KR20100006470A - 복합 프레스금형장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 승강작동 가능케 설치된 상부금형부(A)와 바닥부에 고정설치된 하부금형부(B)로 복합 프레스금형장치(100)를 구성하되, 상부금형부(A)는 드로잉 형상을 갖는 상형패드(10)가 상형 다이홀더(6)의 중앙 저방의 작동유격(2)내에서 상하유동 가능케 장치하고, 상형패드(10)의 외곽을 빙두른 상부트림다이(8)를 상형 다이홀더(6)에 고정하며, 상부트림다이(8)의 양측에 형성된 좌우 작동안내공에는 캠부(20)에 의해서 선택적으로 좌우슬라이딩 작동하는 캠슬라이드(12)를 삽입하여서 상형패드(10)의 승강을 통제하게 구성하며, 하부 금형부(B)는 제1 지지대(46-1)상의 제2 지지대(46-2)에 드로잉 형상의 하형펀치(32)를 장치하고, 제2 지지대(46-2)의 외곽을 빙두르며 상면 단턱진 요입환부에 얹힌 트림받침부(34)를 갖는 블랭킹홀더(36)가 제1 지지대(46-1)에 내설된 쿠션핀(40)에 의해서 승강작동하게 구성한다.
상부금형부, 하부금형부, 상형패드, 캠슬라이드, 트림받침부, 블랭킹홀더

Description

복합 프레스금형장치{COMPOSITIVE PRESS MOLDING APPARATUS}

본 발명은 프레스장치에 관한 것으로, 특히 프레스 성형할 금속소재를 이동시키지 않고 한곳의 작업위치에서 드로잉(drawing)과 트림(trim), 피어싱, 캠피어싱을 수행하여 원하는 가공물로 얻을 수 있도록 하는 복합 프레스금형장치에 관한 것이다.

금형 수요창출은 자동차산업이나 전자부품산업 등에서 주로 많이 일어나고 있으며 완성제품 생산업체들의 외부 수주분의 증가에 힘입어 금형 구매업체도 증가되고 또 다양화되고 있다. 그중 프레스 금형은 자동차, 전자제품, 산업기계, 전기기기, 사무용기기, 완구, 건축재 등 그 외 분야에서 제품생산에 널리 사용되고 있는 방법중 하나이며, 자동차산업의 호황 등으로 큰폭의 매출 신장을 보이고 있다.

하지만 프레스 금형이나 프레스 가공은 요즈음의 원자재 및 부품 등의 가격상승으로 이윤의 상승폭이 다소 둔화되고 있므로 이에 대한 대책이 요구되고 있다.

프레스 금형들을 이용하여 완성제품을 위한 중간 가공품을 제조하기 위해서는 원재료를 블랭킹, 드로잉(drawing), 피어싱(piercing) 또는 캠피어싱(cam piercing), 트림(trim)이나 프렌징 등등과 같은 다양한 작업들이 필요에 따라 선택적으로 공정에 맞는 일련순으로 이루어져야 하며, 이러한 일련의 작업을 위해서는 각 작업에 필요한 프레스 금형장치나 프레스가공장치가 별도로 마련되어진다. 그러므로 한 작업이 끝난 가공물은 작업자를 통해서 이후의 작업단계로 넘어가도록 해주여야 하는데, 이는 작업의 번거로움을 줄뿐만 아니라 중간 가공물 생산단가를 상승시키는 원인으로도 작용하였다.

만일 프레스 성형할 금속소재의 이동없이 한곳에서 드로잉(drawing)과 트림(trim), 피어싱, 캠피어싱 등과 같은 작업을 동시에 수행하여 원하는 가공물로 얻을 수 있다면 중간 가공물의 생산단가를 줄이고 작업효율도 높일 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 프레스 성형할 금속소재의 이동없이 한 곳에서 드로잉, 피어싱, 트림 및 캠피어싱을 동시에 수행하여 원하는 중간 가공물을 제작할 수 있도록 해주는 복합 프레스금형장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 승강작동 가능케 설치된 상부금형부(A)와 바닥부에 고정설치된 하부금형부(B)로 복합 프레스금형장치(100)를 구성하되, 상부금형부(A)는 드로잉 형상을 갖는 상형패드(10)가 상형 다이홀더(6)의 중앙 저방의 작동유격(2)내에서 상하 유동가능케 장치하고, 상형패드(10)의 외곽을 빙두른 상부트림다이(8)를 상형 다이홀더(6)에 고정하며, 상부트림다이(8)의 양측에 형성된 좌우 작동안내공에는 캠부(20)에 의해서 선택적으로 좌우슬라이딩 작동하는 캠슬라이드(12)를 삽입하여서 상형패드(10)의 승강을 통제하게 구성하며, 하부 금형부(B)는 제1 지지대(46-1)상의 제2 지지대(46-2)에 드로잉 형상의 하형펀치(32)를 장치하고, 제2 지지대(46-2)의 외곽을 빙두르며 상면 단턱진 요입환부에 얹힌 트림받침부(34)를 갖는 블랭킹홀더(36)가 제1 지지대(46-1)에 내설된 쿠션핀(40)에 의해서 승강작동하게 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 프레스 성형할 금속소재의 이동없이 한 곳에서 드로잉, 피어싱, 트림 및 캠피어싱을 동시에 행할 수 있어 설치공간이 적게 요구되며 각 공정별로 따로 기계를 별도로 설치할 필요가 없는 장점이 있다. 또한 각 성형 단계에서 위치 이동이 전혀 없으므로 불량률도 현저하게 줄어들게 하는 장점이 있으며, 가공물의 각 공정별로 이동시켜 주는 인원 배정도 필요 없게 해주는 이점도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예에서는 프레스 가공물 중에서도 차량용 연료탱크의 제조를 위한 금형장치를 일예로 설명할 것이다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 프레스금형장치(100)에서의 성형단계별 단면 구성도로서, 프레스 성형할 금속소재의 이동없이 한 곳에서 드로잉, 피어싱, 트림 및 캠피어싱을 일괄적으로 수행하여서 차량용 연료탱크를 위한 중간 가공물을 제조한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복합 프레스금형장치(100)는 크게 승강작동 가능케 설치된 상부금형부(A)와, 바닥부에 고정설치된 하부금형부(B)로 구성된다.

먼저 상부금형부(A)를 설명하면, 드로잉 형상을 갖는 상형패드(10)가 상형 다이홀더(6)의 중앙 저방의 작동유격(2)내에서 탄지되어서 상하유동 가능케 장치된 다. 즉 상형 다이홀더(2)의 작동공을 관통하여 선단이 걸림되게 볼트체결된 상형패드(10)의 상부 안내봉(4)에는 압축스프링(5)이 끼워져 있으므로 상형패드(10)에는 탄발력이 작용한다.

상형 다이홀더(6)의 저방에 위치한 상형패드(10)의 외곽을 빙두른 상부트림다이(8)가 상형 다이홀더(6)에 고정되게 구성한다. 상부트림다이(8)의 내측면부에 트림날이 형성된 상태로 상형패드(10)의 측면과 면접촉되게 구성하고, 상부트림다이(8)의 양측에 형성된 좌우 작동안내공에는 캠부(20)에 의해서 선택적으로 좌우슬라이딩 작동하는 캠슬라이드(12)가 삽입되게 구성한다. 이때 선단 측하부 경사면(14)을 갖는 캠슬라이드(12)는 상형다이홀더(6)의 하면과 상부트림다이(8)의 상면 및 상형패드(10)의 외곽 측상부경사면(16) 사이에 끼여 있는 구조로 인해 상형패드(10)의 작동유격(2)이 확보되며, 캠슬라이드(12)의 선단 측하부 경사면(14)과 상형패드(10)의 외곽 측상부 경사면(16)간의 경사 이동을 통해 상형패드(10)가 승강작동된다.

캠슬라이드(12)를 작동시키는 캠부(20)는 상형다이홀더(6)의 저부에 장착되며, 캠(22), 캠스토퍼(24), 안내롤(26), 피스톤로드(27), 캠실린더(28)로 구성한다.

또한 상부금형부(A)의 상형 다이홀더(6)에는 상하방 타공을 위한 필요한 갯수의 피어싱 펀치(29a)(29b)가 고정된다. 제1 피어싱 펀치(29a)의 경우에는 타공 직경이 적으므로 상형패드(10)의 하방으로 돌출되게 형성하여 드로잉작업이 함께 차후 성형될 가공물(70a)의 외곽부에 대한 타공작업이 이루어지도록 하고, 제2 피 이싱 펀치(29b)의 경우에는 타공 직경이 상대적으로 크므로 상형패드(10)의 내부에 감춰진 상태로 있게 하고 트리밍작업시 상형패드(10)가 밀려올게 갈때에 돌출되게 하여서 타공작업이 이루어지게 한다.

다음으로 하부 금형부(B)를 설명하면, 하형 플레이트(30)의 상측에 제1 지지대(46-1), 제2 지지대(46-2)와 드로잉 형상의 하형펀치(32)가 차례로 얹혀서 장치된다. 제1 지지대(46-1)의 중앙부에는 제1 지지대(46-1)보다 좁은 면적인 제2 지지대(46-2)가 장치되고, 또 제1 지지대(46-1)의 상면에는 제2 지지대(46-2)의 외곽을 빙두르는 하강정지편(38)이 블랭킹홀더(36)의 하강한계를 정해주는 높이로 설치된다.

또한 제1 지지대(46-1)의 외곽부 위치에는 높은 보장력을 갖는 다수의 쿠션핀(40)들이 하강정지편(38)을 빙둘러서 삽입됨과 동시에 그 쿠션핀(40)들의 상단이 상방으로 돌출되어서 트림받침부(34)가 상부의 단턱진 요입환부에 안착된 블랭킹홀더(36)를 받쳐주게 구성한다. 블랭킹홀더(36)는 제2 지지대(46-2)에 끼워진 상태로 쿠션핀(40)에 탄지되어 승강작동하며, 블랭킹홀더(36)의 단턱진 요입환부에 끼워진 트림받침부(34)도 상하 작동유격(48)범위내에서 상하요동가능하게 구성된다.

그리고 도 1에서는 미도시되었지만, 상부금형부(A)에는 가공물(70a)의 측면 타공을 위한 캠피어싱부(도 6의 50)도 포함되어 있고, 그 캠피어싱부(50)의 펀치핀(56)이 통과할 수 있도록 하부금형부(B)의 하형펀치(32)의 측면에는 안내공(42)가 형성되고 있다. 또한 하부금형부(B)에는 상부 금형부(A)의 제1,제2 피어싱 펀치(29a)(29b)를 승강 안내하고 피어싱 펀칭에 의해 발생된 스크랩의 낙하를 안내하 는 스크랩통로(44a)(44b)가 마련되어있다.

도 1에서, 참조번호 "70"은 블랭킹 작업되어서 올려진 금속소재이다.

지금부터 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 복합 프레스금형장치(100)의 작동상태를 단계별로 상세히 설명한다.

블랭킹(blanking)작업공정에서 대형의 강판은 드로잉 가공하기 쉬운 형상을 갖도록 함과 동시에 원재료에 대한 손실을 적게 하기 위한 형상으로 전단되어진다.

이렇게 블랭킹 작업된 블랭킹 금속소재(70)는 도 1에서와 같이 하부금형부(B)의 블랭킹홀더(34)에 올려지게 되면, 복합 프레스금형장치(100)에 의한 금형작업이 시작된다.

금형작업이 시작되면 상부금형부(A)가 하강하면서 도 2에 도시된 바와 같이 상부트림다이(8) 하부면, 상형패드(10)의 가장자리 최하면이 하부금형부(B)의 트림받침부(34)와 블랭킹홀더(36)의 상부면에 얹혀 있는 블랭킹 금속소재(70)를 압박하게 된다. 그 상태에서 상부금형부(A)가 계속하여 하강하면 도 3에 도시된 바와 같이 하부금형부(B)에서의 트림받침부(34)가 안착된 블랭킹홀더(36)도 밀리면서 쿠션핀(40)을 압축시킴과 동시에 함께 하강하되, 제1지지대(46-1)에 받침된 하강정지편(38)에 맞닿을 때까지 하강한다.

하부금형부(B)의 블랭킹홀더(36)가 하강작동함에 따라 제2지지대(46-2)의 상부에 장치된 중앙부측 하형펀치(32)가 상방으로 노출되어지면서 상부금형부(A)의 상형패드(10)에 압착되어지므로 드로잉 성형이 이루어진다. 이때 상부금형부(A)의 제1 피어싱펀치(29a)도 가공물(70a)의 외곽접면부가 되는 금속재료(70)의 가장자리 를 타공함으로써 제1 피어싱 작업이 완료된다. 여기서 제1 피어싱펀치(29a)의 위치는 그 뚫고자 하는 위치에 따라 변경이 가능하게 설계 변경될 수 있음을 이해하여야 한다.

드로잉 작업과 제1 피어싱펀치(29a)에 의한 제1 피어싱작업이 완료된 후에는 도 4 및 도 5에 도시된 트림작업이 수행된다. 트림작업은 드로잉작업된 가공물(70a)에서의 필요없는 가장자리 부분을 잘라내는 작업이다.

트림작업을 위해서 캠부(20)가 작동된다. 캠부(20)의 캠실린더(28)에 하부주입구(28a)로 유체가 주입되면 캠실린더(28)내 피스톤로드(27)가 상승하게되며 피스톤로드(27)의 상단에 연결된 안내롤(26)이 캠스토퍼(24)와 캠(22) 후부면 사이에 형성된 자유작동공간내로 상승하게된다. 그러면 하방에 위치한 안내롤(26)에 저지되어서 축회전하지 못했던 롤캠(22)은 축회전할 수 있는 상태가 되고, 캠슬라이드(12)도 좌우 슬라이딩가능한 상태가 된다.

슬라이딩가능한 상태로 된 상부금형부(A)의 캠슬라이드(12)는 그 형성된 선단 측하부경사면(14)과 상형패드(10)의 외곽 측상부경사면(16)간이 경사접촉되어 있는 관계로 상형패드(10)에 작용되는 반력에 의해서 후진하게 되며, 그와 동시에 상형패드(10)가 상방으로 밀리는 것을 허용하게 된다. 상형패드(10)가 상방으로 밀림에 따라 상형패드(10)의 외곽 최하면과 트림다이(8)의 하면이 단차가 생긴 상태로 상부트림다이(8)가 하부금형부(B)의 트림받침부(34)에 얹힌 금속소재(70)의 가장자리부분을 가압하게 되고, 금속소재와 트림받침부(34)가 블랭킹홀더(36)상에 형성된 작동유격(48)만큼 하강되면서 상부트림다이(8)의 내측 트림날이 기성형된 가 공물(70a)의 가장자리 부분을 도 5에서와 같이 잘라내게 된다. 또 그와 동시에 상형패드(10)가 밀려올라감에 따라 노출된 상부금형부(A)의 제2 피어싱펀치(29b)도 가공물(70a)의 상면부를 타공함으로써 큰 구멍이 형성되는 제2 피어싱 작업도 완료된다. 제2 피어싱펀치(29b)의 위치도 그 뚫고자 하는 위치에 따라 변경 가능하게 설계변경될 수 있음을 이해하여야 한다.

상기와 같이 트림작업이 완료된 후에도 가공물(70a)은 여전히 그 위치에 그대로 있고, 그 상태에서 도 6에 도시된 바와 같은 캠피어싱 작업이 이루어진다.

캠피어싱 작업은 가공물(70a)의 측방을 타공하는 공정으로서 도 6에 도시된 바와 같이 캠피어싱부(50)에 의해서 이루어진다. 캠피어싱부(50)는 상형다이홀더(6)의 하측에 전방에서 후방으로 피어싱펀치(56)가 향하도록 고정설치된다. 캠피어싱부(50)의 위치는 가공물(70a)에 캠피어싱 하고자 하는 위치에 따라 위치변경이 가능함을 이해하여야 한다. 캠피어싱부(50)는 작동실린더(52)와 피스톤로드(54)와 피어싱펀치(56)로 구성된다.

캠피어싱 작업시, 작동실린더(52)의 일측 주입구(52a)에 유체가 주입되면 내부 피스톤이 전진하면서 피스톤로드(54)를 신장시키므로 피어싱펀치(56)가 가공물(70)의 측면을 타공하는 캠피어싱 작업이 이루어진다. 타공이 완료되면 작동실린더(52)의 타측 주입구(52b)로 유체가 주입되면서 내부 피스톤을 후진시키므로 피스톤로드(54)가 단축되면서 피어싱펀치(56)가 가공물(70a)의 측면 타공으로부터 빠져나오게 된다.

캠피어싱 작업까지 완료한 후, 도 7과 같이 상부금형부(A)를 상승시킴과 동 시에 캠부(20)의 캠실린더(28)의 타측주입구(28b)로 유체를 주입하여서 안내롤(26)을 하강시켜주므로 캠슬라이드(12)가 캠(22)의 축회전에 의해서 전진 상승되게 한다. 이러한 상태로 캠부(20)의 록킹(잠금)상태가 된다.

상부 금형부(A)가 상승되어지면 하부금형부(B)의 쿠션핀(40)에 반력에 의해서 블랭킹 홀더(36)는 원위치로 상승 복귀되므로, 가공물(70a)은 금형틀인 하형펀치(32)로부터 탈형되어서 도 7 및 도 8과 같은 상태가 된다.

도 7 및 도 8에 도시된 가공물(70a)은 금형에 의해서 드로잉성형이 이루어진 상태이며, 트림작업도 이루어진 상태이며, 제1,제2 피어싱펀치(29a)(2b)에 의해서 가공물(70a)의 상하방에 피어싱된 구멍(72)(74)이 형성되며, 캠피어싱부(50)에 의해서 가공물(70a)의 측방에 피어싱된 구멍(76)이 형성되어 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 프레스가공물의 제조에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 프레스 금형장치의 단면 구성도,

도 2는 금형작업 시작 후 최초 하강단계에서의 단면구성도,

도 3은 드로잉작업과 제1피어싱작업시의 단면구성도,

도 4는 트림작업전 단계에서의 단면구성도,

도 5는 트림작업과 제2 피어싱작업 단계에서의 단면구성도,

도 6은 캠피어싱 작업단계에서의 단면 구성도,

도 7은 복합 프레스금형장치에서의 복귀상태시의 단면 구성도,

도 8은 복합 프레스금형장치에 의해서 제조된 가공물 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(2)(48)-- 작동유격 (6)-- 상형 다이홀더

(8)-- 상부트림다이 (10)-- 상형패드

(12)-- 캠슬라이드 (14)-- 선단 측하부경사면

(16)-- 외곽측 상부경사면 (20)-- 캠부

(22)-- 캠 (24)-- 캠스토퍼

(26)-- 안내롤 (29a)(29b)-- 피어싱 펀치

(32)-- 하형펀치 (34)-- 트림받침부

(36)-- 블랭킹홀더 (38)-- 하강정지편

(40)-- 쿠션핀 (46-1)(46-2)-- 제1,제2 지지대

(50)- 캠피어싱부 (56)-- 펀치핀

(A)-- 상부 금형부 (B)-- 하부 금형부

Claims (4)

  1. 승강작동 가능케 설치된 상부금형부(A)와 바닥부에 고정설치된 하부금형부(B)로 복합 프레스금형장치(100)를 구성하되,
    상부금형부(A)는 드로잉 형상을 갖는 상형패드(10)가 상형 다이홀더(6)의 중앙 저방의 작동유격(2)내에서 상하 유동가능케 장치하고, 상형패드(10)의 외곽을 빙두른 상부트림다이(8)를 상형 다이홀더(6)에 고정하며, 상부트림다이(8)의 양측에 형성된 좌우 작동안내공에는 캠부(20)에 의해서 선택적으로 좌우슬라이딩 작동하는 캠슬라이드(12)를 삽입하여서 상형패드(10)의 승강을 통제하게 구성하며,
    하부 금형부(B)는 제1 지지대(46-1)상의 제2 지지대(46-2)에 드로잉 형상의 하형펀치(32)를 장치하고, 제2 지지대(46-2)의 외곽을 빙두르며 상면 단턱진 요입환부에 얹힌 트림받침부(34)를 갖는 블랭킹홀더(36)가 제1 지지대(46-1)에 내설된 쿠션핀(40)에 의해서 승강작동하게 구성함을 특징으로 하는 복합 프레스금형장치.
  2. 제1항에 있어서, 상부금형부(A)의 상형 다이홀더(6)에는 상하방 타공을 위한 다수의 피어싱 펀치(29a)(29b)가 고정 설치됨을 특징으로 하는 복합 프레스금형장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상부금형부(A)에는 가공물(70a)의 측면 타공을 위한 캠피어싱부(50)가 포함되게 구성함을 특징으로 하는 복합 프레스금형장치.
  4. 제1항에 있어서, 선단 측하부 경사면(14)을 갖는 캠슬라이드(12)는 상형다이홀더(6)의 하면과 상부트림다이(8)의 상면 및 상형패드(10)의 외곽 측상부경사면(16) 사이에 끼여 있는 구조로 인해 상형패드(10)의 작동유격(2)이 확보되며, 캠슬라이드(12)의 선단 측하부 경사면(14)과 상형패드(10)의 외곽 측상부 경사면(16)간의 경사 이동을 통해 상형패드(10)가 승강작동 됨을 특징으로 하는 복합 프레스금형장치.
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