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[스크랩] 射出 金型의 設計 및 製作에 關한 理論
산적8
2007. 6. 9. 09:44
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[ 射出 金型의 設計 및 製作에 關한 理論 ] 1. 연구 계획서 작성2. 작품구상 -제작하기 쉽게 할 수 있는 것을 선택 -실용성면에서는 의미가 담길 수 있는 것을 선택 -제작비를 고려하려 크기를 적절히 선택 ▼제품명:디스켓 케이스 ▼선정이유 →실용사이즈로 제작 →구조가 간단 →시중에 나와있지 않은 제품으로 창의성을 추구 ▼포인트 →디스켓이 들어갈 정도로 실용성 및 창의성 →네잎 크로바 형상을 조각기로 그려 넣어 미적인 면을 추가 ▼문제점 →조각기 작업 시 기준점 잡는데 애로사항 있음 →머시닝작업 시 가공시간이 많이 걸림 ▼결과예측 →머시닝 가공방법을 현장 작업방법으로 전환시켜서 작업 속도 향상 →조각기는 치공구를 사용하여 기준점을 보완해서 완성 3. 구상도 스케치 4. 정확한 치수의 제품도 설계 5. Solid works를 이용하여 모델링 및 가공 시험 6. 제품에 맞는 몰드베이스 규격 선택 -제품 가공을 고려 7. 실제적인 설계 - 수축 율을 고려한 정확한 설계 - 부품표의 재질, 수량, 이름을 규격에 맞게 정확히 선택 (실질적인 재료 선택) ◇ 射出 金型 部品의 使用 材質
射出金型의 製作過程 1. 몰드 베이스 주문 확인2. 로케이트링 가공 - 선반작업 - 외경 바이트로 외각 가공함→센터드릴로 구멍을 맞춤→드릴로 구멍 가공→내경 바이트로 내경 가공 및 테이퍼 가공→홈 바이트로 절단 ★주의 : 내경가공 시 절삭깊이를 많이 주지 말 것 3. 고정측 설치 판의 구멍가공 - 드릴 가공 - 리머 가공 ★주의 : 센터 점을 잘 맞추어야 한다. 리머 작업 시 수직을 고려함. 4. 스프루 부시 가공 내경 바이트로 외경가공→작은 드릴에서 큰 드릴로 테이퍼 각도를 맞추 어 가공→테이퍼 드릴로 마무리→홈 바이트로 절단. 5. 고정측 형판의 캐비티 가공 -CAD로 도면 작성→DXF파일로 CAM으로 옮겨 프로그램 작성 →NC 테이터로 작성→머시닝 전송→캐비티 가공 ▼결과 -캐비티가 편심 됨.(원인 : 가공의 좌표원점이 일정하지 않았음.) ▼대책 -핸드 그라인더로 갈아냄. 6. 스트리퍼 가공 -와이어 커팅 가공 ★주의 : 프로그램 작성 시 재질에 알맞은 방전조건과 방전 갭을 적절히 사용. 주측의 높이를 일정하게 해줌. ▼결과 : 예비가공보다 치수가 작게 나옴.(원인 : 재질과 와이어의 두께를 고려한 치수 변화의 변동을 고려하지 않았음.) ▼대책 : 코어를 스트리퍼 안에 맞도록 연삭 가공. 7. 코어 가공 - 머시닝 가공→7°연삭가공→머시닝으로 I.P.T.C를 그라파이트에 가공→그라파 이트로 코아에 방전 가공 ★: I.P.T.C가공시 글자의 높이를 정확히 맞춤. 8. 가동측 형판의 코어 고정 판 가공 - 머시닝 가공→엔드밀 가공 ▼: 설계치수보다 크게 가공됨. ▼: 볼트로 조이는 방향으로 했음. 9. 스톱 핀 가공 - 선반 가공 ★: 억지끼워맞춤으로 해야 함. 10. 가동측 설치판의 구멍 가공 드릴로 와이어가 들어갈 구멍가공→와이어로 구멍 크기 가공 - 샌드 페이퍼로 시초 가공을 함→랩제와 콤파운드를 사용 ★ 한 방향으로 작업을 하고 전체적인 면의 평면도를 맞추어 작업. 12. 조립 ★ : 캐비티, 스트리퍼, 코아, 코아 핀을 정확한 원점을 맞추어 조립. 13. 사출 작업(시험 사출) - 몰드베이스 사출기에 설치→금형두께 조절→수지를 호퍼에 넣음→ 노즐을 수지에 맞게 온도를 조절→스크루 조절→사출→보압→냉각 →금형 열림→제품 이젝팅→제시작(1사이클 종료) ★주의: 수지에 맞는 온도와 압력을 적절히 조정. ▼결과: *제품의 살 두께가 얇아 이젝터 핀이 뚫고 나옴. *제품의 인서트 부위에 구배를 주지 않아 제품이 하코어에 끼이기도 함. *조각 글씨의 크기가 불규칙함 ▼대책 : 온도와 압력을 적당히 조절해 봄→캐비티를 핸드그라인드로 가공해서 살 두께를 균일하게 가공→에어벤트를 설치→파팅 라인 이젝트 핀 등에 클리어런스를 주고 사출 속도를 느리게 한다. 14. 알맞은 색상별로 제품 사출 15. 제품 포장
최근 산업의 발달과 인구의 증가로 공업제품의 생산이 급격히 증가되었다. 그 중 전기, 전자, 자동차, 기계와 가정용품 등의 수요 증가와, 아름답고, 정확하고, 신속히 제품이 요구된다. 즉, 모든 생산품의 신속, 정확. 다량생산하기 위한 기술과 시설이 필요하게 되면서, 필연적으로 생긴 생산 도구가 금형이라 할 수 있다. 국내의 기간산업의 핵심을 이루고 있는 금형 기술에 대하여 금형의 기본적인 구조를 이해하고 금형을 이용하여 성형품을 시험 사출 후 ,문제점을 찾아 수정 보완 할 수 있다. 구체적인 스케줄 리스트를 작성하여 모든 공정(제품선정-성형 품설계-금형 설계-금형 제작-사출성형-사출 성형품 완성)을 수행하고 있으며 시험사출 공정 등을 경험하였다 1. 射出金型의 設計過程 1) 射出金型의 設計 사전 검토 단계 - 성형품 설계 검토 : 일상생활에 필요한 제품을 기본으로 디스켓 케이스를 선정하고 설계검토에 들어갔다. - 사용 성형기의 검토 기존 보유중인 사출 성형기를 사용예정임 - 성형 방법에 대한 사용자의 요구사항의 검토 : 기존의 제품과는 차별화로 디자인이 세련됨을 추구 - 금형재료의 검토 : 성형품 생산수량이 적으므로 내구성이 강인할 필요는 없어 가공이 제작이 용이하고 제작비가 저렴한 재료를 선택 ‚ 금형구조의 설계 - 캐비티수, 배열 결정 : 성형품의 제작 수량이 적고 오래 사용할 목적이 아니므로 큰 영향력이 없을 것으로 판단되며 사이드 게이트 2 캐비티 방식으로 결정 - 파팅 라인, 러너, 게이트의 결정 - 언더 컷의 처리와 이젝팅 방법의 결정 - 온도 조절 방법의 결정 : 성형품에 잔류응력이 남지 않도록 하고 균일하게 고화시키 기 위해서 금형온도 조절이 중요하다. ƒ 금형의 대략적인 치수를 결정 - 캐비티 측벽과 두께의 결정 - 가동측 형판 두께의 결정 - 금형의 두께 및 형판 크기와 검토 „ 금형의 설계 사양과 체크리스트를 결정 … 금형 구조 설계에 관한 승인 2) 射出金型 設計의 체크리스트 품질 : 금형의 재질, 경도, 정도, 구조가 사용자 사양과 일치한가? ‚ 성형품 - 수지의 흐름, 싱크 마크, 웰드, 크렉, 빼기 구배 등의 검토 - 성형 품의 기능, 외관, 등에 지장 없는 금형 가공인지? - 수지의 수축률 적용 ƒ 성형기 : - 사출량, 사출압력, 형체력은 충분한가? - 지정된 성형 기에 금형은 정확하게 설치 될 수 있는가? - 성형기의 노즐과 로케이트 링은 바르게 접촉되었는가? - 성형품 이젝팅은 문제가 없는가? „ 기본 구조 ㄱ) 파팅 라인 - 파팅 라인의 위치 및 가공 다듬질 정도는 충분한가? - 플래시는 없는가? - 성형품은 가동형,고정형 중 어느 쪽에 있는가? ㄴ) 이젝션 - 이젝션 방법은 사양서에 제시한 방법에 부합되는가? - 핀, 슬리브의 사용위치와 수는 적당한가? - 스트리퍼 플레이트는 코어를 긁어 상처를 내지 않는가? ㄷ) 온도제어 - 가열용 히터의 사용방법과 용량은 적당한가? - 냉각용 유로의 크기, 위치는 적당한가? - 온유, 온 냉각수, 냉각액 등이 어떤 구조에 의해서 순환되는가? ㄹ) 언더 컷 - 언더 컷의 처리 방법은? - 기구는 무리 없이 작동되고 이젝터 기구와 리턴 핀과 간섭은 없는가? ㅁ) 러너, 게이트 - 게이트의 선택은 적당한가? - 게이트의 위치 크기는 적당한가? - 스프루, 러너 크기는 적당한가? ㅂ) 설계 제도 ㉠ 조립도 - 각 부품의 배치는 적당한가? - 금형의 크기는 낭비 없이 설계되어 있는가? - 조립도는 적당한 배치로 그려져 있는가? - 부품의 조립위치가 명기되어 있는가? - 필요한 부품이 빠짐없이 기입되어 있는가? - 표제란, 기타 필요한 주기 란은 기입되어 있는가? ㉡ 부품도 - 부품번호, 명칭, 제작 개수는 정확하게 기입되어 있는가? - 자체 제작, 외주 구입 구별은 기입되어 있는가? - 시판 부품, 표준 부품은 이용되어 있는가? - 끼워맞춤 정도, 끼워맞춤 기호가 기입되어 있는가? - 성형품에 특히 엄격한 정도가 요구되어 개소는 수정이 가능토록 했는가? - 도금할 경우의 도금자리는 기입되어 있는가? ㉢ 도 법 - 도법은 명기되어 있는가? - 현장 작업자에게 알기 쉽게 그려져 있는가? ㉣ 치수 - 작업자가 계산하지 않아도 되도록 되어 있는가? - 숫자는 적당한 위치에 명료하고 착오 없이 기입되어 있는가? 2. 射出金型의 製作 1) 一般 工作機械를 使用하는 方法일반 공작기계를 많이 사용하면 생산성이 떨어지나, 금형가공에 있어서의 경험을 터득함 이 목적이며, 범용공작기계의 사용빈도가 높은 편이었다. ◎ 공작기계의 기본인 선반작업은 로케이트 링과 스프루 부시 가공작업에 이용되었으나 작업이 순조롭게 이루어지지 않아 시중에 나와 있는 표준품을 구매하여 길이나 외경 의 SIZE만 가공하여 사용하였다. ◎ 밀링 작업은 폭 넓게 가장 많이 이용되었습니다. 이젝터 플레이트의 재가공으로 인해 밀링의 면 가공, 엔드밀 작업, 드릴작업으로 가공 을 하였으며, 코어 부분을 인서트 방식으로 설계하므로 인해 가동측 형판의 코어 자리 를 밀링작업으로 작업후 와이어 컷팅 머신을 이용했으며, 받침판, 고정측 형판, 이젝트 플레이트 등의 구멍자리의 황삭공정을 수행하는데 큰 역할을 하였다. ◎ 그 밖에 콘터머신은 재료의 절단 및 오려내기등에 사용되었으며, 기준면의 평행도 및 평면도의 확보를 위해 평면 연삭기를 이용하여 기준면 가공 등을 하였다. 2) CNC 工作機械 및 그 밖의 作業 ◎ CNC 가공은 금형제작 중 가장 중요한 캐비티 부분의 가공이 이루어지므로 금형가공 중 가장 중요한 부분이다. 바닥 부분가공과 뚜껑 부분가공이 고정측 형판에서같이 이 루어지므로 2 캐비티 이나 1 사이클 이후에는 같은 제품이 2개 생성됨이 아니라, 뚜껑 부분과 바닥부분이 같이 제작되게 설계하였으므로 CNC 가공 시 더욱 주의를 기울여 야했다. 인서트 코어가공도 같은 형식의 가공이므로 순조롭게 이루어졌으며. 가동측형 판과 조립하므로 외곽 부분의 가공도 중요시 되어 공차를 부여해 가공의 정밀도를 더 욱 높였다. ◎ 가동측 형판과 인서트 코어가 조립되는 방식이므로 코아가 들어갈 자리를 밀링작업에 서 황삭가공 후 와이어 컷팅 머신에서 정밀도 있게 가공하였다. 방전가공은 바닥 부분과 뚜껑 부분이 조립되어야 하므로 조립되는 부분의 홈 가공을 하였으며 방전가공시 정밀도를 높이기 위해 전극을 2개를 준비하여 황삭가공과 정삭가 공으로 정밀도를 더하였다. ◎ 그 밖에 작업으로는 면취가공이나 면다듬질 작업등으로 줄작업을 하였으며, 나사 가공 을 위해 탭 작업, 캐비티 부위의 사상 작업으로 랩핑작업도 수행하였다. 3. 射出 成形時의 問題點 성형 불량의 원인은 금형, 사출기, 성형조건, 성형품의 형상 등의 요인이 복합적으로 작용 하여 나타나게 되므로 성형 불량의 현상을 미리 잘 파악하여야 한다.※ 개선이 용이한 문제 1) 충전부족 현상 - 성형품의 일 부분이 성형되지 않는 현상이다. 원인 : 사출용량이 부족하거나 유동성이 나빠 일어나고, 캐비티 내에 공기가 빠지지 못해 일어나기도 하며, 체결력이 부족해 생기기도 한다. 2) 플래시 - 금형의 파팅 라인, 코어 분할면, 이젝터 핀의 주위, 슬라이드 코어의 경계면 등의 틈새 에 용융된 수지가 흘러 들어가 생기는 불필요한 부분을 말한다. 3) 플로마크 - 용융된 수지가 금형 캐비티 내에 충전되면서 유동 궤적이 생겨 나타나는 현상으로서 게이트를 중심으로 동심원을 그리며 사람의 지문 모양과 비슷하게 나타난다. 4) 기포 - 성형품 내부에 생기는 공간으로서 성형품의 두꺼운 부분에 생기는 진공과 수분이나 휘발분에 의해 생기는 기포가 있다. 5) 은 줄 - 성형품의 표면에 수지의 흐름 방향으로 생기는 가는 선과 같은 모양으로서 폴리카보 네이트(PC), PVC, AS 수지 등에 흔히 발생한다. 은줄이 발생하는 장소와 모양은 일 정하지 않다. 6) 흑 줄 - 성형품의 표면에 검은 줄이 나타나는 형상으로서 수지중의 첨가제 또는 윤활제가 실 린더 내에서 열분해하여 발생한다. 흑줄도 은줄과 같이 발생하는 위치가 일정하지 않 다. 7) 광택, 투명도 불량 - 성형품의 표면에 광택이 없고 투명제품의 경우 투명도가 불량하다. (안개가 낀 것 같 이 유벽 색의 엷은 막이있다.) 금형 표면의 다듬질이 불량하거나 수지 중 휘발 분 또 는 이형제의 과다 사용 등에 의해 발생한다. 8) 색 얼룩 - 성형품의 표면에 색상이 진하거나 엷게 나타나 색이 균일하지 못하여 얼룩같이 보이 는 현상을 말한다. 발생하는 장소에 따라서 게이트 주위에 나타나면 착색제의 분산 불 량 (혼합불량), 표면전체에 나타나면 착색제의 열 안전성의 불량이다. 9) 제 팅 - 성형품의 표면에 뱀이 지나가는 것과 같이 구불구불한 모양을 말한다. 제팅은 주로 얇 고 평평한 성형품의 사이드 게이트에서 잘 나타나며 금형온도, 수지온도가 낮아서 냉 각된 수지가 금형 캐비티로 흘러 들어와서 생긴다. 10) 취 약 - 성형후의 수지 물성 치(강도)가 정상 이하로 낮아진 현상을 말한다. 수지는 열분해 하면 분자량이 어떤 값 이하로 되어 충격 강도가 급격히 작아지고 취약해지는 경우가 있으므로 일반적으로 열분해를 방지하는 안정제가 첨가되어 있다. 11) 박 리 - 성형품의 운모와 같이 층상으로 되어있어 벗겨지는 상태를 말한다. 폴리스틸렌(PS)이 나 폴리에틸렌과 같이 다른 종류와 서로 융합하기 어려운 수지를 혼합하거나 금형온 도, 수지 온도가 아주 낮아 성형품이 급격히 냉각할 때 발생한다. 12) 백 화 - 성형품의 표면에 흰 자국이 생긴 모양을 말하며, 성형 후 이젝팅할 때 성형품의 이젝 팅 밸런스가 좋지 않아 생기는 경우가 많다. 13) 긁힌 상처 - 성형품의 측면에 파팅 라인과 직각되는 방향으로 긁힌 자국을 말한다. ※ 개선이 어려운 문제 1) 수축현상 (SINK MARK) - 모든 성형품은 성형후 제작이 감소해가며 수축한다. 그중에서 성형품의 표면에 부분 적으로 발생하는 오목형상을 수축현상이라고 한다. 2) 웰드 라인 (WELD LINE) - 용융된 수지가 금형 캐비티 내에서 분류하였다가 합류하는 부분에 생기는 가즈다란 선 모양을 말한다. 두 개 이상의 다점 게이트의 경우 수지가 합류하는 곳, 구멍이 있 는 성형품에 있어서 수지가 재 합류하는 곳 또는 살 두께가 국부적으로 얇은 곳에 발 생한다. 3) 휨 뒤틀림 - 사출 후 이젝팅 시 대기 중에서 생기는 변형을 말하며 근본적이 원인은 성형품의 냉 각 불균일 이다. 4) 이젝팅 불량 - 성형품이 금형의 고정측에 붙거나 가동측에 붙어 이젝팅 되지 않는 경우로서, 성형품 이 고정측에 붙는 경우는 매우 심각한 경우로서 양산이 불가능하므로 그 원인을 잘 분 석하여 대책을 세워야 한다. 원인이 금형설계 시 구조가 잘못(파팅라인 위치 등) 되었 을 경우에는 대대적인 금형수정 또는 다시 제작 해야되는 경우도 있다. 5) 타버림(BURN MARK) - 성형품의 일부가 검게 타버린 상태로서 금형 캐비티 내의 공기가 빠지지 못하고 단열 압축되어 수지의 일부분이 검게 타고 완전한 성형이 되지 않는다. 6) 크랙, 크래이징 (CRACK,CRAZING) - 성형품의 표면에 가느다란 선 모양의 금이 가거나 깨지는 현상을 말한다. 깨지는 현 상을 크랙이라 하고, 가늘게 금이 가는 것을 크레이징이라 하며 성형직후에 나타나는 경우가 많으나 잔류응력에 의해 냉각되어 가는 과정에서 발생하는 경우도 있다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
출처 : 꿈★은 이루어진다
글쓴이 : 부산갈매기 원글보기
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