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유한요소해석을 통한 다단냉간단조의 예비성형에 따른 세레이션 휴방압출의 성형성 평가
서주한(J. H. Seo),정의은(E. E. Jung),김승경(S. K. Kim),홍준규(J. G. Hong),강명창(M. Kang) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
단조 공정은 대표적인 소성가공공정 중의 하나로서 품질과 생산성이 우수하고 경제적인 가공법으로 알려져 있다. 최근 들어 자동차 기능들의 전동화가 대형차량에서 소형차량으로 확대되고 있다. 정밀부품들의 수요가 늘어나면서 완성차 업계에서는 생산량 확보와 원가 경쟁력 확보가 중요한 화두가 되었다. 자동차 정밀 부품 중에서 전자식 파킹 브레이크인 EPB (Electronic Parking Brake) 시스템의 감속기어는 정밀 세레이션 형상으로 수요가 증가하기 전에는 CNC 가공을 통해 생산되었으나 수요의 증가로 가공 시간 절감이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 이러한 추세에 맞추어 EPB 시스템에서 구동부(Actuator Part)의 세레이션 형상 감속 기어의 시간당 생산량 증가 및 생산 원가 절감을 위해 냉간다단단조로 세레이션 성형을 위한 성형성 평가를 하고자 한다. 세레이션 성형은 통상적으로 다단 공정 중 최종 공정에서 이루어지는데 이는 전반부 공정에서 성형이 이루어지면 후반부 공정에서 변형이 발생하거나 공정상 찍힘 등의 위험 요소가 많기 때문이다. 예비 성형이 필요한 이유는 예비성형이 없는 평면 상태에서 세레이션을 후방압출 하게 되면 내접원측 세레이션의 체적이 부족한 것이 해석을 통해 검증되었다. 이에 본 연구에서는 세레이션의 정밀 성형을 세레이션의 내접원과 외접원의 치수를 감안하여 예비성형 치수를 5 가지로 선정했고, 완성 자동차에서 지정한 SCM420 소재로 유한요소해석을 통해 세레이션의 성형성을 평가하였다.