일반기술

형단조 금형 및 공정 설계 기술

전통적으로 형단조 가공에서 공정설계와 금형설계는 경험과 직관에 의해 수행되어 왔으나, 컴퓨터의 비약적인 발전에 힘입어 CAD/CAM/CAE와 데이터베이스의 응용을 통한 자동설계 시스템의 구축이 가능하게 되었다. 단조설계는 기본적으로 기계가공된 최종제품의 형상으로부터 단조최종제품(finisher)과 예비성형체(blocker/preform)의 형상, 치수 및 이를 성형하기 위한 금형을 설계하는 것이다. 형단조 제품의 대부분은 리브-웨브 구조로 되어 있으며, 이들 형상은 상하금형의 분리선 위치를 기준으로 최대리브높이, 최소웨브두께, 가공여유, 코너 및 필렛 반경, 구배, 플래쉬와 거터 등에 대한 설계방안으로부터 결정된다. 이 설계방안은 1차적으로 축적된 자료와 숙련된 금형기술자의 경험에 바탕으로 구축된 데이터베이스로부터 얻어지며, 유한 요소 해석을 이용한 공정 시뮬레이션을 통하여 금속유통과 응력, 변형률, 온도 등의 분포를 검토함으로써 그 타당성이 입증된다. 형단조 설계의 핵심 부분은 예비성형체 설계이다. 예비성형체의 수와 형상은 공정을 결정짓는 가장 중요한 변수이며, 이로부터 금형설계가 이루어진다.