Pro/ENGINEER에서의 공차 해석(Tolerance Analysis)

 

2009/02/01

 현재 PTC의 Pro/ENGINEER(프로엔지니어, 프로이, 와일드파이어)의 해석 관련 솔루션은 다음과 같습니다.
물론 이 장표에도 약 2가지 정도가 누락되기는 했지만 전통적인 내용은 다음과 같다라고 생각하셔도 될 듯 합니다.

 

이번에 소개를 할 모듈은 WF4가 출시되면서 발표된 공차해석입니다.

 여러분도 아시다시피 제조 과정은 정확하지 않습니다.  가장 간단한 예를 들면 부품이 조립되면 공차는 누적되며, 이것을 통상 누적 공차라고 합니다.

설계자는 통상 정밀한 공차를 선호합니다. 예를 들어 0.01의 공차만 해도 충분한 곳을 0.001로 공차를 부여할 수 있습니다. 이것은 추후 발생할 수 있는 공차 문제를 정확히 알 수가 없기 때문에 나중에 발생할 수 있는 문제를 미리 방지를 하려고 하는 것이죠.

이렇게 작업을 해 놓으면 가공비, 조립비, 설치 & AS 비용이 상승하는 것은 당연합니다. 문제는 이렇게 작업을 해도 공차 문제가 해결이 되는 것은 아니라는 것입니다. 내가 관리를 해야 하는 부분에 영향을 주는 치수가 어떻것인지 또 그 중에 어떤 치수가 품질에 가장 큰 영향을 미치는지를 파악하지 않고, 단지 수치만 높게 부여를 했으니 단연할 결과입니다.

전통적으로 공차분석은 복잡한 계산을 요하고 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 부적절하거나 불완전한 데이터로 인해 신뢰할 수 없는 결과를 얻게 된다는 점에서 제품개발 과정 중 특정 단계에서만 행해져 왔습니다. 또한 아래의 이미지와 같이 Excel을 이용한 누적 분석은 극히 단순한 문제만 가능하여 실제의 복잡한 제조 공정에 대한 거동을 파악하기 힘들며 설계 Data와의 2중 관리로 인해 관리상의 문제를 가지고 있습니다.

 
 제품을 개발하면서 다음과 같은 문제에 직면한 적이 분명히 있을 겁니다.

- 내가 설계한 제품이 제대로 조립될 수 있을까?
- 설계한 대로 기구학적으로 작동할 까?
- 위와 같은 문제로 인해서 양산시 얼마나 많은 제품이 불량 처리가 될까?

Pro/E의 공차 설계 Process를 통해 3D CAD 상에서 공차 정보를 정의하고, 시뮬레이션 해 볼 수 있다. 공차 해석을 개발 초기 단계로 당겨 의사 결정에 도움을 주고 조립품 변화의 원인을 분석해서 복잡한 제조 공정을 쉽고 명확하게 정의하여 분석할 수 있습니다. CAD 통합환경에서 직접 수행하고 Data또한 CAD Data에 직접 관리 되기 때문에 동시 공학 적 제품 개발 Process를 통해 설계 및 생산 부분의 생산성 향상이 기대됩니다.
 
아래의 이미지는 개발 제품의 복잡성과 어셈블리의 대형화에 따라 적용해야 할 공차 해석을 나타내고 있습니다.

 

  이것을 PTC의 Pro/ENGINEER 공차 해석(Tolerance Analysis)을 이용하면 아래와 같이 두 단계로 구분을 할 수 있고, 설계자가 필요한 대부분의 작업은 공차 해석 모듈을 통해서 해결을 할 수 있습니다.

 

 
PTC Pro/ENGINEER에 포함되어 있는 공차 해석 솔루션은 내가 공차를 관리하고자 하는 부분을 지정한 다음 관련된 치수, GTOL 만 선택을 해 주면 사실상 모든 작업이 끝나도록 되어 있습니다. 그 결과는 최악의 경우(Worst Case)와 통계적 분석을 통해서 표시가 됩니다.


아래의 이미지는 치수나 GTOL을 선택을 했을 때 공차해석 부분에서 관련된 부분들이 나타나는 것과 어떠한 치수가 전체 품질에 가장 큰 영향을 미치는지를 표시를 해 주고 있다.

아래의 동영상을 보면 WF4 에서 공차 해석을 어떻게 하는지를 알 수 있습니다.

Tolerance Analysis eXtension from hhuh on Vimeo.

수정: 2013/04/20

http://www.et.byu.edu/~chasek/ME%20477/Cats-1D/CATS_1D.XLS

수정: 2014/06/05

http://goo.gl/XczsmZ