[첨단 헬로티]

스토 카즈키 (須藤 和輝), 카지사 에이스케 (加治佐 英輔), 요코야마 마코토 (橫山 信人)   도요타자동차(주)

1. 서론

지역의 요구에 맞춘 많은 파생 차종을 갖는 세계전략차(그림 1)에 있어, 전세계의 고객에게 자동차를 빠르고 저렴하게 제공하기 위해서는 조형 분야에서도 파생 차종에 적합한 방법이 필요하다.

이 글에서는 금형 설계 공정과의 연계에 의해 베이스차용 금형가공 데이터를 유용해 파생 차종의 금형가공 데이터 작성 공수를 절감하는 프로세스를 구축했으므로 보고한다.

2. 기존의 파생 차종용 금형가공 데이터 작성의 문제점

그림 2에 과거에 제작한 베이스차(세단)와 파생 차종(왜건)의 프레스 금형을 나타냈다. 금형 구조를 비교하면 프론트부는 거의 동일한데, 리어부는 전혀 다른 가공 부위와 조금 위치가 어긋난 만큼의 가공 부위가 혼재하고 있다.

우선 기존의 베이스차종의 금형가공 데이터 작성의 작업 프로세스를 그림 3에 나타냈다. ●부의 작업 프로세스는 시스템으로 자동 결정하고 있는데, ☆부의 확인․수정의 작업 프로세스에서는 작업자가 가공 품질이나 가공 효율을 위한 조형 노하우를 금형가공 데이터에 반영시키고 있다.

한편, 파생 차종용 금형에서도 유사성이 높음에도 불구하고 베이스차종과 동일하게 하나에서부터 금형가공 데이터를 작성, 다시 조형 노하우를 반영시킨다고 하는 ‘아까운’ 작업 방식으로 되어 있었다. 왜 베이스차종의 금형가공 데이터를 파생 차종 금형에 유용하지 않는가를 조사했다.

그 결과, 유용할 수 있는 가공 부위를 실수 없이 발견해 정확하게 특정해 유용하고, 나머지를 신규 가공 부위로서 작업하는 것은 상당한 ‘신경 쓰이는’ 작업이 되어 결국은 모두 하나에서부터 금형가공 데이터를 작성하는 쪽이 작업의 품질도 효율도 좋다는 것을 알 수 있었다. 그래서 이러한 신경 쓰이는 작업을 시스템화하는 것을 검토했다.

3. 금형가공 데이터 유용 시스템의 검토

(1) 유용 가부를 판정하는 인자의 검토

우선 유용할 수 있을 것 같은 가공 부위를 판정하는 인자를 검토해 이하의 3가지 패턴에 들어맞는 경우, 유사 부위로 정의했다.

① 가공 부위의 금형 구조 기능/형상/위치가 동일(완전 일치).
② 가공 부위의 금형 구조 기능/형상은 동일했지만, 위치가 다르다(평행 이동, 회전 이동).
③ 가공 부위의 금형 구조 기능/위치는 동일했지만, 형상이 다르다(형상 차이)

금형 구조 기능을 인자로 한 이유는 실제 금형가공 데이터 작성 작업에서는 작업자는 가공 부위의 면조도뿐만 아니라 금형 구조로서의 기능․용도에 맞춰, 가공 공정이나 가공경로(CL)를 작성하고 있는 것에 착안했기 때문이다. 또한 위치가 다른 가공 부위에 대해서는 일정한 범위 내까지 탐색, 가장 거리가 짧은 부위를 유사 부위로 했다.

(2) 유사 부위를 적용하기 위한 과제

유사 부위를 시스템에 적용하기 위한 과제는 금형 구조 기능을 어떻게 파악하는지이다. 수작업으로 CAD 데이터에 금형 구조 기능의 정보(속성 정보)를 부여, 파악하는 방법에서는 작업 공수 증가가 되어 버려 현실적인 방법은 아니다.
그래서 가공 부위를 금형 구조 기능의 3가지 용도마다 분류했다.

① 금형 부품이 매달리다.
② 금형 부품끼리 부딪친다/섭동한다.
③ 다른 금형 부품이 간섭하지 않도록 놓아준다.

위의 ①, ②의 케이스에 대해서는 금형 어셈블리 데이터가 있으면 금형 구조 기능을 유추하는 것이 가능하다. 그래서 금형 어셈블리 데이터의 가공 부위에 접촉해 있는 금형 부품(조립형 부품)을 검색, 그 조립형 부품의 이름과 가공 부위의 면조도를 키로 해서 금형 구조 기능을 자동 인식하고 가공 부위에 속성 정보를 자동 부여하는 방법을 고안했다(그림 4).

이것을 금형 설계 공정의 출도 시스템 내에 반영시킨 결과, 전체 가공 부위의 약 80%에 속성 정보를 부여할 수 있고, 또한 부여에 소요된 작업 공수도 제로로 할 수 있었다.

(3) 유용하는 CAM 정보의 검토

다음으로 유용하는 CAM 정보에 대해서 검토했다. 유용하고 싶은 정보는 가공 공정․공구/어태치먼트/CL/가공 순서인데, 유사 부위의 유사도에 따라 유용할 수 있는 정보가 다르다.

그것을 정리한 표를 그림 5에 나타냈다. 그러나 예를 들면 유사도가 완전 일치해도 주변의 형상이 다르면, 가공 개시 위치에 대한 접근 동작 등으로 간섭하는 케이스가 있다. 그래서 유용하는 가공 공정에 대해서는 모두 간섭 체크를 해 보증하기로 했다.

4. 적용 결과의 앞으로의 계획

이상의 금형가공 데이터 유용 시스템에 의해 파생 차종 금형의 금형가공 데이터 작성 공수를 약 38% 절감할 수 있었다. 또한 금형 설계 공정은 신규 차종에서도 과거의 동일한 타입의 차종 CAD 데이터를 편집 설계하는 경우가 많기 때문에 그 차종 정보를 취득, 신규 차종 금형의 금형가공 데이터 작성에도 동 프로세스를 실시함으로써 작업 공수를 약 10% 저감할 수 있었다.
앞으로는 베이스차종의 조형 노하우를 반영시키는 작업을 자동화하고, 금형가공 데이터 작성 공수의 절감을 목표로 한다.