KR101583629B1

KR101583629B1 - 인발후 소재의 진직도 향상을 위한 인발 다이스 조립체

Info

Publication number: KR101583629B1
Application number: KR1020150070888A
Authority: KR
Inventors: 황선광; 김용남; 주호선; 김다혜; 이상곤; 정명식; 조용재; 이재욱
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-01-11

Abstract

본 발명에 의하면, 가공 소재가 통과하는 관통구가 형성되는 다이스 부재; 및 상기 다이스 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 관통구와 연결되는 릴리프 통공이 형성되는 릴리프 부재를 포함하며, 상기 다이스 부재는 소재 이동방향 하류로 가면서 직경이 감소하는 어프로치부와, 상기 어프로치부보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 릴리프 통공과 동일한 직경을 가지며 연장되는 베어링부를 구비하며, 상기 릴리프 통공의 벽면은 상기 베어링부의 벽면과 연속되도록 연결되며, 상기 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되는 다수의 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되며, 상기 트렌치 홈에는 폭이 소재 이동방향 하류로 가면서 감소하는 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체가 제공된다.

Description

인발후 소재의 진직도 향상을 위한 인발 다이스 조립체 {DRAWING DIES ASSEMBLY FOR IMPROVING STRAIGHTNESS DEGREE OF WORKING MATERIAL AFTER DRAWING}

본 발명은 인발 가공에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인발 후 소재의 진직도 향상을 위한 인발 다이스에 관한 것이다.

인발 가공시 소재가 인발 다이스를 통과하는 과정에서 소재에는 축방향 인장력이 인발 하중으로서 가해진다. 도 1에는 종래의 인발 다이스를 이용한 인발시 스트로크에 대한 인발 하중을 보여주는 그래프가 도시되어 있다. 도 1에서 1 구간은 포인팅된 소재가 인발 다이스에 최초로 접촉하여 베어링부에 도달할 때까지를 의미하며, 2 구간은 정상 상태로 포인팅 부가 모두 베어링부를 지나가고 안정적인 인발 과정에 도달하는 구간을 의미하고, 3 구간은 소재의 끝단이 베어링부에 접근 또는 지나고 있는 경우를 의미하며, 4 구간은 소재가 다이스를 빠져나오는 상태를 의미한다. 도 1을 통해 알 수 있는 바와 같이 소재가 다이스에서 빠져나오는 4 구간에서 하중이 급격하게 소멸된다. 4 구간에서의 이러한 인발 하중의 급격한 소멸로 인해 소재에는 반동이 발생하고, 이는 소재의 휨 또는 구부러짐의 원인이 되고 있어서 개선이 요구된다.

본 발명의 목적은 인발 후 소재의 진직도를 향상시키는 인발 다이스 조립체를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,

가공 소재가 통과하는 관통구가 형성되는 다이스 부재; 및 상기 다이스 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 관통구와 연결되는 릴리프 통공이 형성되는 릴리프 부재를 포함하며, 상기 다이스 부재는 소재 이동방향 하류로 가면서 직경이 감소하는 어프로치부와, 상기 어프로치부보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 릴리프 통공과 동일한 직경을 가지며 연장되는 베어링부를 구비하며, 상기 릴리프 통공의 벽면은 상기 베어링부의 벽면과 연속되도록 연결되며, 상기 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되는 다수의 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되며, 상기 트렌치 홈에는 상기 트렌치 홈의 폭이 소재 이동방향 하류로 가면서 증가하는 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체가 제공된다.

상기 트렌치 홈의 폭은 소재 이동방향 하류로 가면서 연속적으로 증가할 수 있다.

상기 트렌치 홈의 폭은 소재 이동방향 하류로 가면서 계단식으로 불연속적으로 증가할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르며,

가공 소재가 통과하는 관통구가 형성되는 다이스 부재; 상기 다이스 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 관통구 연결되는 제1 릴리프 통공이 형성되는 제1 릴리프 부재; 및 상기 제1 릴리프 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 제1 릴리프 통공과 연결되는 제2 릴리프 통공이 형성되는 제2 릴리프 부재를 포함하며, 상기 다이스 부재는 소재 이동방향 하류로 가면서 직경이 감소하는 어프로치부와, 상기 어프로치부보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 제1 릴리프 통공과 동일한 직경을 가지며 연장되는 베어링부를 구비하며, 상기 제1 릴리프 통공의 벽면은 상기 베어링부의 벽면과 연속되도록 연결되며, 상기 제2 릴리프 통공의 벽면은 상기 제1 릴리프 통공의 벽면과 연속되도록 연결되며, 상기 제1 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되는 다수의 제1 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되며, 상기 제2 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되고 상기 제1 트렌치 홈의 수보다 많은 다수의 제2 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체가 제공된다.

상기 제1 트렌치 홈의 폭은 상기 제2 트렌치 홈의 폭보다 크지 않을 수 있다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 소재가 인발 다이스 조립체를 빠져 나가는 과정에서 릴리프 부재에 형성된 릴리프 통공의 벽면과 접촉하는 면적이 점점 감소하게 되므로, 인발 하중이 완만하게 감소하여 진직도가 개선된다.

도 1은 종래의 인발 다이스를 이용한 인발시 스트로크에 대한 소재에 가해지는 하중인 축방향 인장력을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인발 다이스 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 인발 다이스 조립체를 도시한 종단면도이다.
도 4와 도 5는 각각 도 3에 도시된 릴리프 부재의 양단부를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 릴리프 부재의 내주면을 전개하여 도시한 전개도이다.
도 7은 도 2에 도시된 인발 다이스 조립체를 이용한 인발시 소재가 인발 다이스 조립체로부터 빠져나오는 단계에서 스트로크에 대한 인발 하중을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 부재의 내주면을 전개하여 도시한 전개도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인발 다이스 조립체를 도시한 종단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 두 릴리프 부재의 내주면을 함께 전개하여 도시한 전개도이다.

이하, 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 2와 도 3에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 인발 다이스 조립체가 사시도 및 종단면도로서 도시되어 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인발 다이스 조립체(100)는 케이스 부재(110)와, 케이스 부재(110)의 내부에 수용되는 다이스 부재(120)와, 케이스 부재(110)의 내부에 수용되는 릴리프 부재(130)와, 케이스 부재(110)에 분리가능하게 결합되는 커버 부재(190)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 인발 다이스 조립체(100)를 이용한 인발 가공시 화살표로 표시된 소재가 이동하는 방향(이하, '소재 이동방향'이라 함)을 따라서 직선으로 연장되는 기준축선(A)이 도입된다.

케이스 부재(110)는 기준축선(A)과 대체로 직각을 이루는 단부벽(111)과, 단부벽(111)의 가장자리로부터 단부벽(111)과 직각을 이루며 소재 이동방향의 반대방향으로 연장되는 둘레벽(115)을 구비한다. 케이스 부재(110)의 내부에는 단부벽(111)과 둘레벽(115)에 의해 둘러싸여서 형성된 수용 공간(112)이 마련된다. 케이스 부재(110)의 수용 공간(112)에 다이스 부재(120)와 릴리프 부재(130)가 수용된다. 단부벽(111)에는 기준축선(A)이 통과하는 배출 통공(113)이 형성된다. 배출 통공(113)을 통해 인발 가공시 소재가 인발 다이스 조립체(100)로부터 배출된다. 둘레벽(115)의 끝단 안쪽 영역은 수용 공간(112)과 통하는 입구측 개구부(116)를 형성한다. 케이스 부재(110)의 입구측 개구부(116)를 통해 다이스 부재(120)와 케이스 부재(110)가 수용 공간(112)을 출입한다. 둘레벽(115)의 끝단에는 암나사가 형성된 다수의 볼트 구멍(117)이 형성된다. 볼트 구멍(117)에 대응하는 볼트(119)가 결합되어서 커버 부재(190)가 둘레벽(115)의 끝단에 고정된다. 수용 공간(112)에 수용된 다이스 부재(120)와 릴리프 부재(130)는 케이스 부재(110)에 커버 부재(190)가 볼트(119)에 의해 결합되었을 때 수용 공간(112) 내에서 움직이지 않도록 견고하게 고정된다.

도 3을 참조하면, 다이스 부재(120)는 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리 형상으로서, 케이스 부재(110)의 수용 공간(112)에 수용된다. 다이스 부재(120)는 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리형상의 지지부(121)와, 지지부(121)의 내주면에 고정되고 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리형상의 가공부(125)를 구비한다. 지지부(121)의 외주면은 케이스 부재(110)의 둘레벽(115) 내면과 밀착한다. 지지부(121)의 내주면에는 가공부(125)가 고정된다. 가공부(125)는 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리형상으로서, 지지부(121)의 내주면에 고정된다. 가공부(125)는 초경합금 또는 서멧(cermet)으로 이루어져서 인발시 가공부(125)의 내주면에 소재가 접촉하면서 가공이 이루어진다. 가공부(125)에는 기준축선(A)을 따라서 연장되고 기준축선(A)에 직각인 단면 형상이 원형인 관통구(126)가 마련된다. 관통구(126)는 어프로치부(127)와, 어프로치부(127)보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 어프로치부(127)와 이어지는 베어링부(128)를 구비한다. 어프로치부(127)는 소재 이동방향 하류로 가면서 직경이 감소한다. 베어링부(128)는 어프로치부(127)보다 소재 이동방향 하류에 위치하고, 어프로치부(127)의 소재 이동방향 하류 끝단과 이어진다. 베어링부(128)는 기준축선(A)을 따라서 동일한 직경을 유지하면서 연장된다.

릴리프 부재(130)는 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리 형상으로서, 케이스 부재(110)의 수용 공간(112)에 수용된다. 릴리프 부재(130)는 수용 공간(112)에서 다이스 부재(120)보다 소재 이동방향 하류에 위치한다. 릴리프 부재(130)에는 기준축선(A)을 따라서 연장되고 베어링부(128)와 동일한 직경을 갖는 릴리프 통공(131)이 마련된다. 릴리프 통공(131)의 벽면(132)은 베어링부(128)의 벽면과 연속되도록 연결된다. 릴리프 통공(131)은 릴리프 통공(131)보다 소재 이동방향 하류에 위치하는 배출 통공(113)과 이어진다.

도 4에는 릴리프 부재(130)를 소재 이동방향 상류측에서 바라본 형상이 도시되어 있고, 도 5에는 릴리프 부재(130)를 소재 이동방향 하류측에서 바라본 형성이 도시되어 있으며, 도 6에는 릴리프 통공(131)의 벽면(132)을 전개하여 도시한 형상이 도시되어 있다. 도 3 내지 도 6을 참조하면, 릴리프 통공(131)의 벽면(132)에는 화살표로 표시된 소재 이동방향을 따라 연장되는 다수의 트렌치 홈(133)이 형성된다. 기준축선(A)과 평행하게 연장되는 트렌치 홈(133)의 폭은 적어도 일부 구간에서 소재 이동방향 하류로 가면서 폭(w)이 선형적으로 넓어진다. 본 실시예에서는 트렌치 홈(133)의 전체 구간에서 폭(w)이 소재 이동방향 하류로 가면서 넓어지는 것으로 설명한다. 이러한 트렌치 홈(133)의 형상에 의하여 소재가 인발 다이스 조립체(100)를 빠져 나가는 과정에서 릴리프 통공(131)의 벽면(132)과 접촉하는 면적이 소재 이동방향 하류로 가면서 점점 감소하게 된다. 그에 따라, 소재가 인발 다이스 조립체(100)를 빠져 나올 때 소재에 가해지는 인발 하중이 도 6에 도시된 바와 같이 완만하게 감소되어서, 종래의 급격한 하중 감소(도 1 참조)에 따른 소재의 휨 또는 구부러짐이 방지되므로, 인발시 진직도가 개선된다.

커버 부재(140)는 대체로 원판형로서, 케이스 부재(110)의 둘레벽(115)의 단부에 볼트(119)에 의해 분리 가능하게 결합된다. 커버 부재(140)는 케이스 부재(110)에 결합된 상태에서 케이스 부재(110)의 내부에 수용된 다이스 부재(120)와 릴리프 부재(130)를 견고하게 고정시킨다. 커버 부재(140)가 케이스 부재(110)로부터 분리된 상태에서는 다이스 부재(120)와 릴리프 부재(130)가 케이스 부재(110)의 내부 공간(112)으로 출입하여 교체가 가능하다. 커버 부재(140)의 중심부에는 다이스 부재(120)의 관통구(126) 전체 영역을 개방시키는 관통 구멍(141)이 마련된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 릴리프 부재의 내주면을 전개하여 도시한 전개도이다. 도 8을 참조하면, 릴리프 통공의 벽면(132)에는 화살표로 표시된 소재 이동방향을 따라 연장되는 다수의 트렌치 홈(233)이 형성되는데, 트렌치 홈(233)의 폭은 소재 이동방향 하류로 가면서 계단식으로 증가한다. 이와 같은 형상의 트렌치 홈(233)이 형성된 릴리프 부재가 사용되는 경우, 소재에 가해지는 인발 하중은 계단식으로 완만하게 감소된다. 릴리프 부재에서 트렌치 홈(233)의 형상을 제외한 나머지 구성은 도 3 내지 도 6에 도시된 릴리프 부재와 동일하다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인발 다이스 조립체를 도시한 종단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 인발 다이스 조립체(300)는 케이스 부재(110)와, 케이스 부재(110)의 내부에 수용되는 다이스 부재(120)와, 케이스 부재(110)의 내부에 수용되는 두 릴리프 부재(330a, 330b)와, 케이스 부재(110)에 분리가능하게 결합되는 커버 부재(190)를 포함한다. 인발 다이스 조립체(300)에서 두 릴리프 부재(330a, 330b)를 제외한 나머지 구성들은 도 2와 도 3에 도시된 인발 다이스 조립체(100)와 동일하므로 여기서는 두 릴리프 부재(330a, 330b)에 대해서만 상세하게 설명한다.

도 10은 도 9에 도시된 두 릴리프 부재의 내주면을 함께 전개하여 도시한 전개도이다. 도 9와 도 10을 참조하면, 두 릴리프 부재(330a, 330b)는 화살표로 표시된 소재 이동방향을 따라서 차례대로 배치되는 제1 릴리프 부재(330a)와 제2 릴리프 부재(330b)를 구비한다.

제1 릴리프 부재(330a)는 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리 형상으로서, 케이스 부재(110)의 수용 공간(112)에 수용된다. 제1 릴리프 부재(330a)는 수용 공간(112)에서 다이스 부재(120)보다 소재 이동방향 하류에 위치한다. 제1 릴리프 부재(330a)에는 기준축선(A)을 따라서 연장되고 베어링부(128)와 동일한 직경을 갖는 제1 릴리프 통공(331a)이 마련된다. 제1 릴리프 통공(331a)의 벽면(332a)은 베어링부(128)의 벽면과 연속되도록 연결된다. 제1 릴리프 통공(331a)의 벽면(332a)에는 소재 이동방향을 따라서 연장되고 원주방향을 따라서 배치되는 다수의 제1 트렌치 홈(341)이 형성된다. 제1 트렌치 홈(341)은 동일한 폭(w)으로 연장된다.

제2 릴리프 부재(330b)는 기준축선(A)을 중심으로 하는 고리 형상으로서, 케이스 부재(110)의 수용 공간(112)에 수용된다. 제2 릴리프 부재(330b)는 수용 공간(112)에서 제1 릴리프 부재(330a)보다 소재 이동방향 하류에 위치한다. 제2 릴리프 부재(330b)에는 기준축선(A)을 따라서 연장되고 제1 릴리프 통공(331a)과 동일한 직경을 갖는 제2 릴리프 통공(331b)이 마련된다. 제2 릴리프 통공(331b)의 벽면(332b)은 제1 릴리프 통공(331a)의 벽면(332a)과 연속되도록 연결된다. 제2 릴리프 통공(331b)은 제2 릴리프 통공(331b)보다 소재 이동방향 하류에 위치하는 배출 통공(113)과 이어진다. 제2 릴리프 통공(331b)의 벽면(332b)에는 소재 이동방향을 따라서 연장되고 원주방향을 따라서 배치되는 다수의 제2 트렌치 홈(351)이 형성된다. 제2 트렌치 홈(351)은 제1 트렌치 홈(341)과 동일한 폭(w)으로 연장되며, 제2 트렌치 홈(351)의 개수는 제1 트렌치 홈(341)의 개수보다 많다. 본 실시예에서는 제2 트렌치 홈(351)의 수가 제1 트렌치 홈(341)의 수보다 2배인 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 소재가 제1 릴리프 부재(330a)과 제2 릴리프 부재(330b)를 차례대로 통과하면서, 제1 릴리프 통공(331a)의 벽면(332a) 및 제2 릴리프 통공(331b)의 벽면(332b)과 접촉하는 면적이 감소하여 소재가 인발 다이스 조립체(200)를 빠져 나올 때 소재에 가해지는 인발 하중이 계단식으로 완만하게 감소된다.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 인발 다이스 조립체 110 : 케이스 부재
127 : 어프로치부 128 : 베어링부
120 : 다이스 부재 130 : 릴리프 부재
131 : 릴리프 통공 133 : 트렌치 홈
190 : 커버 부재 233 : 트렌치 홈
300 : 인발 다이스 조립체 330a : 제1 릴리프 부재
330b : 제2 릴리프 부재 331a : 제1 릴리프 통공
331b : 제2 릴리프 통공 341 : 제1 트렌치 홈
351 : 제2 트렌치 홈

Claims

가공 소재가 통과하는 관통구가 형성되는 다이스 부재; 및
상기 다이스 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 관통구와 연결되는 릴리프 통공이 형성되는 릴리프 부재를 포함하며,
상기 다이스 부재는 소재 이동방향 하류로 가면서 직경이 감소하는 어프로치부와, 상기 어프로치부보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 릴리프 통공과 동일한 직경을 가지며 연장되는 베어링부를 구비하며,
상기 릴리프 통공의 벽면은 상기 베어링부의 벽면과 연속되도록 연결되며,
상기 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되는 다수의 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되며,
상기 트렌치 홈에는 상기 트렌치 홈의 폭이 소재 이동방향 하류로 가면서 증가하는 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 트렌치 홈의 폭은 소재 이동방향 하류로 가면서 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 트렌치 홈의 폭은 소재 이동방향 하류로 가면서 계단식으로 불연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체.
가공 소재가 통과하는 관통구가 형성되는 다이스 부재;
상기 다이스 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 관통구 연결되는 제1 릴리프 통공이 형성되는 제1 릴리프 부재; 및
상기 제1 릴리프 부재보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 제1 릴리프 통공과 연결되는 제2 릴리프 통공이 형성되는 제2 릴리프 부재를 포함하며,
상기 다이스 부재는 소재 이동방향 하류로 가면서 직경이 감소하는 어프로치부와, 상기 어프로치부보다 소재 이동방향 하류에 위치하고 상기 제1 릴리프 통공과 동일한 직경을 가지며 연장되는 베어링부를 구비하며,
상기 제1 릴리프 통공의 벽면은 상기 베어링부의 벽면과 연속되도록 연결되며,
상기 제2 릴리프 통공의 벽면은 상기 제1 릴리프 통공의 벽면과 연속되도록 연결되며,
상기 제1 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되는 다수의 제1 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되며,
상기 제2 릴리프 통공의 벽면에는 소재 이동방향을 따라서 연장되고 상기 제1 트렌치 홈의 수보다 많은 다수의 제2 트렌치 홈이 원주방향을 따라서 배치되는 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 트렌치 홈의 폭은 상기 제2 트렌치 홈의 폭보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 인발 다이스 조립체.