KR102370994B1 - 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치 및 딥 드로잉 프레스 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치에 관한 것으로서, 상부블록과, 상기 상부블록보다 큰 두께를 갖고 상기 상부블록의 둘레에 내외측 방향으로 이동가능하게 설치되되 내측면이 상기 상부블록의 외측면에 지지되어 상기 상부블록의 하부에 특정 형상의 성형부를 형성하고 하부에 제1지지면이 형성되며 상기 제1지지면의 외측에 외측방향으로 상향경사진 제1경사면이 형성된 슬라이딩캠을 포함하는 상부금형 및 상기 상부블록의 하부에 상기 성형부와 대응되는 형상으로 형성되고 상면 일측에 하방으로 함몰된 설치홈이 형성된 하부블록과, 상기 설치홈 내에 상하이동 가능하게 설치되고 상부에 가압면이 형성되며 상향력이 제어되는 예비성형블록을 포함하는 하부금형 및 상기 하부금형의 둘레에 상하이동 가능하게 설치되되, 상기 제1지지면과 대응되는 일측에 제2지지면이 형성되고, 상기 제2지지면의 외측에 상기 제1경사면과 대응되는 제2경사면이 형성되며, 상향력이 제어되는 쿠션부 및 상기 상부금형의 하강력과 상기 예비성형블록 및 상기 쿠션부의 상향력을 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 소성과정에서 가공대상판재의 압축과 인장이 반복되는 바우싱거 효과를 이용하여 스프링백 현상이 최소화됨에 따라 가공대상판재의 성형성이 크게 향상된다.
또한, 가공대상판재의 가장자리를 가압하면서 하방으로 쓸어내리는 아이어닝 기법을 통해 가공대상판재의 딥 드로잉 성형성이 향상된다.

Description

바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치 및 딥 드로잉 프레스 성형방법{Deep drawing press forming apparatus and deep drawing press forming methods using the bauschinger effect and ironing method}

본 발명은 딥 드로잉 프레스 성형장치 및 딥 드로잉 프레스 성형방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소성과정에서 가공대상판재의 압축과 인장이 반복되는 바우싱거 효과를 이용하여 스프링백 현상을 최소화하면서도 가공대상판재의 가장자리를 가압하면서 하방으로 쓸어내리는 아이어닝 기법을 통해 딥 드로잉 성형성이 향상된 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치 및 딥 드로잉 프레스 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 연비 향상을 위해서는 자동차의 경량화가 효과적이서 최근에는 높은 비강도를 가진 고장력 알루미늄 합금판의 사용이 증가하고 있다.

이러한 고장력 알루미늄 합금판은 강도가 높기 때문에 프레스 성형이 쉽지 않아, 성형 하중이 커지고 금형 마모가 커서 시징(seizing)이 생기기 쉬우며, 도 1의 (b)와 같이, 재하 시에 성형 형상이 되돌아가는 스프링백 발생으로 형상 동결성이 떨어지게 된다.

또한, 연성도가 낮고 성형 도중 인장 응력이 작용하면 도 1의 (a)와 같이, 크랙이 발생되는 문제점이 있다.

이에 난가공성 재료인 고장력 알루미늄 합금판에 대해 슬라이드 모션을 제어할 수 있는 서보 프레스를 이용해 성형성을 향상시키려는 시도가 이루어지고 있는 현실이다.

위와 같은 이유로 고장력 알루미늄 합금판을 가공대상판재로 이용하는 자동차 부품은 주로 핫 스탬핑(Hot-Stamping, 열간 프레스 성형)기술을 활용하여 제작하고 있는 실정이다.

이러한 핫 스탬핑은 도 2에 도시된 바와 같이 가공대상판재가 400~450℃ 정도로 가열되어 연화됨에 따라 가공대상판재의 연성이 상승하고, 가공대상판재의 연성의 상승으로 성형 하중이 감소됨에도 성형성이 향상되어 스프링백 현상이 발생되지 않게 된다.

또한, 하사점에서 금형을 유지함으로써 성형품을 금형으로 급랭해 담금질 강화를 하는 다이켄칭(die quenching)이루어져 보다 높은 인장강도를 갖는 고장력 알루미늄 합금판을 얻을 수 있다.

위와 같이, 핫 스탬핑은 성형 중인 소재는 부드럽고, 성형품은 매우 고강도인 이상적인 가공법이긴 하나, 고온의 노(爐)에서 가열된 가공대상판재를 프레스 성형장치로 이송하는 과정에서 온도가 떨어지는 문제가 있고, 가공대상판재가 고온 상태에서 공기와 닿기 때문에 표면 산화로 인해 적녹현상이 발생되는 심각한 문제점이 있다.

따라서, 상기한 종래 핫 스탬핑을 이용한 성형의 불합리한 점을 극복하고, 성형시 스프링백 현상을 최소화할 수 있는 성형 시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제2016-0045177호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소성과정에서 가공대상판재의 압축과 인장이 반복되는 바우싱거 효과를 이용하여 스프링백 현상을 최소화하면서도 가공대상판재의 가장자리를 가압하면서 하방으로 쓸어내리는 아이어닝 기법을 통해 딥 드로잉 성형성이 향상된 딥 드로잉 프레스 성형장치 및 딥 드로잉 성형방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 상부블록과, 상기 상부블록보다 큰 두께를 갖고 상기 상부블록의 둘레에 내외측 방향으로 이동가능하게 설치되되 내측면이 상기 상부블록의 외측면에 지지되어 상기 상부블록의 하부에 특정 형상의 성형부를 형성하고 하부에 제1지지면이 형성되며 상기 제1지지면의 외측에 외측방향으로 상향경사진 제1경사면이 형성된 슬라이딩캠을 포함하는 상부금형 및 상기 상부블록의 하부에 상기 성형부와 대응되는 형상으로 형성되고 상면 일측에 하방으로 함몰된 설치홈이 형성된 하부블록과, 상기 설치홈 내에 상하이동 가능하게 설치되고 상부에 가압면이 형성되며 상향력이 제어되는 예비성형블록을 포함하는 하부금형 및 상기 하부금형의 둘레에 상하이동 가능하게 설치되되, 상기 제1지지면과 대응되는 일측에 제2지지면이 형성되고, 상기 제2지지면의 외측에 상기 제1경사면과 대응되는 제2경사면이 형성되며, 상향력이 제어되는 쿠션부 및 상기 상부금형의 하강력과 상기 예비성형블록 및 상기 쿠션부의 상향력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치가 제공된다.

그리고, 상기 예비성형블록이 상기 하부블록의 상부로 돌출된 상태에서 상기 가압면 상에 가공대상판재를 배치시키는 1단계 및 상기 상부금형이 하방으로 이동하여 상기 슬라이딩캠의 제1지지면이 상기 가공대상판재의 가장자리 일측에 지지됨과 동시에 상기 예비성형블록이 상방으로 이동하여 상기 가압면과 대응되는 상기 가공대상판재의 중앙 일측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 상기 가압면의 모서리 외측에 위치한 상기 가공대상판재의 중앙 타측이 하방으로 휘어지는 제2단계 및 상기 상부금형이 하방으로 더 이동하여 상기 슬라이딩캠의 제1지지면과 상기 쿠션부의 제2지지면 사이에 상기 가공대상판재의 가장자리 일측이 고정되고 상기 하부블록이 상기 상부금형의 성형부로 일부 삽입되면서 상기 가공대상판재의 가장자리 타측이 상기 슬라이딩캠의 내측면에 의해 가압됨과 동시에 하방으로 절곡되며 상기 예비성형블록이 하방으로 압축되면서 상기 가압면의 모서리 외측에 위치한 상기 가공대상판재의 중앙 타측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 펴지는 제3단계 및 상기 상부금형이 하방으로 완전히 이동하여 상기 상부금형의 성형부로 상기 하부금형의 하부블록이 완전히 삽입되면서 상기 가공대상판재의 중앙이 상기 상부블록과 상기 하부블록 사이에 완전히 밀착되고, 상기 슬라이딩캠의 내측면이 상기 가공대상판재의 가장자리를 하방으로 쓸어내리는 제4단계의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 딥 드로잉 프레스 성형방법이 제공된다.

한편, 상기 쿠션부는 탄성수단에 의해 상기 제2지지면의 상부로 돌출형성되고, 상부에 제3지지면이 형성된 지지블록을 더 포함하고, 상기 슬라이딩캠은 내측면이 상기 상부블록의 외측면에 지지되어 상시 상부블록의 하부에 특정형상의 성형부를 형성하고 하부에 제1지지면이 형성되며 상기 제1지지면의 외측에 외측방향으로 상향경사진 제1경사면이 형성된 캠몸체와. 상기 캠몸체의 중앙 내부에 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되고 외측면에 제1경사면과 대응되는 제3경사면이 형성되며 제3경사면의 일측에 연성재질의 돌기부가 돌출형성되는 가압블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 예비성형블록이 상기 하부블록의 상부로 돌출된 상태에서 상기 가압면 상에 가공대상판재를 배치시키는 1단계 및 상기 상부금형이 하방으로 이동하여 상기 캠몸체의 제1지지면이 상기 가공대상판재의 가장자리 일측에 지지됨과 동시에 상기 예비성형블록이 상방으로 이동하여 상기 가압면과 대응되는 상기 가공대상판재의 중앙 일측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 상기 가압면의 모서리 외측에 위치한 상기 가공대상판재의 중앙 타측이 하방으로 휘어지는 제2단계 및 상기 상부금형이 하방으로 더 이동하여 상기 캠몸체의 제1지지면과 상기 제2지지면의 상부로 돌출된 상기 지지블록의 제3지지면 사이에 상기 가공대상판재의 가장자리 일측이 고정되고 상기 하부블록이 상기 상부금형의 성형부로 일부 삽입되면서 상기 가공대상판재의 가장자리 타측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 펴지는 제3단계 및 상기 상부금형이 하방으로 더 이동하여 상기 하부블록이 상기 상부금형의 성형부로 더 삽입되면서 캠몸체의 내측면 하단부와 가압블록의 내측면이 가공대상판재의 가장자리를 하방으로 쓸어내리는 제4단계 및 상기 상부금형이 하방으로 완전히 이동하여 상기 지지블록이 하방으로 압축됨과 동시에 상기 가압블록의 돌기부가 상기 쿠션부의 제2경사면에 의해 가압되면서 상기 가압블록의 내측면이 상기 가공대상판재의 가장자리 상단부를 보다 강하게 가압하는 제5단계의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 딥 드로잉 프레스 성형방법이 제공된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 소성과정에서 가공대상판재의 압축과 인장이 반복되는 바우싱거 효과를 이용하여 스프링백 현상이 최소화됨에 따라 가공대상판재의 성형성이 크게 향상된다.

또한, 가공대상판재의 가장자리를 가압하면서 하방으로 쓸어내리는 아이어닝 기법을 통해 가공대상판재의 딥 드로잉 성형성이 향상된다.

도 1은 종래 프레스 성형방식에 의해 완성된 제품을 나타낸 도면.
도 2는 종래 핫 스탬핑 성형방식을 간단하게 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 개략도.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 개략도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 아이어닝 기법을 활용한 딥드로잉 프레스 성형장치(1)는 상부금형(10), 하부금형(20), 쿠션부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.

상부금형(10)은 하부금형(20)의 상부에 상하이동 가능하게 설치되고, 상부베이스(11), 상부블록(12) 및 슬라이딩캠(13)을 포함한다.

상부베이스(11)는 일정두께를 갖는 사각 플레이트 형상으로 형성되고, 상부블록(12) 및 슬라이딩캠(13)의 설치영역을 제공한다.

상부블록(12)은 대략 사각 블록 형상으로 형성되고, 상부베이스(11)의 저면 중앙에 설치되며, 슬라이딩캠(13)과 함께 특정 형상의 성형부(S)를 형성한다.

슬라이딩캠(13)은 상부블록(12)의 높은 높이를 갖고, 상부블록(12)의 둘레에 내외측 방향으로 이동가능하게 설치되되, 내측면이 상부블록(12)의 외측면에 지지되어 상부블록(12)의 하부에 특정 형상의 성형부(S)를 형성한다.

그리고, 슬라이딩캠(13)은 하부에 가공대상판재의 가장자리에 지지되는 제1지지면(13aa)이 형성되고, 지지면(13aa)의 외측에는 외측방향으로 상향 경사진 제1경사면(13ab)이 형성된다.

본 실시예에서 슬라이딩캠(13)은 상부블록(12)의 측방에 4개가 배치될 수 있으며, 상부블록(12)의 저면과 4개의 슬라이딩캠(13)의 내측면에 의해 상부블록(12)의 하부에 사각 블록 형상의 성형부(S)가 형성될 수 있다.

이러한 슬라이딩캠(12)은 성형시 가공대상판재의 가장자리 일측을 지지한 상태에서 하방으로 이동하여 가공대상판재의 가장자리 일측을 하방으로 절곡시킴과 아울러, 내측면을 통해 절곡된 가공대상판재의 가장자리를 가압하면서 쓸어내리는 열할을 한다.

하부금형(20)은 상부금형(10)의 하부에 설치되고, 하부베이스(21), 하부블록(22), 예비성형블록(23) 및 승강수단(23)을 포함한다.

하부베이스(21)는 일정두께를 갖는 사각 플레이트 형상으로 형성되고, 하부블록(22)의 설치영역을 제공한다.

하부블록(22)은 성형부(S)와 대응되는 사각 블록 형상으로 형성되고, 상면 중앙에 하방으로 설치홈(22a)이 함몰 형성된다.

예비성형블록(23)은 설치홈(22a)의 깊이보다 작은 높이를 가지고, 설치홈(22a) 내에 상하이동 가능하게 설치되며, 상부에 가공대상판재의 저면을 가압하는 가압면(23a)이 형성된다.

제1승강수단(24)은 예비성형블록(23)의 하부에 설치되어 예비성형블록(23)에 상하향력을 제공하는 것으로서, 일반적으로 공지된 실린더 구조가 사용될 수 있다.

쿠션부(30)는 하부금형(20)의 둘레에 상하이동 가능하게 설치되고 가공대상판재의 가장자리 일측에 지지되어 슬라이딩캠(12)과 함께 가공대상판재의 가장자리를 고정하는 역할을 하는 것으로써, 쿠션블록(31) 및 쿠션핀(32)을 포함한다.

여기서, 쿠션블록(31)은 하부금형(20)의 둘레에 4개가 설치되며, 슬라이딩캠(12)의 제1지지면(12a)과 대응되는 일측에 가공대상판재의 가장자리 일측에 지지되는 제2지지면(31a)이 형성되고, 제1지지면(31a)의 외측에 슬라이딩캠(12)의 제1경사면과 대응되는 제2경사면(31b)이 형성된다.

쿠션핀(32)은 쿠션블록(31)의 하부에 설치되고, 쿠션블록(31)의 상향력을 제어하는 역할을 한다.

제어부(40)는 상부금형의 하강력과 예비성형블록(23) 및 쿠션부(30)의 상향력을 제어하는 역할을 한다.

도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 쿠션블록(31)의 제2지지면(31a)과 하부블록(22)의 상면이 동일한 높이에 배치되고, 예비성형블록(23)이 하부블록(22)의 상부로 돌출된 상태에서 예비성형블록(23)의 가압면(23a) 상에 가공대상판재(M)이 배치되는 제1단계의 공정이 수행된다.

그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상부금형(10)이 하방으로 이동하여 슬라이딩캠(13)이 내측방향으로 이동되면서 제1지지면(13aa)이 가공대상판재(M)의 가장자리 일측에 지지됨과 동시에 예비성형블록(23)이 상방으로 이동하여 가압면(23a)과 대응되는 가공대상판재(M)의 중앙 일측이 상부블록(12)의 저면에 밀착되고 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 중앙 타측이 하방으로 압축되면서 휘어지는 제2단계의 공정이 수행된다.

위와 같은 2단계 공정에서는 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 중앙 타측이 하방으로 압축되면서 휘어짐에 따라 여유살을 형성하게 되며, 예비성형블록(23)의 상향력과 상부금형(10)의 하강력이 동일하도록 제어된다.

다음으로 도 4c에 도시된 바와 같이, 상부금형(10)이 하방으로 더 이동하여 슬라이딩캠(13)의 제1지지면(13aa)과 쿠션블록(31)의 제2지지면(31a) 사이에 가공대상판재(M)의 가장자리 일측이 고정되고, 하부블록(22)이 상부금형(10)의 성형부(S)로 일부 삽입되면서 가공대상판재(M)의 가장자리 타측이 슬라이딩캠(13)의 내측면에 의해 가압됨과 동시에 하방으로 절곡되어 가공대상판재(M)의 가장자리 일부가 성형된다.

이와 동시에, 상부금형(10)의 상부블록(12)에 의해 예비성형블록(23)이 하방으로 일부 압축되면서 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 중앙 타측이 인장력에 의해 다시 펴지면서 상부블록(12)의 저면에 밀착되는 제3단계의 공정이 수행된다.

위와 같은 3단계 공정에서는 예비성형블록(23)의 상향력 및 쿠션부(30)의 상향력보다 상부금형(10)의 하강력이 높게 제어된다.

상기와 같이, 본 발명은 제2단계 공정에서 예비성형블록(31)의 가압면(31a) 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 타측이 하방으로 휘어지면서 여유살을 형성하는 압축동작과, 제3단계 공정에서 휘어졌던 가공대상판재(M)의 타측이 펴지면서 상부블록(12)의 저면에 밀착되는 인장동작이 반복되는 바우싱거 효과에 의해 가공대상판재(M)의 소성 변형시 발생되는 스프링백 현상이 최소화되어 성형성이 크게 향상된다.

마지막으로 도 4d에 도시된 바와 같이, 상부금형(10)이 하방으로 완전히 이동하여 상부금형(10)의 성형부(S)로 하부블록(22)이 완전히 삽입되면서 가공대상판재(M)의 중앙이 상부블록(12)과 하부블록(20)에 의해 가압되어 상부블록(12)과 하부블록(20) 사이에 밀착되면서 성형된다.

이와 동시에, 가공대상판재(M)의 가장자리를 가압한 슬라이딩캠(13)의 내측면이 가공대상판재(M)의 가장자리를 가압하면서 하방으로 쓸어내려 가공대상판재(M)의 가장자리의 성형이 완료되는 4단계의 공정이 수행된다.

위와 같은 4단계 공정에서는 가공대상판재(M)의 가장자리가 슬라이딩캠(13)의 내측면에 의해 가압되면서 쓸어내려지는 아이어닝 기법이 적용됨에 따라 가공대상판재(M)의 딥 드로잉 성형성이 향상된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 개략도이다.

설명에 앞서 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치(1)는 쿠션부, 슬라이딩캠의 구성이 본 발명의 일실시예와 일부 차이가 있을 뿐 나머지 구성은 본 발명의 일실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치(1)는 탄성수단(34)에 의해 쿠션블록(31)의 제2지지면(31a)의 상부로 돌출형성되고, 상부에 제3지지면(33a)이 형성된 지지블록(33)을 더 포함한다..

여기서 탄성수단(34)은 하단부가 제2지지면에 형성된 설치홀 내에 고정설치되고, 상단부가 지지블록의 저면에 고정설치되며, 코일스프링이 사용될 수 있다.

슬라이딩캠(13)은 내측면이 상부블록의 외측면에 지지되어 상부블록의 하부에 특정형상의 성형부를 형성하고 하부에 제1지지면이 형성되며 제1지지면의 외측에 외측방향으로 상향경사진 제1경사면이 형성된 캠몸체(13a)와, 캠몸체(13a)의 중앙 내부에 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되고, 외측면에 제1경사면(13ab)과 대응되는 제3경사면(13ba)이 형성되며, 제3경사면(13ba)의 외면 일측에 연성재질의 돌기부(13bb)가 형성된 가압블록(13b)을 포함하여 이루어진다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 딥 드로잉 프레스 성형장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 쿠션블록(31)의 제2지지면(31a) 상부로 돌출된 지지블록(33)의 제3지지면(33a)과 하부블록(22)의 상면이 동일한 높이에 배치되고, 예비성형블록(23)이 하부블록(22)의 상부로 돌출된 상태에서 예비성형블록(23)의 가압면(23a) 상에 가공대상판재(M)가 배치되는 제1단계의 공정이 수행된다.

그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상부금형(10)이 하방으로 이동하여 슬라이딩캠(13)이 내측방향으로 이동되면서 캠몸체(13a)의 제1지지면(13aa)이 가공대상판재(M)의 가장자리 일측에 지지됨과 동시에 예비성형블록(23)이 상방으로 이동하여 가압면(23a)과 대응되는 가공대상판재(M)의 중앙 일측이 상부블록(12)의 저면에 밀착되고 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 중앙 타측이 하방으로 압축되면서 휘어지는 제2단계의 공정이 수행된다.

위와 같은 2단계 공정에서는 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)가 하방으로 압축되면서 휘어짐에 따라 여유살을 형성하게 되며, 예비성형블록(23)의 상향력이 상부금형(10)의 하강력과 동일하도록 제어된다.

다음으로 도 6c에 도시된 바와 같이, 상부금형(10)이 하방으로 더 이동하여 캠몸체(13a)의 제1지지면(13aa)과 지지블록(33)의 제3지지면(33a) 사이에 가공대상판재(M)의 가장자리 일측이 고정되고, 하부블록(22)이 상부금형(10)의 성형부(S)로 일부 삽입되면서 가공대상판재(M)의 가장자리 타측이 캠몸체(13a)의 내측면 하단부에 의해 가압됨과 동시에 하방으로 절곡되어 가공대상판재(M)의 가장자리 일부가 성형된다.

이와 동시에, 상부금형(10)의 상부블록(12)에 의해 예비성형블록(23)이 하방으로 일부 압축되면서 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 중앙 타측이 인장력에 의해 다시 펴지면서 상부블록(12)의 저면에 밀착되는 제3단계의 공정이 수행된다.

위와 같은 3단계 공정에서는 예비성형블록(23)의 상향력 및 쿠션부(30)의 상향력보다 상부금형(10)의 하강력이 높게 제어되고, 지지블록(33)의 하부에 배치된 탄성수단(34)은 상부금형(10)의 상향력에 의해 압축되지 않는다.

위와 같이, 본 발명은 제2단계 공정에서 예비성형블록(23)의 가압면(23a) 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 타측이 하방으로 휘어지면서 여유살을 형성하는 압축동작과, 제3단계 공정에서 휘어졌던 가공대상판재(M)의 중앙 타측이 펴지면서 상부블록(12)의 저면에 밀착되는 인장동작이 반복되는 바우싱거 효과에 의해 가공대상판재의 소성 변형시 발생되는 스프링백 현상이 최소화되어 성형성이 크게 향상된다.

다음으로 도 6d에 도시된 바와 같이, 상부금형(10)이 하방으로 더 이동하여 상부금형(10)의 성형부(S)로 하부블록(22)이 더 삽입되면서 가압면(23a)의 모서리 외측에 위치한 가공대상판재(M)의 타측이 조금 더 펴지면서 상부블록(12)의 저면에 밀착된다.

이와 동시에, 가공대상판재(M)의 가장자리를 가압하고 있는 캠몸체(13a)의 내측면 하단부와 함께 가압블록(13b)의 내측면이 가공대상판재(M)의 가장자리를 가압하면서 하방으로 쓸어내려 가공대상판재(M)의 가장자리를 성형하는 4단계의 공정이 수행된다.

위와 같은 4단계 공정에서는 가공대상판재(M)의 가장자리가 캠몸체(13a)의 내측면에 하단부와 가압블록(13b)의 내측면에 의해 가압되면서 쓸어내려지는 아이어닝 기법이 적용됨에 따라 가공대상판재(M)의 딥 드로잉 성형성이 향상된다.

마지막으로, 상부금형(10)에 하강력을 증가시켜 상부금형(10)이 하방으로 완전히 이동하면, 상부금형(10)의 성형부(S)로 하부블록(22)이 완전히 삽입되면서 가공대상판재(M)의 중앙이 상부블록(12)과 하부블록(20) 사이에 밀착되면서 가압되어 성형이 완료된다.

이와 동시에 탄성수단(34)이 설치홀(31aa) 내로 압축되어 지지블록(33)의 저면이 쿠션블록(31)의 제2지지면(31a)에 밀착됨에 따라 가압블록(13b)의 돌기부(13aa)가 쿠션블록(31)의 제2경사면(31b) 내로 유입되면서 가압블록(13b)의 내측면이 하방으로 절곡된 가공대상판재(M)의 가장자리 상단부를 보다 강하게 가압하여 가공대상판재(M)의 가장자리 성형이 완료되는 제5공정이 수행된다.

위와 같이, 본 발명은 제5단계 공정에서 하방으로 절곡된 가공대상판재(M)의 가장자리 상단부가 가압블록(13b)의 내측면에 의해 보다 강하게 가압되어 스프링백을 유발하는 응력이 상쇄됨에 따라 성형이 완료된 가공대상판재(M)의 가장자리 영역에 스프링백 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

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 : 딥 드로잉 프레스 성형장치 10 : 상부금형
11 : 상부베이스 12 : 상부블록
13 : 슬라이딩캠 13a : 캠몸체
13aa : 제1지지면 13ab : 제1경사면
13b : 가압블록 13ba : 제3경사면
13bb : 돌기부 20 : 하부금형
21 : 하부베이스 22 : 하부블록
22a : 설치홈 23 : 예비성형블록
23a : 가압면 24 : 제1승강수단
30 : 쿠션부 31 : 쿠션블록
31a : 제2지지면 31aa : 설치홀
31b : 제2경사면 32 : 제2승강수단
33 : 지지블록 33a : 제3지지면
34 : 탄성수단 40 : 제어부
S : 성형부 M : 가공대상판재

Claims (4)

1. 상부블록과, 상기 상부블록보다 큰 두께를 갖고 상기 상부블록의 둘레에 내외측 방향으로 이동가능하게 설치되되 내측면이 상기 상부블록의 외측면에 지지되어 상기 상부블록의 하부에 특정 형상의 성형부를 형성하고 하부에 제1지지면이 형성되며 상기 제1지지면의 외측에 외측방향으로 상향경사진 제1경사면이 형성된 슬라이딩캠을 포함하는 상부금형과;
   상기 상부블록의 하부에 상기 성형부와 대응되는 형상으로 형성되고 상면 일측에 하방으로 함몰된 설치홈이 형성된 하부블록과, 상기 설치홈 내에 상하이동 가능하게 설치되고 상부에 가압면이 형성되며 상향력이 제어되는 예비성형블록을 포함하는 하부금형과;
   상기 하부금형의 둘레에 상하이동 가능하게 설치되되, 상기 제1지지면과 대응되는 일측에 제2지지면이 형성되고, 상기 제2지지면의 외측에 상기 제1경사면과 대응되는 제2경사면이 형성되며, 상향력이 제어되는 쿠션부와;
   상기 상부금형의 하강력과 상기 예비성형블록 및 상기 쿠션부의 상향력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치.
   
2. 제1항 기재의 딥 드로잉 프레스 성형장치를 이용한 딥 드로잉 프레스 성형방법에 있어서,
   상기 예비성형블록이 상기 하부블록의 상부로 돌출된 상태에서 상기 가압면 상에 가공대상판재를 배치시키는 1단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 이동하여 상기 슬라이딩캠의 제1지지면이 상기 가공대상판재의 가장자리 일측에 지지됨과 동시에 상기 예비성형블록이 상방으로 이동하여 상기 가압면과 대응되는 상기 가공대상판재의 중앙 일측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 상기 가압면의 모서리 외측에 위치한 상기 가공대상판재의 중앙 타측이 하방으로 휘어지는 제2단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 더 이동하여 상기 슬라이딩캠의 제1지지면과 상기 쿠션부의 제2지지면 사이에 상기 가공대상판재의 가장자리 일측이 고정되고 상기 하부블록이 상기 상부금형의 성형부로 일부 삽입되면서 상기 가공대상판재의 가장자리 타측이 상기 슬라이딩캠의 내측면에 의해 가압됨과 동시에 하방으로 절곡되며 상기 예비성형블록이 하방으로 압축되면서 상기 가압면의 모서리 외측에 위치한 상기 가공대상판재의 중앙 타측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 펴지는 제3단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 완전히 이동하여 상기 상부금형의 성형부로 상기 하부금형의 하부블록이 완전히 삽입되면서 상기 가공대상판재의 중앙이 상기 상부블록과 상기 하부블록 사이에 완전히 밀착되고, 상기 슬라이딩캠의 내측면이 상기 가공대상판재의 가장자리를 하방으로 쓸어내리는 제4단계의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 쿠션부는 탄성수단에 의해 상기 제2지지면의 상부로 돌출형성되고, 상부에 제3지지면이 형성된 지지블록을 더 포함하고,
   상기 슬라이딩캠은 내측면이 상기 상부블록의 외측면에 지지되어 상시 상부블록의 하부에 특정형상의 성형부를 형성하고 하부에 제1지지면이 형성되며 상기 제1지지면의 외측에 외측방향으로 상향경사진 제1경사면이 형성된 캠몸체와. 상기 캠몸체의 중앙 내부에 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되고 외측면에 제1경사면과 대응되는 제3경사면이 형성되며 제3경사면의 일측에 연성재질의 돌기부가 돌출형성되는 가압블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형장치.
   
4. 제3항 기재의 딥 드로잉 프레스 성형장치를 이용한 딥 드로잉 성형방법에 있어서,
   상기 예비성형블록이 상기 하부블록의 상부로 돌출된 상태에서 상기 가압면 상에 가공대상판재를 배치시키는 1단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 이동하여 상기 캠몸체의 제1지지면이 상기 가공대상판재의 가장자리 일측에 지지됨과 동시에 상기 예비성형블록이 상방으로 이동하여 상기 가압면과 대응되는 상기 가공대상판재의 중앙 일측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 상기 가압면의 모서리 외측에 위치한 상기 가공대상판재의 중앙 타측이 하방으로 휘어지는 제2단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 더 이동하여 상기 캠몸체의 제1지지면과 상기 제2지지면의 상부로 돌출된 상기 지지블록의 제3지지면 사이에 상기 가공대상판재의 가장자리 일측이 고정되고 상기 하부블록이 상기 상부금형의 성형부로 일부 삽입되면서 상기 가공대상판재의 가장자리 타측이 상기 상부블록의 저면에 밀착되면서 펴지는 제3단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 더 이동하여 상기 하부블록이 상기 상부금형의 성형부로 더 삽입되면서 캠몸체의 내측면 하단부와 가압블록의 내측면이 가공대상판재의 가장자리를 하방으로 쓸어내리는 제4단계와;
   상기 상부금형이 하방으로 완전히 이동하여 상기 지지블록이 하방으로 압축됨과 동시에 상기 가압블록의 돌기부가 상기 쿠션부의 제2경사면에 의해 가압되면서 상기 가압블록의 내측면이 상기 가공대상판재의 가장자리 상단부를 보다 강하게 가압하는 제5단계의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바우싱거 효과 및 아이어닝 기법을 활용한 딥 드로잉 프레스 성형방법.
   

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