KR102093900B1 - 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형 - Google Patents

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박수완
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주식회사 신영
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Abstract

본 발명은 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형에 관한 것이다. 펀치는 상면에 알루미늄 판재를 얹어서 지지하는 것으로, 제품 부분의 하면 형상을 성형하는 펀치측 제품 성형면과, 펀치측 제품 성형면의 외곽에 배치되어 비제품 부분의 하면 형상을 성형하는 펀치측 비제품 성형면으로 이루어진 성형면을 구비한다. 다이는 펀치의 상측에 배치되어 펀치와 형합 또는 형분리되며 펀치와 형합시 알루미늄 판재를 제품 부분과 비제품 부분을 갖는 성형품으로 성형하는 것으로, 제품 부분의 상면 형상을 성형하는 다이측 제품 성형면과, 다이측 제품 성형면의 외곽에 배치되어 비제품 부분의 상면 형상을 성형하는 다이측 비제품 성형면으로 이루어진 성형면을 구비한다. 에어벤트부는 펀치와 다이의 형합시 다이와 알루미늄 판재 사이의 공기를 배출하도록 다이에 형성된 다이측 에어벤트홀들과, 펀치와 다이의 형합시 펀치와 알루미늄 판재 사이의 공기를 배출하도록 펀치에 형성된 펀치측 에어벤트홀들을 구비한다.

Description

알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형{Drawing mold for forming aluminum vehicle body part}
본 발명은 펜더(fender) 등과 같은 차체부품을 제조하는 기술과 관련된다.
종래의 자동차 산업에서는 스틸(steel)의 사용빈도가 높았으나, 환경 및 연비에 대한 관심이 증대됨에 따라 차량의 경량화를 위한 신소재 적용이 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 비철금속인 알루미늄(aluminum)을 적용한 차체부품을 제조함으로써 자동차 차체 경량화를 확보하고자 하는 노력이 있어 왔다.
일반적으로, 알루미늄 판재의 상온 성형성은 스틸의 상온 성형성과 대비하여 열위에 있기 때문에 프레스 성형을 통한 제품 형상 및 치수 정도 확보에 많은 어려움이 있다. 따라서, 알루미늄 판재의 프레스 성형시에는 알루미늄의 성형한계를 파악하고, 적절한 금형 설계 및 알루미늄에 적합한 성형 기술의 적용이 매우 중요하다.
일반적인 드로잉 성형은 금형면과 피성형 판재 사이에 공기의 압력에 의한 에어포켓(air pocket)이 형성되며, 이 에어포켓에 의해 제품 표면에 요철이 발생되어 제품 형상 재현성을 확보하는데 어려움이 있다.
본 발명의 과제는 제품 형상 재현성을 확보하는데 유리할 수 있는 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형은 펀치와, 다이, 및 에어벤트부(air vent part)를 포함한다. 펀치는 상면에 알루미늄 판재를 얹어서 지지하는 것으로, 제품 부분의 하면 형상을 성형하는 펀치측 제품 성형면과, 펀치측 제품 성형면의 외곽에 배치되어 비제품 부분의 하면 형상을 성형하는 펀치측 비제품 성형면으로 이루어진 성형면을 구비한다. 다이는 펀치의 상측에 배치되어 펀치와 형합 또는 형분리되며 펀치와 형합시 알루미늄 판재를 제품 부분과 비제품 부분을 갖는 성형품으로 성형하는 것으로, 제품 부분의 상면 형상을 성형하는 다이측 제품 성형면과, 다이측 제품 성형면의 외곽에 배치되어 비제품 부분의 상면 형상을 성형하는 다이측 비제품 성형면으로 이루어진 성형면을 구비한다. 에어벤트부는 펀치와 다이의 형합시 다이와 알루미늄 판재 사이의 공기를 배출하도록 다이에 형성된 다이측 에어벤트홀들과, 펀치와 다이의 형합시 펀치와 알루미늄 판재 사이의 공기를 배출하도록 펀치에 형성된 펀치측 에어벤트홀들을 구비한다.
여기서, 다이측 에어벤트홀들은 다이측 비제품 성형면에 배치될 수 있으며, 펀치측 에어벤트홀들은 펀치의 성형면에 성형각이 상대적으로 크게 변하는 구간을 따라 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 알루미늄 판재의 성형을 위한 펀치와 다이의 형합시 발생되는 에어포켓을 에어벤트부에 의해 제거할 수 있으므로, 에어포켓으로 인한 제품 표면의 요철 발생을 방지하여 제품 형상 재현성을 확보하는데 유리할 수 있고, 알루미늄 판재의 상온 성형성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형에 대한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 펀치와 다이의 각 성형면을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 성형품에 대한 평면도이다.
도 4 및 도 5는 에어벤트부의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 펀치측 에어벤트홀의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형에 대한 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 펀치와 다이의 각 성형면을 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 성형품에 대한 평면도이다. 도 4 및 도 5는 에어벤트부의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 펀치측 에어벤트홀의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형(100)은 펀치(110)와, 다이(120), 및 에어벤트부(140)를 포함한다.
펀치(110)는 상면에 알루미늄 판재(1)를 얹어서 지지한다. 펀치(110)는 다이(120)와의 사이에 알루미늄 판재(1)를 공급받는다. 펀치(110)는 펀치측 제품 성형면(111a)과 펀치측 비제품 성형면(111b)으로 이루어진 성형면(111)을 구비한다.
펀치측 제품 성형면(111a)은 제품 부분(10a)의 하면 형상을 성형한다. 제품 부분(10a)은 펀치(110)와 다이(120)에 의해 성형된 성형품(10)에서 차체부품에 해당하는 부분이다. 차체부품은 알루미늄으로 제조되어 차체에 적용되는 펜더 등에 해당할 수 있다.
펀치측 비제품 성형면(111b)은 펀치측 제품 성형면(111a)의 외곽에 배치되어 비제품 부분(10b)의 하면 형상을 성형한다. 비제품 부분(10b)은 성형품(10)에서 제품 부분(10a)으로부터 트리밍 장치 등에 의해 절단되어 제거되는 부분이다. 따라서, 성형품(10)은 제품 부분(10a)으로부터 비제품 부분(10b)이 제거되어 제품 부분(10a)의 외관이 다듬어짐으로써, 차체부품으로 만들어질 수 있다.
다이(120)는 펀치(110)의 상측에 배치되어 펀치(110)와 형합 또는 형분리된다. 다이(120)는 펀치(110)에 대해 승강 동작할 수 있다. 이 경우, 다이(120)는 유압식 또는 기계식 프레스장치의 가동 프레임(미도시)에 다이 프레임을 매개로 연결되어, 가동 프레임이 승강 동작할 때, 가동 프레임과 함께 승강 동작할 수 있다.
다이(120)는 펀치(110)와 형합시 알루미늄 판재(1)를 제품 부분(10a)과 비제품 부분(10b)을 갖는 성형품(10)으로 성형한다. 다이(120)는 다이측 제품 성형면(121a)과 다이측 비제품 성형면(121b)으로 이루어진 성형면(121)을 구비한다.
다이측 제품 성형면(121a)은 제품 부분(10a)의 상면 형상을 성형한다. 즉, 다이측 제품 성형면(121a)은 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 펀치측 제품 성형면(111a)과 함께 성형품(10)의 제품 부분(10a)을 성형한다.
다이측 비제품 성형면(121b)은 다이측 제품 성형면(121a)의 외곽에 배치되어 비제품 부분(10b)의 상면 형상을 성형한다. 즉, 다이측 비제품 성형면(121b)은 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 펀치측 비제품 성형면(111b)과 함께 성형품(10)의 비제품 부분(10b)을 성형한다.
블랭크 홀더(130)는 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 펀치(110)의 상면에 얹어진 알루미늄 판재(1)를 규제하도록 펀치(110)와 다이(120)의 주변에 배치될 수 있다. 블랭크 홀더(130)는 제1 블랭크 홀더(131)와, 제2 블랭크 홀더(132)를 포함할 수 있다.
제1 블랭크 홀더(131)는 펀치(110)의 주변에 배치되어 쿠션수단(133)에 의해 지지될 수 있다. 쿠션수단(133)은 가스 스프링 등으로 이루어져, 제1 블랭크 홀더(131)를 일정 압력으로 지지할 수 있다. 제2 블랭크 홀더(132)는 다이(120)의 주변에 배치되어 다이(120)에 고정될 수 있다. 이러한 제1,2 블랭크 홀더(131, 132)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
다이(120)가 펀치(110)에 대해 형분리되어 있을 때, 제1 블랭크 홀더(131)는 쿠션수단(133)에 의해 펀치(110)보다 높게 들어올려진 상태로 지지되며, 제2 블랭크 홀더(132)는 제1 블랭크 홀더(131)로부터 상방으로 이격되어 배치된다. 이 상태에서, 알루미늄 판재(1)가 제1 블랭크 홀더(131)의 상면에 얹어진다. 이후, 다이(120)가 하강하여 펀치(110)와 형합되어 알루미늄 판재(1)를 성형한다. 이때, 제2 블랭크 홀더(132)는 다이(120)의 하강에 의해 제1 블랭크 홀더(131)와 함께 알루미늄 판재(1)를 잡은 상태로 하강하게 되므로, 알루미늄 판재(1)를 규제한 상태로 성형시킬 수 있게 된다.
에어벤트부(140)는 다이측 에어벤트홀(141)들과, 펀치측 에어벤트홀(142)들을 구비한다. 다이측 에어벤트홀(141)들은 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 다이(120)와 알루미늄 판재(1) 사이의 공기를 배출하도록 다이(120)에 형성된다. 따라서, 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 다이(120)의 성형면(121)과 알루미늄 판재(1) 사이에 에어포켓이 형성되는 경우, 다이측 에어벤트홀(141)들은 에어포켓을 이루고 있는 공기를 외부로 배출함으로써, 에어포켓을 제거할 수 있게 한다.
다이측 에어벤트홀(141)들은 다이측 비제품 성형면(121b)에 배치될 수 있다. 성형품(10)의 표면에는 다이측 에어벤트홀(141)을 통해 배출되는 공기 배출압에 의해 다이측 에어벤트홀(141)의 주변 부위로 인해 찍힘 자국이 발생될 수 있는데, 다이측 에어벤트홀(141)들이 다이측 비제품 성형면(121b)에 배치되면, 다이측 에어벤트홀(141)들에 의한 찍힘 자국이 성형품(10)의 비제품 부분(10b) 표면에 발생될 수 있다.
이와 같이, 비제품 부분(10b)에 찍힘 자국이 발생되더라도, 찍힘 자국이 있는 비제품 부분(10b)은 제품 부분(10a)으로부터 제거되므로, 비제품 부분(10b)이 제거된 제품 부분(10a), 즉 차체부품의 표면에는 다이측 에어벤트홀(141)에 의한 찍힘 자국이 전혀 남지 않게 된다.
다이측 에어벤트홀(141)들은 다이(120)에 상하로 각각 관통되어 형성될 수 있다. 다이측 에어벤트홀(141)들은 모두 동일한 지름을 가질 수 있다. 다이측 에어벤트홀(141)의 지름은 5~7mm의 범위, 바람직하게는 6mm로 설정될 수 있다. 다이측 에어벤트홀(141)들은 다이(120)의 성형면(121)과 알루미늄 판재(1) 사이에 형성되는 에어포켓을 효과적으로 제거하기 위해 적재적소에 배치될 수 있다.
펀치측 에어벤트홀(142)들은 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 펀치(110)와 알루미늄 판재(1) 사이의 공기를 배출하도록 펀치(110)에 형성된다. 따라서, 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 펀치(110)의 성형면(111)과 알루미늄 판재(1) 사이에 에어포켓이 형성되는 경우, 펀치측 에어벤트홀(142)들은 에어포켓을 이루고 있는 공기를 외부로 배출함으로써, 에어포켓을 제거할 수 있게 한다.
펀치측 에어벤트홀(142)들은 펀치(110)의 성형면(111)에 성형각이 상대적으로 크게 변하는 구간을 따라 배치될 수 있다. 즉, 펀치측 에어벤트홀(142)들은 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 상대적으로 큰 각도로 절곡되는 알루미늄 판재(1)의 절곡 부위에 대응되도록 배치될 수 있다.
따라서, 펀치측 에어벤트홀(142)들은 해당 구간에 공기를 배출하는 역할과 더불어, 해당 구간에 발생되는 배출 압력에 의해 알루미늄 판재(1)가 펀치(110)의 성형면(111)에 최대한 밀착되도록 돕는 역할을 할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 알루미늄 판재(1) 성형시, 펀치측 에어벤트홀(142)들의 적용 구간에 성형 힘(forming force)과 공기 배출압이 동시 작용하므로, 알루미늄 판재(1)의 성형성을 더욱 개선할 수 있다. 펀치측 에어벤트홀(142)의 개수는 전술한 기능을 수행하는 범주에서 적절하게 설정될 수 있다.
펀치측 에어벤트홀(142)들은 펀치(110)에 상하로 각각 관통되어 형성될 수 있다. 펀치측 비제품 성형면(111b)과 펀치측 제품 성형면(111a)에 성형각이 상대적으로 크게 변하는 구간이 있는 경우, 펀치측 에어벤트홀(142)들은 펀치측 비제품 성형면(111b)에 형성된 제1 펀치측 에어벤트홀(142a)들과, 펀치측 제품 성형면(111a)에 형성된 제2 펀치측 에어벤트홀(142b)들을 포함할 수 있다.
제1 펀치측 에어벤트홀(142a)들은 모두 동일한 지름을 가질 수 있다. 제1 펀치측 에어벤트홀(142a)의 지름은 5~7mm의 범위, 바람직하게는 6mm로 설정될 수 있다. 성형품(10)의 비제품 부분(10b)에 제1 펀치측 에어벤트홀(142a)의 공기 배출압에 의해 찍힘 자국이 발생되더라도, 찍힘 자국이 있는 비제품 부분(10b)은 제품 부분(10a)으로부터 제거되므로, 비제품 부분(10b)이 제거된 제품 부분(10a), 즉 차체부품의 표면에는 제1 펀치측 에어벤트홀(142a)에 의한 찍힘 자국이 전혀 남지 않게 된다. 제1 펀치측 에어벤트홀(142a)들은 다이측 에어벤트홀(141)들과 엇갈리게 배치되어, 비제품 부분(10b)에 가해지는 공기 배출압이 분산되도록 할 수 있다.
제2 펀치측 에어벤트홀(142b)들은 모두 동일한 지름을 가질 수 있다. 제2 펀치측 에어벤트홀(142b)의 지름은 3~5mm의 범위, 바람직하게는 4mm로 설정될 수 있다. 제2 펀치측 에어벤트홀(142b)은 제1 펀치측 에어벤트홀(142a)보다 작은 지름을 가짐으로써, 성형품(10)의 제품 부분(10a)에 제2 펀치측 에어벤트홀(142b)의 공기 배출압에 의한 찍힘 자국을 최소화할 수 있다.
게다가, 성형품(10)의 제품 부분(10a)에 제2 펀치측 에어벤트홀(142b)에 의한 찍힘 자국이 있더라도, 펜더와 같은 차체부품이 차체에 적용된 상태에서, 제2 펀치측 에어벤트홀(142b)에 의한 찍힘 자국이 펜더의 안쪽 면에 위치되므로, 외관상 문제되지 않을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형(100)에 의하면, 알루미늄 판재(1)의 성형을 위한 펀치(110)와 다이(120)의 형합시 발생되는 에어포켓을 에어벤트부(140)에 의해 제거할 수 있으므로, 에어포켓으로 인한 제품 표면의 요철 발생을 방지하여, 제품 형상 재현성을 확보하는데 유리할 수 있고, 알루미늄 판재(1)의 상온 성형성을 개선할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1..알루미늄 판재
10..성형품
10a..제품 부분
10b..비제품 부분
100..드로잉 금형
110..펀치
111a..펀치측 제품 성형면
111b..펀치측 비제품 성형면
120..다이
121a..다이측 제품 성형면
121b..다이측 비제품 성형면
130..블랭크 홀더
140..에어벤트부
141..다이측 에어벤트홀
142..펀치측 에어벤트홀
142a..제1 펀치측 에어벤트홀
142b..제2 펀치측 에어벤트홀

Claims (2)

  1. 상면에 알루미늄 판재를 얹어서 지지하는 것으로, 제품 부분의 하면 형상을 성형하는 펀치측 제품 성형면과, 상기 펀치측 제품 성형면의 외곽에 배치되어 비제품 부분의 하면 형상을 성형하는 펀치측 비제품 성형면으로 이루어진 성형면을 구비하는 펀치;
    상기 펀치의 상측에 배치되어 상기 펀치와 형합 또는 형분리되며 상기 펀치와 형합시 알루미늄 판재를 제품 부분과 비제품 부분을 갖는 성형품으로 성형하는 것으로, 제품 부분의 상면 형상을 성형하는 다이측 제품 성형면과, 상기 다이측 제품 성형면의 외곽에 배치되어 비제품 부분의 상면 형상을 성형하는 다이측 비제품 성형면으로 이루어진 성형면을 구비하는 다이; 및
    상기 펀치와 다이의 형합시 상기 다이와 알루미늄 판재 사이의 공기를 배출하도록 상기 다이에 모두 동일한 지름으로 상하로 각각 관통되어 형성되되 상기 다이측 비제품 성형면에 배치된 다이측 에어벤트홀들과, 상기 펀치와 다이의 형합시 상기 펀치와 알루미늄 판재 사이의 공기를 배출하도록 상기 펀치에 상하로 각각 관통되어 형성되되 상기 펀치의 성형면에 성형각이 상대적으로 크게 변하는 구간을 따라 배치된 펀치측 에어벤트홀들을 구비하는 에어벤트부;를 포함하며,
    상기 펀치측 에어벤트홀들은,
    모두 동일한 지름으로 상기 펀치측 비제품 성형면에 형성되되 상기 다이측 에어벤트홀들과 엇갈리게 배치된 제1 펀치측 에어벤트홀들과,
    모두 동일한 지름을 갖되 상기 제1 펀치측 에어벤트홀들보다 작은 지름으로 상기 펀치측 제품 성형면에 형성된 제2 펀치측 에어벤트홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 차체부품 성형용 드로잉 금형.
  2. 삭제
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