KR100228560B1 - 가변 비드를 이용한 판금 성형방법 및 장치 - Google Patents

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와다 아끼히로
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Abstract

본 발명의 판금성형방법은 소재의 주름이 생기지 않도록 블랭크 홀더와 그 대향 다이 사이에 소재를 유지하는 단계; 전체 성형시기의 일부시기 동안만 선택적으로 가변 비드의 비드력을 포인트방식의 선택위치에서 상기 소재에 가하면서 펀치로써 상기 소재를 원하는 형상으로 성형하는 단계로 이루어진다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 장치를 제공한다.

Description

가변 비드를 이용한 판금 성형방법 및 장치

본 발명은 가변 비드력을 소재에 적용할 수 있는 비드(이하, 가변 비드)를 위치와 시간에 있어 선택적으로 실효시키고 포인트방식으로 소재를 가압하여 소재의 성형성을 향상( 및, 판금성형 중 소재의 파단을 회피)하는 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 관한 것이다.

종래의 드로잉 방법에 있어서는, 드로잉 가공중 소재의 파단을 방지하기 위해, 고신장도를 갖는 소재를 선택하는 것과, 소재의 두께를 증대시키는 것과, 또한 소재에 고윤할의 윤활유를 코팅하는 방법들이 사용되어 왔다.

또한, 일본 특개소 59-206120호 공보는 가변 비드력을 소재에 적용할 수 있는 길이방향 비드를 기술하고 있다. 상기 길이방향 비드의 비드력은 성형도중 덜 실효적이어서 소재의 성형성을 향상시킨다.

하지만, 종래의 상기 드로잉 방법들은 하기와 같은 문제점들을 갖는다.

첫째로, 소재의 비드의 향상과 두께의 증대가 제조비용의 증가를 수반한다. 둘째로, 오일의 고윤활성이 다이들에 대한 소재의 슬라이딩과 동반하여 드로잉 가공중 소재에 주름을 야기하여 소재의 치수의 정확도가 떨어진다.

또한, 비드는 블랭크 홀더와, 비드가 장착된 대향 다이 어느 쪽이든 이동이 가능해야 하기 때문에, 길이방향 가변 비드로는 비드를 장착한 다이에 이동가능한 길이방향 비드 구조를 조립하기가 어렵다.

본 발명은 종래기술의 상기 문제점을 감안하여, 판금성형중 소재에 주름이 생기지 않게 하면서, 그리고 치수의 정확도를 떨어뜨리지 않으면서 소재의 성형성을 향상(즉, 판금성형중 소재의 파단을 방지)시킬 수 있는 판금성형(드로잉 포함) 방법 및 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 단동(single action) 판금성형(드로잉 포함) 방법을 실시하기 위한 장치의 부분단면 정면도.

제2도는 본 발명의 실시예 1에 따른 복동(double action) 판금성형(드로잉 포함) 방법을 실시하기 위한 장치의 부분단면 정면도.

제3도는 여러 가지 비드들과 성형성간의 관계에 관한 검사결과를 나타내는 그래프.

제4도는 본 발명의 실시예 1에 따른 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

제5도는 제4도의 성형형상의 드로잉에 적용된 비드력과 드로잉 스트로크간의 관계를 나타내는 그래프.

제6도는 본 발명의 실시예 2에 따른 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

제7도는 제6도의 성형형상의 드로잉에 적용된 비드력과 드로잉 스트로크간의 관계를 나타내는 그래프.

제8도는 본 발명의 실시예 3에 따른 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

제9도는 본 발명의 실시예 4에 따른 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

제10도는 제9도의 소재의 드로잉에 있어 변형 ex, ey와 변형 한계선간의 관계를 나타내는 다이어그램.

제11도는 본 발명의 실시예 5에 따른 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

제12도는 제11도의 소재의 드로잉을 실시하기 위한 장치의 단면도.

제13도는 본 발명의 실시예 6에 따른 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

제14도는 제13도의 소재의 판금성형(드로잉 포함)을 실시하기 위한 장치의 단면도.

제15도는 종래의 드로잉 방법과 장치에 있어, 소재의 성형형상과 비드력 포인트를 나타내는 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 다이 2 : 블랭크 홀더

3 : 고정 비드 4 : 펀치

5 : 가변 포인트 비드 6 : 램

11 : 소재 11a : 쉘

11b : 플랜지 12 : 푸싱 로드

13 : 캠면

본 발명에 따른 하나 이상의 가변 비드들을 이용하는 판금성형(드로잉 포함) 방법은 블랭크 홀더(또는 블랭크 홀더와 고정 다이 양자)와 그 대향 다이 사이에 소재를 유지하여 소재에 실질적으로 주름이 생기는 것을 방지하는 단계; 펀치로써 소재를 원하는 형상으로 성형하는 단계로 이루어진다. 또한, 판금성형법은 전체 성형시기의 일부시기 동안만 선택적으로 또는 포인트 방식의 소재의 선택부에 가변 비드(들)의 비드력이 가하지는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 하나 이상의 가변 비드들을 이용하는 판금성형(드로잉 포함) 장치는 블랭크에 실질적으로 주름이 생기지 않도록 그들 사이에 소재를 유지하는 블랭크 홀더(또는 블랭크 홀더와 고정 다이 양자)와 그 대향 다이; 소재를 원하는 형상으로 성형하는 펀치; 및 전체 성형시기의 일부시기 동안만 선택적으로 비드력을 상기 소재의 포인트 방식 선택부에 가하기 위한 하나 이상의 가변 비드들로 구성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 특징 및 이점들을 더 명확히 나타내고자 하며, 이 가운데 본 발명의 바람직한 실시예 들을 통해 좀더 쉽게 인지시키고자 한다.

제1도 내지 제5도는 본 발명의 실시예 1에 따른 방법 및 장치를 설명하는 것이고; 제6도 및 제7도는 본 발명의 실시예 2에 따른 방법 및 장치를 나타내는 것이며; 제8도는 본 발명의 실시예 3에 따른 방법 및 장치를 나타내는 것이고; 제9도 및 10도는 본 발명의 실시예 4에 따른 방법 및 장치를 나타내는 것이며; 제11도 및 제12도는 본 발명의 실시예 5에 따른 방법 및 장치를 나타내는 것이고; 제13도 및 제14도는 본 발명의 실시예 6에 따른 방법 및 장치를 나타내는 것이다. 제15도는 종래의 장치에 있어 소재의 성형형상을 나타내는 것이다.

본 발명의 모든 실시예 들에 공통되는 구성부분들에 대해서는 모든 실시예 들의 설명 및 도면을 통해 동일한 도면부호로 나타내었다.

본 발명은 단동 판금성형(드로잉 포함) 및 복동 판금성형(드로잉 포함) 방법과 장치의 어느 하나에도 적용 가능하다.

제1도에 도시된 바와 같이, 단동 판금성형(드로잉 포함)은 쿠션을 포함하는 단동 프레스기계를 이용해 수행된 판금성형(드로잉 포함)이다. 제1도의 단동 판금성형(드로잉 포함)에 있어, 소재(11)는 블랭크 홀더(2 : 쿠션 링이라고도 함)와 대향 다이(1) 사이에 유지된다. 그 다음, 다이(1)와 블랭크 홀더(2)가 고정 펀치(4)쪽으로 하강하여 소재(11)가 펀치(4)에 의해 드로잉(성형)된다. 제1도의 단동 판금성형(드로잉 포함)에 있어서는, 상형이 다이(1)를 포함하며, 하형이 블랭크 홀더(2)와 펀치(4)를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 가변 비드들(5)이 다이(1 : 나타내지 않음)와 블랭크 홀더(2)의 하나 이상에 배치된다. 상기 가변 비드들(5)은 (a) 다이(1) 또는 블랭크 홀더(2)에, 또는 (b) 다이(1)와 블랭크 홀더(2) 양자에 배치될 수도 있다. 상기 가변 비드(5)는 다이(1)와 블랭크 홀더(2)와는 무관하게 움직일 수가 있다. 제1도는 각 가변 비드(5)가 블랭크 홀더(2)에 배치되어 상기 블랭크 홀더(2)와는 무관하게 다이(1) 쪽으로, 그리고 다이로부터 멀어져서 움직일 수 있음을 나타내고 있다. 만약 가변 비드(5)가 다이(1 : 나타내지 않음)에 배치되었다면, 상기 가변 비드는 다이(1)와 무관하게 블랭크 홀더(2) 쪽으로, 그리고 블랭크 홀더로부터 멀어져서 움직일 수가 있다.

제2도에 도시된 바와 같이, 2단계를 거치는 복동 판금성형(드로잉 포함)은 복동 프레스기계를 이용하여 수행된다. 제2도의 복동 판금성형(드로잉 포함)에 있어서는, 먼저 프레스기계의 외부 램(6)에 연결된 블랭크 홀더(2)가 하강하여 상기 블랭크 홀더(2)와 대향 다이(1) 사이에 소재(11)를 유지한다. 그 다음, 내부 램(6A)에 연결된 펀치(4)가 하강하여 상기 소재(11)를 드로잉(성형)한다. 제2도의 복동 판금성형(드로잉 포함)에 있어서는, 상형이 블랭크 홀더(2)와 펀치(4)를 포함하며, 하형이 대향 다이(1)를 포함한다. 바람직하게는, 하나 이상의 가변 비드들(5)이 다이(1 : 나타내지 않음)와 블랭크 홀더(2)의 하나 이상에 배치된다. 상기 가변 비드들(5)은 (a) 다이(1) 또는 블랭크 홀더(2)에, 아니면 (b) 다이(1)와 블랭크 홀더(2) 양자에 배치될 수도 있다. 상기 가변 비드(5)는 다이(1)와 블랭크 홀더(2)와는 무관하게 움직일 수가 있다. 제2도는 각 가변 비드(5)가 블랭크 홀더(2)에 배치되어 상기 블랭크 홀더(2)와는 무관하게 다이(1) 쪽으로, 그리고 다이로부터 멀어져서 움직일 수 있음을 나타내고 있다. 만약 가변 비드(5)가 다이(1 : 나타내지 않음)에 배치되었다면, 상기 가변 비드는 다이(1)와 무관하게 블랭크 홀더(2) 쪽으로, 그리고 블랭크 홀더로부터 멀어져서 움직일 수가 있다.

먼저, 본 발명의 모든 실시예 들에 공통되는 구성부분들을 제1도 내지 제5도를 참고하면서 설명한다. 본 발명에 따른 하나 이상의 가변 비드들을 이용하는 판금성형(드로잉 포함) 장치는 다이(1), 블랭크 홀더(2), 하나 또는 그 이상의 고정 비드들(3 : 임의적임), 펀치(4) 및 가변 포인트 비드(5)들로 구성된다. 상기 다이(1)는 상기 블랭크 홀더(2)의 대향 다이이다.

제1도의 단동 판금성형(드로잉 포함)에 있어서는, 상기 다이(1)가 프레스기계의 상부 램(6)에 연결되어, 이 상부 램(6)이 유압 실린더(7)에 의해 움직이게 될 때, 상기 다이(1)가 상기 상부 램(6)과 함께 움직인다. 고정부재인 상기 펀치(4)는 직접 또는 간접으로 상기 프레스기계의 볼스터(8 : bolster)에 연결된다. 상기 블랭크 홀더(2 : 또는 쿠션 링)는 펀치(4) 주위에 계속적으로 뻗어 상기 펀치(4)에 에워싸며 유압 실린더(10)에 의해 핀(9)을 매개로 지지된다. 다이(1)가 하강할 때, 상기 다이(1)와 쿠션 링(2)이 그 사이에 소재(11)를 유지한다. 다이(1)가 추가로 하강할 때, 상기 다이(1)가 실린더(10)의 상향 편심력을 압도하면서 쿠션 링(2)을 눌러 하강시킨다. 다이(1)가 원래 위치로 상승 복귀하면, 블랭크 홀더(2) 역시 유압 실린더(10)에 의해 편심된 쿠션 링(2)의 원래 위치로 상승 이동한다. 다이(1 : 나타내지 않음) 또는 쿠션 링(2)에는 고정 비드(3)들이 형성된다. 제1도에 있어서는, 고정 비드(3)들이 쿠션 링(2)에 성형되며, 다이(1)가 그 사이에 소재(11)를 유지한다. 상기 소재(11)는 상기 쿠션 링(2)이 최상의 (원래의) 위치에 있게 될 때 상기 쿠션 링(2) 상에 공급된다. 상기 소재(11)는 다이(1)와 쿠션 링(2)의 하향 스트로크중에, 고정 펀치(4)에 의해 성형된다.

제2도는 복동 프레스기계에 있어서는, 상부 블랭크 홀더(2)가 프레스기계의 상부 램(6)에 연결되어, 이 상부 램(6)이 움직이게 될 때, 상부 블랭크 홀더(2)가 상기 상부 램(6)과 함께 움직인다. 펀치(4)는 상기 내부 램(6A)에 연결되어 상기 펀치(4)가 내부 램(6A)과 함께 움직인다. 고정부재인 상기 다이(1)는 직접 또는 간접으로 상기 프레스기계의 볼스터(8)에 연결된다. 상기 상부 블랭크 홀더(2)는 펀치(4) 주위에 계속적으로 뻗어 상기 펀치(4)를 에워싼다. 상기 상부 블랭크 홀더(2)와 다이(1)가 그 사이에 소재(11)를 유지한다. 다이(1)에, 아니면 상기 상부 블랭크 홀더(2)에는 임의적인 고정 비드들(3 : 나타내지 않음)이 성형된다. 상기 고정 비드(3)들(상부 블랭크 홀더(2)에 성형되었다면)과 다이(1)가 그 사이에 소재(11)의 외부를 유지한다. 상기 고정 비드(3)들(다이(1)에 성형되었다면)과 상부 블랭크 홀더(2)가 그 사이에 소재(11)의 외부를 유지한다. 상기 소재(11)는 상기 다이(1) 상에 공급된다. 상부 블랭크 홀더(2)가 하강할 때 상기 상부 블랭크 홀더(2)와 다이(1) 사이에 소재(11)가 유지되며, 펀치(4)가 하강할 때 상기 펀치(4)에 의해 소재(11)가 성형된다.

제1도 내지 제2도를 참고하면, 가변 포인트 비드들(5)이 상기 블랭크 홀더(2)에, 아니면 다이(1 : 나타내지 않음)에 배치되어서 상기 가변 비드들(5)은 블랭크 홀더(2) 또는 다이(1)에 대해서 소재(11) 쪽으로, 그리고 소재로부터 멀어져서 움직일 수가 있다. 소재(11)에 대한 가변비드들의 이동 가능한 구성으로 인해, 상기 비드들의 소재 가압력(비드력)이 성형시기중 변화할 수 있다. 상기 가변 비드들(5)은 소재에 접촉하여 상기 소재(11)에 대해 포인트 방식으로 가압력을 적용한다. 이점에 있어, "포인트"는 "선형이 아님"을 의미하며, 거의는 원형(핀포인트가 아님)부를 포함할 수도 있다.

가변 비드(5)의 이동은 가변 비드 구동기구에 의해 수행된다. 상기 기구는 예컨대, 가변 비드(5)의 하단부에서 측방으로 뻗어 사선을 매개로 상기 가변 비드(5)와 접촉하는 푸싱 로드(12)와 이 푸싱 로드(12)의 단부와 결합 및 분리가 가능한 펀치(4)의 측면에 형성된 캠면(13)을 포함한다. 제1도 및 제2도의 실시예 들에 있어, 드로잉의 초기에는, 캠면(13)이 푸싱 로드(12)와 결합하고 가변 비드(5)가 블랭크 홀더(2)의 블랭크 홀더면으로부터 돌출하여 비드력이 실효된다. 드로잉의 후기에는, 캠면(13)이 푸싱 로드(12)와 분리되고 가변 비드(5)가 블랭크 홀더(2)의 블랭크 홀더면의 위치로 후퇴해서 비드력이 비실효로 된다. 이점에 있어, 캠면(13)의 외형을 선택함으로써, 가변 비드(5)의 상대적인 이동과 비드력(소재에 작용하는 비드의 푸싱력)이 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 하나 이상의 가변 비드들을 이용하는 판금성형(드로잉 포함) 방법은 (1) 소재(11)를 주름이 발생하지 않도록, 하나 이상의 고정 비드(3)들을 임의로 포함하는 다이(1) 또는 블랭크 홀더(2)로써, (a) 블랭크 홀더(2)와 (b) 대향 다이(1) 사이에 유지하는 단계; (2) 펀치(4)에 의해 소재(11)를 원하는 형상으로 성형하는 단계들로 이루어진다. 각 가변 비드(5)의 비드력은 소재(11)의 포인트 방식 선택위치에서 전체 성형시기의 일부시기 동안만 선택적으로 소재에 가해진다.

가변 비드(5)와 펀치(4) 중 양자 또는 그 하나가 다른 하나에 대해서 이동할 때는, 상기 가변 비드(5)가 펀치(4)와 푸싱 로드(12)의 캠면(13)을 매개로 상기 소재(11)에 대해 이동해서, 상기 가변 비드(5)의 비드력이 성형시기의 일부시기 동안에만 실효된다. 상기 가변 비드(5)는 로드형과 같은 모양이기 때문에, 가변 비드(5)가 포인트형 비드력을 발생한다. 그러므로, 비드력 작용부의 형상을 결정하는 것이 종래의 선형비드에서 보다는 가변 포인트 비드(5)에 있어 더 용이하다. 결과적으로, 파단이 생기지 않는 부분(예컨대, 소재의 중앙부에 사각형의 쉘과, 상기 사각형 쉘 주위의 평플랜지와, 상기 사각형 쉘의 단면부의 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지 부분을 갖는 부재의 경우)에는 하중이 증가하고, 파단이 생길 염려가 있는 소재부분(예컨대, 소재의 중앙부에 사각형의 쉘과, 모서리를 갖는 부재의 경우)에는 하중이 감소하여 파단이 방지되므로 포인트형 비드력을 소재의 부분들에 선택적으로 가하는 것이 보다 용이하다. 다이(1)와 블랭크 홀더(2)가 복잡한 구조(곡선구조)를 갖는다 해도, 종래의 선형비드와는 달리 상기 가변 포인트 비드(5)는 예컨대, 상기 복잡한 구조의 외형에 대해 다수로 나란히 배치된 가변 포인트 비드들의 열을 만곡시킴으로써 다이(1) 및/또는 블랭크 홀더(2)에 쉽게 장착할 수가 있다.

제3도는 가변 포인트 비드들(5)을 이용하여 드로잉함으로써 파단없이 소재에 성형될 수 있는 사각형의 쉘(square shell)의 높이가 종래의 비드들을 이용하여 드로잉함으로써 소재에 성형된 사각형의 쉘의 높이와 비교해 크게 증가되었음을 나타내는 검사결과이다. 제3도가 사각형의 쉘이 소재에 성형된 경우의 검사결과이긴 하지만, 소재에 성형된 스퀘어 이외의 다른 단면형태를 갖는 쉘의 경우에도 이와 유사한 결과(가변 포인트 비드로 인해 성형성이 향상된 결과)가 얻어졌다.

제3도에 있어, (a)는 비드가 없는 것을 이용하여 행해진 종래의 드로잉 검사결과이고, (b)는 선형 가변비드를 이용하여 행해진 종래의 드로잉 검사결과이며, (c)는 고정 포인트 비드(이 고정 포인트 비드가 종래에서 조차도 이용되지 않았다고 하더라도)를 이용하여 행해진 드로잉 검사결과이고, (d)는 가변 포인트 비드들(5)을 이용하여 판금성형(드로잉 포함)이 행해진 본 발명의 검사결과이다. 특히, (d)의 경우에는, 드로잉의 초기에만 소재에 성형된 사각형의 쉘의 사각형 단면의 직선면의 중앙점에 인접해 플랜지의 부분들에 비드력이 가해진다.

제3도에 있어, 흑색 부분은 비드력이 실효된(비드력이 가해진) 부분을 나타낸다. 제3(d)도는 선A(제4도 참조)가 드로잉에 의해 선B(제4도 참조)로 될 때, 가변 포인트 비드들(5)의 비드력이 성형시기의 초기에만 실효된 것임을 나타내며, 반면에 제3(c)도는 고정비드의 비드력이 성형시기의 전체 기간중에 실효된 것임을 나타낸다. 제3도로부터 (a)에서 (c)로 파단이 점차로 개선되었음과, (c)와 (d) 사이에 파단이 두배만큼 개선되었음을 알 수 있다.

예컨대, 사각형의 쉘의 높이가 약 40mm에 달할 때 (b)의 경우에는 펀치의 쇼울더에 상응하는 사각형의 쉘의 각 모서리부분에 파단(20 : 제15도 참조)이 일어나며, 반면 (d)의 경우에는 사각형의 쉘의 높이가 약 80mm에 달할 때까지 파단없이 소재가 성형된다. 제4도에 있어, 이점쇄선은 종래 드로잉의 펀치 쇼울더에 상응하는 사각형의 쉘의 모서리부분에 유발되는 파단(20)을 도시한 것인데, 이는 본 발명에 따른 판금성형(드로잉 포함)에서는 유발되지 않는다. 이와 유사하게, 제6,8,11도 및 제13도에 있어, 이점쇄선은 종래의 드로잉에서 유발되는 파단(각각 20, 21, 22 및 23)을 나타내는데, 이는 본 발명에 따른 판금성형(드로잉 포함)에서는 발생하지 않는다.

이하, 본 발명의 각 실시예 에 특유한 부분들을 설명한다.

제1도 내지 제5도 특히 제4도와 제5도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 있어서는 소재(11)는 실질적으로 사각형인 평판으로부터 소재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘(11a)과, 이 사각형의 쉘(11a)을 에워싸는 부재부분에 평플랜지(11b)를 갖는 부재로 성형된다.

판금성형(드로잉 포함) 장치에 있어서는, 가변 포인트 비드들(5)의 위치가 선택되어 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지 부분에 비드력이 가해진다. 또한, 각 가변 포인트 비드(5)와 캠면(13) 사이는 각 푸싱 로드(12)를 매개로 작동적으로 연결되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 초기에만 소재(11)에 가해진다.

따라서, 판금성형(드로잉 포함) 방법에 있어서는, 드로잉의 초기에만 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지(11b) 부분에 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 가해지며, 드로잉의 후기(제5도)에는 어떠한 비드력도 가해지지 않는다.

드로잉의 초기에 가해진 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력은 일부 드로잉 하중을 가지고 있어 사각형의 쉘의 모서리들이 갖는 하중을 감소하여, 펀치 쇼울더에 상응하는 사각형의 쉘 부분의 파단이 효과적으로 방지된다. 그 결과, 펀치 쇼울더에 상응하는 사각형의 쉘 부분의 두께감소가 줄어들고, 사각형의 쉘의 직선면이 펀치 쇼울더의 형상을 따를 수가 있다.

결과적으로, 사각형의 쉘의 직선면이 가질 수 있는 하중이 커져 사각형의 쉘의 모서리의 파단이 추가로 억제된다.

제6도와 7도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 2에 있어서는, 소재(11)는 거의 사각형인 평판으로부터 소재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘(11a)과, 이 사각형의 쉘(11a)을 에워싸는 부재부분에 평플랜지(11b)를 갖는 부재로 성형된다.

판금성형(드로잉 포함) 장치에 있어서는, 각 고정 비드(3)의 위치가 선택되어 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 각 직선면을 따라 상기 플랜지(11b) 부분에 각 고정 비드(3)의 비드력이 가해지며, 각 가변 포인트 비드(5)의 위치가 선택적으로 각 가변 포인트 비드의 비드력이 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 상기 플랜지(11b) 부분에 가해진다. 또한, 각 가변 포인트 비드(5)와 캠면(13) 사이가 각 푸싱 로드(12)를 매개로 작동적으로 연결되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 초기에만 소재(11)에 가해진다.

판금성형(드로잉 포함) 방법에 있어서는, 드로잉의 초기에만 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 상기 플랜지(11b) 부분에 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 가해지며, 드로잉의 후기(제7도 참조)에는 각 고정 비드(3)의 비드력만이 가해진다. 각 고정 비드(3)의 상기 비드력은 드로잉의 전체 시기에 걸쳐 실효된다.

드로잉의 초기에 가해진 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력은 일부 드로잉 하중을 가지고 있어 사각형의 쉘의 모서리들이 갖는 하중을 감소하여, 펀치 쇼울더에 상응하는 사각형의 쉘 부분의 파단(20)이 효과적으로 방지된다.

제8도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 3에 있어서는, 소재(11)는 4개의 모서리가 절단된 실질적으로 사각형의 평판으로부터 소재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형 쉘(11a)과, 이 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 4개 모서리에 상응하는 소재의 4개의 절단된 모서리로써 상기 사각형 쉘(11a)을 에워싸는 부재부분에 평플랜지(11b)를 갖는 부재로 성형된다. 모서리를 절단함으로 인해, 절단 부분들에 상응하는 소재 부분들의 유입저항이 감소하여 사각형 쉘(11a)의 하부 모서리들에 벽파단(21)이 발생되는 경향이 있다.

상기 벽파단(21)을 방지하기 위해, 본 장치에서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 위치가 선택적으로 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 4개 모서리 각각에 인접한 상기 플랜지(11b) 부분에 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 가해진다. 또한, 각 가변 포인트 비드(5)와 캠면(13) 사이는 각 푸싱 로드(12)를 매개로 작동적으로 연결되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 후기보다는 성형시기의 초기에 더 크게 소재(11)에 가해진다.

따라서, 판금성형(드로잉 포함) 방법에 있어서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력은 성형시기의 후기보다는 성형시기의 초기에 더 크게, 상기 사각형 쉘(11a)의 사각형 단면부의 4개 모서리 각각에 인접한 상기 플랜지(11b) 부분에 가해진다.

전술한 판금성형(드로잉 포함)으로 인해, 사각형 쉘(11a)의 하부 모서리의 벽파단(21) 및 펀치 쇼울더에 상응하는 사각형의 쉘 부분의 파단(20 : 제6도)이 방지된다.

제9도와 10도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 4에 있어서는, 소재(11)는 실질적으로 원형인 평판으로부터 소재의 중앙부에 단부판을 갖는 원통형의 쉘(11a)과, 이 원통형의 쉘(11a)을 에워싸는 부재부분에 원형 평플랜지(11b)를 갖는 부재로 성형된다.

판금성형(드로잉 포함) 장치에 있어서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 위치가 선택되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 상기 원통형 쉘(11a)의 원형 단면부의 직경선상에 위치한 상기 플랜지(11b) 부분에 가해진다. 또한, 각 가변 포인트 비드(5)와 상기 캠면(13) 사이는 각 푸싱 로드(12)를 매개로 작동적으로 연결되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 초기에만 가해진다.

따라서, 판금성형(드로잉 포함) 방법에 있어서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 초기에만 가해진다.

소재(11)부분의 파단(20)이 평면 변형(plane strain)으로 인해 유발된다. 비드력이 직경선을 따라 가해지기 때문에, 비가변 비드(no variable bead) 경우의 단축 변형(ex)이 이축 변형(ex, ey)으로 변해 제로점으로부터 변형 한계선 E까지의 거리가 증가한다(제10도 참조). 그 결과, 파단(20)이 일어날 가능성이 줄어, 원통형 쉘을 갖는 소재의 성형성이 향상된다.

제11도와 12도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 5에 있어서는, 소재(11)는 실질적으로 사각형인 평판으로부터 사각형 개구(14)와 이 중앙의 사각형 개구(14)를 에워싸는 평벽(17)을 갖는 단부판을 구비한 부재의 중앙에 사각형의 쉘(11a)과, 이 사각형의 쉘(11a)을 에워싸는 부재부분에 평플랜지(11b)를 갖는 부재로 성형된다.

장치에 있어서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 위치가 선택되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 상기 중앙의 사각형 개구(14)의 각 직선면의 중앙점에 인접한 단부판의 평벽(17) 부분에 가해진다. 또한, 각 가변 포인트 비드(5)와 캠면(13) 사이는 각 푸싱 로드(12)를 매개로 작동적으로 연결되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 후기에만 가해진다.

따라서, 판금성형(드로잉 포함) 방법에 있어서는, 가변 포인트 비드(5)의 비드력은 드로잉 시기의 후기에만 상기 평벽(17) 부분에 가해진다.

만일, 평벽(17)이 너무 많이 신장한다면, 상기 평벽(17)에는 파단(22)이 유발될 것이다. 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력은 본 발명에 있어 판금성형(드로잉 포함)의 후기에만 실효되기 때문에 평벽(17)의 과도한 신장이 억제되어 사각형 개구(14) 모서리의 평벽(17)의 파단(22)이 효과적으로 방지된다.

제13도와 제14도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 6에 있어서는, 소재(11)는 실질적으로 원형인 평판으로부터 반구형부(16)와 이 반구형부를 에워싸는 평벽(17)을 갖는 단부판을 부재의 중앙부에서 구비한 원통형의 쉘(11a)과, 이 원통형 쉘(11a)을 에워싸는 부재부분에 평플랜지(11b)를 갖는 부재로 성형된다.

장치에 있어서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 위치가 선택되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 단부판의 평벽(17)에 가해진다. 또한, 각 가변 포인트 비드(5)와 캠면(13) 사이는 각 푸싱 로드(12)를 매개로 작동적으로 연결되어 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형시기의 초기에만 가해진다.

판금성형(드로잉 포함) 방법에 있어서는, 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력은 성형시기의 초기에만 상기 평벽(17)에 가해진다.

일반적으로, 종래의 복합 드로잉은 원통형의 쉘(11a)을 드로잉하는 제1단계, 반구형부(16)의 재료가 제1드로잉 단계중 원통형 쉘(11a)에 유출하는 반구형부(16)를 드로잉하는 제2단계로 이루어지며, 재료의 유출이 제한된 조건에서는 제2드로잉 단계중 반구형부(16)가 성형된다. 그 결과, 제2드로잉 단계중 반구형부(16)에 아주 큰 변형이 유발되어 파단(23)이 발생한다. 본 발명에서는, 성형초기에만 각 가변 포인트 비드(5)를 작동시킴으로써 제1드로잉 단계중 반구형부(16)로부터 원통형 쉘(11a)로의 재료유출이 제한되기 때문에, 파단(23)의 발생이 반구형부(16)를 드로잉하는 단계중 효과적으로 방지된다.

본 발명의 전술한 실시예 들에 의하면, 각 가변 포인트 비드(5)의 비드력이 성형의 일부 단계에만 포인트 방식으로 실효되기 때문에, 성형중 소재의 파단 발생이 효과적으로 방지된다.

더욱이, 가변 비드(5)가 포인트형 비드이기 때문에 상기 가변 비드(들)를 블랭크 홀더 또는 대향 다이에 장착하는 것이 종래의 비드들에 비해 용이하게 이루어진다.

본 발명은 특정의 실시예 들을 참고로 설명하지만, 이 특정의 실시예 들은 본 발명의 신규한 교시 및 이점들을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 수정과 변화가 가능한 것임을 당업자들은 인지할 수 있을 것이다. 그러므로, 이러한 모든 수정과 변화는 청구항에 규정한 바와 같은 본 발명의 사상과 범위내에 포함된다.

본 발명의 전술한 방법 및 장치에 있어, 블랭크 홀더(또는 블랭크 홀더와 고정 다이)와 대향 다이에 의해 판금성형중 소재의 주름이 방지되고, 성형된 소재의 치수의 정확도가 보장된다.

또한, 전체 성형시기의 일부시기 동안에만 가변 비드를 포인트 방식으로 작동시킴으로써 소재의 파단이 실질적으로 방지된다. 본 발명의 방법 및 장치에 의하면, 소재에 대한 비드의 접촉위치와 비드력 작용시기를 선택함으로써 소재의 파단이 효과적으로 방지된다. 비드력의 위치와 작용시기는 소재의 성형형상에 따라 조정될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 가변 비드를 이용한 판금성형 방법에 있어서, 블랭크 홀더와 그 대향 다이 사이에 소재를 유지하여 소재내에 실질적으로 주름이 생기지 않도록 하는 단계; 펀치로써 원하는 형상으로 소재를 성형하는 단계; 및 성형시기의 일부시기에만 선택적으로 하나 이상의 가변 비드들의 비드력을 포인트방식의 선택위치에서 소재에 가하는 단계들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 블랭크 홀더와 대향 다이중 적어도 한 곳에 형성된 하나 이상의 고정 비드들과, 상기 블랭크 홀더와 대향 다이중 다른 곳에 형성된 하나 이상의 고정 비드들간에 상기 소재를 추가로 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 성형단계중 단동 판금성형을 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 성형단계중 복동 판금성형을 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 소재는 실질적으로 사각형인 평판이고, 상기 성형단계중 상기 소재는 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘과, 상기 사각형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지 부분에 성형시기의 초기에만 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 소재는 실질적으로 사각형인 평판이고, 상기 성형단계중 상기 소재는 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘과, 상기 사각형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 고정 비드들의 비드력이 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 각 직선면을 따라 플랜지 부분에 성형시기의 전체시기에 걸쳐 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 고정 비드들의 비드력이 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지 부분에 성형시기의 초기에만 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 소재는 4개의 모서리가 절단되어 실질적으로 사각형인 평판이고, 상기 성형단계중 상기 소재는 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘과, 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 4개의 모서리에 상응하는 상기 소재의 4개 절단된 모서리로써 상기 사각형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 4개 모서리에 인접한 플랜지 부분에 성형시기의 후기보다 초기에 더 강하게 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 소재는 실질적으로 원형인 평판이고, 상기 성형단계중 상기 소재는 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 원통형의 쉘과, 상기 원통형 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 원통형 쉘의 원형 단면부의 직경선상에 위치한 플랜지 부분에 성형시기의 초기에만 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 소재는 실질적으로 사각형인 평판이고, 상기 성형단계중 상기 소재는 부재의 중앙에 사각형의 개구와, 상기 중앙에 사각형 개구를 에워싸는 평벽을 갖는 단부판을 구비한 사각형의 쉘과, 상기 중앙부의 사각형 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 중앙의 사각형 게구의 각 직선면의 중앙점에 인접한 단부판의 평벽 부분에 성형시기의 후기에만 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 유지단계중 상기 소재는 실질적으로 원형인 평판이고, 상기 성형단계중 상기 소재는 부재의 중앙에 반구형부와 상기 중앙의 반구형부를 에워싸는 평벽을 갖는 단부판을 구비한 원통형의 쉘과, 상기 원통형 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 단부판의 평벽에 성형시기의 초기에만 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 가변 비드를 이용한 판금성형 장치에 있어서, 소재에 실질적으로 주름이 생기지 않도록 그들 사이에 소재를 유지하는 블랭크 홀더와 대향 다이; 소재를 원하는 형상으로 성형하는 펀치; 및 전체 성형시기의 일부시기에만 또는 포인트방식으로 상기 소재의 선택부에 선택적으로 비드력을 가하는 하나 이상의 가변 비드들로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 블랭크 홀더와 대향 다이중 적어도 어느 한쪽에 형성된 하나 이상의 고정 비드들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제11항에 있어서, 단동 프레스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제11항에 있어서 복동 프레스를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 하나 이상의 가변 비드들이 상기 블랭크 홀더와 대향 다이 중 적어도 어느 한쪽에 놓이고, 상기 펀치가 캠면을 추가로 포함하며, 상기 캠면은 하나 이상의 가변 비드의 각각에 작동적으로 연결되어 상기 하나 이상의 가변 비드들이 상기 캠면에 의해 상기 소재쪽으로, 그리고 소재로부터 떨어져서 가동 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 소재는 실질적으로 사각형인 평판으로부터 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘과, 상기 사각형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 가변 비드들의 위치가 선택되어 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 사각형의 쉘의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지 부분에 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 가변 비드들의 이동을 제어하는 상기 캠면의 외형이 선택되어 상기 성형시기의 초기에만 상기 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 소재는 실질적으로 사각형인 평판으로부터 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘과, 상기 사각형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 고정 비드들의 위치가 선택되어 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 각 직선면을 따라 플랜지 부분에 하나 이상의 고정 비드들의 비드력이 가해지며, 상기 하나 이상의 가변 비드들의 위치가 선택되어 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 각 직선면의 중앙점에 인접한 플랜지 부분에 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 가변 비드들의 이동을 제어하는 상기 캠면의 외형이 선택되어 상기 성형시기의 초기에만 상기 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 소재는 4개의 모서리가 절단된 실질적으로 사각형인 평판으로부터 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 사각형의 쉘과, 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 4개 모서리에 상응하는 소재의 4개 절단된 모서리로써 상기 사각형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 가변 비드들의 위치가 선택되어 상기 사각형 쉘의 사각형 단면부의 4개 모서리 각각에 인접한 플랜지 부분에 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 가변 비드들의 이동을 제어하는 상기 캠면의 외형이 선택되어 상기 성형시기의 후기보다는 성형 시기의 초기에 상기 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 소재는 실질적으로 원형인 평판으로부터 부재의 중앙부에 단부판을 갖는 원통형의 쉘과, 상기 원통형의 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 가변 비드들의 위치가 선택되어 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 원통형 쉘의 원형 단면부의 직경선상에 위치한 플랜지 부분에 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 가변 비드들의 이동을 제어하는 상기 캠면의 외형이 선택되어 상기 성형 시기의 초기에만 상기 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 소재는 실질적으로 사각형인 평판으로부터 부재의 중간에 사각형 개구와 상기 사각형 개구를 에워싸는 평벽을 갖는 단부판을 구비한 사각형의 쉘과, 상기 사각형 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 가변 비드들의 위치가 선택되어 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 상기 중앙의 사각형 개구의 각 직선면의 중앙점에 인접한 단부판의 평벽 부분에 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 가변 비드들의 이동을 제어하는 상기 캠면의 외형이 선택되어 상기 성형 시기의 후기에만 상기 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제15항에 있어서, 상기 소재는 실질적으로 원형인 평판으로부터 부재의 중앙에 반구형부와 상기 중앙의 반구형부를 에워싸는 평벽을 갖는 단부판을 구비한 원통형의 쉘과, 상기 원통형 쉘을 에워싸는 부재부분에 평플랜지를 갖는 부재로 성형되고, 상기 하나 이상의 가변 비드들의 위치가 선택되어 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 단부판의 평벽에 가해지며, 또한 상기 하나 이상의 가변 비드들의 이동을 제어하는 상기 캠면의 외형이 선택되어 상기 성형 시기의 초기에만 상기 하나 이상의 가변 비드들의 비드력이 가해지는 것을 특징으로 하는 장치.
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