KR101385519B1 - 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉간 트림 금형장치에 관한 것으로서, 사방에 가이드부시(101) 및 가이드포스트(201)가 구비된 냉간 트림 금형을 구성하되, 패드형상부(151)의 사방 테두리를 따라 일정 간격으로 다수의 패드릴리프(152)가 관통된 상형패드(150) 및; 상형패드(150) 조립시 패드릴리프(152) 마다 끼워져서 상형패드(150)의 테두리 측면을 받쳐주는 메인지지부(110)가 다수 돌출된 상형베이스(100);로 상형을 구성하고, 패드형상부(151)와 맞물리는 하형형상부(251)가 표면에 구비된 하형스틸(250) 및; 하형스틸(250)이 상형패드(150)와 맞물릴 때 메인지지부(110)의 이면을 눌러주도록 하형스틸(250)의 테두리를 따라 일정 간격 이격되어 백-업 지지부(210)가 설치된 하형베이스(200);로 하형을 구성하여 트림 공정시 소재(P)의 두께 및 높은 인장 강도로 상형패드(150)에 상당한 장력이 가해져도 상형패드(150) 테두리를 메인지지부(110) 및 백-업 지지부(210)가 이중으로 눌러주어 상형스틸(111)이 뒤로 밀리는 백(BACK) 현상을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 것으로서, 품질이 균일한 제품을 오랜 시간 안정적으로 생산할 수 있어 품질에 대한 신뢰도를 높여 구매력 향상의 효과를 볼 수 있도록 한 것이다.

Description

핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치{Cold trim mold device for hot stamping forming part}
본 발명은 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치에 관한 것으로서, 특히 금형의 견고성과 내구성을 높이고, 트림작업시 판넬의 두께 및 높은 인장강도로 하형스틸에 밀려 외측으로 가해지는 측방력에 의해 상형스틸이 뒤로 밀리는 백(BACK) 현상을 효과적으로 방지할 수 있어 제품의 균일한 성형성 향상 및 수명을 연장시킬 수 있는 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 차체 패널 등을 만들기 위해 금속 강판을 일정 형태로 성형하면서 그 테두리가 일정 형상을 이루도록 다듬어 따내는 트림 금형은 상형과 하형 구조로 이루어져 있으며, 상형과 하형이 프레스의 움직임에 따라 상승 하강의 왕복 운동을 하면서 제품을 생산한다.
이러한 트림 금형은 금형의 뼈대를 견고하게 유지시키기 위해 형상면을 따라 형상면 테두리에는 메인리브(MAIN RIB)가 형성되고, 테두리 안쪽 부위에는 서브리브(SUB RIB)가 형성되어 금형 작동시 가해지는 힘을 바닥면에 전달하거나 분산시키는 역할을 한다.
그리고, 상형과 하형의 수직선상 움직임을 일직선으로 규제하기 위해서는 주로 가이드 방식을 사용하고 있다. 상기 가이드 방식은 힐가이드 방식, 가이드포스트 방식, 힐가이드 + 포스트 가이드 방식으로 나누어 지는데, 트림 및 피어스 작업의 특성상 트림 금형은 대부분 가이드 포스트 구조를 이루도록 제작하고 있다.
상기와 같이 상형과 하형으로 구성된 금형 시스템 중 일례를 들면 아래의 특허문헌 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0084316호(2003.12.03.공개)에 개시된 "프레스 금형"(이하 '선행기술'이라 칭함)이 있다.
상기 선행기술은 판넬소재를 눌러 테두리를 트리밍 할 때 판넬소재의 두께 및 높은 인장 강도로 인해 상형패드의 인부 또는 하형스틸의 인부를 외측으로 밀어내는 측방력으로 인하여 상형스틸 또는 하형스틸을 뒤로 밀어내는 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 상형스틸 또는 하형스틸은 얼마 못 가서 서로의 인부에 간극 변화가 생겨 트림 작업이 잘 안 되는 문제점이 발생 된다.
또한, 상형스틸과 하형스틸 만이 서로 맞닿으면서 트림 작업이 이루어질 때 강한 힘으로 맞물린 상형과 하형의 베이스에는 상당한 충격이 전달되는데, 종래의 트림 장치는 그 충격과 진동을 고르게 분산시키지 못하고 상형스틸과 하형스틸에 그 충격이 그대로 전달됨에 따라 고가인 금형의 내구성이 떨어져 수명이 짧게 되고, 이로 인해 생산 제품의 원가상승 요인이 많은 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2003-0084316호(2003.12.03.공개) "프레스금형"
본 발명은 상기와 같은 선행기술 및 종래 기술이 갖고 있는 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명은 상형과 하형으로 이루어진 금형의 견고성과 내구성을 높여 수명을 연장시킴과 아울러 트림 작업시 소재의 두께 및 높은 인장 강도로 하형스틸에 의해 외측으로 가해지는 장력을 받아 상형스틸이 뒤로 밀리는 백(BACK) 현상을 효과적으로 방지할 수 있도록 하여 균일한 품질의 제품을 대량 생산할 수 있는 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 상기 목적은 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치를 구성하되 상형인부의 사방 테두리를 따라 패드릴리프가 일정 간격으로 형성된 상형패드 및; 상형패드와 조립시 상형패드의 테두리 측면을 받쳐주도록 상형스틸이 구비된 메인지지부가 하향으로 다수 돌출되어 있는 상형베이스;로 상형을 구성하고, 상형인부와 맞물리는 하형인부가 표면에 구비된 하형스틸 및; 중앙에 놓인 하형스틸이 상형패드와 서로 맞물릴 때 메인지지부의 이면을 눌러주도록 가이드플레이트가 구비된 백-업 지지부가 하형스틸의 테두리를 따라 일정 간격 이격 설치된 하형베이스;로 하형을 구성함으로서 달성되며, 상형베이스 및 하형베이스에는 내측 부위에 구비되는 서브리브의 살 두께보다 사방의 테두리를 따라 맨 외곽에 구비되는 메인리브의 살 두께를 더 넓게 형성하여 금형구조의 견고성과 강인함을 추구한 것이다.
이와 같은 본 발명은 상형과 하형이 서로 맞물리면서 트림 공정을 행할 때 소재의 두께 및 높은 인장 강도로 상형스틸에 상당한 장력이 가해지더라도 상형스틸의 테두리를 다수의 메인지지부들이 지지한 상태에서 메인지지부의 외측면에 하형의 백-업 지지부들이 또 다시 안정적으로 버티고 있으므로 상형스틸이 뒤로 밀리는 백(BACK) 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 균일한 품질의 제품을 오랜시간 안정적으로 생산할 수 있어 품질에 대한 신뢰도 향상으로 구매력을 높일 수 있는 효과가 있다.
그리고, 상형 및 하형의 메인리브와 서브리브의 두께를 달리함과 아울러 메인지지부 및 백-업 지지부의 지지면에 윤활성 및 강성이 좋은 가이드플레이트가 탈착식으로 설치되어 있어 트림 공정시 수시로 부딪혀 마찰되는 메인지지부 및 백-업 지지부의 내구성 향상 및 교체작업의 편이성으로 수명 연장 및 원가 절감을 이룰 수 있는 것이다.
도 1 은 본 발명의 금형장치에서 상형과 하형이 분리된 상태의 측단면도
도 2 는 본 발명의 금형장치에서 상형과 하형이 결합된 상태의 측단면도
도 3 은 본 발명의 상형베이스에서 상형스틸을 분리시킨 상태의 측단면도
도 4 는 본 발명의 상형베이스와 하형베이스의 메인리브와 서브리브 구조를 보인 횡단면도
도 5 는 본 발명의 금형장치에서 하형베이스에 백-업 지지부가 구비된 상태를 보인 사시도
도 6 은 본 발명의 상형베이스에 하향으로 구비된 메인지지부의 설치 상태를 보인 사시도
이하에서 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 기술구성을 바람직한 실시예로 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 상형과 하형이 분리된 상태의 측단면도이고, 도 2 는 본 발명의 상형과 하형이 결합된 상태의 측단면도이며, 도 3 은 본 발명의 상형베이스와 상형스틸을 분리시킨 측단면도이고, 도 4 는 본 발명의 상형베이스와 하형베이스의 메인리브와 서브리브 구조를 보인 횡단면도이다.
도시된 본 발명은 사방에 가이드부시(101) 및 가이드포스트(201)가 구비된 상형과 하형으로 트림 금형을 구성하는 것은 일반적이라고 할 수 있다.
본 발명의 특징은 상기 트림 금형을 구성하는 상형을 패드형상부(151)의 사방 테두리를 따라 일정 간격으로 패드릴리프(152)이 관통되어 다수 형성된 상형패드(150) 및; 상형패드(150)과 조립시 상형패드(150)의 패드릴리프(152) 마다 끼워져서 상형패드(150)의 테두리 측면을 받쳐주는 메인지지부(110)가 하향으로 다수 돌출된 상형베이스(100);로 구성한 것에 있다.
그리고, 트림 금형의 하형은 패드형상부(151)와 암,수를 이루어 맞물리는 하형형상부(251)가 표면에 구비된 하형스틸(250) 및; 표면 중앙에 놓인 하형스틸(250)이 상형패드(150)와 서로 맞물릴 때 메인지지부(110)의 이면을 눌러주도록 하형스틸(250)의 테두리를 따라 일정 간격으로 백-업 지지부(210)가 이격 설치된 하형베이스(200);로 구성함을 특징으로 한다.
여기서 도면 중 미설명 부호 (P)는 트림 가공하고자 하는 소재이고, (160)은 상형패드(150)과 상형베이스(100)의 조립 상태를 유지시키는 체결부재인 사이드핀 이다.
이러한 본 발명은 상형패드(150)을 상형베이스(100)의 저면에 조립하면 상형패드(150)의 패드형상부(151)를 따라 사방 테두리에 형성된 패드릴리프(152)에 상형베이스(100)의 메인지지부(110)가 끼워지며, 상기 다수의 메인지지부(110)들은 상형패드(150)의 패드형상부(151) 테두리 사방을 일정 간격으로 둘러싸면서 패드형상부(151)의 테두리를 지지해 주게 된다.
이러한 상태에서 상형베이스(100)와 하형베이스(200)가 동작하여 상형패드(150)와 하형스틸(250)이 서로 맞물리면서 소재(P)를 트리밍 가공하게 되면 하형형상부(251) 위에 놓인 소재(P)의 테두리 전체를 외측에서 덮어 누르면서 트리밍 가공하는 패드형상부(151)는 소재(P) 및 하형형상부(251)의 두께 및 높은 인장 강도로 인해 외측으로 상당한 장력을 강하게 받게 된다.
이때, 본 발명은 도 1 및 도 3 에서와 같이 상형패드(150)의 패드형상부(151) 테두리를 다수의 메인지지부(110)들이 지지해 주고 있는 상태이며, 이 상태에서 도 5 와 같이 하형스틸(250) 테두리에서 일정 간격 이격 설치된 백-업 지지부(210)가 메인지지부(110)의 외측면을 또 다시 이중으로 눌러 안정되게 하여주므로 종래처럼 상형스틸의 인부가 뒤로 밀리는 백(BACK) 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
즉, 상기와 같이 트리밍 공정을 반복하더라도 상형패드(150)의 패드형상부(151) 및 이를 받쳐주는 메인지지부(110)가 뒤로 밀리거나 벌어지는 등의 변형 우려가 없음에 따라 냉간 트림에 의한 제품은 균일한 품질을 이룰 수 있어 품질 경쟁력을 높일 수 있는 것이다.
이러한 본 발명에서 상기 메인지지부(110) 및 백-업 지지부(210)에는 도 5 및 도 6 에서와 같이 상형스틸(111) 및 가이드플레이트(211)를 각각 탈착식으로 설치하는 것이 바람직하며, 상기 상형스틸(111) 및 가이드플레이트(211)는 윤활성과 내구성 및 내마모성이 있는 재질로 형성하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
즉, 메인지지부(110)는 상형패드(150)의 사방 테두리에 접촉되어 상형패드(150)가 뒤로 밀리는 것을 1차 방지하여 준다. 그리고 백-업 지지부(210)의 가이드플레이트(211)는 메인지지부(110)의 이면과 접촉되면서 메인지지부(110)를 2중으로 받쳐 주므로 트림 공정을 행할 때마다 상형스틸(111)이 상당한 압력에 의해 뒤로 밀리게 되는 백(BACK) 현상이 효과적으로 방지될 수 있다.
이러한 트림 공정을 반복하게 되면 서로 마찰되는 부위인 상형스틸(111) 및 가이드플레이트(211)가 손상되며, 이때 이들만을 메인지지부(110) 및 백-업 지지부(210)에서 간편하게 분리시켜 교체할 수 있으므로 작업의 편이성이 있고, 트림 작업의 신속한 지속성이 유지될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 가이드포스트(201)는 구경(φ)을 120~150mm로 크게 형성하고, 가이드부시(101)도 이와 상응하는 구경으로 형성하는 것이 바람직하다. 그러면 금형이 수직으로 승,하강 동작 될 때 상형베이스(100) 및 하형베이스(200)의 상,하형스틸(150)(250)은 서로의 형맞춤이 원활하게 될 수 있다.
그리고, 상형베이스(100) 및 하형베이스(200)의 뼈대에 해당하는 리브 중에서 도 4 와 같이 금형의 내측 부위에 구비되는 서브리브(S)의 살 두께는 50~55mm 의 폭으로 형성하고, 금형 사방의 테두리를 따라 맨 외곽에 구비되는 메인리브(M)의 살 두께는 그 폭을 서브리브(S) 보다 넓은 60~65mm 폭으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 메인리브(M)와 서브리브(S)는 상형과 하형이 동작 될 때 가해지는 힘을 바닥면에 전달 및 분산시켜 주는 역할을 하는데, 상기와 같이 서브리브(S) 보다 메인리브(M)의 폭(살 두께)을 넓게 형성하면 금형의 중앙부위에서 가해지는 힘이 서브리브(S)를 통해 외곽 테두리의 메인리브(M)로 신속하게 전달 분산되고 금형의 본래 형태가 그대로 유지될 수 있어 금형의 수명을 상당히 연장시킬 수 있다.
100 : 상형베이스 101 : 가이드부시
110 : 메인지지부 111 : 상형스틸
150 : 상형패드 151 : 패드형상부
152 : 패드릴리프 200 : 하형베이스
210 : 백-업 지지부 211 : 가이드플레이트
P : 소재 M : 메인리브
S : 서브리브

Claims (4)

  1. 사방에 가이드부시(101) 및 가이드포스트(201)가 구비된 상형과 하형으로 냉간 트림 금형장치를 구성함에 있어서,
    상형은
    패드형상부(151)의 사방 테두리를 따라 일정 간격으로 패드릴리프(152)가 관통되어 다수 형성된 상형패드(150) 및; 상형패드(150)와 조립시 상형패드(150)의 패드릴리프(152) 마다 끼워져서 상형패드(150)의 테두리 측면을 받쳐주는 메인지지부(110)가 하향으로 다수 돌출된 상형베이스(100);로 구성하고,
    하형은
    패드형상부(151)와 맞물리는 하형형상부(251)가 표면에 구비된 하형스틸(250) 및; 중앙에 놓인 하형스틸(250)이 상형패드(150)와 서로 맞물릴 때 메인지지부(110)의 이면을 눌러주도록 하형스틸(250)의 테두리를 따라 일정 간격 이격되어 백-업 지지부(210)가 설치된 하형베이스(200);로 구성한 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상형베이스(100) 및 하형베이스(200)는,
    금형의 내측 부위에 구비되는 서브리브(S)의 살 두께에 비해 금형 사방의 테두리를 따라 맨 외곽에 구비되는 메인리브(M)의 살 두께를 더 넓게 형성한 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    메인지지부(110)에는 상형스틸(111)을 탈착식으로 설치하고,
    백-업 지지부(210)에는 가이드플레이트(211)를 탈착식으로 설치하여
    상형스틸(111)과 가이드플레이트(211) 마모시 이들만을 교체할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    가이드포스트(201)는 상,하형스틸(150)(250)의 원활한 형맞춤을 위해 구경(φ)을 120~150mm로 형성하며,
    상형베이스(100) 및 하형베이스(200)에 형성되는 서브리브(S)의 살 두께는 50~55mm 범위 내의 폭이고, 메인리브(M)의 살 두께는 60~65mm 범위 내의 폭으로 형성하여 금형의 본래 형태가 그대로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 포밍 부품의 냉간 트림 금형장치.
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