TL;DR

정확하게 자동차 부품의 프레스 톤수 계산 금속 스탬핑과 사출 성형의 경우 서로 다른 접근 방식이 필요하며, 현대 소재에 대한 중요한 경고가 동반됩니다. 금속 스탬핑의 기본 공식은 톤수 = 둘레 × 두께 × 전단 강도 입니다. 그러나 고강도 강재(AHSS)의 경우 표준 계산법은 위험하게 실패할 수 있으며, 이는 인장 강도와 가공 경화 특성이 높아 순수 강철 대비 요구 힘이 3~5배까지 증가할 수 있기 때문입니다.

사출 성형 응용 분야에서는 주요 공식이 클램프력 = 투영 면적 × 클램프 계수 (벽 두께에 따라 일반적으로 2~5톤/in² 범위)입니다. 엔지니어링 팀은 최대 톤수뿐만 아니라 딥드로우 공정 중 정지(stalling)를 방지하기 위한 프레스의 에너지 용량 (플라이휠 에너지)도 반드시 검증해야 합니다. 다이 설계를 확정하기 전에 항상 유한 요소 해석(FEA)을 통해 계산 결과를 검증하십시오.

AHSS 패러다임 전환: 왜 기존 공식이 통하지 않는가

자동차 부문에서는 부드러운 강철에서 고급 고강도 강철 (AHSS) 으로의 전환으로 1980 년대의 "손가락 규칙" 계산이 쓸모 없게되었습니다. 전통적인 규칙 (길이 × 두께 × 상수) 가 일반 브래킷에 효과가 있지만 B 기둥이나 차시 강화와 같은 현대 자동차 구조 부품에 심각한 안전 위험을 초래합니다.

두 단계 (DP) 와 3 세대 철강과 같은 AHSS 등급은 이제 1180 MPa의 팽창 강도를 정기적으로 초과합니다. 이것은 "배배 효과"를 도입하는데, 재료를 깎거나 형성하는 데 필요한 힘은 선형적으로 확장되지 않습니다. AHSS Guidelines 기존 예측에서 요구되는 톤량을 과소평가하는 경우가 많고, 이는 프레스 스탠드나 재난적인 프레임 손상을 초래한다는 경고를 합니다.

또한 엔지니어들은 가공 경화 일반 연강은 상대적으로 일정한 특성을 유지하는 반면, AHSS는 변형되면서 현저히 강화됩니다. 초기 항복 강도가 980MPa인 재료가 성형 공정 중에 100MPa 이상 증가할 수 있습니다. 따라서 재료의 초기 특성만을 기준으로 선택한 프레스는 정격 최대 톤수가 충분해 보이더라도 스트로크를 완료하는 데 필요한 에너지 곡선이 부족할 수 있습니다.

파트 1: 금속 스탬핑 톤수 계산

자동차 구조 부품의 경우, 정확한 톤수 계산은 전단 및 인장 파손의 물리학에서 시작됩니다. 절단(블랭킹/파이싱) 작업인지 성형(드로잉/벤딩) 작업인지에 따라 계산 방법이 다릅니다.

기본 공식: 블랭킹 및 파이싱

시트 금속을 절단하기 위해 필요한 힘을 계산하는 기본 공식은 다음과 같습니다.

T = L × t × Ss

• T = 톤수(필요한 힘)
• L = 절단 총 길이(둘레)
• t = 소재 두께
• 봄 여름 시즌 = 재료의 전단 강도

중요한 재료 조정: 표준 온화 강철의 경우, 력 강도는 종종 력 강도의 80%로 추정됩니다. 하지만 고강성 자동차 합금 용품의 경우 공장 인증서를 확인해야 합니다. 일반적인 상수를 사용하는 것은 저용량 프레스의 가장 흔한 원인입니다.

벗기 와 안전 을 위한 수정

절단력은 방정식의 일부일 뿐입니다. 당신은 추가해야합니다 어내는 힘 스프링백으로 인해 단단하게 잡히는 재료에서 펀치를 끌어내기 위해 필요한 힘. AHSS의 경우, 힘은 절단 힘의 20%에 도달할 수 있습니다. 따라서 전체 요구되는 톤매치 ($T_{total}$) 는 일반적으로 다음과 같이 계산되어야 합니다.

$T_{total} = T_{cutting} imes 1.20$ (안전 및 벗기 요인)

생산 에서 실용적 인 적용

이론적인 계산에서 물리적 생산으로 넘어갈 때 장비의 능력은 제한적인 요소가 됩니다. 빠른 프로토타입 제작에서 대량 생산에 이르는 간격을 줄이기 위해 제조업체는 다양한 인쇄 용량을 가진 파트너를 선택하는 것이 중요합니다. 기업들 소이 메탈 테크놀로지 자동차 제어 팔과 하위 프레임의 높은 힘 요구 사항을 수용하기 위해 최대 600톤의 프레스를 사용하며 이론적 계산이 IATF 16949 인증 실행에 부합하는지 보장합니다.

부분 2: 주사형 클램프 톤

금속 스탬핑이 차체 토론을 지배하는 동안, "자동차 부품"의 상당 부분은 주사 조형으로 생산 된 내부 및 미적 구성 요소를 의미합니다. 여기서 중요한 측정은 클램프 톤매지 (Clamp Tonnage) 입니다. 주입 압력에 대항하여 폼을 닫는 데 필요한 힘입니다.

계획된 면적 공식

클램프 힘의 추정을 위한 산업 표준 공식은 다음과 같습니다.

F = A × CF

• 연료 분사 압력 테스트 게이지 키트 = 클램프 힘 (톤)
• A = 전체 예상 부지 (주행자 포함)
• Cf = 클램프 인수 (평방인치/cm에 톤)

자동차 특화: 얇은 벽과 높은 흐름

일반 소비자 플라스틱은 23톤/사각형인치의 클램프 인치를 사용할 수 있습니다. 그러나, 반퍼나 얇은 벽의 기기 패널과 같은 자동차 부품은 일반적으로 물질이 얼기 전에 구멍을 채우기 위해 더 높은 주입 압력을 필요로 합니다. RJG Inc. 이러한 까다로운 응용 프로그램에서 클램프 인수는 종종 1인치당 3~5톤 - 그래요 또한, 플래시를 방지하기 위해 10%의 안전 간격을 추가해야 하며, 압축기가 절대적인 한계보다는 안정적인 창 내에서 작동하도록 보장해야 합니다.

고급 크기: 에너지 대 최고 톤

자동차 프레스 선택에서 일반적인 오류는 혼란스럽다 수량량 등급 - 에너지 용량 - 그래요 500톤의 프레스 (press) 는 스트로크의 가장 밑부분 (Bottom Dead Center) 근처에 500톤의 힘을 전달할 수 있습니다. 자동차 부품이 깊은 수직을 필요로 하는 경우 (예를 들어, 4인치 깊이의 오일 패인), 모양은 바닥에서 몇 인치 이상 시작됩니다.

이 높이에선, 프레스 기계적 이점은 낮고, 사용 가능한 톤량은 크게 "하락"된다. 더 중요한 것은, 깊은 도영은 플라이휠에서 엄청난 양의 에너지를 소비합니다. 금속을 움직이기 위해 필요한 에너지가 플라이휠의 저장된 운동 에너지를 초과하면, 압력은 톤급 등급에 관계없이 멈출 것입니다. 제작자 "통량 곡선"을 무시하는 것이 자동차 스탬핑에서 모터 번화와 클러치 고장의 주요 원인이라는 점을 강조합니다.

역량 의 위험

고탄력 링 작업은 물질이 부서지면 엄청난 에너지를 즉시 방출합니다. 이것은 "반면 톤" (또는 스냅-스너치) 를 생성하여, 압력 구조를 통해 충격 파도를 다시 보내줍니다. 표준 프레스에서는 용량의 약 10%의 역부하를 견딜 수 있지만 AHSS 절단에서는 20%를 초과하는 역부하를 생성 할 수 있습니다. 반복적인 충격 피로로 인해 프레스 프레임이 균열되고 민감한 전자 장치가 파괴됩니다. 이 위험을 완화하기 위해 수압 완충기나 전문적인 서보 프레스가 종종 필요합니다.

시뮬레이션의 역할 (AutoForm/FEA)

작업 경화, 마찰 계수 및 복잡한 기하학의 변수들을 감안할 때, 수동 계산은 최종 사양이 아닌 추정치로 간주되어야 합니다. 주요 자동차 공급업체들은 이제 최종 프레스 선택에 대해 AutoForm과 같은 유한 원소 분석 (FEA) 소프트웨어를 사용하도록 명령합니다.

시뮬레이션은 공식이 놓치는 통찰력을 제공합니다. 예를 들어:

• 액티브 결합력: 도출 도면 동안 시트를 고정시키는 데 필요한 변수 힘
• 지역 경화 지도: 형성 과정에서 재료의 강도 스파이크가 정확히 어디에 있는지 시각화합니다.
• 마찰 진화: 윤활유 분해가 중동에서 톤급 요구 사항에 어떤 영향을 미치는지

에 따르면 스탬핑 시뮬레이션 , 프로세스를 디지털 방식으로 검증하면 물리적 트라이아웃 중 발생할 수 있는 '다이 크래시(die crashes)'의 막대한 비용을 방지할 수 있습니다. 견적 목적을 위해 시뮬레이션 결과의 상한 값을 항상 사용하여 재료 배치 변동성을 고려해야 합니다.

톤파지 계산에서의 기술적 정밀성

자동차 부품의 프레스 톤파지 계산 오차 허용 범위는 이제 사라졌습니다. 고강도 합금재의 도입으로 인해 프레스 용량 산정을 낮게 설정하는 것은 더 이상 단순한 효율성 문제를 넘어서, 장비와 안전에 치명적인 위험이 됩니다. 엔지니어들은 정적 공식을 넘어선 재료 거동, 에너지 곡선 및 시뮬레이션 데이터의 동적 이해로 나아가야 합니다.

최대 하중과 에너지 용량을 명확히 구분하고 FEA를 통해 결과를 검증함으로써 제조업체는 자산을 보호하고 결함 없는 부품 납품을 보장할 수 있습니다. 이처럼 높은 리스크가 따르는 환경에서 정밀성은 단순한 목표가 아니라 유일한 운영 기준입니다.

자주 묻는 질문

1. 유압 프레스와 기계식 프레스의 톤수에는 어떤 차이가 있나요?

유압 프레스는 스트로크의 어느 지점에서나 정격 톤수의 전력을 공급할 수 있으므로 초기부터 힘이 필요한 심층 드로잉 작업에 이상적입니다. 반면 기계식 프레스는 하사점(Bottom Dead Center) 근처에서만 정격 톤수를 낼 수 있으며, 상위 위치에서는 플라이휠의 에너지에 의해 제한을 받습니다.

2. 재료 두께가 톤수 계산에 어떤 영향을 미치나요?

블랭킹 공정에서 톤수는 재료 두께에 비례합니다. 두께가 두 배가 되면 필요한 힘도 두 배가 됩니다. 그러나 벤딩 및 성형 공정에서는 두께 증가에 따라 힘이 지수적으로 증가하며, 종종 부하를 관리하기 위해 다이 개구부 폭을 조정해야 합니다.

3. 프레스 톤수에 여유 마진이 필요한 이유는 무엇인가요?

재료의 두께 차이(예: 압연소에서 나오는 더 두꺼운 배치), 공구 마모(무딘 펀치는 더 큰 힘이 필요함), 프레스가 최대 용량에서 작동함으로써 프레임과 구동 시스템의 마모가 가속화되는 것을 방지하기 위해 20%의 안전 마진을 추천합니다.