KR102345596B1 - 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형에 관한 것으로서, 하금형(100); 및 하금형(100)과 마주보도록 배치되어 적어도 하나 이상의 제1 상측 안내홀(211)이 형성되는 어퍼 툴(210)과, 어퍼 툴의 하면에 결합되며 평평하게 형성되어 적어도 하나 이상의 제2 상측 안내홀(221)이 형성되는 상측 베이스판(220), 상측 베이스판의 하면에 결합되어 적어도 하나 이상의 제3 상측 안내홀(231)을 구비하여 소재의 금형 형상을 형성하는 상측 금형 형성부(230) 및 어퍼 툴(210)의 바닥면에 배치되어 제1 상측 안내홀, 제2 상측 안내홀, 제3 상측 안내홀을 따라 상하방향으로 이동 가능하게 결합되는 피어싱유닛(240)를 구비하는 상금형(200);을 포함하며, 열간 피어싱유닛은 상측 금형 형성부가 소재를 핫프레스를 진행할 때에 상하방향으로 이동하여 소재를 열간 피어싱한다.

Description

핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형{Injection molding apparatus}

본 발명은 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 금형 내부에 장착된 유압 실린더를 이용하여 급속냉각 중 양질 전단 최적 온도에서 각 위치별로 다수의 피어싱을 수행할 수 있는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형에 관한 것이다.

국내 핫스탬핑 성형품은 부품 외부에 지그 체결 기준용으로 추가적인 형상을성형한 후, 이 형상부를 후가공용 지그에 체결하고 레이저 트리밍을 진행한다. 기존의 지그체결 기준용 추가 형상은 3차원 형상 면접촉 방식으로 지그에 안착성이 불안정하여 레이저 트리밍 시에 전단 품질 안정화가 어려움이 있다. 최종형상 부품 외부에 별도의 체결형상을 성형함에 따라 소재수율이 낮아져 재료비 증가를 야기하고 있다.

한편, 배기가스 및 연비 규제 강화로 핫스탬핑 생산라인이 지속적으로 증설되고 있는 가운데 생산속도의 주요 병목 지점인 레이저 후가공의 개선이 필요한 실정이다. 핫스탬핑 부품은 높은 강도로 일반적인 전단금형 적용 어려워 레이저 가공이사용되고 있으나, 부품 외곽을 따른 순차가공으로 공정시간 단축이 어려운 문제점이 있다.

또한, 개별부품의 레이저 가공 공정시간은 평균 60초로 성형공정 대비 4.6배로서 고가인 상황이다. 연간 100만개 부품의 양산설비를 기준으로 4대의 레이저 장비가 요구되고 있으며, 완성차 OEM 에서는 레이저 트리밍 공정의 축소 또는 제거가 가능한 효율적인 공법 및 금형기술 개발을 지속적으로 요구되고 있다.

국내외 기존 열간전단 기술은 단순형상 부품의 일부 외곽을 프레스 하측에 설치된 쿠션의 모션 제어를 통해 트리밍 하는 기술로 매우 제한적이다.

한편, 핫스탬핑(hot stamping)은 약 900℃ 이상의 고온으로 가열된 고경화능 강판을 핫스탬핑 금형으로 가압하면서 동시에 급냉하여 약 1,500MPa급의 고강도의 제품을 성형하는 프레스 가공법 중 하나이다. 프레스 금형에 의해 성형된 성형품에는 주변부에 불필요한 부분이 형성되며, 일반적인 냉간 프레스 성형의 경우, 이 불필요한 부분을 트림 및 피어싱 금형을 이용하여 제거하게 된다. 그러나 핫스탬핑 성형품은 트림 및 피어싱 금형으로 불필요한 부분을 제거하기에는 강도가 너무 높아서 트림 및 피어싱 금형이 아닌 3차원 레이저 장치를 이용하여 불필요한 부분을 제거하게 된다.

레이저 트리밍 공정은 대상 성형품이 지그에 의해 고정된 상태에서 수행되는데, 핫스탬핑의 경우 프레스 가공 중 가공품에 지그 고정용 관통 구멍을 형성할 수 없다. 이는, 냉각 채널 등이 구비되어야 하는 상당히 복잡한 구조를 갖는 프레스 금형 구조로 인하여, 프레스 금형에 지그 고정용 관통 구멍을 형성하는 것이 불가능하다. 왜냐하면, 고정용 관통 구멍을 형성하기 위해서는 핫스탬핑 공정중에 원형의 일부 부재를 절단해야 하는데, 이때 발생하는 절단 부재(스크랩)를 외부로 취출하는 통로를 형성하기 어렵기 때문이다. 그러므로, 핫스탬핑의 경우 지그 고정을 위해 프레스 공정에서 관통 구멍 대신 홈을 형성하고 이 홈을 이용하여 고정한 상태에서 레이저 트리밍 공정에 사용되고 있다.

(한국특허출원 제10-2014-0114546호, 2014년 8월 29일)

본 발명의 목적은 초고강도 핫스탬핑 판재 부품의 프레스 하드닝(Press Hardening) 과정 중 한 금형 내에서 핫 피어싱(Hot Piercing)이 함께 수행할 수 있는 것으로서, 더욱 구체적으로는 금형 내부에 장착된 유압 실린더를 이용하여 급속냉각 중 전단 최적 온도에서 각 위치별로 다수의 피어싱을 수행할 수 있는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형은 하금형(100); 및 하금형(100)과 마주보도록 배치되어 적어도 하나 이상의 제1 상측 안내홀(211)이 형성되는 어퍼 툴(210)과, 어퍼 툴의 하면에 결합되며 평평하게 형성되어 적어도 하나 이상의 제2 상측 안내홀(221)이 형성되는 상측 베이스판(220), 상측 베이스판의 하면에 결합되어 적어도 하나 이상의 제3 상측 안내홀(231)을 구비하여 소재의 금형 형상을 형성하는 상측 금형 형성부(230) 및 어퍼 툴(210)의 바닥면에 배치되어 제1 상측 안내홀, 제2 상측 안내홀, 제3 상측 안내홀을 따라 상하방향으로 이동 가능하게 결합되는 피어싱유닛(240)를 구비하는 상금형(200);을 포함하며, 열간 피어싱유닛은 상측 금형 형성부가 소재를 핫프레스를 진행할 때에 상하방향으로 이동하여 소재를 열간 피어싱한다.

여기서, 하금형(100)은 바닥면에 배치되며 적어도 하나 이상의 제1 하측 안내홀(111)이 형성되는 로워 툴(110)과, 로워 툴의 상면에 결합되어 평평하게 형성되며 적어도 하나 이상의 제2 하측 안내홀(121)이 형성되는 하측 베이스판(120) 및 하측 베이스판의 상면에 결합되고, 적어도 하나 이상의 제3 하측 안내홀(131)이 형성되어 소재의 형상을 형성하는 하측 금형 형성부(130) 및 로워 툴(110)의 바닥면에 배치되어 하측 금형 형성부(130)과 상측 금형 형성부(230) 사이에 성형된 성형품이 취출되도록 제1 하측 안내홀, 제2 하측 안내홀, 제3 하측 안내홀을 따라 상하방향으로 이동하는 리프팅구(140);를 구비할 수 있다.

여기서, 하측 금형 형성부(130)는 적어도 하나 이상이 일방향을 따라 연속해서 결합되며, 내부에 복수의 냉각 채널(131)이 형성되어 성형품을 균일하게 냉각시킬 수 있다.

여기서, 상측 금형 형성부(230)는 적어도 하나 이상이 일방향을 따라 연속해서 결합되며, 내부에 복수의 냉각 채널이 형성되어 성형품을 균일하게 냉각시킬 수 있다.

여기서, 하측 금형 형성부 및 상측 금형 성형부 중 적어도 하나는 소재의 온도를 측정하는 폴리미터(133)를 구비하고, 열간 피어싱유닛은 폴리미터를 통해 소재의 온도가 기설정된 온도일 경우 작동하여 피어싱 효과를 증대시킬 수 있다.

여기서, 피어싱유닛(240)는 상측 승강실린더(241); 상측 승강실린더의 종단에 결합되어 상측 승강실린더의 구동에 따라 상하로 이동하면서 열간 피어싱을 수행하는 적어도 하나 이상의 피어싱부(242); 및 상측 승강실린더를 작동시키는 상측 유압부(243);를 구비할 수 있다.

여기서, 피어싱부는 종단에 열차단 소재가 구비될 수 있다.

여기서, 리프팅구(140)는 하측 승강실린더(141); 하측 승강실린더의 종단에 결합되어 하측 승강실린더의 구동에 따라 상하로 이동하면서 성형된 성형품을 하측 금형 형성부(130)과 상측 금형 형성부(230) 사이에서 분리시키는 적어도 하나 이상의 분리구; 및 하측 승강실린더에 유압을 공급하여 분리구를 작동시키는 하측 유압부(143);를 구비할 수 있다.

여기서, 상금형 및 하금형 중 적어도 하나는 소재에 부여되는 가압력을 정밀하게 조정할 수 있도록 적어도 하나 이상의 가스 스프링을 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형은 금형 내부에 장착된 유압 실린더를 이용하여 급속냉각 중 양질 전단 최적 온도에서 각 위치별로 다수의 피어싱을 수행할 수 있어 높은 정밀도의 피어싱을 통해 생산성 향상, 불량감소 및 소재 절감효과를 기대할 수 있다.

열간 피어싱을 이용한 자동차 부품을 제작함으로써, 배기가스 및 연비 규제 강화로 핫스탬핑 생산라인이 지속적으로 증설되고 있는 가운데 생산속도의 주요 병목 지점인 레이저 후가공의 공정 수 감소에 따른 생산성 증대를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형의 시스템도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형의 하금형의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4는 하금형의 리프팅구의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형의 상금형의 사시도이다.
도 6은 도 5의 분해사시도이다.
도 7은 상금형의 열간 피어싱유닛의 사시도이다.
도 8은 하금형의 내부에 냉각 채널이 형성된 것을 나타내는 도면이다.

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.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시 되더라도 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.

본 발명의 실시예에 따른 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형(10)은 하금형(100) 및 상금형(200)을 포함하여 금형 내부에 장착된 유압 실린더를 이용하여 급속냉각 중 양질 전단 최적 온도에서 각 위치별로 다수의 피어싱을 정밀하게 수행할 수 있는 것으로서 이하에서, 도 1 내지 도 8를 참조하여 구체적으로 설명한다.

하금형(100)은 복합금형(10)의 바닥면에 배치되는 것으로서, 로워 툴(110), 하측 베이스판(120), 하측 금형 형성부(130) 및 리프팅구(140)를 포함하여 구성된다.

로워 툴(110)은 바닥면에 배치되며 적어도 하나 이상의 제1 하측 안내홀(111)이 형성될 수 있다. 제1 하측 안내홀(111)은 성형품에 복수로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통하여 후술하는 리프팅구(140)가 작동될 때에 전체적인 균일한 리프팅이 이루어지도록 함으로써 편심이 작용하는 것을 방지하여 제품의 리프팅 중에 성형품이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 제1 하측 안내홀(111)의 위치는 제품에 따라 그 위치가 가변적으로 변경될 수 있다. 또한, 로워 툴(110)의 바닥면에는 후술하는 리프팅구(140)가 수용배치될 수 있도록 소정 크기의 공간이 형성된다.

하측 베이스판(120)은 로워 툴(110)과 하측 금형 형성부(130)사이에 배치되며 대략적으로 평평한 형상으로 형성되어 하측 금형 형성부(130)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 하측 베이스판(120)은 제1 하측 안내홀(111)과 동일한 위치에 제2 하측 안내홀(121)이 형성될 수 있으며, 그 크기가 반드시 동일할 필요는 없다.

또한, 하측 베이스판(120)은 제1 냉각수 순환모듈(122)을 구비한다. 제1 냉각수 순환모듈(122)은 제1 냉각기 주입노즐(1221) 및 제1 냉각기 유출노즐(1222)로 구비될 수 있다. 이를 통하여, 냉각기(미도시)에서 제1 냉각기 주입노즐(1221)로 냉각수가 유입되고, 유입된 냉각수가 하측 베이스판(120) 및 하측 금형 형성부(130)의 내부를 따라 순환한 뒤에 제1 냉각기 유출노즐(1222)을 통해 바깥으로 유출된 후에 다시 냉각기(미도시)로 유입되는 순환과정을 통해 하측 금형 형성부(130)에서 성형되는 소재를 빠르게 급속냉각시켜 양질 전단 최적 온도에 도달시키도록 유지시킬 수 있다.

또한, 하측 베이스판(120)은 로워 툴(110)과 하측 금형 형성부(130)사이에 배치될 때에 단차 형성되는 결합구조를 통하여 흔들림 없는 안정성을 유지시켜 스탬핑과 피어싱 공정을 유도할 수 있다.

하측 금형 형성부(130)는 하측 베이스판(120)의 상면에 결합되고, 적어도 하나 이상의 제3 하측 안내홀(131)이 형성되어 소재의 형상을 형성한다. 하측 금형 형성부(130)는 성형되는 소재의 형상에 따라 그 노출면이 변경될 수 있는 것으로서 본 발명에 제시된 형상으로 제한되는 것은 아니다.

이때, 하측 금형 성형부(130)는 복수의 단위 모듈로 형성되고, 서로 이웃하는 면이 핀(134)을 통해 결합될 수 있으며, 각각에 단위 모듈 내측으로 냉각 채널(132)이 구비될 수 있다. 이러한 냉각 채널(132)은 복수로 구비되어 일방향을 따라 연속해서 내부에 배치될 수 있다. 복수의 냉각 채널(132)은 성형품의 형상 및 냉각속도를 고려하여 내부에 다양한 조건으로 배치되어 성형품(S)을 효과적으로 냉각시켜 피어싱효과를 증대시켜 성형품의 퍼이싱 품질효과를 향상시킬 수 있다.

리프팅구(140)는 제1 하측 안내홀(111), 제2 상측 안내홀(121) 및 제3 상측 안내홀(131)을 따라 상하방향으로 이동 가능하게 로워 툴(110)의 바닥면에 배치되어 하측 금형 형성부(130)과 상측 금형 형성부(230) 사이에 있는 성형된 성형품을 분리시키는 것으로서, 하측 승강실린더(141), 분리구(142) 및 하측 유압부(143)를 구비할 수 있다.

하측 승강실린더(141)는 일반적인 실린더 구조로 적용될 수 있는 것으로서, 상세한 설명은 생략한다.

분리구(142)는 하측 승강실린더(141)에 결합되며, 상하방향으로 승강구동할 수 있다. 이때, 분리구(142)는 소재의 원활한 취출을 위해서 성형품의 중심에서 대칭으로 양방향으로 배치되는 복수의 분리구로 형성되는 것이 바람직하다. 그 예로서, 본 발명의 도 4와 같이 한 쌍으로 돌출되는 분리구(142)가 리프팅구(140)의 중심에서 좌우로 대칭으로 형성될 수 있다. 이를 통하여 소재의 취출 중에 성형품에 편심이 발생하지 않아 안정적인 취출을 통해 취출중에 발생할 수 있는 성형품의 손상을 방지할 수 있다.

분리구(142)는 하측 승강실린더(141)에 소재에 형성되는 피어싱에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있는 것으로서, 그 배치형태가 도 4에 개시되어 있는 것으로 제한되는 것은 아니다.

하측 유압부(143)는 하측 승강실린더(141)에 유압을 공급하는 복수의 유압 공급 라인을 구비하여 승강실린더(141)를 작동시키는 역할을 한다.

상금형(200)은 하금형(100)의 상측에 배치되는 것으로서, 어퍼 툴(210), 상측 베이스판(220), 상측 금형 형성부(230) 및 피어싱유닛(240)을 구비한다.

어퍼 툴(210)은 하금형(100)과 마주보도록 상측에 배치되며, 적어도 하나 이상의 제1 상측 안내홀(211)이 형성될 수 있다. 제1 상측 안내홀(211)의 위치는 제품에 따라 그 위치가 가변적으로 변경될 수 있다. 어퍼 툴(210)의 내측면에는 후술하는 피어싱유닛(240)가 수용배치될 수 있도록 소정 크기의 공간이 형성된다.

또한, 어퍼 툴(210)의 형성된 수용공간에는 복수의 센서(212)가 구비될 수 있다. 센서(212)는 상하방향으로 소정 거리 이격되어 복수로 배치됨으로써 피어싱 작동시 실린더의 작동에 따른 상사점 하사점 위치를 확인할 수 있다. 이를 통하여, 피어싱 도중 압력 발생장치의 이상이 발생되어 상사점 하사점에 위치 하지 않을 경우, 공정 중지로 인해 사고 및 제품손상을 방지 할 수 있다.

상측 베이스판(220)은 어퍼 툴(210)과 상측 금형 형성부(230) 사이에 배치되며 대략적으로 평평한 형상으로 형성되어 상측 금형 형성부(230)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다. 상측 베이스판(220)은 제1 상측 안내홀(211)과 축방향에 제2 상측 안내홀(221)이 형성되며, 그 크기는 반드시 동일할 필요는 없다.

또한, 상측 베이스판(220)은 어퍼 툴(210)과 상측 금형 형성부(230) 사이에 배치될 때에 단차 형성되는 결합구조를 통하여 흔들림 없는 안정적인 구조로 안정적인 스탬핑과 피어싱 공정을 유도할 수 있다.

또한, 상측 베이스판(220)은 제2 냉각수 순환모듈(222)을 구비한다. 제2 냉각수 순환모듈(222)은 제2 냉각기 주입노즐(2221)과 제2 냉각기 유출노즐(2222)로 구비될 수 있다. 이를 통하여, 냉각기(미도시)에서 제2 냉각기 주입노즐(2221)로 냉각수가 유입되고, 유입된 냉각수가 상측 베이스판(220) 및 상측 금형 형성부(230)의 내부를 따라 순환한 뒤에 제2 냉각기 유출노즐(2222)을 통해 바깥으로 유출된 후에 다시 냉각기(미도시)로 유입되는 순환과정을 통해 상측 금형 형성부(230)에서 성형되는 소재를 빠르게 급속냉각시켜 양질 전단 최적 온도에 도달시키도록 유지시킬 수 있다.

상측 금형 형성부(230)는 상측 베이스판(220) 및 상측 베이스판의 하면에 결합되어 적어도 하나 이상의 제3 상측 안내홀(231)을 구비하여 소재의 금형 형상을 형성하는 상측 금형 형성부(230)를 구비한다. 상측 금형 형성부(230)는 성형되는 소재의 형상에 따라 그 노출면이 변경될 수 있는 것으로서 본 발명에 제시된 형상으로 제한되는 것은 아니다.

또한, 상측 금형 형성부(230)는 복수의 유닛으로 형성되고, 일방향을 따라 연속해서 결합되며, 내부에 복수의 냉각 채널(233)이 형성되어 성형품을 균일하게 급속으로 냉각시켜 성형품의 피어싱 효과를 증대시킬 수 있다. 즉, 냉각 채널(233)을 통해 급속 냉각된 상태에서 후술하는 피어싱유닛(240)의 피어싱 효과가 더욱 증대되도록 유도할 수 있다. 이는 900℃ 이상의 온도에서 복수의 냉각 채널(233)을 통한 급속 냉각을 통해 피어싱 효과가 증대되도록 유도할 수 있다.

이때, 상측 금형 형성부(230) 또는 하측 금형 성형부(130)에 구비되는 파이로미터 또는 IR 반사 글라스와 같인 비접촉신 온도센서가 구비될 수 있다. 파이로미터 및 IR 반사 글라스와 같은 비접촉신 온도센서는 성형품의 온도 변화를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도 데이터를 통해 최적의 전단시점 온도를 피어싱유닛(240)에 제공함으로써 전단효과를 크게 향상할 수 있다.

또한, 상측 금형 형성부(230) 또는 하측 금형 성형부(130)는 내측에 적어도 하나 이상의 가스 스프링을 구비할 수 있다. 가스 스프링은 소재에 가압력을 부여하는 역할을 하며, 가스 스프링 수량 조절을 통한 가압력 조절이 가능하도록 하여 성형품에 균일한 하중제공을 통해 성형제품의 품질을 일정하게 유지시킬 수 있다.

피어싱유닛(240)은 제1 상측 안내홀(241), 제2 상측 안내홀(242), 제3 상측 안내홀(243)을 따라 상하방향으로 이동 가능하게 결합되어 상하방향으로 이동 가능하게 어퍼 툴(110)의 바닥면에 배치되는 것으로서, 상측 승강실린더(241), 피어싱부(242) 및 상측 유압부(243)를 구비할 수 있다.

피어싱부(242)는 상측 승강실린더(241)에 결합되며, 상하방향으로 승강구동하면서 핫 스탬핑을 통해 성형된 제품의 기설정된 위치를 전단하여 피어싱하는 역할을 하는 것으로서, 피어싱 플레이트(2421), 1차 수직 가이드(2422), 2차 수직 가이드(2423), 3차 수직 가이드(2424) 및 피어싱구(2425)를 포함하여 구성된다.

피어싱 플레이트(2421)는 상측에 상측 승강실린더(241)과 결합되어 피어싱부(242)를 지지하는 역할을 한다.

1차 수직 가이드(2422)는 피어싱 플레이트(2421)의 하측에 배치되며, 양방향으로 연장형성되어 피어싱 공정 시, 회전에 대한 방지 및 수직 운동 가이드를 해주어 정 위치에 피어싱 공정이 진행 될 수 있도록 유도하는 역할을 한다.

2차 수직 가이드(2423)는 1차 수직 가이드(2422)의 하측에 배치되어 피어싱구(2425)가 수직방향으로 이동할 수 있도록 추가적으로 유도시킴으로써 피어싱 공정의 효과를 증대시킬 수 있다.

3차 수직 가이드(2424)는 피어싱구(2425)의 정밀도를 더하면서 회전을 방지함으로써 피어싱 효과를 크게 증대시킬 수 있다.

피어싱구(2425)는 3차 수직 가이드(2424)의 하측에 구비되어 소재를 펀칭하는 역할을 한다. 피어싱구(2425)는 소재의 원활한 펀칭을 위해서 초고강도 특수강 재질로 형성될 수 있으며, 열차단소재로 코팅형성될 수 있다. 이를 통하여 피어싱부(242)의 상하 운동의 가이드 라인 역할을 할 수 있다. 또한, 핫스탬핑 시 소재의 온도가 약 800~900℃의 범위이기 때문에 피어싱구(2425)가 이동할 때에 열로 인한 팽창 혹은 수축으로 인해 피어싱이 원활히 되지 않는 것을 방지하여 버가 형성되는 것을 방지하면서 깨끗한 피어싱을 형성할 수 있다.

피어싱부(242)는 로드셀을 통하여 통하여 열간 피어싱 공정 중 발생되는 전단 하중변화를 실시간 측정하고, 전단 시 발생되는 하중 상태를 확인할 수 있다. 이를 바탕으로 피어싱유닛(240)의 작동상태를 확인함으로써 피어싱부(242)의 교체여부를 확인할 수 있다. 이때, 피어싱부(242)는 모듈로 형성되어 교체가 필요할 경우 간단하게 교체함으로써 전체적인 유지관리비용을 절감시킬 수 있다.

피어싱구(2425)는 하측 승강실린더(141)에 소재에 형성되는 피어싱에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있는 것으로서, 그 배치형태가 도 7에 개시되어 있는 것으로 제한되는 것은 아니다.

한편, 피어싱구(2425)는 도 9와 같이 상금형(200)에 배치될 때의 클리어런스는 10% 정도가 바람직하며, 전단시점의 온도는 550도이며, 전단각은 2°인 것이 가장 효과적인 피어싱 효과를 제공할 수 있다. 이를 위해서 하금형(100) 및 상금형(200)에 구비되는 복수의 냉각채널을 보다 빠르면서 균일한 냉각을 선행된 후에 피어싱 공정이 진행될 수 있다. 피어싱부(242)의 직경은 20 mm로 적용될 수 있으나, 성형품에 따라서 다양하게 적용될 수 있는 것으로서, 그 크기가 이에 제항되는 것은 아니다.

상측 유압부(243)는 상측 승강실린더(241)에 유압을 공급하는 복수의 유압 공급 라인을 구비하여 상측 승강실린더(241)를 정교하게 작동시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형은 리프팅구와 열간 피어싱유닛은 하측 금형 형성부와 상측 금형 형성부가 소재를 핫프레스를 진행할 때에 상하방향으로 이동하여 소재를 핫 피어싱을 하여 안정적인 핫스탬핑과 더불어 소재의 정교한 열간 피어싱을 통해 제품의 품질을 증대시킬 수 있다.

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 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 하금형 110 : 로워 툴
120 : 하측 베이스판 130 : 하측 금형 형성부
140 : 리프팅구 200 : 상금형
210 : 어퍼 툴 210 : 상측 베이스판
230 : 상측 금형 형성부 240 : 피어싱유닛

Claims (9)

1. 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형에 있어서,
   하금형(100); 및
   상기 하금형(100)과 마주보도록 배치되어 적어도 하나 이상의 제1 상측 안내홀(211)이 형성되는 어퍼 툴(210)과, 상기 어퍼 툴의 하면에 결합되며 평평하게 형성되어 적어도 하나 이상의 제2 상측 안내홀(221)이 형성되는 상측 베이스판(220), 상기 상측 베이스판의 하면에 결합되어 적어도 하나 이상의 제3 상측 안내홀(231)을 구비하여 소재의 금형 형상을 형성하는 상측 금형 형성부(230) 및 상기 어퍼 툴(210)의 바닥면에 배치되어 상기 제1 상측 안내홀, 제2 상측 안내홀, 제3 상측 안내홀을 따라 상하방향으로 이동 가능하게 결합되는 피어싱유닛(240)을 구비하는 상금형(200);을 포함하며,
   상기 피어싱유닛(240)은 상측 승강실린더(241); 및
   상기 상측 승강실린더의 종단에 결합되어 상기 상측 승강실린더의 구동에 따라 상하로 이동하면서 열간 피어싱을 수행하는 적어도 하나 이상의 피어싱부(242);를 구비하며,
   상기 피어싱부(242)는 피어싱 플레이트(2421),
   상기 피어싱 플레이트(2421)의 하측에 배치되며, 양방향으로 연장형성되어 피어싱 공정 시, 정위치에서 피어싱 공정이 진행될 수 있도록 유도하는 1차 수직 가이드(2422),
   상기 1차 수직 가이드(2422)의 하측에 배치되어 피어싱구(2425)가 수직방향으로 이동할 수 있도록 추가적으로 유도하는 2차 수직 가이드(2423),
   상기 피어싱구(2425)의 정밀도를 더하면서 회전을 방지함으로써 피어싱 효과를 증대하는 3차 수직 가이드(2424) 및
   상기 3차 수직 가이드(2424)의 하측에 구비되어 소재를 펀칭하는 상기 피어싱구(2425)를 포함하며,
   상기 피어싱구(2425)는 상기 상금형(200)에 10% 클리어런스로 배치되며, 전단각은 2°로 설정되며,
   상기 열간 피어싱유닛은,
   상기 상측 금형 형성부가 소재를 핫프레스를 진행할 때에 상하방향으로 이동하여 소재를 열간 피어싱하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하금형(100)은,
   바닥면에 배치되며 적어도 하나 이상의 제1 하측 안내홀(111)이 형성되는 로워 툴(110)과, 상기 로워 툴의 상면에 결합되어 평평하게 형성되며 적어도 하나 이상의 제2 하측 안내홀(121)이 형성되는 하측 베이스판(120) 및 상기 하측 베이스판의 상면에 결합되고, 적어도 하나 이상의 제3 하측 안내홀(131)이 형성되어 소재의 형상을 형성하는 하측 금형 형성부(130) 및 상기 로워 툴(110)의 바닥면에 배치되어 상기 하측 금형 형성부(130)과 상기 상측 금형 형성부(230) 사이에 성형된 성형품이 취출되도록 상기 제1 하측 안내홀, 제2 하측 안내홀, 제3 하측 안내홀을 따라 상하방향으로 이동하는 리프팅구(140);를 구비하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 하측 금형 형성부(130)는,
   적어도 하나 이상이 일방향을 따라 연속해서 결합되며, 내부에 복수의 냉각 채널(131)이 형성되어 성형품을 균일하게 냉각시키는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 상측 금형 형성부(230)는,
   적어도 하나 이상이 일방향을 따라 연속해서 결합되며, 내부에 복수의 냉각 채널이 형성되어 성형품을 균일하게 냉각시키는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 하측 금형 형성부 및 상측 금형 성형부 중 적어도 하나는,
   소재의 온도를 측정하는 폴리미터(133)를 구비하고,
   상기 열간 피어싱유닛은,
   상기 폴리미터를 통해 소재의 온도가 기설정된 온도일 경우 작동하여 피어싱 효과를 증대시키는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 피어싱유닛(240)은,
   상기 상측 승강실린더를 작동시키는 상측 유압부(243);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 피어싱부는,
   종단에 열차단 소재가 구비되는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 리프팅구(140)는
   하측 승강실린더(141);
   상기 하측 승강실린더의 종단에 결합되어 상기 하측 승강실린더의 구동에 따라 상하로 이동하면서 성형된 성형품을 상기 하측 금형 형성부(130)과 상기 상측 금형 형성부(230) 사이에서 분리시키는 적어도 하나 이상의 분리구(142); 및
   상기 하측 승강실린더에 유압을 공급하여 상기 분리구를 작동시키는 하측 유압부(143);를 구비하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 상금형 및 하금형 중 적어도 하나는,
   적어도 하나 이상의 가스 스프링을 구비하여 성형소재에 부여되는 가압력을 정밀하게 조정되도록 하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑 부품의 고정밀 열간 피어싱을 위한 실린더 모듈 통합 복합금형.

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