정밀 제조를 위한 다이 세트 구성 요소

TL;DR

다이 세트는 금속 프레스 성형 다이의 기초 골격으로, 상부 및 하부 플레이트인 다이 슈(die shoes)로 구성됩니다. 이러한 다이 슈는 다른 모든 기능 부품들을 극도로 정밀하게 고정하고 정렬하는 역할을 합니다. 가장 중요한 부품으로는 정렬을 보장하는 가이드 핀과 부싱, 그리고 소재를 실제로 절단하고 성형하는 작업 부품인 펀치와 다이 버튼 등이 있습니다.

기초: 다이 세트, 다이 슈 및 플레이트

복잡성에 관계없이 모든 프레스 성형 다이는 견고한 기초 위에 구축됩니다. 이 기초는 상부 및 하부 다이 슈와 다양한 플레이트로 구성된 다이 세트를 포함하며, 다른 모든 작동 부품들이 장착되는 강성 있는 골격 역할을 합니다. 이 부품들의 주요 기능은 고압의 프레스 성형 사이클 동안 도구의 상부와 하부 반쪽 사이의 정확한 위치 관계를 유지하는 것입니다. 이러한 안정적인 기초 없이는 부품의 정확성과 일관성을 달성하는 것이 불가능합니다.

다이는 일반적으로 강철 또는 알루미늄의 두꺼운 판으로부터 가공됩니다. 다음 기사에 따르면 제작자 , 강철은 흔히 사용되지만 알루미늄은 경량이며 빠르게 가공이 가능하고 우수한 충격 흡수 성능을 제공하기 때문에 인기 있는 선택입니다. 따라서 전단 다이(blanking dies)에 이상적입니다. 판재는 매우 엄격한 공차 내에서 완전히 평평하고 평행하도록 밀링 또는 연마를 통해 정밀 가공되어야 합니다. 하부 다이 샌드(Shoe)는 종종 슬러그와 잔재물이 프레스 베드로 떨어질 수 있도록 개구부를 갖추고 있어 작업 영역을 깨끗하게 유지합니다.

다이 세트의 두께와 재료는 다이가 견뎌야 하는 힘에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 금속을 막대한 압력 아래에서 압착하는 코인링 다이는 단순한 벤딩 다이보다 훨씬 더 두껍고 강건한 다이 세트를 필요로 합니다. 다이 세트의 전반적인 품질은 공구 수명, 생산되는 부품의 정확도 및 장기적인 유지보수 요구 사항에 직접적인 영향을 미칩니다. 잘 제작된 다이 세트는 성공적인 스탬핑 작업을 보장하는 첫 번째 단계입니다.

정밀 정렬 시스템: 가이드 핀, 부싱 및 힐 블록

다이 세트는 기반을 제공하지만, 정밀 정렬 시스템은 상부 및 하부 다이 슈가 완벽하게 동기화되어 작동하도록 보장합니다. 이 시스템의 주요 구성 요소는 가이드 핀과 부싱입니다. 가이드 핀은 가이드 포스트라고도 하며, 한쪽 다이 슈에 장착된 경질의 정밀 연마 샤프트로, 반대편 슈의 해당 부싱 안으로 미끄러져 들어갑니다. 이러한 맞물림은 프레스의 매 스트로크마다 작업 부품들이 의도한 대로 정확하게 만나도록 보장하며, 이는 엄격한 허용오차를 유지하고 공구 손상을 방지하는 데 매우 중요합니다.

가이드 핀과 부싱에는 마찰식과 볼 베어링식의 두 가지 주요 유형이 있다. 마찰식 핀은 내마모성 소재(예: 알루미늄브론즈)로 라이닝 처리된 부싱 내부에서 슬라이딩하는 단단한 강철 핀이며, 이 라이닝에는 자체 윤활을 위한 그래파이트 플러그가 포함될 수 있다. 반면 볼 베어링 방식 핀은 케이지 안에 장착된 일련의 볼 베어링 위를 움직이며, 마찰을 크게 줄여준다. 이를 통해 과도한 열 발생 없이 더 높은 작동 속도를 구현할 수 있으며 다이 반쪽을 정비를 위해 분리하기도 더 수월하다.

측면 추력을 크게 발생하는 작동에서는 가이드 핀만으로는 휨을 방지하기에 충분하지 않을 수 있습니다. 이럴 때 힐 블록과 힐 플레이트가 사용됩니다. 힐 블록은 다이 슈의 양쪽에 장착되는 견고한 강철 블록으로, 측방향 하중을 흡수하기 위해 맞물려 작동합니다. 마모 플레이트에는 종종 갈림 현상을 방지하기 위해 강철과 알루미늄 브론즈처럼 서로 다른 금속이 사용됩니다. 힐 블록은 측면 추력을 흡수함으로써 가이드 핀이 휘는 것을 방지하고 정밀한 절단 및 성형 부품들의 정렬이 완벽하게 유지되도록 보호합니다.

작업 부품: 펀치, 버튼, 스트리퍼

판금을 절단하고 성형하는 실제 작업을 수행하는 부품들은 펀치, 다이 블록(또는 버튼), 그리고 스트리퍼입니다. 펀치는 해당 공정을 수행하기 위해 아래로 구동되는 남성 부품으로, 일반적으로 경화된 공구강 또는 초경합금으로 만들어집니다. 다이 버튼 또는 다이 매트릭스는 하부 다이 샤에 위치한 여성 부품입니다. 펀치와 다이 버튼 사이의 형상과 클리어런스는 구멍의 크기나 벤딩 각도와 같은 성형 부품의 최종 특성을 결정합니다.

펀치가 소재를 천공하거나 성형한 후, 상승 동작 시 소재가 펀치에 붙어 올라가는 경향이 있습니다. 스트리퍼는 이러한 현상을 방지하는 역할을 합니다. 스트리퍼는 펀치 주위를 둘러싸고 있는 압력 부하 플레이트로, 프레스 램이 위로 이동할 때 스트리퍼가 소재를 아래 다이에 고정시켜 펀치가 깨끗하게 빠져나갈 수 있도록 합니다. 이 작동은 부품의 변형을 방지하고 고속 운전을 가능하게 하는 데 필수적입니다. 스트리퍼는 고정식 또는 스프링 부하식으로 설계될 수 있으며, 스프링 부하식은 보다 조절된 압력을 제공합니다.

이러한 작업 부품들의 설계 및 재료 선정은 공구 수명과 부품 품질에 있어 매우 중요합니다. 다음에 의해 설명된 바와 같이 Dynamic Die Supply , 펀치와 다이 블록은 반복적인 충격과 마모에 견딜 만큼 단단한 재료로 만들어져야 합니다. 이러한 부품들 사이의 상호작용과 더불어 작업물을 고정시키는 압력 패드의 작동이 성형 공정의 성공 여부를 결정합니다. 일관되고 고품질의 부품을 효율적으로 생산하기 위해서는 정확한 정렬, 날카로운 절단 에지, 그리고 효과적인 스트리핑이 모두 필수적입니다.

프로그레시브 다이와 스탬핑 다이의 구성 요소 차이

모든 다이는 기본적인 구성 요소를 공유하지만, 그 구성과 복잡성은 다이 유형에 따라 크게 달라집니다. 가장 일반적인 두 가지 유형은 단일 공정 스탬핑 다이와 프로그레시브 다이입니다. 단일 공정 다이는 프레스 한 번의 스트로크당 하나의 작업만 수행하며, 예를 들어 부품의 블랭킹이나 플랜지 굽힘 작업 등이 이에 해당합니다. 구성 부품이 비교적 단순하여 하나의 작업만 완수하는 데 집중됩니다. 이러한 다이는 보통 소량 생산이나 간단한 부품 형상에 사용됩니다.

반면에 프로그레시브 다이(Progressive die)는 훨씬 더 복잡한 공구로, 여러 개의 스테이션에서 동시에 다양한 작업을 수행한다. 재료의 스트립이 다이를 통해 이송되며, 각 스테이션에서 서로 다른 절단 또는 성형 작업이 이루어진다. 이를 통해 프레스의 매 스트로크마다 완전하고 복잡한 부품을 생산할 수 있다. 따라서 프로그레시브 다이는 단일 대형 다이 세트 내에 수많은 펀치, 버튼 및 성형 공구 세트를 포함하고 있으며, 각 스테이션에서 스트립의 위치를 정확히 맞추기 위한 파일럿 핀(pilot pins)과 재료를 부드럽게 이동시키는 스톡 리프터(stock lifters)와 같은 추가 부품들도 포함된다.

이러한 복잡한 공구의 설계 및 제작에는 상당한 전문 지식이 필요하다. 대량 생산이 요구되며 정교한 부품이 필요한 산업 분야에서는 맞춤형 자동차 스탬핑 다이(custom automotive stamping dies) 제조업체 유사한 구성 요소들은 종종 고급 시뮬레이션과 프로젝트 관리를 활용하여 효율성과 정밀도를 보장하는 프로그레시브 다이를 제작합니다. 단일 공정 다이와 프로그레시브 다이 중 선택은 생산량, 부품 복잡성 및 예산에 따라 달라지며, 프로그레시브 다이의 초기 비용은 훨씬 높지만 대량 생산 시 개별 부품당 비용은 현저히 낮아집니다.

다이 세트 구성 요소에 대한 자주 묻는 질문

1. 금형의 부품들은 무엇이라고 불리나요?

판금 다이의 주요 부품으로는 기반 역할을 하는 다이 세트(상부 및 하부 다이 슈)가 있습니다. 정렬을 위한 가이드 핀과 부싱, 절단 및 성형을 위한 펀치와 다이 버튼(또는 블록), 펀치에서 재료를 제거하기 위한 스트리퍼 플레이트, 필요한 힘을 제공하는 다양한 스프링 등이 핵심 기능 부품입니다.

2. 다이캐스팅의 구성 요소는 무엇입니까?

다이캐스팅은 프레스 성형과 다른 제조 공정이며, 서로 다른 부품을 사용합니다. 다이캐스팅 기계는 금형(다이)을 사용하며, 일반적으로 고정된 커버 다이와 움직이는 이젝터 다이로 구성된 두 개의 반으로 나뉩니다. 내부에는 응고된 제품을 밀어내는 이젝터 핀 시스템, 제품의 형상을 형성하는 캐비티, 그리고 용융 금속이 캐비티로 흐르도록 하는 러너 또는 게이트가 있습니다. 사용되는 합금도 다르며, 일반적으로 아연, 알루미늄 또는 마그네슘을 사용합니다.

3. 다이 세트의 구조적 상세 사항은 무엇인가요?

다이 세트의 구조는 상부 및 하부 다이 슈로 불리는 두 개의 정밀 가공된 플레이트를 중심으로 이루어집니다. 이러한 플레이트들은 가이드 핀과 부싱에 의해 정렬됩니다. 펀치 리테이너, 다이 블록, 스트리퍼 플레이트 등 다른 모든 부품들이 이 슈들에 단단히 장착됩니다. 전체 어셈블리는 정확하고 반복적으로 부품을 생산하기 위해 프레스에 설치할 수 있는 독립적인 공구로 설계되었습니다.