KR101283983B1

KR101283983B1 - 핫스탬핑용 금형

Info

Publication number: KR101283983B1
Application number: KR1020110145091A
Authority: KR
Inventors: 황정복; 김장수; 김선웅; 최문석; 이현우; 김용석; 박성우; 김응천; 엄원익; 진홍교
Original assignee: 주식회사 엠에스 오토텍
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-09
Also published as: KR20130076484A

Abstract

본 발명은 금형을 이루는 다이와 펀치의 냉각채널 구조를 개선함으로써, 캐비티면과 냉각채널 사이의 일정한 간격 형성이 가능하여, 금형의 균일한 온도분포 형성으로 이를 이용한 핫스탬핑 공정에 의해 생산되는 제품의 강도를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 금형의 제작시에 굴곡진 냉각채널의 형성이 비교적 용이하게 이루어질 수 있음에 따라 금형의 가공시간이 절감되고, 금형 제작의 작업성도 개선되는 효과를 얻을 수 있도록 한다.

Description

핫스탬핑용 금형{MODL FOR HOTSTAMPING}

본 발명은 핫스탬핑 공법에 사용하는 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형의 냉각성능에 관련한 기술이다.

핫스탬핑(HOTSTAMPING)은 가공 대상 패널을 약 900℃ 이상으로 가열하여 금형에서 가압하여 성형함과 동시에 급냉하여 고강도의 제품을 성형하도록 하는 프레스가공 방법이다.

상기와 같은 핫스탬핑용 금형은 각각 마주하는 면에 제품의 일측면을 형성하여 서로 합쳐지면 제품 형상의 공간으로 이루어진 캐비티(CAVITY)를 형성하게 되는 다이와 펀치를 포함하여 구성되며, 상기 다이와 펀치 사이에 가열된 패널을 위치시킨 상태에서 가압하여 소성 가공함으로써 제품을 성형하는 과정을 연속적으로 수행하게 되므로, 상기 다이와 펀치의 캐비티면을 따른 온도분포가 균일하게 형성되며 과열되지 않고 일정한 수준을 유지하도록 하는 냉각기능이 필요하다.

종래 상기 냉각기능은 상기 다이와 펀치를 복수개의 블록으로 나누어 드릴로 홀을 가공함으로써, 냉각수가 유동할 수 있는 냉각채널을 형성하여 구현한다.

도 1은 펀치(500)를 다수의 블록(502)으로 나누고, 캐비티를 형성하는 캐비티면(504)의 하측에 다수의 홀을 가공하여 냉각채널(506)을 형성한 것을 예시하고 있으며, 상기와 같이 홀이 가공된 블록(502)들을 결합하여 냉각채널(506)을 구비한 펀치(500)를 형성함으로써, 냉각기능을 구현하도록 하고 있으며, 상기 다이의 경우도 동일한 방법으로 냉각채널을 형성하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 방법으로 다이와 펀치에 냉각채널을 형성하도록 하는 것은 기술적으로 다소 불리한 측면이 있다. 즉, 드릴로 금속블록에 홀을 가공하는 작업에 의해 상기 냉각채널을 형성하게 되는데, 드릴 작업은 직선적으로만 이루어지게 되므로, 대체로 곡선 형상을 가지는 캐비티면과 일정한 간격을 유지하는 냉각채널의 형성이 어려워서 금형의 온도분포가 균일하게 형성되지 못함에 따라 핫스탬핑 공정에 의해 제작되는 제품의 강도를 일정하게 유지하는 것이 불가능해지고, ‘ㄷ’ 자형과 같은 굴곡이 있는 냉각채널을 형성하기 위해서는 다수의 직선적인 홀을 연통되도록 형성한 후 불필요한 부분을 볼트 등으로 막아서 형성하게 되므로 가공시간이 길어지고 금형 제작의 작업성이 불리하게 되는 것이다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금형을 이루는 다이와 펀치의 냉각채널 구조를 개선함으로써, 캐비티면과 냉각채널 사이의 일정한 간격 형성이 가능하여, 금형의 균일한 온도분포 형성으로 이를 이용한 핫스탬핑 공정에 의해 생산되는 제품의 강도를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 금형의 제작시에 굴곡진 냉각채널의 형성이 비교적 용이하게 이루어질 수 있음에 따라 금형의 가공시간이 절감되고, 금형 제작의 작업성도 개선되는 효과를 얻을 수 있도록 한 핫스탬핑용 금형을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 핫스탬핑용 금형은

차례로 중첩되어 캐비티면을 형성하는 다수의 금형플레이트와;

상기 각 금형플레이트의 적어도 한 중첩면에 함몰되게 형성된 플레이트냉각홈과;

상기 다수의 금형플레이트와 수직하게 결합되면서 상기 각 플레이트냉각홈에 연통되는 베이스냉각통로를 구비한 베이스;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 펀치의 냉각채널을 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 핫스탬핑용 금형을 도시한 도면,
도 3은 도 2의 펀치를 상측에서 관측한 평면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ방향 관측도,
도 5는 도 3의 Ⅴ방향 관측도,
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도,
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도,
도 8은 도 5의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도,
도 9는 도 5의 Ⅸ-Ⅸ선 단면도,
도 10은 도 5의 펀치를 구성하는 금형플레이트들로 이루어진 하나의 서브어셈블리를 도시한 도면,
도 11은 도 10의 반대방향에서 관측한 서브어셈블리를 도시한 도면,
도 12는 도 5의 펀치를 베이스와 분리하여 그 하측면을 도시한 도면,
도 13은 도 12에 도시된 펀치와 결합되는 베이스어퍼플레이트의 상측면을 도시한 도면,
도 14는 도 13의 베이스어퍼플레이트의 하측면을 도시한 도면,
도 15는 도 14의 베이스어퍼플레이트 하측면에 면접촉하여 결합되는 베이스로워플레이트의 상측면을 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 15를 참조하면, 본 발명 핫스탬핑용 금형의 실시예는 차례로 중첩되어 캐비티면(1)을 형성하는 다수의 금형플레이트(3)와; 상기 각 금형플레이트(3)의 적어도 한 중첩면(5)에 함몰되게 형성된 플레이트냉각홈(7)과; 상기 다수의 금형플레이트(3)와 수직하게 결합되면서 상기 각 플레이트냉각홈(7)에 연통되는 베이스냉각통로(9)를 구비한 베이스(11)를 포함하여 구성된다.

즉, 하나의 제품을 형성하기 위한 캐비티는 상하의 두 캐비티면이 서로 대응되면서 핫스탬핑에 의해 생산할 제품 형상과 동일한 형상의 공간으로 이루어지고, 상기 각 캐비티면은 다수로 나뉘어진 금형플레이트(3)를 서로 중첩시켜서 형성되어 결국 펀치(13) 또는 다이(15)가 형성되는 것이며, 상기 펀치(13) 또는 다이(15)를 이루는 각 금형플레이트(3)의 중첩면(5)에 상기한 바와 같은 플레이트냉각홈(7)을 형성하여 냉각수를 유동시킴으로써 상기 캐비티면(1)의 균일하고 안정된 냉각성능을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

상기 금형플레이트(3)에는 상기 베이스(11)가 결합되는 반대방향의 외곽선이 상기 캐비티면(1)의 일부를 형성하도록 구성되는 것이며, 상기 금형플레이트(3)에 형성된 플레이트냉각홈(7)은 양단이 상기 베이스(11)의 베이스냉각통로(9)로 각각 연통되고 상기 캐비티면(1)으로부터 일정한 간격을 유지하는 단일 곡선으로 형성된 구조이다.

상기 금형플레이트(3)들은 서로 중첩되는 인접한 두 금형플레이트(3)의 마주 접하는 양쪽 중첩면(5) 모두에 상기 플레이트냉각홈(7)이 서로 대응되도록 형성될 수도 있고, 한쪽 중첩면(5)에만 형성할 수도 있을 것인바, 양쪽 모두 형성되는 경우에는 보다 많은 양의 냉각수 유동을 확보하여 냉각에 유리할 것이며, 한쪽만 형성하는 경우는 플레이트냉각홈(7)의 가공에 소요되는 시간이 대폭적으로 저감될 수 있을 것이다.

상기 금형플레이트(3)들의 중첩면(5)들은 연마공정에 의한 평면으로 형성되어, 이웃하는 금형플레이트(3)의 중첩면(5)들과 직접 가압 면접촉됨에 의해 상기 플레이트냉각홈(7)의 수밀성을 확보하는 구조이다.

즉, 각 금형플레이트(3)들 사이의 수밀성 확보를 위해 별도의 씰링부재를 사용하지 않고, 각 금형플레이트(3)의 중첩면(5)을 연마에 의해 고정도로 가공하여 서로 접촉시키고 가압하는 것 만에 의해서도 수밀성이 확보될 수 있도록 함으로써, 씰링부재 사용에 따른 불편함과 내구성 문제 등을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

상기 금형플레이트(3)들은 서로 중첩되는 방향을 따라 결합공(17)이 서로 연통되도록 관통되어 형성되고, 상기 결합공(17)들을 관통하여 상기 금형플레이트(3)들 사이를 가압하여 체결하는 체결부재(19)에 의해 결합된다.

즉, 상기 다수의 금형플레이트(3)들을 중첩시킨 상태에서 상기 결합공(17)을 통하여 볼트 등과 같은 체결부재(19)를 삽입하여 조여줌으로써, 상기 다수의 금형플레이트(3)들의 중첩면(5)은 서로 압착된 상태를 형성하면서 자체적으로 수밀성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

본 실시예에서는 상기 다수의 금형플레이트(3)는 인접한 다수의 금형플레이트(3)들끼리 결합되어 구성되는 다수의 서브어셈블리(21)를 구성하며, 상기 다수의 서브어셈블리(21)가 결합하여 상기 하나의 캐비티면(1)을 형성하도록 구성되어 있다.

즉, 상기 캐비티면(1)이 상대적으로 넓어서 상기 캐비티면(1)을 이루는 금형플레이트(3)들을 모두 한꺼번에 조립하는 것이 어려운 경우에는 서로 인접한 일부 금형플레이트(3)들을 서로 결합하여 구성되는 소단위의 서브어셈블리(21)를 구성한 후, 이들을 상기 베이스(11)에 결합함으로써 전체적으로 하나의 캐비티면(1)을 형성하는 금형을 구성하도록 하는 것이다.

이 경우, 상기 하나의 서브어셈블리(21)를 구성하는 다수의 금형플레이트(3)들 중 최외측의 양쪽 금형플레이트(3)는 이웃하는 상기 서브어셈블리(21)를 구성하는 다른 금형플레이트(3)와 중첩되는 중첩면(5)에만 상기 플레이트냉각홈(7)이 형성되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 금형플레이트(3)가 상기 베이스(11)에 결합되는 구조는 도시된 바와 같이 상기 각 서브어셈블리(21)의 양쪽 측면 하측을 상기 베이스(11)를 향해 가압하여 고정하는 클램프(23)에 의해 이루어지므로, 실질적으로 인접하는 두 서브어셈블리(21) 사이는 밀착되어 있기는 하지만 별도의 결합력이 형성되지 않아서 만약 플레이트냉각홈(7)이 형성되어 냉각수가 공급되면 수밀성을 확보하기 어렵기 때문이다.

상기 베이스(11)는 상기 금형플레이트(3)와 직접 접촉하는 베이스어퍼플레이트(25)와, 상기 베이스어퍼플레이트(25) 하측에 중첩되는 베이스로워플레이트(27)를 포함하여 구성되고, 상기 베이스냉각통로(9)는 상기 베이스어퍼플레이트(25)와 상기 베이스로워플레이트(27)의 사이에 형성되며, 상기 금형플레이트(3)의 플레이트냉각홈(7)은 상기 베이스어퍼플레이트(25)를 관통하여 상기 베이스냉각통로(9)에 연결되는 구조이다.

상기 베이스냉각통로(9)는 상기 베이스어퍼플레이트(25)의 하측면과 상기 베이스로워플레이트(27)의 상측면에 상호 대응되도록 형성된 베이스냉각홈(29)에 의해 형성되고, 상기 베이스어퍼플레이트(25)에는 상기 다수의 플레이트냉각홈(7)에 연통되도록 관통되는 연결공(31)이 상기 베이스냉각홈(29)을 따라 다수로 형성된다.

상기 베이스냉각통로(9)는 상기 베이스어퍼플레이트(25)의 하측면이나 상기 베이스로워플레이트(27)의 상측면에만 상기 베이스냉각홈(29)이 형성된 구조로 할 수도 있고, 양쪽 모두에 상기 베이스냉각홈(29)이 형성된 구조로 구성하여 보다 큰 직경의 통로를 형성하도록 할 수도 있을 것인 바, 본 실시예에서는 양쪽 모두에 베이스냉각홈(29)이 형성된 구성을 취하였다.

또한, 상기 베이스냉각통로(9)는 상기 금형플레이트(3)의 플레이트냉각홈(7)의 일단으로 연결되는 공급측(33)과 상기 플레이트냉각홈(7)의 타단으로 연결되는 배출측(35)이 서로 분리되어 형성되고, 상기 공급측(33)을 이루는 베이스냉각통로(9)와 상기 배출측(35)을 이루는 베이스냉각통로(9)는 서로 교차하지 않고 양쪽으로 대향되게 배치된 두 단일 곡선의 형태를 가짐으로써, 상기 공급측(33)으로 공급된 냉각수가 상기 플레이트냉각홈(7)들을 개별적으로 통과하면서 냉각작용을 수행한 후 상기 배출측(35)으로 배출되는 균일하고 안정된 냉각수 흐름을 형성할 수 있도록 하고 있다.

참고로, 도 3 내지 도 15에서는 핫스탬핑 금형의 펀치(13)를 예시하고 있으나, 그 상측의 금형을 이루는 다이(15)도 동일한 방식으로 냉각체계를 구성하도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 금형을 이루는 다이(15)와 펀치(13)를 각각 다수의 금형플레이트(3)로 나누어 각 금형플레이트(3)마다 해당되는 캐비티면(1)의 형상에 적합한 플레이트냉각홈(7)을 NC가공 등을 통해 간단하고 용이하게 형성하여 결합한 냉각 구조를 구성함으로써, 캐비티면(1)과 냉각채널 사이의 일정한 간격 형성이 가능하여, 금형의 균일한 온도분포 형성으로 이를 이용한 핫스탬핑 공정에 의해 생산되는 제품의 강도를 일정하게 유지할 수 있도록 하고, 금형의 제작시에 굴곡진 냉각채널의 형성이 비교적 용이하게 이루어질 수 있음에 따라 금형의 가공시간이 절감되고, 금형 제작의 작업성도 개선될 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 캐비티면
3; 금형플레이트
5; 중첩면
7; 플레이트냉각홈
9; 베이스냉각통로
11; 베이스
13; 펀치
15; 다이
17; 결합공
19; 체결부재
21; 서브어셈블리
23; 클램프
25; 베이스어퍼플레이트
27; 베이스로워플레이트
29; 베이스냉각홈
31; 연결공
33; 공급측
35; 배출측

Claims

차례로 중첩되어 캐비티면(1)을 형성하는 다수의 금형플레이트(3)와;
상기 각 금형플레이트(3)의 적어도 한 중첩면(5)에 함몰되게 형성된 플레이트냉각홈(7)과;
상기 다수의 금형플레이트(3)와 수직하게 결합되면서 상기 각 플레이트냉각홈(7)에 연통되는 베이스냉각통로(9)를 구비한 베이스(11);
를 포함하여 구성되고,
상기 금형플레이트(3)에는 상기 베이스(11)가 결합되는 반대방향의 외곽선이 상기 캐비티면(1)의 일부를 형성하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 금형플레이트(3)는 인접한 다수의 금형플레이트(3)들끼리 결합되어 구성되는 다수의 서브어셈블리(21)를 구성하며;
상기 다수의 서브어셈블리(21)가 결합하여 상기 캐비티면(1)을 형성하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 2에 있어서,
상기 하나의 서브어셈블리(21)를 구성하는 다수의 금형플레이트(3)들 중 최외측의 양쪽 금형플레이트(3)는 이웃하는 상기 서브어셈블리(21)를 구성하는 다른 금형플레이트(3)와 중첩되는 중첩면(5)에만 상기 플레이트냉각홈(7)이 형성되는 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 금형플레이트(3)에 형성된 플레이트냉각홈(7)은 양단이 상기 베이스(11)의 베이스냉각통로(9)로 각각 연통되고 상기 캐비티면(1)으로부터 일정한 간격을 유지하는 단일 곡선으로 형성된 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스(11)는 상기 금형플레이트(3)와 직접 접촉하는 베이스어퍼플레이트(25)와, 상기 베이스어퍼플레이트(25) 하측에 중첩되는 베이스로워플레이트(27)를 포함하여 구성되고;
상기 베이스냉각통로(9)는 상기 베이스어퍼플레이트(25)와 상기 베이스로워플레이트(27)의 사이에 형성되며;
상기 금형플레이트(3)의 플레이트냉각홈(7)은 상기 베이스어퍼플레이트(25)를 관통하여 상기 베이스냉각통로(9)에 연결되는 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 6에 있어서,
상기 베이스냉각통로(9)는 상기 베이스어퍼플레이트(25)의 하측면과 상기 베이스로워플레이트(27)의 상측면에 상호 대응되도록 형성된 베이스냉각홈(29)에 의해 형성되고;
상기 베이스어퍼플레이트(25)에는 상기 다수의 플레이트냉각홈(7)에 연통되도록 관통되는 연결공(31)이 상기 베이스냉각홈(29)을 따라 다수로 형성되는 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 7에 있어서,
상기 베이스냉각통로(9)는 상기 금형플레이트(3)의 플레이트냉각홈(7)의 일단으로 연결되는 공급측(33)과 상기 플레이트냉각홈(7)의 타단으로 연결되는 배출측(35)이 서로 분리되어 형성되고, 상기 공급측(33)을 이루는 베이스냉각통로(9)와 상기 배출측(35)을 이루는 베이스냉각통로(9)는 서로 교차하지 않고 양쪽으로 대향되게 배치된 두 단일 곡선의 형태를 가짐으로써 냉각수의 균일하고 안정된 유동이 이루어지도록 한 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 1에 있어서,
상기 금형플레이트(3)들은 서로 중첩되는 방향을 따라 결합공(17)이 서로 연통되도록 관통되어 형성되고, 상기 결합공(17)들을 관통하여 상기 금형플레이트(3)들 사이를 가압하여 체결하는 체결부재(19)에 의해 결합되는 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 1에 있어서,
상기 금형플레이트(3)들은 서로 중첩되는 인접한 두 금형플레이트(3)의 마주 접하는 양쪽 중첩면(5) 모두에 상기 플레이트냉각홈(7)이 서로 대응되도록 형성되는 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.
청구항 1에 있어서,
상기 금형플레이트(3)들의 중첩면(5)들은 연마공정에 의한 평면으로 형성되어, 이웃하는 금형플레이트(3)의 중첩면(5)들과 직접 가압 면접촉됨에 의해 상기 플레이트냉각홈(7)의 수밀성을 확보하는 것
을 특징으로 하는 핫스탬핑용 금형.