블랭킹 금형 스프링 레이아웃의 최적화에 관한 연구

Abstract

블랭킹 금형은 펀치와 다이를 이용하여 박판을 전단하여 제품을 대량으로 생산하는데 사용된다. 일반적으로 연속적인 전단공정을 통해 생산되는 초정밀 커넥터의 금속단자는 마지막 공정의 펀치력이 박판핀의 비틀림을 유발하여 조립, 접촉 등의 품질문제를 야기한다. 전단공정에서 이 비틀림은 스트리퍼력이 증가할수록 감소하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는, 블랭킹 금형의 구조해석과 전단공정의 유한요소 해석을 통하여 박판핀의 비틀림을 분석하고, 박판핀의 전단 비틀림이 감소하도록 최적화 이론을 이용하여 스트리퍼 스프링의 레이아웃을 설계하였다. 이를 위하여 먼저 생산되고 있는 제품을 대상으로 전단공정 조건을 재현하고, 전산 모사하여 전단해석 파라미터를 도출하였다. 또한 블랭킹 금형의 구조해석을 통하여 스프링의 레이아웃에 따른 스트리퍼력을 분석하고, 이를 바탕으로 최적의 조건을 결정하기 위하여 스프링의 위치와 강성을 변수로 직교배열을 이용한 실험계획법을 실시하여 메타모델을 생성하였다. 그리고 점진적 이차반응표면법 (PQRSM) 알고리즘을 이용하여 메타모델의 변수 값을 결정함으로써 스프링의 레이아웃을 최적화 하였다. 최적화한 스프링 레이아웃을 기존 금형의 것과 비교하여 박판핀의 비틀림이 효과적으로 감소되는 것을 확인하였다.