KR101642348B1 - 드로잉 가공용 프로그레시브 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 상부의 굵기와 하부의 굵기가 다른 중공 기둥형 부품을 드로잉 가공으로 생산하되, 쇼크라인이나 스크래치 등의 발생을 감소시킬 수 있고 성형의 효율성 및 균일성을 높일 수 있다.

Description

드로잉 가공용 프로그레시브 금형{progressive metallic mold for drawing works}

본 발명은 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상부의 굵기와 하부의 굵기가 다른 중공 기둥형 부품을 드로잉 가공으로 생산할 수 있는 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 관한 것이다.

사각기둥형, 원기둥형, 타원기둥형 등의 형상을 벤딩으로 소성가공 하면 제품의 넓은면 중앙에 반드시 절취하는 연결선이 형성되고, 또 연결선을 맞닿는 부분은 벤딩 각도에 따라 들뜸현상이 발생하므로 연결선 형상을 걸괘 형상을 부가하여 코킹 공법으로 압착하여 넓은면의 평탄 완성도를 향상시키는 기구적인 가공 과정이 필요하고, 또한 이를 관리해야하므로 로스(loss)가 많이 발생한다. 특히, 상부의 굵기와 하부의 굵기가 다른 기둥형 부품을 벤딩 가공으로 생산하는 경우, 상술한 문제점이 더욱 두드러질 수밖에 없다.

상술한 벤딩 가공의 문제점을 해결하는 방법은 부품을 드로잉 가공으로 생산하는 방법이 있다. 그러나 드로잉 가공 시에는 부품에 쇼크라인이나 스크래치 등이 발생하기 쉬어 외장재로 사용하기에는 어려운 점이 있다. 물론 드로잉 가공 후에 샌딩버핑 등의 공법으로 쇼크라인이나 스크래치 등을 제거할 수도 있으나, 이로 인하여 생산성이 떨어뜨리고 제조 원가가 높아질 수밖에 없다.

이에 본 발명에 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상부의 굵기와 하부의 굵기가 다른 중공 기둥형 부품을 드로잉 가공으로 생산할 수 있는 드로잉 가공용 프로그레시브 금형을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 쇼크라인이나 스크래치 등의 발생을 감소시키면서 상부의 굵기와 하부의 굵기가 다른 중공 기둥형 부품을 드로잉 가공으로 생산할 수 있는 드로잉 가공용 프로그레시브 금형을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 금속 판재에서, 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 절단하는 노칭 금형 그룹(notching metallic mold group); 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 상부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공하는 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹; 상기 제1 중간 부품의 하부면 일부를 피어싱하여, 상기 제1 중간 부품을 상하부 개구형의 제2 중간 부품으로 가공하는 프리-피어싱(pre-piercing) 금형; 상기 제2 중간 부품의 하부 측면을 성형하여, 상기 제2 중간 부품을 제1 타겟 범위의 하부 직경을 갖는 제3 중간 부품으로 가공하는 제1 캠 성형(cam forming) 금형; 상기 제3 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제3 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제4 중간 부품으로 가공하는 제2 드로잉 금형 그룹; 상기 제4 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제4 중간 부품을 제5 중간 부품으로 가공하는 메인-피어싱(main-piercing) 금형; 및 상기 제5 중간 부품의 상하부 측면을 성형하여, 상기 제5 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제6 중간 부품으로 가공하는 제2 캠 성형 금형;을 포함할 수 있다.

상기 제1 캠 성형 금형은, 상기 제3 중간 부품의 상하부 내경에 대응되는 형상을 가지며, 상부 금형의 하강에 따라 하강하여 상기 제2 중간 부품을 하강시키는 가이드 펀치(guide punch); 상기 상부 금형의 하강에 따라 하강하여 상기 제2 중간 부품의 하부 측면의 성형을 위한 힘을 제공하는 좌우측 캠 펀치(cam punch); 및 상기 좌우측 캠 펀치의 하강에 의하여 제공되는 힘에 기초하여 슬라이딩되면서, 상기 가이드 펀치에 의하여 하강된 상기 제2 중간 부품의 하부 측면을 성형하여, 상기 제3 중간 부품으로 가공하는 좌우측 캠(cam)을 포함할 수 있다.

상기 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 상기 제6 중간 부품을 최종 타겟 범위의 높이를 갖도록 트리밍 가공하여 최종적으로 상기 중공 기둥형 부품을 분리하는 트리밍(trimming) 금형; 및 상기 트리밍 가공에 의한 절단면을 따라 형성된 스크랩(scrap)이 포함되는 영역을 블랭킹 가공하는 블랭킹(blanking) 금형을 더 포함할 수 있다. 상기 트리밍 금형 및 블랭킹 금형은 향후 살펴볼 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형에도 포함될 수 있다.

상기 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 상부 금형의 중앙에 마련되고, 몸체 좌우측면에 대칭적으로 형성된 좌/우측 펀치 관통공 및 하부면에서 적어도 상기 좌/우측 펀치 관통공에 이르는 높이까지 형성된 스크랩 배출용 하부 중공을 포함하며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 제4 또는 상기 제5 중간 부품에 삽입되는 반중공형 다이(半中空型, half hollow type die); 상기 상부 금형에 마련되며, 상기 상부 금형의 하강에 따라 하강하면서 측면 피어싱을 위한 힘을 제공하는 좌/우측 캠 펀치(cam punch); 및 각각이, 하부 금형의 좌/우측에 대칭적으로 마련되고, 좌/우측 피어싱 펀치 중 대응되는 피어싱 펀치가 결합되며, 상기 좌/우측 캠 펀치의 하강에 의하여 가해지는 힘에 기초하여 동시에 대칭적으로 슬라이딩되면서, 상기 좌/우측 피어싱 펀치를 상기 반중공형 다이가 삽입된 상기 제4 또는 제5 중간 부품과 상기 좌/우측 펀치 관통공을 관통하여 상기 하부 중공까지 관통시키는 측면 피어싱 동작을 수행하는 좌/우측 슬라이딩 모듈을 포함하는, 측면 피어싱 금형을 더 포함할 수 있다. 이러한, 측면 피어싱 금형은 향후 살펴볼 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형에도 포함될 수 있다. 상기 반중공형 다이는, 상기 측면 피어싱 동작에 의하여 발생하는 스크랩을 상기 하부 중공을 통하여 용이하게 배출시키기 위한 압축 공기를 상기 하부 중공으로 분사하기 위한 적어도 하나의 공기 공급공을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 드로잉 금형 그룹에 포함된 적어도 하나의 드로잉 금형은, 상하 왕복 운동하는 드로잉 펀치(drawing punch); 상기 드로잉 펀치에 대응되는 중앙 관통공, 상기 중앙 관통공을 둘러 싸면서 형성된 오일 저장 홈, 및 내부 오일 경로를 포함하는 다이(die); 타발 준비 단계에서 가공 대상이 상기 오일 저장 홈에 올려지기 전에 가열된 드로잉 오일(drawing oil)을 상기 내부 오일 경로를 통하여 상기 오일 저장 홈에 공급하는 오일 공급 장치; 및 상기 중앙 관통공의 내부에 위치하며, 타발 준비 단계에서는, 상기 오일 저장홈에 올려질 가공 대상의 표면에 드로잉 오일이 도포되도록, 상기 중앙 관통공의 상단부에 연접하여 상기 내부 오일 경로를 통하여 공급되는 드로잉 오일이 상기 오일 저장 홈에 고이도록 하여, 타발 시에는, 상기 오일 저장 홈에 고여있는 드로잉 오일이 상기 중앙 관통공 아래로 배출되도록, 하강하는 상기 드로잉 펀치를 따라 상기 중앙 관통공 내부로 하강하며, 상기 드로잉 펀치가 상승하면 탄성에 의하여 타발 준비 단계에 대응되는 위치로 원상 복귀하는 녹아웃(knockout)을 포함할 수 있다. 한편, 타발 준비 단계에서는, 상기 중앙 관통공의 가장자리 및 상기 녹아웃의 상단부의 가장자리 중 적어도 하나에 형성된 라운드에 의하여, 상기 중앙 관통공의 가장자리를 따라서 상기 오일 저장 홈보다 깊은 오일 저장 링이 형성될 수 있다. 이러한, 오일 공급 구조를 갖는 드로잉 금형 구조는 향후 살펴볼 본 발명의 제2 및 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형에도 적용될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 금속 판재에서, 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 절단하는 노칭 금형 그룹(notching metallic mold group); 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공하는 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹; 상기 제1 중간 부품의 하부면 일부를 피어싱하여, 상기 제1 중간 부품을 상하부 개구형의 제2 중간 부품으로 가공하는 프리-피어싱(pre-piercing) 금형; 상기 제2 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제2 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제3 중간 부품으로 가공하는 제2 드로잉 금형 그룹; 상기 제3 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제3 중간 부품을 제4 중간 부품으로 가공하는 메인-피어싱(main-piercing) 금형; 및 상기 제4 중간 부품의 상하부 측면을 성형하여, 상기 제4 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제5 중간 부품으로 가공하는 캠 성형 금형;을 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 드로잉 금형 그룹에 포함된 적어도 하나의 드로잉 금형은, 중앙에 코어(core) 결합공이 형성된 제1 금속재질의 다이(die); 및 각각이, 상기 제1 재질보다 경도는 높으나 탄성계수는 낮은 제2 금속재질을 가지며, 상기 코어 결합공에 결합되어 중앙에 형성되는 펀치(punch) 관통공의 일부를 구성하는 홈(groove)을 포함하는 복수의 하위 코어(sub-core)로 구성되는 코어를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 복수의 하위 코어는, 상기 펀치 관통공을 통과하는 펀치 및 금속 판재에 의하여 가해지는 힘에 기초하여 상기 다이의 탄성계수에 따른 거리만큼 서로 이격되며, 상기 펀치 및 상기 금속 판재가 상기 펀치 관통공을 빠져나가면 상기 다이의 탄성계수에 따라 원래 결합 상태로 복원될 수 있다. 이러한, 드로잉 금형의 구조는 본 발명의 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예 및 향후 살펴볼 본 발명의 제3 실시예에도 적용될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제3 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 금속 판재에서, 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 절단하는 제1 노칭 금형 그룹(notching metallic mold group); 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 하부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공하는 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹; 상기 제1 중간 부품에서, 벤딩에 의하여 상기 중공 기둥형 부품의 상부를 형성할 벤딩 대상 영역의 가장자리를 절단하여 제2 중간 부품을 가공하는 제2 노칭 금형 그룹; 상기 제2 중간 부품에서, 상기 중공 기둥형 부품의 상부 및 하부를 연결하는 경사면에 대응되는 부분을 포밍하여 제3 중간 부품을 가공하는 포밍 금형; 상기 제3 중간 제품에서 상기 벤딩 대상 영역을 벤딩한 다음 벤딩된 부분의 이음새 부분에 압력을 가하여 고정시켜 제4 중간 부품을 가공하는 벤딩 금형 그룹; 상기 제4 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제4 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제5 중간 부품으로 가공하는 제2 드로잉 금형 그룹; 상기 제5 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제5 중간 부품을 제6 중간 부품으로 가공하는 메인-피어싱(main-piercing) 금형; 및 상기 제6 중간 부품의 상하부 측면을 성형하여, 상기 제4 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제7 중간 부품으로 가공하는 캠 성형 금형;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 쇼크라인이나 스크래치 등의 발생을 감소시키면서 상부의 굵기와 하부의 굵기가 다른 중공 기둥형 부품을 드로잉 가공으로 생산할 수 있는 드로잉 가공용 프로그레시브 금형을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 큰 힘이 가해지는 드로잉 금형에서 다이와 코어가 분리되어 있고, 나아가 코어가 복수의 하위 코어로 분리된 구조를 가지므로 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

- 먼저 기본적으로 다이 크랙이 발생할 가능성이 감소될 수 있다.

- 그러므로 다이 크랙에 의한 교체로 인한 작업 지연의 방지 및 다이 재제조로 인한 비용이 절감의 효과를 제공할 수 있다.

- 다이의 코어 부분만을 고경도의 금속재로 제작할 수 있고, 경우에 따라서 코어 부분만을 교체할 수 있으므로, 금형 제작 비용이나 수리 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.

- 다이의 코어 부분을 복수의 하위 코어로 분리하여 제작할 수 있으므로, 단순 일체형 금형의 소성 가공 형상의 한계를 넘어서는 복잡하고 난이도 높은 제품의 생산에도 활용할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

- 다이의 코어 부분의 분리로 인하여 다이의 크랙이 방지될 수 있어, 결과적으로 다이 크랙으로 인한 제품 불량, 추가 공정, 펀치나 다이의 변경을 통한 공정 변경 등을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 일정 온도로 가열된 오일을 다이를 통하여 직접 공급하여 가공 대상의 표면에 도포하면서 드로잉 가공을 수행함으로써 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

- 드로잉 성형율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

- 제품 표면에 발생하는 쇼크 라인을 감소시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

- 가공되는 제품의 균일성을 증가시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은, 사이드-피어싱 금형을 이용하여 좌/우측 피어싱을 동시에 수행함으로써 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

- 균일한 피어싱 얼라인먼트(alignment)를 유지할 수 있다.

- 금형크기로 인한 금형 제작 비용 및 금형에 대응되는 프레스의 제작 비용이 낮출 수 있는 장점이 있다.

- 다이의 내부 중공에 압축 공기를 분사하여 피어싱에 의하여 발생하는 스크랩을 용이하게 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형(100)의 블락도이다.
도 2는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 노칭 금형 그룹(110)에 의하여 노칭 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제1 드로잉 금형 그룹(120)에 의하여 드로잉 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 프리-피어싱 금형(130)에 의하여 프리-피어싱 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제1 캠 성형 금형(140)의 일예의 단면을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제1 캠 성형 금형(140)에 의하여 상하부 직경이 다른 중공 기둥형 부품의 하부가 일차적으로 가공되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제2 드로잉 금형 그룹(150)에 의하여 복수의 드로잉 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 메인-피어싱 금형(160)에 의하여 메인-피어싱 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 사이드-피어싱 금형(170)에 의하여 사이드-피어싱 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제2 캠 성형 금형(180)에 의하여 상하부 직경이 다른 중공 기둥형 부품의 상/하부가 이차적으로 캠 성형 가공되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 트리밍 금형(190)에 의하여 최종적으로 중공 기둥형 부품이 금속 판재로부터 분리되는 것을 나타낸다.
도 12는 본 발명에 다른 프로그레시브 금형(100)에서 최종적으로 가공된 상하부 직경이 다른 중공 기둥형 부품의 일예를 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 블랭킹 금형(200)에 의하여 블랭킹 가공이 수행되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 실제로 제작된 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 하부 금형의 일예를 나타낸다.
도 15는 종래의 드로잉 금형의 일체형 다이(210)에서 발생한 크랙의 유형의 예들을 나타낸다.
도 16은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 17은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 코어(320)의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 18은 프레스 가공 과정에서 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 하부 금형(300)의 코어(320)를 구성하는 하위 코어들(321 및 322) 사이의 간격이 가변되는 것을 나타낸다.
도 19는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 제공될 수 있는 코어의 다양한 예들을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 있어서, 코어 분할 라인이 형성되는 기준의 다른 예를 설명하기 위한 코어의 일부를 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 있어서, 코어 분할 라인이 형성되는 또 다른 예들을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 있어서, 코어 분할의 기준이 되는 펀치 관통공의 꼭지점의 우선 순위를 결정하는 예들을 나타낸다.
도 23은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에서 다이와 코어가 결합되는 과정의 일예를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 실제 사진들을 나타낸다.
도 25는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)의 다이(420)의 일예를 위에서 바라본 도면이다.
도 27은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400) 구동 방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 28은 도 27에 도시된 드로잉 금형(400) 구동 방법이 수행되는 과정 중 일부를 나타내는 도면들이다.
도 29는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 드로잉 금형의 드로잉 금형의 타발 준비 단계에서 드로잉 금형(400) 다이(420)의 오일 저장 홈(422)에 드로잉 오일이 고이는 예들을 나타낸다.
도 30은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함될 수 있는 드로잉 금형(400)의 다이(420)의 오일 저장 홈(422)에 오일 공급공이 형성된 예들을 나타낸다.
도 31은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)에서 구현될 수 있는 다이(420), 녹아웃(440), 및 배킹 플레이트(460)의 결합 형태의 예들을 나타낸다.
도 32는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)에서 구현될 수 있는 배킹 플레이트(460) 구조의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)의 다이(420)의 내부 오일 경로(423) 형태의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 34는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형 그룹(400')의 일예를 나타낸다.
도 35는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 측면 피어싱용 금형의 상부 금형(600)을 아래에서 바라본 도면이다.
도 36은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 하부 금형(700)을 아래에서 바라본 도면이다.
도 37은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형을 측면에서 바라본 도면이다.
도 38은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형을 이용한 측면 피어싱 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 반중공형 다이의 예들을 나타낸다.
도 40은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 반중공형 다이에 형성된 공기 공급공의 예들을 나타낸다.
도 41은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 상/하부 금형의 실제 사진을 나타낸다.
도 42는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 상부 금형의 일부의 확대 사진이다.
도 43은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 상부 금형에 마련된 반중공형 다이의 확대 사진이다.
도 44는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 하부 금형의 일부의 확대 사진이다.
도 45는 본 발명의 제2 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형(800)의 블락도이다.
도 46은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)의 제1 드로잉 금형 그룹(820)에 의하여 수행되는 드로잉 가공의 스타일을 설명하기 위한 도면이다.
도 47은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)의 제2 드로잉 금형 그룹(840)에 의하여 수행되는 리사이징 가공의 스타일을 설명하기 위한 도면이다.
도 48은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형(900)의 블락도이다.
도 49는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 노칭 금형(910) 및 제1 드로잉 금형 그룹(920)에 의하여 수행되는 노칭 가공 및 드로잉 가공을 설명하기 위한 도면이다.
도 50은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 제2 노칭 금형 그룹(930), 피어싱 금형(940), 및 엠보싱 금형(950)에 의하여 수행되는 노칭 가공, 피어싱 가공, 및 엠보싱 가공을 설명하기 위한 도면이다.
도 51은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 포밍 금형(960)에 의하여 수행되는 포밍 가공을 설명하기 위한 도면이다.
도 52는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 포밍 금형의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 53은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 포밍 금형에 의하여 포밍 가공된 중간 부품의 일부를 확대한 도면이다.
도 54는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 벤딩 금형 그룹(970)에 의하여 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분이 1차 벤딩 가공된 상태를 나타낸다.
도 55는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 벤딩 금형 그룹(970)에 의하여 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분이 2차 벤딩된 다음 코킹 가공된 상태를 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형(100)의 블락도이다. 도 1을 참조하면, 프로그레시브 금형(100)은 노칭(notching) 금형 그룹(110), 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹(120), 프리-피어싱(pre-piercing) 금형(130), 제1 캠(cam) 성형 금형(140), 제2 드로잉 금형 그룹(150), 메인-피어싱(main-piercing) 금형(160), 사이드-피어싱(side-piercing) 금형(170), 제2 캠 성형 금형(180), 트리밍(trimming) 금형(190), 및 블랭킹(blanking) 금형(200)을 포함한다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 노칭 금형 그룹(110)은 금속 판재에서 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장자리를 절단하는 노칭 가공을 수행한다. 이러한 노칭 가공은 향후 수행될 드로잉 가공 등에 의하여 금속 판재가 늘어나면서 말려들어가는 현상을 일정 정도 방지하기 위한 것일 수 있다.

그리고, 이러한 노칭 가공은 드로잉 가공이 용이하도록 최종 블랭크될 크기를 고려하여 금속 판재에 대해 수행되는 것이다. 한편, 이러한 노칭 금형 그룹(110)의 노칭 가공은 복수회에 걸쳐 수행될 수도 있고, 1회만 수행될 수도 있다. 즉, 상기 노칭 금형 그룹(110)은 하나의 하위 노칭 금형을 포함할 수도 있고, 복수의 하위 노칭 금형을 포함할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 노칭 금형 그룹(110)에 의하여 노칭 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 2에서 빗금친 부분은 금속 판재가 절단되어 나간 부분을 의미한다.

도 2의 (a)는 타겟 영역을 포함하는 부분을 포함하는 원을 따라 4개의 노칭을 수행하는 1차 노칭이 수행된 것을 나타낸다. 1차 노칭에 의하여 향후 수행될 드로잉 가공 등에 의하여 금속 판재가 화살표 방향으로 말려 들어가는 것이 방지될 수 있다.

도 2의 (a) 상태에서 도 2의 (b) 상태와 같이 제2 노칭이 수행된다. 상기 제2 노칭에 의하여 상기 금속 판재가 화살표 방향으로 말려 들어가는 것이 방지될 수 있다. 상기 화살표의 방향은 제1 노칭에 의한 절단 부분에 의하여 커버되는 정도가 약한 방향이다. 즉, 제1 노칭 수행 후 취약 부분에 대한 보완이 제2 노칭에 의하여 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)에서 수행될 수 있는 노칭 과정이, 도 2에 도시된 노칭 모양이나 횟수로 한정되는 것은 아니다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(120)은 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 상부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공할 수 있다.

한편, 드로잉 가공 시에는 금속 판재에 매우 강한 힘이 상기 제1 드로잉 금형 그룹(120)에 포함된 드로잉 금형의 다이에 가해지기 때문에, 경도가 매우 뛰어난 초경합금이나 합금 공구강 등으로 제작되는 다이에 크랙이 발생할 가능성이 있다. 이러한 다이 크랙을 방지하여 다이의 수명을 연장하고 다이 교체 또는 유지 비용을 절감함과 동시에 가공 효율을 높일 수 있는 방법으로 분할 다이를 이용하는 방법이 있다. 이에 대해서는 향후 보다 상세히 살펴보기로 한다.

그리고, 드로잉 가공 시에는 부품의 표면에 쇼크 라인 등이 발생하여 부품의 외관이 훼손되는 경우가 많고 드로잉 가공이 계속됨에 따라 가공 균일성이 저해되는 경우가 많다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 일정 온도로 가열된 오일을 다이를 통하여 직접 공급하여 가공 대상의 표면에 도포하는 방법이 있다. 이에 대해서도 향후 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제1 드로잉 금형 그룹(120)에 의하여 드로잉 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

상기 제1 드로잉 금형 그룹(120)에서는 복수의 드로잉 가공이 수행되는데, 도 3의 (a)는 n회 드로잉 가공된 상태를 나타내며, 도 3의 (b)는 도 3의 (a) 상태에서 (n+1)회 드로잉 가공된 상태를 나타낸다. 도 3에서 단면이라 기재된 타원 모양은 가공되는 부품의 횡단면이고, 정면이라 기재된 단면은 가공되는 부품의 정면에서 바라본 종단면이며, 측면이라 기재된 단면은 가공되는 부품의 측면에서 바라본 종단면이다.

도 3을 참조하면, 드로잉 가공이 진행됨에 따라 홀의 직경이 정면에서는 W1에서 W1'으로 감소되고, 홀의 직경이 측면에서는 W2에서 W2'으로 감소하고, 홀의 깊이는 D1에서 D1'으로 증가하는 것을 알 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(120)을 이용한 복수의 드로잉 가공에 의하여 상기 제1 중간 부품이 가공된 다음, 상기 프리-피어싱 금형(130)은 상기 제1 중간 부품의 하부면 일부를 피어싱하여, 상기 제1 중간 부품을 상하부 개구형의 제2 중간 부품으로 가공한다. 이러한 프리-피어싱은 향후 최종 개구 형태로 피어싱될 하부면을 예비적으로 피어싱함으로써 향후 수행될 하부 캠 성형이나 드로잉 가공 나아가 메인-피어싱의 가공 효율을 높이기 위함일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 프리-피어싱 금형(130)에 의하여 프리-피어싱 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 도 3의 (b) 상태에서의 제1 중간 부품이 하부 일부가 피어싱되어 제2 중간 부품으로 가공되는 것을 알 수 있다. 도 4에서 빗금친 부분은 하부 피어싱이 수행되어 하부가 개구되었음을 나타낸다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 프리-피어싱 금형(130)에 의하여 하부의 일부가 개구된 제2 중간 부품이 가공된 다음, 상기 제1 캠 성형 금형(140)에 의하여 상기 제2 중간 부품의 하부가 측면 성형되어 상기 제2 중간 부품의 하부가 제1 타겟 범위의 하부 직경을 갖는 제3 중간 부품으로 가공된다.

이러한 상기 제1 캠 성형 금형(140)에 의한 하부 캠 성형은 최종적으로 제조될 중공 기둥형 부품의 하부를 1차적으로 가공하는 것으로, 드로잉 가공으로 상기 부품의 하부를 가공하는 경우에 비하여, 공정이 간단할 수 있고, 드로잉 가공으로 인한 쇼크 라인 등의 발생 방지, 가공 경화로 인한 터짐이나 외관의 틀어짐 방지, 상하부 연결 부위의 성형 미흡성 방지 등의 더 나은 점을 가질 수 있다.

또한, 하부 캠 가공은, 벤딩 가공에 비할 경우, 벤딩 가공 시 필연적으로 형성되는 절취선 및 연결선으로 인한 외관의 미관 저하, 연결선을 맞닿는 부분의 들뜸현상 등이 발생이 방지될 수 있는 효과를 제공할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제1 캠 성형 금형(140)의 단면을 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 상기 제1 캠 성형 금형(140)은 가이드 펀치(132), 좌우측 캠(134), 및 좌우측 캠 펀치(136)를 포함한다. 도 5에 도시된 상기 제1 캠 성형 금형(140)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 제1 캠 성형 금형(140)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 가이드 펀치(132)는 상기 프리-피어싱 금형(130)에 의하여 프리-피어싱 가공된 제3 중간 부품(131)의 상하부 내경에 대응되는 형상을 가지며, 상부 금형(미도시)의 하강에 따라 하강하여 프리-피어싱 가공된 제2 중간 부품을 하강시킨다. 상기 좌우측 캠 펀치(134)는 상기 상부 금형의 하강에 따라 하강하여 상기 제2 중간 부품의 하부 측면의 성형을 위한 힘을 제공한다.

그리고, 상기 좌우측 캠(134)은 상기 좌우측 캠 펀치(136)의 하강에 의하여 제공되는 힘에 기초하여 슬라이딩되면서, 상기 가이드 펀치(132)에 의하여 하강된 상기 제2 중간 부품의 하부 측면을 성형하여, 상기 제3 중간 부품으로 가공한다. 이때, 상기 가이드 펀치(132)의 하부와 캠(134)의 하부에 의하여 부품(131)에 가해지는 힘이, 상기 가이드 펀치(132)의 상부와 캠(134)의 상부에 의하여 부품(131)에 가해지는 힘에 비하여 크다. 하부에서는 실질적으로 캠 성형이 이루어지며 상부에서는 상기 부품(131)의 형상의 지나친 변경을 방지하기 위한 가이딩 기능이 수행되기 때문이다. 한편, 상기 가이드 펀치(132)와 상기 캠(134) 사이의 밀착도 역시 하부가 더 높음이 바람직하다.

도 5에 도시되지는 않았으나, 하부 측면 가공이 수행된 다음에는 상기 가이드 펀치(132) 및 캠 펀치(136)는 상승하고, 캠은 다음 가공을 위하여 좌우로 멀어져 원위치로 복귀한다. 이러한 과정에 따라 상기 제2 중간 부품에 대한 하부 측면 성형 가공은 복수 회 수행될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제1 캠 성형 금형(140)에 의하여 상하부 직경이 다른 중공 기둥형 부품의 하부가 일차적으로 가공되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 6에서는 도면 작성 및 설명의 편의 또는 간략화를 위하여 제2 중간 부품의 하단면에 형성된 개구는 도시되지 않았다.

도 4와 도 6을 참조하면, 상기 제1 캠 성형 금형(140)에 의하여 하부면이 프리-피어싱된 제2 중간 부품의 하부가 캠 성형되어, 상부의 폭은 W1 및 W2로 그대로 유지되나, 하부는 정면 폭이 W3로 감소하고 측면 폭은 W4로 감소된 제3 중간 부품이 가공된 것을 알 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 제3 중간 부품 전체의 깊이는 상기 제2 중간 부품의 깊이 D1'에 비하여 증가한다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 제2 드로잉 금형 그룹(150)은 상기 제1 캠 성형 금형(140)에 의하여 하부 가공된 제3 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제3 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제4 중간 부품으로 가공할 수 있다.

상기 제2 드로잉 금형 그룹(150)에 의한 드로잉 가공은 상기 제3 부품에 대한 하단 드로잉, 상기 제3 중간 부품의 상부, 하부, 및 높이에 대한 치수 정밀도를 높이는 드로잉 가공 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 한편, 상기 제3 중간 부품의 치수 정밀도를 높이기 위한 드로잉 가공을 리사이징(resizing) 가공이라 부르기도 한다.

도 7은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제2 드로잉 금형 그룹(150)에 의하여 복수의 드로잉 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 캠 성형 금형(140)에 의하여 하부가 일차적으로 가공된 제3 중간 부품의 하단 드로잉이 수행되어 길이가 증가된 중간 부품이 가공되며, 다음으로 그에 대한 상/하부 리사이징이 수행되어 치수 정밀도가 높아진 제4 중간 부품이 가공되는 것을 알 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 메인-피어싱 금형(160)은 상기 제2 드로잉 금형 그룹(150)에 의하여 가공된 제4 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제4 중간 부품을 제5 중간 부품으로 가공한다. 이때, 상기 제4 중간 부품의 하부면은 앞서 살펴본 프리-피어싱 금형(130)에 의하여 그 일부가 피어싱되어 있는 상태이다.

도 8은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 메인-피어싱 금형(160)에 의하여 메인-피어싱 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 제4 중간 부품의 하부면의 일부가 프리-피어싱되어 있는 상태에서, 상기 메인-피어싱 금형(160)에 의하여 상기 하부면 전체가 피어싱되어 제5 중간 부품이 가공되 것을 알 수 있다. 한편, 메인 피어싱될 부분은, 도 8과 달리, 프리-피어싱 홀보다는 크지만 상기 제4 중간 부품의 하부면 전체가 아닐 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 사이드-피어싱 금형(170)은 상기 제5 중간 부품의 측면을 피어싱 가공할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 사이드-피어싱 금형(170)은 상기 제4 중간 부품의 측면을 피어싱할 수도 있다. 이러한 사이드-피어싱 공정은 중공 기둥형 부품 가공에 부수적인 공정일 수도 있다.

상기 사이드-피어싱 금형(170)은 좌/우측 피어싱을 동시에 수행함으로써, 균일한 피어싱 얼라인먼트(alignment)를 유지할 수 있고, 금형 크기로 인한 금형 제작 비용 및 금형에 대응되는 프레스의 제작 비용이 낮을 뿐만 아니라, 피어싱에 의하여 발생하는 스크랩을 용이하게 배출할 수 있다. 이에 대해서도 향후 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 사이드-피어싱 금형(170)에 의하여 사이드-피어싱 가공이 수행되는 과정의 일예를 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 상기 메인-피어싱 금형(160)에 의하여 제5 중간 부품의 측면에 U자 형의 피어싱 홀이 가공된 것을 알 수 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 상기 제2 캠 성형 금형(180)은 상기 제5 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제6 중간 부품으로 가공할 수 있다. 상기 제2 캠 성형 금형(180)은 상단 치수 보정용 캠 성형 금형과 하단 치수 보정용 캠 성형 금형을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 상하단 치수 보정을 동시에 수행할 수 있는 캠 성형 금형을 포함할 수도 있다.

도 10은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 제2 캠 성형 금형(180)에 의하여 상하부 직경이 다른 중공 기둥형 부품의 상/하부가 이차적으로 캠 성형 가공되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 10에서는 도면 작성 및 설명의 편의 또는 간략화를 위하여 메인/측면-피어싱 홀은 도시되지 않았다.

도 10을 참조하면, 메인-피어싱이 수행된 제5 중간 부품에 상/하부 캠 성형이 수행됨으로써, 그 치수 정밀도가 미세하게 조정된 제6 중간 부품이 가공되는 것을 알 수 있다. 상기 제2 캠 성형 금형(180)의 구조 및 동작은 앞서 도 5를 참조하여 살펴본 제1 캠 성형 금형(140)의 구조 및 동작으로부터 용이하게 추론될 수 있어, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 통상의 프로그레시브 드로잉 가공에서는 부품의 치수 보정 역시 드로잉 가공으로 수행되는 것이 일반적이나, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)에서는 드로잉 가공이 아닌 캠 성형 가공을 통하여 부품의 치수를 보정한다는 점에서 차별성을 가진다. 이러한 캠 가공을 통한 치수 보정은 드로잉 가공에 비하여 정밀한 치수 보정이 가능하고 치수 보정 횟수를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 트리밍 금형(190)은 상기 제2 캠 성형 금형(180)에 의하여 치수 정밀도가 향상되도록 최종 치수로 가공된 제6 중간 부품을 최종 타겟 범위의 높이를 갖도록 트리밍 가공하여 최종적으로 상기 중공 기둥형 부품을 분리한다.

도 11은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 트리밍 금형(190)에 의하여 최종적으로 중공 기둥형 부품이 금속 판재로부터 분리되는 것을 나타낸다. 도 11을 참조하면, 측면 트리밍에 의하여 높이 H의 중공 기둥형 부품이 금속 판재로부터 분리되는 것을 알 수 있다.

도 12는 본 발명에 다른 프로그레시브 금형(100)에서 최종적으로 가공된 상하부 직경이 다른 중공 기둥형 부품의 일예를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 상기 중공 기둥형 부품의 정면의 상하부 직경(W7' 및 W8') 및 측면에서의 상하부 직경(W5' 및 W6') 앞서 살펴본 제6 중간 부품의 치수와 동일하며 그 높이(H)는 트리밍 가공에 의하여 맞춰진 높이임을 알 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 블랭킹 금형(200)은 금속 판재에서 상기 트리밍 가공에 의한 절단면을 따라 형성된 스크랩(scrap)이 포함되는 영역을 블랭킹 가공할 수 있다. 이러한 블랭킹 가공은 상기 트리밍 금형(190)에 의한 트리밍 가공에 의하여 형성되는 스크랩을 금속 판재에서 제거함으로써 금속 판재가 롤-피더(roll feeder)에 걸리는 것을 방지하기 위함이다. 이로 인하여 금속 판재 걸림으로 인한 작업 지연이 방지될 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 블랭킹 금형(200)에 의하여 블랭킹 가공이 수행되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 13을 참조하면 앞서 수행된 트리밍 가공에 의하여 금속 판재에 스크랩을 포함하는 폭(Wblank)으로 블랭킹하여 상기 스크랩을 금속 판재에서 제거하는 것을 알 수 있다.

도 14는 실제로 제작된 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 하부 금형의 일예를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 상기 프로그레시브 금형(100)은 제1 내지 제5 하위 금형 그룹(SUB_1 내지 SUB_5)을 포함한다. 한편, 도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 프로그레시브 금형(100)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 제1 서브 금형 그룹(SUB_1)은 중공 기둥형 부품으로 가공된 타겟 영역의 가장자리를 절단하기 위한 제1 및 제2 노칭 금형을 포함한다. 상기 제2 서브 금형 그룹(SUB_2)은 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하기 위한 복수의 드로잉 금형을 포함한다.

상기 제3 서브 금형 그룹(SUB_3)은 상기 제2 서브 금형 그룹(SUB_2)에 의하여 가공된 상부 개구형 중간 부품의 하부면의 일부를 피어싱하기 위한 프리-피어싱 금형, 프리-피어싱된 중간 부품의 하부 측면을 캠 가공하기 위한 제1 캠 성형 금형, 캠 성형된 전자 부품의 하부 드로잉 가공을 위한 드로잉 금형을 포함한다.

상기 제4 서브 금형 그룹(SUB_4)은 상기 제3 서브 금형 그룹에 의하여 가공된 중간 부품을 드로잉 가공하기 위한 복수의 드로잉 금형을 포함한다. 상기 제5 서브 금형 그룹(SUB_5)은 상기 제4 서브 금형 그룹(SUB_4)에 의하여 가공된 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하는 메인-피어싱 금형, 중간 부품의 측면을 피어싱하기 위한 사이드-피어싱 금형, 중간 부품의 상하부의 치수 보정하는 적어도 하나의 캠 금형을 포함한다.

그리고, 상기 제5 서브 금형 그룹에는 최종 가공된 중공 기둥형 부품을 금속 판재로부터 분리하기 위한 트리밍 금형과 중공 기둥이 분리된 금속 판재를 트리밍 절단면이 포함되도록 블랭킹하는 블랭킹 금형이 더 포함될 수 있다. 한편, 도 14의 프로그레시브 금형(100)은 본 발명에 따른 프로그레시브 금형의 일실시예일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 드로잉 금형은 분할 다이를 포함할 수 있다. 이는, 드로잉 가공 시에는 금속 판재에 매우 강한 힘이 드로잉 금형의 다이에 가해져 발생할 수 있는 다이 크랙을 방지하기 위함이다. 이하에서는 도 15 내지 도 24를 참조하여, 이러한 분할 다이를 포함하는 드로잉 금형에 대해 보다 상세히 살펴본다.

도 15는 종래의 드로잉 금형의 일체형 다이(210)에서 발생한 크랙의 유형의 예들을 나타낸다.

도 15의 (a)를 참조하면, 상기 일체형 다이에는 직선과 곡선으로 이루어진 펀치 관통공(211)이 형성되어 있으며, 크랙은 상기 펀치 관통공(211)의 곡선 부분의 꼭지점 부근에서 발생한 것을 알 수 있다. 그리고, 도 15의 (b)를 참조하면, 크랙은 상기 펀치 관통공(211)의 직선과 곡선이 만나는 부분에 발생한 것을 알 수 있다. 이와 같이, 일체형 다이(210)의 크랙은 펀치 관통공(211)에서 펀치와 소재에 의하여 가해지는 힘에 취약한 부분에서 발생할 가능성이 높다. 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)에서는 분할 다이를 이용하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

도 16은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 참고로, 도 16의 (a)는 상기 금형(300)의 평면도이고, 도 16의 (b)는 상기 금형(300)의 세로 중앙 부분의 단면도이고, 도 16의 (c)는 상기 금형(300)의 가로 중앙 부분의 단면도이다.

도 17은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 코어(320)의 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 참고로, 도 17의 (a)는 결합되기 전 상기 코어(120)의 평면도이고, 도 17의 (b)는 상기 코어(320)의 제1 하위 코어(321)의 우측면도이고, 도 17의 (c)는 상기 결합 전 코어(320)의 정면도이고, 도 17의 (d)는 상기 제1 하위 코어(321)의 사시도이다.

도 18은 프레스 가공 과정에서 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 코어(320)를 구성하는 하위 코어들(321 및 322) 사이의 간격이 가변되는 것을 나타낸다.

상기 금형(300)은 중앙에 코어(core) 결합공(311)이 형성된 제1 금속재질의 다이(die, 310) 및 상기 코어 결합공(311)에 장착된 제2 금속 재질의 코어(320)를 포함한다. 상기 제2 금속재질은 상기 제1 재질보다 경도는 높으나 탄성계수는 낮을 수 있다. 예컨대, 상기 제2 금속재질은 초경합금(超硬合金, hard metal)일 수 있고, 상기 제2 금속재질은 탄소공구강(炭素工具鋼, carbon tool steel)일 수 있다. 이 경우 다이 전체를 초경합금으로 제작하는 경우보다 다이 제조 비용이 절감될 수 있다.

상기 코어(320)는 상기 코어 결합공(311)에 결합되어 중앙에 형성되는 펀치(punch) 관통공(330)의 일부를 구성하는 홈(groove, 321A 및 322A)을 포함하는 복수의 하위 코어(sub-core, 321 및 322)로 구성된다. 한편, 상기 펀치 관통공(330)은 아래로 갈수록 점점 더 넓어지는데, 이는 펀치와 소재가 상기 펀치 관통공(330)을 통과하는데 상기 코어(320)에 의한 간섭을 감소시키기 위함이다.

한편, 상기 하위 코어(321 및 322) 각각의 하부에는 가로 방향으로 연장되는 부분이 있는데, 이는 상기 펀치 관통공(330)에 삽입된 펀치 및 소재가 빠져 나갈 때 발생하는 상부 방향의 마찰력에 대해, 상기 코어(320)가 안정적인 결합 상태를 유지하기 위한 역할을 수행하는 단걸이이다.

상기 코어(320)가 상기 다이(310)에 장착된 원 상태는 상기 하위 코어(321 및 322)가 서로 밀착 결합되어 있다(도 18의 (a)). 그러나, 상기 펀치 관통공(330)을 펀치 및 소재가 통과하는 경우에는, 상기 펀치 관통공(330)을 통과하는 펀치 및 금속 판재에 의하여 가해지는 힘에 기초하여 상기 다이(310)의 탄성계수에 따른 거리(△D)만큼 서로 이격된다(도 18의 (b)). 상기 가해지는 힘(P1 및 P2)는 좌우에서 바깥 쪽으로 작용하는 대칭적 힘이다.

그런 다음, 상기 펀치 및 상기 금속 판재가 상기 펀치 관통공(330)을 빠져나가면, 상기 하위 코어(321 및 322)는 상기 다이(310)의 탄성계수에 기초하여 가해지는 힘에 의하여 원래 결합 상태로 복원된다(도 18의 (a)). 상기 가해지는 힘은 상기 다이(310)의 탄성계수에 기초하여 좌우에서 안쪽으로 작용하는 대칭적 힘이다.

도 18의 예에서 살펴본 바와 같이, 상기 하위 코어(321 및 322)는 상기 펀치 관통공(330)을 통과하는 펀치 및 상기 금속 판재에 의하여 가해지는 힘을 대칭적으로 분산 수용하고, 상기 다이(310)의 탄성계수에 기초한 힘에 의한 복원력을 대칭적으로 수용하는 대칭적 구조로 분할된 것이다.

이러한 본 발명에 따른 금형에서의 다이와 코어의 분할 및 코어의 하위 코어로의 분할로 인하여, 다이의 크랙 및 코어의 크랙의 발생이 억제 또는 방지될 수 있다. 그 결과 본 발명에 따른 금형은 다이의 수명 연장, 다이 제조 비용 절감, 다이 교체로 인한 작업 지연 방지 등의 효과를 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 금형은 드로잉 가공을 위한 금형일 수 있다. 금형에서 다이와 코어를 분할하고 코어를 다시 하위 코어로 분할하는 이중 분할 구조의 금형은, 드로잉 가공 뿐만 아니라 피어싱 가공, 블랭킹 가공, 노칭 가공 등에서도 다이의 크랙 방지를 위하여 이용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 금형에서 코어는 복수 개의 하위 코어로 분리되어 제작된 다음 결합되는데, 이렇게 하위 코어를 분리하여 제작하는 경우, 코어에 대한 래핑(lapping) 시간 감소, 래핑 상태 확인 용이, 래핑 난해 부분의 감소 등의 효과가 발생할 수 있다.

도 19는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 제공될 수 있는 코어의 다양한 예들을 나타내는 도면이다.

도 19의 (a)를 참조하면, 코어에는 타원형의 펀치 관통공의 장축 꼭지점에서 상기 꼭지점의 지향 방향인 좌우측 바깥 방향을 따라서 코어 분할 라인이 형성되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 복수의 하위 코어는 상기 펀치 관통공의 형상에 기초하여 대칭적 구조로 분할되어 있다. 이는 향후 살펴볼 도 19의 (b) 내지 (d)에 대해서도 마찬가지이다.

그리고 코어 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의하여 발생하는 힘은 세로 방향으로 대칭적으로 상부 하위 코어와 하부 하위 코어에 작용한다. 또한, 코어 관통공에서 펀치 및 소재가 제거되는 경우, 다이의 탄성 계수에 의하여 상기 하위 코어에 작용하는 힘은 상술한 힘과는 반대방향으로 대칭적으로 작용한다. 이러한 코어 분할에 따른 힘의 대칭적 작용은 향후 살펴볼 도 19의 (b) 내지 (f)에 대해서도 마찬가지이다.

도 19의 (b)를 참조하면, 코어에서 펀치 관통공은 직사각형 형태를 가지며, 코어 분할 라인은 상기 직사각형의 네 꼭지점에서 상기 꼭지점의 지향 방향을 따라서 형성되며, 상기 펀치 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의한 힘은 코어에 좌우측 하위 코어쌍에 대칭적으로, 그리고 상하측 하위 코어쌍에 대칭적으로 작용한다. 한편, 다이의 탄성 계수에 의하여 작용하는 힘은 상술한 힘과는 반대방향으로 대칭적으로 작용한다.

도 19의 (c)를 참조하면, 코어에서 펀치 관통공은 삼각형 형태를 가지며, 코어 분할 라인은 상부 꼭지점의 지향 방향을 따라서 세로 방향으로 형성되며, 코어 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의하여 작용하는 힘과 코어 관통공에서 코어 및 소재가 빠져나가 다이에 의하여 작용하는 힘은 좌우측 하위 코어에 대칭적으로 작용한다.

도 19의 (d)를 참조하면, 코어에서 펀치 관통공은 마름모 형태를 가지며, 코어 분할 라인은 마름모의 4 꼭지점의 지향 방향을 따라서 형성되며, 코어 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의하여 작용하는 힘과 코어 관통공에서 코어 및 소재가 빠져나가 다이에 의하여 작용하는 힘은 좌측 상단 및 우측 하단 하위 코어에 대하여, 그리고 좌측 하단 및 우측 하위 코어에 대하여 대칭적으로 작용한다.

도 19의 (e)를 참조하면, 코어에는 원형의 관통공이 형성되며, 코어 분할 라인은 상기 관통공에서 외주 거리가 가까운 상하측 외주로 형성되는 것을 알 수 있다. 이러한 대칭적 코어 분할에 의하여 작업 도중에 코어에 작용하는 힘은 좌우측 하위 코어에 대칭적으로 작용할 수 있다.

도 19의 (f)를 참조하면, 코어에는 정사각형의 관통공이 형성되며, 코어 분할 라인은 상기 관통공에서 외주 거리가 가까운 좌우측 외주로 형성되는 것을 알 수 있다. 이러한 대칭적 코어 분할에 의하여 작업 도중에 코어에 작용하는 힘은 상하측 하위 코어에 대칭적으로 작용할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 도 19의 (a) 내지 (d)의 예에서는 펀치 관통공의 형상에 기초하여 코어 분할 라인이 형성되며, 도 19의 (e) 및 (f)의 예에서는 펀치 관통공에서 코어의 외주까지의 거리에 기초하여 코어 분할 라인이 형성된다. 그러나 본 발명의 다른 구현 형태에서는 펀치 관통공의 형성 및 펀치 관통공에서 코어 외주까지의 거리 모두를 고려하여 코어를 분할할 수도 있다.

도 20은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 있어서, 코어 분할 라인이 형성되는 기준의 다른 예를 설명하기 위한 코어의 일부를 나타내는 도면이다.

도 20을 참조하면, 상기 코어의 펀치 관통공은 상하측과 우측의 직선들과 상기 직선들을 연결하는 곡선으로 이루어져 있으며, 상기 곡선은 소정의 곡률 반경(R)을 가진다. 만약, 상기 곡선의 곡률 반경(R)이 임계 곡률 반경(Rth)보다 작으면 상기 코어의 분할 곡선(L1)은 상기 곡선의 꼭지점 부분에서 상기 꼭지점의 지향 방향을 따라서 형성될 수 있다. 왜냐하면, 상기 꼭지점이 날카로울수록(즉, 곡률 반경이 작을수록) 상기 펀치 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의한 압력에 취약해지기 때문이다.

그러나, 상기 곡선의 곡률 반경(R)이 임계 곡률 반경(Rth)보다 크면 상기 코어의 분할 곡선(L2)은 상기 곡선의 꼭지점 부분이 아니라 상기 펀치 관통공의 장축을 따라서 코어의 외주에 이르도록 형성된다. 이는 상기 꼭지점의 날카로운 정도가 낮아(즉, 곡률 반경이 커서) 상기 펀치 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의한 압력에 견딜 수 있기 때문이다.

도 21은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 있어서, 코어 분할 라인이 형성되는 또 다른 예들을 나타내는 도면이다.

도 21의 (a)는 코어에 복잡한 형상의 펀치 관통공이 형성되어 있는 경우, 코어를 단순히 좌우로 분할한 것을 나타낸다. 그리고, 도 21의 (b)는 코어를 단순히 가로 및 세로 방향으로 분할한 것을 나타낸다. 상술한 경우들에 있어서, 상기 펀치 관통공을 통과하는 펀치 및 소재에 의하여 가해지는 힘은 하위 코어들에 대칭적으로 분산 수용된다. 그러므로 코어에 크랙이 발생할 가능성이 낮아진다. 한편, 도 21의 예와 달리, 코어의 펀치 관통공이 타원, 원형, 삼각형, 사각형 등 비교적 간단한 형상인 경우에도, 코어를 가로 및 세로 중 적어도 하나로 분할함으로써 코어의 크랙을 방지할 수 있다.

도 22는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에 있어서, 코어 분할의 기준이 되는 펀치 관통공의 꼭지점의 우선 순위를 결정하는 예들을 나타낸다.

도 22의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 복수의 하위 코어 분할의 기준이 되는 꼭지점 선택의 우선 순위는, 내각이 작은 꼭지점일수록 높은 것을 알 수 있다. 왜냐하면, 내각이 작은 꼭지점일수록 펀치 및 소재에 의해 가해지는 힘에 취약할 수밖에 없기 때문이다.

도 22의 (a)에서 꼭지점은 단순히 두 직선이 만나면서 형성되는 직선형 꼭지점이며, 도 22의 (b)에서 꼭지점은 두 직선에 의하여 형성되되 두 직선이 만나는 부분에서는 소정의 곡률 반경(R1 및 R2)을 갖는 곡선으로 이루어진 곡선형 꼭지점이다. 한편, 곡선형 꼭지점은 타원의 장축이나 단축에서의 꼭지점과 같이 곡선에 형성되는 꼭지점을 의미할 수도 있다.

도 22의 (c) 및 (d)를 참조하면, 꼭지점을 이루는 각도가 동일한 경우, 직선형 꼭지점의 우선 순위가 곡선형 꼭지점 및 혼합형 꼭지점의 우선 순위보다 높은 것을 알 수 있다. 여기서, 혼합형 꼭지점은 도 22의 (d)에서와 같이 직선과 곡선이 만나는 지점에 형성되는 꼭지점을 의미한다.

도 23은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형에서 다이와 코어가 결합되는 과정의 일예를 나타내는 도면이다.

도 23의 (a)는 가로 세로 D1의 길이를 갖는 코어 결합공을 갖는 다이(310)와 가로 세로 D2의 길이를 갖는 코어(320)를 나타낸다. 그리고, 상기 코어 결합공의 크기가 상기 코어(320)의 외경보다 작다. 도면에 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 코어(120)는 복수의 하위 코어로 구성되어 있을 수 있다.

도 23의 (b)는, 도 23의 (a) 상태에서 상기 다이(310)를 가열하여 상기 코어 결합공의 크기가 상기 코어(320)의 외경보다 커지도록 확대한 한 다음, 상기 코어(320)를 상기 확대된 코어 결합공에 장착한 것을 나타낸다. 도 23의 (b)를 참조하면, 상기 확대된 코어 결합공과 장착된 코어(320)는 소정의 거리(d)만큼 이격되어 있는 것을 알 수 있다.

도 23의 (c)는, 도 23의 (b) 상태에서 상기 다이(310)를 냉각되어 상기 코어(320)가 기계적으로 강력하게 결합된 상태를 나타낸다. 이때, 코어 결합공의 한 변의 길이(D1")는 최초 코어 결합공의 한 변의 길이보다 짧을 수 있다. 왜냐하면, 코어(320)에 의하여 최초 길이만큼 수축되는 것이 어렵기 때문이다.

이상에서는 살펴본 다이(310)와 코어(320)의 결합 방법은 다이의 가열 및 냉각을 이용한 열박음 공법이다. 그러나 본 발명의 다른 구현 예에서는, 코어의 냉각을 통한 수축, 수축된 코어의 다이 장착, 상온 복귀 시 코어의 확장 과정에 따라 코어를 다이에 결합하는 다른 형태의 열박음 공법이 이용될 수도 있다.

도 24는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형의 하부 금형(300)의 실제 사진들을 나타낸다. 참고로, 도 24의 (a)는 상기 금형(300)의 상부가 드러나게 찍은 사진이며, 도 24의 (b)는 상기 금형(300)의 하부가 드러나도록 찍은 사진이다.

도 24의 (a) 및 도 24의 (b)를 참조하면, 가로 방향으로 길쭉한 펀치 관통공(330)의 장축 방향으로 코어 분할 라인이 형성된 것을 알 수 있다. 즉, 코어(320)는 상기 펀치 관통공(330)의 장축 방향을 기준으로 2개의 하위 코어로 분할된다. 한편, 도 24에서는 코어 분할 라인을 적색 선으로 표시하였다. 그러나 이는 이해를 돕기 위하여 실제 코어 분할 라인을 따라 추가한 선이며, 실제 제품에 형성된 코어 분할 라인은 육안으로 확인하기 어려울 정도이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 드로잉 금형은 일정한 온도로 가열된 오일 공급을 가공 대상인 금속 판재에 공급함으로써 쇼크 라인 등으로 인한 부품의 외관 훼손과 드로잉 가공 균일성이 저해를 방지할 수 있다. 이하에서는 도 25 내지 도 34를 참조하여, 이러한 특징을 구현할 수 있는 드로잉 금형에 대해 보다 상세히 살펴 본다.

도 25는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다. 도 25를 참조하면, 상기 드로잉 금형(400)은 드로잉 펀치(drawing punch, 410), 다이(die, 420), 오일 공급 장치(430), 녹아웃(knockout, 440), 탄성 수단(450), 및 배킹 플레이트(backing plate, 460)를 포함한다. 도 25에 도시된 드로잉 금형(400)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 드로잉 금형(400)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 드로잉 펀치(410)는 상하 왕복 운동하면서 가공 대상을 드로잉 가공한다. 상기 다이(420)는 상기 드로잉 펀치(410)에 대응되는 중앙 관통공(421), 상기 중앙 관통공(421)을 둘러싸면서 형성된 오일 저장 홈(421), 및 내부 오일 경로(423)를 포함한다. 그리고, 상기 다이(420)는 상기 배킹 플레이트(460) 위에 마련되어 있다.

상기 중앙 관통공(421)은 상기 드로잉 펀치(410)와 가공 대상이 통과하는 홀이다. 타발 준비 단계에서는, 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 녹아웃(440)이 상기 중앙 관통공(421)을 막고 있다. 상기 오일 저장 홈(422)은 드로잉 오일(drawing oil)이 고이는 공간으로, 드로잉 오일은 상기 내부 오일 경로(423)에 연결된 오일 공급 공을 통하여 공급된다. 참고로, 도 25에서 빗금 친 부분은 드로잉 오일이 공급되거나 저장될 수 있는 공간을 의미한다.

도 25에서는 상기 오일 저장 홈(422)의 바닥에 오일 공급공이 형성되어 있으나 경우에 따라서 오일 저장 홈의 측면에 오일 공급공이 형성되어 있을 수도 있다. 한편, 상기 오일 저장 홈(422)으로 공급되는 드로잉 오일은 샘물과 같이 솟아나면서 상기 오일 저장 홈(422)에 공급될 수 있다.

상기 내부 오일 경로(423)는 상기 다이(420)의 내부에 형성되며 상기 오일 공급 장치(430)에 연결된다. 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 내부 오일 경로(423)는 상기 배킹 플레이트(460)에 마련된 오일 공급 경로를 경유하여 상기 오일 공급 장치(430)에 연결될 수 있다.

상기 오일 공급 장치(430)는 타발 준비 단계에서 가공 대상이 상기 오일 저장 홈(422)에 올려지기 전에 가열된 드로잉 오일을 상기 내부 오일 경로(423)를 통하여 상기 오일 저장 홈(422)에 공급한다. 그러면, 상기 오일 저장 홈(422)로 이동되어 올려지는 가공 대상의 표면에는 가열된 드로잉 오일이 충분히 도포될 수 있다.

도 25에 도시된 바와 같이, 상기 오일 공급 장치(430)는 드로잉 오일이 저장되는 탱크(431), 상기 탱크(431)를 가열하는 히터(432), 상기 탱크(431)에 저장된 드로잉 오일을 외부로 배출하는 펌프(433), 펌핑된 드로잉 오일의 공급 여부 및 공급량을 제어할 수 있는 밸브(434), 상기 배킹 플레이트(460)의 오일 경로의 연결성을 강화시키기 위한 연결 수단(435)을 포함할 수 있다. 그러나, 도 25에 도시된 오일 공급 장치(430)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 오일 공급 장치(430)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.

상기 녹아웃(440)은 상기 중앙 관통공의 내부에 위치하며, 상기 배킹 플레이트(460) 하부에 단걸이되어 있다. 그리고, 상기 녹아웃(440)은 타발 준비 단계에서는, 상기 오일 저장 홈(422)에 올려질 가공 대상의 표면에 드로잉 오일이 도포되도록, 상기 중앙 관통공(421)의 상단부에 연접하여 상기 내부 오일 경로(423)를 통하여 공급되는 드로잉 오일이 오일 저장 홈(422)에 고이도록 할 수 있다.

도 25에서는 상기 다이(420)의 상부와 상기 녹아웃(440) 사이가 분리되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 양자 사이에 실질적으로 공차가 존재함을 의미한다. 그러나, 일단 드로잉 오일이 공급된 상태에서는 양자의 밀착력과 드로잉 오일의 침투 등에 의하여, 드로잉 오일이 상기 다이(420)의 상부와 상기 녹아웃(440) 사이를 통과하기 어렵다. 즉, 타발 준비 단계에서 상기 공차는 무시될 수 있다.

그러나, 상기 녹아웃(440)은 타발 시에는, 상기 오일 저장 홈(422)에 고여있는 드로잉 오일이 상기 중안 관통공(421) 아래로 배출되도록, 하강하는 상기 드로잉 펀치(410)를 따라 상기 중앙 관통공(421) 내부로 하강한다. 그런 다음, 상기 녹아웃(440)은 상기 드로잉 펀치(410)가 상승하면 상기 녹아웃(440) 아래에 마련된 탄성 수단(450)이 제공하는 탄성에 의하여 타발 준비 단계에 대응되는 위치로 원상 복귀할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 드로잉 금형(400)은, 일정 온도로 가열된 드로잉 오일을 다이(420)를 통하여 직접 공급하여 가공 대상의 표면에 도포함으로써, 드로잉 성형율을 증가시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 드로잉 금형(400)은, 일정 온도로 가열된 드로잉 오일을 다이(420)를 통하여 직접 공급하여 가공 대상의 표면에 도포함으로써, 제품 표면에 발생하는 쇼크 라인을 감소시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 26은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)의 다이(420)의 일예를 위에서 바라본 도면이다.

상기 다이(420)의 중앙에는 원형의 중앙 관통공(421)이 형성되어 있고, 상기 다이(420)의 내부에는 녹아웃(440)이 위치한다. 그리고 상기 중앙 관통공(421)은 상단의 직경보다 하단의 직경이 더 크다. 이는 드로잉 펀치(410)와 가공 대상이 통과하면서 드로잉 가공이 이루어지는 상기 중앙 관통공(421)의 상단부와 달리, 상기 중앙 관통공(421)의 하부에서는 가공 대상과 펀치에 대한 마찰 또는 간섭을 감소시키기 위함이다.

상기 다이(420)의 내부에는, 원형의 중앙 관통공(421) 형태를 고려하여, 내부 오일 경로(423)가 형성된다. 그리고 오일 저장 홈(422)의 바닥에는 오일 공급 공 4개가 상기 중앙 관통공(421)의 형상을 따라 대칭적으로 마련되어 있다. 오일 공급공이 대칭적으로 형성되는 경우 상기 오일 저장 홈(422)에 드로잉 오일이 골고루 공급될 수 있다.

도 27은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400) 구동 방법의 일예를 나타내는 도면이다. 도 28은 도 27에 도시된 드로잉 금형(400) 구동 방법이 수행되는 과정 중 일부를 나타내는 도면들이다.

도 25의 상태에서 오일 공급 장치(130)로부터 다이(420)의 내부 오일 경로(423)를 경유하여 가열된 드로잉 오일이 상기 다이(420)의 오일 저장 홈(422)에 공급된다(S100). 그런 다음 가공 대상이 이동되어 상기 오일 저장 홈(422)에 올려진다(S110). 그러면, 상기 가공 대상의 표면에 가열된 드로잉 오일이 충분히 도포될 수 있다. 지금까지의 과정을 타발 준비 단계라 할 수 있다.

도 28의 (a)는 지금까지의 과정이 수행된 상태를 나타낸다. 도 28의 (a)를 참조하면, 다이(420)의 오일 저장 홈(422)에 드로잉 오일이 고여 있는 상태에서, 가공 대상(500)이 상기 오일 저장 홈(422)에 올려진 것을 알 수 있다. 한편, 상기 오일 저장 홈(422)의 가장자리에 형성된 빗면에 의하여 드로잉 오일이 상기 오일 저장 홈(422)보다 더 깊이 고여 있어, 상기 가공 대상이 올려진 상태에서도 상기 가공 대상의 표면에 드로잉 오일이 계속적으로 도포될 수 있다. 즉, 28의 (a)에서 드로잉 가공에 의하여 성형 가공될 부분인 가공 대상의 2중 빗면 부분이 계속적으로 드로잉 오일에 노출되어 있다.

드로잉 오일이 가동 대상의 표면에 도포된 상태에서, 드로잉 펀치(410)가 하강한다(S120). 그러면, 상기 드로잉 펀치(410)와 상기 가공 대상이 상기 다이(420)의 중앙 관통공(421)을 통과하면서 드로잉 가공이 수행되고, 상기 드로잉 펀치(410)의 하강과 연동하여 녹아웃(440)이 하강하면서 드로잉 오일이 상기 중앙 관통공(421)의 하부로 배출된다.

도 28의 (b)는 타발이 수행되는 과정을 나타낸다. 도 28의 (b)를 참조하면, 상기 드로잉 펀치(410)의 하강에 따라 가공 대상이 드로잉 가공되고, 드로잉 오일이 상기 중앙 관통공(421)을 경유하여 상기 녹아웃(440)과 배킹 플레이트(460) 사이의 홈을 통하여 배출되는 것을 알 수 있다. 그럼으로써, 도 28의 (b)를 참조하면, 상기 오일 저장 홈(422)에 저장된 오일이 감소된 것을 알 수 있다.

그런 다음, 제어부(미도시)는 드로잉 작업을 종료할 조건이 만족되었는지를 판단한다(S140). 만약, 상기 조건이 만족되지 않으면(NO), S100 내지 S130 단계를 반복 수행하나, 상기 조건이 만족되면(YES), 드로잉 가공을 중단한다.

도 29는 본 발명에 따른 프로그레시브 드로잉 금형의 드로잉 금형의 타발 준비 단계에서 드로잉 금형(400) 다이(420)의 오일 저장 홈(422)에 드로잉 오일이 고이는 예들을 나타낸다.

도 29의 (a)를 참조하면, 다이(420)의 중앙 관통공(421)의 가장 자리에 형성된 빗면에 의하여 상기 오일 저장 홈(422)보다 깊이 드로잉 오일이 고이는 것을 알 수 있다. 이를 도 26의 도시된 바와 유사하게 위에서 바라 본다면, 타발 준비 단계에서는 상기 중앙 관통공(421)의 가장 자리를 따라서 오일 저장 홈보다 깊이 드로잉 오일이 고이는 오일 저장 링이 형성된다.

도 29의 (b)를 참조하면, 상기 중앙 관통공(421)의 가장자리뿐만 아니라, 녹아웃(440)의 가장자리에도 빗면이 형성되어 그 폭(L2)이 도 29의 (a)의 폭(L1)보다 넓은 오일 저장 링이 형성될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 드로잉 금형에서는 상기 오일 저장 링 위에, 가공 대상의 성형 타겟 부분이 위치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 실질적 성형 타겟 부분에 연속적으로 드로잉 오일이 접촉되는 것이 담보될 수 있기 때문이다.

도 29의 (c)는 상기 중앙 관통공(421)의 가장자리에 형성된 라운드에 의하여 오일 저장 링이 형성될 수 있으며, 도 29의 (d)는 상기 중앙 관통공(421)의 가장자리 및 녹아웃(440)의 가장자리에 형성된 라운드에 의하여 오일 저장 링이 형성될 수 있음을 나타낸다.

상기 중앙 관통공(421) 및 상기 녹아웃(440) 가장 자리 모두에 라운드가 형성될 경우, 오일 저장 링의 폭이 넓어질 수 있음을 앞서 도 29의 (a) 및 (b)를 참조하여 살펴본 바와 같다. 도 29의 (c) 및 (d)에서도 상기 오일 저장 링들 위에, 가공 대상의 성형 타겟 부분이 위치하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 상기 다이(420)의 상기 중앙 관통공(421)의 가장 자리 및 상기 녹아웃(440)의 가장 자리 중 적어도 하나에 형성되는 빗면 또는 라운드에 의하여, 상기 중앙 관통공(421) 주변에 가공 대상에 드로잉 오일을 연속적으로 충분히 공급하기 위한 오일 저장 링이 형성될 수 있다.

도 30은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함될 수 있는 드로잉 금형(400)의 다이(420)의 오일 저장 홈(422)에 오일 공급공이 형성된 예들을 나타낸다.

도 30의 (a)를 참조하면, 원형의 중앙 관통공(421) 주변으로 오일 공급공들이 대칭적으로 위치하는 것을 알 수 있다. 그리고 도 30의 (b)를 참조하면, 길쭉한 형상의 중앙 관통공(421) 주변으로 오일 공급공들이 대칭적으로 위치하는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 오일 공급공들이 중앙 관통공 형상을 따라 대칭적으로 배치되면, 오일 저장 홈에 드로잉 오일이 균일하게 공급될 수 있다. 그 결과 오일 저장 홈에 올려지는 가공 대상에 드로잉 오일이 균일하게 도포될 수 있다.

도 31은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)에서 구현될 수 있는 다이(420), 녹아웃(440), 및 배킹 플레이트(460)의 결합 형태의 예들을 나타낸다.

도 31을 참조하면, 다이(420)의 중앙 관통공(421)의 일측 상단부에서 상기 녹아웃(440)에 연접하는 부분(L3)은 상기 중앙 관통공(421) 타측 상단부에서 상기 녹아웃(440)에 연접하는 부분보다 넓다. 그리고, 상기 중앙 관통공(421)에서 상기 녹아웃(440)에 연접하는 부분의 아래는 갈수록 직경이 점점 커지는 것을 알 수 있다. 이러한 구조는 상기 중앙 관통공(421)의 타측 상단부를 통하여 드로잉 오일이 보다 용이하게 배출되도록 하기 위한 것이다.

한편, 도 31의 (a)를 참조하면, 상기 녹아웃(440)의 일측 하단부는 상기 배킹 플레이트(460)의 관통공에 연접하나, 상기 녹아웃(440)의 타측 하단부에는 상기 배킹 플레이트(460)의 관통공과의 이격을 위한 홈(441)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이러한 이격은 드로잉 오일의 용이한 배출을 위한 것이다.

도 31의 (b)를 참조하면, 상기 녹아웃(440)에는 드로잉 오일의 배출을 위한 홈이 마련되어 있지 않으나 배킹 플레이트(460)의 관통공 자체가 상기 녹아웃(440)보다 크게 형성되어(부재번호 461 참조) 드로잉 오일이 용이하게 배출되도록 하는 것을 알 수 있다.

도 32는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)에서 구현될 수 있는 배킹 플레이트(460) 구조의 일예를 설명하기 위한 도면이다.

도 32를 참조하면, 상기 배킹 플레이트(460)에서 다이(421)의 상기 중앙 관통공(421)에 대응되는 부분의 적어도 일부는, 드로잉 오일의 용이한 배출을 위하여 상기 배킹 플레이트(460)의 관통공 방향으로 경사진 것을 알 수 있다. 이러한 경사는 드로잉 오일의 점도 드로잉 오일 시 배출되어야 할 드로잉 오일의 양 등에 기초하여 결정될 수 있다.

도 32의 (a) 상태에서는 앞선 드로잉 가공 과정들에 의하여 상기 중앙 관통공(421)에 잔류한 드로잉 오일이 용이하게 상기 배킹 플레이트(460)의 관통공의 중심으로 모일 수 있고, 특히, 녹아웃(440)과 상기 배킹 플레이트(460) 사이의 이격 공간에 용이하게 모일 수 있다. 그리고, 도 32의 (b) 상태에서는 상기 중앙 관통공(421)에 잔류한 드로잉 오일 및 당해 드로잉 가공에 의하여 배출될 드로잉 오일이 상기 배킹 플레이트(460)의 관통공 중심으로 용이하게 모여 상기 이격 공간을 통하여 용이하게 배출될 수 있다.

도 33은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형(400)의 다이(420)의 내부 오일 경로(423) 형태의 일예를 설명하기 위한 도면이다.

도 33을 참조하면, 상기 다이(420)의 상기 내부 오일 경로(423)에서 상기 오일 공급공(423-1 및 423-2)에 인접한 부분은, 드로잉 오일이 상기 중앙 관통공 쪽으로 방향성(D1 및 D2)을 가지고 공급되도록 상기 중앙 관통공(421) 방향으로 기울어진 경사를 갖는 것을 알 수 있다. 이는 드로잉 가공 대상에서 성형 타겟 부분이 대체로 상기 중앙 관통공(421) 근처에 위치하므로 상기 가공 대상의 상기 성형 타겟 부분에 집중적으로 드로잉 오일을 공급하기 위한 구조이다.

도 34는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 드로잉 금형 그룹(400')의 일예를 나타낸다.

도 34의 드로잉 금형 그룹(400')는 앞서 살펴본 드로잉 금형(400)과 같이 가열된 오일을 다이를 통하여 가공 대상에 직접 제공할 수 있는 복수의 하위 금형들(400-1 내지 400-5)을 포함한다. 그러므로 상기 드로잉 금형 그룹(400')에서 수행되는 각 드로잉 가공 단계에서는 가열된 오일의 가공 대상에 균일하게 제공될 수 있어, 각 가공 단계에서 성형이 용이하게 이루어질 수 있고(즉, 드로잉 성형율을 증가시킬 수 있고), 각 드로잉 가공 단계에서 발생할 수 있는 가공 대상 표면의 쇼크 라인의 발생을 감소시킬 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 사이드 피어싱 금형은 좌/우측 피어싱을 동시에 수행함으로써, 균일한 피어싱 얼라인먼트(alignment)를 유지할 수 있고, 금형 크기로 인한 금형 제작 비용 및 금형에 대응되는 프레스의 제작 비용이 낮을 뿐만 아니라, 피어싱에 의하여 발생하는 스크랩을 용이하게 배출할 수 있다. 이하에서는 도 35 내지 도 44를 참조하여, 이러한 특징을 구현할 수 있는 사이드 피어싱 금형에 대해 보다 상세히 살펴 본다.

도 35는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 측면 피어싱용 금형의 상부 금형(600)을 아래에서 바라본 도면이다. 도 36은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 하부 금형(700)을 아래에서 바라본 도면이다. 도 37은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형을 측면에서 바라본 도면이다.

도면들에 도시된 상부 금형(600) 및 하부 금형(700)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상부 금형(600) 및 하부 금형(700)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 상부 금형(600)에는 반중공형 다이(半中空型, half hollow type die, 610) 및 캠 펀치(cam punch, 620 내지 623)가 장착되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 반중공형 다이(610)는 펀치 고정 플레이트(650) 및 백 플레이트(640)에 의하여 고정될 수 있다. 상기 펀치 고정 플레이트(650) 및 백 플레이트(640)는 스트리퍼(stripper) 역할을 수행할 수 있다.

상기 반중공형 다이(610)는 상기 상부 금형(600)의 중앙에 마련되고, 몸체 좌우측면에 대칭적으로 형성된 좌/우측 펀치 관통공(612 및 613) 및 하부면에서 적어도 상기 좌/우측 펀치 관통공(612 및 613)에 이르는 높이까지 형성된 스크랩 배출용 하부 중공(611)을 포함한다. 이와 같이, 좌/우측 펀치 관통공(612 및 613)의 아래 부분에만 중공이 형성됨으로써, 상기 반중공형 다이(610)의 상부는 하부보다 강한 기계적 특성을 가질 수 있다.

상기 반중공형 다이(610)는 상기 측면 피어싱 동작에 의하여 발생하는 스크랩을 상기 하부 중공(611)을 통하여 용이하게 배출시키기 위한 압축 공기를 상기 하부 중공(611)으로 분사하기 위한 적어도 하나의 공기 공급공(614)을 포함한다. 상기 공기 공급공(614)으로의 압축 공기 공급은 상기 상부 금형(600)에 마련된 압축 공기 공급 경로(660)를 통해 이루어질 수 있다. 이러한 압축 공기 분사 메커니즘에 의하여 본 발명에 따른 측면 가공용 금형은 측면 피어싱에 의하여 발생하는 스크랩을 보다 용이하게 배출할 수 있다.

도 35 내지 도 37의 예에서는 상기 반중공형 다이(610)에, 하나의 공기 공급공만이 포함되어 있으나, 상기 반중공형 다이(610)에는, 각각이 상기 하부 중공(611)보다 작고, 상기 반중공형 다이(610)의 상부면에서 상기 하부 중공(611)으로 압축 공기를 분사하는 복수의 공기 공급공이 포함되어 있을 수도 있다.

한편, 상기 복수의 공기 공급공 각각의 장축 길의 합은, 상기 하부 중공의 장축 길이보다 작은 것이 바람직하다. 공기 공급공의 크기가 작아질수록, 상기 하부 중공이 형성된 하부의 강도보다 상부의 강도가 높아질 수 있기 때문이다. 이러한 구조상의 특징에 의하여 기계적 안정성이 확보될 수 있고, 금형의 내구성이 높아질 수 있다.

상기 캠 펀치(620 내지 623)는 상기 상부 금형(600)의 하강에 따라 하강하면서 측면 피어싱을 위한 힘을 하부 금형(700)에 제공할 수 있다. 상기 캠 펀치(620 내지 623)는 펀치 홀더(punch holder, 630)에 고정될 수 있다. 한편, 상기 펀치 홀더(630)와 상기 펀치 고정 플레이트(650) 및 백 플레이트(640) 사이는 스프링 등과 같은 탄성 수단에 의하여 연결될 수 있다.

상기 하부 금형(700)에는 좌측 슬라이딩 모듈(710), 우측 슬라이딩 모듈(720), 탄성 수단(730), 및 하부 다이(740)가 형성되어 있다. 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720) 각각은 하부 금형의 좌/우측에 대칭적으로 마련된다.

보다 상세하게는, 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)은 상기 하부 금형(700)에 마련된 슬라이딩 홈에 장착되며, 상기 슬라이딩 홈 내에서 상기 좌/우측 캠 펀(620 내지 623)치에 의해 제공되는 힘과 상기 탄성 수단(730)에 의해 제공되는 탄성력에 의하여 좌/우 방향으로만 왕복 운동할 수 있고 상하 방향으로는 움직일 수 없다. 이러한 구조는 복수의 측면 피어싱 후에도 얼라인먼트가 틀어질 가능성을 감소시킬 수 있다.

상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)에는 좌/우측 피어싱 펀치 중 대응되는 피어싱 펀치(713 및 723)가 결합된다. 상기 좌측 슬라이딩 모듈(710)에는 상기 캠 펀치(620 내지 623)에 대응되는 위치에 캠 펀치 수신 구조(711, 712, 721, 및 722)가 형성되어 있다.

상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)은 캠 펀치 수신 구조(711, 712, 721, 및 722)를 통하여 상기 좌/우측 캠 펀치(620 내지 623)의 하강에 의하여 가해지는 힘을 받고, 동시에 대칭적으로 슬라이딩되면서, 상기 좌/우측 피어싱 펀치(713 및 723)를 상기 반중공형 다이(610)가 삽입된 가공 대상 및 상기 좌/우측 펀치 관통공(612 및 623)을 관통하여 상기 하부 중공(611)까지 관통시키는 측면 피어싱 동작을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 좌우 피어싱 가공용 금형의 피어싱 가공은, 단순한 피어싱 펀치(또는 펀치 모듈)의 움직임이 아니라 홈에 장착되어 좌우방향으로만 움직일 수 있는 슬라이딩 모듈의 좌우 왕복 운동에 의하여 수행된다.

상기 탄성 수단(730)은 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)에 연결되고, 상기 상부 금형(600)의 하강에 따라 상기 좌/우측 캠 펀치(620 내지 623)에 의해 제공되는 힘에 기초하여 수축된다. 이때, 가공 대상에 대한 측면 피어싱이 수행된다. 그런 다음, 상기 상부 금형(600)이 상승함에 따라 상기 좌/우측 캠 펀치에 의하여 제공되는 힘이 제거되면, 상기 탄성 수단(730)은 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)을 원상 복귀시킨다.

상기 하부 다이(740)는 상기 하부 다이의 중앙에 마련된다. 그리고, 상기 하부 다이(740)에서, 상부로는 상기 반중공형 다이(610)가 삽입된 가공 대상이 삽입되며, 하부로는 상기 반중공형 다이(610)에서 배출되는 스크랩이 배출된다. 즉, 상기 하부 다이(740)는 중공 및 상하부 개방 구조를 가진다.

그리고, 상기 하부 다이(740)의 좌/우측면에는 측면 피어싱 동작을 수행하기 위하여 좌우 왕복 운동하는 상기 좌/우측 피어싱 펀치(713 및 723) 가이드 공(741 및 742)이 형성되어 있다. 피어싱 수행 전에는, 상기 좌/우측 피어싱 펀치(713 및 723)의 일단이 상기 가이드 공(741 및 742)에 삽입되어 있다. 그리고 피이싱 수행 시에는 상기 좌/우측 피어싱 펀치(713 및 723)는 상기 가이드 공(741 및 742)을 따라 이동하면서 가공 대상의 좌/우 측면을 피어싱한다. 피어싱 수행 후에는, 상기 좌/우측 피어싱 펀치(713 및 723)는 상기 가이드 공(741 및 742)을 따라 초기 상태로 복귀한다.

이상에서 도 35 내지 도 37을 참조하여 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 측면 피어싱 가공용 금형은, 공기 공급공을 통하여 강한 공기가 삽입되기 때문에 스크랩이 보다 용이하게 배출되는 효과를 얻을 수 있고, 보통 2 공정에 거쳐 실시하는 양쪽 측면 피어싱 가공을 1 공정에 거쳐 가공을 할 수 있기 때문에 양쪽 측면 피어싱 얼라인먼트를 맞추기 용이하고, 측면 피어싱 펀치, 다이 및 금형 제작 비용을 절감 할 수 있는 효과가 있다.

도 38은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형을 이용한 측면 피어싱 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 38의 (a)는 측면 피어싱 수행 대기 상태를 나타낸다. 도 38의 (a)를 참조하면, 반중공형 다이(610) 및 캠 펀치(620 및 622)가 마련된 상부 금형(600)과 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)이 마련된 하부 금형(700)은 서로 이격되어 있다.

도 38의 (b)는 측면 피어싱 수행 상태를 나타낸다. 상기 상부 금형(600)이 하강하면 먼저, 상기 반중공형 다이(610)가 가공 대상과 함께 상기 하부 다이(740)에 삽입된다. 그런 다음, 상기 캠 펀치(620 및 622)가 하강하면서 캠 펀치 수신 구조(712 및 722)로 힘을 가한다. 그러면, 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)이 동시에 대칭적으로 슬라이딩되면서 좌/우 측면 피어싱이 동시에 수행된다.

그런 다음, 상기 반중공형 다이(610)에 마련된 공기 공급공(614)으로부터 상기 반중공형 다이(610) 상부에서 하부 중공(611)으로 압축 공기가 분사된다. 그러면, 상기 하부 중공(611)으로부터 스크랩이 보다 용이하게 배출될 수 있다. 그런 다음 상기 상부 금형(600)이 상승하면 상기 금형의 상태는, 앞서 살펴본 탄성 수단(730)에 의하여, 도 38의 (a)로 원상 복구된다.

도 39는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 반중공형 다이의 예들을 나타낸다.

직육면체형의 반중공형 다이에 적어도 하나의 공기 공급공(614)이 형성되어 있다. 공기 공급공(614)은 상기 반중공형 다이(610)의 상부 면에서 하부 중공(611)에 이르도록 형성되어 있다. 도 39의 (a) 예에서 상기 하부 중공(611)은 그 폭이 일정한 직육면체형이며, 도 39의 (b) 예에서 상기 하부 중공(611)은 아래로 갈수록 그 폭이 넓어지는 사각 기둥형이며, 도 39의 (c) 예에서 상기 하부 중공(611)은 아래로 갈수록 그 폭이 넣어지는 타원 기둥형일 수 있다. 한편, 상기 하부 중공(611)의 폭이 아래로 갈수록 넓어지는 것은 스크랩 배출을 용이하게 하고 피어싱 과정에서 발생할 수 있는 가공 대상과 피어싱 펀치 사이의 불필요한 간섭 제거 등을 위한 것일 수 있다.

그리고, 도 39의 예들 각각에서, 상기 공기 공급공(614) 각각은 상기 하부 중공(611)보다 그 크기가 작고, 반중공형 다이(610)에 형성된 모든 공기 공급공(614)의 장축 길의 합은 상기 하부 중공(611)의 장축 길이보다 작다. 이는 상기 반중공형 다이(610)의 상부에 형성된 공기 공급공(614)에 의한 강도 저하를 감소시키기 위함이다. 왜냐하면 상기 공기 공급공(614)의 크기가 커질수록 이로 인한 상기 반중공형 다이(610)의 강도는 감소될 수밖에 없기 때문이다.

도 40은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 반중공형 다이에 형성된 공기 공급공의 예들을 나타낸다.

도 40을 참조하면, 사각형, 원형 또는 타원형의 상부면을 갖는 반중공형 다이(610)에 공기 공급공이 형성되는 예들을 나타낸다. 상기 반중공형 다이(610)의 상면부에서 상기 공기 공급공들은 서로 대칭적 위치에 형성됨을 알 수 있다. 이는 대칭적 압축 공기 주입을 통하여 스크랩이 상기 반중공형 다이(610)의 하부 중공(611)을 통하여 용이하게 배출되도록 하기 위함이다.

도 41은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 상/하부 금형의 실제 사진을 나타낸다.

상기 상부 금형(600)의 중앙에는 반중공형 다이(610)가 마련되어 있고, 그 주위에 캠 펀치(620 내지 623)가 대칭적으로 배치되어 있다. 상기 하부 금형(700)에서 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)은 슬라이딩 홈 내에 좌우 대칭으로 마련되어 있고, 상기 반중공형 다이(610)에 대응되는 위치에는 하부 다이(740)가 마련되어 있고, 상기 캠 펀치(620 내지 623)에 대응되는 위치에는 캠 펀치 수신 구조(711, 712, 721, 및 722)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 좌측 슬라이딩 모듈(710)은 2 개의 탄성 수단(730)에 의하여 서로 연결되어 있다. 하강하는 상기 캠 펀치(620 내지 623)에 의하여 상기 캠 펀치 수신 구조(711, 712, 721, 및 722)로 힘이 전달되면, 상기 탄성 수단(730)이 수축하면서 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)이 중앙으로 이동하면서 측면 피어싱이 수행된다. 그리고 피어싱 수행 이후에는 탄성 수단에 의하여 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)이 원상태로 복귀된다.

도 42는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 상부 금형의 일부의 확대 사진이다. 도 43은 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 상부 금형에 마련된 반중공형 다이의 확대 사진이다.

상기 상부 금형(600)에 대칭적으로 마련된 캠 펀치는, 앞서 살펴본 캠 펀치 수신 구조로 슬라이딩을 위한 힘을 전달하기 위한 중앙 방향으로의 경사가 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나 하부 금형(700)에는 상기 캠 펀치의 경사에 대응되는 경사를 갖는 캠 펀치 수신 구조가 마련되어 있다.

한편, 반중공형 다이(610)의 하부에는 스크랩 배출용 하부 중공이 마련되어 있다. 그리고, 상기 반중공형 다이(610)의 측면에는 좌측 펀치 관통공(612)이 형성되어 있다. 그 반대 측면에는, 사진 상으로 보이지는 않으나, 다른 우측 펀치 관통공(613)이 형성되어 있다. 상기 하부 중공(611)과 상기 펀치 관통공(612 및 613)은 서로 연결되어 있다. 그리고, 상기 반중공형 다이(610)의 상부면에서 상기 하부 중공(611)까지는 적어도 하나의 공기 공급공에 의하여 연결되어 있다.

도 44는 본 발명에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형에 포함된 사이드-피어싱 금형의 하부 금형의 일부의 확대 사진이다.

상기 하부 금형(700)에서 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)이 탄성 수단(730)을 통하여 서로 연결되어 있다. 상기 하부 금형(700)의 중앙에는 하부 다이(740)가 마련되어 있고, 상기 좌/우측 슬라이딩 모듈(710 및 720)에 장착된 피어싱용 펀치(713 및 723)의 일단은 상기 하부 다이(740)의 펀치 유도공에 삽입되어 있다.

도 45는 본 발명의 제2 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형(800)의 블락도이다. 도 45를 참조하면, 프로그레시브 금형(800)은 노칭(notching) 금형 그룹(810), 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹(820), 프리-피어싱(pre-piercing) 금형(830), 제2 드로잉 금형 그룹(840), 메인-피어싱(main-piercing) 금형(850), 사이드-피어싱(side-piercing) 금형(860), 캠 성형 금형(870), 트리밍(trimming) 금형(880), 및 블랭킹(blanking) 금형(890)을 포함한다. 도 45에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(800)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 노칭 금형 그룹(810)은 가공 대상인 금속 판재에서, 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 절단한다. 상기 노칭 금형 그룹(810)은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)의 노칭 금형 금형(110)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

상기 제1 드로잉 금형 그룹(810)은 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공한다. 즉, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(810)의 드로잉 가공에 의하여 상하부 직경이 다른 중공형 기둥형 부품의 기본 형태가 갖추어진다. 이는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)에서는 캠 성형 금형(140)에 의하여 중간 부품의 하부 성형이 최초로 이루어지는 것과 다른 점이다.

한편, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(810)에는 적어도 하나의 제1 스타일의 드로잉 가공용 금형 및 적어도 하나의 제2 스타일의 드로잉 가공용 금형이 포함될 수 있다. 여기서, 제1 스타일의 드로잉 가공은 단순한 상부 개구형의 기둥형 부품을 가공하는 것이며, 제2 스타일의 드로잉 가공은 제1 스타일로 드로잉 가공된 단순 상부 개구형 부품의 하부를 드로잉하여 상하부 직경의 차이를 갖는 중간 부품으로 가공하는 것이다.

도 46은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)의 제1 드로잉 금형 그룹(820)에 의하여 수행되는 드로잉 가공의 스타일을 설명하기 위한 도면이다.

도 46을 참조하면, 제1 스타일의 드로잉 가공에 이용되는 펀치는 상하부의 직경이 동일하며 그에 따라 가공되는 중간 부품 역시 상하부의 직경이 동일한 것을 알 수 있으며, 제2 스타일의 드로잉 가공에 이용되는 펀치는 상하분의 직경이 다르며 그에 따라 가공되는 중간 부품 역시 상하부의 직경이 서로 다른 것을 알 수 있다.

한편, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(820)에 포함된 드로잉 금형 중 적어도 하나는 앞서 도 15 내지 도 24를 참조하여 살펴본 바 있는 분할 다이를 포함하는 금형일 수 있다. 이는 향후 살펴볼 제2 드로잉 금형 그룹(840)에 대해서도 마찬가지이다. 그러므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800) 역시 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)과 같이, 다이 크랙을 방지하여 다이의 수명을 연장하고 다이 교체 또는 유지 비용을 절감함과 동시에 가공 효율을 높일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(820)에 포함된 드로잉 금형 중 적어도 하나에는 앞서 도 25 내지 도 34를 참조하여 살펴본 바 있는 가열된 오일 공급 기능을 가질 수 있다. 이는 향후 살펴볼 제2 드로잉 금형 그룹(840)에 대해서도 마찬가지이다. 그러므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800) 역시 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)과 같이, 부품의 외관이 훼손되는 것을 방지할 수 있고 드로잉 가공이 계속됨에 따라 발생할 수 있는 가공 균일성이 저해를 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

상기 프리-피어싱 금형(830)은 상기 제1 드로잉 금형 그룹(820)에 의하여 가공된 상기 제1 중간 부품의 하부면 일부를 피어싱하여, 상기 제1 중간 부품을 상하부 개구형의 제2 중간 부품으로 가공한다. 상기 프리-피어싱 금형(830)은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)의 프리-피어싱 금형(130)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

하부면의 일부가 피어싱된 상기 제2 중간 부품이 가공된 다음, 상기 제2 드로잉 금형 그룹(840)은 상기 제2 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제2 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제3 중간 부품으로 가공할 수 있다.

상기 제2 드로잉 금형 그룹(840)은 상기 제2 중간 부품을 드로잉 가공하여 하부의 형상을 최종 중공 기둥형 부품의 하부에 가깝도록 가공하는 적어도 하나의 드로잉 금형을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제2 드로잉 금형 그룹(840)은 드로잉 가공을 통하여 중간 제품의 상하부 및 높이 중 적어도 하나의 치수 정밀도를 높이기 위한 적어도 하나의 드로잉 금형을 포함할 수 있다. 이러한 부품의 정밀도를 높이기 위한 드로잉 가공을 리사이징 가공이라 한다.

도 47은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)의 제2 드로잉 금형 그룹(840)에 의하여 수행되는 리사이징 가공의 스타일을 설명하기 위한 도면이다. 도 47의 (a)는 상부 리사이징 가공을 설명하기 위한 것이며, 도 47의 (b)는 하부 리사이징 가공을 설명하기 위한 것이다.

도 47을 참조하면, 리사이징 가공을 위해서는 중간 부품의 내부 형상을 갖는 펀치가 이용된다. 설명의 편의를 위하여 다이는 도시하지 않았다. 상부 리사이징 가공을 수행하는 경우 펀치와 중간 부품의 상부 사이의 간극(D1)이 펀치와 중간 부품의 하부 사이의 간극(D2)보다 작은 반면, 하부 리사이징 가공 시에는 펀치와 중간 부품의 상부 사이의 간극(D3)이 펀치와 중간 부품의 하부 사이의 간극(D4)보다 큰 것을 알 수 있다.

이러한 점은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)에서의 리사이징 가공에도 마찬가지일 수 있다. 그리고 이러한 간극 차이는 상하부 형상을 만들기 위한 드로잉 가공에서도 유사하게 적용될 수 있다. 예컨대, 상부 드로잉 가공시에는 상부 간극이 작고 하부 드로잉 가공시에는 하부 간극이 작을 수 있다. 이러한 점 역시 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100) 및 향후 살펴볼 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)에도 적용될 수 있다.

상기 메인-피어싱 금형(850)은 상기 제3 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제3 중간 부품을 제4 중간 부품으로 가공할 수 있다. 상기 메인-피어싱 금형(850)은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)의 메인-피어싱 금형(160)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

상기 사이드-피어싱 금형(860)은 상기 제5 중간 부품의 측면을 피어싱 가공할 수 있다. 경우에 따라서, 상기 사이드-피어싱 금형(170)은 상기 제3 또는 제4 중간 부품의 측면을 피어싱할 수도 있다. 이러한 사이드-피어싱 공정은 중공 기둥형 부품 가공에 부수적인 공정일 수도 있다.

한편, 상기 사이드-피어싱 금형(860)은 앞서 도 35 내지 도 44를 참조하여 살펴본 바 있는 사이드-피어싱 금형(860) 포함하는 금형일 수 있다. 그러므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800) 역시 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)과 같이, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(100)의 사이드 피어싱 금형은 좌/우측 피어싱을 동시에 수행함으로써, 균일한 피어싱 얼라인먼트(alignment)를 유지할 수 있고, 금형 크기로 인한 금형 제작 비용 및 금형에 대응되는 프레스의 제작 비용이 낮을 뿐만 아니라, 피어싱에 의하여 발생하는 스크랩을 용이하게 배출할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

상기 캠 성형 금형(870)은 상기 제4 중간 부품의 상하부 측면을 성형하여, 상기 제4 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제5 중간 부품으로 가공할 수 있다. 상기 트리밍 금형(880)은 상기 제5 중간 부품을 최종 타겟 범위의 높이를 갖도록 트리밍 가공하여 최종적으로 상기 중공 기둥형 부품을 분리한다. 상기 블랭킹 금형(890)은 상기 트리밍 가공에 의한 절단면을 따라 형성된 스크랩(scrap)이 포함되는 영역을 블랭킹한다.

상기 캠 성형 금형(870), 트리밍 금형(880), 및 블랭킹 금형(890) 각각은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)의 제2 캠 성형 금형(180), 트리밍 금형(190), 및 블랭킹 금형(200)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 48은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형(900)의 블락도이다. 도 48을 참조하면, 프로그레시브 금형(900)은 노칭(notching) 금형 그룹(910), 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹(920), 제2 노칭 그형 그룹(930), 피어싱 금형(940), 엠보싱(embossing) 금형(950), 포밍 금형(960), 벤딩 금형 그룹(970), 제2 드로잉 금형 그룹(980), 메인-피어싱 금형(990), 캠 성형 금형(1000), 트리밍 금형(1010), 및 블랭킹 금형(1020)을 포함한다.

도 48에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명에 따른 프로그레시브 금형(900)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

상기 노칭 금형 그룹(910)은 가공 대상인 금속 판재에서, 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 절단한다. 상기 노칭 금형 그룹(910)은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)의 노칭 금형 금형(110)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

상기 제1 드로잉 금형 그룹(910)은 상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 하부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공한다. 즉, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(910)의 드로잉 가공에 의하여 상하부 직경이 다른 중공형 기둥형 부품의 하부의 기본 형태가 갖추어진다. 이는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)에서는 캠 성형 금형(140)에 의하여 중간 부품의 하부 성형이 최초로 이루어지는 것과 다른 점이다.

도 49는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 노칭 금형(910) 및 제1 드로잉 금형 그룹(920)에 의하여 수행되는 노칭 가공 및 드로잉 가공을 설명하기 위한 도면이다.

도 49의 (a)를 참조하면, 금속 판재가 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 따라 절단된 것을 알 수 있다. 그리고, 도 49의 (b)를 참조하면, 상기 타겟 영역의 중심부에 대한 드로잉 가공이 수행되는 경우 상기 타겟 영역의 금속 판재는 딸려 들어가나, 노칭 가공된 부분에 의하여 타겟 영역 바깥의 금속 판재는 딸려 들어가지 않는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(920)에 포함된 드로잉 금형 중 적어도 하나는 앞서 도 15 내지 도 24를 참조하여 살펴본 바 있는 분할 다이를 포함하는 금형일 수 있다. 이는 향후 살펴볼 제2 드로잉 금형 그룹(980)에 대해서도 마찬가지이다. 그러므로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900) 역시 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)과 같이, 다이 크랙을 방지하여 다이의 수명을 연장하고 다이 교체 또는 유지 비용을 절감함과 동시에 가공 효율을 높일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 드로잉 금형 그룹(820)에 포함된 드로잉 금형 중 적어도 하나에는 앞서 도 25 내지 도 34를 참조하여 살펴본 바 있는 가열된 오일 공급 기능을 가질 수 있다. 이는 향후 살펴볼 제2 드로잉 금형 그룹(980)에 대해서도 마찬가지이다. 그러므로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900) 역시 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)과 같이, 부품의 외관이 훼손되는 것을 방지할 수 있고 드로잉 가공이 계속됨에 따라 발생할 수 있는 가공 균일성이 저해를 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

다시 도 48을 참조하면, 상기 제2 노칭 금형 그룹(930)은 상기 제1 중간 부품에서, 벤딩에 의하여 상기 중공 기둥형 부품의 상부를 형성할 벤딩 대상 영역의 가장자리를 절단하는 제2 중간 부품을 가공한다. 상기 피어싱 금형(940)은 향후 상기 제2 중간 부품에서 상기 중공 기둥형 부품의 상부가 벤딩될 때 금속 판재가 늘어나면서 말려들어가는 현상을 방지하기 위하여 상기 제1 노칭 금형 그룹(910)에 의하여 절단된 부분의 외부를 절단한다.

상기 엠보싱 금형(950)은 상기 제2 중간 부품에서 상기 중공 기둥형 부품의 상부가 될 부분에 엠보싱 가공을 한다. 엠보싱 가공은 향후 상기 중공 기둥형 부붐의 내부에 삽입될 부품에 끼워지는 돌출부를 만들기 위함이다. 한편, 상기 제2 노칭 금형 그룹(930)에 의한 절단 가공 및 엠보싱 금형(950)에 의한 엠보싱 가공은, 상기 중공 기둥형 부품 제조 과정에서 부수적인 가공일 수 있다.

이러한 엠부싱 가공부의 부품 결합 기능은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형들(100 및 800)의 사이드-피어싱 금형(170 및 860)에 의하여 가공되는 피어싱 홀에 의하여 수행될 수도 있다. 경우에 따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)에 사이드-피어싱 금형이 포함될 수도 있다.

도 50은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 제2 노칭 금형 그룹(930), 피어싱 금형(940), 및 엠보싱 금형(950)에 의하여 수행되는 노칭 가공, 피어싱 가공, 및 엠보싱 가공을 설명하기 위한 도면이다.

도 50의 (a)는 제1 드로잉 금형 그룹(910)에 의하여 드로잉 가공이 수행된 상태에서, 상기 제2 노칭 금형 그룹(930)에 의하여 중공 기둥형 부품의 상부를 형성할 부분이 절단되는 것을 나타낸다. 도 50의 (b)는 상기 피어싱 금형(940)에 의하여 제1 노칭 금형 그룹(910)에 의하여 절단된 부분을 포함하는 피어싱 가공이 수행되는 것을 나타낸다. 도 50의 (c)는 상기 중공 기둥형 부품의 상부가 될 부분에 엠보싱 가공에 직사각형 형상의 엠보싱 가공이 수행된 것을 나타낸다.

다시 도 48을 참조하면, 상기 포밍 금형(960)은 상기 제2 노칭 금형 그룹에 의하여 가공된 상기 제2 중간 부품에서, 상기 중공 기둥형 부품의 상부 및 하부를 연결하는 경사면에 대응되는 부분을 포밍하여 제3 중간 부품을 가공한다. 이러한 경사면 포밍은 펀치를 이용하여 경사면을 단조 가공하는 것일 수 있다. 향후, 상기 중공 기둥형 부품의 상부를 벤딩할 경우, 상기 포밍 가공된 경사면에 의하여 벤딩 가공이 용이하게 수행될 수 있고 벤딩 성형 효율 역시 높아질 수 있다.

도 51은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 포밍 금형(960)에 의하여 수행되는 포밍 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 51을 참조하면, 상기 포밍 금형(960)에 의하여 중공 기둥형 부품의 상부와 하부를 연결하는 경사면이 포밍 가공된 것을 알 수 있다.

도 52는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 포밍 금형의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 52를 참조하면, 펀치가 상기 중공 기둥형 부품의 상부와 하부를 연결하는 경사면(점선 원으로 표시된 부분)이 단조 가공되는 것을 알 수 있다.

도 53은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 포밍 금형에 의하여 포밍 가공된 중간 부품의 일부를 확대한 도면이다. 도 53을 참조하면, 상기 중간 부품에서 중공 기둥형 부품의 상하부를 연결하는 경사면(빗금친 부분)을 따라 포밍 가공이 수행된 것을 알 수 있다. 참고로, 상기 중간 부품에는 향후 벤딩될 경우 상기 중공 기둥형 부품의 상부를 결속하기 위한 구조(B1 및 B2)가 형성되어 있다.

다시, 도 48을 참조하면, 상기 벤딩 금형 그룹(970)은 상기 포밍 금형에 의하여 중공 기둥형 부품의 상하부 연결부가 가공된 제3 중간 제품에서 상기 벤딩 대상 영역을 벤딩한 다음 벤딩된 부분의 이음새 부분에 압력을 가하여 고정시켜 제4 중간 부품을 가공한다.

상기 벤딩 금형 그룹(970)은 상기 제3 중간 부품에서 상기 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분을 1차적으로 벤딩하는 제1 벤딩 금형, 1차 벤딩 가공된 중간 부품에서 상기 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분을 2차적으로 벤딩하는 제2 벤딩 금형, 상기 2차 벤딩된 중간 부품의 이음새 부분을 압력을 가하여 코킹(caulking) 가공하는 코킹 금형을 포함할 수 있다. 한편, 2차 벤딩 금형은 캠으로 벤딩 가공을 수행하는 금형일 수 있다.

도 54는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 벤딩 금형 그룹(970)에 의하여 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분이 1차 벤딩 가공된 상태를 나타낸다. 도 55는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)의 벤딩 금형 그룹(970)에 의하여 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분이 2차 벤딩된 다음 코킹 가공된 상태를 나타낸다.

도 54를 참조하면, 상기 중공 기둥형 부품의 상부에 대응되는 부분이 1차 벤딩된 경우, 상기 상부의 수연결 구조(B2)가 튀어 나와 있는 것을 알 수 있다. 도 55를 참조하면, 도 54의 상태에서 2차 벤딩이 수행되어 상기 수연결 구조(B2)가 암연결 구조(B1)에 끼워지고 상기 연결 구조(B1 및 B2)의 결합부분에 2 줄의 코킹 가공이 수행된 것을 알 수 있다.

다시 도 48을 참조하면, 상기 제2 드로잉 금형 그룹(980)은 상기 벤딩 금형 그룹(970)에 의하여 가공된 제4 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제2 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제5 중간 부품으로 가공한다. 그리고, 상기 제2 드로잉 금형 그룹(970)은 드로잉 가공을 통하여 중간 제품의 상하부 및 높이 중 적어도 하나의 치수 정밀도를 높이기 위한 적어도 하나의 드로잉 금형을 포함할 수 있다. 이러한 부품의 정밀도를 높이기 위한 드로잉 가공을 리사이징 가공이라 한다.

상기 메인-피어싱 금형(990)은 상기 제2 드로잉 금형 그룹(980)에 의하여 가공된 제5 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제5 중간 부품을 제6 중간 부품으로 가공할 수 있다. 상기 메인-피어싱 금형(980)은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)의 메인-피어싱 금형(160)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

상기 캠 성형 금형(1000)은 상기 메인-피어싱 금형(990)에 의하여 가공된 상기 제6 중간 부품의 상하부 측면을 성형하여, 상기 제6 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제7 중간 부품으로 가공할 수 있다. 상기 트리밍 금형(1010)은 상기 제7 중간 부품을 최종 타겟 범위의 높이를 갖도록 트리밍 가공하여 최종적으로 상기 중공 기둥형 부품을 분리한다. 상기 블랭킹 금형(1020)은 상기 트리밍 가공에 의한 절단면을 따라 형성된 스크랩(scrap)이 포함되는 영역을 블랭킹한다.

상기 캠 성형 금형(1000), 트리밍 금형(1010), 및 블랭킹 금형(1020) 각각은 앞서 살펴본 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)의 제2 캠 성형 금형(180), 트리밍 금형(190), 및 블랭킹 금형(200)과 동일 또는 유사할 수 있다. 그러므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상에서는 본 발명의 제1, 제2. 및 제3 실시예에 따른 드로잉 가공용 프로그레시브 금형들(100, 800, 및 900)에 의하여 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품이 가공되는 예들을 살펴 보았다. 다만, 아래와 같이, 실시예들에 따라서 중고 기둥형 부품이 가공되는 메커니즘의 차이가 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그레시브 금형(100)은 상기 중공 기둥형 부품의 상부는 드로잉 가공으로 가공하나 하부는 캠 성형으로 가공한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(800)은 상기 중공 기둥형 부품의 상/하부 모두를 드로잉 가공으로 가공한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그레시브 금형(900)은 상기 중공 기둥형 부품의 하부는 드로잉 가공으로 가공하며 상부는 벤딩 가공으로 가공한다. 그러나, 상기 프로그레시브 금형들(100, 800, 및 900)은 모두 중공 기둥형 부품의 가공에 분할 다이를 포함하는 드로잉 금형, 가열된 오일 공급 구조를 갖는 드로잉 금형, 대칭성 있는 사이드 피어싱 가공 금형을 이용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 프로그레시브 금형 110: 노칭 금형 그룹
120: 제1 드로잉 금형 그룹 130: 프리-피어싱 금형
140: 제1 캠 성형 금형 150: 제2 드로잉 금형 그룹
160: 메인-피어싱 금형 170: 사이드-피어싱 금형
180: 제2 캠 성형 금형 190: 트리밍 금형
200: 블랭킹 금형 800, 900: 프로그레시브 금형

Claims (7)

1. 금속 판재에서, 상하부의 직경이 다른 중공 기둥형 부품으로 가공될 타겟 영역의 가장 자리를 절단하는 노칭 금형 그룹(notching metallic mold group);
   상기 타겟 영역을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 타겟 영역을 제1 타겟 범위의 상부 직경 및 길이를 갖는 상부 개구형의 기둥형 제1 중간 부품으로 가공하는 제1 드로잉(drawing) 금형 그룹;
   상기 제1 중간 부품의 하부면 일부를 피어싱하여, 상기 제1 중간 부품을 상하부 개구형의 제2 중간 부품으로 가공하는 프리-피어싱(pre-piercing) 금형;
   상기 제2 중간 부품의 하부 측면을 성형하여, 상기 제2 중간 부품을 제1 타겟 범위의 하부 직경을 갖는 제3 중간 부품으로 가공하는 제1 캠 성형(cam forming) 금형;
   상기 제3 중간 부품을 복수회 드로잉 가공하여, 상기 제3 중간 부품을 제2 타겟 범위의 상하부 직경 및 길이를 갖는 제4 중간 부품으로 가공하는 제2 드로잉 금형 그룹;
   상기 제4 중간 부품의 하부면을 최종 개구 형태로 피어싱하여, 상기 제4 중간 부품을 제5 중간 부품으로 가공하는 메인-피어싱(main-piercing) 금형; 및
   상기 제5 중간 부품의 상하부 측면을 성형하여, 상기 제5 중간 부품을 최종 타겟 범위의 상하부 직경을 갖는 제6 중간 부품으로 가공하는 제2 캠 성형 금형;을 포함하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.
2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 캠 성형 금형은,
   상기 제3 중간 부품의 상하부 내경에 대응되는 형상을 가지며, 상부 금형의 하강에 따라 하강하여 상기 제2 중간 부품을 하강시키는 가이드 펀치(guide punch);
   상기 상부 금형의 하강에 따라 하강하여 상기 제2 중간 부품의 하부 측면의 성형을 위한 힘을 제공하는 좌우측 캠 펀치(cam punch); 및
   상기 좌우측 캠 펀치의 하강에 의하여 제공되는 힘에 기초하여 슬라이딩되면서, 상기 가이드 펀치에 의하여 하강된 상기 제2 중간 부품의 하부 측면을 성형하여, 상기 제3 중간 부품으로 가공하는 좌우측 캠(cam)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.
3. 제1 항에 있어서, 상기 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은,
   상기 제6 중간 부품을 최종 타겟 범위의 높이를 갖도록 트리밍 가공하여 최종적으로 상기 중공 기둥형 부품을 분리하는 트리밍(trimming) 금형; 및
   상기 트리밍 가공에 의한 절단면을 따라 형성된 스크랩(scrap)이 포함되는 영역을 블랭킹 가공하는 블랭킹(blanking) 금형을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.
4. 제1 항에 있어서, 상기 드로잉 가공용 프로그레시브 금형은,
   상부 금형의 중앙에 마련되고, 몸체 좌우측면에 대칭적으로 형성된 좌/우측 펀치 관통공 및 하부면에서 적어도 상기 좌/우측 펀치 관통공에 이르는 높이까지 형성된 스크랩 배출용 하부 중공을 포함하며, 상기 상부 금형이 하강함에 따라 상기 제4 또는 상기 제5 중간 부품에 삽입되는 반중공형 다이(半中空型, half hollow type die);
   상기 상부 금형에 마련되며, 상기 상부 금형의 하강에 따라 하강하면서 측면 피어싱을 위한 힘을 제공하는 좌/우측 캠 펀치(cam punch); 및
   각각이, 하부 금형의 좌/우측에 대칭적으로 마련되고,
   좌/우측 피어싱 펀치 중 대응되는 피어싱 펀치가 결합되며,
   상기 좌/우측 캠 펀치의 하강에 의하여 가해지는 힘에 기초하여 동시에 대칭적으로 슬라이딩되면서, 상기 좌/우측 피어싱 펀치를 상기 반중공형 다이가 삽입된 상기 제4 또는 제5 중간 부품과 상기 좌/우측 펀치 관통공을 관통하여 상기 하부 중공까지 관통시키는 측면 피어싱 동작을 수행하는 좌/우측 슬라이딩 모듈을 포함하는, 측면 피어싱 금형을 더 포함한느 것을 특징으로 하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.
5. 제4 항에 있어서, 상기 반중공형 다이는,
   상기 측면 피어싱 동작에 의하여 발생하는 스크랩을 상기 하부 중공을 통하여 용이하게 배출시키기 위한 압축 공기를 상기 하부 중공으로 분사하기 위한 적어도 하나의 공기 공급공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.
6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 드로잉 금형 그룹에 포함된 적어도 하나의 드로잉 금형은,
   상하 왕복 운동하는 드로잉 펀치(drawing punch);
   상기 드로잉 펀치에 대응되는 중앙 관통공, 상기 중앙 관통공을 둘러 싸면서 형성된 오일 저장 홈, 및 내부 오일 경로를 포함하는 다이(die);
   타발 준비 단계에서 가공 대상이 상기 오일 저장 홈에 올려지기 전에 가열된 드로잉 오일(drawing oil)을 상기 내부 오일 경로를 통하여 상기 오일 저장 홈에 공급하는 오일 공급 장치; 및
   상기 중앙 관통공의 내부에 위치하며,
   타발 준비 단계에서는, 상기 오일 저장홈에 올려질 가공 대상의 표면에 드로잉 오일이 도포되도록, 상기 중앙 관통공의 상단부에 연접하여 상기 내부 오일 경로를 통하여 공급되는 드로잉 오일이 상기 오일 저장 홈에 고이도록 하여,
   타발 시에는, 상기 오일 저장 홈에 고여있는 드로잉 오일이 상기 중앙 관통공 아래로 배출되도록, 하강하는 상기 드로잉 펀치를 따라 상기 중앙 관통공 내부로 하강하며, 상기 드로잉 펀치가 상승하면 탄성에 의하여 타발 준비 단계에 대응되는 위치로 원상 복귀하는 녹아웃(knockout)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.
7. 제6 항에 있어서, 타발 준비 단계에서는,
   상기 중앙 관통공의 가장자리 및 상기 녹아웃의 상단부의 가장자리 중 적어도 하나에 형성된 라운드에 의하여,
   상기 중앙 관통공의 가장자리를 따라서 상기 오일 저장 홈보다 깊은 오일 저장 링이 형성되는 것을 특징으로 하는, 드로잉 가공용 프로그레시브 금형.

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