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문제 정의
- 본 연구에서는 박판 스탬핑 공정에서 드로우비드력의 특성을 알아보기 위하여 드로우비드 금형의 형상과 치수 그리고 인출각도에 따른 드로우비드력 즉, 드로우비드의 상압력(DBOF)과 인출력(DBRF)을 측정하고, 자동차 팬더 드로우금형에서이들 측정치들의 적용을 알아본다.
제안 방법
- 인출력을 측정하였다. 경사상태의 경우, Fig. 4 에서 보는 바와 같이, 라운딩 치수가 대칭인 일반적인 경사 암비드와(Incline-1 참조) 라운딩 치수가 비 대칭인 경사암비드에(Incline-2 참조) 대하여 드로우비드력을 측정하였다(Fig. 6, Fig. 7 참조). 수평상태의 경우는 드로우비드의 높이에 비례하여 드로우비드 상압력과 인출력이 증가한다.
- 드로우비드력 측정실험을 위해서 시편을 실험 장치의 고정핀에 고정하고 블랭크 홀더를 상승시켜 시편이 드로우비드 금형에 의해 성형되게 한 후, 상압력 측정을 위한 면압측정 볼트를 하강시키고 금형의 다이세트 상단에 있는 gap metal을 제거한다. 그리고 모터를 작동시켜 시편이 고정된 이송바를 통해 정해진 구간을 일정한 속도로 인출되게하고, 이때 로드셀을 이용하여 상압력과 인출력을 측정한다.
- 드로우 비드 인출실험으로 스템핑금형의 드로우비드인출력과 상압력을 측정하고 팬더성형 드로우금형의 드로우비드에 적용하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 드로우비드 금형은 Fig. 3과 같은 원형비드, 사각비드, 계단비드의 3종을 수평상태와 경사 상태로 나누어 제작하였다. 금형의 재질은 FCD300으로 금형다이면의 특성과 성형조건은 Table 2와 같다.
- 2와 같이 드로우비드 실험장치를 제작하였다. 드로우비드력 측정실험을 위해서 시편을 실험 장치의 고정핀에 고정하고 블랭크 홀더를 상승시켜 시편이 드로우비드 금형에 의해 성형되게 한 후, 상압력 측정을 위한 면압측정 볼트를 하강시키고 금형의 다이세트 상단에 있는 gap metal을 제거한다. 그리고 모터를 작동시켜 시편이 고정된 이송바를 통해 정해진 구간을 일정한 속도로 인출되게하고, 이때 로드셀을 이용하여 상압력과 인출력을 측정한다.
- 본 실험에서 Fig. 1의 단동식 프레스에서 다이패이스의 경사면과 드로우비드부를 재연함과 동시에 드로우비드 상압력과 인출력을 동시에 측정하기 위해 Fig. 2와 같이 드로우비드 실험장치를 제작하였다. 드로우비드력 측정실험을 위해서 시편을 실험 장치의 고정핀에 고정하고 블랭크 홀더를 상승시켜 시편이 드로우비드 금형에 의해 성형되게 한 후, 상압력 측정을 위한 면압측정 볼트를 하강시키고 금형의 다이세트 상단에 있는 gap metal을 제거한다.
- 사각비 드는 수평 상태에서 드로우비드 곡률반경의 변화에 따른 실험과 경사상태에서 드로우비드높이에 따른 실험을 수행하여 드로우비드의 상압력과 인출력을 측정하였다. 경사상태의 경우, Fig.
대상 데이터
- 3과 같은 원형비드, 사각비드, 계단비드의 3종을 수평상태와 경사 상태로 나누어 제작하였다. 금형의 재질은 FCD300으로 금형다이면의 특성과 성형조건은 Table 2와 같다. 그리고 사각비드의 경우는 Fig.
- 실험에 사용한 드로잉강판 시편은 딥드로잉용연질냉간압연 강판 SPCEN으로 물성치는 Table 1 과 같고, 시편의 크기는 길이 1200mm, 폭 40mm 이다. 드로우비드 금형은 Fig.
데이터처리
- 실험을 통해 측정된 드로우비드력의 적용과 검증을 위하여 Keum [9]에 의한 자동차 팬더 스템핑공정의 전산모사에서 사용된 드로우비드력과 비교하였다. 팬더부와 같이 복잡한 형상의 프레스성형 제품은 유입되는 판재방향과 드로우비드 수직 방향이 일반적으로 일치하지 않고 일정 범위의 각도를 가진다.
성능/효과
- 10과 같다. 따라서 팬더의 앞부분과 아래쪽인 'b'와 'b2'의 경우는 DBOF보다 DBRF가 실험 측정값에 더 근사하고, 팬더의 위쪽과 아래쪽인, "과 'b3'는 DBRF보다 DBOF가 실험값에 더 근사하며 전체적으로 DBOF와 DBRF는 모두 실험에서 측정된 데이터 범위에 근접하여 실험치가 성형해석에 사용될 수 있음을 보여준다.
- (1) 원형비드의 경우, 드로우비드의 높이가 증가함에 따라 인출력이 증가하고, 상압력이 인출력보다 크다.
- (2) 사각비드의 드로우비드력은 비드 높이에 비례하고 곡률반경에 반비례한다.
- (3) 계단비드에서는 비드 높이가 커짐에 따라 드로우비드력이 상승하며, 비드높이의 상대적 차이가 크면 드로우비드력이 증가한다.
- (4) 원형비드의 실험결과는 스템핑 금형의 성형해석에서 등가드로우비드력으로 직접 사용될 수 있다.
- 8와 같고, 계단 드로우비드의 높이 H1과 H2에비례하여 드로우비드의 상압력과 인출력은 상승한다. 계단비드의 드로우비드 H1과 H2의 값이 서로 다른 경우는 같은 경우보다 평균적으로 드로우비드 상압력과 인출력이 낮고, 실험 시편의 인출 방향 안쪽의 틈이 넓은 경우가 좁은 경우보다 더 큰 값이 측정되었다. 그리고 경사진 경우가 수평 상태보다 더 높은 드로우비드력을 가진다.
- BHF이다. 그러나, 실험결과 경사각의 유무는 DBOF에 영향을 주지 않는다. 따라서 팬더의 DBOF에 입출부의 면적에 가해진 BHF를 빼주면 실험값과 같은 경계조건을 가지게 된다.
- 5와 같다. 드로우비드의 높이 h 에 비례하여 드로우비드의 상압력과 인 출력 이상 승하고 수평 상태 의 드로우비 드력 보다 경 사상태의 드로우비드력이 작고 전체적으로 드로우비드의 인출력보다 상압력이 크게 측정된다.
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