• 한국자동차공학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.207-218
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• 1997

A new blank design method is introduced to predict the blank shape and the strain distribution in the sheet metal forming process. This method deals with only one step from the final shape to the initial blank using the ideal forming theory. Based on this theory, a three-dimensional membrane finite element code has been developed to design an initial blank in the sheet metal forming process. In this paper, the designs of initial blanks for forming a cylindrical cup, a rectangular cup, and a front fender are presented as examples. Also, it compares the two shapes, the target shape with the shape which is deformed from the initial blank using the FEM analysis code. The results illustrate the information that this direct design code is useful in the preliminary design state.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.320-326
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• 2017

다단 딥드로잉 기술은 제품의 생산성 향상과 비용 절감을 위해 휴대폰 배터리 케이스 제품의 생산 공정으로 많이 사용하고 있다. 휴대폰 배터리 케이스는 용량과 강성을 목적으로 세장비가 큰 사각 컵 형상으로 제조된다. 사각 컵 형상의 다단 딥드로잉은 세장비가 크고, 복잡한 변형 형태 메커니즘으로 인한 제품의 좌우 높이 차이가 발생한다. 이로 인해 제품 조립과 표면 품질에 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 문제를 개선하기 위해 제품의 높이 차이가 최소가 되는 블랭크 형상에 대해 연구했다. 제품 좌우 높이 차이가 최소가 되는 블랭크 형상을 찾기 위해 최적 설계와 해석을 수행했다. 타원형 블랭크의 장변과 단변을 설계 변수로 설정하고, 목적 함수는 높이 차이가 최소가 되도록, 제품의 두께 감소율이 목표 범위에 도달하도록 설정했다. 또한 최종 제품 형상의 높이를 구속 조건으로 설정하였다. 그 결과 최적 설계를 통한 초기 블랭크 설계로 높이 차이가 최소가 되었으며, 원하는 공정을 지정하여 높이 차이가 최소화 되도록 수행 가능하다. 향후 개발된 자동화 프로세스로 인해 모든 각형 타입의 초기 소재 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해양공학회지
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• 제13권3호통권33호
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• pp.21-28
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• 1999

In this paper, a finite element method for the determination of initial blank shape in sheet metal forming process will be introduced. The initial blank shape is determined by the only one step from the final to the initial blank. The used finite element inverse method adopted Henky's deformation theory, Hill's anisotropic yield criterion and simplified boundary conditions. Based on this theory. a three-dimensional membrane finite element code was developed. The developed code will be applied to several sheet metal forming examples for the demonstration of its validity.

• 항공우주기술
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• 제2권2호
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• pp.133-141
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• 2003

초소성 공정을 이용하여 구형 압력용기를 제작하는 경우 두께와 구형의 형상은 일정하지 않고 성형공정이 진행함에 따라 변하게 된다. 본 연구에서는 공정과정 동안 발생하는 초기 블랭크의 두께변화 예측을 이론적으로 해석하였다. 두께변화 예측을 위한 이론적인 모델은 Kuglov 등이 적용한 박막이론을 사용하였으며 요구되는 최종 두께를 얻기 위한 초기 블랭크의 두께, 블랭크의 균일한 변형을 얻기 위한 시간에 따른 압력 프로파일, 각 성형단계에서 위치에 따른 두께분포 및 시간에 따른 두께분포를 결정하였다. 공정 단계 전반에 걸쳐서 적용 모델 및 해석 프로그램의 적합성을 문헌의 시험 결과와 비교하여 검증하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제13권3호통권33호
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• pp.12-20
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• 1999

In this paper, method for mapping a three-dimensional shape into the two-dimensional plane will be introduced. This method is referred to geometric modelling and means a transformation between the flat sheet and final surface. The initial blank shape represents the original configuration of the final shape formed into three dimensional surface. The initial constant constant area mapping hypothesis was used in this paper. This technique will be applied to the basic data for an interactive computer design capable of dealing with typical stamping process, including deep parts and complex shapes.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권6호
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• pp.1389-1403
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• 1993

본 논문에서는 초기 변형소재가 이미 결정된 상태에서 제품의 최적 성형 방향 을 구하는 방법을 기술하였다. 초기 변형소재는 블랭크 호울더 곡면에 의해 변형된 중간 단면들에서의 형상을 에너지 최소화 개념을 적용하여 스플라인 곡선으로 나타내 고 이것들로 부터 곡선망을 구성한 후 최종적으로 양방향 스키닝기법(bi-directional skinning technique)에 의해 구현 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.450-455
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• 2017

쉴드 커넥터는 자동차 전장부품으로 차량 내 전기 배선을 연결하는데 사용된다. 이 부품은 전기 전도도가 높은 인청동 재질을 사용하고 프로그레시브 프레스 성형으로 제작된다. 본 제품 형상의 기하학적인 측면을 고려했을 때 복잡하지 않지만, 드로잉, 밴딩 등의 소성가공과 피어싱, 노칭 등의 전단 가공을 실시하여 제품 성형을 완성해야 한다. 프로그레시브 금형을 설계하는 과정 중에 공정 및 스트립레이아웃 설계단계의 성형 해석 모듈을 활용하여 제품의 재질에 따른 두께 변화 및 성형 안전성, 스프링 백 (Spring Back) 검토를 수행하여, 균열 혹은 주름의 경향과 불완전 소성 변형에 대한 보정치를 예측 및 발생 가능한 문제들을 사전에 확인하고, 드로잉 공정 초기에 발생된 성형 불량에 대한 대책으로 드로잉 형상을 수정하여 공정 설계에 반영하였다. 공정설계에서 얻어진 제품의 블랭크 전개 형상은 효과적인 재료 이용을 위해 네스팅에 의한 최적화된 블랭크 배치로 재료의 손실을 최소화하여 3차원 스트립레이아웃 설계를 완성하였다. 본 연구를 통해 프로그레시브 성형을 통해 생산되는 쉴드커넥터 제품의 균열과 스프링백 현상을 사전에 개선하여 생산안정도를 향상시켰다.

• 소성∙가공
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• 제13권1호
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• pp.90-101
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• 2004

An inverse mosaic method has been proposed to generate an initial blank shape from the final product shape. Differently from the geometric mapping method, the method can handle triangular patches. However, the generated blank shape is strongly dependent on the order of determination of nodes. In order to compensate the dependency error smoothing technique has been also developed. Although the accuracy has been improved greatly compared with the geometrical mapping method, the method has limitation, due to the no incorporation of plasticity theory. Even though the accuracy of the radius vector method is already proved. the method requires initial guess to start the method. In order to compromise the limitation of the present method and the radius vector method, the method has been connected to the radius vector method. The efficiency of the present optimal blank design method has been verified with some chosen examples.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.696-701
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• 2016

다단계 딥 드로잉(multi-stage deep drawing)은 산업현장에서 대형의 금속 제품 뿐만 아니라 소형의 제품에 까지 많은 제품으로 확대되고 있는 제조 공정 중 하나이다. 예를 들어, 스마트 폰에 사용되는 USB-C형 소켓은 매우 작고, 정밀하며 세장비가 큰 부품이며, 이 제품은 타원형 다단계 딥드로잉 방법으로 제조된다. 다단계 딥 드로잉에 최종 제품의 두께 분포를 보장하기 위해서 다단계 딥드로잉 전체 공정에서 제품의 두께 분포가 균일하게 유지되어야 한다. 따라서 첫 번째 드로잉 작업 후에 타원형 제품의 장변과 단변쪽 측벽의 높이 차를 최소화하는 것은 최종 제품의 균일한 두께를 보장하는 가장 중요한 공정 설계 인자이다. 본 연구에서는 첫 번째 드로잉 공정 후 소재가 균일한 높이를 지속적으로 유지될 수 있도록 하기 위해서 유한요소해석을 기반으로 초기의 타원형 소재 형상 결정에 대한 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계된 초기 블랭크 형상으로 성형된 제품의 경우 전체 균일한 두께 분포를 가질 뿐만 아니라 드로잉 후 제품의 장변과 단변의 높이 단차가 최소화 되었다. 최종적으로 최적 설계로 예측된 초기 소재 형상은 실제 실험 결과와 비교하여 검증되었고, 매우 양호한 결과의 일치를 보여주었다.

• 소성∙가공
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• 제9권4호
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• pp.348-355
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• 2000

The backward tracing scheme(BWT) of the finite element method has been extended lot the design of sheet blank in three-dimensional deformation. Originally the scheme was developed for preform design in bulk forming, and applied to several forming processes successfully. Its key concept is to trace backward from the final desirable configuration to an intermediate preform or initial blocker. A program for initial blank design in sheet forming which contains the capabilities of forward loading simulation by the finite element method and backward tracing simulation, has been developed and proved the effectiveness by applying to a square cup stamping process. In the blank design of square cup stamping, the backward tracing program can produce an optimum blank configuration which forms a sound net-shape cup product without machining after forming. For the confirmation of the analytic result derived from the backward tracing simulations as well as forward loading simulations, a series of experiment were carried out. The experiments include the first trial sheet forming process with a rectangular blank, an improved process with a modified blank preform and the final process with an optimum blank resulted from the backward tracing scheme. The experiments show that the backward tracing scheme has been implemented successfully in blank design of sheet metal forming.