사출 금형의 제도는 한국산업표준(KS)의 기계제도 기본 원칙을 바탕으로 하되, 사출 금형 고유의 구조적 특성, 공작 방법, 조립 메커니즘을 반영하는 독특한 제도적 표현법이 요구됩니다. 따라서 플라스틱 금형설계 및 제도시 사용되는 선긋기, 치수기입, 단면표시, 다듬질 정도(표면 거칠기), 치수 공차, 끼워맞춤 공차, 기계요소 등은 기본적으로 KS 기계제도법(KS B 0001 등)을 엄격히 따르며, 투상법은 제3각법을 기본 원칙으로 적용합니다.
1. 금형설계 착수 전 기초 사항 및 엔지니어링 소통 원칙
성공적인 금형 제작의 출발점은 발주처로부터 전달받은 제품 도면을 완벽하게 해석하고 상호 간의 정보를 동기화하는 것입니다. 설계자는 도면 이면의 자의적인 추정이나 모호한 해석을 철저히 배제해야 합니다.
① 부정확한 정보의 확인 및 협의 프로세스
완성된 제품 도면을 검토할 때, 설계자가 도면 작성자의 의도를 임의로 추정하거나 확인되지 않은 암시적 요소를 바탕으로 설계를 진행해서는 절대 안 됩니다. 성형 제품 도면에서 발견된 부정확한 치수 정보, 기하공차 오류, 혹은 미비한 세부 사항은 반드시 제품 도면 작성자(디자이너 또는 개발 부서)에게 즉시 조회하고 공식적인 협의를 거쳐 확실하게 정립한 후 금형 설계를 수행해야 합니다.
② 서면에 의한 설계변경 승인(E형 변경)의 중요성
금형설계자의 전문적인 시각에서 성형품의 구조 개선(살두께 균일화, 리브 보강 등), 금형 제작비(원가) 절감, 혹은 실제 생산 시 발생할 수 있는 치수 오차 및 변형 방지를 위해 제품의 설계변경이 필요하다고 판단되는 경우가 있습니다. 이때는 반드시 구두 협의에 그치지 않고, 서면에 의한 설계변경 승인을 사전에 획득하여 문서화해 두어야 후속 공정의 법적·기술적 책임을 명확히 할 수 있습니다.
③ 수지 특성과 성형 가능성의 일관성 검토
성형품에 사용될 플라스틱 수지(Resin)의 물리적·화학적 특성과 선택된 사출 성형 방법을 종합적으로 고려해야 합니다. 해당 수지로 요구되는 품질의 제품을 일관성 있고 안정적으로 연속 성형하는 것이 플라스틱 금형 구조상 가능한지 면밀히 검토하고, 한계가 있을 경우 이 역시 서면에 의한 설계변경 승인을 받아 도면에 반영해야 합니다.
④ 금형수주 계약 조건의 준수
금형 수주 계약 시 명시된 성형품 총 생산량(예: 50만 쇼트 보증 등)과 요구된 설계 조건은 최종 납품까지 금형의 내구성을 결정짓는 절대적 기준입니다. 발주처로부터 별도의 공식적인 수정 승인을 받기 전까지는 최초 계약 조건 및 사양서에 따라 철저하게 설계를 진행하는 것이 원칙입니다.
⑤ 빼기 구배(Draft Angle) 설정 원칙
제품이 금형 가동측 코어에서 원활하게 빠져나오도록 돕는 빼기 구배는 플러스(+) 양의 구배를 주는 것이 원칙입니다. 다만, 제품의 기능적 결합 부위나 특수 슬라이드 구조 등 제품의 특성에 따라 구배를 영(0)으로 하거나 역구배 마이너스(-) 처리를 하여 슬라이더 변형 대책을 세우는 것이 더 좋은 성형 결과를 가져온다면 설계에 반영할 수 있습니다.
2. 금형 도면의 핵심 분류와 도면별 표준 작성 지침
사출 금형 도면은 크게 평면도, 조립도, 부품 상세도로 분류되며, 현장 작업자와 검사자가 오독하지 않도록 명확한 기준에 의해 작도되어야 합니다.
| 도면 종류 | 도면의 정의 및 투상 방향 | 핵심 작성 원칙 및 체크포인트 |
|---|---|---|
| 고정측 평면도 | 금형의 파팅면(Parting Line)에서 고정측 형판 방향을 바라보고 투상한 도면입니다. | 스프루 부시의 입구, 로케이트 링의 배치, 고정측 코어의 형상 구조 및 가이드 핀 부시의 위치를 명확히 표현합니다. |
| 가동측 평면도 | 금형의 파팅면(Parting Line)에서 가동측 형판 방향을 바라보고 투상한 도면입니다. | 이젝터 핀의 배열, 런너 및 게이트 시스템의 레이아웃, 가동측 코어의 형자국(주조 자국)과 파팅면 구조를 완성합니다. |
| 복합 평면도 | 금형의 중심선을 기준선으로 설정하고, 고정측 평면도와 가동측 평면도를 각각 절반씩 복합하여 한 도면에 작도한 것입니다. | 도면 용지의 공간을 절약하고 고정·가동 간의 상호 매칭 관계(유동 시스템 및 볼트 피치 등)를 한눈에 비교 검증할 때 매우 유용합니다. |
| 금형 조립도 (Assembly) |
상형(고정측)과 하형(가동측) 금형이 완전히 닫힌 상태(Mold Closed)를 기준으로 정면도와 측면도를 작도합니다. | 몰드베이스의 외곽 치수는 KS 규격 및 표준 베이스 제조사의 규격을 참조하며, 전체 시스템의 기계적 작동 스트로크와 간섭을 최종 검증합니다. |
3. 도면 용지 제한에 따른 분리 작성 및 측면도 단면 표기 원칙
대형 금형 도면이거나 구조가 복잡하여 조립도를 하나의 도면 용지에 모두 담기 어려운 경우, 투상의 원칙을 훼손하지 않는 범위 내에서 다음과 같이 분리 작성을 허용합니다.
① 조립도 분리 작성의 표준 조합 가이드
- 조합 A: 고정측 평면도와 정면도(또는 측면도)를 하나의 세트로 작성
- 조합 B: 가동측 평면도와 정면도(또는 측면도)를 하나의 세트로 작성
- 조합 C: 고정측 평면도, 가동측 평면도, 그리고 전체 조립 정면도를 각각 별개의 독립 도면으로 작성하는 방법
② 측면도 조립 작도 시 복수 단면(계단 단면) 적용 원칙
조립도의 측면도를 작성할 때는 평면도 상에 분산되어 배치된 모든 핵심 부품들(가이드 핀, 리턴 핀, 이젝터 핀, 냉각 라인 등)의 조립 관계를 하나의 단면으로 보여주기 위해 투상선을 꺾어서 표현하는 복수 단면(계단 단면 등)으로 작도하는 것을 원칙으로 합니다.
③ 측면도 단면의 해칭(Hatching) 및 솔리드 표현 예외 규정
일반 기계제도에서는 단면 가공된 부품 영역에 해칭을 선언하지만, 사출 금형 조립 측면도에서는 가독성을 위해 다음과 같은 예외 규정을 적용합니다:
- 몰드베이스 플레이트 부위: 조립도의 측면도 단면에는 현장 작업자가 도면을 볼 때 피로감을 줄이고 칫수선의 명확성을 유지하기 위해 해칭을 하지 않는 것을 원칙으로 합니다.
- 수지 유입 경로(성형재질 분위): 사출 성형 시 용융 플라스틱 수지가 통과하거나 충진되는 핵심 분위인 스프루(Sprue), 런너(Runner), 게이트(Gate), 캐비티(Cavity) 공간 내부는 도면 상에서 타 부품과 명확히 구별될 수 있도록 단면 표시를 하거나 색상/해칭을 집중적으로 부여하여 강조 작도합니다.
4. 고품질 금형설계를 위한 엔지니어링 기술 자료 활용
금형 설계자는 설계의 정확도를 높이고 불량을 예방하기 위해 이론적 계산식뿐만 아니라 실무 데이터베이스를 다각도로 활용해야 합니다.
- 과거 경험 데이터 활용: 유사한 형상의 제품을 유사한 성형 조건으로 양산했던 과거의 실제 경험 파일과 기술 자료를 추적하여 수지별 실제 수축률 데이터, 거스러미(Flashe)의 발생 경향 및 형상 예측 데이터를 설계에 선제적으로 반영합니다.
- 공학적 계산식 적용: 사출 압력에 따른 형판의 두께 계산식, 수지 유동 해석(CAE) 결과, 냉각 효율 계산식 등 기계공학의 다양한 기술 자료와 수식을 병행 활용하여 설계의 구조적 신뢰성을 과학적으로 검증합니다.
