펀치에 의한 깊은 원통형 부품 도면에 대한 궁극적인 가이드

예상 읽기 시간: 13 분

딥 드로잉 금형을 사용하여 열린 중공 부분에 평평한 블랭크를 펀칭하거나 열린 중공 부분의 모양과 크기를 추가로 변경하는 스탬핑 가공 방법을 말합니다. 딥 드로잉 공정은 자동차, 트랙터, 악기, 전자, 항공 우주 및 생활 필수품과 같은 다양한 산업 분야의 생산에 널리 사용됩니다. 콜드 스탬핑의 기본 공정 중 하나입니다. 회전하는 부품 뿐만 아니라 상자 형태의 가공도 가능합니다. 복잡한 모양을 가진 부품 및 기타 얇은 벽 부품은 그림 1-1 및 그림 1-2에 나와 있습니다.

NS 드로잉 과정 블랭크의 모양에 따라 나뉩니다. 평평한 블랭크에서 바닥이있는 열린 중공 부분으로 형성하는 방법을 플랫 (첫 번째) 드로잉이라고합니다. 큰 직경의 중공 부분에서 작은 직경의 중공 부분으로 성형하는 방법을 각각의 후속 딥 드로잉이라고 합니다. 드로잉 공정은 벽 두께의 변화에 따라 나뉩니다. 드로잉 후 부품의 벽 두께가 블랭크의 두께에 비해 많이 변하지 않는 드로잉 공정을 일정 박형 드로잉이라고합니다. 드로잉 후 부품의 벽 두께는 블랭크의 두께와 동일합니다. 상당히 얇게 그리는 과정을 Thinning Drawing이라고 합니다. 무박형 드로잉 공정은 생산에 널리 사용됩니다. 이 프로젝트는 프로세스 분석 및 금형 설계에 중점을 둡니다.

이 프로젝트는 그림 1-3과 같은 원통형 부품의 드로잉 다이 설계를 캐리어로 사용하고 드로잉 프로세스 및 드로잉 다이 설계 예비 능력을 결정하기 위해 독자를 포괄적으로 훈련합니다.

부품 이름: 원통형 부품.

생산 배치: 중간 배치.

재질: 08F 스틸.

두께: 1.0mm.

부품 도면: 그림 1-3과 같습니다.

그림 변형 과정 및 특성

그림 1-4는 원통형 부품의 드로잉 과정을 보여줍니다. 직경이 D이고 두께가 t인 원형 플랫 블랭크를 드로잉 다이로 딥 드로잉하여 내경이 d이고 높이가 h인 개방형 직선 벽 원형 단순 부품을 얻고 h>(Dd) /2.

어떤 종류의 플라스틱 흐름이 몰드의 작용에 따라 둥근 플랫 블랭크가 열린 중공 부품을 생성합니까? 딥 드로잉 중 플랫 블랭크의 재료 이동은 그림 1-5에 나와 있습니다. 금형을 사용하지 않는 경우 그림 1-5에서 삼각형으로 표시된 부분을 제거하고 좁은 스트립의 나머지 부분을 직경 d의 둘레를 따라 구부리고 용접하여 직경 d와 높이 h=( Dd)/ 2. 주변에 용접 이음매와 물결 모양의 입이 있는 개방형 원통형 부품. 이것은 둥근 플랫 블랭크가 원통형 부품이 될 때 "잉여 재료"를 제거해야 함을 보여줍니다. 그러나 라운드 플랫 블랭크는 딥 드로잉 과정에서 과잉 재료를 제거하지 않았으며 딥 드로잉으로 얻은 공작물의 높이는 h보다 크고 공작물의 벽 두께가 증가했습니다. 따라서 삼각형 음영 부분의 재료는 중복 재료로만 간주할 수 있습니다. 행동 아래 흐름과 전송이 발생했습니다.

동안 물질의 이동을 분석 딥 드로잉 그리드 테스트를 통해 그림 1-6과 같이 딥 드로잉 중 금속의 흐름을 추가로 설명할 수 있습니다.

딥 드로잉 전에 둥근 플랫 블랭크에 동일한 간격과 동일한 분할 방사형 선으로 동심원 그리드를 그립니다. 후에 딥 드로잉, 다른 영역의 격자가 다른 정도로 변경되었음을 알 수 있습니다. 다음은 그리드의 변화를 통해 드로잉 과정에서 금속의 흐름을 분석합니다.

• 원통형 부품의 하단 그리드는 기본적으로 원래 모양을 유지하므로 펀치 하단의 금속에 명확한 흐름이 없음을 나타냅니다.
• 접선 지름이 같지 않은 동심원은 원통 벽에서 원주가 같은 평행 원으로 변환됩니다. 거리가 증가하고 실린더의 상부가 가까울수록 a1>a2>a3>…>a, 이는 금속 방사형 변형률이 인장 변형률이고 외부 원에 가까울수록 금속의 방사형 흐름이 더 크다는 것을 나타냅니다.
• 반지름 방향으로 같은 분할의 동심 반지름 선은 실린더 벽에 평행한 수직선으로 변환되며 수직선은 b와 동일한 간격으로 배치됩니다. 접선 변형은 압축 변형이며 금속이 외부 원에 가까울수록 접선 흐름이 커짐을 보여줍니다.
• 그림 1-6(b)와 같이 그리드에서 단위를 빼면 A1 면적의 딥드로잉 전 부채꼴 그리드가 됩니다. 딥 드로잉 후에는 동일한 방식으로 섹터 그리드를 당기는 A 쐐기 모양의 슬롯에 해당하는 A2의 면적을 갖는 직사각형 그리드가 됩니다. 접선 압축 응력과 방사형 인장 응력의 작용으로 금속은 방사형 신장 변형과 접선 압축 변형을 일으켜 직사각형 격자를 형성합니다.
• 측정에 따르면 바닥 두께가 약간 더 작고(일반적으로 무시됨) 그림 1-7과 같이 실린더 벽의 두께가 바닥에서 입으로 점차 증가합니다. 큰 변형과 많은 양의 금속이 전달됩니다. 그러나 드로잉된 부분의 평균 두께는 블랭크의 두께와 거의 같기 때문에 드로잉 전후에 작은 단위의 면적이 변하지 않기 때문에 약간의 두께 변화를 무시하고 근사할 수 있습니다. 즉, A₁=아₂, 드로잉 전과 후에 블랭크와 공작물의 표면적이 동일함을 나타냅니다.

또한 블랭크의 변형 및 가공 경화 정도가 다르기 때문에 높이 방향을 따라 실린더 벽의 각 부분의 경도도 다르며 그림 1과 같이 부분 입구의 경도가 더 높습니다. 7.

요약하면 딥 드로잉 시 변형 특성은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

• 펀치 아래의 재료는 기본적으로 변형되지 않으며 딥 드로잉 후 실린더의 바닥이됩니다. 변형은 주로 드로잉 변형의 주요 변형 영역인 다이 표면의 평평한 플랜지 영역(Dd의 링 부분)에 집중됩니다.
• 변형 영역의 변형이 고르지 않습니다. 접선 방향으로 압축 및 단축되고 반경 방향으로 늘어납니다. 입으로 들어갈수록 더 많이 압축되고 늘어납니다. 입에서 시트의 두께가 증가합니다.

딥 드로잉 중 응력 및 변형

시트의 응력과 변형률을 분석하여 드로잉 과정, 드로잉 작업의 프로세스 문제를 해결하고 제품 품질을 보장하는 데 도움이 됩니다. 딥 드로잉 프로세스에서 재료는 부품마다 응력 및 변형 상태가 다릅니다. 원통형 부품은 가장 단순하고 가장 일반적인 딥 드로잉 부품입니다. 그림 1-8은 블랭크 홀더가 있는 첫 번째 도면의 특정 단계에서 원통형 부품의 응력과 변형을 보여줍니다. 그림에서 각 기호의 의미는 다음과 같습니다.

σ₁, ε₁- 방사상 응력 및 변형률;

σ₂, ε₂- 두께 방향의 응력 및 변형률;

σ₃, ε₃- 접선 방향의 응력 및 변형률.

다양한 응력 및 변형 상태에 따라 드로잉된 블랭크는 5개 영역으로 나눌 수 있습니다. 영역 I은 플랜지 부분으로, 드로잉 과정; 영역 II는 전환 영역인 다이의 모서리입니다. Ⅲ 영역은 힘을 전달하는 역할을하는 실린더의 벽 부분입니다. 영역 IV는 펀치의 둥근 부분이며 전환 영역이기도 합니다. 영역 V는 소성 변형이 없는 것으로 간주할 수 있는 실린더의 바닥입니다.

실린더 벽과 바닥의 모서리보다 약간 위의 위치에서 인장 응력 σ₁ 인발력을 전달하기 위한 단면적이 작기 때문에 발생하는 것이 상대적으로 크다. 동시에, 이곳에 옮겨야 할 재료가 적기 때문에 재료의 변형 정도가 매우 작고 가공 경화가 낮고 재료의 강도도 낮습니다. 펀치의 둥근 모서리와 비교하여 펀치의 둥근 모서리와 같은 더 큰 마찰 저항은 없습니다. 따라서 Deep Drawing 과정에서 Cylinder Wall의 모서리와 바닥 부분에서 Thinning이 가장 심각하여 전체 부품 중 가장 약한 부분이 된다. 이 섹션을 일반적으로 "위험한 섹션"이라고 합니다. 응력 σ인 경우₁ 위험한 부분에서 재료의 강도 한계를 초과하면 그려진 부분이 거기에서 금이 갈 것입니다. 크랙이 없어도 과도한 응력으로 인해 그 자리에서 재료가 너무 얇아지고 과도한 공차로 인해 공작물이 폐기됩니다.

위의 분석에서 딥 드로잉 시 주요 품질 문제는 평면 플랜지 영역의 주름과 "위험한 부분"의 균열임을 알 수 있습니다.

딥 드로잉 프로세스의 문제

좋은 생각

딥 드로잉 동안 접선 압축 응력 σ로 인해₃ 플랜지 재료의 이 압축 응력이 특정 수준에 도달하면 시트 재료의 접선 방향이 불안정성으로 인해 아치형이 되어 플랜지 주위에 접선 방향으로 파동이 생성됩니다. 그림 1-9(a)와 같이 모양이 계속 휘어지는 것을 주름이라고 합니다. 그려진 부분이 구겨지면 더 가벼운 것의 플랜지 변형 영역에 있는 재료가 여전히 다이로 당겨질 수 있지만 그림 1-9(b)와 같이 공작물의 입구에서 파문이 발생합니다. 공작물의 품질에 영향을 미칩니다. 주름이 심한 경우 그림 1-9(c)와 같이 주름 후의 플랜지재가 볼록형과 오목형의 틈을 통과하지 못하여 인발부가 끊어지게 된다. 주름은 딥 드로잉에서 낭비의 주요 원인 중 하나입니다.

드로잉 중 주름이 σ의 크기와 관련이 있는지 여부₃, 및 또한 블랭크 t/D의 상대 두께 및 σ₃ 도면의 변형 정도와 관련이 있습니다. 각 도면의 변형 정도가 크고 블랭크의 상대적 두께 t/D가 작으면 주름이 생깁니다. 주름을 방지하는 가장 효과적인 방법(생산에서 가장 일반적으로 사용됨)은 크림프 링을 사용하는 것입니다. 드로잉 변형 정도를 줄이고 블랭크의 두께를 늘리면 주름이 생기는 경향도 줄일 수 있습니다.

NS상승

주름이 판재의 변형이 한계에 도달했음을 의미하지는 않습니다. 가장자리 링을 가압하는 등의 조치를 취한 후에도 변형 정도가 여전히 개선될 수 있기 때문입니다. 변형 정도가 증가함에 따라 변형력도 그에 따라 증가합니다. 변형력이 위험부의 운반능력보다 크면 그림 1-10과 같이 인발부가 파손된다. 따라서 딥 드로잉이 원활하게 진행될 수 있는지 여부를 판단하기 위해서는 위험 구간의 운반 능력이 관건입니다.

작업중 위험구간 파손 여부 딥 드로잉 재료의 특성, 변형 정도, 금형의 필렛 반경 및 윤활 조건에 따라 다릅니다. 생산 실무에서 일반적으로 딥 드로잉에는 경화 지수가 크고 항복비가 작은 재료가 사용되며 드로잉 볼록 및 오목 다이 필렛 반경을 적절하게 늘리고 드로잉 횟수를 늘리고 윤활을 향상시키는 등의 조치를 취합니다. 균열의 발생.

경화

드로잉 공정은 블랭크가 소성 변형을 겪는 과정으로 가공 경화를 동반해야 합니다. 따라서 블랭크와 비교하여 드로잉 후 얻은 공작물의 경도와 강도가 증가하고 소성 및 인성이 감소했습니다. 그리드 테스트를 통해 밑면의 작은 변형 영역에서 실린더 마우스 플랜지의 주요 변형 영역까지 드로잉 과정에서 각 영역의 블랭크 변형이 고르지 않음을 알 수 있으므로 드로잉 후 변형 된 재료도 고르지 않습니다. 인발부의 경도 분포는 그림 1-7과 같이 바닥에서 입으로 갈수록 점차 증가하며, 펀치의 둥근 모서리 부근에 가공경화가 가장 불충분한 위험한 구간이 나타난다. 이것은 프로세스 요구 사항의 반대입니다. 공정의 관점에서 펀칭 공정 중 크랙을 방지하기 위해서는 드로잉 부분의 바닥 경화가 커야하고 입의 경화가 작아야합니다.

딥 드로잉 부품의 가공 경화로 인해 강도와 강성이 블랭크 소재보다 높기 때문에 딥 드로잉 부품의 수명을 향상시키는 데 유리합니다. 그러나 도면을 여러 번 설계하게 되면 드로잉 부분의 가소성이 떨어지고 반제품 블랭크는 더 드로잉할 때 변형이 어려워진다. 따라서 각 시간의 변형 정도를 올바르게 선택하고 반제품을 소성 회복을 위해 소둔해야 하는지 여부를 선택해야 합니다. 특히 경화능력이 강한 일부 금속(스테인리스강, 내열강 등)의 경우 더욱 주의를 기울여야 합니다. 예를 들어, 스테인리스 스틸 1Cr18Ni9Ti는 소성 변형 시 냉간 가공 경화에 매우 민감합니다. 약간의 변형은 경도와 강도를 유발합니다. 증가가 분명하므로 여러 개의 딥 드로잉에 대해 이러한 유형의 블랭크를 선택하는 것이 종종 불가능합니다.

러그

원통 부분을 그릴 때 그려진 부분의 입구 끝에서 규칙적인 요철을 러그라고 합니다. 러그의 이유는 시트의 이방성입니다. 판 두께 지향성 계수가 낮은 방향에서 판은 두꺼워지고 배럴 벽 높이는 낮아집니다. 판 두께 지향성 계수가 높은 방향으로 판 두께가 거의 변하지 않고 배럴 벽 높이가 높아집니다. 딥 드로잉 시 판면 지향성 계수 Δr이 클수록 돌출 현상이 더 심각합니다.