深絞り品の発注で決めること——SPCD〜SPCGの選び方、板厚の減り・耳・JIS B 0408の公差

深絞り品は、形状の前に「材料と板厚の減り方」を決める

この記事は、金属板をプレスでカップ状や箱状に成形した部品（深絞り品）を外注するときの話である。JIS B 0408（金属プレス加工品の普通寸法公差）は、絞りを「プレス機械を用いて，金属板を所定のカップ形状に成形すること」と定義している^[2]。打抜きや曲げと比べて、絞りは材料がダイの中へ流れ込みながら形が決まるので、同じ図面でも材料の種類とロット、金型の条件によって、板厚の分布や開口部の高さが変わる。

発注側から見ると、深絞り品の不具合の多くは「図面に書いていなかったこと」から起きる。底の角だけ極端に薄くなっていた、開口部の高さが一周で揃っていない、材料を替えたら割れが出始めた、といった話である。どれも、材料の記号、板厚の許し方、耳の扱い、寸法の読み方を発注の時点で決めておけば、少なくとも判定で揉めることはない。普通寸法公差の規格の選び方と板厚の扱いの一般論はプレス・板金品の公差の指定で扱ったので、この記事では絞りに特有の点に絞る。

材料の種類の記号で、絞れる深さが変わる

冷間圧延鋼板は SPCD・SPCE・SPCF・SPCG を書き分ける

JIS G 3141（冷間圧延鋼板及び鋼帯）は、種類を SPCC（一般用）、SPCD（絞り用）、SPCE（深絞り用）、SPCF（非時効性深絞り用）、SPCG（非時効性超深絞り用）の五つにしている^[1]。記号の並びは、そのまま絞りの厳しさの順である。化学成分の上限も段階的に下がり、炭素は SPCD が 0.10% 以下、SPCE が 0.08% 以下、SPCF が 0.06% 以下、SPCG が 0.02% 以下と定められている^[1]。

深絞りで押さえておきたい違いは次の表のとおりである（JIS G 3141 の表 1・表 4・表 5・表 6 から抜き出した）^[1]。

伸びの値は、標準調質または焼なましのままの鋼板で、圧延方向に採った 5 号試験片による値である。標準調質でブライト仕上げをした鋼板は、表の値から 2 を引いた値になる^[1]。ほかの厚さの区分は規格の表 5 で確かめる。

表から読み取れることは三つある。第一に、標準調質の SPCC は伸びを規定していない^[1]。深絞りの量産を SPCC で組むと、ロットによって伸びが足りず割れが出ても、材料としては規格どおりである。絞りのある部品は、少なくとも SPCD から選ぶ。第二に、非時効性の保証が付くのは SPCF と SPCG だけである。JIS G 3141 は時効を、経時変化によって伸びが規定を満足できなくなること、または加工時にストレッチャストレイン（表面の筋状の模様）が発生することと説明している^[1]。在庫が長くなりやすい補修部品や、外観が大事な部品は、この保証の有無で材料を選ぶ。第三に、絞りやすさの指標になる平均塑性ひずみ比（r 値）が規定されているのは SPCG だけである^[1]。SPCD から SPCF で r 値を合否の条件にしたいなら、規格の外の取り決めになる。調質記号と表面仕上げ記号の書き方はSPCC・SPHC・SECC の指定で扱った。

アルミの板は、耳と肌荒れで材料を選ぶ

アルミニウムの深絞りについて書いた日本金属学会会報の技術資料（1970 年）は、深絞り用のアルミ板に求められる特性として、絞り加工の際に耳が発生しないこと、結晶粒の粗大化による肌荒れが生じないこと、限界絞り比が高いことの三つを挙げている^[4]。耳とは、カップの開口部の高さが一周で揃わず、山と谷ができることである。同じ資料は、工業的に作られる冷間圧延板の集合組織では圧延方向に対して 45°方向に 4 つの耳が出やすく、再結晶の集合組織によっては 0°〜90°方向に 4 つの耳が出る、と説明している^[4]。また、結晶粒が細かい板ほど深絞り後の肌荒れが認められなくなり、限界絞り比も結晶粒が細かいほど高くなることが確認されている、としている^[4]。

発注側にとっての意味は、同じ合金番号と質別でも、メーカーやロットが替わると耳の出方が変わりうることである。外観に肌荒れが許されない部品や、トリミングの余裕が小さい部品は、材料の購入先の変更を事前に知らせる取り決めを入れておく。合金番号と質別の書き方はアルミは合金番号と質別で指定するにまとめた。

エリクセン値は深絞りの指標ではない

材料の成形性を表す試験として、成績書にエリクセン値が載っていることがある。JIS Z 2247（エリクセン試験方法）は、この試験を金属薄板の張出し加工時の塑性変形特性を試験する方法としていて、しわ押さえとダイの間に締め付けた試験片に球形の先端のパンチを押し込み、貫通割れが出るまでの押込み深さを測る^[5]。周りから材料を引き込まずに膨らませる試験なので、材料がダイの中へ流れ込む深絞りの指標とは考え方が違う。エリクセン値が良いから深絞りも大丈夫、とは読まない。

板厚の減り方は、金型の条件で変わる

深絞り品の板厚は、一様には減らない。冷延鋼板（SPCD、厚さ約 1 mm）の角筒深絞りを調べた研究（2000 年）は、しわ押さえ力を大きくすると製品のすべての部分で板厚が減ること、ダイの肩の丸み（ダイラジアス）が大きいと全体に板厚の変化が少なくなる一方で絞り高さが減ることを報告している^[3]。ダイラジアスを必要以上に大きくすると、しわ押さえの効きが落ちて、胴にしわが出る原因になる、とも書いている^[3]。同じ研究では、しわ押さえ力が小さすぎる条件（0〜3 kN）では破断やしわが出て良好な製品が得られなかった^[3]。

つまり、板厚の減りとしわは金型の条件の兼ね合いで決まり、加工する側が試打ちで追い込む事柄である。発注側が決めるのは、その結果をどこで、何 mm 以上なら合格とするかである。図面の板厚欄に「t1.0」とだけ書いてあると、深絞り後の底の角の厚さが 0.7 mm でも不合格とは言えない。逆に「t1.0±0.05」と書くと、深絞りでは満たしようのない要求になる。

書き方の参考になるのが、圧力容器用の鏡板の規格である。JIS B 8247（圧力容器用鏡板）は、材料規格の最小厚さから成形による厚さ減少分を引いた厚さを保証厚さとし、成形後の実測厚さが保証厚さを下回ってはならない、と定めている^[6]。測定については、任意の 4 か所と、中央部の内半径とすみ部の丸みの内半径の任意の 1 か所を、超音波厚さ計やマイクロメータなどで測ることにしている^[6]。鏡板以外の深絞り品にこの規格がかかるわけではないが、「最小厚さを決め、薄くなりやすい部位を含めて測る位置を決める」という考え方はそのまま使える。

発注する側の提案としては、次のように書く。

1. 最小厚さを部位ごとに書く
底面・底の角・胴・フランジのうち、強度や機能に効く部位に「最小 0.80 mm」のように書く。全部の部位を同じ値にする必要はない。

2. 測る位置と方法を書く
どの断面のどの点で測るか、切断して測るのか、超音波厚さ計で測るのか。切断が要るなら、初回品と定期の抜取りで何個切るかも決める。

3. 材料や金型を替えたら測り直す
板厚の分布は材料と金型の条件に依存するので、材料の購入先や金型を変えたときは初回品を測り直す取り決めにする。

耳は切り落とす前提で、切った後の高さを決める

先の角筒深絞りの研究は、円形の素板から角筒を絞ると四隅の肩部に材料が余って耳が出ること、素板の形を角の丸い正方形にし、さらに辺の部分をわずかにへこませると耳と谷が小さくなり、絞り高さの差を 0.6 mm まで抑えられたことを報告している^[3]。素板の形でかなり抑えられるが、ゼロにはならない。

実務では、絞った後に開口部を切り揃える（トリミングする）ことが多い。図面には、トリミング後の高さとその公差を書き、トリミングするかしないか、するならどの工程で切るかを仕入先と合わせる。トリミングをしない前提の部品で「開口部の高さ±0.3」と書くと、耳の山と谷の差がそのまま不良になる。素板の形を誰が決めるか（仕入先に任せるのが普通）も、量産で素板を変えたときの連絡とあわせて決めておく。

寸法は JIS B 0408 の「曲げ及び絞り」で読み、等級まで書く

JIS B 0408 は、打抜きの普通寸法公差と、曲げ及び絞りの普通寸法公差を別の表に分け、それぞれ A 級・B 級・C 級の 3 等級としている^[2]。曲げ及び絞りの表で、たとえば基準寸法 30 mm を超え 120 mm 以下の区分は、A 級 ±0.3、B 級 ±0.8、C 級 ±1.5 mm である^[2]。同じ区分の打抜きの表は A 級 ±0.15、B 級 ±0.3、C 級 ±0.8 mm で^[2]、絞りのほうが広い。規格は、図面か関連文書に規格番号と等級を指示し、打抜きと曲げ及び絞りで等級を変えるならそのことを明記する、としている（例として「打抜きの普通寸法公差 JIS B 0408-B」「曲げ及び絞りの普通寸法公差 JIS B 0408-C」を挙げる）^[2]。

深絞り品で迷いやすいのは、内側で測るか外側で測るかである。絞り品は金型のパンチ側（内側）とダイ側（外側）で板厚分だけ寸法が違い、しかも板厚は部位で変わる。相手部品とはまる寸法は、内径か外径かを図面に明示する。普通公差で済ませる寸法と個別に公差を書く寸法の分け方は、先のプレス・板金品の公差の記事と同じ考え方でよい。

注文書と購買仕様書に書くこと

ここまでの内容を、注文書と購買仕様書に書く項目として並べる（規格の要求ではなく、発注する側の実務の整理）。

1. 材料
規格番号と種類の記号（例：JIS G 3141 SPCE）、調質記号、表面仕上げ記号、厚さ。非時効性が要るなら SPCF か SPCG。材料の購入先の変更は事前連絡。

2. 材料の検査文書
JIS G 3141 は、あらかじめ注文者の要求がある場合に製造業者が検査文書を提出する、としている^[1]。要るなら材料の注文の段階で求める。加工先が材料を手配するなら、加工先から材料メーカーへ求めてもらう。

3. 板厚
部位ごとの最小厚さ、測る位置と方法、切断して測る個数。

4. 開口部
トリミングの有無、トリミング後の高さと公差。

5. 寸法
普通公差の規格と等級（JIS B 0408 の曲げ及び絞りの等級）、内寸か外寸か、個別に公差を書く寸法。

6. 外観
しわ・肌荒れ・ストレッチャストレイン・傷の扱い。限度見本を使うなら、その保管と改訂の手順。外観の合否の決め方は外観の合否基準を仕入先と決めるで扱った。

7. 金型
工程数（何回に分けて絞るか）は仕入先の提案でよいが、金型の費用・所有・保管の取り決めは別に要る。量産前に試作する場合の型の扱いは、同じ束の簡易金型（試作型）の発注で扱う。

数量が少ない深絞り品は、別の工法も比べる

深絞りは、絞りの工程ごとに金型が要る。数量が少ない円筒形・円すい形の部品なら、オス型だけで成形できるへら絞り（スピニング加工）のほうが型の費用を抑えられることがある。その比べ方と発注時の注意はへら絞り（スピニング加工）の発注で扱う。絞った後に精密な穴や外形を抜く場合は、ファインブランキングの記事も参考になる。管材から曲げて作れる形ならパイプ曲げも候補になる。

よくある質問

深絞りの部品に SPCC を指定してもよいですか

浅い絞りなら加工できることもあるが、標準調質の SPCC は伸びを規定していないので^[1]、ロットによって割れが出ても材料の不良とは言えない。深絞りの量産には、少なくとも SPCD 以上を指定する。どこまでの深さなら SPCD でよいかは、加工先の試打ちで決める。

在庫している SPCE で絞ったら表面に筋が出ました

ストレッチャストレインは、JIS G 3141 が時効の現れとして挙げている現象である^[1]。非時効性の保証が付くのは SPCF と SPCG で、それも製造工場出荷日から 6 か月である^[1]。外観が大事な部品や在庫が長くなる部品は、SPCF か SPCG を選び、在庫の期間も管理する。

板厚の公差を ±0.05 mm で書いた図面を受けました

深絞り品の板厚は部位で減り方が違い、しわ押さえ力やダイの肩の丸みでも変わる^[3]。呼び厚さの公差としては満たしようがないので、設計部門と相談して、機能に効く部位の最小厚さと測る位置に書き直す。

まとめ

深絞り品の発注では、材料の種類の記号、板厚の最小値と測る位置、耳のトリミング、普通公差の規格と等級の四つを先に決める。冷間圧延鋼板は SPCD から SPCG まで書き分け、非時効性の保証は SPCF と SPCG だけで、r 値の規定は SPCG だけである。標準調質の SPCC は伸びを規定していない。アルミの板は耳と肌荒れで材料を選び、エリクセン値を深絞りの指標として読まない。板厚は呼び厚さに公差を付けるのではなく、部位ごとの最小値で書く。寸法は JIS B 0408 の曲げ及び絞りの表で読み、等級と内寸・外寸の別まで図面に書く。

出典・参考資料

1. JIS G 3141:2021 冷間圧延鋼板及び鋼帯（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2021 年 4 月 20 日改正）
2. JIS B 0408:1991 金属プレス加工品の普通寸法公差（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1991 年 2 月 1 日改正・2025 年 6 月 20 日確認）
3. 松岡信一・坂田裕子「冷延鋼板の角筒深絞り成形に関する研究」材料システム 第 19 巻（2000 年 12 月）
4. 池野尚志・松野純一「深絞り用アルミニウム板の特性」日本金属学会会報 第 9 巻 第 2 号（日本金属学会／1970 年）
5. JIS Z 2247:2022 エリクセン試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2022 年 3 月 22 日改正）
6. JIS B 8247:2016 圧力容器用鏡板（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2016 年 11 月 21 日改正）

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