KR100875885B1

KR100875885B1 - 프레스 성형장치 및 프레스 성형방법

Info

Publication number: KR100875885B1
Application number: KR1020077020949A
Authority: KR
Inventors: 노리히로 다카야마; 야스히토 하나키
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2008-12-26
Also published as: JP4577359B2; CN101128275A; CN100581675C; US8061176B2; KR20070103495A; EP1854565A4; ES2371485T3; WO2006092989A1; EP1854565B1; US20110154878A1; JPWO2006092989A1; EP1854565A1

Abstract

다이(2), 펀치(3) 및 쿠션링을 포함하여 이루어지는 프레스 성형장치가 개시되어 있다. 상기 쿠션링은 제1쿠션링(5)과 제2쿠션링(6)으로 이루어진다. 상기 제1쿠션링(5)은 펀치(3) 주위에 배치되고, 상기 펀치(3)에는 제2쿠션링(6)을 하우징하기 위한 공간(3c)이 제공된다. 상기 제2쿠션링(6)은 펀치(3) 내의 공간(3c)에 배치되고, 상기 제2쿠션링(6)의 적절한 자세를 유지하기 위한 보강구조물(50)을 구비한다.

Description

프레스 성형장치 및 프레스 성형방법{PRESS MOLDING APPARATUS AND PRESS MOLDING METHOD}

본 발명은 다이(die), 펀치(punch) 및 쿠션링(cushion ring)을 구비한 프레스 성형장치 및 프레스 성형방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 쿠션링의 견고성을 향상시키는 구조에 관한 것이다.

전통적으로, 다이, 펀치 및 쿠션링을 구비하여, 성형 공정을 수행하기 위해 다이와 쿠션링에 의해 워크피스가 핀칭(pinch)되는 동안, 상기 워크피스가 다이를 향하는 펀치에 대해 가압되는 드로잉 공정(drawing process)용 프레스 성형장치가 널리 알려져 있다. 예컨대, 이러한 장치의 일 례가 일본특허공개공보 제2002-86219호에 개시되어 있다.

이러한 프레스 성형장치는 복수의 쿠션링을 구비할 수도 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 프레스 성형장치는 상부몰드인 다이(102), 상기 다이(102)를 향하고 있는 펀치(103), 상기 펀치(103)와 일체형으로 구성된 하부몰드(104), 상기 펀치(103) 주위에 배치된 링형부재인 제1쿠션링(105), 및 상기 제1쿠션링(105)의 내주면에 배치된 제2쿠션링(106)을 포함하여 이루어진다.

그 후, 다이(102)가 성형을 수행하기 위하여 하향 이동될 때, 다이(102)와 펀치(103) 사이에 개재된 워크피스(W)가 상기 다이(102)의 가압면(102a), 제1쿠션링(105)의 가압면(105a) 및 제2쿠션링(106)의 가압면(106a)에 의해 핀칭되어, 상기 워크피스(W)의 크리스(crease) 및 크랙(crack)을 방지하게 된다.

상술된 프레스 성형장치에 의한 성형 시, 다이(102)는 하향 이동되어, 다이(102)의 가압면(102a), 제1쿠션링(105)의 가압면(105a) 및 제2쿠션링(106)의 가압면(106a)에 의해 워크피스(W)가 핀칭된 다음, 다이(102)가 더욱 하향 이동되므로, 워크피스(W)가 펀치(103)에 가압되어 변형됨으로써, 워크피스(W)가 성형되도록 처리된다. 상기 워크피스(W)는 처리를 마무리하기 위하여 펀치(103) 및 다이(102)에 의해 완전히 핀칭된다.

워크피스(W)가 펀치(103)에 가압되어 성형되는 경우, 내측 제2쿠션링(106)과 다른 부재들간의 접촉면적이 작아, 상기 제2쿠션링(106)의 자세가 불안정하게 된다. 그러면, 정규 자세가 유지되지 않아 이상(disorder)이 발생할 수도 있어, 기울어짐 등을 야기하게 된다. 제2쿠션링(106)이 기울어지면, 펀치(103)와 다이(102)의 비정상적인 연마 및 크리스와 크랙과 같은 처리 후의 워크피스(W)의 결함들이 발생하기 쉽다.

상술된 문제점을 해결하는 프레스 성형장치는 아래의 특징들을 가진다.

본 발명에 있어서, 다이(die), 펀치(punch) 및 제1쿠션링과 제2쿠션링으로 구성된 쿠션링(cushion ring)을 구비한 프레스 성형장치는, 상기 제1쿠션링은 상기 펀치 주위에 배치되고, 상기 펀치는 상기 제2쿠션링을 하우징하는 보이드(void)를 구비하며, 상기 제2쿠션링은 상기 펀치의 보이드 내에 하우징되어 수직방향으로 이동가능하고, 수평방향에 대한 상기 제2쿠션링의 자세를 유지하는 보강구조물이 상기 제2 쿠션링과 상기 다이 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 워크피스의 성형 공정 시에 제2쿠션링 상에 수평방향으로의 힘이 가해지더라도, 횡방향 움직임이나 기울어짐과 같은 수평방향에 대한 제2쿠션링의 자세가 무너지는 것이 억제된다. 그러므로, 펀치와 다이의 비정상적인 연마와 크리스(crease)와 크랙(crack)과 같은 처리 후의 워크피스의 결함들이 방지된다.

성형 공정 이후의 워크피스의 크리스 및 크랙은 문제조정작업 등이 없이도 억제될 수 있으므로, 성형 공정의 정확성과 워크피스의 품질을 개선시킬 수 있다.

제2쿠션링에 부착된 가이드부재인 슬라이드판의 부분 연마가 방지되어, 슬라이드판과 같은 프레스 성형장치의 구성부재들의 수명을 연장시키게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 보강구조물은 상기 제2쿠션링과 상기 다이 사이에 제공된다.

이에 따라, 상기 보강구조물은 프레스 성형장치에 다이를 부착할 때 상기 다이의 부착 가이드로서의 역할을 하여, 상기 다이의 부착 작업을 용이하게 한다.

본 발명에 있어서, 상기 보강구조물은 상기 제2쿠션링과 상기 제2쿠션링이 탑재되는 볼스터(bolster) 사이에 제공된다.

이에 따라, 상기 보강구조물은 제2쿠션링을 볼스터에 부착할 때 상기 제2쿠션링의 부착(attaching) 가이드로서의 역할을 하여, 상기 다이의 부착 작업을 용이하게 한다.

본 발명에 있어서, 상기 보강구조물은 가이드포스트(guide post) 및 상기 가이드포스트를 슬라이딩가능하게 지지하는 가이드부시(guide bush)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라, 횡방향 움직임이나 기울어짐과 같은 수평방향에 대한 제2쿠션링의 자세가 무너지는 것이 간단한 구조에 의해 효과적으로 억제된다.

본 발명에 있어서는, 제2쿠션링의 자세가 무너지는 것이 억제되어, 펀치와 다이의 비정상적인 연마와 크리스와 크랙과 같은 처리 후의 워크피스의 결함들을 방지하게 된다.

성형 공정 이후의 워크피스의 크리스와 크랙은 문제조정작업 등이 없이도 억제될 수 있으므로, 성형 공정의 정확성과 워크피스의 품질을 개선시키게 된다.

나아가, 제2쿠션링에 부착된 가이드부재인 슬라이드판과 같은 프레스 성형장치의 구성부재들의 수명이 연장된다.

본 발명의 프레스 성형방법에 있어서, 쿠션링은 제1쿠션링과 제2쿠션링으로 구성되고, 상기 제1쿠션링은 상기 펀치 주위에 배치되며, 상기 펀치는 상기 제2쿠션링을 하우징하는 보이드를 구비하고, 상기 제2쿠션링은 상기 펀치의 보이드 내에 하우징되어 수직방향으로 이동가능하게 가이드되고, 상기 제2쿠션링의 수평방향에 대한 자세를 핏팅(fit)에 의해 유지하는 보강구조물이 상기 제2 쿠션링과 상기 다이 사이에 제공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프레스 성형방법에 있어서, 상기 보강구조물은 상기 제2쿠션링과 상기 다이 사이에 제공된다.

본 발명의 프레스 성형방법에 있어서는, 상기 보강구조물이 상기 제2쿠션링과 상기 제2쿠션링이 탑재되는 볼스터 사이에 제공되는 프레스 성형장치가 사용된다.

본 발명의 프레스 성형방법에 있어서는, 상기 보강구조물이 가이드포스트 및 상기 가이드포스트를 슬라이딩가능하게 지지하는 가이드부시를 포함하여 이루어지는 프레스 성형장치가 사용된다.

본 발명의 프레스 성형방법을 이용하면, 성형 공정 시 정규 자세의 유지보수가 용이하여, 자세가 안정화된다. 비정상적인 연마와 처리 후의 워크피스의 크리스와 크랙의 발생이 억제된다.

도 1은 본 발명에 따른 프레스 성형장치의 개략적인 측면도;

도 2는 제1쿠션링과 제2쿠션링의 평면도;

도 3은 펀치의 평면도;

도 4는 워크피스를 성형하는 프레스 성형장치의 측단면도;

도 5는 제2쿠션링의 자세의 교란을 억제하는 보강구조물의 측단면도;

도 6은 제2쿠션링에 부착된 슬라이드판의 측단면도;

도 7은 보강구조물을 구성하기 위하여 가이드부시가 다이 상에 제공되고 가이드포스트가 제2쿠션링 상에 제공되는 프레스 성형장치의 측단면도;

도 8은 보강구조물을 구성하기 위하여 가이드부시가 제2쿠션링에 제공되고 가이드포스트가 볼스터에 제공되는 프레스 성형장치의 측단면도;

도 9는 보강구조물을 구성하기 위하여 가이드부시가 볼스터에 제공되고 가이드포스트가 제2쿠션링에 제공되는 프레스 성형장치의 측단면도;

도 10은 보강구조물을 구성하기 위하여 슬라이드판이 다이에 부착되는 프레 스 성형장치의 측단면도; 및

도 11은 종래의 프레스 성형장치의 측단면도이다.

다음으로, 본 발명의 실시예들을 첨부도면들과 연계하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 프레스 성형장치(1)는 드로우 성형(draw forming)을 수행하고, 상부몰드로서 다이(2), 상기 다이(2)를 향하는 펀치(3)(도 1에서 다이(2) 밑에 배치됨), 상기 펀치(3) 주위에 배치된 링형부재인 제1쿠션링(5) 및 상기 제1쿠션링(5)의 내주면에 배치된 제2쿠션링(6)을 포함하여 이루어진다.

상기 다이(2)는 수직방향으로 구동될 수 있고, 상기 제1쿠션링(5)과 제2쿠션링(6)은 다이(2)를 따를 수 있다(즉, 쿠션링들이 다이(2)의 수직이동을 따라 수직방향으로 이동될 수 있다).

상기 제1쿠션링(5), 제2쿠션링(6) 및 펀치(3)는 볼스터(7) 상에 탑재된다.

상기 제1쿠션링(5)은 펀치(3)의 외주부를 커버하도록 배치된다. 펀치(3)에는 보이드(3c)가 형성되고, 상기 보이드(3c) 내에 제2쿠션링(6)이 끼워진다.

다시 말해, 상기 펀치(3)는 제1쿠션링(5)과 제2쿠션링(6) 사이의 공간(5b)에 배치되고, 상기 공간(5b)의 모양에 대응하여 성형된다.

상기 제1쿠션링(5) 및 제2쿠션링(6)은 펀치(3)에 대해 수직방향으로 슬라이딩가능하다.

가압면(5a) 및 가압면(6a)은 각각 제1쿠션링(5) 및 제2쿠션링(6)의 상부면 상에 형성된다. 다이(2)의 하부면에는, 제1 및 제2쿠션링(5, 6)의 가압면(5a, 6a) 에 대응하는 위치에 가압면(2a)이 형성된다. 상기 가압면(2a)은 가압면(5a, 6a)과 접촉할 수 있다.

또한, 제1쿠션링(5)의 가압면(5a)에 대응하는 가압면(2a)의 일부가 상기 다이(2)의 외주부에 배치된다.

상기 제2쿠션링(6)은 제2쿠션링(6)의 자세의 이상을 억제하는 보강구조물(50)을 구비한다.

상세하게는, 원주형부재인 가이드포스트(52)가 다이(2)에 고정되어 하향 돌출된다. 나아가, 관형부재인 가이드부시(51)가 제2쿠션링(6)에 고정되고, 가이드포스트(52)는 가이드부시(51) 안으로 슬라이딩가능하게 삽입된다.

그 후, 가이드부시(51) 및 가이드포스트(52)는 제2쿠션링(6)의 보강구조물(50)을 구성한다.

처리된 부재인 관형 워크피스(W)는 다이(2)와 펀치(3) 사이에 개재된다. 워크피스(W)가 프레스 성형장치(1)에 의해 처리되는 경우, 우선 다이(2)가 하향 이동되어, 상기 다이(2)의 가압면(2a)과 제1쿠션링(5)의 가압면(5a)에 의해 워크피스(W)가 핀칭된다(도 1에 도시된 상태). 이 상태에서, 제2쿠션링(6)의 가압면(6a)과 다이(2)의 가압면(2a)에 의해 워크피스(W)가 또한 핀칭된다.

그 후, 다이(2)가 더욱 하향 이동되어, 펀치(3)의 처리면(3a)에 대해 워크피스(W)가 가압되어 변형됨으로써, 워크피스(W)가 성형되도록 처리된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 처리를 종료하기 위하여 펀치(3)의 처리면(3a)과 다이(2)의 처리면(2b)에 의해 워크피스(W)가 완전히 핀칭된다.

이 때, 상기 제1쿠션링(5) 및 제2쿠션링(6)은 워크피스(W)를 핀칭하면서 다이(2)와 함께 하향 이동된다.

다이(2)가 상술된 바와 같이 하향 이동되면서 워크피스(W)가 성형되는 경우, 가이드부시(51) 안으로 삽입된 가이드포스트(52)는 다이(2)의 하향 이동을 따라 가이드부시(51)를 따라 하향 슬라이딩된다.

하향 돌출된 가이드포스트(52)가 다이(2)에 고정된다. 가이드포스트(52)의 외경과 가이드부시(51)의 내경은, 흔들림(ricketiness)을 방지하여 가이드포스트(52)를 가이드부시(51) 안으로 삽입하는 경우에 슬라이딩을 매끄럽게 하기 위하여 그 치수를 조정하도록 형성된다. 이에 따라, 가이드포스트(52)가 가이드부시(51) 안으로 삽입되는 경우, 제2쿠션링(6)의 횡방향으로의 이동 및 기울어짐이 제한되고, 수직방향으로의 슬라이딩만이 허용된다.

앞서 언급된 바와 같이, 가이드부시(51)는 제2쿠션링(6)에 고정되고, 가이드포스트(52)는 다이(2)에 고정되며, 가이드포스트(52)는 가이드부시(51) 안으로 슬라이딩가능하게 삽입되어, 제2쿠션링(6)의 보강구조물(50)을 구성하게 된다. 이에 따라, 워크피스(W)의 성형 공정 시, 쿠션핀의 정렬 효과 또는 상기 공정에 따른 워크피스(W)의 유입에 의해 제2쿠션링(6) 상에 수평방향으로의 힘이 가해지더라도, 횡방향 움직임이나 기울어짐과 같은 제2쿠션링(6)의 자세가 무너지는 것이 억제되어, 펀치(3)와 다이(2)의 비정상적인 연마와 크리스와 크랙과 같은 처리 후의 워크피스(W)의 결함들을 방지하게 된다.

이에 따라, 성형 공정 이후의 워크피스(W)의 크리스와 크랙은 문제조정작업 등이 없이도 억제될 수 있으므로, 성형 공정의 정확성과 워크피스(W)의 품질을 개선시키게 된다.

이제, 도 6에 도시된 바와 같이, 수직이동용 가이드부재인 슬라이드판(3d, 6d)은 각각 제1쿠션링(5)과 제2쿠션링(6)에 부착된다. 제2쿠션링(6)의 자세의 이상이 억제되어 그 거동이 워크피스(W)의 성형 공정 시에 안정화되므로, 슬라이드판(6d)의 부분 연마가 방지됨으로써, 슬라이드판(6d)과 같은 프레스 성형장치(1)의 구성부재들의 수명을 연장시키게 된다.

프레스 성형장치(1)에 다이(2)를 부착할 때 가이드포스트(52)를 가이드부시(51) 안으로 삽입하여, 보강구조물(50)이 다이(2)와 제2쿠션링(6) 사이에 구성되는 경우, 상기 가이드포스트(52)는 상기 다이(2)의 부착 가이드로서의 역할을 함으로써, 상기 다이(2)의 부착 작업을 용이하게 한다.

보강구조물(50)은 제2쿠션링(6)에 고정된 가이드부시(51)와 다이(2)에 고정된 가이드포스트(52)로 구성되기 때문에, 횡방향 움직임이나 기울어짐과 같은 수평방향에 대한 제2쿠션링의 자세의 이상이 간단한 구조에 의해 효과적으로 억제된다.

도 1 내지 도 5에 도시된 프레스 성형장치(1)에 있어서, 가이드부시(51)는 제2쿠션링(6)에 고정되고 가이드포스트(52)는 다이(2)에 고정되므로, 보강구조물(50)은 다이(2)와 제2쿠션링(6) 사이에 제공되게 된다. 하지만, 도 7에 도시된 바와 같이, 대안적으로는 가이드부시(51)가 다이(2)에 고정되고 가이드포스트(52)가 제2쿠션링(6)에 고정되어, 보강구조물(50)이 다이(2)와 제2쿠션링(6) 사이에 제공되도록 구성될 수도 있다.

나아가, 상기 보강구조물(50)은 대안적으로 후술하는 바와 같이 제2쿠션링(6)과 볼스터(7) 사이에 제공될 수도 있다.

다시 말해, 도 8에 도시된 바와 같이, 가이드포스트(52)가 볼스터(7)에 고정되어 상향 돌출되고, 가이드부시(51)가 제2쿠션링(6)의 하부에 고정되며, 보강구조물(50)을 구성하기 위하여 가이드포스트(52)가 가이드부시(51)와 슬라이딩가능하게 끼워진다.

보강구조물(50)이 제2쿠션링(6)과 볼스터(7) 사이에 제공되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 대안적으로는 보강구조물(50)을 구성하기 위하여, 가이드포스트(52)가 제2쿠션링(6)에 고정되고, 가이드부시(51)가 볼스터(7)에 고정되게 구성될 수도 있다.

또한, 보강구조물(50)이 제2쿠션링(6)과 볼스터(7) 사이에 제공되는 경우에도, 워크피스(W)의 성형 공정 시에 수평방향으로의 힘이 제2쿠션링(6) 상에 가해지더라도, 서로 끼워진 가이드부시(51)와 가이드포스트(52)가 횡방향 움직임이나 기울어짐과 같은 수평방향에 대한 제2쿠션링(6)의 자세의 이상을 억제한다. 이에 따라, 펀치(3)와 다이(2)의 비정상적인 연마와 크리스와 크랙과 같은 처리 후의 워크피스(W)의 결함들이 방지된다.

이에 따라, 성형 공정 이후의 워크피스(W)의 크리스와 크랙이 문제조정작업 등이 없이도 억제될 수 있어, 성형 공정의 정확성과 워크피스(W)의 품질을 개선시키게 된다.

제2쿠션링(6)을 볼스터(7)에 부착할 때, 가이드포스트(52)를 가이드부시(51) 안으로 삽입하여 보강구조물(50)이 제2쿠션링(6)과 볼스터(7) 사이에 제공되는 경우, 상기 가이드포스트(52)는 제2쿠션링(6)의 부착 가이드로서의 역할을 함으로써, 다이(2)의 부착 작업을 용이하게 한다.

상기 보강구조물(50)은 대안적으로 도 10에 도시된 바와 같이 구성될 수도 있다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 대안적으로는 부착기저부(55)가 다이(2)에 고정되고, 슬라이드판(56)이 상기 부착기저부(55)의 측면들에 부착되어, 슬라이드판(56)용 수용부들이 제2쿠션링(6) 상에 형성되고, 다이(2)의 슬라이드판(56)이 제2쿠션링(6)의 수용부에 대해 슬라이딩가능하게 맞닿게 됨으로써, 보강구조물(50)을 구성하도록 구성될 수도 있다.

이 경우에도, 워크피스(W)의 성형 공정 시에 제2쿠션링(6) 상에 수평방향으로의 힘이 가해지더라도, 다이(2)의 슬라이드판(56)으로 구성된 보강구조물(50) 및 제2쿠션링(6)의 수용부들이 횡방향 움직임이나 기울어짐과 같은 수평방향에 대한 제2쿠션링(6)의 자세의 이상을 억제한다. 이에 따라, 펀치(3)와 다이(2)의 비정상적인 연마와 크리스와 크랙과 같은 처리 후의 워크피스(W)의 결함들이 방지되게 된다.

본 발명은 다이, 펀치 및 쿠션링을 구비한 프레스 성형장치에 의한 워크피스의 성형 공정에 이용될 수 있다.

Claims

다이, 펀치 및 제1쿠션링과 제2쿠션링으로 구성된 쿠션링을 구비한 프레스 성형장치에 있어서,

상기 제1쿠션링은 상기 펀치 주위에 배치되고;

상기 펀치는 상기 제2쿠션링을 하우징하는 보이드를 구비하며;

상기 제2쿠션링은 상기 펀치의 보이드 내에 하우징되어 수직방향으로 이동가능하고;

수평방향에 대한 상기 제2쿠션링의 자세를 유지하는 보강구조물이 상기 제2쿠션링과 상기 다이 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 보강구조물은 상기 제2쿠션링과 상기 제2쿠션링이 탑재되는 볼스터 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 보강구조물은 가이드포스트 및 상기 가이드포스트를 슬라이딩가능하게 지지하는 가이드부시를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스 성형장치.
다이, 펀치 및 제1쿠션링과 제2쿠션링으로 구성된 쿠션링을 구비한 프레스 성형장치를 이용하는 프레스 성형방법에 있어서,

상기 제1쿠션링은 상기 펀치 주위에 배치되고;

상기 펀치는 상기 제2쿠션링을 하우징하는 보이드를 구비하며;

상기 제2쿠션링은 상기 펀치의 보이드 내에 하우징되어 수직방향으로 이동가능하게 가이드되고;

상기 제2쿠션링의 수평방향에 대한 자세를 핏팅에 의해 유지하는 보강구조물이 상기 제2 쿠션링과 상기 다이 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형방법.
삭제
제5항에 있어서,

상기 보강구조물은 상기 제2쿠션링과 상기 제2쿠션링이 탑재되는 볼스터 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 프레스 성형방법.
제5항에 있어서,

상기 보강구조물은 가이드포스트 및 상기 가이드포스트를 슬라이딩가능하게 지지하는 가이드부시를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스 성형방법.