일반기술

자동차 외판의 금형 설계를 위한 CAD 시스템

자동차 외판의 스탬핑 제작을 위한 금형의 형상을 설계함에 있어 지금까지는 거의 대부분의 경우에 범용 곡면 모델러을 사용해 왔는데 이로 인해 다음과 같은 한계성을 가질 수 밖에 없었다. 첫째, 일반적이고 제한적인 모델링기능 밖에는 제공하지 못함으로써 금형의 형상을 표현하는데 필요한 다양한 설계 조건을 충족시킬 수 없었으며 동시에 생성된 다수의 곡면 패치간에 만족되어야 할 부드러운 연속을 보장할 수 없었다. 둘째, 설계된 금형의 형상을 정량적으로 평가할 수 있는 기능이 존재하지 않아 결국 성형 결함을 실제 시험 성형 단계에서 제거 할 수 밖에 없었으므로 전체적으로 금형의 설계 및 제작 시간이 길어지는 결과를 가져왔다. 본 연구에서는 위와 같은 기존의 범용 시스템을 사용함으로써 발생하는 문제점들을 극복하기 위한 목적으로 자동차 외판의 스탬핑 제작용 금형의 최적 형상 설계를 위한 전용 CAD 시스템을 개발하였다. 본 금형 설계 시스템을 통해 금형의 구성 형상 요소인 제품면, 블랭크호울더면, 스템드로면, 드로비드면 등을 전용으로 모델링할 수 있는 기능을 개발하였다. 이 전용 모델링 기능을 통해 설계자의 최소 입력으로 곡면을 완전 자동으로 생성할 수 있게 되었으며 또한 생성된 곡면 패치 간에 연속성이 보장됨으로써 기존의 설계 과정에서 불가피했던 방대한 양의 수작업을 상당한 정도 제거할 수 있게 되었다. 또한 본 설계 시스템에서는 모델링 된 금형 형상을 정량적으로 평가 할 수 있는 평가 기능도 개발하였다. 이 평가 기능을 설계 단계에 적용하여 시험 성형 단계에서의 결함을 사전에 예측, 제거할 수 있게 됨으로써 설계의 신뢰성을 대폭 확보할 수 있게 되었으며, 결과적으로 기존의 시험 성형의 횟수를 줄여 전체 금형 설계 시간을 단축할 수 있게 되었다. 특히 본 연구에서는 설계자가 설정한 제품과 초기 변형 소재와의 상대적 위치를 결정하기 위해, 선정된 성형 조건들을 고려하여 최적화함으로써 블랭크 호울더에 대한 제품의 최적 성형방향을 자동으로 결정할 수 있게 되었다.