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전단 금형이란 얇은 판재를 절단하거나 성형하는 금속 프레스용 금형입니다.
전단 금형은 다양한 종류와 원리, 특징을 가지고 있으며, 판재 가공의 여러 분야에서 활용되고 발전하고 있습니다.
이번 글에서는 전단 금형 부품의 기능,종류와 원리, 특징, 설계와 제작, 유지보수와 수리, 활용과 발전에 대해 알아보겠습니다.
1. 전단 금형 부품의 종류와 원리
전단 금형의 종류에는 블랭킹, 피어싱, 셰이빙, 파인 블랭킹 등이 있습니다.
블랭킹은 판재에서 제품의 외형을 잘라내는 가공이고, 피어싱은 판재에 구멍을 뚫는 가공입니다.
셰이빙은 1차 가공된 절단면을 다시 전단하여 평활하고 깨끗한 절단면을 얻는 가공이고,
파인 블랭킹은 피가공 재료에 압축력을 가해 깨끗하고 정밀한 절단면을 얻는 가공입니다.
전단 금형의 원리는 펀치와 다이의 틈새에 재료를 끼워 넣고 압력을 가해 재료를 전단하는 것입니다.
펀치는 절단면의 형상을 결정하는 금형 부품이고, 다이는 펀치와 대응하는 금형 부품입니다.
틈새가 너무 크면 절단면이 울퉁불퉁해지고, 틈새가 너무 작으면 절단면이 파손될 수가 있습니다.
전단 금형에서 가장 중요한 다이 세트 (Die set)에 대하여 알아 보겠습니다.
다이세트는 펀치 홀더, 다이 홀더, 가이드 포스트, 가이드 부시, 섕크로 구성되어 있습니다.
다이 세트의 장점으로는 프레스 기계의 램에 약간의 유격이 있더라도 금형 부품들이 모두 제자리를 유지할 수 있도록
위치를 잡아줍니다. 즉 정밀도를 유지해 줍니다. 또 금형의 수명이 길어지며,프레스에 설치시 시간이 단축되며,
제작상, 조립상 편리하며, 보관이 편리합니다.
다이세트의 종류에는 2개의 가이드 포스트가 세트의 뒤쪽에 위치하는 형식의 BB형 (Back post Bushing type)과
펀치 다이를 장치하는 위치와 가이드 포스트의 위치가 세트 중앙의 일직선상에 위치하는 형식의 CB형 (Center post Bushing type)
다이세트의 대각선 위치에 가이드 포스트가 위치한 형식의 DB형 (Diagonal post Bushing type),홀더의 4 모서리에 가이드 포스트가 위치한
형식의 FB형 (Four post Bushing type),Guide post가 6개 또는 8개 있는 것으로 대형 금형에 사용되는 Multi post type 등이 있습니다.
2. 전단 금형의 특징
전단 금형의 특징은 절단면의 품질, 치수 정밀도, 가공 속도, 금형 구조 등이 다양하다는 것입니다.
절단면의 품질은 처짐, 전단면, 파단면 등으로 구분되며, 전단면이 가장 깨끗하고 평활합니다.
치수 정밀도는 전단 금형의 정밀도와 재료의 변형에 영향을 받으며, 파인 블랭킹은 가장 높은 치수 정밀도를 가집니다.
가공 속도는 전단 금형의 가동 방식과 재료의 특성에 따라 달라지며, 순차 이송 금형은 가장 빠른 가공 속도를 가지며,
금형 구조는 전단 금형의 종류와 복잡도에 따라 달라지며, 스트리퍼, V링, 카운터 펀치 등의 부품이 사용됩니다.
스트리퍼 펀치는 프레스 가공 시 피가공재의 고정 및 위치 결정과 펀치로부터 스크랩 제거와 펀치를 안내하고 보호하는 부품입니다.
스트리퍼는 고정식과 가동식으로 구분되며,고정식 스트리퍼는 펀치 홀더에 고정되어 있고,
가동식 스트리퍼는 펀치와 함께 움직이면서 스프링에 의한 압력을 소재에 전달합니다.
V링 펀치는 펀치의 날끝부를 안내하여 강도를 보강하고, 펀치의 회전을 방지하는 부품입니다.
V링은 스트리퍼판에 열처리한 부시를 끼워맞추어 가공 시 부시가 펀치를 안내하도록 하는 펀치 부품입니다.
카운터 펀치는 펀치의 반대편에서 펀치의 하중을 분산하고, 펀치의 좌굴을 방지하는 부품이며,
동일한 직경과 길이를 가지며, 펀치 홀더와 다이 홀더 사이에 설치됩니다.
3. 전단 금형의 설계와 제작
전단 금형의 설계는 제품의 형상, 재료, 가공 조건 등을 고려하여 금형의 구조, 치수, 틈새, 강도 등을 결정하는 과정이며,
제작은 설계된 금형의 도면을 바탕으로 금형 부품을 가공하고 조립하는 과정입니다.
전단 금형의 설계와 제작은 금형의 성능, 수명, 비용 등에 영향을 미치므로 정밀하고 신중하게 수행되어야 하며,
설계와 제작에는 CAD/CAM, CNC, EDM 등의 고급 기술과 장비가 사용됩니다.
4. 전단 금형의 유지 보수와 수리
전단 금형의 유지보수는 금형의 성능을 유지하고 수명을 연장하기 위해 금형의 청소, 점검, 보수, 교환 등을 수행하는 활동이며,
수리는 금형의 파손이나 고장을 복구하기 위해 금형의 분해, 수리, 조립, 시험 등을 수행하는 활동입니다.
전단 금형의 유지보수와 수리는 금형의 품질, 생산성, 안전성 등에 영향을 미치므로 주기적이고 체계적으로 수행되어야 하며,
금형의 상태를 진단하고 평가하는 기술과 장비가 필요합니다.
5. 전단 금형의 활용과 발전
전단 금형의 활용은 판재 가공의 다양한 분야에서 전단 금형의 특성과 장점을 살려 제품의 품질과 생산성을 높이는 것입니다.
자동차, 가전, 전자, 조선, 항공, 국방 등에 활용되고 있으며, 각 분야에서 전단 금형을 이용하여 다양한 제품을 생산합니다.
전단 금형의 발전은 전단 금형의 성능과 기능을 개선하고 혁신하는 것입니다.
전단 금형의 발전 방법에는 금형의 구조와 원리를 개선하고, 금형의 재료와 가공 방법을 개선하고,
금형의 작동 방식과 제어 방법을 개선하고, 금형의 융합과 자동화를 개선하는 것이 있습니다.
제품의 다양성, 복잡성, 정밀도 등의 요구에 부응하기 위해 지속적으로 이루어져야 하며,
새로운 재료, 기술, 설계, 제작, 유지보수, 수리 등의 연구와 개발이 항상 필요합니다.
마치며…
이번 글에서는 전단 금형 부품의 기능 및 특징에 대해 알아보았습니다.
전단 금형은 판재를 절단하거나 성형하는 금속 프레스용 금형으로, 다양한 종류와 원리, 특징을 가지고 있으며,
설계와 제작, 유지보수와 수리, 활용과 발전 등의 과정을 거치며, 판재 가공의 여러 분야에서 효과적으로 사용되고 있습니다.
또 전단금형은 제품의 다양성, 복잡성, 정밀도 등의 요구에 부응하기 위해 지속적으로 연구와 개발이 필요한 분야이며,
과학, 공학, 산업, 교육 등의 분야에서의 협력과 교류를 통해 더욱 발전할 수 있는 분야 이므로 지속적인 관심이 필요 합니다. 그리고 금형은 모든 제품 생산의 기본이므로 직접적인 관련이 없더라도 어떤 공정으로 금형이 이루어 지는지 정도는 알 필요가 있다가 생각 합니다. 기본적인 금형 프로세스 정도는 상식으로 알기를 추천 드립니다.
행복하세요!