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금형

1. 사출금형

사출성형이란 플라스틱 성형법 중의 한 방법으로서, 열가소성 수지를 가열해서 유동 상태로 되었을 때 금형의 캐비티(Cavity)에 가압 주입하여 금형 내에서 냉각시킴으로서, 금형의 캐비티에 상당하는 성형품을 만드는 방법임

사출금형 일반공정

  • 금형제작 사양 검토
  • 제품설계 검토
  • 금형조립도 설계
  • 금형부품도 설계
  • 금형재료 선정
  • 금형제작 공정설계
  • 금형제작 일정
  • 부품가공 및 측정
  • 금형 조립 및 분해
  • 시성형 및 금형 수정
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 제품정보를 검토하고 사출금형 설계 및 제작에 필요한 기본적인 사항을 기술한 사출금형 설계제작사양서를 작성함
설비 구축시 고려사항 제품도 검토

2차원 또는 3차원 CAD도면, 관련 데이터, 제품의 크기 등을 검토함

사출기계 검토

사용수지의 평균압력과 제품의 투영면적을 계산하고, 사출기의 소요 형체력을 산출하여 사출기 모델을 선정함

금형두께, 성형품의 높이를 고려한 형개 스트로크를 계산함

금형의 스프로 부시 반경을 고려하여 사출성형기 노즐 직경을 검토함

금형의 로케이트링과 클램프 형식을 고려하여 사출성형기와 비교함

금형구조 검토
- 사출성형기 용량, 제품 정밀도 등을 고려하여 캐비티 수를 결정함
구축사례 사업명 CAM작업 및 전극세팅 자동화를 통한 전극/방전가공 생산성 개선
사업내용 추진내용
CAM 작업에서 전극 및 방전 도면작업을 자동화하고, 전극 설계후 CAM 작업을 위한 데이터 변환을 자동화하여, 전극 세팅 업무에 자동화 프리셋 솔루션을 도입하여 CAD에서 방전 NC용 Data를 작성, 전송까지 일원화 된 시스템을 구현함
(1) CAM 작업 표준화 및 자동화

전극가공 및 방전가공 자동연계를 위한 CAM 표준화 작업

3D 설계 기반 도면 생성 시스템 개발

현장 맞춤 대응 가공 시트지 생성 시스템 개발

(2) 전극가공 표준화

가공공정 조건 표준화

(3) 전극가공 자동화

CAM에서 NC 데이터 자동으로 템플릿 구축

NC 파일 자동 준비 관리할 수 있도록 함

전극 9개 동시 가공 구현 (기존에는 3개 동시 가공)

(4) 방전가공 자동화

Preset 3D 도입으로 방전가공 데이터 자동 생성 시스템 개발하고 전극의 옵셋 값, 방전 좌표 값, 갭량 등을 자동으로 설정함

구축사진
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공정설명 금형설계를 하기 전에 먼저 제품에 대한 분석을 수행함.
제품의 두께가 두꺼워 수축이 발생할 부분은 없는지, 제품의 두께가 얇아 성형이 되지 않는 부분은 없는지 파악함.
그리고 제품의 파팅라인을 어디로 설정해야 하는지를 파악.언더컷은 없는지, 금형 구조상 문제가 되지 않는지를 파악함
설비 구축시 고려사항 수축

제품의 살두께를 균일하게 하여 수축 발생을 미연에 방지할 수 있도록 조치함

구배

일반적으로 도면에 지시하는 구배가 1°~3°로 표기된 경우 지시하는 구배를 적용함

언더컷

제품의 외부에 언더컷이 있는 경우에는 제품이 금형에서 취출될 때, 빠지지 않고 금형에서 걸리게 되며, 외부 언더컷은 슬라이드 구조에 의한 처리 방법으로 가능함

파팅라인

파팅라인은 상대물과 조립 시 눈에 보이지 않는 곳으로 정하는 것이 원칙임

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공정설명 제품설계 검토사항을 반영하여 구체적인 금형 조립도 설계를 진행함.
금형 조립도 설계에서 2매 구성금형, 3매 구성금형, 게이트, 러너, 스프루, 수축률, 캐비티 수 및 배열, 냉각채널, 언터컷 처리, 성형품 밀어내기 등 주요 관리요소에 대한 관리가 제대로 이루어 지면 금형설계의 오류로 인한 불량을 줄일 수 있으며, 제작 비용도 감소시킬 수 있음
설비 구축시 고려사항 금형설계 자동화 검토

금형 제작 현장에서는 화면상의 3D모델, 2D모델이 아닌 작업 워크시트를 중심으로 돌아감. 현장 맞춤 대응 가공 시트지 자동 생성 시스템 개발이 필수로 포함되어야 함

2D와 3D를 분리하지 않고 3D 설계 기반 도면 자동 생성 시스템 개발

파라미터 모델링을 통한 반복 요소의 3D 요소 자동 생성 시스템 개발

금형설계 자동화 범위

단순히 도면의 자동 생성을 통한 시간 단축이 아니라 기존 인간에 의존하던 디버깅 작업까지도 자동화 구현이 가능해야함

전극/방전 도면 자동생성, 전극 및 배치도 자동생성, 전극 설계 검증/누락 체크, 대화형 절단영역 관리, 기준부/체결부 자동 체크

제품 모델링, 도면 자동 생성, 모델 품질 자동 점검 기능에 이어 후 작업으로 나오는 CAM의 효율을 개선할 수 있도록 CAD단에서 CAM 호환 가능한 도면 자동 생성 및 라이브러리 구축

자동화 모델링, 도면 생성을 통한 설계 시간 단축은 가장 큰 효과를 볼 수 있으나, 구축하기까지 상당한 시간을 요하며, 구축 후 방치되는 경우 효용성이 사라지기에 지속적인 관리가 필수 요소임

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공정설명 금형조립도의 각 부분을 이루는 용융수지가 유동하는 유동기구(스프루, 런너, 게이트)와 수지가 채워지는 캐비티 및 코어부분, 금형 및 용융 수지를 냉각시키는 냉각장치, 수지가 고화된 후 성형품을 밀어내는 이젝터 장치가 구성되도록 금형 부품도를 설계함
설비 구축시 고려사항 금형설계 자동화 검토

금형 제작 현장에서는 화면상의 3D모델, 2D모델이 아닌 작업 워크시트를 중심으로 돌아감. 현장 맞춤 대응 가공 시트지 자동 생성 시스템 개발이 필수로 포함되어야 함

2D와 3D를 분리하지 않고 3D 설계 기반 도면 자동 생성 시스템 개발

파라미터 모델링을 통한 반복 요소의 3D 요소 자동 생성 시스템 개발

금형설계 자동화 범위

단순히 도면의 자동 생성을 통한 시간 단축이 아니라 기존 인간에 의존하던 디버깅 작업까지도 자동화 구현이 가능해야함

전극/방전 도면 자동생성, 전극 및 배치도 자동생성, 전극 설계 검증/누락 체크, 대화형 절단영역 관리, 기준부/체결부 자동 체크

제품 모델링, 도면 자동 생성, 모델 품질 자동 점검 기능에 이어 후 작업으로 나오는 CAM의 효율을 개선할 수 있도록 CAD단에서 CAM 호환 가능한 도면 자동 생성 및 라이브러리 구축

자동화 모델링, 도면 생성을 통한 설계 시간 단축은 가장 큰 효과를 볼 수 있으나, 구축하기까지 상당한 시간을 요하며, 구축 후 방치되는 경우 효용성이 사라지기에 지속적인 관리가 필수 요소임

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공정설명 금형재료의 선정은 금형의 수명, 가공성, 정밀도, 제작원가 등에 큰 영향을 미치게 됨.
금형용 금속 재료의 구비 조건은 금형 소재가 금형의 수명 및 가공성에 영향을 주는 것으로 그 선택은 금형이 요구하는 조건과 이것을 만드는 가공 설비를 충분히 검토한 후에 결정하는 것이 필요함
설비 구축시 고려사항 캐비티 및 코어재료 선정

제품의 생산수량, 금형 단가, 수지 종류에 따라 어떤 재료를 사용할 것인지를 선택하여야 함

슬라이드 코어와 경사핀 코어의 재료 선정

슬라이드 코어와 경사핀 코어의 재질은 캐비티나 코어 보다 약간 경도가 낮은 재질을 사용하여 마모나 파손에 따른 조치를 용이하게 함

입자 코어와 테두리 코어의 재료 선정

입자 코어와 테두리 코어는 같은 재질을 사용함. 다른 재질을 사용할 경우, 2개의 코어가 하측 형상을 모두 포함하고 있기 때문에 파손이 되면, 하나의 코어를 새로 만들어 조립을 할 경우 2개의 코어의 높이가 맞지 않기 때문에 제품에 단차가 발생할 수 있음. 그러므로 파손이 되면 2개를 다시 가공하는 것이 바람직함

슬라이드 블록과 록킹 블록의 재료 선정

슬라이드 블록과 록킹 블록의 재질은 SKD61과 SKD11으로 사용함. 특히 록킹 블록의 재질은 슬라이드 블록보다 경도가 약간 높은 재질을 사용함

금형 설계 공정 DB 구축, 외주가공업체와 도면 공유 및 수정정보 교환
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공정설명 공정설계는 금형의 품질, 수량, 비용과 납기일을 주의 깊게 고려해서 금형제작에 필요한 최적 공정의 결정, 또는 작업순서와 필요한 툴링을 제시하는 체계적인 절차임.
가장 합리적인 공정 및 공정순서의 선정, 사용할 특정 장비의 선정, 툴링의 선정 및 특수한 공구의 위치결정 지점을 명시하는 문제를 다룸
설비 구축시 고려사항 공정 계획

사출금형 부품제조에 대한 일련의 가공 공정을 계획 수립하는 것으로, 금형설계 도면을 이해하고 가공설비 및 인원 등의 CAPA를 고려하여, 공정을 계획하고 수립해야 함. 공정계획 및 수립의 전제조건은 경제성과 생산성을 염두에 두어야 함

계획기능 : 언제까지 어떻게 하여 제품을 완성시킬 것인지를 미리 결정하는 기능

통제기능 : 실제의 작업을 계획대로 추진하도록 모니터링하고 조정하는 기능

재료 계획

금형 생산에 필요한 재료를 생산 개시일까지 확보할 수 있도록 계획을 수립함

가공공정 절차

금형을 제조하기 위한 가장 효율적인 작업의 순서, 방법을 계획하는 것임

부품의 분석

공정 계획을 하는데에 있어서 부품에 대한 분석을 통하여 해당 공정으로 분류하는 것이 바람직함

공정관리 단계

공정계획 및 일정계산(Planning & Estimating) : 도면과 시방을 중심으로 작업 분류, 작업 순서 결정, 각 작업의 소요기간을 산정하여 공정표 구성, 각 단계에서 가공해야 하는 일정 및 순서를 공지하고 작업을 시작

일정계획(Scheduling) : 각 작업의 착수와 완료일정 및 여유시간을 고려한 전체 제작기간 산정, 공정관리 이론을 적용하여 금형제작기간을 조정하고 자원을 배당, CPM이용하여 일정계산

진도관리(Control) : 실제 가공진행과 예정공정을 비교하여 측정, 납기 지연 등 문제발생 시 원인분석 및 조치, 작업일정의 조정이 필요한 경우 일정계획을 재수립

가공 방법 및 순서의 결정

가공 방법 및 순서는 도면 검토 후 부품의 형상에 따라 결정하게 됨

자동화/첨단화 시스템 구축 고려사항

금형의 설계에서 공정별, 설비별 작업운영을 계획해 주어야 함

예상 일정, 예상 단가는 자동으로 통계화 가능해야함

각 설비의 가동율은 백 데이터로 입력(자동화 집계 권장)

실시간 계획, 현황, 품질, 이력추적, 최적화를 목표로 함

금형가공정보를 RFID를 활용하여 금형가공장비와 IT기술을 접목한 부품의 연속적 가공 검토

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공정설명 금형은 일정관리에 있어서 많은 가공공정이 연쇄적으로 결합되어 있음.
따라서 금형부품을 가공하기 위해 금형가공 공정순서를 정하여 가공 시간을 예측하고 소요되는 일정을 관리하는 것이 중요함
설비 구축시 고려사항 공정별 가공 시간 예측

공정별 예측시간은 공정 능력표에 의해 산출할 수 있음

기계가공 시간 산출 : 드릴, 선반, 밀링, 연삭 등 기계별로 주어진 공식을 적용한 소프트웨어로 산출함

부품별 일정관리

금형 부품을 제작하는 데에 있어서 작업 일정표를 보고 진행사항을 체크하여 부품 수급에서 일정에 영향을 주고 있는지를 관리함

다이나믹 스케줄 도입 검토

다이나믹 스케줄은 다수의 서브 작업으로 구성된 프로젝트를 수행함에 있어서 "원가를 최소"하거나, "소요 시간을 최소"가 되도록 우선 순위가 계산되는 알고리즘을 적용한 스케줄 기법을 말함

다이나믹 스케줄의 목표는 단순히 최적화된 경로나 일정을 잡는것이 아니라 중간에 발생하는 진행상황에 적응하여 새로운 최적화된 일정을 잡고 유지하도록 안정된 시스템을 구축하는 것임

외주가공업체와의 일정협의 On-line 공유시스템 구축

실시간 의사소통 : 인스턴스 메시지, 업무공지/업무요청 반복 알림 등

일정협의 자동화 : 협력사 입고관리 기능 구축(기준서 관리, 성적서 관리, 현재고, 입고관리, 출고관리, 입출고 내역 관리)

협력사 일정협의 자동화는 본질적으로 본사의 금형 제작 공정 일정 계획과 동일함

고객사, 기술연구소 협력사, 자재 협력사, 외주 협력사 등 거래처의 종류와 일정을 등록하여 관리함

외주발주업무에서 발주대기→발주→입고처리된 부품들의 목록 및 세금계산서, 거래명세표를 입력할 수 있어야 함

입고확정 상태의 부품들의 결재금액은 원가관리에 반영되고, 입고 확정된 항목의 입고일, 입고 확정일, 입고금액 등은 수정 가능하여야 함

구축사례 사업명 CAM작업 및 전극세팅 자동화를 통한 전극/방전가공 생산성 개선
사업내용 추진내용
밀링머신과 레이져 가공기가 복합된 융합공정이 구현되고, QR코드를 이용하여 인터넷 정보 제공이 가능하도록 CNC 절삭가공과 LASER 마킹 조각가공의 단일공정 융합시스템을 도입하여 생산성을 높이고 제품의 경쟁력을 높임
(1) CNC 절삭가공과 LASER 마킹 조각가공의 단일공정 융합시스템
기존에는 펀치핀을 사용하여 금형에 문자를 각인하거나 에어펜슬 그라인더로 직접 새기는 방법을 사용했으나 작업자의 부상위험이 있고 균일한 각인 품질이 유지가 힘들었으나, 자동화 후에는 콘트롤러를 통한 간단한 조작으로 균일한 품질의 레이져 마킹이 가능함

기존 : 에어 펜슬 그라인더로 문자 각인, 펀치핀을 이용한 문자 각인

변경 : 콘트롤러로 조작하여 레이저 마킹기로 각인

(2) QR코드로 금형 제조정보를 확인할 수 있는 시스템 제작

금형사양 확인창

금형제작 일정 알림창

성형 해석 자료 열람창

부품 리스트 열람창

금형 제작 담당자 열람창

금형의 구조와 명칭 학습창

고객과의 Q&A 대화창

구축사진
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공정설명 기계가공성 및 조립성을 검토하기 위해서는 기계별 가공방법과 특성을 이해하고, 조립성을 검토하기 위해서는 금형을 조립하는 순서와 방법 및 많은 경험을 필요로 함
설비 구축시 고려사항 부품가공 기계 검토

최근 금형제작 시 가공되는 부품의 거의 모든 부품은 머시닝 센터에서 이루어지며, 고속가공기는 열처리가 된 코어의 완성가공을 할 수 있다는 장점이 있음

제품의 형상이 일반적이고, 단순한 형태라면 고속가공기에서 거의 모든 작업이 이루어질 수 있음

방전가공은 고속가공기에서 처리하지 못하는 부분(복잡한 형상, 코너 및 리브)을 가공할 수 있다는 장점을 가지고 있으나 전극을 가공해야 하며, 가공속도가 느리고, 가공면 조도가 나쁘므로 가공 후 마무리(미각기)를 해야 하는 단점을 가지고 있음

가공공정 자동화 구성요소

가공공정 조건 표준화

가공공정 조건에 따른 공구 표준화

가공공정 자동화를 위한 기초정보 구축 : 전극 Offset값 설정을 위한 Setting 시간 최소화, CAD Data를 활용한 방전 좌표값 입력시간 최소화, 전극의 GAP량 입력시간 최소화, 자동 공구변경 설정 자동화, 전극의 전수측정을 통한 정밀도 개선

전극가공 및 방전가공 자동연계를 위한 CAM 표준화 자동화 작업

CAM 작업 자동화를 위한 공정성 평가 자동 수행

CAM에서 NC 데이터 자동생성 템플릿 구축

NC 파일 자동 준비 및 개발

Preset 3D 도입으로 방전가공 데이터 자동생성 시스템 개발

방전가공공정 자동화를 위한 기초정보 자동 입출력 : 전극의 옵셋값 자동설정, 전극 시트지를 활용한 방전 좌표값 자동설정, 전극의 갭량 자동설정, 자동공구 변경 설정 자동화

실시간 품질정보 수집을 통한 공정문제 추적 및 품질저하요소 분석 자동화 설비의 통합관리 방안

작업 시작 및 종료 일정을 실시간으로 파악할 수 있어야 함

정지시간, 수리, 재가공, 손실 내용의 집계가 가능해야 함

설비 수리를 위한 솔루션 제공 및 다양한 설비 현황 자료 제공

장비 간 인터페이스는 고정 시킨 상태에서 서버 솔루션으로 통제

바코드 라벨을 이용한 예비품 수불 및 적정재고 관리

코드 등록에 의한 설비별 점검항목 구성

다양한 비가동 고장분석 자료 제공

자동화 설비의 통합관리 구성요소

작업자 작업일보 현황 : 금형, 부품, 공정, 이력코드, 작업수량, 작업시간등의 작업내용 리스트화

일자별 설비가동현황 : 설비별 가동시간 날짜별 집계하여 일일/월간 집계

일자별 작업자업무현황 : 작업시간 통계목록, 일일/월간 작업시간 표기, 월단위 검색기능

설비별 공정현황 : 설비상태, 작업자, 프로젝트, 부품, 공정 정보 표기, 모든 설비의 공정진행상태 확인, 설비의 가동상태 확인(확인/준비중/가동중/일시정지/공장 등), 실시간 정보 확인

구축사례 사업명 Plastic Gear 금형 제작을 위한 자동화 설비 구축
사업내용 추진내용
호빙머신(Hobbing Machine)을 통해 헬리컬 기어 전극을 가공하고 그 전극을 C축을 보유하고 있는 CNC 방전 가공기에서 방전가공을 통해 플라스틱 기어 성형용 금형을 완성함
세부내용
1. 수축율 변화량이 적용되고 감안된 Gear 및 Hob 설계 → Gear Software(당사에서 보유) 이용
2. Hob 제작 (외주의뢰/국내제작 또는 수입제작)
3. Hobbing M/C(투자예정)에서 전극을 제작
4. 전극 측정(Gear Tester 당사의 본사에서 보유)
5. CNC 방전기에서 치형 Core 가공 (C-축 제어가 가능한 설비 보유 : Sodick & Chamiller)
6. 치형 Core 측정(Gear Tester)
7. 치형 Core를 금형에 졸비하여 사출 성형 진행
8. 제품 측정 및 Feed-Back (NG일 경우 Step 1부터 다시 적용)
※ 애로사항 및 해결방안
(1) 애로사항 : 제품 품질

복잡한 형상의 제품 제작 불가

플라스틱 고유의 수축에 대한 원활한 대응 불가

(2) 해결방안 : 플라스틱 기어 제작 3차원 가공 시스템

호빙머신을 통한 전극 제작

3차원 방전 가공

(3) 개선효과

제품품질 제고 : 호빙머신이 플라스틱 고유의 수축변화를 제어, 관리 / 3차원 가공을 통해 다양한 형상의 제품 제작 가능

생산성 향상 : 무인가공이 가능해져 생산시간 단축, 생산성 향상 효과

구축사진
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공정설명 금형제작 도면을 준비하고, 특별한 고객사양이 있는 경우 고객사양서를 준비하여, 도면 및 사양서에 맞게 조립함
설비 구축시 고려사항 가동측과 고정측으로 분류 및 조립

각각의 부품에 코드를 부여하여 관리하므로 부여된 코드만 보아도 이 부품이 고정측의 부품인지 가동측의 부품인지 확인 할 수 있어야 함

금형가공정보를 RFID를 활용하여 금형가공장비와 IT기술을 접목하여 부품의 연속적 가공이 가능하도록 고려함

가동측에는 취출장치가 부가되어 있으므로 조립하는데 시간이 걸리고, 부품별 조립을 위한 부가적인 가공이 필요함

가동측 및 고정측 형합

금형을 조립할 때는 조립의 편의성 및 조립이 용이하도록 가동측 및 고정측으로 구분하여 조립하고, 각각 조립된 가동측과 고정측을 최종 조립하면서 조립코어의 형합상태를 체크하게 됨

초기부터 큰 힘으로 고정측과 가동측의 형합을 보려고 하면, 조립되어 있는 부품들끼리 유격 및 확인되지 않는 불량으로 인하여 정상적인 부품에도 이상이 발생할 수 있음

그러므로 초기에는 무부하 상태에서 형합성을 확인하는 절차가 필요함

대형금형의 경우에는 금형의 형합을 전문적으로 할 수 있는 기계가 필요하며, 이러한 기계를 형금형합기(다이서포팅기)라고 함

금형의 작동이상 유·무 확인

금형을 고정측과 가동측으로 조립하였을 경우 각각의 작동상태를 확인한 다음에 최종 조립을 해야함

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공정설명 금형을 조립 후 시험작업을 위하여 시험사출 작업자에게 인도된 금형의 작동 상태를 파악하고 성형기에 장착하여 성형기의 조건 및 부대설비에 맞도록 금형을 세팅 하는 과정이며, 금형의 작동에 이상이 있는 경우 절차서에 따라 조치할 수 있어야 함
설비 구축시 고려사항 금형제작조건 검사 및 성형품 품질검사

조립이 완료된 금형은 시험사출을 하기 위해 사출실로 이동되며, 사출실에서는 금형 제작사양서, 금형도면, 제품도면을 준비하고, 사양서에 따라 부대설비를 준비하고 세팅해야 함

성형품의 품질은 성형조건에 따라 많은 영향을 받으므로 적절한 성형조건을 설정해야 고품질의 성형품을 얻을 수 있음

품질정보 통합관리 방안

실시간 품질정보 수집으로 공정문제추적 및 품질 저하요소 제거를 최종 목적으로 함

공장 생산 및 품질 자료의 DataBase화

협력기업과의 생산, 품질정보 공유를 통한 고객 신뢰도 향상 및 수주 증가

품질정보 통합관리 구성요소

문서관리 : 품질 문서관리, 관리계획서, 작업표준서

SPC 관리 : Xbar-R 분석, 공정능력분석, 정규분포분석, 종합분석, 이상현상관리, 기초코드관리, 마스터관리,

품질관리 : 공정품질 관리, 부적합관리, 시정조치관리, 과거차이력관리, 고객불만관리, 4M관리, ISIR 관리

자재, 제품 옵션 설정에 따른 입고검사/제품검사의뢰 자동 연계

품질정보에 의한 표준 SPC 차트, Xbar-R/BPM/히스토그램/정규분포도/Cpk 분석

2. 블로우금형

블로우금형(Blow Mold)이란 PE(Poly Ethylene)나 PP(Poly Propylene) 등의 열가소성 수지를 사용해서 병이나 용기 등을 제작하는 방법임. 압출이나 사출에 의해 튜브 상으로 예비성형(Parison)을 하여, 이것을 금형에 끼워서 내부로 공기를 불어 넣고 부풀게 해서 냉각 고화시켜 특정한 형태의 고형물을 만드는 방법임

블로우 금형 일반공정

  • 금형제작 사양 검토
  • 제품설계 검토
  • 금형조립도 설계
  • 금형부품도 설계
  • 금형재료 선정
  • 금형제작 공정설계
  • 금형제작 일정
  • 부품가공 및 측정
  • 금형 조립 및 분해
  • 시성형 및 금형 수정
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 제품정보를 검토하고 블로우금형 설계 및 제작에 필요한 기본적인 사항을 기술한 블로우금형 설계제작사양서를 작성함
설비 구축시 고려사항 중공·진공 성형품의 특징 및 형상구조 검토

중공 성형법의 기초는 패리슨 또는 프리폼이라는 수지 원형 모양을 압출법이나 사출 성형으로 미리 성형하고, 이것을 중공 금형내에 삽입한 후, 그 안에 압축된 공기를 불어넣어 형상을 성형하는 것임,

제품정보(스펙) 검토(중량, 용량, 두계, 탑로드)

금형 제품의 최종 외곽 직경을 결정해야 하며, 패리슨이나 프리폼의 직경과 제품직경의 차이점은 연신비의 정도에 따라 결정됨

블로우 성형기 선택(용기 크기, Cavity 수, 생산량)

코오 맟 캐비티 금형 구조는 성형품의 요구품질을 만족하고 적정한 원가를 유지할 수 있도록 하고, 양산 시 요구되는 수량을 확보하기 위하여 블로우 성형기를 고려하여 적절한 캐비티의 수를 선택해야 함

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공정설명 금형설계를 하기 전에 먼저 제품에 대한 분석을 수행함
설비 구축시 고려사항 용기 디자인(성형 가능성 여부) 검토

용기 형상 설계시 금형제작, 생산 및 조립과 관련된 기능적인 설계 요소와 미적 형상과 같은 디자인 측면을 고려함

주입구(Neck) 사양 검토

주입구 디자인은 용기의 직경 및 용기 크기와 조화되어야 하며, 넥과 숄더의 경사가 완만하게 설계되어야 함

고객 요구사항 검토(조각, 색상 캡 등)

용기를 인쇄하는 방법에는 플라스틱에 직접 인쇄하는 것과 인쇄한 것을 접착하는 간접적인 방법으로 나눌 수 있음. 상품의 요구 품질에 대하여 생산성, 코스트, 인쇄효과, 내구성, 리사이클성 등을 검토하여 선택함

닫기
공정설명 제품설계 검토사항을 반영하여 구체적인 금형 조립도 설계를 진행함.
프리폼 형상 설계와 금형조립도 설계가 있음
설비 구축시 고려사항 금형설계 자동화 검토

금형 제작 현장에서는 화면상의 3D모델, 2D모델이 아닌 작업 워크시트를 중심으로 돌아감. 현장 맞춤 대응 가공 시트지 자동 생성 시스템 개발이 필수로 포함되어야 함

2D와 3D를 분리하지 않고 3D 설계 기반 도면 자동 생성 시스템 개발

파라미터 모델링을 통한 반복 요소의 3D 요소 자동 생성 시스템 개발

금형설계 자동화 범위

단순히 도면의 자동 생성을 통한 시간 단축이 아니라 기존 인간에 의존하던 디버깅 작업까지도 자동화 구현이 가능해야함

전극/방전 도면 자동생성, 전극 및 배치도 자동생성, 전극 설계 검증/누락 체크, 대화형 절단영역 관리, 기준부/체결부 자동 체크

제품 모델링, 도면 자동 생성, 모델 품질 자동 점검 기능에 이어 후 작업으로 나오는 CAM의 효율을 개선할 수 있도록 CAD단에서 CAM 호환 가능한 도면 자동 생성 및 라이브러리 구축

자동화 모델링, 도면 생성을 통한 설계 시간 단축은 가장 큰 효과를 볼 수 있으나, 구축하기까지 상당한 시간을 요하며, 구축 후 방치되는 경우 효용성이 사라지기에 지곳적인 관리가 필수 요소임

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공정설명 금형조립도의 각 부분을 이루는 프리폼 금형 설계(프리폼 게이트부 설계), 프리폼 캐비티/코어 구조 설계, 성형수축률을 고려한 성형부 치수 결정, 금형의 성형부 냉각채널 설계, 금형의 성형부 에어벤트 설계가 있음
설비 구축시 고려사항 금형설계 자동화 검토

금형 제작 현장에서는 화면상의 3D모델, 2D모델이 아닌 작업 워크시트를 중심으로 돌아감. 현장 맞춤 대응 가공 시트지 자동 생성 시스템 개발이 필수로 포함되어야 함

2D와 3D를 분리하지 않고 3D 설계 기반 도면 자동 생성 시스템 개발

파라미터 모델링을 통한 반복 요소의 3D 요소 자동 생성 시스템 개발

금형설계 자동화 범위

단순히 도면의 자동 생성을 통한 시간 단축이 아니라 기존 인간에 의존하던 디버깅 작업까지도 자동화 구현이 가능해야함

전극/방전 도면 자동생성, 전극 및 배치도 자동생성, 전극 설계 검증/누락 체크, 대화형 절단영역 관리, 기준부/체결부 자동 체크

제품 모델링, 도면 자동 생성, 모델 품질 자동 점검 기능에 이어 후 작업으로 나오는 CAM의 효율을 개선할 수 있도록 CAD단에서 CAM 호환 가능한 도면 자동 생성 및 라이브러리 구축

자동화 모델링, 도면 생성을 통한 설계 시간 단축은 가장 큰 효과를 볼 수 있으나, 구축하기까지 상당한 시간을 요하며, 구축 후 방치되는 경우 효용성이 사라지기에 지곳적인 관리가 필수 요소임

닫기
공정설명 금형 제작에 필요한 부품재료를 선정하여 발주함.
이때 가공성, 가공 공정 설계(일정, 외부 공정), 가공 툴 제작(바이트, 와이어 방전 툴), 제작 부품 구매(히터, 바이트, 금형 부품)를 검토함
설비 구축시 고려사항 금형재료 선정 검토 사항

가공성 검토, 가공 툴 제작(바이트, 와이어 방전 툴) 여부, 제작 부품 구매(히터, 바이트, 금형 부품)

프리폼 금형설계 검토

설계 입력서와 설계 검토 보고서를 확인하여 고객이 원하는 제품의 치수 및 공차를 확인함

공차 및 용기의 특성을 고려한 도면 설정

기기의 특성에 맞는 도면 설정

금형 설계 공정 DB 구축, 외주가공업체와 도면 공유 및 수정정보 교환
닫기
공정설명 공정설계는 금형의 품질, 수량, 비용과 납기일을 주의 깊게 고려해서 금형제작에 필요한 최적 공정의 결정, 또는 작업순서와 필요한 툴링을 제시하는 체계적인 절차임
설비 구축시 고려사항 금형제작 공정설계 검토 사항

부품재료 및 가공성, 가공 일정 및 외부 공정, 가공 툴 제작(바이트, 와이어 방전 툴), 제작 부품 구매(히터, 바이트, 금형 부품)

다수 캐비티 프리폼 성형부 가공기술(고속가공) 검토

고속가공은 소재 제거율을 크게 향상시켜 생산비용과 생산시간을 단축시키는 가공기술로서 사용이 증가 추세에 있음

고속가공기를 이용하여 절삭가공을 함에 있어 최적조건을 찾아내야 효과적인 사용 목적에 도달함

자동화/첨단화 시스템 구축 고려사항

금형의 설계에서 공정별, 설비별 작업운영을 계획해 주어야 함

예상 일정, 예상 단가는 자동으로 통계화 가능해야함

각 설비의 가동율은 백 데이터로 입력(자동화 집계 권장)

실시간 계획, 현황, 품질, 이력추적, 최적화를 목표로 함

금형가공정보를 RFID를 활용하여 금형가공장비와 IT기술을 접목한 부품의 연속적 가공 검토

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공정설명 금형은 일정관리에 있어서 많은 가공공정이 연쇄적으로 결합되어 있음.
따라서 금형부품을 가공하기 위해 금형가공 공정순서를 정하여 가공 시간을 예측하고 소요되는 일정을 관리하는 것이 중요함
설비 구축시 고려사항 금형제작 일정 관리

공정별 가공 시간 예측, 기계가공 시간 산출, 부품별 일정관리

다이나믹 스케줄 도입 검토

다이나믹 스케줄은 다수의 서브 작업으로 구성된 프로젝트를 수행함에 있어서 "원가를 최소"하거나, "소요 시간을 최소"가 되도록 우선 순위가 계산되는 알고리즘을 적용한 스케줄 기법을 말함

다이나믹 스케줄의 목표는 단순히 최적화된 경로나 일정을 잡는 것이 아니라 중간에 발생하는 진행상황에 적응하여 새로운 최적화된 일정을 잡고 유지하도록 안정된 시스템을 구축하는 것임

외주가공업체와의 일정협의 On-line 공유시스템 구축

실시간 의사소통 : 인스턴스 메시지, 업무공지/업무요청 반복 알림 등

일정협의 자동화 : 협력사 입고관리 기능 구축(기준서 관리, 성적서 관리, 현재고, 입고관리, 출고관리, 입출고 내역 관리)

협력사 일정협의 자동화는 본질적으로 본사의 금형 제작 공정 일정 계획과 동일함

고객사, 기술연구소 협력사, 자재 협력사, 외주 협력사 등 거래처의 종류와 일정을 등록하여 관리함

외주발주업무에서 발주대기→발주→입고처리된 부품들의 목록 및 세금계산서, 거래명세표를 입력할 수 있어야 함

입고확정 상태의 부품들의 결재금액은 원가관리에 반영되고, 입고 확정된 항목의 입고일, 입고 확정일, 입고금액 등은 수정 가능하여야 함

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공정설명 금형 부품을 가공하고 측정하는 것. 후공정(열처리, 질화처리), 도금 및 착색, 금형 부품 가공품 측정(형상, 온도, 조도 등)을 진행함
설비 구축시 고려사항 부품가공 기계 검토

최근 금형제작 시 가공되는 부품의 거의 모든 부품은 머시닝 센터에서 이루어지며, 고속가공기는 열처리가 된 코어의 완성가공을 할 수 있다는 장점이 있음

제품의 형상이 일반적이고, 단순한 형태라면 고속가공기에서 거의 모든 작업이 이루어질 수 있음

방전가공은 고속가공기에서 처리하지 못하는 부분(복잡한 형상, 코너 및 리브)을 가공할 수 있다는 장점을 가지고 있으나 전극을 가공해야 하며, 가공속도가 느리고, 가공면 조도가 나쁘므로 가공 후 마무리(미각기)를 해야 하는 단점을 가지고 있음

가공공정 자동화 구성요소

가공공정 조건 표준화

가공공정 조건에 따른 공구 표준화

가공공정 자동화를 위한 기초정보 구축 : 전극 Offset값 설정을 위한 Setting 시간 최소화, CAD Data를 활용한 방전 좌표값 입력시간 최소화, 전극의 GAP량 입력시간 최소화, 자동 공구변경 설정 자동화, 전극의 전수측정을 통한 정밀도 개선

전극가공 및 방전가공 자동연계를 위한 CAM 표준화 자동화 작업

CAM 작업 자동화를 위한 공정성 평가 자동 수행

CAM에서 NC 데이터 자동생성 템플릿 구축

NC 파일 자동 준비 및 개발

Preset 3D 도입으로 방전가공 데이터 자동생성 시스템 개발

방전가공공정 자동화를 위한 기초정보 자동 입출력 : 전극의 옵셋값 자동설정, 전극 시트지를 활용한 방전 좌표값 자동설정, 전극의 갭량 자동설정, 자동공구 변경 설정 자동화

실시간 품질정보 수집을 통한 공정문제 추적 및 품질저하요소 분석 자동화 설비의 통합관리 방안

작업 시작 및 종료 일정을 실시간으로 파악할 수 있어야 함

정지시간, 수리, 재가공, 손실 내용의 집계가 가능해야 함

설비 수리를 위한 솔루션 제공 및 다양한 설비 현황 자료 제공

장비 간 인터페이스는 고정 시킨 상태에서 서버 솔루션으로 통제

바코드 라벨을 이용한 예비품 수불 및 적정재고 관리

코드 등록에 의한 설비별 점검항목 구성

다양한 비가동 고장분석 자료 제공

자동화 설비의 통합관리 구성요소

작업자 작업일보 현황 : 금형, 부품, 공정, 이력코드, 작업수량, 작업시간등의 작업내용 리스트화

일자별 설비가동현황 : 설비별 가동시간 날짜별 집계하여 일일/월간 집계

일자별 작업자업무현황 : 작업시간 통계목록, 일일/월간 작업시간 표기, 월단위 검색기능

설비별 공정현황 : 설비상태, 작업자, 프로젝트, 부품, 공정 정보 표기, 모든 설비의 공정진행상태 확인, 설비의 가동상태 확인(확인/준비중/가동중/일시정지/공장 등), 실시간 정보 확인

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공정설명 각 공정을 통해 가공된 금형 부품을 조립도에 명시된 부품 조립 순으로 조립함. 금형 제작 도면을 준비하고, 특별한 고객사양이 있는 경우에는 고객사양서를 준비하여 도면 및 사양서에 맞게 조립하여야 함
설비 구축시 고려사항 금형 부품 가공품 조립

가공이 완료된 코어 및 부품류는 가동측과 고정측에 맞게끔 분류하여 조립을 원활하게 진행할 수 있도록 준비하여야 함

가동측 및 고정측의 형합

부분조립 및 전체조립

조립성 테스트(냉각 및 유입기구 테스트)

금형의 작동이상 유·무를 확인함

금형가공정보를 RFID를 활용하여 금형가공장비와 IT기술을 접목하여 부품의 연속적 가공이 가능하도록 고려함
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공정설명 조립된 금형을 사출성형기 또는 블로우 성형기에 장착하여 제품 성형을 테스트함
설비 구축시 고려사항 금형의 장착, 탈착 및 시험 성형

금형을 조립 후 성형기에 장착하고, 성형기의 조건 및 부대설비에 맞도록 금형을 세팅함

금형에 이상이 있는 경우 절차서에 따라 조치함

품질정보 통합관리 방안

실시간 품질정보 수집으로 공정문제추적 및 품질 저하요소 제거를 최종 목적으로 함

공장 생산 및 품질 자료의 DataBase화

협력기업과의 생산, 품질정보 공유를 통한 고객 신뢰도 향상 및 수주 증가

품질정보 통합관리 구성요소

문서관리 : 품질 문서관리, 관리계획서, 작업표준서

SPC 관리 : Xbar-R 분석, 공정능력분석, 정규분포분석, 종합분석, 이상현상관리, 기초코드관리, 마스터관리,

품질관리 : 공정품질 관리, 부적합관리, 시정조치관리, 과거차이력관리, 고객불만관리, 4M관리, ISIR 관리

자재, 제품 옵션 설정에 따른 입고검사/제품검사의뢰 자동 연계

품질정보에 의한 표준 SPC 차트, Xbar-R/BPM/히스토그램/정규분포도/Cpk 분석

1. 프레스금형

프레스금형은 직선 왕복 운동을 하는 프레스 기계에 금형이라는 특수 공구를 설치하여 주로 금속 제품을 성형 가공하는 금형을 말함

프레스금형 일반공정

  • 금형제작 사양 검토
  • 제품설계 검토
  • 금형조립도 설계
  • 금형부품도 설계
  • 금형재료 선정
  • 금형제작 공정설계
  • 금형제작 일정
  • 부품가공 및 측정
  • 금형 조립 및 분해
  • 시성형 및 금형 수정
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 금형을 설계/제작하기 전에 제품과 소재 정보를 통해 금형구조 및 프레스기 선정에 대한 검토를 진행함. 이를 통해 수요자의 요구에 부합하는 제품을 제작할 수 있음
설비 구축시 고려사항 금형제작 사양검토 항목

제품정보(치수 도면의 이해), 소재 검토(인장강도, 전단저항), 재질별 특성 파악, 금형 구조 검토

프레스기 선정시 검토 사항 3가지 : 압력능력, 토크 능력, 작업 능력

프레스기 선정 (1)압력 능력(공칭 압력)

프레스 기능을 유지하면서 제품을 생산하기 위하여 가압할 수 있는 최대압력을 압력 능력 또는 공칭 압력이라고 말하며 주로 톤(ton)으로 표현함

프세스 가공력이 기계 최대압력을 넘길 경우 부품이 파손되거나 휨이 발생되므로 프레스 가공력은 프레스 최대 가압력의 60~70% 이하의 압력을 사용해야 함

프레스기 선정 (2)토크 능력

크랭크 프레스는 회전운동을 왕복운동으로 변경하는 기구이므로 슬라이드 각 위치마다 발생되는 압력은 변화함

공칭 압력을 발생할 수 있는 스트로크 위치에서 하사점까지를 토크(torque)능력이라고 함

토크 능력에 관계되는 크랭크 프레스의 구조부분은 클러치로부터 크랭크축까지의 회전력을 전달하는 부품으로 전동축, 기어바퀴 등이 포함됨

프레스기 선정 (3)작업 능력(일능력)

일능력은 유효작업 에너지(energy)에 관계하는 것으로 1회의 작업에 사용할 수 있는 작업량의 크기를 말하며, 일능력은 ton-mm로 표시함

공칭압력을 P로, 공칭 압력의 위치(토크능력거리)를 S라 할 때, 작업능력을 W로 표시하면, W=P×S 가 됨

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공정설명 금형설계를 하기 전에 먼저 제품에 대한 분석을 수행함.
제품설계 검토를 통해 제품 성형에서 발생할 수 있는 불량 및 성형 한계를 예측하여 성형 가능 형상을 결정하고 최적의 성형 공정순서를 검토함
설비 구축시 고려사항 전개도

주어진 제품부위별 목표치수를 확인하고 성형가공이 포함된 부위의 치수는 각각의 계산 공식에 준하여 치수를 계산하고 전개도를 도면으로 완성함

전개도를 완성하면 추가로 확인되는 치수들을 확인할 수 있음

부위별 최종 전개치수 확인 및 승인

정밀도(허용공차)

금형수명이 고려된 금형설계 보정 : 블랭킹 치수 보정, 피어싱 치수 보정, 벤딩 치수 보정

성형한계 검토

전단가공의 한계와 벤딩가공의 한계가 있음

일반적으로 판 재료에는 압연방향(rolling direction)이 있으며, 벤딩제품은 가능한 압연직각 방향으로 벤딩하는 것이 모서리 부분의 균열을 방지할 수 있음. 벤딩방향이 2방향 이상일 경우는 압연방향이 가능한 45도가 되도록 함. 특히, 이방성이 강한 재료(스테인레스강, 인청동, 베릴륨동) 등을 사용하는 경우에는 압연 방향으로 평행하게 굽히면 균열이 발생함

굽힘 내측의 반지름을 작게하면 스프링 백(Spring Back)향이 작아지고 직각도도 안정되지만 재질에 따라서는 굽힘부에 크랙이 발생함

굽힘부의 높이가 너무 낮으면 정밀도가 저하되므로 h=2.0t+r 이상으로 설계하는 것이 무단함

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공정설명 제품설계 검토사항을 반영하여 공정에 맞는 금형 조립도 설계를 진행함.
이때 적정 프레스기에 설치 가능한 금형의 구조 결정 뿐만 아니라 다이, 펀치, 홀더 등의 간격 및 소재 이송 방향 등을 결정함
설비 구축시 고려사항 금형조립도 설계

이송방향 및 Layout, 다이세트 형식 결정, 평면조립도 설계, 단면조립도 설계, 상세조립도 설계

금형설계 자동화 검토

금형 제작 현장에서는 화면상의 3D모델, 2D모델이 아닌 작업 워크시트를 중심으로 돌아감. 현장 맞춤 대응 가공 시트지 자동 생성 시스템 개발이 필수로 포함되어야 함

2D와 3D를 분리하지 않고 3D 설계 기반 도면 자동 생성 시스템 개발

파라미터 모델링을 통한 반복 요소의 3D 요소 자동 생성 시스템 개발

금형설계 자동화 범위

단순히 도면의 자동 생성을 통한 시간 단축이 아니라 기존 인간에 의존하던 디버깅 작업까지도 자동화 구현이 가능해야함

전극/방전 도면 자동생성, 전극 및 배치도 자동생성, 전극 설계 검증/누락 체크, 대화형 절단영역 관리, 기준부/체결부 자동 체크

제품 모델링, 도면 자동 생성, 모델 품질 자동 점검 기능에 이어 후 작업으로 나오는 CAM의 효율을 개선할 수 있도록 CAD단에서 CAM 호환 가능한 도면 자동 생성 및 라이브러리 구축

자동화 모델링, 도면 생성을 통한 설계 시간 단축은 가장 큰 효과를 볼 수 있으나, 구축하기까지 상당한 시간을 요하며, 구축 후 방치되는 경우 효용성이 사라지기에 지곳적인 관리가 필수 요소임

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공정설명 금형조립도 설계를 바탕으로 금형부품도 설계를 진행하며, 이를 통해 가공 부품의 재료 및 가공공정 설계를 결정할 수 있으며, 표준 부품 선정을 통한 구매/조달 방법 등을 결정함
설비 구축시 고려사항 금형부품도 설계

플레이트류 설계, 다이세트 설계, 펀치&다이설계, 표준부품 선정

금형설계 자동화 검토

금형 제작 현장에서는 화면상의 3D모델, 2D모델이 아닌 작업 워크시트를 중심으로 돌아감. 현장 맞춤 대응 가공 시트지 자동 생성 시스템 개발이 필수로 포함되어야 함

2D와 3D를 분리하지 않고 3D 설계 기반 도면 자동 생성 시스템 개발

파라미터 모델링을 통한 반복 요소의 3D 요소 자동 생성 시스템 개발

금형설계 자동화 범위

단순히 도면의 자동 생성을 통한 시간 단축이 아니라 기존 인간에 의존하던 디버깅 작업까지도 자동화 구현이 가능해야함

전극/방전 도면 자동생성, 전극 및 배치도 자동생성, 전극 설계 검증/누락 체크, 대화형 절단영역 관리, 기준부/체결부 자동 체크

제품 모델링, 도면 자동 생성, 모델 품질 자동 점검 기능에 이어 후 작업으로 나오는 CAM의 효율을 개선할 수 있도록 CAD단에서 CAM 호환 가능한 도면 자동 생성 및 라이브러리 구축

자동화 모델링, 도면 생성을 통한 설계 시간 단축은 가장 큰 효과를 볼 수 있으나, 구축하기까지 상당한 시간을 요하며, 구축 후 방치되는 경우 효용성이 사라지기에 지곳적인 관리가 필수 요소임

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공정설명 금형 재료는 부품의 기능과 역할을 고려하여 결정하며, 금형 내구성, 가공성, 정밀도, 제작원가 등에 큰 영향을 미치기 때문에 가공 설비에 대해 충분히 검토 후에 결정함
설비 구축시 고려사항 금형재료 선정 검토 사항

플레이트류 재료, 다이세트 재료, 펀치재료, 다이재료, 인서트재료

금형재료의 성질 및 조건

프레스 금형은 매우 큰 하중을 받기 때문에 우수한 기계적 성질 및 조건을 필요로 함

우수한 내마모성, 인성, 피로한도, 압축내력, 내열성, 가공 용이성, 열처리 특성, 저렴한 가격 및 시장성

금형 설계 공정 DB 구축, 외주가공업체와 도면 공유 및 수정정보 교환
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공정설명 금형제작 공정설계는 금형제작에 필요한 최적 공정을 결정하고, 작업순서와 필요한 툴링을 제시하는 단계임.
이때 합리적인 공정 및 공정순서의 선정, 사용할 특정 장비의 선정, 툴링의 선정 및 특수한 공구의 위치결정 지점을 명시하도록 관리하여야 함
설비 구축시 고려사항 가공 방법 검토

금형부품 도면을 보고 정해진 품질수준에 도달할 수 있는 가공기계를 선정하기 위해서 가공공정분석이 선행되어야 함

프레스금형 제작 순서 : CAE 성형해석, 제작공정설계, 금형설계, 기계가공, 조립&TRY, 품질확인, 출하(납품), 유지보수

가공 설비 검토

정밀도가 높은 공작기계를 사용할 것 : 정적일 때의 정밀도 외에 운전 시에 있어서도 충분히 정밀도를 지닌 것이라야 함

강성이 큰 공작기계를 사용할 것 : 각부의 변형이 적고 진동을 일으키지 않는 것이어야 함

공작기계의 설치 : 기초를 튼튼하게 만들고 공작기계의 자중이나 그 진동 혹은 외부로부터 진동으로 인해서 변형하는 것이 되어서는 안됨

공자기계의 관리 : 주축베어링에는 소정의 기름을 적당량 공급하고 또 헐거움이나 그 밖의 상태를 조사하여 조정해야 함. 특히 연삭기에서는 연삭입자, 미분이 들어갈 염려가 있으므로 이 점을 항상 고려하여야 함

자동화/첨단화 시스템 구축 고려사항

금형의 설계에서 공정별, 설비별 작업운영을 계획해 주어야 함

예상 일정, 예상 단가는 자동으로 통계화 가능해야함

각 설비의 가동율은 백 데이터로 입력(자동화 집계 권장)

실시간 계획, 현황, 품질, 이력추적, 최적화를 목표로 함

금형가공정보를 RFID를 활용하여 금형가공장비와 IT기술을 접목한 부품의 연속적 가공 검토

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공정설명 금형은 많은 가공공정이 연쇄적으로 결합되어 있으므로, 금형 가공 순서를 정하여 가공 시간을 예측하고 소요되는 일정을 관리하는 것이 중요함
설비 구축시 고려사항 금형제작 일정 관리

공정별 가공 시간 예측, 기계가공 시간 산출, 부품별 일정관리

다이나믹 스케줄 도입 검토

다이나믹 스케줄은 다수의 서브 작업으로 구성된 프로젝트를 수행함에 있어서 "원가를 최소"하거나, "소요 시간을 최소"가 되도록 우선 순위가 계산되는 알고리즘을 적용한 스케줄 기법을 말함

다이나믹 스케줄의 목표는 단순히 최적화된 경로나 일정을 잡는 것이 아니라 중간에 발생하는 진행상황에 적응하여 새로운 최적화된 일정을 잡고 유지하도록 안정된 시스템을 구축하는 것임

외주가공업체와의 일정협의 On-line 공유시스템 구축

실시간 의사소통 : 인스턴스 메시지, 업무공지/업무요청 반복 알림 등

일정협의 자동화 : 협력사 입고관리 기능 구축(기준서 관리, 성적서 관리, 현재고, 입고관리, 출고관리, 입출고 내역 관리)

협력사 일정협의 자동화는 본질적으로 본사의 금형 제작 공정 일정 계획과 동일함

고객사, 기술연구소 협력사, 자재 협력사, 외주 협력사 등 거래처의 종류와 일정을 등록하여 관리함

외주발주업무에서 발주대기→발주→입고처리된 부품들의 목록 및 세금계산서, 거래명세표를 입력할 수 있어야 함

입고확정 상태의 부품들의 결재금액은 원가관리에 반영되고, 입고 확정된 항목의 입고일, 입고 확정일, 입고금액 등은 수정 가능하여야 함

구축사례 사업명 대형다이캐스팅 금형 WHOLE 제작공정 ICT 결합 스마트공장 구축
사업내용 추진내용
기존 시스템이 가지고 있는 생산계획 수립과 진행 현황파악의 한계와 제한적 업무데이터 공유 등으로 발생하는 가공불량, 가공 공정누락, 가공정도에 의한 재작업을 줄이고, 부품 발주·입고 상황의 모니터링을 통한 공정대기 감소 및 2D 도면 누락 문제 해결을 위해 전체 공정에 ICT(MES + POP+ ERP) 통합 솔루션 스마트제조공정시스템을 구축함
세부내용
(1) 실시간 생산 정보화와 공급망 관리 전산화 추진을 통해, NC 가공 데이터 최적화 시스템, 가공 중 3D 측정 시스템, 실시간 모니터링 시스템, 3D 모델링에서 2D 도면 자동 변환 시스템 구축을 위해 금형제작 전 공정에 ICT(MES + POP + ERP)를 결합한 스마트 시스템 구축을 추진함
(2) 이를 통해 생산관리 공정을 효율적으로 관리제어하여 생산성 향상 및 품질향상에 기여할 수 있도록 하기 위한 DC금형 전 공정 (whole process)에 대한 ICT (MES & POP기능) 통합 솔루션 스마트 제조 공정 시스템을 구축함
(3) 향상된 품질 및 납기단축 등을 통해 최종적으로 고객의 신뢰도 향상과 확보는 물론 대형 DC 금형 제조 생산관리 환경 개선을 통해 작업자의 안전사고 예방 및 근무환경 개선 측면에서 제조 시스템의 첨단 스마트화를 도입함
구축사진
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공정설명 금형설계에 따라 각각의 금형부품을 가공하고 측정하는 것으로 금형조립 과정에서 발생하는 불량을 미리 예방하는데 필수적임.
특히 기계별 가공방법과 특성을 이해하고 기계가공성 및 조립성을 검토할 수 있도록 관리해야 함
설비 구축시 고려사항 부품가공 기계 검토

최근 금형제작 시 가공되는 부품의 거의 모든 부품은 머시닝 센터에서 이루어지며, 고속가공기는 열처리가 된 코어의 완성가공을 할 수 있다는 장점이 있음

제품의 형상이 일반적이고, 단순한 형태라면 고속가공기에서 거의 모든 작업이 이루어질 수 있음

방전가공은 고속가공기에서 처리하지 못하는 부분(복잡한 형상, 코너 및 리브)을 가공할 수 있다는 장점을 가지고 있으나 전극을 가공해야 하며, 가공속도가 느리고, 가공면 조도가 나쁘므로 가공 후 마무리(미각기)를 해야 하는 단점을 가지고 있음

가공공정 자동화 구성요소

가공공정 조건 표준화

가공공정 조건에 따른 공구 표준화

가공공정 자동화를 위한 기초정보 구축 : 전극 Offset값 설정을 위한 Setting 시간 최소화, CAD Data를 활용한 방전 좌표값 입력시간 최소화, 전극의 GAP량 입력시간 최소화, 자동 공구변경 설정 자동화, 전극의 전수측정을 통한 정밀도 개선

전극가공 및 방전가공 자동연계를 위한 CAM 표준화 자동화 작업

CAM 작업 자동화를 위한 공정성 평가 자동 수행

CAM에서 NC 데이터 자동생성 템플릿 구축

NC 파일 자동 준비 및 개발

Preset 3D 도입으로 방전가공 데이터 자동생성 시스템 개발

방전가공공정 자동화를 위한 기초정보 자동 입출력 : 전극의 옵셋값 자동설정, 전극 시트지를 활용한 방전 좌표값 자동설정, 전극의 갭량 자동설정, 자동공구 변경 설정 자동화

실시간 품질정보 수집을 통한 공정문제 추적 및 품질저하요소 분석 자동화 설비의 통합관리 방안

작업 시작 및 종료 일정을 실시간으로 파악할 수 있어야 함

정지시간, 수리, 재가공, 손실 내용의 집계가 가능해야 함

설비 수리를 위한 솔루션 제공 및 다양한 설비 현황 자료 제공

장비 간 인터페이스는 고정 시킨 상태에서 서버 솔루션으로 통제

바코드 라벨을 이용한 예비품 수불 및 적정재고 관리

코드 등록에 의한 설비별 점검항목 구성

다양한 비가동 고장분석 자료 제공

자동화 설비의 통합관리 구성요소

작업자 작업일보 현황 : 금형, 부품, 공정, 이력코드, 작업수량, 작업시간등의 작업내용 리스트화

일자별 설비가동현황 : 설비별 가동시간 날짜별 집계하여 일일/월간 집계

일자별 작업자업무현황 : 작업시간 통계목록, 일일/월간 작업시간 표기, 월단위 검색기능

설비별 공정현황 : 설비상태, 작업자, 프로젝트, 부품, 공정 정보 표기, 모든 설비의 공정진행상태 확인, 설비의 가동상태 확인(확인/준비중/가동중/일시정지/공장 등), 실시간 정보 확인

구축사례 사업명 단조금형업 공정자동화를 통한 생산성 향상 및 품질혁신 사업
사업내용 추진내용
베어링제조용 단조금형(Heading Dies)의 수명과 품질에 중요한 영향을 미치는 열박음공정에 대한 첨단/자동화 장비개발을 통한 생산된 제품의 불량률과 유해작업환경의 개선 및 제품수명과 품질이 향상됨
세부내용
기존 진행되고 있는 공정 진행 방식 중 조립공정, 열박음공정, 부품자리잡기공정을 자동화 시스템으로 통합 적용했으며, 이를 위해 롤러다이스 자동 정밀 열박음 설비(Roller Dies Auto Assembly)를 도입, 구축함

롤러다이스 자동 정밀 열박음 설비는 코어 홀더에 모재를 로딩해 프레스 압력을 통해 열박음을 정밀하게 진행하며, V-Block과 Clamp의 유기적인 자동 작동을 통해 작업이 용이하도록 푸쉬해 주는 장치임

(1) SKD 및 초경을 Core Holder에 로딩
(2) 가열로에서 400~500도(부품 크기에 따라 온도변화)로 가열한 모재(Housing)를 유압프레스 지그로 이동
(3) Press Push Button On
(4) Housing Clamp (실린더 사용)
(5) Press 하강 (일정시간 정지) 후 상승
(6) Housing Unclamp
(7) V-Block Push-Housing Assembly Unloading
(8) V-Block 원위치
(9) 1 Cycle
구축사진
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공정설명 가공이 완료된 금형부품에 대하여 조립공정을 관리하는 것임.
먼저 금형제작 도면을 준비하고, 특별한 고객사양이 있는 경우에는 고객사양서를 준비하여, 도면 및 사양서에 맞게 조립해야 함
설비 구축시 고려사항 금형 조립 순서

금형 조립 순서 : 부품의 부분 조립 - 전체 조립 - 형합 체크 - 작동 확인

전체 조립 공정단계 : 플레이트 준비 - 상형 조립 - 하형 조립 - 상·하형 조립

금형 조립

부품의 각 부분들 펀치고정판, 스프리퍼판, 다이 플레이트의 와이컷 가공부분 등의 래핑이 잘 되었는지 검사해야함

상형, 하형 조립된 부분을 확인하고 전체적으로 조립되어지는 방향이 설계대로 되었는지 검사해야함

형합 체크

프레스에 장착 후 작동 상태를 확인함

체크 사항 : 취출공간 확보 여부, 자동낙하 여부, 주변장치와의 연결, 타발조건의 세팅 등

작동이상 유·무 확인

프레스금형을 전체적으로 검사하고 관리함

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공정설명 금형조립이 완성된 이후 시험 타발하여 시제품을 검토하고, 금형을 수정함.
시험 타발은 금형의 완성도를 평가할 뿐만 아니라, 프레스 성형 조건을 최적화하는 필수적인 관리요소임
설비 구축시 고려사항 시성형 및 금형수정

프레스 및 소재 준비, 금형 설치, 시제품 생산, 시제품 검토, 금형 수정

품질정보 통합관리 방안

실시간 품질정보 수집으로 공정문제 추적 및 품질 저하요소 제거를 최종 목적으로 함

공장 생산 및 품질 자료의 DataBase화

협력기업과의 생산, 품질정보 공유를 통한 고객 신뢰도 향상 및 수주 증가

품질정보 통합관리 구성요소

문서관리 : 품질 문서관리, 관리계획서, 작업표준서

SPC 관리 : Xbar-R 분석, 공정능력분석, 정규분포분석, 종합분석, 이상현상관리, 기초코드관리, 마스터관리

품질관리 : 공정품질 관리, 부적합관리, 시정조치관리, 과거차이력관리, 고객불만관리, 4M관리, ISIR 관리

자재, 제품 옵션 설정에 따른 입고검사/제품검사의뢰 자동 연계

품질정보에 의한 표준 SPC 차트, Xbar-R/BPM/히스토그램/정규분포도/Cpk 분석