벤딩 성형 기법 설명

I. 굽힘 성형 원리

벤딩은 벤딩 머신의 금형을 사용하여 금속판을 특정 각도로 구부리는 방법으로, 주로 직선으로 구부리는 작업을 수행합니다.

벤딩 머신은 한 번의 스트로크로 벤딩을 형성합니다. 벤딩 성형으로 스프링백을 최적으로 제어할 수 있습니다. 80% 이상의 철도 차량 벤딩은 핵심 공정인 벤딩 성형으로 만들어집니다. 벤딩 성형으로 형성된 부품의 정밀도는 철도 차량의 조립 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.

II. 굽힘 유형

1. 자료를 형성합니다:

탄소강 벤드
스테인리스 스틸 벤드
알루미늄 합금 벤드

2. 모서리 반경을 형성합니다:

작은 모서리 반경 형성
큰 코너 반경 형성

III. 벤딩 성형 프로세스

절곡 성형 공정에서는 주로 절곡력, 절곡 금형, 절곡 시퀀스 설계, 공작물과 금형 간섭 분석, 절곡 처짐 보정 등을 고려합니다.

1. 굽힘 힘 계산

그리고 굽힘력 계산 공식 는 다음과 같습니다:

P = 1. 42*L*R_m*S²/(1000V)

공식에서,

P - 굽힘력(kN);
L - 구부러진 부분의 길이(mm)입니다;
Rm - 인장 강도(N/mm)²);
S - 시트의 두께(mm)입니다;
V - 일반적으로 시트 두께의 8~10배인 다이 슬롯 너비(mm)입니다;
R - the 굽힘 반경여기서 R = 5V/32입니다.

그림 3-114는 다음 계산에 대한 개략적인 그림을 제공합니다. 굽힘력 및 최소 플랜지 높이.

굽힘 각도는 표 3-89에 자세히 설명된 대로 최소 플랜지 높이 B와 특정 관계가 있습니다.

표 3-89: 굽힘 각도와 최소 플랜지 높이의 관계

각도	B
165°	0. 58 V
135°	0. 60 V
120°	0. 62 V
90°	0. 65 V
60°	0. 80 V
45°	1. 00 V
30°	1. 30 V

표준 굽힘 반경 조건에서 굽힘 힘은 표 3-90에서 직접 선택할 수 있습니다.

다음 굽힘력 계산기를 사용할 수도 있습니다:

2. 굽힘 반경 요구 사항

균열은 구부러진 부품의 주요 손상 형태입니다. 부품의 굽힘 반경은 선택한 소재의 최소 굽힘 반경보다 작을 수 없습니다. 철도 차량용 소재의 권장 굽힘 반경은 표 3-91 ~ 3-97에서 확인할 수 있습니다. 실제 사용되는 굽힘 반경은 이 표의 권장 값보다 작지 않아야 하며, 그렇지 않으면 구부러진 부품이 깨져 폐기됩니다.

3. 벤딩 다이 선택

첫째, 도면에 필요한 굽힘 반경에 따라 다이를 선택하고 둘째, 굽힘 중 간섭이 발생할지 여부를 고려해야 합니다. 간섭이 발생하면 굽힘 순서를 조정하거나 다이를 교체해야 합니다. 그림 3-115는 굽힘 간섭 발생 여부를 판단하는 그래픽 방법을 제공합니다.

4. 구부러진 부품의 펼쳐진 치수 계산 4.

구부러진 레일카의 빈 크기를 계산하는 세 가지 방법이 있습니다. 스탬핑 부품중성층 계산 방법, 직접 두께 감소 방법, 그리기 방법이 있습니다. 중성층 계산 방법은 이전 섹션에서 설명한 대로 구부리기 전후에 중성층의 길이가 일정하게 유지되는 원리를 사용합니다.

표 3-90: 굽힘 힘 표

표 3-91: 탄소 구조용 강철 및 고강도 저합금 구조용 강철의 굽힘 반경

재료 등급	굽힘 방향	플레이트 두께
재료 등급	굽힘 방향	>1 ≤1.5	>1.5 ≤2.5	>2.5 ≤3	>3 ≤4	>4 ≤5	>5 ≤6	>6 ≤7	>7 ≤8	>8 ≤10	>10 ≤12	>12 ≤14	>14 ≤16	>16 ≤18	>18 ≤20	>20 ≤25	>25 ≤30
Q235	t	1.6	2. 5	3	5	6	8	10	12	16	20	25	28	36	40	50	60
Q235	n	1.6	2. 5	3	6	8	10	12	16	20	25	28	32	40	45	55	70
Q275	t	2	3	4	5	8	10	12	16	20	25	28	32	40	45	55	70
Q275	n	3	3	4	6	10	12	16	20	25	32	36	40	45	50	60	75
09CuPCrNi - B	t	2	3	4	5	8	10	12	16	20	25	28	32	40	45	55	70
09CuPCrNi - B	n	3	3	4	6	10	12	16	20	25	32	36	40	45	50	60	75
09CuPCrNi - A	t	2.5	4	5	6	8	10	12	16	20	25	32	36	45	50	65	80
09CuPCrNi - A	n	2.5	A	5	8	10	12	16	20	25	32	36	40	50	63	75	90
Q345 Q345R	t	2.5	A	5	6	8	10	12	16	20	25	32	36	45	50	65	80
Q345 Q345R	n	2.5	4	5	8	10	12	16	20	25	32	36	40	50	63	75	90

참고:
1. 't'는 롤링 방향에 수직으로 굽힘을 나타내고, 'n'은 롤링 방향에 평행하게 굽힘을 나타냅니다.
2. 위의 데이터는 90도 굽힘에 적합합니다.

표 3-92: 담금질 및 템퍼링 고강도 구조용 강판의 표준 필렛 반경

재료 등급	플레이트 두께 3~16mm
재료 등급	롤링 방향에 수직으로 구부리기	롤링 방향과 평행하게 구부리기
Q460	3t	4t
Q500	3t	4t
Q550	3t	4t
Q620	3t	4t
Q690	3t	4t
Q890	3t	4t
Q960	4t	5t

표 3-93: 오스테나이트 스테인리스 강판의 표준 굽힘 반경(단위: mm)

플레이트 두께	SUS301L -LT/ DLT1 ST	SUS301L - MT1 HT	SUS304
0.6	-	2. 0	0.6
0.8	2. 0	3	0.8
1	2. 0	3. 0	1. 0
1.2	2. 0	3. 0	1. 2
1.5	2. 0	5. 0	1. 5
2	3. 0	7. 0	2. 0
2.5	3. 0	10. 0	2. 5
3	5. 0	13. 0	3. 0
4	7. 0	19. 0	4. 0
4.5	7. 0	19. 0	4. 5
5	-	-	5. 0
6	-	-	6. 0

표 3-94: 1.4003 스테인리스강의 표준 굽힘 반경
(단위: mm)

플레이트 두께	굽힘 반경
플레이트 두께	롤링 방향에 수직으로 구부리기	롤링 방향과 평행하게 구부리기
>1 ~1.5	2	3
>1.5 ~ 2.5	3	3
>2.5 ~3	4	4
>3 ~4	5	6
>4 ~5	8	10
>5~6	10	12
>6~7	12	16
>7~8	16	20
>8 ~10	20	25
>10 ~12	25	30

표 3-95: ENAW5052(알루미늄-마그네슘 2.5) 알루미늄 합금의 표준 굽힘 반경
(단위: mm)

조건	공칭 두께 / mm		굽힘 반경
조건	초과	To	180°	90°
O/ H111	1.5	3	0.5t	0.5t
	3.0	6	-	1.0t
	6.0	12.5	-	2.0t

표 3-96: ENAW5083(알루미늄-마그네슘 4.5, 망간 0.7) 알루미늄 합금의 표준 굽힘 반경
(단위: mm)

조건	공칭 두께 / mm		굽힘 반경
조건	초과	To	180°	90°
O/ H111	0.5	1.5	1.0t	1.0t
	1.5	3.0	1.5t	1.0t
	3.0	6.0	-	1.5t
	6.0	12.5	-	2.5t

참고: 이 상태로 배송된 소재는 빠른 테스트 후 층 내식성이 부족합니다.

표 3-97: ENAW6082(알루미늄-실리콘-마그네슘-망간) 알루미늄 합금의 표준 굽힘 반경
(단위: mm)

조건	공칭 두께		굽힘 반경
조건	초과	To	180°	90°
O	≥0.4	0.5	1.0t	0.5t
	1. 5	3.0	1.0t	1.0t
	3.0	6.0	-	1.5t
	6.0	12.5	-	2.5t
T4	≥0.4	1.5	3. 0t	1.5t
	1.5	3.0	3. 0t	2.0t
	3.0	6.0	-	3.0t
	6.0	12.5	-	4.0t
T6	≥0.4	1.5	-	2.5t
	1.5	3.0	-	3.5t
	3.0	6	-	4.5t
	6	12.5	-	6.0t

참고: 확산 어닐링 후에는 굽힘 반경을 크게 줄일 수 있습니다.

a) 간섭 상태
b) 비간섭 상태

1) 시트 두께 직접 빼기 방법(그림 3-116):

시트 두께가 1≤6mm인 경우 굽힘 모서리 반경은 2t≤R, R≥1, 굽힘 각도는 90°입니다,
공백 길이: L = L₁ + L₂ - 2t(방정식 3-35)
시트 두께가 t≤6mm인 경우 굽힘 모서리 반경은 2t≤R, R≥t이고 굽힘 각도는 135°입니다,
공백 길이: L = L₁ + L₂ - t(방정식 3-36)

SUS301L 스테인리스강 90° 굽힘의 경우 재료 두께, 굽힘 코너 반경 및 하부 다이 V-홈의 폭이 표 3-98의 값과 일관되게 유지된다는 점을 감안하면, 개발된 길이 계산에서 굽힘당 하나의 λ 값을 차감합니다.

2) 그래픽 방식:

굽힘의 구조가 복잡하고 모서리 반경과 성형 각도가 여러 개일 경우 위의 계산 방법으로는 오류가 발생할 수 있습니다. 그래픽 방법을 사용하여 중성층을 측정하면 개발된 치수를 빠르고 정확하게 확인할 수 있습니다.

IV. 벤딩 성형 장비

1. CNC 벤딩 머신의 기술 파라미터

CNC 벤딩 머신은 다음과 같은 용도로 가장 널리 사용되는 장비입니다. 벤딩 구성 요소 철도 객차에서. 표 3-99는 황시 단조 기계 공구 유한 회사에서 제조한 일부 절곡기의 기술 파라미터를 제시합니다.

표 3-98: SUS301L 시리즈 강판 굽힘의 개발 길이에 대한 계산 매개변수

재료	시트 두께	표준 코너 반경 R	감소 값 λ	최소 플랜지	낮은 다이 V-홈 폭
스테인리스 스틸 LT, ST, DLT	1.0	2.0	2.4	10	15
	1.5	2.0	3.1	10	15
	2.0	3.0	4.3	15	20
	2.5	3.0	5.0	20	25
	3.0	5.0	6.7	20	30
	4.0	7.0	9.0	25	35
스테인리스 스틸 MT, HT	0.8	3.0	2.4	10	15
	1.0	3.0	2.7	10	15
	1.5	5.0	4.2	15	20
	2.0	7.0	5.8	20	25
	2.5	10.0	7.8	28	40
	3.0	13.0	9.7	28	40

표 3-99 CNC 벤딩 머신의 기술 파라미터

모델	80/3200	160/3200	320/4000	400/4000
공칭 힘/kN	800	1600	3200	4000
굽힘 길이/mm	3200	3200	3200	4000
기둥 간 거리/mm	2700	2700	2700	3500
목구멍 깊이/mm	400	400	400	500
램 스트로크/mm	170	170	170	200
작업대 높이/mm	800	800	800	800
다이 장착 높이/mm	600	600	600	600
메인 모터 전력/kW	5. 5	11	18.5	22. 5
보상 실린더 수	3	3	3	4
제어 축 수	3 + 2	3 + 2	3 + 2	3 + 2
백게이지 X축 스트로크/mm	500	500	500	500
백게이지 X축 속도/(mm/s)	200	200	200	200

2. CNC 벤딩 머신의 처짐 보정 기능

특히 긴 부품을 절곡하는 과정에서 절곡기의 길이 방향 강성 부족과 유압 실린더의 배치로 인해 슬라이더가 변형되어 중간과 끝의 절곡 각도가 달라집니다. 이러한 이유로 벤딩 머신에는 벤딩 중 보정을 위한 편향 보정 장치가 장착되어 있습니다(그림 3-117).

그림 3-117 벤딩 머신 처짐 보정 다이어그램 a) 작업대 변형 b) 처짐 보정

V. 벤딩 성형 금형

1. 벤딩 머신 다이의 구조

벤딩 머신 다이는 일반형과 특수형으로 분류됩니다. 특수 금형은 특정 부품을 위해 설계되었습니다. 대부분의 벤딩 작업은 일반 금형을 사용합니다. 다이의 구조는 그림 3-118에 나와 있습니다.

벤딩 머신 다이 설계의 세 가지 핵심 요소는 다이 클램핑 부분의 구조적 치수(장비 관련), 상단 다이의 모양과 작업 부분의 각도, 하단 다이의 V 홈의 폭과 각도입니다.

a) 벤딩 다이의 작동 상태
b) 상부 주사위의 구조
c) 하부 다이의 구조

1) 그림 3-118b와 같이 상부 벤딩 다이의 작업 부분의 둥근 모서리 반경은 구부러진 공작물의 요구 사항에 따라 설계됩니다. 각도는 재료의 스프링백과 하부 다이에 들어가는 깊이 요구 사항을 기반으로 설계됩니다. 상부 다이의 단면 모양은 직선 또는 곡선일 수 있습니다.

2) 그림 3-118c에 표시된 바와 같이, W로 표시된 하단 벤딩 다이의 작업 부분 크기는 시트 두께와 둥근 모서리의 반경을 기준으로 설계됩니다. 각도는 재료의 스프링백과 상부 다이와 일치해야 하는 요구 사항에 따라 설계됩니다. 상단 다이와 하단 다이의 각도는 동일합니다.

벤딩 다이의 V-홈 각도와 너비는 일반적으로 표준값이 있습니다. 탄소강 및 알루미늄 합금과 같은 소재의 경우 일반적으로 84°의 각도가 사용되며, 스프링백이 더 큰 스테인리스강의 경우 일반적으로 75° 미만의 각도가 사용됩니다. 하부 다이의 V 홈 폭은 일반적으로 시트 두께의 8배로 선택됩니다.

전용 금형을 장착한 후 브레이크 누르기 는 특별한 모양의 공작물을 만들 수 있습니다.

2. 프레스 브레이크 다이 재료

프레스 브레이크 다이 소재에는 일반적으로 열처리 경도가 50 HRC 이상인 70강, 42CrMo, T10 및 Cr12MoV가 포함됩니다.

VI. 굽힘 품질 요소

단면 치수 정확도는 구부러진 부품의 주요 정확도 지표 중 하나입니다. 벤딩 다이, 블랭크 정확도, 벤딩 순서, 포지셔닝 방법 등 다양한 요인이 이 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.

1. 벤딩 다이

구부러진 부품의 펼쳐진 치수는 고유합니다. 벤딩 치수의 정확성을 보장하려면 올바른 벤딩 다이(상단 및 하단)를 선택하는 것이 필수적입니다. 그렇지 않으면 필요한 벤딩 정밀도를 보장할 수 없습니다.

2. 공백 정확도

공백은 주로 다음에서 발생합니다. 전단절단, 다이 펀칭 또는 터렛 펀치 프레스 작업. 절단 방법에 따라 블랭크 정확도가 달라집니다. 절곡 정밀도 요구 사항을 충족하기 위해 절곡 부품의 정확도 요구 사항에 따라 절단 공정을 선택해야 합니다. 블랭크 치수 정확도 외에도 버, 측면 굴곡 및 평탄도와 같은 블랭크의 상태도 구부러진 부품의 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.

3. 굽힘 순서

복잡한 모양을 구부릴 때는 치수 공차 요구 사항을 충족하면서 구부림 형상을 완성할 수 있는 적절한 구부림 순서를 선택해야 합니다.

4. 포지셔닝 방법

포지셔닝은 전면과 측면 포지셔닝으로 나뉩니다. 벤딩 정확도를 보장하려면 프레스 브레이크에서 1미터당 한 번씩 전면 포지셔닝을 수행하는 것이 가장 좋습니다. 일부 구부러진 부품은 포지셔닝 정확도를 높이기 위해 측면 포지셔닝도 필요합니다.

VII. 벤트 성형 부품의 생산 사례

1. 외부 패널 보강 빔의 굽힘 형성

그림 3-119는 0.8mm 두께의 SUS301L-HT 스테인리스 강판으로 제작된 외부 패널 보강 빔의 공작물 다이어그램입니다.

그림에서 볼 수 있듯이 이 구부러진 부품은 치수에 높은 정밀도가 필요하며 여러 번의 굽힘 작업이 필요합니다. 벤딩 순서를 올바르게 정렬하지 않으면 벤딩 프로세스 중에 공작물이 금형과 간섭하여 정확도 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다.

해결 방법 1: 레이저 커팅 → 하나의 벤드 레벨링 → 성형.

벤딩 시퀀스는 그림 3-120에 표시된 체계를 따릅니다. 이는 레이저 절단의 높은 정밀도, 작은 누적 오차, 절곡 중 다점 위치 지정 기능 덕분에 실제 생산에서 사용 요구 사항을 충족합니다.

해결 방법 2: 전단 → 노칭 → 수평 조정 → 굽힘 → 성형.

전단의 정밀도가 떨어지기 때문에 다중 포인트 포지셔닝은 중간 굽힘의 굽힘 치수에 영향을 미칩니다. 이 경우 다중 포인트 포지셔닝은 사용할 수 없으며 단일 기준점 포지셔닝만 적용할 수 있습니다. 외부 패널 보강 빔을 예로 들면, 가장 바깥쪽 두 개의 굽힘을 먼저 만들어야 합니다.

CNC 벤딩 머신의 위치 정확도를 활용하여 전단 오차를 정밀도가 필요하지 않은 가장 바깥쪽 면으로 전달합니다. 그 후 내부 8개의 벤딩이 수행됩니다.

2. 모자형 빔의 굽힘 형성

그림 3-121은 측면 기둥 벤딩 블랭크의 단면도를 보여줍니다. 공작물의 길이는 3500mm이며 두께가 1mm인 SUS301L-HT 스테인리스 강판으로 제작되었습니다.

이 부품은 후속 절곡 공정의 품질을 보장하기 위해 높은 수준의 단면 치수 정밀도가 필요합니다. 단면 치수에서 특정 허용 오차 수준을 유지해야 한다는 점을 고려하여 그림 3-122와 같이 벤딩 순서를 설계했습니다.

이 구성 요소는 길이가 길기 때문에 구부리는 과정에서 측면이 구부러지기 쉽습니다. 이 문제는 피할 수 없습니다. 따라서 두 번째 굽힘부터는 3점 위치 지정 방법을 사용하여 굽힘을 진행해야 합니다(그림 3-123). 즉, 위치 지정 표면의 세 지점에서 강제로 직선으로 위치를 지정한 후 굽힘을 진행합니다.

3. 앵글 아이언의 굽힘 형성

그림 3-124는 3mm 두께의 풍화강으로 만들어진 앵글 철 구성 요소의 다이어그램을 보여줍니다. 이것은 간단한 굽힘 부분로 표시되지만 구부러진 선의 측면은 비대칭입니다.

굽힘은 자유 굽힘 공정이므로 편심력의 작용으로 굽힘 선이 이탈하여 부품이 부적합하게 될 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 그림 3-125와 같이 공정 보조 재료를 추가하는 솔루션이 채택되었습니다. 보완 재료는 벤딩 후 절단됩니다.

a) 굽힘 선이 양쪽에서 비대칭입니다.
b) 공정 보조 재료가 대칭을 이루도록 합니다.

4. 보기 커버 플레이트의 굽힘 형성

그림 3-126은 12mm 두께의 S355J2G3 강판으로 제작된 대차 커버 플레이트를 보여줍니다. 이러한 부품은 일반적으로 금형을 사용하여 한 번에 성형합니다. 그러나 공작물이 수동으로 들어 올릴 수 있을 정도로 작은 경우 벤딩 머신을 사용하여 성형하는 것이 치수 정확도를 보장할 가능성이 더 높습니다.

이 부품의 제조 공정 흐름은 다음과 같습니다: 녹 제거를 위한 강판 표면 샌드 블라스팅 → 원재료 레이저 절단 → 버 연마 → 베벨 가공 → 성형 절곡.

그림 3-127은 양쪽 끝에 포지셔닝 포인트가 있는 벤딩 프로세스를 보여줍니다. 포지셔닝 방법, 벤딩 순서, 벤딩 다이가 세 가지 주요 요소입니다.

1) 위치 지정 방법:

바닥 커버 플레이트는 길고 얇은 부품이므로 절곡 시 후면 및 측면 포지셔닝 방법을 조합하여 사용해야 합니다. 굽힘 후 공작물의 직진성을 보장하기 위해 후면 위치는 수평면에 있어야 합니다.

2) 벤딩 시퀀스:

작동의 용이성과 정확한 위치 지정을 위해 가운데에서 양쪽 끝으로 굽힘이 수행됩니다. 절곡 순서는 안쪽면 R100 → R50 → 바깥쪽면 R100입니다. 블랭크는 치수 정확도가 높은 레이저 커팅으로 절단됩니다. 양쪽 끝이 개별적으로 배치되어 누적 오차가 작습니다.

3) 벤딩 다이:

벤딩 성형의 스프링백 양은 벤딩 머신 슬라이더의 이동을 제어하여 보장됩니다. 다이의 스프링백을 제어하기 위한 조치는 취해지지 않았습니다. 다이의 구조는 그림 3-128에 나와 있습니다.

1 - 언론사 칼럼 좌석
2 - 게이트 기둥
3 - 상단 게이트 좌석
4 - 상부 게이트
5 - 하부 게이트

V	R	B
V	R	B	0.5	0.8	1	1.2	1.5	2	2.5	3	4	5	6	8	10	12	15	20	25	30
4	0.7	2.6	40	105								T = 420 ～ 480N/ mm² (C = 1) P = (kN/ m)
6	0.9	3.9	26	69	106	153
8	1.5	5.2	20	55	80	115	180
10	1.7	6.5		41	65	95	145	260
12	2	7.8			55	80	120	215	335
16	2. 7	10.4				60	90	160	250	360
20	3. 4	13					75	130	200	290	520
24	3. 9	15.6						106	166	240	426	666
30	5	20							140	190	340	540	770
35	6	23								170	300	460	660
40	7	26								150	260	400	580	1030
50	8.5	32									210	320	460	820	1280
55	9	36										300	420	750	1170
60	10	39										270	390	690	1070
70	11.7	45											330	590	920	1320
80	13.5	52											290	520	800	1160	1800
90	15	58												460	710	1030	1600
100	17	65												410	640	930	1440
120	20	78													540	770	1200
140	24	91														660	1030	1830
200	31	130															719	1278	1997
250	39	163																1020	1598	2300
300	47	195																852	1331	1917
350	55	228																	1141	1643

벤딩 성형 기법 설명

목차

I. 굽힘 성형 원리

II. 굽힘 유형