TL;DR

그 자동차 섀시 프레스 성형 공정 현대 자동차의 구조적 골격을 생산하기 위해 필수적인 고정밀 제조 방식이다. 이 공정은 일반적으로 고강도 강재(HSS) 또는 알루미늄 시트를 사용하여 대형 유압 또는 기계 프레스(보통 1,600톤 이상의 압력을 가함)를 통해 복잡한 형상을 형성하는 것을 포함한다. 공정 흐름은 블랭킹 및 피어싱에서 딥 드로잉, 최종 트리밍까지 진행되며, 충돌 안전성과 구조적 강성을 보장하기 위해 ±0.01mm에 이르는 엄격한 공차를 준수해야 한다. 엔지니어와 조달 관리자들은 비용, 중량, 성능 간의 균형을 맞추기 위해 핫 스탬핑과 콜드 스탬핑의 차이점 및 적절한 다이 기술 선택을 이해하는 것이 매우 중요하다.

기본 개념: 섀시 프레스 가공 vs. 바디 프레스 가공

샤시와 바디 패널 모두 금속 프레스 성형을 사용하지만, 그들의 공학적 요구 사항은 크게 다르다. 바디 프레스 성형은 펜더와 도어의 시각적 완벽성이 가장 중요한 '클래스 A' 표면 미관에 중점을 두어 결함 없는 공기역학적 곡선을 만든다. 반면에 샤시 프레스 성형은 구조적 무결성 그리고 내구성 기능성과 내구성에 우선순위를 둔다. 프레임 레일, 크로스멤버, 서스펜션 컨트롤 암과 같은 샤시 부품은 막대한 동적 하중 및 충돌 충격에도 파손 없이 견뎌내야 한다.

이러한 기능적 차이는 재료 선택과 가공 조건을 결정짓는다. 샤시 부품은 일반적으로 더 두꺼운 게이지의 고강도 강판(HSS) 또는 첨단 고강도 강판(AHSS) 으로 프레스 성형되며, 이는 인장 강도가 우수하지만 연성 감소로 인해 성형이 더 어렵다. Neway Precision 대형 심발형 부품을 생산하는 경우 종종 부품의 깊이가 직경을 초과하는 특수한 심발 성형 기술이 필요하며, 이는 표준적인 얕은 프레스 성형과 구별되는 공정이다.

사용되는 장비는 이러한 요구 사항을 반영합니다. 외판 패널은 고속 전달 라인에서 성형될 수 있지만, 섀시 구성 요소는 HSS의 가공 경화 특성을 관리하기 위해 더 높은 톤수의 프레스—때로는 유압 또는 서보 구동 방식—가 필요한 경우가 많습니다. 목표는 균일한 재료 두께를 유지하면서 기하학적 복잡성을 달성하여 차량 프레임이 엄격한 안전 기준을 충족하도록 보장하는 것입니다.

스탬핑 공정: 단계별 절차

평면 금속 코일에서 완제품 섀시 부품으로의 전환은 엄격한 순차적 공정을 따릅니다. BYD, Wu Ling Bingo, Leapmotor T03, ORA Lightning Cat 등의 주요 제조업체에서 관찰된 생산 패턴을 기반으로 하면, 도요타 이 공정은 치수 정확도를 위해 각각 중요한 네 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다:

1. 블랭킹 및 준비: 이 공정은 금속 코일을 풀어내는 것에서 시작됩니다. 재료는 내부 응력을 제거하기 위해 레벨링 처리된 후 최종 부품의 외형을 대략적으로 나타내는 평면 형태인 '블랭크(blanks)'로 절단됩니다. 이 단계는 재료 활용률을 결정하며, 블랭크를 효율적으로 배치함으로써 스크랩 폐기물을 최소화할 수 있습니다.
2. 성형 및 딥 드로잉: 블랭크는 프레스에 공급되며, 여기서 남성 펀치가 여성 다이 안으로 이를 강제 삽입합니다. 섀시 부품의 경우, 프레임 레일의 U채널과 같은 3차원 형상을 만드는 딥 드로잉 공정인 경우가 많습니다. 금속은 수톤의 압력을 받아 소성 변형되며, 부품의 구조적 형상을 결정하게 됩니다.
3. 정리 및 뚫림: 일반적인 형상이 만들어진 후, 보조 다이를 사용해 불필요한 여분의 재료(플래시)를 제거하고, 장착용 구멍이나 슬롯을 뚫습니다. 정밀도가 특히 중요하며, 서스펜션 또는 엔진 부품의 장착 지점은 다른 서브 어셈블리와 정확히 일치해야 합니다.
4. 플랜징 및 코닝: 최종 단계에서는 강성을 높이기 위해 가장자리를 굽히는(플랜징) 작업과 표면을 평평하게 하거나 세부 사항을 새기는 목적으로 특정 부위를 '코이닝'하는 작업을 수행합니다. 이를 통해 부품이 차량 프레임에 용접되거나 볼트로 고정될 때 진동이 없고 밀착된 인터페이스를 형성할 수 있습니다.

중요한 결정: 핫 스탬핑 vs 콜드 스탬핑

섀시 제조에서 가장 중요한 기술적 결정 중 하나는 핫 스탬핑과 콜드 스탬핑 중 어느 것을 선택할지 여부입니다. 이 선택은 주로 소재의 강도 요구사항과 부품의 복잡성에 의해 결정됩니다.

냉간 스탬핑 기존 방식으로, 속도와 낮은 에너지 비용 측면에서 우수하여 연성 강재로 제작된 부품에 적합하며 극한의 강도가 제한 요소가 아닌 경우 이상적입니다. 그러나 제조사들이 경량화를 추구함에 따라 점차적으로 열 스탬핑 .

핫 스탬핑은 붕소강 블랭크를 가열하여 성형이 쉬운 상태로 만든 후 다이에서 성형하고 도구 내에서 급속 냉각(담금질)하는 공정을 포함합니다. 이 공정을 통해 뛰어난 강도 대 중량 비율을 지닌 부품을 생산할 수 있으며, 현대적인 안전 케이지에 필수적입니다. 에너지 소비와 사이클 타임으로 인해 비용이 더 들지만 '스프링백(springback)' 문제를 해소하여 고장력 부품의 정밀한 기하학적 허용오차를 보장합니다.

다이 선택: 프로그레시브 다이 대 트랜스퍼 다이

올바른 공구 전략을 선택하는 것은 생산량, 부품 크기 및 자본 투자 사이의 균형을 맞추는 것입니다. 자동차 섀시 분야에서는 다음 두 가지 주요 다이 구성이 일반적입니다:

진보적 사망

진행형 다이 스탬핑에서는 금속 스트립이 여러 개의 스테이션을 가진 단일 다이를 통해 공급됩니다. 스트립이 이동할 때마다 프레스의 각 스트로크가 절단, 굽힘, 성형 등 서로 다른 작업을 수행합니다. 이 방법은 브라켓 및 보강재와 같은 소형 섀시 부품에 매우 효율적이며 분당 수백 개의 부품을 생산할 수 있습니다. 그러나 스트립의 크기에 제한을 받으며 대형 구조 레일에는 적합하지 않습니다.

전송 다이

크로스멤버 및 서브프레임과 같은 대형 섀시 부품의 경우, 트랜스퍼 다이가 표준입니다. 여기서 개별 블랭크는 '트랜스퍼 암' 또는 로봇 시스템에 의해 한 다이 스테이션에서 다음 스테이션으로 기계적으로 이동됩니다. согласно American Industrial 이 방법은 연속 스트립에 들어갈 수 없는 더 큰 부품에 대해 더 복잡한 성형 작업을 가능하게 합니다. 트랜스퍼 라인은 블랭크를 프레스에 공급하기 전에 더 효과적으로 배치할 수 있어 두꺼운 게이지 부품에 대해 더 큰 유연성과 재료 효율성을 제공합니다.

과제 및 품질 관리

고강도 재료가 사용되기 때문에 섀시 스탬핑은 고유한 도전 과제에 직면합니다. 탄성 복귀 성형 후 금속이 원래 형태로 돌아가려는 경향인 스프링백(springback)은 냉간 스탬핑된 고장력 강판(HSS)에서 지속적으로 발생하는 문제입니다. 정확하게 계산하지 않으면 허용 공차를 벗어난 부품이 만들어져 조립 시 맞춤 문제를 일으킬 수 있습니다.

이를 완화하기 위해 엔지니어들은 재료 거동을 예측하고 '과도 굽힘' 보정을 적용해 다이(die)를 설계하기 위해 고급 유한 요소 해석(FEA) 시뮬레이션을 사용합니다. Eigen Engineering 최신 스탬핑 기술은 복잡한 부위에서 주름이나 두께 감소를 줄이기 위해 변형 분포를 제어하는 전자기 성형 보조 기술 등을 통합하고 있다고 언급합니다.

이러한 정밀한 공차를 확보하려면 특수한 역량을 갖춘 협력업체가 일반적으로 필요합니다. 프로토타입 검증에서 양산 단계로 전환 중인 제조업체의 경우, 이러한 전문성을 갖춘 기업은 소이 메탈 테크놀로지 iATF 16949 인증 정밀 스탬핑을 제공합니다. 최대 600톤의 프레스 톤수를 처리할 수 있는 능력을 통해 글로벌 OEM 표준을 충족하는 핵심적인 컨트롤 암 및 서브프레임을 생산할 수 있으며, 설계에서 대량 생산으로의 전환 과정에서도 엄격한 품질 일관성을 유지할 수 있습니다.

미래 트렌드: 경량화 및 자동화

자동차 섀시 스탬핑 공정의 미래는 연료 효율성과 전기화에 대한 수요 증가에 의해 형성되고 있습니다. 경량화 경량화가 주도적인 트렌드로, 산업 전반에 걸쳐 더 얇고 강한 강재와 알루미늄 합금 사용을 확대하고 있습니다. 알루미늄 스탬핑은 균열 발생 위험이 높아 정밀한 윤활과 힘 조절이 필요하는 등 자체적인 도전 과제를 동반합니다.

동시에 스마트 스탬핑 공장 작업장을 혁신하고 있습니다. 서보 프레스는 프로그래밍 가능한 슬라이드 동작이 가능하여 전통적인 플라이휠을 대체하고, 램 속도와 드웰 타임에 대한 무한한 제어를 제공합니다. 이 유연성 덕분에 일정한 속도에서는 균열이 발생할 수 있는 어려운 소재의 성형도 가능해집니다. Automation Tool & Die 에서 강조했듯이, 이러한 첨단 기술은 NVH(소음, 진동 및 거칠기) 저감 브라켓과 더 가볍고 강한 차세대 섀시 구조물 생산에 필수적입니다.