7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 아래 그림과 같은 제품을 전단 할 수 있는 블랭킹 금형(Blanking Die)를 설계하시오. 그림 7-58 제품도.

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1 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 아래 그림과 같은 제품을 전단 할 수 있는 블랭킹 금형(Blanking Die)를 설계하시오. 그림 7-58 제품도

2 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (1) 제품의 정밀도 (2) 제품의 재질 7.5.1 제품도 검토
① 본 제품은 일반적으로 사용되는 단순 브라켓(Bracket)으로 가공 공차는 프레스 가공 일반 공차 보통급에 해당한다. ② 평면도 등에 대한 도면상의 규제가 없으므로 이에 따른 금형 구조 의 특별한 고려는 불필요하다. ③ 전단버에 대한 제한도 없으므로 금형 형식의 제한을 받지 않는다. (2) 제품의 재질 제품의 재질은 일반 압연 강판(SPCC)으로서 프레스 작업성이 좋으며, 일반적으로 널리 쓰이는 재료이므로 재질에 따른 펀치, 다이의 재질 선정은 어려움이 없다.

3 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (3) 생산량 7.5.1 제품도 검토
① 생산량은 제품당 10개가 사용되며, 완제품으로 1,000대를 생산 할 계획이므로 총소요량은 10,000개가 된다. ② 생산량으로 볼때 금형의 형식은 블랭킹 금형으로 한다.. ③ 생산량이 많은 것이 아니므로 소재 레이아웃 설계시 다열 배치보 다는 일렬 배치의 단순형으로 하여 금형 제작비를 저렴하게 한다.

4 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 7.5.2 레이아웃 (Lay-out, 공정설계도) 설계
금형 설계의 기초이면서 중요한 사항으로 요구되는 제품의 형상을 얻기 위해서는 신중하고도 충분한 검토를 하여야 하며, 제품의 형상에 따른 이송잔폭 및 양측면의 캐리어(carrier)의 양도 신중한 검토가 요구된다. 연속적인 소재 이송에 의한 자동작업을 위한 사용재료별 이송잔폭 및 전후잔폭의 결정은 다음 표를 참고로 설계한다. (예제의 제품의 경우 아래 표의 계산으로 A=1.35, B=1.62mm로 선택되었으 나 간단하고 안전한 설계를 위해 A=2, B=2.5mm로 결정함.) 사용재료 일반금속 규소강판 페놀수지 0.5미만 0.5이상 C t 이송 잔폭 A 50미만 50~100 100이상 전후폭 B 0.7 1.0 1.2 t t t 1.2A 1.4 1.6 0.9+t 1.1+t 1.3+t 1+1.2t

5 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 7.5.2 레이아웃 (Lay-out)도 설계 그림 7-59 레이아웃도

6 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 금형의 구상 (1) 다이세트(Die-set)는 스틸다이세트로 한다. (SM45C) (2) 소재이송은 앞에서 뒤로 이송되게 설계한다. (3) 스트리퍼판(Stripper plate)는 고정식으로 하며, 소재이송안내기능까지 하도록 한다. (4) 섕크(Shank)는 Ø38 스트레이트 형식으로 한다. (표준 부품) (5) 금형의 상하형이 조립된 상태에서 금형의 닫힌 높이(Die Shut height)는 mm로 한다. (6) 펀치다이의 틈새(Clearance)는 재료 두께의 5%로 한다. (7) 표준부품의 적용 금형제작에 사용되는 각 부품은 표준품에 준한 설계를 하므로서, 구매 의 용이함과 제작비용을 절감시킬수 있고 유지보수가 용이하다. (8) 금형 플레이트의 두께는 피가공재의 두께 또는 전단압력등을 고려하여 결정하고, 또한 금형재료의 두께는 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, , 38, 45, 50, 55, 60, 65, 70mm등의 표준 규격으로 양산되고 있음 을 감안하여 플레이트의 두께를 결정해야 한다.

7 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (1) 하형의 평면도 7.5.4 금형 설계도의 제도
금형 설계도의 제도 (1) 하형의 평면도 설계용지에 중심선을 긋고, 금형 구상을 기초로 하여 하형의 평면도를 작도한다. (조립도의 하형 평면도 참조) ① 제품도 치수를 보고 제품외형치수를 그린다. ② 나사 및 맞춤핀을 그린다. ③ 고정식 스트리퍼판의 외형 치수를 그린다. ④ 다이 플레이트의 외형 치수(130X120)를 그린다. ⑤ 가이드 포스트 4곳을 가로 180mm, 세로 140mm로 그린다. ⑥ 다이홀더의 외형치수는 가로 240mm, 세로 200mm로 그린다.

8 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 금형 설계도의 제도 그림 7-60 하형 평면도

9 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (2) 전체 조립 단면도 (상하형 조립 상태) 7.5.4 금형 설계도의 제도
금형 설계도의 제도 (2) 전체 조립 단면도 (상하형 조립 상태) ① 전체 조립 단면도를 그린다. ② 각 부품을 구분하기 위해 그림과 같이 해칭을 한다. ③ 각 플레이트의 두께 치수를 표시하고, 금형의 상하형이 조립된 상 태에서 금형의 전체 높이 164mm를 표시한다. ④ 각 부품에 지시선으로 품번을 기록한다. ⑤ 조립단면도의 우측 하단부에 부품표(Parts list)를 작성한다.

10 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 금형 설계도의 제도 그림 7-61 조립 단면도

11 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (3) 상형의 평면도 7.5.4 금형 설계도의 제도
금형 설계도의 제도 (3) 상형의 평면도 금형의 상하형이 조립된 상태에서 상형을 들어 올린 후 좌측에서 우측으로 뒤집어 놓은 상태에서 보았을 때의 평면도를 그림을 참고하여 그린다. (조립도의 상형 평면도 참조) ① 먼저 중심선을 긋고 블랭킹 펀치의 외형 치수 가로 49.90mm, 세로 mm 및 4모서리 반경 R 0.95mm를 표시한다. ② 섕크(Shank)를 점선을 표시한다. ③ 펀치 고정용 볼트를 점선으로 그곳에 그린다. ④ 맞춤핀(Dowel pin) 및 체결볼트를 그린다. ⑤ 펀치 플레이트(Punch plate)의 외형치수(130X120mm)를 그린다. ⑥ 가이드 부시의 설치 위치(가로 180mm X 세로 140mm)를 2곳에 그 린다. ⑦ 펀치홀더(Punch holder)의 외형 치수(240X200mm)를 그린다. ⑧ 상형의 평면도 하단에 상형의 단면도를 그린다.

12 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 금형 설계도의 제도 그림 7-62 상형 평면도

13 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (1) 펀치홀더 (Punch holder, 품번 ①) 7.5.4 각 부품의 설계 제도
각 부품의 설계 제도 (1) 펀치홀더 (Punch holder, 품번 ①) ① 일반적으로 상홀더 또는 펀치홀더는 펀치 및 각 부품을 조립시 키는 기능을 하는 부품이며, 가이드 부시가 위치한다. ② 사용재질로는 금형제작비를 절감하기 위해 SM45C를 열처리하 지 않고 사용한다. ③ 두께는 프레스 가공시 하중에 변형(굽힘)이 생기지 않을 정도로 한다. (경험치) ④ 외형 치수는 펀치 플레이트 및 가이드 부시를 장착할 공간을 고 려하여 결정한다.

14 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-63 펀치홀더

15 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (2) 배킹 플레이트 (Backing plate, 품번 ②)
각 부품의 설계 제도 (2) 배킹 플레이트 (Backing plate, 품번 ②) ① 배킹 플레이트는 펀치에 가해지는 충격하중을 위해 펀치 머리 부가 펀치홀더의 밑면부에 파고 들어가는 현상(Sinking)을 방지 하는 기능을 한다. ② 사용재질은 일반적으로 STS3 종을 열처리하여 사용한다. 여기 서는 편의상 STD11종을 사용하였다. ③ 두께는 경험상 펀치홀더의 30%를 적용하여 약 10.0mm로 하였 다. ④ 외형치수는 130X120mm로 펀치 플레이트와 같게 하였다.

16 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-64 배킹 플레이트

17 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (3) 펀치 플레이트 (Punch plate, 품번③ )
각 부품의 설계 제도 (3) 펀치 플레이트 (Punch plate, 품번③ ) ① 펀치 플레이트는 블랭킹 또는 피어싱 펀치 등을 정확하게 고정시 키는 역할을 하는 부품이다. ② 두께는 펀치홀더 두께의 60~80% 또는 펀치 길이의 30~40%를 적용한다. 여기서 펀치 길이의 30%인 18mm+2mm(안전률 고려)로 하여 mm로 하였다. ③ 사용 재질은 일반적으로 SM45C를 열처리하지 않고 사용한다. ④ 펀치와의 공차는 억지끼워 맞춤공차(H7m5)를 적용한다. ⑤ 외형치수는 배킹 플레이트와 같게 한다.

18 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-65 펀치 플레이트

19 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (4) 블랭킹 다이 (Blanking die 품번 ⑤ )
각 부품의 설계 제도 (4) 블랭킹 다이 (Blanking die 품번 ⑤ ) 1) 다이는 펀치와 상대 운동을 하는 부분으로 펀치가 가하는 하중에 변형 및 파손이 없도록 충분한 강도를 가져야 한다. 2) 사용 재료는 일반적으로 프레스 금형강으로 열처리 효율이 좋은 합금공구강 STD11을 열처리하여 사용한다. 열처리 경도값은 로크웰 경도(HRC62±2)값으로 한다. 3) 블랭킹 다이 플레이트의 두께를 결정하기 위해서는 먼저 전단 하 중을 계산한다. ① 전단하중의 계산 여기서 L : 전단 윤곽 길이(mm), t : 피가공 재료 두께(mm) : 전단 저항 (kg/mm2), ex) 일반압연강판 (35 kg/mm2)

20 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 본 제품의 치수는 다음과 같다. 가로 50mm, 세로 10mm, 두께 1.0mm, 전단 저항 35 kg/mm2 풀이 ) ② 블랭킹 다이 두께(H) 결정은 전단하중에 의한 방법으로 여기서 H = 다이두께(mm) P = 전단하중(kgf) K = 보정계수 본 제품의 전단 길이는 120으로 K=1.25, P=4200(kgf) 풀이 ) 따라서 다이 플레이트의 두께는 20mm로 한다.

21 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 ③ 블랭킹 다이의 외곽 치수 크기를 결정한다. (프레스 가공 데이타북 참조) 고려사항 ㆍ체결나사와 맞춤핀을 고정시킬 치수를 고려한다 ㆍ스트리퍼판을 고정시킬 치수를 고려한다 ㆍ공정설계(Stripper lay-out)를 고려한다. a) 다이외주에서 나사구멍위치의 치수 표준치수 a1=(1.7~2.0)d 최소 허용 치수 금형재료상태 동일위치 (a1) 위 치 표 시 a2 a3 미열처리 담금질경화 1.13d 1.25d 1.5d 1d 그림 3-66 나사 구멍의 위치

22 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 b) 다이 구멍과 나사구멍, 맞춤핀과 나사구멍까지의 최소 허용 치수 표준 F > 2d 최소치수 (원활한 윤곽선과 근접) 금형재료 미열처리 담금질경화 1.13d 1.25d 최소 (Fmin) 그림 3-67 다이와 나사, 맞춤핀과 나사 사이의 치수

23 사용 나사의 선택은 다이의 표면적 크기에 비례한다.
7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 c) 볼트간의 거리 사용나사 최소거리 최대거리 M5 15 50 M6 25 70 M8 40 90 M10 60 115 M12 80 150 d) 다이 두께와 체결나사의 크기 다이 두께(mm) 사용나사 ~13 M4, M5 13~19 19~25 25~32 32~ M5, M6 M6, M8 M8, M10 M10, M12 사용 나사의 선택은 다이의 표면적 크기에 비례한다.

24 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-68 다이 플레이트

25 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (5) 고정 스트리퍼판 (Solid stripper, 품번 ④ )
각 부품의 설계 제도 (5) 고정 스트리퍼판 (Solid stripper, 품번 ④ ) ① 고정식 스트리퍼판은 스트립의 스트리핑 기능 이외에 소재의 폭 을 안내해 주는 가이드 레일(guide rail) 기능까지 하도록 한다. ② 고정식 스트리퍼판은 다이 플레이트에 고정된다. ③ 스트리퍼판의 두께는 다이 플레이트의 75%인 15mm로 한다. ④ 여기서는 스트리퍼판을 일체형으로 하지 않고, 2개로 분할하여 각각 볼트, 맞춤핀을 사용하도록 한다.

26 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-69 고정 스트리퍼판

27 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (6) 다이홀더 (Die holder, 품번 ⑥ ) 7.5.4 각 부품의 설계 제도
각 부품의 설계 제도 (6) 다이홀더 (Die holder, 품번 ⑥ ) ① 다이홀더는 하형의 부품(블랭킹 다이, 고정 스트리퍼판 등)을 고 정시키는 역할과 하형을 프레스의 볼스터에 장착시킬때 필요한 기능을 한다. ② 상형에서 가하는 하중에 지탱할 수 있는 충분한 강도를 갖는 두 께로 한다. ③ 사용재료는 일반적으로 SM45C를 열처리 안하고 사용한다. ④ 가이드 포스트를 설치할 치수를 고려하고, 프레스의 볼스터에 고 정시킨 치수도 고려해야 한다. ⑤ 여기서는 펀치홀더(Punch holder)의 외형치수와 같게 하였다.

28 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-70 다이홀더

29 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (7) 블랭킹 펀치 (Blanking punch, 품번 ⑦ )
각 부품의 설계 제도 (7) 블랭킹 펀치 (Blanking punch, 품번 ⑦ ) 프레스 금형의 각종 펀치는 제품가공시 압축응력, 인장응력 등이 작용하며 반복충격하중을 받기 때문에 충격하중이 심하면 좌굴이나 파손을 초래한다. 따라서 좌굴이나 파손없이 사용할 수 있는 필요 최소한의 길이로 설계한다. ① 펀치의 길이는 오일러 좌굴식을 이용하지만 여기서는 표준부품 규격집을 참고하여 일반적으로 50~60mm로 하였다. ② 사용재료는 합금공구강 STD11을 사용하나 여기서는 펀치 수명을 고려하여 고속도 공구강 SKH51을 사용하였다. ③ 열처리 경도는 로크웰경도(HRC62±2)로 한다.

30 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-71 펀치

31 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 (8) 섕크(Shank 품번 ⑧ ) 7.5.4 각 부품의 설계 제도
각 부품의 설계 제도 (8) 섕크(Shank 품번 ⑧ ) ① 펀치홀더의 자루 부품으로서 프레스의 램에 상형을 부착시키는 기능을 한다. ② 일반적으로 치수는 규격화 되어 있고, 스트레이트 형식과 언더컷 형식이 있다. ③ 섕크의 치수 결정은 프레스램의 섕크 구멍을 기준으로 하여 결정 한다. ④ 여기서는 표준 부품집을 참고로 하였다.

32 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-72 섕크 10월 3주 과정

33 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-73 가이드 부시

34 7. 전단 금형 7.5 전단 금형 설계 각 부품의 설계 제도 그림 7-74 가이드 포스트

35 8. 굽힘 금형 8.1 굽힘(Bending) 가공의 개요 및 특성 (1) 개요
그림 6-1에서와 같이 굽힘 변형을 받게 되면 중립면(축)을 경계로 펀치측엔 압축응력이, 그리고 다이측엔 인장 응력이 발생되면서 제품이 성형된다. 판두께 방향으로 응력의 방향이 반대가 되기 때문에 두께 내부에는 반드시 응력이 영(zero)이 되는 가상의 면(축)이 존재하게 되고, 이 면(축)을 중립면(중립축)이라고 한다..

36 8. 굽힘 금형 8.1 굽힘(Bending) 가공의 개요 및 특성
여기서 중립축(Neutral axis)의 특성을 살펴보면 다음과 같다 ① 판두께 방향으로 응력 변환이 생기면서 응력 = 0인 선 즉, 변형이 영 (zero)인 가상의 축 ② 길이 변화가 없는 중립축으로 굽힘 제품의 블랭크 전개 길이 설계시 기준면으로 활용 ③ 응력이 영인 중립축 주위엔 미소하나마 탄성영역이 존재하므로 이것 이 스프링백 발생의 큰 원인이 됨 ④ 굽힘 가공이 아무리 심할지라도 재료 두께 내에는 탄성과 소성변형이 공존

37 8. 굽힘 금형 8.1 굽힘(Bending) 가공의 개요 및 특성 그림 8-1 굽힘 가공 원리

38 8. 굽힘 금형 8.2 굽힘 가공의 종류 8.2.1 V-굽힘 V자형으로 굽히는 굽힘 가공의 대표적인 가공방법으로 가장 많이 사용된다. 그림 8-2 V-굽힘

39 8. 굽힘 금형 8.2 굽힘 가공의 종류 8.2.2 L-굽힘 피가공재의 한쪽을 클램핑하고, L자형의 제품을 얻을 수 있는 굽힘 가공이다. 그림 8-3 L-굽힘

40 8. 굽힘 금형 8.2 굽힘 가공의 종류 8.2.3 U-굽힘 1공정으로 U자형의 제품을 성형하는 방법으로 펀치 밑에 패드(Pad)가 설치되어 굽히는 경우도 있다. 그림 8-4 U-굽힘

41 8. 굽힘 금형 8.4 굽힘하중의 계산 굽힘가공에는 여러가지 종류가 있으나 여기서는 기본적인 V형, U형, L형 굽힘에 대하여 알아보기로 한다. 굽힘에 필요한 하중은 일반적으로 아래와 같은 원칙에 의해서 계산한다. 1) 피가공 판재의 인장강도(b)에 비례한다. 2) 피가공 판두께(t)의 제곱에 비례한다. 3) 피가공 판폭(b)에 비례한다. 4) 굽힘이 예리할 때는 증가한다. 5) 보터밍을 수반할 때는 자유 굽힘의 5~10배의 큰 힘이 필요하다.

42 8. 굽힘 금형 8.4 굽힘하중의 계산 (1) 자유 굽힘 하중 8.4.1 V형 굽힘 하중
P1 : 굽힘 하중 (kgf) b : 재료의 인장강도 (kgf/mm2) b : 재료 폭 (mm) t : 재료 두께 (mm) 2L : 다이 어깨폭 C1 : 계수 (표 참조) 2L/t 6 8 12 16 20 C1 1.4 1.3 1.24 1.20 1.18 그림 8-5 V형의 자유 굽힘 하중

43 8. 굽힘 금형 8.4 굽힘하중의 계산 (2) 보터밍 하중 8.4.1 V형 굽힘 하중
P2 : 보터밍 하중 (kgf) C2 : 계수 C2 값 9.4 7.5 11.0 8.7 11.25 9.1 34~42 30~35 1.6t 1.4t 1t 10t 8t 6t W R b 그림 8-6 V형의 보터밍 하중

44 8. 굽힘 금형 8.4 굽힘하중의 계산 (1) 자유 굽힘 하중 8.4.2 U형 굽힘 하중
P3 : 굽힘 하중 (kgf) b : 재료의 인장강도 (kgf/mm2) b : 재료 폭 (mm) t : 재료 두께 (mm) C3 : 계수 rp나 rd가 작을 때 : rp나 rd가 클 때 : 1.0 그림 6-7 U형의 자유 굽힘 하중

45 8. 굽힘 금형 8.4 굽힘하중의 계산 (2) 보터밍 하중 8.4.2 U형 굽힘 하중
W : 다이 폭 (mm) C3 : 자유 굽힘과 동일 계수 그림8-8 U형의 보터밍 하중

46 8. 굽힘 금형 8.4 굽힘하중의 계산 8.4.3 L형 굽힘 하중 그림 8-9 L형의 굽힘 하중

47 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 8.5.1 기본 설계 방법 ① 굽힘 제품을 직선부와 곡선부로 각각 분할
② 곡선부에서의 중립축 길이 계산 ( R : 굽힘 반경, : 중립축 위치 상수, : 굽힘각) ③ 직선부와 곡선부 길이의 총합 계산 블랭크 길이 계산 완료

48 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 (1) 일반적인 계산 방법 8.5.1 기본 설계 방법
굽힘형식 R/t k값 V-굽힘 0.5이하 0.2 0.5~1.5 0.3 1.5~3.0 0.33 3.0~5.0 0.4 5.0이상 0.5 U-굽힘 0.25~0.3 1.5~5.0 그림 8-10 일반적인 전개 길이 계산 방법

49 8. 굽힘 금형 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 (2) 도표로 계산하는 방법 8.5.1 기본 설계 방법 표1 참고 표2 참고
그림 도표 계산 방법

50 8. 굽힘 금형 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 (1) 반원 U굽힘에서의 블랭크 길이 8.5.2 각종 형상의 전개 길이의 계산
R/t 0.1 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 k 0.32 0.35 0.38 0.42 0.422 0.47 0.475

51 8. 굽힘 금형 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 (2) 컬링에서의 블랭크 길이 8.5.2 각종 형상의 전개 길이의 계산 R/t
2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 y 0.44 0.46 0.48 0.49 0.5

52 8. 굽힘 금형 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 (3) 헤밍에서의 블랭크 길이 8.5.2 각종 형상의 전개 길이의 계산
① 외곽치수 기준 t 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 k +0.03 -0.04 -0.11 -0.2 -0.3 -0.4 -0.8 -0.98 -1.28 -1.8

53 8. 굽힘 금형 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 8.5.2 각종 형상의 전개 길이의 계산 ② 중립면 기준 R/t k 0.5이하
0.2 0.5~1.5 0.3

54 8. 굽힘 금형 8.5 굽힘 전개 길이의 계산 (4) 모자형 굽힘 제품의 블랭크 길이의 계산예
8.5.2 각종 형상의 전개 길이의 계산 (4) 모자형 굽힘 제품의 블랭크 길이의 계산예

55 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.1 드로잉의 정의
드로잉이란 그럼 7-1에서 보는 바와 같이 블랭킹된 소재를 펀치가 다이속으로 끌고 들어가면서 주름, 파단 등의 결함이 없고, 이음매가 없는 깨끗한 용기를 성형하는 가공을 말하는 것으로 용기의 깊이가 상대적으로 깊어 2회 이상 드로잉을 요할때 이를 특히 디프 드로잉(Deep drawing)이라 한다. 그림 9-1 드로잉 가공

56 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (1) 제 1단계 9.1.1 드로잉의 정의
드로잉 작업을 단계별로 자세히 설명하면 다음과 같다. (1) 제 1단계 드로잉 다이 위에 원형 블랭크를 놓는다. 그림 9-2 드로잉 성형 과정 1단계

57 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (2) 제 2단계 9.1.1 드로잉의 정의
블랭크 홀더로 원형 블랭크를 적당한 압력으로 누른다. 그림 9-3 드로잉 성형 과정 2단계

58 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (3) 제 3단계 9.1.1 드로잉의 정의
펀치가 원형 블랭크를 다이 속으로 끌고 들어간다. 이때 소재 중심부는 서서히 드로잉 됨과 동시에 소재 외주부는 다이 면위를 미끄러지면서 다이 속으로 유입된다. 그림 9-4 드로잉 성형 과정 3단계

59 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (4) 제 4단계 9.1.1 드로잉의 정의
블랭크 직경이 줄어들면서 다이면상에 있는 플랜지는 원주방향으로 압축되는 동시에 반지름 방향으로 인장을 받으며 유입되고, 용기의 측벽부는 상하로 인장되면서 드로잉이 계속 된다. 그림 9-5 드로잉 성형 과정 4단계

60 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (5) 제 5단계 9.1.1 드로잉의 정의
블랭크 재료는 여러가지의 힘을 받아 변형하면서 다이 속으로 깊이 들어가면서 최종 용기 제품이 완성된다. 그림 9-6 드로잉 성형 과정 5단계

61 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (1) 특성 9.1.2 드로잉 가공 특성
앞에서 설명한 바와 같이 드로잉 과정 중엔 그림 9-7에서와 같이 제품 부위별로 여러 종류의 힘들이 복합적으로 작용하고 있다. 이중에서 특히 플랜지 부위에서의 원주 방향 압축력과 측벽에서의 길이 방향 인장력이 드로잉에 가장 큰 영향을 미친다. 압축력에 의해서는 그림 9-8과 같이 성형품에 주름이 발생하기 쉽고, 인장력이 크게 되면 성형품 밑에서 파단되기 쉽기 때문에 금형설계 조건과 작업 조건을 적절하게 조절할 필요가 있다.

62 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.2 드로잉 가공 특성 그림 9-7 원통컵 드로잉시의 발생 하중
그림 9-7 원통컵 드로잉시의 발생 하중 그림 9-8 드로잉 제품의 불량 사례

63 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (2) 두께 변화 9.1.2 드로잉 가공 특성
컵 위치에 따라 압축, 인장, 굽힘 등이 작용하여 불균일한 두께 분포 발생 두께를 일정하게, 외경치수를 균일하게 하기 위해서는 Ironing 필요 두께 1mm의 원형 소재를 성형한 원통컵의 두께 측정 사례 (그림 9-9)

64 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.2 드로잉 가공 특성 그림 9-9 원통컵의 두께 분포

65 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (3) 드로잉 하중 9.1.2 드로잉 가공 특성 1) 하중 곡선 형태
그림 7-10에서 보는 바와 같이 초기 드로잉에서는 스트로크의 약 1/3 위치에서 최대 하중이 발생하고, 재드로잉에서는 초기 드 로잉 된 제품의 가공 경화로 인해 스트로크 마지막에서 최대 하중 이 발생한다.

66 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.2 드로잉 가공 특성 그림 드로잉 하중 곡선 비교

67 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.2 드로잉 가공 특성 2) 드로잉 하중
드로잉 하중은 제품 형상에 따라 보정 계수를 적용할 수 있지만 여기 서는 제품 파단이 일어날 때의 최대 드로잉 하중을 계산하여 안전하 게 적용할 수 있도록 한다. 원통컵의 최대 드로잉 하중 = 여기서 d : 컵의 평균 직경 : 소재의 인장 강도 주) 1. 보다 자세한 공식은 금형 설계 자료집을 참조

68 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (1) 제품 형상에 따른 종류 (그림 7-11참조)
9.1.3 드로잉의 종류 드로잉 가공의 종류에는 용기의 직경과 깊이 모양 및 사용 목적에 따라 구분할 수 있다. (1) 제품 형상에 따른 종류 (그림 7-11참조) ① 원형, ② 각형, ③ 원추형, ④ 반구형, ⑤ 기타형이 있고, 플랜지 없는 형과 플랜지 있는 형이 있다.

69 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 그림 드로잉 제품의 형상

70 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (2) 직경과 깊이에 따른 종류 9.1.3 드로잉의 종류
1) 드로잉(Drawing) 용기의 직경에 비해 깊이가 얕은 공정 2) 디프 드로잉(Deep drawing) 용기의 직경에 비하여 깊이가 깊을때, 2회 이상의 드로잉 공정 이 필요한 공정

71 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 7.1.3 드로잉의 종류 그림 드로잉의 구분

72 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 (3) 가공 방법에 따른 종류 9.1.3 드로잉의 종류
1) 드로잉과 인장(장출)성형 드로잉은 블랭크 소재가 끌려 들어가면서 성형되는 것에 반해, 인장 성형은 소재 직경은 변하지 않는 상태에서 펀치 밑의 소재 만 인장에 의해 연신되면서 펀치 형상대로 성형되는 공정이다. 그림 드로잉과 인장성형의 차이

73 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 2) 재드로잉(Redrawing)
드로잉 제품을 1회에 완성하지 못할 경우엔 2회 이상의 드로잉 공정 을 거치게 되는데 2회 이후의 드로잉을 재드로잉이라 하고, 이것은 1차 드로잉된 제품을 다시 드로잉 하는 것이기 때문에 소재 내부에 가공 경 화가 되어 있어 1차 드로잉에서와 같이 많은 변형을 주기 어렵다. 재드 로잉에는 다음의 2가지 방법이 있다.

74 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 ① 일반 재드로잉(Conventional redrawing)
1차 드로잉 방향과 재드로잉 방향이 일치하는 것으로, 1차 성형품의 위치 결정면은 블랭크 홀더 외경이 된다. 그림 일반 재드로잉

75 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 ② 역 재드로잉(Reverse redrawing)
- 1차 드로잉과 재드로잉 방향이 반대인 것으로 제품의 내측과 외측 이 바뀐다. - 성형하중의 감소로 드로잉성 향상이 기대된다. - 다이 강도의 약화 우려 - 위치 결정면은 다이 외경이다. - 연속 생산 작업이 불리 : 소재의 회전 장치 필요

76 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 그림 역 재드로잉

77 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 3) 아이어닝(Ironing)
그림 9-16에서와 같이 드로잉된 컵은 드로잉 가공 특성으로 인해 두 께가 일정하지 않기 때문에 이를 일정하게 하기 위해선 틈새를 작게 하여 측벽을 훑어 주는 공정이 필요한데 이를 아이어닝이라 한다. 아 이어닝함으로써 측벽 두께가 얇고 균일하게 되며 제품 높이가 높게 성 형된다. 1회에 아이어닝 할 수 있는 두께 감소율은 표 9.1과 같다.

78 9. 드로잉 금형 9.1 드로잉 가공 특성 및 종류 9.1.3 드로잉의 종류 그림 9-16 아이어닝 공정
재질 두께 감소율(%) · 디프 드로잉 강판 - 미열처리재 - 풀림 열처리재 · 구리 · 황동 (7:3) · 연질 알루미늄 35~40 40~50 55 60 40 그림 아이어닝 공정 표 회 아이어닝율