B O R A M E N G I N E E R I N G

Catia V5를 이용한 자동차 프레스 금형설계의적용 사례

민경일 팀장, 보람엔지니어링 설계팀

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목차

1. 회사 소개

2. 자동차 프레스 금형의 소개

3. 자동차 프레스 금형의 제작 공정

4. 자동차 프레스 금형설계의 Solid 적용 후 현재 제작 공정

5. 자동차 프레스 금형 Lay-Out 설계의 Catia V5 적용 사례

6. 구조 설계 의 Catia V5 적용 사례

7. BOM 의 적용

8. DMU 를 이용한 설계 검증의 적용 사례

9. 자동차 프레스 금형 설계의 Catia V5 적용 장점 및 단점

10. 향후 계획

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1. 회사 소개

본사는 자동차 프레스 금형의 설계, Cam, 기계가공을 하는 업체로 자본금 1억 5천 만원에 30여명의 직원이 가족처럼 지내고 있는 작은회사 입니다. 무엇보다 기술과 사람을 존중하는 사장님의 경영 철학 하에 신 기술의 투자 개발에 적극 적이며 아직은 작지만 강한 회사로 내일은 한발 더 발전해 나아가는 회사를 만들기 위해 열심히 노력하고 있습니다.

회사 연혁

1996년 10월 자동차 프레스 금형 NC DATA 공급업체 창업

1998년 06월 경기도 안성시 공도읍으로 이전

1999년 10월 U/G Solution 6 Copy 도입

2000년 12월 충청남도 천안시 성환 공장으로 이전, 기계 가공 시작

2003년 01월 Cadceus 4 Copy 도입

2003년 07월 경기도 안성시 원곡면 자가 공장으로 이전

2003년 07월 설계 시작

2004년 12월 Catia V5 Solution 도입

2005년 01월 Catia V5 Solid 설계 시작

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10년 이상5년 이상3년 이상3년 이하

3012657계

4211조립 사상

7421기 계

144235CAM

41111설 계

11임 원

합 계경 력

구분

보람엔지니어링

설계 팀 Cam 팀 기계 팀

Cam 1팀 Cam 2팀 Cam 3팀 NC Data 팀 기계 가공 팀 조립, 사상 팀

회사 조직도 및 인원 현황

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2. 자동차 프레스 금형의 소개

자동차에 들어가는 내, 외판을 프레스를 이용하여 소성 변형을 유도, 원하는 형상을 만드는 틀을 이야기 합니다.

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3. 자동차 프레스 금형의 제작 공정

제품 Data 접수

주물 투입

Lay-out 설계(2D)

Modeling Simulation

수정내용 발생

공정 설계(2D)

기계 가공Data 작성

Pattern Data 작성

Pattern 제작(수작업)

Pattern 검사

수정내용 발생

1차 면삭 2차 면삭Steel 면삭 조 립형상 및 윤곽

NC 가공

사 상

이 관

설변 및 보정 불량 발생

Bolt & Pin 수작업

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4. 자동차 프레스 금형설계의 Solid 적용 후 현재 제작 공정

제품 Data 접수

Pattern 검사

수정내용 발생

주물 투입

1차 면삭 2차 면삭Steel 면삭 조 립형상 및 윤곽

NC 가공

사 상

이 관

설변 및 보정 불량 발생

Lay-out 설계(Modeling)

ModelingSimulation

수정내용 발생

공정 설계(Solid)

Pattern Data 작성

Pattern 제작(기계 가공)

기계 가공Data 작성

Bolt & Pin 수작업

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5. 자동차 프레스 금형 Lay-Out 설계의 Catia V5 적용 사례

제품 Data 접수Lay-out 설계(Modeling)

Simulation

Lay-out 설계(2D 작업)

적용 후 장점

설계 부터 Simulation 완료 까지의 시간 단축과 설계자가원하는 정확한 형상을 표현해 냄으로써 보다 좋은 설계품질을 얻을 수 있었습니다. 또한 Simulation 의 data를그대로 Draw Data 에 적용 NC data 를 바로 얻어 낼 수있기에 전체 공정의 일정 단축에 영향을 끼칠 수 있습니다.

향후 개선 필요 점

2D Lay-out 작업을 각 공정 의 작업 영역 표현 정도로만최소화 해서 2D 작업의 번거로움을 줄여야 할 것 입니다.

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6. 구조 설계 의 Catia V5 적용 사례

설계 준비

1. 부품의 분류

구조 설계에 쓰이는 각 부품을 쓰임새와 표준에 따라 Type 을 나눈 후 각 Type 에 맞게 drawing 합니다.

1) 표준 부품 – 각 회사의 표준에 나와 있는 단품 Part 와 주로 사용 되는 부품 전문 업체의 catalog 상의 Part 를 각 catpart File 로drawing 합니다

2) 주물 부품 – 각 회사의 표준에 나와 있는 Pin Hook, Heel Box, Corner Heel 등 Die 에 직접 연결 되는 표준 들을 Template 화 시킵니다.3) 부품의 조립을 위한 주물 자리면 또는 Bolt Hole, Dowel Pin 등 – 각 부품의 catpart File 안에 body를 이용 drawing 합니다.

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2. 금형의 각 기능별로 모듈화 작업

금형의 각 기능별로 그룹을 나누어 묶어 Template 을 작성합니다.

1) 금형의 상,하 Die Guide – Heel Box, Pin Hook, 등 Die 에 기본적으로 들어가는 부품들과 표준안에 대해 Template 화 시킵니다.2) 각 공정 별로 필요한 부품에 따른 Template 을 작성 합니다.3) Cam 종류 – Fly’g Cam, Double Cam, Rotary Cam, 등 항상 모든 공정에 필요한 최소한의 것만을 Template 화 시킵니다. 4) 부품이면서 여러 개의 부품이 assembly 된 상태로 존재하는 부품들 – ex) Pierce Set, Air 배관, 자동화 (Vacuum, CCFT)5) 표준 이면서 상하 Die Template 에 넣을 수 없고 몇 개가 존재할지 수시로 바뀌는 부분 – ex) Clamp

Fly’g CamTemplate

PierceTemplate

Heel & HookTemplate

OP20C/TR, TR,

Pie

Double CamTemplate

PierceTemplate

Heel & HookTemplate

OP40C/FL, C/PIE

보람ENG완 성

OP10 Draw 설계의 Catia V5 적용 사례

DRAW Template

Template 적용

Item 의 특별 사항 적용보조 Rib 설계Clamp 적용마무리

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OP20 C/TR, TR, PI 설계의 Catia V5 적용 사례

Heel & Hook Template 의 적용 Fly’g Cam Template 의 적용

완 성

상형 Steel 시어각 적용 및Pierce Template 적용

Item 의 특별 사항 적용보조 Rib 설계Clamp 적용마무리

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OP30 C/FL, FL 설계의 Catia V5 적용 사례

Heel & Hook Template 의 적용 Double Cam Template 적용

상,하형 FL Steel 적용Section 확인완 성

Item 의 특별 사항 적용보조 Rib 설계Clamp 적용마무리

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OP40 C/FL, C/PI 설계의 Catia V5 적용 사례

Heel & Hook Template 의 적용 Double Cam Template 적용

C/Pierce Template 적용Section 확인완 성

Item 의 특별 사항 적용보조 Rib 설계Clamp 적용마무리

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배관 적용 사례

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7. BOM 의 적용

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8. DMU 를 이용한 설계 검증의 적용 사례

DMU Navigator 를 이용한 검도

3차원으로 Solid 설계 된 상태의 data를 시각적으로 검토 할 수 있는 기능을 제공합니다. 검토한 내용을 저장하기 위해 화면상태에 주석을 기입할 수 있는 기능이 제공 됩니다.

Catia Tree 상에 검도 내용이 순서대로 나열 됩니다. 설계자는 Tree 상에 검도 내용을 더블클릭 하면 밑에 화면처럼 검도자가 바라 봤던 view 와 내용이 display 됩니다.

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DMU Kinematics 를 이용한 작동 부 Simulation

설계 된 금형의 작동 부를 작동 시켜 봄으로써 금형의 전체 Trimming 이나 간섭 등을 확인 할 수 있습니다.

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DMU Fitting 을 이용한 조립 분해 Simulation

설계 된 금형의 조립 순서를 보여 줌으로써 작업자의 편의를 추구할 수 있습니다.

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9. 자동차 프레스 금형 설계의 Catia V5 적용 장점 및 단점

장점

1) 강력한 hybrid 기능을 제공 합니다. Surface 와 Solid 의 거의 완벽한 호환으로 특히 surface 기능이 많이 요구 되는 저희 분야에 가장 적합한 Tool 을 제공하고 있습니다. 초기 설계 단계에서 따로 모델링을 생각 할 필요 없이 설계자가 직접 원하는 형상을 구현해 봄으로써 보다 완벽한 solid 설계가 가능하게 합니다.

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장점

1) 강력한 Formulas 기능을 제공 합니다. 작업자가 Parameter 의 연결 고리를 만들고 수정하기 쉬우며 관리하기 또한 쉬운 환경을 제공합니다. Parameter 의 변화를 설계물의 변화로 연계시키기 또한 작업자를 배려한 모습이 많이 보입니다.

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단점

1) 2D Drawing 의 한계, 2D 의 기능이 너무 부실 합니다. 치수 기입이나 편집, 기타 여러 기능들이 부실 해서 catia 안에서 완성 된 도면을 만들기가 힘이 듭니다. 때문에 Auto Cad 등의 다른 software 의 힘을 빌려야 하는데 그러면 link 가 끊어진 상태로 solid 수정 시 자동 update 를 사용 할 수 없어 또 다른불량의 요인을 만듭니다.

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10. 향후 계획

구조 부 NC 가공

목적

Catia V5 Solid 설계 Auto Cad 2D Drawing 및 치수 기입설계자가 solid 설계 되어있는 data를 다시기계가공을 위해 2D 도면을 만들고 치수기입과 높이 치수를 작성하면서 첫 번째 불량요인이 생깁니다.

기계 작업자가 Plotting 된 도면을 보고 수치를 확인 후 기계 가공을 하면서 두 번째 불량 요인이 생깁니다.

Solid 상태의 data에서 바로 NC Data 를 작성 기계 가공에 접목 시키면 보다 일이 간편해 지며 여러 불량 요인을 없앨 수 있습니다.

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Catia V5 에서 구조 부 NC Data 작성

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단품 가공

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향후 계획 적용 시 금형 제작 공정의 변화

제품 Data 접수

공정 설계(Solid)

Pattern Data 작성

Pattern 제작(기계 가공)

Pattern 검사

주물 투입

1차 면삭

기계 가공Data 작성

2차 면삭(구조 부 NC)

Steel 면삭(단품 가공)

조 립형상 및 윤곽

NC 가공

사 상

이 관

설변 및 보정 불량 발생

Lay-out 설계(Modeling)

ModelingSimulation

수정내용 발생

Bolt & Pin 기계 가공

수정내용 발생

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The END

감사 합니다.

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