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냉간단조공정은 높은 정도와 생산성을 가진 제조공정이다. 냉간단조공정이 단조산업에서 폭넓은 범위의 부품 제조에 점차 많이 활용되고 있기 때문에 냉간단조 공정설계에 대한 요구는 늘어나고 있다. 본 연구에서는 유한요소법을 기초로 한 해석과 실험적인 방법에 의해 냉간단조 공정설계 방법을 연구하였다.
본 연구의 목적은 해석적 방법과 실험적 방법에 의해서 가장 적절한 냉간단조 공정을 결정하는 것이다. 완전하고 정확한 해석으로 소재 전체에 대한 ...

냉간단조공정은 높은 정도와 생산성을 가진 제조공정이다. 냉간단조공정이 단조산업에서 폭넓은 범위의 부품 제조에 점차 많이 활용되고 있기 때문에 냉간단조 공정설계에 대한 요구는 늘어나고 있다. 본 연구에서는 유한요소법을 기초로 한 해석과 실험적인 방법에 의해 냉간단조 공정설계 방법을 연구하였다.
본 연구의 목적은 해석적 방법과 실험적 방법에 의해서 가장 적절한 냉간단조 공정을 결정하는 것이다. 완전하고 정확한 해석으로 소재 전체에 대한 응력과 변형률을 구할 수 있지만, 정확하고 완전한 해를 얻기는 거의 대부분 불가능하다. 유한요소법은 복잡한 문제에 대해 수치적 해를 줄 수 있는 강력한 해석도구이다. 특히, 대변형을 수반하는 경우, 수치적 효율성 때문에 금속성형의 해석에 가장 강력한 기술이 된다.
축대칭이 아닌 슬리브 캠에 대해서 유한요소해석을 수행하기 위해 전체를 모델링 할 수 밖에 없다. 그러나, 전체모델의 계산량은 엄청나기 때문에, 단순하게 모델링 할 수 있는 방법론으로 등가면적 상사법을 제안했다. 그 방법에 의해서 슬리프 캠 내부형상은 근사화된 원이 된다. 수치적 해석을 실험해석 결과와 비교함으로써, 축대칭이 아닌 성형부품의 소성변형을 성공적으로 예측하였다.
초기소재의 직경이 최종성형의 치수에 미치는 영향을 조사하기 위해, 서로 다른 직경의 초기소재에 대한 성형 공정해석을 수행하였고, 기계가공을 최소화하는 초기소재의 직경은 제품의 외경과 동일할 때로 고찰되었다.
냉간단조 제품의 치수 정밀도를 향상시키기 위해서, 다이의 탄성팽창과 제품의 탄성회복 예측은 중요하다. 다이의 탄성팽창 경향과 제품의 탄성회복 경향을 조사하기 위해서, 유한요소해석을 수행하였으며, 해석결과로 다이를 설계하였다. 강체 다이 모델로부터 변형량을 구하였고, 열박음 효과에 의해 변형은 보증되었고, 실제 변형을 구하였다.
내부 헬리컬 치형을 가지는 피니언 기어의 냉간단조 성형에서, 헬리컬 기어 성형으로부터 밀려 발생하는 잔류재료를 처리하는 공간이 필요하다. 기존의 가공법으로는 절삭하는 방법을 사용하였다. 그러나, 재료의 손실, 가공비와 가공시간의 문제로 본 연구에서는 업세팅에 의해 공간을 확보하는 공정을 제안했다. 제안된 공정은 실험으로 검정하였다.
따라서, 본 연구에서 수행한 스타트모트 피니언과 헬리컬기어의 냉간단조 공정 설계 및 해석을 통하여, 공정설계에 관한 유용한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

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