스탬핑 패널에 대한 스프링백의 일반적인 특성
자동차 패널(panel)의 프레스 가공은 국부적 또는 전체적으로 드로잉(drawing), 스트레칭(stretching), 굽힘(bending) 등의
복합적인 변형모드의 작용과 재료의 기계적 성질, 금형의 상태, 성형력, 펀치 속도, 블랭크 홀딩력(blank holding force), 마찰력 등과
같은 공정 조건에 의한 많은 성형 불구합 현상들로 인해 금형이 완성된 후 트라이얼에 전체 금형비용의 20 ~ 30% 이상이 금형수정 비용으로 소요되고 있다.
이러한 불구합 현상들 중에 치수정밀도 불량은 각도변화, 펀치측벽부로의 젖힘, 비틀림, 펀치 위로의 젖힘, 펀치 상단부에서의 형상불량 등으로 나타난다.
특히 스프링백(springback) 현상은 치수정밀도 불량에 전반적으로 발생하는 현상으로써 박판이 금형에 의하여 강제적으로 변형을 겪은 후 금형으로부터 이탈되었을 때
박판 내부의 응력이 정적 평형상태를 유지 하기 위해 탄성적으로 재편되면서 발생하는 현상이다. 스프링백 현상은 제품의 치수정밀도를 떨어뜨려
자동차 각 부품사이의 조립불량의 원인이 된다. 특히, 외판(outer panel)의 경우 스프링백에 의한 조립불량은 매우 치명적이다.
이러한 중요한 스프링 백에 대해서 대학과 연구기관 그리고 산업체 등에서 꾸준하게 연구를 하고 있지만 공식같은 정답을 찾기엔 아직도 힘든 상황이다.
최근 산업체 등에서는 자동차의 경량화 및 안전성을 향상시키기 위한 고장력 강판의 사용 증가와 함께 제품에 대한 치수 정밀도 문제가 부각되면서 스프링백에 대한 관심이 집중되고 있지만
사람마다 지나온 경험에 의해서 각각 다른 판단과 기준으로 예측을 하거나 일부만이 적용을하고 있는 추세이다.
박판의 스프링백 특성에 관한 연구는 1940년대부터 현재에 이르기까지 국내외의 많은 학자들에 의하여 행하여져 왔으나, 실험에 관한 한 판재의 단순 굽힘에 불과한 경우가 많다.
==== 중략(상세한 내용은 첨부 파일 참조) ===
패널 스프링백 측정
기존의 스프링백 측정은 트리밍을 한 제품을 <그림 9>과 같은 검사구에 올려놓고 별도의 측정 게이지(gage)를 사용하여
검사구와 시제품 사이의 간극을 측정함으로써 스프링백량을 측정할 수 있었다.
검사구에 제품을 위치시킬 때에는 수평 방향으로의 이동을 금지시키기 위해 제품에 뚫어놓은 기준홀과 부기준홀 검사구의 핀에 끼우고,
패널을 고정시키기 위해 <그림 9>의 A, B와 같은 클램퍼(clamper)를 사용하여 제품을 검사구에 완전히 밀착시킨다.
검사구의 고정점은 제품 설계시 결정된 기준면 위에 위치하게 되며, 스프링백 해석시 경계조건이 부여되는 부분이다.
최근의 스프링백에 대한 측정은 기존의 검사구와 제품 사이의 간극은 측정에 대한 오차가 있고 작은 변형량이라도 문제가 크게 발생되기 때문에 측정기에 의해서 자동으로 측정되는 시스템(CMM : Coordinate Measuring Machine)을 사용하고 있다.
<그림 10>은 산업현장에서 사용하고 있는 변형량 자동측정 설비인 3차원 측정기가 패널의 변형량을 측정하고 있는 모습이다.
3차원 측정기에 의해서 자동으로 변형량을 측정하는 곳은 제품면 부분과 트림라인의 에지부분이다. 스프링백이 발생하면 3차원적으로 면에서의 길이 차이가 발생하고 트림라인의 변화가 있다면 플랜지에서 스프링백 발생치를 파악할 수 있고, 또한 제품도 수치와 측정치에 대한 차이를 자동으로 계산하여 제공되기 때문에 매우 편리한 측정장비이다.
첨부 자료에 나온 장비는 약 5년전(벌써 이렇게 되었네???)에 납품된 장비로 수평암 타입의 3차원 측정기 입니다.