플라스틱 사출성형은 원재료를 한 번의 가공으로 최종 제품을 만들 수 있는 장점을 가지고 있다. 사출성형을 위해서는 금형의 설치, 플라스틱 수지의 용융, 용융수지의 사출, 성형품의 취출 등을 위하여 사출성형기는 반드시 필요하다. 사출성형기는 여러 가지 방법으로 구분되는데, 본 연구는 현재 국내 A사에서 생산되고 있는 토글식 사출성형기를 대상으로 한다. 연구내용으로는 사출성형기의 여러 부품 및 주요한 플레이트에 대하여 3차원 모델링을 실시하고, 3차원 캐드상에서 조립하여 사출성형기의 전체 구조를 파악하였다. 그리고 에너지 및 생산비 절감을 위하여 주요 플레이트에 대하여 유한요소법을 이용하여 사출압력과 형체력 적용시의 플레이트에 발생하는 스트레스와 변위를 분석하고, 그 결과를 토대로 플레이트를 개선하였다. 개선된 플레이트를 대상으로 유한요소 재해석을 통하여 고정플레이트는 약 2.7%, 이동 플레이트는 약 3.5%, 테일스톡은 약 6.9%의 중량 감소 결과를 확인하였다.
플라스틱 사출성형은 원재료를 한 번의 가공으로 최종 제품을 만들 수 있는 장점을 가지고 있다. 사출성형을 위해서는 금형의 설치, 플라스틱 수지의 용융, 용융수지의 사출, 성형품의 취출 등을 위하여 사출성형기는 반드시 필요하다. 사출성형기는 여러 가지 방법으로 구분되는데, 본 연구는 현재 국내 A사에서 생산되고 있는 토글식 사출성형기를 대상으로 한다. 연구내용으로는 사출성형기의 여러 부품 및 주요한 플레이트에 대하여 3차원 모델링을 실시하고, 3차원 캐드상에서 조립하여 사출성형기의 전체 구조를 파악하였다. 그리고 에너지 및 생산비 절감을 위하여 주요 플레이트에 대하여 유한요소법을 이용하여 사출압력과 형체력 적용시의 플레이트에 발생하는 스트레스와 변위를 분석하고, 그 결과를 토대로 플레이트를 개선하였다. 개선된 플레이트를 대상으로 유한요소 재해석을 통하여 고정플레이트는 약 2.7%, 이동 플레이트는 약 3.5%, 테일 스톡은 약 6.9%의 중량 감소 결과를 확인하였다.
Nowadays, three-dimensional computer added design(3D CAD) tool are widely and actively used for design of mechanical machine. Because using the tool is more effective to understand design concept and to collaborate with other operation than using two-dimensional design tool. In this study, the 3D CA...
Nowadays, three-dimensional computer added design(3D CAD) tool are widely and actively used for design of mechanical machine. Because using the tool is more effective to understand design concept and to collaborate with other operation than using two-dimensional design tool. In this study, the 3D CAD tool which is called I-DEAS was applied for three-dimensional modeling of main parts and assembling of modeled parts for identification the entire shape of a injection molding machine. In addition, a study was also performed regarding reduction for the weight of main plates for saving production cost and energy in the machine. A finite element method(FEM) program in I-DEAS tool was used for the improvement study. First, the current main plates were structural analysed and then the plate deformations, weak regions and stress distributions were graped. By the FEM results, the 2nd improved designing of the plates was conducted such as reinforcement or slimming of the plate wall thickness. The 2nd structural FEM was performed for verification of the redesigned plates and then the FEM results were compared with the 1st FEM's result. The weight of the main plates were averagely reduced approximately 3 - 7%. By these results, it was seemed that the improved plates have a useful availability.
Nowadays, three-dimensional computer added design(3D CAD) tool are widely and actively used for design of mechanical machine. Because using the tool is more effective to understand design concept and to collaborate with other operation than using two-dimensional design tool. In this study, the 3D CAD tool which is called I-DEAS was applied for three-dimensional modeling of main parts and assembling of modeled parts for identification the entire shape of a injection molding machine. In addition, a study was also performed regarding reduction for the weight of main plates for saving production cost and energy in the machine. A finite element method(FEM) program in I-DEAS tool was used for the improvement study. First, the current main plates were structural analysed and then the plate deformations, weak regions and stress distributions were graped. By the FEM results, the 2nd improved designing of the plates was conducted such as reinforcement or slimming of the plate wall thickness. The 2nd structural FEM was performed for verification of the redesigned plates and then the FEM results were compared with the 1st FEM's result. The weight of the main plates were averagely reduced approximately 3 - 7%. By these results, it was seemed that the improved plates have a useful availability.
토글식 100톤 사출성형기의 에너지 및 생산비 절감을 위하여 주요 플레이트의 중량 개선 연구를 실시하였고, 연구 결과는 아래와 같다.
가설 설정
금형이 설치되는 고정 플레이트와 이동 플레이트의 중앙면에 가로 300(mm)와 세로 300(mm) 면적에 사출압력 600bar가 수직으로 가해진다고 가정하였다. Fig.
제안 방법
플레이트의 개선 설계 및 3차원 리모델링을 실시하고, 개선 모델에 대하여 유한요소 해석을 재실시하여 개선 플레이트의 유효성을 검증하였다. 토클 사출성형기의 3차원 모델링 및 유한요소 해석은 3차원 통합설계 프로그램인 I-DEAS를 사용하였다.
대상 데이터
본 연구는 국내 A사의 토글식 100톤 사출성형기를 대상으로 주요 부품들을 3차원 모델링을 실시하였고, 그 모델에 사출압력(injection pres- sure)이 작용한다는 가정 하에서 주요 플레이트에 발생하는 응력(stress)과 변형 (deformation)을 유한요소 해석으로 계산하였다. 해석결과에서 플레이트의 중량을 절감하면서 플레이트의 보강 및 개선 가능한 부분을 선정하였다.
데이터처리
Table 4는 플레이트의 1차와 2차 FEM 해석 결과를 비교한 것이다. 고정 플레이트는 약 2.
이론/모형
플레이트의 개선 설계 및 3차원 리모델링을 실시하고, 개선 모델에 대하여 유한요소 해석을 재실시하여 개선 플레이트의 유효성을 검증하였다. 토클 사출성형기의 3차원 모델링 및 유한요소 해석은 3차원 통합설계 프로그램인 I-DEAS를 사용하였다.
성능/효과
2. 주요 플레이트에 사출압력이 가해지는 것을 가정하여 FEM 해석을 실시하였고, 각 플레이트별로 개선 가능 부위를 확인하였다.
3. 개선한 플레이트에 대하여 FEM 재해석을 통하여 개선사항의 유효함을 확인하였다.
4. 개선된 고정 플레이트는 약 107.8N, 이동 플레이트는 약 147.0N, 테일 스톡의 경우는 약 323.4N의 중량이 절감 되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
플라스틱 사출성형의 장점은 무엇인가?
플라스틱 사출성형은 원재료를 한 번의 가공으로 최종 제품을 만들 수 있는 장점을 가지고 있다. 사출성형을 위해서는 금형의 설치, 플라스틱 수지의 용융, 용융수지의 사출, 성형품의 취출 등을 위하여 사출성형기는 반드시 필요하다.
사출성형을 위해 무엇이 필요한가?
플라스틱 사출성형은 원재료를 한 번의 가공으로 최종 제품을 만들 수 있는 장점을 가지고 있다. 사출성형을 위해서는 금형의 설치, 플라스틱 수지의 용융, 용융수지의 사출, 성형품의 취출 등을 위하여 사출성형기는 반드시 필요하다. 사출성형기는 여러 가지 방법으로 구분되는데, 본 연구는 현재 국내 A사에서 생산되고 있는 토글식 사출성형기를 대상으로 한다.
형체력의 발생 방법으로 유압식과 토글식의 특징은 무엇인가?
형체력의 발생 방법에 의한 분류는 유압식(hydraulic) 또는 토글식(toggle)으로 나눌 수 있다. 토글식도 유압식과 동일하게 유압을 이용하지만 토글식은 작은 유압력으로 토글 기구를 작동시켜 큰 형체력을 발생시키는 특징을 가지고 있다[4,5].
참고문헌 (5)
S. K. Jung, S. H. Lee, "A Guide of shot peening Processing," pp. 6-12, Sehwa Publishers, 2001.
R. D. Gillespie, "Its Effect on Process Consistency and Resultant Improvement in Fatigue Characteristics," Proc. of the 5th International Conference on Shot Peening, Vol. 1, pp. 81-90, Oxford, 1993.
G. Menges, W. Michaeli, P. Mohren, "How to Make Injection Molds," pp. 121-122, Hanser Publishers, 2001. DOI: http://dx.doi.org/10.3139/9783446401808
H. Wohlfahrt, "The Influence of Peening Conditions on the Resulting Distribution of Residual Stress," Proc. of the 2th International Conference on Shot peening, Vol. 1, Chicago, pp. 316-331, 1984.
H. S. Jung, J. H. Yoo, "An Experimental Study on Tie Bar Elongation Test of Toggle Type Injection Molding Machine," Proc. of KSPE Autumn Conference, pp. 475-476, 2008.
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