[논문]로봇 롤러 헤밍의 유한요소해석

주석재; 강민준

로봇 롤러 헤밍의 유한요소해석
Finite Element Analysis of the Robot Roller Hemming 원문보기

주석재 (울산대학교 기계자동차공학부) , 강민준 (울산대학교 대학원)

Hemming, especially curl hemming, is required along the wheel housing for safety. Robot roller hemming is suitable for it. In this paper, both the flat hemming and the curl hemming along either the straight profile or the curved profile are analyzed using finite element program MSC.Marc to verify the hemming test results. Both the inner panel and the outer panel are modeled using 3-D solid elements and the roler is modeled using rigid surface. In the curl hemming, there is a case that the curl is not formed if the pre-hemming force is not sufficient. It agrees with the test results.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 이에 대한 유한요소 시뮬레이션을 시도하여 헤밍변수와 헤밍품질의 관련성을 구하고 실험 결과와 비교하여 타당성을 살펴보고자 한다.

가설 설정

강판은 3D 8절점 입체요소를 사용하고 펀치나 다이, 롤러는 강체표면을 사용하였다. 실제 롤러는 회전하지만 거의 저항이 없이 회전한다고 가정하고 롤러에 대한 강체표면은 회전시키지는 않고 강판과 닿아 마찰없이 미끄럽게 이동하는 것으로 취급하였다.

제안 방법

(2) 프리헤밍에서는 롤러 위치를 조정하여 가압력을 맞추고, 메인헤밍에서는 헤밍높이를 맞추고 최종가압력을 읽는 방법을 사용하였다.
은 승용차 도어 헤밍가공을 2차원이나 3차원으로 유한요소 시뮬레이션하였다. 그것은 도어 가장자리 일부 직선형이나 곡선형 구간에 한하였으며 여러 가지 헤밍변수와 헤밍품질의 관계를 구하였다.
Case 0 유한요소 해석결과 실제보다 가압력이 높았다. 유한요소 전체자유도가 부족하기 때문인 것으로 판단하고 Case 1 유한요소를 사용하여 비교하여 본 것이다.
프리헤밍에서는 롤러 위치를 조정하여 가압력을 맞추고, 메인헤밍에서는 헤밍높이(Fig. 4)를 맞추고 최종가압력을 읽는 방법을 사용하였다. 즉, Fig.
15는 프리헤밍 가압력이 785 N이나 981 N인 경우 최종형상이다. 헤밍높이를 서로 비교하였다. 실험에 비하여 유한요소 시뮬레이션 결과는 측정지점 1, 2, 3(Fig.

대상 데이터

3은 플랜지용 다이와 펀치, 헤밍용 롤러의 배치를 그린 것이다. 실험에 사용된 강판의 길이는 400 mm이다. 평판이었던 소재는 플랜지용 펀치와 다이로 100°로 굽혀지고 이어서 수평과 73°, 37°, 0°인 롤러로 차례대로 눌러 밀어 3단계로 굽혀졌다.
주석재 등⁽¹⁾은 승용차 도어 헤밍가공을 2차원이나 3차원으로 유한요소 시뮬레이션하였다. 그것은 도어 가장자리 일부 직선형이나 곡선형 구간에 한하였으며 여러 가지 헤밍변수와 헤밍품질의 관계를 구하였다.
평판이었던 소재는 플랜지용 펀치와 다이로 100°로 굽혀지고 이어서 수평과 73°, 37°, 0°인 롤러로 차례대로 눌러 밀어 3단계로 굽혀졌다.

성능/효과

(1) 유한요소 전체자유도가 부족하여 유한요소 해석결과 실제보다 가압력이 높았다. 가압력은 요소의 크기의 영향을 받았다.
(3) 직선 가장자리 컬헤밍: 프리헤밍 가압력이 196 N으로 부족하면 컬이 완전하게 형성되지 못하였으나 588 N인 경우는 컬이 완전하게 형성되었다.
(4) 곡선 가장자리 컬헤밍: 프리헤밍 가압력이 588 N인 경우는 유한요소 시뮬레이션이 실패하였고 이것은 실제 실험에서도 실패하여 서로 일치하였다.

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