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문제 정의
- 하지만 지금까지 공기 분배장치의 각 부품들이 조립되어 누적되는 공차설계의 경우, 엔지니어의 경험과 기계 가공 기술 수준에 따라 대부분 결정되고 있는 것이 현실이다. 따라서 본 연구에서는 이와 같이 공기 분배장치의 캠 구동 장치에 대하여 적절한 공차 설계 방법으로, 3-DCS를 이용하여 공기 분배장치의 누적 공차를 해석하고 현재의 공차 설계 기준과 비교하여, 공차 설계 기준이 타당성이 있는지 확인하였다. 또한 캠 구동부의 각 부품들에 대하여 민감도를 해석하여 허용된 오차범위에서 최대의 공차 값을 가지는 부품을 미리 추정하고, 품질을 만족하면서 과도하게 엄격하지 않는 공차를 지정함으로써 제품의 품질관리를 위한 검사기준 수립에 유용한 결과를 제공하고, 경제적인 생산이 가능하도록 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 이와 같이 공기 분배장치의 캠 구동 장치에 대하여 적절한 공차 설계 방법으로, 3-DCS를 이용하여 공기 분배장치의 누적 공차를 해석하고 현재의 공차 설계 기준과 비교하여, 공차 설계 기준이 타당성이 있는지 확인하였다. 또한 캠 구동부의 각 부품들에 대하여 민감도를 해석하여 허용된 오차범위에서 최대의 공차 값을 가지는 부품을 미리 추정하고, 품질을 만족하면서 과도하게 엄격하지 않는 공차를 지정함으로써 제품의 품질관리를 위한 검사기준 수립에 유용한 결과를 제공하고, 경제적인 생산이 가능하도록 하였다.
- 본 연구에서는 공기 분배장치가 각 부품들의 누적 공차로 인하여 도아의 작동에 얼마나 영향을 미치는지 3-DCS를 이용하여 공차 해석을 하고, 공기 분배장치의 도아 작동 메커니즘이 적절한 공차로 설계가 되었는지 공차 적합성에 대하여 분석을 하였다. Fig.
가설 설정
- 제조 공정상에서 제품들은 공차의 중앙에서 출발한다고 가정을 하고, 정규분포 제품의 공차는 표준 편차(σ) 한계의 ±3배와 같다고 가정하고 분석하는 방법이다.
- 몬테카를로 시뮬레이션을 위해서는 몇 가지 가정이 필요하다. 먼저 모든 서브 부품에 입력되는 공차는 정규 분포로 가정한다. 다음으로 측정시 각 부품들은 힘에 의한 변형은 없는 것으로 가정하며, 마지막으로 각 서브 부품은 조립 시 변형이 없는 강체로 가정하고 제품의 누적공차 해석을 진행하게 된다.
- 먼저 모든 서브 부품에 입력되는 공차는 정규 분포로 가정한다. 다음으로 측정시 각 부품들은 힘에 의한 변형은 없는 것으로 가정하며, 마지막으로 각 서브 부품은 조립 시 변형이 없는 강체로 가정하고 제품의 누적공차 해석을 진행하게 된다.12)
- 따라서 전산 해석은 바이 레벨 정위치를 Base로 하고, 얼굴 방향 도아는 열리는 방향으로, 발 방향 도아는 닫히는 방향으로 0.5° 간격으로 회전하면서 최대 4.0°까지 도아가 흔들리는 것을 가정하여 해석을 하였다.
- 사용된 공기 분배장치의 복잡한 3차원 형상은 CAD모델링 데이터로부터 추출하였다. 또한 증발기(evaporator)와 히터 코아(heater core)는 다공성(porous) 매질로 가정하였고, 열교환기의 통기 저항은 단품 열량계(calorimeter)에서 실험한 값을 사용하였다. 본 연구에서는 전산 유동 해석이 주가 아니므로 상세한 해석방법은 논하지 않았다.
- 또한 증발기(evaporator)와 히터 코아(heater core)는 다공성(porous) 매질로 가정하였고, 열교환기의 통기 저항은 단품 열량계(calorimeter)에서 실험한 값을 사용하였다. 본 연구에서는 전산 유동 해석이 주가 아니므로 상세한 해석방법은 논하지 않았다.
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