KR100604635B1

KR100604635B1 - 하이드로 포밍 프레스 시스템

Info

Publication number: KR100604635B1
Application number: KR1020040078787A
Authority: KR
Inventors: 손성만
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2006-07-28
Also published as: KR20060029922A

Abstract

본 발명은 관재의 확관 성형 시에, 그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 갖는 경우, 일단 제품 형성량 정도로 충분한 소재유입이 되도록 최대 확관부와 연결되는 곡면부를 확관 성형한 후, 상기 곡면부를 가동하는 금형을 통하여 폴딩(접음; FOLDING) 작업하여 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 성형할 수 있도록 함으로써, 미려한 성형품을 생산할 수 있도록 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템에 관한 것이다.

하이드로 포밍, 엑츄얼 피더, 극소 반경

Description

하이드로 포밍 프레스 시스템{A PRESS SYSTEM FOR HYDRO-FORMING}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템의 측면 구성 단면도,

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템의 단계별 작동 상태도, 및

도 6 내지 도 9는 종래 기술에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템의 단계별 작동 상태도이다.

본 발명은 하이드로 포밍 프레스 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관재의 확관 성형 시에, 그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 갖는 경우, 일단 제품 형성량 정도로 확관 후, 가동하는 금형에 의한 폴딩(접음; FOLDING) 작업으로 성형을 완료하는 하이드로 포밍 프레스 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로 포밍(HYDRO-FORMING)은 상온(10℃~30℃)에서 이루어지며, 액압(hydraulic pressure)을 이용하여 관재를 확관 성형하는 기계 판금의 특수한 가공법 중의 하나로써, 자동차 산업 등에서 프론트 사이드 멤버, 범퍼류와 같 이, 크고 작은 단품패널의 조합으로 이루어지는 프레스 생산품의 경량화 및 성형 원가의 절감에 효과가 크다.

상기한 바와 같은 하이드로 포밍(HYDRO-FORMING)에 적용되는 관재에 있어서도, 경량화를 위하여 최근 철계 소재를 대신하여 고강도의 알루미늄 합금이 많이 사용되며, 이러한 고강도의 알루미늄 합금의 경우, 상온에서의 성형성은 철계 소재에 비하여 떨어지나, 성형 전에 연화처리를 통하여 성형성을 확보한 후, 단계별 액압 성형을 이루며, 제품으로 성형된 후에는 강화열처리를 통하여 그 강성을 확보하 고 있다.

이와 같은 하이드로 포밍 방법을 통하여 관재의 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 갖는 경우의 성형과정을, 도 6 내지 도 9를 통하여 살펴보면, 먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 하이드로 포밍 프레스 금형의 하형(101)상에 관재(100)가 로딩된다.

이어서, 도 7에서와 같이, 상부의 상형(103)이 하강한 상태에서, 상기 관재(100)의 양단에 각각 배치되는 액압공급장치(113,115)가 액츄얼 펀치(105,107)를 장착한 상태로 축방향으로 액츄얼 펀치(105,107)를 진행시켜 시일링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 금형의 합형 및 액츄얼 펀치(105,107)의 장착을 완료하게 된다.

이러한 상태에서, 상기 관재(100)는, 도 8에서와 같이, 상기 하형(101)과 상형(103) 및 양측 액츄얼 펀치(105,107)에 의해 고정된 상태에서, 상기 액츄얼 펀치(105,107)의 축압과 함께, 상기 관재(100)의 내부로 액압을 공급하여 내부에서 하 형(101)과 상형(103)에 각각 형성된 성형면(109,111)을 따라 상기 관재(100)를 확관 성형시켜 액압 성형을 이루게 된다.

상기한 바와 같이, 액압 성형이 완료된 상기 관재(100)는, 도 9에서와 같이, 상형(103)이 상승하고, 양측 액츄얼 펀치(105,107)가 제거된 후, 상기 하형(101)으로부터 취출된다.

그러나 상기 도 8에서와 같이, 관재(100)의 최대 확관부(P1)에서 극소 반경의 성형부(P2)를 갖는 경우에는 상기 액압에 의한 확관만으로는 상기 극소 반경의 성형부(P2)에 소재유입이 충분하지 못하여 이 부분에서 관재의 두께(t)가 현저하게 작아지거나, 심한 경우에는 이 부분에 크랙(C)이 발생하여 액압이 세어나오는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 관재의 확관 성형 시에, 그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 갖는 경우, 일단 제품 형성량 정도로 충분한 소재유입이 되도록 최대 확관부와 연결되는 곡면부를 확관 성형한 후, 상기 곡면부를 가동하는 금형을 통하여 폴딩(접음; FOLDING) 작업하여 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 성형할 수 있도록 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템은 하부의 볼스터 상에 고정 설치되며, 그 상단면에는 성형할 관재의 최 대 확관부의 성형면을 형성하는 고정 하형; 상기 고정 하형에 대응하여 상부의 슬라이더에 고정 설치되며, 그 하단면에는 상기 고정 하형의 성형면에 대응하여 성형할 관재의 최대 확관부의 성형면을 형성하는 고정 상형; 상기 고정 하형 상의 최대 확관부의 성형면에 대하여 그 좌우 양측방에 가이드 수단을 통하여 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 상단면 상에는 성형할 관재의 양측부 성형면을 형성하는 양측 가동 하형; 상기 고정 상형 상의 최대 확관부의 성형면에 대하여 그 좌우 양측방에 가이드 수단을 통하여 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 하단면 상에는 상기 양측 가동 하형의 성형면에 대응하여 성형할 관재의 양측부 성형면을 형성하는 양측 가동 상형; 상기 고정 하형과 그 양측의 가동 하형 사이 및 상기 고정 상형과 그 양측의 가동 상형 사이에 각각 개재되어 가동 하형과 가동 상형에 각각 복원력을 제공하는 복원부재; 상기 양측 액압공급장치의 전후진 작동로드에 각각 장착되어 상기 관재의 양측단을 통하여 액압을 충진시킴과 동시에, 상기 양측 가동 하형과 양측 가동 상형이 합형된 상태로 내측을 향하여 슬라이드 구동시킬 수 있도록 이를 지지하는 가동블록을 일체로 형성하는 엑츄얼 피더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템의 측면 구성 단면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템은 금형 내부에 규제된 관재(1)에 대하여 그 양측단에서 양측 액압공급장치(3,5)로부터 액압을 공 급하여 확관 성형시키게 되는데, 상기 관재(1)의 최대 확관부(P1)에서 극소 반경의 성형부(P2)를 갖는 성형품을 생산하게 된다.

이러한 하이드로 포밍 프레스 시스템의 구성은 고정 하형(11)과 고정 상형(13)을 구비한다.

상기 고정 하형(11)은 그 상단면에 성형할 관재(1)의 최대 확관부의 성형면(F1)을 형성하여 하부의 볼스터(15) 상에 고정적으로 설치된다.

상기 고정 상형(13)은 상기 고정 하형(11)의 성형면(F1)에 대응하여 그 하단면에 성형할 관재(1)의 최대 확관부의 성형면(F1)을 형성하여 상부의 슬라이더(17)에 고정적으로 설치된다.

상기 고정 하형(11) 상의 최대 확관부의 성형면(F1)의 좌우 양측방에는 그 폭방향으로 슬라이드 가능하게 좌우 양측의 가동 하형(21,23)이 설치되는데, 상기 양측 가동 하형(21,23)은 그 상단면 상에 성형할 관재(1)의 양측부 성형면(F2)을 형성하여 구성된다.

그리고 상기 고정 상형(13) 상의 최대 확관부의 성형면(F1)의 좌우 양측방에도 그 폭방향으로 슬라이드 가능하게 좌우 양측의 가동 상형(31,33)이 설치되는데, 상기 양측 가동 상형(31,33)의 하단면 상에도 상기 양측 가동 하형(21,23)의 양측부 성형면(F2)에 대응하여 성형할 관재(1)의 양측부 성형면(F2)을 형성하여 구성된다.

여기서, 상기 고정 하형(11)과 양측의 가동 하형(21,23) 및 상기 고정 상형(13)과 양측의 가동 상형(31,33) 사이에는 각각 가이드 수단이 구성된다.

상기 가이드 수단은 상기 고정 하형(11)과 고정 상형(13)의 양측부에 그 폭방향으로 가이드 레일(R)을 형성하고, 이를 따라 상기 양측의 가동 하형(21,23) 및 가동 상형(31,33)을 슬라이드 가능하게 가이드 하도록 상기 가이드 레일(R)에 설치되는 레일 블록(B)을 상기 가동 하형(21,23) 및 가동 상형(31,33)에 일체로 형성하여 구성된다.

상기 고정 하형(11)과 그 양측의 가동 하형(21,23) 사이에는 그 각각의 측부에 스프링 홈(H)을 형성하여 복원 스프링(S)이 하나씩 개재되는데, 상기 복원 스프링(S)은 상기 고정 하형(11)에 대하여 그 양측의 가동 하형(21,23)에 외측방을 향하여 복원력인 탄성력을 제공하게 된다.

또한, 상기 고정 상형(13)과 그 양측의 가동 상형(31,33) 사이에도 그 각각의 측부에 스프링 홈(H)을 형성하여 상기 복원 스프링(S)이 개재되어 상기 고정 상형(13)에 대하여 그 양측의 가동 상형(31,33)에 각각 복원력인 탄성력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 복원 스프링(S)은 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 양측 액압공급장치(3,5)의 전후진 작동로드(7,9)에는 엑츄얼 피더(41,43)가 각각 장착되어 상기 관재(1)의 양측단을 통하여 액압을 충진시킴과 동시에, 축압을 제공하게 된다.

또한, 상기 양측의 엑츄얼 피더(41,43)에는 상기 양측 가동 하형(21,23)과 양측 가동 상형(31,33)이 고정 하형(11)과 고정 상형(13)과 함께, 합형된 상태에 서, 이를 내측으로 슬라이드 구동시킬 수 있도록 이를 밀어주는 가동블록(45,47)을 일체로 형성하여 구성된다.

즉, 상기 양측 가동 상형(31,33) 및 양측 가동 하형(21,23)은 상호 합형된 상태로, 그 내부의 관재(1)가 그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 형성할 제품 형성량만큼 소재유입이 될 때까지 상기 최대 확관부와 연결되는 곡면부로 확관 성형한 후, 상기 양측 액압공급장치(3,5)와 연동하는 가동블럭(45,47)에 의해 내측으로 슬라이드 구동하여 상기 곡면부를 폴딩 성형하여 최대 확관부의 양단을 극소 반경의 성형부로 성형하도록 구동되도록 제어된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 하이드로 포밍 프레스 시스템의 작동을 도 1과 도 2 내지 도 5를 통하여 구체적으로 설명하다.

먼저, 상기 관재(1)는 도 1에 도시된 바와 같은, 하이드로 포밍 프레스의 고정 하형(11) 및 양측 가동 하형(21,23)상에 로딩된다.

이어서 도 2에서와 같이, 상부의 고정 상형(13) 및 그 양측 가동 상형(31,33)이 하강하여 각각 고정 하형(11) 및 양측 가동 하형(21,23)과 합형된다.

이 때, 상기 양측 가동 상형(31,33)과 이와 합형되는 양측 가동 하형(21,23)은 각각 상기 고정 상형(13) 및 고정 하형(11)으로부터 일정거리(l) 이격된 상태를 이룬다.

이러한 상태에서, 도 3에서와 같이, 상기 양측의 엑츄얼 피더(41,43)는 각각의 액압공급장치(3,5)의 전후진 작동로드(7,9)가 전진 구동함에 따라 상기 관재(1)의 양단부에 끼워져 설치된다.

이어서, 상기 양측의 액압공급장치(3,5)는, 도 4에서와 같이, 양측의 엑츄얼 피더(41,43)를 통하여 관재(1)의 내부에 액압을 공급하여 이를 확관 성형시키게 된다.

이 때, 상기 관재(1)는 그 최대 확관부(P1)를 이루는 고정 상형(13) 및 고정 하형(11)의 성형면(F1) 양단으로부터 상기 일정거리(l) 이격된 양측 가동 상형(31,33) 및 양측 가동 하형(21,23)의 양측부 성형면(F2)까지 최대 확관부(P1)와 연결되는 곡면부(P3)를 형성하면서 확관된다.

즉, 상기 곡면부(P3)는 상기 최대 확관부(P1)에서 극소 반경의 성형부(P2)를 갖는 성형품의 제품 형성량 정도로 소재유입이 되어 형성된다.

이와 같이, 상기 관재(1)가 액압에 의해 상기 곡면부(P3)를 포함하는 확관 성형이 완료된 상태에서는, 도 5에서와 같이, 양측 액압공급장치(3,5)의 전후진 작동로드(7,9)가 2단계로 전진하여 가동블럭(45,47)을 통하여 상호 합형된 양측 가동 상형(31,33) 및 양측 가동 하형(21,23)을 각각 내측으로 밀게 된다.

이에 따라, 상기 양측 가동 상형(31,33) 및 양측 가동 하형(21,23)은 상기에서 관재(1)의 최대 확관부(P1)와 연결되는 곡면부(P3)를 내측으로 절곡시켜 폴딩(접음; FOLDING) 성형하게 된다.

즉, 상기 양측 가동 상형(31,33) 및 양측 가동 하형(21,23)의 폴딩 성형 작동에 의해 별도의 소재유입 없이도 상기 관재(1)의 곡면부(P3)를 최대 확관부(P1) 양단부에 극소 반경의 성형부(P2)로 성형하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이드로 포밍 프레스 시스템에 의하면, 관재의 확관 성형 시에, 그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 갖는 성형품을 생산하는 경우, 일단 제품 형성량 정도로 충분한 소재유입이 되도록 최대 확관부와 연결되는 곡면부를 확관 성형한 후, 상기 곡면부를 가동하는 가동 상형 및 가동 하형을 이용하여 폴딩(접음; FOLDING) 작업하여 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 미려하게 성형할 수 있는 효과가 있다.

따라서 종래 관재의 액압에 의한 확관만으로는 상기 극소 반경부에 소재유입이 충분하지 못하여 발생하던 관재의 두께 차이나, 크랙이 발생 등의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

Claims

금형 내부에 규제된 관재에 대하여 그 양측단에서 양측 액압공급장치로부터 액압을 공급하여 확관 성형시키는 하이드로 포밍 프레스 시스템에 있어서,

하부의 볼스터 상에 고정 설치되며, 그 상단면에는 성형할 관재의 최대 확관부의 성형면을 형성하는 고정 하형;

상기 고정 하형에 대응하여 상부의 슬라이더에 고정 설치되며, 그 하단면에는 상기 고정 하형의 성형면에 대응하여 성형할 관재의 최대 확관부의 성형면을 형성하는 고정 상형;

상기 고정 하형 상의 최대 확관부의 성형면에 대하여 그 좌우 양측방에 가이드 수단을 통하여 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 상단면 상에는 성형할 관재의 양측부 성형면을 형성하는 양측 가동 하형;

상기 고정 상형 상의 최대 확관부의 성형면에 대하여 그 좌우 양측방에 가이드 수단을 통하여 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 하단면 상에는 상기 양측 가동 하형의 성형면에 대응하여 성형할 관재의 양측부 성형면을 형성하는 양측 가동 상형;

상기 고정 하형과 그 양측의 가동 하형 사이 및 상기 고정 상형과 그 양측의 가동 상형 사이에 각각 개재되어 가동 하형과 가동 상형에 각각 복원력을 제공하는 복원부재;

상기 양측 액압공급장치의 전후진 작동로드에 각각 장착되어 상기 관재의 양 측단을 통하여 액압을 충진시킴과 동시에, 상기 양측 가동 하형과 양측 가동 상형이 합형된 상태로 내측을 향하여 슬라이드 구동시킬 수 있도록 이를 지지하는 가동블록을 일체로 형성하는 엑츄얼 피더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 각각의 가이드 수단은

상기 고정 하형 및 고정 상형에 가이드 레일을 형성하고, 이를 따라 상기 가동 하형 및 가동 상형을 슬라이드 가능하게 가이드 하도록 상기 가동 하형 및 가동 상형에 일체로 형성되는 레일 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 복원부재는

코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템
청구항 1에 있어서, 상기 가동블록은

상기 양측 가동 하형과 양측 가동 상형이 상호 합형된 상태에서, 그 외측단을 내측으로 밀도록 상기 액압공급장치의 전후진 작동로드와 연동하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템.
금형 내부에 규제된 관재에 대하여 그 양측단에서 양측 액압공급장치로부터 액압을 공급하여 확관 성형시키는 하이드로 포밍 프레스 시스템에 있어서,

그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 갖는 성형품을 생산하기 위하여;

성형할 관재의 최대 확관부의 성형면을 상단면에 형성하여 하부의 볼스터 상에 고정 설치되는 고정 하형;

상기 고정 하형의 성형면에 대응하여 성형할 관재의 최대 확관부의 성형면을 하단면에 형성하여 상부의 슬라이더에 고정 설치되는 고정 상형;

상기 고정 하형 상의 최대 확관부의 성형면의 좌우 양측방에 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 상단면 상에는 성형할 관재의 양측부 성형면을 형성하는 양측 가동 하형;

상기 고정 상형 상의 최대 확관부의 성형면의 좌우 양측방에 폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 하단면 상에는 상기 양측 가동 하형의 양측부 성형면에 대응하여 성형할 관재의 양측부 성형면을 형성하는 양측 가동 상형;

상기 고정 하형과 그 양측의 가동 하형 사이 및 상기 고정 상형과 그 양측의 가동 상형 사이에 각각 개재되어 가동 하형과 가동 상형에 각각 복원력을 제공하는 복원 스프링;

상기 양측 액압공급장치의 전후진 작동로드에 각각 장착되어 상기 관재의 양측단을 통하여 액압을 충진시킴과 동시에, 상기 양측 가동 하형과 양측 가동 상형이 합형된 상태에서, 이를 내측으로 슬라이드 구동시킬 수 있도록 이를 밀어주는 가동블록을 일체로 형성하는 엑츄얼 피더;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이 드로 포밍 프레스 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 양측 가동 상형 및 양측 가동 하형은

상호 합형된 상태로, 그 내부의 관재가 그 최대 확관부에서 극소 반경의 성형부를 형성할 제품 형성량만큼 소재유입이 될 때까지 상기 최대 확관부와 연결되는 곡면부로 확관 성형한 후, 상기 양측 액압공급장치와 연동하는 가동블럭에 의해 내측으로 슬라이드 구동하여 상기 곡면부를 폴딩 성형하여 최대 확관부의 양단을 극소 반경의 성형부로 성형하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 고정 하형과 양측의 가동 하형 및 상기 고정 상형과 양측의 가동 상형 사이에는

상기 고정 하형과 고정 상형의 양측부에 폭방향으로 가이드 레일을 형성하고, 이를 따라 상기 양측의 가동 하형 및 가동 상형을 슬라이드 가능하게 가이드 하도록 상기 가동 하형 및 가동 상형에 일체로 형성되는 레일 블록으로 구성되는 가이드 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 복원 스프링은

코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 프레스 시스템.