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문제 정의
- 본 연구는 0.5mm의 STS 304를 가지고, Fig. 1과 같은 최종성형품을 만들기 위하여 공정설계를 하였다. 1차 드로잉공정으로 성형한 제품과 서로 다른 드로잉비를 적용시킨 두 개의 재드로잉 공정을 통해 두께 변화, 경도, 치수 정밀도, 성형품의 형상 등을 비교 검토하고자 한다.
- 본 연구에서는 균일 Drawing force를 가지는 공정설계를 탐색하기 위해유한요소 해석 S/W인 Z-STAMP를 이용하여 3차원으로 1차 드로잉과 재드로잉 공정에 대하여 해석하였다. 소재는 3차원 솔리드모델러인 Pro/Engineer를 사용하여 금형 설계에 맞게 모델링하였으며 Pro/Mesh를 사용하여 유한요소를 생성하였다.
- 따라서 본 연구에서는 같은 치수의 컵을 성형하는데 있어 여러가지 설계를 비교 검토함에 있어 해석적인 방법을 이용하여 연속적인 공정 중에 최소 드로잉 하중을 보여주는 공정을 최적공정으로 가정하였다. 실제 이에 따른 실험을 수행하고 드로 잉 하중 및 성형품 품질을 관찰함으로써 해석을 이용한 평가의 신뢰성을 검증하고자 한다. 이와 같은 체계적인 방법을 제안하고 검증함으로써 원형컵 드로잉 설계에 활용할 방법론을 제시하고자 한다.
- 제작하여, 윤활관계, 틈새(clearance), 펀치와 다이각 반지름, 드로잉속도 등을 일정하게 유지시킨 후 예비실험을 통해 블랭크 흘딩력을 구하고, 얻어진 블랭크 흘딩력을 일정하게 유지시킨 후, 공정설계(1공정 완료, 3가지 드로잉률 변화에 따른 2공정 완료)에 대해 실험을 수행한다. 실험을 통해 얻어진 결과와 유한 요소 해석프로그램인 Z-Stamp를 통해 얻어진 이론 결과 등을 비교하여 이론해석의 유용성과 함께 실험의 정확성을 검 증해보고자 한다. 블랭크 홀딩력 및 마찰조건 등의 공정조건들은 예비실험을 통해 설정되었으며 자세한 내용은 참고문헌[1]에 수록되어 있다.
- 실제 이에 따른 실험을 수행하고 드로 잉 하중 및 성형품 품질을 관찰함으로써 해석을 이용한 평가의 신뢰성을 검증하고자 한다. 이와 같은 체계적인 방법을 제안하고 검증함으로써 원형컵 드로잉 설계에 활용할 방법론을 제시하고자 한다.
가설 설정
- 따라서 본 연구에서는 같은 치수의 컵을 성형하는데 있어 여러가지 설계를 비교 검토함에 있어 해석적인 방법을 이용하여 연속적인 공정 중에 최소 드로잉 하중을 보여주는 공정을 최적공정으로 가정하였다. 실제 이에 따른 실험을 수행하고 드로 잉 하중 및 성형품 품질을 관찰함으로써 해석을 이용한 평가의 신뢰성을 검증하고자 한다.
- 그러나 case2나 case3 초 드로잉 과 재 드로잉 시 성 형력 이 불균일함을 확인할 수 있었다. 또한 성형결과를 검토한 결과에서도 Case 2와 Case 3의 공정 중 어느 것이 더 좋은 공정이라고 단정하기가 힘들었고, 균일 드로잉력을 가지는 공정설계를 적용하여 보다 나은 제품을 얻을 수 있을 것이라는 가정을 토대로 최적공정설계를 탐색하였다.
- 원형컵의 드로잉 공정설계에 있어 연속되는 공정이 균일한 하중으로 성형될 경우 최적의 결과를 얻을 t 있다는 가정하에 본 연구를 수행하였다. 유한요소해석에 의해 구해진 하중을 토대로 초드로잉 하중과 재드로잉 하중이 균일한 공정을 최적공정으로 선정하였다.
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