Rotary swaging is one of the incremental forming process which is a chipless metal forming process for the reduction of cross-sections of bars, tubes and wires. In the present work, the rotary swaging machine and dies were designed to investigate the formability of TDS(Tube Drive Shaft) used in automotive industry. The process variables such as the speed of forming, the shape of the formed materials and the reduction of area were also estimated to study experimental analyses of rotary swaging process using the materials of 34Mn5 and S45C. From experimental results, it was found that the process variables affected the quality of TDS in terms of hardness, the precision of products and the surface roughness. The hardness after swaging approved to be Increased with the increase in the reduction of diameter. And it was found that the grain size became smaller and the elongated grains were formed in the axis direction.
The automobile cowl cross bar which is a backbone frame part holding electrical and air conditioning components inside the cockpit module has been designed with more complex geometries recently due to demands of its enhanced functions and reduced weight of frame parts. The traditional manufacturing process using welding between tubes with different diameters shows several problems such as poor mechanical characteristics and appearance, etc. Therefore, in this study, one-piece manufacturing processes which can eliminate the welding process were developed by applying the rotary swaging process. CAE analyses were conducted to examine the feasibility of the process and prototypes were manufactured by using a rotary swaging machine with 4 split rotating dies and 12 head rollers. Bending tests of the manufactured prototypes confirmed that the rotary swaging process gives better mechanical properties comparing with the conventional processes.
국내에서 생산중인 대구경 탄약은 대부분 Ogive 부를 제조하는 방법으로 Press Nosing 공법을 적용하고 있다. Press Nosing 공법은 프레스 공정 전 후 윤활처리 등의 추가적인 공정이 필요한 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 개선할 수 있는 점진성형 공법 중 하나인 Swaging 공법의 대구경 탄약 적용 가능성을 제시하고자 하였다. 대구경 탄약인 155MM K307 탄체는 Press Nosing 공정을 적용하는 대표적인 제품으로, 본 연구에서는 K307 탄체의 Sub-scale 시험품을 제작하여 Swaging 공정을 적용한 소성가공 실험을 실시하였다. 최종 성형 치수를 만족하는 단면감소율 75 % 까지 소성가공이 가능한지 여부 및 Swaging 성형으로 제작된 제품의 치수만족 여부, 제품 결함 발생 여부, 단면감소율에 따른 경도 변화, 두께의 증가 등을 고찰하였다. 시험을 통해 단면적 감소율에 따라 비례적으로 경도가 증가하여 단면적 감소율 75 %에서 경도는 HV 335 이상 증가하는 것을 확인하였다. 소재두께 변화량은 이론적 계산값과 유사한 경향을 보였으며 단면 감소율 75 %에서 두께 증가율은 65.4 %로 비례함을 확인하였다.
Rotary swaging is a method of forging automotive drive shafts. In this paper, we propose a new two-hammer forging technique by applying the problem-solving approach TRIZ to improve the efficiency and productivity of the rotary swaging automation process. We will simplify the materials and hammers via the 3D modeling tool SolidWorks for high accuracy of a comparative analysis of existing and proposed methods under the same boundary conditions. In addition, we will compare the stress trends of the proposed model using ANSYS Workbench and verify the feasibility through a comparison of the simulation results using DEFORM. Relative to the existing method, the proposed method can decrease production costs and improve efficiency of the automation process by reducing the power source.
Rotary swaging is one of the incremental forming process which is a chipless process using the reduction of cross-sections of bars, tubes and wires. The TDS(Tube Drive Shaft) of monobloc used in automotive has been developed by the rotary swaging process. The mechanical characteristics of swaged parts such as the hardness, thickness and roughness are also estimated to conduct experimental analyses of rotary swaging process with the materials of 34Mn5 Furthermore the change in the vibration mode of TDS due to design parameters, which are the tube length, diameter and thickness, has been investigated and analysed. The weight of the TDS product is smaller by about $12.8\%$ than that of SDS with the same performance. It could be evidently found that the TDS is designed to be much lighter than SDS (Solid Drive Shaft). This advantage might give some possibility to improve the NVH (Noise-Vibration-Harshness) characteristics. A maximum torque and a total number of torsional repetitions for the TDS is checked and measured to know the torsional intensity and fatigue strength through the static torsion test and torsional durability test, respectively. A total number of the torsional repetitions up to the fracture for the TDS is greater than 250,000 times.
The process variables i.e. the speed of forming, the ratio of thickness to diameter the shape of formed materials and the reduction of area were selected in order to study the process of the rotary swaging. It was found that the process variables affected the quality of products, i.e. the hardness the surface roughness and the degree of precision of products. Variation of hardness in deformed samples was mainly dependent on the reduction of area. Upon forming tubes applying the t/D ration higher than 1/10 led to the formation of defects on products which may be reduced by application of mandrels.
Rotary swaging is a process for reducing the cross-sectional area or changing the shape of bar, tube or wires by repeated radial blows with one or more parirs of opposed dies. The present study is concerned with investigation the effect of process parameters upon product quality(hardness, roughness, precision of dimension). To enhance the product quality, experimental works are carried out for some process parameters such as forming speed, billet shape, lubrication, reduction of area and ratio of t/D. Rod shift formed by RSM25 under cold conditions has good surface quality, hardness and precision of dimension. The recommendable process conditions are suggested for solid and tubular products.
A monobloc TDS(Tube Drive Shaft) has been developed by using the rotary swaging process which is one of the incremental forming process. In order to estimate the developed TDS performance characteristics such as natural frequency, strength, stiffness and mass, finite element analysis has been carried out using commercial software, MSC/NASTRAN. The calculated performance characteristics have been compared with analysis results of SDS(Solid Drive Shaft) to know how much improve the performance characteristics. Also the sensitivity analyses of design parameters for the tube length and diameter have been performed. From the analysis results, it was found that the TDS allowed for a high frequency and could be designed to be much lighter than SDS. This advantage can give possibility to tune the NVH (Noise-Vibration-Harshness) characteristics.
This Paper deals with the weight-lowering and the traits of NVH(Noise, Vibration and Harshness) by the development of tubular shaft replacing the existing solid Drive Shaft for the lighter and less-noisy automobiles. By the review of Swaging Process this study reveals the various forming traits of Swaging, one of the forming methods for tubular shafts. Furthermore, it showed the possibility of Drive Shaft manufacturing through designing & manufacturing of Swaging machine for tubular shaft, and the production ar analysis of the tubular shaft with the relevant process and tools. This study also shows that the forming by swaging not only makes the mass production of tubular Drive Shaft possible but also may be widely applied to other products with many advantages in review of dimensional precision, thickness change, hardness increase and surface roughness of the swaged products.
소성가공이란 원재료를 소성변형(Plastic deformation)을 통해서 고체의 제품을 만드는 가공법이다. 가공중에 물체의 질량과 체적에는 크게 변화가 없다. 소성 가공중 주응력이 어떻게 작용하느냐에 따라서 소성가공을 여러가지로 분류하고 있다. 즉, Metal Forming은 다음과 같이 분류할 수 있다. 1) Compound Forming에는, Rolling, Free forming, Die forming, Stamping, Pressing 2) Tension compression forming에는, Drawing, Deep-drawing, Rimming, Spinning, Bulge forming 3) Tension forming에는 Lengthening, Widning, Deepening 4) Bending에는 Bending with linear tool motion, Bending with rotary tool motion 5) Thrust forming에는 Swaging, Twisting이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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