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자동차 프레스 금형 설계를 위한 3차원 CAD 시스템의 개발
Development of Three-dimensional CAD System for Die Design for Automotive Body Panels 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.12 no.1, 2007년, pp.39 - 49  

이상화 (재영솔루텍 KMOLD팀) ,  유승우 (GM대우자동차 생산기술연구소) ,  이상헌 (국민대학교 기계자동차공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently three-dimensional (3-D) die design and production process has been widely introduced into the tooling shops of automotive manufacturers to reduce time-to-production of brand-new automobiles. 3-D solid models created in CAD systems are used not only for various simulations for design verific...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 두번째, 제품 형상 자체가 치환되는 경우를 살펴보도록 하자. 제품 형상 자체의 변화로 인해 연관성이 깨지게 되면 처음부터 다시 금형 설계를 해야 되는 불가피한 경우가 발생한다.
  • 금형의 전체 조립체는 각종 부품들을 조립함으로써 완성된다. 본 논문에서는 구조부 설계에 초점을 맞춘 자동차 금형 설계 시스템을 개발하고자 한다.
  • 본 연구에서 개발된 시스템을 사용하여 금형 설계를 수행할 때 가이드 라인으로 삼을 수 있는 금형 설계 방법을 설계 전문가의 조언을 받아 구성하고 이를 본 논문에서 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서 개발된 시스템을  사용하여 금형 설계를 수행할 때 가이드 라인으로 삼을 수 있는 금형 설계 방법을 설계 전문가의 조언ㅇ르 받아 구성하고 이를 본 논문에서 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 3차원 금형 설계 및 재설계를 용이하게 해주면서 국내 금형 설계 프로세스를 반영한 차체 패널용 금형 설계 전용 CAD 시스템을 Unigmphics를 기반으로 개발하였다. 이 시스템은 3차원 설계를 신속히 지원할 수 있도록 금형 부품에 대한 표준 라이브러리와 설계자의 경험과 설계식이 융합된 각종 설계 편의 기능들을 제공하고 있으며, 나아가 설계 프로세스 모델링 기법을 개발 적용함으로써 금형의 재설계 작업을 용이하게 해주고 있다.
  • 본 연구에서는 3차원 금형 설계 및 재설계를 용이하게 해주면서 국내 금형 설계 프로세스를 반영한 차체 패널용 금형 설계 전용 CAD 시스템을 Unigmphics를 기반으로 개발하였다. 이 시스템은 3차원 설계를 신속히 지원할 수 있도록 금형 부품에 대한 표준 라이브러리와 설계자의 경험과 설계식이 융합된 각종 설계 편의 기능들을 제공하고 있으며, 나아가 설계 프로세스 모델링 기법을 개발 적용함으로써 금형의 재설계 작업을 용이하게 해주고 있다.
  • 이에 본 연구에서는 Unigraphics와 같은 상용 3-D CAD 시스템을 바탕으로 국내의 금형 개발 프로세스를 반영한 자동차 차체 패널용 금형 설계 지원 시스템을 개발하고자 한다. 이 시스템은 3-D 설계를 신속히 지원할 수 있도록 금형 부품에 대한 표준 라이브러리와 설계자의 경험과 설계식이 융합된 각종 설계 편의기능들을 제공하며 또한 설계 프로세스 모델링(design process modeling) 기법을 개발 적용함으로써 금형의 재설계 작업을 용이하게 해주고자 한다. 그럼으로써 3-D 금형 설계의 생산성 향상과 균일한 품질 확보에 도움을 주고 궁극적으로 금형의 납기 단축과 품질 향상에 기여할 수 있기를 기대한다.
  • 이에 본 연구에서는 Unigraphics와 같은 상용 3-D CAD 시스템을 바탕으로 국내의 금형 개발 프로세스를 반영한 자동차 차체 패널용 금형 설계 지원 시스템을 개발하고자 한다. 이 시스템은 3-D 설계를 신속히 지원할 수 있도록 금형 부품에 대한 표준 라이브러리와 설계자의 경험과 설계식이 융합된 각종 설계 편의기능들을 제공하며 또한 설계 프로세스 모델링(design process modeling) 기법을 개발 적용함으로써 금형의 재설계 작업을 용이하게 해주고자 한다. 그럼으로써 3-D 금형 설계의 생산성 향상과 균일한 품질 확보에 도움을 주고 궁극적으로 금형의 납기 단축과 품질 향상에 기여할 수 있기를 기대한다.
  • 금형 설계를 하는 동안 제품 데이터가 변경되는 경우가 종종 발생하지만 제품의 변경에 영향을 받는 최소한의 작업을 재수행하지 못하고 처음부터 금형을 다시 설계해야 하는 경우가 흔히 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 금형 설계를 위한 설계 프로세스 모델링(design process modeling)기법을 제안하고자 한다. 여기서 설계 프로세스 모델링 기법이란 이미 설계가 완료됐거나 진행중인 설계에 대해서 어떠한 형상의 변화가 발생했을 때 변경된 형상에 대하여 각 부품간의 치수, 위치관계, 기하학적 요소 관계들이 적합하게 유지될 수 있도록 하는 기법을 뜻한다.
  • 금형 설계를 하는 동안 제품 데이터가 변경되는 경우가 종종 발생하지만 제품의 변경에 영향을 받는 최소한의 작업을 재수행하지 못하고 처음부터 금형을 다시 설계해야 하는 경우가 흔히 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 금형 설계를 위한 설계 프로세스 모델링(design process modeling)기법을 제안하고자 한다. 여기서 설계 프로세스 모델링 기법이란 이미 설계가 완료됐거나 진행중인 설계에 대해서 어떠한 형상의 변화가 발생했을 때 변경된 형상에 대하여 각 부품간의 치수, 위치관계, 기하학적 요소 관계들이 적합하게 유지될 수 있도록 하는 기법을 뜻한다.
  • 또한 금형재설계를 편리하게 지원해 줄 수 있는 방법이 제공되고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 국내 실정 에 적합하며 3차원 설계 및 재설계 작업을 신속히 수행할 수 있는 3차원 금형 설계 전용 CAD 시스템을 개발하고자 한다.
  • 신제품 개발 및 설계 변경 시 기존의 설계 지식과 데이터를 최대한 활용함으로써 설계의 초기 품질을 향상시키고 개발 기간의 단축시키며 비용 절감 및 설계 오류 감소를 꾀할 수 있다. 이에 본 논문에서는 표준화된 형상과 기존 설계 지식이 내포된 지식(knowledge) 기 반의 베 이스(base) 모델을 구죽하여 이를 설계 시스템에서 사용하는 방식을 구현하였다. 여기서 지식이란 설계자의 지식 및 노하우가 데이터화된 규칙들의 집합으로 일종의 설계 가이드라고 할 수 있으며, 베이스 모델이란 생성하고자 하는 부품 및 어셈불리에 대한 3D 파라메트릭 모델로 파라미터를 수정하여 여러 새로운 형상의 모델을 신속하게 생성할 때 사용하는 기본 모델을 지칭한다.
  • 신제품 개발 및 설계 변경 시 기존의 설계 지식과 데이터를 최대한 활용함으로써 설계의 초기 품질을 향상시키고 개발 기간의 단축시키며 비용 절감 및 설계 오류 감소를 꾀할 수 있다. 이에 본 논문에서는 표준화된 형상과 기존 설계 지식이 내포된 지식(knowledge) 기 반의 베 이스(base) 모델을 구죽하여 이를 설계 시스템에서 사용하는 방식을 구현하였다. 여기서 지식이란 설계자의 지식 및 노하우가 데이터화된 규칙들의 집합으로 일종의 설계 가이드라고 할 수 있으며, 베이스 모델이란 생성하고자 하는 부품 및 어셈불리에 대한 3D 파라메트릭 모델로 파라미터를 수정하여 여러 새로운 형상의 모델을 신속하게 생성할 때 사용하는 기본 모델을 지칭한다.
  • 일반적으로 금형은 설계 시 마다 이전과 다른 상황에 처하는 경우가 많고 설계자가 창의적으로 설계하는 경우가 많기 때문에 금형 템플리트를 구축하는 것보다 특징형상과 같은 설계 단위로 편리하게 설계할 수 있게 해 주는 것이 보다 효과적 이다. 이에 본 시스템은 특징형상 단위의 설계 지원 기능을 개발하여 설계자가 특정 설계 순서에 구애받지 않고 설계할 수 있도록 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 Unigraphics와 같은 상용 3-D CAD 시스템을 바탕으로 국내의 금형 개발 프로세스를 반영한 자동차 차체 패널용 금형 설계 지원 시스템을 개발하고자 한다. 이 시스템은 3-D 설계를 신속히 지원할 수 있도록 금형 부품에 대한 표준 라이브러리와 설계자의 경험과 설계식이 융합된 각종 설계 편의기능들을 제공하며 또한 설계 프로세스 모델링(design process modeling) 기법을 개발 적용함으로써 금형의 재설계 작업을 용이하게 해주고자 한다.
  • 첫번째, 제품의 일부 치수가 변경되는 경우를 살펴보도록 하자.
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참고문헌 (11)

  1. 박종천, '자동차 외판의 금형설계를 위한 CAD 시스템', 박사학위논문, 서울대학교, 1993. 2 

  2. 박정환, '자동차 프레스 금형의 스티로폼 패턴 가공을 위한 전용 CAM 시스템 개발', 한국CAD/CAM 학회 논문집, 제3권, 제4호, pp. 223-235, 1998 

  3. Kim, T.-S., Lee, S.-J. and Lee, S.-K., 'A Development of Expert Design System for DRAW DIE in Automotive Industry', PROLAMAT, pp. 843-856, 1998 

  4. 김길수, 'ObjectARX를 이용한 프레스 금형의 설계 자동화에 관한 연구', 석사학위논문, 건국대학교, 1999. 12 

  5. 정효상, '자동차 프레스 금형 자동 설계 지원 시스템 ', 한국정밀공학회, 제19권, 제8호, pp. 194-202, 2002 

  6. 정효상, 이성수, '관계식을 이용한 본네트 금형설계 지원 시스템', 한국CAD/CAM학회 논문집, 제7권, 제4호, pp. 233-239, 2002 

  7. 박철현, 이성수, '3차원 CAD 라이브러리를 이용한 프레스 금형 부품의 설계', 한국CAD/CAM학회 논문집, 제9권, 제4호, pp. 373-381, 2004 

  8. T-systems International GmbH, VAMOS, http://www.c3pdm.com/des/products/vamos/index.html, 2004 

  9. Kelton Graphics Pvt Ltd., CADE, http://www.keltongraphics.com/cade.html, 2004 

  10. UGS, Die Engineering Wizard, http://www.ugs.com/product/nx/tooling/mold/die_eng_wizard.html, 2004 

  11. UGS, UG/OPEN API Reference Version NX2, 2004 

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