3D CAD는 매우 편리한 것입니다. 최근에는 판금 부품을 발주할 때 3D 모델만 사용하고 2D 도면을 사용하지 않는 경우도 늘고 있어, 3D 모델로 만든 형태가 그대로 현실의 부품이 되는 것처럼 느껴집니다. 그러나 3D 모델은 어디까지나 형상의 시뮬레이션입니다. 3D로 판금 부품을 모델링할 때는 ‘3D로 모델링할 수 있는 = 가공할 수 있다’가 아니라는 점이나 금속의 성질에 의해 발생하는 의도하지 않은 변형에 주의해야 합니다.
판금 부품의 설계에서 특히 주의가 필요한 6가지 사례를 들어 설명합니다.
목차
판 두께를 균일하게 한다
판금은 판형 금속에 대한 가공입니다. 그래서 판금으로 만들어지는 부품의 판 두께는 반드시 균일하게 모델링해야 합니다.
당연한 것처럼 느껴지지만, 특히 주의해야 할 것은 굽힘 부분의 모델링입니다. 반드시 절곡 외부 R이 내부 R과 판 두께를 더한 것과 같은 것을 확인하십시오.
절곡 외부R=내부R+판두께
모델링 중에 판 두께나 절곡 R을 변경했을 때, 굽힘 부분의 판 두께를 조정하는 것을 잊는 경우도 있습니다. 귀찮더라도 출발 전에 체크하도록 합시다.
판 두께는 일정하게 모델링 합니다
<
절곡 내부R은 0 이상 판 두께 이하로 하고, 절곡 외부R은 내부 R+판 두께로 모델링합니다
예) 판 두께가 3.2mm일 때
또한 최소 절곡 R은 사용하는 펀치에 의해 결정됩니다. 내부 R은 펀치 형상보다 작게는 할 수 없기 때문에 핀각의 굽힘이나 너무 작은 R은 가공할 수 없습니다. 내부 R≦ 판 두께를 기준으로 합시다.
ㄷ모양의 절곡으로 금형에 간섭을 피한다
ㄷ자에 판금을 구부릴 때는 바닥면의 치수에 주의가 필요합니다. 일어선 치수에 대해 바닥면에 충분한 길이가 없으면 금형에 간섭해 버립니다.
최소한의 기준으로는 일어서서 벽의 상단과 ㄷ자 굽힘을 맺은 각도가 45° 이하, 즉 일어서는 높이보다 밑면의 길이가 더 길어질 필요가 있습니다. 확실하게 간섭을 피한다면, 일어선 높이에 대해 바닥의 높이가 2배 이상 되는 것을 기준으로 하면 좋을 것입니다.
단면과 관통 홀의 최소 거리 지정한다
판금에 홀을 뚫을 때 홀의 위치가 단면에 너무 가까우면 가공이 불가능합니다. 홀을 뚫을 때 판금을 충분히 유지할 수 없거나, 홀을 뚫을 때 걸리는 전단력에 의해 단면이 홀 쪽으로 당겨지며 변형되어 버립니다. 단면과 홀의 거리의 한계는 판 두께에 따라 달라집니다만, 설계 단계에서 단면에서의 홀 위치는 의식합시다.
홀과 절곡의 거리를 적절히 취한다
판금 가공에서는 일반적으로 홀 가공을 한 후에 절곡 가공을 실시합니다. 또한 절곡 가공을 할 때에는 절곡의 바깥쪽에는 당김의 힘이, 절곡의 안쪽에는 압축의 힘이 걸립니다. 따라서 홀이 절곡 쪽에 있었을 경우 홀이 절곡에 의해 당겨지면서 변형되는 경우가 있습니다. 당김에 의한 홀의 변형을 방지하기 위해서는 홀과 절곡의 거리를 적절히 잡아야 합니다. 홀과 절곡의 거리는 기준으로 판 두께의 4~5배 정도라고 생각해 두면 좋을 것입니다.
홀과 절곡의 최소 거리
또한 해결책으로 홀으로의 당김을 없애기 위해 절곡부에 개구부를 설치하는 방법도 있습니다. 절곡선상에 개구부가 있는 것으로, 홀 주위에 당김이 발생하지 않게 되기 때문에 홀의 변형을 방지할 수 있습니다.
절곡선 상의 개구부(내각 90° 미만의 예각 절곡 제외)
판금의 단면에서 절곡에 적절한 거리를 취한다.
판금의 절곡 가공에서는 금속 판을 펀치로 오목한 다이에 눌러 가공합니다. 따라서 워크가 다이의 오목한 양 끝에 올바르게 올라 있지 않으면 정확한 절곡을 할 수 없습니다.
노치와 절곡의 최소 거리
절곡 가공은 워크(가공 대상)를 다이에 올린 상태에서 펀치를 위에서 눌러 실시합니다. 따라서 워크가 다이의 양 끝에 실리지 않는 경우 등 절곡 가공이 불가능한 형상이 있습니다.
통상적인 절곡의 경우 절곡에서 워크의 단면까지의 거리는 판 두께가 2mm 이하일 때는 판 두께의 5배 이상, 판 두께가 2mm 이상인 것과는 판 두께의 4배 이상이 기준입니다.
- 0.8 ≤ t ≤2.0 일 때 h = 5t 이상
- 2.3 ≤ t ≤ 9.0 일 때 h = 4t 이상
통상의 절곡 가공(V 절곡)의 경우
이 경우에서 특히 주의가 필요한 것은 절곡 근처에 절단면이 있는 형상입니다. 절곡보다 바깥쪽에 절단 부분이 있을 때 절곡에서 절단 거리의 기준은 일반적으로 절곡할 때와 같습니다. 판 두께가 2mm 이하일 때는 판 두께의 5배 이상, 판 두께가 2mm 이상인 것과는 판 두께의 4배 이상이 됩니다.
- 0.8 ≤ t ≤2.0 일 때 h = 5t 이상
- 2.3 ≤ t ≤ 9.0 일 때 h = 4t 이상
외부 노치
판 두께 t에 대해 h의 한계치는 아래를 기준으로 해주세요
- 0.8 ≤ t ≤ 2.0 일 때 한계치 = 5t
- 2.3 ≤ t ≤ 9.0 일 때 한계치 = 4t
절곡보다 안쪽에 잘린 부분이 있는 경우의 기준은 앞서 설명한 경우와는 다릅니다. 판 두께에 관계없이 판 두께의 2배 이상이라고 생각해 두면 좋을 것입니다.
내부 노치
- 0.8 ≤ t ≤ 2.0 일 때 보증치 = 2t, 한계치 = t
- 2.3 ≤ t ≤ 9.0 일 때 보증치 = 없음, 한계치 = 2t
절곡의 팽창에 주의
전술한 바와 같이 판금의 절곡 부위에는 절곡의 바깥쪽에는 당김의 힘이 가해지는 반면 절곡의 안쪽에는 압축의 힘이 듭니다. 따라서 구부렸을 때 바깥쪽으로 구부려져 팽창이 되는 경우가 있습니다. 버와 마찬가지로 의도하지 않은 형상이므로 모델링 등을 할 때에는 그려지지 않는 형상입니다. 그 때문에, 팽창의 존재를 잊어버리기 쉽지만, 다른 부품을 장착할 때는 주의가 필요합니다. 절곡에 인접한 부품이 있는 경우는 간섭에 주의합시다.
정리
3D 모델에서는 작도할 수 있어도, 그것이 반드시 가공 가능한 것은 아닙니다. 판금 부품을 3D CAD 모델로 발주하는 경우에는 절곡 부분의 판 두께나 최소 절곡 R, ㄷ자형으로 구부릴 때의 기립벽과 바닥면 길이의 관계, 단면과 관통 홀의 최소 거리 등의 설계에 주의가 필요합니다. 또한 금속의 성질에서 발생하는 변형 등을 방지하기 위해 절곡과 홀, 절곡과 단면에 적절한 거리를 두는 것 외에도 절곡의 팽창 등에도 주의하여 설계합시다.
