풀리 형상 정보를 이용한 성형 롤 설계

Abstract

롤 성형 공정은 풀리 제조 공정에서 가장 주요한 공정으로 성공적인 롤 성형을 위해서는 체계적인 롤 형상 설계 방안이 필요하다. 성형 공정의 단계가 많아질수록 설계해야 할 롤의 단면 형상이 다양화되어 각 단계에서의 형상 간 상관관계를 정의하는데 어려움이 있다. 이러한 이유로 성형 롤 형상 및 성형 순서의 설계 방법은 아직도 경험적이고 시행착오적인 방법에 크게 의존하고 있어 신제품의 개발에 많은 시간과 비용이 소모되고 있다. 따라서 롤 성형 공정으로 생산된 새로운 풀리의 개발 기간을 단축하고 개발 비용을 절감할 수 있는 체계적이고 효과적인 설계 방법이 필요한 실정이다. 본 연구의 목적은 플라워 설계 방법을 적용하여 여러 성형 단계의 롤 형상 간 관계를 유추하고, 이를 이용해 풀리의 체적을 고려한 체계적인 롤 형상 설계 방법을 제안하는 것이다. 기존의 단면 형상만을 고려한 설계 방법들과 달리 풀리의 체적을 고려하여 보다 정확하게 플라워의 형상을 예측할 수 있도록 하였다. 또한 각 단계의 형상 변형 관계를 정량적으로 정의할 수 있는 풀리 설계 변수들을 정의하였고, 이들 설계 변수에 ALM 최적화 알고리즘을 적용하여 전 단계의 최적 롤 형상을 유추할 수 있도록 하였다. 설계된 풀리의 형상은 상용 소성 해석 프로그램인 Deform-3D를 이용하여 검증하였다.