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성공적인 금속 스탬핑 프로젝트를 보장하는 방법이 궁금한 적이 있나요? 이 블로그 게시물에서는 스탬핑 공정의 성패를 좌우할 수 있는 중요한 요소에 대해 자세히 알아보겠습니다. 숙련된 기계 엔지니어로서 스탬핑 힘을 계산하고 최적의 펀치 및 다이 간격을 선택하는 방법에 대한 인사이트를 공유하겠습니다. 마지막에는 최상의 결과를 위해 스탬핑 프로젝트를 계획하는 방법을 확실히 이해하게 될 것입니다.
펀치력은 펀치 및 다이 설정을 사용하여 공작물에 구멍을 전단하는 데 필요한 힘의 양입니다. 재료 특성, 공작물의 두께, 펀칭되는 구멍의 형상 등 여러 요소의 영향을 받습니다.
전단 강도는 전단력에 저항하는 재료의 능력을 측정하는 척도입니다. 재료에 따라 다르며 일반적으로 재료 사양에 제공됩니다. 예를 들어 알루미늄의 전단 강도는 약 250N/mm²이고 스테인리스 스틸의 전단 강도는 400~700N/mm²입니다. 전단 강도는 인장 강도로도 추정할 수 있는데, 인장 강도의 약 50-70%입니다.
펀칭되는 재료의 두께((t))는 필요한 힘에 직접적인 영향을 미칩니다. 재료가 두꺼울수록 펀칭하는 데 더 많은 힘이 필요합니다.
구멍의 모양과 크기에 따라 결정되는 구멍의 둘레((L))는 펀칭력을 계산하는 데 매우 중요합니다. 둘레는 절단되는 가장자리의 전체 길이입니다.
금속 스탬핑 프로젝트를 계획할 때 고려해야 할 가장 중요한 요소 중 하나는 필요한 스탬핑 힘입니다. 정확한 스탬핑 힘을 계산하면 적절한 톤수의 프레스를 선택하고 관련 힘을 견딜 수 있는 툴링을 설계할 수 있습니다.
특정 스탬핑 프로세스 및 힘의 유형에 따라 스탬핑력을 계산하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 여기에서는 가장 일반적인 몇 가지 공식을 다루고 편리한 스탬핑 힘 계산기를 제공합니다.
스탬핑력을 계산하는 방법은 여러 가지가 있으며, 어떤 방법을 사용할지는 특정 스탬핑 프로세스 및 계산해야 하는 스탬핑력의 유형에 따라 다릅니다. 다음은 스탬핑력을 계산하는 몇 가지 일반적인 방법입니다:
기본 공식은 총 스탬핑력을 여러 부분의 합으로 나눕니다:
관련된 특정 구성 요소는 특정 스탬핑 작업에 따라 달라집니다.
많은 스탬핑 프로젝트에서 전단력과 펀칭력이 스탬핑력의 대부분을 차지합니다. 전단력 또는 펀칭력을 계산하는 일반적인 공식은 다음과 같습니다:
𝑃 = 𝑘 × 𝑙 × 𝑡 × Г
Where:
이 공식의 다른 버전은 다음과 같습니다:
P = ltτ
Where:
플랫 펀치로 스탬핑된 작은 부품의 경우 공식을 다음과 같이 단순화할 수 있습니다:
F = Ltτ
여기서 F는 뉴턴 단위의 전단력입니다.
둥근 구멍을 뚫는 데 필요한 힘을 계산하려면 구멍의 지름을 사용하여 둘레를 구합니다:
그런 다음 단순화된 공식을 적용합니다:
예를 들어 전단 강도가 400MPa인 5mm 두께의 스테인리스 스틸에 직경 3mm의 구멍을 펀칭하는 경우입니다:
정사각형 구멍의 경우 정사각형의 측면 길이를 기준으로 둘레를 계산합니다:
예를 들어, 5mm 두께의 알루미늄에 전단 강도가 250N/mm²인 측면 길이 4mm 사각형 구멍을 펀칭하는 경우입니다:
공구 마모, 재료 특성 변화 및 기타 불확실성과 같은 변수를 고려하려면 안전 계수((K))를 사용하는 것이 필수적입니다. 일반적인 안전 계수는 약 1.3입니다.
일반적으로 단단한 소재일수록 더 큰 펀칭력이 필요합니다. 어닐링 또는 가공 경화 여부와 같은 재료의 상태도 전단 강도와 결과적으로 필요한 힘에 영향을 미칩니다.
펀치와 다이의 디자인이 필요한 힘에 영향을 줄 수 있습니다. 펀치를 베벨링하면 힘을 줄일 수 있지만 재료가 왜곡될 수 있습니다. 효율적인 펀칭 작업을 위해서는 적절한 다이 간극과 유지 관리도 중요합니다.
이러한 요소를 고려하고 적절한 공식을 사용하면 다양한 금속 가공 작업에 필요한 펀칭력을 정확하게 계산하여 제조 공정의 정밀도와 효율성을 보장할 수 있습니다.
스탬핑 힘을 쉽게 계산할 수 있는 온라인 계산기가 있습니다. 재료, 두께, 부품 둘레를 입력하기만 하면 필요한 힘을 미터톤 단위로 계산할 수 있습니다.
추신: 유압 프레스 톤수를 계산하려면 다음을 사용할 수 있습니다. 유압 프레스 톤수 계산기.
관련 계산기: V자 및 U자 굽힘력 계산기
주어진 금속 두께에 원형, 사각형 또는 기타 유형의 구멍을 펀칭해야 하는 경우 이 작업을 수행하는 데 필요한 펀칭력을 결정해야 합니다.
필요한 프레스 톤수를 계산하려면 다음 펀칭력 계산 공식을 사용할 수 있으며, 이는 블랭킹력 계산에도 적용됩니다.
프레스 톤수(KN) = 둘레(mm) * 판 두께(mm) * 전단 강도(kn/mm)2)
미터톤으로 환산합니다: KN의 결과를 9.81로 나눕니다.
일반적인 재료의 전단 강도는 다음과 같습니다: KN/mm2
알루미늄 | 황동 | 저탄소 강철 | 스테인리스 스틸 |
0.1724 | 0.2413 | 0.3447 | 0.5171 |
다양한 전단 강도 표는 다음 포스팅에서 확인할 수 있습니다:
예 3mm 두께의 저탄소 소재에 정사각형 구멍 하나를 뚫으면 강판측면 길이 20mm를 얻게 됩니다:
펀치 포스(KN) = 80 x 3 x 0.3447 = 82.728 KN 톤으로 환산: 82.728 KN ÷ 9.81 = 8.43톤
전단 강도 계산 방법 등 전단 강도에 대한 자세한 내용은 위키피디아 문서.
언급된 공식은 다음과 같이 적용할 수도 있습니다. 절삭력 공식 를 프레스 툴링에 사용하거나 구멍을 뚫는 데 필요한 힘을 결정하는 공식으로 사용합니다.
펀치와 금형 사이의 간격은 펀칭 공정에서 중요한 요소이며, 이는 총 차이로 표시됩니다.
예를 들어 ø12 상단 주사위와 ø12.25를 사용한다고 가정해 보겠습니다. 낮은 주사위. 이 경우 최적의 간격은 0.25mm가 되어야 합니다.
간격이 적절하지 않으면 다이의 수명이 단축되고 버가 발생하며 이차 절단이 발생할 수 있습니다. 불규칙한 개구부는 또한 분리력을 증가시킬 수 있습니다.
또한 다이 간극은 소재와 두께에 따라 달라지며, 탄소강판의 경우 두께 12-18% 사이의 값을 사용하는 것이 좋습니다.
참조하세요:
특별한 요구 사항이 없는 경우 CNC 펀치를 클릭하면 다음 표를 참조하여 다이 간격을 선택할 수 있습니다.
스탬핑력 외에도 펀치 및 다이 간극은 성공적인 스탬핑을 위한 또 다른 핵심 요소입니다. 일반적으로 재료 두께의 백분율로 표시되는 적절한 간격은 공구 수명, 부품 품질 및 2차 절단을 방지하는 데 매우 중요합니다.
일반적인 통관 지침은 이 표를 참조하세요:
두께 | 연강 | 알루미늄 | 스테인리스 스틸 |
0.8-1.6 | 0.15-0.2 | 0.15-0.2 | 0.15-0.3 |
1.6-2.3 | 0.2-0.3 | 0.2-0.3 | 0.3-0.4 |
2.3-3.2 | 0.3-0.4 | 0.3-0.4 | 0.4-0.6 |
3.2-4.5 | 0.4-0.6 | 0.4-0.5 | 0.6-1.0 |
4.5-6.0 | 0.6-0.9 | 0.5-0.7 | / |
다양한 재료에 필요한 펀칭력을 계산하려면 재료의 고유한 특성, 특히 전단 강도를 이해해야 합니다. 이 장에서는 다양한 재료의 특정 특성과 일반적인 용도를 고려하여 다양한 재료에 대한 자세한 계산을 제공합니다.
전단 강도는 재료가 전단에서 파단되기 전에 견딜 수 있는 응력의 양을 측정한 값입니다. 이는 재료를 펀칭하는 데 필요한 힘의 양에 직접적인 영향을 미치기 때문에 펀칭력 계산에서 중요한 요소입니다.
알루미늄은 가볍고 전단 강도가 적당하여 비교적 쉽게 펀칭할 수 있습니다. 일반적으로 항공우주, 자동차 및 포장 산업에서 사용됩니다.
황동은 가공성과 내식성이 우수하고 알루미늄보다 전단 강도가 높습니다. 배관, 전기 애플리케이션, 악기 등에 자주 사용됩니다.
탄소강은 높은 강도와 내구성으로 인해 금속 가공에 일반적으로 사용됩니다. 건설, 자동차 및 제조 산업에서 널리 사용됩니다.
스테인리스 스틸은 내식성과 강도가 높아 펀칭할 때 상당한 힘이 필요한 것으로 알려져 있습니다. 스테인리스 스틸은 주방용품, 의료 기기 및 건축에 사용됩니다.
연강은 강도가 적당하고 연성이 좋아 건설, 기계 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
구리는 전도성이 높고 가단성이 뛰어나 다른 금속보다 펀칭하기가 쉽습니다. 구리는 전기 배선 및 배관에 광범위하게 사용됩니다.
티타늄은 무게 대비 강도와 내식성이 우수하여 펀칭에 상당한 힘이 필요합니다. 티타늄은 항공우주, 의료용 임플란트 및 군사용 애플리케이션에 주로 사용됩니다.
정사각형이나 직사각형과 같이 원형이 아닌 구멍의 경우 모든 모서리의 길이를 합산하여 둘레를 계산합니다.
다양한 재료의 특정 특성을 고려하고 적절한 공식을 사용하면 다양한 금속 가공에 필요한 펀칭력을 정확하게 계산할 수 있습니다.
다음은 자주 묻는 질문에 대한 답변입니다:
금속 가공에서 펀칭력은 재료 특성, 기하학적 파라미터, 공구 설계 및 간격, 안전 및 계수 요소, 추가 힘 등 몇 가지 중요한 요소의 영향을 받습니다.
소재의 특성이 중요한 역할을 하며, 특히 소재의 전단 강도가 중요합니다. 전단 강도는 연강의 경우 70-80%, 알루미늄의 경우 50%, 스테인리스강의 경우 약 90% 등 재료 유형에 따라 특정 비율이 적용되는 재료의 궁극 인장 강도(UTS)에서 파생되는 경우가 많습니다. 또한 재료의 인장 및 항복 강도는 동일한 재료 유형 내에서도 다를 수 있으므로 고려해야 합니다.
기하학적 매개변수, 특히 구멍의 둘레 길이와 재료의 두께도 중요합니다. 펀칭 힘은 관련된 둘레의 총 길이와 재료의 두께에 정비례하며, 두꺼운 재료일수록 더 큰 힘이 필요합니다.
펀치와 다이 사이의 간격을 포함한 펀치와 다이의 설계는 필요한 펀칭력에 큰 영향을 미칩니다. 적절한 간격은 효율적인 펀칭을 보장하고 펀치 팁에 가해지는 과도한 힘을 최소화하여 마모와 파손을 줄여줍니다. 반대로 간격이 부적절하면 에지 품질이 저하되고 공구 마모가 증가할 수 있습니다. 구멍의 모양과 크기, 다이 모서리의 반경도 펀칭력에 영향을 미칩니다.
공구 마모, 펀치와 다이 사이의 간격 변동, 윤활 조건과 같은 변수를 고려하기 위해 안전 계수가 계산에 포함되는 경우가 많습니다. 이 계수는 계산된 힘이 이러한 변수를 처리하기에 충분한지 확인합니다.
펀칭력(F)을 계산하는 기본 공식은 다음과 같습니다.
여기서 ( K )는 안전 계수, ( L )은 둘레 길이, ( t )는 재료 두께, ( τ )는 재료의 전단 강도입니다. 또는 인장 강도(( σb ))는 전단 강도 데이터를 사용할 수 없는 경우 사용할 수 있습니다:
언로딩 힘, 미는 힘, 토출 힘과 같은 추가적인 힘도 고려해야 합니다. 이러한 힘은 재료의 기계적 특성, 공작물의 모양과 크기, 금형 사이의 간격, 윤활 조건에 따라 달라집니다.
마지막으로, 펀치 소재의 경도와 압축 강도는 공구 수명에 중요한 요소입니다. 펀치 포인트 하중은 펀치 재료의 압축 강도의 60% 미만으로 유지되어야 고장을 방지할 수 있습니다. 열처리 및 질화 또는 PVD 코팅과 같은 표면 처리는 공구의 경도와 내마모성을 향상시킬 수 있지만, 이러한 처리가 공구 수명을 유지하는 데 항상 필요한 것은 아닙니다.
이러한 요소를 고려하여 엔지니어와 금속 가공자는 필요한 펀칭력을 정확하게 결정하고, 적합한 기계를 선택하고, 효율적이고 안정적인 펀칭 작업을 위한 금형을 설계할 수 있습니다.
펀칭하는 재료의 유형은 전단 강도, 인장 강도 및 재료 특성의 차이로 인해 필요한 펀칭력에 큰 영향을 미칩니다. 전단 강도는 재료에 따라 크게 달라지는 주요 요인입니다. 예를 들어 연강의 전단 강도는 일반적으로 최종 인장 강도(UTS)의 70~80%인 반면, 알루미늄의 전단 강도는 UTS의 약 50%입니다. 스테인리스강과 구리 합금은 특정 합금에 따라 전단 강도가 UTS의 50%에서 최대 90%까지 다양합니다.
정확한 전단 강도 데이터를 사용할 수 없는 경우 엔지니어는 UTS를 대리로 사용할 수 있지만, 이 경우 필요한 펀칭력이 과대 평가되는 경우가 많습니다. 또한 소재 유형에 따라 펀치와 다이 사이의 간격이 펀칭력에 영향을 미칩니다. 간격이 좁으면 펀치의 저항과 마모가 증가할 수 있으며, 재료의 두께와 인장 강도에 맞게 최적의 간격을 설정하면 이러한 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다.
펀칭력(Fp)은 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:
여기서 ( L )은 펀치 팁 프로파일 길이, ( t )는 재료 두께, ( st )는 재료의 전단 강도입니다.
재료 유형은 표준 숄더 펀치에 대해 다음과 같이 계산되는 펀치 팁 압력(Ft)에도 영향을 미칩니다:
공구 소재 선택은 펀칭되는 소재의 영향을 받으며, 공구 강종에 따라 내마모성, 내충격성, 인성이 다릅니다. 펀칭 재료와 가공 조건에 따라 올바른 공구 소재를 선택하는 것은 펀치 팁 파손을 방지하고 공구 수명을 최적화하는 데 매우 중요합니다. 요약하면, 소재 유형은 전단 강도, 인장 강도 및 필요한 간격에 영향을 미치며, 펀칭력을 정확하게 계산하고 관리하는 데 필수적인 요소입니다.
예, 펀칭력 계산기는 다양한 재료에 사용할 수 있지만 각 재료에 맞는 몇 가지 주요 매개변수를 조정해야 합니다. 계산의 주요 요소는 재료의 전단 강도이며, 이는 재료에 따라 크게 달라집니다. 예를 들어 연강, 스테인리스강, 알루미늄 및 구리 합금은 모두 전단 강도가 다르며 일반적으로 최종 인장 강도(UTS)의 백분율로 표시됩니다.
펀칭력을 계산하는 일반적인 공식은 다음과 같습니다:
여기서 ( F )는 펀칭 힘, ( L )은 펀칭할 구멍의 둘레, ( t )는 재료 두께, ( \tau )는 재료의 전단 강도입니다.
계산을 더 쉽게 하기 위해 일부 계산기는 다양한 재료의 특정 특성을 설명하는 재료 계수(K)를 사용합니다. 예를 들어 연강은 1, 스테인리스강은 1.5, 알루미늄, 구리 및 황동은 0.6 정도의 계수를 사용할 수 있습니다.
전단 강도가 400MPa이고 두께가 5mm인 스테인리스 스틸에 직경 3mm의 구멍을 펀칭해야 하는 경우를 예로 들어 보겠습니다. 먼저 구멍의 둘레를 계산합니다:
(π x3= 9.42)mm
그런 다음 공식을 적용합니다:
이러한 계산은 유용한 추정치를 제공하지만 실제 결과는 펀치 선명도, 윤활 및 펀칭기의 상태와 같은 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 계산된 값을 기준으로 삼고 실제 경험과 전문적인 판단으로 보완하고 필요한 경우 엔지니어와 상의하는 것이 중요합니다.
금속 가공에서 펀칭력을 계산하는 공식은 재료의 전단 강도, 재료의 두께, 펀칭할 영역의 둘레 사이의 관계에서 도출됩니다. 기본 공식은 다음과 같습니다:
어디에:
전단 강도를 알 수 없는 경우, 일반적으로 전단 강도가 인장 강도의 50-70%라고 가정하여 재료의 인장 강도( T )를 사용하여 근사치를 구할 수 있습니다. 이러한 경우 공식은 다음과 같습니다:
예를 들어 두께가 3/16인치이고 전단 강도가 60,000PSI인 강판에서 1/2 x 5/8인치 크기의 직사각형 구멍에 대한 펀칭력을 계산합니다:
구멍의 둘레를 계산합니다: P=2x(0.5+0.625)=2.25인치
펀칭력을 계산합니다: F= P x t x S = 2.25 x 0.1875 x 60,000 = 25,312.5 1bs
재료 유형, 펀치와 다이 사이의 간격, 윤활과 같은 추가 요인이 실제 필요한 펀칭력에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 요소는 다양한 재료 및 조건에 대한 경험적 공식과 특정 계수를 사용하여 조정할 수 있습니다.