프레스 성형공정에서의 형상정밀도 개선을 위한 스프링백 변형기구 분석 : 형상정밀도 개선을 위한 스프링백 모드 분류 및 정량화 Analysis of springback mechanisms for the improvement of the shape accuracy in the stamping process원문보기
최근 자동차 분야는 화석 연료의 고갈로 연료 효율 향상과 환경 오염에 따른 배기가스 규제 강화로 인한 대응으로 차체 중량의 70%를 차지하는 차체용 금속 경량화의 이슈가 대두되어 이에 따른 대응이 진행중이다. 또한, 각종 자동차 부품 및 철강용 부품재료의 다품종 소량생산의 비중이 높아짐에 따라 금형가공 및 부품가공 자동화 적용으로 그 범위가 확대되고 있다. 그 중 자동차 업계의 큰 이슈인 차체 경량화로 인하여 박판제품인 자동차 외판류 및 멤버류가 고강도화됨에 따라 프레스 장비 및 프레스 ...
최근 자동차 분야는 화석 연료의 고갈로 연료 효율 향상과 환경 오염에 따른 배기가스 규제 강화로 인한 대응으로 차체 중량의 70%를 차지하는 차체용 금속 경량화의 이슈가 대두되어 이에 따른 대응이 진행중이다. 또한, 각종 자동차 부품 및 철강용 부품재료의 다품종 소량생산의 비중이 높아짐에 따라 금형가공 및 부품가공 자동화 적용으로 그 범위가 확대되고 있다. 그 중 자동차 업계의 큰 이슈인 차체 경량화로 인하여 박판제품인 자동차 외판류 및 멤버류가 고강도화됨에 따라 프레스 장비 및 프레스 성형 공정의 고성능화 및 효율화가 요구되고 있다. 차체 경량화를 위한 고강도강판의 사용은 연평균 15%로 증가하고 있으며 자동차 1대당 약 100kg의 초고강도강(advanced high strength steel ; AHSS) 사용이 증가하고 있다. 제품경량화를 위해 고강도강판의 활용영역이 증가하고 있으며 소재강도가 증가함에 따라 항복강도와 인장강도가 커져 성형 후 스프링백 현상이 제품에서의 심각한 불량 문제로 대두되고 있다. 본 논문에서는 고강도 강판을 사용한 프레스성형 부품의 스프링백을 저감시키기 위한 이론적인 연구의 방안으로 프레스 성형공정의 형상정밀도에 영향을 미치는 스프링백의 기하학적 모드를 제안하고 각 소재강도에 따른 모드의 정량화를 실시하였다. 스프링백 변형기구 분석 대상은 NUMISHEET 2008 벤치마크 문제에서 제시된 표준부품인 S-레일과 차체 리어 플로어 모듈을 구성하는 센터 크로스 멤버(Rear Floor Center Cross Member) 2종이다.
최근 자동차 분야는 화석 연료의 고갈로 연료 효율 향상과 환경 오염에 따른 배기가스 규제 강화로 인한 대응으로 차체 중량의 70%를 차지하는 차체용 금속 경량화의 이슈가 대두되어 이에 따른 대응이 진행중이다. 또한, 각종 자동차 부품 및 철강용 부품재료의 다품종 소량생산의 비중이 높아짐에 따라 금형가공 및 부품가공 자동화 적용으로 그 범위가 확대되고 있다. 그 중 자동차 업계의 큰 이슈인 차체 경량화로 인하여 박판제품인 자동차 외판류 및 멤버류가 고강도화됨에 따라 프레스 장비 및 프레스 성형 공정의 고성능화 및 효율화가 요구되고 있다. 차체 경량화를 위한 고강도강판의 사용은 연평균 15%로 증가하고 있으며 자동차 1대당 약 100kg의 초고강도강(advanced high strength steel ; AHSS) 사용이 증가하고 있다. 제품경량화를 위해 고강도강판의 활용영역이 증가하고 있으며 소재강도가 증가함에 따라 항복강도와 인장강도가 커져 성형 후 스프링백 현상이 제품에서의 심각한 불량 문제로 대두되고 있다. 본 논문에서는 고강도 강판을 사용한 프레스성형 부품의 스프링백을 저감시키기 위한 이론적인 연구의 방안으로 프레스 성형공정의 형상정밀도에 영향을 미치는 스프링백의 기하학적 모드를 제안하고 각 소재강도에 따른 모드의 정량화를 실시하였다. 스프링백 변형기구 분석 대상은 NUMISHEET 2008 벤치마크 문제에서 제시된 표준부품인 S-레일과 차체 리어 플로어 모듈을 구성하는 센터 크로스 멤버(Rear Floor Center Cross Member) 2종이다.
This study aims to evaluate quantitatively springback characteristics evolved in the sheet metal forming process for thin-walled members in order to investigate reasons of shape inaccuracy and to find their remedy. The geometric springback amounts are classified into the six modes: punch springback,...
This study aims to evaluate quantitatively springback characteristics evolved in the sheet metal forming process for thin-walled members in order to investigate reasons of shape inaccuracy and to find their remedy. The geometric springback amounts are classified into the six modes: punch springback, flange springback, wall curl, ridge curl, section twist and axial twist. The measuring methodology of each springback mode is suggested and quantitative measurement is carried out to find out the tendency of shape accuracy. The target products in this study are an S-rail and two kinds of automotive members used in a small-sized SUV vehicle. For the S-rail, the forming experiment is carried out with the four kinds of steel sheets that have different tensile strength such as 340MPa, 440MPa, 590MPa and 780MPa in order to evaluate the effect of the tensile strength on the springback behavior. Also three types of draw-beads are utilized in the experiment to find out the effect of the restraining force on the springback characteristics. For the two kinds of center cross member of an autobody, the same kinds of the steel sheets are utilized. After obtaining formed prototypes, the three dimensional shape of the product is extracted with a 3-dimensional optical scanner and is converted into the 3D CAD model. From the CAD model, designated sections are cut and the six kinds of springback modes are calculated with the suggested measuring method. Amounts of springback from the experiment show that they are greatly affected by the tensile strength of the blank sheet and the shape of the tools. Almost springback modes except the section twist and the axial twist shows the linearly increasing tendency with respect to the tensile strength of the blank. Among many shape parameters, the springback amount is influenced mainly by the height, round region in the planar direction and embossment. Finite element forming analysis is performed to clarify the limitations of the accuracy in the springback analysis. Analyses are carried out using the same conditions with the experiment. Amounts of springback in each mode are extracted and the error is calculated with the normalized root mean square error method. The analysis result shows fairly good agreement with the experimental one in the information about deformation such as the edge draw-in and the thickness reduction. The result from error analysis shows the accuracy limitation in the prediction of wall curl, ridge curl and section twist. The results from this study is expected to use the basic data for applying into the design and the compensation procedure of the press die with the high strength steel that induces the large amount of springback.
This study aims to evaluate quantitatively springback characteristics evolved in the sheet metal forming process for thin-walled members in order to investigate reasons of shape inaccuracy and to find their remedy. The geometric springback amounts are classified into the six modes: punch springback, flange springback, wall curl, ridge curl, section twist and axial twist. The measuring methodology of each springback mode is suggested and quantitative measurement is carried out to find out the tendency of shape accuracy. The target products in this study are an S-rail and two kinds of automotive members used in a small-sized SUV vehicle. For the S-rail, the forming experiment is carried out with the four kinds of steel sheets that have different tensile strength such as 340MPa, 440MPa, 590MPa and 780MPa in order to evaluate the effect of the tensile strength on the springback behavior. Also three types of draw-beads are utilized in the experiment to find out the effect of the restraining force on the springback characteristics. For the two kinds of center cross member of an autobody, the same kinds of the steel sheets are utilized. After obtaining formed prototypes, the three dimensional shape of the product is extracted with a 3-dimensional optical scanner and is converted into the 3D CAD model. From the CAD model, designated sections are cut and the six kinds of springback modes are calculated with the suggested measuring method. Amounts of springback from the experiment show that they are greatly affected by the tensile strength of the blank sheet and the shape of the tools. Almost springback modes except the section twist and the axial twist shows the linearly increasing tendency with respect to the tensile strength of the blank. Among many shape parameters, the springback amount is influenced mainly by the height, round region in the planar direction and embossment. Finite element forming analysis is performed to clarify the limitations of the accuracy in the springback analysis. Analyses are carried out using the same conditions with the experiment. Amounts of springback in each mode are extracted and the error is calculated with the normalized root mean square error method. The analysis result shows fairly good agreement with the experimental one in the information about deformation such as the edge draw-in and the thickness reduction. The result from error analysis shows the accuracy limitation in the prediction of wall curl, ridge curl and section twist. The results from this study is expected to use the basic data for applying into the design and the compensation procedure of the press die with the high strength steel that induces the large amount of springback.
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