なのか内側寸法なのかが不明確で、板厚分のずれが生じます。
対策:寸法基準を統一し(外側基準が一般的)、図面内に「寸法は外側基準」と注記しましょう。
板金図面テンプレート:注記の書き方
板金図面の注記欄に記載すべき標準的な項目をテンプレートとして紹介します。
- 材質:SPCC-SD t=1.6
- 表面処理:三価クロメートめっき(膜厚8μm以上)
- 曲げ内R:指示なきR = t
- バリ方向:曲げ内側
- 寸法基準:外側寸法
- 一般公差:JIS B 0408 B級
- 溶接後仕上:溶接箇所はビードを除去し、平滑に仕上げること
板金図面とAI:デジタル化の展望
板金図面は展開図・曲げ指示・加工注記など、複合的な情報を含むため、AI-OCRによるデジタル化においては高度な解析が求められます。
- 展開図の自動認識:曲げ線・穴位置を自動検出し、3D形状を推定
- 加工注記の構造化:板厚・材質・表面処理などの注記情報を自動抽出しデータベース化
- 類似部品検索:過去の板金部品の展開形状から類似品を検索し、見積もりや工程設計に活用
renueでは、板金図面を含む多様な製造図面のAI読み取り・データ化ソリューションを提供しています。お気軽にご相談ください。
まとめ
- 板金図面の核心は展開図。曲げ加工前の平板形状を正しく導き出すことが最重要
- 展開寸法は外側寸法加算法(外寸合計 − 伸び値)で計算するのが一般的
- 伸び値は板厚・材質・金型(V幅)で異なる。発注先に確認するのが確実
- 穴と曲げ線の距離は板厚の4倍以上を確保(変形防止)
- 曲げ内Rの指示、寸法基準(外側/内側)の明記、バリ方向の指定が重要
- 注記欄には材質・板厚・表面処理・一般公差・曲げRを漏れなく記載
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