KR20210017803A - Curvature area prediction for the deep drawing-ironing process of a cylindrical cup using finite element method and regression analysis - Google Patents

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홍석무
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상신이디피(주)
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Abstract

The present invention relates to a cylindrical cup using a finite element method and regression analysis to perform curvature area prediction for a deep drawing-ironing process, in which a product including a side wall having a long cylindrical or rectangular can shape is manufactured by using the deep drawing-ironing (DDI) process. Accordingly, a volume of a typical cylindrical axisymmetric product after the DDI process is broadly divided into a bottom, a curvature, and a side wall. In partial sheet metal molding, a volume of a product before and after the molding is easily calculated from law of volume constancy. Since axisymmetric multiplication of a cylinder is expressed as a two-dimensional axisymmetric problem, a two-dimensional area is calculated by using a volume calculation method. A curvature area of the axisymmetric multiplication corresponds to a formula obtained by subtracting an area of a circle from an area of an ellipse. However, a geometrical curvature area, which is the above formula, is different from a curvature area of an actual product, so that finite element analysis is performed under the same condition as the actual product to which the DDI process is applied, and validity of the analysis is verified by performing the regression analysis on data obtained finally from the finite element analysis to compare the curvature area with data related to an actual component by the proposed method.

Description

딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵{Curvature area prediction for the deep drawing-ironing process of a cylindrical cup using finite element method and regression analysis}Curvature area prediction for the deep drawing-ironing process of a cylindrical cup using finite element method and regression analysis}

본 발명은 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 프로세스 수를 줄이이고 보장 품질, 드로잉 및 아이어닝 프로세스를 순차적으로 수행하는 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical cup using a finite element method and regression analysis for predicting a curvature area of a deep drawing ironing process. More specifically, a deep drawing that reduces the number of processes and sequentially performs a guaranteed quality, drawing and ironing process. The present invention relates to a cylindrical cup using finite element method and regression analysis for predicting the area of curvature in the ironing process.

일반적으로 수많은 제품이 드로잉(Drawing)을 통해 생산된다. 주방 용품 및 가전 제품의 공정 일상 생활에서 자동차 부품에 사용된다.In general, many products are produced through drawing. Used in automotive parts in the process daily life of kitchen utensils and home appliances.

이러한 제품은 비대칭 드로잉 제품으로 나누어 축 대칭 컨테이너 및 자동차의 중심 기둥 부분품. 원통형 용기의 경우 큰 직경의 제품 단 하나의 공정으로 큰 지름과 얕은 높이가 생산된다.These products are divided into asymmetric drawing products, and the axially symmetric container and the central column part of the car. In the case of cylindrical containers, large diameter products and shallow heights are produced in only one process.

직경이 좁고 높이가 높은 제품을 좁히는 다단계 딥 드로잉 프로세스가 요구된다. 직경과 여러번의 드로잉을 통해 높이를 증가시킬 수 있다. A multi-step deep drawing process is required to narrow down products with narrow diameter and high height. The diameter and height can be increased through multiple drawings.

다단계 딥 드로잉 프로세스가 완료되면 스프리핑 공정인 아이어닝 공정이 완료된다. 필요한 벽의 두께가 감소시키면서 목표 높이에 맞게 벽 높이를 높이면서 제품 프로세스 수를 줄이고 보장 품질, 드로잉 및 아이어닝 프로세스를 순차적으로 수행하는 바, 이 과정을 딥 드로잉 아이어닝(DDI) 공정이라 한다.When the multi-step deep drawing process is completed, the ironing process, which is a sprinkling process, is completed. The number of product processes is reduced while the required wall thickness is reduced while the wall height is increased to match the target height, and guaranteed quality, drawing and ironing processes are sequentially performed.This process is called a deep drawing ironing (DDI) process.

도 1은 DDI 프로세스와 관련된 단계를 보여준다. 라미레스 등을 고려한 비용 절감 방법, 제품 사용량 및 관련 제약 조건이 개시된다. DDI 프로세스에 대한 잉여 비율 드로잉을 통해 생산 비용을 줄이고 개선할 수 있다.1 shows the steps related to the DDI process. Cost reduction methods, product usage, and related constraints in consideration of Ramirez, etc. are disclosed. The drawing of surplus ratios for the DDI process can reduce and improve production costs.

CNG 압력 용기를 만들기 위한 금형의 수명은 DDI 과정을 통해 금형 다이 설계의 경우 실험과 함께 이론적 공식을 제안하고 있다.In the case of mold die design through the DDI process, the life of the mold for making a CNG pressure vessel is proposed as well as an experiment.

DDI 인발 홀더력 결정, 측벽 높이 또는 DDI 공정에서 관찰된 초기 블랭크(Blank) 사양, 및 곡률 디자인에 대한 연구는 여전히 부족한 실정이다.Studies on the determination of the DDI pull-out holder force, sidewall height or initial blank specifications observed in the DDI process, and curvature design are still insufficient.

음량 DDI 프로세스 후 제품의 바닥, 곡률 및 측벽에 해당하는 볼륨은 도 2(a)와 같은 영역 설명; (a) 볼륨 분류; (b) 차이로 실제와 솔루션으로 계산될 수 있다.Volume After the DDI process, the volume corresponding to the bottom, curvature, and sidewall of the product is described as shown in FIG. 2(a); (a) volume classification; (b) The difference can be calculated as a real and a solution.

간단한 드로잉(Drawing) 또는 아이어닝(Ironing) 과정에서 간단한 타원형 영역에서 원형 영역을 빼는 공식 곡률 볼륨의 설계 공식으로 사용된다.In a simple drawing or ironing process, the formula for subtracting the circular area from the simple elliptical area is used as the design formula for the curvature volume.

그러나, 곡률 면적이 공식은 실제 제품과 비교하여 다음과 같은 차이가 있다.However, the formula for the area of curvature has the following differences compared to the actual product.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 이로 인해 곡선을 예측하는 동안 누적된 간격이 발생한다. 제품의 곡률 영역 및 결과적으로 측벽 높이를 예측하게 된다.As shown in Fig. 2(b), this causes an accumulated interval during prediction of the curve. It predicts the area of curvature of the product and, consequently, the height of the sidewalls.

상기 블랭킹(Blanking)은 펀치와 다이를 이용하여 여러 가지 형태로 판금 가공을 하는 것을 말한다.The blanking refers to sheet metal processing in various forms using a punch and a die.

상기 드로잉(Drawing)은 선재(線材)나 가는 관(管)을 만들기 위한 금속의 변형 가공법으로 인발(引拔)이라고도 하는데 정해진 굵기의 소선재(素線材)를 다이(die)라는 틀을 통해서 다른 쪽으로 끌어내어 다이에 뚫려 있는 구멍의 모양에 따른 단면형상의 선재로 뽑는 작업이다. 드로잉 재료로서 가장 일반적인 것은 강선(綱線)과 구리선이며, 이 밖에도 각종 재료가 사용된다.The drawing is a method of deforming metal to make a wire rod or a thin tube, and it is also called drawing. It is pulled out to the side and pulled into a wire rod having a cross-sectional shape according to the shape of the hole drilled in the die. The most common drawing materials are steel wire and copper wire, and various other materials are used.

상기 아이어닝(Ironing)은 중공(中空)부품을 압출 가공하는 작업에서는 펀치나 다이(die)가 마멸되면 성형품의 외경 또는 내경이 정확한 치수로 가공이 되지 않으므로 마모된 펀치나 다이의 치수 및 형상을 수정하여야 하는 가공법이다.When the punch or die is worn out in the process of extrusion processing of hollow parts, the ironing is not processed to the exact dimensions of the molded product's outer or inner diameter. It is a processing method that must be modified.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 프로세스 수를 줄이이고 보장 품질, 드로잉 및 아이어닝 프로세스를 순차적으로 수행하는 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented in consideration of the above points, and a cylindrical shape using finite element method and regression analysis for predicting the curvature area of a deep drawing ironing process in which the number of processes is reduced and guaranteed quality, drawing and ironing processes are sequentially performed. Its purpose is to provide a cup.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵은 사이의 차이를 사용하는 간격 함수를 선택하고, 실제 제품의 구조와 유한 요소의 면적을 목적 함수로서의 멘토 분석 및 회귀 분석을 진행하고, 이 갭 기능을 최소화하는 새로운 곡률 영역 예측 공식을 통해 유한 요소를 적용하며, AFDEX-3D 분석(FEA) 프로그램을 사용하고, 곡률 영역에 대한 각 설계 변수의 영향 및 FEA 에 기반한 민감도 분석을 통해 데이터, 및 다양한 디자인을 선택하여 회귀 분석을 수행하며, 설계 변수를 선택하고 예측 공식을 추론한 후, DDI 프로세스의 곡률 영역 마지막으로 생산을 위한 실제 공정에서 사용된 사전 생성물 및 면적을 측정할 수 있다.According to a preferred embodiment for achieving the object of the present invention described above, a cylindrical cup using a finite element method and regression analysis for predicting a region of curvature in a deep drawing ironing process according to the present invention selects a spacing function using the difference between , Mentor analysis and regression analysis as an objective function of the structure of the actual product and the area of finite elements, finite elements are applied through a new curvature area prediction formula that minimizes this gap function, and AFDEX-3D analysis (FEA) program And, through sensitivity analysis based on FEA and influence of each design variable on the curvature area, select data and various designs to perform regression analysis, select design variables and infer prediction formulas, Curvature area Finally, it is possible to measure the pre-products and areas used in the actual process for production.

본 발명에 따른 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵에 따르면, DDI 프로세스를 통해 실제 제품의 단면적과 정확한 형상 디자인을 위해 효과적으로 사용될 수 있다.According to the cylindrical cup using the finite element method and regression analysis for predicting the curvature area of the deep drawing ironing process according to the present invention, it can be effectively used for designing the cross-sectional area and accurate shape of an actual product through the DDI process.

도 1은 DDI 공정의 특성도.
도 2는 영역 설명: (a) 볼륨 분류: (b) 차이를 도시한 도면.
도 3은 곡률 영역의 형상 변수 및 설계 변수를 도시한 도면.
도 4는 유한 요소 분석을 위한 방법을 도시한 도면.
도 5는 실험 펀치를 도시한 도면.
도 6은 성형 한계 다이어그램에서 주름 지수 (WI)의 정의를 도시한 도면.
도 7은 곡률 영역에 영향을 주는 주요 변수 선택을 도시한 도면.
도 8은 곡률 면적의 비교를 도시한 도면.
도 9는 곡률 영역 예측의 검증을 도시한 도면.
1 is a characteristic diagram of a DDI process.
Fig. 2 is a diagram showing a region description: (a) volume classification: (b) difference.
3 is a diagram showing a shape variable and a design variable of a curvature region.
4 shows a method for finite element analysis.
5 is a diagram showing an experimental punch.
6 shows the definition of the wrinkle index (WI) in the forming limit diagram.
Fig. 7 is a diagram showing selection of major variables that affect the curvature area.
8 is a diagram showing a comparison of curvature areas.
9 is a diagram showing verification of prediction of a curvature region.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of a cylindrical cup using a finite element method for predicting a curvature area and a regression analysis in a deep drawing ironing process according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, the present invention is not limited or limited by the examples. In addition, in describing the present invention, detailed descriptions of known functions or configurations may be omitted to clarify the gist of the present invention.

본 발명에 따른 드로잉, 아이어닝 및 DDI를 설명하면, 실린더 드로잉 다이는 펀치, 다이 및 블랭크가 구비되고, 블랭크 홀더를 누르면 드로잉이 수행된다.In describing the drawing, ironing and DDI according to the present invention, a cylinder drawing die is provided with a punch, a die and a blank, and drawing is performed by pressing the blank holder.

다이 위에 있는 재료와 펀치가 배치되고, 이 시점에서 재료는 일축 상태가 된다. 블랭크 홀더에 의해 눌려지는 플랜지의 장력을 통해 벽은 복잡한 평면 변형 응력 상태를 겪게 된다. 근처의 찢김을 방지하기 위해 다이를 설계하는 방법으로 평면 변형으로 인한 펀치는 벽이 조정된다.The material on the die and the punch are placed, and at this point the material is uniaxial. Through the tension of the flange pressed by the blank holder the wall is subjected to a complex plane strain stress state. By designing the die to prevent nearby tearing, the wall is adjusted for punch due to plane deformation.

다이와 펀치의 트윈 아이어닝 과정은 삽입하여 벽의 두께를 줄이거나 균일하게 다이를 관통하는 원통형 컵 형태의 용기 펀치를 통해 여유 공간이 필요하다. 그것은 재료의 두께 보다 크다. 대조적으로 아이어닝 과정에서 벽에 음의 여유가 주어지고, 원래 벽 높이보다 큰 높이를 얻는 동안 균일한 두께를 유지할 수 있다.The twin ironing process of die and punch requires free space through inserting to reduce the wall thickness or through a cylindrical cup-shaped container punch that evenly penetrates the die. It is larger than the thickness of the material. In contrast, a negative margin is given to the wall during the ironing process, and uniform thickness can be maintained while obtaining a height greater than the original wall height.

공정 전후의 아이어닝 두께는 t 0 및 t 1 이며, 다림질 비율은 평균 t 0 / t 1 로 계산된다. 원통형 부분의 벽 두께에 대한 감소 비율이다.The ironing thickness before and after the process is t 0 and t 1, and the ironing ratio is calculated as an average t 0 / t 1. It is the reduction ratio of the cylindrical part to the wall thickness.

DDI는 인발 및 아이어닝 공정 프로세스가 동시에 수행된다. DDI는 프로세스의 필요한 수를 줄이는 데 유리하다. 복잡한 디자인 기술이 필요하다.In DDI, the drawing and ironing process processes are performed simultaneously. DDI is advantageous in reducing the required number of processes. Complex design skills are required.

도 1에서와 같이, 두께 감소, 연신 속도 및 아이어닝 속도는 동시에 고려한다. DDI 동안 원통형 드로잉 부분의 직경은 d 0 및 d 1 이며, 블랭크 직경은 D 이므로 계산이 간단하다.As in Fig. 1, the thickness reduction, the stretching speed and the ironing speed are considered simultaneously. During DDI, the diameter of the cylindrical drawing part is d 0 and d 1, and the blank diameter is D, so the calculation is simple.

아이어닝 공정 후 두께 감소량은 이 부분의 높이( h 0 )가 동일하게 증가한다. 또한, 바닥 두께의 감소가 없기 때문에, 바닥 면적은 기하학적으로 편리하게 측정 할 수 있다. The thickness reduction amount after the ironing process increases the height of this part (h 0) equally. In addition, since there is no reduction in the floor thickness, the floor area can be conveniently measured geometrically.

그러나, DDI 후 곡률 영역을 계산할 때는 디자인과 실제 제품의 높이를 사용하여 얻은 높이 펀치를 따라 두께가 변하기 때문에 곡률이 도 2(b)와 같다.However, when calculating the curvature area after DDI, the curvature is as shown in FIG. 2(b) because the thickness changes along the height punch obtained by using the design and the actual height of the product.

또한, 기하학적 방법을 사용한 곡률 영역에서 단면의 기존 기하학적 계산은 초기 두께( t 0 ) 및 아이어닝 후 두께( t f )는 편의상 곡률에 따른 일관된 변화 계산하는 동안 도 3에 도시된 바와 같이, 곡률의 상단 곡선은 펀치 반경을 가진 1/4 원 방정식으로 표현 ( R p ), 하단 곡선은 1 / 4-장축 반경이되는 타원 방정식 R 0 +의 t 0 및 단축 직경은 R 0 + t f 이다.In addition, the existing geometric calculation of the cross section in the curvature region using the geometric method is the initial thickness (t 0) and the thickness after ironing (tf ), for convenience, while calculating a consistent change according to the curvature, as shown in FIG. The curve is expressed as a quarter circle equation with a punch radius (R p ), the bottom curve is t 0 of the elliptic equation R 0 + which becomes the 1/4 major axis radius, and the minor axis diameter is R 0 + tf.

곡률 영역이 분기 타원 영역 1 및 분기 써클 면적이 A 2 이면 곡률 면적을 차이로 얻을 수 있고, 영역 사이 1 및 2 형상의 측면이다.If the curvature area is a branched ellipse area 1 and the branching circle area is A 2, the curvature area can be obtained as a difference, and is a side surface of 1 and 2 shapes between the areas.

간단한 곡률 영역 계산 공식은 다음과 같다.The simple formula for calculating the area of curvature is as follows.

방정식을 사용하여 표현하면,Expressed using the equation,

Figure pat00001
Figure pat00001

전술한 바와 같이, 곡률 영역의 두께는 실제 DDI 공정의 두께가 동일하지 않은 경우, 림에서와 같이 벽에서 바닥까지의 감속비 대신에, 벽 두께는 더 측정된다. 벽 근처의 영역보다 바닥 영역에서 두껍게 아이어닝의 영향을 받게 되고, 결과적으로 곡률 영역의 설계 간격이 최종 제품의 높이 차이가 있다.As described above, the thickness of the curvature region is further measured, instead of the reduction ratio from wall to floor as in the rim, when the thickness of the actual DDI process is not the same. It is affected by ironing thicker in the bottom area than in the area near the wall, and as a result, the design spacing of the curvature area has a difference in the height of the final product.

따라서, 보다 정확한 DDI 프로세스에 서명하려면 새로운 것이 필요하다. DDI 곡률 영역을 정확하게 계산할 수 있는 곡률 계산 방법이 필요하다. So, to sign a more accurate DDI process, you need something new. There is a need for a curvature calculation method that can accurately calculate the DDI curvature area.

또한, 유한 요소 분석은 DDI 절차에서 수행된다. 새롭게 제안된 곡률 계산법을 설계하고 검증하기 위해 방법으로, 다단계 딥 드로잉 제품을 제작한다.In addition, finite element analysis is performed in the DDI procedure. In order to design and verify the newly proposed curvature calculation method, a multi-stage deep drawing product is produced.

이를 위해 축 대칭과 총 6 개의 드로잉 단계. 및 최대 6 단계 프로세스의 두 번째 단계로 아이어닝-드로잉이 시작된다. 1 단계는 일반적인 드로잉 절차이고, 원통형 컵의 모양을 결정하고 2 단계는 DDI 프로세스가 시작된다. AFDEX-3D S / W 을 유한 요소 분석, 및 엘라 스토 플라스틱 모델이 사용된다.To do this, axial symmetry and a total of 6 drawing steps. And ironing-drawing begins with the second step in a process of up to six steps. Step 1 is the normal drawing procedure, determine the shape of the cylindrical cup, and Step 2 starts the DDI process. AFDEX-3D S/W finite element analysis, and an elastomeric plastic model are used.

제품의 축 대칭을 고려하면 2 차원 분석이 가능하고, 마찰 계수가 0.05 인 경우 얻어진 FEA 곡선은 실험과 동일하다.Two-dimensional analysis is possible considering the axial symmetry of the product, and the FEA curve obtained when the friction coefficient is 0.05 is the same as the experiment.

마찰 계수는 0.05로 간주되고, 변화 하중-거리 곡선은 최대 요소 크기, 요소의 수가 변경되며, 각각 4000, 7000 및 8000 이다.The coefficient of friction is considered to be 0.05, and the change load-distance curve changes the maximum element size, number of elements, and is 4000, 7000 and 8000 respectively.

요소의 수가 4000 이상인 경우 하중-거리 곡선은 끊임없이 연결되고, 초기 두께 t 0는 0.4 mm 이다.If the number of elements is more than 4000, the load-distance curve is constantly connected, and the initial thickness t 0 is 0.4 mm.

진 응력-진 변형률 인장 시험으로부터 얻어진 곡선을 식에 적용 한다.(3)The curve obtained from the true stress-true strain tensile test is applied to the equation (3).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서 σeq 는 유효 응력이고, K 는 강도 계수이다.Where σeq is the effective stress and K is the strength factor.

n 은 가공 경화 지수이고, ε0 은 초기 변형률이며, εeq 는 유효 변형이다.n is the work hardening index, ε0 is the initial strain, and εeq is the effective strain.

[표 1]에는 기계적 특성이 나와 있다.[Table 1] shows the mechanical properties.

Figure pat00003
Figure pat00003

AISI 1010의 관계. 도 4는 유한 요소 분석을 나타낸다.AISI 1010 relationship. 4 shows the finite element analysis.

실제 질량 조건을 기반으로 모델링 된 생산 과정은 두께( t 0 사용한 시트는)이다.The production process modeled based on actual mass conditions is the thickness (t 0 is the used sheet).

DDI 공정 후 벽의 0.4 mm 및 두께 ( t f ) 0.3 mm 이고, 펀치 반경( R의 P DDI를 프로세스)는 2.8 mm 이다. FE 분석에서 볼 수 있듯이 곡률에는 동일한 두께 감소 비율로 비례하지 않는다.After the DDI process, the wall is 0.4 mm and the thickness (t f) is 0.3 mm, and the punch radius (P DDI process of R) is 2.8 mm. As can be seen from the FE analysis, the curvature is not proportional to the same thickness reduction ratio.

도 6은 Fi-Fi의 비교 결과를 나타낸다.6 shows the comparison result of Fi-Fi.

요소 분석 데이터 및 실제 제품의 높이 분석의 정확성을 확인하기 위해 DDI 프로세스 후 프로그램을 통해 면적 분석과 실제 제품을 비교하면, DDI 공정에서 2.8%의 매우 낮은 갭이 나타난다.When comparing the area analysis and the actual product through the program after the DDI process to confirm the accuracy of the element analysis data and the height analysis of the actual product, a very low gap of 2.8% appears in the DDI process.

실제 영역과 분석 결과의 트윈 곡률, DDI가 복잡한 프로세스라는 것을 고려하여 연신 및 아이어링 공정이 결합 된 경우, 결과는 상당히 정확한 분석으로 간주 될 수 있다.Considering that the actual area and the twin curvature of the analysis result, and the DDI is a complex process, when the stretching and ironing processes are combined, the result can be regarded as a fairly accurate analysis.

분석 시 간극을 추가로 줄이기 위해 플라스틱 이방성 판의 썩음, 재료와 다이 사이의 마찰, 금형 상태는 다음과 같이 이해될 수 있다.In order to further reduce the gap in the analysis, the rot of the plastic anisotropic plate, friction between the material and the die, and the mold condition can be understood as follows.

또한, 감도 분석을 수행하여 관련 요인 설계를 통한 독립 변수는 모든 공장 간 수준의 조합을 통한 실험으로서, 감도 분석에 사용되는 요소는 해석에 사용된 설계 변수의 경우, 유한 요소 분석의 실제 적용 가능성이 있다.In addition, the independent variable through the design of related factors by performing the sensitivity analysis is an experiment through the combination of all factories level.The factor used in the sensitivity analysis is the design variable used in the analysis, the practical applicability of the finite element analysis is have.

제품은 Sec. 2.3 여러 설계 변수 및 판금 성형 공정에는 주변 소음이 있지만, 곡률 영역에 영향을 미치는 설계 변수 만이 연구를 위해 선정되었으며 이러한 디자인의 효과와 민감도 분석을 통해 변수를 정량화 할 수 있다.The product is Sec. 2.3 Various design variables and sheet metal forming processes have ambient noise, but only design variables that affect the curvature area have been selected for the study, and the variables can be quantified through the effect and sensitivity analysis of these designs.

포스트 곡률 영역에 영향을 미치는 설계 변수는 DDI 공정 후 초기 재료 두께가 포함된다.The design variables that affect the post curvature area include the initial material thickness after the DDI process.

펀치 반경, 형성 후 두께 및 마찰 계수의 경우, 초기 재료 두께가 t 0 이면 펀치 반경은 R p 이고, 후 형성 두께는 t f 이며, 두께 비는 m = t f / t 0 이고, t 0 , R p 및 m 은 다음과 같이 설정될 수 있다.In the case of the punch radius, thickness after formation and coefficient of friction, if the initial material thickness is t 0, then the punch radius is R p, the thickness after formation is tf, the thickness ratio is m = tf / t 0, t 0, R p and m can be set as follows.

각각의 독립 변수 및 실험 수준 els는 최대 및 최소로 설정할 수 있다. 민감도를 분석하기 위해 8 개의 시뮬레이션 사례 중 [표 2]는 총 8 개의 유한에서 얻은 결과를 나타낸다.Each independent variable and experimental level els can be set to maximum and minimum. In order to analyze the sensitivity, [Table 2] shows the results obtained from a total of 8 finite cases.

Figure pat00004
Figure pat00004

원소 분석. 다음을 정의하여 비교함.Elemental analysis. Compare by defining:

기존 곡률 영역은 A (0)이고 곡률 영역은 A (FEM) 로 분석되고, 등식 (1) Sec. 2.1은 A (0) 를 계산하기위한 뮬라 , A (FEM)는 획득 한 데이터 NX 8.0에서 3D로 제공 한 면적 측정을 통해 CAD 소프트웨어 도 7은 파레토 차트를 보여준다.The existing curvature area is A (0) and the curvature area is analyzed by A (FEM), and equation (1) Sec. 2.1 is the Mula for calculating A (0), A (FEM) is the acquired data through the area measurement provided in 3D in NX 8.0, CAD software Figure 7 shows the Pareto chart.

막대 그래프를 통해 데이터 값의 가장 큰 영향을 미치는 순서에 따라 조건부 요소의 중요성을 나타낸다.The bar graph shows the importance of conditional factors according to the order of the greatest influence of the data values.

따라서, 도 7은 곡률 영역에 대한 각 설계 변수 (FEM) 분석은 60 %의 민감도를 나타내고, t 0 , 35 % 행 R의 P 및 5 % m . 따라서, t 0 및 R p 는 지배적인 영향을 미친다. 곡률 영역에 대한 계약, 강도 비율 m 은 약하며 감도는 약 곡률 영역에 5 %이다.Thus, Figure 7 shows that each design variable (FEM) analysis for the region of curvature shows a sensitivity of 60%, t 0, P of 35% row R, and 5% m. Thus, t 0 and R p have a dominant effect. Contract for the curvature area, the intensity ratio m is weak, and the sensitivity is about 5% in the curvature area.

또한, 회귀 분석은 수학적으로 종속 변수와 독립 변수의 관계로서, 회귀 분석은 곡률 영역에 대한 예측 방정식 Y가 있다고 가정하면, 종속 변수 X 0,1,…, k 는 독립 변수이다.In addition, regression analysis is a mathematical relationship between a dependent variable and an independent variable, and regression analysis assumes that there is a prediction equation Y for the curvature domain, the dependent variable X 0,1,... , k is an independent variable.

β 0,1,…, k 는 회귀 계수, 회귀 공식으로 수학 식과 같은 선형 조합을 통해 표현될 수 있다.(4)β 0,1,... , k is a regression coefficient and a regression formula, and can be expressed through a linear combination such as an equation. (4)

Figure pat00005
Figure pat00005

통해 얻을 기본 값 회귀 분석은 계수와 상수이다. 종속 변수에 관한 독립 변수이다.The default values obtained through regression are coefficients and constants. It is an independent variable about the dependent variable.

[표 3]에 나열된 데이터는 회귀 분석에 사용된다.The data listed in Table 3 are used for regression analysis.

Figure pat00006
Figure pat00006

이후 곡률 영역에 대한 예측 방정식 DDI. 방정식은 다음과 같다.The prediction equation DDI for the area of curvature afterwards. The equation is as follows.

Figure pat00007
Figure pat00007

민감도 분석 결과에서 Sec.2.2, 설계 변수는 종속 변수에 영향을 미치는 것으로 밝혀짐. 가능 A (FEM), 따라서 A는 (예측), [표 3] 얻어진 영역을 나타낸다.From the results of the sensitivity analysis, it was found that Sec.2.2, the design variable affects the dependent variable. Possible A (FEM), thus A (predicted), represents the obtained area in Table 3.

도 8에 도시 된 바와 같이 , 지오메트리를 이용하여 얻어진 영역 A (0) cal 면적 계산 방정식 및 면적 A (FEM) 유한 요소 해석을 통해 트윈 7.9 % 내지 12.3 %. 도 6에서 언급했듯이 결과 FEA로 획득 한 실험은 정확도로 실험을 시뮬레이션 97.2 % 중 따라서 예측 방정식은 매우 정확하다. 99.7% A를 사용하여 구한 곡률 영역 A (예측) 비교할 수 있다.As shown in Fig.8, the area A (0) cal area calculation equation obtained using the geometry and the area A (FEM) tween 7.9% to 12.3% through finite element analysis. As mentioned in Fig. 6, the results obtained with FEA are of 97.2% of simulated experiments with accuracy and thus the prediction equation is very accurate. The area of curvature A (predicted) obtained using 99.7% A can be compared.

도 8에 도시 된 예측 공식 및 곡률 영역 (FEM)은 유한 요소 해석을 이용하여 얻을 수 있다.The prediction formula and the region of curvature (FEM) shown in Fig. 8 can be obtained using finite element analysis.

즉, 실제 제품의 곡률 영역을 확인하려면 회귀 분석을 사용하여 계산된 면적은 다음과 같다.That is, to check the curvature area of the actual product, the area calculated using regression analysis is as follows.

실제적인 제품의 단면을 스캔하고 그에 따라 면적을 측정하며, 그 만큼 면적 측정에 사용된 제품의 두께비는 m 초기 두께가 0.75mm(의 t1 0.4mm 및 포스트의) 아이어닝 두께 (t2) 0.3mm, 펀치 반경은 2.8mm 이다.Scan the cross section of the actual product and measure the area accordingly, and the thickness ratio of the product used for the area measurement is m, the initial thickness is 0.75mm (t1 of 0.4mm and post) ironing thickness (t2) of 0.3mm, The punch radius is 2.8mm.

DDI 프로세스 후 최종 제품의 단면 곡률은 도 9와 같이 측정된다.After the DDI process, the cross-sectional curvature of the final product is measured as shown in FIG. 9.

단면의 절반까지의 측정하고, 측정 값 use는 곡률의 실제 면적이 1.8086㎟ 임을 보여준다. 제안된 회귀 분석을 통해 얻은 면적은 1.803㎟ 이다.Measure up to half of the cross section, and the measured value use shows that the actual area of curvature is 1.8086 mm2. The area obtained through the proposed regression analysis is 1.803 mm2.

이 두 가지의 차이는 약 0.3% 이므로 값을 비교하면 무시할 수 있다.The difference between the two is about 0.3%, so it can be neglected by comparing the values.

따라서, 유효한 계산 방법으로 간주될 수 있다.Therefore, it can be considered a valid calculation method.

즉, 원통형 컵의 곡률 영역을 계산할 때 DDI 과정을 거치면서 기하학적 계산 방법은 실제 제품에 적용할 때 차이가 발생한다.That is, when calculating the curvature area of a cylindrical cup, a difference occurs when the geometric calculation method is applied to an actual product while going through the DDI process.

회귀 분석을 사용하여 이 연구의 결과를 검토하면,Reviewing the results of this study using regression analysis,

(1) FEA 소프트웨어의 정확성을 확인하기 위해 DDI를 고려하여 제품의 실제 높이를 분석 공정 및 FE 분석의 데이터를 통해 최대 2.8% 차이가 난다.(1) In order to check the accuracy of the FEA software, the actual height of the product in consideration of DDI differs by up to 2.8% through the analysis process and FE analysis data.

(2) 감도 시험 결과는 분석 데이터는 곡률 영역에 대한 감도를 보여준다. 다음 순서로 발견된다.(가장 높음에서 가장 낮음)(2) The sensitivity test result shows the sensitivity for the area of curvature in the analysis data. They are found in the following order (highest to lowest).

초기 재료 두께(to), 펀치 반경(Rp) 및 두께 비율(m)Initial material thickness (to), punch radius (Rp) and thickness ratio (m)

(3) 곡률 예측 방정식은 관련 변수의 회귀 분석, 예상 곡률 면적은 FEA와 약 0.3% 차이가 있기 때문에 무시할 수 있다.(3) The curvature prediction equation can be neglected because the regression analysis of the related variable and the estimated curvature area are about 0.3% different from FEA.

이 결과는 교차 비교시에도 유효하다.This result is also valid for cross comparison.

DDI 프로세스는 실제 제품의 단면적. 따라서 제안 된 방법은 정확한 형상 디자인을 위해 효과적으로 사용될 수 있다.The DDI process is the actual product cross-sectional area. Therefore, the proposed method can be effectively used for accurate shape design.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Above, the present invention has been shown and described in connection with a preferred embodiment for illustrating the principle of the present invention, but the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as such. Rather, it will be well understood by those skilled in the art that a number of changes and modifications to the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims.

Claims (1)

사이의 차이를 사용하는 간격 함수를 선택하고, 실제 제품의 구조와 유한 요소의 면적을 목적 함수로서의 멘토 분석 및 회귀 분석을 진행하고, 이 갭 기능을 최소화하는 새로운 곡률 영역 예측 공식을 통해 유한 요소를 적용하며, AFDEX-3D 분석(FEA) 프로그램을 사용하고,
곡률 영역에 대한 각 설계 변수의 영향 및 FEA 에 기반한 민감도 분석을 통해 데이터, 및 다양한 디자인을 선택하여 회귀 분석을 수행하며,
설계 변수를 선택하고 예측 공식을 추론한 후, DDI 프로세스의 곡률 영역 마지막으로 생산을 위한 실제 공정에서 사용된 사전 생성물 및 면적을 측정하는 딥 드로잉 아이어닝 프로세스의 곡률 영역 예측 유한 요소법과 회귀 분석을 이용한 원통형 컵.
Select the spacing function that uses the difference between, conduct mentor analysis and regression analysis as an objective function of the structure of the actual product and the area of the finite element, and calculate the finite element through a new curvature area prediction formula that minimizes this gap function. Apply, use the AFDEX-3D analysis (FEA) program,
Regression analysis is performed by selecting data and various designs through sensitivity analysis based on FEA and influence of each design variable on the curvature area.
After selecting the design variables and inferring the prediction formula, the curvature area of the DDI process. Finally, the curvature area prediction of the deep drawing ironing process, which measures the pre-product and area used in the actual process for production, using finite element method and regression analysis. Cylindrical cup.
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