KR100427894B1 - 박판 페어 하이드로포밍 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 가압장치를 별도로 설치하지 않고도, 박판의 내부 드로잉량을 쉽게 조절할 수 있도록 한 박판 페어 하이드로포밍 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 두 겹의 박판이 브랭크를 이루는 부위와 상하로 일치하는 프레스의 상형 및 하형 위치에 서로 다른 곡률반경과 깊이 또는 높이를 갖는 비드를 형성하여; 곡률반경이 크고 깊이 또는 높이가 작은 비드에 의하여 박판의 브랭크 홀딩력이 적게 작용되어, 박판의 내부 드로잉량이 많게 조절되도록 하고; 곡률반경이 작고 깊이 또는 높이가 큰 비드에 의하여 박판의 브랭크 홀딩력이 크게 작용되어 박판의, 내부 드로잉량이 작게 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 박판 페어 하이드로포밍 방법을 제공한다.

Description

박판 페어 하이드로포밍 방법{Method for hydroforming steel sheet}

본 발명은 박판 페어 하이드로포밍 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 외판에 적용되는 고장력강판이나 알루미늄판의 성형을 원할하게 실시할 수 있도록 한 박판 페어 하이드로포밍 방법에 관한 것이다.

자동차의 외판에 적용되는 고장력강판, 알루미늄판등을 소정의 형상으로 성형하는 방법은 제품을 설계된 형상으로 정밀하게 성형할 수 있음은 물론, 제품의 무게, 강도(strength)특성, 강성(rigidity)을 향상시키면서 원가를 최소화하는 방법을 찾는데 있다.

첨부한 도 4에 도시한 바와 같이 판재의 성형을 위한 일반적인 스탬핑 방법이 실시되고 있으나, 이는 복잡한 형상을 성형하는데 한계가 있다.

따라서, 보다 정밀한 성형성을 제공하기 위하여 최근에 관심을 끌고 있는 공법으로 하이드로포밍 방법이 실시되고 있다.

상기 하이드로포밍 방법은 크게 튜브 하이드로포밍(tube hydroforming)과 판재 하이드로포밍(sheet hydroforming)으로 구분하고, 상기 판재 하이드로포밍은 금형다이와 함께 가압장치를 사용하므로 하이드로미케니컬 딥드로잉(hydromechanical deep drawing)이라고도 한다.

상기 튜브 하이드로포밍의 경우에는, 롤포밍으로 제조된 강관이나, 알루미늄 압출튜브를 소재로 사용하며, 첨부한 도 3에 도시한 바와 같이 속이 빈 중공제품을 소정의 금형다이 내부에 위치시킨 후, 중공제품의 내부에 액체를 이용한 압력을 가함으로써, 원하는 형상이 복잡한 형상이라도 용이하게 제조할 수 있다.

이러한 하이드로포밍 제품의 대표적인 응용 예는 자동차부품으로, 주로 프레임을 포함한 서스펜션계와 배기계에 사용된다. 특히, 스탬핑된 후에 용접하여 조립하던 자동차부품을 최근에는 보다 효율적인 하이드로포밍 부품으로 대체해 가는 추세에 따라, 보다 정밀한 성형을 위하여 하이드로포밍 소재에 대한 가공 방법 및 개선의 중요성이 부각되고 있다.

여기서 일종의 판재 하이드로포밍 방법으로서, 자동차의 외판에 적용되는 고장력강판 또는 알루미늄판을 소정의 형상으로 성형하는 기존의 박판 페어 하이드로포밍 방법을 설명한다.

기존의 박판 페어 하이드로포밍을 위한 성형장치는 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이, 상형과 하형을 포함하는 프레스와, 상형의 양끝단부에 포함된 가압장치로 구성되어 있다.

따라서, 상기 프레스의 상형 및 하형에 2겹의 박판을 배열한 후, 프레스를 구동시켜 각 박판의 외표면에 소정의 힘을 가압시키는 동시에 2겹 박판의 테두리부 사이의 빈공간(이하, 브랭크라 칭함)으로 유압 또는 액압을 제공하여, 2겹의 박판의 내표면에 유압이 작용되도록 함으로써, 상기 2겹의 박판은 소정 형상의 고장력강판 또는 알루미늄판으로 성형되어진다.

이때, 성형되는 강판은 각 부위가 서로 다른 형상으로 되어 있는 바, 복잡한 형상을 요구하는 부위는 박판의 드로잉량을 많이 주고, 덜 복잡한 형상을 요구하는 부위에는 박판의 드로잉량을 덜 줌으로써, 박판이 설계된 형상으로 보다 정밀하게 성형되도록 한다.

이러한 박판 드로잉 원리를 첨부한 도 2를 참조로 예시적으로 설명한다.

도 2에서, A부분(복잡하고, 많은 성형이 요구되는 부분)에는 보다 큰 길이와 면적이 필요하게 되므로 박판(18)의 드로잉량이 프레스(10)의 안쪽방향으로 더 유입되게 하고, 반면에 B부분(A부분에 비하여, 덜 복잡하고, 적은 성형이 요구되는부분)에는 A부분에 비하여 박판(18)의 드로잉량을 덜 유입되게 하여, 보다 효율적이고 정밀한 성형이 이루어지게 하는 것이 박판 드로잉의 원리이다.

이에따라, 상기 박판(18)의 드로잉량을 조절하기 위하여, 상기 프레스(10)에 별도로 설치된 가압장치(16)의 가압력이 A부분의 브랭크 부위와 B부분의 브랭크 부위에 달리 적용되게 한다.

즉, A부분에는 박판의 드로잉량이 많아야 하므로, A부분쪽의 브랭크 부위에 가압장치의 힘을 적게 작용시키고, B부분에는 박판의 드로잉량이 보다 적어도 되므로 B부분의 브랭크 부위에는 가압장치의 힘을 크게 작용시킨다.

결국, A부분의 브랭크 홀딩력이 B부분보다 작게 작용함에 따라, A부분의 드로잉량이 많아지게 되고, 따라서 A부분의 복잡한 성형이 용이하게 이루어지게 된다.

그러나, 기존의 박판 페어 하이드로포밍 방법에서는 별도의 가압장치를 프레스에 설치하여야 하는 별도의 설비 및 비용이 따르게 되고, 제품기종 변경시 가압장치를 변경 설치하던가, 가압장치의 설정을 다시 해주어야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 기존의 가압장치를 별도로 설치하지 않고도, 박판의 내부 드로잉량을 쉽게 조절할 수 있도록 한 박판 페어 하이드로포밍 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 두 겹의 박판이 브랭크를 이루는 부위와 상하로 일치하는 프레스의 상형 및 하형 위치에 서로 다른 곡률반경과 깊이 또는 높이를 갖는 비드를 형성하여; 곡률반경이 크고 깊이 또는 높이가 작은 비드에 의하여 박판의 브랭크 홀딩력이 적게 작용되어, 박판의 내부 드로잉량이 많게 조절되도록 하고; 곡률반경이 작고 깊이 또는 높이가 큰 비드에 의하여 박판의 브랭크 홀딩력이 크게 작용되어 박판의, 내부 드로잉량이 작게 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 박판 페어 하이드로포밍 방법을 제공한다.

바람직한 구현예로서, 본 발명의 방법은 볼록한 곡률반경을 갖는 비드가 상형에 형성되고, 오목한 곡률반경을 갖는 비드가 하형에 형성된 프레스를 이용하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 각 비드의 곡률반경은 10mm∼1000mm이고, 깊이 또는 높이는 50mm 이하인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 박판 페어 하이드로포밍 방법을 나타내는 개략도,

도 2는 종래의 박판 페어 하이드로포밍 방법을 나타내는 개략도,

도 3은 통상적인 튜브 하이드로포밍 방법을 나타내는 개략도,

도 4는 일반적인 스탬핑 방법을 나타내는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 프레스 12 : 상형

14 : 하형 16 : 가압장치

18 : 박판 20a,20b,20c,20d : 비드

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 방법의 주된 특징은 하이드로포밍에 이용되는 프레스의 상형 및 하형에 비드를 형성하여, 성형시 두 겹의 박판 소재에 대한 내부 드로잉량을 용이하게 조절하는데 있다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 박판 페어 하이드로포밍 방법을 나타내는 개략도로서, 성형을 위한 프레스의 상형 및 하형에 비드가 형성된다.

즉, 성형을 위한 두 겹 박판(18)의 각 브랭크 부위(두 겹 박판의 테두리 사이 공간)와 일치하는 상기 프레스(10)의 상형(12) 및 하형(14)에 서로 다른 곡률반경과 깊이 또는 높이를 갖는 다수개의 비드가 형성된다.

바람직하기로는, 상기 상형(12)에는 서로 다른 곡률반경과 서로 다른 높이의 볼록한 비드가 다수개 형성되고, 대향되는 위치의 상기 하형(14)에는 서로 다른 곡률반경과 서로 다른 깊이의 오목한 비드가 다수개 형성된다.

더욱 바람직하기로는, 상기 각 비드의 곡률반경은 10mm∼1000mm로 한정하고, 이때 상형(12)의 비드 높이 및 하형(14)의 비드 깊이는 동일하게 50mm 이하로 형성한다.

여기서, 위와 같이 다수개의 비드가 형성된 상기 프레스(10)의 상형(12) 및 하형(14)을 이용하는 본 발명의 박판 페어 하이드로포밍 방법을 첨부한 도 1을 참조로 설명한다.

상기 프레스(10)의 상형(12) 및 하형(14)에 두 겹 박판(18)을 배열한 후, 프레스(10)를 구동시켜 각 박판(18)의 외표면에 소정의 힘을 가압시키는 동시에 두 겹 박판(18) 테두리 사이, 즉 브랭크를 통하여 박판(18)의 내부에 유압 또는 액압을 제공한다.

따라서, 상기 박판(18)의 테두리 부분은 프레스의 가압력으로 인하여, 첨부한 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 상형(12)의 볼록한 비드(20a,20c) 및 하형(14)의 오목한 비드(20b,20d) 표면에 밀착되고, 동시에 두 겹의 박판(18) 내표면에 유압이 작용되어, 결과적으로 상기 두 겹의 박판(18)은 소정 형상의 고장력강판 또는알루미늄판으로 성형되어진다.

이때, 상술한 바와 같이 박판의 성형되는 부분중 복잡하고 많은 성형이 요구되는 부분에는 박판의 내부 드로잉량을 많이 주어야 하고, 덜 복잡하고 적은 성형이 요구되는 부분에는 박판의 내부 드로잉량을 덜 주어야, 원하는 형상으로 정밀하게 성형할 수 있다.

이러한 본 발명의 원리를 도 1을 예로들어 설명하면 다음과 같다.

도 1에서, 박판(18)의 A부분(복잡하고, 많은 성형이 요구되는 부분)에는 박판(18)의 드로잉량을 프레스의 안쪽방향으로 더 유입되게 하여야 하고, B부분(A부분에 비하여, 덜 복잡하고, 적은 성형이 요구되는 부분)에는 박판(18)의 드로잉량을 덜 유입되게 하여야 한다.

그에따라, 상기 A부분쪽 브랭크 부위와 일치하는 상형(12)에는 곡률반경이 크고 높이가 낮은 비드(20a)를 형성하고, 하형(14)에는 곡률반경이 크고 깊이가 낮은 비드(20b)를 형성하는 반면에, 상기 B부분쪽 브랭크 부위와 일치하는 상형(12)에는 곡률반경이 작고 높이가 높은 비드(20c)를 형성하고, 하형(14)에는 곡률반경이 작고 깊이가 깊은 비드(20d)를 형성해주는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 상기 곡률반경이 크고 높이 또는 깊이가 낮은 비드(20a,20c)는 그 홀딩(Holding)력이 약하므로, A부분쪽으로는 박판(18)의 내부 드로잉량이 크게 되고, 반면에 상기 곡률반경이 크고 높이 또는 깊이가 낮은 비드(20b,20d)는 그 홀딩(Holding)력이 크므로, B부분쪽으로 박판의 내부 드로잉량이 작게 이루어지는 것이다.

물론, 상기 두 겹 박판의 브랭크 부위별로 그 내부 성형이 달리 이루어지므로, 박판의 브랭크 부위마다 상기 다수개 비드의 형상, 즉 곡률반경 및 깊이 또는 높이를 달리하여, 박판의 브랭크 부위별로 그 홀딩력이 다르게 적용되도록 한다.

이와 같이, 성형을 위한 박판의 브랭크 부위마다 박판의 내부 드로잉량을 조절할 수 있도록 함으로써, 고장력강판 및 알루미늄 판등의 성형성을 보다 정밀하고 우수하게 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 박판 하이드로포밍 방법에 의하면, 프레스에 형성시킨 비드를 이용하여, 박판의 내부 드로잉량을 용이하게 조절하여 박판의 성형성을 향상시킬 수 있다.

또한, 종래의 박판 드로잉량을 조절하기 위하여 프레스에 별도로 설치되었던 가압장치를 배제함으로써, 비용을 크게 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 박판 페어 하이드로포밍 방법에 있어서,

   두 겹의 박판이 브랭크를 이루는 부위와 상하로 일치하는 프레스의 상형 및 하형 위치에 서로 다른 곡률반경과 깊이 또는 높이를 갖는 비드를 형성하여;

   곡률반경이 크고 깊이 또는 높이가 작은 비드에 의하여 박판의 브랭크 홀딩력이 적게 작용되어, 박판의 내부 드로잉량이 많게 조절되도록 하고;

   곡률반경이 작고 깊이 또는 높이가 큰 비드에 의하여 박판의 브랭크 홀딩력이 크게 작용되어 박판의, 내부 드로잉량이 작게 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 박판 페어 하이드로포밍 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 볼록한 곡률반경을 갖는 비드가 상형에 형성되고, 오목한 곡률반경을 갖는 비드가 하형에 형성된 프레스를 이용하는 것을 특징으로 하는 박판 페어 하이드로포밍 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각 비드의 곡률반경은 10mm∼1000mm이고, 깊이 또는 높이는 50mm 이하인 것을 특징으로 하는 박판 페어 하이드로포밍 방법.