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씨마트론 다이 디자인을 활용한 브라켓의 스트립 레이아웃설계에 관한 연구
Study on the Design of Bracket Strip Layout Utilizing Die Design of Cimatron 원문보기

한국산학기술학회 2008년도 춘계학술발표논문집, 2008 May 22, 2008년, pp.35 - 39  

최계광 (공주 대학교, 기계자동차 공학부) ,  이동천 (한국씨마트론기술(주))

초록
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프로그레시브금형에 있어서 스트립 레이아웃설계는 제품 양산을 결정하는 중요 요인이다. 본 논문에서는 자동차에 사용되는 브라켓의 스트립 레이아웃설계를 하였다. 3D모델링이 아닌 자동화 모듈인 씨마트론 다이 디자인을 활용하여 3D로 스트립 레이아웃설계를 하였다. 광폭 2열 2개 뽑기의 내측캐리어를 단 배열로 블랭크 레이아웃을 최적화하였다. 사용된 3D CAD/CAM 소프트웨어는 Cimatron Die Design이며 10개 공정으로 스트립 레이아웃설계를 완성하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 3) 블랭크 배열을 1열, 2열, 광폭, 협폭, 각도배열 등으로 다양하게 시도하여 재료의 이송방법과 하중의 고른 분포, 재료이용률 등을 고려해 광폭 2열 2개 뽑기 내측캐리어 달린 스트립레이아웃 설계를 하였다.
  • 2공정에서는 부분적으로 포밍을 하는 제품 외곽일부를 노칭가공을 2개 실시하였다. 3공정에서 부분적으로 포밍을 하는 제품 외각일부를 노칭가공을 2개 실시 하였다. 4공정에서는 제품을 유지하고 있는 스트립의 맨 바깥쪽부의 노칭가공을 2개소 실시하여 다음 공정에서 포밍가공을 할 수 있도록 하였다.
  • 광폭에 내측 캐리어 달린 2열 2개 뽑기로 브라켓의 스트립 레이아웃을 설계하였다. 협폭 배열일 경우 재료이용률은 52.
  • 보텀 브라켓을 씨마트론 다이 디자인을 활용하여 3D로 제품도를 설계하고 스트립 레이아웃 도를 설계하므로 서 다음과 같은 결과를 얻게 되었다.
  • 본 연구에서는 이러한 어려움을 해결하기위해 씨 마트론모델링베이스의 3D금형설계자동화모듈인 E 다이디자인을 활용하여 자동차에 부착이 되는 브라켓 부품의 블랭크레이아웃과 스트립레이아웃을 설계하였다. 다이디자인은 하이브리드 모델링 테크놀로지와 오픈 솔리드 개념을 기반으로 개발된 제품으로 형상이 단순한 형상부터 복잡한 자유곡면을 포함하는 형상까지 솔리드 혹은 서페이스 상관없이 혼용해서 사용함으로 어떠한 형태의 오브젝트에 구애 받지 않고 작업할 수 있는 장점을 적용, 스트립 공정 설계 시에 제품의 한쪽 측면(Skin) 만을 가지고 전개를 함으로 전개능력을 극대화하여 스트립 레이아웃 도를 작성할 수 있다.
  • 소재를 프레스로 스탬핑 하였을 때 나온 제품 성형 결과를 미리 예측할 수 있는 해석 기능인 성형 안전 지역(Safety Zone Analysis)과 인장 두께 해석 (Thickness Strain Analysis)을 사용하여 제품 전체 혹은 부분적인 성형했을 때 안전한 부분과 그렇지 못한 부분을 파악하고 어느 부분에 주름이 생기고 터지는지를 알아낼 수 있다.(그림 10) 이러한 해석의 결과는 바로 공정 설계에 반영되고, 이것을 토대로 하여 제품의 성형성을 향상 시킬 수 있음 물론 프레스 금형 제작에 소요되는 시간과 비용의 절감을 기대할 수 있다.
  • 0%이다. 재료의 이용률은 각도배열일 때가 좋았 으나 기존 보유하고 있는 프레스 장비와 주변장치, 프레스라인의 길이와 재료 이용률을 고려하여 광폭으로 스트립 레이아웃을 배열하기로 결정하였다. 브라켓의 피어싱, 노칭, 형상피어싱 등의 전단가공에서는 2D로 설계할 수 있으나 포밍가공을 하는 공정부터는 2D 설계로는 브라켓의 형상 예측과 포밍후 두께의 변화를 알 수가 없다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
프레스 산업의 특징은 무엇인가? 1) 전반적으로 몰드 제작사보다 규모가 크다 2) 프레스 제작사는 프레스 설계 및 금형 제작과 함께 제품 생산 수주를 받는 경우가 많아 견적과정이 매우 복잡하고 재료비 및 재료 사용효율과 같은 문제에 매우 민감하다. 3) 프레스 설계는 많은 경험과 지식을 필요로 하고 있어 몰드 제작보다 저임금 국가로 이전되는 정도가 매우 낮다. 4) 대부분의 프레스 제작사는 2D 소프트웨어를 사용하고 있어 아직 3D CAD로 업그레이드하지 못하고 있다. 5) 프레스 제작사의 카탈로그는 표준부품 외에 많은 사용자 정의의 부품을 필요로 하고 있다.(1)
프로그레시브금형에 있어서 스트립 레이아웃설계는 어떤 요인인가? 프로그레시브금형에 있어서 스트립 레이아웃설계는 제품 양산을 결정하는 중요 요인이다. 본 논문에서는 자동차에 사용되는 브라켓의 스트립 레이아웃설계를 하였다.
이제까지의 3D 프레스 금형설계는 어떻게 진행해왔는가? 이러한 경우를 대비하여 발 빠르게 3D CAD베이스의 자동화모듈을 이용한 프레스금형설계가 하루빨리 해결 되어야 하는 것이다. 하지만 이제까지의 3D 프레스 금형설계라 함은 모델링과 금형설계를 별도의 작업으로 여기고 중복하여 진행해온 것이 현실이다. 이제까지 프레스 금형제작업체는 자동차 제작사로부터 받은 3D 데이터를 2D로 전환하여 작업을 하고 있기 때문에 자유형상인 제품의 3D데이터를 금형설계를 하기 위해 전개해야하나 규모가 작은 금형제작업체에서는 박판성형해석프로그램을 구비하고 있지 않아서 제품의 블랭크레이아웃에 어려움을 겪고 있다.
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