기구설계 실무자를 위한 블로그

※예전 자료 옮기는 중입니다.

 

기구설계를 시작하는 이를 위해 
부품이 적은 제품을 분해해서 하나씩 순차적으로 설명하겠습니다.

※조립된 이후의 내용은 부품 설명을 마친 후 할게요~

★먼저 이제품에 대해 폄하하거나 문제점을 지적하지는 것이 아님을 알립니다.
기구설계자를 위한 참고 자료이므로 이점 숙지바랍니다.


분해할 제품은 바로 이겁니다.

-USB CONVERTER PLUG-
※220V를 USB 제품의 전력으로 바꿔주는 PLUG 부분입니다.

 

비슷한 제품 많이 사용하시죠?^^

★다시 말씀드리지만 이제품에 대해 폄하하거나 문제점을 지적하지는 것이 아님을 알립니다.
기구설계자를 위한 참고 자료이므로 이점 숙지바랍니다.

자 이제 분해 할까요?
그전에 만들어진 제품을 분해해서 검토하냐면 다른 사람이 한 제품을 보면서 참고도 하고 처음 설계하는 경우에는 기구라는걸 이해를 해야 설계를 제대로 할 수 있습니다.
누구도 처음부터 바로 설계를 할 수는 없습니다.^^

- 그럼 Begin! -

스티커를 떼어내고 나사 2개를 풀었습니다.

그러고나니 이 제품이 이렇게 나누어 졌습니다.
조립 구조는 나사 두개와 후크체결 방식으로 이루어지는데 나사 두개가 주 체결 부품입니다.

 

 

사진을 보시면 아시겠지만 몸체가 두 파트로 나뉘고
회로판이 하나 그리고 회로판에 USB 컨넥터와 LED가 있군요...
회로판은 PBA라고도 합니다.
☆PCB는 'Printed Circuit Board'입니다. 회로 기판을 말합니다.
☆PBA는 'Printed Board Assembly'입니다. 모든 회로가 장착되어 완료된 기판을 말하죠~
맨 처음 설계를 시작할때 회로팀에서 말하는 PBA를 못 알아 들었던 기억이...ㅋ

제품을 구성하는 파트 이름은 개발 담당자가 정하거나 회사에서 또는 고객이 쉽게 이해하는 이름으로 정합니다.
전 이 제품에게 플러그가 달린 부분은 몸체라고 하고반대편을 커버라고 하겠습니다. 그리고 PBA ...

설명하기전 앞으로 나오게 될 몇가지 용어가 있습니다.
'부식','인서트 사출','금형의 코어/슬라이드','구베각''파팅 라인''밀핀'등!
많은 내용이 들어가네요.

★정말 간단한 용어 풀이

▶부식:제품의 면을 마치 모래같은 느낌을 낸것이라 생각하면 좋겠네요.
부식의 거칠고 부드러운 정도는 가공기를 통해서 조정할 수 있습니다.
보통 번호로 얘기합니다. ex)#14 , #10

▶인서트 사출:성형전 완성된 다른 부품을 먼저 넣어 사출하는 것으로 분해가 필요없는 부품을 만들때 사용되는데 서로 재질이 다르거나 같은 재료라도 기성품을 사용해야 하는 경우에 많이 쓰입니다.
보통 금속과의 결합이 많습니다.^^

▶코어:성형제품의 틀이라고 생각하시면 됩니다.
그리고 그 틀을 상하로 나눈거죠 ^^
그틀의 서로 만나는 선을'파팅라인'이라고 합니다.

 

▶변형 코어:hook나 특정 형상을 취출함에 있어 간섭이 생기는 부분의 경우 해당공간의 일정 범위내에서 자유롭게 움직여 형상을 만들어 낼 수 있도록 합니다.

▶슬라이드:부품의 설계상 상하로 금형을 나눈것 만으로 성형이 되지 않는 경우 해당 부위에 따로 코어 형상의 일부를 나누어 만드는데 그걸 슬라이드라고 합니다.

▶구베각:성형품은 면이 직각으로는 취출이 힘듭니다.눌러 붙어 마찰이 발생해서 사실상 강제 취출도 힘들죠.
그래서 성형품이 잘 빠지도록 각을 주는데 그걸 구베라고 합니다.
보통 1~2도 정도주는데 제품의 크기 외관 형상 등에 따라 구베각이 달라 질수도 있는데 부식이 들어가는 면은 보통의 구베각 보다 많이 주는데 보통 5도이상 권장으로 합니다.

▶파팅라인:부품의 금형에서 상/하측 코어가 나누어 지는 선을 말합니다.
파팅라인의 경우 외관에 선이 보이는 경우가 많으므로 디자인 제품의 경우 눈에 보이지 않는곳에 위치하도록 해야합니다.

▶밀핀:말그대로 제품을 성형후 취출을 위해 밀어내는 핀을 말합니다.
밀핀은 성형 제품의 내부를 밀어내어 취출하므로 가끔씩 밀핀의 자국이 외부에 표시되기도 하는데 밀핀 위치는 설계 후 금형 업체와 시방 회의를 할때 협의해야 하는 사항입니다.

★나머지는 설명하면서 추가로...오늘은 몸체만 설명합니다.^^

 
◈몸체를 볼까요?

 

회로물과 연결이되어 있지만 없다고 일단 없다고 생각하죠.
왜냐하면 잘라내고 싶지만 저걸 다시 써야하니깐요 ^^

몸체의 플러그의 금속부분이 인서트 사출된 부품이네요
붉은 선이 금속 플로그의 보이지 않는 부분입니다.

 

그리고 그 부분에 회로물을 연결했습니다.

납땜을 하신게 보이시나요?^^

이와 같이 인서트 사출의 경우 분해가 필요 없거나 서로 다른 재질이 굳게 붙어야 하는경우에 사용됩니다.
금속이 먼저 들어가고 성형을 하기 때문에 금속 주위로 성형재료가 꽉 차서 굳으면 단단하겠죠. 더 단단하게 하려면 성형재료에 덥히는 금속에 거친면을 만들거나 넓은 돌기형상을 만들면 더 좋겠죠?
하지만 그것도 비용이 추가되는 사항이니 잘 생각해서 ^^
인서트 사출은 거의 금속과 플라스틱의 결합등과 같은 곳에 많이 쓰입니다.
왜냐하면 높은 열기로 성형을 하기 때문에 금속외에 성형 완료된 플라스틱 같은게 먼저 들어가면 녹겠죠?^^

★인서트 사출이 되는 부품의 금형 데이터는 인서트 사출품이 포함되어 있는 데이터를 금형 업체에 줍니다. 처음 설계 할때부터 하나의 데이터에 포함하고 설계를 진행합니다.
이건 기본이죠.왜냐하면 플러그 금속이 들어가는 부분에 대해서 금형 업체도 알아야 삽입 될수 있도록 가공할테니깐요.
그리고 이 제품과 같이 납땜이 성형 후에 내측에서 진행되는 경우에는 납땜하는 공간까지 생각해서 내측의 구조를 설계합니다. 자신이 납땜하며 필요한 공간을 예상하는 것도 좋겠죠?
★기구설계는 자신이 만든다는 생각으로 설계해야 합니다.
그래야 제품이 제대로 나오고 다른 사람에게 설명을 할수도 있습니다.
자신도 조립하기 힘든 제품은 만들어봤자죠 ㅋ

자 이제 옆을 볼까요?

 

각이 진게 보이나요?
붉은 선이 구베각이 적용된 부분이고 ★푸른선이 파팅라인입니다.
구베각이 파팅라인을 기준으로 서로 반대로 들어간게 보이시죠?
파팅라인을 기준으로 아래 위로 코어가 위치하므로 서로 빠지는 코어쪽으로 구베각이 적용되서 그런겁니다.
가장 무난한 구조의 파팅라인이죠.

 

 

그리고 나사가 들어가는 부분을 확대하면 이렇습니다.

 

나사 두개가들어가는 구멍이 보이나요?
이부분의 경우 코어에 형상을 만들어 구멍을 만드는게 아니라 코어에 원형 핀을 박아서 형상을 만듭니다.
이유는 구멍의 크기를 키우거나 줄이는 경우에 원형핀을 바꾸어 조정하는게 더 쉽기 때문입니다.
하지만 상당히 작은 원형 구멍을 원할 경우에는 코어에 형상을 만들기도 합니다. 하지만 그런일은 거의 없죠.
왜냐하면 그렇게 작은 핀은 몇번 성형하고 나면 부러지거나 찌그러져 있으니까요~
금형 업체에서도 잘 안하려고 할겁니다. ㅋ
★구멍의 크기는 규격집을 참고 해도 되지만 실제 적용되는 나사를 실측해서 구멍의 크기를 정해도 됩니다.
저 같은 경우 기성품은 30개 이상 실측해서 최고 상한치와 최저 하한치를 기준으로 적용합니다.
중요 부품의 경우 제조사 도면에 상대물의 권장치수가 있는 경우도 있으니 참고하세요^^ 

그리고 이 부분에 변형코어가 적용되었습니다.

 

 

내측이 아니라 반대측으로 변형 코어가 적용됩니다.

 

상/하로 나뉘는 코어로는 직각으로 있는 사각 홀의 성형이 되지 않겠지요?
그래서 사각 형상의 성형이 가능한 만든 변형코어를 따로 만들어 사출성형합니다.
이 부분은 금형업체에서 구조적으로 알아서 해주지만 금형업체에서 금형 구조를 잡을 때변형 코어에 의해서 다른부분에 영향이 가지 않는가를 검토하면 됩니다.^^
적어도 이런 구조는 문제는 되지 않습니다. 조립되면 보이지 않는 부분이므로 강도에 대한 부분과 조립에 대한 부분을 생각해주시고기구  설계를 하면 됩니다.
그리고 한가지 더

 

리브가 들어간게 보이나요?
이 제품은 후크 방식으로 체결되므로 유연성과 강도를 동시에 가져야 됩니다.
유연성을 위해 살두께를 얇게 한 부분은 강도가 약해지기 마련인데 그걸 보강하기 위해 리브를 만든겁니다.
그럼 유연성은 유지하고 해당부의 강도는 올라갑니다.
★리브의 두께는 제품의 살두께의 60%이하로 권장하는데요.
예를 들어 제품의 두께가 1mm이면 리브 두께는 0.6mm가 됩니다.
하지만 리브 높이가 높아질수록 두께 또한 비례로 작아져야합니다.
이유는 리브가 제품의 두께보다 두꺼우면 성형후 제품이 식으면서 리브가 있는 쪽으로 수축이 일어나 제품 외관이 나빠집니다.
그걸 우리는 '빨린다'ㅋ 라고 표현하는데, 멋진 외관의 자동차를 콕 찍었다고 생각해 보세요...기가 막히죠 ㅋ
리브는 설계 후 경험자에게 문의하거나 실폐 사례집을 확인하면서 참고 하는게 좋습니다.
리브를 그냥 대충 세우면 큰일 나요~


★리브는 강도를 보강하는 부분이므로 다양한 제품을 참고하면서자신의 경험을 올리세요...리브가 안들어가는 제품은 플레이트 말고는 거의 없습니다.ㅋ

그리고 부품은 금형이 동시에 몇개를 찍어내는데 그걸 'Cavity' '캐비티'라고 합니다.
그리고 성형품에 번호가 매겨집니다.잘 보이지 않으시겠지만 붉은 선안에 '1'이라고 되어있습니다.

이건 캐비티 중에서도 1번을 의미합니다. 캐비티가 8번까지 있으면
성형되어진 부품이 각각 1~8번까지 있는겁니다.

이건 금형비와 사출 단가,생산량 산출시 필요한 부분인데 그 외에도 캐비티가 많을수록 크기에 미세한 차이가 있습니다.
차이가 크게 발생하는 부품을 골라내는 데도 이용되죠. 그리고 상대물과의 결합시 오차가 큰걸 골라내는 경우에도 사용됩니다.

그리고 위의 이미지에서 푸른선이 보이시죠? 그 부분은 게이트입니다.
성형품을 만들기 위해 재료가 주입되어 형상이 만들어지기 시작하는 곳입니다.
간단히 설명하면 비누방울 놀이 해보셨나요?
비누방울을 만들때 빨대에 비누액을 묻혀 불면 빨대 끝에서 비누방울이 만들어 지기 시작하죠? 바로 빨대 끝부분이 게이트! 그리고 빨대가 '러너'라고 생각하시면 됩니다.

위의 제품은 성형 후에 사람이 수작업으로 러너를 잘라낸건데 핀게이트를 적용해서 저절로 러너가 제거되는 금형도 있습니다.
비싼 금형은 아니지만 위의 제품 금형 보단 비싸죠^^

아래의 붉은 선은 PBA를 받치는 리브입니다.

리브 설계는 위에 설명 드린걸 참고하시면 됩니다.
그럼, 위의 그림의 리브는 딱 봐도 제품의 두께 보다 두껍죠? 높이도 있는데...
왜일까요? 그건 바로 제품이 저가이고 플러그를 콘센트에 결합했을때 보이지 않는부분이라 수축에 대한 미관상의 문제가 적기때문에 이렇게 설계한 것으로 보입니다.
이처럼 제품의 가격에 맞게 기구 설계하는 것도 중요하지만 프로라는 생각으로 기구 설계를 하는 것도 중요합니다.

★PBA를 받치는 부분이므로 설계시 고려해야할 점은
1)회로물이 먼저 있는경우에는
회로물과의 간섭과 납땜이 된 부분의 간섭은 없는지 확인 후 설계하고
2)회로물이 나중에 진행되는 경우에는 회로담당에게
회로물 실장 금지 구역을 문서화해서 전달해 주어야 합니다.
협업도 중요합니다. 결국 안좋은 소리 듣는건 기구설계자니까요~-.-;

◈살빼기를 볼까요? 

 

 

붉은 선안의 살빼기는 USB를 잡아주기 위한 위치이므로 폭을 넗히고 바캍에서 발생하는 수축을 방지하기 위해살빼기를 준겁니다.
쉽게 설명하면 리브를 보강한다고 생각해도 되겠죠?
살두께와 높이를 외관 수축이 적은 범위내로 설계하면 USB를 잡아주면서 강도도 보강됩니다.

마지막으로 위와 아래의 이미지에서 군데군데 원형으로 낮게 올라온 부분과 원형으로 살짝 들어간 부분이 보이나요?

 

바로 밀핀 자국입니다. 제품을 밀어내는 핀의 자국입니다. 좀 크죠?ㅋ
이렇게 크고 형상이 뚜렸하게 보이는 경우는 저가의 제품이라서 이런겁니다. 고가의 경우 외관에 영향을 줄 수 있으므로 거의 면과 일치하게 만듭니다.
위의 제품이 싸구려라는 말이 아니라 말 그대로 정가의 제품이기 때문입니다. 저가를 고가처럼 만들면 손해니깐요...

오늘은 몸체만 설명드렸습니다.
도움이 되셨기를 바랍니다.


※빠진 부분이 있을지도 모릅니다. 설명이 부족한 부분이 생겼을지도 모릅니다.
만일 궁금하신 점이 있다면 댓글 주세요!

Comment +3

  • jelly 2019.03.20 17:05

    안녕하세요. 기구설계관련하여 공부중인 1년차 백수입니다. 유익한 블로그감사합니다. 이번 포스팅에서 변형 코어와 슬라이드에대한 설명을 해주셨는데
    무슨차이가 있는건지 알려주실수있을까요? 비슷한 원리로 이해해도 되는건지 궁금합니다.

    • 윔지 2019.03.28 10:40

      안녕하세요 답글이 늦었네요...방문 감사합니다. 변형 코어와 슬라이드는 언더컷(측면의 홀, 후크의 돌출 부 등...)을 해결하는 것으로 같은 개념으로 이해하시면 될 것 같습니다. 다만, 변형코어는 제품 내측의 형상 구현을 목적으로 취출 시 코어를 밀어내주는 역할을 합니다. 변형 밀핀이라고 하지요. 감사합니다.

  • kimji 2020.10.13 15:08

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