KR20170033049A - 스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 절곡 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 금형 공정에 관한 것으로서, 일정한 두께의 고장력 강판 소재가 순차적으로 이동되며 제1 공정 및 제2 공정으로 자동차용 시트 트랙을 가공하는 트랜스퍼 금형에 있어서, 제1 공정 금형은 상단의 제1 상형다이와, 상기 제1 상형다이의 저면에 결합된 제1 펀치와, 상기 제1 펀치의 하측 방향 하단에 형성된 제1 베이스와, 상기 제1 베이스 양측으로 형성된 제1 하형다이와, 상기 양측 제1 하형다이의 사이에 형성된 제1 패드를 포함하되, 상기 제1 펀치는 측면이 수평 바닥을 기준으로 90도로 형성되고, 제2 공정 금형은 상단의 제2 상형다이와, 상기 제2 상형다이의 저면에 결합하되 측면에 형성된 경사면을 포함하는 제2 펀치와, 상기 제2 펀치의 하측 방향 하단에 형성된 제2 베이스와, 상기 제2 베이스 양측으로 형성된 제2 하형다이와, 상기 양측 제2 하형다이의 사이에 형성된 제2 패드와, 각각의 제2 하형다이 일측면에 형성된 마이너스 공차를 포함하는 금형 장치와, 제1 공정 금형을 이용하여 소재를 1차 절곡하는 단계와, 제2 공정 금형을 이용하여 소재를 절곡 반지름의 깊이로 프레스하는 단계를 포함하여 이루어지는 금형 공정을 특징으로 한다.

Description

스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 금형 공정{Bending press apparatus for spring back reductionand and method of the same}

본 발명은 산업통상 자원부의 과제(과제번호 R0003456)로 선정된 스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 금형 공정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정한 두께의 고장력 강판 소재가 순차적으로 이동되며 제1 공정 및 제2 공정으로 자동차용 시트 트랙을 가공하는 트랜스퍼 금형에 있어서, 기존의 금형 장치를 간단하게 개선하여 효과적이며 경제적으로 성형 제품의 스프링백을 보정할 수 있는 스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 금형 공정에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 금형 장치 중 벤딩 금형은 판 형상의 강판 소재를 원하는 형상의 완성 제품으로 성형하기 위해 사용되고 있으며, 보통 프레스 장치에 적용되어 사용된다. 상기한 벤딩 금형은 완성 제품의 외형과 상응하는 형상을 가지는 패드의 상면에 소재를 안착시키고, 상기 패드의 상측 방향에서 일정한 형상의 펀치에 의해 일정 압력을 가압하여 소재를 원하는 형상 및 각도로 절곡시키는 방식으로 작동된다.

상기한 벤딩 금형은 펀치와 패드 및 다이를 이용하여 다양한 각도 및 형상으로 절곡 가공을 실시하는데, 소재에 탄성 한계 이상 또는 탄성 한계 이하의 힘을 가하여도 소재의 탄성을 완전히 제거할 수 없기 때문에 절곡된 소재가 원상태로 회복되는 스프링백 현상이 발생되고 있다.

상기한 스프링백 현상은 고장력강판의 경우 더욱 크게 발생되어 고장력강판 소재의 경우에는 원하는 형상으로 정확하게 가공하기가 어렵고 이로 인한 제품의 치수불량이 자주 발생한다.

종래에는 상기한 스프링백 현상을 방지하기 위해 등록번호 10-0517370호 및 등록번호 10-1545086호와 같은 기술들이 개시되어있다.

하지만 등록번호 10-0517370호는 스프링백을 방지하기 위한 가공에 의해 제품 측면에 스크레치가 크게 발생하여 완성 제품의 품질이 저하되는 단점이 있고, 등록번호 10-1545086호는 구성이 매우 복잡하여 금형 장치의 설치 및 유지 보수 비용이 상승하여 경제성이 저하되며, 반복적인 스프링백 보정에 의한 구성 부품의 마모 발생시 부품 교체에 많은 시간이 소요되어 금형 작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-0517370 대한민국 등록특허 10-1545086

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 금형 장치를 간단하게 개선하여 경제적으로 성형 제품의 스프링백을 보정할 수 있고, 구성이 간단하여 부품 교체 소요 시간이 절약되어 금형 작업의 효율성이 향상되는 스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 금형 공정을 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 완성 제품의 스크레치를 최소화하여 고품질의 완성제품을 생산할 수 있는 스프링백 보정이 가능한 금형장치 및 이를 이용한 금형 공정을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 아울러 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 금형장치는 일정한 두께의 고장력 강판 소재가 순차적으로 이동되며 제1 공정 및 제2 공정으로 자동차용 시트 트랙을 가공하는 트랜스퍼 금형에 있어서, 제1 공정 금형은 상단의 제1 상형다이와, 상기 제1 상형다이의 저면에 결합된 제1 펀치와, 상기 제1 펀치의 하측 방향 하단에 형성된 제1 베이스와, 상기 제1 베이스 양측으로 형성된 제1 하형다이와, 상기 양측 제1 하형다이의 사이에 형성된 제1 패드를 포함하되, 상기 제1 펀치는 측면이 수평 바닥을 기준으로 90도로 형성되고, 제2 공정 금형은 상단의 제2 상형다이와, 상기 제2 상형다이의 저면에 결합하되 측면에 형성된 경사면을 포함하는 제2 펀치와, 상기 제2 펀치의 하측 방향 하단에 형성된 제2 베이스와, 상기 제2 베이스 양측으로 형성된 제2 하형다이와, 상기 양측 제2 하형다이의 사이에 형성된 제2 패드와, 각각의 제2 하형다이 일측면에 형성된 마이너스 공차를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 금형공정은 제1 공정 금형을 이용하여 소재를 1차 절곡하는 단계와, 제2 공정 금형을 이용하여 소재를 절곡 반지름의 깊이로 프레스하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 제2 펀치의 측면을 경사면으로 형성하고, 마이너스 공차를 형성하여 제2 금형 작업 완료 후 소재에 스프링백 현상이 발생하여도 소재가 정확한 형상으로 절곡되도록 하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 제2 펀치와 제2 하형다이 및 제2 패드를 교환하는 간단한 작업으로 고장력 강판의 MPa(Mega Pascal: 압력에 대한 SI 유도 단위로서 1 파스칼은 1 제곱미터 당 1 뉴턴의 힘이 작용할 때의 압력)에 따른 스프링백 교정을 간단하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 공정 금형의 부분 확대 정면도이다.
도 3은 제2 공정 금형의 사용 상태 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금형 공정을 나타낸 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 그리고 공지된 구성 및 그와 관련된 작용은 생략 또는 간단히 설명하였고, 도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 나타낸 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 일정한 두께의 980MPa 고장력 강판으로 자동차용 시트 트랙을 절곡 생산하는 트랜스퍼 금형으로서, 제1 공정 금형(100)과 제2 공정 금형(200)을 포함한다.

상기 제1 공정 금형(100)은 상단의 제1 상형다이(110)와, 상기 제1 상형다이(110)의 저면에 결합된 제1 펀치(120)와, 상기 제1 펀치(120)의 하측 방향 하단에 형성된 제1 베이스(130)와, 상기 제1 베이스(130) 양측으로 형성된 제1 하형다이(140)와, 상기 양측 제1 하형다이(140) 사이에 형성된 제1 패드(150)를 포함한다.

상기 제1 상형다이(110)는 상하 왕복 작동기구(미도시)에 연결되어 상하로 움직이며 프레스 작용을 한다. 상기 제1 상형다이(110)의 저면에는 제1 펀치(120)가 결합된다. 상기 제1 펀치(120)는 바닥면이 지면과 평행하고, 양쪽 측면은 수평 바닥면을 기준으로 90도 각도로 형성된다.

상기 제1 펀치(120)의 하측 방향으로는 제1 베이스(130)가 형성된다. 상기 제1 베이스(130)의 상면 양쪽으로는 제1 하형다이(140)가 형성되고, 상기 양쪽 제1 하형다이(140) 사이에는 제1 패드(150)가 형성된다.

상기 제1 패드(150)의 양쪽 측면과, 제1 하형다이(140)는 공차 없이 맞닿게 구성된다. 상기 제1 베이스(130)의 저면에는 가스 스프링 등과 같은 완충장치(미도시)가 형성된다.

상기 제2 공정 금형(200)은 상단의 제2 상형다이(210)와, 상기 제2 상형다이(210)의 저면에 결합하되 측면의 경사면(221)을 포함하는 제2 펀치(220)와, 상기 제2 펀치(220)의 하측 방향 하단에 형성된 제2 베이스(230)와, 상기 제2 베이스(230) 양측으로 형성된 제2 하형다이(240)와, 상기 양측 제2 하형다이(240) 사이에 형성된 제2 패드(250)와, 상기 각각의 양측 제2 하형다이(240) 일측면에 형성된 마이너스 공차(260)를 포함한다.

상기 제2 상형다이(210)는 상하 왕복 작동기구(미도시)에 연결되어 상하로 움직이며 프레스 작용을 한다. 상기 제2 상형다이(210)의 저면에는 제2 펀치(220)가 결합된다. 상기 제2 펀치(220)는 바닥면이 지면과 평행하고, 양쪽 측면으로는 수평 바닥을 기준으로 하부가 넓고 상부가 좁아지도록 형성된 경사면(221)을 포함한다.

상기 제2 펀치(220)의 하측 방향으로는 제2 베이스(230)가 형성된다. 상기 제2 베이스(230)의 상면 양쪽으로는 제2 하형다이(240)가 형성되고, 상기 양쪽 제2 하형다이(240) 사이에는 제2 패드(250)가 형성된다.

상기 제2 패드(250)의 양쪽 측면과, 제2 하형다이(240)는 맞닿게 구성된다. 상기 제2 베이스(230)의 저면에는 가스 스프링 등과 같은 완충장치(미도시)가 형성된다.

도 2는 본 발명의 제2 공정 금형의 부분 확대 정면도이다.

도면을 참조하면, 제2 펀치(220)는 경사면을 포함한다. 상기 경사면(221)은 2°~ 8°중 하나이다. 상기 경사면(221)은 소재로 사용되는 고장력강판의 MPa에 따라서 선택되며, 고장력강판의 MPa 수치가 높아질수록 제2 펀치(220)의 경사면(221) 각도는 증가한다.

상기한 고장력강판의 MPa 수치 증가와 경사면(221)의 각도 증가는 고장력강판의 MPa 수치 증가에 따라 스프링백의 각도에 증가됨에 따라 스프링백의 보정량 또한 증가해야 하기 때문이다.

도시된 바와 같이 마이너스 공차(260)는 각각의 제2 하형다이(240) 일측면에 형성된다. 상기 일측면은 제2 하형다이(240)가 제2 패드(250)와 맞닿는 부분이다. 상기 마이너스 공차(260)는 제2 하형다이(240)의 일측면이 제2 패드(250) 방향으로 연장되어 형성된다. 제2 하형다이(240)이 일측면이 연장되어 폭이 넓어짐에 상응하여 제2 패드(250)의 폭은 좁아진다.

상기 마이너스 공차(260)는 소재로 사용되는 고장력강판의 MPa에 따라서 연장 폭이 선택되며, 고장력강판의 MPa 수치가 높아질수록 마이너스 공차(260)의 폭은 증가된다.

도 3은 제2 공정 금형의 사용 상태 부분 확대도이다.

도 3을 참조하면, 제1 하형다이 측벽 위치(270)는 제1 펀치의 가장 바깥쪽 측면 위치에서 소재의 두께를 더한 거리이다. 본 발명의 마이너스 공차(260)는 상기 제1 하형다이 측벽 위치(270)에서 제2 패드(250) 방향으로 제2 하형다이(240)의 폭을 넓혀서 형성된다.

제1 공정 금형에서 1차 절곡을 완료한 소재(300)는 스프링백 현상에 의해 양쪽 측면이 경사진 상태이다. 상기와 같이 1차 절곡이 완료된 소재는 제2 공정 금형(200)의 제2 패드 상면에 안착되어 2차 절곡에 들어간다.

하측 방향으로 이동하는 제2 펀치(220)에 의해 1차 절곡된 소재(300)의 측면 바깥쪽은 제2 하형다이(240)의 측면과 닿으며 절곡된다. 상기한 절곡 과정에서 폭이 넓어진 제2 패드(250)는 소재(300)의 측면을 압박하여 소재가 제2 펀치(220)의 경사면(221)과 대응되는 각도로 용이하게 절곡되도록 작용한다.

상기 제2 펀치(220)의 하측 방향 이동이 완료된 상태에서, 소재(300)의 측면은 제2 펀치(220)의 경사면(221)과 동일한 각도로 절곡된다. 상기한 절곡 과정에서 제2 펀치(220)는 제2 펀치의 바닥면과 측면이 형성하는 절곡 반지름(R)의 깊이만큼 하측 방향으로 이동한다. 즉, 절곡 반지름(R)이 10mm로 형성되면 제2 펀치(220)의 하강 깊이는 10mm 이다.

상기와 같이 제2 펀치(220)의 하강 깊이를 절곡 반지름(R)의 깊이로 하는 것은 소재(300)의 측면과 제2 하형다이(240)의 마찰에 의한 완성 제품의 스크레치를 최소화하며, 소재(300)의 측면을 압박하여 경사면(221)의 각도 만큼 소재의 측면을 절곡하기 위함이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금형 공정을 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 금형공정은 제1 공정 금형을 이용하여 소재를 1차 절곡하는 제1 단계(S100)와, 제2 공정 금형을 이용하여 소재를 절곡 반지름의 깊이로 프레스하는 제2 단계(S200)를 포함하여 이루어진다.

제1 공정 금형을 이용하여 소재를 1차 절곡하는 제1 단계(S100): 준비된 일정한 두께의 980MPa 소재는 제1 펀치에 의해 프레스 되어 1차 절곡된다. 1차 절곡 작업이 완료된 소재는 스프링백 현상에 의해 소재의 바닥면과 측면이 직각이 아닌 양쪽 바깥 방향으로 벌어진 각도로 형성된다. 이는 제1 펀치의 바닥과 측면이 직각으로 형성되어 1차 절곡이 완료된 소재에 스프링백 현상이 발생하였기 때문이다.

상기 제1 공정 금형을 이용한 제1 단계(S100)는 통상적인 프레스를 이용한 절곡 단계이므로 1단계 작업에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2 공정 금형을 이용하여 소재를 절곡 반지름의 깊이로 프레스하는 제2 단계(S200): 제1 공정 금형에 의해 1차 절곡이 완료된 소재는 제2 공정 금형에서 2차 절곡된다. 제2 펀치는 1차 절곡이 완료된 소재의 바닥면과 측면이 형성하는 절곡 반지름의 깊이로 하강되며 소재를 프레스한다. 예를 들면 절곡 반지름이 10mm 이면 제2 펀치의 하강 깊이는 10mm 이다.

상기와 같이 제2 펀치가 하강할 때, 마이너스 공차에 의해 제2 패드 방향으로 폭이 넓어진 제2 하형다이는 소재의 측면을 압박하여 소재가 제2 펀치의 경사면과 상응되는 각도로 용이하게 절곡되도록 작용한다.

또한 절곡 반지름으로 설정된 제2 펀치의 하강 깊이에 의해 소재의 측면이 제2 하형다이에 긁히면서 발생되는 완성 제품의 스크레치 또한 최소화된다.

이상, 본 발명을 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형이 이루어질 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 자명한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

100: 제1 공정 금형 110: 제1 상형다이
120: 제1 펀치 130: 제1 베이스
140: 제1 하형다이 150: 제1 패드
200: 제2 공정 금형 210: 제2 상형다이
220: 제2 펀치 221: 경사면
230: 제2 베이스 240: 제2 하형다이
250: 제2 패드 260: 마이너스 공차
270: 제1 하형다이 측벽 위치 300: 소재

Claims (4)

1. 일정한 두께의 980MPa 고장력 강판으로 자동차용 시트 트랙을 절곡 생산하는 제1 공정 금형(100) 및 제2 공정 금형(200)을 포함하는 트랜스퍼 금형에 있어서,
   상기 제1 공정 금형(100)은 상단의 제1 상형다이(110)와, 상기 제1 상형다이(110)의 저면에 결합된 제1 펀치(120)와, 상기 제1 펀치(120)의 하측 방향 하단에 형성된 제1 베이스(130)와, 상기 제1 베이스(130) 양측으로 형성된 제1 하형다이(140)와, 상기 양측 제1 하형다이(140) 사이에 형성된 제1 패드(150)를 포함하되, 상기 제1 펀치(120)는 측면이 수평 바닥을 기준으로 90도로 형성되고,
   상기 제2 공정 금형(200)은 상단의 제2 상형다이(210)와, 상기 제2 상형다이(210)의 저면에 결합하되 측면에 형성된 경사면(221)을 포함하는 제2 펀치(220)와, 상기 제2 펀치(220)의 하측 방향 하단에 형성된 제2 베이스(230)와, 상기 제2 베이스(230) 양측으로 형성된 제2 하형다이(240)와, 상기 양측 제1 하형다이(140) 사이에 형성된 제2 패드(250)와, 각각의 제2 하형다이 일측면에 형성된 마이너스 공차(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프링백 보정이 가능한 금형장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 펀치(220)의 경사면(221)은 2˚~ 8˚ 중 하나인 것을 특징으로 하는 스프링백 보정이 가능한 금형장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 마이너스 공차(260)는 제2 하형다이(240)의 일측면이 제2 패드(250) 방향으로 연장되어 형성되고, 제2 하형다이(240)이 일측면이 연장되어 폭이 넓어짐에 상응하여 제2 패드(250)의 폭은 좁아지는 것을 특징으로 하는 스프링백 보정이 가능한 금형장치.
   
4. 일정한 두께의 980MPa 고장력 강판으로 자동차용 시트 트랙을 절곡 생산하되, 제1 공정 금형(100) 및 제2 공정 금형(200)을 포함하는 트랜스퍼 금형의 금형 공정에 있어서,
   제1 공정 금형을 이용하여 소재를 1차 절곡하는 제1 단계(S100);
   제2 공정 금형을 이용하여 소재를 절곡 반지름의 깊이로 프레스하는 제2 단계(S200);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프링백 보정이 가능한 금형 공정.
   

Images