KR100692745B1 - 프레스 금형의 보조 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 금형의 보조 성형장치에 관한 것으로서, 플랜지 형성면을 가지는 상형과 하형 사이에 소재를 위치시켜 소재에 플랜지부가 형성되게 제품을 성형하는 프레스 금형에 있어서, 상기 상형(12)과 하형(14)의 플랜지 형성면(12a)(14a)에는 소재 두께 방향의 잔류응력을 해소하도록 소재의 플랜지부를 절곡하여 보조 성형부(MS)를 형성하는 보조 금형(16)이 구비되어 있으므로, 성형 제품에 발생하는 측벽 휨, 스프링 백, 스크래치 및 쇽 라인 등의 결함을 방지하는 효과가 있다.

Description

프레스 금형의 보조 성형장치{an auxiliary forming apparatus of a press metal mold}

도1의 (a) 내지 (c)는 프레스 금형을 이용하여 부품을 성형하는 일반적인 프레스 가공을 설명하는 도면,

도2는 종래 프레스 금형에서 초기 성형시의 상태를 나타내는 설명도,

도3은 종래 프레스 금형에서 블랭크 홀더(blank hold)를 사용하여 제품을 성형하는 상태를 나타내는 설명도,

도4는 도3의 A부의 상세도,

도5는 종래 프레스 금형에서 제품의 성형후 변형상태를 나타내는 도면,

도6은 본 발명에 의한 프레스 금형의 보조 성형장치의 개략도,

도7은 본 발명에 의한 프레스 금형의 보조 성형장치의 상세도,

도8은 도7의 슬라이딩 보드를 나타내는 사시도,

도9a 및 도9b는 본 발명에 의한 보조 성형장치로 성형(초기)할 때의 작동상태도,

도10a 및 도10b는 본 발명에 의한 보조 성형장치로 성형(중간)할 때의 작동상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 상형 14 : 하형

16 : 보조 금형 18 : 안내구

19 : 시일부재 20 : 가압수단

22 : 가변 슬라이딩 보드 24 : 고정 슬라이딩 보드

본 발명은 프레스 금형의 보조 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형제품에 발생하는 측벽 휨, 스프링 백, 스크래치 및 쇽 라인 등의 결함을 방지하는 프레스 금형의 보조 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 프레스 금형은 레버, 나사, 수압 등을 이용하여 금형으로 재료를 강압함으로써 일정한 모양의 제품을 성형하는 기기의 총칭이다. 이러한 프레스 금형은 압출 가공, 드로잉 가공, 성형, 절단 작업 등을 수행하게 된다.

한편, 자동차의 차체를 이루는 대부분의 부품들은 강판으로 이루어진다. 대부분의 부품들은 완성 단품상태에서 부품의 치수 정도 및 상대 부품과의 조립상태에서 높은 정도를 요구하고 있다. 특히, 차체의 뼈대를 이루는 부품들은 차체 충돌강성 확보 및 서스펜션, 트랜스미션 마운팅 및 기타 상대 부품과의 조립정도 확보 측면에서 부품의 치수정도가 더욱 요구되고 있는 부품이면서 연비 저감 및 친환경적인 차량 개발을 위해 고장력강을 채택하고 있다.

도1은 프레스 금형을 이용하여 부품을 성형하는 일반적인 프레스 가공을 설 명하는 도면이다. 도1의 (a)에 도시한 바와 같이 상형(2)과 하형(4) 사이에 소재(M)를 위치시키고, 도1의 (b)에 도시한 바와 같이 상형(2) 또는 하형(4)을 이동시키면 1차 벤딩이 시작되어, 도1의 (c)에 도시한 바와 같이 최종적으로 성형이 완료되어 제품(P)이 완성된다.

그런데, 종래 부품을 성형할 시에는, 도2에 도시한 바와 같이 초기 소재(M)를 투입하고 상형(2)과 하형(4)이 맞닿으면서 소재가 1차로 꺽이기 시작할 때 소재의 끝단부가 하형(4)과 간섭을 일으켜 제품 상면의 부품음을 발생시키고, 소재(M)의 길이가 길 경우 하형(4)과의 간섭부가 꺽일 경우 제품의 플랜지면(도1의 c의 완성 제품에 형성된 플랜지)까지 쇽 라인(shock line)이 나타나 부품을 차체에 용접할 때 상대 부품과 매칭이 되지 않게 되는데, 이러한 간섭은 성형 초기부터 시작하여 성형 완료시까지 계속 진행되어 부품의 측벽휨, 스프링 백(spring back), 스크래치(scratch) 및 쇽 라인(shock line) 등으로 치수확보에 어려움을 주게 된다는 문제점이 있었다.

그리고, 도3에 도시한 바와 같이 블랭크 홀더(blank hold : 6)를 사용하여 제품을 성형할 때, 블랭크 홀더에서 화살표 방향으로 소재 유입이 일어나면서 성형되는데, 상형(2)의 A부에 의해 측벽휨, 스프링 백, 제품내 스크래치 및 쇽 라인이 심하게 일어난다는 문제점이 있었다. 이때, 제품의 플랜지 절곡부의 절곡반경이 작으므로 이러한 결함은 가중된다.

구체적으로 측벽휨에 대해 설명하면, 도4에 도시한 바와 같이 상형의 A부에 의한 소재 유입시 소재 두께 방향으로 상형 측에는 압축잔류응력이 작용하고 하형 측에는 인장잔류응력이 분포하게 되는데, 이러한 잔류응력의 불균일로 인해 도5에 점선으로 표시한 바와 같이 성형후 변형하게 되어 측벽휨이 발생하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 성형 제품에 발생하는 측벽 휨, 스프링 백, 스크래치 및 쇽 라인 등의 결함을 방지하는 프레스 금형의 보조 성형장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 프레스 금형의 보조 성형장치는, 플랜지 형성면을 가지는 상형과 하형 사이에 소재를 위치시켜 소재에 플랜지부가 형성되게 제품을 성형하는 프레스 금형에 있어서, 상기 상형과 하형의 플랜지 형성면에는 소재 두께 방향의 잔류응력을 해소하도록 소재의 플랜지부를 절곡하여 보조 성형부를 형성하는 보조 금형이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 금형은, 상기 상형과 하형의 플랜지 형성면 중의 하나에 수용되어 가압수단에 의해 이동하여 돌출하는 금형으로 되어 있다.

상기 가압수단은, 압력유체가 통과하는 슬롯구멍을 구비하여, 슬라이딩되면서 상기 보조금형을 가압하는 압력유체의 흐름을 제어하는 슬라이딩 보드를 구비한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도6에 도시한 바와 같이, 본 발명은 플랜지 형성면(12a, 14a)을 각각 가지는 금형의 상형(12)과 하형(14) 사이에 소재를 위치시켜 소재에 소정 길이의 플랜지부가 형성되게 제품을 성형하는 프레스 금형에 적용된다. 상기 상형(12)과 하형(14)의 플랜지 형성면(12a, 14a)에는 소재 두께 방향의 잔류응력을 해소하도록 소재에 여분의 플랜지부를 형성하여 절곡하여 보조 성형부를 형성하는 보조 금형(16)이 구비되어 있다.

상기 보조 금형(16)은, 상기 상형(12)에 수용되어 설치되어 하형(14)측으로 돌출하여 보조성형부를 형성하거나, 상기 하형(14)에 설치되어 상형(12)측으로 돌출하여 보조 성형부를 형성하는 구조로 이루어지는데, 본 실시예에서는 하형(14)에 보조 금형(16)이 수용된 구조를 예로 들어 설명한다.

도7에 도시한 바와 같이, 상기 보조 금형(16)은 하형(14)의 플랜지 형성면(14a)에 수용되어 가압수단(20)에 의해 상형(12)측으로 이동하여 돌출하면서 소재(M:점선으로 표시)를 성형하는 금형으로 되어 있다. 상기 상형(12)의 플랜지 형성면(12a)에는 돌출되는 보조 금형(16)과의 사이에서 보조 성형부(MS)를 성형하는 요입부가 형성된다. 도면에서 소재(M)는 점선으로 표시되어 있는데, 플랜지부의 바깥쪽(제품 바깥쪽)은 제품부가 아니므로 성형 후 절단하여 제거한다.

상기 하형(14)의 수용부 입구와 상기 보조 금형(16) 사이에는 볼형태의 안내구(18)가 틈새에 설치되어 있고, 상기 보조 금형(16)의 하측과 상기 하형(14)의 수용부 사이에는 후술하는 압력유체를 시일하는 시일부재(19)가 구비되어 있다.

상기 하형(14)의 수용부의 내부 바닥에는 압력유체가 수용부 내로 유입하는 도시되지 않은 유입구가 형성되어 있으며, 상기 가압수단(20)은 압력유체가 통과하는 슬롯구멍을 구비하여 슬라이딩 되면서 상기 보조 금형(16)을 가압하는 압력유체의 흐름을 제어하는 슬라이딩 보드를 구비하는데, 본 실시예에서는 하측에 구비된 가변 슬라이딩 보드(22)와, 상측에 구비된 고정 슬라이딩 보드(24)를 통해 압력유체가 수용부의 내부에 조절되면서 유입된다.
도8에 도시한 바와 같이, 상기 가변 슬라이딩 보드(22)에는 좌/우측 양단부에 2개의 제1 슬롯구멍(22a)이 각각 형성된다. 상기 고정 슬라이딩 보드(24)에는 좌/우측 양단부에서 상기 제1 슬롯구멍(22a)과 대응되는 위치와, 중간부위에서 상기 제1 슬롯구멍(22a)과 대응되지 않은 위치에 각각 3개의 제2 슬롯구멍(24a)이 형성되어 압력유체의 흐름을 제어한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 프레스 금형의 보조 성형장치에서, 성형초기에는 도9a에 도시한 바와 같이, 소재(M)가 하형에 의해 꺽이면서 다이면에 간섭되면서 블랭크 변형이 일어나는 문제가 해소된다. 이때 상기 가변 및 고정 슬라이딩 보드(22, 24)를 통한 압력유체는 도9b에 도시한 바와 같이 차단된 상태이다.

그리고, 성형 단계에서는 도10b에 도시한 바와 같이 상기 가변 및 고정 슬라이딩 보드(22, 24)를 통해 압력유체가 공급되어 상기 보조 금형(16)을 상승시킴으로서 소재(M)의 플랜지부에 보조 성형부(MS)를 형성하여, 성형후 발행하는 측벽휨이나 스프링백을 방지한다.

본 발명에 의한 프레스 금형의 보조 성형장치에 의하면, 성형시 제품의 바깥부분의 형상을 제어하므로 제품의 강성에 영향이 없고, 상기 가변 및 고정 슬라이딩 보드(22, 24)의 제1,2 슬롯구멍(22a, 24a)을 통해 압력유체의 유입량을 제어하여 제품조건에 따라 일정압력을 유지할 수 있으며, 상기 보조 금형(16)의 스트로크도 제어 가능하므로 형상이 복잡한 부재에 범용으로 적용가능하고, 제품면을 그대로 사용하므로 소재의 구속없이 성형할 수 있으며, 보조 성형부(MS)에 의해 소재의 두께방향의 잔류응력해소 및 측벽에 발생하는 잔류 모멘트를 해소시켜 스프링백이나 측벽휨 및 살몰림 현상 등을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 발명에 의한 프레스 금형의 보조 성형장치에 의하면, 제품의 강성에 영향이 없고 다양한 형상의 제품이 적용 가능하며, 성형 제품에 발생하는 측벽 휨, 스프링 백, 스크래치 및 쇽 라인 등의 결함을 방지하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 플랜지 형성면(12a, 14a)을 가지는 상형(12)과 하형(14) 사이에 소재를 위치시켜 소재에 플랜지부가 형성되게 제품을 성형하는 프레스 금형에 있어서,

   상기 상형(12)과 하형(14)의 플랜지 형성면(12a, 14a)에는 소재 두께 방향의 잔류응력을 해소하도록 소재의 플랜지부를 절곡하여 보조 성형부(MS)를 형성하는 보조 금형(16)이 구비되고;

   상기 보조 금형(16)은 상기 상형(12)과 하형(14)의 플랜지 형성면(12a, 14a) 중의 하나에 수용되어 가압수단에 의해 이동하여 돌출하는 금형으로 이루어지며;

   상기 가압수단은 압력유체가 통과하는 슬롯구멍을 구비하여 슬라이딩되면서 상기 보조 금형(16)을 가압하여 압력유체의 흐름을 제어하는 슬라이딩 보드를 구비하고;

   상기 슬라이딩 보드는 상기 하형(14)의 수용부내에 압력유체를 통과시키도록 좌/우측 양단부에 2개의 제1 슬롯구멍(22a)을 각각 갖춘 가변 슬라이딩 보드(22)와, 상기 가변 슬라이딩 보드(22)의 상부에서 압력유체를 통과시키도록 상기 가변 슬라이딩 보드(22)의 제1 슬롯구멍(22a)과 대응되는 위치와 중간부위에서 상기 슬롯구멍(22a)과 대응되지 않은 위치에 각각 3개의 제2 슬롯구멍(24a)을 갖춘 고정 슬라이딩 보드(24)로 이루어진 것을 특징으로 하는 프레스 금형의 보조 성형장치.
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