기계 부품의 품질 향상을 위한 부품 해석 = Analysis to Improve the Quality of Mechanical Parts

국문 초록 (Abstract)

공작기계는 부품의 절단, 압축, 인발 및 트리밍 가공을 수행할 수 있는 기능을 보유한 기계로써 기계 부품 제작에 적용되고 있다. 개발제품의 구조는 프레임, 동력전달장치, 소재공급장치, 절단장치, 윤활유 공급 및 정제장치, Punch & Die 등으로 되어 있다. 동력의 전달은 프레임에 설치되어 있는 크랭크축이 회전운동을 커네팅 로드를 이용 직선운동으로 변환시켜 림에 전달하고, 림에 설치된 펀치와 다이에 가압력을 공급하는 구조로 되어있다. 소재의 Straightening 및 공급 작업을 수행할 수 있는 롤링 장치와 공급되는 소재를 가압력으로 커팅하고 이를 다이까지 정확하게 이송할 수 있는 장치 및 성형제품의 탈거장치로 구성되었다. 작동은 크랭크축의 회전과 연동되어 지는 기어, 캠, 링크장치 등에 의하여 이루어진다.
개발제품은 2개의 Die와 3개의 Punch로서 구성되어 가공작업을 수행하며, 작업공정은 소재의 Straightening, 공급, 절단, 이송, 밀어 넣기와 1차 가압, 이송 및 2차 가압, Trimming, 탈거로 진행되며 Punch가 상하 작동을 수행하며 제품을 이송시키고 반복 작업을 진행한다. 본 개발 M/C에서는 M12 6각 Bolt의 Head를 가공제품으로 설정하고, 이에 필요한 성형력을 산출하여 이를 M/C설계의 기준으로 설정하였다. Trimming 작업을 하기 위한 M12 6각 Bolt의 Head 치수는 55mm 이므로 육각변의 가공길이는 41.58mm이고 Trimming 가공압력은 12.846kgf로 나타났다. M8 육각 Bolt의 Head 가공에 소요되는 총 압력은 가압력을 합산하면 104.4 ton이 필요하다. 계산 결과에 의하면 업셋 작업에서 많은 압력이 필요하며 1차, 2차 Upsetting 공정으로 분할하여 작업을 수행할 경우, 힘의 분산과 기계의 보호 및 안전에 효율적이다. 따라서 M/C에서 1차에 성형을 완료 할 경우, 성형압력 86 ton이 Die에 전달되어 Pin의 파손이 우려되고, Trimming, Cutting 등의 가압력이 합산되어 기계는 강성이 요구되고 Upsetting 작업 시 소재는 좌굴의 영향으로 불균일한 제품을 가공될 수 있을 것으로 판단된다.