금속 스탬핑 공정의 4가지 국부 변형 유형

예상 읽기 시간: 37 분

금속 스탬핑 공정 소개

절단, 굽힘, 딥 드로잉과 같은 가장 기본적인 스탬핑 공정 외에도 학교, 플랜지, 벌징 및 감소 스탬핑 공정과 같은 다른 성형 공정이 있습니다. 스탬핑 공정은 공통적으로 국소 변형에 속하며 재료 또는 공정 및 블랭크 크기의 모양을 변경하는 국소 변형 방법을 통해 모두 이루어집니다. 즉, 블랭크(또는 반제품의 블랭킹, 굽힘, 드로잉 및 기타 방법)를 변경하기 위해 국부 변형의 다양한 속성과 스탬핑 프로세스의 모양과 크기를 성형이라고 합니다. 또는 소성 변형을 생성하기 위한 굽힘 및 딥 드로잉 외에도 다른 스탬핑 공정을 성형, 주요 형상, 플랜지, 수축, 팽창 및 기복 성형 등이라고 부를 수 있습니다.

다른 성형 방법에는 고유한 특성이 있습니다. 모양과 관련하여 국부적 인 흔적 변형이기 때문에 일반적으로 주름이나 균열 현상이 발생하지 않으며 주요 문제는 스프링백입니다. 플랜지, 팽창, 종종 인장 손상 현상이 나타납니다. 이것은 주로 인장 변형, 변형 영역 인장 응력이 너무 크기 때문입니다. 수축 및 외부 플랜지에 대해 압축 변형을 받기 때문에 과도한 변형 압축 응력으로 인해 불안정 및 주름이 자주 발생합니다. 성형 공정 및 금형 설계의 공식화에서 각 공정 매개변수는 변형 특성에 따라 합리적으로 결정되어야 합니다.

본 논문에서는 그림 1-1과 같은 부싱 부품의 플랜지 다이 설계를 캐리어로 사용하여 사이징, 플랜지, 수축 및 팽창과 같은 4가지 성형 공정을 종합적으로 표시합니다.

네 가지 유형의 국부 변형

모양 수정

모양 보정에는 드레싱 성형 공정에 속하는 레벨링 및 성형이 포함됩니다. 주로 블랭킹, 굽힘, 딥 드로잉 및 기타 스탬핑 공정 후에 주로 거칠기, 필렛 반경 또는 스탬핑 부품의 일부 모양과 크기를 자격을 갖춘 요구 사항으로 다듬기 위해 수행됩니다.

학교 매끄러운 성형 과정은 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 교정 후 공작물의 정밀도가 높기 때문에 교정에 사용되는 금형의 정밀도가 높습니다.

• 부품의 모양과 치수 정확도를 향상시키는 목적을 달성하기 위해 작은 소성 변형을 생성하는 작업 절차의 로컬 위치에서만.

• 교정은 마무리 공정에 속하고 스프링백이 주요 문제이므로 프레스가 하사점에 도달하면 교정력이 공정 부품에 가해져야 합니다. 가장 좋은 장비는 파인 프레스 또는 강성이 좋고 과부하 보호 장치가 있는 기계 프레스입니다.

레벨링

레벨링은 일반적으로 블랭킹 공정 후에 수행됩니다. 돔 벤드의 생산 후 블랭킹, 특히 연속 다이 블랭킹의 비 프레스 장치로 인해 더 고르지 않은 생산이 발생합니다. 부품의 더 높은 요구 사항의 평탄도를 위해 수평을 맞춰야 합니다.

시트의 두께와 표면의 요구 사항에 따라 부드러운 다이 레벨링 또는 톱니 다이 레벨링을 사용할 수 있습니다.

얇고 부드러운 부품 표면에 들여 쓰기를 허용하지 않는 경우 일반적으로 부드러운 다이 레벨링을 사용해야 합니다. 매끄러운 다이는 재료의 내부 응력 상태를 변경하는 데 거의 영향을 미치지 않으며 특히 고강도 재료 부품의 경우 여전히 큰 반발이 있습니다. 레벨링 효과가 약합니다. 실제 생산에서 작업 절차 부품이 수평에 맞도록(반대 방향으로 구부림) 쌓이는 경우가 있는데, 이는 일정한 효과를 얻을 수 있습니다. 프레스의 슬라이딩 블록의 가이드 정확도에 영향을 받지 않는 레벨링을 만들기 위해 레벨링 다이는 플로팅 구조를 채택하는 것이 좋습니다. 그림 1-2에서 볼 수 있듯이 레벨링 다이는 매끄럽습니다. 특히 고강도 재료 부품의 경우 더 큰 반발로 인해 교정을 위해 부드러운 다이를 적용하면 레벨링 효과가 상대적으로 좋지 않습니다.

평탄도 요구 사항이 높거나 재료가 두꺼운 부품이거나 강도 한계가 높은 경질 재료 부품의 경우 일반적으로 톱니 레벨링 다이 레벨링을 채택합니다. 톱니 모양 다이에는 가는 톱니와 거친 톱니의 두 가지 유형이 있습니다. 그림 1-3과 같이 윗니와 아랫니가 교차되어 있는데, 그림 1-3(a)는 가는 톱니, 그림 1-3(b)는 굵은 톱니, 치아 크기는 그림에 나와 있습니다. 미세 레벨링 다이로 레벨링을 한 후 공작물 표면에 미세한 톱니 자국이 남아 있습니다. 거친 톱니 레벨링 다이는 알루미늄, 청동, 황동 및 기타 부품의 얇은 두께에 적합합니다. 톱니 레벨링 다이는 부품의 학교 평면이 많은 작은 소성 변형 도트를 형성하고 부품의 원래 응력 상태를 변경하며 반발을 줄이고 레벨링 효과가 좋습니다.

수평력은 다음 공식에 따라 계산할 수 있습니다.

F=AP(1-1)

공식에서:
F - 수평력, N;
A - 레벨링 부품의 면적, mm²;
P - 표 1-1에 표시된 대로 레벨링의 단위 면적당 압력, MPa.

행동 양식	피(MPa)	행동 양식	피(MPa)
매끄러운 표면 레벨링 다이 레벨링	50~80	개방형 부품 성형	50~100
미세 톱니 레벨링 다이 레벨링	80~120	필렛을 줄이기 위한 딥 드로잉 부품과 바닥, 측면 성형	150~200
거친 톱니 레벨링 다이 레벨링	100~150

성형

딥 드로잉, 굽힘 또는 기타 성형 공정에서 일반적으로 사용되는 성형은 가공 공정을 통해 기본적으로 스탬핑이 형성되었지만 반경이 너무 크거나 특정 모양과 크기가 아직 제품 요구 사항에 도달하지 않았을 수 있습니다. 플라스틱 금형을 사용하여 국부적 소성 변형 공정을 생성하여 정밀도 향상의 목적을 달성합니다. 성형 금형과 공정 전 성형 금형은 유사하지만 작업 부품의 정밀도와 거칠기가 더 높고 필렛의 반경과 간격이 더 작습니다.

굽힘 부품의 성형 방법은 그림 1-4에 나와 있습니다. 성형 할 때 전체 작업 절차는 3 방향 압축의 응력 상태에 있으며 작업 절차의 응력 상태를 변경하여 더 나은 성형 효과를 얻습니다. 성형 전 반제품의 길이는 성형 시 재료가 3방향 응력 상태에 있도록 부품의 길이보다 약간 더 큽니다.

플랜지 드로잉 부품의 형상은 그림 1-5에 나와 있습니다. 작은 플랜지의 루트에서 필렛 반경을 형성하려면 필렛의 외부 부분이 재료로 채워져야 합니다. 필렛의 반경이 크게 바뀌면 공정 설계 시 반제품의 높이가 부품의 높이보다 클 수 있습니다. 재료 보충은 그림 1-5(a)와 같이 성형 시 직선 벽 부분에서 얻을 수 있습니다(h'는 반제품 높이, h는 완제품 높이).

반제품의 높이가 부품의 높이와 같으면 플랜지의 수축으로 재료 보충도 얻을 수 있습니다. 그러나 플랜지의 직경이 너무 크면 성형 과정에서 수축이 이루어지지 않습니다. 이 때 재료는 그림 1-5(b)와 같이 뿌리와 근방 재료의 가늘어짐에 의해서만 보완될 수 있으며, 변형 특성에서 볼 때 작은 변형 팽윤과 동등하므로, 성형 정확도는 높지만 재료 연신율의 변형 부분은 2% ~ 5%보다 크지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 부품의 과도한 연신율이 파손될 수 있습니다.

직선 원통형 딥 드로잉 부품은 플라스틱 금형 간극을 (0.9~0.95) t와 같게 만들 수 있으며 플라스틱 부품 직선 벽은 약간 더 얇습니다. 이 성형은 최종 딥 드로잉 프로세스와 함께 수행할 수도 있습니다.

플랜지

플랜지는 직선 모서리의 수직 또는 특정 각도를 나타내기 위해 금형의 작용에 따라 부품의 구멍 모서리 또는 외부 모서리입니다. 플랜지는 공정 특성에 따라 내부 플랜지(그림 1-6(a) 및 (b) 참조)와 외부 플랜지로 나눌 수 있습니다. 외부 가장자리 플랜지는 볼록 외부 가장자리 플랜지로 나눌 수 있습니다(그림 1-6(c) 참조). 오목한 외부 가장자리는 플랜지가 있습니다(그림 1-6(d) 참조). 또한 수직 모서리 두께의 변화에 따라 일정한 박형 플랜지와 박형 플랜지로 나눌 수 있습니다. 실제 플랜지 부품은 그림 1-7에 나와 있습니다.

내부 구멍 플랜지

원형 홀 플랜지

• 원형 홀 플랜지의 변형 특성 및 플랜지 계수

그리드 방법은 둥근 구멍을 플랜지 처리하는 데에도 사용할 수 있습니다. 변형은 그림 1-8과 같이 변형 전과 후에 메쉬의 변화를 관찰하여 해석할 수 있다. 그림에서 변형 영역은 직경 d와 D1 사이의 환형 부분임을 알 수 있습니다. 플랜징 후 좌표 그리드가 부채꼴 모양에서 직사각형으로 변경됩니다. 변형 영역의 재료는 접선 방향을 따라 늘어남을 알 수 있으며 오리피스에 가까울수록 신장률이 높아져 단방향 인장 응력 상태에 가깝습니다. 접선 변형은 세 가지 주요 변형 중 가장 큰 변형입니다. 동심원 사이의 거리는 크게 변하지 않으므로 방사형 변형이 작고 방사형 크기가 약간 줄어 듭니다.

수직 모서리의 벽 두께는 특히 오리피스에서 얇아집니다. 그림에 나타난 응력 및 변형률의 상태는 이러한 해석의 변형 특성을 반영합니다. 둥근 구멍 플랜지의 주요 위험은 구멍 가장자리에 금이 가는 것입니다. 파열 조건은 변형 정도에 따라 다릅니다.

원형 구멍의 플랜지 변형 정도는 플랜지 K 이후의 직경 D에 대한 플랜지 이전의 프리캐스트 구멍 직경 d의 비율로 표시됩니다. 즉,

K=d/D(1-2)

K는 플랜지 계수라고 합니다. 분명히 K는 항상 1보다 작습니다. K 값이 작을수록 변형 정도가 커집니다. 플랜지할 때 구멍 가장자리가 갈라지지 않는 조건에서 도달할 수 있는 최소값 K를 Kmin으로 표시되는 한계 플랜지 계수라고 합니다. 한계 플랜지 계수에 영향을 미치는 주요 요인은 재료의 기계적 특성, 펀치의 모양, 재료 두께에 대한 플랜지 가공 전 조리개의 비율, 재료 조립식 구멍의 가공 방법 등입니다. 주로 펀칭 또는 드릴링으로 처리됩니다. 다양한 조건에서 저탄소강의 한계 플랜지 계수와 다양한 재료의 플랜지 계수는 표 1-2에 나와 있습니다.

• 원형 홀 플랜지의 공정 계산

플랜지 가공 계산에서 조각 D의 크기에 따라 조립식 구멍 d의 직경을 계산하고 플랜지 높이 H를 계산해야 합니다. 플랫 블랭크가 필요한 높이 H에서 직접 나올 수 없는 경우, 먼저 도면 하단에 구멍을 뚫은 다음 플랜지를 그리는 데 필요합니다. 이 논문에서는 각각 플랫 플랜지와 딥 드로잉 플랜지의 두 가지 종류에 대해 설명합니다.

플랜지를 붙이기 전에 그림 1-9와 같이 빌릿에 조립식 구멍을 가공해야 합니다. 조립식 구멍 d의 직경을 결정하는 공식은 다음과 같습니다.

d = D-2 (H-0.43r-0.72t) (1-3)

위의 방정식은 수직 모서리의 높이 H의 계산으로 변환될 수 있습니다.

H = (D – d) / 2 + 0.43r + 0.72t = D(1-K)/2 + 0.43r + 0.72t(1-4)

위 식에 K를 대입하면 최대 허용 플랜지 높이 Hmax를 얻을 수 있습니다.

시간_최대 = D(1-K_분) + 0.43 r + 0.72t (1-5)

워크 높이가 H＞H일 때_최대, 구멍 터닝 형성은 부품의 방향 가장자리의 파손으로 이어질 수 있습니다. 이때 첫 번째 딥 드로잉을 사용할 수 있으며 드로잉의 바닥을 펀칭하고 플랜지를 붙일 수 있습니다. 이 경우 Pre-drawing 후 Flanging으로 도달할 수 있는 최대 높이를 먼저 결정한 다음 Flanging의 높이와 부품의 높이에 따라 Drawing의 높이와 Pre-punching 직경을 결정해야 합니다.

h=(Dd)/2 – (r + t/2) – π(r + t/2)/2

완료 후

h≈(Dd)/2 + 0.57r = D(1 – k)/2 + 0.57r (1-6)

프리캐스트 구멍 d의 직경은

d = KD 또는 d = D + 1. 14 r – 2h(1-7)

도면 높이 h는

h'=H – h + r (1-8)

플랜징, 수직 가장자리 입 가늘어짐 현상이 더 심각합니다. 대략적인 값은 다음과 같이 계산됩니다.

• 플랜지력 계산

플랜지 힘 F는 일반적으로 작습니다. 원통형 평평한 바닥 펀치를 사용할 때 둥근 구멍의 플랜지력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

F = 1.1 π(Dd) t σ_NS                      (1-10)

공식에서:
F - 구멍 회전력, N;
D - 플랜지 후 수직 모서리의 중앙 직경, mm;
d - 원형 구멍의 초기 직경, mm;
t - 블랭크의 두께, mm;
σ_NS - 재료의 항복점, MPa.

• 다이 디자인을 뒤집다

일반적으로 터닝 다이와 드로잉 다이는 유사점이 많으며 블랭크 홀더가 아닌 블랭크 홀더, 포멀 및 플립도 있습니다. 동시에 턴오버 다이는 일반적으로 다이 프레임을 설정할 필요가 없습니다. 그림 1-11은 몇 가지 일반적인 원형 구멍 턴오버 펀치의 치수와 모양을 보여줍니다. 그림 1-11(a)~(c)는 큰 구멍이 있는 플랜지 펀치를 보여줍니다. 플랜지 변형의 이점 측면에서 포물선 펀치가 가장 좋고 볼 펀치가 그 다음이며 플랫 펀치가 두 번째입니다. 펀치 가공 난이도에서 반대를 봅니다.

그림 1-11 (d) ~ (f)는 가이드 부분이 더 긴 펀치 끝을 보여줍니다. 그림 1-11(d)는 홀 직경이 10mm 이상인 플랜지에 사용되며, 그림 1-11(e)는 홀 직경이 10mm 미만인 플랜지에 사용되며, 그림 1-11(f)는 )는 사전 구멍이 없는 부정확한 플랜지에 사용됩니다. 펀치 필렛의 반경은 구멍 터닝에 도움이 되는 가능한 커야 합니다.

볼록 금형과 오목 금형 사이의 단일 표면 간격은 (0.75 ~ 0.85) 배 더 두껍습니다.

비원형 홀 플랜지

둥근 구멍은 특별한 모양의 구멍이라고도하며 볼록한 호, 오목한 호 및 직선의 곡률 반경이 다르기 때문에 응력의 각 부분으로 인해 형성되고 변형 특성이 다르며 선형 부분 II 영역은 다음과 같이 간주될 수 있습니다. 굽힘 변형, 볼록 호 단면 영역 I 플랜지 변형은 그림 1-12에서와 같이 오목 호 부분 III 영역을 드로잉 변형으로 볼 수 있습니다.

조립식 구멍의 모양과 확장 크기는 각각 굽힘, 회전 및 드로잉의 확장 방법에 따라 계산되고 부드러운 원호로 연결됩니다. 플랜지 계수 K_에프 비원형 구멍(일반적으로 작은 원호 부분의 플랜지 계수 참조)은 대략 원형 구멍의 플랜지 계수 K보다 작을 수 있습니다.

케이_에프= (0.85 ~ 0.90)K (1-11)

비원형 홀의 플랜지 한계 계수는 각 호 세그먼트의 중심각 α에 따른 표 1-3을 참조하십시오.

α(°)		180~360	165	150	135	120	105	90	75	60	45	30	15	0
d/t의 비율	50	0.8	0.73	0.67	0.6	0.53	0.47	0.4	0.33	0.21	0.2	0.14	0.07	굽힘  흉한 모습
	33	0.6	0.55	0.5	0.45	0.4	0.35	0.3	0.25	0.2	0.15	0.1	0.05
	20	0.52	0.48	0.43	0.39	0.35	0.30	0.26	0.22	0.17	0.13	0.09	0.04
	12~8.3	0.5	0.46	0.42	0.38	0.33	0.29	0.25	0.21	0.17	0.13	0.08	0.04
	6.6	0.48	0.44	0.4	0.36	0.32	0.28	0.24	0.2	0.16	0.12	0.08	0.04
	5	0.46	0.42	0.38	0.35	0.31	0.27	0.23	0.19	0.15	0.12	0.08	0.04
	3.3	0.45	0.41	0.375	0.34	0.30	0.26	0.225	0.185	0.145	0.11	0.08	0.04

외부 가장자리 플랜지

변형 특성에 따라 외부 플랜지는 신장 플랜지와 압축 플랜지로 나눌 수 있습니다.

연신형 플랜지

그림 1-13과 같이 오목하고 닫히지 않은 곡선을 따라 평면이나 표면에 플랜지를 붙이는 것은 모두 이 범주에 속합니다. 플랜지의 일반적인 특징은 빌릿의 변형 영역이 접선 인장 응력의 작용하에 주로 접선 신장 변형을 생성하므로 가장자리가 깨지기 쉽고 변형 정도는 종종 E로 표현된다는 것입니다._확대.

이자형_확대=b/(Rb) (1-12)

일반적인 재료의 허용 변형은 표 1-4에 나와 있습니다.

재료의 이름과 브랜드		Ε비율x100		Ε압력x100		재료의 이름과 브랜드		Ε비율x100		Ε압력x100
		고무 성형	금형 성형	고무 성형	금형 성형			고무 성형	금형 성형	고무 성형	금형 성형
놋쇠	H62 소프트	30	40	8	45	강철	10	—	38	—	10
	H62 하드	10	14	4	16		20	—	22	—	10
	H68 소프트	35	45	8	55		1Cr18Ni9 소프트	—	15	—	10
	H68 하프 하드	10	14	4	16		1Cr18Ni9 하드	—	40	—	10
							2Cr18Ni9	—	40	—	01
알루미늄 합금	L4 소프트	25	30	6	40	알루미늄 합금	LF2 하드	5	8	3	12
	L4 하드	5	8	3	12		LY12 소프트	14	20	6	30
	LF21 소프트	23	30	6	40		LY12 하드	6	8	0.5	9
	LF21 하드	5	8	3	12		LY11 소프트	14	20	4	30
	LF2 소프트	20	25	6	35		LY11 하드	5	6	0	0

길쭉한 평면 플랜지 변형은 구멍 플랜지와 유사합니다. 플랜지를 붙일 때 변형 영역의 응력 분포가 균일하지 않아 플랜지 후 수직 모서리의 높이가 양쪽 끝이 높고 중간이 낮은 현상이 발생합니다. 평평한 플랜지 높이를 얻으려면 플랜지를 붙이기 전에 빌릿 양 끝의 윤곽선을 다듬어야 합니다. 그림 1-13(a)의 점선 모양은 트리밍 후의 모양입니다.

길쭉한 표면 플랜지에서 주름 현상은 빌릿의 바닥 중간에서 발생하기 쉽고 일반적으로 다이의 설계에서 강력한 프레스 장치의 사용을 방지하는 동시에 조건을 생성하는 데 사용해야합니다. 과도한 신장 변형과 수직 가장자리의 균열로 인한 조기 플랜지의 중간 부분을 방지하기 위해 플랜지에 도움이됩니다.

압축형 플랜지

볼록하고 닫히지 않은 곡선을 따라 평면 또는 표면의 플랜지는 그림 1-14에 표시된 것처럼 압축 플랜지입니다. 그 특징은 빌렛 변형 영역이 주로 접선 압축 응력을 받기 때문에 성형시 공작물에 주름이 생기기 쉽다는 것입니다. 변형 정도 E_압력 로 표시된다

이자형_압력=b/(R+b) (1-13)

압축평면 플랜지 변형은 딥 드로잉과 유사합니다. 플랜지를 붙일 때 수직 모서리에 응력이 고르지 않게 분포되기 때문에 플랜지 후 부품의 수직 모서리 높이가 중간에서 높고 양 끝에서 낮게 나타납니다.

평평한 수직 모서리를 얻으려면 빌릿의 확장된 모양을 그림 1-14(a) 점선과 같이 수정해야 합니다. 높이가 작은 경우 플랜지를 수정할 수 없습니다. 또한 플랜지 높이가 큰 경우 금형은 압착 장치의 주름을 방지하도록 설계되어야 합니다.

플랜지 다이의 구조

일반적인 플랜지 다이의 구조 유형은 그림 1-15에 나와 있으며, 이는 딥 드로잉 다이의 구조와 유사합니다.

그림 1-16은 내부 및 외부 플랜지 복합 다이를 보여줍니다. 공작물의 내부 및 외부 모서리에 플랜지가 필요한 공작물 부품 도면에서 볼 수 있습니다. 블랭크는 피스 7에 배치되고 피스 7은 프레스 플레이트 5에 장착됩니다. 부품 7 자체는 내부 모서리의 플랜지 다이입니다. 프레싱 플레이트는 H7/h6과의 간격에 따라 정확한 위치를 보장하기 위해 외부 가장자리의 플랜지 다이 3과 조립되어야 합니다. 이때 누름판은 누름과 성형의 역할만 하는 것이 아니다. 따라서 하사점까지 누를 때 하부 다이 시트와 견고하게 접촉해야 하며 최종적으로 상부 역할을 합니다.

내부 가장자리 플랜지 후 스프링의 작용으로 잭킹 블록 6은 내부 가장자리 플랜지 다이 7에서 공작물을 잭으로 뽑았습니다. 스프링의 역할로 인해 판 8을 밀어 스탬핑은 항상 블랭크와 접촉을 유지합니다. 하사점에 펀치 고정 플레이트 2가 단단하게 접촉하므로 푸시 플레이트 8도 성형 역할을 하므로 공작물이 상대적으로 매끄럽습니다. 부품의 금형에서 스프링의 강도가 충분하지 않을 수 있다는 점을 고려하면 최종적으로 사용된 강성 푸싱 장치가 공작물에서 밀려 나옵니다.

부푼

다이의 작용에 따라 블랭크는 스탬핑 가공 방법의 부품의 형상을 얻기 위해 두께와 표면적을 감소시키도록 강제되어 팽창이라고 합니다. 팽창 과정은 고유 한 특성을 가지고 있으며 판 표면 방향의 팽창 변형 영역은 양방향 인장 응력 상태이며 판 두께 방향으로 변형 변형, 즉 두께가 얇아지고 표면적이 증가합니다. Bulging은 주로 철근, 패턴 패턴, 마크와 같은 Flat Blank의 국부 성형, Bellows, 고압 가스 실린더, 구형 용기와 같은 중공 Blank의 Bulging 및 박판의 인장 성형에 주로 사용됩니다. 항공기 및 자동차 스킨. 일반적으로 사용되는 벌징 방법에는 액체, 기체, 고무 및 기타 힘 매체를 사용한 강성 다이 벌징 및 소프트 다이 벌징이 포함됩니다.

공작물의 단순한 금형 구조와 균일한 변형으로 인해 부드러운 다이 팽창으로 인해 복잡한 모양의 공작물이 형성될 수 있습니다. 그림 1-17에서 볼 수 있는 것처럼 수압 팽창, 고무 팽창, 폭발 팽창 등과 같은 소프트 다이 팽창의 연구 및 응용은 팽창 방법으로 생산된 스테인리스 스틸 냄비에 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다.

팽창의 변형 특성

그림 1-18은 볼 헤드 펀치가 블랭크를 팽창시킬 때 팽창 변형 영역과 주요 응력 및 변형 다이어그램을 보여줍니다. 검게 칠해진 부분은 부풀어 오른 부분을 나타냅니다. 팽창 변형에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

• 더 큰 블랭크 홀더 힘에 의한 블랭크로 인한 팽창 변형 또는 블랭크 직경이 다이 홀 직경의 3 ~ 4 배 이상이므로 소성 변형은 고정 변형 범위로 제한되어 시트 재료가 전달되지 않습니다 변형 영역으로, 또는 변형 영역 외부에서 변형 영역으로.

• 팽창 변형 영역에서 팽창 변형은 판 방향의 양방향 인장 응력 상태입니다(판 두께 방향의 응력은 무시됨). 변형은 주로 판 방향의 연신율을 지원하는 재료 두께 방향을 얇게 하여 완성됩니다. 변형 후 재료 두께가 감소하고 표면적이 증가합니다.

• 블랭크의 외부 크기에 대한 블랭크의 두께가 매우 작기 때문에 Bulging 변형 동안 판의 두께 방향에 따른 인장응력의 변화가 매우 작기 때문에 리바운드 후 Bulging 힘이 제거될 때 작고 공작물의 형상이 고정되기 쉽고 치수 정확도를 보장하기 쉽습니다.

• 팽창 변형 중 판 방향의 재료의 양방향 인장 응력 상태로 인해 성형 한계는 주로 인장 파괴에 의해 제한됩니다. 따라서 변형은 불안정하고 주름의 현상을 일으키기 쉽지 않으며 완성 된 부품의 표면이 매끄럽고 품질이 좋습니다.

플랫 빌렛 기복 형성

블랭크의 크기가 변형 크기의 3배보다 큰 경우, 블랭크의 국부적 팽창인 펀치와의 접촉 영역에서만 변형이 발생합니다. 생산에서 흔히 볼 수 있는 것은 프레싱 보강재, 볼록 선체, 피트, 패턴 및 마크 등입니다. 그림 1-19는 이 방법을 사용한 기복 형성의 몇 가지 예를 보여줍니다. 기복이 생긴 후 스탬핑 부품 형성, 부품의 관성 모멘트의 변화와 재료 가공 경화로 인해 부품의 강성과 강도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 철근을 누르는 기술은 생산에 널리 사용됩니다.

보강재의 형태와 치수는 표 1-5와 같다. 빌릿 가장자리에 국부적으로 부풀어 오르면 가장자리 재료가 수축하기 때문에 성형 후 절단 마진을 미리 따로 두어 야합니다.

이름	도표	NS	시간	D 또는 B	NS
눌린 갈비		(3-4)t	(2-3)t	(7-10)t	(1-2)t
엠보싱			(1.5-2)t	≥3h	(0.5-1.5)t	15°~30°
	도표		D(mm)	L(mm)	리터(mm)
			6.5 8.5 10.5 13 15 18 24 31 36 43 48 55	10 13 15 18 22 26 34 44 51 60 68 78	6 7.5 9 11 13 16 20 26 30 35 40 45

기복 성형 방법에서 극한 변형 정도를 결정하는 두 가지 방법, 즉 시험 방법과 계산 방법이 있습니다. 기복 성형의 궁극적인 변형 정도는 주로 재료 특성, 부품의 기하학적 형상, 다이 구조, 팽창 방법 및 윤활에 의해 영향을 받습니다. 특히 형상이 복잡한 부품의 경우 응력과 변형률의 분포가 더 복잡합니다. 위험한 부분과 극한 변형 정도는 일반적으로 시험 방법에 의해 결정됩니다. 상대적으로 단순한 물결 모양의 성형 부품의 경우 최종 변형 정도는 그림 1-20과 같이 다음 식에 따라 대략적으로 결정할 수 있습니다.

ε_궁극적인 엘₀ ( 내가 – 내가₀ ) x 100% ≤ K [ δ ] (1-14)

공식에서,
ε_궁극적인 - 기복 형성의 궁극적인 변형 정도;
난, 난₀- 재료의 변형 전과 후의 길이는 각각 mm입니다.
[ δ ] - 재료 단면의 연신율;
K - 형상 계수, 철근 K = 0. 70 ~ 0.75(구형 철근이 가장 큰 값, 사다리꼴 철근이 가장 작은 값).

부품에 필요한 보강재가 한계 변형 정도를 초과하는 경우 그림 1-21과 같은 방법을 사용할 수 있습니다. 첫 번째 절차에서는 그림 1-21(a)와 같이 큰 직경의 구형 펀치를 사용하여 벌지하여 공정 부품을 얻습니다. 두 번째 절차에서는 그림 1-21(b)와 같이 부품의 필요한 모양과 크기를 얻습니다. 이 두 공정이 요구 사항을 충족하지 않으면 공작물의 깊이를 줄여야 합니다.

• 단단한 펀치를 사용하여 플랫 빌렛의 보강재를 누르는 경우 다음 공식으로 필요한 펀칭 압력을 계산할 수 있습니다.

F=tσ_NSKL (1-15)

공식에서,
F - 임펄스 압력, N;
L - 보강재 둘레, mm;
t - 재료 두께, mm;
σ_NS- 재료의 인장 강도, MPa;
K - 계수, 일반적으로 0.7~1.0을 취합니다(철근의 형상이 좁고 깊을 때 큰 값을 취하고 너비가 얕을 때 작은 값을 취하십시오).

•  두께가 1.5mm 미만이고 성형 면적이 2000mm 미만인 작은 부품의 국부적 팽창이 있는 경우² 크랭크 프레스에서 수행되는 경우 필요한 펀칭 압력 F는 다음 공식으로 근사할 수 있습니다.

F=Kt²가 (1-16)

공식에서,
F - 벌징 펀치 압력, N;
T - 재료 두께, mm;
A - 팽창 영역, mm²;
K—계수는 200~300 N/mm입니다.⁴ 강철 및 50 ~ 200 N/mm용⁴ 구리 및 알루미늄용.

속이 빈 빌릿의 돌출

속이 빈 빌릿의 팽창은 일반적으로 팽창으로 알려져 있습니다. 중공 작업 부품 또는 관형 블랭크가 반경 방향을 따라 바깥쪽으로 확장되는 스탬핑 공정입니다. 이 방법으로 고압 가스 실린더, 구형 용기, 벨로우즈, 자전거 T자형 조인트 등과 같은 제품 또는 부품을 형성할 수 있습니다.

팽창 변형 정도

중공 빌렛이 팽창할 때 재료는 인장 응력의 작용을 받아 인장 변형이 발생하고 극한 변형 정도는 그림 1-22와 같이 팽창 계수 K로 표시됩니다.

K = d_최대/D (1-17)

공식에서,
K - 팽창 계수 및 한계 팽창 계수(d_최대 한계값 d'에 도달_최대 부풀어 오를 때)는 K로 표시됩니다._최대;
NS_최대- 팽창 후 부품의 최대 직경, mm;
D - 중공 빌렛의 원래 직경, mm.

한계 팽창 계수 K와 빌릿의 접선 신장 사이의 관계는 다음과 같습니다.

δ = (d_최대 – D ) = K – 1 또는 K = 1 – δ(1-18)

빌릿의 변형 정도는 재료의 연신율에 의해 제한되기 때문에 해당 한계 팽창 계수는 위의 공식에 따라 계산할 수 있습니다. 재료의 한계 팽창 계수의 대략적인 값은 표를 조회하여 결정할 수 있습니다. 표 1-6 및 표 1-7은 참고용 일부 재료의 팽창 계수입니다.

재료	블랭크의 상대 두께(t/D) x (%)	블랭크의 상대 두께(t/D) x (%)	블랭크의 상대 두께(t/D) x (%)	블랭크의 상대 두께(t/D) x (%)
	0.35~0.45		0.28~0.32
	가열 냉각	어닐링 없이	가열 냉각	어닐링 없이
알류미늄	1.25	1.2	1.2	1.15
10 강철	1.2	1.10	1.15	1.05

팽창 방식	팽창 계수 제한
간단한 고무 벌지를 사용하여	1.2~1.25
축 방향 압력 하에서 지우개를 적용하여 블랭크의 부풀림	1.6~1.7
국부적으로 200~500℃로 가열하면 팽창	2.0~2.1
380℃로 가열하여 테이퍼펀치의 끝부분이 부풀어 오른다.	~3.0

불룩한 빌릿의 계산

그림 1-22에서 볼 수 있듯이 블랭크 직경 D는

디 = 디_최대/ 케이 (1-19)

공백 L의 길이는

L = l [ l + (0.3~0.4) δ ] + b (1-20)

공식에서,
l - 변형 영역에서 버스의 길이, mm;
δ - 접선 연신에서 빌렛의 연신율;
B - 트리밍의 여백, 일반적으로 b=5~15mm를 취합니다.
0.3-0.4 - 접선 신장으로 인해 높이를 줄이는 데 필요한 계수.

팽창력의 결정

중공 빌릿 벌지에 필요한 팽창력 F는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

F = p*A (1-21)

공식에서,
p - 팽창에 필요한 단위 면적당 압력, MPa;
A - 팽창 영역, mm².

팽창에 필요한 단위 면적당 압력 p는 아래 방정식으로 근사할 수 있습니다.

p = 1.16 σ_NS* 2t / d_최대                             (1-22)

공식에서,
σ_NS- 재료의 인장 강도, Mpa;
NS_최대- 최대 팽창 직경, mm;
t - 재료의 원래 두께(mm).

팽창 방식

중공 부품 벌징 방법은 일반적으로 강성 펀치 벌징과 소프트 펀치 벌징으로 구분됩니다.

그림 1-23과 같이 단단한 펀치가 부풀어 있습니다. 펀치는 구성 요소 플랩 형태이며 테이퍼 펠릿은 분할 펀치를 밀어내어 작업 부품이 필요한 모양에서 부풀어 오도록 만드는 데 사용됩니다. 로브 펀치의 수가 많을수록 공작물의 모양 및 정확도가 더 좋습니다. 그러나 단점은 정확한 회전체를 고정밀도로 얻기 어렵고 변형이 균일하지 않으며 금형 구조가 복잡하다는 것입니다.

그림 1-24와 같이 부드러운 펀치 벌징은 강성 펀치 대신 고무, 액체, 가스 및 스틸 샷을 사용하는 원리입니다. 소프트 펀치 벌지 빌렛 변형 유니폼은 복잡한 모양의 부품을 형성할 수 있으므로 생산에 널리 사용됩니다.

입을 축소

수축은 관형 또는 미리 그려진 원통형 부품의 입구 직경이 펀치 압축 입구와 회전 압축 입구로 구분되는 개구부의 압력에 의해 감소되는 성형 공정입니다. 수축 기술은 일상 생활에서 널리 사용되며 총알 케이스, 포탄, 강철 가스 실린더, 자전거 프레임 라이저, 자전거 쿠션 안장 파이프, 강관 도면 등에 사용할 수 있습니다.

수축구의 변형 정도 및 변형 특성

그림 1-25는 수축의 응력-변형률 도표를 보여줍니다. 절단 과정에서 최대 주 응력은 접선 압축 응력, 양방향 압축 응력의 영향으로 빌릿 변형 영역이 되어야 하므로 빌릿 높이가 증가하고 벽 두께와 직경이 감소합니다. 동시에, 변형되지 않은 영역에서 수축 압력 F의 작용에 따라 실린더 벽에 축 방향 불안정 변형이 발생할 수 있습니다. 따라서 수축의 궁극적 인 변형 정도는 주로 불안정 조건에 의해 제한되며 주요 문제는 다음과 같습니다. 해결해야 할 것은 불안정성을 방지하는 것입니다.

수축 계수 N은 그림 1-25와 같이 수축 변형 정도를 나타내는 데 사용됩니다.

n = d / D (1-23)

공식에서,
d - 수축 후 직경, mm;
D - 수축 전 직경, mm.

수축 계수 N이 작을수록 변형 정도가 커집니다. Table 1-8은 의 평균수축계수이다. 다양한 재료와 두께, 그리고 표 1-9는 다른 재료 및 지지 모드의 허용 한계 수축 계수의 참고 값입니다. Table 1-8과 Table 1-9에서 재료의 가소성이 좋을수록 두께가 두꺼울수록 수축계수가 작아짐을 알 수 있다. 또한 다이가 실린더 벽을 지지할 때 제한 수축 계수가 더 작아질 수 있습니다.

재료	재료 두께 t(mm)	재료 두께 t(mm)	재료 두께 t(mm)
	1	>0.5 ~ 1	~ 0.5
강철	0.7 ~ 0.65	0.75	0.8
놋쇠	0.7 ~ 0.65	0.8 ~ 0.7	0.85

재료	지원 방법	지원 방법	지원 방법
	지원되지 않음	외부 지원	내부 및 외부 지원
알류미늄	0.65 ~ 0.72	0.53 ~ 0.57	0.27 ~ 0.32
두랄루미나(어닐링)	0.73 ~ 0.80	0.60 ~ 0.63	0.35 ~ 0.40
두랄루미나(담금질)	0.75 ~ 0.80	0.68 ~ 0.72	0.40 ~ 0.43
황동 H62, H68	0.65 ~ 0.70	0.50 ~ 0.55	0.27 ~ 0.32
연강	0.70 ~ 0.75	0.55 ~ 0.60	0.30 ~ 0.35

수축 과정의 계산

수축 횟수

공작물의 수축 계수 n이 허용 수축 계수보다 크면 수축 성형일 수 있습니다. 그렇지 않으면 여러 번의 수축이 필요합니다. 수축 횟수 k는 다음 공식에 따라 추정할 수 있습니다.

k = lgn / lgn₀ = ( lgd – lgD ) / lgn₀ (1-24)

공식에서, n₀ 는 표 1-8과 같이 평균 수축 계수입니다.

다중 수축의 경우 첫 번째 수축 계수 n₁ = 0.9n₀ 일반적으로 취해지며 다음 것은 n_엑스 = (1.05~1.10) n₀. 각 수축 절차 후에 하나의 어닐링 처리를 수행하는 것이 가장 좋습니다.

각 수축의 직경

NS₁=n₁디

NS₂=n_엑스NS₁=n₁N_엑스디

NS₃=n_엑스NS₁=n₁N_엑스²디

…

NS_엑스=n_엑스NS_x-1=n₁N_엑스^x-1디                   (1-25)

NS_엑스 공작물의 수축 직경과 같아야 합니다. 수축 후 반발로 인해 공작물은 금형 크기보다 0.5% ~ 0.8% 커야합니다.

빌릿의 높이

그림 1-26과 같이 수축하는 공작물에 대해 수축 전 빌릿의 높이는 다음 공식으로 계산됩니다.

그림 1-26(a)와 같은 공작물:

그림 1-26(b)와 같은 공작물:

그림 1-26(c)와 같은 공작물:

감소력

그림 1-26(a)와 같이 테이퍼 부분의 수축력은 아래 공식으로 계산할 수 있다.

공식에서,
μ - 블랭크와 다이의 접촉 표면 사이의 마찰 계수;
b - 재료의 인장 강도, MPa;
K - 속도 계수, 크랭크 프레스 작업 시 K=1.15.
다른 기호는 그림 1-26에 나와 있습니다.

수축 다이 구조

그림 1-27에서 볼 수 있듯이 일반적인 수축 금형의 구조는 재료 두께가 1mm인 No.08 강으로 만들어집니다. 공작물은 실린더의 딥 드로잉 및 수축 공정에 의해 형성됩니다. 다이의 작동 원리는 블랭크가 먼저 외부 지지 슬리브에 삽입되고 상부 다이가 아래로 향하고 외부 지지 슬리브와 오목 다이가 먼저 접촉하여 수축 성형을 완료하는 것입니다. 금형은 펀칭 방식을 통해 재료를 밀어냅니다.