판금(Sheet Metal)은 기계 설계에서 가장 많이 쓰이는 가공법 중 하나인데, 제대로 된 교육 없이 도면을 그리는 설계자가 의외로 많습니다. 그 결과? 가공 업체에서 "이건 못 만듭니다"라는 전화가 옵니다. 다음 7가지 원칙만 지키면 가공비를 절반 이하로 줄이면서도 품질은 올릴 수 있습니다.
1. 최소 벤딩 반경(R) — 판두께(t) 이상
내측 R이 판두께보다 작으면 외측에 크랙이 발생합니다. 일반 연강(SPCC)은 R ≥ 1t, 스테인리스(SUS304)는 R ≥ 1.5t, 알루미늄(A5052)은 R ≥ 1t이 최소입니다. 경화된 재질이나 압연 방향에 직각인 벤딩은 R을 더 키워야 합니다.
2. 구멍 ~ 가장자리 거리 ≥ 2t
구멍이 판의 가장자리에 너무 가까우면 펀칭 시 가장자리가 변형됩니다. 최소 거리는 판두께(t)의 2배. 예: t=2mm 판이라면 구멍 중심에서 가장자리까지 4mm 이상 확보하세요.
3. 벤딩선 ~ 구멍 간격 ≥ 2t + R
벤딩선 근처에 구멍이 있으면 구멍이 '눈물방울' 모양으로 변형됩니다. 구멍 가장자리에서 벤딩선 안쪽까지 최소 2t + R을 띄워야 합니다. 불가피하면 벤딩선 위치에 릴리프 홈(Relief Slot)을 추가하세요.
4. 버(Burr) 방향 지정
레이저·펀칭 가공 시 절단면 한쪽에 버가 생깁니다. 안전이 중요한 면(손이 닿는 외장), 기밀면(가스켓 면)은 버 방향을 도면에 명시하세요. 버 방향 = 다이 쪽(하면)이 기본이지만, 벤딩하면 안팎이 뒤집힙니다.
5. 전개도(Flat Pattern) 치수 공식
벤딩 후 치수와 전개도 치수는 다릅니다. 중립면 위치를 고려한 전개 길이 공식:
- L = A + B + BA (A, B: 각 면 길이, BA: Bend Allowance)
- BA = (π/180) × 벤딩각 × (R + K × t)
- K factor: 연강 0.33, 알루미늄 0.33, SUS 0.4 (경험값)
6. 용접 대신 탭 + 볼트 활용
판금 제품에 브래킷을 붙일 때 무조건 용접부터 생각하면 안 됩니다. 용접은 열변형, 후처리(연삭·도장) 비용을 유발합니다. 가능하면 PEM 너트(클린칭 너트), 리벳너트, 탭 가공 후 볼트 체결이 가공비도 싸고 분해·재조립이 가능해 유지보수에 유리합니다.
7. 재료 이용률(Nesting) 고려
판재는 보통 1219×2438mm (4×8 자) 정판에서 잘라냅니다. 전개도 크기를 정판에 맞춰 네스팅 효율을 계산해 보세요. 이용률이 70% 미만이면 설계를 재검토해서 사이즈를 줄이거나 분할하는 게 낫습니다.
💡 사수의 한마디
"판금 설계자의 실력은 '전개도를 머릿속에서 그릴 수 있느냐'로 판가름 납니다. 3D CAD가 자동으로 전개해줘도, 원리를 모르면 가공 불가 형상을 계속 만들게 됩니다. 종이를 접어보세요. 그게 최고의 판금 시뮬레이션입니다."
Sheet metal is one of the most common fabrication methods in mechanical design, yet surprisingly many engineers draw parts without proper training. The result? Calls from fabricators saying "we can't make this." Follow these 7 rules to cut fabrication costs in half while improving quality.
1. Minimum Bend Radius (R) — At Least Equal to Thickness (t)
If the inside radius is smaller than the sheet thickness, the outside develops cracks. Minimum values: mild steel (SPCC) R ≥ 1t, stainless (SUS304) R ≥ 1.5t, aluminum (A5052) R ≥ 1t. Hardened materials or bends perpendicular to the rolling direction require larger R.
2. Hole-to-Edge Distance ≥ 2t
Holes too close to the edge cause edge deformation during punching. Minimum distance is 2× sheet thickness. Example: For t=2mm sheet, maintain at least 4mm from hole center to edge.
3. Bend Line to Hole Spacing ≥ 2t + R
Holes near bend lines deform into "teardrop" shapes. Maintain at least 2t + R from the hole edge to the inner bend line. If unavoidable, add relief slots at the bend line.
4. Specify Burr Direction
Laser/punch cutting produces burrs on one side. For safety-critical surfaces (exposed panels, hand-contact areas) and sealing surfaces (gasket faces), specify burr direction on drawings. Default burr direction is die-side (bottom), but bending flips orientation.
5. Flat Pattern Dimension Formula
Post-bend dimensions differ from flat pattern. The unfolded length considering neutral axis:
- L = A + B + BA (A, B: flange lengths, BA: Bend Allowance)
- BA = (π/180) × bend angle × (R + K × t)
- K factor: mild steel 0.33, aluminum 0.33, SUS 0.4 (empirical)
6. Use Taps + Bolts Instead of Welding
Don't default to welding for attaching brackets to sheet metal. Welding causes thermal distortion and adds post-processing costs (grinding, painting). Where possible, PEM nuts (clinch nuts), rivet nuts, or tapped holes with bolts are cheaper and allow disassembly for maintenance.
7. Consider Material Utilization (Nesting)
Sheet stock typically comes in 1219×2438mm (4×8 ft) standard sizes. Calculate nesting efficiency for your flat patterns. If utilization falls below 70%, reconsider the design — resize or split the part.
💡 Expert Advice
"A sheet metal designer's skill is measured by whether they can visualize the flat pattern in their head. Even though 3D CAD auto-unfolds parts, without understanding the principles you'll keep creating un-manufacturable shapes. Fold paper. It's the best sheet metal simulation there is."