블랭킹 다이 클리어런스의 기본 이해

일부 스탬프 부품은 왜 완벽하게 깨끗하게 나오는 반면, 다른 부품들은 거친 엣지, 과도한 버(burr), 또는 조기 공구 마모가 발생하는지 궁금해본 적이 있습니까? 그 이유는 종종 하나의 중요한 요소에 있습니다: 바로 다이 클리어런스(die clearance)입니다. 이 기본적인 계산을 정확히 수행하면 원활한 생산 운용과 비용이 많이 드는 품질 문제 사이에서 큰 차이를 만들 수 있습니다.

다이 클리어런스란 무엇이며 왜 중요한가

종이를 가위로 자르는 상황을 상상해 보세요. 블레이드 간격이 너무 느슨하면 종이가 고르지 않게 찢어집니다. 너무 조이면 아예 잘리지 않을 정도로 자르기 어렵습니다. 금속 스탬핑에서도 같은 원리가 적용되지만, 여기서는 훨씬 더 높은 위험이 따릅니다.

다이 클리어런스는 블랭킹 공정 중 펀치와 다이 가장자리 사이의 간격을 의미하며, 일반적으로 재료 두께 당 한쪽 면 기준 백분율(%)로 표시됩니다. 이 정밀한 간격은 스탬핑 중 재료가 얼마나 깨끗하게 전단되고 분리되는지를 직접적으로 결정합니다.

블랭킹 다이 공정을 수행할 때, 펀치는 시트 메탈을 아래로 밀어내고 다이는 아래쪽에서 절단 에지를 제공합니다. 이 두 부품 사이의 클리어런스는 파손 패턴, 엣지 품질 및 전체 부품 치수를 조절합니다. 업계 표준에 따르면, 이 클리어런스는 처리되는 재료에 따라 일반적으로 재료 두께의 3%에서 12% 사이입니다.

펀치와 다이 사이의 핵심 간격

그 작은 간격에서 정확히 어떤 일이 발생할까요? 펀치가 시트 메탈로 내려오면서 전단 작용이 일어납니다. 재료는 먼저 펀치가 금속을 밀어 넣는 침투(penetration) 단계를 거치고, 그 후 전단선을 따라 재료가 파손되는 파열(fracture) 단계로 진행됩니다. 적절한 클리어런스(clearance)는 이러한 펀치와 다이(die)의 파열선이 재료 중앙에서 깔끔하게 만나도록 보장합니다.

이러한 원리가 귀하의 공정에 중요한 이유는 다음과 같습니다:

• 부품 품질: 적절한 클리어런스는 최소한의 버(burr) 형성과 함께 깔끔한 엣지를 생성하며, 치수 일관성도 유지합니다
• 공구 수명: 최적의 클리어런스는 펀치와 다이의 마모를 줄여주며, 부적절한 설정 대비 공구 수명을 최대 2/3까지 연장할 수 있습니다
• 생산 효율성: 적절한 클리어런스는 스트리핑(shearing force) 요구력을 감소시키고 프레스 하중을 줄여 더 빠른 사이클 타임을 가능하게 합니다
• 비용 통제: 불량률 감소, 공구 교체 빈도 감소 및 가동 중단 시간 축소는 곧바로 귀사의 수익성 향상으로 이어집니다

블랭킹 다이 클리어런스의 기본 원리

여유공차를 이해하려면 이를 추측이 아닌 계산된 사양으로 인식하는 것으로부터 시작해야 한다. 전통적인 '한쪽당 5%의 경험칙'은 과거에는 흔했지만, 오늘날의 제조 환경에서 고강도 강재 및 첨단 소재가 등장함에 따라 더 이상 보편적으로 적용되지 않는다. 데이턴 프로그레스(Dayton Progress)는 인장강도와 재료 두께 모두를 고려하여 여유공차 비율을 선택해야 한다고 언급합니다.

이러한 관계는 다음과 같습니다: 재료의 인장강도가 높아지고 시트 두께가 증가할수록 공구에 가해지는 하중이 크게 증가합니다. 부드러운 알루미늄의 경우 10%의 여유공차를 적용하는 것과 동일한 두께의 고강도 강철에 필요한 여유공차는 크게 다를 수 있습니다.

클리어런스 선택을 하나의 균형 잡기로 생각해보세요. 너무 적은 클리어런스는 공구 마모를 과도하게 유발하고, 나사산 가공 시 과도한 압력을 발생시키며, 부러진 가장자리(burr)의 크기를 과도하게 만듭니다. 반면 너무 큰 클리어런스는 천공(piercing) 중 진동을 유발하고, 품질의 불일치 가능성을 높이며, 절단면의 롤오버(roll-over)를 증가시킵니다. 전기 안전 간격을 위해 엔지니어가 크리이지(creeage) 및 클리어런스 계산기를 사용하는 것과 마찬가지로, 정밀 다이(die) 작업 역시 기계적 클리어런스를 동일하게 신중하게 계산해야 합니다.

좋은 소식은 무엇입니까? 재료의 종류, 두께, 원하는 가장자리 품질이라는 변수들을 이해하게 되면, 적절한 클리어런스 계산은 매우 간단한 과정이 됩니다. 다음 섹션에서는 항상 정확한 결과를 얻기 위해 필요한 정확한 공식과 실용적인 예시를 안내할 것입니다.

필수적인 클리어런스 계산 공식

이제 여유공차(clearance)가 중요한 이유를 이해했으니, 대부분의 자료에서 제공하지 못하는 실제 수학적 방법론에 대해 알아보겠습니다. 빠른 추정을 위해 펀치 계산기를 사용하든, 상세한 다이 사양을 따르는 것이든, 손끝에서 바로 사용할 수 있는 완전한 공식을 갖추면 추측할 필요 없이 반복 가능한 결과를 보장할 수 있습니다.

여유공차(clearance) 공식 완전 해설

블랭킹 다이의 여유공차를 계산하기 쉬운 공식을 준비하셨나요? 여기 있습니다:

여유공차 (단면 기준) = 재료 두께 × 여유공차 비율

간단해 보이시나요? 맞습니다. 각 구성 요소를 이해하면 간단합니다. 예를 들어, 두께 1.0mm의 재료와 10%의 여유공차 비율을 사용하는 경우, 단면당 여유공차는 0.10mm가 됩니다. 이는 절단선 양쪽 가장자리에서 펀치와 다이 사이의 갭이 각각 0.10mm임을 의미합니다.

하지만 여기서 많은 계산이 틀리는 지점이 있습니다: 전체 클리어런스를 고려하지 않는 것입니다. 클리어런스는 펀치의 양쪽에 모두 존재하므로, 펀치와 다이 사이의 총 클리어런스는 한쪽당 클리어런스 값의 두 배가 됩니다. 위의 예제를 사용하면:

• 측면당 여유치: 1.0 mm × 10% = 0.10 mm
• 총 여유치: 0.10 mm × 2 = 0.20 mm

이 구분은 펀치와 다이 치수를 명시할 때 매우 중요합니다. 이를 놓치면 공구의 치수가 두 배만큼 오차가 발생하게 됩니다.

계산 변수 분석

모든 클리어런스 계산기는 동일한 핵심 변수에 의존합니다. 각 변수를 이해함으로써 정확한 결과를 얻기 위해 올바른 입력값을 선택할 수 있습니다:

• 재료 두께 (t): 밀리미터 또는 인치로 측정된 금속 시트 작업물의 실제 게이지 또는 두께입니다. 이 값은 기준 측정치이며, 모든 클리어런스 계산은 이 값에서 시작됩니다.
• 클리어런스 비율 (k): 재료 특성과 원하는 엣지 품질에 따라 일반적으로 5%에서 20% 사이의 값을 가지는 계수입니다. 경도가 높은 재료와 생산 중심의 용도에는 더 높은 비율을 사용하며, 정밀 작업에서는 낮은 값을 요구합니다.
• 측면당 여유치: 각 절단 에지에 대한 계산된 간격(t × k). 이 값은 펀치의 각 측면에 개별적으로 적용됩니다.
• 총 여유치: 펀치 끝단과 다이 구멍 사이의 전체 간격(측면당 여유치 × 2). 최종 다이 치수를 계산할 때 이 값을 사용합니다.

펀치 하중 계산기나 다이 계산기를 사용할 경우, 이러한 변수들은 여유치뿐 아니라 필요 톤수 및 예상 도구 마모 패턴도 결정합니다. 초기 단계에서 올바르게 설정하면 이후 재계산으로 인한 번거로움을 피할 수 있습니다.

측면당 여유치와 총 여유치의 차이

왜 많은 엔지니어들이 이 차이 때문에 어려움을 겪을까요? 공구 공급업체, 기준 차트, 현장 대화에서 종종 측면당 여유치와 총 여유치를 혼용하여 명확한 구분 없이 전환하기 때문입니다.

다음 실용적인 예를 고려해 보세요 Dayton Progress 에서 나온 실용적인 예입니다: 두께 1.0mm 소재에 대해 10%의 설계 간극을 적용할 경우, 한쪽 면의 간극은 0.10mm가 됩니다. 12.80mm 지름의 구멍을 펀칭할 경우 다이 개구부는 13.00mm여야 합니다. 이는 펀치 크기에 전체 간극량(0.20mm)을 더한 값입니다.

관계를 명확히 기억하기 위한 빠른 참조표:

공간 유형	공식	예시 (1.0mm 소재, 10%)
면당 간극	소재 두께 × 간극 %	1.0 × 0.10 = 0.10 mm
총 간극	면당 간극 × 2	0.10 × 2 = 0.20 mm
펀치 크기 (블랭킹)	부품 크기 − 총 클리어런스	13.00 − 0.20 = 12.80 mm
다이 크기 (파이싱)	홀 크기 + 총 클리어런스	12.80 + 0.20 = 13.00 mm

작업 종류(블랭킹 대 파이싱)에 따라 클리어런스를 더할지 뺄지가 결정된다는 점을 주목하세요. 전기 엔지니어가 적절한 절연 거리를 보장하기 위해 크리피지 클리어런스 계산기를 사용하는 것처럼, 다이 설계자도 최종 치수를 결정하는 도구 면에 따라 클리어런스 값을 정확히 적용해야 합니다.

공식을 정확히 알고 난 후의 다음 중요한 단계는 특정 재료에 맞는 올바른 클리어런스 비율을 선택하는 것입니다. 서로 다른 금속은 각기 다른 접근 방식을 요구하며, 이 비율을 잘못 설정하면 가장 신중한 계산조차 무너질 수 있습니다.

재료 특성 및 클리어런스 비율 선택

당신은 공식을 완벽히 익혔습니다. 사이드 당 간격과 총 간격의 차이를 정확히 알고 있죠. 하지만 여기서도 많은 계산이 여전히 실패하는 지점이 있습니다: 해당 재료에 맞지 않는 간격 비율을 선택하는 것입니다. 부드러운 알루미늄에는 훌륭하게 작용하는 5%의 간격이 고경도 강철에 적용될 경우 당신의 공구를 망가뜨릴 수 있습니다. 왜 서로 다른 재료들이 서로 다른 비율을 요구하는지 이해하는 것이 다이 크기 계산기 결과를 항상 정확하게 만드는 핵심입니다.

재료 경도가 간격 선정에 미치는 영향

펀치가 시트 금속에 가해질 때 발생하는 현상을 생각해보세요. 재료는 단순히 갈라지는 것이 아니라, 먼저 소성 변형을 일으키고, 그 후 전단면을 따라 파열됩니다. 중요한 질문은 바로 이 파열 전까지 재료가 얼마나 변형에 저항하느냐는 것입니다.

이러한 저항은 세 가지 상호 연결된 특성에 달려 있습니다:

• 경도: 표면의 압입에 대한 저항력을 측정합니다. 경도가 높은 재료일수록 더 갑작스럽게 파열되므로, 이러한 급격한 분리를 감당할 수 있도록 더 큰 간격이 필요합니다.
• 인장 강도: 재료가 파단되기 전에 견딜 수 있는 최대 응력입니다. MISUMI의 기술 가이드에 따르면, 인장 강도가 높은 작업물 재료는 증가된 공구 하중을 관리하기 위해 추가적인 클리어런스가 필요합니다.
• 연성: 재료가 파손되기 전까지 얼마나 늘어날 수 있는지를 나타냅니다. 부드러운 알루미늄과 같은 연성 재료는 쉽게 변형되고 흐르기 때문에 더 좁은 클리어런스를 적용할 수 있습니다. 반면 취성 또는 경화된 재료는 거의 변형되지 않고 균열이 발생하므로 깨끗한 파단을 위해 더 넓은 공간이 필요합니다.

실제 요점은 다음과 같습니다: 재료의 경도와 인장 강도가 증가할수록 클리어런스 비율도 비례하여 증가해야 합니다. 이 관계를 무시하면 펀치 마모가 심해지고, 가장자리 품질이 저하되며, 심할 경우 공구가 심각하게 파손될 수 있습니다.

일반 시트 금속 재료의 클리어런스 비율

실제로 어떤 클리어런스 비율을 사용해야 할까요? 표준 다이 커팅 허용오차가 일반적인 지침을 제공하지만, 가공 중인 특정 재료가 최적의 범위를 결정합니다. 아래 표는 재료 유형과 경도에 따라 권장되는 클리어런스 비율을 요약한 것입니다.

재료 유형	일반적인 경도 (HRC/HB)	인장강도 범위	권장 클리어런스 (%/측면)
연질 알루미늄 (1100, 3003)	<40 HB	75-130 MPa	3-5%
경질 알루미늄 (6061, 7075)	60-95 HB	290-570 MPa	5-7%
저탄소강 (1008, 1010)	80-100 HB	300-400 MPa	5-8%
중탄소강 (1045)	170-210 HB	565-700 MPa	8-10%
스테인리스강 (304, 316)	150-200 HB	515-620 MPa	8-10%
고강도 강재(HSLA)	200-250 HB	550-700 MPa	10-12%
경화된 재료(스프링 스틸)	40-50 HRC	1000+ MPa	10-12%

패턴을 주목하세요. 부드러운 재료는 3-5%에서 집중되는 반면, 경화된 재료는 10-12% 방향으로 증가합니다. 이는 임의로 정해진 것이 아니라 전단 하중 조건에서 이러한 재료들이 파열되는 기본 물리 원리를 반영한 것입니다.

재료 특성에 맞춘 클리어런스

적절한 백분율을 선택할 때는 단순히 재료 종류를 식별하는 것 이상이 필요합니다. 금속 다이 펀치 장비를 사용할 때 다음 실용적 요소들을 고려해야 합니다.

• 재료 상태가 중요합니다: 동일한 합금이라도 풀림 처리된 알루미늄은 가공 경화된 알루미늄과 특성이 다릅니다. 항상 귀하의 재료 실제 템퍼 지정을 확인하십시오.
• 코팅 효과: 아연도금 또는 코팅된 강판은 코팅 두께와 파단 거동에 미치는 영향을 고려하여 약간 넓은 클리어런스를 필요로 할 수 있습니다.
• 두께 상호작용: 클리어런스 비율은 대체로 일정하게 유지되지만, 두꺼운 재료일수록 비율 선택 시 발생하는 오차가 더 크게 작용합니다. 3mm 강판에서 1%의 오차는 1mm 소재 대비 세 배의 치수 오차를 발생시킵니다.
• 가공면 품질 요구사항: 응용 분야에서 우수한 가장자리 마감이 요구되는 경우 — 예를 들어 PCB 클리어런스 계산기가 정밀한 전기적 간격을 위해 최적화하는 것처럼 — 권장 범위 내에서 약간 클리어런스를 줄일 수 있으나, 이로 인한 공구 마모 증가는 감수해야 합니다.

실제 사례 하나를 살펴보겠습니다: 1.5mm 두께의 304 스테인리스강으로 브래킷을 스탬핑하는 경우입니다. 표에서는 8~10% 클리어런스를 제안합니다. 9%에서 시작하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다:

• 한쪽 여유치: 1.5mm × 9% = 0.135mm
• 총 여유치: 0.135mm × 2 = 0.27mm

시제품에서 과도한 버(burr)가 발생하면 10% 방향으로 증가시키고, 가장자리 말림 현상(rollover)이 문제되면 8% 방향으로 감소시킵니다. 이러한 비율 범위는 시작점을 제공하며, 양산 시의 피드백을 통해 최종 값을 정밀하게 조정합니다.

현대 제조업은 예전의 '모든 경우에 10%'라는 방식을 넘어섰습니다. MISUMI 엔지니어들이 언급하듯, 특정 응용 분야에서는 11~20%의 더 높은 여유치 값을 사용해 미세 조정함으로써 금형 부하를 상당히 줄이고 작동 수명을 늘릴 수 있습니다. 전자 엔지니어들이 설계를 최적화하기 위해 pcb clearance calculator(기판 여유치 계산기)와 같은 전문 도구를 사용하는 것처럼, 재료별 여유치 백분율을 이해하면 품질과 내구성을 모두 고려하여 다이(die) 사양을 최적화할 수 있습니다.

재료 특성과 클리어런스 백분율을 이제 명확히 했으므로, 숙련된 다이 설계자도 헷갈릴 수 있는 마지막 중요한 차이점이 있습니다: 블랭킹과 피어싱 작업에서 이러한 계산을 어떻게 다르게 적용해야 하는지에 대한 것입니다.

블랭킹과 피어싱의 클리어런스 차이

여기서 숙련된 금형 엔지니어조차도 비용이 큰 실수를 범합니다. 귀께서 클리어런스 백분율을 정확히 계산하셨고, 재료 특성에 대해 완전히 이해하고 있다고 해도, 이 클리어런스 값을 잘못된 구성 요소에 적용하면, 부품이 일관되게 과도하게 크거나 작아질 것이며, 수학적으로는 존재하지 않는 문제를 수 시간 동안 진단하게 될 것입니다.

핵심적인 차이점은 무엇인지? 블랭킹을 하느냐 피어싱을 하느냐에 따라 최종 부품 치수를 어느 도구(펀치 다이 또는 다이 오프닝)에 적용할지가 결정된다는 것입니다. 이것을 잘못 적용하면 프레스에서 나오는 모든 부품이 틀린 치수가 될 것입니다.

블랭킹 대 피어싱 클리어런스 적용

각 작업에서 실제로 일어나는 일을 나누어 설명해 보겠습니다:

블랭킹 외부 형상을 생성합니다. 다이를 통해 떨어지는 조각이 완성된 부품이 됩니다. 원형 디스크, 브래킷 윤곽선 또는 부품 블랭크를 찍어내는 것을 생각해보세요. 부품 주변의 재료는 스크랩이 됩니다.

퍼싱 내부 특징을 생성합니다. 즉, 구멍, 슬롯 또는 컷아웃을 펀칭하는 것입니다. 다이를 통해 떨어지는 조각은 스크랩이 되며, 주변 재료가 부품이 됩니다.

이처럼 단순해 보이는 차이점이 클리어런스 값 적용 방식을 완전히 바꿉니다. 이유는 무엇일까요? 최종 부품 표면에 접촉하는 공구가 목표 치수에 맞게 크기가 설정되어야 하기 때문입니다. 나머지 공구에는 클리어런스 조정치가 적용됩니다.

어느 공구가 최종 치수를 결정하는가

냉간 압연 강판에서 75mm 지름의 블랭크를 생산한다고 가정해 보겠습니다. 산업계 계산 기준 블랭킹 공정의 경우 다이 지름은 요구되는 부품 크기에 맞춰 75mm가 되며, 펀치 지름은 클리어런스를 뺀 후 74.70mm가 됩니다.

다음은 그 논리입니다:

• 블랭킹의 경우: 다이 컷 펀치는 완성된 부품의 외부 가장자리를 형성합니다. 다이 구멍은 목표 치수와 정확히 일치해야 하며, 기준이 되는 치수입니다. 펀치는 총 클리어런스량만큼 더 작게 제작됩니다.
• 파이싱의 경우: 펀치는 구멍의 내부 가장자리를 형성합니다. 펀치는 목표 구멍 크기와 정확히 일치해야 하며, 기준이 되는 치수입니다. 다이와 펀치의 개구부는 총 클리어런스량만큼 더 크게 제작됩니다.

이렇게 생각해 보세요: 절단 중에 완성된 부품이 접촉을 유지하는 표면이 중요 치수를 결정합니다. 블랭킹 공정에서는 부품이 다이를 통해 아래로 떨어지므로, 다이가 치수를 결정합니다. 피어싱 공정에서는 부품이 펀치가 빠져나가기 전에 펀치 주위를 감싸므로, 펀치가 치수를 결정합니다.

각 공정에 맞게 클리어런스를 올바르게 적용하기

이제 이를 실무에 적용할 수 있는 계산식들이 있습니다. 펀치와 다이 공구 사양을 정할 때마다 사용하게 될 계산식입니다.

• 블랭킹 공정의 경우:
  다이 치수 = 부품 치수 (다이는 목표 치수와 동일함)
  펀치 크기 = 부품 크기 − (2 × 단면 클리어런스)
• 펀칭 작업의 경우:
  펀치 크기 = 홀 크기 (펀치가 목표 치수와 일치함)
  다이 크기 = 홀 크기 + (2 × 단면 클리어런스)

이를 실제 사례에 적용해 보겠습니다. 1.5mm 두께의 저탄소강판에서 50mm 지름의 디스크를 블랭킹하려고 할 때 (단면당 7% 클리어런스 사용):

• 단면 클리어런스: 1.5 mm × 7% = 0.105 mm
• 총 클리어런스: 0.105 mm × 2 = 0.21 mm
• 다이 지름: 50.00 mm (부품 요구 사항과 일치)
• 펀치 지름: 50.00 − 0.21 = 49.79 mm

이제 동일한 부품에 10mm 구멍을 펀칭한다고 가정할 경우:

• 단면 클리어런스: 1.5 mm × 7% = 0.105 mm
• 총 클리어런스: 0.105 mm × 2 = 0.21 mm
• 펀치 지름: 10.00mm (홀 요구 사항에 부합)
• 다이 개구부: 10.00 + 0.21 = 10.21mm

클리어런스 계산은 동일하게 유지되며 적용 방식만 달라진다는 점에 주목하세요. 어느 도구가 중요 치수를 결정하는지 이해하면 펀치와 다이의 관계는 일관된 논리를 따릅니다.

초기에 이러한 차이점을 정확히 이해하는 것은 완벽하게 계산된 클리어런스로도 계속해서 잘못된 부품이 생산되는 좌절스러운 상황을 예방합니다. 이제 공식이 명확해졌으므로 다음 단계는 실제 사례를 통해 재료 선택부터 최종 공구 치수까지 전체 계산 과정을 단계별로 살펴보는 것입니다.

미터법 및 인치법 기반의 계산 예제

이론은 가치가 있지만, 처음부터 끝까지 완전한 예제를 직접 풀어보는 것만큼 이해를 확고히 하는 방법은 없습니다. 빠른 추정을 위해 펀치 계산기를 사용하든, 핵심 금형 사양을 수동으로 검증하든, 이러한 단계별 예제들은 배운 모든 내용을 어떻게 적용하는지 정확히 보여줍니다. 양쪽 측정 체계를 사용하여 실제 사례를 하나씩 해결해 봅시다.

단계별 블랭킹 계산 예제

숫자 계산에 들어가기 전에, 계산 오류를 항상 방지할 수 있는 체계적인 접근 방법을 살펴보겠습니다:

1. 재료와 두께 확인 - 정확히 어떤 재료를 절단하고 있으며, 그 게이지가 무엇인지 파악
2. 적절한 클리어런스 비율 선택 - 재료 특성에 맞는 권장 범위 적용
3. 면당 클리어런스 계산 - 기본 공식 적용: 두께 × 비율
4. 펀치 및 다이 치수 결정 - 가공 유형(블랭킹 또는 피어싱)에 따라 적절한 클리어런스를 적용하십시오.

이 구조적인 접근 방식은 양산용 시트 메탈 펀치와 다이의 크기를 결정할 때나 새로운 부품을 프로토타이핑할 때 모두 적용할 수 있습니다. 핵심은 각 단계를 순서대로 따르는 것이며, 다음 단계로 건너뛰면 최종 치수까지 오류가 누적되는 경우가 많습니다.

미터법 계산 예시

미터법 측정값을 사용하여 블랭킹 작업의 전체 예시를 살펴보겠습니다. 2.0mm 두께의 304 스테인리스강으로 외경 40mm, 중심 홀 20mm 크기의 원형 와셔를 제작해야 합니다.

단계 1: 재료 및 두께 확인

재료: 304 스테인리스 스틸
두께: 2.0 mm
필요한 블랭크 지름: 40 mm
필요한 홀 지름: 20 mm

단계 2: 클리어런스 비율 선택

재료 특성 표에 따르면, 304 스테인리스강은 일반적으로 한쪽 면당 8~10%의 클리어런스를 필요로 합니다. 여기에서는 9%를 기준으로 사용하겠습니다. 이는 날카로운 가장자리 품질을 유지하면서 공구를 보호하는 균형 잡힌 선택입니다.

단계 3: 한쪽 면의 여유 치수 계산

한쪽 면의 여유 치수 = 재료 두께 × 여유 비율
한쪽 면의 여유 치수 = 2.0 mm × 9% = 0.18 mm
총 여유 치수 = 0.18 mm × 2 = 0.36 mm

단계 4: 펀치 및 다이 치수 결정

의 경우 블랭킹 공정 (40 mm 외경을 만드는 경우):

• 다이 지름 = 부품 크기 = 40.00 mm
• 펀치 지름 = 부품 크기 − 총 여유 치수 = 40.00 − 0.36 = 39.64 mm

의 경우 피어싱 공정 (20 mm 중심 홀을 만드는 경우):

• 펀치 지름 = 홀 크기 = 20.00 mm
• 다이 개구부 = 구멍 크기 + 총 클리어런스 = 20.00 + 0.36 = 20.36 mm

귀하의 전체 공구 사양: 39.64mm 블랭킹 펀치, 40.00mm 블랭킹 다이, 20.00mm 피어싱 펀치 및 20.36mm 피어싱 다이 개구부. 표준 계산 방식을 사용하면 이러한 치수가 요구되는 정확한 완제품 형상을 만들어 낼 수 있음을 확인할 수 있습니다.

인치 단위 예시

이제 미국 자재 사양과 공구 기준을 사용하는 작업장에서 필수적인 인치 단위를 활용하여 동일한 계산 방법을 적용해 보겠습니다.

시나리오: 두께 0.060"인 저탄소강(1010계열) 시트에서 3.000" × 2.000" 크기의 직사각형 브래킷을 블랭킹합니다.

단계 1: 재료 및 두께 확인

자재: 1010 저탄소강
두께: 0.060" (약 16게이지)
필요한 블랭크 치수: 3.000" × 2.000"

단계 2: 클리어런스 비율 선택

일반적으로 저탄소강은 한쪽당 5~8%의 클리어런스를 필요로 합니다. 일반 생산 작업의 경우 6%가 엣지 품질과 공구 수명 사이에서 우수한 균형을 제공합니다.

단계 3: 한쪽 면의 여유 치수 계산

한쪽당 클리어런스 = 0.060" × 6% = 0.0036"
총 클리어런스 = 0.0036" × 2 = 0.0072"

단계 4: 펀치 및 다이 치수 결정

이 블랭킹 작업의 경우:

• 다이 개구부 = 부품 크기 = 3.000" × 2.000"
• 펀치 크기 = 부품 크기 − 총 클리어런스 = 2.9928" × 1.9928"

임페리얼 분수를 사용할 때, 23/32과 5/8이 클리어런스 적용에서 의미 있는 차이를 나타내는지 여부와 같은 질문에 직면할 수 있습니다. 이 예시에서, 0.0072"의 총 클리어런스는 약 7/1000"에 해당하며, 작지만 적절한 전단 작용을 위해 매우 중요합니다. 비슷하게, 15/32이 5/8과 같은지 여부를 이해하는 것도 중요합니다(실제로는 다름—15/32은 0.469"이고 5/8은 0.625"임). 분수 치수와 소수점 치수 간 변환 시 사양 오류를 방지하는 데 도움이 됩니다.

에 따르면 Fabricator의 기술 가이드 작은 클리어런스 차이조차도 0.001"에서 0.002" 범위에서 구멍 크기와 펀치 인출 마찰에 측정 가능한 영향을 미칠 수 있습니다. 이 때문에 특히 대량 생산용 공구를 지정할 때 정확한 계산이 대략적인 추정보다 더 중요합니다.

펀칭력 고려 사항: 클리어런스를 계산할 때, 많은 엔지니어들이 프레스 톤수 요구 사항을 확인하기 위해 펀칭력 계산도 함께 수행합니다. 우리 예제의 저탄소강 경우 절단력은 다음과 같이 약간의 값이 됩니다:

힘 = 둘레 × 두께 × 전단 강도
힘 = (3.0" + 3.0" + 2.0" + 2.0") × 0.060" × 40,000 psi ≈ 24,000 lbs

이는 클리어런스 계산이 해당 하중 수준에서 깨끗한 절단을 보장하는 동안 표준 프레스 용량 요구 사항을 확인해 줍니다.

이러한 실제 예제를 템플릿으로 삼아 미터법 또는 인치법, 단순한 원형부터 복잡한 형상에 이르기까지 모든 블랭킹 다이 클리어런스 계산을 자신 있게 수행할 수 있습니다. 하지만 계산 결과가 이론상 완벽하게 보이는데도 시험 가공 부품에서 여전히 품질 문제가 발생한다면 어떻게 해야 할까요? 다음 섹션에서는 클리어런스가 실제 부품 품질에 어떤 영향을 미치는지와 조정이 필요하다는 신호를 나타내는 증상들에 대해 설명합니다.

클리어런스가 부품 품질 및 공구 수명에 미치는 영향

당신의 계산은 이론상으로는 완벽해 보입니다. 공식이 정확하고, 재료 두께 비율도 업계 권장 사항과 일치하며, 펀치와 다이 치수도 수학적으로 문제가 없습니다. 하지만 시제품을 프레스에서 생산해 보면 과도한 버(burr), 거친 가장자리, 또는 조기 도구 마모의 징후가 나타납니다. 무엇이 문제일까요?

이 문제의 원인은 종종 클리어런스(clearance)가 실제 결과에 어떻게 직접적인 영향을 미치는지를 이해하는 데 있습니다. 단지 치수 정확도뿐 아니라 스탬핑 부품 전체의 품질 특성까지도 말입니다. 클리어런스는 금속이 어떻게 파열되고 분리되며 도구에서 벗어나는지를 조절하는 보이지 않는 손이라고 생각할 수 있습니다. 클리어런스를 올바르게 설정하면 모든 과정이 원활하게 진행되지만, 잘못되면 그 결과는 바로 부품에 드러납니다.

클리어런스가 버 형성에 미치는 영향

버는 클리어런스 문제로 인한 가장 눈에 띄는 증상일 수 있습니다. 스탬핑된 가장자리 따라 생기는 날카로운 돌출부인 버는 재료가 깨끗하게 전단되지 않을 때 발생하며, 이러한 버의 특징은 다이 내부에서 어떤 현상이 일어나고 있는지를 정확히 알려줍니다.

간극이 너무 좁으면 직관에 반하는 현상이 발생합니다. 좁은 간극일수록 더 깨끗한 절단면을 얻을 수 있을 것이라고 기대할 수 있지만, 실제로는 정반대의 현상이 나타납니다. 데이턴 라미나의 광범위한 테스트에 따르면 , 다이 간극이 부족할 경우 상부 및 하부 파손면이 실질적으로 서로 만나지 않습니다. 재료의 중앙에서 깨끗하게 만나는 대신, 이로 인해 2차 균열과 이중 파손이 발생합니다. 그 결과? 추가적인 드버링 공정이 필요한 더 크고 불규칙한 브르이 형성됩니다.

최적의 간극을 유지하면 펀치와 다이의 절단 에지에서 발생하는 파손면이 정확하게 연결됩니다. 이는 일반적으로 재료 두께의 약 1/3 정도 되는 일관된 반광 영역(burnished land)을 형성한 후, 균일한 파손 영역이 뒤따릅니다. 금속이 예상된 전단 경로를 따라 분리되기 때문에 브르 높이가 자연스럽게 최소화됩니다.

과도한 클리어런스는 자체적으로 버 문제를 유발한다. 파단면이 연결되기는 하지만, 더 큰 간격으로 인해 분리 전에 더 많은 재료 변형이 발생하게 된다. 이로 인해 거친 파단면, 작아진 버니싱 영역, 그리고 미완전한 전단이 아닌 과도한 롤오버로 인해 형성된 버가 발생한다.

가변 품질 및 클리어런스 관계

버뿐 아니라 가변 품질은 버니싱 영역, 파단 영역 및 기타 2차 전단 자국을 포함한 전체 절단면을 아우른다. 최적의 상태를 유지하고 올바른 클리어런스를 갖춘 금속 펀치와 다이로 제작된 엣지는 예측 가능한 특성을 가지며, 마치 진단 도구처럼 그 특성을 해석할 수 있다.

슬러그(다이를 통해 밀려 나와 낙하하는 재료 조각)는 전체적인 상황을 보여준다. 데이턴의 기술 연구에서 설명하듯이, 슬러그는 구멍 품질의 거울상 이미지이다. 슬러그를 검사하면 다음을 알 수 있다:

• 최적의 클리어런스: 균일한 버니싱 랜드(두께의 약 1/3 정도), 랜드와 정렬된 균일한 파단면, 최소한의 버
• 간극이 부족한 경우: 불규칙한 파단면, 고르지 않은 광택면, 이차 전단 흔적, 두드러진 버
• 간극이 과도한 경우: 거친 파단면, 작은 광택 영역, 구멍 가장자리의 과도한 롤오버

나사 가공, 압입 조립 또는 정밀 조립과 같은 2차 공정이 필요한 응용 분야에서는 엣지 품질이 후속 공정에 직접적인 영향을 미칩니다. 엔지니어가 피스톤과 밸브 간 클리어런스 계산기를 사용하여 엔진 부품 간 적절한 상호 작용을 보장하는 것처럼 다이와 펀치는 목적에 맞는 엣지를 생성할 수 있도록 적절한 클리어런스로 설계되어야 합니다.

적절한 클리어런스를 통해 공구 수명 연장

클리어런스 계산은 수천 사이클의 생산 과정에서 그 효율성이 입증됩니다. 부적절한 클리어런스는 부품 품질에만 영향을 주는 것이 아니라 공구 마모를 급격히 가속화하고 조기 손상으로 이어질 수 있습니다.

메커니즘은 다음과 같습니다: 간극이 너무 좁을 경우, 재료가 펀치를 빼낼 때 펀치를 잡아챕니다. 이로 인해 매 사이클마다 펀치 표면에 샌드페이퍼처럼 작용하는 과도한 스트리핑력이 발생합니다. According to HARSLE의 기술 문서 에 따르면, 부적절한 간극은 마찰과 공구 응력을 크게 증가시켜 마모를 가속화하고 조기 공구 손상을 일으킬 수 있습니다.

데이턴 라미나(Dayton Lamina)의 연구는 이를 극명하게 수치화합니다. 일반적인 5% 간극은 펀치 포인트보다 0.0001인치 또는 더 작은 구멍을 생성하여 빼낼 때 프레스 피트 조건을 만듭니다. 반면, 공학적으로 설계된 간극 방식은 약간 더 큰 구멍을 만들어 펀치 마모를 최대 2/3까지 감소시킵니다. 이는 날 세우기 및 교체 주기의 연장으로 직접적으로 이어집니다.

아래 표는 다양한 간극 조건이 부품 품질과 공구 성능의 모든 측면에 어떻게 영향을 미치는지를 요약한 것입니다:

간극 조건	버 생성	에지 품질	금형 마모	어내는 힘
너무 좁음 (<5%)	2차 전단으로 인한 크고 불규칙한 버	불균일한 광택, 이차 균열 흔적	가속됨—펀치 잡힘이 마모를 증가시킴	지나침—재료가 펀치 인출 중 펀치를 잡음
최적 (재료에 따라 5-12%)	최소 브러 높이	일관된 1/3 광택, 깨끗한 파단면	정상—깨끗한 분리로 마찰 감소	최소—재료에서 깨끗하게 분리됨
너무 느슨함 (>12-15%)	롤오버형 브러	거친 파단면, 작은 연마 영역	중간 정도—진동이 조각 떨어짐을 유발할 수 있음	낮음, 그러나 슬러그 끌집 문제의 가능성이 있음

이러한 요소들 간의 상호연결성을 주목하십시오. 생산 현장의 클리어런스 검사실은 지속적인 피드백을 제공합니다—읽는 방법을 알고 있다면 말입니다. 과도한 스트리핑력은 펀치 코팅 마모 또는 사이클 타임 증가로 나타납니다. 엣지 품질이 낮으면 불량 부품으로 거부되거나 하류 공정에서 조립 문제가 발생합니다. 공구 마모는 정비 기록과 교체 비용에서 드러납니다.

결론은? 최적의 클리어런스란 단지 목표 수치에 도달하는 것뿐만 아니라, 수용 가능한 부품을 생산하면서 공구의 생산 수명을 극대화하는 균형을 달성하는 것을 의미합니다. 시험 부품에서 부적절한 클리어런스의 증상이 나타날 경우, 체계적인 문제해결을 통해 계산값을 조정해야 하는지, 아니면 다른 요인이 작용하고 있는지를 파악할 수 있습니다.

계산의 검증 및 문제해결

따라서 블랭킹 다이 클리어런스 계산은 완료되었고, 공구는 사양에 맞게 제작되었으며 최초 시운전 부품도 이미 생산해 보았습니다. 이제 다음 단계는 무엇일까요? 가장 정밀한 계산이라 할지라도 실제 현장 결과를 통해 검증을 받아야 합니다. 이론상의 클리어런스 값과 실제 생산 성능 사이에는 공식만으로는 파악할 수 없는 다양한 변수들이 존재하는 경우가 많습니다.

검증 과정은 계산값을 양산 가능한 사양으로 전환하는 마지막 단계라고 생각하면 됩니다. 신규 펀치 및 다이 공구를 사용하든 펀치 다이 제조업체로부터 공급받은 기존 다이를 평가하든, 체계적인 검증 절차를 통해 귀하가 기대하는 품질과 공구 수명을 실제로 확보할 수 있는지를 확인할 수 있습니다.

클리어런스 계산값 검증하기

문제 해결에 나서기 전에, 계산된 클리어런스 값이 실제로 작업장에서 적용되고 있는 내용과 일치하는지 확인하세요. 명백해 보이는 일이지만, 제조 중 발생하는 치수 편차, 부적절한 연마 작업, 혹은 단순한 문서 오류로 인해 사양과 실제 사이에 차이가 생길 수 있습니다.

다음은 실용적인 검증 체크리스트입니다:

• 펀치 지름 측정: 교정된 마이크로미터를 사용하여 계산된 치수의 허용 공차 내에서 펀치 치수가 맞는지 확인합니다
• 다이 개구부 측정: 핀 게이지 또는 보어 마이크로미터를 사용하여 다이 캐비티 치수가 사양과 일치하는지 확인합니다
• 실제 클리어런스 계산: 측정된 다이 개구부에서 측정된 펀치 지름을 빼고, 양쪽 클리어런스를 위해 2로 나누어 계산합니다
• 사양과 비교: 계산된 값과 측정된 값 사이의 모든 편차를 기록하세요. 0.01mm 차이도 결과에 영향을 미칠 수 있습니다
• 동심도 점검: 다이얼 게이지 또는 광학 비교기기를 사용하여 펀치와 다이의 정렬 상태를 확인하십시오

에 따르면 산업 검사 가이드라인 , 도구 장비를 정기적으로 점검하는 것은 여러 가지 어려움이 따르며, 무엇보다도 시간과 비용이 많이 소요될 수 있습니다. 그러나 스탬핑 부품의 품질은 곧 당신의 공구 품질에 직접적으로 달려 있습니다. 시간을 절약하기 위해 검증 단계를 생략하면 나중에 더 큰 문제가 발생할 수 있습니다.

시험 가동 결과 해석하기

시험 생산된 부품은 듣는 방법을 안다면 많은 것을 알려줍니다. 각 품질 특성은 클리어런스 값을 조정해야 하는지 여부와 그 방향에 대한 진단 정보를 제공합니다.

다음 핵심 지표들을 먼저 점검하세요:

• 버(burr) 높이 및 위치: 다이 측면에 과도한 버가 형성되는 경우 클리어런스가 부족함을 의미하며, 과도한 롤오버와 함께 버가 발생하는 경우 클리어런스가 과도하다는 것을 나타냅니다
• 광택 면적 비율: 재료 두께의 약 3분의 1 정도를 덮는 깨끗한 광택면(burnish)이 최적의 클리어런스를 확인시켜 줍니다. 광택면 영역이 더 작으면 클리어런스가 과도하다는 신호이며, 불규칙하거나 이중으로 나타나는 광택면은 클리어런스가 좁음을 나타냅니다
• 슬러그 외관: 펀칭된 재료는 홀 품질을 반영합니다. 슬러그를 점검하여 균일한 파단면과 고르게 형성된 가장자리를 확인하세요
• 차원적 정확성: 블랭크 크기가 지나치게 크거나 홀 크기가 작다면 클리어런스 문제라기보다 펀치 또는 다이 컷 펀처 마모를 시사할 수 있습니다
• 부품 평탄도: 절단 가장자리 근처에서 과도한 변형은 클리어런스로 인한 재료 응력에서 비롯될 수 있습니다

로서 블랭킹 공정 문제 해결 전문가 참고: 엣지 품질이 낮은 경우는 일반적으로 펀치와 다이 사이의 클리어런스가 부정확하거나 재료 두께 및 경도가 일정하지 않거나, 펀치 및 다이 마모로 인해 발생합니다. 이러한 원인들을 구별하려면 여러 시험 부품들을 체계적으로 분석해야 합니다

점진적인 클리어런스 조정 수행

시험 결과에서 클리어런스 문제를 나타내면 극적인 변경을 하려는 충동을 억제하십시오. 재료 두께의 1-2% 정도로 점진적인 조정을 통해 클리어런스의 영향을 다른 변수들로부터 분리할 수 있습니다.

다음과 같은 체계적인 조정 방법을 따르십시오:

• 기준 조건 문서화: 현재의 클리어런스 값, 재료 배치 정보, 프레스 설정 및 결과 부품 품질을 기록하십시오
• 한 가지 변수만 조정하십시오: 클리어런스만 조정하고 재료, 속도 및 윤활은 일정하게 유지하십시오
• 충분한 샘플을 운전하십시오: 통계적 유효성을 확보하기 위해 최소한 20~30개의 부품을 수집하십시오
• 결과를 평가하십시오: 엣지 품질, 버 형성 및 치수 안정성을 기준값과 비교하십시오
• 필요 시 반복하십시오: 품질 목표를 달성할 때까지 추가적인 점진적 조정을 수행하십시오

스프링백 보상: 특히 고강도 강재 및 스테인리스 합금과 같은 일부 소재는 블랭킹 후 스프링백 현상이 발생하여 치수 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 고급 다이 보상 방법 에 따르면, 스프링백의 영향을 받은 성형 부품을 기준 부품과 비교 측정하고, 그 차이를 보정하기 위해 다이를 수정합니다. 이는 주로 성형 공정에 적용되지만, 치수 공차가 엄격한 부품을 절단하는 블랭킹 다이의 경우에도 유사한 보상 전략—즉, 재료의 응력 완화 후 목표 치수에 도달하기 위해 공구를 약간 크게 또는 작게 설계하는 것—이 필요할 수 있습니다.

재료 변동성에 대한 보상: 실제 사용되는 재료 배치는 두께, 경도 및 표면 상태에서 서로 다를 수 있습니다. 계산된 클리어런스 값이 한 배치에서는 완벽하게 작동하지만 다른 배치에서는 문제를 일으킨다면 다음을 고려하십시오:

• 입고되는 재료 특성을 측정하고 이에 따라 클리어런스 계산을 조정하십시오
• 공급업체로부터 더 엄격한 재료 허용오차를 지정함
• 신속한 클리어런스 조정이 가능한 다이 설계에 조정 기능을 포함함

생산 피드백을 기반으로 정밀 조정: 생산 운용은 시험 가동에서는 얻을 수 없는 귀중한 데이터를 생성합니다. 다음 지표들을 추적하세요:

• 날 세우기 사이클 간 생산 부품 수
• 시간 경과에 따른 불량률 추세
• 스트리핑 포스 측정값(장비가 있는 경우)
• 정비 중 관찰되는 공구 마모 패턴

이러한 생산 피드백 루프는 초기 계산을 실제에 맞게 최적화된 사양으로 전환시킵니다. 목표는 처음부터 완벽한 정확도를 달성하는 것이 아니라, 특정 재료, 공구 및 품질 요구사항의 조합에 대해 신속하게 최적의 클리어런스 값을 도출할 수 있는 체계적인 프로세스를 구축하는 것입니다.

검증이 완료되고 조정이 정확히 이루어진 후, 많은 제조업체들은 강철 절단 전에 클리어런스 성능을 예측할 수 있는 고급 시뮬레이션 및 정밀 공구 솔루션을 통해 추가적인 최적화를 추구합니다.

고급 공구 및 정밀 다이 솔루션

수동 계산과 시행착오 방식의 조정은 오랫동안 블랭킹 다이 클리어런스 최적화의 핵심이었다. 하지만 강철 조각 하나 자르기 전에 클리어런스 효과를 예측할 수 있다면 어떨까? 최신 CAE 시뮬레이션 기술과 정밀 제조 기술은 엔지니어들이 클리어런스 최적화에 접근하는 방식을 변화시키고 있으며, 비용 절감, 개발 일정 단축, 그리고 전통적으로 다이 개발 과정을 어려웠던 불확실성 제거에 기여하고 있다.

클리어런스 최적화를 위한 CAE 시뮬레이션

단일 프로토타입 다이도 제작하지 않고 수십 가지 클리어런스 구성을 테스트한다고 상상해보라. 이것이 바로 고급 유한요소(FE) 시뮬레이션이 가능하게 하는 것이다. 헬리욘(Heliyon)에 발표된 최근 연구 에 따르면, 블랭킹 공정의 수치 시뮬레이션을 통해 실제 공구가 존재하기 이전에 펀치 하중-변위 곡선 및 절단면 품질에 대한 블랭킹 클리어런스의 영향을 분석할 수 있다.

시뮬레이션이 왜 클리어런스 최적화에 그렇게 강력한지 아래와 같습니다:

• 전체 사이클 예측: 고급 유한요소(FE) 모델을 통해 시트 금속 절단, 스프링백, 펀치 침투 및 스트리핑 단계를 포함한 전체 블랭킹 사이클을 시뮬레이션하여 각 단계에서의 힘 곡선을 제공합니다
• 엣지 품질 시각화: 시뮬레이션은 임의의 클리어런스 구성에 대해 버(burr) 형성, 파손면 특성 및 연마 영역 비율을 예측합니다
• 재료 반응 모델링: 다양한 재료 특성을 가상으로 테스트할 수 있어 여러 배치의 재료로 실시하는 고비용 시험 운전을 없앨 수 있습니다
• 결함 예방: 주름, 균열 및 기타 성형 결함은 실제 양산 부품에서 발생하기 훨씬 전에 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있습니다

산업 시뮬레이션 전문가들이 지적하듯이, 자동차 산업의 모든 판금 부품은 현재 성형 시뮬레이션을 사용하여 개발 및 최적화되고 있습니다. 오늘날의 시뮬레이션 소프트웨어가 사용하기 쉬워졌기 때문에 이러한 접근 방식은 기본적으로 확립된 방법이 되었으며, 제안된 공구 설계의 결과를 판단하기 위해 더 이상 프로토타입 금형을 제작할 필요가 없습니다.

이러한 시뮬레이션에 입력되는 매개변수들은 재료 특성, 판 두께, 금형 형상 및 간격 값과 같은 수작업 계산 값을 반영합니다. 그러나 시뮬레이션은 응력 분포, 재료 흐름 패턴, 최종 부품 품질에 영향을 미치는 국부적인 변형 집중 등 어떤 공식도 따라잡을 수 없는 예측 기능을 추가로 제공합니다.

정밀 제조를 통한 계산된 결과

제조 공정에서 요구되는 허용 오차를 유지할 수 없다면, 아무리 완벽한 계산이라도 의미가 없어집니다. 계산상의 양쪽 0.10mm 여유 치수와 실제 금형에서 존재하는 치수 간의 차이는 부품이 사양을 충족시키는지, 혹은 불량품이 되는지를 결정합니다.

현대의 정밀 다이 제조 기술은 다음 방법들을 통해 이러한 과제를 해결합니다:

• 공차 관리 정밀 가공: 정밀 프레스 성형 기준에 따르면, 고품질 금형과 CNC 제어 프레스를 사용하면 전단 공정에서 ±0.05mm의 치수 공차를 달성할 수 있습니다.
• 다이 간극 제어: 최소한의 간극(일반적으로 재료 두께의 5~10%)을 가진 고정밀 다이는 생산 런 전체에 걸쳐 정확한 절단과 일관된 가장자리 품질을 보장합니다.
• 서보 제어 정밀 가공: 고급 스탬핑 프레스는 실시간 피드백을 기반으로 스트로크 깊이와 속도를 조정함으로써 ±0.01~0.02mm 이내의 반복 정밀도를 제공합니다.

시뮬레이션과 제조 정밀도 간의 관계는 강력한 피드백 루프를 형성한다. 시뮬레이션은 최적의 클리어런스 값을 예측하며, 정밀 제조는 수백만 사이클 동안 이러한 값을 유지하는 금형을 제공한다. 이 조합은 계산된 사양과 생산 현실 사이에 존재하던 기존의 격차를 해소한다.

금형 파트너를 평가할 때는 그들의 역량이 귀하의 클리어런스 요구사항과 어떻게 부합하는지를 고려해야 한다. 전기 안전 사양을 위해 엔지니어가 클리어런스 및 크리피지 거리 계산기를 사용하는 것처럼, 다이 제조업체는 계산된 클리어런스가 실제 금형 성능으로 전환됨을 검증할 수 있는 측정 및 품질 관리 시스템을 입증해야 한다.

계산에서 양산용 금형까지

클리어런스 계산과 양산 준비 완료된 금형 사이의 격차를 해소하기 위해서는 정확한 공식 이상의 것이 필요하다. 시뮬레이션, 제조, 품질 검증을 원활한 워크플로우로 통합하는 종합적인 엔지니어링 역량이 요구된다.

소요의 정밀 스탬핑 다이 솔루션은 이러한 통합 접근 방식을 보여줍니다. 해당 엔지니어링 팀은 금형 생산을 시작하기 전에 CAE 시뮬레이션을 활용하여 간극 설정을 최적화하고, 결함 없는 결과를 예측함으로써 시행착오 비용을 줄입니다. IATF 16949 인증을 통해 일관된 품질 시스템을 확보하고 있으므로, 계산된 간극은 제조된 금형 성능으로 신뢰성 있게 전환됩니다.

고급 금형 파트너를 차별화하는 요소는 무엇인가요?

• 신속한 프로토타이핑 기능: 생산 마감 기한이 촉박할 때는 간극 설정을 빠르게 테스트하는 것이 중요합니다. 소요는 최소 5일 만에 프로토타입을 제공하여 간극 최적화 작업의 신속한 반복을 가능하게 합니다.
• 최초 성공률: 93%의 최초 승인률은 시뮬레이션 기반 금형 개발의 정확성을 보여주며, 반복 횟수가 적을수록 양산 준비 기간이 단축됨을 의미합니다.
• OEM 수준의 엔지니어링: 자동차 등급 품질 요건은 하비 수준의 금형으로 달성할 수 없는 정밀도를 요구합니다.

금형 설계 및 제작 역량을 포괄적으로 확보하려는 제조업체들이 탐색할 경우 샤오이의 자동차 스탬핑 다이 솔루션 현대적인 금형 파트너가 시뮬레이션, 정밀 가공 및 품질 시스템을 통합하여 양산 준비 완료 상태의 결과물을 제공하는 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다.

수동 계산에서부터 시뮬레이션 최적화 및 정밀 제조된 금형으로의 진화는 현재 블랭킹 다이 개발의 현주소를 나타냅니다. 기본 공식은 여전히 동일하지만—클리어런스는 여전히 재료 두께에 백분율을 곱한 값입니다—이러한 계산값을 검증하고 최적화하며 제조하는 데 사용 가능한 도구들은 정밀 프레스 성형에서 달성 가능한 수준을 변화시켰습니다.

기존 클리어런스 문제 해결이 목적이라 할지라도 새로운 금형 사양을 개발 중이든 간에, 정확한 계산 기반 이론과 고급 시뮬레이션, 정밀 제조 역량의 조합은 프레스 성형 공정을 일관되고 고품질의 결과물로 이끌어 줍니다.

블랭킹 다이 클리어런스 계산에 관한 자주 묻는 질문들

1. 블랭킹 공정에서 표준 다이 간격은 얼마인가요?

업계 표준 다이 간격은 재료 종류에 따라 재료 두께당 한쪽 면 기준 5%에서 12% 사이입니다. 연질 알루미늄은 일반적으로 3-5%, 저탄소강은 5-8%, 스테인리스강은 8-10%, 경화된 재료는 10-12%를 필요로 합니다. 전통적인 '한쪽 면 기준 5%'라는 경험칙은 고강도 신소재의 등장으로 인해 더 이상 보편적으로 적용되지 않습니다.

2. 펀치와 다이 간격을 어떻게 계산합니까?

간격은 다음 공식을 사용하여 계산합니다: 한쪽 면 간격 = 재료 두께 × 간격 비율. 총 간격의 경우, 한쪽 면 간격 값을 2배 하면 됩니다. 블랭킹 시에는 부품 크기에서 총 간격을 빼서 펀치 지름을 구하고, 피어싱 시에는 구멍 크기에 총 간격을 더해 다이 개구부 크기를 구합니다. 예: 2mm 스테인리스강을 9% 간격으로 가공 시 = 한쪽 면 0.18mm 또는 총 0.36mm 간격.

3. 블랭킹과 피어싱의 간격 적용 방식 차이는 무엇인가요?

블랭킹 공정에서 다이(die)는 최종 부품 크기를 결정하므로, 다이는 부품 치수와 일치하고 펀치(punch)는 전체 클리어런스만큼 더 작게 제작됩니다. 피어싱 공정에서는 펀치가 구멍의 크기를 결정하므로, 펀치는 구멍 치수와 일치하고 다이 개구부는 전체 클리어런스만큼 더 크게 제작됩니다. 이 구분은 매우 중요하며, 클리어런스를 잘못된 구성 요소에 적용하면 지속적으로 부정확한 부품이 생성됩니다.

4. 잘못된 다이 클리어런스가 부품 품질에 어떤 영향을 미칩니까?

클리어런스가 부족하면 크고 불규칙한 버(burr), 고르지 않은 버니쉬 마크, 도구 수명의 급격한 감소 및 과도한 스트리핑력이 발생합니다. 클리어런스가 과도하면 롤오버형 버, 거친 파단면, 더 작은 버니쉬 영역 및 피어싱 중 진동이 발생할 수 있습니다. 최적의 클리어런스는 최소한의 버 높이, 일관된 1/3 버니쉬 비율, 정상적인 도구 마모 및 깨끗한 소재 분리를 가능하게 합니다.

5. CAE 시뮬레이션이 블랭킹 다이 클리어런스 최적화를 어떻게 개선할 수 있습니까?

CAE 시뮬레이션은 제조 공구 제작 전에 간극 효과를 예측하며, 여러 구성안을 가상으로 테스트할 수 있습니다. 이 기술은 펀치력 곡선, 엣지 품질, 버 형성 및 재료 반응을 포함한 블랭킹 공정 전체를 시뮬레이션합니다. 이러한 접근 방식은 시행착오 비용을 줄이고 개발 일정을 단축시키며 정밀 제조 역량과 결합할 경우 초도 승인률을 90% 이상 달성하는 데 기여합니다.