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가변스트레치성형 설계변수와 성형오차의 상관관계에 대한 통계적 연구
Statistical Study on Correlation Between Design Variable and Shape Error in Flexible Stretch Forming 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.20 no.2, 2011년, pp.124 - 131  

서영호 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ,  허성찬 (부산대학교 항공우주공학과 대학원) ,  강범수 (부산대학교 항공우주공학과) ,  김정 (부산대학교 항공우주공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A flexible stretch forming process is useful for small quantity batch production because various shape changes of the flexible die can be achieved conveniently. In this study, the design variables, namely, the punch size, curvature radius and elastic pad thickness, were quantitatively evaluated to u...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Table 3을 활용하여 상관관계분석을 수행하였다. 가변스트레치 성형공정에서 성형오차(Y)가 어떠한 독립(설계)변수들에 의하여 크게 영향을 받는지를 규명하기 위한 분석이다. 독립변수는
  • 소재와 불연속적인 국부접촉을 하는 가변금형의 특성으로 인하여 가변 스트레치 성형공정에서는 성형오차가 발생한다. 본 연구에서는 펀치크기, 목적곡률반경, 탄성패드두께를 성형오차에 영향을 미치는 설계변수로 설정하였으며, 각 설계변수가 성형오차와 어떠한 상관관계를 가지는지 평가하고 다중회귀분석을 통한 설계변수와 성형오차간의 회귀식을 도출하여 변수간의 관련성을 정량적으로 평가하고자 하였다.
  • 연구목적에 따라 분석자료를 어떻게 얻을 것인지 그리고 어떠한 분석방법을 사용할 것인지 결정할 수 있다. 본 연구의 목적은 가변 스트레치 성형공정에서 사용되는 가변금형 설계 시 고려해야 할 설계변수가 성형오차에 미치는 영향성을 유한요소해석을 바탕으로 정량적으로 평가하기 위한 것이다. 각 설계변수가 성형오차와 어떠한 상관관계를 보이는지 분석하고 설계변수와 성형오차와의 관련성을 규명하기 위하여 수학적 모형을 가정하고, 이 모형을 바탕으로 특정 조건에서의 성형오차를 추론하는 것이다.
  • 가변 스트레치 성형공정에서는 펀치사이의 공극으로 인한 폭방향으로의 성형결함 및 국부접촉으로 인한 스크래치 결함을 예측할 수 있다. 이를 억제하기 위하여 금형과 판재사이에 탄성패드를 삽입하는 방안이 고려되었으며, 탄성패드의 두께가 성형오차에 미치는 영향을 도출하고자 한다.

가설 설정

  • β 0, β 1, β 2 등은 미지의 모수 (unknown parameter)이며, ε은 y를 측정할 때에 발생되는 오차로 N(0, σ2)의 분포를 따르고 오차항 간에는 상호독립이라고 가정한다.
  • 본 연구의 목적은 가변 스트레치 성형공정에서 사용되는 가변금형 설계 시 고려해야 할 설계변수가 성형오차에 미치는 영향성을 유한요소해석을 바탕으로 정량적으로 평가하기 위한 것이다. 각 설계변수가 성형오차와 어떠한 상관관계를 보이는지 분석하고 설계변수와 성형오차와의 관련성을 규명하기 위하여 수학적 모형을 가정하고, 이 모형을 바탕으로 특정 조건에서의 성형오차를 추론하는 것이다.
  • 판재는 두께가 1mm인 AA 2024-O로 가정하였으며, 이에 따른 소재의 물성 모델로 가공 경화식  # (K = 320.9MPa, n = 0.21) 을 사용하였으며[1], Mooney Riviln모델을 사용하여 Shore A 95 탄성패드의 거동을 묘사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
항공기 및 철도차량의 외피는 주로 무엇으로 구성되는가? 항공기 및 철도차량의 외피는 주로 곡률을 가지는 박판으로 구성되며, 큰 곡률 반경을 가지는 곡판의 경우 탄성회복을 억제하기 위하여 스트레치 성형공정을 이용한다[1, 2]. 이는 판재가 받는 변형상태를 소성영역까지 확장하는 공정으로 박판금속을 양 끝단에 인장력을 부여함과 동시에 금형을 밀어올려 성형하는 방법이다.
가변금형의 특징은 무엇인가? 가변금형은 기존의 단일금형을 여러 개의 펀치로 분할하여 펀치와 판재의 접촉점에 따라 그 높이를 조절함으로써 3차원 곡면을 다양하게 구현할 수 있다[3]. 하지만 가변금형의 특성상 금형과 판재는 불연속적인 국부접촉을 하게 되며, 이는 성형오차 및 소재의 표면에 스크래치를 남기는 성형결함의 근본적인 원인이다.
스트레치 성형공정이란 무엇인가? 항공기 및 철도차량의 외피는 주로 곡률을 가지는 박판으로 구성되며, 큰 곡률 반경을 가지는 곡판의 경우 탄성회복을 억제하기 위하여 스트레치 성형공정을 이용한다[1, 2]. 이는 판재가 받는 변형상태를 소성영역까지 확장하는 공정으로 박판금속을 양 끝단에 인장력을 부여함과 동시에 금형을 밀어올려 성형하는 방법이다. 지금까지의 스트레치 성형공정에서는 금형의 형상이 일정하여 최종제품의 형상에 따라 금형을 제작해야 한다.
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참고문헌 (6)

  1. Y. H. Seo, S. C. Heo, J. W. Park, T. W. Ku, W. J. Song, J. Kim, B. S. Kang, 2010, Development of Stretch Forming Apparatus using Flexible Die, Trans. Mater. Process., Vol. 19, No. 1, pp. 17-24. 

  2. B. S. Kang, J. Y. Lim, J. Y. Bae, 1997, Process sequence design of the inner skin of landing gear using stretch forming process, Trans. Mater. Process., Vol. 6, No. 4, pp. 291-299. 

  3. S. C. Heo, Y. H. Seo, J. W. Park, T. W. Ku, J. Kim, B. S. Kang, 2008, Numerical and experimental study on plate forming process using flexible die, Trans. Mater. Process., Vol. 17, No. 8, pp. 570-578. 

  4. S. H. Park, J. W. Kim, 2010, Modern design of experiments using MINITAB, Min-young, Seoul, pp. 9-26. 

  5. H. S. Lee, J. H. Lim, 2008, Statistical package for the social sciences SPSS 14.0 manual, Bobmunsa, Paju, pp. 258-315. 

  6. Z. Y. Cai, S. H. Wang, X. D. Xu, M. Z. Li, 2009, Numerical simulation for the multi-point stretch forming process of sheet metal, J. Mater. Process. Technol., Vol. 209, pp. 396-407. 

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