削り出し、板金、鋳物の違いを同じL形ブラケットで比べる。形と質量と数量の分かれ目

例として、ワークを当てて位置決めするストッパを、L形ブラケットの立板に取り付ける場面を考えます。このとき立板のたわみにくさは、ワークが当たったときにストッパの位置がどれだけずれるかに関わります。

削り出し、板金、鋳物のどれで作るかは、数量だけでなく形でも決まります。同じ60×50×70のL形ブラケットでも、削り出しなら外形どおりの塊から削っても68%が切りくずになり、板金なら板厚3mmが全体で一定、鋳物なら壁が分割面の5mmから端の2.9mmへ細ります。作り方を替えると、図面の形が変わるのです。

比べるのは、このサイトのL形ブラケットです。材料はA5052、幅60、奥行50、高さ70、底板と立板は10mm、内角はR3、中央にリブ（厚さ6mm）が付いています。外形を保ったまま板金と鋳物に置き換えると、何が変わるのか。断面と数字で比べると、答えが見えます。

同じ外形でも、断面は3つの形になる

削り出しは元の寸法のままです。板金と鋳物は、この記事で仮に決めた設計です。板金は板厚3mm、曲げの内側R3。鋳物はADC12のダイカスト（金型に溶かした金属を押し込む鋳造）を想定し、分割面（型の合わせ目）の壁を5mm、抜き勾配を2°、内角をR2にしました。抜き勾配とは、型から抜けるように壁につける傾きのことです。

下の図で、壁の厚さと角の丸みを3段で見比べてください。角の内と外の丸みが同心円になるのは、板金だけです。立板と底板の厚さは3つとも同じですが、別々の厚さにできないのは板金だけです。

削り出しは、塊の68%が切りくずになる

削り出しは、60×50×70の塊を切り出す作り方です。塊の体積は60×50×70で210,000mm³。できあがりの体積は、モデルのSTEPから読むと67,195mm³です（穴、座ぐり、面取り、リブを含みます）。削る割合は、(210,000−67,195)÷210,000で68.0%。A5052の密度2.68g/cm³¹で質量にすると、塊が563g、完成品が180gです。

実際には、六面を削って整える分の材料も必要です。フライス加工の記事のように各面に1mmを見込んだ62×52×72mmから削ると、切りくずは71%。68%は、いちばん小さく見積もった値です。

内角のR3は、工具の丸みが残ったものです。理由も同じ記事で計算しました。削り出しだけが、厚さ10mmの壁も、リブも、細かい穴も、1つの塊から作れます。そのかわり、削る量が形で決まります。

板金は板厚が一定で、展開すると114.1mmの帯

板金は平らな板を曲げて作ります。壁の厚さは板厚で決まるので、立板と底板を別々の厚さにはできません。板厚3mm、内側R3（板厚と同じ）、K値0.3で計算します。K値は、中立軸（曲げても長さが変わらない面）が内側の面から板厚の何割のところにあるかを示す数です。0.3は、アマダの表でR/t＝1に当たる曲げ後の板厚から換算した値です²。板金の展開長の記事の計算例はK＝0.4で、同じ0.4なら展開長は114.6mm。この0.5mmの違いは、最後は加工先の補正値で決まります。

• 曲げの円弧の長さ: π/2×(3＋0.3×3)＝6.126mm
• 底板の平らな部分: 50−(3＋3)＝44mm
• 立板の平らな部分: 70−(3＋3)＝64mm
• 展開長: 44＋6.126＋64＝114.1mm

外寸の足し算は50＋70で120mmですから、5.9mm短い帯になります。幅60を掛けて板厚3を掛けると、材料の体積は20,543mm³で、質量は55gです。穴4か所を抜くと54gになります。板から抜いた残りを除けば、用意する材料がほぼそのまま完成品になります。

板金には、削り出しにあった形が2つ作れません。1つはリブです。リブの役目をさせるには、側面を折り返すか、別の板を足すことになります。もう1つは深い座ぐりです。元の座ぐりの深さは5.4mmで、板厚3mmの板より深く、同じ形にはできません。

鋳物は抜き勾配で、壁が端ほど薄くなる

鋳物は型の中に溶けた金属を流して作ります。このブラケットは、幅60の中央を分割面として、型を左右に開く向きに考えました。型の開く向きに平行な面は、すべて抜き勾配が必要です。

壁の厚さは、分割面でいちばん厚く、端へ向かって薄くなります。両面に2°をつけたとき、端（分割面から30mm）の壁は次の式です。

壁の厚さ ＝ 5 − 2×30×tan2° ＝ 2.9mm

片面で1.05mm、両面で2.1mm薄くなる計算です。同じ30mmでも、1°なら片面0.52mm、3°なら1.57mm。高さ100mmの部品に2°をつけると、底と上で約3.5mmの差が出るという鋳造所の説明³とも合います。次の図では、鋳物の壁が分割面から端へ細る形を見てください。

抜き勾配の角度は、資料で幅があります。日本ダイカスト協会の設計ガイドは、型の内側の壁に必要な勾配を深さごとのグラフで示していて、アルミ合金で深さ30mmなら約0.9mm、角度にして2°弱です⁴。ダイカストの専門会社の解説は、外壁を1〜2°、内壁（コア側）を2〜3°としています⁵。ここでは、どちらの範囲にも入る2°にしました。決めるときは、頼む鋳造所の基準に合わせてください。

肉厚の目安は、部品の大きさで変わります。日本ダイカスト協会の設計ガイドと日本鋳造工学会の解説は、どちらもアルミのダイカストの肉厚を、大物で2〜6mm、小物で0.8〜3mmとしています⁴⁶。大物と小物の境は書かれていませんが、協会の同じ表ではアルミの最大質量が40kgです。78gのこのブラケットは小物の側と読むのが自然でしょう。分割面の5mmは小物としては厚めで、抜き勾配で端が2.1mm薄くなるぶんを見込んだ値です。端の2.9mmは小物の範囲に入ります。

一方で、7mm以上になると鋳巣（内部にできる空洞）が出やすくなるという解説があり⁵、削り出しの10mmの壁を、そのまま鋳物にするのは難しいと読めます。協会の設計ガイドも、肉厚はできる限り均一にし、変えるところは徐々に変えるよう勧めています⁴。リブも、壁と同じ5mmにしました。

角の丸みは、内側をR2、外側をR1にしました。内側は肉厚の20〜40%、外側はR0.5〜1mm以上という目安⁵で、R2は分割面の肉厚5mmの40%にあたります。

質量と、立板のたわみにくさ

3つの形を、質量と立板の剛性で比べると次のとおりです。剛性は、立板だけを幅60の片持ちはりとみた断面二次モーメントIで比べました（リブと座ぐりは除き、ヤング率は同じとします）。鋳物は壁が細るので、I＝∫t(x)³/12 dxを60mmの幅で数値積分しています。

作り方	完成品	立板のI（削り出し=1）
削り出し	180g	1
板金	54g	1/37
鋳物	78g	1/15

質量は3割に減るだけなのに、立板のたわみにくさは37分の1まで下がります。断面二次モーメントは厚さの3乗に比例するので、(10÷3)³で約37。だから板金で同じ剛性に近づけるには、側面を折り返すか、板厚を上げるか、リブに当たる部品を足すことになります。鋳物は板金より4割ほど重いかわりに、立板は2.4倍たわみにくい計算です。

ワークを当てるストッパを立板に付ける場合、立板を片持ちはりとみて、同じ材料の立板の同じ位置に同じ力がかかるとすると、たわみはIに反比例するので、板金の立板のたわみは削り出しの約37倍です（Iの比1/37の逆数）。ワークが当たる力はワークの質量と当たる速さで変わるので、ワークの質量は客先仕様で確認します。

材料を替えたときの質量とたわみは、アルミと鉄とステンレスの記事で同じブラケットを使って比べています。

この値は断面の形だけを比べた目安で、実際の強度は取り付け方、荷重、材料の質別で変わります。最終の判断は、材料メーカーの資料と設計基準に照らして決めてください。次のグラフでは、灰色の用意する材料と橙の完成品の差を見てください。

数量が増えると、有利な作り方が入れ替わる

数量の話は、式1つで整理できます。1個あたりにかかる分は、最初に1回だけかかるSを数量Nで割り、1個ごとにかかるuを足した値です。

1個あたり ＝ S ÷ N ＋ u

Sは削り出しならプログラムと掴み替えの準備、板金なら展開と曲げの段取り、鋳物なら型です。uは1個ごとに削る時間、曲げる回数、型から取り出して仕上げる手間にあたります。削り出しは型がなく、Sが小さいかわりにuが大きい。鋳物は型がSの大部分を占め、uは小さい。板金は、その中間です。

下のグラフは、線の形を見せるための仮の数字で描きました。数字は円ではなく、削り出しの1個ごとの手間uを100とした比で、ほかの値は図の下にあります。実際の見積りとは関係がありません。

2本の線が交わる数量は、(S₂−S₁)÷(u₁−u₂)で求まります。この仮の数字では、削り出しと板金の線が(300−10)÷(100−30)で約4個、板金と鋳物の線が(20,000−300)÷(30−10)で985個で交わります。Sやuが変われば、この個数も大きく動きます。数字そのものより、見てほしいのは線の形です。最初に大きな費用がかかる作り方ほど、左の少ない数量では不利で、右の多い数量で有利になります。

ただし、鋳物にも砂型とダイカストがあり、型の作り方が違うので、Sの大きさも変わります。日本ダイカスト協会の資料も、砂型鋳物の利点に「少量の生産には経済的である」を挙げています⁴。グラフの鋳物はダイカストの想定で、砂型なら抜き勾配も1〜3°ほどと別の値になります³。

選ぶ順番

3つのうち、どれにするかは、この順で絞れます。

1. 数量はいくつか。少ないうちは型が不要な削り出しか板金から考え、型を作るダイカストは数量が増えてから候補に入れます⁴。
2. 立板に必要な剛性はどれだけか。板厚3mmで足りないなら、折り返しを足した板金か、削り出しです。
3. 図面の内角のRや壁の厚さは、作り方で許されるか。R3の内角は、削り出しなら工具の丸み、鋳物なら抜き勾配と一緒に決まる値です。

削り出しか板金か鋳物かという作り方と材料は、部品図と部品表に書く項目です。提供前の装置設計の支援アプリMEKARIQは、ワーク仕様などの装置の条件から、3Dと組立図・部品図・部品表を生成し、生成のたびに検図して結果を○▲×で示します。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）

作り方を替えるときは、図面の寸法も作り直しになります。形を決める前に、頼む加工先と鋳造所の基準を聞いておくのが近道です。

2026年11月9日 更新：ワークを位置決めするブラケットの作り方を選ぶ場面を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. 有限会社アルミテック「アルミ資料 アルミ合金の物理的・化学的性質」。A5052の密度は2.68Mg/m³（20℃、全質別平均）。ADC12の密度は、一般社団法人日本ダイカスト協会「ダイカストって何？」20ページの表（JIS H 5302:2006より抜粋）で2.68×10³kg/m³。2026年10月31日に確認。 ↩

2. アマダ「板金加工の基礎講座Ⅱ 箱物展開 第11回 内側寸法加算法、中立面基準法」。中立面基準法の式と、R/tごとの曲げ後の板厚の表（R/t＝0.5〜1.5でt1/t＝0.6）。中立面基準法は机上の計算による近似値で、精度が要るときは外側寸法加算法で計算するという記述。K値への読み替え（K＝t1/2t、R/t＝1でK＝0.3）は、この記事の換算。2026年10月31日に確認。 ↩

3. 八百谷金属工業（単品鋳物.com）「アルミ鋳物の抜き勾配」（2025年6月23日）。CO2型・フラン型は1〜2°、生型・プレート型は1〜3°を付けることが多い。高さ100mmに2°で、底辺と上辺で約3.5mmの差。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩

4. 一般社団法人日本ダイカスト協会「ダイカストって何？」（令和4年3月 第5版一部改訂）。29ページの「各種合金ダイカストの最大質量と一般肉厚」（アルミニウムは最大質量40kg、肉厚は大物2.0〜6.0mm、小物0.8〜3.0mm。大物と小物の境は書かれていない）と、設計ガイドの「できる限り均一な肉厚にする」「徐々に肉厚を変えること」。30ページの抜勾配のグラフ（内側壁の深さと抜勾配、DCS E4参照）を、アルミニウム合金の線の深さ30mmで読むと約0.9mm（この記事の読み取り）。32〜33ページの他の製造方法との比較（砂型鋳物の利点「少量の生産には経済的である」、機械加工品の利点「小ロット製品の生産に向いている」）。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩ ↩ ↩ ↩

5. 東陽精工株式会社 アルミダイカスト専門ドットコム「アルミダイカストの公差・寸法精度」。外壁の抜き勾配1〜2°、内壁（コア側）2〜3°。肉厚は小物1.0〜3.0mm、大物2.0〜6.0mmが実務の目安で、7mm以上は鋳巣が出やすい。内側フィレットR0.8〜1.5mm以上（肉厚の20〜40%）、外側コーナーR0.5〜1.0mm以上。2026年10月31日に確認。 ↩ ↩ ↩

6. 公益社団法人日本鋳造工学会「薄肉のダイカスト品を作ろうと思います。薄肉品の湯道設計で何に注意して設計すればよろしいのでしょうか？」（2015年6月16日）。湯道設計の質問への回答で、ダイカストの肉厚は「合金種や製品の大きさにもよりますが」ADC12の大物では2〜6mm、小物では0.8〜3mmといわれている、としている。大物と小物の境は書かれていない。2026年10月31日に確認。 ↩