KR100319064B1 - 이형재 스트립의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 파워트랜지스터의 리드후레임재 및 리레이,코넥타등의 단자용 소재로 사용하는 것으로 동 및 동합금이나 소성가공 가능한 금속스트립의 양측폭을 중앙부보다 얇게 성형하는 이형재 스트립의 제조방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 프레스와 금형을 이용하여 소재를 순차이송 시키면서 평판의 스트립을 반원형상과 U자형상으로 성형한 후, U자형상을 평판 형태로 교정하여 스트립 폭 방향 중앙부는 두껍게 중앙부 양측은 얇게 성형하는 이형재 스트립 제조방법을 제공하므로서, 종래의 경우 고가의 전용설비로서도 가공이 난이한 재료폭 방향으로의 연신성형을 일반 프레스 기에 적용가능하게 하여 설비의 범용성과 저렴화에 의한 경제성을 제공하며, 용이한 작업성과 생산성 향상으로 제조원가 절감이 가능하며, 소량다품종 생산에 효율적으로 대처할 수 있는 등의 많은 특징을 갖고 있다.

Description

이형재 스트립의 제조방법{PRODUCTION METHOD OF MULTI GAUGE STRIPS}

본 발명은 주로 파워트렌지스터(POWER TRANSISTOR)의 리드후레임(LEAD FRAME) 및 리레이,코넥타 등의 단자용 소재로 사용하는 것으로 동 및 동합금이나 소성가공이 가능한 금속스트립(STRIPS)의 양측폭을 중앙부 보다 얇게 성형하는 이형재 스트립(MULTI GAUGE STRIPS) 의 제조 방법에 관한 것이다

일반적으로 종래의 이형재 스트립 제조방법은 스트립 중앙부는 그대로 두고 양측두면의 두께만 절삭공구를 이용하여 얇게 깍아내는 면삭방법과, 스트립 중앙부 양측에 얇은 소재를 덧대여 용접으로 접합하는 용접방법과, 소재 진행방향의 직각방향으로 압연을 행하는 시소(SEESAW,SS)방법 그리고 소재 진행방향으로 압연을 행하는 구(溝)압연방법(RL)이 알려져 있으나, 그중 면삭방법은 이형재(P)의 요구 규격인 형상, 두께 정밀도,표면거칠기,직선도와 경도등의 제규격중 소재폭 양측면부만 면삭을 행한 결과로 두꺼운 부분과 얇은 부분의 재질이 동일하여 요구 규격중 경도는 만족시키나 기타요구 규격을 만족시키기 여려우며 절삭분의 손실과 소재규격을 완성규격보다 크게 설정하여야하므로 재료의 이용율이 낮아지는 단점이 있었다.

용접 방법 또한 순간 접합이 이루어 진다 해도 접합에 필요한 고온의 열원이 필요하며, 이로 인한 용접부의 산화물 개재를 피하기 위하여 거의 진공에 가까운 무산화 분위기가 필요하며, 무산화 분위기를 유지시키기 위한 설비가와 운영비가 많이 소요되여 제조원가가 높아지며 용접부의 품질 신뢰도가 떨어져 사용에 제한을 받는 경향이 있다.

상기 이외의 다른 방법으로서 도 1 에 도시한 바와같이 스트립 소재(M)를 금형(TL) 위에서 압연방향을 소재(M)의 직각방향(RA)인 좌우로 시소와 같은 구동방식 또는 왕복운동으로 압력을 가하여 스트립 소재(M)중앙부는 공구의 하면 공간(S)으로 압입되며 양측폭부는 양측공간(S)으로 연(전)신이 되면서 두꺼운부분(TK)과 얇은부분(TN)을 성형하는 시소방법(SS)또는 V-MILL 이라는 방법이 있는데, 이것은 평금형상에서 소재를 수직으로 가압하므로 공구와 소재에 마찰에의한 고착으로 소재의 연(전)신 가공이 난이하며, 드로윙(DRAWING)시보다 수십배의 가압력이 소요되므로 대용량의 설비와 고강성금형이 필요하며, 압연롤이나 금형의 작동 방향이 소재진행방향의 좌우축으로 행하여져야 하므로 일반 범용 설비가 아닌 고가의 대형,전용설비를 필요로 하는 문제점이 있으며, 소재폭 양측단은 경사를 유지하며 연(전)신 되어야 연속성형이 가능하므로 소재의 이송속도에 제약을 받아 생산성이 1∼2m/분 전후로 극히 저조한 문제점이 있다.

또한 상기 이외의 다른 방법으로 도 1 에 도시한 구(溝)압연방법(RL)은 소재(M)를 상하 요철(凹凸)형상으로 성형된 압연롤(R) 사이를 통과시켜 소재폭(WO) 양측부를 절곡하며 중앙부(V1)를 돌출시킨 '' 형상으로 1차 압연(RL1)을하고, 2차 압연(RL2)에서 중앙부(V1)상단 돌출부를 압축시키여 1차 압연(RL1)에서 성형된 폭(L1,V1,W1)과 두께(T1,t1)를 폭(L2,V2,W2)과 두께(T2,t2)를 성형하며, 이것을 3차롤(RL3)에서 받아 1차 압연(RL1)에서와 동일 방법으로 폭(L3,V3,W3)과 두께(T3,t3)의 형상으로 압연하는 과정을 반복행하여, 규격인 폭 (L.V.W)과 두께(T,t)를성형 하도록 되여 있다.

이때 중앙부 폭은 V1>V2>V3로 좁아지고 양측폭은 L1<L2<L3로 넓어지며 전체폭도 W1<W2<W3로 넓어지며, 중앙의 두께는 T1>T2>T3로 얇아지고 중앙부(V1) 양측 두께도 t1>t2>t3로 얇아져 이형재(P)스트립으로 성형되는 제조 기술이 알려져 있다.

그러나 상기 구압연 방법(RL)은 압연 가공의 특성상 재료의 변형(연신)방향이 압연의 진행방향인 재료의 길이 방향으로만 재료의 변형이 이루어지고 재료의 진행 방향의 직각방향인 폭 방향으로의 재료변형 즉, 연신되는 연신율은 재료진행 방향의 연신율에 비하여 무시될 정도로 극히 미미하기 때문에, 상기 중앙부(V1)폭하면 공간을 압연롤(R)로 압축을 하여 양측단부가 벌어지면서 동시에 양측폭두께(t1)는 압연가공이 이루어져 얇아진 두께(t2)는 양측폭(L2)을 연(전)신시켜 넓어지는 과정을 10회 전후 반복행하여야 하므로 압연기를 8∼10대 정도 연속배열 하여야 하는 설비투자비의 경제성에 문제가 있다.

더욱이 압연 롤(R)을 직렬로 연속 배열한 탄덤식 압연방법에서는 앞의 롤(R)에서 압연 가공된 길이를 다음 롤(R)에서 받고 이것을 다시 또 다음 롤(R)에서 받아 방식으로 연속 압연을 하게 된다.

이때 연신 되어 늘어난 재료의 길이는 1차<2차<3차순으로 스트립의 길이가 길어지게 되므로 압연롤(R)의 1차,2차,3차가 동일한 회전 속도로는 연속작업이 불가하여 이것을 해결하기 위한 롤(R)회전 속도를 제어할 수 있는 특수기능을 갖인 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.

또한 압연에 사용하는 롤(R)은 이형재(P)규격별 공구에 해당 되므로 소량 다품종의 다양한 규격의 롤(R)을 준비하고, 매 규격 작업시 롤(R)을 분해 교체하여야 하는 작업관리와 원가 상승의 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반문제를 해소하고자 일반범용 프레스를 이용하여 평스트립의 폭방향을 반원 형상으로 성형하고, 반원형상 양측면 두께를 감소시키여 감소된 두께는 반원 형상의 양측면 단부의 길이를 연신시켜 U자 형상으로 성형하며 U자형을 내주면에는 곡면돌기를 성형하고,내주면에 곡면돌기가 성형된 U자 형상을 평판형상의 이형재로 성형하여, U자형상의 내주면 곡면돌기는 평판의 이형재의 중앙부 두꺼운 부분으로 되며 U자형상 양측면은 평판의 이형재의 양측부 얇은 두께부분으로 연속성형이 이루어지는 이형재 스트립의 제조방법을 제시하는 것이다.

도 1 은 종래의 이형재 스트립 제조방법을 도시한 개략적인 공정도

도 2 는 본 발명인 제조방법으로서 일례를 보여주는 공정도도 2a는 본 발명인 제조방법으로서 일례를 보여주는 측 단면도도 2b는 본 발명인 제조방법으로서 일례를 보여주는 평단면도

도 3 은 본 발명인 제조방법으로서 다른 일례를 보여주는 공정도

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 하형 2 : 상형 3 : 반원4 : U자 5 : 만곡스트립 6 : 평판

42,52,62 : 돌기 31',41,51,61 : 측면 M : 소재(재료)P : 이형재 32 : 경사 33' : 직선

본 발명이 이루고져 하는 기술적 과제를 성취 시키기 위하여 평스트립 소재를 상형과 하형 사이를 순차 이송시키며 프레스 가공을 하여 반원과 U자 형상으로 성형하는 단계와, U자 형상을 평판 형상으로 형성시키는 이형재 스트립의 제조방법에 있어서, 평스트립 소재의폭을 반원형상으로 성형하는 단계와, 성형된 반원형상을 점차 U자형상으로 성형하여 양측면 단부가 경사면으로 연결되며 동시에 반원과 U자형상 내주면에 점차적으로 경사진 곡면돌기를 프레스 형성하는 단계와, 상기 경사면을 직선으로 성형하여 U자형상을 형성함과 아룰러 경사진 곡면 돌기를 동일한 곡면돌기로 성형하는 단계와, 성형된 곡면 돌기를 평면돌기로 성형하여 만곡스트립으로 성형하는 단계와, 만곡스트립의 평면 돌기면과 양측면을 평압하여 돌기면과 양측면이 평행한 평판의 이형재 스트립으로 성형하는 단계와, 상기 평판의 이형재 스트립의 양측면 단부를 절단하는 단계로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시한 도면을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2와 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 이형재 스트립의 제조과정을 도시하는 각 단계별 공정도이며 , 부호(a , b , c , d , e)는 각 단계별로 성형이 이루어지는 단면을 나타낸다.

코일상태의 평스트립 소재를 상형(2)과 하형(1)내의 a'∼a구간에서 프레스 성형하여 반원(3)형상으로 성형한후, 반원(3)형상을 a∼b구간 중 b위치에 놓고 상형(2)을 하강 시키면, 평스트립 소재(M)폭은 a위치에서는 반원(3)형상으로 있고 b위치에서는 U자(4)형상으로 성형되며 반원(3)형상 단부(31)와 U자(4)형상 단부(33)는 a위치에 b위치로 경사(32)를 이루며 동시에 반원(3)형상과 U자(4)형상 내주면 a위치에서 b위치로 점차 경사를 이루는 곡면돌기(42')를 성형한다.

상기 과정에서 상형(2)의 공구 내주면 a'∼a구간의 지름(rl)은 동일하고, a위치에서 b위치로는 지름(r2)이 점차 작아지게 구성되여, a'∼a구간에서는 반원(3)형상으로 성형되며, a∼b구간에서는 반원(3) 형상의 양측면(31') 두께 (T2)가 U자(4) 형상의 양측면(41) 두께 (t2)로 점차 얇게 성형되여 경사진 두께 (t2')는 점차 길어져 반원(3) 형상 단부(31)에서 경사(32)를 이루며 U자(4)형상 단부(33)와 연결되고, 동시에 하형(1) 외주 상단에 성형된 곡면돌기홈(43)내에는 소재(M)의 압입량이 a위치에서 b위치로 점차 많아져 b위치쪽으로 경사진 곡면돌기(42')가 성형된다.

이와같이 성형된 반원(3)형상 단부(31)와 U자(4)형상 단부(33)가 연결된 경사(32)면 상단에 a∼b구간의 양측면 두께(t2')의 감소분이 길이로 연신되어 넓어진 면적(△T)을 갖으며 b∼c구간으로 이송되여, a∼b구간에서 성형된 U자(4)형상은 c위치로 반원(3)형상은 b위치로 자리하며, 경사(32a)면 상부는 a∼b구간에서 넓어진 면적(△t)과 경사(32a)면 하부에는 미성형부(□T)를 갖으며, a∼b구간에는 새로이 진입한 반원(3)형상이 자리하게 된다.

이상태에서 상형(2)이 하강하여 구간a'∼a와 a∼b에서는 상기와 동일한 방법으로 반원(3)형상을 형성하고, 반원(3)형상 양측면(31') 단부(31)와 U자(4)형상 양측면(41) 단부(33)는 경사(32)로 연결되게 성형되며, 구간 b∼c에서는 a∼b구간에서 미성형된 경사 (32a)면 하단의 미성형부(□T)를 신장시키여 반원(3)형상 단부(31)와 U자(4) 형상 단부(33)가 직선(33')을 이루는 U자(4)형상으로 성형되며, U자(4)형상 내주면 b위치에서 c위치로 경사진 곡면돌기(42')를 돌출량이 동일한 곡면돌기(42)로 성형한다.즉, 상기 성형과정을 거친 U자(4)형상은 곡면돌기(42)의 돌출량이 같으며 양측면 두께(t2)와 길이도 같아 이형재(P)를 U자 형상으로 굴곡시킨 형상과 동일한 형상으로 성형된다.

상기 성형과정을 거친 U자(4) 형상은 상형(2)의 하면(55)과 하형(1)의 상면(53)이 평면으로 구성된 c∼d구간으로 이송 되어 프레스의 가압으로 곡면돌기(42)는 평면돌기(52)로 교정되며 동시에 U자(4)형상 양측면(41)폭은 미교정되어 양측면(51)이 만곡을 형성하며 벌어진 만곡스트립(5)으로 성형된다.

이때 U자(4)형상 양측면(41)이 점차 벌어짐에 의한 간섭을 피하기 위해 상형(2)의 양측면은 절개 되어 공간을 확보하고, 하형(1)의 양측면(54)은 e위치의 양측면(64)으로 상향경사(도시없음)로 연결되여 d위치에서 e위치로 소재의 진입을 용이하게 한다.

다음 d∼e구간으로 이송된 만곡스트립(5)은 상형(2)의 하면(65)과 하형(1) 양측면(64)과 평면돌기홈면(63)이 평행을 이루며 이형재(P)의 형상으로 구비된 상형(2)과 하형(1)사이를 이송하여 프레스의 평압으로 돌기(62)면과 양측면(61)이 평행을 이루는 평판(6)의 이형재 스트립으로 성형된다.

다음 평판(6)의 이형재 스트립 양측면(61) 단부를 상형(2)의 양측에 부착한 편치의 하강으로 절단 (SH)하는 단계를 거쳐 성형과정이 완성된다.상기 절단과정은 후공정인 소둔과 압연을 행할 경우는 생략하여도 좋다.

상기와 같이 평스트립 소재(M)를 금형의 a∼c구간에서 U자(4)형상으로 드로윙(DRAWING) 성형되는 과정은 프레스기의 가압 방향이 재료의 수직방향 즉, 압연시 재료진행방향의 직각방향이 되므로 작은 가압력으로도 많은량의 재료 변형을 행할 수 있어, 압연으로는 난이한 가공을 용이하게 이룰 수 있고, d∼e구간의 교정과 평압 성형은 교정이나 스트레칭 공정에 해당되여 가공후 재료의 변형이 없으며, 특히 e구간의 상형(2)과 하형(2)의 형상 구성은 이형재(P)로서의 필요규격과 동일한 형상으로 이루어져 정밀도 높고 재질이 안정적인 품질을 얻을 수 있다.

다음 도 3 에 도시한 다른 일례는 전술한 방식과 동일하고, 단지 돌기(42,52,62)를 U자(4)형상의 외주면상단에 형성시키여 외측으로 하는 점만 상이하다.

본 발명은 전술한 실시예 의 일렬 작업에 국한 하지 않고 프레스기의 능력 범위 내에서 복수열 이상으로 실시할 수 있으며, 펀치에 의한 절단(SH)방법을 회전커터를 부착하여 단부를 절삭 하는 방법으로 변경 적용할수도 있으며 , 금형의 상형(2)과 하형(1)의 구조를 역 U자 형에서 U자 형태로 변경 실시할 수도 있다.

전술한 본 발명의 제조방법에 따르면, 기존의 시소방법 및 구압연 방법으로는 가공이 난이한 재료 폭 방향으로의 가공을 일반 프레스기에 적용 가능하게 하므로서 ,설비의 범용성과 저렴화에 의한 경제성을 제공하며, 용이한 작업성과 생산성 향상으로 제조원가 절감이 가능하며, 재료 변형량을 용이하게 크게 할 수있으므로 소재의 재질에 제한을 받지 않으며, 간단한 구조의 금형으로 생산 가능하므로 소량 다품종 생산에 효율적으로 대처할 수 있으며, 생산 공구비를 크게 절감할 수 있는 등 많은 장점을 갖는다.

Claims (1)

1. 평스트립 소재를 상형(2)과 하형(1)사이를 순차이송 시키며 프레스 가공을 하여 반원과 U자 형상으로 형성시키는 성형단계와, U자 형상을 평판 형상으로 형성시키는 이형재 스트립의 제조방법에 있어서, 평스트립 소재(M)의 폭을 반원(3)형상으로 성형하는 단계와, 성형된 반원(3)형상을 점차 U자(4)형상으로 성형하여 양측면 단부(31,33)가 경사(32)면으로 연결되며 동시에 반원(3)과 U자(4)형상 내주면에 점차적으로 경사진 곡면돌기(42')를 프레스 형성하는 단계와, 상기 경사(32)면을 직선(33')으로 성형하여 U자(4)형상을 형성함과 아울러 경사진 곡면돌기(42')를 동일한 곡면돌기(42)로 성형하는 단계와, 성형된 곡면돌기(42)를 평면돌기(52)로 성형하여 만곡스트립(5)으로 성형하는 단계와, 만곡스트립(5)의 평면돌기(52)면과 양측면(51)을 평압하여 돌기(62)면과 양측면(61)이 평행한 평판(6)의 이형재 스트립으로 성형하는 단계가 포함되어서 이루어진 것을 특징으로 하는 이형재 스트립의 제조방법