대형 사출 성형품 설계를 위한 차등 수축률 적용 설계 방안에 관한 연구

Abstract

사출 성형품을 위한 금형 치수는 수지의 수축률을 고려하여, 일정 비율로 사출 성형품 치수를 팽창시켜 얻고 있다. 그러나, 자동차 범퍼와 같은 대형 사출성형품의 치수는 불균일한 수축으로 인한 오차가 크게 발생하고 있어 정밀한 제품 치수의 가공이 매우 어려운 상태이다. 이런 문제를 해결하기 위해 현재는 공정 조건의 변화를 이용하여 조절을 시도하고 있으나, 근본적인 문제 해결 방법은 아니다. 대형 사출 성형품의 경우 제품이 크기가 크고 복잡한 구조로 인한 제약으로 보압 전달이 용이하게 발생하지 않아 균일한 수축을 기대할 수 없는 상태이다. 따라서, 근본적인 해결 방법으로서 설계 단계의 기술이 개발될 필요성이 높아가고 있다. 본 연구에서는 사출 성형 해석을 이용하여 제품의 수축률 분포를 예측하고 이를 실험을 통한 결과와 비교하여 실제 수축률에 근접하는 수축률을 얻은 후 이를 금형 설계 과정에서 금형 치수를 계산하는데 적용하였다. 본 설계법의 개발 기간을 단축하기 위해 금형 치수 팽창을 위한 계산은 일반 상용 구조해석 프로그램에서 기본적으로 지원하는 선형 열응력 해석 프로그램을 이용하였다. 열응력 해석 계산 결과 중 확장된 스트레인 값만을 이용하여 확장된 금형 치수를 얻었다. 확장된 금형 치수를 3차원 CAD 자료로 만들기 위해, 해석용 메쉬 자료의 차이를 이용하여 3차원 원 도면의 특징을 손상시키지 않고 그대로 확장할 수 있는 프로그램을 사용하여 빠르고 정확하게 최종 금형 도면을 생성하였다.