판금 설계의 필수 요소 설명

판금 부품 설계 가이드라인 1

소개

판금은 길이와 너비에 비해 두께가 현저히 작은 강판을 말합니다. 측면 굽힘에 대한 저항력이 약하여 측면 굽힘 하중을 받는 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.

판금 부품은 금속으로 만들어지지만 특정 기하학적 모양과 얇은 두께로 인해 판금 부품에 대한 특별한 가공 요구 사항이 생깁니다. 판금 부품과 관련된 가공 기술에는 크게 세 가지 범주가 있습니다:

1. 자르기: 여기에는 다음이 포함됩니다. 전단 그리고 펀치.

2. 성형: 여기에는 구부리기, 접기, 가장자리 롤링 및 딥 드로잉이 포함됩니다.

3. 접합: 여기에는 용접, 접합 및 이와 유사한 기술이 포함됩니다.

판금 부품의 구조 설계는 주로 가공 기술의 요구 사항과 특성을 고려해야 합니다. 또한 구성 요소의 배치 크기에 주의를 기울여야 합니다.

판금 부품은 여러 가지 장점으로 인해 널리 채택되고 있습니다:

1. 변형이 용이하여 간단한 가공 기술을 사용하여 다양한 형태의 부품을 제조할 수 있습니다.

2. 판금 부품의 경량 특성.

3. 높은 표면 품질과 두께 방향의 작은 치수 공차로 인해 가공 요구 사항이 최소화되어 표면 가공이 필요하지 않은 경우가 많습니다.

4. 절단 및 용접이 용이하여 크고 복잡한 부품을 제작할 수 있습니다.

5. 표준화된 모양으로 자동 처리가 용이합니다.

구조 설계의 원칙

판금 부품의 구조 설계 시 제조 공정을 고려하기 위한 설계 가이드라인

절단 표면의 기하학적 모양이 단순할수록 절단 및 성형 공정이 더 편리하고 간단해져 절단 경로가 짧아지고 재료 낭비가 줄어듭니다. 예를 들어 직선은 곡선보다 단순하고 원은 타원 및 기타 고차 곡선보다 단순하며 규칙적인 모양은 불규칙한 모양보다 단순합니다(그림 1, 2 및 3 참조).

그림 4a의 구조는 대규모 생산에만 의미가 있습니다. 그렇지 않으면 펀칭 및 절단 과정에서 복잡한 문제가 발생합니다. 따라서 소규모 생산의 경우 그림 4b에 표시된 구조가 더 적합합니다.

재료 절약 지침

원자재 절약은 곧 제조 비용 절감을 의미합니다. 자재는 폐기물로 남는 경우가 많기 때문에 판금 부품을 설계할 때는 자재를 최소화하는 것이 필수적입니다. 이는 특히 대규모 부품 절단에 효과적입니다. 스크랩을 줄이는 방법은 다음과 같습니다:

(1) 인접한 구성 요소 사이의 거리를 줄입니다(그림 5 및 6 참조).

(2) 영리한 배열(그림 7 참조).

(3) 작은 구성 요소에는 넓은 평평한 영역의 재료를 활용합니다(그림 8 및 9 참조).

충분한 강도 및 강성 가이드라인

판금은 두께가 얇기 때문에 강성이 낮습니다. 날카로운 모서리는 강성이 부족하므로 둥근 모서리로 교체해야 합니다(그림 10 참조).

두 구멍 사이의 거리가 너무 작으면 절단 중에 균열이 발생할 수 있습니다(그림 11 참조).

가늘고 긴 플레이트의 스트립은 강성이 낮고 특히 절삭 공구가 상당히 마모된 경우 절삭 중에 균열이 발생하기 쉽습니다. 이러한 얇은 플레이트 구조는 피해야 하는 것이 분명합니다(그림 12 참조).

신뢰할 수 있는 펀칭 및 전단 가이드라인

그림 13a에 표시된 반원형 탄젠트 구조는 펀칭 및 전단이 까다롭습니다. 공구와 공작물 사이의 상대적인 위치를 정밀하게 결정해야 하기 때문입니다.

정확한 측정과 위치 설정은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라, 더 중요한 것은 공구 마모와 설치 오류로 인해 정밀도가 높은 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 많다는 점입니다.

이러한 구조는 약간의 편차로 가공되면 품질을 보장하기 어렵고 절단 외관이 좋지 않습니다. 따라서 안정적인 펀칭 및 전단 품질을 보장하는 그림 b와 같은 구조를 채택해야 합니다.

도구 접착 방지 가이드라인

부품 중간을 절단할 때 공작물에 대한 공구 접착 문제가 발생합니다. 해결책:

(1) 일정한 경사를 남겨둡니다.

(2) 절단면이 연결되어 있는지 확인합니다(그림 14 및 그림 15 참조).

굽힘 모서리를 위한 수직 절단면 가이드라인

절단 후 박판은 일반적으로 굽힘과 같은 추가 성형 공정을 거칩니다. 굽힘 모서리는 절단면에 수직이어야 하며, 그렇지 않으면 교차점에서 균열이 발생할 위험이 증가합니다(그림 16, 그림 17 및 그림 18 참조).

다른 제약 조건으로 인해 직각도 요구 사항을 충족할 수 없는 경우, 절단면과 구부러진 모서리의 교차점에 반경이 판재 두께의 두 배 이상인 필렛을 설계해야 합니다(그림 19 참조).

부드러운 굽힘 기준

가파르게 구부리려면 특별한 도구가 필요하고 비용이 많이 듭니다. 또한 굽힘 반경이 작으면 균열이 생기기 쉽고 내부 표면에 주름이 생길 수 있습니다(그림 20, 그림 21 참조).

판금 부품 설계 가이드라인 2

소개

위의 '판금 부품 설계 가이드라인(1부)'에서는 판금 부품의 구조 설계 가이드라인으로 단순한 형상 가이드라인, 재료 절약 가이드라인, 충분한 강도 및 강성 가이드라인, 안정적인 펀칭 가이드라인, 접착 방지 공구 가이드라인, 굽은 모서리에 대한 수직 절단면 가이드라인, 완만한 굽힘 가이드라인 등 7가지 가이드라인을 제시했습니다.

이전 내용을 바탕으로 이 문서에서는 판금 부품에 대한 7가지 구조 설계 가이드라인을 추가로 권장합니다.

구조 설계 가이드라인

작은 원형 가장자리 피하기 가이드라인

판금 부품의 모서리는 종종 압연 모서리로 형성되는데, 이는 (1) 강성 향상, (2) 날카로운 모서리 방지, (3) 미적 매력 등 여러 가지 이점을 제공합니다. 그러나 가장자리 롤링의 두 가지 측면에 주의를 기울여야 합니다. 첫째, 반경이 시트 두께의 1.15배보다 커야 하고, 둘째, 가장자리가 완전히 원형이 아니어야 가공이 어려워집니다.

그림 1b와 그림 2b에 표시된 롤 에지는 각각의 "a" 구성에 표시된 에지에 비해 처리하기가 더 쉽습니다.

슬롯 가장자리 비구부러짐 기준

구부러진 가장자리와 슬롯 구멍 가장자리는 서로 일정한 거리를 유지해야 하며, 권장되는 값은 굽힘 반경 벽 두께의 두 배를 더한 값입니다. 굽힘 영역의 응력 상태는 복잡하고 강도가 낮습니다. 노치 효과가 있는 슬롯 홀도 이 영역에서 제외해야 합니다. 전체 슬롯 구멍이 구부러진 가장자리에서 멀리 떨어져 있거나 슬롯 구멍이 구부러진 가장자리 전체에 걸쳐 있을 수 있습니다(그림 3 및 그림 4 참조).

복잡한 구조 조합을 위한 제조 가이드라인

지나치게 복잡한 공간 구조를 가진 컴포넌트의 경우, 오직 벤딩 성형 는 상당히 어려울 수 있습니다. 따라서 구조 설계를 단순화하는 것이 바람직합니다. 복잡성을 피할 수 없는 경우에는 용접, 볼트 또는 기타 방법을 통해 여러 개의 간단한 판금 부품을 결합하는 복합 부품을 사용할 수 있습니다.

그림 5는 순수하게 구부려서 형성된 구조를 보여줍니다. 그림 6은 그림 5에 해당하는 구조를 개선한 것으로, 이전 구조보다 제조가 더 쉽습니다. 그림 7b의 구조는 그림 7a의 구조보다 제조가 더 쉽습니다.

스트레이트 스루 기준 피하기

얇은 판 구조는 측면 굽힘 강성이 떨어진다는 단점이 있습니다. 대형 평판 구조는 좌굴 불안정성이 발생하기 쉽고, 더 나아가 굽힘 골절이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 강성을 높이기 위해 리브가 사용됩니다. 리브의 배열은 강성 강화의 효과에 큰 영향을 미칩니다. 리브 배열의 기본 원칙은 리브가 없는 직선형 영역을 피하는 것입니다.

강성이 낮은 직선 부분은 전체 플레이트 표면이 휘어지고 불안정해지는 관성 축이 됩니다. 불안정성은 항상 관성 축을 중심으로 회전하므로 리브의 배열은 이 관성 축을 차단하여 가능한 한 짧게 만들어야 합니다. 그림 8a에 표시된 구조에서는 리브가 없는 영역에 여러 개의 직선형 좁은 스트립이 형성되어 이 축 주변의 전체적인 굽힘 강성이 개선되지 않습니다.

그림 8b에 표시된 구조에는 잠재적으로 연결된 불안정한 관성 축이 없습니다. 그림 9에는 일반적인 리브 모양과 배열이 나열되어 있으며, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 강성 향상 효과가 점차 증가합니다. 불규칙한 배열은 직선 영역을 피하는 효과적인 방법입니다(그림 10 참조).

연속 그루브 배열 가이드라인

홈의 끝점은 피로 강도 측면에서 약한 연결 고리입니다. 그루브가 연결되면 일부 끝점이 제거됩니다. 그림 11은 동적 하중을 받는 트럭의 배터리 박스를 보여줍니다. 그림 11a에서는 홈 끝에서 피로 손상이 발생하지만 그림 11b에서는 이 문제가 존재하지 않습니다.

가능하면 홈을 경계선까지 확장합니다(그림 13 참조).

그루브의 연속성은 약한 끝점을 제거합니다. 그러나 홈의 교차점에는 홈 사이의 상호 영향을 줄일 수 있는 충분한 공간이 있어야 합니다(그림 14 참조).

공간 그루브 가이드라인

공간 구조의 불안정성은 한 가지 측면에만 국한되지 않으므로 한 평면에만 홈을 설정한다고 해서 전체적인 구조 안정성이 효과적으로 향상되지는 않습니다. 예를 들어, 그림 15와 16에 표시된 U자형 및 Z자형 구조에서는 가장자리 근처에서 불안정성이 발생합니다. 이 문제에 대한 해결책은 그루브를 공간적으로 설계하는 것입니다(그림 15b 및 16b의 구조 참조).

현지 휴식 가이드라인

얇은 판의 국부적인 변형이 심하게 방해되면 주름이 발생합니다. 해결책은 주름 근처에 여러 개의 작은 홈을 배치하여 국부적인 강성을 줄이고 변형 방해를 최소화하는 것입니다(그림 17 참조).