KR101916259B1 - 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정홀이 형성되는 금형, 상기 금형과 마주보도록 위치하며, 가이드홀이 형성되는 블랭크 및 상기 고정홀에 삽입되는 고정부와 상기 가이드홀에 삽입되는 가이드부를 포함하는 고정핀을 포함하며, 상기 가이드홀의 직경은 상기 가이드부의 직경보다 넓은 것을 특징으로 하는 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조를 제공한다.

Description

열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조{Blank position fixing structure in hot stamping mold}

실시예는 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정 구조에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 철강 재료의 열팽창성질을 이용하여 고정력을 향상시킨 열감 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조에 관한 것이다.

최근, 각 자동차 제조사들은 자동차에 부품을 적용함에 있어서 환경친화적인 연비절감 및 경량화를 위한 사회적 요구에 대응하기 위하여 고강도 소재의 이용을 늘려가고 있다. 하지만 고강도 소재의 성형은 스프링백 및 치수 동결성 등의 문제점을 안고 있으며 이러한 성형의 난해성으로 인하여 그 사용이 제한적일 수밖에 없는 것이 현실이다.

이러한 성형상 문제점은 소재를 성형성이 좋은 고온에서 성형하고, 성형과 동시에 금형 내에서 급냉하여 고강도 부품을 제조하는 방식으로 해결할 수 있다. 이러한 방식을 열간 스탬핑 공정이라고 한다. 이와 같은 공정에 의하면 통상 1500MPa의 강도를 갖는 부품을 성형할 수 있다.

열간 스탬핑 작업시에는 안정적인 형상 품질을 확보하기 위해서 금형 내 블랭크(blank)를 안착했을 때, 위치를 제어할 수 있는 파일럿 핀(pilot pin)을 사용한다.

금형 설계시 통상적으로 사용되는 파일럿 핀의 사이즈는 블랭크 홀의 사이즈보다 0.5mm정도 크게 형성한다. 또한, 금형과 파일럿 핀을 나사선 타입으로 고정하거나 록타이트와 같은 순간 접착제로 고정하였다.

그러나, 상기한 종래의 기술구성은 파일럿 핀 사이즈와 블랭크 홀 사이즈에 차이에 따라 편측의 품질 편차를 유발한다. 또한, 금형과 파일럿 핀을 나사 결합하거나, 순간접착제로 고정하는 방법은 성형시 발생하는 부하에 의해 파일럿 핀 풀림과 파손 현상을 극복할 수 없으며, 금형 파손으로 이어지는 설비사고가 빈번하게 발생하고 있다.

실시예는 철강재료의 열팽창 성질을 이용하여 형상 품질 편차를 최소화하고 파일럿 핀을 금형에 고정하는 기계적 구조를 달리하여 파일럿 핀 풀림과 파손을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예는, 고정홀이 형성되는 금형; 상기 금형과 마주보도록 위치하며, 가이드홀이 형성되는 블랭크; 및 상기 고정홀에 삽입되는 고정부와 상기 가이드홀에 삽입되는 가이드부를 포함하는 고정핀;을 포함하며, 상기 가이드홀의 직경은 상기 가이드부의 직경보다 넓은 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가이드부는 단부로 갈수록 단면크기가 작아지도록 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가이드홀의 직경은 상기 가이드부의 직경보다 0.3~0.9mm 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고정핀과 상기 블랭크는 서로 다른 재질로 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고정부는 단턱부가 형성되며, 상기 고정홀에는 상기 단턱부를 수용하기 위한 수용홈이 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 단턱부에는 적어도 하나의 고정홈이 형성되며, 상기 수용홈에는 상기 고정홈과 결합하여 상기 고정핀의 유동을 방지하는 적어도 하나의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

실시예에 따르면, 금형 내 블랭크 안착 후, 성형시 발생하는 부하에 의해 핀풀림 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 핀 풀림 현상을 방지하여 핀 파손, 금형 파손으로 이어지는 설비사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조의 결합 구조를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 결합 구조의 상세도이고,
도 3은 도 2의 고정핀의 구조를 나타내는 도면이고,
도 4는 도 1의 구성요소인 금형에 형성되는 고정홀의 구조를 나타내는 도면이고,
도 5는 도 3의 고정핀이 금형에 고정된 상태를 나타내는 도면이고,
도 6는 도 5의 A-A`단면을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 6는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조의 결합 구조를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 결합 구조의 상세도이고, 도 3은 본 발명의 구성요소인 고정핀의 구조를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 구성요소인 금형에 형성되는 고정홀의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 구성요소인 고정핀이 금형에 고정된 상태를 나타내는 도면이고, 도 6는 고정핀이 금형에 고정된 상태에서 A-A`단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열간 스탬핑 금형(300) 내 블랭크(100) 위치 고정구조는 금형(300), 블랭크(100) 및 고정핀(200)을 포함한다.

금형(300)은 고정핀(200)이 고정되기 위한 고정홀(310)이 형성되며, 상부에 위치하는 블랭크(100)를 지지할 수 있다.

블랭크(100)는 금형(300)과 마주보도록 위치하며, 블랭크(100)의 유동을 방지하기 위해 고정핀(200)이 삽입되는 가이드홀(110)이 형성될 수 있다. 블랭크(100)에 형성되는 고정홀(310)의 수는 제한이 없으며, 블랭크(100)를 안정적으로 지지하기 위한 개수로 형성될 수 있다.

고정핀(200)은 막대형상으로 마련되어, 일측은 금형(300)에 형성되는 고정홀(310)에 삽입되는 고정부(230)가 구비되며, 타측은 블랭크(100)에 형성되는 가이드홀(110)에 삽입되는 가이드부(210)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 가이드홀(110)의 직경(D)은 가이드부(210)의 직경(d)보다 크게 형성될 수 있다. 열간 스탬핑 공정에서 블랭크(100)가 가열되는 경우 고정핀(200)이 팽창하여 블랭크(100)를 안정적으로 지지할 수 있으며, 형상 품질편차를 최소화하기 위함이다.

고정부(230)와 블랭크(100)는 서로 다른 재질로 마련될 수 있다. 서로 다른 재질로 마련되는 경우 고정부(230)와 블랭크(100)는 열팽창률에 차이가 있다. 일반적으로 블랭크(100)를 가열하여 열간 스탬핑 공정을 실시하는 경우, 900도의 온도로 360초를 가열하게 된다. 이때 고정핀(200) 재질과 블랭크(100) 재질이 달라 열팽창률에 차이가 생기면, 가이드홀(110)에 삽입되는 가이드부(210)가 팽창하여 안정적인 지지구조가 마련될 수 있다.

일실시예로, 고정핀(200)은 합금강으로, 블랭크(100) 소재는 탄소강으로 마련될 수 있다.

하기의 표 1은 블랭크(100)에 형성되는 가이드홀(110)의 직경과 고정핀(200)의 가이드부(210) 따른 간섭여부를 실험한 데이터이다.

conditon	가이드부 직경	가이드홀 직경		고정핀과의 간섭여부	불량여부
		성형전	성형후
1	11.6	12	12.5	무	양호
2	11.6	12	12.5	무	양호
3	11.6	11.5	12	무	양호
4	11.6	11.5	12	무	양호
5	11.6	11.4	11.9	무	양호
6	11.6	11.4	12	무	양호
7	12	12	12.6	무	양호
8	12	12	12.6	무	양호
9	12	11.5	12.1	흔적살짝있음	양호
10	12	11.5	12.1	흔적살짝있음	양호
11	12	11.4	12.1	흔적있음	불량
12	12	11.4	12.1	흔적있음	불량

표 1을 참조하면, 가이드부와 가이드홀의 직경에 따른 결합의 불량 여부를 판단할 수 있다.

가이드부(210)와 가이드홀(110)의 결합시 불량 여부를 최소화하기 위해서 0.3~0.9mm의 간격을 구비할 수 있다. 상기 표 1을 참조할 때, 간격이 0.3mm보다 작아지면 간섭이 발생함을 확인할 수 있으며, 0.9mm보다 커지면, 결합력에 문제가 발생할 수 있다. 다만, 상기 간격이 절대적인 것은 아니며, 사용되는 금속의 재질에 따른 팽창률에 따라 변형실시될 수 있다.

도 3의 (a)는 본 발명의 구성요소인 고정핀(200)의 평면도이고, 도 3의 (b)는 본발명의 구성요소인 고정핀(200)의 정면도이다.

도 3의 (a)와 (b)를 참조하면, 고정핀(200)은 고정홀(310)에 삽입되는 고정부(230)와 가이드홀(110)에 삽입되는 가이드부(210)를 포함할 수 있다.

가이드부(210)는 단부로 갈수로 단면크기가 작아지도록 마련될 수 있다. 가이드부(210)가 단부가 원뿔의 형상으로 마련되어 블랭크(100)에 형성되는 가이드홀(110)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.

고정부(230)는 금형(300)에 형성되는 고정홀(310)에 삽입되어 고정핀(200)을 고정할 수 있다. 고정부(230)의 형상은 제한이 없으며, 고정홀(310)에 삽입되어 고정핀(200)의 움직이는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고정부(230)의 일 영역에는 외주면을 따라 단턱부(220)가 형성될 수 있다.

단턱부(220)는 고정부(230)의 외주면에서 외측방향으로 돌출되도록 마련되며, 단턱부(220)에는 적어도 하나의 고정홈(222)이 형성될 수 있다. 일실시예로, 고정홈(222)은 일정각도를 가지도록 이격되어 배치될 수 있으며, 복수로 마련될 수 있다. 도 3에는 고정홈(222)이 곡면의 형상으로 나타나고 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 형상으로 변형실시될 수 있다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 고정홀(310)에는 단턱부(220)를 수용하기 위한 수용홈(320)이 형성될 수 있다. 수용홈(320)은 고정홀(310)과 단차를 가지도록 형성될 수 있다.

수용홈(320)에는 고정홈(222)과 결합하여 고정핀(200)의 유동을 방지하는 적어도 하나의 돌출부(330)가 형성될 수 있다. 돌출부(330)는 수용홈(320)의 하부에서 상부로 돌출되도록 마련되며, 단턱부(220)에 형성되는 고정홈(222)에 삽입되어 고정핀(200)의 유동을 방지할 수 있다.

일실시예로, 돌출부(330)는 원통의 형상으로 마련될 수 있으며, 곡면으로 형성되는 고정홈(222)에 삽입되어 고정핀(200)의 유동을 방지할 수 있다.

고정홈(222)이 복수로 마련되는 것은 고정핀(200)과 금형(300)의 결합을 용이하게 하기 위함이다.

고정핀(200)이 금형(300)에 고정되는 경우, 고정부(230)가 고정홀(310)에 삽입되며, 단턱부(220)는 수용홈(320)에 삽입된다. 이때, 돌출부(330)와 단턱부(220)에 형성되는 돌출부(330)가 결합하여 고정핀(200)의 회전을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 금형 내 블랭크 안착 후, 성형시 발생하는 부하에 의해 핀풀림 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 핀 풀림 현상을 방지하여 핀 파손, 금형 파손으로 이어지는 설비사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조
100 : 블랭크
110 : 가이드홀
200 : 고정핀
210 : 가이드부
220 : 단턱부
222 : 고정홈
230 : 고정부
300 : 금형
310 : 고정홀
320 : 수용홈
330 : 돌출부

Claims (6)

1. 고정홀이 형성되는 금형;
   상기 금형과 마주보도록 위치하며, 가이드홀이 형성되는 블랭크; 및
   상기 고정홀에 삽입되는 고정부와 상기 가이드홀에 삽입되는 가이드부를 포함하는 고정핀;
   을 포함하며,
   상기 가이드홀의 직경은 상기 가이드부의 직경보다 0.3~0.9mm 크고,
   상기 고정핀은 합금강으로, 상기 블랭크는 탄소강으로 열팽창률에 차이가 있는 서로 다른 재질로 마련되어, 열간 스탬핑 공정에서 상기 블랭크가 가열되는 경우, 상기 고정핀이 팽창하여 상기 블랭크를 지지하고,
   상기 고정부는 단턱부가 형성되며, 상기 고정홀에는 상기 단턱부를 수용하기 위한 수용홈이 형성되고,
   상기 단턱부에는 복수의 고정홈이 형성되며,
   상기 수용홈에는 상기 고정홈과 결합하여 상기 고정핀의 유동을 방지하는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드부는 단부로 갈수록 단면크기가 작아지도록 마련되는 열간 스탬핑 금형 내 블랭크 위치 고정구조.
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