KR20060023257A - 펀치 프레스 장치 - Google Patents

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KR20060023257A
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김정환
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현대자동차주식회사
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Abstract

차체 멤버류의 성형을 위한 금형과 패널 소재간의 간섭을 방지하여 성형과정 중에 패널 소재의 잔류 응력 발생을 최소화함으로써, 스프링 백 등에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있도록
차체 멤버류를 성형하기 위한 펀치 프레스 장치에 있어서,
내부에 공간부를 형성하며, 그 상부면이 개구되는 하형 다이; 상기 하형 다이의 개구된 상부면을 통하여 그 공간부 내부에 상하방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 상단부는 상기 차체 멤버류의 내측 성형면을 형성하는 하형 펀치; 상기 하형 다이의 공간부 내에 설치되어 상기 하형 펀치를 승하강시키는 하형 엑츄에이터; 상기 하형 다이에 대응하여 그 상부에 구성되며, 내부에는 공간부를 형성하고, 그 하부면이 개구되는 상형 다이; 상기 상형 다이의 공간부 내부에 하향하여 설치되는 상형 엑츄에이터; 상기 상형 엑츄에이터의 작동 로드 선단에 장착되어 상기 하형 펀치와 함께, 투입되는 패널 소재의 일측을 규제하는 상형 패드;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치를 제공한다.
펀치 프레스, 스프링 백, 하형 펀치, 상형 패드

Description

펀치 프레스 장치{PUNCH PRESS SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 펀치 프레스 장치의 측단면 구성도,
도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 펀치 프레스 장치의 단계별 작동 상태도,
도 4는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펀치 프레스 장치의 측단면 구성도, 및
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 펀치 프레스 장치의 단계별 작동 상태도이다.
본 발명은 펀치 프레스 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체 멤버류의 성형을 위한 금형과 패널 소재간의 간섭을 방지하여 성형과정 중에 패널 소재의 잔류 응력 발생을 최소화함으로써, 스프링 백 등에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있도록 하는 펀치 프레스 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 차체를 구성하는 약 300 여 개의 차체 부품들은 대부분 단품상태의 부품 정도 및 어셈블리 상태에서의 높은 부품 정도가 요구되어진다.
특히, 차체의 골조를 이루는 대물 부품들은 차종별 평균 약 50 파트(PARTS) 내외로 이루어지며, 그 중에서도 멤버(MEMBER)류는 하부 차체(UNDER BODY)에 매칭되어 차체 충돌 강성 확보, 서스펜션 결합 정도 확보, 및 기타 상대 부품의 어셈블리 정도 확보 측면에서 단품 패널의 부품 정도가 특별히 요구되는 부품이다.
도 1은 종래 기술에 따른 펀치 프레스 장치의 측단면 구성도로써, 상기한 바와 같은 차체 멤버류를 포밍 성형하기 위한 펀치 프레스 장치는 하부의 볼스터(101)에 구성되는 하형 펀치(103)와 상부의 슬라이더(105)에 장착되어 상하 구동하는 상형 다이(107)로 이루어진다.
즉, 상기 도 1에서와 같이, 상형 다이(107)와 하형 펀치(103) 사이에 패널 소재(100)가 투입되면, 도 2에서와 같이, 상형 다이(107)가 하형 펀치(103)에 대하여 하강 구동하면서, 패널(100)의 일측에 1차 벤딩(B) 과정을 수행하게 되며, 계속적인 상형 다이(107)의 하강 구동으로, 도 3에서와 같이, 하형 펀치(103)와 합형되며서, 멤버류의 성형을 완료하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 펀치 프레스 장치에 의하면, 패널 소재(100)를 투입 후, 초기 벤딩(B)이 이루어지는 시점 즉, 상형 다이(107)와 하형 펀치(103)와의 최초 접촉으로 인해 소재가 꺾이기 시작할 때, 패널 소재(100)의 끝단부가 도 4에서와 같이, 하형 펀치(103)의 성형면(P)에 대하여 간섭이 발생한다.
이러한 간섭은 성형 초기부터 진행되어 제품의 플랜지면이 성형될 때까지 계속적으로 일어나며, 결국, 멤버류 성형시 스프링 백 및 측벽 휨을 발생시키는 요인이 되어, 최종 성형 후에도 제품 내 잔류 응력 상태에 영향을 주어 치수정도 확보를 어렵게 하는 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다.
따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 차체 멤버류의 성형을 위한 금형과 패널 소재간의 간섭을 방지하여 성형과정 중에 패널 소재의 잔류 응력 발생을 최소화함으로써, 스프링 백 등에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있도록 하는 펀치 프레스 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 펀치 프레스 장치는 차체 멤버류를 성형하기 위한 펀치 프레스 장치에 있어서,
내부에 공간부를 형성하며, 그 상부면이 개구되는 하형 다이; 상기 하형 다이의 개구된 상부면을 통하여 그 공간부 내부에 상하방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 상단부는 상기 차체 멤버류의 내측 성형면을 형성하는 하형 펀치; 상기 하형 다이의 공간부 내에 설치되어 상기 하형 펀치를 승하강시키는 하형 엑츄에이터; 상기 하형 다이에 대응하여 그 상부에 구성되며, 내부에는 공간부를 형성하고, 그 하부면이 개구되는 상형 다이; 상기 상형 다이의 공간부 내부에 하향하여 설치되는 상형 엑츄에이터; 상기 상형 엑츄에이터의 작동 로드 선단에 장착되어 상기 하형 펀치와 함께, 투입되는 패널 소재의 일측을 규제하는 상형 패드;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 펀치 프레스 장치의 측단면 구성도로써, 먼저, 본 발명에 따른 펀치 프레스 장치는 차체 멤버류를 성형하기 위한 것으로, 그 전체적인 구성을 살펴보면, 내부에 공간부(S1)를 형성하는 하형 다이(1)가 하부에 구성된다.
상기 하형 다이(1)는 그 공간부(S1)가 외부를 향하여 상부면을 통하여 개구된다.
그리고 상기 하형 다이(1)의 개구된 상부면을 통하여 그 공간부(S1) 내부에는 상하방향으로 슬라이드 가능하게 하형 펀치(3)가 설치된다.
상기 하형 펀치(3)는 그 상단부가 상기 차체 멤버류의 내측 성형면(F)을 형성하여 이루어진다.
여기서, 상기 하형 펀치(3)의 외측면과 상기 하형 다이(1)의 개구된 공간부(S1) 내측면 사이에는 슬라이딩 플레이트(5)가 개재되어 접촉 마찰 저항을 최소화시키게 된다.
또한, 상기 하형 다이(1)의 공간부(S1) 내에는 그 하부면에 하형 엑츄에이터(7)가 설치되는데, 상기 하형 엑츄에이터(7)는 그 작동 로드(9)의 선단을 통하여 상기 하형 펀치(3)와 연결되어, 하형 펀치(3)를 승하강 구동시키도록 이루어진다.
여기서, 상기 하형 엑츄에이터(7)는 그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 하형 다이(1)에 대응하여 그 상부에는 상형 다이(11)가 구성되는데, 상기 상형 다이(11)도 그 내부에 공간부(S2)를 형성하며, 상기 상형 다이 (11)의 공간부(S2)는 상형 다이(11)의 하부면을 통하여 외측으로 개구된다.
상기 상형 다이(11)의 공간부(S2) 내부에는 그 내측 상부면 상에 상형 엑츄에이터(13)가 하향하여 설치된다.
이 때, 상기 상형 엑츄에이터(13)의 작동 로드(15)는 상기 상형 다이(11)의 개구부를 향하여 배치되며, 상기 상형 엑츄에이터(13)의 작동 로드(15) 선단에는 상기 하형 펀치(3)에 대응하는 상형 패드(17)가 장착된다.
즉, 상기 상형 패드(17)는 상기 하형 펀치(3)와 함께, 투입되는 패널 소재(10)의 일측을 규제하면서, 차체 멤버류 성형 완료 시, 그 외측면의 성형을 이루게 된다.
그리고 상기 상형 엑츄에이터(13)는 그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 펀치 프레스 장치의 작동을, 도 5와 도 6내지 도 8을 통하여 그 작동 순서에 따라 설명하면, 도 5에서와 같이, 먼저, 패널 소재(10)가 투입되어 상형 엑츄에이터(13)가 하강 구동하면, 상형 패드(17)가 하형 펀치(3)와 함께, 상기 패널 소재(10)의 일측을 규제하게 된다.
이러한 상태로, 도 6에서와 같이, 하형 엑츄에이터(7)가 상승 구동하면, 하형 펀치(3)는 상기 상형 패드(17)와 함께, 패널 소재(10)를 홀딩한 상태로 상기 상형 다이(11)의 개구부를 향하여 밀어 올리게 된다.
즉, 성형개시 이전에 상기와 같이, 패널 소재(10)를 홀딩한 상태를 유지함으로써, 성형 중의 소재 유입을 제어하여 제품 상면에 생기는 주름을 억제할 수 있는 것이다.
이러한 상태에서, 도 7에서와 같이, 패널 소재(10)가 상형 패드(17) 및 하형 펀치(3)에 의해 홀딩된 상태에서 프레스 슬라이더(미도시)가 하강하면서 소재의 초기 벤딩이 이루어진다.
상기와 같이, 초기 벤딩이 이루어진 후에는 계속적인 슬라이더(미도시)의 하강으로 패널 소재(10)의 꺾임이 발생하게 되는데, 이 때, 패널 소재(10)는 그 단부가 점점 하형 펀치(3)의 형상면에 가까워진다.
즉, 이 시점에서 꺽임이 발생된 패널 소재(10)는 그 단부(19)가 하형 펀치(3)에 대하여 간섭없이 그 측벽면에 대응하여 꺽인 상태를 유지할 수 있게 된다.
따라서, 도 8에서와 같이, 계속해서 슬라이더가 하강하여 상형 다이(11)와 하형 펀치(3)에 의해 제품의 플랜지(FLANGE)면까지 성형이 이루어진다.
즉, 제품의 깊이만큼 슬라이더가 하강한 후에는 슬라이더의 힘에 의해 상형 패드(17), 상형 다이(11), 하형 펀치(3)를 계속밀고 내려와 최종적으로 하형 다이(1)와 상형 다이(11)에 의해 제품의 플랜지(FLANGE)면이 성형되는 것이다.
이러한 성형 메커니즘에 의해 차체 멤버류 성형 시, 측벽면을 초기 소재 상태로 직선적으로 유지하도록 하여 스프링 백(SPRING BACK)의 최소화를 가능하며, 그 측벽의 휨에도 상당히 유리한 성형성을 제공하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 펀치 프레스 장치에 의하면, 각각 상형 및 하형 엑츄에이터에 의해 승하강 구동하는 상형 패드와 하형 펀치를 상형 다이와 하형 다이 내부에 구성하여 차체 멤버류의 성형시 패널 소재의 단부가 금형에 대하여 간섭되는 것을 방지함으로써 성형과정 중에 패널 소재의 잔류 응력 발생을 최소화하고, 이로 인해 스프링 백 등에 의한 제품의 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.
결국, 멤버류 성형시 스프링 백 및 측벽 휨을 발생시키는 요인이 제거되어, 최종 성형 후에도 제품 내 잔류 응력에 의한 영향을 배제하며, 치수정도를 확보할 수 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 차체 멤버류를 성형하기 위한 펀치 프레스 장치에 있어서,
    내부에 공간부를 형성하며, 그 상부면이 개구되는 하형 다이;
    상기 하형 다이의 개구된 상부면을 통하여 그 공간부 내부에 상하방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 상단부는 상기 차체 멤버류의 내측 성형면을 형성하는 하형 펀치;
    상기 하형 다이의 공간부 내에 설치되어 상기 하형 펀치를 승하강시키는 하형 엑츄에이터;
    상기 하형 다이에 대응하여 그 상부에 구성되며, 내부에는 공간부를 형성하고, 그 하부면이 개구되는 상형 다이;
    상기 상형 다이의 공간부 내부에 하향하여 설치되는 상형 엑츄에이터;
    상기 상형 엑츄에이터의 작동 로드 선단에 장착되어 상기 하형 펀치와 함께, 투입되는 패널 소재의 일측을 규제하는 상형 패드;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하형 엑츄에이터는
    그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 상형 엑츄에이터는
    그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 하형 펀치의 외측면과 상기 하형 다이의 개구된 공간부 내측면 사이에는 슬라이딩 플레이트가 개재되는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치.
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