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문제 정의
- 이를 통하여 형체력 상승 시 플렉스링크 변형량에 따른 이동 형판 평행도가 한국 산업규격 “수평형 플라스틱 사출성형기(KS B6389)”에 정의된 0.2 mm 규격 내에서 관리되어지는지 확인하고자 한다.
제안 방법
- 01 mm이며, 형판 조정이 끝나면 다이얼게이지를 플렉스링크 상면에 부착 후 0점이 되도록 조정하였다. 30회 반복측정을 통해서 플렉스링크 중심부에 대한 변화량을 측정하여, 평균값과 산포를 분석하였다. 동일한 평가방법으로 2,000 kN, 3,000 kN에 대하여 형체력 상승에 따른 플렉스링크 변형량과 이동 형판의 평행도를 조사하였다.
- )를 사용하였다. Fig. 2와 같이 다이얼게이지(2046FE, Mitutoyo Co.)를 사용하여, 형체력 상승 시 플렉스링크의 변형량을 측정하였다. 측정에 사용된 계측기의 정확도는 0.
- force 2, 플렉스링크 센터에서 플렉스링크 하단 구간을 force 3으로 구분하여, 각각의 단면적에 전달되는 형체력을 조사하였다. Fig.
- 노즐센터를 기준으로 플렉스링크의 단면적 상, 하 부착면과 좌, 우 라운드부에 대한 응력분포 변화를 확인하기 위하여 세로축 방향의 응력이 동시에 발생하는 조건으로 설정하였다. 구조해석7 후 스페이스 블록 조립 전면부와 이동 형판 조립부인 후면부에 응력이 전달될 때, 변화하는 각도 및 좌, 우 라운드부 등 중요 기능부에 전달되는 응력분포를 확인하였다.
- force 1에 전달되는 형체력은 a/2xf kN으로 계산되어진다. 그러므로 force 1에 전달되는 형체력 f는 750/(250/2+130) kN로 계산되어지며, 692.7 kN의 형체력이 전달되는 것을 구조해석을 통하여 확인하였다. force 2는 노즐센터에서 플렉스링크까지의 구간이며, 형체력의 합은 750-692.
- 플렉스링크 구조해석 시 형체력이 발생 할 때, 플렉스링크의 구조특성을 감안하여, 가로축 방향으로 나타나는 변화량을 확인하였다. 노즐센터를 기준으로 플렉스링크의 단면적 상, 하 부착면과 좌, 우 라운드부에 대한 응력분포 변화를 확인하기 위하여 세로축 방향의 응력이 동시에 발생하는 조건으로 설정하였다. 구조해석7 후 스페이스 블록 조립 전면부와 이동 형판 조립부인 후면부에 응력이 전달될 때, 변화하는 각도 및 좌, 우 라운드부 등 중요 기능부에 전달되는 응력분포를 확인하였다.
- 30회 반복측정을 통해서 플렉스링크 중심부에 대한 변화량을 측정하여, 평균값과 산포를 분석하였다. 동일한 평가방법으로 2,000 kN, 3,000 kN에 대하여 형체력 상승에 따른 플렉스링크 변형량과 이동 형판의 평행도를 조사하였다.
- 9는 통계적기법8,9을 활용하여 형체력 변화에 따른 플렉스링크의 변화량에 대한 정규성검토를 실시하였다. 또한 각각의 조건 시 발생한 편차에 대하여 사분위수를 이용하여 집단간 표준편차의 크기를 나타내었다. P값이 0.
- Park과 Lee5는 ADA MS 해석프로그램을 활용하여 전동식 사출성형기 토글 링크 시스템의 형체력 확대 계수를 기하학적 해석으로 유도하였으며, Woo와 Lee6는 토글 링크로 형체력을 지지하는 조정 형판에 대하여 유한요소 해석을 통하여 안정성 및 신뢰성을 검토하였다. 본 연구에서는 플렉스링크 구조해석을 통하여 1,500 kN 형체력 발생 시 각각의 단면적에 전달되는 형체력을 검증하였으며, 1,000 kN, 2,000 kN, 3,000 kN의 형체력 작용 시, 플렉스링크 굽힙량에 대한 반복성 평가를 실시하여, 평균값 및 표준편차를 조사하였다. 이를 통하여 형체력 상승 시 플렉스링크 변형량에 따른 이동 형판 평행도가 한국 산업규격 “수평형 플라스틱 사출성형기(KS B6389)”에 정의된 0.
- 사출성형 시 성형품의 외관품질에 영향을 미치는 형체력 1,000~3,000 kN 구간을 1,000 kN씩 증가시키면서 형체력을 1인자 3수준의 형태로 기준을 설정하였다. 형체력 증가에 따른 플렉스링크에 굽힙량이 발생되며, 그에 따른 측정 평균값 및 편차를 분석하였으며, 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다.
- 타이바리스 방식의 사출성형기에서는 타이바 대체품으로 사용되는 C-Frame과 플렉스링크를 사용하고 있다. 평가는 1,000~3,000 kN 구간을 1,000 kN 씩 증가시키면서, 형체력을 1인자 3수준의 형태로 기준을 설정하여 실시하였다.
- 3은 플렉스링크에 걸리는 형체력을 산출하기 위하여, 플렉스링크 상면에서 노즐센터 구간 플렉스링크 상면에서 사출성형이 이루어지는 노즐센터까지의 구간을 force 1으로 설정하였으며, 노즐센터에서 플렉스링크 중심까지의 구간을 force 2로 설정하였다. 플렉스링크 센터에서 하단면 구간을 force 3 구간으로 설정하였으며, 각각의 구간에 전달되는 형체력을 계산하였다. force 1에 전달되는 형체력은 a/2xf kN으로 계산되어진다.
- 플렉스링크에 나타내는 응력 분포를 확인하기 위하여 구조해석(IDEAS Ver. 12)을 실시하였다. Fig.
- 사출성형 시 성형품의 외관품질에 영향을 미치는 형체력 1,000~3,000 kN 구간을 1,000 kN씩 증가시키면서 형체력을 1인자 3수준의 형태로 기준을 설정하였다. 형체력 증가에 따른 플렉스링크에 굽힙량이 발생되며, 그에 따른 측정 평균값 및 편차를 분석하였으며, 연구를 통하여 얻은 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- 1은 형체력 발생 시 플렉스링크의 각 부위에 전달되는 응력 분포 및 변형을 알아보기 위해 사용한 실험모델이다. 그림에서 라운드부 좌, 우 치수를 90~100 mm, 전체길이 420 mm, 스페이스 블록 조립부 치수 250 mm, 이동 형판 조립부 두께는 50 mm로 설계하였다. 플렉스링크 재질은 SM45C이며, 열전도율 42.
- 실험에는 사출압력 330 bar, 형체력 3,000 kN인엔겔사의 유압식 사출성형기(VC330/300, ENGEL Co.)를 사용하였다. Fig.
- 그림에서 라운드부 좌, 우 치수를 90~100 mm, 전체길이 420 mm, 스페이스 블록 조립부 치수 250 mm, 이동 형판 조립부 두께는 50 mm로 설계하였다. 플렉스링크 재질은 SM45C이며, 열전도율 42.8 W/m2℃, 열용량 계수 480 J/kg℃, 열팽창계수는 1.15x10-5(1/℃)이며, 밀도 7,850 kg/m3, 탄성계수 205 GPa, 프와송 비는 0.29이다. 플렉스링크와 조립되는 이동 형판은 구상흑연주철 재질인 FCD450을 사용하였다.
- 29이다. 플렉스링크와 조립되는 이동 형판은 구상흑연주철 재질인 FCD450을 사용하였다. 열전도율 50 W/m2℃, 열용량 계수 56.
이론/모형
- Fig. 9는 통계적기법8,9을 활용하여 형체력 변화에 따른 플렉스링크의 변화량에 대한 정규성검토를 실시하였다. 또한 각각의 조건 시 발생한 편차에 대하여 사분위수를 이용하여 집단간 표준편차의 크기를 나타내었다.
성능/효과
- 1,500 kN 형체력 발생 시 구조해석 결과 force 1구간은 46.2%, 노즐센터에서 플렉스링크 센터인 force 2구간은 3.8%, 중심면을 기준으로 하단면인 force 3 구간은 50%의 형체력이 전달되는 것을 확인하였다.
- 6은 1,000 kN 형체력 작용 시, 실험을 통하여 얻어진 편차 및 통계치 결과이다. 30회 반복 측정을 통하여 플렉스링크 변형은 평균값 0.041 mm, 표준편차 0.003, 최소값 0.034 mm, 최대값은 0.045 mm 상태에 존재하는 것을 알 수 있었다.
- P값이 0.000이고, P ≤ α(0.05)이므로 신뢰구간 95% 수준 내에서 형체력 변화는 플렉스링크의 굽힘량에 의미있게 영향을 주는 설계변수임이 확인되었다.
- 구조해석을 통하여 플렉스링크 전면 및 후면부의 하단 좌, 우 라운드부는18.2~19.3%, 상면부는 16.1~17.1%의 응력이 전달되는 것을 알 수 있었으며, 하단부에 1.3~2.7%의 응력이 더 발생되었다.
- 15 mm로 약 3배정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 이를 통하여 형체력과 플렉스링크의 변형량은 상호간에 비례함을 확인하였다.
- 150 mm를 기준으로 좌, 우 대칭인 정규분포 형태를 나타내었다. 초기 1,000 kN의 형체력 대비 플렉스링크 변형량도 0.04 mm에서 0.15 mm로 약 3배정도 증가하는 것을 알 수 있었다. 이를 통하여 형체력과 플렉스링크의 변형량은 상호간에 비례함을 확인하였다.
- 평균값은 0.150 mm, 표준편차 0.002, 최소값 0.14 5 mm, 최대값 0.154 mm 상태에 존재하는 것을 실험을 통하여 확인하였다. 반복실험을 통하여 플렉스링크의 변화량이 평균값 0.
- 28이다. 플렉스링크 구조해석 시 형체력이 발생 할 때, 플렉스링크의 구조특성을 감안하여, 가로축 방향으로 나타나는 변화량을 확인하였다. 노즐센터를 기준으로 플렉스링크의 단면적 상, 하 부착면과 좌, 우 라운드부에 대한 응력분포 변화를 확인하기 위하여 세로축 방향의 응력이 동시에 발생하는 조건으로 설정하였다.
- 3 kN의 형체력이 전달되는 것을 확인하였다. 플렉스링크 센터에서 하단면 구간인 force 3 구간은 플렉스링크 단면적 세로축의 1/2인 125 mm이므로, 전체 형체력 1,500/2 kN으로 계산되어지며, 750 kN의 형체력이 전달되는 것을 검증하였다.
- 형체력 변화에 따라 유의수준의 차가 크며, 각 집단간의 차가 발생한 것을 확인하였다. 형체력 상승 시에는 플렉스링크의 굽힙량도 증가하여 금형을 부착하는 이동 및 고정 형판의 평행도가 나빠짐을 알 수 있었다.
- 형체력 변화에 따른 실험으로 플렉스링크 변형에 대한 평균값은 0.041~0.15 mm, 표준편차는 0.002~0.003이며, 1,000 kN의 형체력 상승 시 변형량도 증가하는 비례관계임을 알 수 있었다.
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