3D CAD기반 설계자동화 사례- NX, CREO 기반

임기수 수석

LG전자 생산기술원

Contents

2. 설계자동화

2-1. Concept

3. 양산성검증 (DFM)

4. Summary

1. 개발지원 IT 시스템

3-1. DFM TRM

2-2. MD Template 구성

3-2. DFM 구성

- 설계시방 정보화- Knowledge 관리- 실패사례 관리

- 표준 부품/형상 Lib(설계기준 Guide)

- CAD사용 역량향상- 협업Process 정립

설계Process 고도화PDM*

- 금형고려 설계- 양산성/조립성 설계- 공차설계- 기구/회로 통합 검증

기구/회로 Data통합관리

- 설계해석 Tool 운영(기술별)

- 해석전문가 육성- 설계자향 CAE- 성능예측(PES)

설계 자동화 선행검증

양산

(생산방식)

ModularDesign

(Platform)

ModularDesign

D/B

지식기반 설계 검도 자동화

D2E**

외관 디자인 금형 제작상세설계

FeatureLibrary

부품Library

도면(2D)

DFM***

ECO 원인정보 / 생산정보

*PDM: Product Data Management **D2E: Design to Engineering ***DFM: Design For Manufacturing

****MES: Manufacturing Execution System

선행개발

주)

MES****

PDMMES연계

1. 개발지원 IT 시스템

1

2

2. 설계자동화

표준 3D 설계 Template을 기반으로 설계가 자동화, 모듈화 되어 설계

Speed와 완성도가 향상됨

Figure 1 [3D CAD기반설계자동화개념]

설계 품질

향상

설계

Speed-Up

부품/모듈제품구조 표준형상

3D 모델 Template 구축

템플릿검색

3D CAD 편집설계 환경 구축

전용UI

설계 Rule 검증

설계 Rule

NG

OK

자동설계 자동계산 위반검출

3

2-1. Concept - 설계 Template

Type Form Frame Document CAD 모델

Template

Reuse

width

heightdiameter

• 표준화된 모양이나 양식을 틀로 만든 것

• 재활용을 통해 빠르고 정확하게 업무를 진행할 수 있게 해 줌

제품 개발자가 설계 표준을 쉽게 호출하여 쓸 수 있도록 만든 설계 Template임

•반복되는 설계 도면 시방

- 같은 사유의 설계 도면 시방 재발

추가적인 비용 발생

- 인터페이스 및

고정/변동구조의

표준화

•설계 시간 과다

- 복잡한 형합 형상 설계

- 반복적 형상 설계- 표준 설계 Guide를 제공

Ex) 성형단 파손

- UI상 Spec./치수 입력 시

형상 자동 생성

Master DB

3D 모델구조 표준화

설계 Guide

System UI1)

변경 Logic

MD Template System

설계 Guide Pop-up화면

+

+

+

Issue Modular Design Template

2-1. Concept - Modular Design Template (MDT)

4

1) UI: User Interface

MD Template은 아래와 같이 4개의 type으로 구분됨

2-2. MDT 구성

5

Feature Part Module Layout

대상Part 내 특정 부위의

표준 형상

Part의 외곽 및

표준 형상

Part 간 표준 인터페이스(Part Template 포함)

모듈 간 표준 인터페이스

(Module Template 포함)

이미지

2-2. MDT 구성 - 적용효과

6

재사용을 통하여 효율적으로개발 업무를 추진할 수 있음효율 증대

설계 지식 구조 강성

양산성 필드 불량 MD Template 개발

가치 증대 비용 절감

리스크 감소

개발 업무의 효율 증대로 확보한여력을 부가가치 창출 작업에 활용

현재까지 최상의 상태를 기반으로표준화하였기 때문에 설계 오류등이 적음

리스크 감소에 따른 품질 향상 및금형 시방 비용 감소

• 개발 효율 증대

• 리스크 감소표준화 재사용

표준화 및 표준 구조의 재사용을 통해 개발 효율 증대, 리스크 감소 등의 효과를 볼 수 있음

7

3. 양산성 검증(DFM: Design For Manufacturing)

양산성 선행 검증 Tool을 이용하여 더 빠른 설계, 더 향상된 설계 품질

확보를 통한 제품 개발 경쟁력 강화.

양산

품질 향상

제품 강도

외관 품질

금형 적합성

조립성/작업성

3D 도면 검도 시간

도면 수정 시간

금형톤수 산출 시간

Time to Market

검도

Speed-Up

Cost

최소화

금형 개발 비용

금형 수정 비용

생산 조립 비용

품질 실패 비용

3D 설계 도면 양산성/조립성 자동 검증 Report

Figure 2 [3D 기반설계검도 Process]

8

3-1. DFM TRM

살두께

Mold정적 간섭 표준 형합부

동적 Ass’y

동적 간섭

간격

Press

경사코어

Bending

Assy

공차기반구축

표준 도면 공차 설계Template

43210-1-2

규격 하한 규격 상한

규격 하한 -2

목표값 *

규격 상한 2

표본 평균 1.37333

표본 N 90

표준 편차(군내) 0.934894

표준 편차(전체) 1.17586

공정 데이터

Cp 0.71

CPL 1.20

CPU 0.22

Cpk 0.22

Pp 0.57

PPL 0.96

PPU 0.18

Ppk 0.18

Cpm *

전체 공정 능력

잠재적(군내) 공정 능력

PPM < 규격 하한 11111.11

PPM > 규격 상한 222222.22

PPM 총계 233333.33

관측 성능

PPM < 규격 하한 154.13

PPM > 규격 상한 251330.76

PPM 총계 251484.89

기대 성능(군내)

PPM < 규격 하한 2060.05

PPM > 규격 상한 297036.76

PPM 총계 299096.81

기대 성능(전체)

군내

전체

상단전면단차의 공정 능력

3D 치수공차

설계자향

3D 공차해석

3D도면기반

작업동작기반

체결 강도 체결 방향

단품 검증

Ass’y 검증

동적 Ass’y 검증, 공차

조립성 및 작업성 평가

최소 Gap

공차설계

작업 부하 조립 시간

추진단계

2012

2013

2015 ~

2014

기술성숙도

9

3-2. DFM 구성- 몰드 금형 검증 Rule

항목 상세항목허용범위

단위Rule 값

ABS PP GPPS HIPS MIPS PC(투명) POM PCTG

제품살두께

살두께Min ~ Max

기본(±min,

max)

mm2.5

(±0.3)*** *** ***

2.5

(±0.3)*** *** ***

금형강도금형박막부높이에따른두께

Min mm 0.3 x H(높이)

Rib

Rib 높이 Max

mm

4*T *** *** 4*T *** *** 3*T ***

Rib 두께Min *** 0.4*T *** *** 0.4*T *** *** ***

Max *** *** 0.7*T *** *** 0.5*T *** 0.6*T

Rib의 Base R Min 0.3

Boss

(Φ별,

Screw종류)

Tapping Screw M3 M4 M5 M6 참고

외경(ΦD) mm 7.5 ** ** 10

내경(Φd) mm ** 3.4 ** 5.4

높이(L) Max mm 30 ** ** **

구배일반(비부식면) Min

각도1 ** 2 ** 1 ** ** **

부식면 Min 창성정밀부식 – 일반부식기준표에준함.

H

Min

＊T : 기본살두께(Nominal Wall Thickness)

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3-2. DFM 구성 - 검증결과

살두께 검증 Rule(허용 범위)에 벗어난 문제 부위를 자동 검출, 3D 도면 상에 표시해줌으로

검도 정확도 향상, 검도 시간 절감이 가능함.

hr

hr

11

3-2. DFM 구성 - Press 금형 검증Rule

항목 구축내용 Rule 항목

Rule 값

기본안(일반 Rule)

경강 연강 황동 알루미늄

Hole

Diameter(재질별)둥근구멍(Min) 1.3*T *** *** 0.8*T

각구멍(Min) *** *** 0.7*T ***

Spacing(간격)둥근구멍(Min) 2*T ↑ 0.8mm↑

각구멍(Min) *** ***

Edge (Notching) Min 2.5*T ↑

Bending 거리 Min h = r + 1.5*T ↑

Slot

Width(폭) W(Min) 1.7*T ↑

Length(길이) L(Max) *** ↑

Edge (Notching) A(Min) *** ↑

Bending 거리

L = 23mm ↓ 경우 h = r + 2*T ↑

L = 25~50mm *** ↑

L = 50mm ↑경우 ***↑

NotchingWidth(폭) W(Min) W = 3*T ↑

Length(길이) L(Max) *** ↓

Notching 간격은각 구명간격과동일W

L

L

L

WA

12

3-2. DFM 구성 - 검증결과

Cutout/Notching distance

Cutout/Cutoutdistance

Hole/Cutoutdistance

Hole/Cutout과 Notching간 거리 검증 실행 예

13

3-2. DFM - 설계검도 적용 Process

설계자

검도자

(P/L)

합의자(연구

기획)

< 결과 창 >

< UG NX 메뉴 >

도면 완성

DFM 검증,도면 수정

DFM 기반검도 수행

DFM 검증

여부 확인

최종 검증결과 등록

YesDFM 검증

결과 확인

Yes 도면 최종합의

도면 최종승인

Yes

도면 승인요청

3D CAD

DFM

DFM

DFM

DFM DFM

PDM

PDM

PDM

DFM 기반금형 심의

최종도면 수정

금형CEDFM

① 설계 Speed 향상 ② 표준 설계 완성도 향상

▶ 냉장고, 에어컨, 세탁기, TV, 모니터, Audio, Mobile, 키친패키지 등 적용

표준 및 공용 설계 Template을 쉽게활용함으로써 개념설계부터 상세설계까지 일관되고 빠르고 정확하게설계할 수 있습니다.

표준화된 설계 Template과 검증으로설계품질을 향상 시킵니다.

③ 설계 역량 향상 ④ 설계 수정 최소화를 통한 비용 절감

전문가 설계 방법을 시스템에 담아초급 설계자도 전문가 수준의 설계를할 수 있도록 지원합니다.

설계 표준 위반을 개발단계에 선행검증하고, 휴먼 에러를 방지하여 제조, 양산 단계의 품질비용을 줄여줍니다.

4. Summary - 기대효과

14

• 금형/양산성 검증

<기존> <개선>

1~2 hr

5~20 min

80%↓

※ 부품 1개당

도면 검증시간 단축

<’13년> <’15년>

135 hr

10.5 hr

92%↓

• 도면 수정, ECO 작성Load 감소(DFM 관련)

※ 도면 수정,ECO 작성 시간: 1.5 hr/건

개발 시간 단축, Load 감소