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精密板金業への適用例


”板金加工”と言う言葉を使うと車の修理をイメージされる事がよくありますが、横文字にするとsheet metalとなり、平板の金属に加工を施して製品の形にしていく板金加工です。
板金加工の作業手順例は、以下のような流れになります。
  1. 図面展開
  2. 抜き加工
  3. 前加工(バリ取り、タップ加工等)
  4. 曲げ加工
  5. 溶接
  6. 仕上げ
  7. (表面処理)
  8. (組立)

板金加工とは金属の板を切ったり、曲げたり、くっつけたり、穴をあけたりとしながら形にしていく加工の事を言います。 折り紙を金属でしているようなものなんです。
一方”プレス加工”という加工法もあります。プレス加工は金型を使って金属を造形するもので少し違います。板金とプレスの両方を手がけている会社も数多くあります。
一言ではなかなか説明できない精密板金屋さんの内容を、解りやすいように板金で作る手順を例に流れを追って説明していきます。

1 図面展開


板金加工用の図面は第3角法により書かれていますので、図面に形状・寸法・仕様などが書かれています。
この図面を元に板金でどのように実現するかをイメージします。
この展開作業が大変です。
  • 金属板(鉄板・ステンレス板・アルミ板・銅板・他)は曲げると伸びます。

皆さんも紙を使って箱を作った経験があると思います。必要な箱の大きさの展開図を紙に書いてハサミで切り取って作ります。金属板を使って箱を作る場合は紙の様に手で曲げることはできません。曲げる際に金型を金属板に押し当てて曲げるので、曲げた部分がある一定量で伸びるという現象がおこります。金属板(鉄・アルミ・ステンレス・銅・他)の伸びる量は材質・板厚・曲げる角度によって異なります。したがって金属板を使って箱を作る場合は、予め伸びる分をマイナスして展開図をつくらないと実際より大きな箱が出来あがってしまいます。

展開ミスを起すと、曲げ加工手順で問題が発生してしまいます。必要に応じて修正を加え実現可能な展開にします。

2 抜き加工


金属板を展開図のように加工するにはNC機を用いて用いて行います。
NC機を動かすためには展開図形を抜くための個別プログラムを作成する必要があります。

NC機用のプログラムによりNC機が動かされます。~
ここでNC加工(numerical control machining)とは、数値制御(NC)による機械の加工方法です。
ドリルなどに代表される切削用工具の刃先の動作を座標値によって定義し、その情報をもとに工作機械に内蔵されたサーボモータが動くことによって工具や被加工物が動作し、加工が行われます。

初めての図面を製作する場合には、材料代+加工費とは別に初期費用としてこのプログラム設計代がかかります。

3 前加工(バリ取り、タップ加工等)


抜き終わった金属板にはバリがありますので、この時点で後工程と怪我防止の為にバリを取り除きます。 また、タップ等の加工もこの時点で処理します。
  • 金属板・切断面のバリ処理とは
精密板金加工は、金型やレーザーを使って金属板(鉄板・アルミ板・ステンレス板・銅板など)から必要な形を切り取ります。 その時、金属板の切り口には「バリ」といわれる指で触ると多少引っかかる様な出っ張りが発生します。
バリの処理は工程が進み形状が複雑になってから行うと作業性が悪いので、金属板が平らな状態で行います。
一般的に行われているバリの処理は、ヤスリ・エンドレス・バリ取り機といったバリを削り取る工具や機械を使います。
これ以外の方法として、NCTの金型を使ってバリを潰すという処理もあります。
  • タップ加工とは
ステンレス板・鉄板・アルミ板など金属にネジを加工することをタップ加工と言います。 精密板金のネジ加工は、金属板に加工したいネジのサイズに合わせた下穴をあけてそこにタップと言うドリルの様な専用の工具を回転させながら差し込み材料を削りながらネジを作っていきます。 タッパーは作業者が切削油を付けながら加工をするので、効率を考え自動的に切削油がタップと材料に掛かる仕組みを工夫して全てのタッパーに取付けたりします。 ネジの加工忘れなどが無い様にデジタルカウンターも取り付けて作業者が確認を行いながら作業を進めます。

4 曲げ加工


精密板金加工の製造工程の中に、金属板(ステンレス板、鉄板、アルミ板、銅板など)の曲げ加工があります。
精密板金加工の場合は、直角、鋭角・鈍角・R曲げ(曲線)までいろいろな角度で金属板を曲げます。
金属板を曲げる加工機を、ベンダー又は、プレスブレーキと呼びます。

抜き加工が終わった物に曲げ加工を施し製品の形に近づけます。
図面展開方法で触れましたが、曲げ機械の特性上どうしても曲がらない形が出てきます。
曲げる段階で気がついたのでは遅いので、展開図を作る時に曲げ、組立溶接の事を考えておく必要があります。
最後の曲げができなかったなど、板金の展開図の良し悪しが大事になります。

5 溶接


溶接とは金属同士を溶かして接合するものです。
複数の金属板(ステンレス板、鉄板、アルミ板など)部品同士を溶接することもあれば、専用の溶接機を使ってネジやスペーサーを溶接加工することもあります。

組立時に部品同士を固定する方法として、溶接、ビス止め、カシメ、ポップリベットを使った部品の固定方法もあります。

他にもスポット溶接というものがあります。スポット溶接はブラケット等の別部品を取り付ける時に用います。
溶接箇所が多く、熱により一気に作業する事が出来ないこともあります。

6 仕上げ

溶接により接合部に盛り上がりができますので、これを平らに仕上げます。 また製作途中で表面に傷がついた物もこの時点で仕上げます。
溶接箇所が多い為、その分仕上にも時間がかかってしまいます。

7 表面処理

質感を出すためにアルミにバフ研磨をする事も可能です。バフ処理後に色付きアルマイトも可能です。

板金加工の業務フロー概要がご理解頂けたことと思います。

板金加工に於いて注意しなければならないのは、素材の金属(鉄、アルミ、ステンレス、銅、真鍮、化粧板)は加工時に力や熱を加える事により素材が微妙な伸び縮みをおこす事です。
この金属の変化を計算し事前に金属板を抜き加工したり、力と熱を加減しながら図面を実現させるためには経験値が必要となってきます。
この様な経験値を豊富に持っていなければプロとしてやっていけません。図面に書かれた品物を精度よく完成させる事が品質管理になります。

ISO9001で製造工程を管理する

では、この精密板金業では、ISO9001を使って、どのように品質管理をするのでしょうか。

品質マネジメントシステムは、大別すると、4. 品質マネジメントシステム 、5. リーダーシップ 、6. 計画、 7. 支援、8. 製品実現、9. 測定、分析及び改善 になります。

さらに細かくしてみると、以下のようになります。
  • 4. 品質マネジメントシステム
    • 4.4 品質マネジメントシステム及びそのプロセス
  • 5. リーダーシップ
    • 5.1 リーダーシップ及びコミットメント
    • 5.2 品質方針
    • 5.3 組織の役割、責任及び権限
  • 6. 計画
    • 6.1 リスク及び機会への取組み
    • 6.2 品質目標及びそれを達成するための計画策定
    • 6.3 変更の計画
  • 7. 支援
    • 7.1 資源
    • 7.1.3 インフラストラクチャー
    • 7.1.4 作業環境
    • 7.1.5 監視及び測定機器の管理
    • 7.1.6 組織の知識
    • 7.2 力量
    • 7.3 認識
    • 7.4 コミュニケーション
    • 7.5 文書化した情報 (品質マニュアル、文書管理、記録の管理)

  • 8. 製品の実現
    • 8.1 製品実現の計画と管理
    • 8.2 顧客関連のプロセス(顧客とのコミュニケーション、 製品に関連する要求事項の明確化、製品に関連する要求事項のレビュー、要求事項の変更管理)
    • 8.3 設計・開発(設計・開発の計画、設計・開発へのインプット、設計・開発の管理、設計・開発からのアウトプット、設計・開発の変更管理 )
    • 8.4 購買(管理の方式及び程度、外部提供者に対する情報 )
    • 8.5 製造の提供(製造及びサービス提供の管理、製造及びサービス提供に関するプロセスの妥当性確認、識別及びトレーサビリティ、顧客の所有物、製品の保存、引渡し後の活動、変更の管理 )
    • 8.6 製品の監視及び測定
    • 8.7 不適合製品の管理
  • 9. パフォーマンス評価
    • 9.1 監視及び測定(プロセスの監視・測定、顧客満足、データ分析・評価 )
    • 9.2 内部監査
    • 9.3 マネジメントレビュー(一般、マネジメントレビューへのインプット、マネジメントレビューからのアウトプット)
  • 10. 改善 (是正処置、継続的改善 )

冒頭に挙げた業務フローは加工する作業部分の詳細に過ぎません。製造するにはその前後にも多くのプロセスがあります。
これらも管理しないと、よい製品を安定的に製造することができません。
まず、顧客から依頼があって製造する受注生産の場合と、自社で設計開発して製造する見込み生産の場合など、細かくはケースによっていろいろなフローが存在します。どちらの場合であっても顧客を見つけて売る必要がありますから営業活動が必要です。
それが 8.2 顧客関連のプロセスです。
顧客関連のプロセスは、仕様を明確にすること、御見積書などで条件と詰めること、受注可能な案件なのか、製造可能なのかレビューすること、顧客とのコミュニケーションをとるなど、管理すべき点がいくつかあります。
ずさんな営業活動は、赤字受注やクレーム対応のまずさから顧客不満足につながったり、信用失墜になるなどの結果を招きます。品質管理活動の大事なプロセスの一部なのです。

受注したら、図面や仕様書から、どのように製品を製造したらよいか、品質計画をつくります。これが8.1 製品実現計画です。
次に、具体的な設計開発が必要な場合、8.3 設計・開発のプロセスを管理する必要があります。

設計開発のプロセスを終え、製造に先立ち、在庫引き当てや材料手配が必要になります。それが8.4 購買です。
業者を選定し、発注し、受入れ検査を終えたら、いよいよ製造です。これが8.5 製造及びサービス提供です。
製造には、製品のできばえをチェックするために、ノギス、マイクロメータ、ハイトゲージ、三次元測定器、鋼尺、温度計などの計測器などが必要になります。7.1.5 監視機器及び測定機器の管理で管理します。

物造りの基幹プロセスは、8. 製品実現で実現してくのですが、それを支えるプロセスの7. 資源の運用管理、9. パフォーマンス評価、10.改善も管理する必要があります。

ニーズで選べる支援内容

当社のISOコンサルタントは、工作機械メーカーAM社が提供する品質マネジメントシステム構築・改善支援に長年携わっておりました。 板金、プレス、塗装、メッキ、樹脂成形、機械加工、鋳造など中小製造業に精通しております。

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ISO9001のシステム構築といってもオリジナル化の方法は多様です。当社の指導ポリシーは下記のとおりです。
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