KR100468258B1 - 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형 - Google Patents

Abstract

주 패널과 보조 패널로 구성되는 복수 패널을 클린칭작업과 동시에 가압 성형을 통하여 제품 패널을 가공함으로서 필요한 금형의 수를 줄이고, 가공시간을 단축하며, 패널간의 결합력을 강화 및 결합정도를 확보할 수 있도록,

상형 및 하형의 성형부 사이에 적어도 2장 이상 투입되는 소재 패널을 가압 성형함과 동시에, 그 일측을 클린칭 가공하도록 상형의 상단면 성형부 상의 일측에 장착되는 펀치 블록 및 상기 펀치 블록 상에 하향하여 장착되는 펀치로 이루어진 클린칭가압부재와, 상기 하형의 하단면 성형부 상에 일체로 장착되며, 상단면 상에는 상기 클린칭가압부재에 대응하는 클린칭 홈을 형성하는 클린칭 스틸로 구성되는 클린칭가공수단을 포함하는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형에 있어서, 상기 클린칭 스틸과 펀치는 상기 상형과 하형의 합형 시, 그 클린칭 홈의 바닥면과 펀치의 가압면과의 간격이 상기 복수의 소재 패널 전체 두께보다 20% 이상 작게 설정되어 구성되며, 상기 클린칭 홈의 내주면과 상기 펀치의 외주면과의 간격은 상기 복수의 소재 패널 전체 두께만큼의 간격을 확보하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형을 제공한다.

Description

복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형{METALLIC PATTERNS OF A SIMULTANEOUS FORMING PRESS WITH CLINCHING OF MULTI-PANEL}

본 발명은 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주 패널과 이의 강성을 보강하기 위한 보조 패널로 이루어지는 복수 패널을 클린칭과 동시에 가압 성형함으로서, 필요한 금형의 수를 줄이고, 가공시간을 단축하며, 패널간의 결합력을 강화 및 결합정도를 향상시키는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 프레스(press) 가공이라 함은, 판재의 재료에 힘을 가해 소성 변형시켜 패널(panel)의 형상을 성형하는 가공방법이다. 이러한 프레스 가공은 통상적으로 평판 형태의 블랭크를 프레스 장비에 투입하여 금형(金型; metallic pattern)의 하형 위에 안착시킨 후, 상형이 하압(下壓)하여 하형에 대하여 소재를 변형시킴으로써 가공하는 것이다.

일례로, 자동차 메이커에서 자동차 1차종을 개발, 생산하기까지는 평균 1,000파트 이상의 차체 패널이 개발되며, 한 파트의 패널을 생산하기 위해서는 여러 종류의 프레스 장비를 통하여 일정한 형태로 가압 성형하는 포밍(FORMING) 성형공정 후, 트리밍(TRIMMING)과 피어싱(PIECING), 플랜징(FLANGING), 헤밍(HEMMING) 등의 프레스 공정에서 성형, 절단, 홀 가공, 절곡 등의 평균 4공정의 가공작업을 거쳐 제품 패널을 생산하게 되는데, 상기 포밍 성형공정은 제품 데이터대로 소재를 소성 가공하는 공정으로 제품 패널의 품질을 90%이상 결정하는 주요공정이다.

이와 같이, 포밍 성형을 위한 프레스 장비는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 제품 패널의 하단면 형상을 갖는 하형(101)이 하부의 볼스터(103)에 장착되고, 이 하형(101)의 상부에는 제품 패널의 상단면 형상을 갖는 상형(111)이 상부의 프레스 바디인 슬라이드(109)에 장착되어 상기 하형(101)과의 사이에 패널(미도시)을 끼운 상태로, 이를 가압하도록 합형하여 제품 패널을 성형 가공하게 된다.

이러한 포밍 성형공정에 적용되는 일반적인 포밍 프레스의 금형은, 도 8에서 도시한 바와 같이, 제품 패널의 하단면 형상을 갖는 하형(101)이 하부의 볼스터(103)에 장착되고, 이 하형(101)의 외측으로는 상기 볼스트(103)에 쿠션핀(105)을 통하여 블랭크 홀더(107)가 장착된다.

그리고 상기 하형(101)의 상부에서 제품 패널의 상단면 형상을 갖는 상형(111)이 상부의 슬라이더(109)에 장착되어 상기 하형(101)과의 사이에 투입되는 소재 패널(113)을 상기 블랭크 홀더(107)에 걸친 상태에서 상부에서 가압하여 제품 패널을 성형 가공하게 된다.

즉, 도 8에서와 같이, 먼저 상기 상형(111)과 블랭크 홀더(107)는 상승된 상태로, 이 상형(111)과 상기 하형(101) 사이에 소재 패널(113)이 투입되면, 도 9에서와 같이, 상기 상형(111)은 하강 작동하여 상형(111)의 다이 페이스면(115)과 블랭크 홀더(107)의 다이 페이스면(117)에 의해 소재 패널(113)은 그 외측단이 홀딩된다.

이러한 상태에서, 도 10에서와 같이, 상기 상형(111)과 블랭크 홀더(107)는 함께, 하강 작동을 하여 상형(111)과 블랭크 홀더(107)의 각 다이 페이스면 (115,117)에 홀딩된 소재 패널(113)이 성형부 내측으로 조금씩 유입되면서, 제품의 형상을 따라 성형되며, 상형(111)이 하형(101)와 완전하게 매칭되는 순간 제품 패널로 가압 성형된다.

이와 같이, 성형이 완료된 소재 패널(113)은, 도 11에서와 같이, 상형(111)이 상승한 상태에서, 블랭크 홀더(107)에 의해 리프팅되며, 취출용 행거(121)에 의해 상기 프레스 장비로부터 취출되는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의하면, 하나의 주 패널에 하나의 보강 패널이 결합되는 구조체를 제작하기 위해서는, 주 패널을 제작하기 위한 4개의 금형과, 보강 패널을 제작하기 위한 4*N(여기서 N은 보강 패널의 수이다) 개의 금형 등 총 4N+4 개의 금형을 제작하여야 하였다.

또한, 각각의 패널을 제작한 후, 이들을 접합하여야 하므로, 최종 구조체로서의 제품 패널 제작에 걸리는 시간은 '단위 프레싱 시간 * 패널의 개수 + 접합에 걸리는 시간' 의 많은 시간이 걸리고 있으며, (여기서 상기 '단위 프레싱 시간'은 소재 패널을 프레싱하여 하나의 제품 패널로 제작하는 데 걸리는 시간을 의미한다)뿐만 아니라, 별도로 제작된 각 패널을 결합함에 있어 편차가 발생할 소지가 많았으며, 이 경우에 용접 등의 방법에 의해 접합한다고 하여도, 완전한 결합정도를 확보하기 힘들어 강도 부족의 원인이 되고, 특히 상기 제품 패널이 자동차용 패널인 경우에는 주행시, 이상 차체 소음의 원인이 되는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점의 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 주 패널과 보조 패널로 구성되는 복수 패널을 클린칭작업과 동시에 가압 성형을 통하여 제품 패널을 가공함으로서 필요한 금형의 수를 줄이고, 가공시간을 단축하며, 패널간의 결합력을 강화 및 결합정도를 확보할 수 있도록 하는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 단면 구성도이다.

도 2는 도 1의 A 부분의 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 제1작동 상태도이다.

도 4는 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 제2작동 상태도이다.

도 5는 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 제3작동 상태도이다.

도 6은 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 제4작동 상태도이다.

도 7은 일반적인 프레스 장비의 일 측면도이다.

도 8은 도 7의 A-A 선에 따른 종래 기술의 패널 성형용 포밍 프레스 금형의 단면 구성도이다.

도 9은 종래 기술에 따른 패널 성형용 포밍 프레스 금형의 제1작동 상태도이다.

도 10은 종래 기술에 따른 패널 성형용 포밍 프레스 금형의 제2작동 상태도이다.

도 11은 종래 기술에 따른 패널 성형용 포밍 프레스 금형의 제3작동 상태도이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형은 상형 및 하형의 성형부 사이에 적어도 2장 이상 투입되는 소재 패널을 가압 성형함과 동시에, 그 일측을 클린칭 가공하도록 상형의 상단면 성형부 상의 일측에 장착되는 펀치 블록 및 상기 펀치 블록 상에 하향하여 장착되는 펀치로 이루어진 클린칭가압부재와, 상기 하형의 하단면 성형부 상에 일체로 장착되며, 상단면 상에는 상기 클린칭가압부재에 대응하는 클린칭 홈을 형성하는 클린칭 스틸로 구성되는 클린칭가공수단을 포함하는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형에 있어서,상기 클린칭 스틸과 펀치는 상기 상형과 하형의 합형 시, 그 클린칭 홈의 바닥면과 펀치의 가압면과의 간격이 상기 복수의 소재 패널 전체 두께보다 20% 이상 작게 설정되어 구성되며, 상기 클린칭 홈의 내주면과 상기 펀치의 외주면과의 간격은 상기 복수의 소재 패널 전체 두께만큼의 간격을 확보하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 단면 구성도이고, 도 2는 도 1의 A 부분의 확대 단면도로서, 먼저, 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 전체적인 구성을 살펴보면, 제품 패널의 하단면 형상의 하단면 성형부(2)를 갖는 하형(1)이 하부의 볼스터(3)에 장착되고, 이 하형(1)의 외측으로는 상기 볼스트(3)에 쿠션핀(5)을 통하여 블랭크 홀더(7)가 장착된다.

그리고 상기 하형(1)의 상부에서 제품 패널의 상단면 형상의 상단면 성형부(12)를 갖는 상형(11)이 상부의 슬라이더(9)에 장착되어 상기 하형(1)과의사이에 투입되는 소재 패널(10; 도 3참조)을 상기 블랭크 홀더(7)에 걸친 상태에서, 상부에서 가압하여 제품 패널로 성형 가공하게 된다.

여기서, 상기 상형(11)과 하형(1) 사이로 투입되는 소재 패널(10)은 적어도 2장 이상의 소재 패널(본 실시예에서는 2장의 소재 패널을 투입하는 것으로 적용함)이 투입되어 상호 클린칭 가공이 동시에 이루어지도록 한다.

또한, 상기 상형(11)의 상단면 성형부(12)와 상기 하형(1)의 하단면 성형부(2) 상에는 상기 투입되는 2장의 소재 패널(10)을 가압 성형과 동시에 그 일측에 클린칭 가공하기 위한 클린칭가공수단을 구성하는데, 상기 클린칭가공수단은 상기 상형(11)의 상단면 성형부(12) 상의 일측에 일체로 하향하여 클린칭가압부재(21)가 장착된다.

상기 클린칭가압부재(21)는 상기 상형(11)의 상단면 성형부(12) 상에 장착되는 고정 블록(23)과, 상기 고정 블록(23)에 대하여 하향하여 돌출 형성되는 펀치(25)로 이루어진다.

그리고 상기 하형(1)의 하단면 성형부(2) 상에는 상기 클린칭가압부재(21)의 펀치(25)에 대응하여 상단면 상에 클린칭 홈(27)을 형성하는 클린칭 스틸(29)이 일체로 장착되어 이루어지며, 상기 펀치(25)와 클린칭 홈(27)은 그 단면이 원형으로 이루어진다.여기서, 상기 클린칭 스틸(29)과 펀치(25)는 상기 상형(11)과 하형(1)의 합형 시, 그 클린칭 홈(27)의 바닥면(f1)과 펀치(25)의 가압면(f2)과의 간격(t1)이 상기 2장의 소재 패널(10) 전체 두께(T)보다 20% 이상 작게 설정되어 구성된다.그리고 상기 클린칭 홈(27)의 내주면(f3)과 상기 펀치(25)의 외주면(f2)과의 간격(t2)은 상기 2장의 소재 패널(10) 전체 두께(T)만큼의 간격을 확보하여 구성된다.

즉, 상기 클린칭가압부재(21)와 클린칭 스틸(29)에 의한 소재 패널(10)의 클린칭 가공은 2장 혹은 그 이상의 패널(판재) 자체 신률을 이용하여 상기 클린칭가압부재(21)의 펀치(25)로 상부 패널과 하부 패널의 일측을 클린칭 스틸(29)의 클린칭 홈(27)으로 밀어 넣어 그 두께 차이에 의해 접히는 부분이 생기도록 하여 패널 상호간을 접합하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형의 작동을, 도 3 내지 도 6을 통하여 각 단계별로 살펴보면,

도 3에서와 같이, 먼저, 상기 상형(11)과 블랭크 홀더(7)가 상승된 상태로, 상기 상형(11)과 하형(1) 사이에, 주 패널과 보강 패널로 구성되는 2장의 소재 패널(10)을 투입한다.

이어서, 상기 도 4에서와 같이, 상기 상형(11)은 상부 슬라이드(9)에 의해 하강 작동하여 상형(11)의 다이 페이스면(19)과 블랭크 홀더(7)의 다이 페이스면(15)을 통하여 상기 2장의 소재 패널(10) 외측단을 홀딩하게 된다.

이러한 상태에서, 상기 상부 슬라이드(9)에 의해 상형(11)이 계속 하강 작동하면, 상기 블랭크 홀더(7)는 하강작동을 시작하게 되며, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 상형(11)과 블랭크 홀더(7)의 각 다이 페이스면(19,15)에 홀딩된 2장의 소재 패널(10)이 상형(11)과 하형(1)의 각 성형부(12, 2) 내측으로 조금씩 유입되면서, 제품의 형상을 따라 성형되며, 상형(11)이 하형(1)과 완전하게 합형되는 순간, 제품 패널로 성형된다.이 때, 상기 상형의 일측에 장착되는 클린칭가압부재(21)의 펀치(25)는 상기 2장의 소재 패널(10) 일측을 가압하여 하형(1) 상의 클린칭 스틸(29)에 형성되는 클린칭 홈(27) 내부로 밀어 넣게 되며, 이에 따라 상기 클린칭 홈(27) 내에서는, 상기 도 5에서와 같이, 2장의 소재 패널(10)이 분리되지 않도록 접히는 부분(P)이 형성되어 상기 소재 패널(10) 상호간에 접합이 이루어진다.즉, 상기 클린칭 홈(27)의 바닥면(f1)과 펀치(25)의 가압면(f2)과의 간격(t1)이 상기 클린칭 홈(27)의 내주면(f3)과 상기 펀치(25)의 외주면(f2)과의 간격(t2) 보다 작아 상기 펀치(25)가 2장의 소재 패널(10)에 대하여 수직방향으로 전체 두께(T)보다 20% 이상 더 가압하여 눌려진 소재 패널(10)의 일부가 외측으로 밀려나게 되며, 이에 따라 상기 2장의 소재 패널(10)은 상호 분리되지 않도록 내부에서 외측으로 볼록하게 접히는 부분(P)이 형성되는 것이다.이와 같이, 클린칭 가공과 동시에 제품 패널이 가압 성형된 후, 상기 상부 슬라이드(9)가 상승 작동하면, 도 6에서와 같이, 상형(11)과 블랭크 홀더(7)가 동시에 상승하게 되고, 계속해서 상부 슬라이드(9)가 상승 완료되면, 상기 상형(11)과 하형(1) 사이로 행거(30)가 투입되어 상기 제품 패널을 취출하게 된다.

따라서 상기한 바와 같이, 주 패널과 보강 패널을 동일 프레스 금형 내에서, 클린칭 가공과 동시에 소정의 형상으로 가압 성형을 하게 됨으로, 그 접합력의 강화 및 그 결합정도를 확보할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형에 의하면, 주 패널과 보조 패널 등으로 구성되는 복수 패널을 클린칭가공수단을 통하여, 동일 프레스 금형 내에서 클린칭 가공과 동시에 소정의 형상으로 가압성형을 동시에 이룸으로써, 필요한 금형의 수를 줄일 수 있으며, 이에 따른 가공 공정을 축소하여 가공시간을 단축하는 효과가 있다.

또한, 복수의 패널을 동시에 가압 성형함으로서, 그 결합정도를 확보함과 동시에, 패널 상호간의 클린칭 가공 및 압착성형으로 인한 결합력을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 상형 및 하형의 성형부 사이에 적어도 2장 이상 투입되는 소재 패널을 가압 성형함과 동시에, 그 일측을 클린칭 가공하도록 상형의 상단면 성형부 상의 일측에 장착되는 펀치 블록 및 상기 펀치 블록 상에 하향하여 장착되는 펀치로 이루어진 클린칭가압부재와, 상기 하형의 하단면 성형부 상에 일체로 장착되며, 상단면 상에는 상기 클린칭가압부재에 대응하는 클린칭 홈을 형성하는 클린칭 스틸로 구성되는 클린칭가공수단을 포함하는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형에 있어서,

   상기 클린칭 스틸과 펀치는

   성형을 위한 상형과 하형의 합형 시, 그 클린칭 홈의 바닥면과 펀치의 가압면과의 간격이 상기 복수의 소재 패널 전체 두께보다 20% 이상 작게 설정되어 구성되며,

   상기 클린칭 홈의 내주면과 상기 펀치의 외주면과의 간격은 상기 복수의 소재 패널 전체 두께만큼의 간격을 확보하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복수 패널의 클린칭 동시성형용 포밍 프레스 금형.
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