KR101500159B1 - 핫프레스포밍용 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫프레스포밍 시 발생하는 제품 측면 크랙을 예방하는 것으로, 제 1 금형부; 상기 제 1 금형부와 소재를 사이에 두고 배치되는 제 2 금형부; 상기 제 1 금형부 및 제 2 금형부에 형성되며, 소재를 요구되는 형상으로 성형시키는 주성형부; 및 상기 제 1 금형부 또는 제 2 금형부에 배치되며, 상기 제 1 금형부 또는 제 2 금형부의 성형 이동에 연동되되 상기 주성형부의 성형에 앞서 소재를 예비 성형하도록, 배치된 금형의 주성형부보다 소재 측으로 돌출된 돌출 위치와 상기 주성형부에 대응되는 위치 혹은 주성형부 내측의 대기 위치로 이동가능하게 구성된 예비성형부;를 포함하는 핫프레스포밍용 금형을 제공한다.

Description

핫프레스포밍용 금형{Mold for Hot Press Forming}

본 발명은 핫프레스포밍용 금형에 관한 것으로, 금형 내부에 예비 성형부가 배치되어 금형의 이동과 함께 예비 성형이 수행되어 생산성 향상 및 성형 제품 결함을 방지하는 것이 가능한 핫프레스포밍용 금형에 대한 것이다.

성형 대상물의 고강도를 얻기 위해 핫프레스포밍이 이용된다. 예를들어, 자동차의 범퍼 빔에는 이러한 핫프레스포밍이 적용된다. 그러나, 도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 핫프레스포밍에 따르면, 상기와 같은 작업 시 가열된 소재(S)를 하부금형(20)에 안착하고 상부금형(10)으로 눌러 형상을 만들어내는데, 상부 및 하부금형(10, 20)의 성형부(11, 21)로 평판의 소재(S)가 빨려 들어가는 도중 소재와 금형면(13, 23)과의 마찰이 발생하여 제품 측면에 크랙이 발생하므로 제품으로 사용할 수 없는 결함이 발생한다.

도 2 에 도시되어 있듯이, 소재가 금형면(13, 23)으로 빨려들어가면서 소재에는 금형이동 방향으로 크랙(A)이 나타난다는 문제가 있다.

이에, 제품을 상형할 때 발생하는 측면크랙을 없애는 방법으로는 금형에 소재가 유입을 쉽게할 수 있도록 라운드를 크게 가공하거나, 상.하부 금형의 간격을 크게하여 성형하는 방법이 있으나. 금형의 라운드를 크게 할 경우에는, 제품의 크랙은 감소하나 완전하게 없앨 수는 없고, 완제품을 가공하여 타 제품과 연계하여 조립을 할 때 라운드에 의하여 조립 시 어려움이 따르며, 설계를 변경해야 하므로 원천적으로는 해결방안으로 사용할 수 없다.

또한, 금형의 간격을 많이 줄 경우 소재의 유입을 쉬우나 금형간의 간격으로 인하여 제품의 정확한 두께를 얻을 수 없으며, 금형과의 밀착성이 떨어져 제품의 경도차가 발생하여 품질결함이 된다

(특허문헌 1) KR10-0797285 B

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 핫프레스포밍 시 발생하는 제품 측면 크랙을 예방하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 측면 크랙의 예방이 가능하면서도 추가 공정이 필요없도록 소재를 핫프레스포밍 가공에 연동되어 동작하며, 가공 전에 소재를 1차 형상 가공하는 것이 가능한 핫프레스포밍 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 핫프레스포밍용 금형을 제공한다.

본 발명은 제 1 금형부; 상기 제 1 금형부와 소재를 사이에 두고 배치되는 제 2 금형부; 상기 제 1 금형부 및 제 2 금형부에 형성되며, 소재를 요구되는 형상으로 성형시키는 주성형부; 및 상기 제 1 금형부 또는 제 2 금형부에 배치되며, 상기 제 1 금형부 또는 제 2 금형부의 성형 이동에 연동되되 상기 주성형부의 성형에 앞서 소재를 예비 성형하도록, 배치된 금형의 주성형부보다 소재 측으로 돌출된 돌출 위치와 상기 주성형부에 대응되는 위치 혹은 주성형부 내측의 대기 위치로 이동가능하게 구성된 예비성형부;를 포함하는 핫프레스포밍용 금형을 제공한다.

이때, 상기 예비성형부는 소재측 단부에 배치되며, 소재를 예비 성형하는 롤러; 상기 롤러와 유압 실린더를 연결하는 실린더 로드; 유압제공부에 연결되며, 상기 실린더 로드를 동작시켜 상기 돌출 위치와 상기 대기 위치를 이동하게 하는 유압 실린더를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에서, 상기 주성형부는 돌부와 상기 돌부에 대응되는 홈부를 포함하며, 상기 예비성형부는 홈부를 포함하는 금형에 배치될 수 있다.

또, 본 발명에서 상기 예비성형부는 소재의 길이 방향을 따라서, 홈부의 양측에 복수 개가 일정간격으로 배치될 수도 있다.

본 발명에서 상기 예비성형부는 수직 방향에 대하여 경사져 배치될 수 있으며, 상기 롤러는 상기 주성형부와 금형 외면과 연결되는 면의 라운드와 같은 곡률을 가질 수 있다.

삭제

본 발명은 평판의 소재를 금형에서 바로 성형 시 금형 사이에 소재가 유입되면서 발생하던 크랙을 없애기 위하여 금형 일측에 롤러를 구성하고, 그 롤러들이 먼저 소재의 표면을 눌러 1차 형상을 가공한 다음 금형이 닫히므로 소재의 유입을 원활하게 하여 제품의 측면 크랙을 없앨 수 있다.

또한, 본 발명은 추가의 공정 없이 한 번의 금형이동으로 1차 형상 가공 및 핫프레스포밍이 일어날 수 있어서 제작 시간을 절감 및 생산선 향상이 가능하다.

도 1 은 종래의 핫프레스포밍용 금형의 개략도이다.
도 2 는 종래의 핫프레스포밍용 금형에 의해 제작된 제품을 보이는 사진이다.
도 3 은 본 발명의 핫프레스포밍용 금형의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 핫프레스포밍용 금형의 동작을 나타내는 정면도로서, 도 4a 는 핫프레스포밍이 수행되기 전 예비성형부가 돌출위치에 위치할 때의 정면도이며, 도 4b 는 핫프레스포밍이 수행되는 도중의 정면도이며, 도 4c 는 핫프레스포밍이 완료되어 예비성형부가 대기 위치에 위치할 때의 정면도이다.
도 5 는 본 발명의 핫프레스포밍용 금형에 의해 제작된 제품을 보이는 사진이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 중심으로 설명하도록 한다.

도 3 에는 본 발명의 핫프레스포밍용 금형의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4a 에는 핫프레스포밍이 수행되기 전 예비성형부(150)가 돌출위치에 위치할 때의 정면도가, 도 4b 에는 핫프레스포밍이 수행되는 도중의 정면도가, 도 4c 에는 핫프레스포밍이 완료되어 예비성형부(150)가 대기 위치에 위치할 때의 정면도가 도시되어 있다.

도 3 에서 보이듯이, 본 발명의 핫프레스포밍용 금형(100)은 제 1 금형부(110); 상기 제 1 금형부와 소재를 사이에 두고 배치되는 제 2 금형부(130); 상기 제 1 금형부 및 제 2 금형부에 형성되며, 소재를 요구되는 형상으로 성형시키는 주성형부(111, 131); 및 상기 제 1 금형부(110)에 배치되며, 상기 제 1 금형부(110)의 성형 이동에 연동되되 상기 주성형부(111, 131)의 성형에 앞서 소재를 예비 성형하도록, 배치된 제 1 금형부(110)의 성형부(111)보다 소재(S) 측으로 돌출된 돌출 위치와 상기 주성형부(111)에 대응되는 위치 혹은 주성형부 내측의 대기 위치로 이동가능하게 구성된 예비성형부(150);를 포함한다.

여기서 제 1 금형부(110)는 상부 금형이며, 제 2 금형부(130)는 하부 금형이며, 상부 금형의 주성형부(111)는 홈부로 형성되며, 하부 금형의 주성형부(131)는 돌부로 형성되어 있으나, 이에 제한되지 않고 그 반대로 형성되는 것도 가능하다.

예비성형부(150)는 도 4a ~ 4c 에서 보이듯이, 소재측 단부에 배치되며, 소재를 예비 성형하는 롤러(151); 상기 롤러(151)와 유압 실린더(153)를 연결하는 실린더 로드(152); 유압제공부(170)에 연결되며, 상기 실린더 로드를 동작시켜 상기 돌출 위치와 상기 대기 위치를 이동하게 하는 유압 실린더(153)를 포함한다. 예비성형부(150)의 롤러(151)는 도 4a 에서 보이듯이 돌출 위치에 있을 때, 제 1 금형부(110)의 하면(114)보다 돌출된 위치에 위치하며, 따라서, 제 1 금형부(110)가 성형을 위해서 이동될 때, 소재에 주성형부(111)보다 먼저 닿을 수 있다.

한편, 상기 예비성형부(150)는 수직 방향, 즉, 제 1 금형부(110)의 이동 방향에 대하여 소정의 각(θ2)을 가지고 경사져 배치되며, 소재의 길이 방향을 따라서, 홈부의 양측에 복수 개가 일정간격으로 배치된다. 즉, 도 3 에서 보이듯이, 제 1 금형부(110)에는 소재의 길이 방향을 따라서 양측으로 예비성형부 삽입홈(120)이 형성된다. 삽입홈(120)은 제 1 금형부(110)의 외면으로부터 주성형부(111)의 경사면(113)으로 관통형성된다. 도 3 에서는 원형 단면을 가지는 삽입홈(120)으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형태의 삽입홈(120)이 형성될 수 있음은 물론이다.

도 3 내지 4 에 도시된 핫프레스포밍용 금형(100)에서 주성형부(111, 131)는 경사면(113, 133)과 평면(112, 132)으로 구성된 홈부/돌부이나, 주성형부(111, 131)는 이에 제한되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다.

도 4a 내지 4c를 통하여 본 발명의 일실시예인 핫프레스포밍용 금형(100)의 동작의 설명하도록 한다.

도 4a ~ 4c 에서 보이듯이, 본 발명에서 제 1 금형부(110)는 상하 방향으로 이동이 가능하며, 상하 방향으로 이동됨으로써 주성형부(111, 131)의 의해서 가열된 소재(S)가 홈부/돌부에 대응되는 형상으로 성형된다. 이때, 예비성형부(150)는 제 1 금형부(110)의 이동에 따라서 주성형부(111, 131)의 경사면(113, 133)에 의해 발생하는 금형과 소재의 마찰을 저감시키기 위하여, 상기 경사면(113, 133)에 소재가 닿기 전에 우선적으로 소재(S)를 예비 성형한다. 예비성형부(150)는 제 1 금형부(110)의 경사면(113)과 같이 금형의 이동방향에 대응되는 성형면을 가지는 부분에 설치되며, 경사면(113)과 같은 금형의 이동방향에 대응되는 성형면보다 도출된 위치인 돌출 위치와 성형면에 대응 혹은 그 내부 위치인 대기 위치를 이동할 수 있도록 구성된다.

도 4a 에서 보이듯이, 본 발명의 핫프레스포밍용 금형(100)은 제 1 금형부(110)의 하면(114)보다 이동방향으로 돌출된 위치인 돌출 위치에 롤러(153)가 위치하는 예비성형부(150)가 배치된다. 이때, 상기 롤러(153)은 수평 위치에서 상기 제 2 금형부(130)의 경사면(133)에 대응되는 위치에 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 예비성형부(150)는 제 1 금형부(110)가 이동될 때, 금형의 이동방향에 대응되는 성형면에 맞닿을 수 있도록 배치된다.

이 상태에서 상기 제 1 금형부(110)가 제 2 금형부(130) 방향으로 이동하게 되며, 그 모습이 도 4b 에 도시되어 있다.

제 1 금형부(110)가 제 2 금형부(130) 방향으로 이동됨에 따라서, 상기 예비성형부(150)는 제 2 금형부(130)의 경사면(133)과 협력하여 소재(S)를 예비성형한다. 이때, 예비성형부(150)가 소재(S)와 맞닿는 부분은 롤러(153)가 배치되어 있으므로, 소재(S)가 변형되더라도 마찰에 의해서 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 소재(S)를 롤러로 밀어내는 효과가 예비성형부(150)와 제 2 금형부(120) 사이에서 일어나서, 종래와 같이 마찰로 인한 표면 결함이 발생되지 않는다. 이는 첨부된 도 5 를 참고하면 보다 명확하게 확인할 수 있다.

도 5 의 사진에서 보이듯이, 본 발명의 핫프레스포밍용 금형(100)에 의해서 성형된 소재의 경우에 도 2 와는 달리 금형의 이동방향으로 마찰에 의한 크랙이 발생되지 않았으며, 표면(B)이 수려함을 확인할 수 있다.

한편, 제 1 금형부(110)가 이동되는 동안 예비성형부(150)의 유압실린더(153)는 상기 롤러(151)가 지속적으로 경사면(133)과 맞닿을 수 있도록 상기 롤러(151)를 돌출 위치에서 경사면(133)을 따라서 내측으로 이동시킨다. 따라서, 성형이 진행됨에 따라서, 돌출 위치에 있던 롤러(151)는 유입실린더(153)에 의해서 삽입홈(120) 방향으로 점점 들어가게 된다.

도 4c 에서는 상기 예비성형부(150)의 롤러(151)가 제 1 금형부(110)의 경사면(111)에 대응되는 위치인 대기 위치로 이동하고, 제 1 금형부(110)의 주성형부(111)과 제 2 금형부(130)의 주성형부(131)에 의해서 주성형이 수행되는 모습이 도시되어 있다.

도 4c 에서 보이듯이, 대기 위치에서 롤러(151)는 상기 주성형부(111)와 금형 외면(114)과 연결되는 면의 라운드와 같은 곡률을 가지게 형성되어 제 1 금형부(110)의 경사면(111)에 대응되는 위치까지만 이동하였으나, 경사면(111)보다 더 들어가 위치하는 것도 가능하다. 이와 같이, 대기 위치에서 롤러(151)가 경사면(111)에 대응되는 위치에 있으며, 경사면(111)과 외면(114)의 연결면의 라운드와 동일한 곡률을 가지는 경우에 예비성형부(150)가 제 1 금형부(110)에 위치함에도 전체적으로 예비성형부(150)의 삽입홈에 영향받지 않고 성형하는 것이 가능하다.

도 4a 내지 c 에서 보이듯이, 본 발명의 일실시예인 핫프레스포밍용 금형을 통한 성형은, 상기 제 1 금형부(110)를 제 2 금형부(130)로 이동시키는 동작에 연동하여 소재(S)를 롤러(151)가 구비되며, 제 1 금형부(110)의 성형부(111)로부터 돌출된 예비성형부(150)를 통하여 예비 성형하는 예비 성형 단계; 상기 예비 성형 단계 중 상기 예비성형부(150)를 성형부로부터 돌출된 상태에서 돌출되지 않은 상태로 이동시키는 예비성형부 이동 단계;를 거친 후 제 1 및 제 2 금형부(110, 130)에 의해서 예비 성형된 소재를 원하는 형상으로 성형하는 주성형 단계;로 수행된다.

따라서, 주성형 단계는 이미 형상이 어느 정도 잡힌 예비성형된 소재(S)를 대상으로 수행되기 때문에, 경사면(111, 131)과 소재(S) 마찰로 인한 결함이 발생될 여지가 없다.

또한, 본 발명에서 예비성형부(150)는 주성형부(111, 131)가 형성되어 있는 금형부(110, 130)의 동작에 연동하여 이루어지기 때문에, 별도의 공정이나 장치가 필요 없을 뿐만 아니라, 그로 인한 소재(S)의 이동도 불필요할 뿐만 아니라 불량을 대폭 감소시키는 것이 가능하여, 핫프레스포밍 공정의 생산성의 향상에도 기여할 수 있다.

이상에서는 첨부된 본 발명의 일실시예인 핫프레스포밍용 금형을 중심으로 설명하였으나, 본 발명을 첨부된 실시예로 제한되는 것은 아니다.

100: 핫프레스포밍용 금형 110: 제 1 금형부
111: 주성형부 113: 경사면
120: 삽입홀 130: 제 2 금형부
131: 주성형부 133: 경사면
150: 예비성형부 151: 롤러
152: 실린더로드 153: 유압실린더
170: 유압 제공부

Claims (6)

1. 삭제
2. 제 1 금형부(110);
   상기 제 1 금형부와 소재를 사이에 두고 배치되는 제 2 금형부(130);
   상기 제 1 금형부 및 제 2 금형부에 형성되며, 소재를 요구되는 형상으로 성형시키는 주성형부(111, 131); 및
   상기 제 1 금형부 또는 제 2 금형부에 배치되며, 상기 제 1 금형부 또는 제 2 금형부의 성형 이동에 연동되되 상기 주성형부의 성형에 앞서 소재를 예비 성형하도록, 배치된 금형부의 성형부보다 소재 측으로 돌출된 돌출 위치와 상기 주성형부에 대응되는 위치 혹은 주성형부 내측의 대기 위치로 이동가능하게 구성된 예비성형부(150);를 포함하며,
   상기 예비성형부(150)는
   소재측 단부에 배치되며, 소재를 예비 성형하는 롤러(151);
   상기 롤러와 유압 실린더를 연결하는 실린더 로드(152);
   유압제공부(170)에 연결되며, 상기 실린더 로드를 동작시켜 상기 돌출 위치와 상기 대기 위치를 이동하게 하는 유압 실린더(153)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핫프레스포밍용 금형.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 주성형부(111, 131)는 돌부와 상기 돌부에 대응되는 홈부를 포함하며,
   상기 예비성형부(150)는 홈부를 포함하는 금형에 배치되는 것을 특징으로 하는 핫프레스포밍용 금형.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 예비성형부(150)는 소재의 길이 방향을 따라서, 홈부의 양측에 복수개가 일정간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 핫프레스포밍용 금형.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 예비성형부는 수직 방향에 대하여 경사져 배치되며,
   상기 롤러(151)는 상기 주성형부와 금형 외면과 연결되는 면의 라운드와 같은 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 핫프레스포밍용 금형.
   
6. 삭제

Images