板金ケースの板厚について考える
- サイズが約200W×130H×400Dの板金ケース(筐体)を検討しています。
- 材質はアルミのA5052Pで考えており、内部の基板や部品は5kg程度になります。
- 具体的に外部から力が加わることも無く、一般的な輸送振動等に対応できる板厚を考えています。
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板金ケース等の板厚につきまして
サイズが 約200W×130H×400D の板金ケース(筐体)を検討しております。 材質は、重量や価格面からアルミのA5052Pで考えており、内部の基板や部品等は5kg程度になります。 そこで板厚を1.5mm 又は 2mm のどちらかで考えておりますが、 具体的に外部から力が加わることも無く、一般的な輸送振動等に対応できれば良い、 という条件下ではどう考慮すれば良いのでしょうか。 単に経験的に問題で妥当なところにするというのが現実的なのでしょうか? 少量生産品ですので、価格はそこまで変わらないようです。 宜しければこのような時どのように考えれば良いか。アドバイスなど頂ければ幸いです。
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最大面のたわみ剛性で判断する方法も有ります。 たとえば130H×400D 面を長手方向で支持する両端支持はりとみなして、 中央部のたわみを計算してみます。材料は鋼板として、中央に軽く指で 押す荷重を2kgfと想定します。このときt1.5で中央たわみは3.5mm、 t2で1.5mmになります。
タップは立てないのでしょうか? アルミではM3でも1.5tしかないと少々つらい バーリング加工すれば別ですが、手作り加工では普通しないですよね ただ普通はアイデアルやタカチのボックスを使うけど? さもなくばデッドコピーするか http://www.settsu.co.jp/catalogs/midsrcb/15 http://www.takachi-el.co.jp/data/catalog/catalog04.html 妥当なところで 正面パネルはアルミヘアライン2t 外側ケースはSPCC1.2t 内部部品取り付けシャーシはSPCC1.6tか2.3t 全部同じ材質にするのも少々無理が有ると思う 5kgの内容物が入った筐体を300mmくらい落下させると SPCC1.2tにタップ立ててビス止めした5kgの内容物は タップをぶち抜いてゴロゴロと....
約200W×130H×400D の板金ケース(蓋付き)の質量を計算すると ・A5052(比重2.69)のt1.5で約1.3kg ・SPCC(比重7.86)のt1.0で約2.5kg,t0.6だと約1.5kg 内容物が5kgとのことですが、筐体の質量差1.2kgは如何でしょう。 t1.0のSPCCで作るのが安価で手っ取り早いと思います...駄目ですか?
お礼
具体的なご提案誠に有難う御座います。 やはりコストや強度面でもSPCCが第一候補になるようですね。 アルミを選んでいたのは 下記にも書かせて頂きましたが、 外観的な面と、SPCCt1.0程度だと、面にエンボスなどの曲げが無いと剛性が無さそうに感じたからです。 しかし強度面でも十分&質量差1.2kg程度であれば改めて考えてみます。 有難う御座いました。
組み立ては、如何しますか? アルミ形鋼又はブロックをコーナーに配置でビス止めでしょうか。 摩耗と防錆は、如何しますか? 硬質アルマイトでしょうか。 一般的には1.5mmでしょうね。
お礼
アドバイス頂き誠に有難う御座います。 アルミ形鋼、ブロックは無しで、 厳密には違いますが、コノ字板金を2枚合わせたようなイメージで タップ(t1.5であればバーリング)にねじ止めで考えておりました。 摩耗は1面に取り付くだけですので考えてはおりません。 ネジ部も基本的に取り外し前提ではないので考慮していません。 防錆はアルミであれば無し、必要があればアルマイトなどを検討します。 (機器内部に使われるものです) もし問題点や何かお気づきの点があればご指摘お願いします。 やはり1.5mmもあれば十分のようですね。 有難う御座いました。
重量を重視しない場合、一般的には軟鋼板(SPCC)を第一候補として選択する と思います。厚さは、もう少々大きな筐体でも、家電製品の常識では、t0.6 程度でしょう。 板の剛性は、板厚の3乗と材料のヤング率に比例します。 鋼のヤング率を210GPa、アルミのヤング率を70GPaと見積もると、 (210/70)の3乗根・・・・板厚が1.44倍程度・・・t0.6×1.44=t0.9以上 あれば家電品程度の剛性は確保できるということです。 という理由で、板厚t2は過剰、t1.5で十分のように思います。 なお、筐体は剛性だけでなく強度の面でも検討する必要があります。降伏点 が低いと、外力が加わった場合に塑性変形する可能性が増加します。同じ A5052であっても、調質によって降伏応力(耐力)は異なります。材料の指定 をA5052P H34(硬質)のようにすることがいいと思います。 また、筐体に、持ち運びのための「取っ手」を設けるような場合は、その機 能を果たすための補強などが必要かもしれません。特段の補強を無しで済ま せるために、1ランク厚さを増す設計をすることもあるでしょう。 #3さんに1票 t2のアルミ板と同等の重量の鉄板は、t0.7程度です。 t2のアルミ板を使えるのであれば、多少の重量増加を許して、#3さん の仰るようにt1.0のSPCCを使うのが順当に思います。 SPCCのt0.7は流通していないので選択できないと思いますが、t0.8であれば 入手に問題ないでしょう。この程度であれば、重量の差は許容できるでしょ う。 さらに付け加えれば、仕上げが「塗装」であれば、アルミより鉄を選択した ほうが無難と思います。
お礼
考え方や具体的な提案、非常に参考になりました。 本当に有難う御座います。 SPCC(SECCを候補としていました)ではなくアルミとしたのは、 ・塗装の予定は無く、処理無しでも外観もそれなりに良いと考えた。 ・SPCCt1.0程度だと、面にエンボスなどの曲げが無いと剛性が無いように感じると思った。 為です。 しかし、強度的にはSPCCでt1.0もあれば十分のようですね。 アルミでもt1.5あれば良さそうですので、改めてSPCCとアルミどちらにするか検討してみます。 調質については今まで指定したことがなかったので、作図の際に注意しておきます。 有難う御座いました。
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お礼
ご回答頂き誠に有難う御座います。 ケースは外注ですのでt1.5であればバーリングをするつもりで考えておりました。 用途は自作オーディオなどではなく、カスタムの電源・制御系ユニットです。 電源メーカーなどで見るパンチ穴やスリットのあいたケース入りユニットをイメージしておりました。 やっぱり落下の衝撃は大きいですね。。 そういったときの強度・剛性も心配で相談させて頂いた次第でした。