프레스 부품의 형상은 고객 요구와 공정단축 및 비용절감으로 점점 복잡하게 변하고 있다. 또한 프레스공정은 많은 인자의 영향으로 양산 중에도 안정성이 수시로 변하고 있다. 공정의 안정성을 확보하는 데는 형상, 소재, 프레스, 금형 및 윤활에 대한 사전 연구가 충분히 되어 허용된 공차 안에서 재현성이 구현되는 공정을 수립해야 한다. 하지만 예측하지 못한 공정인자들의 변화는 양산라인 정지와 생산계획에 차질을 현장에서 야기 시키고 있다. 이에 프레스금형에 센서를 적용해 실시간 공정을 모니터링 할 수 있는 방법을 본 논문에선 소개한다. 비접촉식으로 판재의 흐름을 측정하는 센서와 그 중 양산에 적용 가능성이 높은 광학센서를 사용한 실험 사례를 제시했다. 원통드로잉금형에 광학센서를 설치해 소재, 블랭크홀더힘, 드로잉비를 변화시키며 센서의 사용 가능성을 테스트했다. 또한 각통드로잉 금형을 사용해 국부적으로 다른 판재의 흐름을 정량화 했고 측정값이 소재의 연신에 의해 드로잉 깊이보다 항상 작다는 것을 정량적으로 측정하였다. 마지막으로 프레스 금형에 센서를 접목시켜 사용할 수 있는 분야에 대해 제안을 하였다. 원가절감에 대한 Needs가 지속적으로 증가하고 이를 통해 글로벌 금형경쟁력을 확보해야하는 시점에 기여가 되었으면 한다.
프레스 부품의 형상은 고객 요구와 공정단축 및 비용절감으로 점점 복잡하게 변하고 있다. 또한 프레스공정은 많은 인자의 영향으로 양산 중에도 안정성이 수시로 변하고 있다. 공정의 안정성을 확보하는 데는 형상, 소재, 프레스, 금형 및 윤활에 대한 사전 연구가 충분히 되어 허용된 공차 안에서 재현성이 구현되는 공정을 수립해야 한다. 하지만 예측하지 못한 공정인자들의 변화는 양산라인 정지와 생산계획에 차질을 현장에서 야기 시키고 있다. 이에 프레스금형에 센서를 적용해 실시간 공정을 모니터링 할 수 있는 방법을 본 논문에선 소개한다. 비접촉식으로 판재의 흐름을 측정하는 센서와 그 중 양산에 적용 가능성이 높은 광학센서를 사용한 실험 사례를 제시했다. 원통드로잉금형에 광학센서를 설치해 소재, 블랭크홀더힘, 드로잉비를 변화시키며 센서의 사용 가능성을 테스트했다. 또한 각통드로잉 금형을 사용해 국부적으로 다른 판재의 흐름을 정량화 했고 측정값이 소재의 연신에 의해 드로잉 깊이보다 항상 작다는 것을 정량적으로 측정하였다. 마지막으로 프레스 금형에 센서를 접목시켜 사용할 수 있는 분야에 대해 제안을 하였다. 원가절감에 대한 Needs가 지속적으로 증가하고 이를 통해 글로벌 금형경쟁력을 확보해야하는 시점에 기여가 되었으면 한다.
The shape of press components is becoming increasingly complex due to customer demands, process shortening and cost savings. In addition, the stability of the pressing process frequently varies during mass production due to the influence of many factors. In order to ensure the process stability, it ...
The shape of press components is becoming increasingly complex due to customer demands, process shortening and cost savings. In addition, the stability of the pressing process frequently varies during mass production due to the influence of many factors. In order to ensure the process stability, it is necessary to establish a process in which reproducibility is realized in tolerance, which is sufficient for advance study of shape, material, press, mold and lubrication. However, unforeseen changes in process parameters cause disruptions in production line shutdowns and production planning. In this paper, we introduce a method to monitor a real time process by applying a sensor to a press mold. A non-contact type sensor for measuring the flow of a sheet material and an example of an experiment using the optical sensor which is highly applicable to mass production are presented. An optical sensor was installed in a cylindrical drawing mold to test its potential application while changing the material, blank holder force, and drawing ratio. We also quantitatively determined that the flow of other sheet materials was quantified locally using a square drawing die and that the measured value was always smaller than the drawing depth due to the material elongation. Finally, we propose a field that can be used by attaching the sensor to the press mold. We hope that the consequent cost reduction will contribute to increasing global mold competitiveness.
The shape of press components is becoming increasingly complex due to customer demands, process shortening and cost savings. In addition, the stability of the pressing process frequently varies during mass production due to the influence of many factors. In order to ensure the process stability, it is necessary to establish a process in which reproducibility is realized in tolerance, which is sufficient for advance study of shape, material, press, mold and lubrication. However, unforeseen changes in process parameters cause disruptions in production line shutdowns and production planning. In this paper, we introduce a method to monitor a real time process by applying a sensor to a press mold. A non-contact type sensor for measuring the flow of a sheet material and an example of an experiment using the optical sensor which is highly applicable to mass production are presented. An optical sensor was installed in a cylindrical drawing mold to test its potential application while changing the material, blank holder force, and drawing ratio. We also quantitatively determined that the flow of other sheet materials was quantified locally using a square drawing die and that the measured value was always smaller than the drawing depth due to the material elongation. Finally, we propose a field that can be used by attaching the sensor to the press mold. We hope that the consequent cost reduction will contribute to increasing global mold competitiveness.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 광학센서를 사용해 프레스금형 안에서 측정 한 사례와 적용할 수 있는 분야에 대해 언급하고자 한다.
이에 양산 시 안정된 프레스공정의 필요성은 증가하고 있다. 본 논문에선 프레스 금형에 적용 될 수 있는 센서들을 소개하였고 광학 센서를 사용한 프레스금형 형내 플랜지 다이R부의 측정 사례를 원통 및 각통 금형을 사용해 증명하였다.
제안 방법
6). 변형경화지수 n이 다른 두 개의 판재소재(DP600, H320LA)를 블랭크홀더 힘과 드로잉 비를 변화시키며 다이R부의 판재의 흐름을 측정하였다. 전반적으로 DP600이 H320LA보다 적은 판재의 흐름을 보였다.
사용된 광학센서는 원통드로잉에서 판재소재, 블랭크홀더 힘, 드로잉 비에 따라 각각 이론에 맞는 결과치를 측정하였고 각통드로잉에선 장변부와 코너부의 판재의 흐름을 정량화 하였다. 또한 소재의 연신에 의해 측정된 값은 드로잉 깊이보다 항상 작게 나오는 성향도 검증이 되었다.
원통드로잉 실험을 통해 측정에 사용된 광학센서의 품질을 검토하였다(Fig. 6).
이러한 센서의 사용으로 불량률이 높은 드로잉공정에 센서를 적용해 공정의 안정성을 지속적으로 유지 할 수 있는 방법과 판재성형해석의 예측력을 높일 수 있는 방법을 제시하였다.
대상 데이터
본 실험은 각통드로잉금형으로 (펀치사이즈: 150 x 300 mm) 판재는 Mild Steel인 DC05(항복강도 190MPa)를 75mm 깊이로 성형하였다. 각통드로잉 금형에 8개의 광학센서를 서로 다른 위치에 설치하여 플랜지 다이R부의 판재의 흐름을 측정하였다(Fig.
성능/효과
판재성형해석 시 수학적인계산방식에 따른 기본적인 현물과의 오차를 Input parameter(인장실험결과, 한계성형선도(FLD), 마찰계수 등)을 조절하여 줄일 수가 있다. 원통드로잉 금형같이 간단한 테스트 금형에 센서를 설치해 플랜지 부의 판재의 흐름을 측정하고 그 결과치를 해석결과와 비교를 하면서 해석의 예측도를 증가시키는데 도움을 줄 수가 있다(Fig. 9).
후속연구
향후 대형 부품의 수율개선과 복잡한 형상을 갖고 있는 부품들의 프레스 공정 개선을 위한 연구가 지속적으로 이루어져 양산성을 높이는데 기여가 되길 바란다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비대칭 프레스부품의 경우 어떠한 이유로 인장 및 압축응력이 다르게 작용하는가?
형상의 복잡성 증가로 인해 비대칭 프레스부품의 경우 대칭부품과 비교하여 국부적으로 플랜지부의 소재의 흐름이 다르고 인장 및 압축응력이 다르게 작용한다. 이로 인해 플랜지 영역에서 프레스 박판소재의 인장 및 두께변화가 서로 다르게 발생한다(Fig.
어떠한 프레스성형 공정을 개발해야 하는가?
프레스성형 공정은 확률적으로 여러가지 인자에 의해 영향을 받는다. 이러한 인자의 변화에 대해 100% 안전한 공정설계는 일반적으로 할 수는 없지만 형상, 소재, 프레스, 금형 및 윤활에 대한 충분한 사전 검토를 통해 허용 오차 내에서 재현성이 유지되는 프레스공정을 개발해야한다.
자동차 산업이 지속적으로 제품의 성능 및 품질개발에 대한 노력을 하는 이유는?
자동차 산업은 고객의 요구증가로 인해 지속적으로 제품의 성능 및 품질개발에 대한 노력을 하고 있다. 차체 프레스부품의 제조에서 더욱 복잡한 부품형상 및 고강도 철판, 알루미늄 등 신소재의 사용이 최근 몇 년간 관측되고 있다.
참고문헌 (8)
S-H Kim, Press Die Design Engineering, Daekwang Surim, 2013.
K. Lange, Lehrbuch der Umformtechnik, Volume 3 Sheet metal forming, Berlin Springer 1975.
W. Strackerjahn, The prediction of the failure case at drawing rectangular parts, Dissertation, University Hanover, 1982.
H. Braunlich, Control system for deep-drawing with blank holder - a contribution to increasing process stability, Dissertation, Technical University Chemnitz, 2001.
U. Forstmann, Inductive displacement sensors for monitoring and controlling the sheet metal feed during thermoforming, Dissertation, Technical University, Berlin, 2000.
E. Doege, H-J Seidel, B. Griesbach, J-W Yun, Contactless on-line measurement of material flow for closed loop control of deep drawing, AFDM, 2002.
K-K Choi, D-C Lee, "Study on the Design of Bracket Strip Layout Using Cimatron Die Design", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 9, no. 5, pp. 1113-1118, 2008. DOI: http://doi.org/10.5762/KAIS.2008.9.5.1113
K-K Choi, K-H Kim, D-C Lee, "Study on the 3D Design of Bracket with Automatic Module", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 10, no. 6, pp. 1164-1169, 2009. DOI: http://doi.org/KAIS.2009.10.6.1164
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.