KR102308688B1

KR102308688B1 - 실링기능이 향상된 하이드로포밍 성형장치

Info

Publication number: KR102308688B1
Application number: KR1020210024714A
Authority: KR
Inventors: 이정흠; 정철영; 김근영
Original assignee: 대우공업 (주)
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2021-10-05
Also published as: KR102417272B1

Abstract

본 발명은 상호 중첩된 상하부 금속판 사이로 주입되는 유체의 압력을 이용하여 상기 상하부 금속판을 원하는 형상으로 성형하는 하이드로포밍 성형장치에 관한 것으로서, 저면 일측에 상부 금속판의 성형 형상과 대응되는 상부캐비티가 형성되고, 상기 상부캐비티의 양측에 상기 상부 금속판의 양측단부를 가압하는 상부가압면이 형성된 상부금형을 포함하는 다이부 및 상기 다이부의 하부에 상하 이동가능하게 설치되되, 상기 상부캐비티와 대응되는 상면 일측에 하부 금속판의 성형 형성과 대응되는 하부캐비티가 형성되고, 상기 상부가압면과 대응되는 양측에 상기 하부 금속판의 양측단부를 가압하는 하부가압면이 형성된 하부금형을 포함하는 펀치부를 포함하되, 상기 하부금형은 상기 하부캐비티의 둘레와 대응되는 상기 하부가압면의 양측에는 길이방향을 따라 적어도 한 쌍의 하부실링비드가 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 상하부 금속판의 실링이 요구되는 영역과 대응되는 성형장치 일측에 상하부 금속판 중 어느 하나를 가압하는 실링비드를 형성함으로써, 실링을 위한 별도의 실링부재가 요구되지 않으므로 이로 인한 성형불량이 발생되지 않을 뿐 아니라 손상된 실링부재의 교체에 따른 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 실링을 위한 별도의 용접공정이 요구되지 않으므로 공정수가 감소되어 제품의 생산성이 향상될 뿐 아니라 추가적인 용접공정에 따른 제조비용을 절감할 수 있다.

Description

실링기능이 향상된 하이드로포밍 성형장치{Hydro-forming forming device having improved sealing function}

본 발명은 하이드로포밍 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호 중첩된 상하부 금속판의 실링이 요구되는 영역과 대응되는 성형장치 일측에 상하부 금속판 중 어느 하나를 가압하는 실링비드를 형성함으로써, 실링을 위한 별도의 실링부재 또는 별도의 용접공정 요구되지 않는 실링기능이 향상된 하이드로포밍 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 하이드로포밍(Hydro-forming) 공법은 금속관(metal tube)의 내부 또는 금속판(metal sheet)의 한 쪽면에 유체를 이용한 높은 압력을 가하여 원하는 형상의 제품을 성형하는 가공법으로서, 기존의 스탬핑(stamping)이나 용접(welding) 방식에 비해 공정이 간단하여 자동차 부품의 가공 제작이 많이 사용되고 있다.

최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 형합되어 캐비티(C)를 형성하는 상부다이(100) 및 하부펀치(200) 사이에 상호 중첩되는 상하부 금속판(b1, b2)을 배치하고, 상하부 금속판(b1, b2)의 양측단부를 상부다이(100) 및 하부펀치(200)의 가압면(101, 201)을 통해 지지한 상태에서 상하부 금속판(b1, b2) 사이에 형성된 공간부(S)에 고압의 유체를 주입하여 상하부 금속판(b1, b2)을 캐비티(C)와 대응되는 형상으로 성형되도록 함으로써 자동차 배기계 부품인 매니폴드(exhaust manifold) 및 다운파이프(down pipe) 등과 같은 파이프 형상의 제품을 제작하는데 활용하고 있다.

여기서, 상하부 금속판(b1, b2)은 중앙영역에 유체가 주입될 수 있는 공간부(S)가 형성되도록 가성형 공정을 수행한 후, 상부다이(100) 및 하부펀치(200) 사이에 배치된다.

한편, 위와 같은 하이드로포밍 공법은 상하부 금속판(b1, b2) 사이의 공간부(S)로 주입되는 유체의 압력이 충분하게 유지되어 성형이 원활하게 이루어질 수 있도록 상하부 금속판(b1, b2)의 양측단부 사이를 완벽하게 실링하는 것이 중요한 요소 중 하나이다.

이에, 종래에는 상부다이(100) 및 하부펀치(200)의 가압면(101, 102)에 홈을 형성하고, 이 홈에 탄성을 갖는 고무재질의 오링을 개재하여 상하부 금속판(b1, b2)이 보다 강하게 밀착되도록 함으로써, 상하부 금속판(b1, b2) 사이의 실링이 유지되도록 하였다.

그러나, 위와 같은 종래방식은 성형과정에서 캐비티(C) 방향으로 유입되는 상하부 금속판(b1, b2)의 양측단부와 오링 간의 잦은 마찰로 오링이 쉽게 손상되거나 정해진 위치에서 이탈되어 성형 불량이 발생되는 문제점이 있었다.

이에 따라 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 실링이 요구되는 상하부 금속판(b1, b2)의 양측단부에 레이저 용접부(W)를 형성하여 상하부 금속판(b1, b2)의 양측단부를 실링하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 위와 같은 방식은 실링을 위한 별도의 용접 공정이 수행됨에 따라 공정시간이 증가하여 제품의 생산성이 저하될 뿐 아니라 추가되는 용접공정에 의해 제조비용이 증가하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상하부 금속판의 실링이 요구되는 영역과 대응되는 성형장치 일측에 상하부 금속판 중 어느 하나를 가압하는 실링비드를 형성함으로써, 실링을 위한 별도의 실링부재 또는 별도의 용접공정이 요구되지 않는 실링기능이 향상된 하이드로포밍 성형장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 상호 중첩된 상하부 금속판 사이로 주입되는 유체의 압력을 이용하여 상기 상하부 금속판을 원하는 형상으로 성형하는 하이드로포밍 성형장치에 있어서, 저면 일측에 상부 금속판의 성형 형상과 대응되는 상부캐비티가 형성되고, 상기 상부캐비티의 양측에 상기 상부 금속판의 양측단부를 가압하는 상부가압면이 형성된 상부금형을 포함하는 다이부 및 상기 다이부의 하부에 상하 이동가능하게 설치되되, 상기 상부캐비티와 대응되는 상면 일측에 하부 금속판의 성형 형성과 대응되는 하부캐비티가 형성되고, 상기 상부가압면과 대응되는 양측에 상기 하부 금속판의 양측단부를 가압하는 하부가압면이 형성된 하부금형을 포함하는 펀치부를 포함하되, 상기 하부금형은 상기 하부캐비티의 둘레와 대응되는 상기 하부가압면의 양측에는 길이방향을 따라 적어도 한 쌍의 하부실링비드가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 실링기능이 향상된 하이드로포밍 성형장치가 제공된다.

여기서, 상기 상부금형은 상기 상부캐비티의 둘레와 대응되는 상부가압면의 양측에 길이방향을 따라 돌출형성되는 적어도 한 쌍의 상부실링비드를 더 포함하되. 상기 상부실링비드와 상기 하부실링비드는 교호적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기와 같은 본 발명에 의하면, 상하부 금속판의 실링이 요구되는 영역과 대응되는 성형장치 일측에 상하부 금속판 중 어느 하나를 가압하는 실링비드를 형성함으로써, 실링을 위한 별도의 실링부재가 요구되지 않으므로 이로 인한 성형불량이 발생되지 않을 뿐 아니라 손상된 실링부재의 교체에 따른 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있다.

또한, 실링을 위한 별도의 용접공정이 요구되지 않으므로 공정수가 감소되어 제품의 생산성이 향상될 뿐 아니라 추가적인 용접공정에 따른 제조비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래 하이드로포밍 성형장치를 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치의 개략도.
도 3은 도 2의 A-A' 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치의 개략도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치의 개략도이고, 도 3은 도 2의 A-A' 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치(1)는 상호 중첩된 상하부 금속판(B1, B2) 사이로 주입되는 유체의 압력을 이용하여 상하부 금속판(B1, B2)을 원하는 형상으로 성형하는 것으로서, 다이부(10), 다이부(10)의 하부에 상하 이동가능하게 설치되는 펀치부(20)를 포함한다.

설명에 앞서, 성형되는 상하부 금속판(B1, B2)은 유체의 압력을 이용하여 원하는 형상으로 성형하는 본 성형시 유체가 주입되는 공간을 확보하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 상하부 금속판(B1, B2) 사이에 유체가 주입되는 공간부(S)가 형성되도록 가성형 된 후, 상부금형(12) 및 하부금형(22) 사이에 배치된다.

다이부(10)는 저면이 개방되고 일정 폭과 길이를 가지는 박스 형상의 상부베이스(11)와, 상부베이스(11) 내부에 설치되는 상부금형(12)을 포함한다.

여기서, 상부베이스(11)는 상부금형(12)의 설치영역을 제공한다.

그리고, 상부금형(12)은 저면 중앙에 상방으로 함몰된 반구 형상의 상부캐비티(12a)가 길이방향을 따라 형성되고, 상부캐비티(12a)의 양측에 상부금속판(B1)의 양측단부를 가압하는 상부가압면(12b)이 형성된다.

펀치부(20)는 상면이 개방되고 상부베이스(11)와 대응되는 폭과 길이를 가지는 박스 형상의 하부베이스(21)와, 하부베이스(21) 내부에 설치되는 하부금형(22)을 포함한다.

여기서, 하부베이스(21)는 하부금형(22)의 설치영역을 제공함과 아울러, 상부금형(12)과 하부금형(22)의 형합시 상부베이스(12)와 결합되어 내부에 수용되는 상부금형(12) 및 하부금형(22)과 외부를 밀폐하는 역할을 한다.

또한, 하부베이스(21)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부캐비티(12a) 및 하부캐비티(22aa)와 대응되는 길이방향의 양측에 유체가 공급되는 유체주입구(21a)가 형성된다.

그리고, 하부금형(22)은 상부캐비티(12a)와 대응되는 상면 중앙에 하방으로 함몰된 반구 형상의 하부캐비티(22aa)가 길이방향을 따라 형성되고, 상부가압면(12b)과 대응되는 양측에 하부금속판(B2)의 양측단부를 가압하는 하부가압면(22ab)이 형성된다.

특히 본 발명은 하부캐비티(22aa)의 둘레와 대응되는 하부가압면(22ab)의 양측에 길이방향을 따라 한 쌍의 하부실링비드(22ba)가 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.

위와 같은 하부실링비드(22ba)는 상하부 금속판(B1, B2) 사이로 유체가 주입되는 본 성형시 하부금속판(B2)의 일측에 압입되어 하부금속판(B2)의 일측을 상부방향으로 가압함으로써, 상하부 금속판(B1, B2)의 양측단부 사이가 밀폐되도록 하는 역할을 한다.

본 실시예에서는 한 쌍의 하부실링비드(22ba)가 형성되는 것을 일 예로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 이상이 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다이부(10)와 펀치부(20)가 형합된 상태에서 유체주입수단(100)의 유체주입구(21a)를 통해 상하부 금속판(B1, B2) 사이에 형성된 공간부(S)로 고압의 유체를 주입하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 주입되는 고압의 유체 압력에 의해 상하부 금속판(B1, B2)이 상부금형(12) 및 하부금형(22)의 내면에 밀착되면서 원하는 제품의 형상으로 성형된다.

이 때, 본 발명은 상하부 금속판(B1, B2)의 양측단부가 하부실링비드(22c)에 의해 강하게 밀착되어 밀폐됨에 따라 공간부(S)로 주입되는 고압유체가 상하부 금속판(B1, B2)의 양측단부 사이로 누수되는 문제가 발생되지 않는다.

상기와 같이, 본 발명은 하부금형에 일체로 형성되는 하부실링비드를 통해 2매의 금속판 사이를 밀폐하는 방식으로 별도의 실링부재가 요구되지 않으므로 이를 교체하기 위한 유지보수 비용을 크게 절감할 수 있다

또한, 본 발명은 실링을 위한 별도의 용접공정이 요구되지 않으므로 공정수가 감소되어 제품의 생산성이 향상될 뿐 아니라 용접공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치의 개략도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하이드로포밍 성형장치(1)는 상부캐비티(12a)의 둘레와 대응되는 상부가압면(12b)의 양측에 길이방향을 따라 돌출형성되는 한 쌍의 상부실링비드(12c)가 더 형성되는 것을 특징으로 하며, 나머지 구성은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상부실링비드(12c)는 하부실링비드(22ba)와 마찬가지로 2매의 금속판(B1, B2) 사이로 유체가 공급되는 본 성형시 상부금속판(B1)의 일측에 압입되어 상부금속판(B1)의 일측을 하부방향으로 가압함으로써, 2매의 금속판(B1, B2)의 양측단부 사이를 밀폐시키는 역할을 한다.

위와 같은 상부실링비드(12c)는 하부실링비드(22ba)와 동일한 위치에 형성되는 경우, 상부실링비드(12c) 및 하부실링비드(22ba)와 대응되는 상하부 금속판(B1, B2)의 양측단부의 두께가 작아져 성형과정에서 상하부 금속판(B1, B2)의 양측단부가 절단되는 문제가 발생될 수 있다.

이러한 이유로 상부실링비드(12c) 및 하부실링비드(22ba)는 도면에 도시된 바와 같이 교호적으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 실시예는 상부실링비드(12c) 및 하부실링비드(22ba)에 의해 2매의 금속판(B1, B2)의 양측단부의 다수영역이 다중으로 밀폐됨에 따라 보다 확실한 밀폐효과를 제공한다.

삭제

비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1 : 하이드로포밍 성형장치 10 : 다이부
11 : 상부베이스 12 : 상부금형
12a : 상부캐비티 12b : 상부가압면
12c : 상부실링비드 20 : 펀치부
21 : 하부베이스 21a : 유체주입구
22 : 하부금형 22aa : 하부캐비티
22ab : 하부가압면 22ba : 하부실링비드
100 : 유체주입수단

Claims

상호 중첩된 상하부 금속판 사이로 주입되는 유체의 압력을 이용하여 상기 상하부 금속판을 원하는 형상으로 성형하는 하이드로포밍 성형장치에 있어서,
저면 일측에 상부 금속판의 성형 형상과 대응되는 상부캐비티가 형성되고, 상기 상부캐비티의 양측에 상기 상부 금속판의 양측단부를 가압하는 상부가압면이 형성된 상부금형을 포함하는 다이부와;
상기 다이부의 하부에 상하 이동가능하게 설치되되, 상기 상부캐비티와 대응되는 상면 일측에 하부 금속판의 성형 형성과 대응되는 하부캐비티가 형성되고, 상기 상부가압면과 대응되는 양측에 상기 하부 금속판의 양측단부를 가압하는 하부가압면이 형성된 하부금형을 포함하는 펀치부를 포함하되,
상기 하부금형은 상기 하부캐비티의 둘레와 대응되는 상기 하부가압면의 양측에는 길이방향을 따라 적어도 한 쌍의 하부실링비드가 돌출형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 상부금형은 상기 상부캐비티의 둘레와 대응되는 상부가압면의 양측에 길이방향을 따라 돌출형성되는 적어도 한 쌍의 상부실링비드를 더 포함하되.
상기 상부실링비드와 상기 하부실링비드는 교호적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실링기능이 향상된 하이드로포밍 성형장치.
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