KR101743934B1 - 딥 드로잉방식의 프로그래시브 단일금형에서 성형물의 제조방법 - Google Patents

딥 드로잉방식의 프로그래시브 단일금형에서 성형물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축,냉동설비,기체,보일러,윤활 배관부품 및 유공압 유체 흐름에 사용되는 동파이프의 시공 시 수격의 흐름을 차단하거나 연결시킬 때 사용되는 캡과 부싱 형상의 성형물을 제조하기 위하여 단일 프로그래시브 금형에서 다이,패드 및 펀치 만을 교체하여 제조할 수 있게 한 딥 드로잉방식의 프로그래시브 단일금형에서 성형물의 제조방법에 관한 것으로 프로그래시브 금형에 순차적으로 형성되는 하부금형에서 오일(O)이 충입된 오일챔버(11)와 피스톤(12)에 의해 승강 작동하는 캡형 블랭크 홀더(10)에 피스톤(12)이 승강작동 시 오일(O)이 오일챔버(11)에서 핀홀(52)을 따라 스프링(S)이 설치된 오일회수 챔버(51) 사이를 유동할 수 있게 하고 상부금형에서 오일(O)이 충입된 오일챔버(41)와 피스톤(42)에 의해 승강 작동하는 캡형 정예압 패드(40)에 피스톤(42)이 승강작동 시 오일(O)이 오일챔버(41)에서 핀홀(52)을 따라 스프링(S)이 설치된 오일회수 챔버(51) 사이를 유동할 수 있게 하여 판형재료(W1)를 하부금형 상으로 인입시켜 프레스 슬라이드의 연속적인 승강작동에 의해 단일 프로그래시브 금형으로 캡형 성형물(W)을 제조할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

딥 드로잉방식의 프로그래시브 단일금형에서 성형물의 제조방법{Method of manufacturing a molded article from a deep-drawn, progressive single mold}
본 발명은 건축,냉동설비,기체,보일러,윤활 배관부품 및 유공압 유체 흐름에 사용되는 동파이프의 시공 시 수격의 흐름을 차단하거나 연결시킬 때 사용되는 캡(Cap)과 부싱(Bushing) 형상의 성형물을 제조하기 위하여 단일 프로그래시브(Progressive) 금형에서 다이(Die),정예압 패드(Pad) 및 펀치(Punch),블랭크 홀더(Blank holder) 만을 교체하여 제조할 수 있게 한 딥 드로잉방식의 프로그래시브 단일금형에서 성형물의 제조방법에 관한 것으로 특히,여러가지 규격의 다양한 캡과 부싱형상의 성형물을 제조하기 위하여 딥 드로잉 방식이 적용되는 프로그래시브 단일 금형에 다이,정예압 패드 및 펀치,블랭크 홀더만을 교환하여 제조할 수 있게 한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 프로그래시브 금형은 연속 대량생산 방식의 금형이라는 것은 트랜스퍼 금형과 유사하지만 금형의 구성과 소재 이송방식 등에서는 아주 다른 특성이 있고 복잡한 형상의 제품을 단순하고 다수의 공정으로 분할하여 순차적으로 가공을 완료하는 것으로 금형의 강도와 수명의 향상을 목적으로 하고 있으며 그 특징으로 첫째 스트립 소재로부터 점진적으로 전단,드로잉 등을 한 단계씩 가공하면서 최종의 성형품을 제조하는 금형으로 여러 경우의 작업방식이 있을 수 있고 이중 첫째 방식의 공정에 대한 금형조립도가 주어지면,둘째 중소형 제품 가공에 적합하며 일반 프레스에서 작업이 가능하며,세째 고속가공이 가능한 것으로 국내에서는 최대1,000spm 까지도 가능하고,네째 각 공정 간의 위치 정밀도가 상호 의존적인 것으로 금형 가공 시에 누적공차가 발생할 수 있기 때문에 정밀 가공을 필요로 한다.
상기한 프로그래시브 금형은 단일금형에서 단일 성형품을 제조하므로 여러가지 규격과 다양한 성형품의 제조를 위해서는 다수의 금형이 요구되어 설비비용이 증대하는 문제가 있어 금형 개선에 따른 설비비용의 절감이 요구되고 있는 실정이다.
종래의 프로그래시브 금형기술로는 등록특허 제10-0586398호(프로그래시브 금형장치)와 등록실용신안 제20-0448120호(프로그래시브 금형) 및 공개특허공보 제10-2010-0073297호(딥 드로잉 방법과 프로그래시브 금형을 이용하여 차량용 리어 시트를 장착하기 위한 힌지 브라켓 조립체를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 브라켓)등이 제시되었다.
상기 첫째 등록특허는 리벳인서트 금형은 상부금형의 스트리퍼 플레이트에 결합되며 중앙에 수직관통공이 형성되고 내부에는 수직관통공의 양측으로 각각 스프링을 매개로 수평이동가능하게 설치된 한 쌍의 멈춤블럭이 구비된 리벳공급대와,수직관통공으로 리벳을 한 개씩 이송시키는 이송파이프와,상부금형에 스프링을 매개로 설치되어 수직관통공을 따라 슬라이딩하면서 상부금형의 하강시 리벳을 와이퍼프레임의 리벳공에 삽입하는 삽입펀치로 이루어진 구조이다.
상기 둘째 등록실용신안은 다이가 설치되는 하형리테이너가 구비되는 하형홀더와,하형홀더의 상방에 구비되고 하형홀더에 대해 상대적으로 승강하며 펀치가 설치되는 상형리테이너가 구비되는 상형홀더와,상형홀더와 함께 시간차를 두고 승강하고 내부 일측을 수직으로 관통하는 블록포켓이 형성되는 스트리퍼판과,블록포켓에 삽입되고 다이에 안착된 모재를 다이 방향으로 눌러주는 스트리퍼블록 그리고 다이와 마주보는 스트리퍼블록의 저면 일측으로부터 돌출되어 모재의 일측을 지지하는 위치에 형성되는 가이드핀을 포함하여 구성되는 구조이다.
상기 세째 공개특허는 금형에 연속 공급되는 금속판재에 다수의 파일럿 홀을 형성하고 소정 형상의 노치를 형성하며 판재의 양 측면을 절단하여 소정 형상의 프리폼을 형성하는 단계와,상기 단계에서 성형된 프리폼을 딥 드로잉 가공하여 원통부를 형성하는 단계와,상기 단계에서 형성된 프리폼의 원통부 중심에 개구를 형성하고 플랜지의 측면에 체결구를 형성하는 단계와,상기 단계에서 가공된 프리폼의 플랜지에 슬릿을 형성하고 절단부를 절곡하는 단계와,상기 단계에서 가공된 프리폼과 인접한 프리폼 사시에 연결된 상부 및 하부의 스크랩을 동시에 절단하여 배출하는 단계를 포함하는 방법이다.
상기한 바와 같이 종래의 기술들은 와이퍼 프레임의 성형 시 리벳 결합까지 단일 프로그래시브 금형에서 제조할 수 있게 하고,프로그래시브 금형을 구성함에 있어 펀치로 성형물을 가공하기 전에 원재료를 다이에 미리 눌러주고 펀치의 상승시 원재료와 함께 상승하지 않도록 스트리퍼를 구비되는 구조이며,차량용 리어 시트를 고정하는 힌지 브라켓을 딥 드로잉과 프로그래시브 금형을 이용하여 브라켓을 제조하는 방법에 관한 기술들이다.
상기의 선행기술들은 단일 프로그래시브 금형에서 단일제품을 제조하거나 또는 추가된 부품을 단일 금형에서 제조할 수 있게 한 것으로 제조공정의 단순화와 제조비용을 절감시켜 생산성을 향상시키는 부분적인 효과를 가지나 결국 단일 금형에서 단일 제품을 성형하는 기술인 것으로 여러가지 규격과 다양한 성형물을 제조할 수 없는 문제점이 있는 기술인 것입니다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 딥 드로잉방식을 적용하고 금형 한 벌에 순차적인 공정을 설치하여 1회전에 성형제품을 생산할 수 있는 프로그래시브 금형을 이용하여 캡과 부싱형상의 성형물을 제조하면서 여러가지 규격의 성형물을 단일 프로그래시브 금형에서 다이,정예압 패드 및 펀치,블랭크 홀더만을 교환하여 성형할 수 있게 하였으며 생산된 캡과 부싱은 일정한 두께의 품질을 유지하고 제품의 직각도가 정밀하여 누수,크랙 및 균열을 방지하며 소재비용의 절감과 생산능률을 향상시키고 금형의 분해 및 조립이 용이하게 한 단일 금형을 사용하여 금형설비비용의 절감과 공간활용율을 향상시키며 성형물의 제조시간 단축과 인건비를 절감시킬 수 있는 제조방법을 제공할 수 있게 하였다.
본 발명은 프로그래시브 금형에 순차적으로 형성되는 하부금형에서 오일이 충입된 오일챔버와 피스톤에 의해 승강 작동하는 캡형 블랭크 홀더에 피스톤이 승강작동 시 오일이 오일챔버에서 핀홀을 따라 스프링이 설치된 오일회수 챔버 사이를 유동할 수 있게 하고 상부금형에서 오일이 충입된 오일챔버와 피스톤에 의해 승강 작동하는 캡형 정예압 패드에 피스톤이 승강작동 시 오일이 오일챔버에서 핀홀을 따라 스프링이 설치된 오일회수 챔버 사이를 유동할 수 있게 하여 판형재료를 하부금형 상으로 인입시켜 프레스 슬라이드의 연속적인 승강작동에 의해 단일 프로그래시브 금형으로 캡형 성형물을 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그러므로 본 발명은 딥 드로잉방식을 적용하는 프로그래시브 금형 한 벌로 여러가지 규격의 성형물을 제조할 수 있게 한 것으로 상기 단일 금형에서 다이,정예압 패드 및 펀치,블랭크 홀더만을 교환하여 캡형 및 부싱형 성형물을 제조할 수 있을 뿐만아니라 여러가지 규격(지름,형상 등)의 성형물을 제조할 수 있게 하고 상기와 같이 제조된 캡과 부싱은 일정한 두께의 품질을 유지하고 제품의 직각도가 정밀하여 누수,크랙 및 균열을 방지하며 소재비용의 절감과 생산능률을 향상시키고 금형의 분해 및 조립이 용이하게 한 단일 금형을 사용하여 금형설비비용의 절감과 공간활용율을 향상시키며 성형물의 제조시간 단축과 인건비를 절감시킬 수 있는 등의 효과 있는 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형의 작동구조도
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금형의 작동구조도
도 3 은 본 발명 도 1 성형품의 제조에 따른 수순형상도
도 4 는 본 발명 도 2 성형품의 제조에 따른 수순형상도
이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1,2 는 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 금형의 작동구조도로 프로그래시브 금형에 캡형 또는 부싱형의 다이,정예압 패드 및 펀치,블랭크 홀더가 장착되는 구조와 규격에 따라 교환되고 최종 성형물의 제조를 도시한 것이고,도 3,4 는 본 발명 도 1,도 2 성형품의 제조에 따른 수순형상도로 판형재료를 프로그래시브 금형에 인입시켜 순차적으로 성형하여 최종 캡형 및 부싱형 성형물을 제조하는 형상을 도시하였다.
딥 드로잉 방식을 적용하는 피스톤(12)에 의해 승강 작동하는 캡형 블랭크 홀더(10)의 내측 및 하단으로 캡형 펀치(20)가 단일체로 설치된 하부금형과 캡형 블랭크 홀더(10)의 상부로 캡형 다이(30)가 설치되고 캡형 다이(30) 사이에 피스톤(42)에 의해 승강 작동하는 캡형 정예압 패드(40)가 단일체로 설치된 상부금형으로 구성되는 프로그래시브 금형을 이용하여 성형물을 제조함에 있어서,
상기 프로그래시브 금형에 순차적으로 형성되는 하부금형에서 오일(O)이 충입된 오일챔버(11)와 피스톤(12)에 의해 승강 작동하는 캡형 블랭크 홀더(10)에 피스톤(12)이 승강작동 시 오일(O)이 오일챔버(11)에서 핀홀(52)을 따라 스프링(S)이 설치된 오일회수 챔버(51) 사이를 유동할 수 있게 하고 상부금형에서 오일(O)이 충입된 오일챔버(41)와 피스톤(42)에 의해 승강 작동하는 캡형 정예압 패드(40)에 피스톤(42)이 승강작동 시 오일(O)이 오일챔버(41)에서 핀홀(52)을 따라 스프링(S)이 설치된 오일회수 챔버(51) 사이를 유동할 수 있게 하여 판형재료(W1)를 하부금형 상으로 인입시켜 프레스 슬라이드의 연속적인 승강작동에 의해 단일 프로그래시브 금형으로 캡형 성형물(W)을 제조할 수 있게 하였다.
상기 각각 단일체로 구성된 캡형 다이(30),캡형 정예압 패드(40) 및 캡형 펀치(20),캡형 블랭크 홀더(10)는 캡형 성형물(W)의 지름 규격에 따라 교환하여 제조할 수 있는 것이다.
상기 프로그래시브 금형으로 부싱성형물(W')을 제조 시에는 각각의 상,하부금형에 부싱형 다이(30'),부싱형 정예압 패드(40') 및 부싱형 펀치(20'),부싱형 블랭크 홀더(10')로 교환하여 제조하고 부싱성형물(W')의 규격에 따라 상기 부싱형 다이(30'),부싱형 정예압 패드(40') 및 부싱형 펀치(20'),부싱형 블랭크 홀더(10')를 규격에 맞게 교환하여 제조할 수 있는 것이다.
도면 중 미설명 부호 (51)은 오일회수 챔버,(52)는 핀홀,(S)는 스프링이다.
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이와 같이 된 본 발명은 딥 드로잉 방식이 적용되는 프로그래시브 금형으로 캡과 부싱을 제조할 때 단일 금형으로 여러가지 규격의 성형물을 제조하기 위하여 단일 프로그래시브 금형에 성형물의 규격(지름,형상 등)에 따라 각각 단일체로 형성된 다이,정예압 패드 및 펀치,블랭크 홀더만을 교환하여 캡형상 뿐만아니라 부싱형상도 제조가능케 하였고 제조된 캡과 부싱은 일정한 두께의 품질을 유지하고 제품의 직각도가 정밀하여 누수,크랙 및 균열을 방지하며 소재비용의 절감과 생산능률을 향상시키고 금형의 분해 및 조립이 용이하게 하여 금형설비비용의 절감과 공간활용율을 향상시키면서 성형물의 제조시간 단축과 인건비를 절감시킬 수 있는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기의 본 발명은 성형물의 제원에 맞게 롤 소재를 선정하여 기계식 프레스 피딩코일 웨이퍼에 장착시키고 롤 소재의 선단을 프로그래시브 금형의 입구로 인입시킨다.
상기 금형은 한 번에 요구하는 요홈 치수만큼 한번에 프레스로 압착하면 제품이 파열되기 때문에 서서히 순차적으로 공정을 진행하면서 최종 요구하는 치수대로 완전 딥 드로잉하여야 한다.
상기 프로그래시브 금형을 기계식 프레스에 장착하기 위하여 기계 베드 상에 올려진 상부금형을 상부에 있는 상부금형 프레스 슬라이드면에 볼트로 장착하고 하부금형은 프레스의 베드에 볼트로 장착한다.
상기와 같이 장착이 완료되면 상,하부금형의 높이를 조절하기 위하여 프레스를 작동시켜 소재가 인입될 수 있도록 공간을 확보시킨다.
그리고 상,하부금형이 프레스에 정확히 장착될 수 있도록 금형 내부 4방향에 정밀 가이드면을 만들어 상,하부금형과 제품이 이탈하지 않도록 스프링 타입의 가이드 포스트가 설계되어 있다.
상기한 상,하부금형은 도 1 에 도시된 바와 같이 캡 형상을 성형하기 위해서는 상부금형에 캡형 다이(30)와 그 사이에 캡형 정예압 패드(40)를 설치하되 캡형 정예압 패드(40)는 오일(O)이 충입된 오일챔버(41)와 피스톤(42)에 의해 승강작동하게 설치되고 하부금형에 캡형 블랭킹 홀더(10)와 그 내측 하단으로 캡형 펀치(20)를 설치하되 캡형 블랭킹 홀더(10)는 오일(O)이 충입된 오일챔버(11)와 피스톤(12)에 의해 승강작동하게 설치된다.
상기 캡형 정예압 패드(40)와 캡형 블랭크 홀더(10)는 각각의 피스톤(12)(42)이 승강 작동할 때 오일(O)이 오일챔버(11)(41)에서 핀홀(52)를 따라 오일회수 챔버(51) 사이를 유동하면서 일정한 압력으로 유지하려는 작용으로 소재의 변형을 방지하여 제품의 불량을 제거할 수 있는 기능을 가진다.
또한 각각의 오일회수 챔버(51) 내에 설치된 스프링(S)는 상기의 작용을 보조하여 일정압력을 유지하는데 기여한다.
상기 캡 형상의 성형물을 성형할 때 규격이 다른 제품 즉,제품의 요구되는 지름에 따라 상,하부금형에 단일체로 장착된 캡형 다이(30)와 캡형 정예압 패드(40) 및 단일체로 구성된 캡형 펀치(20)와 캡형 블랭크 홀더(10)는 제품 규격에 맞는 캡형 다이(30),캡형 정예압 패드(40) 및 캡형 펀치(20),캡형 블랭크 홀더(10)로 프로그래시브 금형에서 교환시키고 성형작업을 수행하여 제조할 수 있다.
부싱형상을 성형하기 위해서는 도 2 와 같이 상부금형에 부싱형 다이(30')와 그 사이에 부싱형 정예압 패드(40')를 설치하되 부싱형 정예압 패드(40')는 오일(O)이 충입된 오일챔버(41)와 피스톤(42)에 의해 승강작동하게 설치되고 하부금형에 부싱형 블랭킹 홀더(10')와 그 내측 하단으로 부싱형 펀치(20')를 설치하되 부싱형 블랭킹 홀더(10')는 오일(O)이 충입된 오일챔버(11')와 피스톤(12')에 의해 승강작동하게 설치되고 상기 부싱형 정예압 패드(40')와 부싱형 블랭크 홀더(10')는 상기 캡형 정예압 패드(40)와 캡형 블랭크 홀더(10)와 동일한 기능을 수행하고 규격이 다른 부싱형 제품을 성형할 때 역시 캡형과 동일하게 부싱형 다이(30'),부싱형 정예압 패드(40') 및 부싱형 펀치(20),부싱형 블랭크 홀더(10')로 프로그래시브 금형에서 교환시켜 성형작업하여 제조할 수 있는 것이다.
상기한 상,하부금형으로 소재를 인입시켜 판형재료(W1)로 블랭킹작업을 수행하고 순차적인 성형금형으로 이송시키면서 프레스 슬라이더 하강함에 따라 상부금형이 하강하여 정예압 패드(40)(40')가 판형재료(W1)의 상부를 누르고 연속해서 다이(30)(30')가 블랭크 홀더(10)(10')를 하부로 밀어내리면 판형재료(W1)는 상부로 소성변형하면서 유동하게 된다.
이때 블랭크 홀더(10)(10')가 소재를 눌러 주어야 한다.
상기 블랭크 홀더(10)(10')의 누르는 힘이 약할 경우 소재가 유동 중에 주름이 발생하게 되고 이렇게 되면 더 이상 드로잉 성형이 진행되지 못하고 제품의 상부가 파열된다.
또한 블랭크 홀더(10)(10')가 재료를 누루는 힘이 강하게 되면 재료가 유동하지 못하므로 역시 제품의 상부가 파열되어 더 이상 성형을 할 수 없게 되므로 적당한 힘을 가해야 하고 상기 블랭크 홀더력은 이론적으로 계산이 가능하나 실제 현장에서는 여러가지 변수가 많으므로 여러 번의 시험을 통하여 적정 블랭크 홀더력을 결정하는 것이 바람직하다.
프레스 슬라이더가 하사점에 도달하면 펀치(20)(20')의 외주연 형상을 따라 다이(30)(30')가 하강하여 캡형 및 부싱형 성형물(W)(W')을 성형한다.
이때 성형물의 상부는 정예압 패드(40)(40')의 오일(O)과 피스톤(42)이 지지하고 블랭크 홀더(10)(10')는 성형물의 외주연을 지지한다.
이와 같이 작동으로 프로그래시브 금형에 형성된 순차적인 금형을 이송하면서 성형되는 것이다.
도 3 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 캡형 및 부싱형 성형물(W)(W')을 프로그래시브 단일금형에서 상기한 작동에 의해 순차적인 성형작업에 의해 캡형 성형물(W)과 부싱형 성형물(W')을 제조할 수 있게 하였다.
상기 부싱형 성형물(W')은 프로그래시브 금형에서 가공한 후 별도의 공정에서 상부를 컷팅시켜 상부를 개방시켜 사용한다.
상기 프로그래시브 금형에 형성된 순차적인 금형에 펀치(20)(20'),블랭크 홀더(10)(10') 및 다이(30)(30'),정예압 패드(40)(40')를 분해 및 조립이 용이하여 제품의 규격에 따라 펀치(20)(20'),블랭크 홀더(10)(10') 및 다이(30)(30'),정예압 패드(40)(40')를 교체할 수 있는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10,10': 블랭크 홀더 11,41: 오일챔버
12,42: 피스톤 20,20': 펀치
30,30': 다이 40,40': 정예압 패드
O: 오일 W1: 판형재료
W: 캡형 성형물 W': 부싱형 성형물

Claims (3)

  1. 딥 드로잉 방식을 적용하는 피스톤(12)에 의해 승강 작동하는 캡형 블랭크 홀더(10)의 내측 및 하단으로 캡형 펀치(20)가 단일체로 설치된 하부금형과 캡형 블랭크 홀더(10)의 상부로 캡형 다이(30)가 설치되고 캡형 다이(30) 사이에 피스톤(42)에 의해 승강 작동하는 캡형 정예압 패드(40)가 단일체로 설치된 상부금형으로 구성되는 프로그래시브 금형을 이용하여 성형물을 제조함에 있어서,
    상기 프로그래시브 금형에 순차적으로 형성되는 하부금형에서 오일(O)이 충입된 오일챔버(11)와 피스톤(12)에 의해 승강 작동하는 캡형 블랭크 홀더(10)에 피스톤(12)이 승강작동 시 오일(O)이 오일챔버(11)에서 핀홀(52)을 따라 스프링(S)이 설치된 오일회수 챔버(51) 사이를 유동할 수 있게 하고 상부금형에서 오일(O)이 충입된 오일챔버(41)와 피스톤(42)에 의해 승강 작동하는 캡형 정예압 패드(40)에 피스톤(42)이 승강작동 시 오일(O)이 오일챔버(41)에서 핀홀(52)을 따라 스프링(S)이 설치된 오일회수 챔버(51) 사이를 유동할 수 있게 하여 판형재료(W1)를 하부금형 상으로 인입시켜 프레스 슬라이드의 연속적인 승강작동에 의해 단일 프로그래시브 금형으로 캡형 성형물(W)을 제조할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 딥 드로잉방식의 프로그래시브 단일금형에서 성형물의 제조방법.
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