1. 사전 변형 설계가 핵심입니다.
자동차 공기 및 물탱크 제품의 플라스틱 금형은 일반적인 제품보다 설계 및 제조 품질 관리가 더 어렵습니다. 이러한 부품은 보통 PA6(PA66) + GF(30-35%) 복합 소재로 성형되는데, 이 소재는 성형 과정에서 변형이 쉽게 발생하고 제품 치수가 허용 오차를 벗어나기 쉽기 때문입니다. 따라서, 이러한 소재의 변형 특성을 잘 파악하고, 경험과 CAE 분석 결과를 바탕으로 설계 초기 단계에서 사전 변형 설계를 수행하는 것이 금형 제작 성공의 핵심입니다.
Enuo 금형 제작팀은 10년 이상의 사전 성형 금형 제작 경험을 보유하고 있으며, Valeo, Mahle-behr, Delphi 등 세계적으로 유명한 자동차 부품 고객사에 금형을 공급해 왔습니다. 본 글에서는 자동차 공기 및 물탱크 금형 제작 경험을 간략하게 소개합니다. 물론 회사마다 실제 적용 방식은 다를 수 있으므로, 독자 여러분께서 다른 의견을 가지고 계시다면 언제든지 문의해 주시기 바랍니다.
2. 부품 도면을 분석하여 제품의 주요 부분과 크기를 명확히 합니다.
고객의 제품 도면을 받았을 때 가장 먼저 해야 할 일은 제품의 중요 영역과 관련된 주요 치수를 파악하는 것입니다. 그런 다음 제품의 "단면"(단면은 직선도, 평탄도 및 형상 치수 공차가 가장 엄격하게 요구되며, 제품의 다른 부분 치수도 이에 따라 변경됩니다), "튜브 오리피스" 영역("튜브 오리피스"의 치수 또한 매우 중요하며, 일반적으로 위치, 원통형 및 치수 공차가 요구됩니다), 제품의 "보스" 및 "U자형" 리브 등과 같은 중요 영역에 더 많은 주의를 기울여야 합니다. 이러한 영역은 아래 그림에 나와 있습니다.
새로운 금형의 경우, 제품에 사전 변형을 실시합니다(경험 및 CAE 분석을 바탕으로 예상 변형의 반대 방향으로 "재료 보정"을 사전에 수행하고, 실제 변형이 발생한 후 이를 수정합니다). 금형 시운전 후, 제품 성형 시 발생하는 실제 변형을 기반으로 플라스틱 형상, 모양, 위치 등을 수정하는 소규모 조정을 진행합니다.
3. 제품을 그립니다.
향후 금형 최적화를 용이하게 하기 위해 고객 제품에 따라 새로운 3D 제품 데이터를 직접 제작해야 합니다(중요 매개변수는 유지해야 함). 제품 변형 값을 결정하고 금형 유동 분석 및 경험을 종합하여 제품 데이터를 수정하면 아래와 같이 경험적 변형 추세를 확인할 수 있습니다.
여기서는 재설계 과정에서 유용한 몇 가지 팁을 공유하고자 합니다. 예를 들어, 항상 "기본 단면" 영역을 그리는 것부터 시작하여 변형 값에 따라 제품 가장자리의 직선도 및 평탄도 곡선을 그리고, 이 곡선을 참조하여 직선도 표면을 "늘리기"(UG 명령)합니다. 평탄도 표면은 "테두리"(UG 명령)를 사용하여 처리합니다. 이 단계는 향후 변경을 용이하게 하기 위해 중요합니다. 곡선을 먼저 그리고, 표면을 직접 "늘리기"(UG 명령)하지 마십시오. 그런 다음 직선도 변형 표면을 사용하여 "오프셋"(UG 명령)으로 제품 형상을 얻습니다. 후속 금형 최적화 과정에서 금형 부품을 너무 많이 변경하는 것을 방지하기 위해, 제품의 "기본 단면" 영역에서 플라스틱 재료를 절삭한 다음, 실제 제품 변형(플라스틱 추가)에 따라 T1-T3 수정에서 복원합니다.
유용한 팁:
1. 고객 제품의 외형을 가능한 한 그대로 복사하지 마시고, 직접 도면을 작성하십시오. 그래야 향후 금형 수정 시 벽 두께를 포함한 여러 부분을 쉽게 변경할 수 있습니다. 고객 제품의 형상을 그대로 복사할 경우, 여러 번 수정하는 과정에서 3D 데이터가 왜곡될 수 있습니다.
2. 도면 작성 과정에서 고객의 2D/3D 제품 데이터를 최대한 확인하여 차이가 발생하지 않도록 하십시오.
4. 제품의 중요 부품에 대한 가능한 변형 추세
1. 제품 "밑면"의 변형
가능한 한 초기에 플라스틱 소재에 대한 변형 감소 작업을 수행하면 금형 부품을 다시 제작하는 것을 최소화할 수 있습니다. 아래 빨간색 선은 제품의 예상 변형 추세를 나타냅니다. "보스" 또는 "U자형" 리브와 관련된 소재는 "베이스 끝면"과 함께 이동해야 합니다(보스 아래 소재 일부가 0.5mm 아래로 이동하면 "보스"도 0.5mm 아래로 이동해야 함). 그런 다음 다른 부분을 그립니다. "표면"(UG 명령)을 사용하여 그리는 것이 좋습니다.
2. "튜브 구멍"의 제품 변형
튜브 뿌리 부분의 "R" 반경 형상은 고객 제품 데이터와 정확히 동일해야 합니다. 이 "R" 반경은 제품의 중요 부위 강도에 영향을 미치기 때문입니다. 일반적으로 원형 튜브는 측면을 먼저 가공하여 소성한 후 실제 변형에 따라 값을 조정합니다. 크기가 큰 튜브의 경우, 튜브 형상을 처음부터 타원형으로 설계할 수도 있습니다.
3. 제품의 "U"자형 플라스틱 비트 변형
"U자형" 플라스틱 부품도 약 2~3도 정도의 변형이 필요하며, "U자형" 리브의 중앙 부분은 측면에서 재료를 절단해야 합니다(그림 1). 모든 제품 도면이 완성되면 "R" 반경을 설계합니다(변경을 용이하게 하기 위함이며, "R" 반경을 다시 설계하면 실패하거나 시간이 오래 걸릴 수 있습니다). 고객의 3D 데이터에 있는 일부 형상이 모따기되지 않은 경우, 부품 조립에 영향을 미치지 않는다면 모따기를 할 수 있습니다(대부분의 고객은 날카로운 형상을 "R" 반경으로 모따기하는 것을 선호합니다). 또한 제품 본체의 크고 두드러진 형상은 평행도와 직각도에 더욱 주의를 기울여야 합니다(그림 2).
5. 결론
위 내용은 저희가 자동차 공기 및 물탱크용 "변형이 용이한" 제품 금형을 설계하면서 얻은 경험입니다. 이 단계를 잘 마무리하면 금형 제작의 절반은 성공한 셈이라고 생각합니다. 그렇다면 나머지 절반은 어디에 있을까요? 다음 주에 공개될 "사전 변형 금형 제작 방법 - 제조 과정"을 참고해 주세요.
안녕하세요, 독자 여러분. 시간을 내어 읽어주셔서 진심으로 감사드립니다. 다음 섹션에서 뵙기를 기대하겠습니다!
게시 시간: 2020년 7월 27일