KR100632763B1

KR100632763B1 - 프레스 성형용 금형 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100632763B1
Application number: KR1020040021475A
Authority: KR
Inventors: 구로까와다까노리; 후까야가즈오; 이찌까와다까히로; 요네다다까시게; 미나미다께또시
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤; 데이꼬꾸 구로무 가부시키가이샤
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US20040194527A1; EP1466679A3; US7340934B2; DE602004007566D1; CN1269589C; EP1466679B1; DE602004007566T2; JP3983194B2; KR20040086755A; EP1466679A2; CN1533855A; JP2004298954A

Abstract

펀치에 대응하는 형상의 오목부를 성형 몰드의 성형면에 갖고, 이 성형면 상에 놓여진 워크를, 오목부의 주변에서 패드로 누르면서 펀치로 가압함으로써 프레스 성형하는 프레스 성형용 금형으로, 오목부 주위의 적어도 패드로 워크를 누르는 부위에 대해, 입상 도금 처리에 의해 형성된 미소 요철층이 패드와 성형 몰드의 적어도 일방에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형. 바람직하게는 미소 요철층은 평균하여 높이 0.01∼0.06㎜ 의 요철을 갖고, 규불화크롬 도금액을 사용하여 형성된다.

Description

프레스 성형용 금형 및 그 제조방법 {PRESS MOLDING DIE AND MANUFACTURING METHOD OF SAME}

도 1 은 프레스 성형시에 있어서의 본 발명의 프레스 성형용 금형의 단면도이다.

도 2 는 미소 요철층의 일 태양을 도시하는 단면도이다.

도 3A 는 성형몰드의 오목부 및 그 주위에 형성되는 홈의 태양을 나타내는 상면도이다.

도 3B 는 성형몰드의 오목부 및 그 주위에 형성되는 홈의 다른 태양을 나타내는 상면도이다.

도 4 는 실시예 1 에서 형성한 미소 요철층의 현미경사진이다.

도 5 는 도 4 의 현미경 사진의 모식도이다.

도 6 은 실시예 2 에서 형성한 미소 요철층의 현미경사진이다.

도 7 은 도 6 의 현미경 사진의 모식도이다.

본 발명은 프레스 성형시에 발생되는 워크의 이동을 방지할 수 있는 프레스 성형용 금형 및 그 제조방법에 관한 것이다.

판형의 워크를 프레스 성형하는데에는 소정 형상의 오목부를 갖는 성형 몰드의 성형면 상에 워크를 놓는다. 이 오목부의 주변에서 워크를 패드에 의해 이 성형 몰드로 밀어대어 고정한다. 그리고 이 오목부에 대응하는 형상을 가진 펀치를 가압하여 워크를 소성 변형시킨다. 이와 같은 프레스 성형으로 문제가 되는 것은, 이 오목부내로 워크가 이동하는, 소위 어긋남이 발생하는 것이다. 어긋남은 성형하여 얻어지는 프레스 성형품의 정밀도, 프레스 성형품의 표면품질 등에 영향을 준다. 나아가서는 성형 몰드 및 펀치의 수명을 단축시켜 보수에 필요한 비용을 상승시킨다.

워크의 이동을 방지하는 수단의 하나로서, 프레스성형시에 패드의 가압력을 높이는 것을 들 수 있다. 그러나 패드의 누름력은, 워크의 이동방향에 대해 수직인 방향으로 작용하므로, 이동을 방지하는데에는 팽대한 누름력을 가할 필요가 있다. 또 워크의 이동을 실질적으로 전부 방지하는 것은 불가능하였다. 또 성형 몰드와 패드 사이의 간격을 엄밀하게 관리하는 것에 의해서도 워크의 이동을 방지할 수 있다. 그러나 이와 같은 관리는 금형구조의 복잡화나 조절작업의 숙련을 필요로 하고, 금형 생산 비용의 상승도 초래한다.

관련기술로서 일본 공개특허공보 평3-268808호에 개시되는 바와 같은 금속의 냉간가공이나 프레스 가공시에 발생되는 베이킹 흠을 억제하는 것, 및 이 베이킹 흠 발생방지를 위해 사용하는 윤활유에 의해 발생되는 슬립을 방지하는 것을 목적으로 한 금속가공용 공구가 알려져 있다. 이 금속가공용 공구는, 평활한 표면 에 다수개의 작은 오목부를 형성한 소성가공용 공구로, 상기 각각의 오목부의 크기가 직경 5∼50㎛ 이고 깊이 0.5∼5㎛ 이다. 이들 오목부의 합계 면적이 오목부를 형성하기 전의 공구 표면의 면적에 대해 5∼50% 이다.

본 발명은 프레스 성형시에 발생되는 금형 오목부내로의 워크의 이동을 방지할 수 있고, 또한 간단한 구성이면서 저렴한 프레스 성형용 금형 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 관련되는 프레스 성형용 금형이 제공된다. 이 프레스 성형용 금형은, 워크를 누르는 펀치와, 상기 워크를 놓는 성형면과 이 성형면에 형성되어 상기 펀치에 대응하는 형상을 갖는 오목부를 구비하는 성형 몰드와, 상기 성형면 상에 놓여진 워크 중 상기 오목부 주위의 부위를 누르는 패드를 갖고, 상기 패드의 워크를 누르는 부위와, 이 누르는 부위에 대응하는 상기 성형면의 부위와의 적어도 일방에 미소 요철층이 입상 도금 처리에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 다른 태양으로서 프레스 성형용 금형의 제조방법이 제공된다. 이 제조방법은 워크를 누르는 펀치와, 상기 워크를 놓는 성형면과 이 성형면에 형성되어 상기 펀치에 대응하는 형상을 갖는 오목부를 구비하는 성형몰드와, 상기 성형면 상에 놓여진 워크 중 상기 오목부 주위의 부위를 누르는 패드를 갖는 프레스 성형용 금형에 있어서, 상기 패드의 워크를 누르는 부위와, 이 누르는 부위에 대응 하는 상기 성형면의 부위와의 적어도 일방에 미소 요철층을 입상 도금 처리에 의해 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 프레스 성형용 금형 및 그 제조방법에 의하면, 오목부 주위의 패드와 성형 몰드의 적어도 일방에 미소 요철층을 형성함으로써, 이 미소 요철층의 요철이 워크와 걸려 걸어맞춰진다. 그 결과, 워크의 오목부내로의 이동을 방지할 수 있다.

상기 프레스 성형용 금형 및 그 제조방법에 있어서는, 미소 요철층의 요철의 평균높이를 0.01∼0.06㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 미소 요철층의 요철의 높이를 상기 범위내로 함으로써, 프레스 성형품의 외관품질을 손상시키지 않고, 워크의 이동을 방지할 수 있다.

또 상기 프레스 성형용 금형 및 제조방법에 있어서는, 입상 도금처리는 규불화크롬 도금액을 사용하여 실행되는 것이 바람직하다.

또 이 경우에 있어서, 규불화크롬 도금액은, 1L당 무수크롬산 200∼300g, 규불화나트륨 1∼8g, 및 황산 0.5∼1.5g 을 함유하고, 입상 도금 처리는 도금액 온도 40∼50℃, 전류밀도 100∼150A/dm², 및 도금시간 3∼10분의 조건에서 실행되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면 볼록부의 높이, 경도 등의 요건을 만족한 미소 요철층을 형성할 수 있다.

또 상기 프레스 성형용 금형 및 제조방법에 있어서는, 상기 성형면에는, 서로 평행한 복수개의 홈과, 서로 평행한 복수개의 다른 홈이 서로 다른 방향으로 연장되어 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면 확실하게 워크의 이동을 방지할 수 있다.

발명의 실시형태

도 1 은 본 발명의 프레스 성형용 금형의 모식도이다. 이 프레스 성형용 금형은 성형 몰드 (1) 와, 패드 (2) 와, 펀치 (3) 로 이루어지고, 판형의 워크 (4) 를 프레스 성형하는 것이다. 이 프레스 성형용 금형에서는 성형 몰드 (1) 의 성형면측에 펀치 (3) 에 대응하는 형상의 오목부 (5) 가 형성된다. 성형면 상에 놓여진 워크 (4) 는 오목부 (5) 의 주위에서 패드 (2) 에 의해 성형 몰드 (1) 에 눌려 부착되어 고정된다. 여기에서 본 발명의 프레스 성형용 금형의 특징은, 패드 (2) 에 의해 워크 (4) 를 누르는 부위에 있어서, 패드 (2) 와 성형 몰드 (1) 의 어느 일방에 입상 도금 처리에 의해 미소 요철층 (6) 이 형성되어 있는 것이다.

이 장치에 있어서, 패드 (2) 에서의 누름에 의해 성형 몰드 (1) 와 패드 (2) 에 의해 워크 (4) 를 사이에 끼우면, 이 누름력으로 미소 요철층 (6) 의 요철이 워크 (4) 를 변형시킨다. 이 때의 변형이 워크 (4) 의 이동방향에 대해 수직 방향에 대한 저항이 된다. 본 발명의 프레스 성형용 금형에서는, 워크 (4) 가 성형 몰드 (1) 와 미소 요철층 (6) 의 볼록부에서만 접촉한다. 이 때문에 미소 요철층 (6) 을 갖지 않은 것과 비교하면, 패드 (2) 로 누르는 누름력은 동일하더라도, 워크 (4) 에 가해지는 단위면적당의 누름력은 미소 요철층 (6) 을 갖지 않은 경우보다도 커진다. 그 결과, 워크 (4) 의 이동을 유효하게 방지할 수 있다.

미소 요철층 (6) 의 요철의 두께는 0.01∼0.06㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 요철의 두께가 0.01㎜ 미만에서는 미소 요철층 (6) 에 의한 슬라이딩 저항 효과가 적절하게 나타나지 않는다. 또 요철의 높이가 0.06㎜ 를 초과하면 워크 성형후에 성형면에 도장을 실시하여도 육안으로 볼 수 있는 정도의 큰 전사 흠이 남아 외관품질상 바람직하지 않다.

미소 요철층 (6) 은 입상 도금 처리에 의해 형성된다. 입상 도금 처리란, 도금 면에 높은 경도를 갖는 거대한 입상의 금속을 성장시키는 도금 처리이다. 이 도금처리에 필요한 조건에는 도금액 온도, 전류밀도 등이 있다. 또 도금 처리는 바람직하게는 규불화크롬 도금액을 사용하여 실행된다.

상기 규불화크롬 도금액의 조성은 바람직하게는 1L당 무수크롬산 200∼300g, 규불화나트륨 1∼8g, 및 황산 0.5∼1.5g 을 함유하는 것이다. 그리고 이 도금액을 사용하여, 도금액온도 40∼50℃, 전류밀도 100∼150A/dm², 및 도금시간 3∼10분의 조건에서 도금처리를 실행하는 것이 바람직하다. 이와 같은 도금 처리에 의해 얻어지는 미소요철층 (6) 의 물성은 예를 들면, 도금두께 10∼40㎛, 도금경도 1000∼1100HV, 도금 입상 직경 10∼30㎛, 표면조도 10∼30㎛Ry 가 된다. 또 프레스 성형용 금형에 대한 밀착력도 크다. 이상으로부터 프레스 성형용 금형에 형성하는 미소 요철층 (6) 으로서 요구되는 특성을 충분히 만족한다.

미소요철층 (6)을 형성하기 위한 입상 도금 처리는 통상의 도금처리와 동일한 공정으로 실행할 수 있다. 즉, 처음에 입상 도금처리를 실시하는 프레스 성 형용 금형의 표면을 탈지하고, 입상 도금 처리를 실행하지 않은 표면을 마스킹한다. 이어서 프레스 성형용 금형을 지그에 세트하고, 또 양극 및 음극을 세트한다. 그 후, 예를 들면 상기 조성을 갖는 규불화크롬 도금액에 침지한다. 소정 시간의 통전을 실행하고, 프레스 성형용 금형을 도금액으로부터 취출하여, 수세, 지그의 제거를 실행하고, 그리고 건조하면 입상 도금 처리에 의해 미소 요철층 (6) 이 형성된다.

또 미소 요철층 (6) 은 도 2 에 나타내는 바와 같이 복수의 도금층으로 구성할 수도 있다. 도 2 에 도시하는 태양에서는, 평활한 하측 도금층 (71) 과, 입상 도금처리에 의해 형성되어 요철을 가진 상측 도금층 (72) 으로 이루어진다. 미소 요철층 (6) 을 2개의 도금층으로 구성함으로써, 입상 도금처리만으로 형성한 경우보다도, 프레스 성형용 금형이나 미소 요철층 (6) 의 내구성을 향상시킬 수 있다.

프레스 성형용 금형의 성형면에는 미소 요철층 (6) 에 추가하여 통상의 기계가공에 의해 형성한 홈을 형성할 수도 있다. 이 홈은, 서로 평행한 복수개의 홈과, 서로 평행한 복수개의 다른 홈을, 서로 다른 방향으로 연장하여 형성하여 이루어진다. 워크 (4) 의 이동방향과 평행한 방향으로 연장 형성한 홈은 워크 (4) 의 이동에 대해 약간의 저항밖에 갖지 않는다. 따라서 이 홈은 워크 (4) 의 이동방향에 대략 수직인 방향으로 연장 형성하는 것이 바람직하다.

홈을 형성하는 구체적인 태양을, 오목부 (5) 를 중심으로 한 성형 몰드 (1) 의 상면도인 도 3 에서 도시한다. 도 3A 에서 도시하는 태양에서는, 서로 직교 하는 세로홈 (81) 및 가로홈 (82) 이 성형 몰드 (1) 의 성형면에 형성되어 있다. 각 홈의 간격은 예를 들면 2㎜ 이다. 한편, 도 3B 에서 도시하는 태양에서는, 홈 (83) 은 오목부 (5) 의 외주의 형상과 유사한 형상을 갖고, 오목부 (5) 의 주위에 환형으로 형성되어 있다. 워크 (4) 의 이동방향은 오목부 (5) 를 중심으로 하여 방사상으로 넓어지는 방향이므로, 홈 (83) 은 워크 (4) 의 모든 이동방향에 대해 수직으로 형성되어 있게 되어, 워크 (4) 의 이동을 방지하는 효과가 특히 높다. 이 홈은 쇼트 블러스트, 세라믹 용사, 패턴 도금, 레이저 용사 등으로 형성할 수 있다.

본 발명의 프레스 성형용 금형을 사용하는 프레스 성형에서는, 먼저, 워크 (4) 의 이면이 성형 몰드 (1) 의 성형면측이 되도록, 워크 (4) 를 성형 몰드 (1) 상에 놓는다. 그리고 워크 (4) 를 패드 (2) 로 꽉 눌러 프레스 성형용 금형에 고정하고, 펀치 (3) 에 의해 워크 (4) 를 눌러 소성변형시킨다. 이 때, 워크 (4) 는 프레스 성형용 금형의 미소 요철층 (6) 의 볼록부하고만 접촉하고 있기 때문에, 워크 (4) 에 가해지는 단위면적당의 누름력은 미소 요철층 (6) 이 없는 경우와 비교하여 훨씬 커진다. 펀치 (3) 가 하강함에 따라 워크 (4) 를 오목부 (5) 내로 이동시키는 힘이 발생한다. 이 때, 미소 요철층 (6) 의 볼록부와 워크 (4) 가 걸려 걸어맞춰지기 때문에, 워크 (4) 의 이동은 억제된다. 또한 미소 요철층 (6) 은 워크 (4) 의 이면에 전사 흠을 발생시키지만, 워크 표면에는 영향이 없기 때문에, 워크 (4) 의 외관품질에는 영향을 주지 않는다.

[실시예]

이하의 표에 나타내는 조성의 도금액 및 도금 조건을 사용하는 입상 도금처리에 의해, 성형 몰드의 표면에 미소 요철층을 형성하였다. 형성한 미소 요철층에 대해 그 현미경사진을 촬영하였다. 도 4 는 실시예 1 에서 형성한 미소 요철층의 현미경 사진이다. 또 도 5 는 도 4 의 현미경사진의 모식도이다. 한편 도 6 은 실시예 2 에서 형성한 미소 요철층의 현미경사진이다. 또 도 7 은 도 6 의 현미경사진의 모식도이다. 또 형성한 미소 요철층이 갖는 입자의 직경을 결정하고, 도금 두께를 전자식 막두께 측정기에 의해 측정하였다. 이어서 쌍방의 성형 몰드를 사용하여 프레스 성형을 실행하고, 프레스 성형을 할 때의 워크의 이동, 및 성형후의 워크의 표면성상에 대해 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

	실시예1	실시예2
도금액조성
크롬산농도	234.3g/L	249.9g/L
황산농도	0.9g/L	1.0g/L
규불화나트륨농도	6.3g/L	6.8g/L
도금조건
액온	45℃	45℃
전류밀도	120A/dm²	150A/dm²
도금시간	5분	5분
미소 요철층 평가
입자직경	평균20㎛	평균25㎛
도금두께	약25㎛	약30㎛
프레스성형평가
워크이동	없음	없음
워크표면성상	양호	양호

예시적인 실시형태를 참조하여 본 발명이 설명되었지만, 이러한 예시적인 실시형태 또는 구성에 본 발명이 한정되지 않는 다는 점이 이해되어야 한다. 반대로, 본 발명은 다양한 변형예 및 균등 구성을 포함하도록 의도되었다. 또한, 예시적인 실시형태의 다양한 요소들이 예시적인 다양한 조합 및 형태로 도시되므로, 단일 요소 이상, 이하 또는 단지 단일 요소만을 포함하는 다른 조합 및 형태들이 또한 본 발명의 정수 및 범위 내에 있다.

본 발명에 의하면, 패드로 워크를 눌러 고정하는 부분에 대해, 프레스 성형용 금형의 성형면에 미소 요철층을 형성하였다. 이에 의해, 프레스 성형 조건을 엄밀하게 제어하지 않아도, 오목부내로의 워크의 이동, 소위 어긋남을 방지할 수 있다. 이 미소 요철층은 입상 도금 처리에 의해 형성되기 때문에, 프레스 성형용 금형이 간단한 구성으로 되어 저렴하게 제조할 수 있다.

Claims

삭제
워크를 누르는 펀치와, 상기 워크를 놓는 성형면과 이 성형면에 형성되어 상기 펀치에 대응하는 형상을 갖는 오목부를 구비하는 성형 몰드와, 상기 성형면 상에 놓여진 워크 중 상기 오목부 주위의 부위를 누르는 패드를 가지며, 상기 패드의 워크를 누르는 부위와, 이 누르는 부위에 대응하는 상기 성형면의 부위와의 적어도 일방에 미소 요철층이 입상 (粒狀) 도금 처리에 의해 형성되어 있는 프레스 성형용 금형에 있어서,

상기 미소 요철층의 도금 입상 직경이 10∼30㎛ 이고, 상기 미소 요철층의 물성은, 도금두께 10∼40㎛, 도금경도 1000∼1100HV, 표면조도 10∼30㎛ Ry 이며, 상기 미소 요철층은 평균높이가 0.01∼0.06㎜ 의 요철을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형.
제 2 항에 있어서, 상기 입상 도금처리는 규불화크롬 도금액을 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형.
제 3 항에 있어서, 상기 규불화크롬 도금액은, 1L당 무수크롬산 200∼300g, 규불화나트륨 1∼8g, 및 황산 0.5∼1.5g 을 함유하고,

상기 입상 도금 처리는 도금액 온도 40∼50℃, 전류밀도 100∼150A/dm², 및 도금시간 3∼10분의 조건에서 실행되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형.
제 2 항 내지 4 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 성형면에는, 서로 평행한 복수개의 홈과, 서로 평행한 복수개의 다른 홈이, 서로 다른 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형.
삭제
워크를 누르는 펀치와, 상기 워크를 놓는 성형면과 이 성형면에 형성되어 상기 펀치에 대응하는 형상을 갖는 오목부를 구비하는 성형 몰드와, 상기 성형면 상에 놓여진 워크 중 상기 오목부 주위의 부위를 누르는 패드를 가지며, 상기 패드의 워크를 누르는 부위와, 이 누르는 부위에 대응하는 상기 성형면의 부위 중의 적어도 일방에 미소 요철층을 입상 도금 처리에 의해 형성하는 프레스 성형용 금형의 제조방법에 있어서,

상기 미소 요철층의 도금 입상 직경을 10∼30㎛ 으로 하고, 상기 미소 요철층의 물성은, 도금두께 10∼40㎛, 도금경도 1000∼1100HV, 표면조도 10∼30㎛ Ry 로 하며, 상기 미소 요철층은 평균높이를 0.01∼0.06㎜ 로 하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형의 제조방법.
제 7 항에 있어서, 상기 입상 도금처리는 규불화크롬 도금액을 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형의 제조방법.
제 8 항에 있어서, 상기 규불화크롬 도금액은, 1L당 무수크롬산 200∼300g, 규불화나트륨 1∼8g, 및 황산 0.5∼1.5g 을 함유하고,

상기 입상 도금 처리는 도금액 온도 40∼50℃, 전류밀도 100∼150A/dm², 및 도금시간 3∼10분의 조건에서 실행되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형의 제조방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형면에는, 서로 평행한 복수개의 홈과, 서로 평행한 복수개의 다른 홈이, 서로 다른 방향으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형용 금형의 제조방법.