KR100507512B1

KR100507512B1 - 관부재 성형용 압출 금형 유닛

Info

Publication number: KR100507512B1
Application number: KR10-2003-0077714A
Authority: KR
Inventors: 박신희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-08-17
Also published as: KR20050042664A

Abstract

금형본체의 일측에 리브 성형을 위한 압출통로를 선택적으로 개폐하도록 구성되어 내부에 강성보강을 위한 리브가 부분적으로 성형된 관부재를 일체로 압출 성형하기 위하여

상기 금형본체의 내측 단면상에 일체로 고정되어 상기 컨테이너의 내측에 설치되며, 양측단에는 슬라이딩 홈이 형성되는 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내측에서, 상기 금형본체의 내측 단면상에 형성되는 리브 성형을 위한 압출통로의 유입구에 대응하여 배치되는 슬라이딩 블록; 상기 슬라이딩 블록의 양측단에 각각의 일단이 고정되고, 각 타단은 상기 가이드 하우징의 양측 슬라이딩 홈에 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 슬라이딩 블록을 가이드 하는 좌,우측 가이드 바아; 컨테이너의 일측에 고정되고, 그 작동로드는 상기 컨테이너의 전방 내측에서 상기 좌,우측 가이드 바아 중의 하나와 연결되어 상기 슬라이딩 블록에 슬라이딩 구동력을 전달하는 구동 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛을 제공한다.

Description

관부재 성형용 압출 금형 유닛{A EXTRUSION DIE UNIT FOR EXTRUSION MOLDING OF PIPE}

본 발명은 관부재 성형용 압출 금형 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 리브를 갖는 관부재를 압출 성형하기 위한 압출금형의 일측에 구성되어 상기 리브 성형을 위한 압출통로를 선택적으로 개폐하면서, 가변 단면을 갖는 관부재를 일체로 압출 성형할 수 있도록 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 합금 관부재의 제작과정은, 도 1에서와 같이, 합금소재의 빌릿(B)을 압출기(E)의 컨테이너(101;container) 내부에서 넣고, 가열하여 용융시킨 상태로, 압판(103)과 연결된 램(105;ram)에 유압 프레스(107)의 압력을 작용시켜 압출기(E)의 전방에 장착된 압출금형(100)을 통하여 밀어냄으로써 중공의 관부재(200)를 압출하여 성형하게 된다.

이와 같은 관부재 제조과정 중에서, 압출금형(100)을 이용한 성형공정은 관부재(200)의 품질과 성능을 결정짓는 가장 중요한 공정의 하나로서, 이러한 압출금형(100)의 구조를 도 2를 통하여 살펴보면 다음과 같다.

즉, 도시된 바와 같이, 종래의 압출금형(100)은 용융상태의 빌릿(B)을 토출하는 압출기(E)의 컨테이너(101) 전방에 설치되며, 그 구조는 대개 컨테이너 (101) 내부 빌릿(B)의 이송통로와 일직선상으로 설치되는 금형본체(111)와, 금형본체 (111)의 내부에 설치되어 금형본체(111)의 내면과의 사이에서 압출통로(113)를 형성하는 맨드렐(115; mandrel, 심축)과, 상기 맨드렐(115)을 금형본체(111) 내부의 소정위치에서 고정된 상태로 유지하는 스파이더(117; spider 혹은 브릿지)로 이루어져 있다.

이 때, 금형본체(111)의 내부에 설치되는 맨드렐(115)은 대략 금형본체(111)의 내부에 형성된 공간부 상에서, 내부공간에 비해 약간 적은 크기의 원추형 혹은 경사형으로 이루어짐에 따라 맨드렐(115)의 외주면과 금형본체(111)의 공간부 내면 사이에는 일정한 틈새가 상기 압출통로(113)로 구성된다.

상기 압출통로(113)는 제품의 형상에 따라 환상 혹은 사각형상의 단면등으로 이루어지며, 상기 컨테이너(101)로부터 빌릿(B)이 유입되는 유입구(119) 측에 비해 토출되는 압출구(121) 측으로 갈수록 그 폭이 점차적으로 좁아드는 형태를 띠고 있다.

한편, 상기 스파이더(117)는 금형본체(111)상에 설치됨에 있어 금형본체 (111)의 내부에 위치하는 맨드렐(115)의 외면상에 고정되어 맨드렐(115)이 금형본체(111)의 내부에서 고정된 위치를 유지하도록 한다.

이 때, 상기 스파이더(117)는 상기 맨드렐(115)의 외면을 따라 120˚각도 혹은 90°각도의 3내지 4개소에 구성되어 금형본체(111)와 맨드렐(115) 사이에 균일한 폭을 갖는 압출통로(113)가 확보된 상태로 맨드렐(115)의 위치를 고정시키게 된다.

도 3에서는 원형의 압출구를 갖는 압출금형의 단면과, 이를 이용하여 성형된 원형단면을 갖는 압출 성형 관부재의 일례를 도시한 것으로, 금형본체(111)의 단면 중앙에 원형의 맨드렐(115)이 4개의 스파이더(117)를 통하여 고정되어 원형단면을 갖는 원형 관부재(200a)를 압출 성형하게 된다.

도 4는에서는 사각의 압출구를 갖는 압출금형의 단면과, 이를 이용하여 성형된 사각단면을 갖는 압출 성형 관부재의 일례를 도시한 것으로, 금형본체(111)의 단면 중앙에 사각형의 맨드렐(115)이 4개의 스파이더(117)를 통하여 고정되어 사각단면을 갖는 사각 관부재(200b)를 압출 성형하게 된다.

도 5에서는 내부에 리브(rib) 성형을 위한 압출구를 갖는 압출금형의 단면과, 이를 이용하여 성형된 리브를 갖는 압출 성형 관부재의 일례를 도시한 것으로, 금형본체(111)의 단면 중앙에 서로 분리된 2개의 맨드렐(115a,115b)이 7개의 스파이더(117)를 통하여 고정되어 내부에 리브(r)를 갖는 사각단면의 관부재(200c)를 압출 성형하게 된다.

그러나, 상기 도 5에서와 같이, 내부에 리브를 일체로 성형하여 강성을 보강한 관부재를 성형하도록 구성되는 종래 압출금형은 일정한 단면형상을 갖는 관부재의 압출성형만을 위한 것으로, 관부재(200c)의 내부에 상기 리브(r)의 압출성형을 가변적으로 이룰 수 없어, 부분적으로 강성이 보강된 관부재를 얻기 위해서는 단면이 다른 압출금형을 통하여 성형된 2개의 관부재를 절단한 후, 다시 용접하여 사용하는 등의 불편한 추가 공정이 필요하였다.

이에 따라, 소재의 낭비가 심하고, 추가 공정으로 인한 제작단가가 상승하는 등의 문제점을 내포하고 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 종래 관부재 성형용 압출금형에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 금형본체의 일측에 리브 성형을 위한 압출통로를 선택적으로 개폐하도록 구성되어 내부에 강성보강을 위한 리브가 부분적으로 성형된 관부재를 일체로 압출 성형하기 위한 관부재 성형용 압출 금형 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명은 용융상태의 빌릿(Billet)을 토출하는 압출장치용 컨테이너 전방에 설치되는 금형본체와, 내부에 리브를 갖는 관부재를 압출 성형하도록 상기 금형본체의 내부 공간부에 설치되어 금형본체의 내면과의 사이에서 압출통로와, 외측 단면상에 압출구를 형성하는 2조의 맨드렐을 포함하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛에서,

상기 금형본체의 내측 단면상에 일체로 고정되어 상기 컨테이너의 내측에 설치되며, 양측단에는 슬라이딩 홈이 형성되는 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내측에서, 상기 금형본체의 내측 단면상에 형성되는 리브 성형을 위한 압출통로의 유입구에 대응하여 배치되는 슬라이딩 블록; 상기 슬라이딩 블록의 양측단에 각각의 일단이 고정되고, 각 타단은 상기 가이드 하우징의 양측 슬라이딩 홈에 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 슬라이딩 블록을 가이드 하는 좌,우측 가이드 바아; 컨테이너의 일측에 고정되고, 그 작동로드는 상기 컨테이너의 전방 내측에서 상기 좌,우측 가이드 바아 중의 하나와 연결되어 상기 슬라이딩 블록에 슬라이딩 구동력을 전달하는 구동 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관부재 성형용 압출 금형 유닛의 전체 사시도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관부재 성형용 압출 금형 유닛의 분해 사시도, 도 8은 도 1의 A부분에 적용된 상태의 본 발명의 실시예에 따른 압출 금형 유닛의 확대 단면도로써, 종래 기술의 구성요소와 동일한 본 발명의 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 관부재 성형용 압출 금형 유닛(1)은 용융상태의 빌릿(B; Billet)을 토출하는 압출장치(E)용 컨테이너(101) 전방에 설치되어, 내부에 리브(r)를 갖는 관부재(200c)의 압출성형을 가능하도록 한다.

이러한 압출 금형 유닛(1)의 구성은, 용융상태의 빌릿(B; Billet)을 토출하는 압출장치(E)용 컨테이너(101) 전방에 금형본체(3)가 설치되고, 내부에 리브(R)를 갖는 상기 관부재(200c)를 압출 성형하도록 상기 금형본체(3)의 내부 공간부에는 금형본체(3)의 내면과의 사이에서 압출통로(5)와, 외측 단면상으로 압출구(7)를 형성하는 2조의 맨드렐(9,11)이 7개의 스파이더(13)를 통하여 고정된다.

상기 금형본체(3)의 내측 단면상에는 상기 컨테이너(101)의 내측에서 가이드 하우징(15)이 일체로 고정되며, 가이드 하우징(15)의 양측단에는 각각 슬라이딩 홈(17)이 형성된다.

여기서, 상기 가이드 하우징(15)은 일정한 두께를 갖는 링 형상으로 이루어지며, 상기 금형본체(3)의 내측 단면의 외주면을 따라 용접되어 고정되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 볼트 체결 등에 의해 고정될 수도 있다.

상기 가이드 하우징(15)의 내측에는 상기 금형본체(3)의 내측 단면상에 형성되는 리브(r) 성형을 위한 압출통로(5a)의 유입구에 대응하여 슬라이딩 블록(19)이 배치되는데, 상기 슬라이딩 블록(19)은 상기 용융상태의 빌릿(B; Billet)이 컨테이너(101) 내부에서 상기 압출통로(5)로 유입될 때, 유입 간섭을 최소화 할 수 있도록 그 길이방향 양단부가 경사면(21)으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 슬라이딩 블록(19)의 양측단에는 좌,우측 가이드 바아(23,25)가 각각의 일단을 통하여 고정되고, 상기 좌,우측 가이드 바아(23,25)는 그 타단을 통하여 상기 가이드 하우징(15)의 양측 슬라이딩 홈(17)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 슬라이딩 블록(19)을 좌우측으로 가이드 하게 된다.

또한, 상기 컨테이너(101)의 외부 일측에는 구동 실린더(27)가 상기 좌,우측 가이드 바아(23,25)와 동일선상에 고정되고, 그 작동로드(29)는 상기 컨테이너(101)의 내측에서 상기 우측 가이드 바아(25)와 연결되어 상기 슬라이딩 블록(19)에 슬라이딩 구동력을 전달하도록 구성된다.

이 때, 상기 구동 실리더(27)의 작동로드(29)와 상기 우측 가이드 바아(25)와의 연결은 힌지부(H)를 통하여 체결되고, 상기 구동 실린더(27)는 그 작동압을 유압으로 하여 일정한 스트로크 내에서 전후진 작동하는 유압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 압출 금형 유닛(1)을 이용하여 내부에 강성보강을 위한 리브(r)가 부분적으로 성형된 관부재(200)를 일체로 압출 성형하기 위한 작동을, 도 9 내지 도 11을 통하여 구체적으로 살펴보면, 먼저, 도 1에서와 같이, 합금소재의 빌릿(B)을 압출기(E)의 컨테이너(101;container) 내부에서 넣고, 가열하여 용융시킨 상태로, 압판(103)과 연결된 램(105;ram)에 유압 프레스(107)의 압력을 작용시켜 압출기(E)의 전방에 장착된 상기 압출 금형 유닛(1)를 통하여 밀어냄으로써, 관부재(200)를 압출해 내게 된다.

이 때, 상기 구동 실린더(27)는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 전진 상태로 슬라이딩 블록(19)이 상기 금형본체(3)의 내측 단면상에 형성되는 리브(r) 성형을 위한 압출통로(5a)의 유입구를 막은 상태로, 상기 용융상태의 빌릿(B)은 이외의 압출통로(5)만 유입되어 리브(r)가 없는 사각 관부재(200b)를 압출 성형하게 된다.

이와 같이, 리브(r)가 없는 사각 관부재(200b)를 압출 성형 중에, 부분적으로 상기 관부재의 내부에 리브(r)를 형성하여 그 강성을 보강하고자 하는 경우에는, 도 10에서와 같이, 상기 구동 실린더(27)를 후진시켜 상기 슬라이딩 블록(19)이 금형본체(3)의 내측 단면상에 형성되는 리브(r) 성형을 위한 압출통로(5a)의 유입구를 열어서 개방시킨다.

그러면, 상기 용융상태의 빌릿(B)은 상기 리브(r) 성형을 위한 압출통로(5a)를 포함하여 전체 압출통로(5)로 유입됨으로, 내부에 리브(r)를 갖는 사각 관부재(200c)가 상기 리브(r)가 없는 사각 관부재(200b)와 일체로 압출 성형된다.

이러한 과정에서, 상기 구동 실린더(27)를 다시 전진시키면, 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 슬라이딩 블록(19)이 상기 금형본체(3)의 내측 단면상에 형성되는 리브(r) 성형을 위한 압출통로(5a)의 유입구를 다시 막은 상태로, 상기 리브가 없는 사각 관부재(200b)를 연속하여 압출 성형하는 것이 가능하게 되며, 이로써, 리브(r)에 의해 부분적으로 강성이 보강된 관부재(200)의 성형을 일체로 압출 성형할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 관부재 성형용 압출 금형 유닛에 의하면, 금형본체의 일측에 리브 성형을 위한 압출통로를 선택적으로 개폐하도록 구성되어 내부에 강성보강을 위한 리브가 부분적으로 성형된 관부재를 일체로 압출 성형하는 것이 가능하여 종래 단면이 다른 압출금형을 통하여 성형된 2개의 관부재를 절단한 후, 다시 용접하여 사용하는 등의 추가공정이 불필요하게 되며, 이에 따른 소재의 낭비를 최소화하고, 추가 공정으로 인한 제작단가가 상승을 방지하는 등의 효과가 있다.

도 1은 일반적인 직접식 압출장치의 구성도,

도 2는 도 1의 A부분에 적용되는 종래 기술에 따른 압출 금형 유닛의 확대 단면도,

도 3은 원형의 압출구를 갖는 압출금형의 단면과, 이를 이용하여 성형된 원형단면을 갖는 압출 성형 관부재의 일례를 도시한 사시도,

도 4는 사각의 압출구를 갖는 압출금형의 단면과, 이를 이용하여 성형된 사각단면을 갖는 압출 성형 관부재의 일례를 도시한 사시도,

도 5는 내부에 리브(rib) 성형을 위한 압출구를 갖는 압출금형의 단면과, 이를 이용하여 성형된 리브를 갖는 압출 성형 관부재의 일례를 도시한 사시도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관부재 성형용 압출 금형 유닛의 전체 사시도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관부재 성형용 압출 금형 유닛의 분해 사시도,

도 8은 도 1의 A부분에 적용된 상태의 본 발명의 실시예에 따른 압출 금형 유닛의 확대 단면도, 및

도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 리브를 갖는 관부재 성형용 압출 금형 유닛의 단계별 작동 상태도이다.

Claims

용융상태의 빌릿(Billet)을 토출하는 압출장치용 컨테이너 전방에 설치되는 금형본체와, 내부에 리브를 갖는 관부재를 압출 성형하도록 상기 금형본체의 내부 공간부에 설치되어 금형본체의 내면과의 사이에서 압출통로와, 외측 단면상에 압출구를 형성하는 2조의 맨드렐을 포함하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛에 있어서,

상기 금형본체의 내측 단면상에 일체로 고정되어 상기 컨테이너의 내측에 설치되며, 양측단에는 슬라이딩 홈이 형성되는 가이드 하우징;

상기 가이드 하우징의 내측에서, 상기 금형본체의 내측 단면상에 형성되는 리브 성형을 위한 압출통로의 유입구에 대응하여 배치되는 슬라이딩 블록;

상기 슬라이딩 블록의 양측단에 각각의 일단이 고정되고, 각 타단은 상기 가이드 하우징의 양측 슬라이딩 홈에 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 슬라이딩 블록을 가이드 하는 좌,우측 가이드 바아;

컨테이너의 일측에 고정되고, 그 작동로드는 상기 컨테이너의 전방 내측에서 상기 좌,우측 가이드 바아 중의 하나와 연결되어 상기 슬라이딩 블록에 슬라이딩 구동력을 전달하는 구동 실린더;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 하우징은

일정한 두께를 갖는 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 하우징은

상기 금형본체의 내측 단면의 외주면을 따라 용접되어 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 슬라이딩 블록은

그 길이방향 양단부가 경사면으로 형성되는 것으로 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 구동 실리더의 작동로드와 상기 좌,우측 가이드 바아 중의 하나의 가이드 바아의 연결은 힌지부로 체결되는 것을 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛.
청구항 1에 있어서, 상기 구동 실린더는

그 작동압을 유압으로 하여 일정한 스트로크 내에서 전후진 작동하는 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 관부재 성형용 압출 금형 유닛.