アルミニウム押出成形設計ガイド：プロファイル、肉厚、公差

このアルミニウム押出成形設計ガイドでは、以下の判断基準について解説しています。 カスタムプロファイル 安価で運用が容易なものもあれば、高価で廃棄されやすいものもある。その多くは、アルミニウムが鋼製の金型内をどれだけ均一に流れられるかにかかっている。

要するに、プロファイルを小さな外接円内に収め、肉厚をできるだけ均一に保ち、すべての角を丸め、深く狭い溝は避け、6061の強度が必要でない限り6063を使用してください。そして、本当に重要な寸法のみを指定するようにしてください。すべての形状に厳しい公差を設定しても、部品の性能向上にはつながらず、コストばかりがかさむからです。

外接円から始めましょう

外接円の直径（CCD）とは、断面全体を囲む最小の円の直径のことです。これは、どのプレス機や金型のサイズでそのプロファイルを成形できるかを決定する要素であるため、押出成形の設計においては、真っ先に確認すべき数値となります。

アルミニウム押出成形業者協会の指針によれば、ほとんどのプロファイルは外接円の直径が12インチ以下となっています。押出成形品は1インチから10インチの範囲で最も経済的であり、8インチ未満のプロファイルはコストが大幅に低くなります。また、同指針では、1フィートあたりの重量が3ポンド以下のプロファイルが推奨されています。

早い段階で重量を見積もる

重量は早い段階で概算できます。断面積（平方インチ）に合金の密度を掛け、さらに12を掛けます。6061の場合、密度はおよそ0.0975 lb/in³であるため、2.5 in²の断面を持つプロファイルの重量は約2.9 lb/ftとなります。

本アルミニウム押出成形設計ガイドにおける主要なプロファイル規定

これらの押出成形の設計ルールは、ダイの寿命とスクラップ率に最も大きな影響を与えます。

均一な壁

壁の厚さを均一にする。金属は、薄い部分よりも厚い部分の方が流れやすい。厚さの差が大きすぎると、歪みやねじれ、表面の筋が生じる。厚さを変えなければならない場合は、十分な半径で滑らかに繋げる。

角を丸くする

角を丸める。鋭角があると、金型や部品に応力が集中します。嵌合部品に鋭い内角が必要な場合を除き、すべての箇所に半径を設けてください。その場合は、ドッグボーン形状の逃げを設けることで、金型に鋭い形状を作ることなく、鋭い嵌合を維持できます。

舌の比率

舌の比率。深くて狭い溝を形成するには、長くて細い金型鋼の「舌」が必要となります。この「舌」はたわんだり、折れたりすることがあります。開口部を広げたり、深さを浅くしたり、根元に半径を設けたりしてください。

ホロウズ

中空形状。中空およびセミ中空形状は、ソリッド形状よりも複雑な金型を必要とします。剛性やネジ溝の点ではその価値がありますが、オープンプロファイルでも代用できるかどうか検討してみてください。

Tスロット、ネジ穴、フィンはどのように設計すればよいでしょうか？

機能的な特徴こそが、押出成形の設計変更が最も多く行われる部分です。

Tスロット

Tスロットは、それを形成する金型部分がもろい突起とならないよう、開口部が丸みを帯びた形状になっている必要があります。使用する締結具に合わせて、スロットの形状を確認してください。

ネジ用ボス

開放型のC字型溝として形成されたねじボスの方が、閉じた形状のボスよりも押し出し加工が容易です。ねじ切り用ねじに合わせて寸法を決定してください。

ヒートシンクのフィン

ヒートシンクのフィンは、フィン高とギャップの比率によって制約を受けます。フィンが高く、ギャップが狭い場合は、高性能な押出機が必要となりますので、注文を確定する前に確認してください。

リブ

リブは薄い壁面を補強し、幅広で平らな部分のねじれを低減します。

どの合金と焼入れ状態を選ぶべきか？

6063は、複雑な形状や表面が見えるカスタムアルミニウム押出プロファイルの標準仕様です。押出しが容易で、陽極酸化処理も良好です。6061は強度が高く、構造部品に使用されますが、複雑な金型を通すのが困難です。 荷重条件から6061-T6が必要であることが証明されない限り、6063-T5をお勧めします。これは、通常、コスト面や表面仕上げの利点が、強度の差を上回るためです。

公差：指定すべきものと、そのままにしておくべきもの

米国における押出成形の標準公差は、アルミニウム協会が発行したANSI H35.2に、材料要件はASTM B221に規定されています。これらの公差は合金、CCD、および形状の種類によって異なるため、最新の表を確認してください。

標準よりも厳しい公差設定も可能ですが、公差を厳しく設定するたびに、金型の調整、検査、および不良品の発生が増加します。他の部品と嵌合する寸法のみを指定してください。

その後の機械加工および仕上げ工程を見据えた設計

ほとんどの押出成形品は、その後、切断、穴あけ、または機械加工が施されます。押出成形の設計においてよくあるミスは、機械加工した方がコストが安い形状を金型に組み込んでしまうことです。ねじ穴、貫通穴、内径の狭い穴、およびポケットは、 CNC加工工程、プロフィールではありません。

機械加工される面には、若干の肉厚を残しておいてください。部品に陽極酸化処理を施す場合は、コーティングによって厚みが増し、合金によって色が若干変化することに留意してください。アルミニウム部品の黒色陽極酸化処理および当社が提供する表面仕上げに関する説明には、さまざまな選択肢が記載されています。筐体については、当社のアルミニウム筐体設計ガイドをご覧ください。

見積依頼の際に添付すべきもの

包括的なパッケージにより、特注のアルミニウム押出プロファイルの見積もり作成が迅速化されます：

よくある質問

アルミニウム押出成形品の最小肉厚はどれくらいですか？

一概に最低限の厚さというものは存在しません。合金、プロファイルの形状、外接円の大きさによって異なり、プロファイルが大きくなるほど肉厚も厚くする必要があります。6063のような加工しやすい合金であれば、6061よりも薄い肉厚が可能です。プロファイルの詳細が確定する前に、早めに押出メーカーに厚さ基準表を確認してください。

押出成形にはどのアルミニウム合金が最適ですか？

6063は、押出成形が容易で、細部の形状を保ち、陽極酸化処理による仕上げも良好であるため、最も一般的に選ばれています。6061は、構造部品においてより高い強度が求められる場合に選ばれます。6082は、ヨーロッパでよく使用される高強度の構造用合金です。荷重や仕上げの要件を満たす中で、最も加工しやすい合金を選んでください。

アルミニウム押出成形品には、どの程度の公差が許容されますか？

標準公差はANSI H35.2によって定められており、合金、形状の種類、プロファイルのサイズによって異なります。そのため、小型の6063プロファイルは、大型の6061プロファイルよりも厳しい公差が設定されます。追加費用を支払うことで、さらに厳しい公差設定も可能です。非常に厳しい公差が求められる形状については、通常、押出成形後に機械加工が行われます。

Tスロット付きアルミニウム押出成形品は、どのように設計すればよいのでしょうか？

ダイが細長い舌状の突起を形成しないよう、スロットには開口部があり、内側に丸みを帯びた形状にしてください。スロット周囲の壁厚を均一に保ち、実際のファスナーやナットに合わせてスロットのサイズを決定し、内側のすべての角に丸みを付けてください。ダイを注文する前に、押出機で断面形状を確認してください。

アルミニウム押出成形における外接円の直径とは何ですか？

外接円直径（CCD）とは、プロファイルの断面全体を囲む最小の円の直径のことです。これは、どのプレス機や金型サイズでそのプロファイルを加工できるかを決定する要素であるため、押出成形の設計において最初に確認すべき数値となります。 アルミニウム押出業者協議会（Aluminum Extruders Council）の指針によると、ほとんどのプロファイルは12インチ未満であり、1インチから10インチの範囲の押出成形が最も経済的である。

次回のプロファイル製作において、このアルミニウム押出成形設計ガイドを活用する

アルミニウム押出成形の設計図を外部に送る前に、上記のルール（CCD、均一な肉厚、半径、舌比、合金、公差）に照らして確認してください。ここに記載されている数値はあくまで一般的な目安であり、限界値は押出機やプレス機によって異なるため、サプライヤーに確認してください。プロファイルをアップロードするには XY加工 DFMレビューをご希望の場合は、または切断、機械加工、仕上げを1回の注文でまとめてご依頼いただける当社のカスタムアルミ押出成形サービスをご覧ください。