신장성형과 CNC 점진성형의 자유 곡면형상 파단 예측
Prediction of Fracture in Stretch Forming and CNC Incremental Forming of Free-form Surface
- 주제(키워드) CNC 점진성형공정 , CNC incremental forming , Sine-law , Stretch forming , Single point incremental forming
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이철수
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000055566
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
CNC 점진성형공정은 컴퓨터수치제어 공작기계를 사용하여, 공구의 가공 깊이가 다른 경로를 따라가며 소재를 점진적으로 성형하는 공정이다. 점진성형공정은 기존의 금형 공정과 비교하여, 고가인 금형 재료와 가공비를 절감할 수 있는 장점이 있으며, 형상유연성이 높다. 그러나 높은 성형각으로 성형이 불가능한 성형성의 한계가 존재한다. 일반적인 CNC 점진성형공정에서의 판재 성형성은 Sine-law에 기반하며, 이에 따르면 판재는 높은 성형각으로 성형 가공이 불가능하다. 하지만 실험결과에 의하면, 판재는 높은 성형각으로 성형이 가능하다. 그러나 높은 성형각으로 성형을 진행하게 되면, 판재가 쉽게 파단 되므로, 이를 개선시키기 위해 신장성형을 적용한다. 신장성형을 적용하게 되면, 판재의 강성이 증가하게 된다. 이러한 신장성형의 장점을 CNC 점진성형공정에 적용한다. 본 논문에서는 형상의 파단을 예측하기 위한 기존의 Sine-law를 보정할 수 있는 기하학적 수식 모델이 제안되었다. 제안된 기하학적 수식모델을 이용하여 성형된 판재의 파단을 빠르게 예측할 수 있다. 또한 이를 기반으로 재료 물성치의 변화와 판재의 강도 등 다양한 값을 빠르게 계산 할 수 있으며, 이를 통해, 기존의 CNC 점진성형공정의 문제점 개선을 기대할 수 있다.
more초록/요약
CNC incremental forming process is a metal forming process which forms material step by step. Comparing with conventional metal forming process using punch and die, the process has several advantages. It can reduce the processing cost and punch and die cost. However, the incremental forming process has limit that can’t form a shape which has high forming angle. In traditional CNC incremental forming process, the formability of sheet is based on Sine-law. If following the Sine-law, it is impossible to form a higher angle shape. However, according to experimental results, sheet material can be formed without fracture in higher angle. Stretch forming has an advantage to increase the rigidity of sheet metal when it is applied to forming process. To form the sheet metal in higher forming angle, a stretch forming and CNC incremental forming are used sequentially. In this paper, a geometry equation model is proposed to predict the fracture. Proposed geometry equation model can compensate the traditional sine-law. Using the geometry equation model, it is possible to calculate quickly the various values such as changes of material property value and strength of the sheet material. Also it is possible to expect the improvement of the problems of the conventional CNC incremental forming process.
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