• 대한기계학회논문집A
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• 제40권11호
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• pp.971-978
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• 2016

최근 전자제품의 소형화 및 경량화 추세에 따라 초소형 체결제품의 개발 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 이동통신기기 적용을 위한 초소형 나사(외경 1.0 mm 피치 0.25 mm)의 전조공정에 대한 연구를 수행하였으며, 특히 대칭 나사산과 비대칭 나사산의 성형을 위한 전조공정의 유한요소해석을 수행하였다. 유한요소해석을 통해 전조금형의 수평방향 간격, 수직방향 간격, 이동 거리 등의 공정변수가 성형된 나사산의 형상정밀도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 대칭 나사산과 비대칭 나사산에서 발생되는 재료 유동의 차이를 비교하고, 그에 따른 공정변수의 영향을 분석하였다. 상기 해석 결과로부터 도출된 공정변수를 실제 전조공정에 적용한 결과 대칭 나사산과 비대칭 나사산 모두 원하는 형상정밀도 내에서 성공적으로 성형될 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권4호
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• pp.257-262
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• 2017

최근 스마트 폰, 스마트 와치 등과 같은 전자기기의 크기가 작아지면서, 그에 사용되는 체결 볼트의 크기 또한 작아지고 있다. 초소형 나사는 제품을 체결하는 데 있어 충분한 체결 토크나 풀림 방지효과를 갖지 못한다. 그래서 초소형 나사의 체결력과 풀림방지 효과를 유지 및 강화하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 초소형 나사의 풀림방지 효과를 강화하기 위해 나사의 머리 밑 면에 쎄레이션 형상을 추가하여 그 효과를 분석하였다. 쎄레이션 볼트는 풀림과정에서 피체결체 윗면을 변형시켜 풀림 방지 턱을 생성해 풀림을 방지하는 역할을 한다. 쎄레이션 개수와 체결 깊이를 변수로 하여 그 영향을 분석하고 풀림 방지 성능에 미치는 영향을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제31권9호
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• pp.839-846
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• 2014

Recent trends in the miniaturization and weight reduction of portable electronic parts have driven the use of subminiature screws with a micrometer-scale pitch. As both screw length and pitch decrease in subminiature screws, the resulting clamping force becomes diminishes. In this work, Finite element (FE) analysis is performed to evaluate clamping force of a screw assembly, with a comparison with experimental result. To improve clamping force of subminiature screws, a new screw design is considered by modifying screw thread angle: the thread angle is varied as an asymmetric way unlike the conventional symmetric thread angle. FE analyses are then performed to compare the clamping characteristics of each subminiature screw with different thread angle. The effect of thread angles on the clamping force is then discussed in terms of structural safety for both positive and negative screws.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권9호
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• pp.1043-1048
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• 2014

체결부품의 사이즈가 작아질수록 실제 접합부의 면적이 줄어들기 때문에 체결력은 감소한다. 이러한 체결부품의 체결력을 결정하는 요소는 소재(Material), 구조(Geometry), 마찰(Friction)이 있다. 본 연구에서는 체결부품의 사이즈가 줄어들면서 체결력을 향상시킬 수 있는 방법 중의 하나인 소재 변경에 대하여 연구하였다. SWCH18A 와 SUS XM7 을 적용하여 초소형 나사를 제작하였으며, 3 차원 치수 측정을 통하여 피치정밀도와 두께정밀도를 측정하였다. 비커스 경도 측정을 통하여 나사가 외부의 힘에 의해 변형에 대한 저항력을 분석하였다. 또한 파단토크 시험과 SEM 을 이용한 파단면 분석을 통해 파단특성을 분석한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.3692-3697
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• 2015

나사는 나선형의 홈으로 구성된 체결용 기계요소이다. 최근의 모바일 기기의 소형화 추세로 인하여 나사의 소형화 및 경량화 요구도 크게 증가하고 있는 실정이다. 우수한 기계적 성질과 높은 정밀도의 나사를 생산하기 위해서는 금형 및 공정설계가 성공적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통하여 초소형 나사의 머리부 냉간 단조 성형에 대한 공정설계를 수행하였다. 특히, 금형의 형상과 마찰력이 성형에 미치는 영향을 분석하기 위하여 실험계획법을 적용하였고, 그 결과 마찰력이 성형 시 발생하는 접힘 결함의 지배적인 요인임을 밝혀내었다. 이러한 결과로부터 금형 형상을 개선하였고, 개선된 금형으로 단조 실험을 수행하였고, 실험 결과로부터 접힘 결함 불량이 해소된 것을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권6호
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• pp.509-515
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• 2015

Recent trends to reduce the size of mobile electronics products have driven miniaturization of various components, including screw parts for assembling components. Considering that the size reduction of screws may degenerate their joining capabilities, the size reduction should not be limited to the thread region but should be extended to its head region. The screw head is usually manufactured by forging in which a profiled punch presses a billet so that plastic deformation occurs to form the desired shape. In this study, finite element (FE) analysis was performed to simulate the forging process of a subminiature screw; a screw head of 1.7 mm diameter is formed out of a 0.82 mm diameter billet. The FE analysis result indicates that this severe forging condition leads to a generation of folding defects. FE analyses were further performed to find appropriate punch design parameters that minimize the amount of folding defects.

• 한국정밀공학회지
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• 제34권2호
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• pp.95-99
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• 2017

The recent development of core techniques in the IT industry can be summarized as a technical advancement for safety and convenience, and mechanical technology for being "eco-friendly" and lightweight. Under these circumstances, research of lightweight material has become attractive. In this study, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic) laminate specimens are subjected to a tensile test using the UTM(Universal Testing Machine, AG-IS 100 kN) to estimate their mechanical properties in terms of the Hole machining impact evaluation. The FEM (Finite Elements Method) analysis method is applied and the material properties obtained from basic experiments such as the Tensile test, the compressive test, and the shear test. CFRP materials properties from a previous study, as well as a finite element analysis program for Hole machining CFRP was compared with the experiments.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권6호
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• pp.517-521
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• 2015

Recent development of core techniques the IT electronics industry can condense into lightweight and slimmer. In this circumstance, researches for the lightweight materials and subminiature screw have been attracted. In this study, the CFRP was produced by stacking angle to obtain the tensile properties. And Comparing the coated screws and non-coated screws on the specimen, and evaluating the adequacy for the application of CFRP using the result. So The clamping force measured by comparison evaluation. Low screw reverse and Superior torque value at each stacking angle were found the optimum conditions, when Subminiature Screw is applied on smart devices. Both tensile strength and stiffness of $[{\pm}0^{\circ}]_{10}$ is the highest. Followed by $[90^{\circ}/0^{\circ}]_{10}$ is the highest. The largest clamping torque is $[90^{\circ}/0^{\circ}]_{10}$ When Subminiature Screw is applied coating and non-coating to prevent loosening. Based on the above, Subminiature Screw should be applied in smart devices, because $[90^{\circ}/0^{\circ}]_{10}$ meet both tensile properties and clamping force.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1239-1243
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• 2014

탄소섬유 강화플라스틱은 비강도, 비강성이 크고, 높은 감쇠 특성과 중량감소 측면에서 우수한 특성을 나타낸다. 그러나 탄소섬유 강화플라스틱은 재료의 적층각 또는 적층 순서에 따라 기계적 특성 차이가 크다. 또한 인장과 굽힘과 같은 하중을 받을 때 금속과 달리 파괴 예측이 어렵다. 본 연구에서는 최근 실생활에 밀접한 휴대용 스마트기기에 CFRP 적용을 위한 외부 충격에 정형화, 최적화 설계방식을 제시하고자 한다. CFRP 를 적층각도별 기계적 특성을 얻고자 인장실험을 하였고, 각 적층각도별 체결 특성을 얻고자 판에 탭 가공 후 토크 측정기를 이용하여 풀림 토크와 체결토크를 측정하였다. 위 두 실험에 비교 분석하여 최적의 조건을 찾고자 한다. 인장실험에서 적층각이 Woven 시편에서 강도와 강성 값이 가장 우수하였다. 또한 복합재료에서는 기지와 적층배열 때문에 풀림방지 코팅나사의 효과를 보기 힘들다. [$0_8/+45_2/-45_2/90_8$]s 에서 체결력이 가장 우수했으나, 인장응력이 상대적으로 낮았다. 핸드폰에 적용을 위해 인장 특성과 체결력을 모두 충족하는 최적의 시편은 Woven 이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권8호
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• pp.917-923
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• 2014

휴대폰과 같은 전자제품의 소형화로 체결 부품도 소형화가 요구된다. 초소형 볼트의 머리부분 두께 감소 요구에 따라 체결시 볼트 머리부 파손으로 충분한 체결력을 확보하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 볼트 깊이에 따른 체결 토크를 해석적으로 예측하여 비트 형상 설계에 활용하고자 한다. 볼트 머리부는 주로 전단 파손이 발생하기 때문에, 볼트용 선재의 전단 실험을 통하여 파손 기준을 설정하였다. 그리고, 설정된 전단파손 기준을 바탕으로 체결시 파손 형상과 최대 체결 토크를 예측하였다. 또한, 머리부에 성형되는 비트의 깊이에 따른 최대 체결토크을 예측하였다. 비트 깊이가 깊을수록 볼트 머리와 나사부의 경계에서 응력 집중으로 파손이 빨리 발생하고, 최대 체결 토크도 작아짐을 알 수 있었다.