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3DCS, CAA V5 Based, Graphic Tolerance Analysis for CATIA V5

3DCS, CAA V5 Based, Graphic Tolerance Analysis for CATIA V5. 1. Agenda. 공차 설계란 ? Tolerance Analysis 의 개념 및 기대 효과 3DCS, CAA V5 Based 기능 소개 3DCS 기능과 주요 특징 3DCS 주요고객 및 성공 사례. 조립공차 설계란 ?. CATIA 통한 Normal 상태에 부품을 Assemble 하고 조립 상태에서 제품의 간섭과 유격을 확인 할 수 있다.

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Presentation Transcript

  1. 3DCS, CAA V5 Based,Graphic Tolerance Analysis for CATIA V5

  2. 1. Agenda 공차 설계란? Tolerance Analysis의 개념 및 기대 효과 3DCS, CAA V5 Based 기능 소개 3DCS 기능과 주요 특징 3DCS 주요고객 및 성공 사례

  3. 조립공차 설계란 ? CATIA 통한 Normal 상태에 부품을Assemble하고 조립 상태에서 제품의 간섭과 유격을 확인 할 수 있다. 그러나 실제에 불완전한제품은 형상은 조립은 물론 제품의기능을 저하하고 생산성에 영향을 준다. 그러면 …. 조립을 할 경우 어느 정도까지 허용이 가능한가? • 제품을 구성하는 각 부품의 공차(tolerance)를 고려한 조립제품의 정밀 설계 • 부품이 조립이 될 경우 전체적인 누적공차 발생으로 인한 조립 불량을 해결 • 제품 정밀도에 미치는 각 부품의 인자들을 이용한 공차 해석

  4. 12.5 Tolerance Zone +0.5 -0.5 12.5 +0.5 -0.5 12.5 +0.03 -0.25 12.50 M Why GD&T? GD & T Linear Tolerancing 12.5 Tolerance Zone +0.03 -0.25 -C- 12.50 Æ1.4 A B -B- 1.57mm2 Tolerance Zone : 생산에 약 57%의 추가 공차역 제공가능 1mm2 Tolerance Zone

  5. What is Tolerance? • 공차 • 생산되는 모든 부품은 완벽할 수 없으므로, 이에 대하여 공칭치수에 허용된 규격 상한/하한의 차이 • 파트 또는 조립품의 기능 및 조립성을 유지시키기 위해 허용 가능한 범위 • 적절한 방법을 통해 최적공차를 설정하는 것이 중요 • GD & T (Geometric Dimensioning and Tolerancing : 기하학적 치수공차) • 제품설계 시 치수공차와 형상/위치공차를 부여 • 설계자의 의도를 명확하고 간략하게 전달 • 제품을 가장 경제적이고 효율적으로 생산할 수 있도록 • (불필요하게 정밀한 기하학적 특성을 얻기 위한 시간 / 비용의 낭비방지) • 제품의 기능 / 결합부품 상호간에 있어서 호환성을 보증할 수 있도록 • 도면의 불완전성 • 위치결정의 공차지정이 불완전하며 공차의 누적이나 공차역의 일률적인 해석이 곤란 • 기준이 되는 형체의 지정이 없어 설계 / 제작 / 검사 상에 있어 일률적인 해석이 곤란 • 치수공차에 의해 형상이 규제되는지의 여부가 불분명함

  6. 설계자의 당면 문제점 생산기술 파트와 제품조립에 때문에 사이가 부서간에 협업이 안되는데 좋은 방법이 없을까? 공차는 어떻게 적용을 해야 하는 것일까? 기존에 있는 것을 이용 할까? 제대로 부품이 조립이 될까? 조립이 안되면 어떻게 조치를 치하지? 양산 전에 조립 누적공차에 대한 CP,CPk 값에 대한 DATA를 주어야 하는데 어떻게 그 DATA를 만들지? 개발기간 단축(설계능력 향상) 품질향상, COST DOWN

  7. 現 SYSTEM 분석 • 설계 표준화된 공차의 DBASE 미구축 • 설계자의 공차관련 정보의 부재 • 기존 설계된 공차를 그대로 이용한 설계 • 도면 해독의 어려움(+/- 공차를 이용 또는 적용하지 않아서 정확한 도면 해석이 되지 않음) • 6Sigma CP,CPk등 양산을 할 경우 통계학적인 값을 알 수 없음 • 부품의 조립 후 제대로 조립이 되었는지 확인 불가(어디에 문제가 발생하는지 확인 불가) • 측정 DATA를 이용한 조립성 검토를 정확하게 하지 못함(도면에 기하공차 부재) 설 계 팀 품질관리팀 생산기술팀 문제점 생산 조립팀 • 단품의 가공 치수는 맞는데 조립이 왜 안될까? • 조립에 순서는 어떻게 해야 할까?

  8. 現 SYSTEM 분석 설계부서 Coordination of Information (1) Design Objectives를 관리하고 있지 않다. (중요관리 Point 명기 및 관리의지 미비) (2) Part References (Datum)이 명확하지 않다. (Dimension, 조립, 검사에 관한 기준이 명확하지 않음) (3) Daisy Chain Tolerances. (이중 공차 부여) (4) 설계부서와 생산 & QC부서간의 사용공차가 상이. ① 설계부서에서 공차를 부여하지 않은 경우. -> 관리공차 없이 일반공차로 표시. ② 상호 조립 부품간의 상이한 공차 적용 또는 한쪽 부품만 공차가 적용된 경우. ③ 생산이 불가능한 이상적인 공차를 적요한 경우. -> 생산 및 QC부서에서 별도 관리. 품질관련 생산관련 Dimensional Management

  9. Cylinder Block Connecting Rod Piston Pin Crank Shaft Tolerance Analysis 도입 배경 Assembly 민감도 분석 단품 설계 • 공차를 이용한 Assembly 후 기하공차에 대한 DATABASE누적. • 단품에 공차를 적용 후 어떤 부품에 의한 조립 불가여부 판정. • 공차를 이용한 Assembly을 함으로써 기하공차에 대한 정확한 이해. • 3D MODEL,도면에 기하공차를 펴기 함으로써 도면의 해석의 정확성.

  10. Tolerance Analysis 도입 배경 업체에 제출할 공차관리 자료 • EXECL을 이용한 공차 DATA를 업체에 첨부해야 함. (정확한 DATA값이 아닌 양산을 기준으로 한 부정확한 DATA(CP,CPk)를 첨부) • 3D를 이용한 기하공차를 이용함으로써 정확한 DATA(CP,CPk)값을 첨부 할 수 있음. • 검사구를 이용한 DATA와 3DCS를 이용한 DATA를 이용한 비교분석을 할 수 있음. • 조립 순서 및 정확한 값을 알 수 있으므로 원가절감 & 품질안정 도모.

  11. 現 업체의 상황 EXECL을 이용한 공차관리 CATIA를 이용한 3D 완성 양산 전에 조립 누적공차에 대한 CP,CPk 값에 대한 DATA를 주어야 하는데 어떻게 그 DATA를 만들지? 3D 설계는 완성 했는데 제대로 부품이 조립이 될까? 조립이 안되면 어떻게 조치를 치하지?

  12. 現 3DCS 도입업체의 상황 CATIA를 이용한 3D 완성 3DCS 이용한 공차 부여 및 해석 값 도출 • 3DCS를 이용한 +.- 공차 또는 기하공차를 적용해서 누적 공차를적용하고 있음. • 3DCS를 사용하여 누적공차를 계산 후 양산을 기준으로 한 정확한 DATA(CP,CPk)를 첨부 • 부품을 조립 후 어떤 부품의 인자로 인한 누적공차가 발생하는지 민감도 분석함. • 공차에 대한 지식이 부족해도 3DCS를 사용하여 누적공차를 쉽게 계산할 수 있다. • 기존 잘 못 사용하고 있는 누적공차를 정확하게 해석할 수 있음.

  13. Tolerance Analysis 도입 효과 • 설계의 3D Geometry는 완벽할 수 있으나, 생산의 공정 특성상 공차 범위의 오차가 항상 존재 • 부품이 Spec을 만족하는 경우에도, 어셈블리는 Spec을 만족하기 난이 • 설계변경, Rework, 잦은 공구 교환으로 인한 비용 증가 • 생산성 향상 및 생산원가 절감에 의한 시장 경쟁력 확보 • 국제제휴, 공동기술개발, 국제분업생산 등에 따른 기술신뢰성 확보 원가절감 & 품질안정 도모 • “Up Front” 개념의 분석으로 설계와 공정의 Robustness 향상 • 설계와 공정의 초기에 문제를 발견하고 해결함으로써 단순 반복 감소 • 부품 공차의 최적화에 의한 비용 절감도모 • 품질에 민감한 부분을 조기 발견하여 최적 설계와 최적 공법 확립

  14. 3DCS, CAA V5 Based 소개 3DCS, CAA V5 Based는: • 단품 / 조립품의 Variation을 예측할 수 있는 Tolerance Simulation tool • 조립품의 Variation의 원인을 결정 / 분석할 수 있는 Root Cause analysis tool • CATIA V5와 완벽하게 통합된 환경 제공 • 고품질의 제품과 비용 절감을 위해 설계 / 생산 부서에서 모두 사용할 수 있는 tool • Graphic Tolerance Analysis Technology

  15. Graphic Tolerance Analysis란? Graphic Tolerance Analysis; 단품 / 조립품에 대한 dimension 변화를 통계학적으로 분석

  16. 3DCS Assembly Deviation • Design concept단계에서 조립품의 공차에 의한 변화를 시각적으로 분석 • 임의의 단품과 조립공정 변경에 따른 변화를 시각적으로 분석 • 공차에 의한 변화를 실시간으로 표현 • 간극,간섭,단차,각도,위치 등 검토 지원

  17. 3DCS Uses FD&T and FT&A • 3DCS는 V4 FD&T와 V5 FT&A의 정보를 재사용 지원 • Surface profile tolerance는 mesh로 구성 • Surface mesh는 조립되기 전 Part의 surface를 나타냄 • 각각의 surface mesh는 부여된 공차에 의해 simulation 됨

  18. Simulation Analysis • Monte Carlo random number generator를 사용하여 simulation • 각각 tolerance model에 대해 여러 가지 측정 가능 Statistical Data: • Mean • Nominal • Min & Max • 6 Sigma • Performance Index • % out of specification

  19. Sensitivity Analysis • High-Low-Mean (HLM) analysis를 통해 tolerance의 기여도를 알 수 있음 • 여러 가지 Tolerance와 Measurement에 대해 Analysis 가능 Sensitivity Analysis: • 순위별로 정렬가능 • Top10 Tolerance 보여줌

  20. GeoFactor Analysis • 조립품의 형상에 따라 Tolerance가 amplified되는 정도를 측정 • 새로운 Part geometry의 robustness를 가늠해볼 수 있는 tool • G Factor 분석 결과는 tolerance 범위보다는 design에 초점을 맞춤 Old Design More Robust Design! Click anywhere for Animation

  21. V5내의 Tolerance Control Process Sketch Ass. Model. Inspection FT&A DPM Ass. 3DCS CAA V5 Based Consistent Product Portfolio • 3DCS는 다음과 같이 Dimensional Control Process를 지원 : • Predictthe assembly variation • React with optimized designs • Controlby proactive tolerance analysis • CATIA V5는 3D part의 주석 기능 및 Tolerance의 정의/관리 기능 제공

  22. CAT/3DCS for CATIA V4 users (with the FD&T V4 option) addresses the complete tolerance analysis solution. SOFTWARE SOLUTIONS CATIA V5 supplemental approach for CATIA V4 users CATIA 사용자에게 더욱 편리한 DCS • CATIA V5 환경과 완벽한 통합 • CATIA V5 CAD geometry 사용지원 • T&A 자동인식 • DCS 관련정보 V5에 저장 • V4 & V5 Data 모두 활용

  23. (9) Point Based Tolerances (15) Feature Based Tolerances • Moves (16 routines)Pattern Floats Measurements (67 routines) 3DCS Capabilities Tolerance Distributions (14 Types) Plus... Custom code writing 가능

  24. Key Features of 3DCS • 3DCS data는 CAD data와 연관성을 가짐 • CAD data가 수정되면 3DCS data도 자동으로 updates • Feature Based 또는 Point tolerance simulation modeling을 유연하게 사용 가능 • 대부분의 Manufacturing process를 구현할 수 있는 Move routine

  25. Sheet Metal Fabrication& AssemblyProcesses Machined Components Low and High volume productions ConsumerGoods Linkages Injection Molded Mechanisms 적용 가능한 산업 분야 DCSservices & software span the globe

  26. Automotive Suppliers Consumer Goods Shipbuilding 주요 고객 Automotive Aerospace

  27. 광진엔지니어링 대한항공 국내 고객 Automotive Aerospace

  28. Customers 성공 사례 • Market의 여러 Tolerance analysis 제품을 평가한 결과 General Motors는 3DCS software를 전세계 GM site에 도입하기로 결정 • 100+ 이상의 3DCS 를 사용하고 있음 • Locations : GM NAO, GM do Brazil, Opel, Saab, Holden & GM Mexico • Tolerance Analysis tool로 3DCS를 Dimensional Engineering Department에 도입한 이후로 70% 정도의 생산성이 향상

  29. & DCS Customers 성공 사례 • DCS / Craft Line 은 1996년도 부터 Ford의 22개 차종에 대하여 800 + Model 에 대한 공차해석을 수행하고 있음 수행차종 PN150, EN114, U231,CW170, U152, B256, WIN88, WIN126, P273, B153, CD132, FN145, D186, P207, V229, C212, BX179, A207, UN93, VN127, U260, U222, B226, A207, F150

  30. Customers 성공 사례 • LCP, SCP, Minivan & Truck Platform에 대하여 현재 11명의 Dimensional Engineering consultant가 협업하고 있음 • Build Objective Creation • Build Strategy Alternatives • GD&T Development • Tolerance Analysis utilizing 3DCS software & Dimensional Data Management (Launch Support) • 50+ 이상의 3DCS 를 사용하고 있음 • Locations : LCP, SCP, Truck, TCC Powertrain, DCX Germany… • Evaluation software 3DCS, Analyst, CAA V5 Based • CAD/CAM-Support und Projekte - Sindelfingen and Ulm, Germany

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