はじめに
鋳造は、溶かした金属を型に流し込んで成形する加工方法です。
複雑な形状を一体で作れる反面、「型から抜く」という制約があるため、設計段階で鋳造特有のルールを守る必要があります。
この記事では、鋳造部品の設計で特に重要な抜き勾配・鋳造R・肉厚の3つを中心に解説します。
鋳造の主な種類
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砂型鋳造（Sand Casting）：
砂で作った型に溶湯を流す / 大型・少量生産に向く
表面粗さ：粗い / 公差：大きめ
ダイカスト（Die Casting）：
金型（鋼製）に高圧で圧入 / 小〜中型・量産に向く
アルミ・亜鉛合金が多い / 高精度・高速
ロストワックス（精密鋳造）：
ワックス原型を鋳包む / 複雑形状・高精度
コストが高い / 航空宇宙・医療に多い
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一般的な機械部品では砂型鋳造・ダイカストが多く使われます。
設計ポイント①：抜き勾配
型から鋳物を取り出すには、型に当たる全ての面に傾き（抜き勾配）が必要です。
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【抜き勾配の目安】
砂型鋳造：内面 1〜3°、外面 0.5〜2°
ダイカスト：内面 0.5〜2°、外面 0.3〜1°
【勾配がない面とは】
型の開き方向（抜き方向）と平行な面
→ この面だけは勾配不要
【勾配が必要な面】
型の開き方向に対して垂直な面（内側のキャビティの壁）
→ この面には必ず勾配を付ける
【設計の確認方法】
3D CADでドラフト解析機能を使うと
「勾配不足の面」を色分けで確認できる
→ SolidWorksは Evaluate → Draft Analysis
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設計ポイント②：鋳造R（フィレット・コーナーR）
鋳造部品のコーナーには必ずRが必要です。
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【Rが必要な理由】
内コーナーのシャープな角：
→ 応力集中により割れが発生しやすい
→ 型への充填性が悪くなる（溶湯が流れにくい）
→ 型が損傷しやすい
外コーナーのシャープな角：
→ 部品を取り出すときに引っかかりやすい
→ 落としたときに欠けやすい
【Rの目安（砂型鋳造）】
内コーナー：3〜6mm以上（肉厚の1/3〜1/2程度）
外コーナー：1〜3mm程度
【Rの目安（ダイカスト）】
内コーナー：1〜3mm程度
外コーナー：0.5〜1mm程度
→ 加工先・型メーカーに確認して最終値を決める
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設計ポイント③：肉厚の均一化
鋳造でも「肉厚の均一性」は重要です。
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【肉厚差による問題】
厚い部分は冷却が遅い
→ 収縮による「引け巣（空洞）」が発生しやすい
→ 薄い部分が先に固まり、厚い部分と強度差が生まれる
【設計の基本方針】
肉厚はできるだけ均一にする
やむを得ず肉厚差がある場合：
→ 緩やかに厚さが変化するテーパーをつける
→ 急激な肉厚変化は避ける
【最小肉厚の目安】
砂型鋳造：4〜6mm程度
ダイカスト：1.5〜3mm程度（材料・サイズによる）
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加工代の考慮
鋳造後に機械加工（切削・研削）する面には、加工代（削り代）が必要です。
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【加工代の目安（砂型鋳造）】
小物（200mm以下）：2〜4mm
中物（200〜500mm）：3〜6mm
大物（500mm以上）：4〜10mm
【図面での指示方法】
「加工仕上げ面」を図面上で明示する
→ 表面粗さ記号を加工面のみに記入する
→ 未加工面は「鋳肌」であることを示す
□ 加工代を考慮した鋳造形状になっているか確認する
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アンダーカットへの対処
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【アンダーカットとは】
型の開き方向に対して「引っかかり」になる形状
【解決策】
分割型（入れ子）を使う：
引っかかる部分を別の可動型（コア）で対応する
→ 型の構造が複雑になりコストが上がる
形状を変更する：
アンダーカットがない形状に設計変更する（最も確実）
→ アンダーカットが必要な場合は、早期に型メーカーと相談する
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鋳造設計チェックリスト
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□ 全ての面に適切な抜き勾配がついているか
□ 内コーナー・外コーナーに鋳造Rがついているか
□ 肉厚は均一か、または緩やかなテーパーで変化しているか
□ 最小肉厚を下回っていないか
□ 加工面に適切な加工代を確保しているか
□ アンダーカットがないか（あれば対処方法を決めているか）
□ 型分割線の位置は外観・機能上問題ないか
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