KR101916919B1 - Hot multipoint mold apparatus having cooling nozzle and pressing punch and multipoint forming method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉각 노즐과 가압 펀치가 일체적으로 설치된 열간 다점 성형 금형 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가변 금형 상에 배치되는 다수의 성형 모듈의 수직 방향 위치 제어 및 동시 냉각을 통해 공급된 금속 플레이트 상에 다양한 곡면 형상 성형 기능 및 균일한 냉각 기능을 융합한 가변 곡면 금형 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a hot multi-point molding die apparatus in which a cooling nozzle and a pressurizing punch are integrally installed, and more particularly, to a hot multi-point molding die apparatus in which a plurality of molding modules disposed on a variable mold, And a variable curved surface mold technology in which a variety of curved shape forming functions and uniform cooling functions are blended.
최근에는 유가 상승에 따른 대체 수요로서 LNG 수요 증가로 인한 LNG 탱크의 수요가 증가되는 경향이 있고 이로 인하여 안전도 높은 MOSS 타입을 선호하게 된다.In recent years, the demand for LNG tanks due to the increase in LNG demand tends to increase as a substitute demand due to the rise in oil prices, and as a result, the MOSS type with high safety is preferred.
상기의 MOSS 타입 선호 경향은 Membrance 타입에서 sloshing에 의한 가스 누출 발생 문제 발생으로 인하여 상기의 sloshing에 강하고 안정성이 우수한 MOSS 타입의 독립 구조형 탱크로 이동하게 되는 직접적 원인이 되었다.The above-mentioned MOSS type preference tendency was a direct cause to move to the MOSS type independent structure type tank which is strong against sloshing and excellent in stability due to occurrence of gas leakage due to sloshing in the membrane type.
MOSS 타입 독립 구조형 구형 LNG 탱크는 LNG 액화 온도인 167도의 극저온에서 강도 특성을 유지할 수 있는 Al5083을 사용한다는 점 및 LNG 탱크는 타원 형상으로 각 형상에 따른 금형 제작이 요구된다는 점을 고려할 때, 효과적으로 가변 곡면을 갖는 Al 플레이트를 형성하게 하는 금형 시스템이 요청된다.The MOSS type independent structure type LNG tank uses Al5083 which can maintain the strength characteristic at the cryogenic temperature of 167 degrees LNG, and considering that the LNG tank requires the production of a mold according to each shape in an elliptic shape, A mold system is required to form an Al plate having a curved surface.
종래의 가변 금형을 설계하는 과정에 있어서, 금형을 이루는 펀치들의 수직방향 위치를 따라 제품 형상이 결정지어지기 때문에, 잘못된 펀치들의 위치 설계는 압흔(Pressure mark), 미접촉(Non-contact), 접촉위치 오류(Miss contact) 등의 문제를 야기하여 제품 치수정밀도를 저하시키는 문제점이 있다.Since the product shape is determined along the vertical position of the punches forming the mold in the process of designing the conventional variable mold, the design of the position of the erroneous punches is affected by the pressure mark, non-contact, There is a problem that the dimensional accuracy of the product is lowered due to a problem such as an error (Miss contact).
공급되는 판재에 대해 3차원 곡면 형상의 판재를 형성하기 위한 가변 금형 내지 무금형 제조 기술을 담고 있는 종래의 문헌으로는, 한국등록특허 제10-1034592호(2011.05.12) 및 한국등록특허 제10-1042056호(2011.06.16)를 참조할 수 있다.Conventional documents containing variable mold or non-mold manufacturing techniques for forming a three-dimensional curved plate with respect to a supplied plate include Korean Patent No. 10-1034592 (2011.05.12) and Korean Patent No. 10 -1042056 (June 16, 2011).
(특허문헌 1) KR10-1034592 B(Patent Document 1) KR10-1034592 B
(특허문헌 2) KR10-1042056 B(Patent Document 2) KR10-1042056 B
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 가변 금형을 이루는 냉각 노즐과 가압 펀치를 일체화하여 만들어진 다수의 성형 모듈을 이용하여 열간 성형 및 냉각 공정을 동시에 연속적으로 수행하는 구조를 통해 제품의 성형에 요구되는 최소한의 성형 모듈 만을 가압용으로 배열하고 잔여분의 성형 모듈은 냉각 모듈로 활용하는 열간 다점 성형 금형 장치를 제공하는 것이 목적이다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a mold for molding a product through a structure in which a plurality of molding modules made by integrating a cooling nozzle and a pressurizing punch, In which only a minimum number of molding modules required for the molding process are arranged for pressurization and the molding module for the remaining part is used as a cooling module.
또한, 본 발명은 가변 금형 상에 배치되는 다수의 성형 모듈의 수직 방향 위치 제어를 통해 다양한 곡면 형상 성형 기능 및 균일한 냉각 기능을 융합한 가변 금형을 제공하는 것이 목적이다.It is another object of the present invention to provide a variable mold in which various curved shape forming functions and uniform cooling functions are integrated through vertical position control of a plurality of forming modules disposed on a variable mold.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 성형 모듈이 설치된 열간 다점 성형 금형 장치는, 각각 독립적으로 구동되는 복수의 성형 모듈(110); 및 상기 복수의 성형 모듈(110)이 결합되는 금형(150)을 포함하고, 상기 복수의 성형 모듈(110) 각각은, 상하로 구동하는 펀치 본체(120), 상기 펀치 본체(120) 내에 부설되는 에어 제트 노즐(130) 및 상기 펀치 본체(120) 상에 분리 가능하게 결합되는 펀치 헤드(140)를 포함하며, 상기 복수의 성형 모듈(110)은, 상기 펀치 본체(120) 상에 상기 펀치 헤드(140)가 결합된 상태로 존재하는 가압 성형 모듈 및 상기 펀치 본체(120) 상에서 상기 펀치 헤드(140)가 제거된 상태로 존재하는 냉각 성형 모듈을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a hot spindle molding die apparatus having a molding module, the hot spindle molding die apparatus comprising: a plurality of molding modules (110) independently driven; And a
상기 펀치 헤드(140)는, 반구 형상을 갖는 헤드 몸체(142) 및 상기 헤드 몸체(142)의 하단에 결합되는 헤드 돌출구(144)를 포함하고, 상기 펀치 헤드(140)는 상기 헤드 돌출구(144)를 통해 상기 펀치 본체(120) 상에 분리 가능하게 결합되는 동시에 상기 에어 제트 노즐(130)의 토출구를 개폐한다.The
상기 금형(150)은 상부 금형 및 상기 상부 금형의 하부에 이격 배치된 상태의 하부 금형을 포함하고, 상기 복수의 성형 모듈(110)은 상기 상부 및 하부 금형 상에 대칭적으로 배치된 상태이다.The
상기 가압 성형 모듈의 배치 형태는 방사형 타입, 그리드(격자) 타입 및 체크 패턴 타입 중 어느 하나이다.The arrangement of the pressure forming module is either a radial type, a grid (grid) type or a check pattern type.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 다점 성형 방법은, 각각 독립적으로 구동되는 복수의 성형 모듈(110)이 배치된 상하 금형 사이로 알루미늄 판재를 공급하는 단계; 상기 알루미늄 판재의 상하부에 배치된 가압 성형 모듈을 작동하여 복수의 펀치 헤드(140)의 상하 높낮이를 조절하여 상기 알루미늄 판재 상에 곡면을 형성하는 단계; 및 상기 냉각 성형 모듈 내에 부설된 에어 제트 노즐(130)을 통해 열간 성형 중인 알루미늄 판재의 상하면 상으로 냉각 공기를 균일하게 공급하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a multi-point molding method comprising: supplying an aluminum plate between upper and lower molds in which a plurality of independently driven molding modules are disposed; Forming a curved surface on the aluminum plate by adjusting a vertical height of the plurality of punch heads (140) by operating a pressure forming module disposed on upper and lower portions of the aluminum plate; And uniformly supplying the cooling air onto the upper and lower surfaces of the aluminum plate being hot formed through the
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 성형 모듈이 설치된 열간 다점 성형 금형 장치는 제품의 성형에 요구되는 최소한의 성형 모듈 만을 가압용으로 배열하고, 가압 펀치가 제거된 상태의 잔여분의 성형 모듈을 냉각 모듈로 활용하는 것으로서, 가압 성형 모듈을 이루는 복수의 펀치 헤드의 수직 방향 위치제어를 통해 다양한 곡면을 성형하게 함과 동시에 냉각 성형 모듈 내에 부설된 복수의 에어 제트 노즐을 통해 균일한 냉각을 가능하게 함으로써 성형 및 냉각 공정을 연속적으로 수행하게 한다.In the hot multi-point molding die apparatus having the molding module according to the present invention as described above, only the minimum molding module required for molding the product is arranged for pressurization, and the molding module for the remaining portion in a state in which the pressurizing punch is removed, A plurality of punch heads constituting a pressure forming module are vertically positioned to control various positions of a curved surface and a plurality of air jet nozzles provided in a cooling molding module to uniformly perform cooling, Thereby allowing the cooling process to be performed continuously.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각 노즐과 가압 펀치가 일체화된 구조의 성형 모듈을 갖는 열간 다점 성형 금형 장치의 전체적인 구조를 보이는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각 노즐과 가압 펀치가 일체화된 구조의 성형 모듈을 갖는 열간 다점 성형 금형 장치의 전체적인 구조를 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 열간 다점 성형 금형 장치를 구성하는 성형 모듈의 기본적인 구성을 보인다.
도 4는 본 발명에 따른 열간 다점 성형 금형 장치를 구성하는 성형 모듈 중 일부는 펀칭 기능을 수행하고, 다른 일부는 냉각 기능을 수행하는 과정을 보인다.
도 5는 알루미늄 판재의 상하면 상으로 에어 제트 노즐을 통해 냉각 공기를 공급하는 상태를 보인다.
도 6은 본 발명에 따른 열간 다점 성형 금형 장치의 다양한 배치를 보인다.
도 7은 열간 다점 성형 금형 장치를 이루는 복수의 성형 모듈들 간의 처짐 분포를 판단하는 과정을 보인다.
도 8은 펀치 배열 거리 및 목적 곡률에 따른 최대 형상 오차 곡선을 보이는 그래프이다.
도 9는 열간 다점 성형 금형 장치를 이루는 복수의 성형 모듈들이 알루미늄 후판 상에 접촉하는 위치를 설계하는 방안을 보인다.1 is a view showing the overall structure of a hot sprinkle molding die apparatus having a molding module having a structure in which a cooling nozzle and a pressurizing punch are integrated according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the overall structure of a hot sprinkle molding die apparatus having a molding module having a structure in which a cooling nozzle and a pressurizing punch are integrated according to another embodiment of the present invention.
3 shows a basic configuration of a molding module constituting a hot spindle molding die apparatus according to the present invention.
FIG. 4 shows a process in which a part of the molding modules constituting the hot spindle molding die apparatus according to the present invention performs a punching function and the other part performs a cooling function.
5 shows a state in which cooling air is supplied to the upper and lower surfaces of an aluminum plate through an air jet nozzle.
6 shows various arrangements of a hot spindle molding die apparatus according to the present invention.
FIG. 7 illustrates a process of determining a deflection distribution between a plurality of molding modules constituting a hot multipoint molding die apparatus.
8 is a graph showing a maximum shape error curve according to a punch arrangement distance and a target curvature.
FIG. 9 shows a method of designing a position where a plurality of molding modules constituting a hot spindle molding die apparatus make contact with an aluminum plate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be " connected, " " coupled, " or " connected. &Quot;
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 열간 다점 성형 금형 장치의 구조 및 기능을 설명한다.Hereinafter, the structure and function of a hot spindle molding die apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.
본 발명에 따른 열간 다점 성형 금형 장치(100)는 각각 독립적으로 구동되는 복수의 성형 모듈(110) 및 상기 복수의 성형 모듈(110)이 결합되는 금형(150)을 포함한다. 금형(150)은 상부 금형 및 상기 상부 금형의 하부에 이격 배치된 상태의 하부 금형을 포함한다.The hot spindle
복수의 성형 모듈(110)은 상부 금형 내지 하부 금형의 내부면 상에서 가로 및 세로 방향을 따라 복수개가 인접한 상태에서 배열되는 구성일 수 있다. The plurality of
도 1을 참조하면, 열간 다점 성형 금형 장치(100)를 구성하는 복수의 성형 모듈(110)이 상하부 상에 대칭적으로 배치된 상태를 보인다. 구체적으로, 복수의 성형 모듈(110)이 상하부 금형 상에 각각 7×7 배열로 배치된 것을 보인다. Referring to FIG. 1, a plurality of
도 2를 참조하면, 복수의 성형 모듈(110) 각각의 형상은 전체적으로 직육면체 타입을 갖는 것일 수 있다.Referring to FIG. 2, each of the plurality of
복수의 성형 모듈(110)은 각각 상하로 구동하는 펀치 본체(120), 펀치 본체(120) 내에 부설되는 에어 제트 노즐(130), 및 상기 펀치 본체(120) 상에 분리 가능하게 결합되는 펀치 헤드(140)를 포함한다.The plurality of forming
펀치 헤드(140)는 반구 형상을 갖는 헤드 몸체(142) 및 헤드 몸체(142)의 하단에 결합되는 헤드 돌출구(144)를 포함한다.The
본 발명은 열간 다점 성형 금형 장치(100) 사이로 공급된 알루미늄 판재에 대하여, 알루미늄 판재의 상하부에 배치된 복수개의 펀치 본체(120)의 수직 방향 위치 제어를 통해 상기 알루미늄 판재에 대한 다양한 곡면 형상의 성형을 가능하게 한다.According to the present invention, various curved shapes are formed on the aluminum plate through the control of the vertical position of a plurality of punch bodies (120) arranged on the upper and lower portions of the aluminum plate, with respect to the aluminum plate supplied between the hot multipoint forming die apparatuses .
또한, 펀치 본체(120)의 내부 상에 일체화된 상태의 에어 제트 노즐(130)을 통해 복수의 성형 모듈(110) 상에 놓여진 알루미늄 판재에 대한 성형과 냉각 공정을 연속적으로 수행하게 한다.In addition, through the
즉, 본 발명의 성형 모듈(110)을 이루는 펀치 헤드(140)는 펀치 본체(120)의 끝단 상에 분리 가능하게 결합된 상태를 유지하는바, 복수의 성형 모듈(110)은 펀치 본체(120) 상에 펀치 헤드(140)가 결합된 상태로 존재하거나 또는 펀치 본체(120) 상에서 펀치 헤드(140)가 제거된 상태로 존재하는 형태일 수 있다.That is, the
이를 통해, 복수의 성형 모듈(110)은 펀치 본체(120) 상에 펀치 헤드(140)가 결합된 상태로 존재하는 가압 성형 모듈 및 펀치 본체(120) 상에서 펀치 헤드(140)가 제거된 상태로 존재하는 냉각 성형 모듈을 포함할 수 있다.A plurality of forming
도 3을 참조하면 열간 다점 성형 금형 장치(100)를 구성하는 복수의 성형 모듈(110)이 상하부 상에 대칭적으로 배치된 상태를 보인다. 구체적으로, 펀치 본체(120) 상에 펀치 헤드(140)가 결합된 상태로 존재하는 가압 성형 모듈을 전체적으로 열간 다점 성형 금형 장치(100)의 가장자리를 따라 배치하는 것과 동시에 펀치 헤드(140)가 제거된 상태로 존재하는 냉각 성형 모듈을 가압 성형 모듈의 내측 상에 배치시키는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, a plurality of
상기 상태에서, 열간 다점 성형 금형 장치(100)로 공급되는 알루미늄 판재에 대한 곡면 성형 공정을 보면 다음과 같다. 열간 다점 성형 금형 장치(100)의 가장자리를 따라 상하부에 배치되는 복수의 가압 성형 모듈을 각각 독립적으로 구동하게 하여 알루미늄 판재를 가압하는 펀치 헤드(140)의 높이를 상이하게 한다. 이를 통해, 공급된 알루미늄 판재에 대한 곡면 성형이 가능하다. 또한, 복수의 냉각 성형 모듈을 각각 독립적으로 구동하게 하여 알루미늄 판재를 냉각하게 한다. 즉, 냉각 성형 모듈을 구성하는 펀치 본체(120)의 내부 상에 배치된 에어 제트 노즐(130)을 통해 냉각 공기를 알루미늄 판재 상으로 성형과 동시에 공급하게 한다.In this state, the curved surface forming process for the aluminum plate to be supplied to the hot spindle
도 4를 참조하면, 성형을 요하는 알루미늄 판재의 상하부를 따라 복수의 성형 모듈(110)이 좌우를 따라 일렬로 배치된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that a plurality of
알루미늄 판재의 가장자리 부위 상에 펀치 헤드(140)가 결합된 상태로 존재하는 성형 모듈(110)이 각각 2개씩 배치되는 것을 제외하고는 펀치 헤드(140)가 결합된 성형 모듈(110) 및 펀치 헤드(140)가 제거된 성형 모듈(110)가 교대로 배치된 것을 보인다.The forming
상기 상태에서의 작동을 보면, 펀치 헤드(140)가 결합된 성형 모듈(110)을 통해 알루미늄 판재에 열간 상태에서 직접적으로 가압을 행한 상태와 동시에, 펀치 헤드(140)가 제거된 성형 모듈(110)에 내장된 에어 제트 노즐(130)을 통하여 고압으로 냉각용 에어를 공급한다. 이를 통해, 공급된 알루미늄 판재 상에 다양한 곡면을 성형할 수 있는 것과 동시에 균일한 냉각을 가능하게 한다.In this state, when the
도 5 상에서는 펀치 헤드(140)가 결합된 성형 모듈(110)을 통해 구부러진 상태의 알루미늄 판재의 상하면 상으로 에어 제트 노즐(130)을 통하여 냉각 공기를 공급하여 냉각을 수행하는 상태를 보인다.5, the cooling air is supplied to the upper and lower surfaces of the bent aluminum plate through the forming
도 6을 참조하면, 펀치 배열에 따른 가변 금형 성형성 평가를 위하여 열간 다점 성형 금형 장치의 다양한 배치를 보인다.Referring to FIG. 6, various arrangements of a hot spindle molding die apparatus are shown for evaluation of moldability of the variable mold according to the punch arrangement.
배치 형태는 좌측으로부터 각각 방사형 타입, 그리드(격자) 타입 및 체크 패턴 타입 등으로 구별된다. 한편, 금형을 전부 채우는 타입으로도 구성할 수 있다.The arrangement form is distinguished from the left by a radial type, a grid (lattice) type and a check pattern type. On the other hand, it can also be configured as a type that fills the entire mold.
배열 설계를 하는 과정에서 치수 정밀도 및 냉각 효율을 고려한다. 최대 형상 오차를 만족하는 펀치 간격으로 배열 설계시에 배열 조건에 따라 치수 정밀도 및 냉각 효율이 달라진다.Consider the dimensional accuracy and cooling efficiency during array design. Dimensional accuracy and cooling efficiency are different according to the arrangement conditions when designing the punches with the punch interval satisfying the maximum shape error.
본 발명에 따른 열간 다점 성형 금형 장치는 펀치 헤드가 결합된 성형 모듈에 대하여 수직 방향을 따라 독립적 제어를 가능하게 하는 가변 곡면 금형(Variable Curved-Surface Die)을 제공하는 것이다.The present invention provides a variable curved-surface die capable of independently controlling a forming module coupled with a punch head along a vertical direction.
또한, 가변 곡면 금형을 이루는 상부 금형과 하부 금형은 수직 타입 및 교차 타입 조건으로도 배열이 가능할 수 있다.In addition, the upper mold and the lower mold constituting the variable curved mold may be arranged in a vertical type or an intersect type condition.
도 7을 참조하면, 열간 다점 성형 금형 장치를 이루는 복수의 성형 모듈 간의 처짐 분포를 판단하는 과정을 보인다.Referring to FIG. 7, a deflection distribution between a plurality of molding modules constituting a hot spindle molding die apparatus is determined.
본 발명에 따른 열간 다점 성형 금형 장치를 이용하여 열간 성형공정을 위한 가변 곡면 금형 설계에서는 펀치 배열 거리(Punch arrangement distance)를 고려한다. 펀치 사이의 처짐 분포를 예측하기 위해 4 corner 조건으로 수정한 것이다.The punch arrangement distance is considered in the variable curved mold design for the hot forming process using the hot multi-point molding die apparatus according to the present invention. To predict the deflection distribution between the punches, it is modified to 4 corner condition.
본 발명에서는 하기의 수식 (1)과 같이 Navier's solution for 4 edge simply supported plates를 이용한다. In the present invention, Navier's solution for 4 edge simply supported plates is used as shown in the following equation (1).
....수식 (1) (1)
구체적으로는, 복수의 성형 모듈을 이루는 펀치 헤드들 사이의 처짐 분포를 예측하기 위해서는 4 Corner simply supported 조건이 요구된다.Specifically, the 4 Corner simply supported condition is required to predict the deflection distribution between punch heads constituting a plurality of forming modules.
중첩의 원리에 의해 코너 단순지지 처짐량 w0는 각 X축 및 Y축 단순지지 처짐량 w1, w2의 합과 같다. 구체적인 수식은 하기의 수식 (2) 내지 (4)와 같다.Due to the principle of superposition, the deflection amount w 0 of the corner simple support is equal to the sum of the simple support deflection amounts w 1 and w 2 of the respective X and Y axes. The concrete expressions are as shown in the following formulas (2) to (4).
....수식 (2) (2)
....수식 (3) (3)
....수식 (4) (4)
한편, 도 8은 펀치 배열 거리 및 목적 곡률에 따른 최대 형상 오차 곡선을 보이는 그래프를 도시한다.8 is a graph showing a maximum shape error curve according to the punch arrangement distance and the target curvature.
도 9를 참조하면, 열간 다점 성형 금형 장치를 이루는 복수의 성형 모듈이 알루미늄 후판 상에 접촉하는 위치를 설계하는 방안을 보인다.Referring to FIG. 9, there is shown a method of designing a position where a plurality of molding modules constituting a hot multi-point molding die apparatus make contact with an aluminum back plate.
알루미늄 판재에 접촉하는 펀치 헤드의 접촉 지점은 목적 곡률의 형상 및 위치에 따라 변하게 된다. 즉, 목적 곡률의 형상 및 위치에 따른 펀치 헤드의 접촉 지점 위치를 예측하여 펀치 높이를 설계한다.The point of contact of the punch head contacting the aluminum plate material changes depending on the shape and position of the target curvature. That is, the punch height is designed by predicting the position of the contact point of the punch head according to the shape and position of the target curvature.
목적 곡률(Target curvature)을 R0 로 설정하고 펀치 헤드의 반경(Rp)로 설정하는 경우에, 펀치 헤드의 접촉 지점에서 오프셋되는 지점의 곡률 반경은 R0-Rp 로 설정된다.When the target curvature is set to R 0 and set to the radius (R p ) of the punch head, the radius of curvature of the point offset at the contact point of the punch head is set to R 0 -R p .
구체적인 수식은 하기의 수식 (5) 내지 (7)와 같다.The concrete expressions are expressed by the following expressions (5) to (7).
....수식 (5) (5)
....수식 (6) (6)
....수식 (7) (7)
이상, 도 1 내지 도 8을 다시 참조하여 본 발명의 실시예에 따라 열간 다점 성형 방법을 설명한다.The hot multi-point molding method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 8 again.
본 발명에 따라 열간 다점 성형 금형 장치(100)를 이용한 열간 다점 성형 방법은 각각 독립적으로 구동되는 복수의 성형 모듈(110)을 이용하여 공급된 금속 판재에 대한 자유 곡면 성형을 가능하게 한다.The hot multi-point molding method using the hot multi-point molding die
공급된 금속 판재에 대한 구체적인 열간 다점 성형 공정은 다음과 같다.The specific hot multi-point forming process for the supplied metal sheet is as follows.
먼저, 각각 독립적으로 구동되는 복수의 성형 모듈(110)이 배치된 상하 금형 사이로 알루미늄 판재를 공급한다.First, an aluminum plate material is supplied between upper and lower molds in which a plurality of
상기 상태에서, 알루미늄 판재의 상하부에 배치된 가압 성형 모듈을 작동하여 복수의 펀치 헤드(140)의 상하 높낮이를 조절함으로써 알루미늄 판재 상에 곡면을 형성하게 한다. In this state, the press forming module disposed on the upper and lower portions of the aluminum plate material is operated to adjust the vertical positions of the plurality of punch heads 140, thereby forming a curved surface on the aluminum plate material.
한편, 상기의 가압 성형 모듈을 이용한 곡면 형성 과정과 동시에 냉각 성형 모듈 내에 부설된 에어 제트 노즐(130)을 통해 열간 성형 중이 알루미늄 판재의 상하면 상으로 냉각 공기를 균일하게 공급한다.Meanwhile, the cooling air is uniformly supplied to the upper and lower surfaces of the aluminum plate during hot forming through the
상기와 같이, 본 발명은 가압 성형 모듈을 이루는 복수의 펀치 헤드(140)의 수직 방향 위치제어를 통해 다양한 곡면을 성형하게 함과 동시에 냉각 성형 모듈 내에 부설된 복수의 에어 제트 노즐(130)을 통해 균일한 냉각을 가능하게 함으로써 성형 및 냉각 공정을 연속적으로 수행하게 한다. 즉, 공급된 알루미늄 판재의 제품 성형에 요구되는 최소한의 가압 성형 모듈 만을 배치한 상태에서, 가압 성형 모듈에서 펀치 헤드(140)가 제거된 상태의 성형 모듈을 냉각 모듈로 활용하는 방식으로 이루어진다.As described above, according to the present invention, various curved surfaces are formed through vertical position control of a plurality of punch heads 140 constituting a pressure molding module, and a plurality of
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 복수의 성형 모듈(110)이 결합되는 금형(150);을 포함하고,
상기 복수의 성형 모듈(110) 각각은,
상하로 구동하는 펀치 본체(120), 상기 펀치 본체(120) 내에 부설되는 에어 제트 노즐(130) 및 상기 펀치 본체(120) 상에 분리 가능하게 결합되는 펀치 헤드(140)를 포함하며,
상기 복수의 성형 모듈(110)은,
상기 펀치 본체(120) 상에 상기 펀치 헤드(140)가 결합된 상태로 존재하는 가압 성형 모듈 및 상기 펀치 본체(120) 상에서 상기 펀치 헤드(140)가 제거된 상태로 존재하는 냉각 성형 모듈을 포함하는,
열간 다점 성형 금형 장치.
A plurality of molding modules (110) driven independently of each other; And
And a mold 150 to which the plurality of molding modules 110 are coupled,
Each of the plurality of molding modules (110)
An air jet nozzle 130 installed in the punch body 120 and a punch head 140 detachably coupled to the punch body 120,
The plurality of molding modules (110)
A press forming module in which the punch head 140 is coupled to the punch body 120 and a cooling forming module in which the punch head 140 is removed from the punch body 120 doing,
Hot multi - point molding die device.
상기 펀치 헤드(140)는,
반구 형상을 갖는 헤드 몸체(142) 및 상기 헤드 몸체(142)의 하단에 결합되는 헤드 돌출구(144)를 포함하고, 상기 펀치 헤드(140)는 상기 헤드 돌출구(144)를 통해 상기 펀치 본체(120) 상에 분리 가능하게 결합되는 동시에 상기 에어 제트 노즐(130)의 토출구를 개폐하는,
열간 다점 성형 금형 장치.
The method according to claim 1,
The punch head (140)
And a head protrusion 144 coupled to a lower end of the head body 142. The punch head 140 is connected to the punch body 120 through the head protrusion 144, And an opening of the air jet nozzle 130 is opened and closed,
Hot multi - point molding die device.
상기 금형(150)은 상부 금형 및 상기 상부 금형의 하부에 이격 배치된 상태의 하부 금형을 포함하고, 상기 복수의 성형 모듈(110)은 상기 상부 및 하부 금형 상에 대칭적으로 배치된 상태인,
열간 다점 성형 금형 장치.
3. The method of claim 2,
The mold 150 includes an upper mold and a lower mold spaced apart from the lower portion of the upper mold. The plurality of molding modules 110 are symmetrically disposed on the upper and lower molds,
Hot multi - point molding die device.
상기 가압 성형 모듈의 배치 형태는 방사형 타입 및 체크 패턴 타입 중 어느 하나인,
열간 다점 성형 금형 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the arrangement of the pressure forming module is one of a radial type and a check pattern type,
Hot multi - point molding die device.
각각 독립적으로 구동되는 복수의 성형 모듈(110)이 배치된 상하 금형 사이로 알루미늄 판재를 공급하는 단계;
상기 알루미늄 판재의 상하부에 배치된 가압 성형 모듈을 작동하여 복수의 펀치 헤드(140)의 상하 높낮이를 조절하여 상기 알루미늄 판재 상에 곡면을 형성하는 단계; 및
상기 냉각 성형 모듈 내에 부설된 에어 제트 노즐(130)을 통해 열간 성형 중인 알루미늄 판재의 상하면 상으로 냉각 공기를 균일하게 공급하는 단계;를 포함하는
열간 다점 성형 방법.A method of forming a hot multi-point molding using the hot multi-point molding die apparatus according to claim 1,
Supplying an aluminum plate between the upper and lower molds in which a plurality of molding modules 110 are independently driven;
Forming a curved surface on the aluminum plate by adjusting a vertical height of the plurality of punch heads (140) by operating a pressure forming module disposed on upper and lower portions of the aluminum plate; And
And uniformly supplying the cooling air onto the upper and lower surfaces of the aluminum sheet material being hot formed through the air jet nozzle 130 installed in the cooling forming module
Hot spots forming method.
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