판재점진성형의 단면변형 저감에 대한 연구 :A study on reduction of section deflection in sheet metal incremental forming

정규석

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자료유형: 학위논문

저자정보: 정규석 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 대학원)

지도교수: 정완진

발행연도: 2020

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수3

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2020

판재점진성형의 단면변형 저감에 대한 연구

정규석 기계디자인금형공학과 2020.01 학위논문

2019

판재점진성형의 단면변형저감에 대한 실험 및 수치적 연구

정규석 , 이창환 , 정완진 한국소성가공학회 학술대회 논문집 2019.10 학술대회자료

판재점진성형의 단면변형 저감에 대한 연구

정규석 , 정완진 , 이창환 한국소성가공학회 학술대회 논문집 2019.05 학술대회자료

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판재점진성형은 판재에 국부적인 변형을 점차적으로 가하여 판재 전체를 변형시켜 성형하는 판재성형기술이다. 위의 기술은 판재를 고정시킬 수 있는 장치와 원형의 공구를 사용하여 성형하기 때문에 금형 제작비를 절약 할 수 있다. 하지만 점진성형은 판재의 탄성 회복으로 인한 스프링 백과 성형 시 판재의 굽힘 변형으로 인한 제품의 단변변형과 같은 문제로 높은 성형 정밀도를 확보하기 어렵다.

본 연구에서는 이러한 단면변형 및 형상 오차를 저감하기 위한 점진성형 공정을 개발하였다. 한편 소재는 알루미늄(Al5052)을 이용하였다. 측정 장치는 3D스캐너를 사용하였다.
원뿔 형상의 성형 파라미터에 따른 점진성형 실험을 통해 단면변형의 특성을 파악하였다. 실험 결과, 단면변형 지역에서 Rin과 θh가 증가함에 따라 형상 오차가 증가함을 확인하였다. 하지만 단면변형 지역에서 Rout에 따라 형상 오차가 일정하였다.
원뿔 형상의 단면변형을 저감하기 위한 성형 파라미터에 따른 점진성형 실험을 통해 단면변형의 저감 특성을 파악하였다. 실험 결과, 성형 파라미터 중 ZD가 감소함에 따라 스커트 부 스프링 백 증가하였다. 이에 따라 다 차 다항식을 통해 스커트 부 스프링 백을 감소시키는 최적의 ZD를 도출하여 단면변형을 저감할 수 있음을 도출하였다.
원뿔 형상의 단면변형을 저감하기 위한 점진성형 공정에 따른 실험을 통해 성형 공정을 개발하였다. 위의 공정은 제품형상을 성형하는 1차 점진성형과 단면변형을 저감하는 2차 점진성형으로 분류된다. 또한 2차 점진성형에서 단면변형 및 형상 오차를 보상하기 위한 4 단계의 방법을 이용하였다. 실험 결과, 단면변형 및 형상 오차가 저감됨을 확인하였다.
단면변형을 저감하기 위한 점진성형 공정에 따른 선체 형상의 실험을 통해 개발한 점진성형 공정을 입증하였다. 실험 결과, 단면변형 및 형상 오차가 저감됨을 확인하였다.

본 연구를 통해 판재점진성형에서 단면변형의 특성을 파악하였다. 또한 단일 공구 및 3차원 공구 경로만을 사용하는 점진성형을 이용하여 단면변형 및 형상 오차를 저감하기 위한 점진 성형공정을 개발하였다.

Sheet metal incremental forming is a sheet forming technology that deforms and the entire sheet by gradually forming local deformation to the sheet. This technology saves the cost of mold manufacturing because it is formed by only using a device that can fix the plate and a circular tool for forming sheet. However, incremental forming is difficult to form the desired shape. The reason is that the section deflection occurs due to bending deformation during forming the sheet and the spring back occurs due to the elastic recovery of the sheet.

In this study, incremental forming process was developed to reduce section deflection and shape error. Meanwhile, the materials is aluminum(Al5052). the measurement apparatus used the 3D scanner.
In the experiment for forming conical shape, we determined the characteristics of section deflection according to the forming parameters. As a result, it was confirmed that the shape error increased as Rin and θh increased in the section deflection area. However, the shape error was constant according to Rout in the section deflection.
In the experiment to reduce section deflection of conical shape, we determined the characteristics of section deflection according the forming parameters. As a result, the skirt spring back increased as ZD of the forming parameters decreased.
The forming process was developed based on the experiments in the Single Point Incremental Forming(SPIF) process for reducing the section deflection of conical shape. It is classified into 1st SPIF for forming product shape and 2nd SPIF for reducing section deflection. In addition, the 4 step method was used to compensate for section deflection and shape error in 2nd SPIF. As a result of the experiment, it was confirmed that the section deflection and shape error were reduced.
The forming process was proved based on experiments with SPIF process for reducing the section deflection of hull ship shape. As a result of the experiment, it was confirmed that the section deflection and shape error were reduced.

In this study, we determined the characteristics of section deflection in sheet metal incremental forming. In addition, the forming process was developed using SPIF to reduce section deflection and shape error.

요약
목차
표 목차
그림 목차
기호 설명
I. 서 론
1. 연구 배경
2. 연구 동향
3. 단면변형 및 형상 오차
4. 단면변형을 저감하기 위한 점진성형
5. 연구 목적 및 목표
Ⅱ. 이론적 배경
1. 판재의 굽힘 및 스프링 백 이론
Ⅲ. 점진성형의 실험 개요
1. 실험 개요
Ⅳ. 원뿔 형상의 성형 파라미터에 따른 단면변형 특성
1. 실험 조건 및 측정 방법
2. 실험 결과
Ⅴ. 원뿔 형상의 단면변형을 저감하기 위한 성형 파라미터에 따른 단면변형 특성
1. 실험 조건 및 측정 방법
2, 실험 결과
Ⅵ. 원뿔 형상의 단면변형을 저감하기 위한 점진성형 공정에 따른 단면변형 및 형상 비교
1. 실험 조건 및 측정 방법
2. 공정 순서도
3. 1차 점진성형의 실험 결과
4. 2차 점진성형에서의 단면변형 보상
5. 1+2차 점진성형의 실험 결과
Ⅶ. 선체 형상의 단면변형을 저감하기 위한 점진성형 공정에 따른 단면변형 및 형상 비교
1. 실험 조건 및 측정 방법
2. 공정 순서도
3. 1차 점진성형과 1+2차 점진성형의 실험 결과
Ⅷ. 결론
참고 문헌
Abstract
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