프레스 톤수 계산기

스탬핑용 프레스 톤수는 어떻게 계산하나요?

프레스 톤수 계산은 블랭킹, 굽힘, 드로잉 작업에 필요한 힘을 결정한다. 블랭킹/피어싱의 경우 힘은 절단 둘레 × 재료 두께 × 전단강도와 같다. 전단강도는 합금에 따라 보통 재료 인장강도의 60-80%이다.

굽힘력은 방식에 따라 다르다: 에어 벤딩이 가장 적은 힘을 요구하고(F = K×S×t²×L/W, W는 다이 개구부), 보터밍은 3-5배, 코이닝은 에어 벤딩의 5-8배가 필요하다. 딥 드로잉 힘은 펀치 직경, 두께, 인장강도, 드로잉비에 좌우되며 — 한계 드로잉비(LDR)를 초과하면 파단이 발생한다.

재료 물성 편차, 공구 마모, 다이 정렬, 공정 불확실성을 감안해 계산된 모든 힘에 20-30%의 안전계수를 적용한다. 선정하는 프레스는 안전계수를 포함한 총 계산 힘을 초과해야 한다. 프레스 용량을 한 단계 더 크게 잡는 것이 표준 관행이다.

Formula: 블랭킹력 = 둘레 × 두께 × 전단강도 에어 벤딩력 = (K × UTS × t² × L) / W 드로잉력 = π × D × t × UTS × ((D₀/D) − C) 합계 = 힘의 총합 × 안전계수

계산 예시

2 mm SPCC 강판(전단강도 190 MPa)에서 직경 50 mm 원형 블랭킹: 둘레 = π × 50 = 157.1 mm. 힘 = 157.1 × 2 × 190 = 59,698 N ≈ 6.09톤. 25% 안전계수 적용: 6.09 × 1.25 = 7.61톤. 도구는 10톤 단위로 올림하므로 10톤으로 표시한다.

이 계산기를 사용할 때

• 새 프레스 금형의 올바른 프레스 용량 선택 — 부족한 프레스는 정지 또는 손상을 초래하고, 과대한 프레스는 자본 투자 낭비
• 새 프레스 작업을 견적하고 작업장의 어떤 프레스가 필요 톤수를 처리할 수 있는지 결정해야 할 때
• 여러 스테이션이 있는 프로그레시브 금형을 설계하고 프레스 크기를 정하기 위해 모든 작업의 힘을 합산해야 할 때
• 기존 프레스가 더 두꺼운 재료나 더 단단한 합금의 새 부품에 충분한 용량을 가지고 있는지 평가할 때

피해야 할 일반적인 실수

• 블랭킹 힘 계산에 전단 강도 대신 인장 강도 사용 — 전단 강도는 일반적으로 인장 강도의 60-80%이며; 인장 강도를 사용하면 톤수를 25-40% 과대 평가합니다
• 안전율 포함을 잊음 — 공구 마모, 재료 변동, 정렬 불량을 고려하여 20-30%의 여유가 필수적입니다
• 공구 전단각을 고려하지 않음 — 블랭킹 공구의 펀치 전단은 스트로크에 걸쳐 힘을 분산시켜 피크 힘을 줄이므로 더 작은 프레스 사용이 가능할 수 있습니다
• 스트리핑 힘 무시 — 재료에서 펀치를 빼내는 힘은 총 프레스 요구사항에 5-10%를 추가하며, 프로그레시브 금형에서 간과해서는 안 됩니다

결과 해석 방법

• 권장 프레스 톤수가 프레스 용량에 근접(>80%)하면, 공구 전단각으로 힘을 줄이거나 여러 스테이션으로 작업을 분할하는 것을 고려하십시오
• 프로그레시브 금형에서 다중 작업은 모든 힘을 합산해야 합니다 — 블랭킹, 피어싱, 벤딩, 드로잉 단계가 모두 동시에 기여합니다
• 딥 드로잉 힘은 드로잉 비율이 2.0을 초과하면 급격히 증가 — 계산기가 높은 드로잉 비율에서 높은 힘을 보여주면 다단 드로잉을 계획하십시오

관련 표준 및 참고문헌

• ISO 11093 — 프레스 — 유압 프레스의 안전 요구사항
• JIS B 0130 — 금속 프레스 성형에 사용되는 용어 사전
• Machinery's Handbook — 프레스 작업 공식 및 톤수 계산
• OSHA 29 CFR 1910.217 — 기계식 동력 프레스 안전 요구사항

자주 묻는 질문

실제 프레스 하중이 계산값과 다른 이유는 무엇인가요?

계산값은 날카로운 금형과 이상적인 조건을 가정합니다. 실제 하중은 절단날이 마모되면서 10-15% 증가합니다(무딘 금형은 최대 50% 더 큰 힘이 필요할 수 있습니다). 그 외 요인: 소재 두께 공차, 전단부의 가공경화, 동시 다중 작업, 정렬 불량 등이 있습니다. 항상 20-30%의 안전 여유를 두고 로드셀로 톤수를 모니터링하십시오.

필요 프레스 톤수를 줄이려면 어떻게 하나요?

블랭킹의 경우: 펀치에 시어각(소재 두께의 2배)을 적용하거나, 피어싱 작업을 시차 배치하거나, 큰 둘레에는 니블링을 사용합니다. 벤딩의 경우: V다이 개구부를 넓히고(다이가 넓을수록 힘 감소), 보터밍 대신 에어 벤딩을 사용합니다. 드로잉의 경우: 한 번의 깊은 드로잉 대신 다단 드로잉을 적용하고, 적절히 윤활하며, 블랭크 홀더 압력을 최적화합니다.

프레스 용량과 필요 톤수의 차이는 무엇인가요?

프레스 용량은 정격점(기계식 프레스의 경우 일반적으로 하사점 위 12.7 mm)에서 프레스가 전달할 수 있는 최대 힘입니다. 필요 톤수는 실제 힘이 필요한 스트로크 위치에서의 용량을 초과해서는 안 됩니다. 기계식 프레스는 스트로크를 통해 변하는 톤수 곡선을 가지며 — 최대 힘은 하부 근처에서만 사용 가능합니다.