판금 설계: 전개도와 연신율이 중요한 이유

판금 설계에서 전개도(Flat Pattern)와 연신율(Elongation Rate)은 제품의 가공 정확도와 원가 절감을 위해 필수적으로 고려해야 할 요소입니다. 이 두 가지 요소를 이해하면 소재의 낭비를 줄이고, 최적의 가공 방식을 선택하며, 조립의 정확성을 높일 수 있습니다.

 

 

1. 전개도의 중요성

1) 정확한 전개도로 가공 오차 최소화

판금 가공은 기본적으로 절단 → 절곡(벤딩) → 조립의 과정으로 진행됩니다. 이때, 절곡되는 부분의 소재 변형을 고려한 전개도를 작성해야 실제 제품과 일치하는 부품을 제작할 수 있습니다.

예를 들어, 전개도를 계산할 때 굽힘 허용량(Bend Allowance, BA) 또는 굽힘 공제(Bend Deduction, BD)를 고려하지 않으면 실제 제작된 부품의 크기가 오차 범위를 벗어날 수 있습니다.

 

2) 가공 비용 절감과 소재 절약

판금 가공에서는 원재료(시트 금속)의 낭비를 최소화하는 것이 중요합니다.

효율적인 전개도 설계를 통해 한 장의 시트에서 최대한 많은 부품을 배치할 수 있도록 하면 자재 비용 절감이 가능하며CNC 절단, 레이저 커팅, 워터젯 절단 등의 가공 방식을 고려하여 전개도를 최적화하면 가공 시간을 단축할 수 있죠.

 

예시

✔ 전개도 최적화를 통해 소재 낭비율을 5% 줄이면, 대량 생산 시 수백만 원 이상의 비용을 절약할 수 있답니다.

 

2. 연신율의 중요성

1) 판금의 연신율에 따른 굽힘 반경 결정

금속 소재는 각기 다른 연신율을 가지고 있으며, 이는 굽힘 반경(Bend Radius)에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 연신율이 높은 소재(예: 알루미늄, 연강)는 굽힘 반경이 작아도 균열이 발생하지 않음.
• 연신율이 낮은 소재(예: 스테인리스강, 고장력강)는 큰 굽힘 반경을 적용해야 크랙(crack)이 발생하지 않음.

 

💡 연신율 고려 없이 작은 굽힘 반경을 적용하면 균열이 발생하여 불량률이 증가할 수 있음.

 

2) 가공 후 변형 예측 및 보정 가능

판금 가공 후, 절곡된 부분에서는 내부 압축과 외부 인장이 발생합니다.

이때, 연신율을 고려한 전개 길이를 계산하지 않으면 실제 제품의 치수가 맞지 않을 수 있기 때문에 K-팩터(K-Factor)를 사용하여 굽힘 공식을 적용하면 보다 정밀한 가공이 가능합니다.

 

📌 K-팩터 공식

BA=2π(R+K×T)×(θ/360)

 

• BA: 굽힘 허용량(Bend Allowance)
• R: 굽힘 반경(Bend Radius)
• T: 판금 두께(Thickness)
• K: 중립축 계수(K-Factor, 일반적으로 0.3~0.5)
• θ: 굽힘 각도(Bend Angle)

이 공식을 활용하면 실제 가공 후에도 설계 치수와 동일한 결과를 얻을 수 있습니다.

 

결론

판금 설계에서 전개도와 연신율을 정확히 고려하는 것은 가공 정밀도 향상, 원가 절감, 생산성 증대의 핵심 요소입니다.

전개도를 최적화하면 소재 낭비를 줄이고 가공 효율을 높일 수 있으며 연신율을 고려하면 균열 방지 및 가공 후 변형을 최소화할 수 있습니다.

따라서, 정확한 전개도 작성과 연신율을 고려한 설계는 성공적인 판금 가공의 필수 요건이라고 할 수 있습니다.

 

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