TL;DR

다이 세트는 시트 금속을 특정 형상으로 절단하고 성형하는 정밀 제조 공구입니다. 이 공구의 핵심 구성 요소들은 정확성과 반복성을 보장하기 위해 함께 작동합니다. 기본적인 부분으로는 모든 부품을 고정하는 다이 플레이트(또는 쇼), 정밀한 정렬을 위한 가이드 핀과 부싱, 그리고 실제 절단 및 성형 작업을 수행하는 펀치와 다이 블록과 같은 작동 부품이 포함됩니다. 스프링과 패드와 같은 추가 부품들은 재료의 흐름을 제어하고 필요한 힘을 제공합니다.

기반: 다이 세트의 핵심 구조

프레스 성형 작업의 핵심에는 다이 세트(die set)가 있으며, 이는 모든 작동 부품들을 지지하는 견고한 기반이 됩니다. 이 기반의 주요 구성 요소는 다이 플레이트(die plates)로, 다이 슈(die shoes)라고도 불립니다. 완전한 다이 세트는 펀치 어셈블리(punch assembly)를 고정하는 상부 슈(upper shoe)와 다이 블록(die block)을 고정하는 하부 슈(lower shoe)로 구성되며, 가이드 부품을 통해 정확하게 정렬됩니다. 이러한 플레이트는 고품질의 강철 또는 알루미늄으로 정밀 가공되어 완전히 평평하고 평행하게 만들어지며, 이는 일관되고 고품질의 부품 생산을 위해 필수적인 조건입니다. 재료 선택은 용도에 따라 달라지며, 강철은 내구성 때문에 일반적으로 사용되는 반면, 알루미늄은 가벼운 무게와 빠른 가공성, 우수한 충격 흡수 특성 덕분에 고충격 블랭킹 다이(blanking dies)에 이상적이므로 자주 선호됩니다.

다이 슈의 설계와 두께는 다이가 견뎌야 하는 힘의 양과 직접적으로 관련이 있습니다. 예를 들어, 금속을 막대한 압력 하에 압축하는 코인링 다이(coining die)의 경우, 가벼운 굽힘 작업에 사용되는 단순 다이보다 훨씬 더 두껍고 강건한 슈가 필요합니다. 이러한 기초적인 강도는 변형을 방지하고 프레스의 힘이 작업물에 효율적으로 전달되도록 보장합니다. 하부 다이 슈는 일반적으로 전략적으로 배치된 구멍들을 가공하여 제작됩니다. 이러한 개구부는 천공 또는 블랭킹 작업 중 발생하는 슬러그 및 잔재물을 아래로 떨어뜨려 프레스에서 제거할 수 있게 하며, 이는 다이 손상과 작동 중단을 방지합니다.

또한 다이 세트는 공구와 프레스 기계 사이의 인터페이스 역할을 합니다. 상부 및 하부 샤우(upper and lower shoes)에는 샹크(shanks)나 볼트 홀(bolt holes)과 같은 장착 부위가 있어 다이 어셈블리를 프레스 램과 보포 플레이트(bolster plate)에 단단히 고정시킵니다. 이러한 견고한 장착은 안전성과 작동 정밀도를 위해 필수적입니다. 자동차 제조와 같은 복잡한 응용 분야에서는 특히 다이 세트의 설계가 매우 중요합니다. 이들 업계에서 Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. 정밀한 맞춤형 스탬핑 다이 제작에 특화된 기업들은 복잡한 자동차 부품을 높은 정밀도와 내구성으로 생산하기 위한 극한 조건에도 견딜 수 있도록 설계된 핵심 구성 요소들을 제공합니다.

움직임의 정밀도: 가이드 핀, 부싱 및 힐 블록

다이 쉐이스는 기반을 제공하지만, 스탬핑 다이의 놀라운 정밀도는 그 가이던스 시스템을 통해 달성된다. 이를 담당하는 주요 구성 요소는 가이드 핀(필러 또는 가이드 포스트라고도 함)과 가이드 부싱이다. 이러한 부품들은 프레스가 매 스트로크를 할 때마다 상부 및 하부 다이 반쪽이 완벽하게 정렬되도록 함께 작동하며, 종종 0.0001인치라는 매우 엄격한 공차를 유지한다. 정확한 정렬은 커팅 펀치와 다이 블록 사이의 올바른 클리어런스를 유지하는 데 중요하며, 이는 부품 품질, 공구 마모 및 다이 수명에 직접적인 영향을 미친다.

가이드 핀 시스템에는 두 가지 주요 유형이 있으며, 각각 다른 작동 요구 사항에 적합하다. 전통적인 선택은 마찰 핀으로, 알루미늄-브론즈 부싱 내에서 미끄러지는 경화된 정밀 연마 강재 핀이다. 이러한 부싱은 마찰과 마모를 최소화하기 위해 자가 윤활용 그래파이트 플러그를 내장하고 있는 경우가 많다. 또 다른 대안은 볼 베어링 방식 시스템으로, 핀이 케이지에 고정된 일련의 볼 베어링 위를 움직이는 구조이다. 이 설계는 마찰을 크게 줄여 주며, 과도한 열 발생 없이 더 높은 프레스 속도를 가능하게 하고, 정비 시 기술자가 다이 반쪽을 분리하기 쉽게 해준다.

형성 다이 또는 캠 구동 다이와 같이 큰 측면 하중이 발생하는 작동 조건에서는 가이드 핀만으로는 휨을 방지하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 이러한 경우, 힐 블록(heel blocks)을 추가합니다. 힐 블록은 측면력을 흡수하기 위해 서로 맞물리도록 다이 슈(die shoes) 양쪽에 부착된 견고하고 정밀 가공된 강재 블록입니다. 일반적으로 갈림 현상을 방지하고 원활한 작동을 보장하기 위해 강철과 알루미늄 브론즈처럼 서로 다른 금속으로 제작된 마모판(wear plates)을 사용합니다. 다이 설계에서 중요한 원칙 중 하나는 가이드 부품이 고장 나거나 정렬이 잘못된 프레스 램(press ram)을 보완하기 위한 것이 아니라, 정상적으로 작동하는 다이를 정렬하는 데 사용된다는 것입니다.

작업부: 펀치, 다이 블록 및 리테이너

판금을 절단하고 성형하는 실제 작업을 수행하는 부품은 펀치와 다이 블록입니다. 펀치는 남성 부품으로, 일반적으로 상부 다이 샤에 장착되어 소재에 가압하는 역할을 합니다. 다이 블록 또는 다이 캐비티는 여성 부품으로, 하부 샤에 장착되어 부품의 최종 형상을 결정합니다. 펀치와 다이 블록 사이의 정밀한 관계와 클리어런스는 절단 또는 성형 품질을 결정합니다.

펀치와 다이 블록은 다양한 공정에 사용되며, 그 용어는 기능을 반영합니다. 예를 들어, '블랭킹(blanking)' 공정은 시트에서 펀치로 잘라낸 부품이 목표하는 제품(블랭크)인 경우를 말합니다. 반대로 '파이어싱(piercing)' 공정은 펀치가 부품에 구멍을 뚫고, 잘려나간 재료(슬러그)는 스크랩으로 폐기되는 경우입니다. 이러한 작업 부품들은 다음과 같은 다양한 공정을 담당합니다.

• 블랭킹(blanking): 시트 소재로부터 부품의 외부 윤곽을 절단하는 것.
• 피어싱: 부품 내부에 구멍이나 특징을 생성합니다.
• 코이닝: 금속에 상세한 인상을 프레스 가공하기 위해 고압을 가합니다.
• 도면: 시트 금속을 늘려 깊은 컵 형태로 성형합니다.
• 굽힘: 재료를 직선 축을 따라 성형합니다.

정비 및 빠른 교체를 용이하게 하기 위해 펀치는 종종 리테이너로 고정됩니다. 가장 일반적인 유형 중 하나는 볼록(retainer) 리테이너입니다. 이 장치는 펀치의 샹크(shank)에 있는 눈물방울 모양의 홈에 스프링 부하가 걸린 볼 베어링이 끼워지는 방식으로 작동합니다. 이러한 시스템을 통해 다이 정비 기술자는 전체 다이를 분해하지 않고도 마모되거나 파손된 펀치를 신속하게 제거하고 새 것으로 교체할 수 있으므로 다운타임을 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 모듈성은 현대적이고 효율적인 다이 설계의 핵심 특징입니다.

재료 제어 및 힘 전달: 패드 및 스프링

고속 스탬핑 작업에서 시트 금속을 효과적으로 관리하는 것은 절단 및 성형 작업 자체만큼이나 중요합니다. 이 역할을 다이 세트 내의 다양한 패드와 스프링이 담당합니다. 패드는 압력을 가하는 플레이트로서 금속을 고정하거나 조절하거나 박리하는 기능을 합니다. 예를 들어, 스트리퍼 패드는 절단 펀치를 둘러싸는 스프링 장착 플레이트입니다. 펀치가 소재를 관통한 후 금속의 탄성으로 인해 펀치가 금속에 붙들리게 되는데, 이때 스트리퍼 패드는 소재를 아래로 고정시켜 펀치가 깨끗하게 빠져나갈 수 있도록 해줍니다.

성형 공정에서는 다른 유형의 패드가 사용됩니다. 프레스 패드는 와이프 벤딩(wipe bending)에서 중요하며, 재료를 다이 하부 단면에 단단히 고정하여 정확하고 깔끔한 굽힘을 보장합니다. 딥 드로잉(deep drawing) 공정에서는 드로우 패드(draw pads, 뷰인더(binders)라고도 함)가 블랭크 주변부에 제어된 압력을 가합니다. 이 압력은 다이 캐비티로의 재료 흐름을 조절하는 데 매우 중요합니다. 압력이 너무 낮으면 재료가 주름지기 쉬우며, 반대로 압력이 너무 높으면 흐름이 제한되어 부품이 갈라지거나 파손될 수 있습니다. 이러한 패드는 일반적으로 스풀(spools)이나 숄더 볼트(shoulder bolts) 같은 부품으로 고정되며, 일정한 힘을 유지하면서 상하로 움직일 수 있도록 합니다.

이러한 패드에 작용하는 힘은 스프링에 의해 공급됩니다. 스프링의 선택은 해당 응용 분야의 힘, 이동 거리 및 수명 주기 요구 사항에 따라 달라집니다. 주요 스프링 유형은 다음 세 가지입니다.

• 코일 스프링: 스프링 강철로 제작된 것으로, 저렴하고 흔하며 중간 정도의 힘이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
• 우레탄 스프링: 이들은 우수한 스트리핑 압력을 제공하며 원가가 낮기 때문에 프로토타입 또는 소량 생산 금형에 자주 사용됩니다.
• 질소 가스 스프링: 이들은 질소 가스로 충전된 실린더로, 프레스 스트로크 전반에 걸쳐 매우 높고 일정한 힘을 제공할 수 있습니다. 수명이 매우 길며 딥 드로잉과 같은 요구 조건이 높은 응용 분야에 적합합니다.

자주 묻는 질문

1. 다이 구성 요소란 무엇인가요?

다이 부품이란 완전한 스탬핑 다이 어셈블리를 구성하는 개별 부품을 말합니다. 이러한 부품들은 시트 금속을 절단하거나 성형하기 위해 함께 작동합니다. 주요 예로는 다이 플레이트(기반 구조), 가이드 핀 및 부싱(정렬용), 펀치 및 다이 블록(절단/성형 요소), 스프링(힘 전달용), 스트리퍼 패드(재료 제어용) 등이 있습니다. 각 부품은 다이의 전반적인 성능과 정밀도에 중요한 특정 기능을 수행합니다.

2. 다이캐스팅의 구성 요소는 무엇입니까?

비록 유사하게 들리지만 다이 캐스팅은 다이 스탬핑과는 다른 제조 공정입니다. 다이 캐스팅은 고압 상태에서 용융된 금속을 '다이(die)' 또는 몰드라 불리는 주형 내 공동에 주입하는 방식입니다. 주요 구성 요소로는 두 개의 다이 반쪽(커버 다이와 이젝터 다이), 응고된 부품을 밀어내기 위한 이젝터 핀 시스템, 그리고 용융 금속을 공동 안으로 유도하는 러너 또는 게이트가 포함됩니다. 사용되는 재료는 일반적으로 알루미늄, 아연, 마그네슘과 같은 비철합금입니다.

3. 다이 컷 부품이란 무엇인가?

다이 컷 부품은 다이 커팅(die cutting)이라 불리는 공정을 통해 생산되는 부품으로, 얇은 금속 외에도 종이, 플라스틱, 천, 폼 등 비교적 부드러운 소재에 자주 사용됩니다. 여기서 '다이(die)'는 특정한 형태를 잘라내기 위해 재료에 가압되는 날카롭고 맞춤형 모양의 나이프(강선 다이, steel-rule die)를 의미하며, 쿠키 커터와 비슷한 원리입니다. 이렇게 만들어진 제품은 포장재, 가스켓, 전자 절연체 및 의료 기기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.