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CNG 압력용기 제작을 위한 D.D.I. 공정의 Tractrix 다이 최적설계
Optimal Design of the Tractrix Die Used in the DDI Process for Manufacturing CG Pressure Vessels 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.40 no.10, 2016년, pp.879 - 886  

이광오 (부산대학교 기계기술연구원) ,  심현대 (부산대학교 기계융합기술학과) ,  곽효서 (부산대학교 기계융합기술학과) ,  김철 (부산대학교 기계기술연구원)

초록
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CNG 압력용기 제조를 위한 딥드로잉 공정에 사용되는 트랙트릭스 다이는 블랭크 홀더 없이 성형을 가능하게 한다. 기존의 연구에서는 D.D.I. 공정의 1차 딥드로잉 공정에 트랙트릭스 곡선을 다이에 적용하였을 뿐, 다이의 수명향상 및 제조원가 절감을 위한 형상 최적화에 관한 연구는 전무한 실정이다. 이에 본 논문에서는 트랙트릭스 곡선의 점근선 이동을 통하여 다이의 높이에 따른 딥드로잉 공정의 유한요소해석을 수행하였다. 또한 펀치의 성형하중에 따른 다이 응력집중부의 Von-Mises 응력을 분석하여 최적의 트랙트릭스 다이 형상을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Tractrix dies, used in the deep drawing process, can be used to form CNG pressure vessels without a blank holder. Previous studies had only applied tractrix profiles to perform the first deep drawing process of DDI; but an optimal design of the tractrix die that focuses on improving die life and red...

주제어

#압력용기   #딥드로잉 공정   #트랙트릭스 다이   #펀치 성형하중   #본미세스 응력  

AI 본문요약
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  • 다이의 높이가 낮아질수록 첫 번째 피크점의 하중은 증가하고 두 번째 피크점의 하중은 감소하며, Case7부터 첫 번째 피크점이 두 번째 피크점 보다 커진다. 소재 유입각도가 증가할수록 응력집중부에서 소재의 변형량이 크므로, 첫 번째 피크점이 나타날 때 다이 높이가 낮아질수록 성형하중이 점점 증가한다. 또한, 두 번째 피크점에서는 소재의 유입각도가 커질수록 다이와 소재의 접촉면적이 Fig.
  • 8mm, p = 21mm로 결정되며, 변경 가능한 다이의 설계인자는 높이이다. 트랙트릭스 곡선의 형상계수 a를 변경하여 점근선(Asymptote)을 이동하면 트랙트릭스 곡선의 높이를 변경할 수 있다. 본 연구에서는 점근선의 간격을 소재의 초기 두께와 같은 12.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
D.D.I 공정이란 무엇인가 I 공정은 Fig. 1(a) ~ (c)와 같이 딥드로잉과 아이어닝 공정이 조합된 한 번의 프레스 행정(Stroke)으로 원통형 용기를 성형하는 공정이다. 1차 성형 단계에서 단동 수직형 프레스와 트랙트릭스 다이를 이용하여 딥드로잉을 수행하며, 2차 성형단계 에서는 수평식 프레스를 이용하여 재드로잉 (Redrawing) 및 두 번의 아이어닝 연속공정이 이루어지고, 3차 성형단계에서 재드로잉과 아이어닝의 연속공정이 이루어진다.
고압 가스용기는 어떻게 성형되는가 소화기와 LPG등을 저장하기 위한 고압 가스용기는 이음새 없는 튜브(seamless tube)를 사용하여 바닥성형(bottom forming)과 접합(closing)공정, 열간 오목성형 공정(forming to concave bottom)을 통해 성형된다. 이러한 방식은 고가의 재료비와 생산비용을 수반하며, 경량화된 고품질 생산이 어렵다.
D.D.I 공정의 공정 과정을 설명하라 1(a) ~ (c)와 같이 딥드로잉과 아이어닝 공정이 조합된 한 번의 프레스 행정(Stroke)으로 원통형 용기를 성형하는 공정이다. 1차 성형 단계에서 단동 수직형 프레스와 트랙트릭스 다이를 이용하여 딥드로잉을 수행하며, 2차 성형단계 에서는 수평식 프레스를 이용하여 재드로잉 (Redrawing) 및 두 번의 아이어닝 연속공정이 이루어지고, 3차 성형단계에서 재드로잉과 아이어닝의 연속공정이 이루어진다. 본 논문에서는 Fig.
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참고문헌 (10)

  1. Yoon, J. H., Jung, S. Y., Choi, Y., Kim, C. and Choi, J. C., 2002, "A Study on the Development of Computer-Aided Process Planning System for the Deep Drawing & Ironing of High Pressure Gas Cylinder," Journal of KSPE, Vol. 19, No. 2, pp. 177-186. 

  2. Kim, E. S., Kim, J. H., Park, Y. S., Kim, C. and Choi, J. C., 2003, "Development of an Automated Design System of CNG Composite Vessel Using Steel Liner Manufactured by D.D.I Process," Journal of KSPE, Vol. 20, No. 1, pp. 205-213. 

  3. Park, C. W., Kim, C., Kim, Y. H. and Choi, J. C., 2003, "A Study of Automated Process Planning Using Autofrettage for Large-Sized High Pressure Vessel," Spring Conference Proceeding, KSAE, pp. 167-172. 

  4. Narayanasamya, R. and Loganathanb, C., 2005, "Study on Wrinkling Limit of Commercially Pure Aluminium Sheet Metals of Different Grades when Drawn Through Conical and Tractrix Dies," Materials Science and Engineering: A, Vol. 419, No. 1-2, pp. 249-261. 

  5. Iliescu, C., 1990, Cold-Pressing Technology, Elsevier Science Publishing Company, INC., p. 281. 

  6. NK Co., Ltd, 2001, Process Planning and Die Design for Liner of CNG Cylinder, NK Co., Ltd, pp. 12-41. 

  7. Bae, J. H., Lee, H. W., Kim, M. S. and Kim C., 2013, "Optimal Process Planning of CNG Pressure Vessel by Ensuring Reliability and Improving Die Life," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 37, No. 7, pp. 865-871. 

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  8. Shim, H. B. and Yang, D. Y., 1994, "Elastic-Plastic Finite Element Analysis of Deep Drawings of Circular and Square Cups Considering Bending," Trans. Korean Soc. Mech. Eng. A, Vol. 18, No. 7, pp. 1738-1750. 

  9. Choi, J. C., Jung, S. Y. and Kim, C., 2004, "Development of an Automated Design System of a CNG Composite Vessel Using a Steel Liner Manufactured Using the DDI Process," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 24, No. 11, pp. 781-788. 

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  10. Transvalor, 2016, Transvalor Solution-Forge NxT 1.0-Reference Document-Processes Tutorial, Part 5 : Process data, Transvalor, Padova, p. 84. 

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