• 소성∙가공
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• 제13권7호
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• pp.586-593
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• 2004

A terminal pin, which is a part of high-voltage capacitors, has a plate-shaped head section with thickness of 0.8mm. The current manufacturing process, in which the head section is welded on the body part, has given wide deviations of part qualities such as geometrical accuracy, mechanical strength and electrical stability. In this study, a cold forging process sequence was designed in order to produce the terminal pin as one piece. The plate-shaped head section requires an upsetting in the lateral direction of a cylindrical billet, which is followed by a blanking process. The deformed geometry of the lateral upsetting, however, could not be predicted precisely by intuition since metal flows of an axial and a lateral direction of the cylindrical billet would occur simultaneously. Therefore, in this study, three dimensional finite element analyses were applied to the lateral upsetting process in order to determine a proper diameter and height of the cylindrical billet. Once the geometry of the initial billet was determined, intermediate forging processes were designed by applying cold forging guidelines and the designed process sequence was verified by two dimensional finite element analysis. In addition, cold forging tryouts were conducted by using a die set, which was manufactured based on the designed process and finally we found that the part qualities were improved by the proposed cold forging process.

• Design & Manufacturing
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• 제15권3호
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• pp.32-38
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• 2021

Plate-shaped works are one of the materials that can be applied to the entire industry due to their various shapes and sizes. Plate-shaped parts workpieces are thin and wide, and when processing is completed, they are often bent or deformed in various directions, making it difficult to produce normal products. In particular, this study intends to study the processing deformation and distortion of plate-shaped parts fastened to the jig during milling processing. In this study, a method for preventing deformation occurring in plate-shaped parts was derived through jig element change and CAE analysis, and this was applied to actual processing to produce products with stable dimensions. Through a finite element analysis experiment, it was found that installing two supports on the back of the plate-shaped part results in minimal deformation and the optimal distance between the two supports is 150 mm. Through this experiment, when processing a thin plate product, a support was installed in a direction opposite to the cutting force applied to the thin plate to prevent deformation of the product, thereby improving defects.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.382-389
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• 2019

스털링실버 판재를 콜드-다이 포징(cold-die forging)과 어닐링을 반복하는 폴딩공정을 이용하여 반지모양으로 가공하는 신공정을 제안하였다. 도넛모양으로 재단된 판재에 선폭 $0.43{\mu}m$인 격자를 각인하였다. 그 후 경사가 $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$인 다이(die)를 이용한 포징과 어닐링을 반복하여 폴딩하였다. 비교를 위해 어닐링을 생략한 시편 또한 준비하였다. 각인된 격자의 길이 변화를 측정하여, 공정과정에 따른 스트레인을 확인하였다. 버니어캘리퍼스, 비커스 경도 측정기(Vickers hardness tester)와 광학현미경, UV-VIS 컬러미터(colormeter)를 이용하여 크기, 경도, 미세구조, 표면색을 확인하였다. 어닐링을 생략하는 경우 크랙이 발생하였으나, 어닐링을 부가하는 경우 성공적으로 변형이 가능했다. 시편의 거시적인 스트레인을 분석한 결과, 최종공정 후 외경의 길이와 두께는 각각 감소하였지만, 내경의 길이와 폭은 각각 증가하였다. 시편의 미시적인 스트레인은 수평 방향에서 최대 +0.128 만큼 증가하였다. 비커스 경도의 경우, 열처리 시에는 감소하지만 폴딩공정 후에는 증가하는 경향을 나타내었다. 미세구조 관찰 결과 어닐링 직후 결정립의 크기가 증가하고 폴딩공정 직후는 감소하였다. Lab지수를 기준으로 색차는 모든 공정에서 10 이하로 확인되었다. 결국 도넛형태의 은 판재를 폴딩공정을 이용하여 성공적인 반지모양의 주얼리 제조가 가능하였다.

• Design & Manufacturing
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• 제11권2호
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• pp.51-56
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• 2017

Nitinol, a shape memory alloy (SMA), is manufactured from titanium and nickel and it used in various fields such as electrical applications, micro sensors. It is also recommended as a material in medical for implant because it has excellent organic compatibility. Nitinol is intended to be inserted into the human body, products require a high-quality surface and low residual stress. To overcome this problems, explore electrolyte polishing (EP) is being explored that may be appropriate for use with nitinol. EP is a particularly useful machining method because, as a non contact machining method, it produces neither machining heat nor internal stress in the machined materials. Sandpaper polishing is also useful machining method because, as a contact machining method, it can easily good surface roughness in the machined materials. The electrolyte polishing (EP) process has an effect of improving the surface roughness as well as the film polishing process, but has a characteristic that the residual stress is hardly generated because the work hardened layer is not formed on the processed surface. The sandpaper polishing process has the effect of improving the surface roughness but the residual stress remains in the surface. We experimented with three conditions of polishing process. First condition is the conventional polishing. Second condition is the electrochemical polishing(EP). And Last condition is a mixing process with the conventional polishing and the EP. Surface roughness and residual stress of the nitinol before a polishing process were $0.474{\mu}mRa$, -45.38MPa. Surface roughness and residual stress of the nitinol after mixing process of the conventional polishing and the EP were $1.071{\mu}mRa$, -143.157MPa. Surface roughness and residual stress of the nitinol after conventional polishing were $0.385{\mu}mRa$ and -205.15MPa. Surface roughness and residual stress of sandpaper and EP nitinol were $1.071{\mu}mRa$, -143.157MPa. The result shows that the EP process is a residual stress free process that eliminates the residual stress on the surface while eliminating the deformed layer remaining on the surface through composite surface machining rather than single surface machining. The EP process can be used for biomaterials such as nitinol and be applied to polishing of wafers and various fields.

• 한국CDE학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.188-197
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• 2012

Recently, aluminum ships are constructed more than ever because of the environmental pollution generated by FRP (Fiber Reinforced Plastic) ships. In particular, FRP ships have been replaced by the Aluminum ships. The forming process of the curved aluminum plate has been performed only by labor works without systematic technique. Therefore, it is difficult to construct the aluminum ship that the design satisfies both required propulsion performance and hull design. Present study introduces a MPSF (Multi Point Stretching Forming) that is a flexible manufacturing technique to form large sheet panels of doubly curvature. The hull pieces are stretch-formed over the MPSD (multi-point stretching die) generated by the punch element matrix. In this study, MPSF is applied to deform the doubly curved surfaces of aluminum ship. The forming system including FEA (finite element analysis) of the processes for stretching the plate were carried out by static implicit analysis is suggested. Residual deformation of the surface is modeled by an elasto-plastic contact phenomena while the forming process is simulated by FEA. Finally, the proposed system is also validated, comparing the deformed shape by MPSF with that of object surfaces.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.876-888
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• 1986

본 논문에서는 자유 표면과 강체부분이 많은 피어싱 공정의 해석에서 발생하 는 해의 수렴성 저하를 방지하기 위하여 비정상 상태의 가공경화 효과와 강체 연속처리 리방법을 프로그램 개발에 적용하고 프로그램 개발에 적용하고 프로그램 범용성을 높 이기 위해 초기 속도장 발생 프로그램을 개발하여 본 공정 해석에 적용하여 보려고 한 다. 또한 재료를 가공 경화를 고려한 강소성체(rigid-plastic material)로 가정해서 시편에 크랙이 발생하여 파괴될때까지 컴퓨터 시뮬레이션을 수행한 후 냉간 피어싱 공 정에 있어서 표면 크랙의 발생과 성장 그리고 파괴에 가장 많은 영향을 미치는 인자들 을 계산결과를 토대로 실험과 비교조사하고, 실험 시편의 지름과 높이 그리고 마찰상 태를 다르게 조합해서, 실험과 계산을 시하여 시편 모양에 따른 변형 모우드(mode)와 파괴 모우드의 차이를 규명해 보기로 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권9호
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• pp.5789-5794
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• 2015

최근 스마트 폰, 모바일 PC 제품의 외관에 필요한 가벼운 금속제품으로 제조를 하기 위하여 알루미늄 압출 공정과 CNC 가공기법을 적용한 생산방식이 널리 사용되고 있다. 하지만, 알루미늄 압출법은 외관 디자인의 제약이 있으며, 특히 CNC 가공 프로세스가 상대적으로 높은 생산 비용 및 낮은 생산성으로 생산단가가 많이 높은 단점이 있다. 본 연구에서, 새로운 처리 방법을 순서 재료비를 대폭 감소시키고, 제조 속도를 향상시키기 위해 판재성형과 부피성형의 두가지 공정을 섞어 새로운 판단조 공정을 개발하였다. 새로운 판단조 공법(hybrid plate forging)이란 우선 일반적인 딥드로잉으로 중간 모양을 만든 후 원하는 벽 부위만 증육을 하는 방법을 의미한다. 이러한 판단조 공법을 활용하여 재료의 낭비와 제조 시간을 최소화하는 것이 가능하게 된다. 본 연구에서는 상용 유한 요소 프로그램 AFDEX-2D를 통해 판단조공정을 설계하였고 최적의 사용 가능한 소재의 두께와 초기 폭을 설계하였다. 최종적으로 실제 노트북 케이스 금형을 제작하여 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.302-307
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• 2016

다단 딥드로잉의 기술은 제조 비용과 사이클 시간 단축 등의 장점으로 인해서 금속 성형 산업에 널리 적용되고 있다. 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품의 형상이 복잡하고 세장비 큰 특징을 가진다. 예를 들어, 휴대 전화의 배터리 캔은 대표적으로 다단 딥드로잉으로 만들어진 제품이다. 배터리캔의 형상은 높이와 두께의 큰 종횡비를 가지고 있기 때문에 제조하기 무척 어렵다. 또한 최종 조립된 부품은 다단계 딥드로잉 후 스프링백으로 인해 조립 문제가 발생한다. 이러한 배터리 캔의 조립 시 발생하는 품질 문제를 개선하기 위해서 는 드로잉 후 스프링을 줄이기는 것이 매우 중요하다. 스프링백을 감소시키기 위해 산업 현장에서는 over bending, corner setting 및 Ironing 등의 경험적 방법을 적용해 왔으나, 본 연구에서는 유한 요소법을 이용한 보토밍(Bottoming)법을 제안하여 스프링을 줄이는 실용적이고 과학적인 방법을 제안하였다. 보토밍은 드로잉으로 성형된 최종 판재에 펀치로 압축 응력을 더욱 부가하여 스프링을 감소시키는 방법이다. 최적의 금형설계를 위해서 다양한 경우의 보토밍 공정 해석 시뮬레이션이 상용 유한요소 해석프로그램 (DYNAFORM)을 이용하여 연구되였다. 보토밍 공정을 적용한 제품의 스프링백 시뮬레이션 결과와 실험 결과와 비교되었고 그 시뮬레이션 결과는 실험과 잘 일치함을 보여 주었다. 결론적으로, 제안된 보토밍 방법은 산업계에서 스프링을 줄이기 위한 실용적인 방법으로 널리 사용될 것으로 예상된다.