KR101171005B1 - 딥드로잉 금형 및 이를 사용한 프레스 성형 방법 - Google Patents

Abstract

마그네슘 판재의 드로잉 한계를 향상시켜 성형 품질을 높이고 효과적으로 성형할 수 있도록, 상형에 설치되는 다이와, 하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치, 상기 하형에 설치되고 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하기 위한 블랭크 홀더, 상기 하형에 설치되고 상기 블랭크 홀더에 연결되어 블랭크 홀더의 소재 가압력을 주기적으로 증감시키는 구동부를 포함하는 딥드로잉 금형을 제공한다.

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Description

딥드로잉 금형 및 이를 사용한 프레스 성형 방법{DEEP DRAWING MOLD AND METHOD OF PRESS MOLDING BY USING THE SAME}

본 발명은 딥드로잉 금형 및 이를 사용한 프레스 성형 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 판재의 성형에 사용되는 딥드로잉 금형 및 이를 사용한 프레스 성형 방법에 관한 것이다.

마그네슘 합금은 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠능력, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 우수한 전자파 차폐특성, 경량성, 높은 비강도 등의 우수한 특성을 가지며 가공적인 측면에서 얇은 판재로서의 성형이 가능하다.

따라서 최근 급속히 컴퓨터, 카메라, 휴대전화 등의 케이스 부품뿐만 아니라 자동차 등의 전통적인 금속 판재를 요구하는 기술 분야에서 수요가 광범위하게 확대되고 있다.

마그네슘 판재를 성형하기 위해서는 약 250℃ 이상의 온도에서 딥드로잉과 같은 온간 성형이 필수적이다. 그러나, 이러한 딥드로잉과 같은 성형이 이루어짐에도 불구하고 마그네슘 판재는 다른 심가공용 금속 소재에 비해 낮은 성형 한계를 갖고 있다.

이상, '배경 기술'에서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 이 부분에서 설명된 기술이 반드시 종래 기술인 것은 아니며 본 발명의 보호범위에 속하는 기술과 같이 종래에 알려지지 않은 기술일 수 있다.

이에 마그네슘 판재의 드로잉 한계를 향상시켜 성형 품질을 높이고 효과적으로 성형할 수 있는 딥드로잉 금형 및 이를 사용한 프레스 성형 방법을 제공한다.

이를 위해 본 딥드로잉 금형은 상형에 설치되는 다이와, 하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치, 상기 하형에 설치되고 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하기 위한 블랭크 홀더, 상기 하형에 설치되고 상기 블랭크 홀더에 연결되어 블랭크 홀더의 소재 가압력을 주기적으로 증감시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는 다이의 이동 스트로크나 이동 시간에 따라 주기적으로 블랭크 홀더에 가하는 압력을 증감시키는 구조일 수 있다.

상기 구동부는 에어 또는 유압에 의해 신축되는 구동실린더를 포함할 수 있다.

상기 판재는 마그네슘 판재일 수 있다.

한편, 본 프레스 성형 방법은 블랭크 홀더와 다이 사이에 소재를 고정시키는 단계와, 소재에 물리력을 가하여 프레스 성형을 수행하는 단계, 블랭크 홀더의 소재 가압력을 주기적으로 증감시키는 단계를 포함할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 소재가 받는 유동 저항을 반복적으로 해소하여 드로잉 변형에 대한 플랜지 유입 저항을 감소시켜 드로잉 한계를 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또 는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 딥드로잉 금형을 개략적으로 도시하고 있다.

이하 설명에서 본 딥드로잉 금형은 소재로 마그네슘 판재를 딥드로잉 하는 경우를 예로서 설명한다. 물론, 본 딥드로잉 금형은 마그네슘 판재의 성형에 한정되지 않으며, 다양한 소재에 대해 적용가능하다 할 것이다.

도시된 바와 같이, 딥드로잉 금형은 상형(10) 및 이에 대응되는 하형(30)을 포함한다. 상기 상형(10)에는 다이(20)가 설치되며, 상기 하형(30)에는 다이(20)와 대응되는 위치에 설치되며 다이(20)와 맞물려 마그네슘 판재(P)를 성형하는 펀치(40)가 구비된다. 상기 하형(30)에는 펀치(40) 외측에 마그네슘 판재(P)가 놓여지며 상기 다이(20) 하단과의 사이에서 마그네슘 판재(P)를 맞물려 고정하기 위한 블랭크 홀더(50)가 설치된다.

여기서 본 딥드로잉 금형은 상기 하형(30)에 설치되고 상기 블랭크 홀더(50)에 연결되어 블랭크 홀더(50)의 마그네슘 판재(P) 가압력을 주기적으로 증감시키는 구동부를 더 포함한다.

이에 구동부의 작동에 따라 블랭크홀더(50)에 의해 마그네슘 판재(P)에 가해지는 블랭크홀더압이 주기적으로 증감되는 것이다.

본 실시예에서 상기 구동부는 하형(30)에 설치되고 피스톤로드 선단은 상기 블랭크 홀더(50)에 연결되어 에어 또는 유압에 의해 작동되는 구동실린더를 포함할 수 있다. 상기 구동부는 블랭크홀더(50)에 가해지는 힘을 가변시킬 수 있는 구조면 이에 특별히 한정되지 않는다.

상기 구동부는 하형(30)의 이동 스트로크나 이동 시간에 따라 힘의 주기를 가변시키게 된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상형(10)다이(20)의 이동시간(또는 이동 스트로크)에 따라 구동부는 블랭크 홀더(50)에 가하는 힘을 일정주기로 가변시키게 된다. 이에 마그네슘 판재(P)에 가해지는 블랭크 홀더압은 주기에 따라 증감을 반복하게 된다.

따라서 마그네슘 판재(P)를 딥드로잉하는 과정에서 마그네슘 판재(P)가 받는 유동 저항을 반복적으로 해소하고 드로잉 변형에 대한 플랜지 유입 저항을 감소시킬 수 있게 된다.

이하 본 장치를 통한 마그네슘 판재(P)의 프레스 성형 과정에 대해 살펴보면, 마그네슘 판재(P)는 하형(30)의 블랭크홀더(50) 상에 놓여진다.

이 상태에서 마그네슘 판재(P)에 대한 프레스 성형이 개시되면 하형(30)이 하강하면서 하형(30)에 설치된 다이(20)가 마그네슘 판재(P)로 이동하여 블랭크홀더(50)와 다이(20) 사이에 마그네슘 판재(P)를 맞물려 고정시키게 된다.

마그네슘 판재(P)가 고정된 상태에서 하형(30)이 계속 하강함에 따라 블랭크 홀더(50)는 다이(20)와의 사이에 마그네슘 판재(P)를 맞물려 고정시킨 상태에서 밑으로 이동하게 되고 펀치(40)가 마그네슘 판재(P)에 물리력을 가하여 마그네슘 판 재(P)에 대한 프레스 성형이 이루어진다.

여기서 상기와 같이 하형(30)의 다이(20)가 점차적으로 하강함에 따라 펀치(40)가 마그네슘 판재(P)가 물리력을 가하는 과정에서 상기 블랭크 홀더(50)는 마그네슘 판재(P)에 대한 블랭크홀더압을 주기적으로 증감시키게 된다.

즉, 블랭크홀더(50)에 연결된 구동부가 다이(20)의 하강 스트로크나 하강 시간에 따라 주기적으로 블랭크홀더(50)에 가하는 압력을 증감시키게 된다. 따라서 블랭크홀더(50)는 상기와같이 마그네슘 판재(P)에 대한 프레스 성형이 일어나는 과정에서 마그네슘 판재(P)에 가하는 블랭크홀더압을 주기적으로 높이거나 감소시키게 된다.

이에 마그네슘 판재(P)를 프레스 성형과정에서 마그네슘 판재(P)가 받는 유동 저항을 반복적으로 해소하고 드로잉 변형에 대한 플랜지 유입 저항을 감소시키게 된다. 따라서 마그네슘 판재(P)에 대한 딥드로잉 한계를 향상시킬 수 있게 된다.

아래 표 1은 본 실시예와 같이 블랭크홀더압을 주기적으로 가변시키는 경우와 종래기술에 따라 블랭크홀더압을 일정하게 유지한 경우에 있어서 드로잉비(LDR)를 비교한 도표이다.

[표 1]

블랭크홀더압(kN)	최대펀치로드(kN)	최대 드로잉비
10(일정)	52	1.72
5(일정)	47	1.81
1 ~ 10(5Hz)	35	1.98
1 ~ 5(5Hz)	30	2.06

표 1에서와 같이 본 실시예와 같이 블랭크홀더압을 주기적으로 가변시킨 경 우에 있어서 드로잉비(LDR)가 블랭크홀더압을 고정한 종래와 비교하여 약 20%의 향상이 있음을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 실시예에 따른 딥드로잉 금형을 도시한 개략적인 도면이다.

도 2는 본 실시예에 따른 딥드로잉 금형에서 블랭크 홀더에 의해 소재에 가해지는 블랭크홀더압의 변화를 도시한 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 상형 20 : 다이

30 : 하형 40 : 펀치

50 : 블랭크홀더

Claims (7)

1. 상형에 설치되는 다이와,

   하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치,

   상기 하형에 설치되고 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하기 위한 블랭크 홀더,

   상기 하형에 설치되고 상기 블랭크 홀더에 연결되어 소재에 가해지는 블랭크홀더압을 주기적으로 증감시키는 구동부를 포함하고,

   상기 구동부는 다이의 이동 스트로크 또는 이동 시간에 따라 주기적으로 블랭크 홀더에 가하는 압력을 증감시키는 구조의 딥드로잉 금형.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동부는 에어 또는 유압에 의해 신축되는 구동실린더를 포함하는 딥드로잉 금형.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 소재는 마그네슘 판재인 딥드로잉 금형.
5. 블랭크 홀더와 다이 사이에 소재를 고정시키는 단계와,

   소재에 물리력을 가하여 프레스 성형을 수행하는 단계,

   블랭크 홀더에 의해 소재에 가해지는 블랭크홀더압을 주기적으로 증감시키는 단계

   를 포함하고,

   상기 블랭크홀더압을 주기적으로 증감시키는 단계는 다이의 이동 스트로크 또는 이동 시간에 따라 주기적으로 증감시키는 구조의 프레스 성형 방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 소재는 마그네슘 판재인 프레스 성형 방법.

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