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3 편     소  성   가   공
[3] 굽힘가공 (교과서 p.260)

[3-1] die와 punch

press를 사용한 각종 굽힘작업에서 단순형(單純型) die, 총형(總型) die 또는 복동형(複動型) die를 사용한다.

다단굽힘을 보여준다.

단순형 die는 punch의 1회 하강에 한 곳씩 굽힘가공하여 수 회의 가공을 거쳐 소요의 형상을 얻는 형(die)이다.

animation 단순형

총형 die는 punch의 1회 하강으로 소요의 형상을 얻는 형(die)으로서, 보통 punch의 1회 하강으로 2곳 이상이 굽힘가공된다.

총형

복동형 die는 punch의 하강으로 다른 가공동작이 동시에 이루어지는 형(die)이다.
그림의 예에서는 punch가 하강함과 동시에 양측에서 조여서 neck부를 성형하는 경우이다.

복동형

판(板; plate)을 굽힐 때 그림과 같이 굽힘 외측은 인장응력, 내측은 압축응력을 받고, 응력을 받지 않는 중립면(中立面)의 위치는 판두께의 중앙에서 내측으로 이동하며, 폭방향으로 외측에서는 수축하고 내측에서는 팽창한다. 곡율반지름 r이 작거나, 폭 b<(5~6)·t일 경우에는 폭 전체에 휨이 생기고, r이 크거나 굽힘폭 b가 클 때에는 양단(兩端)의 일부만이 휘게 된다.
여기에서 t는 판의 두께이다.

판을 굽힐 때 각부의 변형

아래 그림과 같이 굽힘가공에서 변형 중 일부 탄성변형이 복원되는 되는 것을 springback 이라 한다. V 굽힘에서는 springback이 보통 벌어지는 쪽이나, U 굽힘에서는 가공조건에 따라 외측 또는 내측으로 된다. springback 량은 판의 재질, 두께 등 가공조건에 따라 다르며 springback이 작을수록 정밀한 제품이 얻어진다. 이것을 작게 하려면 굽힘 반지름을 작게 하고 기계 press보다 액압 press로써 장시간 가압하는 것이 유리하다. 특히 U 굽힘에서 punch 모서리 반지름이 크고 여유가 크면 외측으로 springback이 생기며, punch 모서리 반지름이 작고 die 모서리 반지름이 클 때에는 springback이 내측으로 생긴다.

V 굽힘, U 굽힘의 springback

[3-1] 굽힘방식

(1) V 굽힘:

아래 그림 (a)는 springback을 고려하여 die와 punch 각을 작게 한 경우이고, 그림 (b)는 punch에 홈을 두어 판이 내측으로 오게 하는 방법이며, 그림 (c)는 punch의 밑면에서 모서리 부분을 타격하여 springback을 억제하는 방법을 보여준다.

90o V 굽힘을 얻고자 할 때의 예

V 굽힘에서 다른 조건이 동일하고 굽힘 반지름 r이 판의 두께 t의 어느 값 이하이면 각부(角部)는 두께 방향으로 찌그러지면서(squeeze) punch의 하중이 급상승한다.

squeeze가 없는 조건에서 단순보(simple beam)의 중앙에 집중하중이 작용하는 것으로 가정하여

(2) U 굽힘:

U 굽힘 초기에는 그림 (a)와 같이 punch 선단(先端)에 공극(空隙)이 생기고, 가공이 끝날 때에는 그림 (b)와 같이 punch 측면에 공극이 생기며, 판의 끝은 외측 또는 내측으로 다시 변형한다.

V 굽힘 변형과정

이상과 같은 springback을 고려하여 die와 punch 형상을 다음 그림과 같이 한다. 그림 (a)는 punch의 외측 springback을 고려하여 punch에 구배를 두고, 그림 (b)와 (c)는 외측 springback을 고려하여 punch 밑에 홈을 두고, 그림 (d)는 내측 springback을 고려하여 die 측면에 구배를 두었으며, 그림 (e)는 내·외측 springback을 고려하여 punch 저면을 타격하는 방법을 보여 준다.

U 굽힘에서 springback에 대처하는 방법


U 굽힘가공

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