[논문]사출 금형의 벽두께 설계 방법의 고찰

황수진; 류민영; 김도운; 김수영; 신광수; 김기윤

사출 금형의 벽두께 설계 방법의 고찰
A Study on the Wall Thickness Design for Injection Molding 원문보기

황수진 (서울산업대학교 금형설계학과 대학원) , 류민영 (서울산업대학교 금형설계학과) , 김도운 (삼성전자) , 김수영 (삼성전자) , 신광수 (삼성전자) , 김기윤 (삼성전자)

The cavity of mold is exposed to high pressure during injection molding operation. Injection molded articles with deep depth are often demanded as design variety increases. Mold becomes weak and deformation increases as the mold depth increases. Thus the injection molds for deep depth articles should be designed to hold out high pressure or stress and large deformation. Through this study, equation for mold design was examined and suggested novel method to determine equation for mold design with deep depth. Novel equation developed in this study was consisted with cantilever and two points bending while previous equation was modified from just cantilever bending. The validity of novel equation was verified through computer simulation.

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

문제 정의

따라서 본 연구에서는 현재 수식의 분석과 수정을 진행하고 금형의 특성을 고려한 새로운 수식을 제안하겠다.

가설 설정

있으며 이때는 δf로 가정한다. 깊이 (a)가 매우깊을 경우 외팔보로 가정할 수 있으며 이때 δc로 가정한다. 그 사이의 1과 a는 양단 고정보와 외팔보의 식을 결합해서 표현한다.
과 같이 표현할 수 있다. 이때 X는 Geometry에 따라 양단 고정보, 외팔보를 구분하는 Factor로 외팔보는 0, 양단 고정보는 1로 가정한다. 그리고 실제 처짐량 (6t)과 간단한 Beam 이론으로 계산된 식(δf+6c)과의 차이를 보정해주기 위한 Factor를 y라고 가정하면 δt는 식 (4)와 같다
이중 가장 적절한 범위를 선정하여 각 그룹에서의 X와 y를 결정하였고 h2를 결정하였다. 다음 Table 1-Table 2은 각 그룹에서의 선정한 l/a의 범위 와 SF에 따른 h2의 결과이다

제안 방법

1은 300mm로 고정한 후 a의 길이를 300~3000mm로 변화하여 해석을 진행하였다. 이때 벽 두께는 이전 해석과 동일하며 각각 단순한 양단 고정보 식과 외팔보의 식의 처짐량과 해석 결과로 나온 처짐량을 비교하였다.
이때 벽두께는 l=300mm일 때를 기준으로 하여 모두 동일하게 설정하였다. 각 경우 단순한 양단 고정보 식과 외팔보 식의 처짐량과 해석 결과로 나온 처짐량을 비교해 보았다
각 그룹을 분류 후, 그룹별로 해석을 진행한 후 해석결과를 가지고 새로운 수식에 적용하여 벽 두께 h2를 계산하였다. 새로운 수식으로 벽 두께를 계산 할 때 l/a의 범위에 따라서 X와 y가 변화하였으며 l/a의 범위가 줄어들수록 같은 1과 a에서 h2가 크게 측정이 되었다.
구조해석은 ABAQUS를 이용하였으며 Fig. 3과 같이 정육면체의 시편을 모델링하여 해석을 진행하였으며 기준 처짐량은 0.03mm, 캐비티 내의 압력은 80MPa, 영률은 2.0E5MPa를 사용하였다.
금형의 그룹을 총 4개로 분류하여 새로운 계산식을 적용하였다. 그룹은 1을 300mm로 고정된 상태에서 a에 따라 Group 1은 a=150mm, Group 2는 a= 100mm, Group 3은 a=50mm, Group 4는 a=30mm 로 구별하였다.
(6total cc Scantilever). 또한 금형에서 발생하는 처짐량의 합은 양단 고정보의 처짐량과 외팔보의 처짐량의 합과도 비례한다. (8 total oc gfixed + Scantilever).
변화하여 해석을 진행하였다. 이때 벽 두께는 이전 해석과 동일하며 각각 단순한 양단 고정보 식과 외팔보의 식의 처짐량과 해석 결과로 나온 처짐량을 비교하였다.

성능/효과

(3) a=150일 때 l/a=3 이상은 양단 고정보로 고려하는 것이 유리하며, 1=300일 때 l/a=2 이하는 외팔보로 고려하는 것이 유리하다.
h2를 계산하였다. 새로운 수식으로 벽 두께를 계산 할 때 l/a의 범위에 따라서 X와 y가 변화하였으며 l/a의 범위가 줄어들수록 같은 1과 a에서 h2가 크게 측정이 되었다.

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