자동차부품 제조 공정

프레스는 자동차 부품의 시작점입니다

자동차 한 대에 들어가는 철판 부품은 거의 전부 프레스로 만들어져요. 도어 패널, 시트 프레임, 각종 브래킷, 오일팬, 머플러 커버까지요. 울산·부산·창원의 완성차 공장 주변에 프레스 협력사가 몰려 있는 이유가 이것입니다.

프레스는 금형 사이에 판재를 넣고 순간적으로 큰 힘을 가해 모양을 만드는 가공이에요. 깎아내지 않으니 빠르고 재료 손실이 적습니다. 대신 두 가지가 따라옵니다. 금형이 곧 품질이라는 것, 그리고 다치면 크게 다친다는 것.

1. 프레스 공정의 종류

블랭킹과 피어싱은 같은 동작, 다른 목적

판재에 펀치를 눌러 떼어낸다 — 동작은 똑같다

떨어져 나온 조각이 제품  →  블랭킹  (다이가 제품 치수를 결정)
구멍이 뚫린 판이 제품    →  피어싱  (펀치가 구멍 치수를 결정)

어느 쪽이 제품이냐에 따라 치수 기준이 펀치가 되기도, 다이가 되기도 합니다. 금형 수리할 때 이걸 헷갈리면 치수가 반대로 틀어져요.

2. 클리어런스 — 버(burr)를 결정하는 값

펀치와 다이 사이의 틈을 클리어런스라고 해요. 이 값 하나가 제품 단면 품질을 거의 결정합니다.

       ┌──────  처짐(rollover)    눌려 둥글어진 부분
판재   │──────  전단면(burnish)   매끈하게 밀린 면
두께   │
       │──────  파단면(fracture)  찢어진 거친 면
       └──────  버(burr)          반대편으로 밀려 나온 날

편측 클리어런스 = 판 두께 × 비율(재질별 5~10%)

연강 t = 2.0mm 에 6% 적용
  편측 = 2.0 × 0.06 = 0.12mm

피어싱으로 φ20 구멍을 뚫는다면
  펀치 = φ20.00        (구멍 치수를 결정)
  다이 = 20.00 + 0.12 × 2 = φ20.24

> 현장에서 "요즘 버가 심하다"는 말이 나오면 대개 금형 마모로 클리어런스가 벌어진 것입니다. 버는 그냥 외관 문제가 아니에요. 조립 시 고무 씰을 찢고, 작업자 손을 베고, 도장 후 돌기로 남습니다.

3. 드로잉 — 가장 까다로운 공정

평평한 판을 컵이나 상자 모양으로 끌어당기는 공정이에요. 재료가 흘러들어와야 하는데, 그 흐름을 블랭크홀더가 눌러서 조절합니다.

블랭크홀더 힘이 약하다  →  플랜지가 접힌다 = 주름(wrinkle)
블랭크홀더 힘이 강하다  →  재료가 못 흘러온다 = 찢어짐(crack)

그 사이의 좁은 구간만이 "성형 가능 영역"

• 깊이가 깊으면 한 번에 못 뽑아요. 재드로잉으로 2~3단계에 나눠 성형합니다.
• 코너 R이 작으면 그 자리에서 찢어집니다. 도면의 R을 임의로 줄이면 안 돼요.
• 윤활이 끊기면 소재가 금형에 눌어붙어 스크래치와 소착이 납니다.
• 드로잉 후에는 반드시 트리밍으로 여분 플랜지를 잘라냅니다.

4. 스프링백 — 굽힌 각도가 되돌아온다

금속은 굽혀도 탄성 성분이 남아 있어서, 금형을 열면 각도가 조금 펴집니다. 이게 스프링백이에요.

목표 굽힘각 90도
1차 시타(試打) 실측 93도  →  스프링백 3도

금형 보정: 87도로 오버벤딩(과굽힘)
재시타 실측 90.2도  →  공차 확인 후 양산 조건 확정

> 최근 자동차 차체는 경량화·충돌 안전 때문에 고장력강 비중이 계속 올라갑니다. 예전 연강 금형 감각으로 조건을 잡으면 각도가 안 나와요. 소재 등급이 바뀌면 금형 보정이 다시 필요합니다.

대책은 오버벤딩, 바닥 누름(보텀잉), 성형 하사점 유지, 금형 형상 보정입니다.

5. 금형 구조와 종류

6. 안전 — 손가락을 가장 많이 가져가는 기계

프레스 재해는 대부분 금형 안에 손을 넣었을 때 일어납니다. 스크랩이 걸려서, 제품이 안 빠져서, 조금만 만지면 될 것 같아서요.

방호장치는 프레스 종류에 맞게

> 급정지 기능이 없는 기계식 클러치 크랭크 프레스에 라이트커튼만 달면 무용지물입니다. 광선을 끊어도 슬라이드는 관성으로 끝까지 내려와요. 내 설비가 어떤 종류인지 먼저 확인하세요.

양수조작 버튼은 거리가 생명

안전거리  D(mm) = 1.6 × (TL + TS)

  TL : 손이 버튼에서 이탈한 순간부터 급정지기구가 작동을 개시할 때까지의 시간(ms)
  TS : 급정지기구가 작동을 개시한 순간부터 슬라이드가 정지할 때까지의 시간(ms)
  ※ TL·TS는 설비 사양서·안전검사 성적서의 실측값을 쓰고, 임의 추정하지 않습니다
  TS : 슬라이드가 급정지하기까지의 시간(ms)

예) TL + TS = 200ms 인 프레스
   D = 1.6 × 200 = 320mm
   → 누름버튼은 위험한계에서 최소 320mm 떨어져야 함

• 누름버튼 양쪽 사이 간격도 기준이 있습니다(내측거리 300mm 이상). 한 손으로 두 개를 동시에 누를 수 없게 하려는 거예요.
• 버튼 하나를 테이프·자재로 눌러 고정하는 행위는 그 자체로 중대재해 직전 상황입니다.

금형 교체 시 체크리스트

• 전원 차단 + 잠금·표지(LOTO) — 다른 사람이 켤 수 없게
• 안전블록 삽입 — 유압·공압이 빠지면 슬라이드가 자중으로 내려옵니다
• 잔압 제거 확인
• 2인 이상, 신호자 지정
• 금형 중량 확인 후 슬링·크레인 선정

그 밖에

• 페달에는 U자형 커버 — 자재나 발이 스쳐 오작동하는 사고가 흔합니다
• 금형 안 스크랩은 집게로. 손은 절대 안 됩니다
• 프레스는 안전검사 대상 기계예요. 설치 후 3년 이내 최초, 이후 2년마다 받습니다
• 방호장치를 임의로 해제·무효화하는 것은 법 위반입니다

신입이 자주 하는 실수