프레스 금형 가공

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프레스 금형 6

제6장 분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

1. 분할 금형

(1) 개요 | (2) 특징 | (3) 필요성 | (4) 분할방법

(5) 분할 금형의 조립방법

1) 포켓 끼워넣기에 의한 방법 | 2) 볼트와 핀, 쐐기에 의한 방법 | 3) 수축 끼워맞춤에 의한 방법

(6) 펀치의 분할

2. 콤파운드 금형

(1) 개요 | (2) 용도

(3) 특징

1) 장점 | 2) 단점

(4) 구조

1) 블랭킹 – 피어싱 콤파운드 금형 | 2) 트리밍-피어싱 콤파운드 금형

3. 프로그레시브 금형

(1) 개요 |(2) 특징

(3) 장•단점

1) 장점 | 2) 단점

(4) 가공의 종류

1) 블랭킹 – 피어싱 가공 | 2) 노칭 – 분단 가공 | 3) 노칭 – 굽힘 가공 | 4) 피어싱 – 드로잉 가공

(5) 소재안내 장치

1) 폭방향 가이드 | 2) 스톱 블록

3) 스토퍼

(가) 스톱 핀 | (나) 핑거 스톱

(6) 소재이송 장치

1) 종류

(가) 솔리드 캐리어 | (나) 센터 캐리어 | (다) 사이드 캐리어

(7) 설계 순서

1) 제품도 검토 | 2) 생산조건 검토 | 3) 어렌지도 작성 | 4) 전개도 작성

5) 블랭크 레이아웃 작성

(나) 재료 이용율 계산을 통한 블랭크 레이아웃

ㄱ) 프로그레시브 작업에서의 잔폭 설계 기준 | ㄴ) 가로 배열 블랭크 레이아웃 | ㄷ) 세로 배열 블랭크 레이아웃

| ㄹ) 경사 배열 블랭크 레이아웃 |ㅁ) 파일럿 핀을 고려한 최종 블랭크 레이아웃

6) 공정 설계 및 공구 분할

7) 소재 레이아웃 작성

(가) 작성 방법 | (나) 작성 순서

8) 다이 레이아웃 작성 | 9) 조립도 작성 | 10) 부품도 작성

1. 분할 금형

(1) 개요

분할 금형은 형상이 복잡하고 가공 공정수가 많아 가공하기가 어렵고 열처리가 곤란한 다이, 펀치 등을 분할 가공한 후 이를 조립하여 금형을 제작하는 것을 말합니다.

(2) 특징

높은 정밀도의 다이 제작 가능.

열처리 시 변형이 적음.

국부적인 날끝 손상 시 교체가 손쉬움.

재료비 및 제작비가 적게 듦.

(3) 필요성

가늘고 긴 제품과 같이 제작이 어려울 경우.

형상이 복잡하여 분할하면 가공이 편할 경우.

국부적으로 마멸이 큰 부품이 있을 경우.

(4) 분할방법

국부적인 요철이 없는 단순한 형상으로 할 것.

다이의 분할점은 모서리 등을 접점으로 하여 날카로운 코너부를 만들지 않을 것.

분할 된 다이의 치수는 하나의 기준면에 기입할 것.

설계 변경 및 보수가 쉽도록 분할방법을 고려할 것.

분할점에서 분할선의 방향을 가능하면 절단 윤곽에 직각으로 할 것.

가능하면 분할선의 개수를 적게 하여 강성의 저하를 방지할 것.

(5) 분할 금형의 조립방법

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

1) 포켓 끼워넣기에 의한 방법

다이 홀더 또는 다이 고정판을 틀로 사용하여 포켓, 라이너 등으로 고정하는 방법이며 가장 널리 사용하고 소형 금형 분할에 적합함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (a) 참조

2) 볼트와 핀, 쐐기에 의한 방법

포켓 끼워넣기에 활용하는 금형보다 큰 금형에서 주로 사용되는 방법으로 다이 홀더 또는 다이 고정판에 분할 다이를 놓은 다음 맞춤 핀으로 위치결정를 하고 볼트로 고정함

또는 쐐기나 크로스 볼트에 의해 다이 맞춤을 한 후 포켓이나 볼트, 핀 등을 이용하여 고정함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (b) (d) (e) 참조

3) 수축 끼워맞춤에 의한 방법

방사선으로 분할 된 둥근 형상의 다이를 고정하는 방법으로써 테(요크)와 분할 된 다이를 열박음으로 억지끼워맞춤을 하여 조립함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (c) 참조

(6) 펀치의 분할

펀치의 분할은 가공을 위한 것보다는 강도의 보강, 특수 재료의 절감, 호환성 향상을 위해 행해짐.

펀치의 마멸이 예상되는 부분적인 돌출 부위를 분할하여 삽입하면 간단히 교체가 가능하고 펀치의 분할에서는 펀치의 크기, 펀치의 강성이 주요 변수가 됨.

2. 콤파운드 금형

(1) 개요

콤파운드 금형(복합 금형)은 블랭킹, 노칭, 피어싱, 셰이빙 등의 전단가공을 프레스의 1행정으로 동시에 2~3 종류의 전단가공을 하는 금형을 말합니다.

(2) 용도

콤파운드 금형(복합 금형)은 제품의 구멍 위치가 정확해야 하고 생산수량이 많을 때 사용됨.

(3) 특징

1) 장점

구멍의 위치가 정확하고 제품의 정도가 우수함.

피어싱 펀치의 안내가 우수함.

제품의 평면도가 우수함.

제품의 버 방향이 일정함.

소재의 폭이 일정하지 않아도 됨.

2) 단점

금형 구조가 복잡함.

고정밀도의 다이가 필요하므로 다이 세트를 사용해야 함.

다이와 녹아웃 장치의 끼워맞춤이 어려움.

금형 제작비가 고가임.

(4) 구조

1) 블랭킹 – 피어싱 콤파운드 금형

블랭킹 펀치는 피어싱 다이를 겸하여 상형에 위치하고 피어싱 펀치는 하형에 위치하며 소재는 고무나 스프링의 탄성에 의해 고정하면서 가공이 이루어지고 제품과 스크랩이 다이 윗면으로 동시에 배출되는 금형.

전단 다이에 여유각을 설치한 필요가 없으므로 다이의 강도를 높일 수 있고 가공 시 소재의 전면을 누르기 때문에 제품의 휨 발생이 적으며 버 방향이 일정하여 제품 간의 치수가 거의 일정함.

2개의 전단가공이 동시에 시행되므로 다이는 정밀하게 안내가 되어야 함.

2) 트리밍-피어싱 콤파운드 금형

트리밍 가공과 피어싱 가공을 동시에 시행하는 금형으로 드로잉 가공한 제품에 플랜지가 있는 경우 블랭크 홀더로 플랜지를 가압한 후 피어싱 가공을 시행함.

펀치의 높이는 판 두께의 1/2 정도의 간격으로 하여 하중이 편중되지 않도록 하고 상형이 상승되면서 녹아웃 핀에 의해 제품이 취출됨.

3. 프로그레시브 금형

(1) 개요

프로그레시브 금형은  프레스 기계에서 소재를 연속적으로 이송시키면서 다수의 가공 공정을 수행하여 하나의 제품을 완성하는 금형입니다.

프로그레시브 금형의 제작에는 고도의 기술과 비용이 소요되지만 복잡한 형상의 제품을 대량생산 하는데 효과적입니다.

(2) 특징

생산성의 증대로 생산기간의 단축과 원가가 절감됨.

재고품이 감소됨.

작업 공간의 효율성이 증대됨.

안정성이 향상됨.

복합가공이 가능함.

기술이 향상됨.

(3) 장•단점

1) 장점

복잡한 형상의 제품을 대량생산할 수 있음.

간단한 금형 구조를 갖는 여러 공정으로 나누어지므로 금형의 강도를 높일 수 있음.

여러 공정으로 나누어 연속 가공을 할 수 있으므로 소재를 무리 없이 변형도를 높여 가공할 수 있음.

가공속도가 빠름.

타 부품과 복합가공이 가능함.

2) 단점

소재의 제품 수율이 일반적으로 좋지 않으나 다열 따기를 하면 개선이 가능함.

소재와 프레스 기계에 제약이 따름.

제품의 정밀도는 소재의 이송과 위치결정에 의해 결정됨.[/fusion_separator]

제작 기간이 길고 제작비용이 많이 듦.

설계 변경에 대한 대응 범위에 제한이 있음.

(4) 가공의 종류

1) 블랭킹 – 피어싱 가공

블랭킹과 피어싱으로 구성된 단순 2공정 제품을 가공하는 것으로 모터 코어나 리드 프레임 등이 있음.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

2) 노칭 – 분단 가공

제품의 외곽 형상이 복잡하여 하나의 펀치로 제품을 가공하기 어려울 경우 노칭과 피어싱 등의 가공을 여러 공정으로 분할하여 시행하며 금형 수명과 제품의 안정성이 우수함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

3) 노칭 – 굽힘 가공

굽힘 가공 전에 미리 피어싱이나 노칭 가공을 시행하여 굽힘 시 간섭이 발생하지 않도록 함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

4) 피어싱 – 드로잉 가공

드로잉 가공은 소재가 다이 속으로 끌려 들어가면서 성형이 되는 것이기 때문에 연속 가공 시 소재의 유입이 원활하도록 드로잉 가공 전에 피어싱 가공을 시행해야 함.

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드로잉 가공에서는 소재의 이송을 원활하게 하기 위해 하부에 펀치를, 상부에 다이를 설치하고 재료 유입을 원활하게 하기 위한 방법에는 아워 글래스, 랜스 슬릿, 복합 랜싱 등이 있음.

(5) 소재안내 장치

1) 폭방향 가이드
(가) 가이드 핀
(나) 가이드 판
(다) 가이드 리프터
(라) 밀핀

프레스 가공 제품이 필요한 기준 끝부분을 위치결정장치의 판 스프링 등을 이용하여 맞닿게 하고 가공 제품의 위치를 견고하게 유지할 목적으로 사용함.

2) 스톱 블록(STOP BLOCK)

피가공재의 이송 끝부분을 스토퍼로 맞닿게 하여 이송을 제한하는 것으로 컷 오프 다이 등에 사용함.

3) 스토퍼(STOPPER)
(가) 스톱 핀(STOP PIN)

작업성은 좋지 않으나 제작이 쉽기 때문에 비교적 간단한 금형에 사용함.

(나) 핑거 스톱(PINGER STOP)

작업 시 재료의 손실을 방지하고 최초 공정에서 손으로 밀어 소재의 이송 방향 위치를 결정함.

(6) 소재이송 장치(CARRIER)

프로그레시브 금형에서 소재는 빠른 속도로 이송되므로 이때 소재의 변형이 발생하면 원활하게 이송이 이루어지지 않아 제품 불량과 금형 파손을 유발할 수 있기 때문에 소재 레이아웃 설정 시 주의가 필요함.

1) 종류
(가) 솔리드 캐리어

솔리드 캐리어로 이송되는 제품이 마지막에 블랭킹으로 가공이 완료되고 소재이송 시 변형이 적고 안전성이 우수함.

(나) 센터 캐리어(CENTER CARRIER)

제품 주위에 트리밍이 가능하여 소재 중앙 부분이 캐리어가 되는데 센터 캐리어의 폭이 좁으면 이송 시 소개가 뒤틀리거나 변형이 발생하기 쉬움.

(다) 사이드 캐리어(SIDE CARRIER)

양측에 캐리어가 있고 소재의 중앙에서 가공이 이루어지며 편측에 굽힘 가공이 필요한 제품의 경우에는 편측에만 캐리어를 설치하는데 소재이송 시 캐리어가 균형을 잃으면 변형이 발생하기 쉬움.

(7) 설계 순서

1) 제품도 검토

제품의 재질과 두께 그리고 기계적 성질 확인.

치수 및 형상 정밀도.

버 방향 지정 여부.

압연 방향 지정 여부.

2) 생산조건 검토

생산수량.

금형 정밀도 및 수명 등을 고려한 금형 재질 선정.

프레스 기계의 규격.

소재의 정밀도.

가공 후의 처리 및 운반.

3) 어렌지(ARRANGE)도 작성

제품의 품질과 생산수량을 만족시키기 위해 펀치, 다이의 설계 기준 치수를 결정하는 것으로 금형의 마모를 고려하여 공차가 없는 제품도를 작성함.

마모 여유는 제품 공차의 %로 표시하는데 공차가 0.1이고 마모 여유가 80%라고 하면 금형설계 기준 치수는 0.1 × 0.8 = 0.08이어야 함.

피어싱의 경우에는 펀치가 마모되면서 펀치의 외경이 작아지므로 마모 여유를 펀치측에 고려하여 펀치의 치수를 크게 하여 설계하고,

블랭킹의 경우에는 다이 치수가 곧 제품 치수이므로 가공이 진행됨에 따라 다이의 내경이 마모되어 커지므로 마모 여유를 다이측에 고려하여 다이의 치수를 작게 설계함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

피어싱 : Ø10 + 0.08 = Ø10.08

세로 블랭킹 : 30.05 -0.08 = 29.97

호 블랭킹 : 29.97 ÷ 2 = 14.985

가로 블랭킹 : 70.05 – 0.08 = 69.97

4) 전개도 작성
5) 블랭크 레이아웃(BLANK LAYOUT) 작성
(가) 블랭크를 적당한 이송 잔폭과 폭 잔폭을 사용하면서 재료 이용률을 고려하여 블랭크를 배열.
(나) 재료 이용율 계산을 통한 블랭크 레이아웃.

ㄱ) 프로그레시브 작업에서의 잔폭 설계 기준

L1, L2 : 금형 설계 기준치수

A : 이송 잔폭

B : 폭 잔폭

ㄴ) 가로 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = 금형 설계 기준치수 + A = 29.97 + 1.0 = 30.97(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 30.97 × 72.37 = 2,241(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100  = (2,241 ÷ 1,904) × 100= 85.0%

ㄷ) 세로 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = 금형 설계 기준치수 + A = (40 + 29.97) + 1.0 = 70.97(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 32.37 × 70.97= 2,297(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100 = (1,904 ÷ 2,297) × 100= 82.9%

ㄹ) 경사 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = (1.414 × 14.985 × 2)+1.414 = 43.79(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 43.798 × {28.28 × (14.985 × 2) + (1.2 × 2)}= 2,656(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100 = (1,904 ÷ 2,656) × 100= 71.7%

☞ 재료 이용률을 고려할 때 가로 배열 블랭크 레이아웃이 가장 적절함.

ㅁ) 파일럿 핀을 고려한 최종 블랭크 레이아웃

6) 공정 설계 및 공구 분할

전단 가공의 경우에는 금형 강도 및 수명 등을 고려하여 공정을 분할할 것.

굽힘 가공의 경우에는 굽힘을 할 수 있도록 미리 전단 가공이 되도록 설계할 것.

드로잉 가공의 경우에는 드로잉 설계 요령에 따라 설계할 것.

가능한 한 단순하고 단일 형상으로 설계할 것.

7) 소재 레이아웃 작성
(가) 작성 방법

소재의 이송 방법 검토.  (사이드 컷 유무, 파일럿 핀 유무)

이송 잔폭, 폭 잔폭의 강도 검토.

제품의 취출 및 회수 방법 결정.

치수 및 형상 정밀도가 높은 부위의 대책을 강구할 것.

하중 밸런스를 고려하여 하중 중심을 프레스 기계의 슬라이드(램) 중심에 위치토록 할 것.

금형 수정 및 강도, 제품 품질 등을 고려한 아이들 공정의 설치 유무를 결정할 것.

(나) 작성 순서

ㄱ) 블랭크 레이아웃 상태에서 다음과 같이 소재 레이아웃을 고려한다고 가정하면,

ㄴ) 필요 없는 가공 부위를 제거하면서 소재 레이아웃 작성을 완료할 것. (각 공정별 가공 부위는 해칭 할 것)

ㄷ) 전단력 계산

전단강도(τ) = 30kgf/㎟ 이라고 하면,

P1 = τ•A•t = 30 × (π × 29.97 + 40 × 2) × 1.0 = 5,224.61(kgf)

P2 = 30 × (π × 10.08 × 1.0) = 950(kgf)

P3 = 30 × (π × 10.08 × 1.0) = 950(kgf)

P4 = 30 × (π × 5.0 × 1.0) = 471.24(kgf)

P5 = 30 × (π × 5.0 × 1.0) = 471.24(kgf)

ㄹ) 하중 중심 계산

C1 (X1, Y1) = (0, 0)

C2 (X2, Y2) = (61.94, 20)

C3 (X3, Y3) = (61.94, -20)

C4 (X4, Y4) = (77.43, 32.485)

C5 (X5, Y5) = (77.43, =32.485)

☞ (23.63, 0)의 위치로 프레스 기계의 슬라이드(램) 중심이 되도록 금형을 설계하면 편심 하중이 발생하지 않음.

8) 다이 레이아웃 작성

다이 인서트의 날끝 형상을 고려할 것.

다이 외곽 형상 및 분할을 검토할 것.

볼트 및 맞춤 핀의 위치를 고려할 것.

9) 조립도 작성

다이 레이아웃을 바탕으로 조립 단면도와 조립 평면도를 작성할 것.

각 부품의 명칭과 번호를 표기할 것.

다이 셔트 높이, 스트리퍼판의 가동량, 소재의 리프트량을 표기할 것.

각 부품의 고정 방법을 표기할 것.

부품표를 작성할 것.

10) 부품도 작성

가능한 한 상용 부품을 사용할 것.

치수, 형성 정밀도 기입, 표면 거칠기, 표면처리 등을 표기할 것.

각 부품의 가공법을 고려하여 치수를 기입할 것

이상으로 프레스 금형 중에서 분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시 브금형에 대한 연재를 마치고 다음에는 드로잉 금형에 대해서 다룰 예정입니다.

2020년 05월 10일

프레스 금형 가공

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프레스 금형 6

제6장 분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

1. 분할 금형

(1) 개요 | (2) 특징 | (3) 필요성 | (4) 분할방법

(5) 분할 금형의 조립방법

1) 포켓 끼워넣기에 의한 방법 | 2) 볼트와 핀, 쐐기에 의한 방법 | 3) 수축 끼워맞춤에 의한 방법

(6) 펀치의 분할

2. 콤파운드 금형

(1) 개요 | (2) 용도

(3) 특징

1) 장점 | 2) 단점

(4) 구조

1) 블랭킹 – 피어싱 콤파운드 금형 | 2) 트리밍-피어싱 콤파운드 금형

3. 프로그레시브 금형

(1) 개요 |(2) 특징

(3) 장•단점

1) 장점 | 2) 단점

(4) 가공의 종류

1) 블랭킹 – 피어싱 가공 | 2) 노칭 – 분단 가공 | 3) 노칭 – 굽힘 가공 | 4) 피어싱 – 드로잉 가공

(5) 소재안내 장치

1) 폭방향 가이드 | 2) 스톱 블록

3) 스토퍼

(가) 스톱 핀 | (나) 핑거 스톱

(6) 소재이송 장치

1) 종류

(가) 솔리드 캐리어 | (나) 센터 캐리어 | (다) 사이드 캐리어

(7) 설계 순서

1) 제품도 검토 | 2) 생산조건 검토 | 3) 어렌지도 작성 | 4) 전개도 작성

5) 블랭크 레이아웃 작성

(나) 재료 이용율 계산을 통한 블랭크 레이아웃

ㄱ) 프로그레시브 작업에서의 잔폭 설계 기준 | ㄴ) 가로 배열 블랭크 레이아웃 | ㄷ) 세로 배열 블랭크 레이아웃

| ㄹ) 경사 배열 블랭크 레이아웃 |ㅁ) 파일럿 핀을 고려한 최종 블랭크 레이아웃

6) 공정 설계 및 공구 분할

7) 소재 레이아웃 작성

(가) 작성 방법 | (나) 작성 순서

8) 다이 레이아웃 작성 | 9) 조립도 작성 | 10) 부품도 작성

1. 분할 금형

(1) 개요

분할 금형은 형상이 복잡하고 가공 공정수가 많아 가공하기가 어렵고 열처리가 곤란한 다이, 펀치 등을 분할 가공한 후 이를 조립하여 금형을 제작하는 것을 말합니다.

(2) 특징

높은 정밀도의 다이 제작 가능.

열처리 시 변형이 적음.

국부적인 날끝 손상 시 교체가 손쉬움.

재료비 및 제작비가 적게 듦.

(3) 필요성

가늘고 긴 제품과 같이 제작이 어려울 경우.

형상이 복잡하여 분할하면 가공이 편할 경우.

국부적으로 마멸이 큰 부품이 있을 경우.

(4) 분할방법

국부적인 요철이 없는 단순한 형상으로 할 것.

다이의 분할점은 모서리 등을 접점으로 하여 날카로운 코너부를 만들지 않을 것.

분할 된 다이의 치수는 하나의 기준면에 기입할 것.

설계 변경 및 보수가 쉽도록 분할방법을 고려할 것.

분할점에서 분할선의 방향을 가능하면 절단 윤곽에 직각으로 할 것.

가능하면 분할선의 개수를 적게 하여 강성의 저하를 방지할 것.

(5) 분할 금형의 조립방법

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

1) 포켓 끼워넣기에 의한 방법

다이 홀더 또는 다이 고정판을 틀로 사용하여 포켓, 라이너 등으로 고정하는 방법이며 가장 널리 사용하고 소형 금형 분할에 적합함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (a) 참조

2) 볼트와 핀, 쐐기에 의한 방법

포켓 끼워넣기에 활용하는 금형보다 큰 금형에서 주로 사용되는 방법으로 다이 홀더 또는 다이 고정판에 분할 다이를 놓은 다음 맞춤 핀으로 위치결정를 하고 볼트로 고정함

또는 쐐기나 크로스 볼트에 의해 다이 맞춤을 한 후 포켓이나 볼트, 핀 등을 이용하여 고정함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (b) (d) (e) 참조

3) 수축 끼워맞춤에 의한 방법

방사선으로 분할 된 둥근 형상의 다이를 고정하는 방법으로써 테(요크)와 분할 된 다이를 열박음으로 억지끼워맞춤을 하여 조립함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (c) 참조

(6) 펀치의 분할

펀치의 분할은 가공을 위한 것보다는 강도의 보강, 특수 재료의 절감, 호환성 향상을 위해 행해짐.

펀치의 마멸이 예상되는 부분적인 돌출 부위를 분할하여 삽입하면 간단히 교체가 가능하고 펀치의 분할에서는 펀치의 크기, 펀치의 강성이 주요 변수가 됨.

2. 콤파운드 금형

(1) 개요

콤파운드 금형(복합 금형)은 블랭킹, 노칭, 피어싱, 셰이빙 등의 전단가공을 프레스의 1행정으로 동시에 2~3 종류의 전단가공을 하는 금형을 말합니다.

(2) 용도

콤파운드 금형(복합 금형)은 제품의 구멍 위치가 정확해야 하고 생산수량이 많을 때 사용됨.

(3) 특징

1) 장점

구멍의 위치가 정확하고 제품의 정도가 우수함.

피어싱 펀치의 안내가 우수함.

제품의 평면도가 우수함.

제품의 버 방향이 일정함.

소재의 폭이 일정하지 않아도 됨.

2) 단점

금형 구조가 복잡함.

고정밀도의 다이가 필요하므로 다이 세트를 사용해야 함.

다이와 녹아웃 장치의 끼워맞춤이 어려움.

금형 제작비가 고가임.

(4) 구조

1) 블랭킹 – 피어싱 콤파운드 금형

블랭킹 펀치는 피어싱 다이를 겸하여 상형에 위치하고 피어싱 펀치는 하형에 위치하며 소재는 고무나 스프링의 탄성에 의해 고정하면서 가공이 이루어지고 제품과 스크랩이 다이 윗면으로 동시에 배출되는 금형.

전단 다이에 여유각을 설치한 필요가 없으므로 다이의 강도를 높일 수 있고 가공 시 소재의 전면을 누르기 때문에 제품의 휨 발생이 적으며 버 방향이 일정하여 제품 간의 치수가 거의 일정함.

2개의 전단가공이 동시에 시행되므로 다이는 정밀하게 안내가 되어야 함.

2) 트리밍-피어싱 콤파운드 금형

트리밍 가공과 피어싱 가공을 동시에 시행하는 금형으로 드로잉 가공한 제품에 플랜지가 있는 경우 블랭크 홀더로 플랜지를 가압한 후 피어싱 가공을 시행함.

펀치의 높이는 판 두께의 1/2 정도의 간격으로 하여 하중이 편중되지 않도록 하고 상형이 상승되면서 녹아웃 핀에 의해 제품이 취출됨.

3. 프로그레시브 금형

(1) 개요

프로그레시브 금형은  프레스 기계에서 소재를 연속적으로 이송시키면서 다수의 가공 공정을 수행하여 하나의 제품을 완성하는 금형입니다.

프로그레시브 금형의 제작에는 고도의 기술과 비용이 소요되지만 복잡한 형상의 제품을 대량생산 하는데 효과적입니다.

(2) 특징

생산성의 증대로 생산기간의 단축과 원가가 절감됨.

재고품이 감소됨.

작업 공간의 효율성이 증대됨.

안정성이 향상됨.

복합가공이 가능함.

기술이 향상됨.

(3) 장•단점

1) 장점

복잡한 형상의 제품을 대량생산할 수 있음.

간단한 금형 구조를 갖는 여러 공정으로 나누어지므로 금형의 강도를 높일 수 있음.

여러 공정으로 나누어 연속 가공을 할 수 있으므로 소재를 무리 없이 변형도를 높여 가공할 수 있음.

가공속도가 빠름.

타 부품과 복합가공이 가능함.

2) 단점

소재의 제품 수율이 일반적으로 좋지 않으나 다열 따기를 하면 개선이 가능함.

소재와 프레스 기계에 제약이 따름.

제품의 정밀도는 소재의 이송과 위치결정에 의해 결정됨.[/fusion_separator]

제작 기간이 길고 제작비용이 많이 듦.

설계 변경에 대한 대응 범위에 제한이 있음.

(4) 가공의 종류

1) 블랭킹 – 피어싱 가공

블랭킹과 피어싱으로 구성된 단순 2공정 제품을 가공하는 것으로 모터 코어나 리드 프레임 등이 있음.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

2) 노칭 – 분단 가공

제품의 외곽 형상이 복잡하여 하나의 펀치로 제품을 가공하기 어려울 경우 노칭과 피어싱 등의 가공을 여러 공정으로 분할하여 시행하며 금형 수명과 제품의 안정성이 우수함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

3) 노칭 – 굽힘 가공

굽힘 가공 전에 미리 피어싱이나 노칭 가공을 시행하여 굽힘 시 간섭이 발생하지 않도록 함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

4) 피어싱 – 드로잉 가공

드로잉 가공은 소재가 다이 속으로 끌려 들어가면서 성형이 되는 것이기 때문에 연속 가공 시 소재의 유입이 원활하도록 드로잉 가공 전에 피어싱 가공을 시행해야 함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

드로잉 가공에서는 소재의 이송을 원활하게 하기 위해 하부에 펀치를, 상부에 다이를 설치하고 재료 유입을 원활하게 하기 위한 방법에는 아워 글래스, 랜스 슬릿, 복합 랜싱 등이 있음.

(5) 소재안내 장치

1) 폭방향 가이드
(가) 가이드 핀
(나) 가이드 판
(다) 가이드 리프터
(라) 밀핀

프레스 가공 제품이 필요한 기준 끝부분을 위치결정장치의 판 스프링 등을 이용하여 맞닿게 하고 가공 제품의 위치를 견고하게 유지할 목적으로 사용함.

2) 스톱 블록(STOP BLOCK)

피가공재의 이송 끝부분을 스토퍼로 맞닿게 하여 이송을 제한하는 것으로 컷 오프 다이 등에 사용함.

3) 스토퍼(STOPPER)
(가) 스톱 핀(STOP PIN)

작업성은 좋지 않으나 제작이 쉽기 때문에 비교적 간단한 금형에 사용함.

(나) 핑거 스톱(PINGER STOP)

작업 시 재료의 손실을 방지하고 최초 공정에서 손으로 밀어 소재의 이송 방향 위치를 결정함.

(6) 소재이송 장치(CARRIER)

프로그레시브 금형에서 소재는 빠른 속도로 이송되므로 이때 소재의 변형이 발생하면 원활하게 이송이 이루어지지 않아 제품 불량과 금형 파손을 유발할 수 있기 때문에 소재 레이아웃 설정 시 주의가 필요함.

1) 종류
(가) 솔리드 캐리어

솔리드 캐리어로 이송되는 제품이 마지막에 블랭킹으로 가공이 완료되고 소재이송 시 변형이 적고 안전성이 우수함.

(나) 센터 캐리어(CENTER CARRIER)

제품 주위에 트리밍이 가능하여 소재 중앙 부분이 캐리어가 되는데 센터 캐리어의 폭이 좁으면 이송 시 소개가 뒤틀리거나 변형이 발생하기 쉬움.

(다) 사이드 캐리어(SIDE CARRIER)

양측에 캐리어가 있고 소재의 중앙에서 가공이 이루어지며 편측에 굽힘 가공이 필요한 제품의 경우에는 편측에만 캐리어를 설치하는데 소재이송 시 캐리어가 균형을 잃으면 변형이 발생하기 쉬움.

(7) 설계 순서

1) 제품도 검토

제품의 재질과 두께 그리고 기계적 성질 확인.

치수 및 형상 정밀도.

버 방향 지정 여부.

압연 방향 지정 여부.

2) 생산조건 검토

생산수량.

금형 정밀도 및 수명 등을 고려한 금형 재질 선정.

프레스 기계의 규격.

소재의 정밀도.

가공 후의 처리 및 운반.

3) 어렌지(ARRANGE)도 작성

제품의 품질과 생산수량을 만족시키기 위해 펀치, 다이의 설계 기준 치수를 결정하는 것으로 금형의 마모를 고려하여 공차가 없는 제품도를 작성함.

마모 여유는 제품 공차의 %로 표시하는데 공차가 0.1이고 마모 여유가 80%라고 하면 금형설계 기준 치수는 0.1 × 0.8 = 0.08이어야 함.

피어싱의 경우에는 펀치가 마모되면서 펀치의 외경이 작아지므로 마모 여유를 펀치측에 고려하여 펀치의 치수를 크게 하여 설계하고,

블랭킹의 경우에는 다이 치수가 곧 제품 치수이므로 가공이 진행됨에 따라 다이의 내경이 마모되어 커지므로 마모 여유를 다이측에 고려하여 다이의 치수를 작게 설계함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

피어싱 : Ø10 + 0.08 = Ø10.08

세로 블랭킹 : 30.05 -0.08 = 29.97

호 블랭킹 : 29.97 ÷ 2 = 14.985

가로 블랭킹 : 70.05 – 0.08 = 69.97

4) 전개도 작성
5) 블랭크 레이아웃(BLANK LAYOUT) 작성
(가) 블랭크를 적당한 이송 잔폭과 폭 잔폭을 사용하면서 재료 이용률을 고려하여 블랭크를 배열.
(나) 재료 이용율 계산을 통한 블랭크 레이아웃.

ㄱ) 프로그레시브 작업에서의 잔폭 설계 기준

L1, L2 : 금형 설계 기준치수

A : 이송 잔폭

B : 폭 잔폭

ㄴ) 가로 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = 금형 설계 기준치수 + A = 29.97 + 1.0 = 30.97(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 30.97 × 72.37 = 2,241(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100  = (2,241 ÷ 1,904) × 100= 85.0%

ㄷ) 세로 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = 금형 설계 기준치수 + A = (40 + 29.97) + 1.0 = 70.97(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 32.37 × 70.97= 2,297(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100 = (1,904 ÷ 2,297) × 100= 82.9%

ㄹ) 경사 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = (1.414 × 14.985 × 2)+1.414 = 43.79(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 43.798 × {28.28 × (14.985 × 2) + (1.2 × 2)}= 2,656(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100 = (1,904 ÷ 2,656) × 100= 71.7%

☞ 재료 이용률을 고려할 때 가로 배열 블랭크 레이아웃이 가장 적절함.

ㅁ) 파일럿 핀을 고려한 최종 블랭크 레이아웃

6) 공정 설계 및 공구 분할

전단 가공의 경우에는 금형 강도 및 수명 등을 고려하여 공정을 분할할 것.

굽힘 가공의 경우에는 굽힘을 할 수 있도록 미리 전단 가공이 되도록 설계할 것.

드로잉 가공의 경우에는 드로잉 설계 요령에 따라 설계할 것.

가능한 한 단순하고 단일 형상으로 설계할 것.

7) 소재 레이아웃 작성
(가) 작성 방법

소재의 이송 방법 검토.  (사이드 컷 유무, 파일럿 핀 유무)

이송 잔폭, 폭 잔폭의 강도 검토.

제품의 취출 및 회수 방법 결정.

치수 및 형상 정밀도가 높은 부위의 대책을 강구할 것.

하중 밸런스를 고려하여 하중 중심을 프레스 기계의 슬라이드(램) 중심에 위치토록 할 것.

금형 수정 및 강도, 제품 품질 등을 고려한 아이들 공정의 설치 유무를 결정할 것.

(나) 작성 순서

ㄱ) 블랭크 레이아웃 상태에서 다음과 같이 소재 레이아웃을 고려한다고 가정하면,

ㄴ) 필요 없는 가공 부위를 제거하면서 소재 레이아웃 작성을 완료할 것. (각 공정별 가공 부위는 해칭 할 것)

ㄷ) 전단력 계산

전단강도(τ) = 30kgf/㎟ 이라고 하면,

P1 = τ•A•t = 30 × (π × 29.97 + 40 × 2) × 1.0 = 5,224.61(kgf)

P2 = 30 × (π × 10.08 × 1.0) = 950(kgf)

P3 = 30 × (π × 10.08 × 1.0) = 950(kgf)

P4 = 30 × (π × 5.0 × 1.0) = 471.24(kgf)

P5 = 30 × (π × 5.0 × 1.0) = 471.24(kgf)

ㄹ) 하중 중심 계산

C1 (X1, Y1) = (0, 0)

C2 (X2, Y2) = (61.94, 20)

C3 (X3, Y3) = (61.94, -20)

C4 (X4, Y4) = (77.43, 32.485)

C5 (X5, Y5) = (77.43, =32.485)

☞ (23.63, 0)의 위치로 프레스 기계의 슬라이드(램) 중심이 되도록 금형을 설계하면 편심 하중이 발생하지 않음.

8) 다이 레이아웃 작성

다이 인서트의 날끝 형상을 고려할 것.

다이 외곽 형상 및 분할을 검토할 것.

볼트 및 맞춤 핀의 위치를 고려할 것.

9) 조립도 작성

다이 레이아웃을 바탕으로 조립 단면도와 조립 평면도를 작성할 것.

각 부품의 명칭과 번호를 표기할 것.

다이 셔트 높이, 스트리퍼판의 가동량, 소재의 리프트량을 표기할 것.

각 부품의 고정 방법을 표기할 것.

부품표를 작성할 것.

10) 부품도 작성

가능한 한 상용 부품을 사용할 것.

치수, 형성 정밀도 기입, 표면 거칠기, 표면처리 등을 표기할 것.

각 부품의 가공법을 고려하여 치수를 기입할 것

이상으로 프레스 금형 중에서 분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시 브금형에 대한 연재를 마치고 다음에는 드로잉 금형에 대해서 다룰 예정입니다.

2020년 05월 10일

프레스 금형 가공

HOMEDIE CATEGORIES분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

프레스 금형 6

제6장 분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

1. 분할 금형

(1) 개요 | (2) 특징 | (3) 필요성 | (4) 분할방법

(5) 분할 금형의 조립방법

1) 포켓 끼워넣기에 의한 방법 | 2) 볼트와 핀, 쐐기에 의한 방법 | 3) 수축 끼워맞춤에 의한 방법

(6) 펀치의 분할

2. 콤파운드 금형

(1) 개요 | (2) 용도

(3) 특징

1) 장점 | 2) 단점

(4) 구조

1) 블랭킹 – 피어싱 콤파운드 금형 | 2) 트리밍-피어싱 콤파운드 금형

3. 프로그레시브 금형

(1) 개요 |(2) 특징

(3) 장•단점

1) 장점 | 2) 단점

(4) 가공의 종류

1) 블랭킹 – 피어싱 가공 | 2) 노칭 – 분단 가공 | 3) 노칭 – 굽힘 가공 | 4) 피어싱 – 드로잉 가공

(5) 소재안내 장치

1) 폭방향 가이드 | 2) 스톱 블록

3) 스토퍼

(가) 스톱 핀 | (나) 핑거 스톱

(6) 소재이송 장치

1) 종류

(가) 솔리드 캐리어 | (나) 센터 캐리어 | (다) 사이드 캐리어

(7) 설계 순서

1) 제품도 검토 | 2) 생산조건 검토 | 3) 어렌지도 작성 | 4) 전개도 작성

5) 블랭크 레이아웃 작성

(나) 재료 이용율 계산을 통한 블랭크 레이아웃

ㄱ) 프로그레시브 작업에서의 잔폭 설계 기준 | ㄴ) 가로 배열 블랭크 레이아웃 | ㄷ) 세로 배열 블랭크 레이아웃

| ㄹ) 경사 배열 블랭크 레이아웃 |ㅁ) 파일럿 핀을 고려한 최종 블랭크 레이아웃

6) 공정 설계 및 공구 분할

7) 소재 레이아웃 작성

(가) 작성 방법 | (나) 작성 순서

8) 다이 레이아웃 작성 | 9) 조립도 작성 | 10) 부품도 작성

1. 분할 금형

(1) 개요

분할 금형은 형상이 복잡하고 가공 공정수가 많아 가공하기가 어렵고 열처리가 곤란한 다이, 펀치 등을 분할 가공한 후 이를 조립하여 금형을 제작하는 것을 말합니다.

(2) 특징

높은 정밀도의 다이 제작 가능.

열처리 시 변형이 적음.

국부적인 날끝 손상 시 교체가 손쉬움.

재료비 및 제작비가 적게 듦.

(3) 필요성

가늘고 긴 제품과 같이 제작이 어려울 경우.

형상이 복잡하여 분할하면 가공이 편할 경우.

국부적으로 마멸이 큰 부품이 있을 경우.

(4) 분할방법

국부적인 요철이 없는 단순한 형상으로 할 것.

다이의 분할점은 모서리 등을 접점으로 하여 날카로운 코너부를 만들지 않을 것.

분할 된 다이의 치수는 하나의 기준면에 기입할 것.

설계 변경 및 보수가 쉽도록 분할방법을 고려할 것.

분할점에서 분할선의 방향을 가능하면 절단 윤곽에 직각으로 할 것.

가능하면 분할선의 개수를 적게 하여 강성의 저하를 방지할 것.

(5) 분할 금형의 조립방법

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

1) 포켓 끼워넣기에 의한 방법

다이 홀더 또는 다이 고정판을 틀로 사용하여 포켓, 라이너 등으로 고정하는 방법이며 가장 널리 사용하고 소형 금형 분할에 적합함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (a) 참조

2) 볼트와 핀, 쐐기에 의한 방법

포켓 끼워넣기에 활용하는 금형보다 큰 금형에서 주로 사용되는 방법으로 다이 홀더 또는 다이 고정판에 분할 다이를 놓은 다음 맞춤 핀으로 위치결정를 하고 볼트로 고정함

또는 쐐기나 크로스 볼트에 의해 다이 맞춤을 한 후 포켓이나 볼트, 핀 등을 이용하여 고정함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (b) (d) (e) 참조

3) 수축 끼워맞춤에 의한 방법

방사선으로 분할 된 둥근 형상의 다이를 고정하는 방법으로써 테(요크)와 분할 된 다이를 열박음으로 억지끼워맞춤을 하여 조립함.

상기 그림에서 분할 금형의 조립방법 (c) 참조

(6) 펀치의 분할

펀치의 분할은 가공을 위한 것보다는 강도의 보강, 특수 재료의 절감, 호환성 향상을 위해 행해짐.

펀치의 마멸이 예상되는 부분적인 돌출 부위를 분할하여 삽입하면 간단히 교체가 가능하고 펀치의 분할에서는 펀치의 크기, 펀치의 강성이 주요 변수가 됨.

2. 콤파운드 금형

(1) 개요

콤파운드 금형(복합 금형)은 블랭킹, 노칭, 피어싱, 셰이빙 등의 전단가공을 프레스의 1행정으로 동시에 2~3 종류의 전단가공을 하는 금형을 말합니다.

(2) 용도

콤파운드 금형(복합 금형)은 제품의 구멍 위치가 정확해야 하고 생산수량이 많을 때 사용됨.

(3) 특징

1) 장점

구멍의 위치가 정확하고 제품의 정도가 우수함.

피어싱 펀치의 안내가 우수함.

제품의 평면도가 우수함.

제품의 버 방향이 일정함.

소재의 폭이 일정하지 않아도 됨.

2) 단점

금형 구조가 복잡함.

고정밀도의 다이가 필요하므로 다이 세트를 사용해야 함.

다이와 녹아웃 장치의 끼워맞춤이 어려움.

금형 제작비가 고가임.

(4) 구조

1) 블랭킹 – 피어싱 콤파운드 금형

블랭킹 펀치는 피어싱 다이를 겸하여 상형에 위치하고 피어싱 펀치는 하형에 위치하며 소재는 고무나 스프링의 탄성에 의해 고정하면서 가공이 이루어지고 제품과 스크랩이 다이 윗면으로 동시에 배출되는 금형.

전단 다이에 여유각을 설치한 필요가 없으므로 다이의 강도를 높일 수 있고 가공 시 소재의 전면을 누르기 때문에 제품의 휨 발생이 적으며 버 방향이 일정하여 제품 간의 치수가 거의 일정함.

2개의 전단가공이 동시에 시행되므로 다이는 정밀하게 안내가 되어야 함.

2) 트리밍-피어싱 콤파운드 금형

트리밍 가공과 피어싱 가공을 동시에 시행하는 금형으로 드로잉 가공한 제품에 플랜지가 있는 경우 블랭크 홀더로 플랜지를 가압한 후 피어싱 가공을 시행함.

펀치의 높이는 판 두께의 1/2 정도의 간격으로 하여 하중이 편중되지 않도록 하고 상형이 상승되면서 녹아웃 핀에 의해 제품이 취출됨.

3. 프로그레시브 금형

(1) 개요

프로그레시브 금형은  프레스 기계에서 소재를 연속적으로 이송시키면서 다수의 가공 공정을 수행하여 하나의 제품을 완성하는 금형입니다.

프로그레시브 금형의 제작에는 고도의 기술과 비용이 소요되지만 복잡한 형상의 제품을 대량생산 하는데 효과적입니다.

(2) 특징

생산성의 증대로 생산기간의 단축과 원가가 절감됨.

재고품이 감소됨.

작업 공간의 효율성이 증대됨.

안정성이 향상됨.

복합가공이 가능함.

기술이 향상됨.

(3) 장•단점

1) 장점

복잡한 형상의 제품을 대량생산할 수 있음.

간단한 금형 구조를 갖는 여러 공정으로 나누어지므로 금형의 강도를 높일 수 있음.

여러 공정으로 나누어 연속 가공을 할 수 있으므로 소재를 무리 없이 변형도를 높여 가공할 수 있음.

가공속도가 빠름.

타 부품과 복합가공이 가능함.

2) 단점

소재의 제품 수율이 일반적으로 좋지 않으나 다열 따기를 하면 개선이 가능함.

소재와 프레스 기계에 제약이 따름.

제품의 정밀도는 소재의 이송과 위치결정에 의해 결정됨.[/fusion_separator]

제작 기간이 길고 제작비용이 많이 듦.

설계 변경에 대한 대응 범위에 제한이 있음.

(4) 가공의 종류

1) 블랭킹 – 피어싱 가공

블랭킹과 피어싱으로 구성된 단순 2공정 제품을 가공하는 것으로 모터 코어나 리드 프레임 등이 있음.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

2) 노칭 – 분단 가공

제품의 외곽 형상이 복잡하여 하나의 펀치로 제품을 가공하기 어려울 경우 노칭과 피어싱 등의 가공을 여러 공정으로 분할하여 시행하며 금형 수명과 제품의 안정성이 우수함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

3) 노칭 – 굽힘 가공

굽힘 가공 전에 미리 피어싱이나 노칭 가공을 시행하여 굽힘 시 간섭이 발생하지 않도록 함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

4) 피어싱 – 드로잉 가공

드로잉 가공은 소재가 다이 속으로 끌려 들어가면서 성형이 되는 것이기 때문에 연속 가공 시 소재의 유입이 원활하도록 드로잉 가공 전에 피어싱 가공을 시행해야 함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

드로잉 가공에서는 소재의 이송을 원활하게 하기 위해 하부에 펀치를, 상부에 다이를 설치하고 재료 유입을 원활하게 하기 위한 방법에는 아워 글래스, 랜스 슬릿, 복합 랜싱 등이 있음.

(5) 소재안내 장치

1) 폭방향 가이드
(가) 가이드 핀
(나) 가이드 판
(다) 가이드 리프터
(라) 밀핀

프레스 가공 제품이 필요한 기준 끝부분을 위치결정장치의 판 스프링 등을 이용하여 맞닿게 하고 가공 제품의 위치를 견고하게 유지할 목적으로 사용함.

2) 스톱 블록(STOP BLOCK)

피가공재의 이송 끝부분을 스토퍼로 맞닿게 하여 이송을 제한하는 것으로 컷 오프 다이 등에 사용함.

3) 스토퍼(STOPPER)
(가) 스톱 핀(STOP PIN)

작업성은 좋지 않으나 제작이 쉽기 때문에 비교적 간단한 금형에 사용함.

(나) 핑거 스톱(PINGER STOP)

작업 시 재료의 손실을 방지하고 최초 공정에서 손으로 밀어 소재의 이송 방향 위치를 결정함.

(6) 소재이송 장치(CARRIER)

프로그레시브 금형에서 소재는 빠른 속도로 이송되므로 이때 소재의 변형이 발생하면 원활하게 이송이 이루어지지 않아 제품 불량과 금형 파손을 유발할 수 있기 때문에 소재 레이아웃 설정 시 주의가 필요함.

1) 종류
(가) 솔리드 캐리어

솔리드 캐리어로 이송되는 제품이 마지막에 블랭킹으로 가공이 완료되고 소재이송 시 변형이 적고 안전성이 우수함.

(나) 센터 캐리어(CENTER CARRIER)

제품 주위에 트리밍이 가능하여 소재 중앙 부분이 캐리어가 되는데 센터 캐리어의 폭이 좁으면 이송 시 소개가 뒤틀리거나 변형이 발생하기 쉬움.

(다) 사이드 캐리어(SIDE CARRIER)

양측에 캐리어가 있고 소재의 중앙에서 가공이 이루어지며 편측에 굽힘 가공이 필요한 제품의 경우에는 편측에만 캐리어를 설치하는데 소재이송 시 캐리어가 균형을 잃으면 변형이 발생하기 쉬움.

(7) 설계 순서

1) 제품도 검토

제품의 재질과 두께 그리고 기계적 성질 확인.

치수 및 형상 정밀도.

버 방향 지정 여부.

압연 방향 지정 여부.

2) 생산조건 검토

생산수량.

금형 정밀도 및 수명 등을 고려한 금형 재질 선정.

프레스 기계의 규격.

소재의 정밀도.

가공 후의 처리 및 운반.

3) 어렌지(ARRANGE)도 작성

제품의 품질과 생산수량을 만족시키기 위해 펀치, 다이의 설계 기준 치수를 결정하는 것으로 금형의 마모를 고려하여 공차가 없는 제품도를 작성함.

마모 여유는 제품 공차의 %로 표시하는데 공차가 0.1이고 마모 여유가 80%라고 하면 금형설계 기준 치수는 0.1 × 0.8 = 0.08이어야 함.

피어싱의 경우에는 펀치가 마모되면서 펀치의 외경이 작아지므로 마모 여유를 펀치측에 고려하여 펀치의 치수를 크게 하여 설계하고,

블랭킹의 경우에는 다이 치수가 곧 제품 치수이므로 가공이 진행됨에 따라 다이의 내경이 마모되어 커지므로 마모 여유를 다이측에 고려하여 다이의 치수를 작게 설계함.

분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시브 금형

피어싱 : Ø10 + 0.08 = Ø10.08

세로 블랭킹 : 30.05 -0.08 = 29.97

호 블랭킹 : 29.97 ÷ 2 = 14.985

가로 블랭킹 : 70.05 – 0.08 = 69.97

4) 전개도 작성
5) 블랭크 레이아웃(BLANK LAYOUT) 작성
(가) 블랭크를 적당한 이송 잔폭과 폭 잔폭을 사용하면서 재료 이용률을 고려하여 블랭크를 배열.
(나) 재료 이용율 계산을 통한 블랭크 레이아웃.

ㄱ) 프로그레시브 작업에서의 잔폭 설계 기준

L1, L2 : 금형 설계 기준치수

A : 이송 잔폭

B : 폭 잔폭

ㄴ) 가로 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = 금형 설계 기준치수 + A = 29.97 + 1.0 = 30.97(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 30.97 × 72.37 = 2,241(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100  = (2,241 ÷ 1,904) × 100= 85.0%

ㄷ) 세로 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = 금형 설계 기준치수 + A = (40 + 29.97) + 1.0 = 70.97(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 32.37 × 70.97= 2,297(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100 = (1,904 ÷ 2,297) × 100= 82.9%

ㄹ) 경사 배열 블랭크 레이아웃

① 잔폭 계산

이송 잔폭(A) = 0.4 + 0.6 × 1.0 = 1.0(mm)

폭 잔폭(B) = 1.2 × 1.0 = 1.2(mm)

이송 피치 = (1.414 × 14.985 × 2)+1.414 = 43.79(mm)

② 재료 이용률 계산

전체 면적( 블랭크 1EA) = 43.798 × {28.28 × (14.985 × 2) + (1.2 × 2)}= 2,656(㎣)

블랭크(제품) 면적 = (40 × 29.97) + (π × 14.985) = 1,904(㎣)

재료 이용률 = (블랭크 면적 ÷ 전체 면적) × 100 = (1,904 ÷ 2,656) × 100= 71.7%

☞ 재료 이용률을 고려할 때 가로 배열 블랭크 레이아웃이 가장 적절함.

ㅁ) 파일럿 핀을 고려한 최종 블랭크 레이아웃

6) 공정 설계 및 공구 분할

전단 가공의 경우에는 금형 강도 및 수명 등을 고려하여 공정을 분할할 것.

굽힘 가공의 경우에는 굽힘을 할 수 있도록 미리 전단 가공이 되도록 설계할 것.

드로잉 가공의 경우에는 드로잉 설계 요령에 따라 설계할 것.

가능한 한 단순하고 단일 형상으로 설계할 것.

7) 소재 레이아웃 작성
(가) 작성 방법

소재의 이송 방법 검토.  (사이드 컷 유무, 파일럿 핀 유무)

이송 잔폭, 폭 잔폭의 강도 검토.

제품의 취출 및 회수 방법 결정.

치수 및 형상 정밀도가 높은 부위의 대책을 강구할 것.

하중 밸런스를 고려하여 하중 중심을 프레스 기계의 슬라이드(램) 중심에 위치토록 할 것.

금형 수정 및 강도, 제품 품질 등을 고려한 아이들 공정의 설치 유무를 결정할 것.

(나) 작성 순서

ㄱ) 블랭크 레이아웃 상태에서 다음과 같이 소재 레이아웃을 고려한다고 가정하면,

ㄴ) 필요 없는 가공 부위를 제거하면서 소재 레이아웃 작성을 완료할 것. (각 공정별 가공 부위는 해칭 할 것)

ㄷ) 전단력 계산

전단강도(τ) = 30kgf/㎟ 이라고 하면,

P1 = τ•A•t = 30 × (π × 29.97 + 40 × 2) × 1.0 = 5,224.61(kgf)

P2 = 30 × (π × 10.08 × 1.0) = 950(kgf)

P3 = 30 × (π × 10.08 × 1.0) = 950(kgf)

P4 = 30 × (π × 5.0 × 1.0) = 471.24(kgf)

P5 = 30 × (π × 5.0 × 1.0) = 471.24(kgf)

ㄹ) 하중 중심 계산

C1 (X1, Y1) = (0, 0)

C2 (X2, Y2) = (61.94, 20)

C3 (X3, Y3) = (61.94, -20)

C4 (X4, Y4) = (77.43, 32.485)

C5 (X5, Y5) = (77.43, =32.485)

☞ (23.63, 0)의 위치로 프레스 기계의 슬라이드(램) 중심이 되도록 금형을 설계하면 편심 하중이 발생하지 않음.

8) 다이 레이아웃 작성

다이 인서트의 날끝 형상을 고려할 것.

다이 외곽 형상 및 분할을 검토할 것.

볼트 및 맞춤 핀의 위치를 고려할 것.

9) 조립도 작성

다이 레이아웃을 바탕으로 조립 단면도와 조립 평면도를 작성할 것.

각 부품의 명칭과 번호를 표기할 것.

다이 셔트 높이, 스트리퍼판의 가동량, 소재의 리프트량을 표기할 것.

각 부품의 고정 방법을 표기할 것.

부품표를 작성할 것.

10) 부품도 작성

가능한 한 상용 부품을 사용할 것.

치수, 형성 정밀도 기입, 표면 거칠기, 표면처리 등을 표기할 것.

각 부품의 가공법을 고려하여 치수를 기입할 것

이상으로 프레스 금형 중에서 분할 금형, 콤파운드 금형, 프로그레시 브금형에 대한 연재를 마치고 다음에는 드로잉 금형에 대해서 다룰 예정입니다.

2020년 05월 10일