플라스틱 커버 공차 스택업 계산｜사출 변형·홀 유격·Worst Case·RSS 실무

by DecreYellow · 8월 22, 2026

PLASTIC DESIGN · TOLERANCE STACK-UP · GD&T

플라스틱 커버 공차 스택업 계산

사출 커버의 홀 위치도와 Warpage, 하우징 보스 편차, 나사 체결 유격과 조립 여유를 같은 기준 좌표계에서 연결하고 Worst Case와 RSS를 이용해 실제 조립 가능성을 판단하는 방법을 정리합니다.

핵심 결론 ① 조립 가능 여부는 단순한 홀 중심거리가 아니라 홀·핀·보스 사이에 최종적으로 남는 조립 여유로 판단합니다.
② 위치도, 선형치수 공차, 사출 변형과 체결 유격은 성격이 다르므로 하나의 ±값으로 무작정 합치면 안 됩니다.
③ 실패비용이 큰 체결부는 Worst Case를 먼저 확인하고, 공정의 독립성과 분포가 확보된 뒤 RSS나 VSA 같은 통계 해석을 사용합니다.
④ CAD 간섭 없음과 실제 작업자가 조립 가능하다는 것은 같은 의미가 아닙니다.

조립성은 공칭 위치가 아니라 남은 여유로 판단

커버 홀
Hole

위치 편차
GD&T

사출 변형
Warpage

상대 보스
Housing

잔여 여유
M ≥ 0?

공칭 CAD에서는 모두 맞아도 위치 편차·변형·작업 여유를 차감하면 양산 조립 결과가 달라질 수 있습니다.

플라스틱 커버 공차 스택업에서 먼저 정의할 것

플라스틱 Cover와 Housing의 체결부 검토는 커버 홀과 하우징 Boss 또는 Insert가 서로 맞는지를 확인하는 것에서 시작합니다.

하지만 실제 조립에서는 두 부품이 서로 다른 Datum을 기준으로 제작되고, 사출품은 냉각 후 휘거나 비틀리며, 나사와 홀 사이에는 Clearance가 존재합니다.

CTQ를 실패 모드별로 나누기

먼저 CTQ(Critical to Quality)를 한 가지 숫자로 묶지 않고 실제 실패 형태에 따라 분리합니다.

실패 모드	주요 입력값	판정기준
나사 삽입 안됨	Hole·Screw Diameter, 위치도, Warpage	잔여 Radial Clearance
Boss 간섭	Boss OD, Hole ID, 상대 중심오차	최소 Edge Clearance
커버 들뜸	Z Warpage, 체결점 높이, 체결순서	최대 허용 Gap
외관 Gap 불균일	Datum, 수축, 외곽 Profile	Gap·Flush Requirement
체결 응력 과다	강제변형량, Screw Torque, Rib	응력·장기변형

CAD 원점이 아니라 실제 조립 Datum 사용

공차 Stack-up의 기준은 가능한 한 실제 부품이 조립될 때 접촉하는 Datum Reference Frame과 일치시킵니다.

예를 들어 Housing의 A면이 1차 기준, B면이 횡방향 기준이고 C Hole이 위치결정을 한다면 Cover 역시 실제 조립 시 이 기준에 맞춰 이동·회전한 상태에서 체결 Hole 편차를 계산해야 합니다.

공차 계산에서 가장 자주 빠지는 4가지

1. 홀 위치 공차만 계산하는 경우

Cover Hole과 Housing Boss의 위치공차만 합산하고 사출 후 Warpage를 제외하면 공칭 CAD에서는 정상이어도 실제 양산품에서 나사가 들어가지 않을 수 있습니다.

특히 긴 Cover, 얇은 Wall, 비대칭 Rib와 한쪽에 집중된 Boss 구조는 단순 X·Y 위치편차와 별도로 변형을 관리해야 합니다.

2. 체결 유격을 전부 사용 가능한 여유라고 보는 경우

Hole 6.0mm와 Screw 5.0mm라면 직경차이는 1.0mm지만 중심이 한쪽으로 이동할 수 있는 단순 이론 Radial Clearance는 0.5mm입니다.

원형 Hole-Pin의 기본 반경 여유

J = (D_hole,min − D_pin,max) / 2

Hole 최소직경과 Pin·Screw 최대직경을 사용하는 것이 보수적입니다.

하지만 실제 조립에서는 Screw Head, Washer, Counterbore, Boss와 Cover 접촉으로 움직임이 제한될 수 있으므로 0.5mm 전부를 자유롭게 사용할 수 있다고 가정하면 안 됩니다.

3. 작업자가 필요한 최소 조립여유를 빼먹는 경우

계산 결과가 정확히 0.00mm라고 해서 생산라인에서 안정적으로 조립된다는 의미는 아닙니다.

Part를 비스듬히 삽입해야 하거나 자동조립 장비의 위치 반복오차가 존재하면 설계공차와 별도로 필수 Assembly Allowance를 확보해야 합니다.

4. Warpage 전체 최대값을 Hole 이동량으로 사용하는 경우

Moldflow 또는 측정결과의 전체 최대변위가 0.8mm라도 해당 체결 Hole Center가 0.8mm 이동했다는 뜻은 아닙니다.

현재 실패 모드가 X방향 나사 삽입이라면 해당 Hole Center의 X 변위를 사용해야 하며, Cover 들뜸이 문제라면 체결면의 Z방향 변위와 Plane Tilt를 봐야 합니다.

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위치도 ⌀ 공차를 ±값처럼 사용하면 안 되는 이유

GD&T Position이 ⌀0.40이라고 표시되어 있다고 해서 X방향 편차를 바로 ±0.40mm로 넣으면 안 됩니다.

단순화해서 설명하면 RFS 조건의 원형 Position Zone이 직경 ⌀0.40mm라면 Feature Axis의 중심은 이론적으로 기준위치에서 최대 반경 0.20mm 안에 존재합니다.

단순 RFS 위치도 Screening

Maximum radial offset = Position tolerance diameter / 2

하지만 MMC·Datum Shift가 있으면 단순 ÷2 계산으로 끝나지 않습니다.
Hole이 MMC에서 벗어나면 Bonus Tolerance가 발생할 수 있고, Datum Feature에 Material Boundary Modifier가 적용되면 Datum Shift도 발생할 수 있습니다. 따라서 실제 기능조립은 Position 값 하나가 아니라 Feature Size·MMC/LMC·Virtual Condition·Datum 구조를 함께 해석해야 합니다.

공차 체인을 구성하는 기본 공식

먼저 X, Y, Z 또는 회전처럼 검토 방향을 분리합니다.

예를 들어 X방향에서 단순한 1차 Screening을 한다면 다음과 같이 볼 수 있습니다.

잔여 조립 여유

M = J − T_relative − D − A

M 잔여여유 · J 사용가능 Radial Clearance · T 상대 위치편차 · D 사출변형 · A 필수 조립여유

M ≥ 0이면 해당 가정에서는 기하학적인 여유가 남고, M < 0이면 간섭 또는 삽입 불가 가능성이 있습니다.

다만 실제 원형 Hole에서는 X·Y 오차가 동시에 존재하므로 각 축 Worst Case를 계산한 뒤 벡터거리로 확인하는 것이 더 현실적입니다.

R = √(X² + Y²)

원형 Hole 조립에서는 상대 중심오차의 방사방향 크기를 확인

Worst Case와 RSS 차이

Worst Case는 모든 오차가 동시에 가장 불리한 방향으로 발생한다고 가정합니다.

따라서 방수·기밀, Safety Feature, 재작업이 어려운 Assembly처럼 실패비용이 큰 항목에 적합합니다.

RSS(Root Sum Square)는 각 변동이 서로 독립적이고 통계적으로 분산된다는 가정 아래 제곱합의 제곱근으로 누적합니다.

T_RSS = √(T₁² + T₂² + T₃² + ··· + Tₙ²)

검토항목	Worst Case	RSS
기본 가정	모든 편차가 불리하게 중첩	독립 변동이 통계적으로 분산
보수성	높음	상대적으로 낮음
설계 초기	추천	참고
공정 Data 필요	적음	분포·독립성 확인 필요
사출 Warpage	불리 방향 최대변형 적용 가능	반복 측정된 Random Component만 적용
양산 Yield 예측	직접 예측하지 않음	조건 충족 시 통계해석에 활용

RSS = 불량률 예측 공식은 아닙니다.
도면의 ±Tolerance를 그대로 RSS했다고 해서 자동으로 3σ나 6σ Yield가 계산되는 것은 아닙니다. 각 입력값이 어떤 통계범위를 의미하는지, 공정 평균이 Centering되어 있는지, 각 요인이 독립적인지를 확인해야 합니다.

플라스틱 커버 공차 Worst Case·RSS 계산기

아래 계산기는 Cover와 Housing의 X·Y 편차, 사출 변형과 Hole·Pin Clearance를 이용해 방사방향 Worst Case와 RSS Screening을 동시에 계산합니다.

플라스틱 Cover 조립 공차 계산기

모든 수치는 mm입니다. X/Y 입력값은 이미 해석된 “한 방향 최대 편차”를 입력하세요. GD&T Position의 ⌀값을 그대로 입력하지 마세요.

① 체결 Geometry

Hole 최소직경

Screw·Pin·Boss 최대직경

필수 조립여유 A (Radial)

② X방향 최대 편차

Cover 위치 편차 X

Housing 위치 편차 X

사출 Warpage 기여 X

③ Y방향 최대 편차

Cover 위치 편차 Y

Housing 위치 편차 Y

사출 Warpage 기여 Y

사용가능 Radial Clearance J 0 mm

Worst Case 중심오차 0 mm

Worst Case 잔여여유 0 mm

RSS Screening 잔여여유 0 mm

계산 중

계산기 사용 주의
• Worst X = Cover X + Housing X + Warpage X
• Worst Y = Cover Y + Housing Y + Warpage Y
• Worst radial = √(Worst X² + Worst Y²)
• RSS는 각 입력이 서로 독립적인 Random Variation이라는 가정의 Screening 값입니다.
• MMC Bonus, Datum Shift, Profile, 회전, Hole Axis Tilt와 실제 조립 Sequence는 별도 해석이 필요합니다.

가상의 Cover 체결부 계산 예제

원리를 설명하기 위해 Hole 최소직경을 6.0mm, Screw 또는 Boss 최대직경을 5.0mm라고 가정하겠습니다.

J = (6.0 − 5.0) / 2 = 0.50mm

사용 가능한 이론 Radial Clearance

그리고 X방향의 최대 불리 편차를 다음과 같이 가정합니다.

Cover Hole 위치편차 : 0.20mm
Housing Boss 위치편차 : 0.15mm
사출변형에 따른 Hole Center 이동 : 0.10mm
필수 조립여유 : 0.15mm

Worst Case

0.50 − 0.20 − 0.15 − 0.10 − 0.15 = −0.10mm

해당 가정에서는 최소 조립여유가 부족합니다.

RSS Screening

√(0.20² + 0.15² + 0.10²) ≈ 0.269mm

0.50 − 0.269 − 0.15 ≈ +0.081mm

RSS에서는 약 0.081mm가 남지만 Warpage가 특정 방향으로 반복되는 편향이고 공정 Data가 충분하지 않다면 이 결과만으로 양산 조립성을 보증할 수 없습니다.

사출 변형 Warpage를 공차 체인에 넣는 방법

사출 Warpage는 일반적인 도면공차처럼 항상 0을 중심으로 ±대칭 분포한다고 가정하면 안 됩니다.

변형특성	공차 Stack 적용	추천방법
항상 같은 방향으로 휨	Bias·Mean Shift	Worst Case 또는 Nominal Shift로 반영
Lot마다 방향·크기 Random	Random Variation	실측 분포 확인 후 RSS·통계해석
Hole Center 이동	X/Y 위치오차	Hole Center Vector 사용
체결면 들뜸	Z·Angle 문제	Height·Plane Tilt 별도 관리
전체 최대변위	직접 Stack 금지	CTQ 위치 변위만 추출

사출 해석에서 제품 전체 Maximum Displacement를 복사하지 말고 실제 체결 Hole 또는 Datum Surface의 X·Y·Z Displacement를 추출하는 것이 중요합니다.

금형 Trial 이후에는 해석값을 실측값으로 업데이트

설계 초기에는 Mold Simulation의 예상 Warpage를 활용할 수 있지만, 금형 T0·T1 이후에는 실제 Measurement Data를 누적합니다.

측정 기준 Datum
취출 후 측정시간
수지 Lot
Mold Temperature
Cooling Time
Holding Pressure
측정 Jig 구속 여부

같은 조건으로 데이터를 쌓아야 평균적인 변형과 Random Variation을 구분할 수 있습니다.

3D CAD와 Excel에서 수행하는 실무 순서

실제 조립 Datum 정의
Cover와 Housing의 실제 접촉면, 기준 Hole과 방향결정 Feature를 정의합니다.
각 체결축의 Nominal 위치 측정
Hole Center와 Boss·Insert Center의 X·Y·Z Vector를 동일 좌표계에서 기록합니다.
Hole·Pin Size Worst Condition 적용
Hole 최소값과 Screw·Pin 최대값으로 실제 최소 Clearance를 계산합니다.
GD&T 해석
Position Zone과 Datum, MMC Bonus와 Datum Shift 여부를 확인합니다.
Warpage 입력
Hole Center 또는 체결 Surface에 실제 영향을 주는 방향별 변위만 사용합니다.
Worst Case와 RSS를 별도 계산
두 결과를 하나로 섞지 않고 나란히 기록합니다.
CAD에서 Extreme Condition 재현
필요하면 Part를 최악방향으로 이동시켜 Hole Edge·Boss·Screw 간섭을 확인합니다.
Prototype·Trial Data와 비교
실제 불량률과 계산결과를 비교해 입력값과 Distribution을 업데이트합니다.

Excel 입력표 추천 구조

항목	성격	출처
사용가능 Clearance J	Geometry	Hole·Pin Size
Cover 위치편차	Tolerance	Drawing·PMI
Housing 위치편차	Tolerance	Drawing·PMI
Warpage D	Process	CAE·CMM·Jig
필수 조립여유 A	Assembly	공정·시험
Worst Case	판정	최소여유
RSS	Statistical	분포조건 기록

NX에서는 Variational Stackup Analysis까지 활용 가능

복잡한 Assembly를 Excel의 선형 Stack-up만으로 관리하기 어려운 경우에는 NX의 Variational Stackup Analysis(VSA) 같은 3D Variation Analysis를 검토할 수 있습니다.

VSA는 단순한 치수 합산보다 Part-to-Part Variation, Assembly Tolerance, Assembly Sequence와 Fixture Variation까지 포함해 조립 결과의 통계적인 영향을 분석하는 방식입니다.

NX VSA를 쓰면 좋은 경우 • 여러 Part와 Datum이 연결된 Assembly
• 2D X/Y Stack보다 회전·3D Variation 영향이 큰 구조
• Hole Pattern·Gap·Flush를 동시에 관리해야 하는 경우
• 주요 Tolerance Contribution을 찾고 싶은 경우
• 분석결과를 PMI 개선까지 연결하려는 경우

Excel과 VSA를 어떻게 나눌까?

방법	적합한 경우	장점
수기·Excel	1D·단순 2D Stack	빠르고 계산근거가 명확
CAD Extreme Position	실제 형상 간섭 확인	Geometry 이해가 쉬움
NX VSA	복잡한 3D Assembly	통계 Simulation·Contribution 분석
Prototype Measurement	금형·양산 검증	실제 Process Variation 확인

설계 변경으로 조립 여유 확보하는 방법

Hole 크기를 무작정 키우지 않기

Hole을 키우면 조립성은 좋아지지만 Screw Head 또는 Washer의 유효 지지폭, 조립 후 위치 재현성, Cover의 Gap·Flush가 달라질 수 있습니다.

기준 Hole + 방향성 Slot

한 방향의 변형이 특히 큰 Cover라면 모든 Hole을 크게 만드는 대신 Datum 역할을 하는 Round Hole과 한 방향만 자유도를 허용하는 Slot을 조합할 수 있습니다.

예를 들어 첫 번째 Hole이 X/Y 위치를 결정하고, 두 번째 Slot은 Y만 결정하면서 X방향 열팽창·사출변형을 흡수하도록 구성할 수 있습니다.

Rib·Boss와 Gate 위치 수정

문제 원인이 Warpage라면 Hole 공차만 수정하기보다 구조 자체를 확인합니다.

Boss 주변 과두께
Rib 비대칭
Gate 위치
Cooling 불균형
수지 유동방향
Glass Fiber Orientation

체결 순서도 설계조건으로 관리

긴 Cover의 Screw를 한쪽 끝부터 Final Torque로 조이면 Cover가 비틀어진 상태로 고정될 수 있습니다.

필요한 경우 가체결 → 대각선 순서 → 최종 Torque와 같은 Assembly Sequence를 공정조건으로 관리합니다.

ASME Y14.5와 ISO 1101 확인

공식 규격과 관련자료

ASME Y14.5-2018 — Dimensioning & Tolerancing 및 GD&T
ISO 1101:2017 — 형상·방향·위치·흔들림 공차
구멍 Pattern 위치도·MMC·기능 Gauge 전략

설계·금형·품질 전달용 체크리스트

Datum
Cover와 Housing의 실제 조립 기준을 동일하게 정의했는가?
Failure Mode
나사 삽입, 들뜸, Gap·Flush, 응력 문제를 구분했는가?
Hole·Pin Size
Nominal이 아닌 Hole Min과 Pin Max를 확인했는가?
GD&T
Position ⌀값을 ±Linear 값으로 잘못 사용하지 않았는가?
MMC·Datum Shift
Bonus Tolerance와 Virtual Condition을 확인했는가?
Warpage
전체 최대변위가 아닌 CTQ 위치의 방향별 변위를 사용했는가?
Assembly Allowance
작업자·설비가 실제로 필요한 여유를 별도로 확보했는가?
Worst Case / RSS
두 계산결과를 나란히 관리하고 RSS 적용근거를 기록했는가?
Prototype
금형 Trial과 초도품 측정계획이 있는가?
Revision
Hole·Slot·Rib·금형보정 변경이 Drawing·BOM Revision과 연결되는가?

플라스틱 커버 공차 Stack-up FAQ

위치도 ⌀0.4면 X방향 ±0.4mm인가요?

아닙니다. 원형 Position Tolerance Zone의 직경이 ⌀0.4mm라면 단순 RFS 조건에서 Feature Axis의 최대 방사방향 Offset은 0.2mm입니다. 다만 MMC Bonus와 Datum Shift가 있으면 실제 기능조립 범위가 달라지므로 Drawing의 Feature Control Frame 전체를 해석해야 합니다.

홀 위치공차와 사출 Warpage를 그냥 더하면 되나요?

설계 초기 Worst Case에서는 같은 방향의 최대 불리기여량으로 합산할 수 있습니다. 하지만 Warpage가 공정 평균의 Bias인지 Random Variation인지 구분해야 하며, 반복 측정 Data가 확보된 독립적인 변동만 RSS 대상으로 보는 것이 안전합니다.

RSS 결과가 양수면 양산조립이 보장되나요?

아닙니다. RSS는 독립적인 통계 변동이라는 가정의 Screening 결과입니다. Process Distribution, Centering, Cpk와 실제 Assembly Data가 없다면 RSS만으로 양산 Yield를 보증할 수 없습니다.

CAD에서 간섭이 없는데 실제 부품은 왜 안 끼워지나요?

공칭 CAD는 사출 Warpage, 실제 Feature Size, 조립 시 순간적인 기울기, 삽입 Path와 작업공간을 모두 표현하지 않을 수 있습니다. 최종 Position의 Interference Check뿐 아니라 삽입경로와 Extreme Tolerance Condition을 별도로 확인해야 합니다.

Hole과 Screw 차이가 1mm면 1mm까지 위치오차를 흡수하나요?

아닙니다. Hole 6mm와 Screw 5mm라면 단순 원형 조건의 이론 Radial Clearance는 0.5mm입니다. 실제 사용가능 여유는 Screw Head, Washer, Boss와 다른 Feature의 제약 때문에 더 작을 수 있습니다.

MMC를 쓰면 무조건 조립성이 좋아지나요?

Feature가 MMC에서 벗어날수록 Bonus Tolerance를 사용할 수 있으므로 기능조립 관점에서 유리할 수 있습니다. 그러나 Virtual Condition과 Datum 구조, 실제 Size Distribution 및 검사방법을 함께 설계해야 합니다.

사출 Warpage는 어떤 값을 입력해야 하나요?

제품 전체 최대변위가 아니라 현재 CTQ에 영향을 주는 위치의 X·Y·Z 변위를 사용합니다. 나사 삽입 문제라면 Hole Center 이동, Cover 들뜸 문제라면 체결면의 Z 변위와 기울기를 확인합니다.

Excel 대신 NX에서 공차 Stack-up을 할 수 있나요?

복잡한 Assembly라면 NX Variational Stackup Analysis를 활용할 수 있습니다. 여러 Part의 Dimension·Geometric Tolerance와 Assembly Variation을 통계적으로 Simulation하고 결과 Contribution을 분석하는 방식입니다. 단순한 1D Stack은 Excel이 더 빠를 수도 있습니다.

조립 여유는 몇 mm를 확보해야 하나요?

모든 제품에 공통으로 적용되는 값은 없습니다. Part Size, Assembly Method, 자동·수동조립, 삽입각도, Tool Access, 외관 Requirement와 Process Capability를 기준으로 결정하고 근거를 기록해야 합니다.

플라스틱 커버 공차 스택업 최종 정리

플라스틱 Cover의 공차 Stack-up에서 중요한 것은 도면의 ±값을 모두 더하는 것이 아닙니다.

먼저 실제 Datum과 Failure Mode를 정의하고, Hole·Pin의 최소 Clearance, Cover와 Housing의 Position Variation, 사출 Warpage와 필요한 Assembly Allowance를 같은 좌표계에서 연결해야 합니다.

설계 초기에는 Worst Case를 이용해 기하학적인 안전여유를 확인하고, 양산 Data가 확보되면 RSS와 NX VSA 같은 통계적인 Variation Analysis를 이용해 과도하게 Tight한 Tolerance를 완화할 수 있습니다.

그리고 가장 중요한 것은 “조립된다”와 “안정적으로 양품 조립된다”를 구분하는 것입니다. 억지로 나사가 들어가는 수준이 아니라 조립성, Cover Stress, Gap·Flush, 체결 Torque와 장기 Warpage까지 만족해야 실제 양산설계가 완료됐다고 볼 수 있습니다.

실무 한 줄 정리 Worst Case로 설계의 바닥을 확인하고, 실측 Data가 쌓이면 RSS·VSA로 실제 공정 Variation을 최적화하는 방식이 플라스틱 Assembly의 공차를 지나치게 Tight하게 만들지 않으면서 조립불량을 줄이는 가장 현실적인 접근입니다.

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플라스틱 커버 공차 스택업 계산｜사출 변형·홀 유격·Worst Case·RSS 실무