딥 드로잉 장비 및 도구: 필수 가이드

드로잉은 평평한 판재를 프레스의 압력과 다이의 작용으로 열린 속이 빈 부분으로 압착하는 판금 성형 공정입니다.

일반적으로 드로잉 프로세스는 드로잉 다이를 사용하여 프레스의 압력을 통해 드로잉 프로세스를 완료해야 합니다. 그림 1은 원통형 드로잉 공정의 개략도를 보여줍니다. 오목 다이(3)의 표면에 놓인 블랭크는 블랭크 홀더(1)의 블랭크 홀더 압력과 펀치(2)의 인발력에 의해 오목 다이(3)로 인출되어 최종적으로 원통형 인출 부품을 형성합니다.

1-블랭크 홀더
2-펀치
3-Die

I. 그리기용 장비 및 도구

도면 성형 공정은 원통형, 계단형, 원추형, 정사각형, 구형 및 다양한 불규칙한 모양과 같은 다양한 모양의 얇은 벽을 가진 부품을 얻을 수 있습니다.

생산에서 드로잉 가공은 일반 싱글 액션 프레스(주로 중소형 드로잉 부품에 사용) 또는 더블 액션 또는 트리플 액션 프레스(주로 중대형 복합 드로잉 부품 또는 자동차 패널에 사용)에서 수행할 수 있으며, 드로잉 다이는 드로잉 프로세스를 완료하는 데 가장 중요한 도구입니다.

일반적으로 드로잉 부품 가공의 정밀도는 드로잉 다이의 구조 및 정밀도, 드로잉 부품 자체의 모양 및 크기와 관련이 있습니다. 일반적인 드로잉 부품의 치수 경제 공차 등급은 IT11 이하로 유지하는 것이 가장 좋습니다.

1. 드로잉 다이의 일반적인 구조

드로잉되는 부품의 모양이 끊임없이 변화하기 때문에 드로잉 다이의 구조도 매우 다양합니다. 판금 부품에 일반적으로 사용되는 드로잉 다이는 대부분 프레스 스트로크당 하나의 드로잉만 완성하는 단일 작동 다이입니다.

드로잉 다이는 드로잉 부품의 처리 순서에 따라 초기 드로잉 다이와 후속 드로잉 다이의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 또한 블랭크 홀더 사용 여부에 따라 블랭크 홀더가 있는 것과 없는 것으로 분류할 수도 있습니다.

(1) 블랭크 홀더가 없는 드로잉 다이

그림 2는 블랭크 홀더가 없는 비플랜지 원통형 부품용 첫 번째 드로잉 다이의 구조를 보여줍니다. 그림에서 오목한 다이(2)의 상부 표면에 있는 얕은 홈(D)은 드로잉 블랭크를 배치하는 데 사용됩니다. 그 깊이는 블랭크 배치에 편리하기만 하다면 특별한 요구 사항이 없습니다.

1-하단 템플릿
2-다이
3-펀치
4-상단 템플릿

(2) 블랭크 홀더가 있는 드로잉 다이

그림 3은 초기 드로잉을 위해 블랭크 홀더를 사용하는 다이의 구조를 보여줍니다. 블랭크 홀더(4)는 하부 다이에 설치되며, 블랭크 고정력은 하부 다이에 설치된 이젝터 핀(5)을 통해 전달됩니다. 블랭크 유지력의 원천은 탄성 버퍼, 스프링 또는 프레스의 실린더 힘 등이 될 수 있습니다. 블랭크 재료는 블랭크 홀더 4의 포지셔닝 링에 배치되고 배치됩니다. 펀치 3, 다이 2 및 블랭크 홀더 4의 협력으로 블랭크가 인출됩니다.

1-푸시 로드
2-다이
3-펀치
4-블랭크 홀더
5 이젝터 핀

그림 3에 표시된 다이 구조는 플랜지가 있는 드로잉 부품의 초기 드로잉 및 후속 드로잉에도 사용할 수 있습니다. 드로잉 중에 이전에 드로잉한 플랜지는 블랭크 홀더 4의 포지셔닝 링에 배치됩니다.

2. 드로잉 다이의 구조적 구성

위에서 소개한 것처럼 드로잉 다이는 일반적으로 펀치, 다이, 블랭크 홀더의 세 부분으로 구성됩니다(블랭크 홀더가 없는 경우도 있음). 그 외에도 포지셔닝 장치와 배출 장치 등이 있습니다. 펀치와 다이는 소재에 직접 드로잉 동작을 생성하는 핵심 부품이며, 블랭크 홀더는 주로 블랭크의 압력을 조정하고 블랭크의 이송 저항을 제어하는 데 사용됩니다.

II. 드로잉 프로세스 매개변수 결정

드로잉 부품의 품질을 보장하려면 드로잉 프로세스를 공식화하고 관련 드로잉 금형을 설계할 때 다음 프로세스 파라미터를 결정하는 것이 필수적입니다.

1. 부품을 그리기 위한 블랭크 크기 결정

부품을 그리기 위한 블랭크 재료 크기 계산의 정확성은 다음과 같은 가공 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 스탬핑 부품. 모양이 다른 드로잉 부품의 블랭크 재료에 대한 계산 공식은 다르지만, 블랭크 재료의 직경을 계산하는 기본 원리는 동일합니다: "드로잉 전후에 블랭크 두께가 거의 변하지 않기 때문에 변형 전후의 부피는 변하지 않으므로 드로잉 전의 블랭크 표면적이 드로잉 후의 공작물 표면적과 동일합니다."

블랭크 재료를 계산하기 전에 드로잉 다이의 고르지 않은 간격 및 드로잉 재료의 이방성과 같은 요소를 고려하면 대부분의 경우 드로잉된 부품의 림 또는 플랜지 가장자리가 고르지 않아서 트리밍해야 하는 경우가 있습니다. 따라서 블랭크 크기를 계산할 때 높이 방향에 일정한 트리밍 허용치 Δh를 예약해야 합니다.

다른 모양의 드로잉 부품에 대한 트리밍 허용치 Δh는 다양합니다. 표 1은 비플랜지 원통형 부품의 트리밍 허용오차를 보여줍니다.

표 1 비플랜지 원통형 부품의 트리밍 허용치 Δh(단위: mm)

총 부품 높이 h	부품 상대 높이 h/d				보충 다이어그램
	0.5～0.8	0.8～1.6	1.6～2.5	2.5～4
10	1	1.2	1.5	2
20	1.2	1.6	2	2.5
50	2	2.5	3.3	4
100	3	3.8	5	6
150	4	5	6.5	8
200	5	6.3	8	10
250	6	7.5	9	11
300	7	8.5	10	12

트리밍 허용치를 결정한 후 다음 공식을 사용하여 비플랜지 원통형 부품의 빈 직경 D를 계산할 수 있습니다(공식의 매개변수 의미는 표 1의 보충 그림에 나와 있습니다):

D=√[d²+4d(h+Δh)]

2. 드로잉 패스 횟수 결정

재료와 모양이 다른 드로잉된 부품의 변형 정도는 다양합니다. 적격 부품을 그리려면 변형 정도를 결정하여 드로잉 패스 횟수를 결정해야 합니다. 그렇지 않으면 드로잉 프로세스 중에 과도한 변형으로 인해 위험한 단면의 인장 응력이 한계를 초과하여 균열이 발생할 수 있습니다.

모양이 다른 드로잉 부품의 드로잉 변형 정도도 다양합니다. 비플랜지 원통형 부품의 드로잉 패스 횟수는 두 가지 공정 계산 방법을 통해 결정할 수 있습니다.

1) 드로잉된 파트의 상대적 드로잉 높이 h/d와 재료의 상대적 두께 t/D×100을 계산합니다. 드로잉 패스 횟수는 표 2를 직접 참조하여 얻을 수 있습니다.

표 2 비플랜지 원통형 부품의 최대 상대 도면 높이 h/d

참고: 다이 코너 반경이 큰 첫 번째 공정(t/D×100=2～1.5인 경우, r_die=8t ~ t/D×100=0.15～0.08, r_die=15t), 작은 비율은 작은 다이 코너 반경 r에 적용 가능합니다._die=(4～8)t.

2) 수식을 사용하여 그리기 작업 수를 직접 계산합니다:

n=1+[LGD_n-lg(m₁D)]/lgm_n

공식에서

• n - 그리기 작업 수입니다;
• d_n - 공작물 직경(mm);
• D - 블랭크 지름(mm);
• m₁ - 첫 번째 그리기 계수는 표 3을 참조하세요;
• m_n - 후속 도면에 대한 평균 도면 계수는 표 3을 참조하세요.

계산된 그리기 작업 횟수는 필요한 그리기 작업 횟수인 가장 큰 정수 값으로 간주됩니다.

표 3: 다양한 금속 재질에 대한 드로잉 계수

1Cr18Ni9Ti 등급은 GB/T20878-2007에서 취소되었습니다.

3. 인장력 계산

인발력을 계산하는 목적은 장비를 선택하고 금형을 설계하기 위한 것입니다. 플랜지가 없는 원통형 부품의 경우 첫 번째 인발 공정의 인발력 F는 F=πd로 계산됩니다.₁tσ_bk₁로 설정하고 두 번째 및 후속 프로세스의 경우 인장력 F를 다음과 같이 계산합니다:

F=πd_ntσ_bk₂

공식에서

• F - 인장력(N);
• d₁, d₂, ..., d_n - 중성선에 의해 계산된 1, 2, ..., n 번째 공정에 대한 원통형 부품의 중성층 직경 (d₁=d-t, d₂=d₁-t, ..., d_n=d_n-1-t) (mm);
• t - 재료 두께(mm);
• σ_b - 강도 제한(MPa);
• k₁, k₂ - 계수는 표 4를 참조하세요.

표 4: 계수 k₁, k₂ 원통형 파트 드로잉용

4. 드로잉 다이 간격 결정

드로잉 다이의 단면 클리어런스 z는 다이 구멍 직경 D의 차이의 절반과 같습니다._die 와 펀치 직경 D_펀치는 그려진 부품의 품질에 영향을 미치는 중요한 매개 변수입니다.

간격이 너무 작으면 마찰이 증가하여 드로잉된 파트가 쉽게 부서지고 표면이 긁히며 다이 수명이 단축되고, 간격이 너무 크면 드로잉된 파트가 쉽게 구겨지고 파트 정밀도에 영향을 미칩니다. 드로잉 다이 클리어런스 는 일반적으로 다음 두 가지 상황에서 고려됩니다:

1) 블랭크 홀더를 사용하지 않을 경우, 주름 발생 가능성을 고려하여 단면 이격거리 z=(1～1.1)t_최대여기서 t_최대 는 재료 두께의 상한선입니다.

2) 블랭크 홀더를 사용하는 경우, 표 5에 따라 간극 값을 선택합니다.

표 5: 블랭크 홀더가 있는 딥 드로잉의 단면 여유 공간 값 z(단위: mm)

참고: 1. 두꺼운 소재의 경우 괄호 안의 작은 값을 사용하고, 얇은 소재(t/D×100=1～0.3)의 경우 괄호 안의 큰 값을 사용합니다.
2. 표에서 z는 펀치 및 다이의 일측 클리어런스(mm), tmax는 재료 두께의 상한(mm), t는 재료의 공칭 두께(mm), a는 증가된 값(mm)입니다(표 6 참조).

표 6 증가 값 a(단위: mm)

직사각형 부품을 그릴 때 재료 모서리가 상당히 두꺼워질 것을 고려하여 드로잉 다이 모서리의 간격은 직선 모서리 부품에 비해 0.1t의 값으로 더 커야 합니다.

견고한 블랭크 홀더가 있는 더블 액션 프레스에서 작업할 때는 블랭크가 움직이지 않고 죽은 상태로 눌러지거나 주름이 생기지 않도록 특정 두께의 재료에 대한 최소 간격을 지정해야 합니다. 증가 값 a는 다음 공식으로 결정할 수 있습니다: a≈0.15t(t는 재료 두께).

생산 시 높은 정밀도가 요구되는 딥 드로잉 부품의 경우 도면 간극을 (0.9-0.95)t로 설정하는 마이너스 간극을 사용하는 경우가 많습니다.

5. 펀치 및 다이 작업 섹션의 크기 결정

드로잉 다이의 작업 섹션 크기 결정에는 주로 펀치 및 다이 코너 반경과 펀치 및 다이의 크기 및 제조 공차가 포함되며, 이는 모두 드로잉된 부품의 치수 정확도와 표면 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.

(1) 드로잉 주사위의 모서리 반경 결정하기

드로잉 다이의 모서리 반경은 드로잉 프로세스에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 다이 모서리 반경은 가능한 한 커야 합니다. 모서리 반경이 클수록 한계 드로잉 비율을 줄이고 드로잉된 파트의 품질을 향상시킬 수 있습니다.

그러나 다이 모서리 반경이 너무 크면 블랭크 홀더의 작용이 약해져 주름이 생길 수 있습니다. 일반 드로잉 비율을 선택할 때 다이 모서리 반경 r_Concave 초기 추첨을 위해 표 7과 8에 따라 선택할 수도 있습니다.

표 7 초기 드로잉 다이 모서리 반경 r_Concave 블랭크 홀더 포함(단위: mm)

표 8 초기 드로잉 다이 반경 r_Concave 블랭크 홀더 미포함(단위: mm)

후속 드로잉 프로세스의 경우 다이 모서리 반경 r_{오목한 n} 를 점차적으로 줄일 수 있으며, 일반적으로_{오목한 n} = (0.6-0.8)r_{오목한 n-1}이지만 2t 이상이어야 합니다.

(2) 펀치 모서리 반경 r 결정하기_컨벡스

펀치 모서리 반경 r의 영향력_컨벡스 는 다이 모서리 반경 R만큼 중요하지 않습니다._Concave이지만, r_컨벡스 가 너무 작으면 원통형 벽 전송의 위험 영역의 유효 인장 강도가 감소하여 위험 영역이 상당히 얇아집니다.

만약 r_컨벡스 가 너무 크면 드로잉 초기 단계에서 다이 표면에 닿지 않는 블랭크의 폭이 증가하여 블랭크의 이 부분이 주름이 생기기 쉽습니다. 펀치 모서리 반경 R_컨벡스 일반적으로 다음 원칙을 따릅니다:

1) 첫 번째 추첨의 경우, t/D×100>0.6인 경우, r_컨벡스=r_Concave.

2) t/D×100=0.3-0.6인 경우, r_컨벡스=1.5r_Concave.

3) t/D×100<0.3일 때, r을 취합니다._컨벡스=2r_Concave.

4) 중간 추첨의 경우, r_컨벡스=(d_n-1-d_n-2t)/2, 또는 다이 모서리 반경 r보다 같거나 약간 작은 값을 취합니다._Concave즉, r_컨벡스=(0.7-1.0)r_Concave. 최종 추첨에서 r_컨벡스 는 부품의 반경과 같아야 합니다.

(3) 펀치 및 다이의 크기 결정하기

펀치와 다이의 크기는 다음 원칙에 따라 결정됩니다:

1) 최종 공정에서 드로잉 다이의 경우, 펀치 및 다이 크기와 공차는 공작물 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다.

2) 공작물의 외부 치수가 필요한 경우 금형 크기가 계산의 기준으로 사용됩니다,

다이 사이즈 DConcave=(D-0.75Δ)+δConcave0
펀치 사이즈 D컨벡스=(D-0.75Δ - 2z)0-Δ볼록

어디

• D - 공작물 모양의 공칭 크기(mm)입니다;
• Δ - 공작물의 공차(mm);
• z - 펀치 및 다이의 일방적인 간격(mm);
• δ_컨벡스, δ_Concave - 펀치와 다이의 제조 공차를 각각 나타냅니다. 공작물 공차가 IT13 이상인 경우 펀치 및 다이의 제조 공차는 IT6에서 IT8 사이입니다. 공작물 공차가 IT14 미만인 경우 펀치 및 다이의 제조 공차는 IT10입니다.

3) 공작물의 내부 치수가 필요한 경우, 펀치 크기가 계산의 기준으로 사용됩니다,

다이 크기 d컨벡스=(d+0.4Δ)0-Δ볼록
펀치 사이즈 DConcave=(d+0.4Δ+2z)+δConcave0

여기서 d는 공작물의 공칭 내부 크기(mm)입니다.

4) 반제품의 중간 전환 공정의 경우 엄격한 제한이 필요하지 않으므로 다이 크기는 전환 블랭크 크기와 일치하기만 하면 됩니다. 다이를 기준으로 사용하는 경우

다이 사이즈 Ddie=D+δdie0
펀치 사이즈 D펀치=(D-2z)0-Δ펀치

III. 딥 드로잉 다이의 설치 및 조정

딥 드로잉 과정에서 첫째, 오작동을 방지하기 위해 스탬핑 작업 절차를 엄격하게 따라야 합니다. 둘째, 부품을 잘 딥 드로잉하려면 다이를 올바르게 설치하고 조정해야 합니다.

가장 자주 사용되는 판금 딥 드로잉은 원액션 프레스에서 이루어지며, 설치 및 조정 방법은 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다.

1. 딥 드로잉 다이 설치

딥 드로잉 다이의 설치 및 조정은 벤딩 다이와 유사합니다. 블랭킹 및 벤딩 다이의 디버깅 중에 발생하는 방전 장치 및 탄성 언로딩 장치와 같은 일반적인 문제 외에도 블랭크 홀더 힘 조정과 관련된 특정 문제가 있습니다.

블랭크 홀더의 힘이 너무 크면 드로잉된 부품에 균열이 생기기 쉽고, 너무 작으면 부품에 주름이 생기기 쉽습니다. 따라서 어느 정도는 블랭크 홀더 링 압력을 조정하는 것이 딥 드로잉 가공의 성공에 매우 중요합니다. 압력 조정은 지속적으로 수행해야 하며 적절할 때까지 필요에 따라 조정해야 합니다.

대칭형 또는 밀폐형 부품(예: 원통형 부품)을 드로잉하는 경우, 금형을 설치하고 조정하는 동안 상부 금형은 프레스 슬라이드에 고정하고 하부 금형은 고정하지 않고 작업 테이블에 놓을 수 있습니다. 먼저 공작물 두께에 해당하는 스페이서 몇 개를 캐비티 벽에 고르게 배치한 다음 상부 및 하부 몰드가 균일한 간격으로 자동으로 정렬됩니다. 닫힌 위치가 조정된 후 하부 몰드가 작업 테이블에 고정됩니다.

딥 드로잉 다이용 가이드 장치가 없는 경우 설치 중에 표준 샘플 또는 심을 사용할 수 있습니다. 피팅 조정, 도면 간격을 제어하는 방법을 사용하여 상부 및 하부 금형의 상대적 위치를 결정합니다.

2. 딥 드로잉 다이 조정의 핵심 포인트

딥 드로잉 다이의 조정은 다음 측면에 중점을 두어야 합니다:

(1) 먹이 저항 조정

딥 드로잉 공정에서 다이의 공급 저항이 너무 크면 제품에 균열이 생기기 쉽고 너무 작으면 주름이 생길 수 있습니다. 따라서 조정 프로세스의 핵심은 공급 저항의 크기를 조정하는 것입니다. 이송 저항을 조정하는 방법에는 다음이 포함됩니다:

• 정상 압력에서 작동하도록 프레스 슬라이더의 압력을 조정합니다.
• 드로잉 다이 블랭크 홀더 링의 누르는 표면을 조정하여 블랭크와 잘 호환되도록 합니다.
• 다이의 필렛 반경을 적절하게 수정합니다.
• 좋은 윤활유를 사용하고 윤활 빈도를 늘리거나 줄입니다.

(2) 블랭크 홀더 힘 조정

블랭크 홀더 힘을 조정하는 방법은 다음과 같습니다: 펀치가 10~20mm 깊이의 캐비티에 들어가면 시험 펀치를 시작할 수 있습니다. 스탬핑이 시작되면 블랭크 홀더 링이 활성화되어 재료에 블랭크 홀더 힘이 가해져야 합니다. 딥 드로잉 부품의 플랜지 영역에 뚜렷한 주름이나 균열이 없는 지점까지 블랭크 홀더 힘을 조정하면 드로잉 깊이를 점차적으로 늘릴 수 있습니다.

블랭크 홀더 힘의 조정은 균형을 이루어야 합니다. 일반적으로 딥 드로잉 부품의 높이 요구 사항에 따라 2~3단계로 조정할 수 있습니다. 각 조정은 공작물에 주름이나 균열이 없는지 확인해야 합니다.

프레스 하단의 에어쿠션에 의해 블랭크 홀더의 힘이 공급되는 경우, 압축 공기의 압력을 조절하여 힘을 제어할 수 있습니다. 금형 하단에 설치된 이젝터 메커니즘의 고무 또는 스프링의 탄성에 의해 힘이 공급되는 경우 고무와 스프링의 압축량을 조절하여 블랭크 홀더의 힘을 조절할 수 있습니다.

더블 액션 프레스의 블랭크 홀더 힘은 프레스의 외부 슬라이더에 의해 제공되며, 그 크기는 외부 슬라이더를 연결하는 나사(리드 스크류)로 조정됩니다. 조정하는 동안 외부 슬라이더를 연결하는 나사를 균일하게 조정하여 딥 드로잉 작업이 정상적으로 진행되도록 해야 합니다.

(3) 드로잉 깊이 및 간격 조정

드로잉 과정에서 드로잉 깊이와 간격이 부적절하면 공작물의 성형이 만족스럽지 않게 됩니다.

1) 그리기 깊이를 조정할 때 필요한 그리기 깊이에 도달할 때까지 얕은 부분부터 시작하여 더 깊게 조정할 수 있도록 깊이를 2~3개의 섹션으로 나누어 조정할 수 있습니다.

2) 간격을 조정할 때 먼저 상단 금형을 프레스 슬라이더에 고정하고 하단 금형을 고정하지 않고 작업 테이블에 놓습니다. 그런 다음 샘플을 다이 캐비티에 넣고 상부 및 하부 몰드를 정렬하고 중앙에 맞춥니다. 모든 방향의 간격을 균일하고 일관되게 조정 한 후 금형을 닫힌 위치에 놓고 볼트를 조이고 하단 금형을 작업 테이블에 고정하고 샘플을 제거하여 시험 펀칭을 준비합니다.

IV. 일반적인 판금 드로잉 부품의 작동

실제 생산에서는 드로잉 부품의 종류와 구조적 형태가 다양합니다. 다양한 드로잉 부품의 가공 품질을 보장하려면 먼저 다양한 부품 구조에 따라 해당 금형을 설계하고 합리적인 가공 기술을 개발하며 적절한 작업을 채택해야 합니다.

1. 반구형 부품의 딥 드로잉 방법

반구형 부품의 딥 드로잉 공정에서 펀치는 블랭크의 중간 부분과 한 지점만 접촉합니다. 접촉 지점이 모든 드로잉 힘을 견뎌야 하기 때문에 접촉 지점의 재료가 심하게 얇아지는 경향이 있습니다.

또한 드로잉 과정에서 대부분의 소재가 블랭크 홀더 링에 눌리지 않아 주름이 생기기 쉽고, 여유 공간이 넓기 때문에 생긴 주름이 쉽게 제거되지 않습니다. 일반적인 반구형 부품 구조는 그림 4에 나와 있습니다.

반구형 드로잉 부품의 드로잉 계수 m은 모든 직경에 대해 일정하므로 그 값은 다음과 같습니다.

m=d/D=d/√(2d²)=1/1.414=0.71

따라서 반구형 부품의 인발 계수는 공정 계획 수립의 기초로 사용할 수 없습니다. 대신, 블랭크의 상대 두께 t/D를 성형 난이도를 평가하고 드로잉 방법을 선택하는 주요 기준으로 사용해야 합니다. 공정 계획 및 금형 설계를 공식화하는 원칙은 다음과 같습니다:

1) 블랭크의 상대 두께 t/D×100%가 3보다 큰 경우 블랭크 홀더가 필요하지 않으며 간단한 금형을 사용하여 반구형 부품을 그릴 수 있습니다. 반구형 부품의 표면 품질, 기하학적 모양 및 치수 정확도를 보장하려면 드로잉 프로세스가 끝날 때 다이 내부에서 최종 성형을 수행 할 수 있도록 다이를 구형 바닥으로 설계해야합니다. 금형 구조는 그림 5와 같습니다.

2) 블랭크의 상대 두께 t/D×100이 0.5에서 3 사이인 경우, 주름을 방지하기 위해 블랭크 홀더가 있는 드로잉 몰드가 필요합니다. 이때 블랭크 홀더의 역할은 지지되지 않는 중간 부분의 주름을 방지하는 것뿐만 아니라 블랭크 유지력에 의한 마찰 저항으로 인해 방사형 인발 응력을 유도하고 팽창을 증가시키는 것입니다.

3) 블랭크의 상대 두께 t/D×100%가 0.5 미만인 경우, 리버스 드로잉 또는 드로 비드가 있는 드로잉 몰드가 필요합니다. 금형 구조는 그림 6과 같습니다.

a) 역방향 그리기
b) 드로우 비드로 그리기

또한 블랭크의 상대 두께가 작은 얇은 소재의 도면 가공의 경우 가공 계획이나 금형 설계를 수립할 때 다음 사항도 유의해야 합니다:

1) 얇고 플랜지가없는 반구형 부품의 경우 드로잉에 블랭크 홀더를 사용할 때 드로잉 된 부품에 플랜지 형태로 예약 된 폭 10mm 이상의 트리밍 여유를 블랭크에 추가해야하며 그렇지 않으면 공작물을 제대로 드로잉하기 어렵습니다.

2) 벽이 얇은 대형 구형 부품의 경우 직접 및 역방향 드로잉 방법을 조합하여 블랭크 홀더가 필요하지 않도록 할 수 있습니다 (그림 7 참조). 수-암 금형과 다이 사이의 각 측면 간격은 (1.3-1.5)t로, 수-암 금형과 펀치 사이의 각 측면 간격은 (1.2-1.3)t로 간주됩니다.

3) 얇은 재료 반구형 도면의 경우 유압 또는 고무 성형도 사용할 수 있으므로 도면 수를 줄이고 작업 조건을 개선 할뿐만 아니라 도면 프로세스에도 도움이됩니다.

2. 반구형 부품 그리기 작업 2.

중소형 반구형 부품의 경우 일반적으로 전용 드로잉 금형을 직접 설계하여 완성하며, 주요 작업은 금형의 올바른 설치 및 조정입니다.

생산 장비, 제조 비용 등의 영향을 받는 경우, 특히 크고 두꺼운 판금 반구형 부품을 드로잉하는 경우 포인트 프레스 또는 열간 프레스가 자주 사용됩니다. 포인트 프레싱과 핫 프레싱은 다음에서 일반적인 방법입니다. 판금 제작포인트 프레스는 작은 금형으로 큰 공작물을 성형할 수 있으며, 열간 프레스는 더 두꺼운 판금을 더 낮은 압력으로 압착할 수 있습니다.

(1) 포인트 누르기 조작

그림 8a에서 볼 수 있듯이 큰 반구형 부분은 내경이 6000mm이고 두께가 20mm인 16MnR 강판으로 제작되었습니다. 크기가 크고 두꺼운 판재이기 때문에 블랭킹을 위해 11개의 꽃잎으로 나눠야 하며, 각 구형 판의 무게는 약 800kg입니다. 그림 8b는 꽃잎 중 하나의 펼쳐진 패턴을 보여줍니다. 포인트 프레스를 사용할 때는 다음 주의 사항에 유의해야 합니다.

1) 포인트 누름의 원리. 포인트 프레싱의 작동 원리는 그림 9와 같습니다.

포인트 프레스를 하는 동안 프레스의 외력에 의해 금형의 압력으로 인해 금형의 포인트 프레스 영역 내에서 재료가 변형되어 변형에 저항하는 재료 내부 응력이 발생하고 이 응력은 외력과 균형을 이룹니다.

외력이 재료의 항복 강도와 같아질 때까지 계속 누르면 외층이 소성 변형을 일으켜 바깥쪽 표면에서 중앙으로 퍼집니다. 이 시점에서 프레스가 멈추고 금형 내부의 소성 변형이 유지되어 영구적인 변형이 발생합니다. 재료를 서서히 움직여 연속적으로 점 프레스를 하면 구형 꽃잎의 모양이 완성됩니다.

2) 수형 및 암형 선택. 금형은 일반적으로 가공된 주강 또는 주철 재료로 만들어지며 경우에 따라 강판 재료로 조립할 수도 있습니다.

포인트 프레스 금형의 치수에는 주로 수형과 암형의 폭과 반경이 포함됩니다. 일반적으로 수형과 암형의 폭을 먼저 결정한 다음 폭을 기준으로 성형 반경을 설정합니다. 수형과 암형의 폭은 포인트 프레싱의 효율성에 직접적인 영향을 미치기 때문에 프레스 작업대의 크기, 공작물의 크기 및 실제 시공 조건과 같은 요인에 따라 결정되는 경우가 많습니다.

예를 들어, 이 경우 구형 꽃잎 프레싱에는 1200t 유압 프레스프레스 기둥 내부의 작동 표면 폭은 2600mm입니다. 반복적인 연습을 통해 금형의 최적 폭은 800-1000mm 사이라는 결론을 내렸습니다. 금형 직경을 늘리면 포인트 프레스 횟수를 줄일 수 있지만 작동이 복잡해지고 금형 비용과 필요한 작동 압력이 증가합니다. 반대로 금형 직경을 줄이면 포인트 프레스 횟수가 너무 많아져 자재 취급 노동 강도가 증가하고 효율성이 떨어집니다. 따라서 이 구형 꽃잎의 암몰드 폭은 ϕ1000mm로 설정됩니다(그림 10 참조).

프레스 중 역변형을 방지하기 위해 수 몰드의 폭은 해당 암 몰드보다 50-100mm 더 좁아야합니다. 이 경우 구형 꽃잎의 수 몰드 폭은 ϕ950mm로 선택됩니다.

프레스하는 동안 금형의 프레스 영역 내의 내부 층은 압축되고 외부 층은 늘어나면서 소성 변형과 함께 탄성 변형이 발생합니다. 또한 압축되지 않은 부분의 장력으로 인해 프레스 영역에서 곡률의 스프링백이 발생합니다.

이 스프링백 양을 계산하는 것은 복잡하므로 생산 실무에서는 일반적으로 설계된 수형 및 암형 금형 표면의 반경과 필요한 성형 표면 반경(판금 부품 성형 반경) 사이에 간격 값을 두는 경험적 계산 방법을 사용하는데, 일반적으로 10~30mm를 적절히 사용합니다. 프레스는 설계된 구형 반경을 보장하기 위해 다양한 압력으로 수행됩니다.

이 프레스 방법은 가공된 공작물의 치수를 보장할 뿐만 아니라 다양한 곡률 반경을 가진 구형 표면을 프레스할 수 있습니다.

공작물의 구형 표면 반경이 크고 판 두께가 거의 영향을 미치지 않으므로 구형 내경 R3000mm를 구형 꽃잎 프레스의 템플릿 반경으로 직접 사용할 수 있습니다. 오목 금형 표면 반경과 필요한 공작물 성형 표면 반경 (즉, 구형 꽃잎 프레스의 템플릿 반경) 사이의 간격을 10mm로 설정하면 그림 10과 같이 오목 금형 표면 반경은 2432mm로 계산할 수 있습니다.

볼록한 금형 표면의 반경도 2432mm로 결정되지만 볼록한 금형의 폭은 950mm로 설정됩니다. 다른 모양의 판금 부품의 경우 동일한 방법을 사용하여 포인트 프레스를 위한 금형의 크기를 결정할 수 있습니다.

3) 누르기 작동 방법. 압착하는 동안 압력을 선택하기 위해 시험 압착을 수행 한 다음 템플릿 검사를 사용하여 가장 적합한 압력 값을 결정해야합니다. 이 구형 꽃잎 프레스에는 1200t 유압 프레스가 사용됩니다. 시험 프레스 후 표면 압력은 90-120kg/mm입니다.² 를 선택하면 450~600t의 힘을 사용하여 누르는 것을 의미합니다.

시트를 이동하는 횟수를 줄이고 효율성을 높이려면 그림 11과 같이 가장자리부터 서서히 이동하여 포인트 프레스하는 것이 누르는 순서입니다. 재료와 누르는 경험에 따라 일반적으로 두세 번 누르는 것으로 충분합니다.

1- 마지막 누르기 지점
2-멜론 꽃잎 소재
3-누르는 첫 번째 지점

누르는 동안 매번 움직이는 거리는 일반적으로 약 100mm 정도로 너무 크지 않아야 합니다. 한 번의 프레스 후 템플릿을 사용하여 구형 꽃잎의 세로 및 가로 방향을 확인합니다. 동일한 유형의 소재의 경우 롤링 섬유 방향은 성형 탄성과 관련이 있으며, 롤링 섬유 방향을 따라 성형이 더 잘되고 수직 방향은 스프링백이 커지므로 첫 번째 프레스 후 템플릿을 사용하여 곡률이 섬유 방향을 따라 작고 수직 섬유 방향에서 더 큰지 확인합니다.

두 번째 프레싱 라운드에서는 수직 섬유 방향으로 이동할 때 이동 거리를 줄이고 프레싱 지점을 조밀하게 만들어야 합니다. 일반적으로 두 번째 프레싱 라운드가 끝나면 기본 모양이 형성됩니다. 템플릿을 사용하여 로컬 포인트 재압축을 확인하고 수행하기만 하면 됩니다. 국소 트리밍의 경우 반경이 더 작은 볼록한 금형을 포인트 프레스에 사용할 수 있으며 적절한 압력을 마스터하면 우수한 성형 품질을 보장합니다.

(2) 열간 프레스 성형 작업

재료의 변형 정도를 높이고 재료 변형 저항을 줄이며 성형 부품의 품질을 보장하기 위해 절곡 또는 딥 드로잉 성형 시 판금의 두께가 12mm를 초과하고 양면의 두께가 10mm 이상인 경우 열간 압착이 자주 사용됩니다.

열간 프레스 성형은 딥 드로잉 블랭크를 먼저 특정 온도로 가열한 다음 딥 드로잉을 수행하는 방법입니다. 열간 프레스 성형 작업은 포인트 프레스 성형 또는 전체 딥 드로잉 금형 성형 및 기타 유형의 딥 드로잉에 적용 할 수 있다는 점에 유의해야합니다.

1) 열간 프레스 성형 온도.

금속 열간 프레스 성형의 온도는 블랭크에 필요한 성형력이 상대적으로 낮으면서도 재결정 온도보다 높아야 합니다. 재결정을 통해 성형 중에 발생하는 내부 응력을 제거하고 가공물 경화를 방지할 수 있기 때문입니다. 표 9는 일부 강재의 열간 프레스 온도를 보여줍니다. 어닐링 또는 담금질 + 템퍼링 처리가 필요한 소재의 경우 열간 성형 후 추가 열처리를 수행해야 합니다.

표 9 다양한 강재의 열간 성형 온도(단위: ℃)

참고: 괄호 안의 숫자는 이전 표준 명칭입니다.

열간 프레스 작업 중 시트의 가열 온도는 일반적으로 불 색깔을 관찰하여 판단합니다. 표 10에는 다양한 온도에 따른 불색이 나와 있습니다. 불색 관찰은 환경 밝기와 관련이 있다는 점에 유의해야 합니다. 표 10에 나열된 색상은 어두운 곳에서 불색을 관찰하여 판단한 것으로, 밝은 낮에 관찰하면 색상이 달라질 수 있습니다.

표 10 다양한 온도로 가열했을 때 강철의 색상(단위: ℃)

예를 들어 어두운 곳에서 관찰했을 때 강판은 770~800℃로 가열되면 선홍색을 띠게 됩니다. 매우 밝은 환경에서 관찰하면 강철이 선홍색으로 보일 때 800℃를 초과한 것입니다.

2) 핫 프레스 다이의 클리어런스.

열간 성형에 사용되는 금형을 일반적으로 열간 프레스 금형이라고 합니다. 가열 후 시트의 팽창으로 인해 두께가 증가하고 열간 프레스 변형으로 인해 공작물 상부의 두께도 증가합니다 (특히 열간 딥 드로잉 부품의 경우). 따라서 열간 프레스 금형의 간극은 냉간 프레스 금형보다 커야하며 열간 딥 드로잉 금형의 간극은 열간 굽힘 금형의 간극보다 커야합니다. 구체적인 값은 표 11에서 확인할 수 있습니다.

표 11 열간 프레스 금형의 단면 여유 공간 값(소재 두께 제외)(단위: mm)

3) 볼록 및 오목 금형의 작업 부품 치수 계산. 열간 프레스 금형을 설계 할 때 공작물의 냉간 수축 현상을 고려해야하므로 냉간 수축을 보상하기 위해 볼록 및 오목 금형의 작업 부품 치수를 그에 상응하게 확대해야합니다. 일반적으로 냉수축은 0.6%-0.75%로 간주할 수 있습니다.

3. 포물선 부품의 딥 드로잉 방법

포물선형 파트에 대한 딥 드로잉의 변형 특성은 반구형 파트의 변형 특성과 유사합니다. 그림 12는 포물선형 부품의 개략적인 구조를 보여줍니다. 가공 계획 및 금형 설계 원칙은 다음과 같습니다:

(1) 얕은 포물선형 부품(h/d<0.5)

딥 드로잉 특성과 금형 구조는 반구형 부품과 유사합니다.

(2) 깊은 포물선형 부품(h/d>0.5)

여러 번의 딥 드로잉 또는 리버스 드로잉이 필요합니다. 일반적으로 사용되는 방법은 다음과 같습니다:

1) 먼저 아래 부분을 크기에 따라 대략적인 모양으로 그린 다음 다시 그리기 단계에서 조각의 윗부분을 그리고 마지막으로 전체 조각을 형성합니다. 그림 13은 자동차 헤드라이트 커버의 딥 드로잉 처리 순서를 보여줍니다.

a) 딥 드로잉 프로세스 1
b) 딥 드로잉 프로세스 2
c) 딥 드로잉 프로세스 3
d) 딥 드로잉 프로세스 4

2) 여러 번 그려서 대략적인 계단식 원통 모양을 먼저 만든 다음 완전히 만듭니다.

3) 여러 번 그려서 도면 지름을 줄이고 원형 프리폼 모양을 만든 다음 역으로 그려서 마지막으로 완전히 성형합니다.

(3) 얇은 재질로 만들어진 포물선 모양의 부품

유압식 또는 고무성형을 사용합니다.

4. 포물선 모양의 파트를 위한 딥 드로잉 작업

반구형 파트와 마찬가지로 다양한 모양과 크기 및 재료 두께의 포물선형 파트의 경우 딥 드로잉 작업에는 포인트 프레스, 핫 프레스 및 직접 일체형 성형과 같은 방법을 사용할 수 있으며, 반구형 파트와 유사한 작업을 수행할 수 있습니다.

반구형 및 포물선형 부품뿐만 아니라 다른 모양의 구성 요소의 딥 드로잉도 앞서 언급한 성형 방법을 채택할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

V. 딥 드로잉 부품의 일반적인 결함 및 솔루션

딥 드로잉 부품의 일반적인 결함에는 치수 미준수, 주름 및 균열이 포함됩니다. 원인은 딥 드로잉 재료, 금형 디버깅 또는 금형 문제, 작업자 오류와 관련이 있을 수 있습니다. 해결 방법은 결함 원인에 대한 면밀한 분석과 목표 조치에 기반해야 합니다. 딥 드로잉 부품의 일반적인 결함 및 개선 조치는 표 12를 참조하십시오.

표 12 딥 드로잉 부품의 일반적인 결함 및 해결 방법