판금 벤딩 계산: 설계 요소 설명

판금 부품을 구부리면 두께가 늘어나거나 치수가 달라집니다. 굽힘을 고려하지 않으면 최종 크기는 도면의 외형 치수를 초과하게 됩니다. 어떤 사람들은 이를 재료가 늘어나는 것이라고 표현하지만, 실제로는 연신입니다. 이러한 연신은 중립축이 금속의 안쪽으로 이동하기 때문에 발생합니다.

굽힘 중립축은 굽힘 과정 동안 변하지 않는 위치입니다. 중립축 바깥쪽의 재료는 인장력을 받고, 안쪽은 압축력을 받습니다. 이 균형선 상에서는 변화가 없는데, 이는 선을 따라 늘어나거나 줄어들지 않는다는 것을 의미합니다. 중립축이 안쪽으로 이동하면 안쪽으로 밀리는 것보다 바깥쪽으로 더 많은 재료가 밀려나게 되어 스프링백 현상이 발생합니다. 이 글에서는 판금 굽힘 계산, 공식 및 기술적 측면에 대해 다룹니다. 또한 효율적인 굽힘을 위한 일반적인 설계 팁도 제공합니다.

 

판금 벤딩 계산: 벤딩 여유(BA)

굽힘 여유

판금 벤딩 계산에서 벤딩 여유(BA)는 동일한 측정 계수입니다. 이는 벤딩 과정에서 재료 형상의 변화를 고려하여 부품의 평면 패턴을 형성하는 데 필요한 추가 길이를 제공합니다. 벤딩 여유를 정확한 기준으로 계산하면 완성된 부품의 정렬 불량 및 조립 불량과 같은 일반적인 문제를 방지할 수 있습니다.

굽힘 허용 공식

일반적으로 사용되는 공식은 다음과 같습니다. 굽힘 여유 계산기 입니다

BA=π/180×R×(A+B)

어디에:

• BA = 굽힘 여유 (인치 또는 밀리미터)
• R = 굽힘 반경 (인치 또는 밀리미터)
• A = 굽힘 각도 (도)
• B = 재료 두께 (인치 또는 밀리미터)

 

판금 벤딩 계산에서 벤딩 공제(BD)

굽힘 여유 vs. 굽힘 공제

굽힘 여유 외에도 재료의 평평한 길이와 구부러진 부품의 전체 길이의 차이를 고려한 굽힘 공제(BD)를 계산하는 것도 중요합니다. 

차액 공제 공식은 다음과 같습니다.

BD=(A×B)+(BA×2)

어디에:

• BD = 굽힘 공제
• A = 굽힘각
• B = 재료 두께
• BA = 굽힘 여유

굽힘 여유 계산표

굽힘 반경(R)	굽힘각(A)	재료 두께(B)	굽힘 허용치(BA)
0.25 인치	30 학위	0.062 인치	0.058 인치
0.5 인치	45 학위	0.125 인치	0.174 인치
0.75 인치	60 학위	0.187 인치	0.234 인치
1.0 인치	90 학위	0.25 인치	0.364 인치

 

외부 후퇴 굽힘(OSSB)

외부 후퇴 굽힘(OSSB)

외부 후퇴 거리(OSSB)는 판금 벤딩 계산에서 매우 중요한 요소입니다. 이는 재료의 바깥쪽 가장자리에서 벤딩 축까지의 거리를 나타냅니다. 벤딩 외부 후퇴 거리(OSSB)를 정확하게 측정하면 최적의 부품 크기를 확보할 수 있습니다. 또한, 이러한 계산은 신제품 제조 공정에서 발생하는 오류를 방지하는 데 필수적입니다.

OSSB 계산 과정은 건설 프로젝트에서 사용되는 자재량을 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한, 평면도 개선 가능성을 열어 자재 사용을 최적화할 수 있도록 합니다. 

외부 이격 거리 계산 공식

외부 이격 거리를 계산하려면 아래 공식을 사용하십시오.

OSSB=R+T⋅ cos⁡(A/2)

어디에:

• OSSB = 외부 이격 거리(인치 또는 밀리미터)
• R = 굽힘 반경 (인치 또는 밀리미터)
• T = 재질 두께 (인치 또는 밀리미터)
• A = 굽힘 각도 (도)

외부 이격 거리 계산표

굽힘 반경(R)	재료 두께(T)	굽힘각(A)	OSSB
0.25 인치	0.062 인치	30 학위	0.265 인치
0.5 인치	0.125 인치	45 학위	0.375 인치
0.75 인치	0.187 인치	60 학위	0.485 인치
1.0 인치	0.25 인치	90 학위	0.600 인치

 

평면 빈 레이아웃 개발

판금 벤딩 계산에서 평면 레이아웃을 개발하는 데는 크게 두 가지 접근 방식이 사용됩니다. 어떤 방법을 선택할지는 사용 가능한 치수에 따라 결정됩니다. 첫 번째 접근 방식에서는 다리 치수에 대한 지식이 필수적입니다. 각 다리는 평평한 판으로, 적어도 한쪽 면은 다른 다리 또는 자기 자신의 모서리나 굽힘 부분입니다. 두 번째 접근 방식에서는 모서리에서 굽힘 꼭짓점까지의 치수가 필요합니다. 굽힘 꼭짓점은 두 요소가 평행한 외부 평면을 ​​따라 만나는 지점입니다.

• 평평한 빈 공간 = 첫 번째 다리 치수 + 두 번째 다리 치수 + 굽힘 여유
• 평평한 빈 공간 = 안쪽 굽힘 상단에서 바깥쪽 굽힘 상단까지의 거리 + 안쪽 굽힘 상단에서 바깥쪽 굽힘 상단까지의 거리 - 굽힘 여유.

두 번째 방법은 굽힘 공제를 위치별로 처리하는 방식입니다. 이 공제 값은 양수 또는 음수일 수 있습니다. 따라서 OSSB의 경우, 포함 각도가 90도 미만이면 굽힘 공제 값이 음수가 될 수 있습니다. 예를 들어 10 – (-5) = 15와 같습니다. 굽힘 여유 계산기는 별도의 지시 없이 계산 과정에서 이러한 부호를 자동으로 처리합니다. 수동으로 계산할 때는 부호 변화를 추적해야 하므로 음수 공제 값이 중요합니다. (자세한 내용은 다음을 참조하십시오.) 스테인레스 스틸 튜브 굽힘)

 

K-인자 계산 판금 벤딩

굽힘에서의 k-인자 계산

In 판금 굽힘K-인자는 굽힘에 필요한 재료량을 계산하는 데 사용되는 상수입니다. 이는 중립축과 재료의 가공 두께 사이의 거리를 나타내며, 굽힘선 부근에서 재료가 늘어나거나 줄어드는 정도를 설명합니다. K-인자를 이해하면 엔지니어는 굽힘 여유를 정확하게 평가하고 부품 치수를 정확하게 산출할 수 있습니다.

K-인자 공식

수학적으로 표현하면 K-인자는 다음과 같습니다.

K-인자 = 중립축으로부터의 거리 / 재료 두께

어디에,

• 중립 축: 재료 내부에서 굽힘 과정에서 압축이나 늘어남이 발생하지 않는 영역.
• 재료 두께 : 구부려지는 판금의 전체 두께.

K-인자 값은 일반적으로 0에서 0.5 사이입니다. 예를 들어, K-인자가 0.5이면 중립축이 두께의 중간에 위치함을 나타냅니다. 값이 낮을수록 중립축이 안쪽 굽힘 부분에 더 가까워져 늘어짐이 줄어듭니다.

표: 재료별 일반적인 K-인자

자재	일반적인 K-인자
알류미늄	0.33 – 0.4
연강	0.35 – 0.4
스테인리스 강	0.4 – 0.5
구리	0.35 – 0.45

K-인자는 재료 종류, 두께, 굽힘 반경 및 사용된 공구에 따라 달라집니다. CAD 소프트웨어에서 사용하기 위해서는 정확한 K-인자 값을 확보하는 것이 필수적입니다. 이 값들은 최종 부품 크기를 예측하는 데 도움이 되며, 생산되는 부품의 일관성을 보장하는 역할도 합니다.

K-인자에 관한 사실들

• K-인자는 금속 재료가 굽힘 과정에서 측면으로 얼마나 늘어나는지를 나타냅니다.
• 이는 중립축에서 재료의 가장 바깥쪽 섬유까지의 거리를 재료 두께로 나눈 값으로 측정됩니다.
• K-인자 값은 일반적으로 0에서 0.5 사이의 범위에 있습니다.
• K-인자가 0.5라는 것은 중립축이 중간, 즉 50% 지점에 있다는 것을 의미합니다.
• K-인자가 낮은 부품은 중립축이 굽힘의 안쪽에 더 가깝게 위치합니다.
• 재료의 두께가 증가하면 K-인자는 감소합니다.
• 일반적인 K-인자: 알루미늄 굽힘 (0.33–0.4)의 경우 스테인리스강 굽힘 (0.35-0.4).
• CAD 소프트웨어는 굽힘 여유를 추정하기 위해 K-계수 값을 사용합니다.
• K-인자는 굽힘 가공된 부품의 정확한 치수를 구현할 수 있도록 해줍니다.

 

판금 굽힘 계산에서의 스프링백

굽힘 시 복원력

스프링백이란 판금을 구부렸을 때 원래 모양으로 약간 되돌아오는 현상을 말합니다. 이러한 반응은 재료의 탄성 특성 때문에 발생합니다. 구부리는 동안 재료는 안쪽은 얇아지고 바깥쪽은 두꺼워집니다. 즉, 한 방향으로는 짧아지고 다른 방향으로는 길어집니다. 

또한, 압력이 해제될 때 금속이 원래 위치로 되돌아가려는 탄성 회복 효과가 발생합니다. 최종적으로 원하는 치수와 계산 결과를 얻으려면 탄성 회복 정도를 정밀하게 관리해야 합니다. 이를 위해 굽힘 각도를 조정하여 사각형 모양을 만들거나, 특정 굽힘 부분에 더 큰 힘을 가할 수 있습니다.

 

판금 벤딩 설계 팁

다음은 채용 시 고려해야 할 간단하지만 중요한 몇 가지 사항입니다. 판금 굽힘 기술이 팁들은 문제 발생을 방지하기 위한 굽힘 작업 방법을 다루고 있으며, 더 나아가 그러한 문제들에 대한 해결책도 제시합니다.

최소 플랜지 길이 

굽힘 시 플랜지 길이

모든 플랜지는 두께에 따라 최소 길이 요구 사항이 있습니다. 적절한 다이 폭을 선택하려면 굽힘 허용 오차표를 참조하십시오. 정해진 표준보다 짧은 플랜지는 설계해서는 안 됩니다. 맞지 않을 수 있으며 굽힘 품질이 저하될 수 있기 때문입니다.

모서리가 비스듬하게 깎인 형태

모따기 플랜지를 설계할 때는 굽힘 각도가 유지되도록 모따기 부분 근처에 충분한 재료를 남겨두어야 합니다. 변형을 방지하기 위해 모따기를 굽힘선까지 연장하지 마십시오. 또한, 최소 플랜지 길이는 정확한 굽힘을 가능하게 합니다.

굽힘 부분에 대한 구멍 위치

굽힘 시 구멍 위치

특히 원형이 아닌 구멍의 경우, 굽힘 부위 가까이에 구멍을 뚫으면 볼트 체결부의 변형 및 정렬 불량이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하려면 표준 굽힘력 차트에 표시된 최소 플랜지 치수보다 더 먼 위치에 구멍을 뚫으십시오.

디자인의 대칭

대칭 부품을 설계하는 것은 비교적 쉽습니다. 가능하면 대칭 레이아웃으로 설계하여 작업자 오류와 잘못된 굽힘을 최소화하십시오. 그러나 비대칭 구조는 작업자가 굽힘 방향을 잘못 판단하게 만들 수 있습니다. 완전한 대칭을 이룰 수 없는 경우에는 굽힘 공정을 원하는 결과로 이끌 수 있도록 명확한 신호를 제공하는 데 매우 주의해야 합니다.

리벳 너트 위치 지정

굽힘선 근처의 리벳 너트는 적절한 위치에 설치해야 합니다. 구멍 변형을 방지하기 위해 굽힘 작업 전에 리벳 너트를 설치하는 것이 좋습니다. 

대형 부품의 소형 플랜지

대형 부품에 작은 플랜지를 제작하는 것은 어렵습니다. 이러한 방식은 취급이 어렵고 수작업으로 들어 올려야 할 수도 있으며 비용이 증가하기 때문에 피해야 합니다. 가능한 한 제조 공정의 복잡성을 줄일 수 있는 다른 방법을 찾아보십시오.

연속 굽이

연속적인 굽힘이 필요한 경우, 신중한 계획이 필요합니다. 부품 제작 과정의 각 단계마다, 그리고 제작 후 부품이 금형에 제대로 맞는지 항상 확인해야 합니다. U자형 굽힘을 성형할 때는 금형의 정확한 위치 조정을 용이하게 하기 위해 U자형 굽힘의 중앙 부분을 측면 플랜지보다 길게 만듭니다.

굽힘 부분을 한 선을 따라 정렬합니다

단일 생산 라인에 굽힘 가공을 도입하는 것은 생산 공정 단계를 줄여주기 때문에 비용 효율적입니다. 라인 내에서 굽힘 가공을 유지하면 부품 재배치 횟수가 줄어들어 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 굽힘 가공이 분리된 라인에 있는 경우, 각각의 굽힘을 개별적으로 수정해야 하므로 시간과 비용이 많이 소요될 수 있습니다.

가장자리를 따라 선이 평평해짐

부품이 쉽게 제자리에 끼워질 수 있도록 굽힘선을 한쪽 면에 평행하게 만드십시오. 인접한 면은 기계의 정확한 위치를 잡는 데 도움이 됩니다. 이러한 정렬이 이루어지지 않으면 고정 정밀도가 떨어지고 오차가 발생할 수 있습니다.

굽힘 완화

벤드 릴리프

굽힘 완화 장치는 굽힘 가공 시 구조적 지지력을 제공하는 데에도 사용해야 합니다. 플랜지 가장자리의 슬릿 또는 절단부는 찢어짐과 응력 균열을 방지합니다. 이러한 절단부는 재료 두께보다 약간 크게 설계하고, 재료에 가해지는 응력을 최소화하기 위해 작은 필렛을 적용하는 것이 좋습니다.

상자 구부리기

박스 플랜지 사이에 작은 간격을 두어 간섭을 방지하십시오. 이 간격이 없으면 최종 굽힘이 이전 굽힘과 간섭하여 구조적 결함이 발생할 수 있습니다. 작은 여유 공간을 두면 굽힘을 제어하고 박스의 형태를 유지할 수 있습니다.

평면 패턴을 확인하세요

CAD 프로그램에서 평면 패턴 뷰를 자주 활용하세요. 정기적인 검사를 통해 평면에서는 발견하기 어려운 설계 결함을 예방할 수 있습니다. 불필요한 재료 사용을 방지하기 위해 패턴 뷰를 부품에 꼭 맞게 배치하고, 필요에 따라 한 장의 용지에 여러 개의 모델을 출력하는 것도 고려해 보세요.

최소 굽힘 반경 

굽힘 반경 가이드

굽힘 반경은 구부릴 재료의 두께 이상으로 선택해야 합니다. 이렇게 하면 굽힘 공정이 용이해지고 잘못된 굽힘이 발생할 가능성이 최소화됩니다. 반경이 클수록 계산량이 많아질 수 있지만, 반경이 너무 작으면 재료에 문제가 발생할 수 있습니다.

굽힘에 대한 섬유 흐름의 방향

압연 단면의 평면에 놓인 굽힘을 정렬 굽힘이라고 합니다. 이 굽힘은 압연 재료의 결 방향에 수직으로 놓입니다. 예를 들어 알루미늄이나 특정 종류의 강철은 결 방향을 따라 구부리면 균열이 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 재료를 결 방향에 반하여 구부리면 결과적으로 표면이 더 강하고 균일해집니다.

헤밍 기술

헴(hem)은 모서리를 강화하는 데 유용하지만, 안쪽 곡률 반경은 작게 만들어야 하므로 피해야 합니다. 곡률 반경을 완전히 평평하게 하려면 더 많은 압력이 필요하며 균열이 발생할 수 있습니다. 정확한 판금 굽힘 반경 계산기를 사용하여 재료의 일관성을 확보하면 이러한 위험을 최소화할 수 있습니다.

재료 선택

일반적인 강판의 경우 두께가 최대 3mm까지 표준적이라면 대부분의 굽힘 작업이 가능합니다. 더 두껍거나 특수 재질의 경우 특정 취급 지침을 따라야 할 수 있습니다. 

 

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