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가설 설정
- 3. 목표형상과의 형상허용오차는 각 절점당 최대 0.5mm로 설정.
- 6. 최초의 초기 블랭크는 원형으로 하고 크기는 제품의 크기에 따라 적절히 선정.
제안 방법
- (1) 민감도법에 의한 새로운 최적 블랭크설계 방법을 제안하였다.
- 1. 변형경로는 초기상태와 최종상태간의 경로를 10단계로 나누어 해석.
- 각 절점당의 민감도는 최초 블랭크 형상과 이블랭크로부터 외곽선상의 절점을 미소량 오프셋 (offset)시킨 블랭크로 변형 해석을 수행함으로써 구하도록 한다.
- 얻었다. 또한 본 논문에서 제안된 방법의 타당성을 확인하기 위하여 실험을 수행하였으며 이때 최적블랭크는 와이어 커팅법으로 제작하였다.
- 민감도법을 사각형 컵보다 모양이 약간 더 복잡한 클로버형 컵의 디프드로잉에 적용시켜 보았다. Fig.
- 본 논문에서 제시한 민감도법을 이용하여 사각형 컵의 최적블랭크 설계에 적용하였다. Fig.
- 본 논문에서 제시한 방법을 사각형 과 클로버형컵의 형상보다 더 복잡하고 오목한 부위에서 재료의 유입이 복잡하게 되는 등 복잡한 형상의 금형에서의 적용가능성을 타진해 볼 수 있는 L형컵의 형상에 적용시켜 보았다.
- 본 논문에서 제안된 민감도법을 이용하여 Fig. 3에 표시한 순서로 최적 블랭크 형상을 구하였다. 이를 구체적으로 설명하면, 먼저 최초의 블랭크 형상 및 미소한 크기의 편차를 가진 블랭크로 성형해석을 수행하고 이 해석의 결과로부터 외곽선에 위치한 절점 들에 대한 민감도를 구한다.
- 본 연구에서는 최적의 초기 블랭크를 설계하는 방법을 제안하고, 여러가지 형상의 디프드로잉에 대하여 적용하여 예측된 최적블랭크형상으로 블랭크를 제작하여 실험을 하여 다음과 같은 결론을 내렸다.
- 본 연구에서는 플랜지 부위의 변형경로, 절점들의 이동속도 차이에 의한 민감도 등을 고려하여 재료의 실수율을 제고시키고 사용이 용이한최적 블랭크 형상설계 기법을 제안하고 이를 여러 가지 형상의 디프드로잉 공정에 적용하여 실험과의 비교를 통하여 타당성을 확인하였다.
- 이를 구체적으로 설명하면, 먼저 최초의 블랭크 형상 및 미소한 크기의 편차를 가진 블랭크로 성형해석을 수행하고 이 해석의 결과로부터 외곽선에 위치한 절점 들에 대한 민감도를 구한다. 성형해석의 결과로부터 목표형상과의 오차를 구하고 본 논문에서 제안된 민감도법을 이용하여 블랭크 형상을 수정한다. 민감도법의 적용과정에서 다음과 같은 사항을 고려하였다.
- 3에 표시한 순서로 최적 블랭크 형상을 구하였다. 이를 구체적으로 설명하면, 먼저 최초의 블랭크 형상 및 미소한 크기의 편차를 가진 블랭크로 성형해석을 수행하고 이 해석의 결과로부터 외곽선에 위치한 절점 들에 대한 민감도를 구한다. 성형해석의 결과로부터 목표형상과의 오차를 구하고 본 논문에서 제안된 민감도법을 이용하여 블랭크 형상을 수정한다.
대상 데이터
- Fig. 14는 금형의 기하학적 형상을 나타내고 있으며 앞서와 마찬가지로 금형면은 I-Deas® 에서 모델링하였으며 금형면을 유니버셜 파일의 형태로 변환하여 해석에 사용하였다.
- 정사각형 컵에서와 마찬가지로 금형면은 상용 CAD 시스템인 I-Deas® 에서 모델링하였고 모델링된 금형면은 유니버셜 파일의 형태로 변환하여 해석에 사용하였다.
- 해석에 사용된 재질은 냉간 압연강판으로 인장시험을 통하여 얻었으며 Table 1과 같은 물성치를 얻었다. 또한 본 논문에서 제안된 방법의 타당성을 확인하기 위하여 실험을 수행하였으며 이때 최적블랭크는 와이어 커팅법으로 제작하였다.
이론/모형
- 4. 유한요소분할은 상용 CAD시스템 I-DEAS®를 이용.
- 5. 성형해석은 성형해석 S/W인 PAM-STAMP®를 사용.
성능/효과
- (2) 제안된 방법을 이용하여 설계된 블랭크로 수치해석을 실행한 결과 최종제품에서의 목표형상과 잘 일치하고 있음을 확인하였다.
- (3) 제안된 방법을 이용하여 설계된 블랭크를 가공하여 실험한 결과 목표형상과 잘 일치하는 제품이 얻어짐을 확인하였고, 실험결과와 수치해석결과와 근사한 결과를 얻을 수 있었다.
- (4) 본 연구에서 제안된 방법을 여러가지 형상의 제품성형에 적용한 결과 본 방법이 재료의 유입이 복잡한 문제에도 잘 적용됨을 확인할 수 있어 제안된 방법이 우수할 뿐만 아니라 일반적임을 확인하였다.
- 12는 0 100인 원형블랭크로부터 출발하여 설계단계별 최종 플랜지의모양과 최적블랭크로 실험을 수행한 결과 얻어진 외곽선의 형상을 비교한 것이다. 실험결과 최적 블랭크를 사용한 경우 플랜지의 외곽선의 모양이 목표형상과 거의 일치하고 있음을 알 수 있다.
- 실험결과와 수치해석 결과가 거의 일치하고 있어 본 연구에서 제안하는 민감도법에 의한 최적블랭크 설계방법이 타당할뿐만 아니라 효과적임을 보여준다.
- 17은 0 120인 원형블랭크로부터 출발하여 설계단계별 최종 플랜지의 모양과 최적블랭크로 실험을 수행한 결과 얻어진 외곽선의 형상을 비교한 것이다. 코너부위에서 다소의 오차를 보여주고 있으나 나머지 부분에서는 실험결과와 수치해석의 결과가 거의 일치하고 있어 본 연구에서 제안한 민감도법이 복잡한 형상의 제품에서도 성공적으로 적용될 수 있음을 보여 준다.
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