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| 명칭 | |
| 일본어 | プレス金型 |
| 영어 | Die[1] |
| 한국어 | 프레스 금형 |
1. 개요
프레스 금형은 말 그대로 프레스 가공으로 제품을 만들어내는 금형을 말한다. 쉽게 말해서 강력한 힘으로 금속 판재를 찍어서 가공하는 큰 틀이라고 할 수 있다.정밀 프레스 금형은 마이크로미터(μm) 단위로 부품의 정확도가 요구되고, 이에 따라 각 부품의 가공한계를 고려한 설계가 이루어 져야한다.
프레스 금형의 설계에는 판재의 두께(t)가 중요하게 여겨진다.
2. 구조
프레스 금형의 부품은 크게 세가지로 나눌 수 있다.- 제품을 가공하는 펀치(Punch)
- 제품을 눌러서 지지하는 스트리퍼(Stripper)
- 제품의 가공을 받아주는 다이(Die)
이 부품의 특성에 따라 프레스 금형의 종류가 나뉘며, 각각 장단점을 가지고 있어 제품마다 다른 종류의 금형을 가지고 있다.
2.1. 펀치
펀치(Punch)는 프레스 금형의 가장 중요한 부품 중 하나로, 금속 판재를 직접 가공하는 역할을 맡는다.2.2. 스트리퍼
스트리퍼(Stripper)는 프레스 금형에서 판재를 눌러서 가공시에 판재가 이탈하지 않도록 잡아주는 역할을 한다.스트리퍼를 고정부인 다이에 고정시킨 고정 스트리퍼 방식과, 가동부인 펀치쪽에 고정시킨 가동 스트리퍼 방식이 있으며 일반적으로는 가동 스트리퍼 방식이 치수가 안정되어 있어 정밀한 금형에 사용된다.
2.3. 다이
다이(Die)는 프레스 금형에서 펀치와 함께 재료를 가공하는 역할을 맡는다.전단 가공의 경우, 펀치와 다이간의 간격(클리어런스)가 중요하게 여겨지며, 이 간격을 잘 조절하면 이상적인 전단면을 얻을 수 있다.
클리어런스가 좁을 경우 펀치가 재료를 뚫어내는 구간이 길어져 마모가 심하게 일어난다. 반대로 클리어런스가 너무 넓으면 재료가 찢어지는 형태에 가까워져서, 버(Burr)가 발생할 가능성이 높아진다. 따라서 이상적인 클리어런스는 뚫어낸 제품의 단면이 전단면(펀치가 가공한 부분)과 파단면(제품이 찢어진 부분)이 1:1의 비율을 이루고 있는 수치여야 한다.
굽힘 가공의 경우, 펀치와 다이의 형태에 따라 제품이 구부러졌다가 스프링백으로 탄성변형하기 때문에 노리는 형상보다 조금 더 깊게 굽히는 것이 중요하다.
3. 종류
프레스 금형을 분류하는 방식은 여러가지가 있지만, 보통은 한번 찍어낼 때 마다 동시에 이루어지는 가공수나 각 부품의 형태 등으로 나눌 수 있다.3.1. 단발 금형
한 번에 제품을 하나씩 찍어내는 금형을 말한다. 찍어낸 제품을 사용하는 블랭킹 금형이 보편적이다.3.2. 프로그레시브 금형
한 번 찍을 때 여러가지 공정이 순차적으로 이루어져 최종적으로 복잡한 형상의 제품이 만들어지는 금형이다.단순한 공정을 반복해서 복잡한 형상을 순차적으로 만들어가는 것이 중요하기 때문에 최적의 공정 순서를 찾아내는 공정설계능력을 필요로 하며, 제품을 제대로 보내기 위한 각종 부품들이 추가로 들어가기 때문에 단발 금형에 비해 금형 설계의 난이도가 급격히 올라간다.각 공정마다 부품이 달라지고, 이전 공정이 이후 공정에 영향을 미치는 일이 많다보니 아직도 3D CAD를 이용한 설계보다는 2D CAD를 통한 설계가 많이 남아있다.
4. 특징
프레스 금형은 금형 중에서도 압도적인 생산능력을 가지고 있어 설계능력에 따라 수십, 수백만개의 제품을 한 번에 찍어낼 수 있다.반면에 그러한 설계능력을 가지기까지가 상당한 노력과 지식이 요구되며, 짧게는 5년에서부터 10년까지의 기간을 충분히 들이지 못한다면 제몫을 해낼 수 없는 직종이기도 하다.
정밀 금형의 경우 설계도 물론이지만 생산 업무가 매우 중요하게 되며, 1μm 단위로 부품의 정확도를 맞춰줘야 할 경우가 있다. 따라서 단순히 조립만 했다고 끝이 아니라 조립 후 각 부품이 포켓에서 나와있는 높이, 프레스 기계의 조건, 펀치와 다이간의 클리어런스, 실제 부품에서 생겨나는 가공 R 등이 제품에 직접적인 영향을 미치게 되어 이를 미세하게 조정해주는 과정이 필요하다.
[1] 다이 플레이트 및 하형을 다이라고도 하지만, 개방형 금형 전체를 통틀어서 다이라고 하기도 한다.