판금 제작에 필요한 굽힘력을 정확하게 계산하는 방법이 궁금하셨나요? 이 통찰력 있는 블로그 게시물에서는 숙련된 기계 엔지니어의 전문 지식을 바탕으로 굽힘력 계산의 복잡성을 심층적으로 살펴보겠습니다. 굽힘력에 영향을 미치는 주요 요인을 파악하고, 검증된 공식을 활용하여 금속 성형 공정을 최적화하는 방법을 알아보세요. 판금 굽힘에 대한 지식을 향상시킬 준비를 하세요!
현재 굽힘력을 계산하는 데 일반적으로 사용되는 공식은 대부분 외국에서 유래되었으며, 출처나 적용 가능한 맥락에 대한 명확한 정보가 부족한 경우가 많습니다.
본 논문에서는 굽힘력 계산 공식의 도출 과정을 체계적으로 분석하고 필요한 매개변수를 개략적으로 설명합니다.
또한, 굽힘력을 계산하는 새로운 접근 방식을 도입하여 다양한 시나리오에 적용 가능성을 확대하고자 합니다.
판금 굽힘력 공식
최근 몇 년 동안 프레스 브레이크 기계 다양한 산업 분야에서 널리 채택되어 처리 능력이 크게 향상되었습니다.
대중성에도 불구하고 굽힘력 계산에 대한 체계적인 논의는 현저히 부족합니다.
현재 다양한 프레스 브레이크 제조업체의 제품 매뉴얼에서 권장하는 굽힘력 계산 공식에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
- P=650⋅S2⋅l / Vâ € <
- P=1.42⋅S2⋅l⋅시그마(σb) / V
이러한 공식에서:
- P = 굽힘력(kN)
- S = 시트 두께(mm)
- l = 시트 굽힘 길이(m)
- V = 하부 다이 개구부 폭(mm)
- 시그마(σb) = 재료 인장 강도(MPa)
제조업체에서 굽힘력을 계산하는 데 권장하는 공식은 위에 언급된 공식에서 파생되었습니다.
이러한 공식은 다양한 제품 브로셔에 널리 나와 있지만, 정확성을 뒷받침하는 증거는 부족한 경우가 많습니다.
굽힘력 계산 공식 도출 및 적용 범위
그림 1은 시트의 굽힘 공정을 개략적으로 나타낸 것입니다.
- P: 굽힘력
- S: 시트 두께
- V: 하부 다이 개구부의 폭
- r: 굽힘 공정 중 내경
- K: 굽힘시 변형대의 수평투영 폭
굽힘력의 계산과 관련 매개변수는 다음과 같이 설명됩니다.
자유 굽힘의 경우 하부 다이 개구부의 권장 너비(V)은 시트 두께의 8~10배가 되어야 합니다.S), 목표 폭 대 두께 비율 V/S= 9.
프레스 브레이크 제조업체는 일반적으로 다이 너비에 대한 값을 제공합니다.V) 및 내경(r) 굽힘력 매개변수 표에서 굽힘 가공물의 반경 대 너비 비율은 일반적으로 다음과 같이 정의됩니다. r=(0.16~0.17)V일반적으로 0.16의 값이 적용됩니다.
굽힘 과정에서 변형 영역의 재료는 상당한 소성 변형을 겪게 되어 중심선을 중심으로 휘어지게 됩니다. 경우에 따라 곡면 영역의 바깥쪽 표면에 작은 균열이 발생할 수 있습니다.
중앙층 근처를 제외한 변형 영역의 응력은 재료의 인장 강도에 가까워지며, 중립층의 윗부분은 압축을 받고 아랫부분은 인장력을 받습니다.
그림 2는 변형대의 단면과 해당 응력 분포를 나타낸다.
- S: 시트 두께
- l: 시트 굽힘 길이
변형대 단면에서의 굽힘모멘트는 다음과 같이 표현된다.
변형 영역에서 굽힘력에 의해 생성되는 굽힘 모멘트는 그림 1에 나타나 있습니다.
이와 같은 서비스: M1=M2, 우리는 다음을 유도합니다.
그림 3과 같이 벤딩 머신에서 범용 몰드를 사용하여 시트를 벤딩할 때 대부분의 시트는 90°로 벤딩됩니다. 이 경우, K 다음과 같이 정의됩니다.
대체하여 K 방정식(1)에 넣으면 다음을 얻습니다.
일반 재료의 인장강도, 시그마(σb), 약 450 N/mm²입니다. 이 값은 계산을 위해 공식 (2)에 사용할 수 있습니다.
굽힘력을 계산하는 공식은 외국 브로셔에 제공된 정보와 일치합니다.
이 공식의 변수는 다음과 같습니다.
- S: 시트 두께
- r: 굽힘 시 내경
- K: 굽힘 변형 영역의 수평 투영 폭
유도 과정에서 굽힘력을 계산하기 위해 공식(2) 또는 (3)을 사용할 때 두 가지 추가 조건, 즉 폭 대 두께 비율(V/S)은 9와 같아야 하며, 반경 대 너비 비율은 0.16과 같아야 합니다.
이러한 조건을 충족하지 못하면 계산에서 상당한 오류가 발생할 수 있습니다.
굽힘력 계산을 위한 새로운 방법 및 단계
굽힘력 계산은 두 가지 추가 요구 사항(폭 대 두께 비율)이 있는 경우 복잡해질 수 있습니다. V/S=9 및 반경 대 너비 비율 = 0.16)은 설계 또는 프로세스 제약으로 인해 충족할 수 없습니다.
이런 경우에는 다음 단계를 따르는 것이 좋습니다.
- 너비 대 두께 비율과 반지름 대 너비 비율을 계산하세요.
시트 두께를 사용하세요(S), 굽힘 반경 (r), 및 하부 다이 개구부 폭(V) 이러한 비율을 결정합니다. - 변형 영역의 투영 너비를 결정합니다.
변형 영역의 투영 폭을 계산할 때 시트 변형의 영향을 고려하세요. - 공식(1)을 사용하여 굽힘력을 계산합니다.
굽힘 반경과 해당 변형 영역의 차이를 통합하여 굽힘력을 계산하기 위해 공식(1)을 적용합니다.
다음 단계를 따르면 일반적으로 사용되는 공식을 사용하는 것보다 더 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있습니다. 이 과정을 보여주는 예가 그림 4에 나와 있습니다.
예:
- 시트 두께 (S) = 6mm
- 시트 길이 (l) = 4m
- 굽힘 반경(r) = 16mm
- 하부 다이 개방 폭 (V) = 50mm
- 재료 인장 강도 (시그마(σb)) = 450 N/mm²
질문: 공기 굽힘에 필요한 굽힘력을 어떻게 계산할 수 있나요?
다음 단계는 다음과 같습니다
- 너비 대 두께 비율과 반지름 대 너비 비율을 계산하세요.
먼저, 시트 두께와 하부 다이 개구부의 치수를 기준으로 이러한 비율을 결정합니다.
- 변형 영역의 예상 너비를 계산하세요.
굽힘 공정 동안 시트의 변형을 고려하여 변형 영역의 예상 너비를 평가합니다.
- 공식(1)을 사용하여 굽힘력을 계산합니다.
마지막으로, 공식(1)을 적용하여 필요한 굽힘력을 계산합니다.
일반적으로 권장되는 공식을 사용하여 굽힘력을 계산하면 다음과 같이 추론할 수 있습니다.P1/P2=1.5
이는 다음 사이의 차이를 나타냅니다. P1 그리고 P2는 1.5배 더 큽니다.
이러한 불일치의 이유는 이 예에서 굽힘 반경이 상대적으로 크기 때문에 변형되는 영역이 증가하고 결과적으로 더 높은 굽힘력이 필요하기 때문입니다.
이 경우 반경 대 너비 비율은 0.32로, 앞서 언급한 기준을 초과합니다.
이 시나리오에서는 표준 굽힘력 계산 공식을 사용하는 것이 적합하지 않습니다. 새로운 계산 방법을 사용하는 이점은 이 예시를 통해 분명하게 드러납니다.
또한, 이 새로운 방법을 사용하여 굽힘력을 계산할 수 있는 온라인 계산기도 있습니다.
인장 강도 표
| 자재 | 인장 강도 | ||
|---|---|---|---|
| 미국 사람 | 유럽 | 중국 | N / mm² |
| 6061 알루미늄 | 알루50 | LD30 | 290 |
| 5052 알루미늄 | 알루35 | LF2 | 303 |
| 1010 연강 | DC01 | 10/10 층 | 366 |
| A 536 -80 G 60-40-18 | GGG-40 | QT400-18 | 400 |
| A 351 G CF 8 | GX 6CrNi 18 9 | Q235 | 450 |
| 에이 572 G50 | S 355 MC | Q345 | 550 |
| 304 스테인리스 | 이녹스 V2A | 0Cr18Ni9 | 586 |
| 316 스테인리스 | 이녹스 V4A | 0Cr17Ni12Mo2 | 600 |
| 4140 저합금 | 42 CrMo 4 | 42CrMo | 1000 |
코이닝을 위한 굽힘력 계산 공식
코이닝 매개변수를 계산하는 공식은 공기 굽힘에 사용되는 공식과 다릅니다.
- 다이 V의 너비:
V = 판금 두께 × 5
- 내부 반경:
내부 반경은 펀치 팁에 의해 결정되며 다음 공식을 사용하여 계산해야 합니다.
반경 = 판금 두께 × 0.43
- 코이닝에 필요한 힘:
코이닝에 필요한 힘은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
F(kN/m) = 두께2 × 1.65 × 인장강도(N/mm2) × 4.5 / 다이 V 폭
- 최소 내부 모서리:
최소 내부 모서리를 계산하는 공식은 동일하게 유지됩니다.
최소 내부 모서리 = Die Vee × 0.67
Z-Bend에 대한 굽힘력 계산 공식
어떤 도구는 원하는 프로필을 얻기 위해 판금을 굽히고 스프링백을 관리하기 위해 특정한 힘이 필요합니다.
예를 들어, 굽힘과 반대 굽힘 사이의 거리가 짧은 두 개의 굽힘을 동시에 생성하는 조글 공구를 생각해 보겠습니다. 이러한 공구는 한 번에 두 개의 굽힘을 생성하기 때문에, 코이닝을 통해 스프링백을 완전히 방지해야 합니다.
필요한 힘을 계산하는 방정식은 다음과 같습니다.
어디에:
- KN/m = 미터당 필요한 힘
- Z = mm 단위의 조글
- Z-벤드의 경우 굽힘 수 = 2
조글 도구는 일반적으로 선택된 조글 도구가 원하는 조글과 각도에 따라 그럽 나사를 사용하여 고정되는 인서트 홀더로 구성됩니다.
이 시스템은 최대 두께 2mm의 얇은 금속판을 굽히도록 설계되었으므로 구매 전 제조사에 기술 상담을 받는 것이 중요합니다. 그러나 실제 최대 두께는 사용된 인서트 유형에 따라 달라질 수 있으며 2mm 미만일 수도 있습니다.
결론
굽힘력을 계산하기 위해 제공된 공식과 단계는 시트의 각도 굽힘뿐만 아니라 기술적으로 큰 굽힘 반경을 가진 각도 굽힘으로 간주되는 호 모양의 굽힘에도 적용할 수 있습니다.
호 모양을 형성하려면 특수 금형 설계가 필요하다는 점을 기억해야 합니다. 변형 면적을 투영할 때는 제작 과정에서 설정된 특정 공정 매개변수를 기반으로 계산해야 합니다. 이러한 매개변수는 단일 공식으로 결정할 수 없기 때문입니다.
예를 들어, 특정 철탑 공장에서 12kN 프레스 브레이크 기계와 원형 금형을 사용하여 두께 800mm, 직경 16mm, 길이 28,000m의 원통을 성공적으로 굽혔습니다. 본 논문에 제시된 방법을 사용하여 굽힘력을 계산하였고, 호 형상의 금형 설계 과정에서 만족스러운 결과를 얻었습니다.
