벤딩 부품 제조: 상세 가이드

재료를 특정 각도, 곡률 및 모양으로 구부리는 과정을 벤딩이라고 합니다. 벤딩은 재료 성형에서 가장 일반적인 방법 중 하나이며 금속 구조물 부품 제작에 광범위하게 사용됩니다.

벤딩은 시트, 바, 튜브, 프로파일 벤딩으로 분류할 수 있습니다. 단면 모양이 다르기 때문에 굽힘 과정에서 재료의 내부 응력이 변형에 다르게 영향을 미치며, 그 결과 다양한 패턴이 생성됩니다.

벤딩 구성 요소의 종류와 재질

벤딩 구성 요소는 원재료의 모양에 따라 시트 벤딩으로 분류할 수 있습니다, 튜브 굽힘, 바 벤딩, 프로파일 벤딩 등으로 분류할 수 있습니다. 또한 벤딩 공정은 사용되는 도구와 장비에 따라 일반 프레스 기계에서 금형을 이용한 프레스와 특수 벤딩 장비에서 수행하는 절곡, 롤 벤딩, 드로우 벤딩 등으로 분류할 수 있습니다.

벤딩 구성 요소의 재료는 주로 강판, 알루미늄 합금판 및 압연 프로파일입니다.

벤딩 부품의 제조 공정

벤딩 컴포넌트의 변형 특성

(1) 최소 상대 굽힘 반경

시트를 구부릴 때 고려해야 할 문제는 최소 상대적인 굽힘 반경 (R/t).

머티리얼의 최소 굽힘 반경인 전개 및 굽힘 구성 요소의 스프링백은 모두 상대 굽힘 반경을 포함합니다. 공정 분석 계산 시 상대 굽힘 반경이 최소 굽힘 반경보다 큰지 확인해야 합니다.

(2) 벤딩 스프링백

프레스 후 절곡 부품이 외력에서 해제되면 절곡 중 탄성 변형으로 인해 공작물의 각도, 필렛 반경 및 아크 길이에 변화가 발생하여 외력이 금형에서 제거되지 않은 경우 모양과 일치하지 않습니다.

이 현상을 스프링백이라고 합니다. 스프링백 문제를 고려하려면 굽힘 재료에 따라 금형의 관련 치수를 조정해야 합니다.

(3) 스프링백에 영향을 미치는 요인

주요 요인은 재료의 기계적 특성, 상대적 굽힘 반경, 모양, 금형의 치수, 간격 및 굽힘 보정력입니다.

1) 재료의 기계적 특성. 재료의 항복점이 높을수록 탄성 계수가 작을수록 스프링백이 커집니다.

2) 소재의 상대적 굽힘 반경 R/t. R/t 값이 작을수록 스프링백이 작아집니다.

3) 구부러진 공작물의 모양. 일반적으로 한 번에 눌려진 U자형 공작물의 스프링백은 V자형 공작물보다 작습니다.

4) 금형의 치수. 펀치의 반경 r이 일정하면 다이의 개방 거리가 증가함에 따라 V 자형 벤딩 구성 요소의 스프링백이 감소합니다. U자형 다이의 개구부가 깊을수록 스프링백이 작아집니다.

5) 금형 간극. U자형 벤딩 금형의 펀치와 금형 사이의 간격이 클수록 스프링백이 커집니다.

6) 굽힘 보정력. 보정력을 높이면 스프링백의 양을 줄일 수 있습니다.

시트 굽힘

시트 벤딩의 계산 및 금형 설계와 관련하여 다음과 같은 문제를 고려해야 합니다.

1) 굽힘 블랭크의 관련 치수를 먼저 계산한 다음 테스트 굽힘을 통해 결정합니다.

2) 벤딩 몰드의 펀치와 다이의 치수는 외부 치수 표시에 대한 다양한 요구 사항에 따라 고려됩니다.

3) 굽힘 구성 요소에 구멍이 있는 경우 구멍은 변형 영역 외부에서 일정 거리를 유지해야 하며, 그렇지 않으면 굽힘으로 인해 구멍이 변형될 수 있습니다.

구멍의 가장자리에서 굽힘 반경 r의 중심까지의 거리 L은 플레이트의 두께와 관련이 있습니다(그림 2-17 참조). 플레이트 두께 t가 2mm 미만인 경우 거리 L은 1.5t보다 커야 하고, 플레이트 두께 t가 2mm 이상인 경우 거리 L은 2t보다 커야 합니다. 거리 L이 너무 작으면 구부린 후 구멍을 뚫는 것이 좋습니다.

4) 일부 복잡한 모양의 공작물에 대한 굽힘 횟수는 실제 상황에 따라 결정해야 합니다.

그림 2-18에서 볼 수 있듯이 복잡한 모양의 벤딩 부품을 완성하려면 특수 금형이 필요하며, 실제 상황에 따라 벤딩 수를 결정해야 합니다.

그림 2-18a에 표시된 부품은 냉간 프레스에서는 잘 형성되지 않으므로 열간 프레스가 더 적합한 선택입니다. 해당 금형과 성형 방법은 그림 2-19에 설명되어 있습니다.

그림 2-18b에 표시된 부품은 열간 프레스를 통해 더 잘 형성되지만 이 방법은 비효율적이고 에너지 소모가 많으며 스트레칭 부상을 유발하기 쉽습니다. 2단계 냉간 프레스 방법을 사용하는 것이 바람직하며, 해당 금형 및 굽힘 방법은 그림 2-20에 나와 있습니다.

그림 2-18c에 제시된 부품은 단면이 비대칭이므로 압착 시 양쪽에서 재료 흐름이 고르지 않고 불안정합니다. 따라서 금형에 토핑 장치를 추가하여 금형에서 부품을 쉽게 제거할 수 있도록 하는 것이 좋습니다. 각각의 금형 및 프레스 벤딩 방법은 그림 2-21에 나와 있습니다.

그림 2-18e와 2-18f에 표시된 부품은 모두 한쪽 끝이 정방향 및 역방향으로 구부러져 있어 일반 금형으로는 구현할 수 없습니다. 2단계 프레스 벤딩 방법을 사용하는 것이 바람직합니다. 한쪽 끝에서 정방향 및 역방향 굽힘을 완료한 후(그림 2-22) 후속 굽힘을 진행합니다.

그림 2-18e에 표시된 부품에 대한 첫 번째 프레스 절곡이 완료되면 두 번째 프레스 절곡에 V자형 다이가 사용됩니다. 그림 2-18f에 표시된 부품은 그림 2-18b에 표시된 부품의 두 번째 프레스 절곡과 유사한 방법을 채택하여 후속 프레스 절곡을 완료해야 합니다.

프로파일 벤딩

그림 2-23과 2-24는 기관차에서 일반적으로 사용되는 일반적인 프로파일 리벤딩 구성 요소를 보여줍니다.

(1) 프로파일 굽힘 중 날개 표면 스프링백

프로파일 벤딩 프로파일 굽힘은 주로 프로파일의 단면 모양과 대칭성 때문에 시트 굽힘과 다릅니다. 일반적으로 프로파일의 강성이 강하기 때문에 프로파일의 굽힘 스프링백은 시트의 굽힘 스프링백보다 적습니다. 그러나 일부 프로파일은 단면이 비대칭이어서 굽힘 시 날개 표면 스프링백이 일정하지 않아 재료가 불안정해지고 뒤틀림 변형이 발생할 수 있습니다.

그림 2-23에 표시된 앵글 스틸 굽힘 구성 요소는 비대칭 스프링백의 전형적인 예입니다. 굽힘 시 날개 표면의 'a' 지점의 스프링백이 가장 크고 'b' 지점의 스프링백이 작아 앵글 스틸 벤딩 부품이 나선형 비틀림을 겪게 됩니다. 앵글 스틸 벤딩 몰드를 설계할 때는 이러한 스프링백의 불일치를 고려해야 합니다.

그림 2-24에 표시된 프로파일 벤딩 컴포넌트는 대칭 스프링백의 전형적인 예로, 날개 표면 스프링백이 일정한 경향이 있으며 프로파일 벤딩 컴포넌트는 비틀림이 나타나지 않습니다.

프로파일의 날개 표면이 스프링백에 영향을 미치기는 하지만, 이 영향이 얼마나 중요한지는 현재 정확한 결론이 내려지지 않았습니다.

(2) 프로파일 벤딩 금형 설계를 위한 경험적 공식 및 계수 값

프로파일 벤딩 실무에서 프로파일 벤딩 금형 설계를 위한 경험적 공식과 계수 값을 참조할 수 있도록 요약했습니다(그림 2-25 및 표 2-1 참조).

볼록 몰드 반경의 계산 공식은 다음과 같습니다:

Where:

• R_오목한 - 볼록한 몰드 호의 반경입니다;
• R - 구부러진 컴포넌트의 내부 원호 반경입니다;
• K - 재료의 탄성 계수입니다;
• A - 프로파일 날개 표면의 계수입니다;
• H - 프로파일 날개 표면의 크기입니다.

표 2-1: 벤트 채널 강철의 리바운드 값 A

(3) 채널 스틸 벤딩 중 비틀림 제어

채널강 벤딩 금형을 설계할 때는 벤딩 시 날개 표면의 잠재적인 불안정성과 비틀림을 고려하고 적절한 조치를 취해야 합니다. 여기에서는 참고용으로 두 가지 금형 제어 방법을 소개합니다.

방법 1: 압력 장비 자체에 수직 및 수평 유압 실린더가 모두 있는 경우 수직 힘은 굽힘에 사용되며 수평 힘은 비틀림을 억제하는 데 사용됩니다. 금형의 구조는 그림 2-26에 나와 있습니다. 이 금형은 제조가 간단하고 사용하기 편리하며 구부리는 동안 공작물을 쉽게 이형 할 수 있습니다.

방법 2: 압력 장비에 수직 유압 실린더만 있는 경우 그림 2-27에 표시된 금형 구조를 사용할 수 있습니다.

금형의 이동식 금형 철은 펀치가 구부러진 후 위로 올라갈 때 위로 움직일 수 있습니다. 펀치와 다이 사이의 간격를 사용하여 공작물을 쉽게 탈형할 수 있습니다.

특수 굽힘

(1) 골판지 시트의 굽힘 성형

골판지 시트는 웨이브 구성 요소라고도 하는 일반적인 구부러진 구성 요소입니다(그림 2-28). 이 웨이브 구성 요소는 한 번의 성형 공정으로 완료할 수 없으며 한 번에 한 웨이브씩 압착해야 합니다. 몰드의 형태는 그림 2-29에 나와 있습니다.

그림에서 볼 수 있듯이 이중 파형 몰드입니다. 먼저 시트의 한쪽 끝에서 파형이 눌려집니다. 첫 번째 파형이 눌리면 재료가 금형의 양쪽에서 중앙으로 흐르면서 양방향 재료 흐름이 가능합니다.

첫 번째 파형이 형성된 후 왼쪽 포지셔닝 다이에 배치되고 펀치가 하강하며 스프링이 장착된 펀치가 먼저 첫 번째 파형을 누릅니다. 펀치가 계속 내려가면서 두 번째 파형을 누르기 시작합니다. 금형 오른쪽의 재료는 왼쪽으로 흘러 단방향 재료 흐름이 가능하여 두 번째 파형을 누르기 위한 재료를 보완할 수 있습니다.

(2) 채널 강철의 측면 굽힘

채널 강철의 측면 굽힘은 비교적 드물며(그림 2-30), 굽힘 방법도 매우 독특합니다.
채널 강재를 구부리기 전에 채널 강재의 변형 영역의 홈에 지지판을 배치해야합니다. 구부리는 동안 가열 프레스 방법을 사용해야 합니다.

(3) 분지형 채널 강철의 굽힘

대야형 채널강용 벤딩 몰드는 여러 부품의 조합입니다(그림 2-31). 왼쪽 및 중간 펀치는 연결 플레이트에 고정되고 오른쪽 펀치는 볼트로 연결되며 오른쪽 펀치와 중간 펀치 사이에 1-2mm의 간격이 남습니다. 왼쪽, 중간 및 오른쪽 펀치는 전체적으로 볼트로 연결되고 연결 플레이트에 고정됩니다.

공작물을 구부릴 때 대야 모양의 채널 강을 다이에 넣은 다음 수평 유압 실린더를 사용하여 이동식 배플을 밀어 다이 본체에 단단히 맞도록 한 다음 수직 유압 실린더를 구동하여 다이 본체를 구부리기 위해 아래로 내려가도록합니다.

벤딩 포지셔닝 관련 문제

벤딩된 부품의 품질은 위치 지정의 정밀도와 벤딩 순서 및 위치 지정 기준이 합리적인지 여부에 따라 크게 달라집니다. 벤딩 포지셔닝은 크게 프런트 엔드 포지셔닝, 백 엔드 포지셔닝, 측면 보조 포지셔닝, 센터라인 포지셔닝, 보조 라인 포지셔닝으로 나눌 수 있습니다. 각 포지셔닝 유형에는 고유한 특성이 있으며, 이를 적절히 선택하는 것이 중요합니다.

(1) 프런트 엔드 포지셔닝(백 게이지)은 일반적이고 간단한 포지셔닝 방법입니다. 현재 벤딩 머신에는 사용하기 쉽고 정확한 포지셔닝이 가능한 다축 CNC 백엔드 포지셔닝 장치가 장착되어 있습니다. 그러나 여러 번의 벤딩이 있는 경우, 포지셔닝 베이스의 변경으로 인해 후속 포지셔닝의 베이스가 이전 벤딩의 정밀도에 영향을 받을 수 있습니다(그림 2-32).

(2) 백엔드 포지셔닝

백엔드 포지셔닝은 프론트엔드 포지셔닝만큼 편리하지는 않지만, 이 방법은 굽힘 수에 관계없이 동일한 포지셔닝 베이스를 사용합니다. 따라서 굽힘 치수는 다른 요소의 영향을 받지 않습니다(그림 2-33).

(3) 측면 보조 포지셔닝

좁고 긴 부품에 여러 개의 평행 절곡을 만들 때 각 절곡선이 서로 평행하도록 하려면 프런트 엔드 또는 백엔드 포지셔닝을 설정하는 것 외에도 재료의 가장자리에서 길이 방향을 따라 보조 포지셔닝도 설정해야 합니다(그림 2-34).

(4) 센터라인 포지셔닝

일부 구부러진 부품은 프런트엔드 또는 백엔드 포지셔닝 방법을 사용하여 정확하게 배치하기 어렵습니다. 그림 2-35와 같이 중앙선 위치 지정 방법을 사용하는 것이 좋습니다.

(5) 보조 라인 포지셔닝

반경이 큰 여러 굽힘을 만들 때 펀치가 굽힘 선을 정확하게 캡처하기 어려운 경우 보조 라인 위치 지정 방법을 사용하는 것이 좋습니다(그림 2-36).

콤비네이션 벤딩 몰드

그림 2-35a는 4개의 구부러진 부분이 좁고 긴 구부러진 부분을 표시하며 각 쌍의 구부러진 반경은 동일합니다. 굽힘 순서에 따라 두 끝을 먼저 반경 R360으로 구부린 다음 중간을 반경 R260으로 구부려야 합니다. 이를 위해서는 두 번의 금형 교체가 필요하므로 상당히 번거로울 수 있으며 공작물을 자주 다루어야 합니다. 여기에서는 참고용으로 복합 벤딩 몰드 유형을 소개합니다.

복합 벤딩 몰드는 그림 2-37에 나와 있습니다. 설계 시 두 굽힘 반경의 금형은 지나치게 길어서는 안 되며, 공작물의 너비보다 약간 넓으면 됩니다. 몰드(1)과 몰드(2)의 볼록한 몰드 크기 A는 'a'와 같아야 하고 오목한 몰드 크기 B는 'b'와 같아야 합니다.

몰드 (1)와 몰드 (2)가 가공 된 후 결합되어 몰드 (3)를 형성합니다. 즉, 동일한 높이의 볼록 몰드 두 세트와 상부 시트 플레이트가 몰드 (3)의 상부 몰드를 형성하고 동일한 높이의 오목 몰드 두 세트와 하부 시트 플레이트가 몰드 (3)의 하부 몰드를 형성합니다.

이 복합 금형을 사용하면 금형 설치 횟수와 공작물 취급 빈도가 줄어들어 노동 강도가 감소할 뿐만 아니라 절곡 공정 중 품질 검사도 용이해집니다.

벤딩 부품용 금형 및 생산 장비

구부러진 부품용 금형 유형

벤딩 부품용 금형의 유형은 벤딩 부품의 모양, 벤딩 부품의 재질, 금형의 재질 및 금형에 적용되는 장비에 따라 분류할 수 있습니다. 이러한 벤딩 몰드는 구조가 매우 다양합니다.

(1) 구부러진 부분의 모양을 기준으로 합니다.

여기에는 단일 각도 벤딩 몰드, 이중 각도 벤딩 몰드(Z자형 벤딩, U자형 벤딩) 및 다중 각도 벤딩 몰드가 포함됩니다.

(2) 구부러진 부품의 재질 기준

여기에는 시트 벤딩 몰드, 프로파일 벤딩 몰드, 파이프 벤딩 몰드, 로드(와이어) 벤딩 몰드가 포함됩니다.

(3) 금형 재료 기준

여기에는 모든 금속 금형과 폴리우레탄 고무 벤딩 금형(폴리우레탄 고무가 강철 금형을 대체하는 경우)이 포함됩니다.

(4) 금형에 적용 가능한 장비 기준

여기에는 일반 프레스, 벤딩 머신 및 벤더용 벤딩 몰드가 포함됩니다.

구부러진 부품 생산 장비

벤딩 공정은 주로 기계식 프레스에서 수행되며 판금 절곡기.

일반적인 구부러진 부품의 생산 사례

U자형 커넥터와 그 벤딩 몰드

그림 2-38은 U자형 커넥터의 구조와 벤딩 몰드를 보여줍니다.

이 몰드는 한 번의 프레스로 블랭크를 모양에 맞게 구부려 한 번에 두 조각을 생산합니다.

블랭크는 홈이 가공된 스톡 지지 블록(12)에 배치되어 공작물 위치 지정의 정밀도를 보장합니다. 프레스 슬라이드가 내려오면 펀치(5)가 먼저 블랭크에 접촉하여 아래로 누릅니다.

블랭크는 슬라이딩 다이(11)의 필렛을 따라 미끄러져 다이 캐비티로 들어가며 U자 모양으로 구부러집니다. 슬라이드가 계속 내려가면서 경사 쐐기(3)가 슬라이딩 다이(11)와 접촉하여 슬라이딩 다이(11)가 다이 베이스(9)의 홈 내에서 금형 중앙으로 이동하여 부품의 측면을 수정합니다.

프레스 슬라이드가 복귀하면 경사 쐐기(3)가 위로 이동하고 슬라이딩 다이(11)가 볼트(7)와 스프링(8)의 작용에 따라 금형 외부로 이동합니다. 스톡 지지 블록(12)은 스프링(14)의 작용에 따라 위쪽으로 이동하여 부품을 다이 밖으로 밀어냅니다.

1- 상부 몰드 베이스
2- 가이드 부시
3- 경사 금형
4- 몰드 핸들
5- 펀치 몰드
6- 가이드 게시물
7, 13- 볼트
8, 14- 스프링
9- 다이 베이스
10- 스페이서 플레이트
11- 슬라이드 몰드 폼 다이
12- 머티리얼 지원 블록
15- 하부 몰드 베이스

내연 기관차 루버 블레이드와 그 벤딩 몰드

내연 기관차의 루버 블레이드는 1mm 두께의 강판을 구부려서 만드는데, 모양을 만들기 위해 5번의 작업이 필요합니다.

그림 2-39는 루버 블레이드의 첫 번째에서 세 번째 작업의 벤딩 금형 구조와 블레이드 벤딩의 개략도를, 그림 2-40은 네 번째에서 다섯 번째 작업의 벤딩 금형과 블레이드의 최종 모양, 즉 공작물 다이어그램을 보여줍니다. 이 금형은 다중 스테이션 조합 금형과 유사한 대형 금형 프레임의 단일 작업 금형 세트입니다.

그림 2-39에 표시된 절곡 금형에서 블랭크는 포지셔닝 플레이트(15)에 의해 배치된 제1 작동 프레스 절곡 금형의 재료 지지판(18)에 배치되고, 블랭크의 한쪽 끝에 있는 갈고리 모양의 헤드는 슬라이더의 하향 이동에 의해 압출됩니다.

후크 헤드가 눌린 블랭크는 포지셔닝 플레이트 14에 의해 배치 된 두 번째 작동 프레스 벤딩 몰드의 다이 13에 배치되고 블랭크의 중간 부분에있는 아크가 눌려집니다. 압착된 아크가 있는 블랭크는 후크 헤드 포지셔닝 플레이트 12에 의해 배치된 세 번째 작업 프레스 벤딩 몰드의 고무 블록 11에 배치되고 펀치 몰드(6)가 블랭크를 반으로 구부립니다.

그림 2-40에 표시된 벤딩 몰드에서 접힌 블랭크는 네 번째 작업 프레스 벤딩 몰드의 플로팅 다이(I) 9에 배치되어 접힌 한쪽 끝으로 배치되고 다른 쪽 끝은 구부러집니다.

이미 접힌 블랭크는 다섯 번째 작업 벤딩 몰드의 다이(II) 7 위에 놓고 접힌 끝이 상감 블록(II) 6의 홈과 정렬되도록 하고 후크 헤드가 있는 접힌 가장자리를 눌러 중간 아크 표면에 맞도록 하여 공작물의 최종 모양을 완성합니다.

1-상부 몰드 베이스
2-인서트
3-펀치
4-패드
5-펀치
6-펀치
7-가이드 포스트
8-위치 지정 플레이트
9-컨테이너 프레임
10-라운드 스틸
11-고무 블록
12-위치 플레이트
13-Die
14-위치 지정 플레이트
15-위치 지정 플레이트
16-볼트
17-봄
18-지지 플레이트
19-인서트
20 가이드 부시
21-하부 몰드 베이스

1-상부 몰드 베이스
2-펀치(I)
3-펀치(II)
4-가이드 포스트
5-가이드 부시
6-인서트(II)
7-다이 (II)
8-스프링
9-다이 (I)
10-볼트
11-인서트
12-하부 몰드 베이스