유한요소해석 및 다구찌법을 이용한 Al6061-T6 합금 볼트의 전조 공정 설계
Design of a thread rolling process for manufacturing Al6061-T6 alloy bolt using FE analysis and the Taguchi method
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초록
본 연구에서는 유한요소해석 및 다구찌법을 이용한 Al6061-T6 합금 볼트의 전조 공정 설계법을 제시하였다. 먼저, 나사 규격 및 기하학적 관계식을 토대로 이론 설계를 진행하였다. 이론 설계를 바탕으로 상용 유한요소해석 S/W인DEFORM-3D를 사용하여 전조 공정에 대한 성형 해석을 수행하였다. 또한, 실제 제조 현장에 적용할 수 있는 설계 변수로써 압입량, 이송 속도 및 회전 속도를 선정하고 위의 변수들을 다구찌법에 적용하여 전조 공정 최적화를 수행하였다. 본 연구에서 제안한 설계 방법의 유효성을 검증하기 위해 Al6061-T6 합금 볼트의 전조 가공 실험을 수행하였으며 설계치수와 형상에 적합한 시제품을 얻을 수 있었다.
Abstract
In this study, we developed a method of thread rolling for manufacturing Al6061-T6 alloy bolts using finite element (FE) analysis and the Taguchi method. First, the fundamental design of the process was performed according to screw standards and geometric relations. Based on this fundamental design, we conducted FE analysis of the thread rolling process using DEFORM-3D, a commercial FE analysis program. The Taguchi method was used to optimize the process variables for the thread rolling process including penetration depth, transfer velocity, and revolutions per minute. Thread rolling experiments using Al6061-T6 alloys were performed to validate the proposed design method, which successfully produced bolt shaped alloy with the highest dimensional accuracy.
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