アルミダイカスト筐体の開口面が0.10mmの平面度を失うのはなぜか

アルミ筐体は、開口面の平面度 0.10 mm を二段階で失う。離型のとき突き出しピンが 2.5 mm の底板を押し曲げ、続いて上面を削るためにミルのクランプが開口枠を締めつける。開口面はそのクランプを効かせたまま削られ、クランプを緩めた時点で反りが戻る。だから鋳造のセルを出たときは問題なく見えた部品が、定盤の上で落ちる。

筐体の寸法は 120×90×45 mm、素材はADC12（ASTM B85）の鋳放し F で、グレードは鋳造工場の確認待ち。肉厚は 2.5±0.2 mm、リブは 2.0 mm、仕上げ質量は 380±30 g で、いずれも設計目標の値だ。

二段階で失うということは、どちらの段でも同じ 0.10 mm のずれとして現れるということでもある。離型で曲がった底板は、削るときにクランプで押さえられ、削ったあとに戻る。削り代を足しても、戻る量は減らない。平面度は削り条件ではなく、削る前の形と、削ったあとの解放で決まる。

開口面は、なぜ 0.10 mm の平面度を失うのか？

開口面が削られる前に、二つの荷重が働く。突き出しピンとミルのクランプだ。ピンは 2.5 mm の底板を押して部品を離型させるので、底板はピンと側壁のあいだで弓なりになる。ミルは上面を削るために開口枠を締め、その締めが開口面の切削より先に来る。45 mm の側壁がその弓なりを開口まで運び、そこで窪みとして読める。この経路は鋳造工場の承認待ちだ。

上面を削るときのクランプは、開口枠の外周を押さえる。枠は側壁の上端にあって剛性が低く、押さえた分だけ内側へ寄る。開口面はその寄った形のまま削られ、圧を抜くと枠は元の位置へ戻る。削った面には、寄った分が逆の形で残る。

どちらの荷重も鋳物には痕を残さない。だから不良はミルの側に落ちる。治具に入れたまま測った面は平らに読め、その数値で組んだ見積は二度目のミリングを払うことになり、原因は金型に残ったままになる。

面を押し出すのは、突き出しピンか、ミルのクランプか？

離型もクランプも面を動かす。どちらなのかは、0.10 mm のすきまゲージを当てたときに残る隙間の形で分かれる。ピンの位置のあいだで窪む面は離型に従う。ピンが底板を金型から押し離すからだ。一辺で揺れる面はクランプに従う。治具が数点で枠を押さえている場合だ。

どちらなのかを決めるときは、同じロットから自由状態で測った群と、クランプ圧を下げて削った群を並べる。圧を下げて窪みが減ればクランプ、減らなければ離型だ。ピンの配置を触らずに済むかどうかの判断も、この比較でつく。

金型が突き出しの配置を持っているので、離型にたどれる反りは金型の変更と新しい初品を要求し、クランプにたどれる反りは治具の変更で済む。どちらの請求が来るかは、原因で決まる。

2.5 mm の底板は、突き出しピンの下でどこが曲がるのか？

底板は 120×90 mm の範囲で 2.5±0.2 mm だ。中央に近いピンほど大きく曲げる。いちばん近い側壁までのスパンが長いからだ。

底板が薄いほど、同じピン圧でも弓なりは大きい。2.5 mm という目標は強度から来た値で、反りを減らすために肉を足せば質量の目標から外れ、凝固の順序も変わる。金型側で先にできるのは、ピンの位置と本数を底板の中央から離すことだ。

ダイカストの設計は、初ショットの前にこれを決める。ゲートが底板の断面へ湯を送り、四隅にオーバーフローを置く単一キャビティの金型が設計目標で、これは鋳造工場の承認待ち。突き出しの配置はその両方に対して決まる。ピンは金型に入るので、一本増やすには金型の加工と初品が要る。だから位置は金型図面に書く。

0.10 mm の平面度は、定盤の上でどう測るのか？

定盤とすきまゲージで決まる。開口面を定盤に当て、0.10 mm のゲージが枠のまわりから入ってはいけない。読みは自由状態の部品で取る。クランプした面は治具の形に読めるからだ。

定盤とゲージは現場の道具なので、この検査は測定器の購入ではなく工数のコストになる。初品の報告書には、定盤の等級とゲージの仕様を書いて載せる。

条件も書いておく。部品は室温に戻してから定盤へ置き、置いた直後ではなく、倒れが落ち着いてからゲージを当てる。削った直後の部品はまだ冷えきっておらず、冷えるあいだに面も動く。同じ部品を削った当日と翌日で測ると、値が変わる。

0.10 の指示を開口面だけに記せば、蓋が押しつける帯を見ることになる。枠の全周に記せば全周を見るかわりに工数が増える。帰属は原因に従う。ピンのあいだの窪みは鋳造へ、一辺の揺れは機械加工へ。この取決めも鋳造工場の承認待ちだ。

項目	目標 (mm)	許容範囲	確認方法
開口面の平面度	0.10	0.10 未満、0.10 のゲージが入らないこと	定盤とすきまゲージ
底板の肉厚	2.5	2.5 ± 0.2	マイクロメータ
開口部の外形	120 × 90	± 0.3	ノギス

0.15 mm のロットは、工程の何を変えたのか？

200 個のロットの記録では、開口面が 0.10 mm の目標に対して 0.15 mm だった筐体が六個あった。変えたのは突き出し配置の作り直しと、開口面の切削前に置く応力除去の二つで、測り直しは自由状態で 0.06 mm だった。その応力除去は鋳造工場の承認待ちだ。

応力除去は別の炉の工程なので、炉の枠と、鋳造とミリングのあいだの二度目の段取りがかかる。だからそれを飛ばした工程は、定盤の検査で面が落ちるまで安く見える。

応力除去を入れたあとは、削り代とクランプ圧も見直す。削る前の状態が変わるので、同じ条件のままだと削りすぎになる。変えた点は工程票に書き、初品の測定条件と一緒に残す。

図面を送るときは、開口面をデータムとして指定し、目標を面に記すか枠に記すかと、ロットの数を書き添える。そうすれば見積は、金型の加工と、ミリングと定盤の検査を分けて出せる。