KR101183584B1 - 하이드로포밍 금형 및 금형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이드로포밍 성형시 사용되는 금형 및 금형 장치에 관한 것이다.
본 발명의 하이드로포밍용 금형장치로서, 튜브가 안착되는 안착면을 갖는 금형 본체와, 상기 안착면의 상기 튜브가 성형되는 부위에 안착면과 동일한 면을 이루는 성형면을 갖으며, 상기 성형면에 적어도 하나 이상의 관통구멍이 형성된 윤활부를 포함하고, 상기 금형본체의 상기 윤활부가 설치되는 곳에는 상기 관통구멍과 통하는 적어도 하나 이상의 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치에서, 상기 관통구멍은 복수개이고, 일부는 윤활유 주입용 관통구멍이고, 나머지는 윤활유 배출용 관통구멍인 것을 특징으로 한다.

Description

하이드로포밍 금형 및 금형 장치{MOLD FOR HYDROFORMING AND MOLD DEVICE}

본 발명은 하이드로포밍 성형시 사용되는 금형 및 금형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로포밍 기술은 관재를 이용한 일체성형 방법으로 조관과정에서의 가공경화를 통하여 일반적인 스탬핑 기술보다 강도 및 강성이 높은 고품질의 부품을 얻을 수 있는 기술로서 최근 자동차의 연비 및 충돌 안정성 향상을 위한 새로운 부품 가공방법들 중 하나로 부각되고 있다.

도 5는 일반적인 하이드로포밍 공정 순서를 나타낸 개략도로서, 성형하고자 하는 형태의 성형공간이 형성된 상부성형금형(A) 및 하부성형금형(B)에 성형 전인 원통형의 튜브(D)를 위치시킨 후, 튜브(D)의 양단을 펀치(C)를 이용하여 밀폐하고, 펀치(C)의 중앙 유체주입부를 통해 내부에 유체를 주입하여 높은 압력을 가하면, 튜브(D)는 상부성형금형(A) 및 하부성형금형(B)에 형성된 성형공간에서 확관되면서 성형하고자 하는 형태와 동일한 형상을 갖게 된다.

그러나 상술한 바와 같은 하이드로포밍 장치는 성형하는 중에 튜브의 접촉구간, 예를 들면 튜브의 전 구간에서 소재의 변형이 발생하기 않고 접촉되는 구간만 소재의 성형이 이루어지기 때문에 상기 부분에 튜브와 금형의 접촉면과의 사이에 높은 마찰력이 작용한다. 상기 마찰력에 의해 성형을 위한 설계 압력보다 높은 압력을 가해야 하며, 그에 따라 설비에 불필요한 스트레스가 발생하게 되어 고장발생의 원인이 된다. 또한, 설계 압력 이상의 압력이 가해짐에 따라 성형 부분에 크랙이 발생하는 등의 불량품 발생이 일어나기도 한다.

상기와 같은 마찰력을 줄이고자, 작업자가 직접 성형 대상 튜브의 외면에 오일을 도포하는데, 작업자 마다 도포량이 일정하지 않게 되므로 성형품의 두께편차가 발생하게 되고, 튜브의 확관성형의 경우 오일에 의해 확관공간이 채워진 상태에서 확관이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적 측면은, 성형되는 소재 특히, 튜브 형상의 소재 벤딩부의 성형성을 향상시키고, 이에 따라 소재 벤딩부의 파단이나 넥킹을 방지하여 전체적인 성형 품질을 우수하게 한 하이드로 포밍용 금형장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치로서, 튜브가 안착되는 안착면을 갖는 금형 본체와, 상기 안착면의 상기 튜브가 성형되는 부위에 안착면과 동일한 면을 이루는 성형면을 갖으며, 상기 성형면에 적어도 하나 이상의 관통구멍이 형성된 윤활부를 포함하고, 상기 금형본체의 상기 윤활부가 설치되는 곳에는 상기 관통구멍과 통하는 적어도 하나 이상의 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치에서, 상기 관통구멍은 복수개이고, 일부는 윤활유 주입용 관통구멍이고, 나머지는 윤활유 배출용 관통구멍인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치에서, 상기 관통공은 2개이며, 제1 관통공은 상기 윤활유 주입용 관통구멍과 통하도록 되어 있고, 제2 관통공은 상기 윤활유 배출용 관통구멍과 통하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치에서, 상기 윤활유 주입용 관통구멍의 성형면측 단부는 수평면을 기준으로 상기 윤활유 배출용 관통구멍의 성형면측 단부보다 높게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치에서, 상기 제2 관통공은 윤활부측의 단부가 수평면을 기준으로 타측 단부보다 높게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형장치에서, 상기 윤활유 배출용 관통구멍은 그 길이방향이 중력방향을 향하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 하이드로포밍용 금형에서, 튜브가 안착되는 안착면과, 상기 안착면의 상기 튜브가 성형되는 부위에 외부와 통하는 적어도 하나 이상의 관통구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형에서, 상기 관통구멍은 2개이고, 제1 관통구멍은 윤활유 공급용 관통구멍이고, 제2 관통구멍은 윤활유 배출용 관통구멍인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하이드로포밍용 금형에서, 상기 각각의 제1 관통구멍 및 제2 관통구멍은, 안착면측 단부가 복수개로 분기된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이드로포밍 금형 및 금형 장치는 성형중에 소재와 금형의 성형면 사이에 동시에 지속적으로 윤활유를 공급할 수 있기 때문에 성형전 윤활공정을 거쳐야하는 현 과정을 줄일 수 있는 잇점이 있어, 전체 싸이클 타임 및 제작비용 감소 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍용 금형장치의 사시도
도 2는 상기 도 1에 도시된 하이드로포밍용 금형장치에서 윤활부의 분해 사시도
도 3a는 상기 도 2에 도시된 윤활부 사시도
도 3b는 상기 도 2에 도시된 윤활부의 저면측 사시도
도 4a는 도 2의 A-A 단면도
도 4b는 도 2의 B-B 단면도
도 5는 하이드로포밍을 이용한 튜브의 성형과정을 설명하기 위한 도면

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 하이드로포밍용 금형 장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

본 실시예에 따른 하이드로포밍용 금형 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 성형될 튜브가 안착되는 안착면(23)을 갖는 금형본체(20)와, 상기 금형본체(20)의 안착면(23)과 동일한 면을 이루도록 금형본체(20)의 튜브 성형부위에 설치되어 윤활유를 공급하고, 석션으로 제거하기 위한 윤활부(10)를 포함한다.

상기 윤활부(10)는 상기 안착면(23)과 동일한 면을 이루어, 성형될 튜브가 상기 안착면(23)과 동일하게 안착되는 성형면(15)을 갖으며, 상기 성형면(15)에는 상기 윤활유를 공급하고, 석션으로 흡입하기 위한 복수의 관통구멍(11,12)이 형성된다. 본 실시예에서는 윤활유 공급용 관통구멍(11)과, 윤활유 제거용 관통구멍(12)의 복수개를 예로 하여 설명하나, 하나의 관통구멍을 통해 공급 및 제거를 순차적으로 할 수 있음은 당업자에게 당연할 것이다.

상기 금형본체(20)의 상기 윤활부(10)가 설치되는 곳에는 상기 관통구멍(11,12)과 연결되고, 외부와 통하도록 상기 관통구멍(11,12)과 대응되는 위치에 2개의 관통공(21,22)이 형성된다. 제1 관통공(21)은 윤활유 주입용으로서, 외부측 단부는 윤활유 공급장치(미도시)와 연결되고, 제2 관통공(22)은 윤활유 제거용으로서, 외부측 단부는 윤활유 제거장치, 즉 석션력을 제공하는 진공장치(미도시)와 연결된다.

상기 윤활부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 금형 본체(20)에서 일부분을 절개한 형상으로 마련된다. 따라서, 상기 윤활부(10)의 성형면(15)이 금형 본체(20)의 안착면(23)과 연속된 동일한 면을 이루도록 형성되어야 하며, 상기 윤활부(10)를 금형 본체(20)에 안착시키는 것 만으로 조립이 완료된다.

상기 윤활부(10)의 윤활유 주입용 관통구멍(11) 및 윤활유 배출용 관통구멍(12)은 각각 도면상 수직방향으로 관통하도록 마련된다. 본 실시예에서는 수직방향으로 형성된 것을 일예로 하여 설명하나, 그 길이방향이 중력방향으로 형성됨도 무방하다.

상기 각각의 관통구멍(11,12)은 하부면의 윤활유 주입홈(13) 및 윤활유 배출홈(14)과 통하도록 되어 있다. 즉, 각 관통구멍(11,12)의 하부면측 단부(11b, 12b)는 상기 각 윤활유 주입홈(13) 및 윤활유 배출홈(14)상에 접하도록 형성되어 있는 것이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 윤활유 주입홈(13) 및 윤활유 배출홈(14)은 윤활부(10)가 금형 본체(20)에 안착될 때, 금형본체(20)의 관통공(21,22)과 통하도록 되어 있다.

본 실시예에서는 각 관통구멍(11,12)이 도면상 수직으로 관통하도록 되어 있고, 각 관통구멍(11,12)의 도면상 하부면측 단부(11b, 12b)가 상기 윤활유 주입홈(13) 및 윤활유 배출홈(14)에 각각 접하도록 되어 있는 것을 일예로 하나, 각 관통구멍(11,12)이 일체형으로 상기 금형본체(20)의 각 관통공(21,22)에 접하도록 형성됨도 가능하다.

상기 제1 관통공(21)은 윤활유 주입용으로서, 별도의 윤활유 주입장치(미도시)를 통해 윤활유를 주입하게 되고, 주입압력에 의해 윤활유 주입홈(13) 및 관통구멍(11)을 통해 성형면측 단부(11a)로 배출된다. 또한, 상기 제2 관통공(22)은 윤활유 배출용으로서, 별도의 윤활유 배출장치(미도시)를 통해 윤활유를 배출시키게 되는데, 예를 들어 진공에 의한 흡입력을 상기 제2 관통공(22)에 가하게 되면, 윤활유 배출홈(14) 및 관통구멍(12)을 통해 성형면측 단부(12a)에서 윤활유를 흡입하게 되는 것이다. 이때, 상기 흡입압력에 의해 윤활유 배출용 관통구멍(12)의 성형면측 단부(12a)로 성형면(15)에 존재하는 윤활유가 흡입되는데, 상기 성형면측 단부(12a)를 상기 윤활유 배출용 관통구멍(11)의 성형면측 단부(11a) 보다 낮도록 형성하여 윤활유가 중력에 의해서도 상기 배출용 관통구멍(12)으로 이동할 수 있도록 함도 가능하다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 금형본체(20)의 제2 관통공(22)은 배출방향으로 기울어지게 형성함이 바람직 하다. 즉, 상기 제2 관통공(22)의 윤활부측 단부보다 타측 단부가 수평면을 기준으로 더 낮도록 형성하면 중력에 의해서도 윤활유가 제2 관통공(22)에서 배출방향으로 이동할 수 있는 것이다.

본 실시예에서는 상기 윤활부(10)를 별도로 가공 제조하여 상기 금형본체(20)에 삽입 설치함을 일예로 하나, 상기 윤활부까지 일체형으로 금형 본체를 형성함도 가능하다. 즉, 성형대상 튜브가 안착되는 성형면에서 외부의 윤활유 배출장치 및 윤활유 주입장치까지 연결되는 복수의 관통구멍을 금형본체(20)의 내부를 관통하는 일체형으로 마련할 수 있다. 이때, 윤활유 배출용 관통구멍 및 윤활유 주입용 관통구멍은 별도로 구비함이 바람직하고, 상기 윤활유 주입용 관통구멍, 즉 성형면에 윤활유를 제공하는 구멍은 윤활유 주입장치에서 하나의 구멍으로 연결되고, 상기 성형면에서는 다수의 구멍으로 마련되도록 함이 바람직 하다. 즉, 윤활유가 주입되는 하나의 구멍에 배출되는 구멍은 복수개가 되도록 하는 것으로, 금형본체(20)내에서 하나의 입력구멍에 복수개의 출력 구멍으로 분기되도록 하여 달성될 수 있다.

상기와 같은 본 실시예의 하이드로 포밍용 금형장치는 하이드로 포밍이 수행되는 동안에 윤활유 주입 및 배출을 계속 반복적으로 수행한다. 따라서, 하이드로 포밍 동작동안에 성형되는 튜브와 금형본체의 성형부위에서의 마찰력을 줄이게 되는 것이다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 윤활부 11 : 윤활유 주입용 관통구멍
12 : 윤활유 배출용 관통구멍 20 : 금형 본체
21 : 윤활유 주입용 제1 관통공 22 : 윤활유 배출용 제2 관통공

Claims (9)

1. 튜브가 안착되는 안착면을 갖는 금형 본체와,
   상기 안착면의 상기 튜브가 성형되는 부위에 안착면과 동일한 면을 이루는 성형면을 갖으며, 상기 성형면에 적어도 하나 이상의 관통구멍이 형성된 윤활부를 포함하되,
   상기 금형본체의 상기 윤활부가 설치되는 곳에는 상기 관통구멍과 통하는 적어도 하나 이상의 관통공이 형성되고,
   상기 관통구멍은 복수개이고, 일부는 윤활유 주입용 관통구멍이고, 나머지는 윤활유 배출용 관통구멍인 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 관통공은 2개이며,
   제1 관통공은 상기 윤활유 주입용 관통구멍과 통하도록 되어 있고,
   제2 관통공은 상기 윤활유 배출용 관통구멍과 통하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 윤활유 주입용 관통구멍의 성형면측 단부는 수평면을 기준으로 상기 윤활유 배출용 관통구멍의 성형면측 단부보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2 관통공은 윤활부측의 단부가 수평면을 기준으로 타측 단부보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 윤활유 배출용 관통구멍은 그 길이방향이 중력방향을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형장치.
7. 튜브가 안착되는 안착면과,
   상기 안착면의 상기 튜브가 성형되는 부위에 외부와 통하는 적어도 하나 이상의 관통구멍이 형성되고,
   상기 관통구멍은 2개이고, 제1 관통구멍은 윤활유 공급용 관통구멍이고, 제2 관통구멍은 윤활유 배출용 관통구멍인 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,
   상기 각각의 제1 관통구멍 및 제2 관통구멍은,
   안착면측 단부가 복수개로 분기된 것을 특징으로 하는 하이드로포밍용 금형.

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