[논문]쉘 요소를 이용한 박판성형 공정의 스프링 백 예측

고형훈; 이찬호; 김병식; 이광식; 정동원

쉘 요소를 이용한 박판성형 공정의 스프링 백 예측
SpringBack Prediction for Sheet Metal forming Process Using Shell Element 원문보기

고형훈 (제주대학교 대학원) , 이찬호 ((주)오토폼엔지니어링 코리아) , 김병식 ((주)오토폼엔지니어링 코리아) , 이광식 ((주)탑금속 기술연구소) , 정동원 (제주대학교 공과대학 기계에너지시스템공학부)

Such press-forming process are the used machine ability and the characteristic, used material, tile accuracy of the part, condition of a process are considered the designed. In order to estimate in automotive sheet forming processes used AutoForm software. A through in simulation result comparison with experimentation result, it was possible to know that much the same estimated spring-back through a forming analysis. By making apply this to an industrial site the productivity improvement and cost reduction etc. effect able was predicted.

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문제 정의

기존 오토폼은 굽힘과 판두께 방향의 전단응력을 무시하는 박막요소를 (membrane element) 사용하였으나 이번에 쉘요소(shell element)를 새롭게 도입하였으며, 본 연구에서는 쉘 요소를 이용한 오토폼을 사용하여 성형 해석과 스프링 백 예측을 함으로서 쉘 요소가 적용된 오토폼의 신뢰성을 함께 평가해 보았다. 쉘 요소는 굽힘이 지배적인 공정에 적용 시 부정확한 정보를 제공할 가능성이 있는 박막해석법과 수식화가 간단하나 3차원 문제에서는 과도한 해석 시간을 요구하는 연속체 해석법(continuum analysis method)의 타협 적 방법이다.
본 논문에서는 PNL COWL TOP OUTER 에 대 해상용 소프트웨어인 오토폼(AutoForm)을 사용하여 실제 실험결과와 스프링 백 양을 비교 해 보았으며, 비교 결과를 통해 산업현장 적용의 가능성을 가늠해 보았다.

제안 방법

본 연구에서는 OP40 flange Up/Down 공정에서의스프링 백량을 소프트웨어를 이용하여 해석하고 실제 실험을 통한 측정치와 비교하여 보았다

성능/효과

1.UP/D0WN Flange 공정에서 유한요소해석을통한 스프링 백 측정량을 실제 실험을 통한 스프링 백 측정량과 비교 한 결과 근사한 값을 얻을 수 있었다.
2. 유한 요소 해석을 통한 스프링 백 측정을 통해 과다한 스프링 백 발생 구간을 실제 제품 성형 및 최종 설계 이전에 확인할 수 있게되여어불량 발생을 단시간에 최소화 할 수 있게 되었다.
3. 사전 성형 시뮬레이션을 통한 스프링 백 예측으로 조립 불량의 위험 수위에 있는 스프링 백발생 구간에 대안 마련이 설계 단계에서부터 가능해 졌다.
본 연구에서 SPEC 판넬을 이용한 PNL COWL TOP OUTER 의 스프링 백량을 쉘 요소를 적용한 소프트웨어를 이용하여 유한 요소해석 한 결과를 통해 스프링 백 해석 결과의 신뢰도를 확인 하였으며, 이로 실제 현장과 근사한 스프링 백량의 체크가 가능함을 알 수 있었다.

후속연구

4. 현재까지 경험에 많은 의존을 해오던 스프링 백에 대한 성형 시뮬레이션이 가능해 지면서, 실제 산업 현장에서의 시간 및 비용 단축과 설계의 신뢰도를 높일 수 있으리라 판단된다.

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