KR100626107B1

KR100626107B1 - 하이드로 포밍 장치

Info

Publication number: KR100626107B1
Application number: KR1020050065927A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 류성지
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2006-09-20

Abstract

본 발명은 하이드로 포밍 금형 내부에 유압에 의해 작동하는 트림스틸을 추가 구성하여 일측을 따라 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재의 하이드로 포밍 성형과 함께, 그 플랜지부의 일측에 대하여 트림(TRIM) 성형을 동시에 수행할 수 있도록 하는 하이드로 포밍 장치를 제공한다.

하이드로 포밍, 엑츄얼 펀치, 트림스틸

Description

하이드로 포밍 장치{A HYDRO-FORMING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 장치의 측 단면 구성도이다.

(단, 도 1은 도 2의 B-B 선에 따른 단면도)

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 3 내지 도 5 및 도 7은 도 1의 A-A 선에 따른 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 장치의 각 단계별 작동 상태도이다.

도 6은 도 5의 C-C 선에 따른 하이드로 포밍 장치의 측 단면 구성도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 장치에 의한 단계별 공정 블록도이다.

도 9와 도 10은 본 발명에 적용되는 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재의 성형 전후의 사시도이다.

본 발명은 하이드로 포밍 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일측을 따라 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재의 하이드로 포밍 성형과 함께, 그 플랜지부의 일측에 대하여 트림(TRIM) 성형을 동시에 수행할 수 있도록 하는 하이드 로 포밍 장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로 포밍(HYDRO-FORMING)은 상온(10℃~30℃)에서 액압(hydraulic pressure)을 이용하여 튜브재(관재)를 확관 성형하는 기계 판금의 특수 가공법 중의 하나로써, 자동차 산업 등에서 크고 작은 단품패널의 조합으로 이루어지는 프레스 생산품의 경량화 및 성형 원가의 절감에 효과가 크다.

상기한 바와 같은 하이드로 포밍(HYDRO-FORMING)에 적용되는 튜브재에 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 성형법은 먼저 하이드로 포밍 장치의 하형 상에 상기 튜브재를 로딩하고, 상형과 하형이 합형된 상태에서, 상기 튜브재의 양단에 각각 배치되는 축방향 공급장치에 의해 엑츄얼 펀치가 상기 튜브재의 양단을 향하여 진행되어 시일링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 금형의 합형 및 엑츄얼 펀치의 장착을 완료하게 된다.

이와 같은 상태로 상기 엑츄얼 펀치는 자체 축압과 함께, 상기 튜브재 내부로 액압을 공급하여 내부에서 상형과 하형에 각각 형성된 성형면을 따라 상기 튜브재를 확관 성형시킴으로써, 액압 성형을 이루게 된다.

그런데, 상기한 종래의 하이드로 포밍 장치는 단순히 튜브재를 액압에 의해 정해진 형상으로 확관 성형하기 위한 것으로, 도 9에서 도시한 바와 같이, 일측의 길이방향을 따라 일정두께의 플랜지부(F)를 갖는 격막(3)형 알루미늄 압출재(1)를, 도 10에서 도시한 바와 같은 루프 사이드 레일(100)의 형상으로 성형하기 위해서는 상기의 압출재(1)를 벤딩하여 종래 하이드로 포밍 장치를 통하여 액압 성형을 완료한 후, 다시 별도의 트림용 프레스 장치에서 그 플랜지부(F)의 일측을 절단하는 트림 성형공정이 추가로 요구되며, 이로 인해 추가 금형 제작비의 발생 및 가공시간의 증가로 제작단가를 상승시키는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 하이드로 포밍 금형 내부에 유압에 의해 작동하는 트림스틸을 추가 구성하여 일측을 따라 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재의 하이드로 포밍 성형과 함께, 그 플랜지부의 일측에 대하여 트림(TRIM) 성형을 동시에 수행할 수 있도록 하는 하이드로 포밍 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이드로 포밍 장치는 상형다이와 하형다이 상에 각각 설치된 상태로, 길이방향을 따라 일측에 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재를 정해진 형상으로 확관 성형하도록 단면상에 성형면을 형성하여 상기 압출재의 상하부에서 이를 가압하는 상형 및 하형과; 상기 압출재의 양단에서 엑츄얼 펀치를 통하여 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 액압을 제공하는 양측 액압 실린더를 포함하는 하이드로 포밍 장치에 있어서,

상기 상형 및 하형의 각 성형면 일측방에는 상기 압출재의 액압에 의한 확관 성형과 함께, 상기 압출재의 플랜지부 일측을 유압에 의해 절단하는 트림유닛을 포함한다.

상기 트림유닛은 상기 압출재의 플랜지부가 안착되는 하형의 성형면 측부 일측에 홈으로 형성되는 스틸 작동홈; 상기 스틸 작동홈에 대응하여 상기 상형의 성형면 측부 일측으로부터 상형다이의 내부로 장착홀을 형성하고, 상기 스틸 작동홈에 대하여 작동하도록 상기 장착홀 내부 선단에 배치되는 트림스틸; 상기 장착홀 내부에 배치되어 그 후단부가 상부 슬라이더에 고정되고, 그 작동로드는 상기 트림스틸의 후면에 연결되어 트림스틸을 전후진 구동시키는 구동실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 스틸 작동홈의 내단면 일측에는 금형의 외부로 연결되는 벤트홀이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 트림스틸은 그 트림면이 일정각으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동실린더는 그 작동압을 유압으로 하는 유압실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 장치의 측 단면 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다. 단, 도 1은 도 2의 B-B 선에 따른 단면도이다.

상기 도면을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 하이드로 포밍 장치의 구성을 살펴본다.

본 발명의 하이드로 포밍 장치는 상기 도 9에서 언급한 바와 같이, 길이방향을 따라 일측에 플랜지부(F)를 갖는 격막형 알루미늄 압출재(1)(이하, 압출재라고 칭함)를 액압을 이용하여 정해진 형상으로 확관 성형한 이후에, 상기 압출재(1)의 플랜지부(F) 일측을 유압에 의해 절단하는 트림기능 동시에 수행할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명 하이드로 포밍 장치는 프레스 장비(미도시)의 하부 볼스터(5) 상의 하형다이(7)에 설치되는 하형(9)과 그 상부에서 슬라이더(11) 상의 상형다이(13)에 설치되어 상기 슬라이더(11)에 의해 하부로 진행하여 상기 하형(9)과 함께 상기 압출재(1)를 가압하여 지지하는 상형(15)이 구비된다.

그리고 상기 압출재(1)의 양단에 대응하여 상기 하형(9)의 양측부에는 각각 좌,우측 액압 실린더가(17,19)가 각각 엑츄얼 펀치(21,23)를 장착한 상태로 하형(9)을 기준으로 배치되어 상기 압출재(1)의 양단에 상기 엑츄얼 펀치(21,23)를 끼워 각각 축방향으로 축압(axial compress) 및 액압을 공급할 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 상형(15) 및 하형(9)은 각 하부 및 상부 단면상에 확관 성형할 성형면(25,27)을 형성하며, 상기 양측의 엑츄얼 펀치(21,23)는 상기 양측 액압 실린더(17,19)의 각 작동로드(29,31) 선단에 장착된다.

또한, 상기 양측의 엑츄얼 펀치(21,23) 중에서, 좌측의 엑츄얼 펀치(21)는 그 몸체부 내부에 액압 토출구(33)를 형성하여 상기 압출재(1) 내부에 액압을 공급할 수 있도록 구성된다.

이러한 하이드로 포밍 장치의 상기 상형(15) 및 하형(9)의 각 성형면(25,27) 일측방에는 상기 압출재(1)의 플랜지부(F) 일측을 유압에 의해 절단하는 트림유닛을 구비한다.

상기 트림유닛의 구성을 구체적으로 살펴보면, 상기 압출재(1)의 플랜지부(F)가 안착되는 하형(9)의 성형면(27) 측부 일측에는 절단할 플랜지부(F)의 사이즈에 해당하는 홈으로 이루어지는 스틸 작동홈(35)이 형성된다.

그리고 상기 스틸 작동홈(35)에 대응하여 상기 상형(15)과 상형다이(13)에는 상형(15)의 성형면(25) 측부 일측으로부터 상형다이(13)의 내부로 장착홀(37)이 형성된다.

상기 장착홀(37) 내에는 상기 스틸 작동홈(35)에 대하여 삽입 이탈 작동하도록 그 내부 선단에 트림스틸(39)이 배치된다.

또한, 상기 장착홀(37) 내부에는 구동실린더(41)가 배치되는데, 상기 구동실린더(41)는 그 후단부가 상부 슬라이더(11)에 고정되고, 그 작동로드(43)는 상기 트림스틸(39)의 후면에 연결되어 트림스틸(39)을 전후진 구동시키도록 구성된다.

여기서, 상기 스틸 작동홈(35)의 내단면 일측에는 금형의 외부로 연결되는 벤트홀(45)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 트림스틸(39)은 그 트림면(47)이 일정각(θ)으로 경사지게 형성 하여 상형(15) 및 하형(9)이 합형 후, 확관 성형이 완료되는 동안, 상기 트림스틸(39)에 의한 플랜지부(F)의 변형을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 트림스틸(39)의 트림면(47)이 갖는 일정각(θ)은 상기 압출재(1)에 대한 플랜지부(F)의 초기각으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 구동실린더(41)는 그 작동압을 유압으로 하는 유압실린더로 이루어지는 것이 바람직하며, 이러한 구동실린더(41)의 작동압 공급은 유압펌프에 의해 발생되는 유압을 레귤레이터를 통하여 정압으로 형성한 후, 솔레노이드 밸브에 의해 그 공급을 조절하는 일반적인 유압 공급 시스템을 적용할 수 있으며, 이러한 유압 공급원리의 상세한 설명은 생략한다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 하이드로 포밍 장치의 작동을 도 3 내지 도 7과 도 8의 단계별 공정 블록도를 통하여 설명한다.

먼저, 도 3에서 도시한 바와 같이, 하형(9)상의 성형면(17) 상에 상기 플랜지부(F)를 갖는 압출재(1)를 로딩시킨다. 이 때, 상기 플랜지부(F)는 하형(9)의 성형면(27) 외측부에 대응하게 된다.(S1)

이와 같이, 압출재(1)가 하형(9) 상에 로딩된 후에는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상부 슬라이더(11)의 구동에 의해 상형(15)이 하강하여 하형(9)과 합형된 상태가 된다.

이 때, 상기 압출재(1)는 상형(15)과 하형(9)이 합형되는 과정에서 각 성형면(25,27)의 형상에 따라 프리벤딩(Pre-bending)이 이루어져 확관성형을 위한 자리를 잡게 되며, 상기 압출재(1)의 플랜지부(F) 일측은 상기 트림스틸(39)의 트림면 (47)과 접촉된 상태가 된다.(S2)

이와 같이, 상기 압출재(1)가 상형(15)과 하형(9) 사이에 로딩되면, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 압출재(1)의 양단에 각각 배치되는 액압 실린더(17,19)가 축방향으로 양측의 엑츄얼 펀치(21,23)를 진행시켜 시일링(sealing)과 동시에, 축압(axial compress)을 가하여 양측 엑츄얼 펀치(21,23)의 장착을 완료하게 된다.(S3)

이 때, 상기 엑츄얼 펀치(21,23)는 그 각각의 소켓부가 상기 압출재(1)의 양단부를 통하여 삽입되어 실링되며, 이러한 상태로 도 5에서와 같이, 상기 양측 엑츄얼 펀치(21,23)의 축압과 함께, 상기 좌측의 엑츄얼 펀치(21)를 통하여 압출재(1)의 내부로 액압을 공급하여 내부에서 상형(15)과 하형(9)에 각각 형성된 성형면(15,17)을 따라 상기 압출재(1)를 확관 성형시킴으로써, 액압 성형을 이루게 된다.(S4)

이 때, 상기 액압은, 상기 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기 좌측 엑츄얼 펀치(21)의 액압 토출구(33)를 통하여 압출재(1) 내부로 공급되는데, 상기 압출재(1) 내부로 공급된 액압은 격막(3)을 기준으로 양측에 동일한 면압력으로 작동하게 된다.

상기와 같이, 압출재(1)가 액압에 의한 확관성형이 완료된 후에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 구동실린더(41)에 유압이 공급되어 트림스틸(39)을 스틸 작동홈(35) 측으로 하강 전진시키게 된다.

이에 따라, 상기 압출재(1)는 그 플랜지부(F)의 일측이 절단되어 트림성형이 이루어지게 되며, 스크랩(49)은 상기 스틸 작동홈(35)으로 떨어지게 된다.(S5)

따라서, 상기 압출재(1)의 액압에 의한 확관성형이 완료된 이후, 유압에 의한 트림성형이 모두 완료되면, 하형(9)으로부터 상형(15)을 이형시킨 후, 성형품을 취출하게 된다.(S6)

즉, 도 10에서 도시한 바와 같은, 루프 사이드 레일(100) 등의 플랜지부(F)를 갖는 성형품을 얻을 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이드로 포밍 장치에 의하면, 하이드로 포밍 금형 내부에 유압에 의해 작동하는 트림스틸을 추가 구성하여 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재의 하이드로 포밍 성형과 함께, 그 플랜지부의 일측에 대하여 트림(TRIM) 성형을 동시에 수행함으로써, 별도의 트림용 프레스 장치에 의한 플랜지부의 트림 성형공정을 배제할 수 있으며, 이로 인해 추가 금형 제작비 및 가공시간을 최소화하여 제작단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 다양한 형상의 플랜지를 갖는 확관 성형품을 생산할 수 있으며, 금형의 운용면에서 다양한 활용이 가능한 효과가 있다.

Claims

상형다이와 하형다이 상에 각각 설치된 상태로, 길이방향을 따라 일측에 플랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재를 정해진 형상으로 확관 성형하도록 단면상에 성형면을 형성하여 상기 압출재의 상하부에서 이를 가압하는 상형 및 하형과; 상기 압출재의 양단에서 엑츄얼 펀치를 통하여 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 액압을 제공하는 양측 액압 실린더를 포함하는 하이드로 포밍 장치에 있어서,

상기 상형 및 하형의 각 성형면 일측방에는 상기 압출재의 액압에 의한 확관 성형과 함께, 상기 압출재의 플랜지부 일측을 유압에 의해 절단하는 트림유닛을 포함하는 하이드로 포밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 트림유닛은

상기 압출재의 플랜지부가 안착되는 하형의 성형면 측부 일측에 홈으로 형성되는 스틸 작동홈;

상기 스틸 작동홈에 대응하여 상기 상형의 성형면 측부 일측으로부터 상형다이의 내부로 장착홀을 형성하고, 상기 스틸 작동홈에 대하여 작동하도록 상기 장착홀 내부 선단에 배치되는 트림스틸;

상기 장착홀 내부에 배치되어 그 후단부가 상부 슬라이더에 고정되고, 그 작 동로드는 상기 트림스틸의 후면에 연결되어 트림스틸을 전후진 구동시키는 구동실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제2항에 있어서,

상기 스틸 작동홈의 내단면 일측에는 금형의 외부로 연결되는 벤트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제2항에 있어서,

상기 트림스틸은 그 트림면이 일정각으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제2항에 있어서,

상기 구동실린더는 그 작동압을 유압으로 하는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제1항에 있어서,

상기 트림유닛은 그 작동시점이 상기 압출재의 액압에 의한 확관성형이 완료된 이후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
상형다이와 하형다이 상에 각각 설치된 상태로, 길이방향을 따라 일측에 플 랜지부를 갖는 격막형 알루미늄 압출재를 정해진 형상으로 확관 성형하도록 단면상에 성형면을 형성하여 상기 압출재의 상하부에서 이를 가압하는 상형 및 하형과; 상기 압출재의 양단에서 엑츄얼 펀치를 통하여 축방향으로 이를 가압하여 축압을 제공함과 동시에, 확관을 위한 액압을 제공하는 양측 액압 실린더를 포함하는 하이드로 포밍 장치에 있어서,

상기 압출재의 플랜지부가 안착되는 하형의 성형면 측부 일측에 홈으로 형성되는 스틸 작동홈;

상기 스틸 작동홈에 대응하여 상기 상형의 성형면 측부 일측으로부터 상형다이의 내부로 장착홀을 형성하고, 상기 스틸 작동홈에 대하여 작동하도록 상기 장착홀 내부 선단에 배치되는 트림스틸; 및

상기 장착홀 내부에 배치되어 그 후단부가 상부 슬라이더에 고정되고, 그 작동로드는 상기 트림스틸의 후면에 연결되어 트림스틸을 전후진 구동시키는 구동실린더;를 포함하여 상기 압출재의 액압에 의한 확관성형 이후에, 그 플랜지부의 일측을 절단하여 트림성형을 이루는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제7항에 있어서,

상기 스틸 작동홈의 내단면 일측에는 금형의 외부로 연결되는 벤트홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제7항에 있어서,

상기 트림스틸은 그 트림면이 일정각으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.
제7항에 있어서,

상기 구동실린더는 그 작동압을 유압으로 하는 유압실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이드로 포밍 장치.