KR101530853B1 - 하이드로포밍 금형장치 - Google Patents

Abstract

하이드로포밍 금형장치가 개시되어 있다. 개시된 하이드로포밍 금형장치는, 하이드로포밍 제품 성형시 서로 마주한 상태로 닫혀 튜브를 누르도록 제공된 상부금형 및 하부금형과, 상기 상부금형과 하부금형이 닫힌 상태에서 움직이지 않도록 고정하는 고정수단을 포함하며, 상기 고정수단은 상부금형의 하부면 상에 고정된 가이드 범프와, 상단부는 상기 가이드 범프에 조립되고 하단부는 벌어짐이 가능하도록 다수개로 절단되고 내부면에는 경사홈이 가공된 고정링과, 상기 하부금형의 상부면에 형성되며 상기 고정링 및 상기 가이드 범프가 삽입되는 가이드 홈과, 상기 가이드 홈 내부에 설치되며 상기 고정링의 경사홈과 결합되도록 제공된 고정 돌기와, 상기 가이드 홈의 바닥에 설치되며 상기 고정 돌기에 연계되어 실린더 운동하면서 상기 고정 돌기가 상하 이동되도록 구동력을 제공하는 구동원을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 하이드로포밍 기술로 제품을 성형하는 동안에 상,하부금형이 닫혀진 상태에서 움직이지 않고 고정되어 상부금형과 하부금형간에 간격이 발생되지 않게 되므로, 제품 성형 작업시 상부금형 및 하부금형간에 간격 발생으로 인해 유발되었던 제품의 돌출부 결함이 방지된다.

Description

하이드로포밍 금형장치{THE MOLD APPARATUS FOR HYDROFORMING}

본 발명은 하이드로포밍 금형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이드로포밍 기술로 제품을 성형하는 동안에 상,하부금형이 닫혀진 상태에서 움직이지 않도록 하여 제품에 돌출부 결함이 발생되지 않도록 하기 위한 하이드로포밍 금형장치에 관한 것이다.

자동차의 차체 경량화에 대한 사회적 요구로 인하여 자동차 생산에 있어서 차량 부품의 무게를 줄이면서 요구 강도를 충분히 유지할 수 있는 새로운 부품가공 방법들의 사용이 대두되고 있다. 이러한 신가공법 중에 하나로 튜브 하이드로포밍(tube hydroforming) 기술이 있다.

튜브 하이드로포밍 기술은 생산 비용 절감, 강도 향상, 그리고 부품의 경량화 등의 여러 가지 장점을 가지고 있어 수요자들에게 많은 관심을 받고 있으며 현재 많은 자동차 부품 생산에 적용되고 있다.

튜브 하이드로포밍 기술은, 도 1에 도시된 바와 같이 소정 형상의 공동부를 갖는 상,하부금형(1,2) 사이에 튜브(3)를 놓고, 상,하부금형(1,2)을 닫은 다음 튜브(3)의 양단을 펀치(4)를 이용하여 밀봉하고, 내부에 확관액을 고압으로 주입하여 튜브(3)를 풍선처럼 부풀려서 상,하부금형(1,2) 내부의 공동부와 동일한 형상의 제품을 만드는 성형 기술이다.

그런데, 튜브 하이드로포밍 기술을 이용한 제품 성형 작업시 튜브의 양단에 끼워진 펀치가 미는 압력에 의하여 상부금형과 하부금형간에 간격이 발생되고, 이 간격을 통해 튜브가 외부로 돌출되어 제품에 돌출부 결함이 발생되었다. 한편, 돌출부 결함 발생을 방지하기 위하여 펀치의 가압력을 줄일 경우 정확한 제품을 성형할 수 없는 문제가 있다.

등록특허 제10-0393676호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 하이드로포밍 기술로 제품을 성형하는 동안에 상,하부금형이 닫혀진 상태에서 움직이지 않도록 하여 제품에 돌출부 결함이 발생되지 않도록 하기 위한 하이드로포밍 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 견지에 따른 하이드로포밍 금형장치는, 하이드로포밍 제품 성형시 서로 마주한 상태로 닫혀 튜브를 누르도록 제공된 상부금형 및 하부금형과, 상기 상부금형과 하부금형이 닫힌 상태에서 움직이지 않도록 고정하는 고정수단을 포함하며, 상기 고정수단은 상부금형의 하부면 상에 고정된 가이드 범프와, 상단부는 상기 가이드 범프에 조립되고 하단부는 벌어짐이 가능하도록 다수개로 절단되고 내부면에는 경사홈이 가공된 고정링과, 상기 하부금형의 상부면에 형성되며 상기 고정링 및 가이드 범프가 삽입되는 가이드 홈과, 상기 가이드 홈 내부에 설치되며 상기 고정링의 경사홈과 결합되도록 제공된 고정 돌기와, 상기 가이드 홈의 바닥에 설치되며 상기 고정 돌기에 연계되어 실린더 운동하면서 상기 고정 돌기가 상하 이동되도록 구동력을 제공하는 구동원을 포함한다.

상기 고정 돌기는 상부측이 테이퍼진 형태를 갖고, 상기 경사홈은 고정 돌기의 측면 기울기에 대응하는 경사를 가질 수 있다.

본 발명의 일 견지에 따른 하이드로포밍 금형장치는, 상기 가이드 범프의 외측면에 형성되며 윤활유 배출 구멍을 갖는 복수개의 볼들과, 상기 가이드 범프에 설치되며 상기 볼들의 윤활유 배출 구멍에 연계된 윤활유 공급관과, 상기 상부금형에 설치되며 상기 가이드 범프의 윤활유 공급관에 연계된 윤활유 배관과, 상기 상부금형의 윤활유 배관과 윤활유 공급원 사이에 연계된 급지 라인을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 견지에 따른 하이드로포밍 금형장치는,상기 고정수단을 복수개 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 하이드로포밍 기술로 제품을 성형하는 동안에 상,하부금형이 닫혀진 상태에서 움직이지 않고 고정되어 상부금형과 하부금형간에 간격이 발생되지 않게 된다. 따라서, 제품 성형 작업시 상부금형 및 하부금형간에 간격 발생으로 인해 유발되었던 제품의 돌출부 결함이 방지되고, 돌출부 결함을 방지하기 위하여 펀치의 가압력을 줄이지 않아도 되므로 정확한 형태의 제품을 성형할 수 있다.

도 1은 일반적인 하이드로포밍 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치를 상,하부금형이 열린 상태에서 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이드포밍 금형장치를 상,하부금형이 닫힌 상태에서 도시한 사시도이다.
도 4는 고정수단의 분해 사시도이다.
도 5는 고정 링과 고정 돌기간 결합 상태를 도시한 도면이다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 하이드로포밍 금형장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

이하, 설명되는 실시예는 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기 위하여 가장 적합한 실시예를 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니라 이하 설명되는 실시예와 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치는, 상부금형(10)과, 하부금형(20)과, 고정수단(30)을 포함하여 구성된다.

상부금형(10) 및 하부금형(20)은 하이드로포밍 제품 성형시 서로 마주하여 닫혀진 상태에서 튜브를 누르도록 제공된 부재로, 상부금형(10) 및 하부금형(20)에는 성형하고자하는 제품의 형태에 대응하는 공동부(11)가 마련되어 있다.

고정수단(30)은 하이드로포밍 제품 성형시 상, 하부금형(10,20)이 닫혀진 상태에서 움직이지 않도록 고정시키기 위한 것으로서, 본 실시예에서 고정수단(30)은 상,하부금형(10,20)의 4개의 모서리 부분에 설치된다. 비록, 본 실시예에서는 고정수단(30)이 상,하부금형(10,20)의 4개의 모서리 부분에 설치된 경우를 도시 및 설명하였으나, 고정수단(30)의 개수는 제품의 크기 및 제품 성형시 사용되는 압력에 따라서 달라질 수 있다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 고정수단(30)은 크게 상부금형(10)의 하부면에 형성된 가이드 범프(31)와, 가이드 범프(31)의 하단에 조립된 고정링(32)과, 하부금형(20)의 상부면에 형성된 가이드 홈(33)과, 가이드 홈(33) 내부에 형성된 고정 돌기(34) 및 구동원(35)을 포함하여 구성된다.

가이드 범프(31)는 상부금형(10)의 하부면 상에 설치되며, 대략 원기둥 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 가이드 범프(31)는 상부금형(10)의 하부면에 형성된 홈(미도시)에 삽입된 상태에서 용접 등으로 고정되어 있다.

그리고, 가이드 범프(31)의 외측면에는 윤활유 배출 구멍(36A)을 갖는 복수개의 볼(36)들이 형성되어 있다. 자세히 도시하지는 않았지만, 윤활유 배출 구멍(36A)에 윤활유를 공급하기 위하여, 가이드 범프(31)에는 윤활유 배출 구멍(36A)과 연계된 윤활유 공급관(37)이 형성되어 있고, 상부금형(10)에는 가이드 범프(31)의 윤활유 공급관(37)에 연계된 윤활유 배관(미도시)이 마련되어 있다. 그리고, 상부금형(10)의 윤활유 배관에는 윤활유공급원(미도시)에 연계된 급지 라인(미도시)이 연결되어 있다. 따라서, 윤활유 배출 구멍(36A)에는 윤활유 공급원에 저장된 윤활유가 급지 라인, 상부금형(10)의 윤활유 배관 및 가이드 범프(31)의 윤활유 공급관(37)을 통해 공급되게 된다.

가이드 범프(31)의 하단부에는 고정링(32)이 조립될 수 있도록 나사(38)가 가공되어 있다.

고정링(32)의 상단부는 가이드 범프(31)의 하단부에 나사로 조립되고, 고정링(32)의 하단부는 벌어짐이 가능하도록 다수개로 절단되어 있다. 그리고, 고정링(32)의 내부면에는 경사홈(32A)이 가공되어 있다.

가이드 홈(33)은 하부금형(20)의 상부면에 형성된다. 상부금형(10)에 연계된 프레스(미도시)를 다운하여 상부금형(10)과 하부금형(20)간을 닫을 때, 가이드 홈(33)에는 상부금형(10)에 설치된 가이드 범프(31) 및 고정링(32)이 삽입된다.

구동원(35)은 가이드 홈(33)의 바닥에 설치되며, 고정 돌기(34)에 연계되어 실린더 운동하면서 고정 돌기(34)가 상하 이동되도록 구동력을 제공한다. 본 실시예에서 구동원(35)으로는 유압 실린더가 사용된다.

고정 돌기(34)는, 하이드로포밍 제품 성형시 고정링(32)의 경사홈(32A)과 결합되는 부분으로, 가이드 홈(33)의 내부에 배설되며 구동원(35)상에 용접 또는 볼트로 고정된다. 본 실시예에서, 고정 돌기(34)는 상부측이 테이퍼(tapered)진 형태를 가지며, 고정링(32)의 경사홈(32A)은 테이퍼진 고정 돌기(34)의 측면 기울기에 대응하는 경사를 갖는다.

고정 돌기(34)는 하이드로포밍 제품 성형시 구동원(35)의 작동에 의해 상승되어 고정링(32)의 경사홈(32A)에 긴밀하게 결합되게 된다. 그리고, 제품 성형 완료 후에는 구동원(35)의 작동에 의해 하강되어 고정링(32)의 경사홈(32A)과 분리되게 된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 금형장치의 작동 방식에 대해 설명하기로 한다.

우선, 하부금형(20) 상에 튜브(미도시)를 안착하고, 상부금형(10)에 연계된 프레스(미도시)를 다운(down)시키어 상부금형(10)과 하부금형(20)간을 닫는다. 이때, 상부금형(10)에 설치된 가이드 범프(31) 및 고정링(32)은 하부금형(20)에 형성된 가이드 홈(33)에 삽입된다. 그리고, 고정 돌기(34)는 고정링(32)과 접촉만 되어 있고 고정링(32)의 경사홈(32A)과 결합되지는 않은 상태이다.

다음으로, 구동원(35) 작동시 마찰을 줄이기 위하여 윤활유 공급원에 저장된 윤활유를 급지라인(미도시)를 통해 가이드 범프(31)에 형성된 볼(36)의 윤활유 배출 구멍(36A)에 공급하여, 윤활유 배출 구멍(36A)을 통해 윤활유가 배출되도록 한다.

다음으로, 구동원(35)의 피스톤 로드를 전진시켜 고정 돌기(34)를 고정링(32)의 경사홈(32A)으로 밀어 넣으면, 고정링(32)의 절단 부위가 벌어지면서 경사홈(32A)과 고정 돌기(34)가 결합되게 되며, 따라서 상부금형(10)과 하부금형(10,20)은 닫혀진 상태에서 움직이지 않고 단단하게 고정되게 된다.

다음으로, 튜브의 양단을 펀치(미도시)를 이용하여 밀봉하고, 내부에 확관액을 고압으로 주입하면서 펀치로 튜브를 밀면서 제품을 성형한다.

제품 성형이 완료되면, 구동원(35)의 피스톤 로드를 후진시켜 고정 돌기(34)와 고정링(32)의 경사홈(32A)간을 분리시킨 다음, 상부금형(10)에 연계된 프레스를 업(up)시키어 상부금형(10)을 하부금형(20)으로부터 분리시킨다.

본 발명에 따르면, 하이드로포밍 기술로 제품을 성형하는 동안에 상,하부금형이 닫혀진 상태에서 움직이지 않고 고정되어 상부금형과 하부금형간에 간격이 발생되지 않게 된다. 따라서, 제품 성형 작업시 상부금형 및 하부금형간에 간격 발생으로 인해 유발되었던 제품의 돌출부 결함이 방지된다. 또한, 돌출부 결함을 방지하기 위하여 펀치의 가압력을 줄이지 않아도 되므로 정확한 형태의 제품을 성형할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 20: 상부, 하부금형
30: 고정수단
31: 가이드 범프
32: 고정링
33: 가이드 홈
34: 고정 돌기
35: 구동원

Claims (4)

1. 하이드로포밍 제품 성형시 서로 마주한 상태로 닫혀 튜브를 누르도록 제공된 상부금형 및 하부금형; 및
   상기 상부금형과 하부금형이 닫힌 상태에서 움직이지 않도록 고정하는 고정수단을 포함하며,
   상기 고정수단은, 상부금형의 하부면 상에 고정된 가이드 범프;
   상단부는 상기 가이드 범프에 조립되고 하단부는 벌어짐이 가능하도록 다수개로 절단되고 내부면에는 경사홈이 가공된 고정링;
   상기 하부금형의 상부면에 형성되며 상기 고정링 및 상기 가이드 범프가 삽입되는 가이드 홈;
   상기 가이드 홈 내부에 설치되며 상기 고정링의 경사홈과 결합되도록 제공된 고정 돌기;
   상기 가이드 홈의 바닥에 설치되며 상기 고정 돌기에 연계되어 실린더 운동하면서 상기 고정 돌기가 상하 이동되도록 구동력을 제공하는 구동원;
   상기 가이드 범프의 외측면에 형성되며 윤활유 배출 구멍을 갖는 복수개의 볼들;
   상기 가이드 범프에 설치되며 상기 볼들의 윤활유 배출 구멍에 연계된 윤활유 공급관;
   상기 상부금형에 설치되며 상기 가이드 범프의 윤활유 공급관에 연계된 윤활유 배관;및
   상기 상부금형의 윤활유 배관과 윤활유 공급원 사이에 연계된 급지 라인;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 금형장치.
   
2. 제1 항에 있어서, 상기 고정 돌기는 상부측이 테이퍼진 형태를 갖고, 상기 경사홈은 고정 돌기의 측면 기울기에 대응하는 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 하이드로포밍 금형장치.
   
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서, 상기 고정수단이 복수개 구비된 것을 특징으로 하이드로포밍 금형 장치.

Images