KR100479917B1 - Press which carries out forming and piercing process simult aneously and manufacturing method of cooling plate of heatexchangor by using the same - Google Patents
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Abstract
포밍 및 피어싱 공정 동시성형 금형에 관하여 개시한다. 이 동시성형 금형은, 승강가능하게 설치되며, 소재를 압착하여 구멍을 뚫는 피어싱부와 상기 소재의 구멍 주위를 가압하여 절곡시키는 버링부를 구비한 2단펀치와, 소재를 지지하고, 상기 2단펀치가 삽입되는 펀치삽입홀이 형성된 하부본체와, 상기 펀치삽입홀에서 승강가능하게 설치된 다이와, 상기 다이를 상방향으로 탄성바이어스시키는 탄성수단을 구비한다. 이와 같은 포밍 및 피어싱 공정 동시성형금형은 공정에 필요한 다이의 수가 적어지므로 부품제작 단가가 현저히 줄어든다는 이점이 있다.A forming and piercing process co-molding mold is disclosed. The co-molding die is provided to be movable up and down, and includes a two-stage punch having a piercing portion for crimping and punching a material and a burring portion for pressing and bending the periphery of the material, and for supporting the material. And a lower main body having a punch insertion hole into which a hole is inserted, a die provided to be liftable from the punch insertion hole, and elastic means for elastically biasing the die in an upward direction. Such a forming and piercing process co-molding mold has the advantage that the number of dies required for the process is reduced, which significantly reduces the cost of manufacturing parts.
Description
본 발명은 포밍 및 피어싱 공정 동시성형 금형 및 이를 이용한 열교환기용 냉각판 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a forming and piercing process co-molding die and a method for manufacturing a cooling plate for a heat exchanger using the same.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 산업용 열교환기류에서 사용되는 열교환기용 냉각판을 도시한 것이다. 1A and 1B illustrate a cooling plate for a heat exchanger used in a general industrial heat exchanger stream.
도시된 바와 같이 이러한 열교환기용 냉각판(100)은, 얇은 박판에 복수개의 버링홀(101)이 규칙적으로 형성되어 이루어진다. 그리고 이 버링홀(101)은 소정의 형상으로 형성된 구멍과, 이 구멍의 주변부에 직각방향으로 절곡된 버(102; burr)를 구비한다. 그리고 이 버(102)의 단부(102a)는 소정의 곡률반지름을 가지는 곡선의 형상으로 바깥쪽으로 휘어져 있다.As shown in the
도 2는 상기와 같은 냉각판(100)을 복수개 적층하여 만들어지는 열교환기를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 이 열교환기를 제작하기 위해서는, 도 1과 같은 복수개의 버링홀(101)이 형성된 냉각판(100)을 소정의 간격으로 복수개 나란히 적층시키고, 이 냉각판(100)의 버링홀(101)을 관통하는 복수개의 파이프(200)를 설치한다.2 illustrates a heat exchanger made by stacking a plurality of
이러한 열교환기에서, 상기 파이프(200) 내부로 유동하는 제1 유체(B)와 냉각판(100) 사이로 유동하는 제 2유체(C) 사이에 열교환이 이루어진다. 따라서 각 냉각판(100) 사이에 일정한 간격이 유지되어햐 하는데, 이 간격을 유지시키는 것이 버링홀(101)의 버(102)이다. 즉 각 냉각판(100) 사이의 간격은 버(102)의 길이에 해당된다.In such a heat exchanger, heat exchange is performed between the first fluid B flowing into the
상기와 같은 구성을 가진 냉각판(100)을 제조하기 위하여, 금속 박판에 복수개의 구멍을 형성하는 피어싱공정, 구멍의 주위 일정부분을 직각으로 절곡시켜서 버를 형성시키는 포밍공정, 및 버의 단부를 소정의 곡선형성으로 만드는 커링공정이 필요하다. In order to manufacture the
이러한 여려개의 공정을 수행하기 위하여, 종래에는 프로그레시브 금형을 사용하였다. 그러나 프로그레시브 금형은 그 제작비용이 고가이므로, 대량으로 생산되는 부품(예를 들면 자동차의 라이에이터에 사용되는 냉각핀으로서 적어도 10만개 이상)이 아닌 경우에는, 부품 제작단가가 상승하여 비경제적이라는 문제점이 발생하였다.In order to carry out these several processes, progressive molds have conventionally been used. However, since progressive molds are expensive to manufacture, they are not economically expensive due to an increase in parts manufacturing cost unless they are mass-produced parts (e.g., at least 100,000 cooling fins used for car writer). This occurred.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 부품 제작에 소요되는 금형의 수가 최소화되도록, 피어싱(piecring) 공정과 포밍(forming) 공정을 동시에 행할수 있는 구조를 가진 동시성형금형을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and provides a simultaneous molding mold having a structure capable of simultaneously performing a piercing process and a forming process so as to minimize the number of molds required for manufacturing parts. Its purpose is to.
또한 본 발명의 다른 목적은, 부품제작에 필요한 공정수가 최소화되도록 피어싱공정과 포밍공정을 동시에 행할 수 있는 공정을 가진 열교환기용 냉각판 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cooling plate manufacturing method for a heat exchanger having a step of simultaneously performing a piercing process and a forming process so as to minimize the number of processes required for manufacturing a part.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포밍 및 피어싱 공정 동시성형 금형은, 승강가능하게 설치되며, 소재를 압착하여 구멍을 뚫는 피어싱부와 상기 소재의 구멍 주위를 가압하여 절곡시키는 버링부를 구비한 2단펀치와, 소재를 지지하고, 상기 2단펀치가 삽입되는 펀치삽입홀이 형성된 하부본체와, 상기 펀치삽입홀에서 승강가능하게 설치된 다이와, 상기 다이를 상방향으로 탄성바이어스시키는 탄성수단을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.Forming and piercing process co-molding mold according to the present invention for achieving the above object, is installed to be elevated, and provided with a piercing portion for pressing and punching the material and a burring portion for pressing and bending around the hole of the material. A two-stage punch, a lower body having a punch insertion hole into which the two-stage punch is inserted, a die provided to be elevated in the punch insertion hole, and elastic means for elastically biasing the die in an upward direction. Characterized in that provided.
그리고 상기 2단펀치의 소정부위에 단차가 형성되고, 상기 피어싱부는 상기 단차를 중심으로 하여 하부에 형성되고, 상기 버링부는 상기 단차를 중심으로 하여 하부에 형성된 것이 바람직하다.And it is preferable that a step is formed at a predetermined portion of the two-stage punch, the piercing part is formed at the bottom centering on the step, and the burring part is formed at the bottom centering on the step.
그리고 상기 피어싱부의 필렛부위의 곡률반지름이 0.05 이하로 되고, 상기 버링부의 필렛부위의 곡률반지름이 1.00 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.The radius of curvature of the fillet portion of the piercing portion is 0.05 or less, and the radius of curvature of the fillet portion of the burring portion is preferably 1.00 or more.
또한 상기 펀치의 버링부와 상기 하부본체의 삽입홀 사이의 클리어런스가 실질적으로 소재두께의 110%인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the clearance between the burring portion of the punch and the insertion hole of the lower body is substantially 110% of the material thickness.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기용 냉각판 제조방법은, 그 내부에서 다이가 승강가능하도록 설치되는 복수개의 펀치삽입홀을 구비한 하부본체에 박판소재를 세팅시키는 포밍 및 피어싱 동시성형 준비단계와, 피어싱부와 버링부를 구비한 복수개의 2단펀치를 하강시켜서, 이 2단펀치의 피어싱부가 상기 박판소재를 상기 다이에 대하여 압착함으로써, 박판소재에 복수개의 구멍을 성형하는 피어싱단계와, 상기 2단펀치를 더욱 하강시켜서, 상기 2단펀치의 버링부가 소재의 상기 구멍주위를 가압함으로써, 상기 복수개의 구멍주위를 아랫방향을 절곡시키는 포밍단계와, 상기 복수개의 구멍의 절곡부를 소정의 곡선형상으로 구부리는 커링단계;를 구비한 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a heat exchanger cooling plate according to the present invention for achieving the above object, simultaneously forming and piercing the thin plate material to the lower body having a plurality of punch insertion holes are installed so that the die is liftable therein A molding preparation step and a piercing step of forming a plurality of holes in the thin plate material by lowering a plurality of two-stage punches having a piercing portion and a burring portion, and pressing the thin plate material against the die by the piercing portion of the two-stage punch. A lowering step of the two-stage punch further to form a bending step of bending the plurality of holes around the hole by pressing a burring portion of the second-stage punch around the hole of the material; Curing step of bending in a curved shape; characterized by having a.
그리고 상기 커링단계는, 상기 박판소재의 절곡부의 끝단이 펀치를 향하도록, 상기 박판소재를 커링용 다이에 세팅하는 단계와, 그 하단부가 소정의 곡면형상을 가진 복수개의 커링용펀치를 상기 박판소재를 향하여 가압하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.And the step of curing, the step of setting the thin plate material on the die for currying so that the end of the bent portion of the thin plate material toward the punch, and a plurality of punching punches having a predetermined curved shape at the lower end of the thin plate material It is preferable to include the step of pressing towards.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 포밍 및 피어싱 공정 동시성형금형의 실시예를 도시한 것이다.Figure 3 illustrates an embodiment of a forming and piercing process co-molding mold according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 동시성형금형은, 금형의 상부에서 승강가능하게 설치되고 복수개의 2단펀치(30)를 장착한 상부본체(10)와, 금형의 하부에 고정설치되어 소재(300)를 지지하는 하부본체(20)를 구비한다.As shown, the simultaneous molding mold of the present embodiment, the upper
상기 각 2단펀치(30)의 상단부는 상부본체(10)에 고정되고, 각 2단펀치(30)의 하부 일정부위에는 단차(35)가 형성된다. 이 단차(35)를 중심으로 하여 그 아래쪽에는 피어싱공정을 위한 소직경의 피어싱부(33)가 형성되고, 단차(35)의 위쪽에는 포밍공정을 위한 대직경의 버링부(31)가 형성된다. 상기 피어싱부(33)는 박판소재(300)를 압착하여 소재에 구멍을 형성하기 위한 것이고, 상기 버링부(31)는 상기 구멍의 주위를 가압하여 아랫방향으로 절곡시킴으로써, 구멍주위에 버를 형성하기 위한 것이다.Upper ends of the two-
따라서 상기 피어싱부(33)는 성형할 구멍(도 1b의 101)에 대응하는 형상과 크기를 가진다. 이러한 피어싱공정은 피어싱부(33)가 박판소재(300)를 다이(40)에 대하여 압착함으로써 이루어지므로, 피어싱부(33)의 필렛부(R2)가 매우 날카롭게 형성되어야 한다. 실험에 의하면, 이 필렛부(R2)의 곡률반지름은 0.05 이하로 되는 것이 바람직하다. Thus, the
한편 상기 버링부(31)는 소재(300)의 구멍 주위를 하부본체의 삽입홀에 대하여 가압 절곡시킴으로써, 구멍의 주위에 버(도 1b의 102)를 형성하는 기능을 가진다. 따라서 버링부(31)의 반지름은 피어싱부(33)의 반지름보다 성형이 요구되는 버의 길이만큼(Y) 더 커야 한다. 그리고 피어싱부(33)의 필렛부(R1)의 곡률반지름을 크게 하여, 피어싱부(33)가 박판소재(300)를 가압할 때 소재가 전단되지 않고 절곡되도록 한다. 실험에 의하면, 이 필렛부(R1)의 곡률반지름은 1.00 이상이 되는 것이 바람직하다.On the other hand, the
또한 클리어런스(clearance) 즉, 2단펀치(30)의 버링부(31)와 다이(20)의 삽입홀(42; 후술함) 사이의 틈새(X)는, 소재(300) 두께의 110%(오차범위는±3%)로 하는 것이 바람직하다. 일반적인 포밍 다이의 경우에 펀치와 다이 사이의 클리어런스는 소재두께가 되지만, 본 발명의 포밍 및 피어싱 동시성형 금형에서는 상기와 같은 값을 가져야 한다.Clearance, that is, the clearance X between the
그리고 피어싱부(33)의 원주면과 버링부(31)의 원주면은 상호 평행하도록 하는 것이 바람직하다.The circumferential surface of the
상기 하부본체(20)에는 상기 각 2단펀치(30)에 대응되는 다이(40)가 복수개 설치된다. 도시된 바와 같이, 하부본체(20)에 하강하는 2단펀치(30)가 삽입되는 삽입홀(22)이 형성되는데, 이 삽입홀(22)의 크기는 전술한 바와 같다. 그리고 상기 다이(40)는 이 삽입홀(22)의 내부에서 승강가능하도록 설치되고, 다이(22)의 하부에는 탄성수단(42; 예를 들면 스프링)이 설치되어서, 이 다이(22)를 상방향으로 탄성바이어스시킨다. The
이하에서 상기와 같은 구성을 구비한 본 실시예의 동시성형금형의 작용을 설명한다. Hereinafter will be described the operation of the simultaneous molding mold of the present embodiment having the configuration as described above.
도 4는 본 실시예의 동시성형금형을 이용하여 박판 소재에 피어싱공정을 행하는 상태를 도시한 것이고, 도 5는 피어싱된 소재에 포밍공정을 행하는 상태를 도시한 것이다.Fig. 4 shows a state of performing a piercing process on a thin material using the simultaneous molding mold of this embodiment, and Fig. 5 shows a state of performing a forming process on a pierced material.
동시성형금형이 도 3에 도시된 상태로부터 작동하여 2단펀치(30)가 상부본체(10)의 작용에 의하여 아랫방향으로 내려오면, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 2단펀치(30)의 피어싱부(33)가 소재(300)를 압착한다. 상술한 바와 같이 상기 피어싱부(33)의 필렛부(R2)는 날카롭게 형성되어 있으므로, 상기 필렛부(R2)가 다이(40)에 대하여 박판소재(300)를 압착함으로써, 소재의 절단이 가능하게 된다. 이에 의하여 소재(300)에 피어싱부(33)와 크기 및 형상이 동일한 복수개의 구멍이 형성된다.When the simultaneous molding mold is operated from the state shown in FIG. 3 and the two-
그 다음에 2단펀치(30)가 계속 하강하여 다이(40)를 가압하면, 다이(40)는 스프링(42)의 탄성력을 이기고 아래쪽으로 하강한다. 이에 따라 2단펀치(30)의 버링부(31)가 소재(300)의 구멍 주위(302)를 가압한다. 상술한 바와 같이, 이 버링부(31)의 필렛부는 비교적 뭉툭하게 형성되어 있으므로, 구멍주위(302)는 절단되지 않고, 도 5에서 보는 바와 같이 구멍주위(302)가 삽입홀(22)의 내측 원주면을 따라 절곡됨으로써, 도 1b에서 설명한 구멍의 버(102)가 형성된다. Then, when the two-
그 다음에 상부본체(10) 및 2단펀치(30)가 상승하여 하부본체(20)의 삽입홀(22)로부터 빠져나가면, 하강되었던 다이(40)가 스프링(42)의 작용에 의하여 상승되면서 가공된 소재(300)를 밀어서 밖으로 취출시킴으로써, 피어싱 및 포밍 동시성형공정이 모두 완료된다.Then, when the
이와 같은 본 실시예의 동시성형금형을 사용하면, 프로그레시브 다이를 사용하지 않고도, 1개의 단일한 다이에서 1번의 공정으로 피어싱 및 포밍공정이 동시에 행해질 수 있다.By using such a simultaneous molding mold of this embodiment, the piercing and forming process can be performed simultaneously in one process in one single die without using a progressive die.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서, 상기의 동시성형금형을 이용한 열교환기용 냉각판의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a cooling plate for a heat exchanger using the co-molding die will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 3에서와 같이, 포밍 및 피어싱 동시성형금형의 하부본체(20)의 상면에 가공할 박판소재(300)를 세팅시킨다. 상기 하부본체(20)에는 복수개의 삽입홀(22)이 형성되고, 이 삽입홀(22)에는 각각 다이(40)가 승강가능하도록 설치된다. 한편 이 다이(40)는 스프링(42)에 의하여 상방향으로 탄성바이어스 되어 있어서, 다이(40)의 상면이 박판소재(300)의 하면에 접촉된다.First, as shown in FIG. 3, the
그 다음에 도 4에서 보는 바와 같이, 금형의 상부에 위치한 복수개의 2단펀치(30)가 하강하여 피어싱공정을 행한다. 상세히 설명하면, 2단펀치(30)가 하강함에 따라, 2단펀치(30)의 아래쪽에 형성되는 피어싱부(33)가 박판소재(300)를 다이(40)에 대하여 압착하게 된다. 상기 피어싱부(33)의 필렛은 날카롭게 형성되어 있으므로, 상기 압착작용에 의하여 박판소재(300)에 피어싱부(33)와 동일한 크기의 복수개의 구멍이 형성된다. Then, as shown in Fig. 4, the plurality of two-
그리고 상기 2단펀치(30)가 더욱 하강하면, 상기 피어싱부(33)의 위쪽에 위치한 버링부(31)가 박판소재(300)의 구멍주위(302)를 가압한다. 이에 의하여 구멍주위(300)는 도 5에서 보는 바와 같이 아랫방향으로 절곡된다. When the two-
그 다음에 2단펀치(30)가 상승하면, 다이(40)가 스프링(420에 의하여 위방향으로 이동하여, 가공된 박판소재(300)를 하부본체(20)로부터 취출시킨다. 이상과 같은 단계에 의하여 포밍 및 동시성형 공정이 완료된다.Then, when the two-
그 다음에, 도 6에서 보는 바와 같이, 소재(300)에 형성된 복수개의 구멍주위의 절곡부 즉 버(102)를 소정의 형상으로 가공하는 커링(curring) 공정이 행해진다. 이 커링공정은 도 1b에서 설명한 바와 같이, 버(102)의 단부(102a)를 소정의 곡률반지름을 가지는 곡선형상으로 가공하기 위한 것이다. Then, as shown in FIG. 6, a curing process is performed in which the bent portions around the plurality of holes formed in the
이를 위하여 먼저 상기 포밍 및 피어싱을 거친 박판소재(300)를 커링용 다이(62)에 설치한다. 이 경우에 박판소재(300)에 형성된 절곡부 즉 버(102)의 끝단부(102a)가 커링용펀치(60)를 향하도록, 박판소재를 세팅하여야 한다. To this end, first, the
그리고 상기 펀치(60)를 버(102)의 단부(102a)를 향하여 가압한다. 상기 커링용펀치(60)의 단부는 성형이 요구되는 버(102)의 단부 형상에 대응되는 형상을 가지도록, 펀치의 모서리부(60a)가 소정의 곡률반지름을 가지는 곡선형상으로 되어 있다. The
이와 같은 커링공정이 완료되면, 박판소재(300)의 버(102)의 단부(102a)가 바깥쪽으로 구부러진 형상으로 가지게 됨으로써, 도 1b에 도시된 형상의 버링홀(101)을 복수개 구비한 열교환기용 냉각판(100)이 완성된다.When such a curing process is completed, the
이 냉각판(100)을 이용하여 열교환기를 제조하기 위해서는, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 각 냉각판(100)의 버(102)의 단부(102a)가 인접하는 냉각판에 접촉되도록 복수개의 냉각판을 적층시키고, 상기 버링홀(101)에 복수개의 파이프(200)를 삽입 관통시킨다.In order to manufacture the heat exchanger using this
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 포밍 및 피어싱 공정 동시성형금형 및 이를 이용한 열교환기용 냉각판 제조방법은 다음과 같은 이점을 가진다.As described above, the forming and piercing process co-molding mold according to the present invention and a method for manufacturing a cooling plate for a heat exchanger using the same have the following advantages.
첫째, 공정에 필요한 다이의 수가 적어지므로, 다이제작에 필요한 경비가 줄어들어, 부품제작 단가가 현저히 줄어든다.First, since the number of dies required for the process is reduced, the cost required for die production is reduced, and the cost of manufacturing parts is significantly reduced.
둘째, 부품제작에 필요한 작업공수 및 작업시간을 단축할 수 있고, 금형의 수리 및 교체가 용이하다.Second, it is possible to shorten the labor time and work time required for manufacturing parts, and it is easy to repair and replace the mold.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예을 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형가능함은 물론이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and may be modified in various forms by those skilled in the art within the technical scope of the present invention.
도 1a는 통상적인 열교환기용 냉각판의 평면도,Figure 1a is a plan view of a cooling plate for a conventional heat exchanger,
도 1b는 도 1a의 A-A에 따른 단면도, 1B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 1A,
도 2는 도1a의 냉각판을 이용하여 제작되는 열교환기의 개략적 사시도,FIG. 2 is a schematic perspective view of a heat exchanger manufactured by using the cooling plate of FIG. 1A;
도 3은 본 발명에 따른 포밍 및 피어싱 공정 동시성형금형의 실시예에 대한 개략적 단면도,3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a forming and piercing process co-molding mold according to the present invention;
도 4는 도 3의 동시성형금형에서 피어싱 공정이 이루어지는 상태를 도시한 요부단면도,4 is a sectional view showing the principal parts of a state in which a piercing process is performed in the simultaneous molding mold of FIG. 3;
도 5는 도 3의 동시성형금형에서 포밍 공정이 이루어지는 상태를 도시한 요부단면도,FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating main parts of a molding process of the simultaneous molding mold of FIG. 3. FIG.
도 6은 본 발명에 따른 열교환기용 냉각판 제조방법의 커링공정이 이루어지는 상태를 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a state in which a curling process of the method of manufacturing a cooling plate for a heat exchanger according to the present invention is performed.
<도면의주요부분에대한부호의설명>Explanation of symbols on the main parts of the drawing
10...상부본체 20...하부본체10 ...
22...삽입홀 30...2단펀치22 ... insert
31...버링부 33...피어싱부31
35...단차 40...다이35 ... step 40 ... die
42...스프링 100...냉각판42.Spring 100.Cooling plate
101...버링홀 102...버101
200...파이프200 ... pipe
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