단조압출인발 금형 제작 및 준비 - aiobest.com · 알루미늄 합금은 철강...

대분류/16재료 중분류/01

금속재료 소분류/03금속가공 세분류/02

단조·압출·인발 능력단위/13, 14, 04

NCS학습모듈

단조압출인발 금형 제작 및 준비

LM1601030213_16v4LM1601030214_16v4LM1601030204_14v3

[NCS-학습모듈의 위치]

대분류 재료

중분류 금속재료

소분류 금속가공

세분류

주조 능력단위 학습모듈명

단조·압출·인발

단조압출인발 생산계획단조압출인발 생산계획관리

열처리 단조압출인발 생산관리

선재가공단조압출인발 제조공정 설계

단조압출인발 제조공정 설계

판금제관 단조압출인발 금형 설계


강관제조 단조압출인발 금형 제작

분말야금 단조압출인발 금형 준비

단조성형 생산단조성형

단조성형 품질유지보수

압출성형 생산압출성형

압출성형 품질유지보수

인발성형 생산인발성형

인발성형 품질유지보수

단조압출인발 성형품 오염방지·제거 단조압출인발 성형품

후처리단조압출인발 성형품 교정·방청

11

세분류

단조·압출·인발

능력단위 학습모듈명

단조압출인발 품질관리 단조압출인발 품질관리

단조압출인발 설비 보전 단조압출인발 설비 보전

차 례

학습모듈의 개요 1

학습 1. 금형 재질 선정하기

1-1. 금형 재료의 종류 3

1-2. 금형 재료에 필요한 성질 10

• 교수・학습 방법 16

• 평가 17

학습 2. 금형 설계하기

2-1. 금형 도면의 설계 19

2-2. 금형 시방서 작성 31


• 평가 38

학습 3. 금형 제작하기

3-1. 금형 제작 40


• 평가 51

학습 4. 금형 검사하기

4-1. 금형의 검사 및 측정 53


• 평가 64

학습 5. 금형 수리하기

5-1. 금형 수리 여부 결정 66

5-2. 금형 수리 70


• 평가 76

학습 6. 금형 준비하기

6-1. 금형의 준비 및 관리 78


• 평가 84

학습 7. 금형 설정하기

7-1. 금형의 조립 및 설치 86


• 평가 96

학습 8. 시운전하기

8-1. 제품의 불량 검사 98


• 평가 108

참고 자료 110

활용 서식 111

1


학습모듈의 개요

학습모듈의 목표

최적의 단조, 압출, 인발품을 성형하기 위한 금형재질 선정, 금형설계 및 제작계획을 수립하여

제작할 수 있으며, 금형을 준비하여 생산설비에 설치, 조정할 수 있다.

선수학습

소성 변형, 소성 가공 종류, 철강 재료, 금속의 기계적 성질, CAM, 금형 설계, 측정기기 사용법,

조립용 공구 사용법, 제품의 검사

학습모듈의 내용체계

학습 학습 내용NCS 능력단위 요소

코드번호 요소 명칭

1. 금형 재질 선정하기1-1. 금형 재료의 종류1-2. 금형 재료에 필요한 성질

1601030213_16v4.1 금형 재질 선정하기

2. 금형 설계하기2-1. 금형 도면의 설계2-2. 금형 시방서 작성

1601030213_16v4.2 금형 설계하기

3. 금형 제작하기 3-1. 금형 제작 1601030214_16v4.1 금형 제작하기

4. 금형 검사하기 4-1. 금형의 검사 및 측정 1601030214_16v4.2 금형 검사하기

5. 금형 수리하기5-1. 금형 수리 여부 결정5-2. 금형 수리

1601030214_16v4.3 금형 수리하기

6. 금형 준비하기 6-1. 금형의 준비 및 관리 1601030204_14v3.1 금형 준비하기

7. 금형 설정하기 7-1. 금형의 조립 및 설치 1601030204_14v3.2 금형 설정하기

8. 시운전하기 8-1. 제품의 불량 검사 1601030204_14v3.3 시운전 하기

핵심 용어

단조, 압출, 인발, 금형 종류, 금형 재료, 기계적 성질, CAM, 설계 도면, 금형 설계, 금형 제작

계획서, 금형제작 시방서, 금형 검사, 금형 수리, 불량품

3

학습 1 금형 재질 선정하기

학습 2 금형 설계하기

학습 3 금형 제작하기

학습 4 금형 검사하기

학습 5 금형 수리하기

학습 6 금형 준비하기

학습 7 금형 설정하기

학습 8 시운전 하기

1-1. 금형 재료의 종류

학습 목표 • 고온과 높은 충격 하에서 소성 변형을 용이하게 하기 위하여 내마모성과 내충격성이

좋은 금형 재질을 선정할 수 있다.

• 공법과 금형 수명을 고려한 금형 재질 및 경도를 결정할 수 있다.

필요 지식 /

금형 재료의 종류

금형으로는 철강 재료가 주로 쓰이나 시작품, 소량 생산에는 비철 금속 및 비금속 재료도

사용한다. 단조, 압연, 인발에는 보통 STD 계열이나 SKH 계열이 주로 쓰인다.

1. 철강 금형 재료

금형에 쓰이는 철강 재료에는 탄소강, 합금강, 금형강, 고속도강, 석출 경화강 및 그 밖의

철강 재료가 사용된다.

(1) 탄소강

(가) 구조용 탄소강

SM50C, SM55C가 많이 쓰이나 치수 정밀도, 표면 광택, 내식성 등이 특별히 요구되

지 않는 플라스틱을 소량 생산할 때 사용한다.

4

(나) 탄소 공구강

가격이 저렴하고, 가공이 쉬우나 대형 금형은 경도가 부족하거나 균일하지 않아 플

라스틱 금형 재료로 STC가 주로 쓰인다.

(2) 합금강

(가) 합금 공구강

STC의 성능을 개선하기 위하여 Cr, W, V 등을 첨가하여 담금질성, 내마모성을 향

상시킨 STS 계는 STC와 STD의 중간 정도의 성질을 가지며 비교적 가공이 쉬우며

담금질 온도도 높지 않고, 담금질 변형도 작아 금형 제작이 용이하여 널리 쓰인다.

(나) 스테인리스강

일반적으로 강으로서는 견딜 수 없는 장시간의 부식이나 고온 환경에 사용하는 것

으로 가공성은 탄소강에 비해 떨어지나 부식성 가스 등이 포함된 플라스틱 제작에

널리 쓰인다.

(3) 금형강

금형강은 냉간 금형강과 열간 금형강으로 나누며, 고속도강 다음으로 내마모성이 크고

유냉이나 공랭 담금질로 충분히 경화하여 내열성, 내식성이 좋아 여러 가지 금형 재료

로 쓰이며 단조, 압연, 인발에도 널리 쓰인다.

(가) 냉간 금형강

STD 11이 주로 쓰인다.

(나) 열간 금형강

주로 사용되는 STD61은 인성이 크고, 열균열성에 대한 저항성도 우수하지만 내마모

성을 크게 하려고 침탄이나 질화 처리를 하면 열균열성에 대한 저항성이 나빠진다.

(4) 고속도강

고속도강은 절삭 공구용으로 사용되고 있는데 강도, 내마모성이 STD 보다 우수하며

Mo계 고속도강은 W계 고속도강보다 인성이 크다.

(5) 석출 경화강

담금질 후 노멀라이징 상태로 절삭 가공한 후 시효 처리에 의하여 경화될 때 치수 변

화가 작아 정밀 금형을 제작할 때 유리하며 내마모성이 우수하다.

2. 비철 금형 재료

(1) 베릴륨-구리 합금

구리에 3% 이하의 베릴륨을 함유한 합금을 정밀 주조하여 금형을 만들어 열처리하여

사용한다. 이 합금은 열전도율이 매우 좋고, 열처리에 의해 경화되며, 치수 정밀도가

높다. 또한 주조에 의하여 만들므로 기계 가공에 비하여 시간이 적게 든다.

5

(2) 아연 합금

금형에 사용하는 아연 합금은 아연에 알루미늄, 구리, 마그네슘 등을 첨가한 것으로

용융 온도가 낮아 주조하여 만든다. 깨끗한 면과 짧은 제작 기간 등의 장점이 있으나

150~200℃에서 온도 변화를 일으키므로 금형 온도가 낮은 곳에 사용해야 한다.

(3) 알루미늄 합금

알루미늄 합금은 철강 재료에 비하여 경도, 내열성, 도금성, 용접성 등이 떨어짐으로서

시작품 및 소량 생산에 주로 이용한다.

분류 강의 종류 용도

구조용

합금강

강인강

표면 경화용강

침탄강, 질화강

크랭크축, 기어, 볼트, 너트, 키축, 피스톤 핀

스플라인 축

공구용

합금강

합금 공구강

고속도 공구강절삭 공구, 프레스 금형, 정, 펀치, 금형 등

내식 ․ 내열용

합금강

스테인리스강

내열강

내식, 내열 합금

칼, 식기, 취사 용구, 화학 공업 장치 등

내열 기관의 흡기 ․ 배기 밸브, 터빈 날개 등

제트 엔진 부품, 터빈 날개 등

특수 목적용

합금강

쾌삭강

스프링강

내마멸강

베어링강

자석용 강

규소강(철심 재료)

불변강

볼트, 너트, 기어 축 등

겹판 스프링, 코일 스프링 등

크로스 레일, 파쇄기 등

롤 베어링, 전동체 (강구, 롤러 ) 등

전력 기기, 자석 등

변압기, 발전기, 차단기 커버 및 배전판 등

바이메탈, 시계 진자, 계측기 부품 등

<표 1-1> 합금강의 종류와 용도

강종상온

경도

고온

경도인성

내마

모성내열성

담금

질성

열처리

변형시장성

STD4

STD5

STD6

STD61

STD62

B

B

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A

A

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A

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A

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A

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A

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A

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A

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B

B

A

A

<표 1-2> 열간 가공용 공구강의 상호 특성 비교

6

강종내압축

강도인성

내마

모성내열성

담금

질성

열처리

변형가격 시장성

STC3

STS3

STS31

STS93

STS94

STS95

STD1

STD11

STD12

STD2

SKH9

SKH57

D

C

C

C

D

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A

B

B

A

A

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C

C

C

D

D

A

A

C

D

D

D

A

A

C

D

A

B

A: 가장 우수 B: 우수 C: 보통 D: 미흡

<표 1-3> 냉간 가공용 공구강의 상호 특성 비교

수행 내용 /금형 재료 구별-

철강의 불꽃 시험 및 현미경 검사하기

재료·자료

Ÿ 철강 시험편 (SM10C, SM45C, SCM415, STC3, STS3, STD11, STD61, SPS9, SKH51, GCD450 등),

실제 사용되는 금형, 연마제, 연마포, 부식액

기기(장비 ･ 공구)

Ÿ 그라인더, 보안경, 쇠톱날, 마운팅 프레스, 현미경, 폴리싱 머신

안전 ･ 유의사항

Ÿ 불꽃 시험을 할 때는 보안경을 착용하고 시험편이 튀어 나오지 않게 꽉 잡는다.

Ÿ 그라인더에 균열이 있으면 매우 위험하니 시험 전 꼭 확인한다.

7

Ÿ 그라인더에 스위치를 넣은 다음, 회전이 정상 속도가 될 때까지 기다려서 사용한다.

Ÿ 시험하는 부근에 다른 사람이 없나를 확인한 후 시행한다.

Ÿ 불꽃을 관찰할 때는 먼저 불꽃의 뿌리, 중앙, 끝 부분의 유선의 색, 밝기, 길이, 굵기, 개수 등을

주의 깊게 관찰해야 한다.

Ÿ 부식액이 피부에 묻지 않도록 주의하고 묻을 경우 곧 바로 씻는다.

Ÿ 시험편을 부식시킨 후 부식면이 손상되지 않도록 주의한다.

Ÿ 직립형 현미경을 사용할 때는 시편의 양면이 평행이 되어야 한다.

수행 순서

철강의 불꽃을 시험한다.

1. 시험편의 특성을 알아본다.

(1) 시험편의 명칭 및 성분을 안다.

(2) 시험편의 용도를 안다.

2. 불꽃 시험을 한다.

(1) 그라인더의 전기적, 기계적 안전 사항을 점검한다.

(2) 스위치를 넣어 그라인더의 회전 속도가 정상이 되도록 기다린다.

(3) 불꽃의 유선을 관찰하여 불꽃의 특성과 파열의 특징을 파악한다.

(4) 불꽃 시험 재료의 종류를 판단한다.

(5) 실제 금형을 불꽃 시험하여 시험편의 불꽃 시험 결과와 비교하여 재질이 무엇인지

알아본다.

시험편의 종류 시험편의 명칭 용도 및 성질 불꽃의 특징 불꽃의 모양(그림)

<표 1-4> 철강의 불꽃 시험 결과서

8

금속의 현미경을 검사한다.

1. 작업 준비를 한다.

2. 시험편을 채취한다.

시험편의 크기는 시험면의 직경 또는 대각선의 길이가 10~25mm이고, 높이가 단면 직경의

절반 정도이면 적당하다.

3. 시험편을 마운팅(mounting)한다.

시험편을 진동 펜으로 시험편 기호, 번호 또는 채취 방법 등 필요한 사항을 빠짐없이 기

입한 후에 마운팅한다.

4. 시험편을 연마한다.

(1) 연마지나 연마포가 찢어지지 않도록 시험편을 모따기한다.

(2) 한 연마지에서 다음 연마지로 옮길 때는 시험편에 부착된 연마 찌꺼기를 흐르는 물

로 세척하고 직각 방향으로 연마하여 전 단계에서 생긴 흠 자국이 완전히 없어질 때

까지 연마한다.

5. 광택 연마(polishing) 작업을 한다.

폴리싱 머신의 작동 상태를 확인한 다음 수십 초간 공회전 시킨다. 저속 회전 상태에서

물에 녹인 연마제로 연마포를 적신 다음 시험편을 가볍게 잡고 회전 속도를 조절해가며

광택 연마한다. 광택이 날 정도로 연마가 되면 시험편을 누르는 힘을 점차 제거하여 마무

리한다. 정마가 끝나면 시험편은 흐르는 물에서 탈지면으로 연마 찌꺼기를 제거하고 압축

공기나 초음파 세척에 의해 수분을 제거한다.

6. 시험편을 건조시킨다.

수세 후의 건조는 부식면의 한쪽 모퉁이로부터 건조되도록 더운 공기를 불어 가면서 건조

하거나 젖은 표면에 알코올을 약간 떨어 뜨려 바람을 불어서 말리면 얼룩 같은 것이 생기

지 않는다.

7. 시험편을 부식(etching)시킨다.

연마면에 흠이 생기지 않도록 하고, 특히 유리 접시와 연마면이 직접 닿지 않게 주의해야

한다.

8. 금속 현미경을 세팅한다.

(1) 초점을 100배로 맞추고 조직 관찰을 한다. 대물 렌즈는 타렛 전환기에 저배율로부터

순서대로 장치해 놓고 일정한 방향으로 회전하면서 고배율로 관찰한다.

9

(2) 풀림이나 불림한 재료에는 100~200배의 배율로, 담금질이나 조질 처리의 상태 재료에

는 400배 이상의 배율이 되게 렌즈를 각각 선택한다.

(3) 조직을 스케치하거나 사진을 찍는다.

9. 정리 정돈한다.

10. 금속 현미경 조직 시험 성적서를 작성한다.

시험자

소속제

품

명

재

질

명

시험기

명칭

시험일자

시험자

성명작성일자

부식액 및 부식 시간 배율

사진 시험 결과 시험 결과

특기 사항 분석

<표 1-5> 금속 현미경 조직 시험 성적서

수행 tip

Ÿ 불꽃 시험은 현장에서 재료를 간편하게 알 수 있는

방법이지만 시험 시 누르는 힘이나 조명에 따라 불

꽃의 파열의 많고 적음, 불꽃의 색 등이 달라지므로

같은 힘으로 알맞은 조명에서 시험을 한다.

10

1-2. 금형 재료에 필요한 성질

학습 목표 • 금형 가공을 용이하게 하기 위하여 피삭성이 좋은 재질을 선정할 수 있다.

필요 지식 /

금형 재료의 특징

금형 재료의 적정한 선택은 금형의 수명, 가공성, 정밀도, 가격 등에 큰 영향을 미치며, 생

산량, 제품의 종류, 금형의 구조와 부품의 기능, 성형품의 외관, 물성, 치수 정밀도 등에

큰 영향을 가져 온다.

1. 금형 재료에 필요한 조건

금형 재료에는 각각 특징이 있으며, 금형의 기능과 요구되는 내용이 다르지만 일반적인

조건은 다음과 같다.

(1) 기계 가공성이 우수할 것

(2) 핀홀, 비금속 개재물 등의 결함이 없고, 표면이 깨끗할 것

(3) 충분한 강도, 인성이 있고 내마모성이 좋을 것

(4) 연마성이 우수할 것

(5) 내식성, 내열성이 좋을 것

(6) 열팽창 계수가 적을 것

(7) 표면 가공성이 우수할 것

(8) 열처리가 용이하고, 효과가 크며, 열처리할 때 변형이 적을 것

그러나 위와 같은 조건을 전부 만족하는 재질을 구하기는 어려우므로 사용 조건에 따라

적정한 것을 선택한다.

(1) 경도, 강도, 인성 및 내마모성

금형은 경도, 강도, 인성 및 내마모성 등이 좋아야 한다.

(가) 경도 및 내마모성

경도는 내마모성과 거의 비례하나, 피삭성과는 반비례한다. 가공하기 쉬운 상태에

서 금형을 제작하여 열처리 등으로 경도를 증가시킬 수 있다. 인발 금형의 경도가

낮으면 다이 구멍이 점점 넓어져 치수가 부정확하게 된다.

11

(나) 강도

단조 금형은 내부는 인장 응력, 외부는 압축 응력이 작용하므로 여기에 견딜 수 있

는 강도를 가지는 것이 중요하다.

(다) 인성

단조 금형은 외부로부터 충격을 받게 되므로 인성이 특히 중요하다.

(2) 표면 담금질 가공성

도금, 줄무늬 가공의 표면 가공, 연질화 등의 표면 경화 처리는 마모가 심할 경우, 긁

힘을 일으킬 경우에 자주 실시한다. 줄무늬 가공은 화학 약품에 의한 부식의 일종으로

부식 온도, 부식 시간을 제어하기가 힘들고 줄무늬 얼룩 등의 결함을 가져온다. 따라

서 담금질성이 우수한 고합금계의 재료가 필요하다.

(3) 내식성

제품 재료가 금형을 부식시킬 가능성이 있는 것은 크로뮴 성분이 많은 STD11, 또는

STD61을 사용하지만, 더욱 높은 내식성을 요구할 때는 스테인리스강이나 니켈 합금인

Hastelloy 합금을 사용한다.

(4) 연마성

광학 렌즈와 같이 고도의 표면 다듬질을 필요로 하는 것은 아니지만, 일반적으로 재료

에 닿는 면은 가능한 깨끗이 연마하는 것이 바람직하다. 좋은 표면을 얻기 위해서는

핀홀, 불순물 등이 없고 충분한 경도를 가져야 한다. 또 가공이 용이해야 한다.

(5) 내열성과 열팽창

열간 단조, 압출 등에 사용하는 금형은 내열성이 우수하고 열팽창이 적은 재료를 선택

해야 한다.

2. 열간 단조용 금형 재료에 필요한 조건

금형은 단조 작업 중 고온 재료와 접촉하여 표면은 재료와의 사이에서 심한 변형을 일으

킨다. 또 충격 하중에 의해 높은 압력을 받으므로 강도와 인성이 특히 필요하다.

일반적으로 열간 단조용 금형에 요구되는 조건은 다음과 같다.

(1) 강인성

일반적으로 해머형에는 강도가 큰 재료가 프레스형에서는 경도가 큰 재료가 요구된다.

(2) 내열성

형의 표면은 고온 재료와 접촉되므로 부분적으로 고온이 된다. 또 이형재에 의해 급

랭되므로 팽창 수축이 반복된다. 열응력에 의한 피로 균열이 생길 수 있으므로 고온

뜨임 저항이 큰 내열강이 요구된다.

(3) 내마모성

재료는 금형 표면에 높은 압력이 가해지면서 유동하므로 높은 내마모성이 요구된다.

12

(4) 담금질 불변형성

일반적으로 조질 후 금형에 조각을 하지만 금형 조각 부분(임프레션)에서 경도가 필요

한 것은 열처리에 의한 변형이 적은 재료가 필요하고, 금형 조각 후 산화, 탈탄을 방

지하면서 조질을 한다.

(5) 피삭성

금형 조각이 용이하도록 기계 가공이 좋은 강종이 필요하나 방전 가공, 전해 가공에서

는 피삭성이 그리 중요하지 않다.

(6) 경제성

단조품의 수주 등을 감안하여 제품 1개당 금형비가 비싸지지 않는 재료를 선택한다.

3. 냉간 단조용 금형 재료에 필요한 조건

냉간 단조 금형에 작용하는 부하는 기계적 부하, 표면 부하, 열적 부하 등이다.

(1) 내압축 강도

냉간 소성 가공의 성형 주응력은 압축에 의한 것이므로, 가압면이 되는 펀치, 다이 등

에는 높은 압력이 작용하므로 이들의 금형은 표면 뿐만 아니라 내부에까지 높은 압축

강도가 필요하다.

(2) 인성

다발용 펀치, 압출용 펀치 등에서는 휨 응력이 작용하므로 인성이 필요하다.

(3) 내마모성

단조 재료는 금형 표면과 접촉하고 높은 압력을 받아 유동하므로 높은 내마모성이 요

구된다. SKH 57은 내마모성이 대단히 우수하다.

13

수행 내용 / 금형 재료의 경도 및 인성 시험, 재료의 선정하기

재료·자료

Ÿ 금형 또는 시험편 (STD11, STD61, SKH51 등), 사포(#400, 600, 800, 1,000 등)


Ÿ 쇠톱, 버니어 캘리퍼스, 강철자, 로크웰 및 쇼어 경도계, 샤르피 충격 시험기


Ÿ 기기를 무리하게 다루지 않는다.

Ÿ 경도 시험편은 시험면과 그 뒷면이 평면이며 서로 평행이어야 한다.

Ÿ 시험편은 로크웰 경도 시험기나 쇼어 경도 시험기에서 시험한다.

Ÿ 충격 시험기의 추의 고정 볼트 이상 유무, 브레이크의 작동 상태를 확인한다.

Ÿ 충격 시험기의 추를 올린 다음 추의 운동 범위 내에 장애물 (특히 사람)이 없는지 확인한다.

수행 순서

경도를 시험한다.

1. 로크웰 경도를 시험한다.

(1) 시험편의 재질을 확인하고, 번호가 작은 사포에서 큰 번호의 사포까지 연마한다.

(2) 하중과 압입자를 옳게 맞추고, 시편을 시료대에 놓는다. (C스케일은 150kg, 다이아몬

드 압입자)

(3) 다이얼을 돌려 SET의 위치가 바늘과 일치하도록 맞춘다.

(4) 레버를 젖혀 시험 하중으로 시험편을 읽는다.

(5) 레버를 당겨 다이얼의 눈금을 읽는다.(C 스케일은 검은색 숫자)

2. 쇼어 경도를 시험한다.

(1) 시험기를 단단한 작업대 위에 놓고 수평을 맞춘다.

(2) 시험편을 시험편대 위에 놓고 누름 핸들을 돌려 유리 실린더를 고정시킨다.

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(3) 시험편에 낙하 해머를 자유 낙하시키고 지시계의 눈금을 읽는다.

충격 시험을 한다,

1. 추 죔쇠의 이상 유무를 확인한다.

2. 시험편을 길이 55mm, 폭 10mm의 크기로 만든 후 가운데 2mm의 홈(노치)을 판다.

3. 시험기 추를 올리고 시험편을 시험기에 넣는다. 이때 노치부가 중앙에 오도록 한다.

4. 핸들을 돌려 추를 소정의 각도까지 천천히 들어 올린 후 각도를 확인한다.

5. 안전한 위치에서 추 죔쇠 레버를 당겨 추를 낙하시켜 시험편을 파괴시킨다.

6. 브레이크를 이용하여 추를 정지시킨 후 올라간 각도를 읽는다.

(1) 충격에너지 (E) = WR(cosβ-cosα)

W: 추의 질량(kg), R: 추의 회전 반경 거리(m)

α: 시험 전 추의 각도 β: 시험 후 추의 각도

(2) 충격값 (U) = 충격에너지/시편 노치부 단면적 (kg-m/㎠)

소속 조별 이름

실습 과제명 실습 일시

시험기

형식

실습 측정값

재료명: 1회 2회 3회 계 평균

W:

R:

1α각도

β각도

2α각도

β각도

3α각도

β각도

구분 1 2 3

실습

결과

E값

U값

실습 결과

분석

<표 1-6> 충격 시험 성적표

15

재료를 선택한다.

단조, 압출, 인발 금형에 필요한 조건 및 여기에 맞는 재료를 아래의 표에 작성한다.

제품의 종류 가공 방법특히 필요한

성질

요구되는 경도

또는 충격값

요구되는

금형 재료

실제 쓰이는

금형 재료

철강

열간 단조

냉간 단조

열간 압출

냉간 압출

열간 인발

냉간 인발

비철 금속

열간 단조

냉간 단조

열간 압출

냉간 압출

열간 인발

냉간 인발

<표 1-7> 각 종 금형에 필요한 조건

스케일 압입자 기준 하중 시험 하중 적용 재료

H 1/8 인치 강구 10kgf 60kgf 매우 연한 재료

E 1/8 인치 강구 10kgf 100kgf 매우 연한 재료

K 1/8 인치 강구 10kgf 150kgf 연한 재료

F 1/16 인치 강구 10kgf 60kgf 연한 재료

B 1/16 인치 강구 10kgf 100kgf 비교적 단단한 재료

G 1/16 인치 강구 10kgf 150kgf 비교적 단단한 재료

A 다이어몬드 원뿔 10kgf 60kgf 단단한 재료

D 다이어몬드 원뿔 10kgf 100kgf 단단한 재료

C 다이어몬드 원뿔 10kgf 150kgf 매우 단단한 재료

<표 1-8> 로크웰 경도의 각종 스케일

수행 tip

Ÿ 단조, 압출, 인발 금형의 재료를 선정할 때 위의 표

에서 요구되는 경도 및 충격값과 시험에서 얻은 경

도 및 충격값을 비교하여 선정에 참고하며 그 외 가

공성, 내식성, 열팽창, 경제성 등도 참고한다.

16

학습1 교수․학습 방법

교수 방법

• 각종 실제 금형 재료를 시청각 자료로 제시한 후 설명한다.

• 수행에 활용할 수 있는 기술 자료를 다양하게 갖추어 이해를 용이하게 한다.

• 웹을 통해 자료를 획득할 수 있는 방법을 설명하고, 유용한 사이트 목록을 제공한다.

• 수행 내용의 실습은 모두가 개별적으로 기능을 익히도록 한다.

• 개인의 수준에 따른 보충 학습과 심화 학습을 실시하여 학습 효과를 높인다.

• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 재료의 선정을 위한 팀 구성은 3~5 명이 1개

조가 되도록 하며, 충분한 토론을 통해 결과를 얻어내도록 한다.

학습 방법

• 각 종 실제 금형 재료를 관찰하여 다른 점을 알아본다.

• 각 종 시험편의 명칭 및 용도를 정확히 알아본다.

• 불꽃 시험을 할 때 각 시험편의 불꽃의 차이점을 자세히 관찰하고 실제 금형의 불꽃 시험을

통해 무슨 재료인가를 판별할 수 있는 능력을 기른다.

• 현미경 조직 시험을 하여 재료의 조직을 정확히 알아본다.

• 경도 시험 및 충격 시험을 하여 각 재료의 특성을 알아본다.

• 수행 내용 중 재료의 선정을 위한 표 작성 시에는 3~5 명이 모여 시험 결과, 관련 지식 등을

총 동원하여 충분한 토론을 거쳐 표를 완성한 후 실제 어떤 재료가 사용되는지 알아본다.

• 기술 자료집 및 인터넷을 통해 다양한 자료를 찾아 필요한 자료를 스크랩하는 습관을 기른다.

17

학습1 평 가

평가 준거

• 평가자는 학습자가 수행 준거 및 평가 내용에 제시되어 있는 내용을 성공적으로 수행할 수

있는지를 평가해야 한다.

• 평가자는 다음 사항을 평가해야 한다.

학습 내용 평가 항목성취수준

상 중 하


- 고온과 높은 충격 하에서 소성변형을 용이하게 하기

위하여 내모마성과 내충격성이 좋은 금형재질을 선

정할 수 있다.

- 공법과 금형수명을 고려한 금형재질 및 경도를 결정

할 수 있다.

금형 재료에 필

요한 성질

- 금형가공을 용이하게 하기 위하여 피삭성이 좋은 재

질을 선정할 수 있다.

평가 방법

• 평가자 질문


상 중 하


- 금형 재료의 특성 및 용도의 이해

- 단조, 압출, 인발 금형에 필요한 특성

- 불꽃 시험 및 현미경 검사로 재료를 판별할 때

주의 사항

- 경도 시험과 충격 시험을 하는 목적


요한 성질

- 단조, 압출, 인발에 사용되는 금형 재질의 선정 시

제일 중요한 성질

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Ÿ 평가자 체크리스트


상 중 하


- 불꽃 시험으로 강종 판별

- 현미경 시험에 의한 재료 판별

- 경도 시험, 충격 시험 수행 능력


요한 성질- 각 종 금형에 적합한 재질 선정

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 재질 선정에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충

설명을 한다.

- 각종 금형 재료의 종류와 특성을 잘 이해하지 못할 경우 실제 제품과 각종 금속 재료를

제시하여 재료의 특성을 이해하도록 하거나 각종 데이터를 제공하여 이해시킨다.

- 불꽃 시험 및 현미경 검사로 재료를 판별할 때 주의 사항을 제대로 모를 경우 실제 수행

시 다시 주의를 환기시킨다.

- 경도 시험과 충격 시험을 하는 목적을 이해 못하는 경우 수행 시 강조한다.

- 단조, 압출, 인발에 사용되는 금형 재질의 선정 시 제일 중요한 성질을 모를 경우 인터넷

등의 자료를 참고하도록 한다.

2.. 평가자 체크리스트

- 피평가자가 체크한 내용을 평가한 후 주요 사항을 표시하여 돌려준다.

- 불꽃 시험, 현미경 검사로 재료 판별이 미숙한 사람에게는 특징을 설명해 준다.

- 경도 시험, 충격 시험이 미숙한 사람은 잘 하는 사람의 도움을 받도록 한다

- 경도 시험, 충격 시험을 잘 하는 사람은 다른 시험기가 구비되어 있으면 다른 시험(예를

들면 마모 시험 등)도 하도록 한다.

- 각 종 금형에 적합한 재질 선정은 조 별로 하되 미숙한 조는 잘 한 조의 조언을 받아 작

성한다.

- 실제로 사용되는 금형을 보여주고 무슨 재료로 만들어진 것인가 알아보도록 한다.

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2-1. 금형 도면의 설계

학습 목표 • CAD/CAM을 이용하여 최적의 제품을 성형할 수 있는 금형 도면을 설계할 수 있다.

• 금형 수명과 생산성 향상을 위하여 금형 설계 시 열처리, 표면처리 여부를 검토할

수 있다.

• 작업 전에 최적의 금형 설계를 검증하기 위하여 시뮬레이션 프로그램으로 설계 공정

의 사전평가를 실시할 수 있다.

필요 지식 /

단조 금형

1. 단조의 종류

단조는 작업 방식에 따라 크게 자유 단조, 형단조, 폐쇄 단조로 구분된다. 자유 단조는 가

장 간단한 단조 공정으로 소재를 마찰이 없는 2개의 평금형 사이에 올려놓고, 압축 하중

을 가하여 높이를 감소시켜 형태를 변형하는 것이다. 원주형을 가공할 때 이상적인 변형

방법이다.

형단조에서는 소재가 한 쌍의 금형에 의해 압축되면서 금형 공동부(cavities)의 형태로 변

형되는 가공법이다. 일부의 재료는 밖으로 유출되어 플래시(flash)를 형성하는데, 단조 후

트리밍 작업으로 절단한다.

폐쇄 단조는 형단조와는 달리 플래시를 형성하지 않고, 폐쇄된 금형 공동부를 완전히 채

20

우는 공정이다. 폐쇄 단조에서는 여분의 재료를 허용하지 않으므로 원하는 치수를 얻기

위해 매우 정확한 계량이 필요하다.

폐쇄 단조는 통상적인 단조가 단조 프레스의 타발력에 의하여 제품을 성형하는 것에 반하

여 폐쇄 단조 장치라는 별도의 금형을 부착한 후 상하 금형을 작동하여 비어 있는 성형

간에 소재를 채우는 공법이다.

2. 단조 금형의 구조와 설계

(1) 단조 금형의 구조

밀폐형 단조품에서의 설계는 몇 가지 요소로 구성된다. 플래시(Flash)ㆍ분리선(Parting

Line)ㆍ필릿과 코너(Fillet & Corner)ㆍ구배(Draft Angle)ㆍ구멍과 캐비티(Hole & Cavity)

리브와 보스(Rib & Boss)ㆍ웨브(Web) 등이 그들인데 이들의 설계에 따라 제품의 품질

이 결정되고 금형 수명도 확연히 달라질 수 있다.

아래에 있는 [그림 2-1]은 단조 금형의 구조를 나타낸 것이다.

[그림 2-1] 단조 금형의 구조

(2) 단조 금형의 설계

단조 금형을 설계할 때 가장 중요한 것은 저항이 가장 작은 방향으로 재료가 흐르도

록 분산시키는 것이다. 그렇게 함으로써 금형 공동부가 적절히 채워지게 된다.

예비 성형 공정에서는 재료에 플래시가 너무 쉽게 생기지 않도록 하고, 단류선이 양호

하도록 해야 한다. 또 재료와 금형의 접촉 경계에서의 미끄러짐을 소화시켜 마모를 줄

어야 한다. 금형 모양을 설계하는 데는 단조되는 과정 동안 각 위치에서의 단면적이

계산되어야 하는데 CAD 설계 기법을 이용한다.

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[그림 2-2] 실제 단조 금형의 예

(3) 단조 금형 설계시 주의 사항

단조 금형을 설계할 때 주의 사항은 다음과 같다.

(가) 분리선은 제품의 단면이 가장 큰 곳에 둔다.

(나) 플래시가 형성된 후 남는 재료는 거터로 흐르도록 하여 과대한 플래시가 생기

지 않도록 한다.

(다) 제품을 금형으로부터 쉽게 뽑기 위한 경사각인 드래프트각은 알루미늄이나 마

그네슘 합금은 3~4°, 강이나 타이타늄 합금은 5~7°정도로 한다.

(라) 금형 공동부 내에서 금속이 부드럽게 흐르고, 금형의 수명 연장을 위해 코너나

필릿 부에 라운드(round)를 준다.

(마) 리브(rib)나 웨브(web)의 두께는 적절해야 한다.

(바) 각부의 설계는 열처리와도 상호 관련이 있다. 일반적으론 인성(Toughness)을 해

칠 수 있어 피하는 열처리를 보스 성형의 경우에서는 권장되기도 한다. 반면 어

려운 금형 공동부 성형이 수반될 때는 절대 피해야 한다.

압출 금형

1. 압출기

압출기는 다음 그림처럼 컨테이너, 램, 다이 등으로 구성되어 있다. 램이 움직이는 방향에

따라 수직형과 수평형이 있다.

수직형은 램과 다이를 배열하기가 쉽고, 생산 속도가 빠르며, 면적을 적게 차지하는 등의

장점을 가지며, 비교적 용량이 작은 것이 많으며 얇은 관의 생산에 주로 쓰인다.

수평형 압출기에서는 압출 재료가 컨테이너 하부와 접촉하고 있는 부분은 상부에 비하여

빨리 냉각하므로 컨테이너 내부를 가열하여 주지 않을 경우 불균일한 변형이 일어나 튜브

가 휘거나 두께가 균일하게 된다. 일반적으로 용량이 큰 것을 압출하는데 적합하며 봉재

나 형재의 압출에 많이 이용된다.

22

2. 압출용 다이

압출 다이에는 평면형 다이와 원뿔형 다이가 있다. 좋은 윤활 상태를 유지하면서 원뿔형

의 다이에서 다이각을 작게 하여 압출하면, 보다 적은 압출력으로 균일한 변형을 얻을 수

있다. 그러나 다이각이 너무 작으면 마찰력이 커지게 된다. 다이각이 적절치 않을 경우에

는 결함이 발생할 수 있으므로 적절한 다이각을 유지하여야 한다.

압출 공정에서는 압출기 외에도 압출 재료 가열 장치, 가열된 재료를 컨테이너로 자동 이

송하는 장치, 제품의 굴곡을 바로 잡는 교정 장치 등이 필요하다.

[그림 2-3] 실제 압출 금형의 예 [그림 2-4] 압출기의 구조

인발 금형

1. 인발의 종류

인발 가공은 가공 온도에 따라 상온에서 가공하는 냉간 인발 가공과 고온에서 가공하는

열간 인발 가공으로 나눈다. 대부분의 경우에는 냉간 인발 가공을 하나, 텅스텐이나 몰리

브데넘 등은 열간 인발 가공을 한다.

또한 인발 방식에 따라 봉재 인발 가공, 선재 인발 가공, 관재 인발 가공 등으로 나눈다.

2. 인발 금형

(1) 인발 금형 종류

인발 가공용 금형의 재료에는 공구강이나 초경 합금이 쓰이고, 가는 선의 인발에는 다

이어몬드가 쓰인다. 다이어몬드나 초경 합금은 값이 비싸므로 삽입형으로 만들어 사용

한다.

(2) 인발 금형 구조

다음 그림은 인발 가공에 사용하는 전형적인 다이의 구조이다. 도입부(bell) 부분은 윤

활제가 충분히 공급될 수 있도록 넓게 되어 있으며, 안내부(approach) 부분은 재료의

실제 지름의 감축이 일어나는 부분이다. 정형부(bearing) 부분은 재료가 다이로부터 나

갈 때 안내하는 역할을 하는 부분으로 안내부 부분이 마모될 경우 재가공하여 사용할

수 있도록 되어 있다. 출구각(back relief)은 인발 가공된 재료의 팽창을 수용할 수 있

23

게 되어 있다.

다이각 중에서 제일 중요한 것은 α로 표시된 다이 반각으로 알루미늄 및 은은 8~9°,

황동 및 청동은 5~6°, 강은 2.5~6°를 채택하고 있다.

[그림 2-5] 인발 금형의 구조 [그림 2-6] 실제 인발 금형의 예

수행 내용 / 금형의 열처리와 설계하기

재료·자료

Ÿ 금형 또는 금형과 같은 재질의 시편, 제품 및 설계 도면


Ÿ 전기 가열로, 유냉 탱크, 집게, 방열 장갑, 컴퓨터(솔리드 웍스 가능), 온도계


Ÿ 가열된 시험편을 취급하므로 화상에 주의해야 한다.

Ÿ 재료를 가열할 때 산화 및 탈탄이 되지 않도록 주의해야 한다.

Ÿ 담금질 할 때 균열 발생에 특히 유의해야 한다.

Ÿ 전기 기기를 조작 할 때에는 오조작을 절대 하지 않아야 한다.

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수행 순서

냉간 금형 공구강(STD11)의 담금질, 뜨임하기는 다음의 절차를 따라 진행한다.

1. 작업을 준비한다.

(1) 주어진 시험편을 도면에서 주어진 치수로 가공하고, 표면을 깨끗이 한다.

(2) 가공한 시험편은 경도를 측정하여 기록하여 둔다.

2. 가열로를 점검한다.

(1) 전기로 주전원을 넣어 이상 유무를 확인한다.

(2) STD11은 1030℃로 조절 장치의 조정 노브를 움직여 맞춰 놓는다.

3. 작업 시방서를 작성한다.

(1) 담금질 온도는 1030℃, 유냉하며 유지 시간은 두께 1인치당 30분 정도하고 처음에는

온도를 서서히 올려 600℃까지 가열 후 온도를 급히 올려 1030℃까지 올린다.

(2) 뜨임 온도는 600℃, 공랭하며 유지 시간은 두께 1인치당 1시간 정도한다.

4. 재료를 장입한다.

5. 재료를 지정 온도로 가열한다.

(1) 가열로의 전원 스위치를 작동하여 표시등에 불이 켜지는가를 확인 후 통전을 실시한다.

(2) 처음에는 서서히 온도를 올려 준다. 주의 할 점은 처음부터 급열을 하여서는 안 된다.

(3) 지정 온도에 도달하면 유지 가열한다.

6. 냉각을 준비한다.

(1) 냉각액으로 사용되는 기름은 충분하게 탱크에 준비하여야 한다.

(2) 기름 탱크 속의 유온이 60~80℃로 유지할 수 있도록 가열 장치 및 순환 장치를 작동

한다.

(3) 냉각액의 관리는 냉각액의 노화를 방지할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

(4) 유냉 탱크에는 물이 섞이지 않도록 주의한다.

(5) 정기적으로 냉각 능력 및 노화도 검사하여 성능 관리를 해야 한다.

7. 담금질을 한다.

(1) 1030℃로 가열 유지한 열처리 제품을 기름에 넣어 냉각시키며, 냉각할 때는 기름의

기포가 올라오는 것이 정지했을 때 공기 중에서 냉각하거나, 재료 두께 1(mm)에 대

하여 1초 동안 기름 속에 넣었다가 꺼내어 공기 중에서 냉각한다.

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(2) 담금질 액에 넣었을 때는 두꺼운 부분을 먼저 냉각시키고, 가늘고 긴 물건은 수직으

로 넣으며, 오목면이 있는 물체는 오목면이 위로 향하도록 한다.

8. 결함 유무를 확인한다.

(1) 담금질 균열이 발생했나 확인 한다.

(2) 담금질 변형의 유무를 확인한다. 담금질 변형은 가열 중(내부 응력의 해소에 기인),

보열 중(자중에 의한 처짐), 냉각 중(변태에 기인)의 3단계에 걸쳐서 나타나므로 가열

에서 냉각까지 세밀히 관찰하여야 한다.

(3) 담금질에 따른 치수의 변화를 확인한다.

(4) 냉각에 의한 변형은 판, 봉재를 한 쪽만 급랭했을 때 빨리 식은 쪽이 볼록해진다.

(5) 봉, 원주형을 균일하게 담금질 했을 때는 열응력에 의해서 구형으로 되려고 하고 변

태 응력에 의해서는 실패꼴로 되려고 한다.

(6) 담금질 얼룩 현상을 관찰한다. 담금질 얼룩은 담금질이 충분히 되지 않은 부분, 가열

시 스케일 부착, 탈탄 부분에 의해 발생한다.

9. 뜨임을 실시한다.

(1) 담금질 후 즉시 뜨임로에 넣어 뜨임 온도까지 가열 한 후 유지한다.(유지 시간은 담

금질 가열 때의 2배 정도)

(2) 노에서 꺼내 공기 중에서 냉각한다.

10. 경도를 측정 한다.

(1) 조줄로 재료의 각 부분을 밀어서 경화된 경도를 알아본다.

(2) 로크웰 경도기를 사용하여 경도를 측정한다.

11. 결과 보고서를 작성 한다.

담금질 전의 경도와 담금질 후의 경도값을 비교하여 기록한다.

12. 정리 정돈한다.

단조품 및 금형 설계 시 다음의 사항을 고려한다.

1. 설계 시 고려할 점

(1) 단조성이 용이할 것

(2) 재질적 특성을 만족시킬 것

(3) 가공 기준의 설정과 가공이 용이할 것

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(4) 경제적인 생산을 할 것

2. 설계 시 유의할 점

(1) 되도록 좌우 대칭형으로 잡고, 단조 작업 시에 가로 방향으로 작용하는 힘의 발생을

막는다.

(2) 되도록 원형 단면을 채용하여 형의 제작을 용이하게 하고 형 수명이 연장하게 한다.

(3) 살 두께의 차이를 되도록 피하고 얇고 넓은 면은 피한다.

(4) 예리한 각, 급격한 단면 변화는 피한다.

(5) 상하형 분할면은 되도록 한 평면으로 한다.

(6) 고도의 치수 정밀도가 요구되는 부분은 하나의 형으로 모아지도록 하고, 상하 형의

엇갈림 두께의 산포 영향을 피한다.

3. 상하형 분할

(1) 가능한 한 하나의 평면으로 한다. 이것은 단조 작업, 금형 제작 모두를 용이하게 한다.

(2) 가능한 형조각 깊이가 얇아지도록 한다.

(3) 되도록 모든 부분에서 그 절반이 같은 높이(대칭형)로 하는 것이 좋다.

(4) 트리밍이 쉽고 개끗하게 되도록 한다.

(5) 재료 흐름이 좋아지게 한다.

4. 라운딩

설계 시 재료 흐름을 잘 되게 하고 금형의 파손 등과 같은 불량이 줄고 형의 수명을 연장

하고자 구석진 곳이나 모서리 부분에 라운딩을 준다.

5. 냉각시의 치수 변화

열간 단조 후 상온까지 냉각되면 최종적으로는 금형에 새겨진 치수보다는 작은 것이 만들

어 진다. 따라서 실제 치수보다 더 큰 치수의 금형이 필요하다. 재료에 따라 다르나 보통

0.1∼0.15% 정도 크게 만든다.

6. 리브 및 웨브의 두께

리브란 금형 분할면과 직각으로 된 얇은 부분, 웨브는 분할면과 평행인 면을 말 하는데

높이가 높은 리브 및 두께가 얇은 웨브는 피한다.([그림 2-1] 참조)

7. 플래시와 거터

형의 단조 시 여분의 재료가 모이는 곳으로 플래시와 거터가 있다.([그림 2-1] 참조)

플래시 폭은 0.015 × 단조품 최대 지름으로 계산한다.

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A류 B류 C류

플래시

두께(mm)

플래시

폭(mm)

거터 폭

(mm)

플래시

폭(mm)

거터 폭

(mm)

플래시

폭(mm)

거터 폭

(mm)

0.8 6 20 7 22 9 25

1.0 7 22 8 25 10 28

1.6 8 22 9 25 11 30

2.0 9 25 10 28 12 32

3.0 10 28 12 32 14 38

4.0 11 30 14 38 16 42

5.0 12 32 15 40 18 46

6.0 13 35 16 42 20 50

<표 2-1> 플래시 두께에 따른 플래시 및 거터의 폭

[그림 2-7] 금형과 원재료의 모양

열간 단조 제품 설계하기는 아래의 절차에 따라 진행한다.

다음 그림과 같은 단조품을 만들 수 있는 금형의 도면을 그려본다.

[그림 2-8] 열간 단조 제품의 모델링

1. 제품의 모양과 설계 도면을 이용하여 치수를 측정하고 플래시 및 거터의 크기를 위의

<표 2-1>를 이용하여 구한다.

28

2. 솔리드 웍스에 제품을 만들 수 있는 상형 금형의 치수를 아래 그림처럼 기재한다.

[그림 2-9] 상형 금형의 모델링을 위한 도면

3. 솔리드 웍스를 이용하여 모델링한다.

[그림 2-10] 상형 금형의 모델링 과정

4. 모델링에 의한 상형 금형의 모양은 다음과 같다.

[그림 2-11] 상형 금형의 모델링

29

5. 솔리드 웍스에 제품을 만들 수 있는 하형 금형의 치수를 아래 그림처럼 기재한다.

[그림 2-12] 하형 금형의 모델링을 위한 도면

6. 솔리드 웍스를 이용하여 모델링한다.

[그림 2-13] 하형 금형의 모델링 과정

7. 모델링에 의한 하형 금형의 모양은 다음과 같다.

[그림 2-14] 하형 금형의 모델링

30

8. 설계 도면을 만든다.

[그림 2-15] 상형 하형 금형의 설계 도면

수행 tip

Ÿ 담금질 할 때 수냉이나 유냉을 선택하는 방법은 S곡

선의 코 부분의 길이가 짧으면 수냉, 길면 유냉, 아

주 길면 공랭을 선택한다. 수냉이나 유냉 모두 할 수

있는 재료는 수냉을 할 때보다 유냉을 하면 균열을

방지할 수 있고 산화 스케일의 생성을 줄일 수 있다.

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2-2. 금형 시방서 작성

학습 목표 • 생산 계획서에 의해 사용할 금형의 재고 및 금형 수명 데이터를 활용하여 금형의

소요량을 산정할 수 있다.

• 효율적인 금형 가공을 위하여 금형 제작 계획서 및 금형 시방서를 작성할 수 있다.

필요 지식 /

작업 시방서

1. 작업 시방서의 개요

작업 표준(Operation Standard)은 제품 제조 공정의 작업 조건, 방법, 도구, 순서, 소요 시

간, 측정 기준 등을 미리 정하여 누구라도 이러한 내용을 숙지하면 정해진 시간에 양품을

만들 수 있도록 기준을 세우는 것이다.

2. 작업 시방서의 필요성

(1) 작업 시방서의 필요성은 기존 작업자가 교체되었거나 고객사로부터 공정 검사와 ISO

9000 심사 받을 때 등 어떤 상황이 발생했을 때 이에 대처하기 위해 필요하다.

(2) 잘 쓰여진 작업 시방서라도 작업자가 올바로 받아들이고 준수하지 않으면 아무 소용

이 없으므로 인내심을 가지고 교육하고 부족한 부분을 개선하는 노력이 필요하다.

3. 작업시방서 적용범위

전 사업장에 적용한다.

4. 작업 시방서 작성법

(1) 작업 시방서는 각종 작업 수행에 필요한 작업 방법, 치공구 및 공정 파라미터 등 필

요한 제반 데이터가 수록된 문서이어야 한다.

(2) 작업 시방서는 순차적으로 작업이 가능해야 하며, 제품 도면, 기술 규격 및 기타 인

가된 문서와 같이 고객으로부터 승인된 최신의 기술, 생산 및 품질 보증 요구 조건과

부합되어야 한다.

5. 작업 시방서 포함사항

작업 시방서는 다음 사항을 포함하거나 혹은 참조하여야 한다.

32

(1) 공정명 및 공정 번호

(2) 부품명 및 부품 번호

(3) 최신의 기술 변경 번호 혹은 날짜

(4) 필요한 공구, 게이지 및 기타 장비

(5) 자재 식별 및 폐기 지침

(6) 고객 및 자체적으로 지정한 중요 품질 특성

(7) 통계적 공정 관리 요구 사항

(8) 관련 기술 및 제조 규격

(9) 샘플 수량 및 주기

(10) 업무 표준

(11) 변경 날짜 및 승인

(12) 시각 보조문

(13) 공구 교환 주기 및 설치 지침서

작업 시방서는 항상 최신본을 유지 관리하며, 작업 현장에는 항상 최신본의 시방서가 게

시 되어야 한다.

6. 작업 시방서 업무 절차

(1) 관리 계획서

(2) 도면, 기술 규격 및 산업 표준

(3) 공정 흐름도

(4) 공정 배치 계획도

(5) 포장 규격

(6) 제조 공정도(공정 파라미터)

(7) 공정 및 제품에 대한 작업자의 전문성 및 지식

(8) 취급 요구 사항

(9) 공정의 작업자

7. 작업 시방서 작성

작업 표준은 단순이 공정에 투입하여 제품을 만드는 방법이 아니라 요구 품질에 적합한

제품을 경제적으로 제조하는 작업 개념으로 작성되고 활용되어야 한다. 고객 요구 및 개

33

발 목적이 연계되어 작성된 QC 공정도의 품질 수준을 만족할 수 있는 적절한 작업 방법

및 관리 내용이 반영되어야 한다.

8. 작업 시방서 작성 시기

초안은 설계 시작 완료 후 QC 공정도 초안이 작성되며, QC 공정도를 기본으로 공정별 작

업 표준 초안을 작성하게 된다. 이어서 PILOT 시료 제작 시 작업 표준 초안의 적합성을

검증하고 양산 테스트 전에 제조 부서의 교육을 실시한 후 양산 테스트 검증을 통해 양산

작업 표준을 확정한다.

9. 작업 시방서 관리

개발 단계에서 표준으로 확정 전까지는 개발 단계 진행에 따른 검토 내용에 대해 관련 부

서의 검토 합의는 필요 없으나 표준의 확정 등록 이후부터는 관련 부서의 합의가 필요하

다. 즉, 표준 확정 후 양산 테스트 단계부터의 변경 사항은 표준 개정 관리 기준에 의거

관리토록 한다.

수행 내용 / 금형 제작 시방서 작성하기

재료·자료

Ÿ 금형, 설계 도면


Ÿ 컴퓨터


Ÿ 시방서의 작업 순서 및 공구의 기재 시 빠지는 것이 없나 확인한다.

Ÿ 시방서의 중점 관리 point 기재 시에는 특히 주의하여 작업자의 부주의로 불량품이 되지 않도록

자세히 기재한다.

Ÿ 시방서의 도면은 간단하며 필요한 부분을 강조한다.

34

수행 순서

간단한 작업 시방서를 작성한다.(예) (금형의 1차 성형 작업)

1. 도해의 내용을 기재하고 도면을 첨가한다.

2. 작업 순서란에 작업 순서, 사용 공구 등을 기재한다.

3. 중점 관리 point란을 기재한다.

작업 시방서를 작성한다.

아래 도면과 제품 모양(열간 단조 금형)을 참고하여 금형 제작에 필요한 작업 시방서를 작

성해 본다.

[그림 2-16] 열간 단조 하형 금형의 도면 및 모델링

35

작업시방서: 금형의 성형작업적용모델/적용공장

작업일자

1.도해 2.작업순서

순

서작업 순서 사용 공구

금형

재료

입고

금형

재료

검사

Y 금형

재료

투입

1차

가공

1

1) 금형자재 현장

이동

2) 금형재료에

20mm의

구멍(A)을

뚫는다

3) 상크(B)를

깍는다

4) 기준면(C)을

다듬질한다

5) 형조각면 (D)

다듬질한다

지게차

드릴머신

플레이너

밀링

밀링

N반품

폐기공정명

확인

항목

성

형

가

공

1차

가공

금형

재료의

재질,

외관

3. 중점관리

point

1) 기준면은 상크와 평행, 직각으로

정확히 깍는다.

2) 상하형의 전면은 밀착이 되도록

깍아야 한다.

<표 2-2> 작업 시방서(금형의 1차 성형 작업) 작성 예

36

작업시방서: 적용모델/적용공장

작업일자

1.도해 2.작업순서

순

서작업 순서 사용 공구

Y

N반품

폐기공정명

확인

항목

3. 중점 관리

point

<표 2-3> 열간 단조 금형의 제작 시방서

수행 tip

Ÿ 시방서를 작성하기 위해 시뮬레이션을 이용하면 좀

더 정확하며 빠르게 작성할 수 있다.

37


교수 방법

• 각종 실제 제품과 금형을 시청각 자료로 제시한 후 설명한다.

• 회사에서 사용하는 설계 도면과 시방서를 제시한다.




• 시뮬레이션을 이용할 수 있도록 한다.

• 개인의 수준에 따라 보충 학습과 심화 학습을 실시하여 학습 효과를 높인다.

학습 방법

• 각 종 실제 제품과 금형을 관찰하여 어떤 방법으로 만들었나를 검토한다

• 각 종 금형을 설계할 때 주의할 사항을 알아본다.

• 열처리를 할 때는 열처리의 목적, 방법을 정확히 알도록 한다.

• 금형의 설계에서는 실제 제품 및 금형을 비교해 보고 금형을 다르게 만드는 방법을 구상해

보도록 한다.

• 설계 도면의 작성 시 시뮬레이션을 이용한다.

• 본인이 설계한 도면과 회사에서 작성한 도면의 차이점을 찾아 원인을 알아본다.

• 수행 내용 중 작업 시방시 작성 시에는 3~5 명이 모여 금형, 설계 도면, 관련 지식 등을 총

동원하여 충분한 토론을 거쳐 표를 완성한 후 부족한 부분이 있나 알아본다.


38

학습2 평 가

평가 준거





상 중 하

금형 도면의 설계

- CAD/CAM을 이용하여 최적의 제품을 성형할 수 있는 금형도면을 설계할 수 있다.

- 금형수명과 생산성 향상을 위하여 금형설계 시 열처리, 표면처리 여부를 검토할 수 있다.

- 작업 전에 최적의 금형 설계를 검증하기 위하여 시뮬레이션 프로그램으로 설계공정의 사전 평가를 실시할 수 있다.

금형 시방서 작성

- 생산계획서에 의해 사용할 금형의 재고 및 금형수명 데이터를 활용하여 금형의 소요량을 산정할 수 있다.

- 효율적인 금형가공을 위하여 금형제작계획서 및 금형시방서를 작성할 수 있다.

평가 방법



상 중 하


- 단조, 압출, 인발 금형의 구조

- 열처리하려는 재료의 종류

- 금형 설계도의 주의 사항

- 도면의 금형 제조 순서, 방법

금형 시방서 작성 - 작업 지시서를 작성하는데 필요한 사항

39



상 중 하


- 열처리 작업 시방서 및 결과

- 금형의 모델링

- 설계 도면

금형 시방서 작성 - 작업 지시서

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 설계에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충 설명을

한다.

- 단조, 압출, 인발 금형의 구조를 제대로 이해 못할 경우 실제 금형이나 인터넷 자료 등을 이용

하여 이해시킨다.

- 열처리하려는 재료의 종류를 확인을 위하여 불꽃 시험을 한다.

- 설계 도면 및 작업 지시서의 주의 사항 등은 실제 도면 작성 및 작업 지시서 작성 시 이용할

수 있도록 지도한다.

2. 평가자 체크리스트


- 불꽃 시험, 현미경 검사로 재료의 종류를 알아본다.

- 열처리 후 결함이 생기거나 경도가 맞지 않을 경우 그 원인을 분석한다.

- 시편을 열처리한 후 실제 쓰이는 금형을 열처리를 하든지, 방법을 강구한다.

- 금형의 모델링을 잘 하는 사람은 좀 더 어려운 금형을 제시한다.

- 설계 도면을 제대로 못 그리는 사람은 개별 지도하여 능력을 키워 준다.

- 작업 지시서를 잘 작성하는 사람은 실제 현장에서 이용하는 표준 작업 지시서도 작성해 보도

록 한다.

- 작성한 설계 도면, 작업 지시서를 회사에서 작성한 것과 비교하여 잘못된 곳이 있으면 그 원

인을 알아본다.

40









3-1. 금형 제작

학습 목표 • 금형 제작 계획서, 시방서, 도면의 일치 여부를 확인하여 작업 조건을 설정할 수 있다.

• 금형 도면에 따라 가공할 금형 재료 및 공구를 준비할 수 있다.

• CAM 데이터를 활용하여 도면 규격에 일치하는 금형을 제작할 수 있다.

필요 지식 /

절삭 공구와 부품 가공

1. 개요

금형 도면 분석을 통한 기계 선정을 결정하면 공구 선택을 해야 하는데 공구는 금형의 표

면과 가공 효율에 영향을 미치는 중요한 요소로 신중한 가공 계획을 세워야 한다.

여러 가지 특성을 고려하여 절입량, 이송 속도 등 최종 절삭량을 결정하고 클램프의 위치

와 고정 방법 공작물의 정밀도를 고려한 가공 계획을 수립한다.

소재의 재질을 고려하여 경금속의 경우 비철 전용 공구를 사용하고 고강도의 금속 재료는

소재의 경도를 고려한 고강도 초경 공구를 사용하여야 한다.

공구를 결정하면 장비에 세팅을 하는데 이때 공구의 사양을 꼼꼼히 체크하여 충돌 방지를

검토한다. 비철 금속의 경우 최종 정삭 후 후가공이 없는 경우가 많으므로 가공 후 결무

늬를 고려하여 가공 패턴을 결정해야 하고, 절삭성을 고려한 노코팅(no coating) 공구가

41

좋다.

금속 계열의 제품은 공구의 마모가 크게 되어 최종 제품의 치수 정밀도를 높이기 위해 내

구성을 고려한 코팅 초경 공구를 선택한다.

금형 도면을 보고 NC 가공 영역을 파악한 뒤 머시닝센터 작업과 범용 장비 작업 부품을

선별하여 가공하여야 하며 부품 특성에 맞게 효율성과 경제성을 고려하여 적절한 장비와

공구를 선택을 해야 한다.

2. 가공 기계의 종류

(1) 밀링

회전하는 축에 고정된 커터 공구를 장착하여 공작물을 고정 전후, 좌우, 상하로 움직

여 자르거나 깎는 공작 기계로, NC가공 영역 중 2D가공 및 포켓 등을 수동으로 가공

할 수 있으며, 부품의 외각 6면체 가공 황삭 및 정삭 가공을 주로 할 수 있다.

(2) 선반

각종 금속 재료를 척에 고정하고 소재를 회전시켜서 바이트(절삭 공구)로 깎아 내는

공작 기계로 NC 가공 영역 중 원형의 형태 부품을 주로 가공하고 밀링과 함께 금형

제작에 많이 사용되는 장비이다. 원형의 컵이나 피스톤 금형처럼 사각형의 금형 외형

에 원형 캐비티 코어를 가공할 때도 사용할 수 있다.

(3) 연삭기

숫돌을 고속으로 회전시켜 공작물이나 공구 등을 연삭하는 기계로 금형의 정밀도 가

공이나 표면 거칠기를 정밀하게 가공할 때 사용한다. 평면 연삭기와 성형 연삭기, 원

통 연삭기, 내외경 연삭기, 공구 연삭기 등으로 공작물의 특성에 따라 다양하다. 정밀

도는 보통 1~5㎛ 정도이며 입도가 미세한 숫돌을 사용하면 0.1㎛급 경면 마무리도 가

능하다.

가공 경로 생성

1. CAM 소프트웨어에서 NC 데이터를 생성하기까지는 크게 모델링 및 NC 데이터 생성 과

정으로 나눌 수 있다. 이 생성 과정은 일반적으로 3가지로 구분할 수 있다.

(1) 기존의 모델링 소프트웨어에서 작성된 도형 정보 파일(GIF)을 보유하고 있는 CAM 소

프트웨어에서 수정․ 보완하여 NC 데이터를 생성하는 방법

(2) CAM 소프트웨어 작업자가 직접 도면을 보고 모델링부터 NC 데이터 생성까지 진행하

는 방법

(3) 3D 형상을 측정하여 얻어낸 데이터나 3D 카메라 및 3D 스캐너에서 얻은 데이터를 보

유하고 있는 CAM 소프트웨어에서 수정․ 보완하여 NC 데이터를 생성하는 방법

42

[그림 3-1] CAM소프트웨어와 NC데이터 생성 관련도

(4) 첫 번째의 경우에서, 차원이 높은 모델링 소프트웨어에서 작업을 하였거나 보유하고

있는 CAM 소프트웨어와 호환이 잘 되지 않는 경우에는 데이터의 손실을 가져올 수

있다. 또 CAD에서는 치수선, 중심선 등이 필요하나 CAM에서는 이 데이터는 필요하지

않으며, 단지 윤곽 모델링 데이터만 필요하게 된다. 또한 CAD에서의 모델링은 좌표

값과 상관이 없지만, CAM에서는 좌표값과 기계의 위치가 같아야 하므로 이 점에 유

의해야 한다. 이것이 맞지 않는 경우에는 이를 수정하여 NC 데이터를 생성해야 한다.

(5) 이와 같은 경우들이 있기 때문에 CAD/CAM 소프트웨어에서는 데이터의 호환성이 중

요하다. 이 때문에 두 번째의 경우, 즉 2D 도면을 보고 직접 모델링하고 NC 데이터

를 생성하는 과정을 많이 사용하고 있다. 앞으로는 CAD/CAM 구분 없이 설계 시 3D

설계로 얻어낸 데이터를 이용하여 NC 데이터를 생성하는 방향으로 발전될 것이다.

(6) 제품 생산 과정에서 CAM 소프트웨어를 이용하는 분야는 크게 모델링 과정과 NC 데

이 터 과정으로 나눌 수 있다. 2개 부분을 모두 강력히 지원하는 소프트웨어는 드물

고, 또 각 소프트웨어마다 독특한 특징이 있어서 산업체에서는 각자의 회사 사정에

맞는 소프트웨어를 구비하고 있는 상태이다. 모델링과 NC 데이터 생성 과정은 다음과

같다.

[그림 3-2] 모델링과 NC 데이터 생성 과정 관련도

43

2. 도면 파악

도면 파악에서는 특정한 부품이 메커니즘 속에서 갖는 역할을 정확히 판단하고, 그 부품

에 대하여 자동 프로그램 즉 CAM 소프트웨어에서 NC 데이터를 생성한 후 CNC 공작 기

계에서 가공할 부분을 정확히 선정하고 작업 공정과 툴링을 판단하여 모델링에 들어가야

한다.

3. 단면 좌표계 설정

(1) 단면 설정 시 2D 형상에서 가공할 곡선은 사용하는 공작 기계에 따라 다르게 정의한

다. 즉 수직 머시닝 센터에서는 작업 테이블이 XY 평면, 수평 머시닝 센터에서는 YZ,

ZX 평면, 와이어 컷 방전 가공기에서는 XY 평면, CNC선반에서는 ZX 평면을 주로 설

정한다.

(2) 3D 형상에서는 좌표축에서 제품의 중요한 형상이 어떤 축으로 설정되어야 하는가가

중요하다. 주로 정투상도에서 평면도는 XY 평면에 기준 곡선으로 모델링하고, 정면도

는 ZX, 우측면도는 YZ로 이동 곡선으로 모델링한다. 특히 중요한 부분의 제품 형상은

주로 단면도로 표시되어 있으므로 이를 단면 좌표계로 설정하는데 이는 제품 형상에

따라 여러 가지 방법이 있고, 소프트웨어에 따라 약간의 차이는 있으나 주로 단면을

H-V(X-Y, Y-Z, Z-X)로 설정한다.

(3) 기본 도형을 정의할 때에는 형상의 기본 요소인 점, 선, 원, 원호, 자유선 등을 소프

트웨어에 따라 프로그램 입력 방법, CAD 기반 입력 방법 등을 이용하여 입력한다. 기

본 도형을 정의하는 목적은 2D에서는 공구가 가는 경로를 정의하는 것이고 3D에서는

곡면을 정의하기 위한 곡선을 정의하는 것이다.

이는 제품의 특성에 따라 직접 정의된 단면에 정의하는 직접적인 정의 방식과 기 정

의된 기본 도형을 편집(이동, 대칭, 회전)하는 상대적인 정의 방식 등으로 구분한다.

(4) 곡선을 정의할 때에는 2D 형상에서는 그 제품을 가공하기 위하여 접근 경로와 퇴각

경로 및 상 ․ 하향 절삭을 고려하여 정의하고, 3D 형상에서는 곡면 형성 시 기초가

되는 각 곡선의 상관 관계의 특성을 파악하여 정의한다.

정의 방법에는 기 정의된 기본 도형을 이용하는 방법과 직접 곡선을 정의하는 방법,

정의된 곡선을 편집(이동, 대칭, 회전)을 이용하여 요구하는 곡선으로 정의하는 방법

이 있다. 곡선을 소프트웨어에 따라 프로파일이라고도 한다.

(5) 곡면을 정의할 때에는 다음과 같은 방법을 사용한다.

(가) 곡면의 기본적인 수학식을 이용하여 곡면을 정의하는 방법

(나) 기 정의된 곡선들 중의 하나를 기준 곡선으로 하고, 나머지 곡선들은 이동 곡선

으로 정한 후, 이동 곡선들이 기준 곡선에 대해 어떤 방식으로 이동․ 연결되는지

44

에 따라 곡면을 정의하는 방법

(다) 기 정의된 곡면을 편집하여 새로운 곡면을 정의하는 방법

(6) 가공 조건문 정의란 CNC 공작 기계의 절삭 조건을 정의하는 것으로 절삭 공구, 다듬

질 여유량(전극 가공 시 방전 갭), 절삭 속도, 이송 속도, 경로 간격, 절입 깊이, 절입

방법, 간섭 체크, 수축률 등이 고려된다.

3D에서는 공구 경로가 곡면의 법선 방향으로만 위치하지만 2D에서는 가공할 곡선의

진행 방향에 따라 곡선 위, 곡선 좌측, 곡선 우측에 따라 CL 데이터가 생성이 되므로

주의하여야 한다. 또한 포켓 및 3D 형상 가공, 볼 엔드밀 사용 시 경로 간격이 표면

조도에 영향을 미치므로 이를 주의하여야 한다.

수행 내용 / 열간 단조 금형 프로그래밍 및 제작하기

재료·자료

Ÿ 설계 도면, 모델링, 솔리드 캠, 마스터 캠


Ÿ 머시닝 센타, 볼 엔드밀φ10, 평 엔드 밀φ16, 카운터 보링 φ6, 바이스


Ÿ 공구가 제대로 장착이 되었는지 확인한다.

수행 순서

열간 단조 금형을 제작한다.

1. 도면 및 형상을 결정한다. ([그림 2-16] 참고)

2. 금형 제작 프로그래밍하기 (캠 마스터)

(1) 다음과 같이 프로그래밍 한다.

45

가공프로그램

%

O11

G17 G80 G40 G49

G91 G28 Z0

G91 G28 X0 Y0

G90 G17 G54

M6 T1

G90 G0 X-104. Y35.

G43 H1 Z10.

M3 S1000

G0 X-104. Y35. Z10.

Z5.

G1 Z0. F90

X174. F100

G0 Z10.

M6 T3

G90 G0 X50. Y35.

G43 H3 Z10.

M3 S1000

G0 X50. Y35. Z10.

G98 G83 X50. Y35. Z-22. R2. Q3. F80

G80

M6 T5

G90 G0 X-1.002 Y11.001

G43 H5 Z10.

M3 S1000

G0 X-1.002 Y11.001 Z10.

Z2.

G1 Z-5. F100

G41 D5 G1 X0.959 Y1.194

G3 X8.804 Y12.961 R10.

G1 X2.804 Y42.961

X2.8 Y43.

Y62.

G2 X2.859 Y62.141 R0.2

G1 X7.859 Y67.141

G2 X8. Y67.2 R0.2

G1 X23.

G2 X23.141 Y67.141 R0.2

G1 X28.141 Y62.141

G2 X28.2 Y62. R0.2

G1 Y55.

G3 X35. Y48.2 R6.8

46

X41.8 Y55. R6.8

G1 Y62.

G2 X41.859 Y62.141 R0.2

G1 X46.859 Y67.141

G2 X47. Y67.2 R0.2

G1 X60.

G2 X60.2 Y67. R0.2

G3 X67. Y60.2 R6.8

G2 X67.2 Y60. R0.2

G1 Y8.

G2 X67.141 Y7.859 R0.2

G1 X62.141 Y2.859

G2 X62. Y2.8 R0.2

G1 X11.

G2 X10.804 Y2.961 R0.2

G1 X8.804 Y12.961

G40 D5 G1 X3.9 Y11.98

G0 Z10.

X-1.002 Y11.001

Z2.

G1 Z-5.

G41 D5 G1 X0.998 Y0.998

G3 X9. Y13. R10.2

G1 X3. Y43.

Y62.

X8. Y67.

X23.

X28. Y62.

Y55.

G3 X35. Y48. R7.

X42. Y55. R7.

G1 Y62.

X47. Y67.

X60.

G3 X67. Y60. R7.

G1 Y8.

X62. Y3.

X11.

X9. Y13.

G40 D5 G1 X3.9 Y11.98

G0 Z10.

X49.965 Y45.09 Z10.

Z2.

G1 Y50. Z1.583 F100

47

Y45.09 Z1.167

Y50. Z0.75

Y45.09 Z0.333

Y50. Z-0.083

Y45.09 Z-0.5

Y50. Z-0.917

Y45.09 Z-1.333

Y50. Z-1.75

Y45.09 Z-2.167

Y50. Z-2.583

Y45.09 Z-3.

Y50.

X50.035

X52. Y46.25

X48.

Y42.5

X52.

Y38.75

X46.8

G2 X43. Y37. R5.

G1 X33.36

X18. Y35.

X52.

X36.64 Y33.

X27.

G3 X23.2 Y31.25 R5.

G1 X18.

Y27.5

X22.

Y23.75

X18.

X19.965 Y20.

X20.035

X20. Y22.

X18. Y21.965

G3 X20.035 Y20. R2.

X22. Y22. R2.

G1 Y28.

G2 X27. Y33. R5.

G1 X50.

G3 X52. Y35. R2.

G1 Y48.

G3 X50. Y50. R2.

X48. Y48. R2.

48

G1 Y42.

G2 X43. Y37. R5.

G1 X20.

G3 X18. Y35. R2.

G1 Y22.

G3 X20.035 Y20. R2.

X22. Y22.035 R2.

G1 X20. Y22.

G0 Z10.

X49.965 Y45.09

Z2.

G1 Y50. Z1.571

Y45.09 Z1.143

Y50. Z0.714

Y45.09 Z0.286

Y50. Z-0.143

Y45.09 Z-0.571

Y50. Z-1.

Y45.09 Z-1.429

Y50. Z-1.857

Y45.09 Z-2.286

Y50. Z-2.714

Y45.09 Z-3.143

Y50. Z-3.571

Y45.09 Z-4.

Y50.

X50.035

X52. Y46.25

X48.

Y42.5

X52.

Y38.75

X46.8

G2 X43. Y37. R5.

G1 X33.36

X18. Y35.

X52.

X36.64 Y33.

X27.

G3 X23.2 Y31.25 R5.

G1 X18.

Y27.5

X22.

Y23.75

49

X18.

X19.965 Y20.

X20.035

X20. Y22.

X18. Y21.965

G3 X20.035 Y20. R2.

X22. Y22. R2.

G1 Y28.

G2 X27. Y33. R5.

G1 X50.

G3 X52. Y35. R2.

G1 Y48.

G3 X50. Y50. R2.

X48. Y48. R2.

G1 Y42.

G2 X43. Y37. R5.

G1 X20.

G3 X18. Y35. R2.

G1 Y22.

G3 X20.035 Y20. R2.

X22. Y22.035 R2.

G1 X20. Y22.

G0 Z10.

G49 G00 Z250.

M5

M2

%

(2) 기계에 공구 및 재료를 장착하여 가공한다.

(3) 가공된 재료의 외형과 표면 거칠기 등을 검사한다.

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교수 방법

• 실제 금형을 CAM에 의한 가공 프로그래밍을 설정하여 제작하도록 설명한다.

• 실제 금형 제작을 하는 동영상을 시청하여 공구 장착, 작업 순서 등을 알도록 한다.





학습 방법

• 도면과 모델링을 검토하여 어떤 기계, 공구를 이용하여 가공할 것인가를 알아본다.

• 도면에 맞게 프로그래밍을 한다.

• 알맞은 공구를 장착하여 가공하여 금형을 제작한다.

• 제작된 금형의 외형을 관찰하고 치수를 측정하여 정확하게 제작되었는지 알아본다.



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학습3 평 가

평가 준거





상 중 하

금형 제작

- 금형제작계획서, 시방서, 도면의 일치여부를 확인하여 작업조건을 설정할 수 있다.

- 금형도면에 따라 가공할 금형재료 및 공구를 준비할 수 있다.

- CAM 데이터를 활용하여 도면 규격에 일치하는 금형을 제작할 수 있다.

평가 방법



상 중 하

금형 제작

- 제작할 금형에 맞는 기계 및 공구 선정

- 도면으로부터 제작할 제품의 형상을 구체화

- 기계에 올바른 공구 장착

- 가공 경로 생성의 순서, 방법

- 제작된 제품의 외관 등을 측정

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상 중 하

금형 제작

- 제작할 금형에 맞는 기계 및 공구 선정

- 기계에 올바른 공구 장착

- 가공 경로 프로그래밍하기

- 완성된 금형의 외형, 치수 측정

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 제작에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충

설명을 한다.

- 도면을 보고 제품의 형상을 할 수 있도록 설명하고 솔리드 웍스 등을 이용하여

모델링한다.

- 도면을 보고 사용할 기계, 공구 등을 정확하게 모르는 사람은 각 기계 및 공구의 용도에

대하여 좀 더 알아보도록 지도한다.

- 가공 경로 생성 프로그램은 프로그램을 작성할 때 자세히 설명한다.

- 제품의 외관 및 치수 검사용 기구를 준비한다.



- 금형 제작에 필요한 기계, 공구 등을 잘 못 선정할 경우 기계 및 공구의 특징, 용도 등을

설명한다.

- 기계에 공구를 장착이 올바른가 확인한다.

- 프로그래밍을 정확히 , 빠짐없이 한 사람은 가공하도록 하고, 미흡한 면이 있는 사람은

다시 작성하도록 한다.

- 프로그래밍에 아주 서툰 사람은 아주 간단한 제품의 프로그래밍을 하여 기능을

향상시킨다.

- 제품의 외관 및 치수 측정을 정확히 하는 사람은 잘 못 하는 사람에게 도움을 준다.

- 가공 된 제품이 불량인 경우 그 원인을 분석하여 다시 프로그래밍 및 가공을 하게 한다.

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4-1. 금형의 검사 및 측정

학습 목표 • 금형의 중요 치수가 제작 도면과 일치하는지 검사할 수 있다.

• 초도품을 생산하여 제작 도면과의 일치 여부를 검사할 수 있다.

• 제품 치수의 공차를 고려하여 초도품 표면의 정도 및 외관을 검사할 수 있다.

필요 지식 /

금형의 검사

1. 검사 시 확인 항목

⑴ 제품의 치수 및 형상 정밀도

외형, 치수 및 높이, 라운딩, 플래시 및 거터의 크기 등이 지정된 규격 내에 있어야 한다.

이러한 경우 제품 규격의 몇 %를 금형의 허용 공차로 하느냐가 중요하며, 일반적으로

금형에 허용되는 공차는 제품 공차의 50~70% 이하로 관리를 한다.

⑵ 제품의 상태

크기, 변형 또는 평면도, 상처 및 흠집 등이 규격 내에 있어야 한다. 양산 단계에서 금

형의 마모 및 품질 불균형을 고려하여, 치수 허용 공차와 마찬가지로 관리를 할 필요

가 있다.

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⑶ 자동 가공

재료의 이송, 제품의 배출에 이상이 없어야 한다. 몇 개의 생산만으로는 확인할 수 없

는 경우에는 수백, 수천 개를 연속 자동 가공한 후 금형을 분해해서 확인을 하는 것이

바람직하다.

⑷ 기타

금형 부품의 파손, 버의 걸림, 제품의 배출 증에 이상이 없어야 한다.

⑸ 예비 부품의 호환성

펀치 등 예비 부품을 준비하는 경우는 호환성을 확인할 필요가 있으며, 시험 작업 시

에 조정 및 수정을 할 경우 도면을 정정해 둔다.

금형 측정기

측정 기기의 올바른 선택은 금형 부품이 도면에서 요구하는 조건을 만족시키는가를 판정

하는 일이다. 즉 어느 치수가 한계 치수 내에 있으면 합격이고, 한계 치수 범위를 벗어나

면 불합격이 되는 것으로 사용되는 대표적인 금형 측정기는 다음과 같다.

1. 직접 측정

직접 측정은 측정기를 직접 제품에 접촉 또는 비접촉을 하는 방식으로 이루어지며, 바로

눈금을 읽음으로 측정값을 얻는 방법이다. 절대 측정이라고도 말한다. 다음은 직접 측정을

이용한 몇 가지 예이다.

(1) 강철자

강철자를 제품에 접촉시켜 직접 눈금을 읽어 측정값을 얻는다. 접촉 시제품과의 틈새,

기울기가 발생하지 않도록 하며 시차에 주의한다.

(2) 버니어 캘리퍼스 (Vernier Calipers)

직접 측정에 대표하는 계측기 중 하나로 버니어 캘리퍼스는 비교적 정도가 낮은 길이

측정기이며, 일반 기계 공작의 황삭 또는 중삭용의 치수 측정을 신속하게 측정하는 현

장용 측정 용구로 사용된다.

어미자의 눈금(본척)과 아들자의 눈금(부척)으로 공작물의 외경과 내경, 깊이, 단차 및

길이를 측정할 수 있는 측정기이며, 호칭 치수는 측정이 가능한 최대 길이로 나타낸다.

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[그림 4-1] 표준 버니어 캘리퍼스의 각부 명칭

(가) 버니어 캘리퍼스의 눈금 읽기

버니어 캘리퍼스의 최소 측정 단위는 0.05mm와 0.02mm의 것이 있으며, 측정은

1.0mm 또는 0.5mm까지는 본척(어미자)에서 먼저 읽고, 그 이하는 부척(아들자)으로

읽어서 합치시킨다.

(나) 버니어 캘리퍼스 측정 종류

외측 측정, 내측 측정, 깊이 측정, 단차 측정

(3) 마이크로미터 (Micrometer)

직접 측정 방식 중 정밀도가 높은 계측기로 길이의 변화를 확대하여, 그 확대된 길이

에 눈금을 새겨서 미소의 길이 변화를 판독할 수 있다.

[그림 4-2] 마이크로미터의 구조

(가) 마이크로미터의 눈금 읽기

표준 마이크로미터는 나사의 피치를 0.5mm로 하고, 심블의 원주 눈금을 50등분 하

였으므로 1눈금의 스핀들 이동량(M)은 M=0.5X1/50=1/100mm이 되므로 0.01mm의 최

소 눈금으로서 측정할 수 있다. 또한 슬리브 기선상부에 버니어 눈금이 있는 경우

는 0.001mm까지 판독할 수 있다.

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(나) 마이크로미터의 종류

측정하고자 하는 제품에 따라 마이크로미터 형태도 다양하다.

(4) 베벨 각도기

베벨 각도기를 제품에 직접 접촉하여 베벨 각도기에 있는 버니어 스케일의 일치되는

눈금 한 선의 값을 읽음으로 측정값을 얻는다. 이때, 베벨 각도기의 한 면은 기준면에,

다른 한 면은 제품에 접촉시킨 후 시차가 발생하지 않도록 주의하여 눈금 값을 읽는다.

2. 간접 측정

간접 측정은 직접 눈금을 읽음으로 측정값을 얻지 못하며, 측정을 통해 얻어진 데이터를

가지고 계산으로 측정값을 얻는 방법이다. 일반적인 예를 들면, 어떤 제품의 각도를 측정

하기 위해서는 삼각함수와의 관계를 통해 정확한 각도를 얻을 수 있게 된다.

3. 비교 측정

비교 측정 역시 직접 눈금을 읽음으로 측정값을 얻을 수 없다. 기준이 되는 표준을 이용

하여 그 차이값을 서로 비교하는 방식으로 측정값을 얻을 수 있다. 대표적인 방법으로서

게이지 블록을 이용하는 길이 측정에 많이 사용된다. 비교 측정은 매우 정확한 값을 얻을

수 있는 장점을 지니며 기준으로 사용되는 표준기는 주기적인 교정을 통해 상위 표준과의

소급성을 항상 유지시켜야 한다.

(1) 게이지 블록

[그림 4-3] 게이지 블록을 이용한 측정

(2) 다이얼 게이지(Dial Gauge)

다이얼 게이지는 길이의 비교 측정에 사용되며, 평면이나 원통형의 평활도, 원통의 진

원도, 축의 흔들림 정도 등의 검사나 측정에 쓰이고 시계형, 부채꼴형 등이 있다.

다이얼 게이지는 측정자의 상하 운동을 기계적으로 확대하여 그 움직임을 지침과 눈

금으로 읽을 수 있도록 만든 측정기로 지침 측미기와 구별하여 눈금량이 1㎛이상, 지

침의 회전 범위가 1회전 이상인 것에 적용된다. 이 다이얼 게이지는 생산 현장 및 측

정실에서 가장 널리 사용되고 있는 측정기 중의 하나로 일반 길이 및 형상 측정에 주

로 이용된다.

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[그림 4-4] 다이얼 게이지의 주요부 명칭

(3) 하이트 게이지(Height Gauge)

하이트 게이지는 지그, 대형 부품, 복잡한 형상의 부품 등을 정반상에 놓고 정반의 표

면을 기준으로 해서 높이를 측정하는 측정기이며, 또 스크라이버(scriber)의 선단으로

금긋기 작업을 할 때 사용한다.

하이트 게이지는 기계 부품 등의 가공 과정에서 금긋기에 사용하는 작업 공구인 동시

에 높이 측정에도 없어서는 안 될 중요한 측정기이다. 구조를 간단하게 설명하면 스케

일과 스케일대 및 토스칸을 일체로 한 버니어 눈금 또는 디지털로 정확한 치수를 읽

어 낼 수 있도록 한 것이다.

하이트 게이지로 금긋기, 높이의 측정 등 작업을 하는 데에는 정반이 필요하며, 이 정

반면을 기준으로 조(JAW)에 스크라이버 혹은 테스트 인디케이터 등을 설치하여 각종

의 작업을 할 수 있다.

[그림 4-5] 하이트 게이지 주요부의 명칭

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4. 3차원 측정기 (3-Dimensional Measuring Machine)

3차원 측정기란 주로 측정점 검출기(probe)가 서로 직각인 X, Y, Z축 방향으로 운동하고

각 축이 움직인 이동량을 측정 장치에 의해 측정점의 공간 좌표값을 읽어 피측정물의 위

치, 거리, 윤곽, 형상 등을 측정하는 만능 측정기를 말한다.

[그림 4-6] 3차원 측정기

수행 내용 / 측정기 사용 및 금형의 측정하기

재료·자료

Ÿ 금형 및 도면


Ÿ 버니어 캘리퍼스, 마이크로미터, 각 종 측정기


Ÿ 버니어 캘리퍼스 사용 시 유의한다.

- 측정면을 청결히 하기 위해 측정면 사이에 얇은 종이를 끼워 빼내는 방법을 사용한다.

- 영점 조정이 정확한가를 확인하고 오차가 있는 경우 영점 보정을 하여야 한다.

- 외측 측정 시 외측 측정면 턱의 안쪽에서 측정하는 것이 좋다.

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- 외측, 내측 및 깊이 측정면은 피측정물에 정확하게 접촉시켜야 오차가 적다.

- 눈금 읽음 시 시차가 발생하기 쉬우므로 항상 눈금선에 수직 방향으로 읽도록 주의한다

Ÿ 마이크로미터의 사용상 주의 사항

- 접 측정에 사용하는 측정기 중 정밀도가 높은 것임으로 측정시 발생하는 오차에 대해서도

주의 하여야 한다.

- 시차: 눈은 슬리브의 기선의 위치에서 수직 방향으로 읽도록 하고 항상 같은 방향에서 읽는

습관을 길러야 한다. 측정자에 따라 시차에 의한 오차는 2μ정도 발생한다.

- 측정력: 앤빌 면에 접한 피측정물에 대해서 스핀들을 일단 접촉 정지 시키고 나서, 래칫 스톱을

1회전반 내지 2회전 정도로 조이도록 한다. (손가락으로 3~4회 돌리면 슬리브는 1회전 반

내지 2회전 한다.)

- 온도에 의한 오차: 현장 온도 및 측정자 체온에 의하여 측정기에 오차가 발생한다. 이를 방지하

기 위해서는 스탠드를 사용해야 한다. (실내 표준온도 20°, 재료가 100mm 강인 경우 10°차이

에 열팽창 12μ 발생)

- 먼지에 의한 오차: 먼지에 의한 오차가 의외로 커서 약 2~3μ정도나 된다. 먼지나 기름, 쇳가루

등을 깨끗이 닦아서 사용해야 한다.

수행 순서

측정기의 사용법을 숙지한다.

1. 버니어 캘리퍼스 눈금 읽기

[그림 4-7] 버니어 캘리퍼스

어미자의 눈금 2 (소수점 이상 자리)와 어미자와 아들자가 만나는 아들자의 눈금 3 (소수

점 이하 자리)을 읽어보면 2.30mm 인 것이다.

60

2. 마이크로미터 눈금 읽기

[그림 4-8] 마이크로미터 눈금

(1) 슬리브 눈금읽기 7.mm (나) 딤블 눈금읽기 +0.37 (가) + (나) = 7.37mm

[그림 4-9] 슬리브 눈금

측정값을 기록한다.

1. 단조품의 정밀도

단조품의 치수 정밀도는 호칭 치수에 대한 편차로 결정할 수 있다. 단조품 표면에 기입되

어 있는 호칭 치수에 대한 허용 편차가 단조 공차를 나타낸다.

(1) 단조 공차가 생기는 원인

(가) 완전히 단조가 되지 않을 경우

(나) 금형의 마모 및 치수가 부정확하게 다듬질된 금형

(다) 금형 기준면의 간격

(라) 단조품 냉각시의 수축에 의한 변형

(마) 축의 굽힘 및 원형 단면 형상의 타원형화

(바) 스케일, 흠집 등의 표면 결함

(사) 단조 재료의 결함

(아) 표면적 결함 수정에 의한 치수 편차

(자) 구멍 뚫기 시의 편차

(2) 단조품의 치수 정밀도를 높이는 방법

(가) 적정한 용량의 단조 해머를 사용하여 사용 재료의 거친 성형을 완전히 되도록

한다.

(나) 가이드 사이에 있어서의 램의 정확한 조정, 신중한 가이드 조절을 한다.

(다) 가열시 산화스케일 및 탈탄을 방지한다.

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(라) 단조품의 타격 온도를 제어한다.

(마) 형단조 후 교정 공정에 의해 단조품의 굽힘 및 변형을 수정한다.

2. 도면과 제품의 비교 측정

(1) 2D 제품도면과 제품을 준비한다.

(가) 제품 도면을 준비한다.

(나) 제품을 준비한다.

(다) 조별로 구성한다.

(2) 도면에 표기된 치수를 파악한다.

(3) 검사 성적서에 모든 치수를 기입한다.

(4) 성형된 제품을 준비한다.

(5) 측정 공구로 제품을 측정한다.

(6) 측정한 치수를 제품도의 치수와 맞게 기입한다.

(7) 측정한 치수와 제품도의 치수를 비교하여 합격ㆍ불합격을 판단한다.

(가) 측정한 치수와 제품도의 치수를 비교한다.

(나) 제품도의 치수를 벗어나는 측정 치수가 없는지 확인한다.

(다) 비교 분석에 의해서 합격ㆍ불합격을 판단한다.

3. 금형의 측정 및 검사

아래의 금형을 보고 측정, 검사에 사용할 공구를 아래 표에 기재하시오

[그림 4-10] 금형

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금형별 부위 측정공구

상형(08EM)

기준면의 평활도

구멍의 지름 및 진원도

구멍의 깊이

돌출부의 높이

돌출부 라운드 지름

플래시 면의 너비, 폭

내부의 거칠기

외관(균열, 산화피막 등)

하형(T00600)

기준면의 평활도

구멍의 지름 및 진원도

구멍의 깊이

구멍의 라운드 지름

플래시 면의 너비, 폭

내부의 거칠기

외관(균열, 산화피막 등)

<표 4-1> 금형 측정용 공구 선정하기

63


교수 방법

• 각종 실제 금형 및 도면을 자료로 제시한 후 설명한다.

• 실제의 측정기를 이용하여 측정기 사용 요령, 방법 등을 설명한다.





• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 측정용 공구 선정을 위한 팀 구성은 3~5 명이

1개 조가 되도록 하며, 충분한 토론을 통해 결과를 얻어내도록 한다.

학습 방법

• 실제 금형과 제품, 도면을 비교하여 본다.

• 제품과 금형의 외형을 관찰한다.

• 각 종 측정용 공구의 사용법을 익혀 실제 측정할 수 있는 능력을 기른다.

• 흔히 많이 쓰이는 측정 공구는 정확한 측정을 위한 사용법을 익힌다.

• 수행 내용 중 금형 측정을 위한 표 작성 시에는 3~5명이 모여 측정 결과 ,관련 지식 등을 총

동원하여 충분한 토론을 거쳐 표를 완성한 후 실제 어떤 공구가 사용되는지 알아보고 실제

측정해 본다.


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학습4 평 가

평가 준거





상 중 하

금형의 검사 및 측정

- 금형의 중요치수가 제작도면과 일치하는지 검사할 수 있다.

- 초도품을 생산하여 제작도면과의 일치 여부를 검사할 수 있다.

- 제품 치수의 공차를 고려하여 초도품 표면의 정도

및 외관을 검사할 수 있다.

평가 방법



상 중 하


- 금형의 검사 항목 체크

- 버니어 캘리퍼스, 마이크로미터의 눈금 읽기

- 금형 치수 측정에 사용할 측정기 선택

- 실제 금형의 치수 측정

- 측정하고자 하는 부위에 따른 측정기의 선정

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상 중 하


- 금형의 검사 항목 체크

- 버니어 캘리퍼스, 마이크로미터의 눈금 읽기

- 금형 치수 측정에 사용할 측정기 선택

- 실제 금형의 치수 측정

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 검사에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충 설

명을 한다.

- 금형을 도면을 보고 검사할 항목을 알면 검사 및 측정하도록 하고, 잘 모르는 경우는 직

접 금 형을 보고 검사할 항목을 설명해 준다.

- 측정기를 보고 용도 및 명칭을 알면 측정하는 방법을 알려주고, 직접 금형을 측정해 보도

록 하고, 잘 모르면 실제 측정하면서 용도 등을 설명한다.

- 버니어 캘리퍼스와 미이크로미터의 측정시 주의 사항 및 눈금을 잘 읽으면 실제 금형을

측정토록 한다.

- 부위에 따라 측정기를 제대로 선택하면 금형을 측정하도록 한다.



- 금형을 도면을 보고 검사할 항목을 알면 검사 및 측정하도록 하고, 잘 모르는 경우는 직

접 금 형을 보고 검사할 항목을 설명해 준다.

- 버니어 캘리퍼스와 미이크로미터의 측정시 눈금을 잘 읽으면 실제 금형을 측정토록 하고

측정 시 오차가 발생하면 그 원인을 분석하여 해결한다.

- 부위에 따라 측정기를 제대로 선택하면 금형을 측정하도록 한다.

- 측정에 아주 서투른 사람은 아주 간단한 제품을 주어 측정 기능을 익히도록 한다.

- 필요한 경우 필요 지식에 설명한 측정기 이외의 측정기를 사용한다.

- 제품의 외관 및 치수 측정을 정확히 하는 사람은 잘 못 하는 사람에게 도움을 준다.

- 측정이 잘 못 되면 원인을 분석하여 정확한 측정이 이루어지도록 개별 지도한다.

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5-1. 금형 수리 여부 결정

학습 목표 • 제품 치수의 공차를 고려하여 성형품 표면의 정도 및 외관을 검사할 수 있다.

• 성형품의 외관 한도 견본을 활용하여 금형의 계속 사용 여부를 관련 부서와 협의할

수 있다.

필요 지식 /

금형의 검사

1. 개요

성형품과 도면의 치수를 측정 시트에 기록하여 이 결과를 바탕으로 판정을 하게 되는데,

성형품의 치수가 공차값에 따라 OK나 NG를 결정하게 된다. NG를 받은 치수들은 수정을

하게 된다.

먼저 원인을 파악하고, 금형에 문제가 있다면 금형의 치수를 확인한다.

가공에 의한 문제가 발생 하였다면 수정 부위를 재가공한다.

NG 판정을 받은 치수를 수정하여 다시 시험 타발을 하고, 그 치수를 다시 측정하여 OK

판정을 받으면 그 성형품은 양산을 할 수 있게 된다.

검사 성적서에 부품 측정 결과 값이 합격이면 담당자에게 합격 부품을 인계하고, 불합격

하면 관련 담당자와 협의를 통하여 신속히 조치한다.

67

금형 검토 협의서와 같은 서류 양식에 준하여 협의 내용을 기록 관리함으로서 금형 이력

관리에 명확한 근거 자료가 된다.

금형 하나에 협의서 한 장을 기록 관리하기도 하며, 여러 부품을 한 번에 협의하여 기록

관리하기도 한다. 업무 효율을 위해 적절한 방법으로 활용하면 된다.

작성 방법은 부품을 재가공하느냐, 수정하느냐에 따라 작성 내용이 달라진다. 부품 검사

성적서에 불합격 처리 되었어도 사용자 즉, 금형 설계자와 조립자가 재검토하여 최종 승

인을 내린다.

이 때 재가공인 경우 별도의 작성 없이 금형 검사 성적서를 첨부하여 불승인 처리하고,

재 가공 일정만 수립한다. 또한 수정 및 특채(특별 채용) 처리로 진행하는 경우는 되도록

자세한 내용을 기록하여 업무 분쟁이 발생하지 않도록 한다.

2. 금형 측정시 불량 발생하는 원인과 대책

(1) 측정기의 오차

(가) 원인: 측정기 자체가 갖고 있는 오차로서, 계기 오차라고도 한다.

(나) 대책: 반복 측정하여 산포가 있을 때 보정값을 구하고, 측정기 취급 시 항상 주

의하며, 보관을 잘 한다.

(2) 시차

(가) 원인: 측정자의 부주의에 의해 발생하기도 하며, 눈의 위치에 따라 측정값 읽음

에 있어 오차가 발생한다.

(나) 대책: 눈과 측정자의 눈금이 항상 수직이 되도록 하고, 반복 측정을 하여 시차

오류를 방지 한다. 측정자의 측정 실력을 향상 시킨다.

(3) 온도의 영향

(가) 원인: 측정 할 때의 표준온도 20℃로서, 온도 변화에 따라 피측정물의 길이가 변

하게 된다.

(나) 대책: 손으로 피측정물과 측정기를 오래 잡지 않도록 한다. 정밀 부품은 항온, 항

습이 되는 곳에서의 가공과 측정이 되도록 한다.

68

수행 내용 / 금형 검토 협의서 작성하기

재료·자료

Ÿ 금형, 도면


Ÿ 각 종 측정 기구


Ÿ 금형의 측정 시 오차가 발생하지 않도록 주의한다.

Ÿ 금형의 검토 협의서를 작성할 때 충분한 토의를 거쳐 폐기, 수정 등을 결정한다.

수행 순서

금형 및 도면을 준비한다.

금형의 외관을 관찰하여 산화막, 균열, 변형 등이 있나를 살펴본다.

금형의 치수를 측정할 수 있는 기구를 준비한다.

금형의 치수를 측정하여 도면과 비교한다.

금형의 외관 및 치수 측정치를 이용하여 금형 검토 협의서를 작성한다.

불량에 대한 대책을 강구한다.

폐기, 조건부 승인, 승인 등의 결정을 한다.

간단한 금형과 도면을 준비하여 외관 및 치수를 검토하여 금형 검토 협의서를 작성해 본다.

(각 조별로 폐기, 조건부 승인, 승인 등을 협의에 의해 결정하되 결정을 하게 된 이유를

알아본다.)

69

금형 검토 협의서 폐기( ) 수정 ( 0 )

금형번호 제번 품명 단조금형 일자 2016.01.04

도면

2. 측정값

부위 규격 현품 검토결과 대책

상형,

하형

기준면

틈새 0mm 틈새 2mm 재가공 상형, 하형 재 다듬질

상하형이 밀착되도록 면을 연마한 후 치수에 맞게 재가공한다.

3. 일정 및 특이 사항

없음

수정일자 2016.01.05

판정

폐기 ( )

조건부 승인( 0 )

승인 ( )

<표 5-1> 금형 검토 협의서 (보기)

70

5-2. 금형 수리

학습 목표 • 금형 수리 장비 및 기계를 활용하여 최적의 금형 상태를 유지하기 위하여 금형을

보수할 수 있다.

필요 지식 /

금형의 보수

1. 금형의 보수 정비에 관한 기술과 정보

금형은 사용 중에 마모 또는 손상이 생겨 보수 정비할 필요가 있을 수 있다. 이런 마모

손상이 가공 중에 발생하면 불량품의 발생 및 가동률의 저하로 이어진다. 또 그 내용과

발생 횟수가 증가되면 금형 보수 정비 비용도 증가한다.

금형의 보수 정비 방법은 다르지만 작업하기 쉽고, 재현성이 좋고, 예측 가능해야 한다.

검토 항목 구체적인 내용의 보기

보수 정비의 종류가공 기계에 설치한 그대로 보수, 가공 부문에서의 보수

금형 제작 부문에서의 보수

예비 금형의 준비와

호환성

금형 제작시 예비 금형을 동시에 가공하여 준비할 필요성과

교환시의 호환성

보수 정비용 설비평면 연삭기 등 보수 장비 기계의 능력과 사양, 크레인 유무와 능

력, 보수 확인 시험 장비

재현성과 무조정화 보수 정비 후의 조정 및 수정, 시험 가공 등의 공수 절감

신뢰성금형의 손상이 발생할 때 마다 수리에서 정기 정비

(예방 보전)

작업 지도서금형의 취급, 분해 및 설치상의 주의, 금형의 손상 처치의

메뉴얼화

<표 5-2> 금형의 가공 기술 및 정보

2. 금형 수리 공정

(1) 개요

금형 부품의 수리 공정을 이해함으로써 가공에 필요한 시간, 비용 등을 산출할 수 있

고, 설계 오류 및 가공 오류 발생 시 어느 공정을 어떻게 수정 진행할지에 대한 대책

을 세울 수 있다. 도면을 보고 가공 공정도를 작성하려면 금형 분야에 오랜 경험이 있

어야 한다. 그래서 현장의 경우 오랜 경험과 노하우를 보유한 사람이 공정 담당자로

71

근무하는 경우가 많다. 금형 개발은 단납기로 이루어지는 경우가 많아 금형 조립 시

부품에 문제가 발생하면, 빠른 원인 분석과 대책 수립이 무엇보다 중요하기 때문이다.

(2) 용어 설명

(가) MV: 밀링-수직형(Milling-Vertical)

(나) H: 열처리(Heat Treatment)

(다) SG: 평면 연마(Flat Surface Grinding)

(라) W/C: 와이어 컷 방전(Wire Cut Discharge)

(마) Sub-Zero: 심냉 처리라고도 담금질한 조직의 안정화(치수 변형 방지), 경도 증가

등의 목적으로 실시 (-196℃로 3회 진행함, 냉각은 질소 가스를 사용)

(바) Seasoning: Plate에 냉각할 때 내부 변형이 있으면 영구변형의 우려가 있기 때문

에 주조 후 방치하여 내부의 변형을 방지하는 일. 자연 시즈닝은 수개월이 걸리지

만, 인공 시즈닝은 약 50℃에서 수시간만 가열됨

(사) EDM: 방전가공 (Electric Discharge Machining)

(아) PFG: 프로파일 연마 (Profile Grinding)은 주로 정밀한 펀치를 가공할 때 사용하며,

세로로 세워진 연마기이다. ± 1μ까지 가공이 가능한 초정밀 가공 장비임

(자) 래핑: 랩이라는 공구와 랩제를 사용하여 마모와 연삭 작용에 의해 부품을 다듬질

하는 정밀 가공법으로 프레스 금형에서는 특히 중요한 가공이다.

(차) S/D: Super Drill이란 열처리된 소재나 초경 소재에 구멍을 뚫기 위한 가공 설비로

가공 원리는 방전과 동일하다.

(카) FG: 성형 연마 (Forming Grinding)

(3) 금형 수리 공정 수립

금형 수리 공정의 목적은 제품 개발에 있어서 고객이 요구하는 제품을 만들기 위한

금형 개발 일련의 과정을 규정한 것으로 이처럼 목적, 적용 범위, 용어의 정의, 프로세

스, 특기 사항, 성과 지표, 기록 관리 등으로 구성하고 있다.

무슨 업무를 누가(Who), 언제(When), 어떻게(How to) 처리할 것인가에 대해 명확히 명

시하고, 이를 준수하여 금형 개발의 흐름을 보다 정확하고, 빠르게 처리할 수 있도록

도와준다.

(4) 공정 작성 방법 및 금형 문서

(가) 작성방법 예시

- 누가 (Who): 금형설계, 금형제작, 생산, 품질 담당자

- 언제 (When): 제품도 완성 전 Design Review 시

- 어떻게(How to)

1) 금형 설계 담당자는 제품도 대한 Design Review시 예상 문제점을 사전에 확인하

여 제품도에 반영될 수 있도록 한다.

72

2) 제품 개발 담당자는 FMEA, Design Review 가능 제품도 및 Part List, 제품

Modeling 등을 반드시 준비한다.

(나) 제품도에 따른 제조 타당성 검토

1) 금형/설비 제조상의 문제점: 금형

2) 생산상의 예상 문제점: 생산

3) 원가 절감 방안: 개발

4) 품질 문제점 또는 과거차 문제점: 품질

5) 고객 요구 사항 등: 개발

제품 개발 담당자는 제품도 Design Review시 문제 발생이 우려되는 제품의 경우

사전 성형 해석 요청을 진행하며, 제품도 배포와 동시 금형 설계 담당자에게 해석

결과를 배포한다.(단 일부 제품은 제외 할 수 있다)

(다) 금형 문서

금형과 관련된 문서 등을 통하여 정보의 습득 및 처리 방법을 모색할 수 있다.

1) 금형 신규 개발 시

금형 제작 시방서, 금형 제작 Report, 금형 Try Report, 금형 Try 조건표 제품 검토

회의록, 금형 이관 문서

2) 금형 개조․ 수정 시

설계 변경 요청서, 초도품과 종품에 대한 측정표 및 Sample, Strip Lay-Out

수행 내용 / 압출, 단조 금형의 수리하기

재료·자료

Ÿ 보수할 금형, 연마포


Ÿ 측정 기구, 머시닝 센터, 볼 엔드밀, 평 엔드밀, 망치


Ÿ 금형을 수리할 때에는 수리할 부분을 정확하게 알고 있어야 한다.

73

Ÿ 동영상을 통한 수리, 보수 과정을 정확히 익힌 후 실제 금형을 수리, 보수한다.

Ÿ 수리 시 기계 및 공구를 안전하게 다루어 안전사고에 주의한다.

수행 순서

. 압출 금형 수리하기는 다음의 순서대로 진행한다.

1. 압출 금형을 수정할 때는 컨테이어 온도, 압출 속도, 압출기 평형 상태, 휨, 공구 휨 등

을 염두에 두어야 한다.

2. 압출 금형 수정 방법

(1) 베어링 (정형부)의 초크와 릴리프를 조절하여 압출 속도를 조절한다.

[그림 5-1] 압출 다이 개구 부근의 구조

(2) 불균일한 흐름을 수정하려면 베어링을 다듬질하여 릴리프를 주어 흐름이 느린 부분

의 속도를 높여준다.

(3) 금형 수정에서 압출품의 허용 공차 이내에 확실히 들어가 있는가에 대하여 구멍 두

께를 체크해야 한다.

(4) 금형을 통해서 처음 빌릿을 압출하기 이전에 구멍을 약간 키워야 할 것이며, 반복된

상태 및 모든 베어링이 평형한가, 다이 마크가 나지 않는가, 특히 압출재의 표면이

노출되는 부분에 흠이 없는가 확인해야 한다.

(5) 금형의 수정에서 주된 목적은 금형 개구부를 깨끗이 하고 베어링을 좋은 상태로 하

74

기 위함이다

(6) 금형의 수리는 베어링의 마모를 보완하고 다이 개구부가 휜 것을 수리하며, 여러 개

의 금형 구멍이 있을 때에는 모든 구멍으로 동일하게 압출이 되도록 하기 위함이다.

(7) 금형 수리는 개구부가 마모되어 넓어졌을 때에는 피닝 작업으로 개구부를 줄이고 줄

질하여 소정의 치수로 맞춘다. 마모된 다이 개구부나 손상된 곳은 용접하여 다시 사

용할 수 있다.

(8) 같은 두께의 구멍 양쪽에서 재료가 공급되고 있을 때 오른쪽의 각도가 왼쪽보다 클

경우 오른쪽 부분의 재료가 늦게 운반되므로 오른쪽을 연마하여 왼쪽 각도와 맞추면

압출 금속의 흐름이 균형을 이루며 비틀림이 안 일어난다.

(9) 압출 중 중공 형재의 비틀림 형상은 여러 가지 이유가 있다. 이러한 이유 중에는 흐

름의 불균형, 베어링 설계의 불균형, 빌릿 온도 등이 있다.

열간 단조 금형 수리는 <표 5-1>의 금형 검토 협의서를 이용하여 금형을 수리하는 방법을

강구하여 본다.

75


교수 방법

• 각종 실제 금형을 시청각 자료로 제시한 후 설명한다.

• 실제 현장에서 금형을 보수하는 동영상을 제공한다.





• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 검토 협의서 작성을 위한 팀 구성은 3~5명이

1개 조가 되도록 하며, 충분한 토론을 통해 결과를 얻어내도록 한다.

학습 방법

• 각 종 실제 금형을 관찰하여 보수 여부를 결정한다.

• 수리, 폐기 대상이 되는 금형의 금형 검토 협의서를 작성한다.

• 수리할 금형의 수리 방법, 수리 공정을 검토하여 실제 수리를 하되, 시뮬레이션을 이용하여

정확성을 확보한다.

• 수행 내용 중 표 작성 시에는 3~5명이 모여 측정 결과 ,관련 지식 등을 총 동원하여 충분한

토론을 거쳐 표를 완성한 후 실제 수리, 폐기 등을 결정한다.

• 수행 내용 중 열간 단조 금형의 수리 방법은 조 별로 대책을 강구하여 발표하고, 가장 적합한

방법을 모색하여 실제 수리하거나 시뮬레이션을 이용한다.


76

학습5 평 가

평가 준거





상 중 하

금형 수리 여부

결정

- 제품 치수의 공차를 고려하여 성형품 표면의 정도

및 외관을 검사할 수 있다.

- 성형품의 외관 한도견본을 활용하여 금형의 계속사용 여부를 관련부서와 협의할 수 있다.

금형 수리- 금형 수리 장비 및 기계를 활용하여 최적의 금형상

태를 유지하기 위하여 금형을 보수할 수 있다.

평가 방법



상 중 하


결정

- 금형 측정 시 오류가 생기는 이유와 대책파악

- 금형 검토 협의서에 포함될 내용

- 금형 보수 시 검토 항목의 설명

금형 수리

- 열간 단조 금형 보수, 수리 방법

- 압출 금형의 보수, 수리 방법

77



상 중 하


결정

- 금형 측정 시 오류가 생기는 이유와 대책파악

- 금형 검토 협의서에 포함될 내용

- 금형 보수 시 검토 항목의 설명

금형 수리

- 열간 단조 금형 보수, 수리 방법

- 압출 금형의 보수, 수리 방법

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 수리에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충 설

명을 한다.

- 금형 수리에 대한 이론 및 실기 능력을 제대로 갖추고 있나를 평가하여 미숙한 사람은

좀 더 노력하고, 능숙한 사람은 실제 업무에 임하도록 한다.

- 측정 오류에 대하여 실제 측정기를 다루면서 설명하여 이해를 돕는다.

- 금형 검토 협의서에 들어갈 내용이 무엇인지 아는 사람은 금형 검토 협의서를 작성해 보

도록 한다.

- 압출 금형의 보수 방법에 대하여 알고 있는 사람은 보수를 하되 컴퓨터 시뮬레이션을 이

용할 수 있다.



- 금형의 폐기, 수리는 조 별 의견을 종합하되 금형을 보고 수리를 할지, 폐기할지를 정확

히 선택할 수 있는 사람은 금형 검토 협의서를 작성케 하고 미흡한 사람은 좀 더 관찰할

시간을 준다.

- 금형의 수리는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용할 수 있다.

- 실제 현장에서 쓰이는 금형 검토 협의서를 이용하여 협의서를 작성해 본다.

- 압출 금형의 수리를 잘 한 사람은 더 복잡한 금형의 수리 방법을 강구해 본다.

- 수행 내용에 나와 있는 금형의 보수 방법을 제대로 이행한 사람은 좀 더 복잡한 단조 금

형이나 인발 금형의 보수, 수리 방법도 강구해 본다.

78









6-1. 금형의 준비 및 관리

학습 목표 • 생산 계획서에 따라 사전에 외주 금형의 입고 여부, 제작 금형의 제작 완료 여부

및 재고를 확인할 수 있다.

• 금형 이력 관리 및 생산 수량을 확인하여 필요 금형을 작업대에 준비할 수 있다.

• 금형 도면에 기준하여 치수 및 형상을 검사할 수 있다.

필요 지식 /

생산관리

1. 생산 예측

(1) 생산량 목표 설정

(가) 수주 생산인 경우에는 수주자의 요구에 따른다.

(나) 일반 판매를 위한 생산인 경우에는 수용처의 앞으로의 생산 계획이나 과거의 판

매 실적, 일반 경제 사항을 판단하면서 결정한다.

(2) 생산량 목표 설정 시 주의 사항

(가) 작업자들의 요구 사항

1) 항상 생산 능력 범위내의 일을 하기를 원한다.

2) 생산량이 적어 기계와 사람이 놀게 되는 일이 없기를 원한다.

79

3) 언제나 평균생산을 계속하기를 바란다. 시기에 따라 생산량에 차이가 많으면 생

산 능력에 과부하가 걸린다.

4) 1회에 생산하는 양은 경제적 한도 이상이 되도록 늘이고 싶어 한다.

5) 작업 부하가 일부 기계나 작업자에 편중되지 않는 생산 품목과 수량을 선택한다.

6) 생산하는 품목을 되도록 줄이고 싶어 한다.

(나) 구매자들의 요구 사항

1) 팔리는 만큼 주문하고 싶다.

2) 판매 수요에 따라 필요한 것을 필요한 수량만큼 필요한 시기에 주문하고 싶다.

(다) 재무 담당자의 요구 사항

1) 제품의 재고 및 시기를 단축하려 한다.

2) 대금 회수가 빠르며 확실한 제품을 만들려 한다.

이상에서 생산자, 구매자, 재무 담당자의 제요구 사항을 조화를 이루며 공통의 목

표가 되는 생산계획을 세운다.

(3) 재고와 주문

(가) 금형 및 제품의 재고는 비경제적이므로 재고가 남지 않도록 한다.

(나) 재료의 주문이 늦어져 가공 기일이 오래 걸리면 비정상적인 작업이 되거나 납품

기일을 맞추지 못하므로 원재료의 적절한 주문은 제 때에 이루어져야 한다.

2. 외주 이용

(가) 외주의 목적

1) 수주량의 변동에 대하여 완충 역할을 한다.

2) 자사에 없는 설비, 기술을 전문 공장에 의존한다.

3) 자사보다는 외주 공장에서 원가가 싸게 만들어 진다.

(나) 외주의 범위

1) 완성 외주: 자사 설계에 의해 재료를 지급하여 완성까지의 공정을 위탁하는 것

으로 발주측의 주공장 생산 능력이 부족할 경우 이용한다.

2) 가공 외주: 공장의 생산 능력이 일부 부족한 경우 주로 이용한다.

(다) 외주의 계약 조건

1) 재료의 지급: 유상 지급, 무상 지급, 일부만 유상 지급 등이 있다.

2) 공구의 대여: 대여 방법, 수량 파악, 파손될 경우 처치, 회수 등에 대하여 정 한

다.

3) 제품 수입: 검사법, 납입 장소, 불량품이나 교정품의 처치, 납품 과부족의 처 리

등을 정한다.

4) 수송: 재료, 제품의 수송 방법에 대하여 결정한다.

5) 대금 지불: 마감 검수 시기 및 지불 방법에 대하여 정한다.

80

수행 내용 /금형 준비 및 금형 관리 대장, 이력 카드

작성하기

재료·자료

Ÿ 금형, 금형 관리 대장, 금형 이력 카드


Ÿ 금형 생산 계획을 위하여 인터넷을 이용하되 조별 토의를 충분히 하여 결과를 도출한다.

Ÿ 금형 관리 대장을 작성할 때 현장에서 사용하는 것을 참고로 한다.

Ÿ 금형 이력 카드를 작성할 때 현장에서 사용하는 것을 참고로 한다.

수행 순서

금형 생산 계획을 세운다.

H 자동차의 S 모델 자동차에 몇 개의 단조 제품이 필요하고, 연간 몇 대를 생산하는지 알

아본다. 10년간 이 모델의 자동차를 만들 때 단조 금형의 수명을 고려하여 단조품을 만드

는데 몇 개의 금형을 만들어 사용해야 하는지 알아보자.

금형 품질 이력을 작성한다.

1. 금형 관리 대장과 이력 카드

(1) 금형 관리 대장

(가) 금형 관리 대장은 제품을 만드는 기본 틀인 금형의 보관, 반환, 분실 및 훼손의

책임에 관한 내용으로 작성하는 관리 문서를 말한다.

(나) 금형 관리 대장에는 금형의 품명과 품번, 종류, CAV등을 기록할 수 있으며, 각

품명별로 단위와 수량 등을 기록할 수 있고, 총 보관한 금형의 합계를 기록할 수

있다. 또한 금형 보관에 관한 책임 등이 간략하게 기재되어 있다.

(2) 금형 이력 카드

서식 구성 항목에는 금형명, 금형 관리 번호, 적용 모델, 규격, 제작 일자, 제작처, 제

작 비용, 관리 담당, 사용처 이력, 순서, 사용처, 대표자, 확인자, 비고 등이다.

금형 이력 카드는 필요하거나 요구되는 금형에 대한 사항들을 모아 문서로 정리한 것

81

을 말한다. 금형 사양서는 주로 설계를 위한 기초 자료나 조건이 된다. 금형 이력 카

드에는 소요 동력과 소요 출력, 성능, 구조, 작동 방식, 형상, 치수, 무게, 부속품, 설치

면적 등을 기록해야 한다. 오차나 오류가 발생하지 않도록 정확하게 기재하도록 한다.

(3) 금형 이력 관리 절차서

금형 관리 절차서는 금형 관리 시 따라야 할 순서와 절차에 대하여 기록해 놓은 서식

이다.

금형 관리 절차서는 제품을 만드는 기본 틀인 금형의 보관, 반환, 분실 및 훼손 등을

관리하는 방법적인 절차를 기록한 문서를 말한다.

금형의 품명과 품번, 종류, CAV 등을 기록할 수 있으며, 각 품명 별로 단위와 수량 등

을 기록할 수 있고, 총 보관한 금형의 합계를 기록할 수 있다. 또한 금형 보관에 관한

책임 등이 간략하게 기재되어 있다.

품질 이력 관리 절차서의 서식 구성 항목은 다음과 같다.

(가) 목적 및 적용 범위

(나) 용어의 정의

(다) 책임과 권한

(라) 품질 기록의 관리 절차

(마) 기록의 관리

(바) 관련 문서

(사) 부칙

이력 관리 절차서란 품질 매뉴얼에서 정하는 요건에 따라 공사의 품질 관리를 효율적

으로 수행하기 위한 세부 수행 방법을 기재한 문서를 말한다. 이력 관리 절차서에는

품질 관리에 따른 구체적인 책임과 권한 및 요구 사항 등을 기술하고, 품질 기록의 종

류, 유지 및 보존 기간에 대한 요건을 작성해야 한다. 또 품질 관리 업무를 수행하는

데 필요한 세부적인 업무 절차를 각 단계별로 상세히 기술하도록 한다.

(4) 금형 품질 관리 계획서

품질 관리 계획서는 요약 제품 또는 시설의 품질 관리를 위한 계획이 명시된 문서 이

다. 금형 품질 관리 계획서는 금형 또는 금형 제작 공정이 정상적으로 가동한다는 확

증을 얻기 위해 실시하는 작업, 즉 설계, 재료 구입, 제작 공정, 시험·검사, 측정 시험

기기의 교정, 시정 조치, 기록의 보관 등 품질 관리 계획에 대한 사항이 명시된 문서

를 말한다.

품질 관리 계획서에는 금형 관리를 수행하기 위해 필요한 계획과 이에 적합한 방침이

명시 되어야 한다. 도면 및 시방서에 따른 적합한 공정이 가능하도록 품질 기준을 정하

고 이를 체계적으로 확인할 수 있는 절차를 마련하여 금형의 품질을 보증할 수 있다.

82

(5) 금형 이력 관리 시스템(System)

현재 금형의 관리는 수작업으로 이력 관리를 하기 때문에 누락 또는 담당자가 실수해

도 몰라서 관리가 어려운 금형 공장에서 시스템으로 전환하고자 하는 내용으로 추진

목적 및 적용 효과에 대해서 열거한 사례이다.

(가) 추진 목적

1) 금형 관리 미흡

2) 전체 불량의 절반 이상이 금형 관련 부품

3) 담당자의 실수로 인해 발생할 수 있는 손실(F-Cost)을 막을 수 있는 시스템적 장

치가 없다.

(나) 적용 효과

1) 체계적 금형 이력 관리를 통한 원자재 품질 확보

2) 업무 효율 배가 (수작업 -> 시스템)

3) 담당자의 실수 방지

4) 금형 제작 시기 실기로 인한 Line 유실 미연에 방지

2. 금형 관리 대장과 금형 이력 카드 작성하기 (활용서식 참조)

(1) 금형 관리 대장

금형 이력 사항 및 변경 사항 등을 기록한다.

(2) 금형 이력 카드

금형명, 관리 번호, 사용처, 이력 사항, 특기 사항 등을 기록한다.

83


교수 방법

• 금형의 자체 제작, 외주 제작에 대한 장단점을 설명한다.

• 회사에서 실제 이용하는 금형 관리 대장과 금형 이력 카드를 이용하여 회사에서는 어떻게 관리하

는지 알게 한다.





• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 관리 대장 및 금형 이력 카드를 작성할 때의

팀 구성은 3~5 명이 1개 조가 되도록 하며, 충분한 토론을 통해 결과를 얻어내도록 한다.

학습 방법

• 금형의 모양 및 재고를 파악하여 자체 제작, 외주의 선택을 한다.

• 생산 계획을 수립하여 언제 얼마의 금형을 제작해야 하는지 알아본다.

• 금형 관리 대장 및 금형 이력 카드를 작성해 본다.

• 수행 내용을 작성 시에는 3~5 명이 모여 토의 결과 ,관련 지식 등을 총 동원하여 충분한 토론을

거쳐 내용을 완성한 후 실제 회사에서는 어떻게 관리하는지 알아본다.


84

학습6 평 가

평가 준거





상 중 하

금형의 준비 및

관리

- 생산계획서에 따라 사전에 외주금형의 입고 여부, 제작금형의 제작완료 여부 및 재고를 확인할 수 있다.

- 금형이력관리 및 생산수량을 확인하여 필요금형을 작업대에 준비할 수 있다.

- 금형도면에 기준하여 치수 및 형상을 검사할 수 있다.

평가 방법



상 중 하

금형의 준비 및

관리

- 생산 계획을 세울 때 고려사항

- 자체 제작과 외주 제작의 선택 시 고려사항

- 금형 품질 관리 계획서에 대하여 설명

- 금형 관리 대장 작성 및 이용

- 금형 이력 카드의 작성 및 이용

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상 중 하

금형 준비하기

- 생산 계획에 따른 금형의 제작

- 금형 품질 관리 계획서 작성

- 금형 관리 대장 작성 및 이용

- 금형 이력 카드의 작성 및 이용

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 준비에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충 설

명을 한다.

- 금형 준비에 대한 일반적 지식을 알고 있는 사람은 금형 준비에 필요한 각종 문서를 제

작할 수 있는 능력을 기르도록 한다.

- 인터넷을 검색하여 우리나라에서 연간 생산되는 단조, 압출, 인발량은 얼마인가를 알아

보고 필요한 금형의 수량을 계산해 본다.

- 자체 제작과 외주 제작의 선택 시 고려할 사항을 알고 있는 사람에게는 금형이나 도면을

보여 주고 이 금형을 자체 제작 할 것이지, 외주 제작을 할 것인지를 알아보도록 한다

- 금형 품질 관리 계획서에 포함될 내용을 잘 아는 조는 금형 품질 관리 계획서를 작성해

본다.

- 금형 관리 대장의 필요성과 용도를 알고 금형 관리 대장을 작성해 본다.

- 금형 이력 카드의 필요성과 용도를 알고 금형 이력 카드를 작성해 본다.



- 생산 계획을 세울 때 구체적으로 보기를 들어 설명한다.

- 본인이 재학 중인 학교나 재직 중인 회사에서 금형을 제작할 수 있는 능력을 조사해 보

고 어떤 금형을 자체 제작할 수 있는지 알아본다.

- 금형 관리 계획서를 제대로 작성했는지 검토해 본다.

- 현장에서 사용 중인 금형 관리 대장과 금형 이력 카드를 준비하여 회사에서는 어떻게 작

성하여 이용하는가를 알아보고 본인이 만든 금형 관리 대장과 금형 이력 카드와 비교해 보

도록 한다.

86









7-1. 금형의 조립 및 설치

학습 목표 • 금형 조립도에 의해 외작업이 가능한 금형은 사전에 조립할 수 있다.

• 외작업된 금형이 조립상의 치수와 일치하도록 확인하고 조정할 수 있다.

• 금형 조립도에 의해 외작업된 금형과 본작업 시 필요한 금형을 공구를 이용하여

기계에 설치할 수 있다.

• 설치된 금형이 회사의 작업 표준서와 일치하는지 확인하고, 조정할 수 있으며 준비

교체 시간을 기록·관리할 수 있다.

필요 지식 /

금형 조립용 공구의 종류

1. 렌치류

(1) 렌치류: 대상물의 축을 비틀어서 작업하는 조립용 공구

(2) 종류: 육각렌치, 박스렌치, 토크렌치, 몽키 스패너 등

[그림 7-1] 단구 스패너 [그림 7-2] 양구 스패너 [그림 7-3] 소켓 렌치

87

[그림 7-4] 훅 렌치

[그림 7-5] L 렌치 [그림 7-6] 몽키 스패너

[그림 7-7] 수동 토크렌치

[그림 7-8] 다이얼 인디케이터 토크렌치

2. 플라이어류

(1) 플라이어류: 지렛대 원리 이용하여 압력을 증가시켜 작업하는 공구

(2) 종류: 롱노즈, 뻰치, 니퍼, 파이프렌치, 바이스 플라이어, 스냅링 플라이어 등

(3) 주의 사항: 해머, 망치 대신 타격하는데 사용해서는 안 됨

[그림 7-9] 롱노즈 플라이어 [그림 7-10] 니퍼

88

[그림 7-11] 콤비네이션 플라이어 [그림 7-12] 뻰치

[그림 7-13] 바이스 플라이어 [그림 7-14] 파이프 렌치

3. 드라이버 류

(1) 드라이버류: 볼트, 나사 등을 조이거나 풀어내는 목적에 사용함

(2) 구조: 강철재로 된 몸체에 손잡이 있음

(3) 규격: 인선의 폭과 길이로 나타냄

4. 플러(Puller)

- 플러: 기어나 플러, 베어링 등을 축이나 실린더에서 빼내는 공구

[그림 7-15] 베어링용 유압 플러 [그림 7-16] 기어용 유압 플러

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수행 내용 /금형의 조립, 설치용 공구 사용 및 금형의

설치하기

재료·자료

Ÿ 도면, 레고, 각종 금형의 조립 사진이나 그림, 금형


Ÿ 컴퓨터, 각종 공구


Ÿ 금형의 조립, 설치 시 적합한 공구를 선택하여 올바른 방법으로 수행한다.

Ÿ 실제 조립, 설치시 시뮬레이션을 이용한다.

Ÿ 조립 및 설치가 안전한지 확인한다.

수행 순서

각 종 금형의 조립, 설치에 필요한 공구의 사용법을 익힌다.

금형의 조립, 설치에 필요한 공구의 명칭, 사용법을 익히되 필요 지식에 없는 공구도 필요

하면 기능을 익힌다.

단조 프레스 작업의 주의 사항을 숙지한다.

1. 개요

다이(die)의 냉간 시에 작업을 시작하게 되며 다이의 일부가 쪼개져서 비산하는 경우가 있

으므로 설비면의 대비책을 완벽하게 마련하지 않으면 안 된다. 비산하는 다이 파편은 때

로는 작업자에게 날아가서 치명적인 경우가 되기도 한다.

따라서 작업장의 주의는 물론이고, 형의 재질에 대한 점검도 필요하게 된다.

또 해머 헤드의 부착부와 균열이 생겨서 파손을 일으키기 쉬우므로 특히 주의하지 않으면

안전 관리는 그만큼 어렵게 될 것이다.

또한 금형 사이에 신체를 넣을 때는 블록을 상형의 아래에 밀어 넣어서 금형 상형이 갑자

기 낙하하는 것을 방지하기 위해 프레임에 부착해 놓은 안전 블록(Safety block)을 반드시

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사용하도록 해야 한다.

이 블록은 용수철 부하형으로서 램의 부하가 직접적으로 브라켓트(Bracket)에 걸리지 않도

록 되어 있고, 그 아래 위쪽은 피혁으로 방호하게 되어 있다.

2. 단조기로부터 발생되는 재해 방지를 위한 세부적인 설비상의 대책을 세운다.

(1) 단조기의 발디딤 조작 장치에는 견고하고 오동작이나 접촉 등으로 인한 작동을 막기

위한 안전 덮개 등을 설치한다.

(2) 단조기의 뒤쪽에는 찌꺼기 등의 비산을 막기 위해 금형의 면에 가능한 한 가깝게 다

음의 어느 것으로 방호율을 설치한다.

(가) 한쪽을 회전축에 부착할 것

(나) 이동식으로 바닥의 대 위에 지지된 것

(다) 천정으로부터 달아 내린 것

(3) 드롭 해머의 램(Ram), 금형 고정 키(Key)는 결함이 없는 조질 강재로 만들고, 정확히

홈에 맞도록 다듬질되어야 하며 또 그 머리에 각을 취하고 고정한 후, 램으로부터

150mm 이상을 튀어나오지 않도록 전체의 길이를 정한다.

(4) 드롭 해머 혹은 단조용 해머의 금형 교환·조정 혹은 수리를 할 때는 블록 혹은 지

주를 확실히 설치해야 하며 또한 전도 방지의 장치도 설치하여 램이 절대로 낙하하

지 않도록 한다.

(5) 단조기의 금형으로부터 찌꺼기를 제거하기 위해서는 스케일은 가능한 한 흡입식 또

는 압축 공기를 사용한다.

(6) 스케일 브러시를 사용할 경우 및 금형에 급유 작업 시에는 금형 사이에 손 또는 팔

을 넣지 않아도 되도록 충분한 길이의 손잡이를 부착한다.

(7) 해머의 기관에는 조작이 편리한 위치에 스톱 밸브를 구비한다. 이 스톱 밸브는 금형

교환 중·수리 중 및 해머 또는 금형으로서 기타의 작업을 하고 있는 동안은 잠가

두어야 하고, 우회 밸브는 모두 열어두어야 한다. 만약 우회 밸브가 없는 경우는 스

톱 밸브를 잠근 후, 시정 또는 표시 (경고표지)를 한다.

(8) 드롭 해머는 로드(Rod)파손 또는 램이 올라갈 때의 충격을 완화하기 위해 안전 실린

더를 설치한다.

(9) 해머의 배관에는 과다 진동 또는 팽창으로 고장이 일어나지 않도록 적절한 장치를

설치한다.

(10) 드롭 해머의 실린더에 자동 배출 장치가 없을 경우에는 배수관에 접속한 드레인 코

크 등을 설치한다.

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(11) 소재를 손으로 보내는 기계 단조 프레스에는 프레스가 운전을 시작한 후에는 작업자

가 위험 구역으로 손을 넣지 않도록 집게 등의 적절한 공구를 배치해 두어야 한다.

(12) 단조 프레스에서는 폐달 또는 조작 레버의 연결이 각 공정이 끝날 때마다 절단되도

록 넌 리피트(Non Repeat)장치를 설치해야 한다. 단, 자동식 또는 반자동식 이송장치

로 작업할 경우는 제외한다.

(13) 냉간형 프레스 또는 이와 유사한 단조 프레스의 릴리프 스프링(Relief Spring)은 적절

한 덮개로 덮어야 한다.

(14) 업세터 단조기(Up Setter Forging Press)에는 슬라이드(Slide)에 커버를 설치해야 하며,

또한 금형 사이에 가공품이 무리하게 끼여 기계에 비틀림이 생기지 않도록 안전 브

레이커(Safety Breaker)를 삽입해야 한다.

(15) 직접 기계력으로 작동하는 단조기로서 단독 모터로 운전하는 경우에는 적절한 동력

차단 스위치를 설치해야 한다. 또, 중간축에 고정 풀리(Fixed Pulley) 및 헛돌기 풀리

(Loose Pulley)가 부착되어 있는 경우에는 적절한 요대 장치를 설치해야 한다.

(16) 한손으로 재료를 잡고 조작하는 기계의 해머에는 한손으로 벗김이 가능하고 이것

을 풀거나 벗기지 않으면 램이 낙하하지 않도록 안전 정지 장치 독(Dog) 또는 멈춤

쇠를 설치하든가, 페달 대신 해머를 운전하기 위한 레버를 설치해야 한다.

(17) 단조기의 형식 및 종류에 따라서는 비상 정지 장치(Emergency stop switch), 양수 조

작 스위치 등을 설치해야 한다.

(18) 보드 드롭 해머(Board drop hammer)에는 작업자의 머리 위에 차폐망을 설치한다.

(19) 액압 단조 프레스에는 운전자가 통상의 작업 위치에서 볼 수 있는 위치에 조작

밸브를 부착해야 한다.

(20) 마찰 프레스(Friction press)의 램의 튀어 오름과 내림으로 스크류(Screw) 및 키(Key)

의 손상으로 인한 위험을 방지하기 위한 램의 상하한에 안전 장치를 구비한다.

(21) 단조용 다이블록(Forging dieblock)의 걸림 구멍은 금형을 안전하게 취급 가능한 강

한 환봉을 끼울 수 있는 직경 및 깊이가 되도록 한다.

단조 금형 설치는 다음의 순서대로 진행한다.

1. 단조에 사용되는 금형에는 사용 기계 및 목적에 따라 여러 가지가 있지만, 일반적으로

단조형이라 하면 낙하 해머형을 말한다.

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2. 금형과 해머

(1) 상형과 하형의 해머에 장치되는 금형은 상형은 ① 램, 하형은 ② 소우블록의 아리형

상크로 지지하는데 여기에는 각각 ③ 키를 이용하여 고정이 가능하다.

(2) 금형의 전 후 움직임에 대한 고정은 ④ 의 피스톤 로드 중심선 상의 위치에 램, 소우

블록 모두 제각기 ⑤ 다우월을 끼우는 조각 끼우기가 있다.

(3) 금형 상하형의 같은 위치에 ⑥ 조각을 설치하고 양쪽의 조각 빈 곳에 ⑦ 다우월을

끼워 금형을 완전히 해머에 고정한다.

(4) 금형이 해머에 장착될 때 금형의 조각상 부분은 상하 모두 정확히 맞아야 한다.

(5) 금형은 상크와 다우월에 의해 해머에 고정되므로 금형의 모든 부분은 상크와 다우월

을 기준으로 제작되어야 한다

(6) 금형은 해머에 설치할 때의 기준과 형을 제작할 때의 기준이 되는 기준면(매치라인)

을 설치한다.

(가) 측부 기준면

럼과 소우블록의 상크는 금형 상크의 좌측면이 밀착되도록 만들어져 있다. 그리고

그 수직선 XX에 상하가 일치한다. 그러므로 금형의 좌우의 움직임 고정은 이 면으

로 한다.

(나) 전부 기준면

램 및 소우블록의 다우월을 끼워 금형을 제작하는 위치는 동일 수직선상 대칭의

위치로 되어 있으므로 금형에 다우월을 끼워서 해머에 고정한 위치, 즉 금형의 다

우월을 동일 수직선 YY 상으로 한 위치에서 전부에 기준면까지의 거리 L2를 금형

상하 형에 같은 치수로 작업한다.

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[그림 7-17] 단조기와 금형의 설치 관련도

압출 금형, 인발 금형의 조립․ 설치 시 주의 사항, 공정 등을 알아보고, 컴퓨터 시뮬레이션

이나 직접 금형을 이용하여 조립 및 설치를 해 본다.

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No. 순 서 요 점

1 램을 높인다.

램과 소우블록 사이에 안전봉을 세운다.

공기 밸브를 닫아 램이 작동하지 않는 것을

확인한다.

2 램, 소우블록을 청소한다.

3금형을 크레인에 매달아 하형의 다우월 구

멍을 조사한다.다우월을 넣어 헐거움의 정도를 조사한다.

4 소우블록에 다우월을 끼운다.다우월의 마모를 막기 위해 정규 라이너를

사용한다.

5금형의 상하 횡조각면을 맞추고 나서 소우

블록의 위에 밀어 넣는다.

금형의 매달림 구멍에 매달림을 확실히 한

다.

6하형의 다우월 구멍에 다우월이 끼워지도록

소우불록을 올려 놓는다.

7 상하형의 매치라인을 맞춘다.

8

안전봉을 빼내 램을 낮추어 램과 금형의 위

치를 보고 상형의 다우월이 램의 다우월 구

멍에 들어가도록 상형 위치를 잡는다.

9 램을 올려 상형에 다우월을 끼운다.

10램을 내려 상형을 상형 구멍 키로 램을 설

치한다.램과 금형의 위치가 정확한가를 확인한다.

11 하형을 하형용 키로 소우블록에 설치한다. 키는 어느 정도 단단히 조인다.

12상하형의 매치라인이 맞는지 확인한 후 상

하형의 키를 다소 강하게 조인다.

13매치라인을 조사하여 상하의 엇갈림의 유무

를 검사한다.엇갈림이 생기면 조정한다.

14가볍게 5-6회 정도 공타하여 상하형의 엇갈

림, 그 밖의 이상 유무를 조사한다.

15 상하형의 키를 완전히 조인다. 필요 이상으로 조이지 않는다.

주의사핳

금형, 램 및 소우블록의 상크부의 마모나 흠이 있는지 조사한다.

크레인의 신호는 한 사람이 확실하게 한다.

치공구는 사용 전에 점검하고 이상이 있는 것, 정규 이외의 것은 사용하지 않는다.

<표 7-1> 단조 금형 설치 작업의 작업 표준 예

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교수 방법

• 각 종 설치 용 공구를 준비하여 사용 방법을 알려준다.

• 각종 실제 금형을 시청각 자료로 제시한 후 설명한다.

• 현장에서 금형 조립 및 설치하는 동영상을 제공한다.





• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 조립 ․ 설치를 위한 팀 구성은 3~5 명이 1개


학습 방법

• 각 종 금형의 설치에 필요에 공구의 사용법을 익힌다.

• 각 종 실제 금형을 실제 설치해 본다.

• 각 종 금형의 조립․ 설치 시 주의점을 알아본다.

• 단조기, 압출기, 인발기의 재해 방지를 위한 설비에 대하여 알아본다.

• 실제 금형의 설치 뿐만 아니라 시뮬레이션에 의한 설치도 시행해 본다.

• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 조립․ 설치를 위한 팀 구성은 3~5 명이 1개 조가

되도록 하며, 충분한 토론을 통해 결과를 얻어내도록 한다.


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학습7 평 가

평가 준거





상 중 하

금형의 조립 및

설치

- 금형 조립도에 의해 외작업이 가능한 금형은 사전에 조립할 수 있다.

- 외작업된 금형이 조립상의 치수와 일치하도록 확인하고 조정할 수 있다.

- 금형 조립도에 의해 외작업된 금형과 본작업 시 필요한 금형을 공구를 이용하여 기계에 설치할 수 있다.

- 설치된 금형이 회사의 작업표준서와 일치하는지 확인하고, 조정할 수 있으며 준비교체 시간을 기록·관리할 수 있다.

평가 방법



상 중 하


설치

- 금형 조립용 공구

- 단조 프레스 작업

- 단조 금형의 설치

- 압출 금형의 설치

- 인발 금형의 설치

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상 중 하


설치

- 조립용 공구 사용

- 단조 금형 조립, 설치

- 압출 금형 조립, 설치

- 인발 금형 조립, 설치

피 드 백

1. 평가자 질문

- 금형 설정에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충 설

명을 한다.

- 조립, 설치에 필요한 공구의 명칭, 용도 등은 직접 실물이나 그림을 가지고 설명한다.

- 단조 작업 등의 주의 사항을 강조하여 현장에서 사고가 나지 않도록 교육한다.

- 단조 금형 설치 시 주의점과 방법을 제대로 아는 사람은 컴퓨터를 이용하여 가상 조립

및 설치를 해 보도록 한다.

- 압출, 인발 금형의 조립 및 설치시 주의점과 방법을 제대로 아는 사람은 컴퓨터를 이용하

여 가 상 조립 및 설치를 해 보도록 한다.



- 조립, 설치용 공구는 제대로 사용하지 못 할 경우 손에 익히도록 반복 연습하게 한다.

- 단조 금형 조립 및 설치를 컴퓨터에서 제대로 한 경우에 실제 조립 및 설치하고 조립 및

설치 가 제대로 되었나를 확인하도록 한다.

- 압출, 인발 금형 조립 및 설치를 컴퓨터에서 제대로 한 경우에 실제 조립 및 설치하고 조

립 및 설치가 제대로 되었나를 확인하도록 한다.

- 조립이 아주 서투른 사람은 레고 등을 이용하여 조립 기능을 키우도록 한다.

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8-1. 제품의 불량 검사

학습 목표 • 회사의 작업 표준서, 관리 계획서, 작업 도면을 확인하여 작업 조건을 설정할 수 있다.

• 공정도에 의해 공정별 재공품의 치수를 확인하고, 작업 조건 및 금형을 미세 조정

할 수 있다.

• 초도 양산품을 작업 도면 및 검사 기준서에 의해 검사하여 요구 품질에 적합한지

확인할 수 있다.

• 시운전 중 생산된 부적합품은 양품에 혼입되지 않도록 별도 분리하거나 폐기 처분

할 수 있다.

필요 지식 /

단조압출인발용 기계

1. 단조 기계

일정한 힘으로 장시간 연속적으로 작업할 때나 큰 타격력을 필요로 하는 큰 소재에 단조

용 기계를 사용한다. 단조용 기계에는 크게 단조용 해머와 단조용 프레스가 사용된다.

(1) 기계 해머

기계 해머는 무거운 해머를 일정한 높이까지 올린 후 낙하시켜 순간적인 힘을 이용하

여 소재에 타격을 가하여 변형시킨다. 기계 해머에는 드롭 해머, 단조 해머(공기 해머,

증기 해머), 더블 스웨이지 해머, 스프링 해머 등이 있다.

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(2) 단조용 프레스

저속으로 큰 힘을 가하여 가공하는 기계로 가공력이 내부에까지 잘 전달되고 진동이

나 소음이 적고, 균일하게 가공할 수 있는 특징이 있다. 단조용 프레스에는 유압 프레

스, 수압 프레스, 기계 프레스, 나사 프레스 등이 있다.

(3) 단조 기계의 선택

단조 기계를 선택할 때 주요하게 고려해야 할 점은 소요 하중 및 에너지, 단조품의 크

기 및 형상, 재료의 강도, 재료의 변형 속도에 대한 민감도 등이다. 일반적으로 알루미

늄, 마그네슘, 청동 및 황동 등은 프레스, 해머는 강, 타이타늄, 구리 및 내열 금속에

주로 쓰인다.

(4) 윤활제

윤활제는 단조 다이의 마찰과 마모에 매우 중요한 영향을 미치며, 가열된 재료와 상대

적으로 온도가 낮은 다이 사이에서 열의 차단으로 재료의 냉각 속도를 낮추는 역할을

한다. 또한 이형제로서의 역할도 한다. 열간 단조에는 흑연, 이황화몰리브데넘(MoS),유

리가 사용되고, 냉간 단조에는 광유나 비눗물 등이 사용된다.

2. 압출의 종류

(1) 직접 압출

재료를 압출 컨테이너 속에 넣고 램을 압축하여 압출 다이를 통과시키는 것으로 재료

를 가압하는 램의 방향과 제품이 나오는 방향이 같은 경우로, 컨테이너 내의 재료가

동시에 이동하기 때문에 컨테이너 내부 벽과 재료간의 마찰력이 크게 작용한다.

(2) 간접 압출

램의 진행 방향과 압출 제품의 이동 방향이 반대인 경우로, 두 개의 램 끝에 압출 다

이가 붙어 있고, 압출 컨테이너의 반대쪽 끝이 막음판으로 막혀 있다. 직접 압출법에

비해 재료의 손실이 적고, 소요 동력이 적게 든다.

3. 인발기

인발 기계는 소재나 제품의 형상 및 치수에 따라 인발된 소재를 드럼에 감거나 조 또는

체인에 연결하여 사용한다. 인발 벤치는 유압 또는 체인 구동에 의하여 한 개의 다이를

사용하여 인발 가공하는 것이다. 인발 재료의 끝 부분을 잡아 주는 조가 달린 인발 헤드

가 프레임 위를 따라 이동할 수 있게 되어 있다.

제품의 문제 발생

제품의 생산 과정에서 발생한 문제점의 각종 원인에 대한 정보 수집, 분석, 체계화로 이

과정의 문제점을 효과적, 효율적, 신속하게 대처하고 재발을 방지하는데 있어 각 상황에

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맞게 잘 정돈하고 체계적으로 문제점을 해결해야 한다.

1. 정보 수집

(1) 각종 원인 유형별로 수집하기

각종 원인에 대한 정보를 수집할 때 이를 유형별로 묶어서 정리하면 문제 해결을 할

때 도움이 된다. 원인의 유형은 다양한 기준으로 상당히 세분하게 분류를 할 수 있다.

이를 간단하고 크게 분류하자면 다음과 같다.

(가) 기준 미달 및 이탈

1) 제품을 생산하는데 여러 가지 규격들이 적용이 되는데 그와는 상이하거나 이를

만족하지 못하는 경우

2) 부품을 조립하는데 서로 조건이 만족하지 않는 경우

(예를 들면 치수 또는 역할이 표준에 못 미치는 경우, 도면에서 요구하는 한계

치수를 넘어선 경우 등)

(나) 개선 및 강화

1) 부품이나 제품의 기능 혹은 역할이 미흡하거나 개선을 요구할 경우

2) 더 강력한 기능을 원하는 경우

(예를 들면 불량률 감소를 원하는 경우, 피로 수명이 너무 짧은 경우 등)

(다) 기타

1) 기타 관리자가 필요하다고 생각되는 유형을 생성하여 상황에 맞게 분류할 수 있다.

2) 분류 주제에는 특정한 기준이 필요하며 해결에 의미가 있어야 한다.

(예를 들면 품질 관리 체계, 이송 혹은 판매의 문제 등)

2. 정보 분석

(1) 문제 해결 구조의 이해

효과적인 원인 분석을 위해서는 문제 해결 구조에 대해서 이해하고 있어야 한다.

문제 해결 구조는 보통의 경우 아래 그림과 같으며 문제 발생의 원인의 유형, 혹은 상

황별로 관리자가 적절히 변형 혹은 설정할 수 있어야 한다.

[그림 8-1] 원인 분석 도식화의 예

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(2) 원인 분석의 역량

효과적인 문제 해결 대책 방안을 수립하기 위해서는 수집된 각종 원인을 분석할 때

올바른 분석은 다음의 조건을 만족한다.

(가) 논리적이고 명확한 인과 관계

(나) 사실에 바탕한 깊이 있는 분석

(다) 근본적인 원인을 분석

(라) 결론이 분명함

3. 체계화

(1) 문제 발생의 원인 및 분석의 체계화

(가) 도식화

1) 분석된 원인을 도식화 하면 문제 해결 방안 수립에 도움이 된다.

2) 큰 원인에서부터 자세한 원인으로 정리한다.

3) 분류에서는 공통점이 명확해야 한다.

4) 간결하고 보기 쉬워야 한다.

5) 최하위에는 해결책을 제시할 수 있는 분석이 위치해야 한다.

(나) 문서화

1) 분석된 원인을 문서화 하면 같은 문제가 재발 시 다시 원인을 분석하는데 용이

하다.

2) 문서화된 자료들은 잘 보관하여 유사한 문제가 발생하면 참고 자료로 활용한다.

문제점에 대한 해결책을 제시할 때는 재발 혹은 새로운 문제점이 발생되지 않도

록 하는 것이 중요하다. 이 능력은 효율적인 생산 및 개선, 연구, 개발에 꼭 필요

한 능력이며, 항상 염두에 두어야 하는 부분이다. 재발 방지 대책은 관련 부서와

협의 및 협력이 필요하며, 여러 측면의 지식, 경험, 식견, 통찰력 등이 필요한 부

분으로 개인의 능력이 아닌 협력자들 모두가 화합하는 능력을 기르는 것이 필요

하다.

4. 해결책

(1) 해결책 수집 및 정리

파악된 문제점을 해결할 수 있는 해결책 및 협의 사항들을 수집 및 정리한다. 수집 및

정리된 자료를 바탕으로 다음 사항들을 검토한다.

(가) 해결책의 타당성

(나) 해결할 수 있는 범위

(다) 시행 가능성

(라) 시행하였을 때 새로운 문제 발생

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(2) 해결책 시행

해결책을 시행할 때는 다음과 같은 사항들을 고려해 본다.

(가) 구체적인 시행 과정 및 내용

(나) 기대 효과

(다) 비용 및 기간

5. 재발 방지

(1) 재발 가능성

협의사항 및 해결책을 수행하고 나서 관리자는 또 다른 문제점이 발생하는지에 대한 모

니터링을 지속적으로 해야 한다. 관리자는 사후에 다음과 같은 사항을 점검해야 한다.

(가) 의도한 목적에 맞게 시행이 되는지 여부

(나) 해결책을 준수하고 있는지 여부

(다) 변화 혹은 해결된 문제점

(라) 또 다른 문제점이 발생하는지 여부

(마) 더 나은 해결책이 있는지 여부

(바) 재발하였는지 여부

위 사항을 상황에 맞게 점검표를 작성하여 매일 기록 및 점검하도록 한다.

수행 내용 / 제품의 결함과 불량품 검사 방법 익히기

재료·자료

Ÿ 여러 종류의 제품 (불량이 발생한 제품), 불량된 제품의 사진이나 그림 등, 자기 탐상 검사 시험편,

자분(건식 및 습식)

기기(장비 ･ 공구

Ÿ 각종 측정기구, 요크 자기 탐상기, 자외선 조사 등


Ÿ 불량품과 양품의 구별 시에는 일정한 기준을 정하여 실시한다.

Ÿ 시험할 때 공기 중에 떠다니는 자분을 마시지 않도록 주의한다.

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Ÿ 습식법에서 등유 등 가연성 액체를 용매로 사용할 경우 화기에 주의해야 한다.

Ÿ 장시간 자외선 조사 등 아래서 검사할 경우 눈과 피부에 대한 방호 대책이 필요하다.

수행 순서

제품의 결함을 이해한다. (불량 제품이나 사진 또는 그림을 이용)

1. 단조 제품의 결함을 이해한다.

(1) 원재료의 결함

기공, 슬래그 혼입, 개재물, 편석, 스캡 등이 있다. 주로 강재를 만드는 주조 과정에서

발생하는 결함으로 단조 시 압착되어 없어지나, 우수한 품질의 단조품을 얻으려면 우

선 건전한 강괴를 얻는 것이 중요하다.

(2) 가열 과정에서 발생하는 결함

산화 스케일, 탈탄 등이 있으며 과열로 인하여 발생하기 쉬운 결함이다.

(3) 단조 과정에서 발생하는 결함

균열, 주름, 겹침 등이 있으며 부적절한 단조 과정에서 발생하는 결함이다. 표면 균열

은 너무 낮은 온도에서 과도한 변형을 주거나 온도가 아주 높아서 발생할 수 있다.

플래시의 위치와 크기도 단조품의 결함 발생에 영향을 미친다. 플래시에 균열이 생기

면 플래시를 제거할 때 이 균열이 단조품의 내부로 침투해 들어가는 경우가 많다. 이

결함은 플래시의 두께를 두껍게 하든가, 그 위치를 바꿈으로써 방지할 수 있다. 또 열

간에서 트리밍을 하든지, 그 위치를 바꿈으로써 방지할 수 있다.

코너의 라운드가 너무 작을 경우 콜드 셧(cold shut)이라는 결함이 발생할 수 있다.

단조 중에 인장 응력이 발생하여 균열이 생기는 경우는 업세팅 작업 시 표면층에서만

변형이 일어나고, 가운데 부분은 변형이 안 되는 경우 발생한다.

2. 압출 제품의 결함을 이해한다.

압출하는 과정에서 재료의 특성과 가공 조건에 따라 압출 제품에 결함이 생길 수 있으며,

이와 같은 결함은 압출 제품의 강도와 품질에 영향을 준다. 압출 제품에서 주요 결함에는

표면 균열, 파이프 결함, 내부 균열 등이 있다.

(1) 표면 결함

재료의 온도, 압출 속도, 마찰 등이 너무 높으면 표면 온도가 급격하게 상승하여 균열

과 터짐이 생긴다. 이러한 표면 균열은 낮은 온도에서도 일어날 수 있는데, 압출된 제

품이 주기적으로 다이에 부착되어 생긴다.

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(2) 파이프 결함

마찰이 큰 직접 압출에서 압출 공정의 마지막 단계에서는 재료 표면의 산화물이 재료

내부에 따라 들어가서 파이프라고 하는 내부 결함을 일으키게 된다.

컨테이너의 온도가 낮을수록 표면에 비하여 내부가 빠르게 압출되므로 이와 같은 결

함이 증가하게 된다.

(3) 내부 균열

압출 제품의 중심부에서 균열이 생길 수 있으며, 이때의 균열을 중심부 균열이라 한다.

이것은 정수압으로 인한 인장 응력 상태 때문에 다이 안의 변형 영역에서 중심선을

따라 생긴다. 압출비와 마찰력을 재료의 특성에 따라 적절하게 결정하여 이러한 결함

을 줄이도록 한다.

(4) 편석

원소재에 불순물이 섞인 경우로 대부분 원소재보다 어두운 색으로 나타난다.

용융점 미달 및 불순물 혼입으로 발생 빈도가 높다.

(5) 스크래치

표면에만 나타나는 경우가 많으며, 로트성 불량률이 소재 결함 중 중급에 해당되며 크

기에 따라 결함에 등급도 달라진다.

내경 80, 90, 100 ㎜ 규격에서 집중 발생하며, 빌릿 예열온도 및 금형 손상 등으로 발

생한다.

(6) 편심

부시(bush)의 내경의 중심과 외경 중심의 차이로서 압출 소재에서 주로 발생한다.

소재 결함 보다는 압출 시 및 준비 작업 불량품이며, 소재 준비 작업 중 가공 결함이

대부분이다. 척킹 작업 시 진원이 아닌 타원형 가공에 의한 결함이다

3. 인발 제품의 결함을 이해한다.

인발 가공 제품의 결함은 압출 가공 제품의 경우와 비슷한데 특히 중심부 변형은 아주 비

슷하다. 다이각이 크고, 재료에 불순물이 많을수록 균열이 생기기 쉽다.

인발 가공에만 생기는 결함으로는 솔기(seams) 결함이 있는데 이것은 재료의 길이 방향으

로 생긴 흠집 또는 접힌 자국이다. 공정 변수의 잘못된 선택, 윤활의 불량 등으로 인하여

여러 가지 결함이 생길 수 있다.

제품을 검사한다.

1. 표면 검사를 한다.

제품의 표면에 생긴 균열, 주름, 겹침, 연소 조직, 지나친 스케일과 녹 등은 육안으로 검

105

사한다.

2. 절단 검사를 한다.

제품을 절단하여 내부에 발생한 결함을 검사한다.

3. 부식 검사를 한다.

제품을 부식시켜 주름, 겹침 등의 표면 결함이나 절단된 제품의 단면에서 기공, 균열, 편

석 등의 결함을 검사한다.

4. 비파괴 검사를 한다.

초음파 탐상 검사, 방사선 투과 검사, 자기 탐상 검사, 침투 탐상 검사 등을 실시한다.

(1) 자기 탐상 검사

(가) 자기 탐상 검사의 원리

철강, 니켈, 코발트 등의 강자성체를 자화하면 그 재료 내에 자력선이 생긴다. 자성

체 재료의 표면 가까이에 균열이 있을 때 그 재료를 자화하면 결함이 있는 부분에

결함 근처에서 자속이 통과하기 어려워 누설 자속이 생긴다. 누설 자속을 자분 또는

검사 코일을 사용하여 결함을 검출하는 검사 방법을 자기 탐상 검사라 한다.

(나) 자기 탐상 검사의 특징

자기 탐상 검사는 강자성체의 표면 및 표면 바로 밑에 존재하는 작고 미세한 균열

과 같은 결함의 검출에 감도가 가장 높은 검사 방법이다. 결함 주위에 자분이 모여

자장을 형성하므로 결함을 육안으로 검출할 수 있다. 또한, 시험편의 크기 및 형태

에 영향을 받지 않고, 검사 방법이 간단하다. 그러나 전기가 접촉하는 부분에 국부

적으로 가열되거나 손상될 수 있다.

(다) 자기 탐상 검사의 종류

자기 탐상 검사는 자속을 발생시키는 방법에 따라 선형 자화법과 원형 자화법으로

나누고, 시험편을 자화시키는 방법에 따라 코일법, 극간법, 프로드법, 축 통전법, 자

속 관통법으로 구분한다.

(2) 자기 탐상 검사하기 (극간법)

(가) 시험 준비

1) 표면 균열이 있는 시험편의 표면 상태를 점검하여 시험부의 바깥 쪽 25mm 범위

까지 녹 등의 오염된 물질을 깨끗이 제거하여 검사에 지장이 없도록 한다.

2) 극간법 자화 장치를 전원에 연결한다.

3) 비형광 건식 자분을 자분 산포기에 담아 놓는다. 색깔은 시험편 표면 색깔에 따

라 선택한다.

4) 조도계로 시험 장소의 조명을 확인한다.

106

수행 tip

Ÿ 제품의 .불량을 검사할 때 가장 신뢰성이 좋은 비파

괴 시험은 방사선 검사이다. 그러나 X선은 장치가 복

잡하고, γ선은 피폭의 위험이 있으므로 초음파 탐상

이나 자분 탐상도 널리 이용한다.

(나) 자화와 자분의 적용

1) 장치의 극간 거리를 15cm 정도로 조정한다.

2) 시험관의 표면에 A형 표준 시험편을 부착한다.

3) 장치의 자극을 시험편에 완전히 접촉하고 통전 스위치를 누른다.

4) 스위치를 누르면서 자분 산포기로 자분을 엷게 휘날려 뿌린다. 자화조건을 조정

한다.

(다) 자분 지시의 관찰과 기록

1) 제품을 검사하여 자분 모양을 관찰한다.

2) 무관지시인지 확인한 다음 자분 모양의 크기를 측정하고 결과를 기록한다.

3) 자분 모양을 분류한다.

(라) 정리 정돈

(마) 자기 탐상 검사 성적서 작성

(3) 그 밖의 비파괴 시험

방사선 투과 시험, 침투 탐상 시험, 초음파 탐상 검사 등을 실시한다.

107


교수 방법

• 각종 실제 금형과 양품, 불량품을 시청각 자료로 제시한 후 설명한다.





• 학습 내용과 수행 내용을 익힌 후 필요한 금형 재료의 선정을 위한 팀 구성은 3~5 명이 1개


학습 방법

• 실제 금형과 양품, 불량품을 관찰하여 양품과 불량품을 구별해 낸다

• 불량품의 원인, 대책 등을 설명한다.

• 비파괴 검사 외에 외관 검사, 절단 검사, 치수 검사도 병행하여 실시한다.

• 비파괴 시험 중 자기 탐상 외에 장비가 갖추어진 경우 초음파 탐상 검사, 방사선 투과 검사,

침투 탐상 검사 등도 실시한다.(비철 금속인 경우 자기 탐상 검사가 불가능하므로 다른 검사법을

모색한다)

• 자기 탐상 검사를 할 경우 시험편과 더불어 실제 금형을 이용한다.

• 수행 내용 중 자기 탐상 성적서를 작성 시에는 3~5 명이 모여 시험 결과, 관련 지식 등을 총

동원하여 충분한 토론을 거쳐 성적서를 완성한다.


108

학습8 평 가

평가 준거





상 중 하

제품의 불량 검사

- 회사의 작업표준서, 관리계획서, 작업도면을 확인하여 작업조건을 설정할 수 있다.

- 공정도에 의해 공정별 재공품의 치수를 확인하고, 작업조건 및 금형을 미세 조정할 수 있다.

- 초도 양산품을 작업도면 및 검사기준서에 의해 검사하여 요구품질에 적합한지 확인할 수 있다.

- 시운전 중 생산된 부적합품은 양품에 혼입되지 않도록 별도 분리하거나 폐기처분할 수 있다.

평가 방법



상 중 하


- 단조 기계의 종류

- 단조 제품 결함

- 압출 제품 결함

- 인발 제품 불량

- 비파괴 검사

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상 중 하


- 단조품의 불량 원인, 대책

- 압출품의 불량 원인, 대책

- 인발품의 불량 원인, 대책

- 자기 탐상 검사

피 드 백

1. 평가자 질문

- 시운전에 대해 이해하고 있는지를 평가하고, 부족한 부분에 대해서는 충분한 보충 설명을

한다.

- 단조 기계의 종류를 그림으로 보여주고 각 특성을 설명해 준다.

- 실제 불량품을 보여주고 그림, 사진 등의 자료를 이용하여 불량의 종류를 설명해 준다

- 단조품의 불량의 종류, 원인, 대책을 알고 있는 사람은 사진이나 실제 제품을 보고 불량

을 찾아 해결책을 강구한다.

- 압출품의 불량의 종류, 원인, 대책을 알고 있는 사람은 사진이나 실제 제품을 보고 불량


- 인발품의 불량의 종류, 원인, 대책을 알고 있는 사람은 사진이나 실제 제품을 보고 불량


- 자기 탐상 검사 방법에 대해 순서를 알고 있는 조는 실제 자기 탐상 검사를 실시한다.

2. 평가자 체크리스트


- 단조품의 불량을 제대로 지적하여 원인, 대책 등을 제시한 사람은 여러 가지 다른 단조품

도 검사하도록 한다.

- 압출품의 불량을 제대로 지적하여 원인, 대책 등을 제시한 사람은 여러 가지 다른 압출품


- 인발품의 불량을 제대로 지적하여 원인, 대책 등을 제시한 사람은 여러 가지 다른 인발품


- 비파괴 시험 중 제품에 따라 무슨 시험법을 사용할지를 설명해 준다.

- 자기 탐상 검사 시 결함을 잘 못 찾을 경우 사용법을 익히도록 도와준다.

- 자기 탐상 이외의 비파괴 검사법에 대하여 알 수 있도록 수행할 기회를 제공한다.

110

∙ 강원도 교육청(2011). 『재료 일반』. 도서출판 드림북.

∙ 광주광역시 교육청(2011). 『금속처리(상)』. 도서출판 드림북.

∙ 교육과학기술부(2013). 『재료 가공』. ㈜천재교육.

∙ 교육인적자원부(2008). 『소성 가공』. ㈜두산.

∙ 서울특별시 교육청(2011). 『재료 시험』. 녹원문화.

∙ 손양언 편저(1991). 『금형 설계』. 기전연구사.

∙ 이봉훈 역(1991). 『단조 기술 핸드북 Ⅰ•Ⅱ』. 도서출판 세화.

∙ 한국산업인력공단(2014). 『기계 부품 조립』. 울산: 한국산업인력공단.

∙ 한국산업인력공단(2014). 『프레스 금형 부품 수정가공 』. 울산: 한국산업인력공단.

∙ 한국산업인력공단(2014). 『프레스 금형제작 CAM 데이터 생성』. 울산: 한국산업인력공단.

∙ 한국산업인력공단(2014). 『조립 현장 교육』. 울산: 한국산업인력공단.

∙ 한국 직업 훈련 관리 공단(1984). 『압출Ⅱ』. 서울: 직업 훈련 연구소.

111

금형 관리 대장 양식

112

금형 이력 카드 양식

NCS학습모듈 개발이력발행일 2015년 12월 31일

세분류명 단조·압출·인발(16010302)

개발기관 한국산업기술협회연수원, 한국직업능력개발원

집필진

김한삼(인하공업전문대학)*

검토진

문희권(한국산업인력공단)

강보안(남부대학교) 박홍신((주)영일스틸)

권진업(한국폴리텍대학 인천캠퍼스) 양형렬(인천대학교)

김성용(공군15특수임무비행단) 임한결(경기기계공업고등학교)

박병수((주)포메탈) 정재환(중소기업진흥공단)

신돈수((주)동남)

유인선(한국폴리텍대학 남인천캠퍼스)

이한규(용산공업고등학교) *표시는 대표집필자임

발행일 2018년 12월 31일

학습모듈명 단조압출인발 금형 제작 및 준비(LM1601030213_16v4, LM1601030214_16v4, LM1601030204_14v3)

개발기관 한국직업능력개발원

단조압출인발 금형 제작 및 준비(LM1601030213_16v4, LM1601030214_16v4, LM1601030204_14v3)

저작권자 교육부

연구기관 한국직업능력개발원

발행일 2018. 12. 31.

※ 이 학습모듈은 자격기본법 시행령(제8조 국가직무능력표준의 활용)에 의거하여 개

발하였으며, NCS통합포털사이트(http://www.ncs.go.kr)에서 다운로드 할 수 있습니다.

단조압출인발 금형 제작 및 준비 - aiobest.com · 알루미늄 합금은 철강...

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