KR20160142870A

KR20160142870A - 성형 금형 및 언더컷 성형 방법

Info

Publication number: KR20160142870A
Application number: KR1020167031049A
Authority: KR
Inventors: 미츠하루 야마가타; 슈지 야마모토; 다케시 가와치
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-12-13
Also published as: US10029296B2; CN106457625A; CN106457625B; US20170106431A1; WO2015170574A1; JP6269824B2; MX2016014535A; KR101861947B1; JPWO2015170574A1

Abstract

이 성형 금형은, 저부 및 측벽부를 갖는 하부 성형 금형과, 상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부와 평행한 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능한 상부 성형 금형과, 상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부와 상기 상부 성형 금형 사이를 상기 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능한 압입 금형을 구비한다.

Description

성형 금형 및 언더컷 성형 방법 {MOLDING DIE AND UNDERCUT MOLDING METHOD}

본 발명은, 성형 금형 및 언더컷 성형 방법에 관한 것이다.

본원은, 2014년 5월 9일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2014-097796호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

언더컷부를 갖는 제품을 성형하는 방법으로서, 언더컷부를 후속 공정에서 절삭에 의해 형성하는 방법, 및 콜랩시블 코어 또는 슬라이드 코어를 갖는 성형 금형을 사용하는 방법이 알려져 있다. 콜랩시블 코어는, 원주 방향을 따라 배치된 복수의 코어와, 그 중앙에 배치된 센터 핀으로 구성되어 있다. 콜랩시블 코어에서는, 센터 핀을 압입함으로써 각 코어가 직경 확장되고, 센터 핀을 뽑아냄으로써 각 코어가 직경 축소된다.

또한, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 슬라이드 코어를 갖는 성형 금형이 개시되어 있다. 특허문헌 1의 성형 금형에서는, 중심 코어에 소경사각과 대경사각의 미끄럼 이동면을 교대로 설치하고, 각 미끄럼 이동면에 대응한 각도를 갖는 분할 코어를 중심 코어의 주위에 교대로 배치하고, 각 미끄럼 이동면에 설치된 역사다리꼴 형상의 홈을 통해 분할 코어를 미끄럼 이동시킴으로써, 분할 코어의 언더컷 성형부를 직경 축소시키고 있다.

특허문헌 2의 성형 금형에서는, 센터 코어의 외주에 제1 분할 코어 및 제2 분할 코어가 교대로 배치되고, 제1 분할 코어를 센터 코어의 중심 축선을 향해 직경 축소시킨 후에, 제2 분할 코어를, 다이 컷팅 방향 및 제1 분할 코어의 직경 축소 방향에 대해 교차하는 방향을 따라 이동시키고 있다.

일본 특허 공개 평5-57760호 공보 일본 특허 공개2013-237212호 공보

그러나, 절삭에 의해 언더컷부를 형성하는 방법에서는, 공정 수의 증가에 의해, 비용이 증가한다. 또한, 콜랩시블 코어를 사용한 방법에서는, 콜랩시블 코어의 구동 기구가 복잡하고, 조립 조정에 시간을 필요로 하므로, 저비용화가 어렵다.

또한, 특허문헌 1에서는, 부각을 갖는 역사다리꼴 형상의 홈, 및 이것과 쌍이 되는 분할 코어에 설치한 결합 돌기부의 가공이 어려워, 금형 비용이 높아진다. 또한, 특허문헌 2에서는, 분할 코어를 구동하기 위한 지지 부재 및 홀더 등의 추가 부품이 필요해지고, 금형의 부품 개수가 많아져 금형 비용이 높아진다.

본 발명은, 상기 사정에 비추어 이루어진 것이며, 저비용으로 언더컷부를 갖는 성형품을 성형할 수 있는, 성형 금형 및 언더컷 성형 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하를 채용하였다.

(1) 본 발명의 제1 양태에 관한 성형 금형은, 저부 및 측벽부를 갖는 하부 성형 금형과, 상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부와 평행한 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능한 상부 성형 금형과, 상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부와 상기 상부 성형 금형 사이를 상기 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능한 압입 금형을 구비하고, 상기 상부 성형 금형이, 중심 축선이 상기 축선과 일치하는 상태에서, 상기 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능하게 설치된 금형 본체와, 상기 금형 본체의 저면에 맞닿고, 또한 상기 축선을 중심으로 하여 방사상으로 연장되는 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 제1 분할 코어와, 중심 축선이 상기 축선과 일치하는 상태에서, 상기 금형 본체의 상기 저면으로부터 하방으로 이탈 불가능하게, 또한 상기 축선을 따라 상기 금형 본체의 상기 저면으로부터 내부에 삽입 가능하게 설치된 가동 축 부재와, 상기 축선을 중심으로 하여 상기 가동 축 부재의 하단부로부터 방사상으로 연장되는 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 제2 분할 코어를 갖고, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어가, 상기 축선의 주위에 교대로 배치되어 있고, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어 각각이, 상기 연장되는 방향을 따라 상기 축선으로부터 이격됨에 따라서, 상기 금형 본체로부터 이간하는 성형면을 갖고, 상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체로부터 가장 노출되어 있는 상태에 있어서, 상기 금형 본체의 외연의 내측에 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어가 존재하고, 상기 제2 분할 코어가 상기 제1 분할 코어보다 하방에 배치되고, 상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체의 상기 내부에 삽입되는 과정에 있어서, 상기 제2 분할 코어가 상기 제1 분할 코어와 미끄럼 접촉하면서 상기 금형 본체의 상기 저면을 향해 접근함으로써, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어는, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어의 상기 성형면이 상기 금형 본체의 상기 외연의 외측으로 돌출되는 위치까지, 각각 이동한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 양태에 있어서, 이하와 같이 구성해도 된다. 상기 제1 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어의 상면을 사이에 끼우고, 또한 상기 제1 분할 코어의 상기 상면을 중심으로 하여 좁아지도록 연속되는 한 쌍의 제1 경사면을 더 갖고, 상기 제2 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어와의 맞댐면이며, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면에 접촉하는 제2 경사면을 더 갖고, 상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체로부터 가장 노출되어 있는 상태에 있어서, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면의 일부가 상기 제2 분할 코어의 상기 제2 경사면에 겹쳐 있고, 상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체의 내부에 삽입되는 과정에 있어서, 상기 제1 분할 코어 및 상기 제2 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면과 상기 제2 분할 코어의 상기 제2 경사면이 합쳐질 때까지, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면과 상기 제2 분할 코어의 상기 제2 경사면이 서로 미끄럼 접촉하면서 이동한다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 양태에 있어서, 이하와 같이 구성해도 된다. 상기 금형 본체가, 원기둥 형상인 동시에, 직경 방향 외측을 향해 연장되는 제1 가이드부를 갖고, 상기 가동 축 부재가, 원기둥 형상인 동시에, 직경 방향 외측을 향해 연장되는 제2 가이드부를 갖고, 상기 제1 분할 코어가, 상기 제1 가이드부에 대해 상기 제1 가이드부의 연장 방향을 따라 미끄럼 접촉함과 함께, 상기 제1 가이드부를 수용하는 제1 수용부를 더 갖고, 상기 제2 분할 코어가, 상기 제2 가이드부에 대해 상기 제2 가이드부의 연장 방향을 따라 미끄럼 접촉함과 함께, 상기 제2 가이드부를 수용하는 제2 수용부를 더 갖는다.

(4) 상기 (3)에 기재된 양태에 있어서, 상기 제1 가이드부의 경도가, 상기 제1 분할 코어의 경도보다 낮아도 되고, 상기 제2 가이드부의 경도가, 상기 제2 분할 코어의 경도보다 낮아도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 양태에 있어서, 이하와 같이 구성해도 된다. 상기 제1 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어의 상기 상면에 설치된 볼록부를 더 갖고, 상기 제2 분할 코어가, 상기 제2 분할 코어의 상기 상면에 설치된 볼록부를 더 갖고, 상기 금형 본체가, 상기 제1 분할 코어의 상기 볼록부 및 상기 제2 분할 코어의 상기 볼록부에 맞닿는 충돌면을 더 갖는다.

(6) 본 발명의 다른 양태에 관한 언더컷 성형 방법은, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 성형 금형을 사용하여, 개구부를 갖는 소재에 언더컷부를 성형하는 방법이며, 상기 저부 및 상기 측벽부를 따라, 상기 소재를 상기 하부 성형 금형에 적재하는 제1 공정과, 상기 소재의 상기 개구부 내의 소정 위치에서, 상기 제2 분할 코어를 상기 제1 분할 코어와 미끄럼 접촉시키면서 상기 금형 본체의 상기 저면을 향해 접근시키고, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어의 상기 성형면을 상기 금형 본체의 상기 외연의 외측으로 돌출시키는 제2 공정과, 상기 압입 금형을 상기 소재에 맞닿게 하면서 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동시켜, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어의 상기 성형면에 상기 소재의 내측 측면의 일부를 맞닿게 하는 제3 공정과, 상기 상부 성형 금형을, 상기 하부 성형 금형의 상기 저부로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 제4 공정을 갖는다.

(7) 상기 (6)의 양태에 있어서, 상기 제1 공정에서, 상기 소재의 외측 측면을, 상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부에 맞닿게 하고, 상기 제3 공정에서, 상기 압입 금형을 상기 소재의 상단부면에 맞닿게 하면서 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동시켜도 된다.

본 발명의 상기 각 양태에 의하면, 간이한 구조의 성형 금형에서, 언더컷부를 갖는 성형품을 성형할 수 있다. 따라서, 저비용으로 언더컷부를 갖는 성형품을 성형할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성형 금형을 도시하는 도면이며, 그 축선을 포함하는 단면에 있어서 축선보다 좌반부를 도시하는 종단면도이다.
도 1b는 동 성형 금형을 도시하는 도면이며, 상부 성형 금형을 하사점까지 하강시킨 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 1c는 동 성형 금형을 도시하는 도면이며, 압입 금형에 의해 소재를 압박한 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 1d는 동 성형 금형을 도시하는 도면이며, 상부 성형 금형을 소재로부터 빼낸 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 1e는 동 성형 금형을 도시하는 도면이며, 압입 금형을 상승시킨 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 동 성형 금형의 중심 코어를 도시하는 사시도이다.
도 3은 동 성형 금형의, 가이드 코어, 제1 분할 코어 및 제2 분할 코어를 도시하는 사시도이다.
도 4는 동 성형 금형의 상부 성형 금형을 도시하는 도면이며, 성형 전의 직경 축소 상태를 도시하는 사시도이다.
도 5는 동 상부 성형 금형을 도시하는 도면이며, 동 상부 성형 금형을 하사점까지 하강시켰을 때의 직경 확장 상태를 도시하는 사시도이다.
도 6은 동 상부 성형 금형의, 제1 분할 코어 및 제2 분할 코어의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 성형 전의 직경 축소 상태를 나타내는 평면 모식도이다.
도 7은 동 상부 성형 금형의, 제1 분할 코어 및 제2 분할 코어의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 동 상부 성형 금형의 축선을 포함하는 단면에서 본 경우의 종단면도이다.
도 8은 동 상부 성형 금형의, 제1 분할 코어 및 제2 분할 코어의 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 9a는 상기 제1 실시 형태에 관한 성형 금형을 사용한 언더컷 성형 방법의 변형예를 나타내는 종단면이다.
도 9b는 동 변형예에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 10a는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성형 금형을 도시하는 도면이며, 그 축선을 포함하는 단면에 있어서 축선보다 좌반부를 도시하는 종단면도이다.
도 10b는 동 성형 금형에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 10c는 동 성형 금형에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 10d는 동 성형 금형에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 11a는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성형 금형을 도시하는 도면이며, 그 축선을 포함하는 단면에 있어서 축선보다 좌반부를 도시하는 종단면도이다.
도 11b는 동 성형 금형에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 11c는 동 성형 금형에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 11d는 동 성형 금형에 의한 성형 방법의 계속을 도시하는 종단면도이다.
도 12는 상기 제3 실시 형태에 관한 성형 금형의 변형예를 도시하는 종단면도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성형 금형을 도시하는 도면이며, 그 축선을 포함하는 단면에 있어서 축선보다 좌반부를 도시하는 종단면도이다.
도 14는 상기 제3 실시 형태에 관한 성형 금형에 있어서, 성형 전에, 제1 분할 코어와 제2 분할 코어가 직경 방향 외측을 향해 이동한 상태를 도시하는 종단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 각 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여함으로써, 그것들의 중복 설명을 생략한다.

(제1 실시 형태)

먼저, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 성형 금형(1)(언더컷 성형 금형)에 대해 설명한다. 도 1a∼도 1e는, 본 실시 형태에 관한 성형 금형(1)을 도시하는 종단면도이며, 소재(80)에 언더컷부(86)를 성형하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a∼도 1e에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(1)은 저벽부(84) 및 저벽부(84)의 외연에 형성된 종벽부(82)를 갖는 컵 형상(바닥을 구비하는 원통 형상)의 소재(80)에 언더컷부(86)를 성형할 때에 사용된다. 여기서, 언더컷부(86)라 함은, 소재(80)의 종벽부(82)의 내면(내측 측면)이, 소재(80)의 직경 방향 외측을 향해 팽창된 부분 또는 소재(80)의 종벽부(82)의 내면이, 소재(80)의 직경 방향 외측을 향해 돌출된 부분을 의미한다.

또한, 성형 금형(1)을 사용하여 언더컷부(86)를 성형하는 방법에 대해서는, 후술한다.

소재(80)의 재질은, 예를 들어 철, 스테인리스, 알루미늄, 티타늄, 마그네슘 또는 합금강 등의 금속이다. 또한, 소재(80)의 재질은, 상기에 열거한 것에만 한정되지 않고, 소성 변형 가능한 재료이면 된다.

본 실시 형태에 관한 성형 금형(1)은, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 상부 성형 금형(10)과, 오목형의 하부 성형 금형(60)과, 압입 금형(70)을 구비한다. 또한, 상부 성형 금형(10), 하부 성형 금형(60) 및 압입 금형(70)은, 프레스기(도시하지 않음)에 설치되어 있다. 프레스기는, 통상의 프레스기여도 되지만, 구동측의 금형의 하사점 위치 및 하사점까지의 하강 속도를 임의로 조정 가능한 서보형 프레스기인 것이 바람직하다.

하부 성형 금형(60)은, 소재(80)의 저벽부(84)에 맞닿아 지지하는 저부(61)와, 소재(80)의 종벽부(82)에 맞닿아 주위로부터 지지하는 측벽부(62)를 갖는다. 그리고, 성형을 행할 때에는, 소재(80)가 하부 성형 금형(60) 내에 적재된다.

도 1a 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 상부 성형 금형(10)은, 원기둥 형상의 중심 코어(11)(금형 본체)와, 중심 코어(11)의 중심 축선(CL)과 동축을 이루도록 중심 코어(11)의 내부에 삽입된 원기둥 형상의 가이드 코어(21)(가동 축 부재)와, 3개의 제1 분할 코어(31)와, 3개의 제2 분할 코어(41)를 갖는다. 중심 코어(11)는, 상기 프레스기의 구동축에 장착되고, 중심 축선(CL)을 따라 직선적으로 왕복 이동한다. 상부 성형 금형(10)은, 소재(80)의 상방으로부터, 소재(80)의 종벽부(82) 및 저벽부(84)에 의해 형성된 오목부 내에, 그 개구부로부터 삽입된다.

도 1a에 있어서, 부호 CL은, 상기 중심 축선이며, 또한 하부 성형 금형(60)의 측벽부(62)와 평행을 이루는, 상부 성형 금형(10)의 이동 축선을 나타낸다. 또한, 상기 이동 축선(CL)은, 중심 코어(11)의 중심 축선 및 가이드 코어(21)의 중심 축선과 일치하고 있다.

가이드 코어(21)의 상단부에는, 스토퍼(23)가 설치되어 있다. 스토퍼(23)는, 중심 코어(11)의 내부에 설치된 단차부(14)에 맞닿아, 자중에 의한 가이드 코어(21)의 낙하를 방지하고 있다. 즉, 가이드 코어(21)는, 스토퍼(23)에 의해 중심 코어(11)로부터 하방으로 이탈 불가능하게 되어 있다.

압입 금형(70)은, 이동 축선(CL)을 따라 이동 가능하게 되어 있고, 소재(80)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)을 연직 방향 하방을 향해 압박한다.

도 2는, 중심 코어(11)를 도시하는 도면이며, 저면(11b)측으로부터 본 사시도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 중심 코어(11)는, 중심 축선(CL)에 대해 수직인 저면(11b)(하단부면)을 갖는다. 중심 코어(11)의 저면(11b)의 중앙에는, 저면(11b)으로부터 중심 코어(11)의 연직 방향 하방을 향해 돌출되는 원통 형상의 보스부(12)(원통 형상의 돌기)가 설치되어 있다. 이 보스부(12)의 중심 축선은, 중심 코어(11)의 중심 축선(CL)과 일치한다. 보스부(12)에는, 보스부(12)의 중심 축선을 따라 보스부(12)의 하단부면으로부터 중심 코어(11)의 내부를 향해 관통하는 둥근 구멍(13)이 형성되어 있다. 이 둥근 구멍(13)의 중심 축선도 중심 코어(11)의 중심 축선과 일치한다. 둥근 구멍(13)은, 가이드 코어(21)를 장착하기 위한 장착 구멍(13)(삽입 구멍)으로서 사용된다. 또한, 중심 코어(11)의 저면(11b)에는, 중심 축선을 중심으로 하여 보스부(12)의 외주면으로부터 중심 코어(11)의 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 연장되는 6개의 홈부(15)가 형성되어 있다. 이들 홈부(15)는, 중심 축선 주위로 60°간격으로 형성되어 있다. 그리고, 각 홈부(15)의 한쪽의 단부(중심 코어(11)의 직경 방향 외측에 위치하는 단부)에는, 각각, 충돌면(16)이 설치되어 있다.

보스부(12)는, 중심 축선을 중심으로 하여 보스부(12)의 하단부 근방의 외주면으로부터 보스부(12)의 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 연장되는 3개의 가이드 핀(19)(제1 가이드부)을 갖고 있다. 이들 가이드 핀(19)은, 중심 축선 주위로 120°간격으로 설치되어 있다. 또한, 보스부(12)의 외주면에는, 중심 축선 주위로 120°간격으로 3개의 장착 구멍(17)이 형성되고, 각 장착 구멍(17)에 가이드 핀(19)(제1 가이드부)이 삽입되어 있다.

가이드 핀(19)의 형상은, 원기둥 형상에 한정되지 않고, 예를 들어 사각 기둥 형상이나 삼각 기둥 형상 등을 채용해도 된다. 또한, 후술하지만, 가이드 핀(19)에는, 제1 분할 코어(31)가 장착된다.

보스부(12)는, 보스부(12)의 하단부면으로부터 보스부(12)의 길이 방향 내측(상방)을 향해 연장되는 3개의 절결부(18)(오목부)를 갖는다. 이들 절결부(18)는, 보스부(12)의 중심 축선 주위로 120°간격으로 3개소(더욱 구체적으로는, 가이드 핀(19)으로부터 중심 축선 주위로 60°어긋난 위치)에 형성되어 있다.

또한, 중심 코어(11)의 저면(11b)을 대향하여 보았을 때, 절결부(18)와 홈부(15)가 중심 코어(11)의 직경 방향을 따라 연속해서 존재하는 영역과, 가이드 핀(19)과 홈부(15)가 중심 코어(11)의 직경 방향을 따라 겹쳐 존재하는 영역이, 중심 축선 주위로 60°간격으로 교대로 존재하고 있다.

도 3은, 가이드 코어(21), 3개의 제1 분할 코어(31) 및 3개의 제2 분할 코어(41)를 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 3개의 제1 분할 코어(31) 및 3개의 제2 분할 코어(41)는 가이드 코어(21)를 둘러싸도록, 중심 축선의 주위에 교대로 배치되어 있다. 또한, 가이드 코어(21)는, 중심 축선을 중심으로 하여 가이드 코어(21)의 하단부 근방의 외주면으로부터 가이드 코어(21)의 직경 방향 외측을 향해 방사상으로 연장되는 3개의 가이드 핀(22)(제2 가이드부)을 갖고 있다. 이들 가이드 핀(22)은, 중심 축선 주위로 120°간격으로 설치되어 있다.

제1 분할 코어(31)는, 중심 코어(11)의 저면(11b)에 대향하도록 설치되고, 또한 중심 코어(11)의 저면(11b)에 맞닿는 상면(35)과, 중심 축선에 대해 경사지는 한 쌍의 경사면(37)(제1 경사면)과, 소재(80)의 종벽부(82)의 내면에 맞닿는 성형부(32)와, 상면(35)에 설치된 볼록부(33)를 갖는다. 한 쌍의 경사면(37)은, 제1 분할 코어(31)의 주위 방향에 있어서의 양단부면이며, 상면(35)을 사이에 끼우고, 또한 상면(35)을 중심으로 하여 좁아지도록 연속되어 있다.

제1 분할 코어(31)의 성형부(32)는 상면(35)에 접속되고, 중심 축선에 대해 경사지는 경사면(32a)(성형면)과, 경사면(32a)에 접속되고, 상면(35)에 대해 수직인(중심 축선에 대해 평행한) 수직면(32b)으로 구성되어 있다. 또한, 경사면(32a)은 평면에서 본 경우에, 상면(35)으로부터 직경 방향 외측을 향해 넓어지는 면이다. 바꾸어 말하면, 경사면(32a)은, 직경 방향(중심 축선을 중심으로 하여 방사상으로 연장되는 방향)을 따라 중심 축선으로부터 이격됨에 따라서, 중심 코어(11)로부터 이간하는 언더컷 성형면이다.

또한, 제1 분할 코어(31)에는, 직경 방향 내측의 면에 장착 구멍(38)(제1 수용부)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 분할 코어(31)는, 볼록부(33)를, 중심 코어(11)의 저면(11b)을 평면에서 보았을 때에 가이드 핀(19)과 겹쳐 있는 홈부(15)에 조립한 상태에서, 중심 코어(11)의 가이드 핀(19)(도 2 참조)을 장착 구멍(38)에 삽입함으로써, 중심 코어(11)에 장착된다.

제2 분할 코어(41)는, 중심 코어(11)의 저면(11b)에 대향하도록 설치되고, 또한 중심 코어(11)의 저면(11b)에 맞닿는 상면(45)과, 중심 축선에 대해 경사지는 한 쌍의 경사면(47)(제1 분할 코어(31)와의 맞댐면: 제2 경사면)과, 소재(80)의 종벽부(82)의 내면에 맞닿는 성형부(42)와, 상면(45)(제2 맞닿음면)에 설치된 볼록부(43)를 갖는다. 한 쌍의 경사면(47)은, 제2 분할 코어(41)의 주위 방향에 있어서의 양 단부면이며, 상면(45)을 사이에 끼우고, 또한 상면(45)을 중심으로 하여 넓어지도록 연속되어 있다.

제2 분할 코어(41)의 성형부(42)는, 상면(45)에 접속되고, 중심 축선에 대해 경사지는 경사면(42a)(성형면)과, 경사면(42a)에 접속되고, 상면(45)에 대해 수직인(중심 축선에 대해 평행한) 수직면(42b)으로 구성되어 있다. 또한, 경사면(42a)은, 평면에서 본 경우에, 상면(45)으로부터 직경 방향 외측을 향해 넓어지는 면이다. 바꾸어 말하면, 경사면(42a)은 직경 방향(중심 축선을 중심으로 하여 방사상으로 연장되는 방향)을 따라 중심 축선으로부터 이격됨에 따라서, 중심 코어(11)로부터 이간하는 언더컷 성형면이다.

또한, 제2 분할 코어(41)에는, 직경 방향 내측의 면에 장착 구멍(48)(제2 수용부)이 형성되어 있다. 그리고, 제2 분할 코어(41)는, 볼록부(43)를, 중심 코어(11)의 저면(11b)을 평면에서 보았을 때에 절결부(18)와 연속되어 있는 홈부(15)에 조립한 상태에서, 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)을 장착 구멍(48)에 삽입함으로써, 가이드 코어(21)에 장착된다.

여기서, 3개의 제1 분할 코어(31) 및 3개의 제2 분할 코어(41)는, 예를 들어 원환 형상의 성형 코어를, 그 주위 방향을 따라 6개로 분할함으로써 얻어진다.

도 4는 상부 성형 금형(10)을 도시하는 사시도이며, 성형 개시 전의 상태를 도시하는 도면이다. 상술한 바와 같이, 제1 분할 코어(31)는 중심 코어(11)에 장착되고, 제2 분할 코어(41)는 가이드 코어(21)에 장착되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 가이드 코어(21)는, 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)이 중심 코어(11)의 가이드 핀(19)으로부터 중심 축선 주위로 60°어긋난 위치로 되도록, 중심 코어(11)의 장착 구멍(13)(도 2 참조)에 이동 가능하게 장착되고, 중심 축선을 따라 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 가이드 코어(21)를 중심 코어(11)에 장착할 때에는, 스토퍼(23)가 없는 상태의 가이드 코어(21)를 중심 코어(11)의 하방으로부터 삽입한 후에, 가이드 코어(21)의 상단부에 스토퍼(23)를 고정하면 된다.

가이드 코어(21)를 중심 코어(11)에 장착한 상태에서는, 스토퍼(23)가 중심 코어(11)에 형성된 단차부(14)에 맞닿음으로써(도 1a 참조), 가이드 코어(21)가 자중에 의해 중심 코어(11)의 장착 구멍(13)으로부터 빠져 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 이때, 가이드 코어(21)는 중심 코어(11)로부터 가장 노출된 상태가 된다. 또한, 가이드 코어(21)는 중심 코어(11)로부터 중심 축선 방향으로 소정 거리 이격된 위치에 있고, 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41) 사이의 거리(제1 분할 코어(31)의 상면(35)과 제2 분할 코어(41)의 상면(45) 사이의 거리)가 H로 되어 있다. 즉, 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)은, 중심 코어(11)의 가이드 핀(19)에 대해 중심 축선 방향의 하측으로 거리 H만큼, 이격되어 배치되어 있다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 성형 개시 전의 상태(가이드 코어(21)가 중심 코어(11)로부터 가장 노출된 상태)에서는, 중심 축선 방향으로부터 본 경우에, 제1 분할 코어(31)의 저면(36)의 일부가 제2 분할 코어(41)의 저면(46)에 겹치도록, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)는 중심 축선의 주위에 교대로 배치되어 있다. 또한, 본 명세서에서는, 제1 분할 코어(31)의 저면(36)의 일부가 제2 분할 코어(41)의 저면(46)에 겹친 상태를 「직경 축소 상태」라고 칭한다. 즉, 직경 축소 상태에서는, 제1 분할 코어(31)의 경사면(37)의 일부가, 제2 분할 코어(41)의 경사면(47)에 겹쳐 있다. 또한, 직경 축소 상태에서는, 중심 축선 방향으로부터 본 경우에, 3개의 제1 분할 코어(31) 및 3개의 제2 분할 코어(41)가, 중심 코어(11)에 덮여 있다(중심 코어(11)의 외연의 내측에 존재하고 있음).

각 제1 분할 코어(31)는, 제1 분할 코어(31)의 장착 구멍(38)에 중심 코어(11)의 가이드 핀(19)이 삽입되어 있으므로, 가이드 핀(19)을 따라(직경 방향을 따라) 미끄럼 이동한다. 그리고, 각 제1 분할 코어(31)의 성형부(32)의 수직면(32b)으로부터 중심 코어(11)의 중심 축선까지의 거리는, 직경 축소 상태에 있어서, 중심 코어(11)의 저면(11b)의 반경보다 작게 되어 있다.

각 제2 분할 코어(41)는, 각 제2 분할(41)의 장착 구멍(48)에 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)이 삽입되어 있으므로, 가이드 핀(22)을 따라 미끄럼 이동한다. 그리고, 각 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)의 수직면(42b)으로부터 중심 축선까지의 거리는, 직경 축소 상태에 있어서 중심 코어(11)의 저면(11b)의 반경보다 작게 되어 있다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 성형 금형(1)을 사용하여, 소재(80)에 언더컷부(86)를 성형하는 방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 하부 성형 금형(60)의 내면에 컵 형상의 소재(80)의 외면이 접촉하도록, 하부 성형 금형(60) 내에 소재(80)를 적재한다. 하부 성형 금형(60) 내에 소재(80)를 적재한 상태에서는, 소재(80)의 저벽부(84)가 하부 성형 금형(60)의 저부(61)에 맞닿고, 소재(80)의 종벽부(82)가 하부 성형 금형(60)의 측벽부(62)에 맞닿아 있다.

계속해서, 상부 성형 금형(10)을 소재(80) 내에 삽입한다. 이때, 가이드 코어(21)는, 중심 코어(11)로부터 가장 노출된 상태로 되어 있고, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)는 중심 코어(11)의 저면(11b)보다 직경 방향 외측으로 돌출되지 않는 직경 축소 상태로 되어 있다. 즉, 중심 축선 방향으로부터 본 경우에, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)는, 중심 코어(11)의 저면(11b)에 덮인 상태로 되어 있다.

또한, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 중심 코어(11)의 외주면(11a)과 소재(80)의 종벽부(82)의 내면 사이에는, 소정의 간극이 형성되어 있다. 그리고, 압입 금형(70)은, 하부 성형 금형(60)의 내면과 중심 코어(11)의 외주면(11a)에 접하도록, 하부 성형 금형(60)과 상부 성형 금형(10) 사이이며, 또한 소재(80)의 상방에 배치되어 있다.

다음으로, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 중심 코어(11)를 중심 축선을 따라 하강시켜, 제2 분할 코어(41)의 저면(46)을 소재(80)의 저벽부(84)에 접촉시킨다. 제2 분할 코어(41)의 저면(46)을 소재(80)의 저벽부(84)에 접촉시킴으로써, 가이드 코어(21)가 밀어올려져, 중심 코어(11)의 단차부(14)에 접촉하고 있는 스토퍼(23)가 중심 코어(11)로부터 이탈한다. 그로 인해, 중심 코어(11)를 더욱 하강시킴으로써, 중심 코어(11)는 가이드 코어(21)에 대해 상대적으로 하강하게 된다.

즉, 도 1a에 도시하는 상태에 있어서, 제1 분할 코어(31)는 제2 분할 코어(41)보다 거리 H만큼 높은 위치에 있고, 중심 코어(11)가 하강함으로써, 거리 H가 서서히 작아진다. 그리고, 주위 방향으로 인접하는 제1 분할 코어(31)의 경사면(37)과 제2 분할 코어(41)의 경사면(47)이 접촉함으로써, 제1 분할 코어(31)는 중심 코어(11)의 가이드 핀(19)을 따라 이동하고, 제2 분할 코어(41)는 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)을 따라 이동한다. 즉, 제1 분할 코어(31)가, 중심 코어(11)의 하강에 의해, 제2 분할 코어(41)에 압박 접촉되어, 제2 분할 코어(41)는 직경 방향 외측을 향해 이동하고, 또한 제1 분할 코어(31)는 제2 분할 코어(41)로부터 받는 반력에 의해 직경 방향 외측을 향해 이동한다.

그 결과, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)는 각각 직경 방향 외측으로 이동하고, 제1 분할 코어(31)의 상면(35)과 제2 분할 코어(41)의 상면(45)이, 제1 분할 코어(31)의 저면(36)과 제2 분할 코어(41)의 저면(46)이 중심 축선을 따라 본 경우에 합치한다. 바꾸어 말하면, 주위 방향으로 인접하는 제1 분할 코어(31)의 경사면(37)과 제2 분할 코어(41)의 경사면(47)이 서로 합쳐진 상태로 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도 5에 도시하는, 주위 방향으로 인접하는 제1 분할 코어(31)의 경사면(37)과 제2 분할 코어(41)의 경사면(47)이 서로 합쳐진 상태를 「직경 확장 상태」라고 칭한다. 이 직경 확장 상태에서는, 제1 분할 코어(31)의 성형부(32) 및 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)는, 평면에서 보아, 중심 코어(11)의 외주면(11a)으로부터 돌출되어 있다.

또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)에는, 각각 절결부(34, 44)가 형성되어 있다. 그로 인해, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)가 직경 방향으로 이동할 때, 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41)가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 직경 확장 상태에서는, 제1 분할 코어(31)의 성형부(32) 및 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)가 매끄럽게 연속되고, 3개의 제1 분할 코어(31) 및 3개의 제2 분할 코어(41)는 하나의 원반 형상을 형성한다. 이상에 의해, 소재(80)에 언더컷부(86)를 형성하기 위한 준비가 완료된다.

또한, 직경 확장 상태에서는, 제1 분할 코어(31)는, 제1 분할 코어(31)의 볼록부(33)의 측면(33a)(직경 방향 외측의 면)이 중심 코어(11)의 홈부(15)의 충돌면(16)에 맞닿음과 함께, 제1 분할 코어(31)의 상면(35)이 중심 코어(11)의 저면(11b)에 맞닿음으로써, 중심 코어(11)에 대해 위치 결정된다(도 2 및 도 3 참조). 또한, 제2 분할 코어(41)는, 제2 분할 코어(41)의 볼록부(43)의 측면(43a)이 중심 코어(11)의 홈부(15)의 충돌면(16)에 맞닿음과 함께, 제2 분할 코어(41)의 상면(45)이 중심 코어(11)의 저면(11b)에 맞닿음으로써, 중심 코어(11)에 대해 위치 결정된다.

다음으로, 도 1c에 도시하는 바와 같이, 압입 금형(70)을 하강시켜, 소재(80)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)을 압박한다. 이때, 소재(80)의 종벽부(82)는, 하부 성형 금형(60)의 측벽부(62)에 의해 구속되므로, 소재(80)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)을 압박함으로써, 소재(80)의 종벽부(82)의 일부가 두께 증가된다. 그 결과, 소재(80)에 언더컷부(86)를 성형할 수 있다.

계속해서, 도 1d에 도시하는 바와 같이, 상부 성형 금형(10)을 소재(80)로부터 빼내기 위해, 중심 코어(11)를 중심 축선을 따라 상승시킨다. 이때, 제1 분할 코어(31)는, 성형부(32)의 경사면(32a)이 소재(80)의 언더컷부(86)에 접촉하고 있으므로, 직경 방향 내측으로 압박되게 된다. 마찬가지로, 제2 분할 코어(41)는, 성형부(42)의 경사면(42a)이 소재(80)의 언더컷부(86)에 접촉하고 있으므로, 직경 방향 내측으로 압박되게 된다.

중심 코어(11)를 상승시킬 때, 가이드 코어(21)의 스토퍼(23)는 중심 코어(11)의 단차부(14)로부터 중심 축선의 상측으로 거리 H 이격되어 있다(도 1c 참조). 그로 인해, 중심 코어(11)가 중심 축선을 따라 상승하면, 제2 분할 코어(41)는 중심 축선을 따라 중심 코어(11)로부터 이격되게 된다. 따라서, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)에 직경 방향 내측을 향하는 힘이 작용하였을 때, 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41)의 간섭을 피할 수 있다. 그로 인해, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)를 각각, 직경 방향 내측을 향해 이동시킬 수 있어, 상부 성형 금형(10)을 소재(80)로부터 빼낼 수 있다.

마지막으로, 도 1e에 도시하는 바와 같이, 압입 금형(70)을 상승시킴으로써, 소재(80)를 하부 성형 금형(60)으로부터 취출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 분할 코어(31)의 직경 확장 동작 및 직경 축소 동작은, 제1 분할 코어(31)의 장착 구멍(38)과, 중심 코어(11)의 가이드 핀(19)에 의해 행해진다. 그로 인해, 제1 분할 코어(31)의 직경 확장 동작 및 직경 축소 동작에 의해, 제1 분할 코어(31)의 볼록부(33)의 측면(33a), 제1 분할 코어(31)의 상면(35), 중심 코어(11)의 충돌면(16) 및 중심 코어(11)의 저면(11b)은 마모되는 일이 없어, 위치 결정 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

마찬가지로, 제2 분할 코어(41)의 직경 확장 및 직경 축소 동작은, 제2 분할 코어(41)의 가이드 구멍(48)과, 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)에 의해 행해진다. 그로 인해, 제2 분할 코어(41)의 직경 확장 동작 및 직경 축소 동작에 의해, 제2 분할 코어(41)의 볼록부(43)의 측면(43a), 제2 분할 코어(41)의 상면(45), 중심 코어(11)의 충돌면(16), 및 중심 코어(11)의 저면(11b)은 마모되는 일이 없어, 위치 결정 정밀도의 저하를 방지할 수 있다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 사용하여, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 각 파라미터에 대해 설명한다. 도 6은, 직경 축소 상태에 있어서, 중심 축선 방향으로부터 본 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)를 나타내는 평면 모식도이다. 또한, 도 6에 있어서, 제1 분할 코어(31)가 제2 분할 코어(41)에 대해 오버랩하는 영역을 해칭으로 나타내고 있다.

직경 확장 상태에 있어서의 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 반경을 R_L, 직경 축소 상태에 있어서의 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 반경을 R_S, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 직경 방향 가동 거리를 ΔR, 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41)의 코어 수의 총합(코어 분할 수)을 N, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 코어 각도를 2θ_c[rad], 및 중심 코어(11)의 반경을 r이라고 정의한다. 이때, 코어 각도 2θ_c는, θ_c＝π/N이 된다. 그리고, 제1 분할 코어(31)의 성형부(32) 및 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)를 언더컷부(86)가 성형된 소재(80)로부터 빼내기 위한 조건(R_S≤r)을 고려하면, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 반경 방향 가동 거리 ΔR은, 기하 형상으로부터 하기의 식(1)로 나타내어진다.

또한, 제1 분할 코어(31)의 저면(36)과 경사면(37)이 이루는 각을 θ₁[rad], 제2 분할 코어(41)의 저면(46)과 경사면(47)이 이루는 각을 θ₂[rad]로 정의하면(도 3 참조), θ₁＝π－θ₂의 관계가 있다. 그리고, 도 6에 나타낸 직경 축소 상태에 있어서의 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41)의 오버랩량을 OL이라고 정의하면, OL은 하기의 식(2)로 나타내어진다.

가이드 코어(21)의 중심 축선을 따른 이동량의 필요 최소 거리를 ΔH라고 정의하면, ΔH는 하기의 식(3)으로 나타내어진다.

상기 식(3)에, 상기 식(1) 및 (2)를 대입함으로써, ΔH는, 하기의 식(4)로 나타내어진다.

도 7은, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)를 나타내는 정면 모식도이다. 또한, 도 7의 우측 도면은, 도 4의 A-A 단면도를 도시하고, 도 7의 좌측 도면은, 도 5의 B-B 단면도를 도시한다. 제1 분할 코어(31)의 성형부(32)의 경사면(32a)과, 제1 분할 코어(31)의 저면(36)이 이루는 각, 및 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)의 경사면(42a)과 제2 분할 코어(41)의 저면(46)이 이루는 각을 각각 θ₃[rad]이라고 정의하면, 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41) 사이의 중심 축선의 방향에 있어서의 거리 H는, 하기의 식(5)로 나타내어진다.

상기 식(3) 및 (5)로부터, 필요 최소 거리 ΔH는, 하기의 식(6)으로 나타내어진다.

상기한 식(6)에 상기한 식(3)을 대입함으로써, θ₃은 하기의 식(7)로 나타내어진다.

상기한 식(1)∼(7)에 의해, 언더컷부(86)를 소재(80)에 성형할 때의 각 파라미터를 결정할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 코어 분할 수 N이 6인 경우를 나타내고 있지만, N의 수는 4 이상의 짝수이면 된다. 또한, 코어 분할 수 N은, 부품 개수가 적으므로 6인 것이 바람직하다. 또한, 금형 부품에 작용하는 힘이 일방향으로 집중되는 것을 방지하기 위해, 제1 분할 코어(31)의 각도 θ₁은, 2π/3≤θ₁≤5π/6인 것이 바람직하고, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 각도 θ₃은, π/6≤θ₃≤π/3인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 재질을 SKD11로 하고, 중심 코어(11)의 가이드 핀(19) 및 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)의 재질을 S45C로 하고 있다. 이와 같이, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 경도에 대해, 중심 코어(11)의 가이드 핀(19) 및 가이드 코어(21)의 가이드 핀(22)의 경도가 낮아지도록 재료 선정을 행하면, 경도가 낮은 가이드 핀(19, 22)의 쪽이 우선적으로 마모된다. 그로 인해, 마모 기인의 메인터넌스를 행할 때, 가이드 핀(19, 22)의 교환 빈도를 높여 상대적으로 고가인 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 교환 빈도를 억제할 수 있다. 따라서, 마모 기인에 의한 금형 비용의 상승을 억제할 수 있다.

이상에 설명한 본 실시 형태에 따르면, 직경 축소 상태에 있어서 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41)가 겹치도록 배치되고, 중심 코어(11)가, 제2 분할 코어(41)의 경사면(47)에 대해 제1 분할 코어(31)의 경사면(37)을 압박 접촉하므로, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)가 서로 미끄럼 접촉하면서 직경 방향 외측을 향해 이동한다.

또한, 제1 분할 코어(31)의 성형부(32)가 경사면(32a)을 갖고, 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)가 경사면(42a)을 갖고 있으므로, 상부 성형 금형(10)을 소재(80)로부터 중심 축선 방향을 따라 빼낼 때, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)는 직경 방향 내측으로 이동한다.

따라서, 언더컷을 성형하는 금형의 슬라이드 기구를 간이한 것으로 할 수 있으므로, 저비용으로, 언더컷부(86)를 소재(80)에 성형할 수 있다.

여기서, 종래 기술에서는, 언더컷부를 갖는 후육의 성형품을 성형하는 경우, 절삭 가공에 의해, 후육의 소재로부터 언더컷부를 갖는 후육의 성형품을 성형하고 있다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, 언더컷부(86)를 소재(80)에 성형함과 함께, 소재(80)를 두께 증가시킬 수 있다. 그로 인해, 예를 들어 박육의 소재로부터, 언더컷부를 갖는 후육의 성형품을 성형할 수 있다. 따라서, 프레스 가공에 의해, 언더컷부를 갖는 후육의 성형품을 성형할 수 있으므로, 비용 저감을 도모할 수 있다.

[성형 금형의 변형예]

본 실시 형태에서는, 원환 형상의 성형 코어를 제1 분할 코어와 제2 분할 코어로 분할하는 경우를 나타냈다. 그러나, 평면에서 보아 다각 형상을 갖는 성형 코어를, 제1 분할 코어와 제2 분할 코어로 분할해도 된다. 예를 들어, 도 8에 도시하는 바와 같이, 평면에서 보아 육각형인 성형 코어를, 3개의 제1 분할 코어와, 3개의 제2 분할 코어로 분할해도 된다. 이와 같이, 다각 형상을 갖는 성형 코어를 분할하는 경우에는, 그 다각형의 꼭지점 수는 짝수일 필요가 있다. 또한, 다각형의 꼭지점의 수가, 제1 분할 코어(31)와 제2 분할 코어(41)를 합계한 수와 동등한 경우는, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)의 반경 방향 가동 거리 ΔR을 작게 하기 위해, 중심 코어(11)의 중심 축선(CL)과 다각형의 꼭지점이 이루는 면 상에, 각 가이드 핀(22)의 축 중심을 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 압입 금형(70)이 소재(80)의 상단부면(82a)을 압박하여, 소재(80)를 두께 증가시킴으로써, 언더컷부(86)를 성형하는 경우를 나타냈다. 그러나, 도 9a 및 도 9b에 도시하는 바와 같이, 소재(80)의 종벽부(82)에 미리 단차부(82b)를 성형해 두고, 선단부에 경사면을 형성한 압입 금형(70)을 종벽부(82)와 하부 성형 금형(60)의 측벽부(62) 사이에 압입함으로써, 소재(80)의 종벽부(82)를 제1 분할 코어(31)의 성형부(32) 및 제2 분할 코어(41)의 성형부(42)를 따른 형상으로 해도 된다. 이 경우에도, 언더컷부(86)를 소재(80)에 성형할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 성형 금형(200)에 대해 설명한다. 또한, 상술한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써, 이하에서의 중복 설명을 생략한다.

도 10a∼도 10d는, 본 실시 형태에 관한 성형 금형(200)을 도시하는 종단면도이다. 도 10a에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(200)은, 가이드 코어(21)의 하단부에, 원기둥 형상의 펀치부(227)가 설치되어 있는 점, 및 하부 성형 금형(260)의 측벽부(62)의 하단부에 단차부(263)가 설치되어 있는 점에서, 상기 제1 실시 형태에 관한 성형 금형(1)과 상이하다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 저벽부(84)에 구멍이 형성되어 있지 않은 소재(80)에 언더컷부(86)를 성형하는 경우를 나타냈다. 이에 반해, 본 실시 형태에 관한 성형 금형(200)은, 둥근 구멍이 형성된 저벽부(284)를 갖는 소재(280)에, 언더컷부(86) 및 보스부(285)를 성형할 때에 사용된다(도 10d 참조).

도 10a∼도 10d를 사용하여, 소재(280)에, 언더컷부(86) 및 보스부(285)를 성형하는 방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 10a에 도시하는 바와 같이, 소재(280)의 저벽부(284)가 하부 성형 금형(260)의 단차부(263)에 맞닿도록, 소재(280)를 하부 성형 금형(260)에 적재한다. 그 후, 소재(280)에 상부 성형 금형(210)을 삽입하여, 펀치부(227)를 소재(280)의 저벽부(284)에 맞닿게 한다.

계속해서, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 중심 코어(11)를 하강시킨다. 이때, 펀치부(227)의 상면(227a)에 제2 분할 코어(41)의 저면(46)이 맞닿으므로, 제2 분할 코어(41)의 중심 축선 방향을 따른 이동이 규제된다. 그로 인해, 중심 코어(11)를 하강시킴으로써, 제1 분할 코어(31)는 제2 분할 코어(41)에 압박 접촉된다. 이에 의해, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)는, 직경 방향 외측을 향해 직경 확장되기 시작한다. 그리고, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)가 직경 확장 상태에 도달하면, 중심 코어(11)의 가압력이, 제1 분할 코어(31) 및 제2 분할 코어(41)를 통해 펀치부(227)에 전달된다.

계속해서, 도 10b에 도시하는 상태로부터 더욱 중심 코어(11)를 압입하면, 도 10c에 도시하는 바와 같이, 소재(280)의 저벽부(284)는 펀치부(227)에 의해 구멍 확장 성형되어, 보스부(285)가 성형된다. 그 후, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 압입 금형(70)을 하강시켜 소재(280)의 상단부면(82a)을 압박함으로써, 도 10d에 도시하는 바와 같이, 소재(280)에 언더컷부(86)를 성형한다. 또한, 이 이후는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.

상술한 성형 방법에 의해, 소재(280)에 언더컷부(86) 및 보스부(285)를 성형할 수 있다. 또한, 소재(280) 대신에 둥근 구멍을 갖는 원판을 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 원판은, 펀치부(227), 제1 분할 코어(31)의 저면(36), 제2 분할 코어(41)의 저면(46) 및 하부 성형 금형(260)에 의해 컵 드로잉되어, 도 10c의 상태로 성형된다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 성형 금형(300)에 대해 설명한다. 또한, 상술한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써, 이하에서의 중복 설명을 생략한다.

도 11a∼도 11d는, 본 실시 형태에 관한 성형 금형(300)을 도시하는 종단면도이다. 도 11a에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(300)에서는, 상부 성형 금형(310)이, 곡면 형상(볼록 곡면)의 성형부(332)를 갖는 제1 분할 코어(331)와, 곡면 형상(볼록 곡면)의 성형부(342)를 갖는 제2 분할 코어(341)와, 가이드 코어(21)의 하단부에 설치된 반구 형상의 펀치부(327)를 갖는다. 또한, 성형 금형(300)에서는, 하부 성형 금형(360)에 만곡부(364)(오목 곡면)가 형성되어 있다.

상기 제1 실시 형태에서는, 컵 형상의 소재(80)의 종벽부(82)를 두께 증가시킴으로써 언더컷부(86)를 성형하는 경우를 나타냈지만, 본 실시 형태에서는, 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)가 소재(380)의 내면을 압박함으로써 언더컷부(386)를 성형함과 함께, 소재(380)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)을 압입 금형(70)으로 압입함으로써, 언더컷부(386)의 두께 감소를 억제한다.

도 11a∼도 11d를 사용하여, 소재(380)에 언더컷부(386)를 성형하는 방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 중심 축선에 대해 직교하는 방향으로 오목하게 들어간 만곡부(364)가 형성된 하부 성형 금형(360) 내에, 소재(380)를 세트한다. 또한, 소재(380)에서는, 구체상의 돌출 형상을 프레스 성형하기 위해, 소재(380)의 저벽부(384)는, 반구 형상으로 예비 성형되어 있다. 그리고, 상부 성형 금형(310)을 하강시키면, 펀치부(327)가 소재(380)의 저벽부(384)에 맞닿는다.

도 11b는, 도 11a에 도시하는 상태로부터, 중심 코어(11)를 하사점까지 하강시킨 상태를 도시하는 도면이다. 도 11b에 도시하는 바와 같이, 중심 코어(11)가 하사점까지 도달하면, 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)는 직경 확장 상태가 된다. 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)가 직경 확장 상태로 됨으로써, 소재(380)의 종벽부(82)의 일부가 하부 성형 금형(360)의 만곡부(364)에 압입되어 굴곡된다.

또한, 중심 코어(11)의 하강 및 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)의 직경 확장 동작에 연동하여, 압입 금형(70)을 하강시켜, 소재(380)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)을 압입함으로써, 소재(380)의 종벽부(82)의 재료를, 소재(380)의 굴곡부로 유동시키면서 언더컷부(386)를 성형한다. 그리고, 소재(380)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)의 압입량을 컨트롤함으로써 언더컷부(386)의 판 두께의 감소를 억제할 수 있다.

계속해서, 도 11c에 도시하는 바와 같이, 중심 축선을 따라, 압입 금형(70)을 상승시킴과 함께, 중심 코어(11)를 상승시킨다. 이때, 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)는, 중심 코어(11)의 상승에 수반하여 직경 축소되므로, 성형 후의 소재(380)로부터 상부 성형 금형(310)을 빼낼 수 있다. 또한, 도 11d에 도시하는 바와 같이, 하부 성형 금형(360)은, 중심 축선을 통과하는 면으로 2분할되어 있고, 직경 방향으로의 이동 기구(도시하지 않음)를 사용하여 하부 성형 금형(360)을 직경 방향 외측으로 이동시킴으로써, 소재(380)를 취출할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 컵의 바닥에 구체상의 돌출 형상을 갖고, 또한 두께가 균일한 성형품을 얻을 수 있다.

본 실시 형태에서는, 성형 후의 소재(380)를 취출하기 위해, 하부 성형 금형(360)을 분할 구조로 하는 경우를 나타냈다. 그러나, 도 12에 도시하는 바와 같이, 하부 성형 금형(360)을 중심 축선에 수직 또한 만곡부(364)를 통과하는 면으로 분할해도 된다. 즉, 하부 성형 금형(360)이, 제1 분할 하부 성형 금형(360a)과, 제2 분할 하부 성형 금형(360b)으로 구성되어도 된다. 이 경우, 성형 후의 소재(380)의 취출 시에, 하부 성형 금형(360)을 직경 방향으로 이동시키는 이동 기구는 필요 없고, 중심 축선을 따라, 중심 코어(11), 압입 금형(70), 제1 분할 하부 성형 금형(360a)을 이동시키는 것만으로, 성형 후의 소재(380)를 취출할 수 있다.

(제4 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 성형 금형(400)에 대해 설명한다. 또한, 상술한 구성 요소와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 이하에서의 중복 설명을 생략한다.

도 13은, 본 실시 형태에 관한 성형 금형(400)을 도시하는 종단면도이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 성형 금형(400)에서는, 상부 성형 금형(410)이 분할 코어 구동 기구(451)를 갖는 점에서, 제3 실시 형태에 관한 성형 금형(300)과 상이하다.

제3 실시 형태에서는, 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)의 직경 축소는, 소재(380)의 언더컷부(386)와의 접촉에 의해 발생하고 있었지만(제1, 제2 실시 형태에 대해서도 마찬가지), 본 실시 형태에서는, 분할 코어 구동 기구(451)를 사용함으로써 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)의 직경 축소 동작을 행한다.

양산에의 적용 시에는, 중심 코어(11)의 동작 속도를 올릴 필요가 있고, 예를 들어 제3 실시 형태에 관한 성형 금형(300)에서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 중심 코어(11)의 하강의 반동으로, 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)가 소재(380)에 삽입되기 전에 직경 확장 상태로 될 가능성이 있다. 이 경우, 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)가 소재(380)의 종벽부(82)의 상단부면(82a)에 접촉하여, 프레스 장치의 이상 정지를 초래해 버린다. 또한, 소재(380)의 언더컷부(386)의 표면 정밀도가 성능에 영향을 미치는 제품에 있어서는, 직경 축소 시의 제1 분할 코어(331) 및 제2 분할 코어(341)와의 접촉은 바람직하지 않다.

따라서, 도 13에 도시하는 분할 코어 구동 기구(451)를 사용함으로써, 무부하 상태에서 직경 축소 상태를 유지할 수 있다. 분할 코어 구동 기구(451)로서, 예를 들어 코일 스프링, 솔레노이드 등을 사용할 수 있다. 또한, 대형의 부품 성형에 있어서는, 유압 기구를 사용해도 된다.

이상, 본 발명의 각 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 이들 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되면 마찬가지로, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

예를 들어, 상기 제1 실시 형태에서는, 하부 성형 금형(60)을 고정하고, 중심 코어(11) 및 압입 금형(70)을 이동시킴으로써 소재(80)를 소정의 형상으로 성형하였지만, 중심 코어(11) 및 압입 금형(70)을 고정으로 하고, 하부 성형 금형(60)을 상승시켜도 된다. 또한, 중심 코어(11), 압입 금형(70), 하부 성형 금형(60)을 전부 독립적으로 구동함으로써, 소재(80)를 소정의 형상으로 성형해도 된다.

또한, 예를 들어 상기한 각 실시 형태에서는, 컵 형상의 소재에 언더컷부를 성형하는 방법을 나타냈지만, 본 발명에 관한 성형 금형을 사용하여 중공의 파이프의 내면에 언더컷부를 성형해도 된다.

본 발명에 따르면, 저비용으로 언더컷부를 갖는 성형품을 성형할 수 있는, 성형 금형 및 언더컷 성형 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 산업상 이용가능성을 충분히 구비하는 것이다.

1 : 성형 금형(제1 실시 형태)
10 : 상부 성형 금형
11 : 중심 코어(금형 본체)
11a : 중심 코어 외주면
11b : 저면
12 : 보스부
13 : 장착 구멍(삽입 구멍)
14 : 단차부
15 : 홈부(슬라이드 홈)
16 : 충돌면
17 : 장착 구멍(삽입 구멍)
18 : 절결부(오목부)
19 : 가이드 핀(제1 가이드부)
21 : 가이드 코어(가동 축 부재)
22 : 가이드 핀(제2 가이드부)
23 : 스토퍼
31 : 제1 분할 코어
32 : 성형부
32a : 성형부의 경사면(성형면)
32b : 성형부의 수직면
33 : 제1 분할 코어의 볼록부
34 : 제1 분할 코어의 절결부
35 : 제1 분할 코어의 상면
36 : 제1 분할 코어의 저면
37 : 제1 분할 코어의 경사면(제1 경사면)
38 : 장착 구멍(제1 수용부)
41 : 제2 분할 코어
42 : 제2 분할 코어의 성형부
42a : 성형부의 경사면(성형면)
42b : 성형부의 수직면
43 : 제2 분할 코어의 볼록부
44 : 제2 분할 코어의 절결부
45 : 제2 분할 코어의 상면
46 : 제2 분할 코어의 저면
47 : 제2 분할 코어의 경사면(제1 분할 코어(31)와의 맞댐면: 제2 경사면)
48 : 장착 구멍(제2 수용부)
60 : 하부 성형 금형
61 : 저부
62 : 측벽부
70 : 압입 금형
80 : 소재
82 : 종벽부
82a : 종벽부의 상단부면
84 : 저벽부
86 : 언더컷부
CL : 중심 축선(이동 축선)

Claims

저부 및 측벽부를 갖는 하부 성형 금형과,
상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부와 평행한 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능한 상부 성형 금형과,
상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부와 상기 상부 성형 금형 사이를 상기 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능한 압입 금형을 구비하고,
상기 상부 성형 금형이,
중심 축선이 상기 축선과 일치하는 상태에서, 상기 축선을 따라 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동 가능하게 설치된 금형 본체와,
상기 금형 본체의 저면에 맞닿고, 또한 상기 축선을 중심으로 하여 방사상으로 연장되는 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 제1 분할 코어와,
중심 축선이 상기 축선과 일치하는 상태에서, 상기 금형 본체의 상기 저면으로부터 하방으로 이탈 불가능하게, 또한 상기 축선을 따라 상기 금형 본체의 상기 저면으로부터 내부에 삽입 가능하게 설치된 가동 축 부재와,
상기 축선을 중심으로 하여 상기 가동 축 부재의 하단부로부터 방사상으로 연장되는 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 제2 분할 코어를 갖고,
상기 제1 및 상기 제2 분할 코어가, 상기 축선의 주위에 교대로 배치되어 있고,
상기 제1 및 상기 제2 분할 코어 각각이, 상기 연장되는 방향을 따라 상기 축선으로부터 이격됨에 따라서, 상기 금형 본체로부터 이간하는 성형면을 갖고,
상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체로부터 가장 노출되어 있는 상태에 있어서, 상기 금형 본체의 외연의 내측에 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어가 존재하고, 상기 제2 분할 코어가 상기 제1 분할 코어보다 하방에 배치되고,
상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체의 상기 내부에 삽입되는 과정에 있어서, 상기 제2 분할 코어가 상기 제1 분할 코어와 미끄럼 접촉하면서 상기 금형 본체의 상기 저면을 향해 접근함으로써, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어는, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어의 상기 성형면이 상기 금형 본체의 상기 외연의 외측으로 돌출되는 위치까지 각각 이동하는 것을 특징으로 하는, 성형 금형.
제1항에 있어서,
상기 제1 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어의 상면을 사이에 끼우고, 또한 상기 제1 분할 코어의 상기 상면을 중심으로 하여 좁아지도록 연속되는 한 쌍의 제1 경사면을 더 갖고,
상기 제2 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어와의 맞댐면이며, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면에 접촉하는 제2 경사면을 더 갖고,
상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체로부터 가장 노출되어 있는 상태에 있어서, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면의 일부가 상기 제2 분할 코어의 상기 제2 경사면에 겹쳐 있고,
상기 가동 축 부재가 상기 금형 본체의 내부에 삽입되는 과정에 있어서, 상기 제1 분할 코어 및 상기 제2 분할 코어는, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면과 상기 제2 분할 코어의 상기 제2 경사면이 합쳐질 때까지, 상기 제1 분할 코어의 상기 제1 경사면과 상기 제2 분할 코어의 상기 제2 경사면이 서로 미끄럼 접촉하면서 이동하는 것을 특징으로 하는, 성형 금형.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 금형 본체가, 원기둥 형상인 동시에, 직경 방향 외측을 향해 연장되는 제1 가이드부를 갖고,
상기 가동 축 부재가, 원기둥 형상인 동시에, 직경 방향 외측을 향해 연장되는 제2 가이드부를 갖고,
상기 제1 분할 코어가,
상기 제1 가이드부에 대해 상기 제1 가이드부의 연장 방향을 따라서 미끄럼 접촉함과 함께, 상기 제1 가이드부를 수용하는 제1 수용부를 더 갖고,
상기 제2 분할 코어가,
상기 제2 가이드부에 대해 상기 제2 가이드부의 연장 방향을 따라 미끄럼 접촉함과 함께, 상기 제2 가이드부를 수용하는 제2 수용부를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 성형 금형.
제3항에 있어서,
상기 제1 가이드부의 경도가, 상기 제1 분할 코어의 경도보다 낮고,
상기 제2 가이드부의 경도가, 상기 제2 분할 코어의 경도보다 낮은 것을 특징으로 하는, 성형 금형.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 분할 코어가, 상기 제1 분할 코어의 상기 상면에 설치된 볼록부를 더 갖고,
상기 제2 분할 코어가, 상기 제2 분할 코어의 상기 상면에 설치된 볼록부를 더 갖고,
상기 금형 본체가, 상기 제1 분할 코어의 상기 볼록부 및 상기 제2 분할 코어의 상기 볼록부에 맞닿는 충돌면을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 성형 금형.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 성형 금형을 사용하여, 개구부를 갖는 소재에 언더컷부를 성형하는 방법이며,
상기 저부 및 상기 측벽부를 따라, 상기 소재를 상기 하부 성형 금형에 적재하는 제1 공정과,
상기 소재의 상기 개구부 내의 소정 위치에서, 상기 제2 분할 코어를 상기 제1 분할 코어와 미끄럼 접촉시키면서 상기 금형 본체의 상기 저면을 향해 접근시키고, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어의 상기 성형면을 상기 금형 본체의 상기 외연의 외측으로 돌출시키는 제2 공정과,
상기 압입 금형을 상기 소재에 맞닿게 하면서 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동시켜, 상기 제1 및 상기 제2 분할 코어의 상기 성형면에 상기 소재의 내측 측면의 일부를 맞닿게 하는 제3 공정과,
상기 상부 성형 금형을, 상기 하부 성형 금형의 상기 저부로부터 이격되는 방향으로 이동시키는 제4 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 언더컷 성형 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 공정에서, 상기 소재의 외측 측면을, 상기 하부 성형 금형의 상기 측벽부에 맞닿게 하고,
상기 제3 공정에서, 상기 압입 금형을 상기 소재의 상단부면에 맞닿게 하면서 상기 하부 성형 금형의 상기 저부를 향해 이동시키는 것을 특징으로 하는, 언더컷 성형 방법.