Die & Mold for Mass Production 금형과 대량생산기술 Associate Professor Su-Jin Kim School of Mechanical Engineering Gyeongsang National University 1

Configuration of Automobile Roof Module Cockpit Module Front End Module Rear Chassis Module 종합공업 : 철강, 화학, 전자, 고무, 섬유 등의 재료를 사용해 수만 개의 부품을 조립하여 완성차 만드는 조립 산업 Seat Module Steering Module Front Chassis Module Door Module

Module suppliers Cockpit Module Cluster Air Bag MF Switch Navigation [모듈 공급업체] 현대모비스 한라공조 Cluster [생산업체] S&T대우 유니크 [생산업체] 현대모비스 현대EP 세원정공 덕양산업 동국실업 Instrument Panel Air Bag [생산업체] 현대모비스 S&T대우 칵핏 모듈  각종 계기판, 오디오, 공조시스템, 스위치, 에어벡 MF Switch Navigation Car Audio [생산업체] 대동 [생산업체] 현대모비스 S&T대우 팅크웨어 [생산업체] 현대모비스 대성엘텍

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Module suppliers Powertrain Module Engine Transmission [모듈 공급업체] 현대모비스 한라공조 Engine [생산업체] 현대모비스 모토닉, 지코 화신, S&T대우 한국프랜지 SJM, 현대EP Transmission [생산업체] 현대위아 S&T중공업 에스엘 경창산업 파워트레인 : 엔진에서 발생된 동력을 바퀴까지 전달하는 일련의 장치 : 엔진, 변속기, 추진축, 종감속 장치 포함

Domestic Production

Avante MD Avante MD 2012년 358,524대 생산 2012년 아반떼: 1분에 1.5대 생산

Mass Production 차체 공정 용접 공정 조립 공정 도장 공정 자료: 한국자동차 공업협회 자료: 한국자동차 공업협회

Sheet Metal Forming 판재 성형 Mass Production Sheet Metal Forming 판재 성형 10

Sheet metal forming (판재성형) Sheet metal forming is a processes that shape a piece of sheet metal into the desired part through shearing(전단) and deformation(성형). It is also called pressworking, press forming, or stamping. Sheet metal can be cut, bent, and stretched into a nearly any shape. Material removal processes can create holes and cutouts in any 2D geometric shape. Deformation processes can bend the sheet numerous times to different angles or stretch the sheet to create complex contours. Sheet metal fabrication processes can mostly be placed into two categories - forming and cutting. Forming processes are those in which the applied force causes the material to plastically deform, but not to fail. Such processes are able to bend or stretch the sheet into the desired shape. Cutting processes are those in which the applied force causes the material to fail and separate, allowing the material to be cut or removed. Most cutting processes are performed by applying a great enough shearing force to separate the material, and are therefore sometimes referred to as shearing processes. Other cutting processes remove material by using heat or abrasion, instead of shearing forces.

Automotive Stamp Die (프레스 금형) Process: Drawing → Trimming → Hemming → Punching 자동차의 차체 패널은 드로잉(drawing), 트리밍(trimming), 헤밍(hemming), 펀칭(punching) 등 통상 3~4단계의 프레스 공정을 거쳐서 만들어진다. 트림 다이, 피어스다이 중간공정 또는 최종 프레스 공정에서 제품을 필요형상으로 만들기 위하여 전체 둘레 또는 부분 적으로 스크랩(scrap))부분을 절단하는 가공 틀을 트림 다이(trim die)라 하고 가공재료에 구멍을 뚫는 금형을 피어스 다이(pierce die)라고 한다. 피어싱 가공은 상형다이에 펀치 리테이너 (retainer)와 피어스 펀치 (pierce punch)를 설치하고 하형 다이에 버턴다이(button die)를 설치 하여 가공재료에 구멍을 뚫는 작업이며, 뽑힌 부분이 스크랩이 되고 뚫린 구멍이 제품 역할을 하게 된다. 프레스 기계에 의한 피어싱에 있어서는 동시에 여러 개의 구멍을 뚫을 수 있지만 여기에는 제작 조건도 따른다. 이러한 가공들은 가공면이 기울어졌거나 형상에 따라서는 옆에서 절단해야 할 경우에는 고도의 기술을 필요로 하는 전단(shear)가공의 하나이다. http://www.youtube.com/watch?v=ydoEJnwMlnk

Draw Die Blank holder Lower die 드로우 금형(draw die)의 구조는 제품 성형을 위한 상형(upper die)과 하형(lower die), 그리고 판재를 붙잡아주는 블랭크 홀더(blank holder)로 구성된다. Lower die

Draw Die lower die (b) blank holder (c) upper die (d) die assembly • 쿠션 핀(cushion pin): 프레스 하부 베드(bed) 위에 위치하여 일정한 압력으로 블랭크 홀더를 밀어 성형이 가능하도록 하는 봉 형태의 핀. • 핀 후크(pin hook): 금형을 반전 또는 이송하기위해 설치된 구조물. • 유 클램프(U clamp): 금형을 프레스 장비에 체결하기 위해 사용되는 홈 형태의 구조물. • 로케이션 슬롯(location slot): 금형의 조립 시 대각선 방향으로 설치하여 공차만큼의 움직임을 주어 금형의 완만한 조립을 돕는 구조물. • 삼각 리브(triangle rib): 금형 구조에서 취약부위에 보강용으로 쓰기 위해 설치하는 구조물. • 다이 페이스(die face): 판재의 주름 및 기타 성형불량 현상을 제어하는 면으로서 제품 형상면을 제외한 펀치의 상단면. • 웨어 플레이트(wear plate): 상형 다이와 블랭크홀더, 하형 펀치와 블랭크 홀더 사이에서 블랭크홀더가 상하로 움직이는 것을 안내하면서 윤활 역할을 하는 부품. • 가이드 힐(guide heel): 금형의 상형과 하형 또는 상형과 블랭크 홀더를 조립할 때 상호간의 정확한 위치를 잡아 결합시키고, 또한 결합 시 각 금형 사이에 발생하는 밀림을 방지하거나 완화시키기위해 설계되는 구조물. • 게이지(gauge): 금형에 사용하는 안내판 또는 위치 결정 장치로 패널의 위치를 결정하고 판재(blank)의 투입유무 감지하는 장치.

Automotive Die Machining

Transfer Die (트렌스퍼 금형) The large sheet metal part is transferred to next station after an operation by transfer machine. http://www.youtube.com/watch?v=MTPQfEwxtf8&hl=ko

Progressive Stamping Die Multiple operation such as punching, bending, blanking. http://www.youtube.com/watch?v=BDIYBloDydM&hl=ko

Roll forming Roll forming: Metal strip is bent as it pass through series of rolls. Roll bending: Cylindrical shaped produced from plate. Roll forming, sometimes spelled rollforming, is a metal forming process in which sheet metal is progressively shaped through a series of bending operations. The process is performed on a roll forming line in which the sheet metal stock is fed through a series of roll stations. Each station has a roller, referred to as a roller die, positioned on both sides of the sheet. The shape and size of the roller die may be unique to that station, or several identical roller dies may be used in different positions. The roller dies may be above and below the sheet, along the sides, at an angle, etc. As the sheet is forced through the roller dies in each roll station, it plastically deforms and bends. Each roll station performs one stage in the complete bending of the sheet to form the desired part. The roller dies are lubricated to reduce friction between the die and the sheet, thus reducing the tool wear. Also, lubricant can allow for a higher production rate, which will also depend on the material thickness, number of roll stations, and radius of each bend. The roll forming line can also include other sheet metal fabrication operations before or after the roll forming, such as punching or shearing. Roll forming Roll bending SME: http://www.youtube.com/watch?v=xGLHjyPdDBI Com: http://www.youtube.com/watch?v=44XD5mZoM_0&hl=ko

References 삼도프레스: www.samdopress.co.kr 장비 AMADA: www.amada.co.kr 장비 IDETEC: www.dietec.co.kr 프래스금형