KR101365717B1 - 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 다이의 일측면에서 유입되어 다이와 펀치에 의해 변형되는 소재와의 마찰부를 통과하여 타측면으로 배출되는 냉각유로가 형성될 수 있도록, 상기 다이는 냉각액이 일측면에서 유입되어 저면으로 유도되는 유입공과 저면에서 유입되어 타측면으로 유도되는 배출공이 형성된 제1상형다이와, 상기 제1상형다이의 저면에 밀착하여 결합하고 상부면에 유도홈이 형성된 제2상형다이를 포함하여 구성되어, 상기 유입공과 배출공이 유도홈의 일측에 연통됨으로써 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형에 관한 것이다.

Description

냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형 {COOLING PIPES ARE FORMED DEEP DRAWING DIE}

본 발명은 딥드로잉 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실질적으로 판형을 갖는 소재의 성형에 사용되는 딥드로잉 금형에 있어서, 소재와 금형의 마찰부의 발생되는 열을 감소시키기 위한 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형에 관한 것이다.

일반적으로 딥드로잉(Deep Drawing)은 실온 이외의 고온 혹은 저온에서 이루어지는 성형을 위하여 금속 판재를 원통형이나 각통형 또는 반구형 등의 제품으로 가공하기 위해서 펀치로 소재를 다이공동부로 밀어 넣어 금형의 각부를 가열 또는 냉각하고, 소재는 접촉에 의한 열전달을 통해서 음료수캔, 주방기구, 소형 경량 고압가스용기, 자동차 부품등의 다양한 제품에 적용하여 성형가공하는 것을 말한다.

이러한 딥드로잉 성형시에는 소재의 성질 및 두께, 펀치의 직경과 블랭크의 직경과의 비율, 펀치와 다이의 간극, 펀치와 다이의 모서리 반경, 블랭크 홀더의 지지력, 펀치와 다이의 소재간 마찰, 펀치의 진행속도 등의 다양한 요소들이 영향을 미치게 된다.

그러나 종래의 딥드로잉 성형을 위한 금형은 상기 요소 이외에도 펀치와 다이의 연속가공 생산시에 소재와 다이 및 펀치와의 마찰에 의한 가열 및 열팽창에 의해 가압 성형되는 판형소재의 터짐, 또는 주름 발생 등의 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 경량화의 소형 고압 용기 등을 제작시에 다이와 펀치가 소재와 다이 및 펀치와의 마찰에 의한 가열 및 열팽창에 대응하여 냉각할 수 있도록 내부로 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상형에 설치되는 다이와, 하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치와, 하형에 설치되어 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하는 블랭크홀더와, 상기 블랭크홀더의 하부에 연결되어 블랭크 홀더를 다이의 저면에 압지하도록 에어 또는 유압에 의해 신축하는 구동실린더와, 상기 블랭크홀더를 안내하는 블랭킹다이를 포함하여 구성되는 딥드로잉 금형에 있어서,

상기 다이의 일측면에서 유입되어 다이와 펀치에 의해 변형되는 소재와의 마찰부를 통과하여 타측면으로 배출되는 냉각유로가 형성될 수 있도록, 상기 다이는 냉각액이 일측면에서 유입되어 저면으로 유도되는 유입공과 저면에서 유입되어 타측면으로 유도되는 배출공이 형성된 제1상형다이와, 상기 제1상형다이의 저면에 밀착하여 결합하고 상부면에 유도홈이 형성된 제2상형다이를 포함하여 구성되어, 상기 유입공과 배출공이 유도홈의 일측에 연통됨으로써 냉각유로가 형성되며,
상기 제2상형다이가 복층으로 구비되어 각 층의 제2상형다이에 연통되는 복수벌의 유입공과 배출공이 구비되되, 상기 각 복수벌로 구비된 유입공과 배출공의 간격이 균일하게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 유도홈은 제2상형다이의 상부면에 제2상형다이의 내주면에서 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 유도홈의 일측에 제2상형다이의 외측방향으로 연통되는 분배홈이 형성되고 타측에 수용홈이 형성되어, 상기 유입공에 분배홈이 연통되고 상기 배출공에 수용홈이 연통되는 것이 바람직하다.

상기 유도홈은 상측에서 바라볼 때 'C'자 형상으로 형성되고 상기 분배홈과 수용홈이 유도홈의 양측 끝단부에서 동일한 방향으로 나란하게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 유도홈이 상측에서 바라볼 때 원형으로 형성되며 상기 분배홈과 수용홈이 유도홈의 일측에서 외측방향으로 대칭되도록 형성되고, 상기 유도홈의 내측 벽체에는 분배홈을 향하여 돌출되는 분배돌기와 수용홈을 향하여 돌출되는 수용돌기가 형성되는 구비되는 것도 무방하다.

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한편, 상기 유입공으로 냉각액을 투입하고 배출공으로 배출된 냉각액을 수용하는 냉각장치와, 상기 냉각장치를 제어하는 온도제어장치와, 다이 및 펀치에 내삽되어 설치되어 각각의 온도를 감지하여 온도제어장치에 송출하는 복수개의 온도센서를 포함하여 구성되어, 온도제어장치에 의해 다이와 펀치의 예열 또는 냉각되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명을 따르면, 딥드로잉 작업시 소재유입 및 성형시에 발생하는 열을 냉각시켜 양질의 균일한 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 금형과 소재와의 마찰시에 발생되는 열을 감소시켜줌으로써 금형의 마모를 방지하고 소재의 원주 방향 또는 코너 방향으로의 크랙 및 주름이 발생되는 것을 억제하며 제품의 고른 두께를 유지하는 효과가 있다.

또한, 냉각장치와 온도제어장치를 설치하여 금형의 각부를 알맞은 온도로 미세하게 온도를 조절함으로써 소재 가공의 최적 조건을 유지하며 지속적으로 제품을 생산함에따라 종래의 생산 방식보다 제품생산성이 증대되고 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 계절적 온도 변화에 대응하여 온도제어장치에 의해 다이 및 펀치의 예열이 가능해짐에 따라 제품의 생산 효율이 증대되는 효과가 있다

도 1은 본 발명에 의한 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형의 개략도
도 2는 본 발명에 의한 다이의 분해사시도
도 3은 본 발명에 의한 제2상형다이의 평면도
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 다이의 분해사시도
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 제2상형다이의 평면도
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이의 분해사시도
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이의 평면도

이하, 본 발명에 따른 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형(100)의 구성 및 작용에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형의 개략도이며, 도 2는 본 발명에 의한 다이의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 제2상형다이의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 다이의 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 제2상형다이의 평면도이며, 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이의 분해사시도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이의 평면도이다.

먼저 본 발명은 도1에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형(100)은 상형에 설치되는 다이(1)와, 하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치(2)와, 하형에 설치되어 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하는 블랭크홀더(3)와, 상기 블랭크홀더의 하부에 연결되어 블랭크 홀더를 다이의 저면에 압지하도록 에어 또는 유압에 의해 신축하는 구동실린더(4)와, 상기 블랭크홀더를 안내하는 블랭킹다이(5)를 포함하여 구성된다.

도2에 도시된 바와같이, 상기 다이의 일측면에서 유입되어 다이와 펀치에 의해 변형되는 소재와의 마찰되는 다이의 하부 내측 모서리의 내부로 통과하여 다이의 타측면으로 배출되는 냉각유로가 형성될 수 있도록, 상기 다이(1)는 냉각액이 일측면에서 유입되어 저면으로 유도되는 유입공(11)과 저면에서 유입되어 타측면으로 유도되는 배출공(12)이 형성된 제1상형다이(10)와, 상기 제1상형다이(10)의 저면에 밀착하여 결합하고 상부면에 유도홈(21)이 형성된 제2상형다이(20)를 포함하여 구성되어, 상기 유입공(11)과 배출공(12)이 유도홈(21)의 일측에 연통됨으로써 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1상형다이(10)는 냉각액이 일측면에서 유입되어 저면으로 유도되는 유입공(11)과 저면에서 유입되어 타측면으로 유도되는 배출공(12)이 형성된다.

상기 제2상형다이(20)는 상기 제1상형다이(10)의 저면에 밀착하여 결합하고 상부면에 유도홈(21)이 형성된다.

또한, 도3에 도시된 바와같이 상기 유도홈(21)은 제2상형다이(20)의 상부면에 제2상형다이의 내주면에서 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 유도홈(21)의 일측에서 제2상형다이의 외측방향으로 분배홈(22)이 형성되고 타측에 수용홈(23)이 형성되어, 상기 유입공(11)에 분배홈(22)이 연통되고 상기 배출공(12)에 수용홈(23)이 연통되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유도홈(21)은 상측에서 바라볼 때 'C'자 형상으로 형성되고 상기 분배홈(22)과 수용홈(23)이 유도홈(21)의 양측 끝단부에서 동일한 방향으로 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 도4와 도5에 도시된 바와같이 상기 유도홈(21)은 상측에서 바라볼 때 원형으로 형성되며 상기 분배홈(22)과 수용홈(23)이 유도홈(21)의 일측에서 외측방향으로 대칭되도록 형성되고, 상기 유도홈(21)의 내측 벽체에는 분배홈(22)을 향하여 돌출되는 분배돌기(24)와 수용홈(23)을 향하여 돌출되는 수용돌기(25)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 분배돌기(24)는 상기 유입공(11)을 통해 유입된 냉각수가 분배홈(22)을 통하여 유도홈(21)에 유입될 때 효율적으로 분배될 수 있도록, 상기 유도홈(21)의 내측 벽체에서 상기 분배홈(22)을 지향하며 상부에서 바라볼 때 삼각형으로 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 수용돌기(25)는 상기 유도홈(21)의 내부로 분배되어 수용홈(23)에서 합쳐지는 냉각수가 안정적으로 진행될 수 있도록, 상기 유도홈(21)의 내측 벽체에서 수용홈(23)을 향하여 돌출되어 형성되며 상부에서 바라볼 때 삼각형으로 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도6과 도7에 도시된 바와같이 상기 제2상형다이(20)가 복층으로 구비되어 각 층의 제2상형다이(20a,20b,20c)에 연통되는 복수벌의 유입공(11a,11b,11c)과 배출공(12a,12b,12c)이 구비되되, 상기 각 복수벌로 구비된 유입공과 배출공의 간격이 균일하게 형성된 것이 바람직하다.

상기 유입공과 배출공의 유입 방향은 냉각수가 냉각유로의 내부를 순환하며 다이와의 접촉에 따라 점차 온도가 상승하게 되어 냉각의 효율이 낮아지게 되는 점을 감안하여, 냉각시키고자 하는 다이(1)의 하부 내측 모서리를 냉각수를 통해 냉각시키되 유입공의 양측으로 배출공이 형성되도록 배치하고 상기 유입공과 배출공의 간격이 균일하도록 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 다이(1)의 하부 내측 모서리에서 다이(1)와 소재가 서로 마찰됨에따라 발생되는 마찰열을 효율적으로 냉각시키는 것이 가능해지고, 각 부분별로 균일하게 온도를 유지하도록 함으로써 소재의 터짐이나 주름발생 및 응력발생의 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 복층으로 구비된 제2상형다이(20a,20b,20c)는 상기 복수벌의 유입공(11a,11b,11c)과 배출공(12a,12b,12c)이 각 층의 제2상형다이에 연통될 수 있도록 상부에서 하부로 연장되는 유입공과 배출공이 형성되어 최하층의 제2상형다이에(20c)에도 냉각유로가 형성될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 'C'자 형상으로 형성된 유도홈(21)이 형성된 제2상형다이가 2층 이상의 복층으로 구성된 때에도, 상기 제3실시예의 방식과 같이 각층의 제2상형다이에 유입되는 각각의 유입공과 배출공이 구비되며, 한 층의 제2상형다이에 유입되는 한벌의 유입공과 배출공은 서로 나란하게 구비되되 각 층에 연통되는 유입공과 배출공의 간격은 균일하게 형성되어 다이의 하부 내측 모서리부의 위치에 따른 온도 차이가 발생되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 하형에 고정 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치(2)의 내부에도 상기 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 단층 또는 복층의 냉각유로를 구성하는 것이 바람직하며, 펀치의 내부에 설치되는 냉각유로에 연통되는 유입공과 배출공은 펀치(2)의 하부로 유도하여 구성되는 것이 바람직하다.

아울러, 유입공(11)으로 냉각액을 투입하고 배출공(12)으로 배출된 냉각액을 수용하는 냉각장치와, 상기 냉각장치를 제어하는 온도제어장치와, 다이 및 펀치에 내삽되어 설치되어 각각의 온도를 감지하여 온도제어장치에 송출하는 복수개의 온도센서를 포함하여 구성되어, 온도제어장치에 의해 다이와 펀치의 예열 또는 냉각되는 것이 바람직하다.

상기 냉각장치는 공지된 열교환장치를 사용하는 것이 바람직하며, 배출공(12)으로 배출된 냉각액을 수용하여 외부로 열교환을 통하여 온도를 하강시킨 후 유입공(11)으로 투입함으로써 다이의 온도를 냉각시키도록 구성된다.

상기 온도제어장치는 상기 냉각장치의 열교환 정도를 제어하도록 구성되며, 사용자로부터 외부로부터 입력된 온도 설정값과 다이 및 펀치의 내부에 삽입 설치되어 온도를 감지하는 복수개의 온도센서로부터 송출된 온도값을 비교하여 냉각장치의 열교환 양을 제어함으로써 다이 및 펀치의 온도를 제어하는 것이 가능해진다.

따라서, 상기 온도제어장치에 의해 금형의 각부를 알맞은 온도로 미세하게 온도를 조절함으로써 소재 가공의 최적 조건을 유지하며 지속적으로 제품을 생산하는 것이 가능해지고, 실내온도가 낮은 동계에 금형을 시동하기 위해서 금형의 내부로 열수를 유입하여 금형을 예열함으로써 작업이 시작하기 전에 소재의 성형 조건을 유지할 수 있어 종래의 생산 방식보다 제품생산성이 증대되고 생산비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명은 상형에 설치되는 다이(1)와, 하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치(2)와, 하형에 설치되어 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하는 블랭크홀더(3)와, 상기 블랭크홀더의 하부에 연결되어 블랭크 홀더를 다이의 저면에 압지하도록 에어 또는 유압에 의해 신축하는 구동실린더(4)와, 상기 블랭크홀더를 안내하는 블랭킹다이(5)를 포함하여 구성되는 딥드로잉 금형에 있어서, 상기 다이의 일측면에서 유입되어 다이와 펀치에 의해 변형되는 소재와의 마찰부를 통과하여 타측면으로 배출되는 냉각유로가 형성될 수 있도록, 상기 다이(1)는 냉각액이 일측면에서 유입되어 저면으로 유도되는 유입공(11)과 저면에서 유입되어 타측면으로 유도되는 배출공(12)이 형성된 제1상형다이(10)와, 상기 제1상형다이의 저면에 밀착하여 결합하고 상부면에 유도홈(21)이 형성된 제2상형다이(20)를 포함하여 구성되어, 상기 유입공(11)과 배출공(12)이 유도홈(21)의 일측에 연통됨으로써 냉각유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형에 관한 것으로, 당업자로서는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 설명을 고려하여 충분히 변경, 변환, 치환 및 대체할 수 있을 것이고, 상술한 실시예에만 한정되지는 않는다.

1: 다이 2: 펀치
3: 블랭크홀더 4: 구동실린더
5: 블랭킹다이 10: 제1상형다이
11: 유입공 12: 배출공
20: 제2상형다이 21: 유도홈
22: 분배홈 23: 수용홈
24: 분배돌기 25: 수용돌기

Claims (6)

1. 상형에 설치되는 다이(1)와, 하형에 설치되어 다이에 대향배치되는 펀치(2)와, 하형에 설치되어 상기 다이와의 사이에 소재를 구속하는 블랭크홀더(3)와, 상기 블랭크홀더의 하부에 연결되어 블랭크 홀더를 다이의 저면에 압지하도록 에어 또는 유압에 의해 신축하는 구동실린더(4)와, 상기 블랭크홀더를 안내하는 블랭킹다이(5)를 포함하여 구성되는 딥드로잉 금형에 있어서,
   상기 다이의 일측면에서 유입되어 다이와 펀치에 의해 변형되는 소재와의 마찰부를 통과하여 타측면으로 배출되는 냉각유로가 형성될 수 있도록, 상기 다이(1)는 냉각액이 일측면에서 유입되어 저면으로 유도되는 유입공(11)과 저면에서 유입되어 타측면으로 유도되는 배출공(12)이 형성된 제1상형다이(10)와, 상기 제1상형다이의 저면에 밀착하여 결합하고 상부면에 유도홈(21)이 형성된 제2상형다이(20)를 포함하여 구성되어, 상기 유입공(11)과 배출공(12)이 유도홈(21)의 일측에 연통됨으로써 냉각유로가 형성되며,
   상기 제2상형다이(20)가 복층으로 구비되어 각 층의 제2상형다이(20a,20b,20c)에 연통되는 복수벌의 유입공(11a,11b,11c)과 배출공(12a,12b,12c)이 구비되되, 상기 각 복수벌로 구비된 유입공과 배출공의 간격이 균일하게 형성된 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 유도홈(21)은 제2상형다이(20)의 상부면에 제2상형다이의 내주면에서 소정의 간격으로 이격되어 형성되고, 상기 유도홈(21)의 일측에 제2상형다이의 외측방향으로 분배홈(22)이 형성되고 타측에 수용홈(23)이 형성되어, 상기 유입공(11)에 분배홈(22)이 연통되고 상기 배출공(12)에 수용홈(23)이 연통되는 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 유도홈(21)은 상측에서 바라볼 때 'C'자 형상으로 형성되고 상기 분배홈(22)과 수용홈(23)이 유도홈의 양측 끝단부에서 동일한 방향으로 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 유도홈(21)은 상측에서 바라볼 때 원형으로 형성되며 상기 분배홈(22)과 수용홈(23)이 유도홈(21)의 일측에서 외측방향으로 대칭되도록 형성되고, 상기 유도홈의 내측 벽체에는 분배홈(22)을 향하여 돌출되는 분배돌기(24)와 수용홈(23)을 향하여 돌출되는 수용돌기(25)가 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형.
   
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 유입공(11)으로 냉각액을 투입하고 배출공(12)으로 배출된 냉각액을 수용하는 냉각장치와, 상기 냉각장치를 제어하는 온도제어장치와, 다이 및 펀치에 내삽되어 설치되어 각각의 온도를 감지하여 온도제어장치에 송출하는 복수개의 온도센서를 포함하여 구성되어, 온도제어장치에 의해 다이와 펀치의 예열 또는 냉각되는 것을 특징으로 하는 냉각유로가 형성된 딥드로잉 금형.
   

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