introduction of net-shape...

2009-2 Net-Shape ManufacturingMechanical EngineeringYonsei University

Introduction of Net-Shape Manufacturing


Introduction to Net Shape Manufacturing

An example


Introduction to Net Shape Manufacturing

Geometrical ParametersTool geometry

Workpiece geometry

Process ParametersDie and tool motion

TemperatureLubrication

Material

Material ParametersWorkhardening

Strain rate sensitivityAnisotropy

Temperature

INPUT

PROCESS MODELING

Process Analysis And Optimization

Loads, energies, stresses, strains, temperature,

metal flow (geometrical change)

Primary product Requirements

Forming limits

Secondary product requirements

Tolerance, surface property etc.

Equipment

Capacity limitations

CONSTRAINTS

OUTPUT

Determination of process

geometry and process

performance

condition


1-1 사출성형의 일반원리

1. 사출성형의 일반 원리 및 특징


Injection Molding System


Polymer를 Hopper로부터 Barrel내로 투입, Heater와 screw 회전에 의한 마찰열로 운용.Screw 회전으로 용융수지를 screw 전방으

로 이동

Hydraulic unit force 로 용융수지를 delivery system을 통해 cavity 내로 충진

용융수지가 충분히 고화, 냉각될 때까지 냉

각 후 취출

The three stages of injection molding : injection, plastication (feeding), ejection


1-2 사출성형의 특징

대량생산에 유리(Ex) Cycle time : 30sec, Cavity 2, 하루 생산량 : 5760개

복잡한 형상의 부품가공에 적합

Process에 재한 이론적 해석의 한계- 급격한 물성변화

(Solid Solid+Liquid liquid Solid+Liquid Solid)

- 용융 Plastic의 특징 : Viscosity와 Specific Volume이 각각 Shear rate 및Pressure에 Dependent.

(Ex.) 평판사이의 유동 : Classical Hele-Shaw Flow Governing Eqn.


Typical injection molding cycle

(1) Filling(2) Post filling(3) Mold opening(4) Holding stages

몰드의 압력 변화


2. 사출성형 CAE S/W의 이용

경험과 직관에 의존

제품 DESIGN 설계, DRAWING

금형제작

시사출 금형수정

수정사항 선정

양산

O.K

-Delivery system-Cooling channel

layout

-사출조건

Yes

No

2-1 기존사출성형의 제품생산 Flow


2-2 CAE가 적용된 사출성형의 제품생산 Flow제품 DESIGN 설계, DRAWING

CAE Simulation-Delivery system-사출조건-Cooling channel layout

금형제작

시사출

O.K

Simulationagain?

금형수정

수정사항 선정

-금형수정에 필요한 시간, 비용의 절감

-우수한 품질의 제품생산 가능

양 산Yes

Yes

No

No


3. 사출성형 CAE S/W(C-mold) 구성/기능

3-1 C-mold의 개요

개발처 : CIMP (Cornell injection molding program)ACT (Advanced CAE technology USA)

개발시작 : 1974

사업용 Version 완성 : 1986

Module 구성 : C – PRE/POST ProcessorC – DESIGN – DESIGN ProcessorC – FLOWC – PACKC – COOL SOLVERC – WARPC – GASFLOE


Module별 기능

Module 주요기능 주요output 주요 용도

C-flow 충진해석 Pressure

Temperature

Shear rate

M/F advancement

Clamp force etc.

Gate 위치, 개수

최적사출시간 선정

C-pack 보압해석 C-flow

Vol. Shrinkage

Sink index etc.

균일한 압력, 수출률분포 확보

C-cool 냉각해석 Mold wall temp.

Mold wall heat flux temp.

Difference cooling channel efficiency etc.

균일 냉각

pattern cooling channel layout

냉각시간결정

C-warp 변형해석 각 방향의 변형량 후변형량 최소화


Bonding and Packing

Schematic illustrations of IC packing

Chip-on-board attachment


Transfer-molding press schematic Runner design


Viscosity : Cross-Exp polymer viscosity model

Master plot for PS-BMWD


Specific volume: Modified tait polymer density model

Amorphouspolymers

Crystallinepolymer


PVT data for flow analysis

PVT plot for semi-crystalline material PVT plot for amorphous material


Analysis and technology in Metal Forming


Machined part geometry transfer

via IGES

Forging design

Finisher design

Blocker design

FEM simulation

Modificationneeded

CNC machinethe dies

Preliminary design

VerificationAlpid system

Alpid system

Expert system

CAD/CAM procedure of forging die design

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