판금 설계의 최소 플랜지 길이 규칙

공식의 충돌: 보수적 대 이론적

엔지니어링 핸드북과 제조 가이드라인에서 최소 플랜지 규정을 검색하면 혼란스러운 차이를 발견할 수 있습니다. 일부 자료에서는 재료 두께의 1.5배(1.5T)만큼 짧은 플랜지를 만들 수 있다고 주장합니다. 반면 제작업체는 두께의 4배(4T)를 고집할 가능성이 높습니다.

왜 이렇게 큰 차이가 있을까요? 그 답은 사용된 특정 벤딩 방법에 있습니다: 에어 벤딩과 하단의 차이점. 이 차이를 이해하는 것이 가능할 뿐만 아니라 경제적인 부품을 설계하는 열쇠입니다.

1. "안전한 제조업체" 접근 방식(4T 규칙)

일반 생산을 위한 설계를 하고 있고 부품의 견적을 신속하게 받고 결함 없이 제조하고 싶다면 이 규칙을 따라야 합니다.

공식:

Lₘᵢₙ ≈ 4 × T + R

(여기서 T = 재료 두께, R = 굽힘 반경)

제조 현실:

이 공식은 최신 정밀 판금의 업계 표준인 에어 벤딩에서 파생되었습니다.

• V-다이 너비: 앞서 설명한 바와 같이 에어 벤딩은 약 6T~8T의 V-다이 폭을 사용합니다.
• 지오메트리: V-개구부의 절반을 안전하게 연결하려면 재료가 중앙에서 약 3T에서 4T까지 확장되어야 합니다.
• 안전 요소: 공식에 굽힘 반경(R)을 추가하면 금속이 말려서 길이가 소모되더라도 다이 숄더에 단단히 고정됩니다.

스마트 엔지니어가 사용하는 이유:

4T 규칙으로 설계하면 작업 현장에 유연성을 제공합니다. 이를 통해 모든 기계에서 사용할 수 있는 표준 범위의 V-다이스를 사용할 수 있습니다.

• 시나리오: 절대 한계(1.5T)까지 설계했는데 작업장의 특정 타이트-V 툴이 손상되었거나 현재 다른 작업을 실행 중인 경우 생산이 중단됩니다.
• 시나리오: 4T로 설계하면 작업자가 필요한 경우 약간 더 넓은 금형으로 전환하여 생산을 계속 진행할 수 있으므로 리드 타임을 보호할 수 있습니다.

2. "이론적" 접근 방식(1.5T 규칙)

다음과 같은 엔지니어링 참조 텍스트를 참조하는 경우 기계 핸드북 를 클릭하거나 특정 툴링 카탈로그를 보면 훨씬 더 짧은 값을 볼 수 있습니다.

공식:

Lₘᵢₙ ≈ 1.5 × T ~ 2.0 × T

숨겨진 비용:

이 규칙은 일반적으로 표준 에어 벤딩이 아닌 보텀핑(또는 코이닝)에 적용됩니다. 보텀링에서는 펀치가 시트를 V 다이의 바닥까지 눌러서 재료 구조를 집어넣습니다. 시트가 펀치와 다이 사이에 물리적으로 고정되기 때문에 안정성을 유지하기 위해 전체 V-개방 폭에 걸쳐있을 필요는 없습니다.

그러나 이 규칙에 의존하면 상당한 위험과 비용이 발생합니다:

• 톤수 급증: 바닥을 내리려면 최대 5배의 공기 벤딩 톤수가 필요합니다. 많은 정밀 전기 또는 하이브리드 프레스 브레이크는 이러한 지속적인 고부하를 견딜 수 있도록 설계되지 않았습니다.
• 툴링 마모: 높은 압력은 펀치와 다이의 마모를 가속화하여 시간이 지남에 따라 각도가 일정하지 않게 됩니다.
• 프로세스 비호환성: 공장에서 1.5T 디자인을 에어 벤딩할 수 있는 톤수가 부족하여 에어 벤딩을 시도하면 부품이 실패하게 됩니다. 부품이 금형에 미끄러져 배치가 폐기됩니다.

평결

'1.5T 규칙'은 이론적으로는 가능하지만 운영상 비용이 많이 들고 위험합니다. '4T 규칙'은 보수적이고 안정적이며 비용이 저렴합니다.

DFM의 황금률:

가능하면 항상 보수적(4T) 규칙을 사용하여 설계하세요. 설계에 반드시 필요한 경우에만 이론적(1.5T) 제한을 사용하고 공급업체의 반발이나 툴링 비용 상승 가능성에 대비하세요.

구부릴 수 없는 것을 구부리기: 변수 및 해결 방법

짧은 플랜지를 사용하기 전에 재료 선택과 굽힘 각도가 물리적으로 가능한 범위의 골대를 어떻게 변화시키는지 이해해야 합니다.

중요한 요소: 등급이 중요한 이유

모든 금속이 프레스 아래에서 동일한 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. 최소 플랜지 길이는 필요한 굽힘 반경(R)과 직접적으로 연관되어 있으며 반경은 재료의 연성에 따라 결정됩니다.

• 알루미늄 6061-T6(부서지기 쉬운 도전): 이 일반적인 항공 우주 등급은 부서지기 쉬운 것으로 악명이 높습니다. 급격하게 구부리려고 하면 금이 갑니다. 이를 방지하기 위해 제작자는 더 큰 굽힘 반경(보통 1.5T 이상)을 사용해야 합니다. 공식은 Lₘᵢₙ = 4T + R이므로 반경이 클수록 자동으로 더 긴 플랜지가 필요합니다.
• 알루미늄 5052-H32(연성 대안): 디자인에 단단한 플랜지가 필요한 경우 5052로 전환하는 것을 고려하세요. 더 부드럽고 균열 없이 더 좁은 반경을 처리할 수 있으므로 최소 플랜지 길이를 더 짧게 만들 수 있습니다.
• 스테인레스 스틸: 높은 항복 강도와 상당한 "스프링백"으로 인해 스테인리스는 종종 최종 각도를 얻기 위해 과도하게 굽혀야 합니다. 이렇게 더 깊은 스트로크는 툴링의 톤수 제한을 초과하지 않도록 더 넓은 V- 다이가 필요할 수 있으며, 이는 결국 필요한 플랜지 길이를 증가시킵니다.

각도 계수

대부분의 설계 가이드는 표준 90° 굽힘을 가정합니다. 그러나 굽힘 각도에 따라 V-다이 접점의 물리학이 크게 달라집니다.

• 예각(<90°): 금속을 30° 또는 45°로 구부리려면 펀치가 V-다이 안으로 더 깊이 들어가야 합니다. 이렇게 더 깊게 스트로크하면 판재가 다이 숄더에서 더 멀리 떨어집니다. 따라서 급격한 굽힘에는 스트로크 내내 소재가 금형과 접촉 상태를 유지하기 위해 90° 굽힘보다 더 긴 플랜지가 필요한 경우가 많습니다.
• 비스듬한 각도(90° 이상): 일반적으로 더 안전합니다. 펀치가 이동하는 거리가 짧기 때문에 플랜지가 다이에 미끄러질 위험이 줄어듭니다.

"치트 코드": 불가능한 것을 만들어내는 방법

섀시 두께가 2.0mm이고 절대적으로 필수 부품을 뚫을 수 있는 3.0mm 플랜지가 있나요? 표준 에어 벤딩 공정에서는 "불가능합니다."라고 말합니다.

그러나 숙련된 제조 파트너가 비용을 지불할 의향이 있다면 이러한 형상을 구현할 수 있습니다. 다음은 가장 일반적인 세 가지 해결 방법입니다.

1. "구부려서 자르기" 방법

프로토타입 및 소량 정밀 부품을 위한 무차별 대입 솔루션입니다.

• 과정: 가게에서는 안전한 길이(예: 10mm)의 플랜지를 사용하여 평면 패턴을 레이저로 절단합니다. 표준 툴링을 사용하여 정상적으로 구부립니다. 그런 다음 부품을 CNC 밀로 이동하여 여분의 재료를 원하는 3.0mm 길이로 가공합니다.
• 비용: 높음. 2차 가공 설정, 수동 처리 및 디버링 단계를 추가하고 있습니다. 스스로에게 물어봐야 합니다: 그 짧은 플랜지의 단가가 200%에서 300%로 증가할 가치가 있는가?

2. 릴리프 노치

때로는 플랜지가 컷아웃이나 모서리가 깎인 모서리에 인접하여 너무 짧게 보이는 경우가 있습니다.

• 수정: 전환 지점에 릴리프 노치(구부러진 선에 수직으로 자른 작은 컷)를 추가합니다. 이렇게 하면 구부리는 플랜지와 근처에 있는 문제가 있는 형상을 물리적으로 분리할 수 있습니다. 이를 통해 재료를 찢거나 작업자가 복잡한 비선형 가장자리를 후면 게이지에 맞출 필요 없이 플랜지가 독립적으로 변형할 수 있습니다.

3. 전문화된 툴링 전략

'벤드 앤 컷'이 대량 생산에 너무 비싸다면 제작업체와 특수 툴링 옵션에 대해 논의할 수 있습니다:

• 로터리 벤더 / 와이핑 다이: 표준 V-다이와 달리 이 도구는 부품을 평평하게 고정하고 회전하는 캠을 사용하여 플랜지를 "닦아" 올립니다. 미끄러짐 없이 1× 두께의 짧은 플랜지를 형성할 수 있습니다.
• 오프셋 다이: 한 번의 타격으로 두 개의 굽힘("Z"자 모양)을 만들 수 있도록 설계된 특정 도구입니다. 짧은 오프셋에는 탁월하지만 모든 특정 높이에 대해 특정 도구가 필요합니다.

치트 시트 및 최종 체크리스트

이제 이 모든 이론을 즉시 사용할 수 있는 빠른 참조용 치트 시트와 도면을 공개하기 전에 실행할 최종 DFM(제조를 위한 설계) 체크리스트로 요약해 보겠습니다.

빠른 참조 데이터 표

아래 표는 '안전'(에어 벤딩) 값과 '공격적'(바닥/특수 툴링) 한도를 비교한 것입니다.

• 표준: 이 값을 표준 디자인에 사용하여 최저 비용, 빠른 리드 타임 및 멀티 소스 기능을 보장하세요.
• 위험: 이 값은 공간이 중요한 경우에만 사용합니다. 경고: 일반적으로 특정 툴링, 더 높은 톤수 또는 2차 가공이 필요합니다.