板金ブラケットの作り方：設計・製作ガイド

ブラケットとは、2つの部品を固定するための中間部品です。ブラケットは、2つの部品を接続するための支持を提供します。金属製ブラケットには、要件に応じてさまざまな形状とサイズがあります。ブラケットを経済的かつ便利に製造する方法の一つは、板金加工です。板金試作やその他の関連サービスを提供する業者を探す前に、板金ブラケットの基礎知識を身に付ける必要があります。この記事では、板金ブラケットの設計、種類、ヒント、そして材料について説明します。

シートメタルブラケットとは何ですか?

板金ブラケットは、平らな板金から作られた物体です。切断、曲げ、成形加工が施され、構造的な支持、部品の連結、物体の固定などを行います。大型構造物の安定した取り付けポイントとして機能します。

括弧はどのように機能しますか?

ブラケットは、棚と壁など、2つの別々の部品を物理的に接続し、強度を高めることで構造を支えます。ブラケットは、物体から取り付け面への荷重と応力を分散します。ブラケットは、部品の位置合わせや、大規模なアセンブリの固定点として機能します。

長所と短所

ブラケットには多くの利点があります

• 大型構造物ではシートメタルブラケットがコスト効率に優れています
• 強度が高く、大きな負荷にも耐えられる
• これらはカスタマイズ可能で、L 字型、U 字型、Z 字型などさまざまな金属ブラケット形状があります。
• 板金ブラケットは軽量です

しかし、板金ブラケットには制限がほとんどありません

• 用途が広く複雑なものを作るのは難しい
• これらは錆びや腐食が発生しやすい
• 取り付けには、ネジやリベットなどの他のハードウェアが必要です。

金属ブラケットの種類

様々な種類の板金ブラケットには、垂直面を接続するものや、対象物を包み込むように固定するものなど、それぞれ独自の機能と目的があります。板金ブラケットの種類を簡単に説明すると、以下のようになります。

形状別に見た一般的な金属ブラケットの種類

以下に、形状に基づいた一般的な金属ブラケットの種類について説明します。

1. L字型ブラケット

L字型ブラケットは、2つの垂直面を接合するために使用されます。棚の支持やコーナーの補強によく使用されます。

2. Uブラケット

U字型のブラケットを対象物に巻き付けて使用します。パイプやケーブルの固定によく使用されます。

3. Zブラケット

このブラケットは「Z」字型の曲げ形状をしています。異なるコンポーネントを接続したり、オフセットしたりするために使用され、建物のファサードの設置によく使用されます。

4. Tブラケット

T字型ブラケットは3つの面を連結し、構造物の強固な基礎を形成します。

5. フラットブラケット/ストラップ

平型ブラケットは、2つの部品を直線で接続したり、補強したりするために使用されます。一方、湾曲型ブラケットは、丸い物体に巻き付けたり、沿わせたりするために特別に設計されています。

6. コーナーブレース/ガセットブラケット

コーナーブラケットは、コーナーやジョイント部分を補強し、安定性を高めます。三角形、長方形、台形など、さまざまな形状があり、力と荷重を分散します。

1. 金属ブラケットの材質を選択する

ここでは、板金ブラケットの作り方についてお話します。金属ブラケットの材質選択は、設計プロセス全体における重要な要素の一つです。材質によってブラケットの性能と効率が決まります。

設計目的

設計において考慮すべき重要な点の一つは、軽量ブラケットです。例えば、アルミニウムは強度と軽量性に優れた素材であり、板金ブラケットに最適な選択肢となります。

一般的な金属ブラケット材料の種類

金属ブラケットの製造に使用される一般的な材料の種類は次のとおりです。

1. ブラケット用鋼材

通常、金属ブラケットには冷間圧延鋼が使用されます。冷間圧延鋼は強度と耐久性に優れ、棚や建築用梁などの重い荷重を支えるのに最適です。ただし、重量が重い素材です。

2. スチールブラケット用ステンレス

304や316などのステンレス鋼は、耐食性と物理的特性に優れています。ステンレス鋼製のブラケットは、屋外構造物や医療・矯正用途など、湿度の高い環境に最適です。ただし、アルミニウムよりも重量があります。

3. 亜鉛メッキ鋼

溶融亜鉛めっき鋼は、ステンレス鋼よりも低コストで高い耐食性を備えています。しかし、溶接によって保護コーティングが損傷し、結晶化模様として目に見えることがあります。

4. ブラケット用アルミニウム

6061や5052などのアルミニウム合金は、優れた強度対重量比を誇り、軽量用途に最適です。ただし、鋼鉄よりも強度は劣ります。

5. ブラケット用真鍮

C260やC230のような真鍮は、美しい仕上げが求められる場合に使用されます。しかし、これらはあまり一般的ではなく、鋼やアルミニウム合金のようには使用されません。

6.ブラケット用銅

銅は導電性と装飾性のために使われますが、構造用途ではアルミニウムほど強度や軽量性がありません。

2. 金属ブラケットの設計ルール

ブラケットの設計ルールは、ブラケットの形状、材質、用途によって異なります。それぞれ機能と仕様が異なります。

さまざまな形状

L字型ブラケットなど、様々な形状の金属ブラケットは、90°～120°の角度で作られており、垂直面同士を接続します。U字型ブラケットは、パイプ、ケーブル、梁などをL字型ブラケットよりもしっかりと固定します。T字型ブラケットはU字型ブラケットと同様の用途があります。Z字型ブラケットは、重機の補強に使用されます。

ねじ穴またはタップ穴用

アルミニウムなどの軟質金属の場合、ねじ山の深さは少なくともねじ径の2倍です。鋼鉄などの硬質金属の場合、ねじ径の1倍です。タップ穴は、端面から穴までの距離などの重要な寸法に対して、より小さな公差で配置されます。

曲げ角度の場合

硬い金属や厚い板は曲げにくく、極端な角度に曲げることはできません。一方、延性材料は応力集中を抑えるために大きな曲げ半径が必要です。ステンレス鋼やアルミニウムは、スプリングバック効果を抑えるために大きな曲げ半径が必要です。

産業用途

ブラケットは構造的な支持を提供し、部品をしっかりと固定するために使用されます。製造性設計（DFM）は、コスト削減のために、特大フランジや溶接などの特殊な形状を最小限に抑えます。溶接は強度を高めますが、コストも増加します。

3. CADとフラットパターンを作成する

ブラケットのパターンを作るには、いくつかの手順が必要です。板金部品のパターンをDXFファイルで作成するには、まず3D CADモデルを作成し、CADソフトウェアで平面パターンを作成します。次に、このパターンをDXFファイルにエクスポートします。

曲げデータの設定

CADソフトウェアで、曲げや折り曲げなどのあらゆる機能を備えた3Dモデルを作成します。曲げを定義するには、曲げ半径、曲げ角度、材料の厚さなどのパラメータを指定します。

レリーフとコーナーを設定する

曲げ加工中に材料が裂けるのを防ぐため、ノッチやスロットなどのリリーフを追加します。コーナーリリーフを設定することで、材料が角で固まるのを防ぎます。

製造図面の作成

フラットパターンから 2D 図面を作成し、すべての製造情報とともに DXF としてエクスポートします。

4. ブランクをどのように切断しますか? -CNC、レーザー、ウォータージェット、それともパンチ?

ブランクを切断する方法はいくつかありますが、材料、厚さ、精度、そして必要な速度に応じて工程を選択します。

CNC切断

これはコンピュータ（CNC）制御の回転切削工具です。CNCは、複合材、プラスチック、木材などの硬質および半硬質材料、そして優れた表面仕上げが求められる場合に最適です。

レーザー切断

高出力レーザービームを用いて材料を溶解、燃焼、または蒸発させます。また、集光されたレーザービームを用いて切断または彫刻を行います。薄板から中板までの金属、プラスチック、木材、アクリルに最適です。

ウォータージェット工法

この方法では、ガーネットなどの研磨材を混ぜた高圧水流を用いて材料を侵食します。金属、石材、ガラス、プラスチックなど、幅広い材料に最適です。

打ち抜き

これは機械的な加工であり、パンチとダイのセットを備えたパンチプレスが板金から形状や穴を切り出します。単純な部品や柔らかい金属の大量生産に最適です。

5. プレスブレーキでの曲げと成形の方法

プレスブレーキでの曲げ加工と成形において考慮すべき点はいくつかあります。まず、適切な工具と方法の選択、曲げ工程、そしてスプリングバックの制御によって、正確な最終結果が得られます。

ツールと方法を選択する

カスタム金属ブラケットに必要な角度、半径、公差について理解しましょう。エアベンディングは一般的で、必要なトン数も少なくて済みます。必要な曲げ角度と半径に合った工具を選択してください。

曲げシーケンスを計画する

パンチ、ダイ、または部品が機械のフレームにぶつからないように、最初に曲げるフランジの順序を計画します。

スプリングバックと角度を制御する

材料によってスプリングバック特性は異なります。コイニング加工やボトミング曲げ加工は、スプリングバックを大幅に低減します。

6. ブラケットにタップやネジ山を切るにはどうすればいいですか?

ブラケットのタッピングまたはねじ切りプロセスは次のとおりです。

• タップをハンドルに挿入し、ねじ山の交差を防ぐために垂直にします。
• 一定の圧力をかけながらハンドルを時計回りに回すと、タップが自動的にねじを切るようになります。
• タップを1回転するごとに半回転戻してください。こうすることで切りくずが除去されます。
• タップがブラケットを通過するまで続けます。
• ねじ穴から逆方向にタッピングが完了したら、ツールを取り外します。

結論

板金ブラケットの設計と製造には、材料の選定、CADの使用、そして切断、曲げ、仕上げなどの工程における板金加工ガイドラインの遵守が含まれます。材料の強度、耐疲労性、そして環境要因は、設計と製造において共通の要素であり、CNC、レーザー切断、曲げなどの精密加工工程が選択され、カスタム金属ブラケットにはカスタムツールが使用されることがよくあります。

板金ブラケットの設計と製造の計画に迷う必要はありません。TUOFA CNC加工サービスは、板金ブラケット製造サービスにおいて長年の実績を誇ります。今すぐお問い合わせください。専門家がお客様の疑問を解決いたします。