사출성형 설계 시 참고 파팅라인 및 구배 살빼기 두께

잡가이버 2025. 6. 15. 05:59

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제품변형을 줄이는 사출성형 설계 원칙 총정리

사출 성형은 자동차, 전자 제품, 소비재 등 다양한 산업에서 복잡한 형태의 플라스틱 부품을 대량으로 생산하는 데 널리 사용되는 제조 공정입니다. 사출 성형 공정에서의 성공은 부품의 설계부터 시작되며, 설계 단계에서 고려해야 할 중요한 요소들이 많습니다.

사출 성형품의 기본 설계 요령을 자세히 설명하고, 효과적인 성형품 설계를 위한 실용적인 팁을 알아보겠습니다.

금형 파팅라인(Parting Line) 결정

사출에서 파팅라인은 금형이 열리는 위치를 정의하며, 제품의 품질과 제조 효율성에 큰 영향을 미칩니다.

그렇기 때문에 좋은 파팅라인 설계는 성형품의 외관과 기능 모두에 영향을 줍니다.

파팅라인 설계 원칙: 금형의 열림 방향에 수직이 가장 이상적입니다. 파팅면은 가능한 한 평면을 유지하되, 금형 가공이 쉬울 때는 경사면 또는 곡면을 고려할 수 있습니다.
단의 위치: 파팅라인 바로 윗부분에 단을 추가하여 거스러미 발생 시 제거가 쉽도록 합니다.
외관 고려: 파팅라인이 제품 외관에 두드러지지 않도록 설계합니다. 언더컷이 있는 경우 세로 분할을 고려하며, 직선으로 이어지는 디자인은 파팅라인을 직선으로 설계합니다.

성형품의 형상 설계

사출 성형품의 살두께는 제품의 강도와 직접적인 관련이 있으며, 성형 과정에서의 품질 문제를 예방하는 역할을 합니다.

살두께 결정: 수지의 특성에 맞는 살두께 범위를 설정하고, 전체 제품에 걸쳐 가능한 한 균일하게 유지합니다. 리브나 보스를 설치하여 강도를 보강할 수 있으며, 살두께가 서로 다른 경우는 경사로 연결하여 급격한 두께 변화를 방지합니다.
빼기 구배: 금형에서 제품을 쉽게 취출할 수 있도록 제품면에 빼기 구배를 추가합니다. 일반적으로 1/30에서 1/20의 범위가 적당하며, 최소 한도는 1/120입니다.

구멍과 보스의 설계

구멍과 보스는 사출 성형품에서 중요한 기능적 요소로 구멍 및 보스를 설계할 때 해당 지름과 블랜드값에 주의해야합니다.

구멍 설계: 구멍과 구멍 사이의 거리는 구멍 지름의 2배 이상이 되도록 하며, 구멍과 가장자리 사이의 거리는 부하 상황에 따라 조정합니다.
보스 설계: 보스는 나사나 핀 고정에 사용됩니다. 보스의 높이는 지름의 2배 이하로 하고, 외경은 내경의 2배가 되도록 설계합니다. 보스 하단에는 적절한 R을 추가하여 응력 집중을 방지합니다.

변형 방지와 보강 설계

성형품의 변형을 최소화하고 기계적 강도를 향상시키는 것은 사출 성형품 설계의 중요한 목표입니다.

모서리 R 적용: 모서리에는 최소 0.5mm에서 0.7mm의 R을 적용하여 응력 집중을 방지합니다. 내부 모서리는 성형품 두께의 1/2배, 외부 모서리는 성형품 두께의 1.5배로 설계합니다.
리브와 보스의 설계: 리브는 성형품의 강성을 증가시키기 위해 추가하며, 작은 형상의 리브 여러 개를 붙이는 것이 큰 리브 몇 개보다 효과적입니다. 리브의 두께와 높이, 빼기 구배는 성형품의 강도와 가공성을 고려하여 결정합니다.

이러한 설계 지침을 따름으로써, 사출 성형 제품의 품질을 보장하고 제조 과정에서 발생할 수 있는 문제를 최소화할 수 있습니다. 체계적인 설계 접근 방식은 제품의 기능성과 외관 품질을 모두 향상시키는 데 기여합니다.

❓ FAQ

사출성형에서 언더컷이 생기면 어떻게 해결하나요?

언더컷이 있는 부품은 일반적인 금형으로는 탈형이 어렵기 때문에 슬라이드 코어, 리프팅 코어, 인서트 방식 등의 보조 장치를 사용해야 합니다. 언더컷이 피할 수 없는 경우엔 금형 복잡도가 증가하므로, 설계 초기 단계에서 언더컷을 제거하거나 형상 단순화가 가능한지 검토하는 것이 좋습니다.

살두께가 불균일하면 어떤 문제가 발생하나요?

살두께가 균일하지 않으면 냉각 수축률 차이로 인한 변형(뒤틀림), 웰드라인, 싱크마크가 발생할 수 있습니다. 따라서 설계 시에는 두께를 가능한 일정하게 유지하거나, 경사나 곡률로 자연스럽게 이어주는 형상으로 처리해야 합니다.

구배 각도는 왜 꼭 필요하나요?

빼기 구배(Taper)는 제품이 금형에서 원활하게 분리되도록 돕는 설계 요소입니다. 구배가 없거나 부족하면 탈형 시 제품 표면이 손상되거나 금형 마모가 심해질 수 있습니다. 일반적으로는 1도 이상 확보하되, 고광택 제품일 경우엔 2도 이상 권장합니다.

사출성형 시 리브는 몇 mm가 적당한가요?

리브 두께는 기준 살두께의 60% 이하, 높이는 지름의 2~3배 이내로 설계하는 것이 일반적입니다. 너무 두꺼운 리브는 수축과 변형을 유발하므로, 작고 가는 리브를 여러 개 배치하는 것이 구조적으로 더 유리합니다.

파팅라인은 왜 눈에 띄지 않게 설계해야 하나요?

파팅라인은 제품 외관 품질을 크게 좌우합니다. 특히 전자제품 외장재나 자동차 인테리어 부품 등은 표면 품질이 중요하므로 파팅라인이 눈에 띄지 않는 위치에 배치하거나 디자인 요소로 숨겨 처리하는 것이 권장됩니다.

보스 구조를 설계할 때 주의할 점은?

보스는 나사 체결이나 핀 고정에 사용되며, 구조적 약점이 될 수 있으므로 하단에 R 곡면 처리, 리브 보강, 통기홀 설계 등을 함께 고려해야 합니다. 내구성 확보를 위해 적절한 보강 설계가 필요합니다.

구멍 주변에 웰드라인이 자주 생깁니다. 해결 방법은?

웰드라인은 재료 흐름이 만나면서 형성되는 경계로, 기계적 강도 저하 원인이 됩니다. 구멍 주변 웰드라인을 줄이려면 게이트 위치를 재조정하거나, **유동 해석(Flow Analysis)**을 통해 적정 조건을 찾는 것이 중요합니다.

제품에 변형이 자주 발생할 때 가장 먼저 확인해야 할 요소는?

제품 변형은 대부분 살두께 불균일, 냉각 불균형, 리브 위치 부적절, 응력 집중 설계에서 발생합니다. 특히 높은 리브, 과도한 보강, 금형 냉각라인 불균형 등을 우선 점검하고 설계 보완해야 합니다.

제품 설계 시 성형 수축률은 언제 고려하나요?

성형 수축률은 수지 종류에 따라 달라지며, 금형 치수 보정에 반드시 반영해야 합니다. 설계 초기에는 평균 수축률로 진행하되, 샘플 제작 후 실제 측정값을 반영해 금형 수정하는 것이 정확합니다.

사출 설계에서 가장 실수하기 쉬운 부분은?

초보 설계자들이 가장 많이 놓치는 부분은 금형 열림 방향에 대한 고려 부족, 구배 설계 누락, 보스와 리브 간 간섭입니다. 성형 조건과 금형 구조를 함께 이해해야 하며, 설계 전 사출 해석 툴(CAE)을 활용하면 초기 오류를 줄일 수 있습니다.

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