10. 콘넥터 금형 방전가공의 실무(35년 경력의 방전기술과 장비소개)
10.1 사출금형의 제작공정소개
이 장에서는 금형제작부서에서 근무를 하였던 경험을 정리하여 올리겠습니다. 제직 하였던 회사에서는 고속가공기를 제외한 모든 공작기계들을 갖추고 있었습니다. 방전분야는 소딕 방전기를 사용하였으므로 프로그램과 설명은 소딕방전기를 중심으로 설명하겠습니다. 사출금형은 플라스틱 제품을 생산하기 위한 가장 일반적인 방법 중 하나입니다. 이 과정은 먼저 3D 모델링 소프트웨어를 사용하여 제품 디자인을 만든 다음 이를 바탕으로 금형을 제작합니다. 아래는 사출금형 제작 공정의 일반적인 단계입니다.
(1) 제품 설계:
제품 디자인을 위해 3D 모델링 소프트웨어를 사용합니다. 이 단계에서는 제품의 크기, 모양, 두께, 소재 등을 결정합니다. 회사마다 쓰는 프로그램이 다릅니다. 필자의 회사에서는 프로이 프로그램으로 모델링 작업을 합니다. auto cad와 zw cad도 사용합니다. 지금은 현장에 종이도면과 cad도면을 같이 배포함으로 작업시간도 단축되고 납기와 품질에도 향상이 되었습니다.
(2) 금형 설계:
제품 디자인을 기반으로 금형을 설계합니다. 이 단계에서는 금형의 크기, 형태, 재질, 사출구 위치 등을 결정합니다.
기본적으로 1,2,3단의 구조와 캐비티 배치를 정합니다. 런너와 게이트,이젝터 핀 위치도 제품을 보고 정하게 됩니다.
(3) CAD/CAM:
금형 설계를 바탕으로 컴퓨터 지원 제조 (CAM) 소프트웨어를 사용하여 제조 공정을 계획합니다. 이 단계에서는 금형의 각 부품을 레이저 절단기로 자르고, CNC 기계로 가공합니다. CNC장비들은 CAM PROGRAM활용으로 프로그램작성의 시간을 단축하고 불량률을 낮출수 있습니다.
설계도면이 완성되면 금형제작부서로 접수가 되고 공정관리 및 담당자가 프로그램작성과 전극제작을 위하여 후공정과 선삭공정에 도면투입을 하게됩니다.
선삭공정에서는 재료컷팅,선반,밀링작업을 하고 열처리공정으로 연결합니다.
열처리후에는 템퍼링작업을 거쳐 경도기(HRC)로 경도확인을 하고 연삭공정으로 인계합니다.
연삭공정에서는 플레이트 같이 큰 것은 대형연삭기로 작은 것은 성형연마기로 도면의 허용공차를 적용하여 작업을 합니다.
wire edm 공정으로 가는 것은 편측0.05의 여유를 두고 작업을 하는데 이는 w-edm에서 셋팅오차를 줄이기 위함입니다.
PGM,EDM,W-EDM 공정을 거치며 작업자의 셀프검사로 품질검사를 합니다.
도면대로 모든가공이 끝나면 검사실에서 외관,조립부위,형상 등 주요치수를 검사하고 합격된 부품들을 조립실로 인계합니다.
작업공정의 장비들은 2.4 금형제작에 사용하는 공작기계들 페이지를 참조하세요. 장비사진들을 올려 놓았습니다.
작업순서에 따른 배치을 하였으니 참고로 보시길 바랍니다.
(4) 금형 조립:
가공된 부품을 조립하여 금형을 만듭니다. 이 단계에서는 금형의 블록, 코어, 샷 슬라이더, 차단 핀 등을 조립합니다. 조립실에서는 불필요한 부위의 모따기, EDM 바리제거,조립면 래핑 등을 B.W하여 조립하게 됩니다.
(5) 금형 시험:
제작된 금형을 시험하여 문제점이 있는지 확인합니다. 시험 과정에서는 금형이 정확하게 작동하는지, 제품에 결함이 있는지 등을 확인합니다.
(6) 금형 수정:
금형 시험에서 발견된 문제를 수정합니다. 이 단계에서는 금형의 크기, 형태, 각 부품의 위치 등을 조정합니다.
주로 사출물의 미성형, 번트, 색 번짐, 등의 요인을 찾아 수지 흐름을 조절합니다. 게이트의 위치나 크기에 따라 성형의 밸런스도 맞추어 줍니다. 이것은 사출경험이나 조립경험이 있어야 빠른 시간에 MODIFY를 할수 있습니다. 금형부서에서 일부수정한 부품들을 다시 조립하여 샘플생산을 하고 테스트를 거쳐 양산통지서가 나오면 생산부서로 금형과 도면을 이관합니다.
(7) 생산:
제작된 금형을 사용하여 대량 생산을 시작합니다. 이 단계에서는 플라스틱을 사출하고, 냉각하여 제품을 만듭니다.
생산부에서는 금형보관이 매우 중요합니다.
습기가 없는 곳에 금형랙을 설치하여 보관하며 녹이나 먼지가 들어가지 않도록 청결하게 보관합니다.
사출부서의 셋업맨들은 사출조건과 수지의 건조,혼합,금형의 온도,냉각수 등 조건을 확인하고 생산을 시작합니다.
(8) 유지보수:
금형을 유지 보수하고 정기적으로 수리하여 사용 수명을 연장합니다. 이 단계에서는 금형에 노출된 열과 압력으로 인한 마모, 부식, 파손 등을 예방하고, 필요한 경우 부품 교체 등의 작업을 수행합니다. 생산부서에서 생산을 끝낸 금형들은 금형정비부서로 이동하여 금형이력카드에 기록을 하고 금형들을 분해하여 P.M을 하고 다시 조립을 하여 금형랙에 보관을 합니다.
사출금형 제작은 제품 생산의 중요한 단계 중 하나이며, 정확한 금형 제작은 제품의 품질과 생산성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 이러한 과정에서는 정확성과 신뢰성이 중요합니다. 또한, 금형 제작 과정에서는 다양한 기술이 사용됩니다. 예를 들어, CAD/CAM 기술은 금형 설계 및 가공에 필수적이며, CNC 기계는 부품의 정확한 가공을 위해 사용됩니다. 또한, 금형 시험 및 수정 과정에서는 다양한 시험 장비 및 공구가 사용됩니다.