KR100664722B1

KR100664722B1 - 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한금형설계방법

Info

Publication number: KR100664722B1
Application number: KR1020050076886A
Authority: KR
Inventors: 정효상; 이득영
Original assignee: 정효상; 이득영
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-01-04

Abstract

본 발명은 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법에 관한 것으로;

그 기술구현의 목적은 헤밍금형에 들어가는 부품을 표준화 하고, 그 표준화된 부품과 금형구조의 관계를 정식화하여 헤밍제품의 형상과 특징에 맞추어 자연스럽게 헤밍금형 설계를 행할수 있도록 하며, 아울러 3차원으로 자동 설계된 시스템에 의해 엔씨(NC)데이터를 생성하여 바로 가공작업을 행하게 하므로서, 기존 2차원 및 3차원 직접설계에 비해 불량률을 감소되도록 함은 물론, 이와함께 설계시간 및 가공 준비시간을 대폭 단축되게 하여 작업효율을 상승시킬수 있도록 한 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법을 제공함에 있는 것이다.

Description

자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법{Automatic design system for hemming dies}

도 1 ~ 도 2는 통상적인 헤밍가공 구조도

도 3은 통상의 헤밍가공 타입을 나타낸 예시도

도 4a는 통상의 예비헤밍 구성도

도 4b는 통상의 본 헤밍 구성도

도 5는 본 발명에 따른 자동차 헤밍 자동설계를 위한 시스템 구성도

도 6은 본 발명에 따른 자동차 헤밍 자동설계 시스템을 이용한 설계작업 순서도

도 7은 본 발명에 적용되는 컨트롤박스의 구성도

도 8은 본 발명에 의한 링크의 가공작동 관계를 보인 순서도

도 9는 본 발명에 의한 선택된 보닛의 헤밍 레이아웃 구성도

도 10은 본 발명에 의한 링크와 예비헤밍의 단면구성도

도 11은 본 발명에 의한 링크의 작동순서와 작동조건을 나타낸 예시도

도 12는 본 발명에 의한 링크와 드라이브의 조립구성도

도 13은 본 발명에 의한 링크와 드라이브, 그리고 각 링크의 타이밍 선도를 나타낸 예시도

도 14 ~ 도 15는 본 발명에 의해 설계된 전체 부품의 조립 상태도

< 도면 주요부위에 대한 부호의 설명 >

1 : 프로파일부 2 : 링크어셈블리부 3 : 스틸레이아웃부

4 : 금형 어셈블리부 11 : 플랜지 프로파일 정의부 12 : 홀더프로파일 정의부

13 : 레이아웃 정의부 14 : 패드프로파일 정의부 21 : 배치 정의부

22 : 타이밍 정의부 23 : 높이정의부 24 : 드라이부 정의부

25 : 게이지 정의부 26 : 리프트 정의부 31 : 조립 정의부

32 : 홀더 정의부

본 발명은 자동차 설계 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤밍 금형구조의 표준화에 따라 설계시간을 단축되도록하고, 아울러 이와같은 표준화된 설계 및 그에 따른 일련의 제작방법에 의해 설계작업의 신뢰성을 향상되도록 한 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형 설계방법에 관한 것이다.

일반적으로 2만 ~ 3만여개의 부품조립 관계로 이루어지는 자동차는 기계적인 구조 및 기능성 향상을 주요 선결과제로 하여 제작되는 것이나, 오늘날에 있어서는 이러한 기능적인 요소와 더불어 자동차의 외관 형상, 즉, 디자인적 측면에 있어서 또한 상당한 가치를 부여하고 있는 실정이다.

따라서, 최근의 자동차 산업에 있어, 디자인 설계의 흐름을 살펴보면, 이는 이전의 직선적인 자동차의 외관형태를 벗어나, 큰 곡선과 각이 조화를 이루는 유선형 구조, 다시말해 선의 아름다움을 표현하고자 하는 디자인 개발에 많은 노력을 기울이고 있는 실정이며, 이와 더불어 부품수를 줄이기 위한 측면에 있어서 또한 상당한 연구개발이 진행되고 있는 상황이다.

이에, 일련의 자동차 제작을 위한 설계작업에 있어, 상기 자동차 자체의 오프닝 파트에 해당되는 보닛(Bonnet)과 도어(Door), 그리고 트렁크(Trunk)등의 제품은 1차 드로잉(Drawing) 공정을 통해 그 제품의 구조가 형상화 되는 것이고, 이와같이 형상화된 제품은 재차, 불필요한 부분을 잘라내는 트리밍(Trimming) 및 제품 의 외곽을 구부리는 플랜징(Flanging), 그리고 내 패널(Inner panel)과 외 패널(Outer panel)을 결합되게 하는 헤밍(Hemming)등의 2차 성형공정을 통해 자동차의 외관(디자인) 품질을 조기에 확보하게 되는 것이다.

그러나, 전술한 바와같은 자동차 제작에 있어, 특히 내 패널(Inner panel)과 외 패널(Outer panel)을 결합되게 하는 헤밍공정은 일반프레스 금형과는 달리 별도의 헤밍금형을 필요로 하게 되는 것인바, 이에 이와같은 헤밍금형의 제작방법은 통상의 설계프로그램인 캐드/캠(CAD/CAM) 시스템을 이용하여 2차원의 금형을 설계한 후, 이를 3차원 모델링을 행하고, 재차 상기 3차원 모델에서 엔씨(NC)데이터를 생성하여 최종적으로 헤밍금형을 가공하게 된다.

이에, 상기와 같이 가공된 헤밍금형에 의해 이루어지는 헤밍공정의 일예를 살펴보면, 이는 먼저, 도 1로 도시된 바와같이, 헤밍금형의 하부틀(105) 상면에 외 패널(103)을 안착시킨 후, 그 안착된 외패널(103) 위에 내 패널(101)을 로딩토록 한다.

이어, 헤밍금형의 상부틀(107)과 연동되는 패드(109)에 의해 상기 내 패널(101)의 헤밍부(h) 일측을 지지되도록 하고, 이와같은 상태하에 상기 상부틀(107)을 하강시켜, 상기 하강되는 상부틀(107)에 의해 드라이버(111)와 성형캠(113)을 작동되게 하므로서, 외패널(103)의 플랜지면(115)을 절곡되게 하는 예비헤밍 공정을 행하게 되는 것이다.

또한, 이와같이 예비 헤밍공정을 행한 내 패널(101)과 외 패널(103)은 도 2로 도시된 바와같은 펀치프레스 장치에 의해 재차, 메인 헤밍작업을 진행하게 되는 것인바, 이에 이와같은 메인 헤밍작업은 상기 예비 헤밍공정을 행한 내 패널(101)과 외 패널(103)을 상기 펀치프레스의 하부틀(205) 상면에 안착시키고, 이어 펀치프레스의 상부틀(207)과 연동되는 패드(209)에 의해 상기 내 패널(101)의 헤밍부 일측을 지지되도록 하며, 연속하여 상기 상부틀(207)을 하강시켜 펀치(211)에 의해 상기 외 패널(101)의 절곡된 플랜지면(115)을 완전 가압되게 하므로서, 일련의 헤밍공정을 완료하게 되는 것이다.

그러나, 상기 헤밍공정에 이용되는 종래의 헤밍금형은 그 제작과정이 2차원 금형설계 후, 이를 3차원으로 모델링하고, 재차 상기 3차원 모델에서 엔씨(NC)데이터를 생성, 가공하는 형태로 이루어지는 것이었던바, 이에 이와같은 종래의 헤밍금형의 설계는 적지않은 설계시간과 작업기간, 그리고 많은 인력을 필요로 하게 되는 등, 매우 효율적이지 못한 제조상의 문제점을 주는 것이었다.

또한, 자동차의 내,외 패널을 가공하기 위한 대형 프레스 금형, 다시말해 상기 종래의 헤밍금형의 설계는 경험이 풍부한 소수 전문가들의 의견에 절대적으로 의존해 오고 있는 실정으로서, 이에 대분분의 설계자는 전문가마다 특색이 있는 기존 설계의 사도에 가까운 작업을 행하는 것이었던바, 따라서, 이는 금형설계 불량의 악순환으로 이어질 가능성이 높은 문제점을 상존되게 하는 것이었다.

이에, 유사한 아이템 및 기능의 금형제품에 대해서는 표준화된 설계방식을 수립할수 있도록 함이 시급하게 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 종래 자동차 헤밍금형 설계의 제반적인 문제점을 해결하 고자 창안된 것으로;

본 발명의 목적은 헤밍금형에 들어가는 부품을 표준화 하고, 그 표준화된 부품과 금형구조의 관계를 정식화하여 헤밍제품의 형상과 특징에 맞추어 자연스럽게 헤밍금형 설계를 행할수 있도록 하고, 아울러 3차원으로 자동 설계된 시스템에 의해 엔씨(NC)데이터를 생성하여 바로 가공작업을 행하게 하므로서, 기존 2차원 및 3차원 직접설계에 비해 불량률을 감소되도록 함은 물론, 이와함께 설계시간 및 가공 준비시간을 대폭 단축되게 하여 작업효율을 상승시킬수 있도록 한 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법을 제공함에 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적으로는 타이밍 선도의 작성방법 및 설계요령에 기초하여 그 변수에 해당하는 부분을 변수화하고, 타이밍 선도와 링크 배치의 유기적 관계를 매개변수로 정의하여 자동설계를 구현하며, 이를 통해 가공을 위한 또 다른 모델링 없이 바로 엔씨(NC) 가공데이타를 추출하여 신속하고 정확한 금형을 제작할수 있도록 한 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법을 제공함에 있는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적으로는 자동차의 디자인 변경에 따라 새롭게 제작되어지는 헤밍금형에 있어, 상기 헤밍금형의 설계 및 제작의 난이도를 쉽게 개선되도록 하여, 일련의 금형 제작시간을 단축되도록 하고, 또한 이와같은 금형 제작시간의 단축에 따라 해외로부터의 제작수주를 확대시킴과 동시에 설계작업의 신뢰성을 향상시킬수 있도록 한 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법을 제공함에 있는 것이다.

이에, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적 수단으로는;

하부틀 상면에 외 패널을 안착시키고, 그 안착된 외패널 상부에 내 패널을 로딩토록 한 후, 드라이버와 성형캠 그리고 패드와 펀치에 의해 상기 로딩된 내/외 패널을 가압 성형되게 하는 통상의 상업용 프로엔지니어를 이용한 헤밍금형 설계시스템에 있어서;

상기, 헤밍금형 설계시스템상에 외패널의 플랜지 라인 데이터를 추출하는 프로파일부와;

링크의 배치와 타이밍 데이터를 추출하는 링크어셈블리부와;

상기, 외패널과 내패널의 배치상태를 결정하여 이를 데이터로 추출하는 스틸레이아웃부와;

상기, 프로파일부와, 링크어셈블리부와, 스틸레이아웃부로 부터 추출된 데이터를 조합하여 전체조립도면을 생성하는 금형어셈블리부를 더 포함하게 하므로서, 달성되고;

또 다르게, 통상의 상업용 금형설계시스템인 프로엔지니어를 이용하여 헤밍금형을 설계하는 방법에 있어서;

상기, 설계방법을 외 패널의 외곽 헤밍라인 데이텀 곡선을 추출하는 단계와;

상기, 외 패널의 각 직선구간에 해당하는 예비 헤밍 펀치라인의 구간을 설정하는 단계와:

링크가 배치될 부분에 대하여 상기 외패널의 형상 데이터로 부터 단면을 절단하여 예상되는 헤밍각도와 각 구간의 헤밍 타이밍을 정하도록 하는 단계와;

상기, 헤밍라인과 외 패널의 형상 데이타를 이용하여 링크의 방향과 갯수를 설정하는 단계와;

상기, 단면을 절단하여 얻어진 헤밍각도의 정보에 따라 예비헤밍량을 결정하여, 링크 작동타이밍에 의한 가공을 코너를 제외한 전 구간에서 동시에 시작되도록하고, 이후, 코너가공을 시작되도록 구성하는 단계와;

상기, 링크의 갯수 및 위치 그리고 링크작동의 간섭을 정의하기 위하여 펀치와 롤러, 예비헤밍 펀치와 본 헤밍펀치, 그리고 패드의 관계를 타이밍 선도로 설정하는 단계로 이루어지게 하므로서, 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3a~3e는 통상의 헤밍가공 타입을 나타낸 예시도이며, 도 4a는 통상의 예비헤밍 구성도이고, 도 4b는 통상의 본 헤밍 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자동차 헤밍 자동설계를 위한 시스템 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자동차 헤밍 자동설계 시스템을 이용한 설계작업 순서도이며, 도 7은 본 발명에 적용되는 컨트롤박스의 구성도이고, 도 8은 본 발명에 의한 링크의 가공작동 관계를 보인 순서도이며, 도 9는 본 발명에 의한 선택된 보닛의 헤밍 레이아웃 구성도이고, 도 10은 본 발명에 의한 링크와 예비헤밍의 단면구성도이고, 도 11은 본 발명에 의한 링크의 작동순서와 작동조건을 나타낸 예시도이며, 도 12는 본 발명에 의한 링크와 드라이브의 조립구성도이며, 도 13은 본 발명에 의한 링크와 드라이브, 그리고 각 링크의 타이밍 선도를 나타낸 예시도이고, 도 14와 도 15는 본 발명에 의해 설계된 전체 부품의 조립 상태도를 나타낸다.

이에, 먼저 통상적인 헤밍가공의 기본적 메가니즘을 살펴보면, 헤밍이란 내 패널과 외 패널의 가장 자리 면을 접어서 결합하거나, 혹은 하나의 패널(Only Panel)에 대하여 가장 자리를 접어서 패널의 강도보강 및 외관의 품질향상을 목적으로 가공하게 되는 것으로, 그 대표적인 예로는 후술하는 도 3의 a~e와 같은 종류의 것들이 있다.

따라서, 도 3을 참조로 하면;

먼저, 도 3의 a는 일반적인 헤밍(flat hemming)으로, 이는 보닛, 트렁크에 사용되는 것이고, 도 3의 b는 내 패널이 없는 헤밍으로 주로 보강을 필요로 하는 경우에 사용되는 것이며, 도 3의 c는 샤프(Sharp) 헤밍으로 내 패널이 1.0t 이상 될 경우나 단면 반경이 적은 경우에 부분적으로 사용됨은 물론 자동차의 뒷문(Rear Door)의 일부에 적용되는 것이고, 3의 d는 비드(Bead) 헤밍으로 공차 관리가 용이하지만 제작상의 어려움이 많아 현재에는 거의 사용하지 않고 있는 것이며, 도 3의 e는 로우프(Rope) 헤밍이라 하고, 유럽에의 수출 규격 때문에 사용하게 된 형식으로, 이는 보닛의 끝단과 루프의 끝단에 사용되는 것인바, 이에 본 발명에 있어서는 전술한 일련의 헤밍종류에 있어 도 도 3의 a에 해당하는 헤밍을 기준으로 설명되는 것이다.

또한, 도 4a와 도 4b를 참조로 하면, 이는 도 4a로 도시된 바와같은 예비헤밍과, 도 4b로 도시된 바와같은 본 헤밍 2단계로 분리된다.

이에, 이러한 헤밍은 플랜지(Flange)가 있는 외 패널의 내측에 내 패널을 넣고 외 패널의 플랜지를 접은 후, 플랜지부에 압력을 가해 내 패널과 외 패널을 결합하게 되고, 이렇게 플랜지부가 성형되는 과정에서 외곽라인위치가 변화하게 되는것인바, 이는 압착 전 예비 헤밍 단계의 변화와 압착시의 변화로 구분 할 수 있는 것이고, 이에 따라 패널이 밴딩(Bending) 되면서 플랜지 라인은 제품 내측으로 밀려들어가게 된다.

따라서, 도 4a는 벤딩 중심선의 변화를 나타낸 것으로, 플랜지부의 반경 끝점 a는 벤딩 중심선의 변화를 나타내고, 이러한 플랜지부의 반경 끝점 a는 벤딩이 진행됨에 따라 점차 a'로 이동한다. 즉 코너 반경의 끝점 a 가 a'만큼 길어 졌음을 알수있다.

이때, 상기한 과정에 있어서, 형상 부족 또는 플랜지의 평균구간에서 aa'만큼이 유입되는 것으로, 만일 형상부 측과 플랜지부가 단순한 평면이라면 양측으로의 벤딩 조건이 같아질 것이고, 패널이 밀려들어오는 양 또한 같아 질 것이다.

이에, 아래 수학식1은 벤딩시 최초 중립선 a가 a'으로 밀려들어오는 크기를 나타낸다.

한편, 위의 수학식1은 형상 및 헤밍 라인이 단순한 경우에는 일치하지만 헤밍 라인이 굴곡을 가지고, 형상이 복잡한 경우에는 형상부측 강성이 플랜지부측의 강성보다 강하기 때문에 밀려들어가는 양이 적어진다.

즉, 도어의 카 라인(Car Line)부, 코너(Corner)부 등은 형상부측의 강성이 강하기 때문에 말려들어 오는 양도 적어진다.

따라서. 이와 관련하여 본 헤밍의 압착에 따른 반경의 변화, 다시말해 라인 변화량은 아래와 같은 수학식2로 계산 할 수 있는 것이다.

또한, 설계시 계산에 이용되는 예비 헤밍력 식의 통상 경험치는 =1.3 - 3.0 ㎏/㎟가 필요한 것으로, 이는 아래 수학식3과 같이 계산되는 것이다.

한편, 본 발명의 핵심적인 요지구성이라 할수 있는 일련의 자동 헤밍설계 시스템 구성을 살펴보면;

이는, 도 1로 도시된 바와같이 하부틀 상면에 외 패널을 안착시키고, 그 안착된 외패널 상부에 내 패널을 로딩토록 한 후, 드라이버와 성형캠 그리고 패드와 펀치에 의해 상기 로딩된 내/외 패널을 가압 성형되게 하는 통상의 상업용 프로엔지니어를 이용한 헤밍금형 설계시스템에 있어서;

상기, 헤밍금형 설계시스템상에 프로파일부(1)와, 링크어셈블리부(2)와, 스 틸레이아웃부(3)와, 금형어셈블리부(4)를 더 포함하게 하므로서, 구성되는 것이다.

이에, 이와같은 일련의 구성을 도 5를 참조하여 살펴보면;

먼저, 상기, 프로파일부(1)는 외패널의 플랜지 라인 데이터를 추출하는 구성으로서, 이는 외패널의 플랜지 라인을 설계하는 플랜지 프로파일 정의부(11)와;

펀치 프로파일 및 플랜지 라인과 상관관계가 있는 홀더의 설계를 위한 홀더 프로파일 정의부(12)와;

헤밍 펀치와 상관관계가 있는 내,외 패널의 배치상태를 설계하는 레이아웃 정의부(13)와;

내패널과 밀접한 관계를 갖는 패드의 설계를 위한 패드 프로파일 정의부(14)로 구성함이 바람직하다.

또한, 도 5를 참조하면;

상기, 링크어셈블리부(2)는 링크의 배치와 타이밍 데이터를 추출하는 구성으로서, 이는 링크의 배치상태를 설계하는 배치정의부(21)와;

상기, 링크의 타이밍을 설계하는 타이밍 정의부(22)와;

상기, 링크의 높이를 설계하는 높이 정의부(23)와;

상기, 링크배치에 따라 구동장치를 설계하는 드라이브 정의부(24)와;

외패널의 좌,우 위치게이지를 설계하는 게이지 정의부(25)와;

상기, 패널을 들어올리는 리프트 설계를 위한 리프트 정의부(26)로 구성함이 바람직하다.

또한, 도 5를 참조하면;

상기, 스틸레이아웃부(3)는 외패널과 내패널의 배치상태를 결정하여 이를 데이터로 추출하는 구성으로서, 이는 펀치와, 내/외 패널과, 패드의 절단조건, 조립조건, 가공조건을 고려하여 설계토록 하는 조립부 정의부(31)와;

상기, 외패널 안착용 홀더의 설계를 위한 홀더정의부(32)를 포함하여 구성토록 함이 바람직하다.

또한, 도 5를 참조하면;

상기, 금형어셈블리부(4)는 전술한 프로파일부(1)와, 링크어셈블리부(2)와, 스틸레이아웃부(3)로 부터 추출된 데이터를 조합하여 전체조립도면을 생성하는 구성을 갖도록 함이 바람직하다.

한편, 또 다르게 본 발명은 전술한 일련의 헤밍 자동설계 시스템을 이용하여 기존과 다른 특징적 설계작업이 이루어지는 것으로, 이에 이와같은 설계방법을 도 7을 참조하여 살펴보면;

이는, 통상의 상업용 금형설계시스템인 프로엔지니어를 이용하여 헤밍금형을 설계하는 방법에 있어서;

외 패널의 외곽 헤밍라인 데이텀 곡선을 추출하는 단계(S₁)와;

상기, 외 패널의 각 직선구간에 해당하는 예비 헤밍 펀치라인의 구간을 설정하는 단계(S₂)와:

링크가 배치될 부분에 대하여 상기 외패널의 형상 데이터로 부터 단면을 절단하여 예상되는 헤밍각도와 각 구간의 헤밍 타이밍을 정하도록 하는 단계(S₃)와;

상기, 헤밍라인과 외 패널의 형상 데이타를 이용하여 링크의 방향과 갯수를 설정하는 단계(S₄)와;

상기, 단면을 절단하여 얻어진 헤밍각도의 정보에 따라 예비헤밍량을 결정하여, 링크 작동타이밍에 의한 가공을 코너를 제외한 전 구간에서 동시에 시작되도록하고, 이후, 코너가공을 시작되도록 구성하는 단계(S₅)와;

상기, 링크의 갯수 및 위치 그리고 링크작동의 간섭을 정의하기 위하여 펀치와 롤러, 예비헤밍 펀치와 본 헤밍펀치, 그리고 패드의 관계를 타이밍 선도로 설정하는 단계(S₆)를 통해 이루어지도록 함이 바람직하다.

이때, 전술한 설계방법에 있어, 상기 헤밍 타이밍은 가공 구간에 필요한 링크갯수를 선택하고, 모든 정보를 그래프로 보여주며, 가공시점을 일치시키거나 간섭이 발생할 부분에 대한 사전 정보를 일괄적으로 표시되게 하는 구성, 즉 도 8로 도시된 바와같은 컨트롤박스에 의해 이루어지게 하는 것이고;

상기, 링크의 가공작동 관계는 도 8로 도시된 바와같이 가이드 포스트 삽입개시 과정과;

패드접촉 과정(10)과;

예비헤밍 펀치 작동개시 과정(20)과;

예비 헤밍 가공개시 과정(30)과;

예비 헤밍 가공 완료과정(40)과;

예비 헤밍 펀치 리턴 개시과정(50)과;

예비 헤밍 펀치 리턴 완료과정(60)과;

본 헤밍 개시 과정(70)과;

본 헤밍 완료과정(80)을 순차적으로 반복되게 하므로서, 이루어지는 것이다.

따라서, 전술한 바와같은 일련의 시스템 구성 및 설계방법으로 이루어지는 본 발명에 따른 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법을 정리하여 살펴보면 다음과 같다.

(1) 헤밍 라인 설계

먼저, 아웃 패널의 외곽 헤밍 라인의 데이텀 곡선을 추출한다.

각각 직선의 구간에 해당하는 예비 헤밍 펀치라인의 구간을 설정한다.

예비헤밍의 펀치의 구간을 정할 때는 각각의 펀치 작동방향과 겹치치 않도록 설정한다.

따라서 링크의 개수는 예비헤밍 펀치의 길이에 따라 정해지며 또한 모서리의 구조 및 방향에 따라 링크의 개수가 정해진다.

도 10을 참조로 하면, 이는 선택된 보닛의 헤밍 레이아웃 구성으로서, 이와같은 구성은 각각의 예비헤밍 구간과 링크의 배치 및 링크개수 그리고 단면의 최소 링크까지의 거리 점에서의 단면을 표시하고 있다.

따라서, 이 정보에 의해 2절 링크와 4절 링크를 선택할 수 있으며 동시가공 부분과 순차적으로 가공되어야할 부분을 알 수 있는 것이다.

(2) 프로그램

또한, 헤밍라인과 외 패널의 형상 데이터를 이용하여 링크의 방향과 개수를 정하는데 이것을 설정하기 전에 먼저 링크의 타이밍을 선정하기위해서 링크가 배치될 모든 부분에 대해 형상 테이터로부터 단면을 절단하여 각각의 예상되는 예비헤밍 각도와 각 구간의 헤밍 타이밍을 정하도록 한다.

이에, 단면에서 얻어진 플랜지 각도의 정보에 따라 예비헤밍량이 결정되며, 외 패널이 좌우 대칭이면서 상하는 대칭이 아니므로 링크의 작동 타이밍은 코너를 제외한 전 구간에 대해 동시가공을 시작하고, 이후 다음 네 곳의 코너 가공을 시작되도록 구성한다.

도 9에서 외 패널 모델링 데이터와 헤밍라인으로부터 각각의 방향 N1, N2, N3은 북쪽방향, 그리고 S1, S2, S3은 남쪽방향 등으로 방위를 표시했으며 코너에 해당되는 부분은 NW, SW, SE, NE로 표기하여 구분되도록 한다.

또한, 도 9에서 평면에 표기되는 단면표시부분은 각 링크의 배치에 해당되며, 칼라 부분은 예비헤밍에 해당된다.

또한, 상기 평면에 표기되는 각 방위의 링크배치는 링크와 예비헤밍의 단면구성인 도 10으로 정보가 전달되고 각각 모든 위치의 링크 단면은 도 9와 같이 배치가 된다.

또한 이 정보는 모두 도 7로 전송 표현 되어 컨트롤 박스에 의해 간접이나 타이밍 조절을 하는 구조로 프로그램 된다.

이에, 도 11은 각 단면 및 구간의 링크의 작동 타이밍을 나타내고 있으며, 선택된 링크의 작동 순서와 작동조건들을 나타낸다.

또한, 도 7은 컨트롤 박스로서 링크를 선택하고 구간의 필요한 링크개수를 선택 할 수 있고 모든 정보를 그래프로 보여주며 가공 시점을 일치 시키거나 간섭이 발생할 부분에 대한 사전 정보를 한번에 볼 수 있도록 구성된다.

(3) 링크타이밍 조건

또한, 링크타이밍 조건은 단면으로부터 헤밍라인 끝 점이 얻어지고 이 점은 링크의 작동과 위치의 기준이 된다.

이에, 링크는 펀치가 수직으로 1행정 움직이는 동안 롤러는 2회 좌우로 움직이게 된다.

즉, 내려올 때 한번, 올라갈 때 한번 움직인다.

이때의 타이밍 선도는 펀치와 롤러 ,예비헤밍 펀치와 본헤밍펀치 그리고 패드의 관계로 형성된다.

이에, 이러한 관계는 링크의 개수 및 위치 그리고 링크작동의 간섭을 정의함에 목적있는 것으로, 이 링크의 작동은 도 8로 도시된 바와같이 (10)~(90)까지의 과정을 반복 작동되게 하므로서, 헤밍가공을 행하게 되는 것이다.

(4) 자동 설계 시스템 구성

끝으로, 본 발명에 따른 전체 시스템 구성은 도 5로 도시된 바와같음을 알수 있다.

먼저, 헤밍 금형에서는 중요한 프로파일 라인이 아웃터 패널의 플랜지 라인이므로 플랜지 프로파일을 정의하고 펀지 프로파일, 하형 플랜지 라인과 상관 관계가 있는 홀더의 프로파일을 정의 하고, 또한 상형 본 헤밍 펀치의 프로파일을 정의한다.

이때, 상기 펀치의 프로파일은 본 헤밍펀치의 스틸레이아웃과 상관관계가 있으므로 같이 정의한다.

마지막으로 내 패널과 가장 관계가 큰 패드 프로파일을 정의하면 일차적인 프로파일 정의는 모두 끝난다.

이어, 다음 과정으로 각 링크의 배치와 타이밍을 정의 해야 한다.

이에, 먼저 링크를 배치하고, 수량을 정의하고, 높이를 정의하고, 링크 배치에 따른 드라이브를 정의 한다.

그리고, 외 패널의 좌우 위치 게이지를 정의하고, 판넬을 들어 올릴 수 있는 리프터를 정의하게 된다.

따라서, 상기의 과정을 마치면 설계시 많은 시간이 소요되는 핵심 사항은 끝나게 된다.

또한, 다음 과정으로 각각의 스틸들의 레이아웃을 결정해야 한다.

이것 역시 상형의 본헤밍 펀치나 패드 스틸들은 사람이 들수 있을 정도의 크기로 절단하고, 조립조건도 고려하고, 가공조건도 고려한 레이아웃를 설계 하게 된다.

또한 하형의 아웃 패널 안착용 홀더의 설계도 함께 하여 가공을 위한 조건을 충족 시켜 주게 된다.

이에, 마지막으로 각 부분에서 설계한 것들을 모두 모아 도 14 및 도 15와 같은 전체 조립 도면을 완성하게 된다.

이상, 본 발명에 따른 자동차의 헤밍 자동설계 시스템 및 그 시스템을 이용한 금형설계방법은 헤밍금형에 들어가는 부품을 표준화 하고, 그 표준화된 부품과 금형구조의 관계를 정식화하여 헤밍제품의 형상과 특징에 맞추어 자연스럽게 헤밍금형 설계를 행할수 있도록 함은 물론, 3차원으로 자동 설계된 시스템에 의해 엔씨(NC)데이터를 생성하여 바로 가공작업을 행하게 하므로서, 기존 2차원 및 3차원 직접설계에 비해 불량률을 감소되도록 한 것으로, 이는 설계시간 및 가공 준비시간을 대폭 단축되게 하여 작업효율을 상승되게 한 것이고;

또한, 타이밍 선도의 작성방법 및 설계요령에 기초하여 그 변수에 해당하는 부분을 변수화하고, 타이밍 선도와 링크 배치의 유기적 관계를 매개변수로 정의하여 자동설계를 구현하며, 이를 통해 가공을 위한 또 다른 모델링 없이 바로 엔씨(NC) 가공데이타를 추출하여 신속하고 정확한 금형을 제작할수 있도록 한 것이며;

또 다르게, 자동차의 디자인 변경에 따라 새롭게 제작되어지는 헤밍금형에 있어, 상기 헤밍금형의 설계 및 제작의 난이도를 쉽게 개선되도록 하여, 일련의 금형 제작시간을 단축되도록 하고, 이와같은 금형 제작시간의 단축에 따라 해외로부터의 제작수주를 확대시킴과 동시에 설계작업의 신뢰성을 향상시킬수 있도록 한 것으로, 매우 유용한 기대효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims

하부틀 상면에 외 패널을 안착시키고, 그 안착된 외패널 상부에 내 패널을 로딩토록 한 후, 드라이버와 성형캠 그리고 패드와 펀치에 의해 상기 로딩된 내/외 패널을 가압 성형되게 하는 통상의 상업용 프로엔지니어를 이용한 헤밍금형 설계시스템에 있어서;

상기, 헤밍금형 설계시스템은 외패널의 플랜지 라인 데이터를 추출하는 프로파일부와;

링크의 배치와 타이밍 데이터를 추출하는 링크어셈블리부와;

상기, 외패널과 내패널의 배치상태를 결정하여 이를 데이터로 추출하는 스틸레이아웃부와;

상기, 프로파일부와, 링크어셈블리부와, 스틸레이아웃부로 부터 추출된 데이터를 조합하여 전체조립도면을 생성하는 금형어셈블리부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계 시스템.
제1항에 있어서, 상기 프로화일부는;

외패널의 플랜지 라인을 설계하는 플랜지 프로파일 정의부와;

펀치 프로파일 및 플랜지 라인과 상관관계가 있는 홀더의 설계를 위한 홀더 프로파일 정의부와;

헤밍 펀치와 상관관계가 있는 내,외 패널의 배치상태를 설계하는 레이아웃 정의부와;

내패널과 밀접한 관계를 갖는 패드의 설계를 위한 패드 프로파일 정의부로 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 링크어셈블리부는;

링크의 배치상태를 설계하는 배치정의부와;

상기, 링크의 타이밍을 설계하는 타이밍 정의부와;

상기, 링크의 높이를 설계하는 높이 정의부와;

상기 링크배치에 따라 구동장치를 설계하는 드라이브 정의부와;

외패널의 좌,우 위치게이지를 설계하는 게이지 정의부와;

상기, 패널을 들어올리는 리프트 설계를 위한 리프트 정의부로 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 스틸레이아웃부는;

펀치와, 내/외 패널과, 패드의 절단조건, 조립조건, 가공조건을 고려하여 설계토록 하는 조립부 정의부와;

상기, 외패널 안착용 홀더의 설계를 위한 홀더정의부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계 시스템.
통상의 상업용 금형설계시스템인 프로엔지니어를 이용하여 헤밍금형을 설계 하는 방법에 있어서;

상기, 설계방법은 외 패널의 외곽 헤밍라인 데이텀 곡선을 추출하는 단계와;

상기, 외 패널의 각 직선구간에 해당하는 예비 헤밍 펀치라인의 구간을 설정하는 단계와:

링크가 배치될 부분에 대하여 상기 외패널의 형상 데이터로 부터 단면을 절단하여 예상되는 헤밍각도와 각 구간의 헤밍 타이밍을 정하도록 하는 단계와;

상기, 헤밍라인과 외 패널의 형상 데이타를 이용하여 링크의 방향과 갯수를 설정하는 단계와;

상기, 단면을 절단하여 얻어진 헤밍각도의 정보에 따라 예비헤밍량을 결정하여, 링크 작동타이밍에 의한 가공을 코너를 제외한 전 구간에서 동시에 시작되도록하고, 이후, 코너가공을 시작되도록 구성하는 단계와;

상기, 링크의 갯수 및 위치 그리고 링크작동의 간섭을 정의하기 위하여 펀치와 롤러, 예비헤밍 펀치와 본 헤밍펀치, 그리고 패드의 관계를 타이밍 선도로 설정하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계시스템을 이용한 금형 설계방법.
제 5항에 있어서, 상기 헤밍 타이밍은;

가공 구간에 필요한 링크갯수를 선택하고, 모든 정보를 그래프로 보여주며, 가공시점을 일치시키거나 간섭이 발생할 부분에 대한 사전 정보를 일괄적으로 표시되게 하는 컨트롤박스에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계시 스템을 이용한 금형설계방법.
제 5항에 있어서, 상기 링크의 가공작동 관계는;

가이드 포스트 삽입개시 과정과;

패드 접촉 과정과;

예비 헤밍 펀치 작동개시 과정과:

예비 헤밍 가공개시 과정과;

예비 헤밍 가공 완료 과정과;

예비 헤밍 펀치 리턴 개시과정과;

예비 헤밍 펀치 리턴 완료과정과;

본 헤밍 개시 과정과;

본 헤밍 완료과정: 을 순차적으로 반복되게 하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 헤밍 자동설계시스템을 이용한 금형설계방법.