KR20240041413A - 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법 및 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법 및 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드로우 성형공법으로서, 하형에 판재 제품이 세팅되는 단계; 프레스기에 의해 상형이 하형측으로 이동되어, 상기 하형에 설치된 블랭크홀더와 상형 사이, 상기 상형에 설치된 상부패드와 상기 하형에 설치된 하부패드 사이에, 상기 제품의 테두리가 접촉되는 단계; 상형이 하측으로 1차 스트로크 이동되는 단계; 및 상형이 하측으로 2차 스트로크 이동되어 제품이 성형되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법에 관한 것이다.

Description

더블블랭크 홀더 드로우 성형공법 및 성형장치{Draw pressing method and system using double blank holder}

본 발명은 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법 및 성형장치에 관한 것이다.

일반적인 드로우(Draw)금형의 구조는 블랭크홀더(Blank Holder)가 하나인 싱글액션(Single Action)구조로 제작한다.

도 1은 종래 드로우 성형장치의 정면도를 도시한 것이고, 도 2는 드로우 성형 완제품 평면도를 도시한 것이다.

싱글액션 타입은 블랭크 홀더(21)만을 작동시켜 박판 소재의 인장성형을 유도하고, 복잡한 제품형상을 만들 수 있다.

싱글액션 타입은 인장성형을 유도하여 복잡한 형상의 제품과 소성가공을 통해 일률적인 제품을 생산할 수 있는 장점이 있다. 그러나 인정성형을 유도하기 위해 가형상 등이 적용함에 따라 기본적인 블랭크 사이즈를 확보해야하고 이 공법을 통하면 원자재 수율이 평균 75 ~ 85% 수준으로 원자재 수율이 낮아 생산 원가를 절감할 수 없는 단점이 존재한다.

도 3a는 성형전 종래 드로우 성형장치의 정면도, 도 3b는 성형 후, 펀치와 상형이 접촉되고, 블랭크 홀더의 위치를 나타낸 단면도, 및 스크랩 영역의 확대도를 도시한 것이다. 도 3c는 드로우 성형 후 제품과, 완제품 평면도를 도시한 것이다.

도 4a는 종래 싱글액션 구조의 하형다이와, 드로우 성형품 사진을 나타낸 것이고, 도 4b 및 도 4c는 드로우 완성제품 사진을 나타낸 것이다.

상형(Upper Die)(10)을 블랭크홀더(21)와 접촉 후, 제품 성형시작을 준비한다. 그리고 프레스기에 의해 상형(10)을 누르면, 하형(20)의 펀치(40) 형상에 맞춰 제품성형이 이루어지게 된다.

완성된 드로우 제품(1)은 도 3c에 도시된 바와 같이, 완제품 영역(2)과 가형상영역(3)이 존재하며, 트림라인(4)을 따라 전단공정 및 플랜지 공정을 이용해 가형상 부분을 제거시켜 완제품을 가공하게 된다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 싱글액션 구조의 특성상 스크랩 영역 블랭크 확보가 필요하며 이는 과도한 가형상 영역(3) 높이가 필요함에 따라 원자재 수율이 낮아지는 문제가 존재한다.

즉, 제품 특성상 성형성 이슈를 해소시키기 위해 블랭크 사이즈를 크게 잡아야한다. 따라서 해당 아이템의 경우 소재수율이 낮아짐에 따라 생산원가가 높아지는 단점이 존재한다.

대한민국 등록특허 제10-1913095호 대한민국 공개특허 제10-2017-0133955호 대한민국 등록특허 제10-1461882호

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 성형성 이슈로 가형상이 크게 설정된 아이템의 경우, 더블블랭크홀더(double blank holder)를 금형구조에 적용하여 작동 스트로크를 줄여서 가형상의 성형깊이를 줄이고, 원자재 사이즈를 절감시킬 수 있는, 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법 및 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은 드로우 성형공법으로서, 하형에 판재 제품이 세팅되는 단계; 프레스기에 의해 상형이 하형측으로 이동되어, 상기 하형에 설치된 블랭크홀더와 상형 사이, 상기 상형에 설치된 상부패드와 상기 하형에 설치된 하부패드 사이에, 상기 제품의 테두리가 접촉되는 단계; 상형이 하측으로 1차 스트로크 이동되는 단계; 및 상형이 하측으로 2차 스트로크 이동되어 제품이 성형되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법으로서 달성될 수 있다.

그리고 상기 세팅되는 단계는, 하형의 테두리 부분을 따라 설치된 블랭크홀더와, 하형 테두리 일부분에 설치된 하부패드와, 상기 하부패드와 대향된 위치의 상형에 설치된 상부패드가 초기위치 세팅되고, 상기 블랭크 홀더와 하형 사이에 설치되는 홀더 탄성수단, 상기 상부패드와 상기 상형 사이에 설치되는 상부 탄성수단, 상기 하부패드와 상기 하형 사이에 설치되는 하부 탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 1차 스트로크 이동되는 단계는, 상기 프레스기에 의해 상기 상형이 설정된 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되어, 상기 블랭크 홀더가 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되고, 상기 상부패드와 상기 하부패드가 접촉된 상태로 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 상형이 하측으로 2차 스트로크 이동되어 제품이 성형되는 단계는, 상기 프레스기에 의해 상기 상형이 설정된 2차 스트로크만큼 하측으로 이동되어, 상기 블랭크 홀더가 2차 스트로크만큼 하측으로 이동되고, 상기 상부패드와 상기 하부패드가 접촉된 상태로 상기 하부패드는 이동되지 않고 상기 상부패드만이 상기 상형에 대해 상대적으로 2차 스트로크 만큼이동되며, 펀치에 의해 제품이 성형되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 상형과 하형을 포함하는 드로우 성형장치로서, 하형의 테두리 부분을 따라 설치된 블랭크홀더와, 상기 블랭크 홀더와 하형 사이에 설치되는 홀더 탄성수단; 하형 테두리 일부분에 설치된 하부패드와, 상기 하부패드와 상기 하형 사이에 설치되는 하부 탄성수단; 상기 하부패드와 대향된 위치의 상형에 설치된 상부패드와, 상기 상부패드와 상기 상형 사이에 설치되는 상부 탄성수단; 및 상기 하부패드가 설치되는 상기 하형의 하부패드 장착단 내에 구비되어 상기 하부패드의 1차 스트로크 이상의 이동을 구속하는 스토퍼; 상기 상형을 하측으로 프레스시키는 프레스기; 및 상기 하형에 설치되어 상기 상형과 프레스되어 상기 제품의 완제품 영역을 성형하기 위한 펀치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치로서 달성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법 및 성형장치에 따르면, 성형성 이슈로 가형상이 크게 설정된 아이템의 경우, 더블블랭크홀더(double blank holder)를 금형구조에 적용하여 작동 스트로크를 줄여서 가형상의 성형깊이를 줄이고, 원자재 사이즈를 절감시킬 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 드로우 성형장치의 정면도,
도 2는 드로우 성형 완제품 평면도,
도 3a는 성형전 종래 드로우 성형장치의 정면도,
도 3b는 성형 후, 펀치와 상형이 접촉되고, 블랭크 홀더의 위치를 나타낸 단면도, 및 스크랩 영역의 확대도,
도 3c는 드로우 성형 후 제품과, 완제품 평면도,
도 4a는 종래 싱글액션 구조의 하형다이와, 드로우 성형품 사진,
도 4b 및 도 4c는 드로우 완성제품 사진,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 초기접촉상태에서의 상부패드와 하부패드 측 확대 단면도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 성형완료상태에서의 상부패드와 하부패드 측 확대 단면도,
도 6은 종래 싱글액션구조에서의 가형상 깊이와, 본 발명의 실시예에 따른 트리플액션구조의 가형상 깊이의 대비 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하형의 평면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법의 흐름도,
도 9a는 초기 접촉상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 단면도,
도 9b는 1차 스트로크 후에서의 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 단면도,
도 9c는 2차 스트로크 후에서의 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 단면도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치 및 성형방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 초기접촉상태에서의 상부패드와 하부패드 측 확대 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 성형완료상태에서의 상부패드와 하부패드 측 확대 단면도를 도시한 것이다.

또한 도 6은 종래 싱글액션구조에서의 가형상 깊이와, 본 발명의 실시예에 따른 트리플액션구조의 가형상 깊이의 대비 단면도를 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 드로우 금형에 추가적인 블랭크 홀더(11, 30)를 더 포함하여, 기존 블랭크 홀더(21)와 함께 더블블랭크 홀더를 적용하게 된다. 이러한 추가적인 블랭크 홀더(11, 30)는 상형에 설치되는 상부패드(11)와, 하형에 설치되는 하부패드(30)를 포함하여 구성된다. 따라서 트리플 액션구조(triple action type)를 갖게 된다.

이러한 더블블랭크 홀더, 트리플 액션구조를 통해 도 6에 도시된 바와 같이, 블랭크 접촉시점을 최대한 올려 제품 성형 깊이의 최소화를 유도하게 된다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 종래 성형 깊이와 대비하여 50mm의 감소효과가 있음을 알 수 있다.

이하에서는 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 구성 그리고 그 작동방법에 대해 보다 상게하게 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하형의 평면도를 도시한 것이다.

그리고 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법의 흐름도를 도시한 것이다.

또한 도 9a는 초기 접촉상태에서의 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 단면도를 도시한 것이다.

그리고 도 9b는 1차 스트로크 후에서의 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 단면도를 도시한 것이다.

또한 도 9c는 2차 스트로크 후에서의 본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치는, 상형(10)과 하형(20)을 포함하는 드로우 성형장치로서, 하형(20)의 테두리 부분을 따라 설치된 블랭크홀더(21)를 포함하여 구성된다. 그리고 이러한 블랭크 홀더(21)와 하형(20) 사이에 가스 스프링, 공압 실린더 등으로 구성될 수 있는 홀더 탄성수단(22)이 설치된다.

그리고 본 발명의 실시예에서는 하형(20)의 테두리 일부분의 하부패드 장착단(31)에 하부패드(30)가 설치된다. 이러한 하부패드(30)와 하부패드 장착단(31) 하면 사이에 하부 탄성수단(32)이 설치된다.

또한 하부패드(30)와 대향된 위치의 상형(10)의 상부패드 장착단(12) 내로 상부패드(11)가 설치되며, 이러한 상부패드(11)와 상부패드 장착단(22) 상면 사이에 상부 탄성수단(13)이 설치된다.

그리고 하부패드(30)가 설치되는 하형의 하부패드 장착단(31) 내에 스토퍼(33)가 구비되어 이러한 스토퍼(33)에 의해 하부패드(30)의 1차 스트로크 이상의 이동이 구속되도록 구성된다.

프레스기는 상형(10)을 하측으로 프레스시키기 위해 구성된다. 그리고 하형(20)의 중앙영역에 펀치(40)가 설치되어 상형(10)이 프레스되면 제품의 완제품 영역을 성형하게 된다.

이러한 구성을 포함하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치를 통한 성형방법은, 먼저, 하형(20)에 판재 제품을 세팅한다(S10). 초기 상태에서는 하형(10)의 테두리 부분을 따라 설치된 블랭크홀더(21)가 홀더 탄성수단(22)에 의해 최상단에 위치되며, 하형 테두리 일부분에 설치된 하부패드(30)도 하부 탄성수단(32)에 의해 최상단에 위치되고, 하부패드(30)와 대향된 위치의 상형(10)에 설치된 상부패드(11)는 상부 탄성수단(13)에 의해 최하단에 위치된다.

그리고 프레스기에 의해 상형(10)이 하형(20)측으로 이동되면(S20), 도 9a에 도시된 바와 같이, 먼저 하형(20)에 설치된 블랭크홀더(21)와 상형(10) 사이, 그리고 상형(10)에 설치된 상부패드(11)와 하형(20)에 설치된 하부패드(30) 사이에, 제품의 테두리가 접촉되게 된다(S30).

초기 접촉상태 후, 프레스기에 의해 상형(10)이 하측으로 1차 스트로크(예를 들어 20mm) 이동되게 된다(S40).

구체적으로 초기 접촉후, 프레스기에 의해 상형(10)이 설정된 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀더(21)가 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되고, 상부패드(11)와 하부패드(30)가 제품에 접촉된 상태로 1차 스트로크만큼 이동되게 되며, 그리고 하부패드(30) 하단은 스토퍼(33)에 접촉되게 된다.

그리고 추가적으로 상형(10)이 하측으로 2차 스트로크 이동되어 제품이 성형되게 된다(S50).

이러한 단계에서는 도 9c에 도시된 바와 같이, 프레스기에 의해 상형(10)이 설정된 2차 스트로크(예를 들어 50mm)만큼 하측으로 이동되면, 블랭크 홀더(21)는 2차 스트로크만큼 하측으로 이동되고, 상부패드(11)와 하부패드(30)가 접촉된 상태로 하부패드(30)는 이동되지 않고 상부패드(1)만이 상형(10)에 대해 상대적으로 2차 스트로크 만큼이동되며, 펀치(40)에 의해 제품이 성형되게 된다.

따라서 이러한 방식을 통해 제품 성형깊이를 2차 스트로크 만큼 줄임으로서, 블랭크 가형상 성형깊이를 2차 스트로크만큼 축소시킬 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:드로우 완성제품
2:완제품 영역
3:가형상 영역
4:트림라인
10:상형
11:상부패드
12:상부패드장착단
13:상부탄성수단
20:하형
21:블랭크홀더
22:홀더탄성수단
30:하부패드
31:하부패드장착단
32:하부탄성수단
33:스토퍼
40:펀치
100:더블블랭크 홀더 드로우 성형장치

Claims (5)

1. 드로우 성형공법으로서,
   하형에 판재 제품이 세팅되는 단계;
   프레스기에 의해 상형이 하형측으로 이동되어, 상기 하형에 설치된 블랭크홀더와 상형 사이, 상기 상형에 설치된 상부패드와 상기 하형에 설치된 하부패드 사이에, 상기 제품의 테두리가 접촉되는 단계;
   상형이 하측으로 1차 스트로크 이동되는 단계; 및
   상형이 하측으로 2차 스트로크 이동되어 제품이 성형되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 세팅되는 단계는,
   하형의 테두리 부분을 따라 설치된 블랭크홀더와, 하형 테두리 일부분에 설치된 하부패드와, 상기 하부패드와 대향된 위치의 상형에 설치된 상부패드가 초기위치 세팅되고,
   상기 블랭크 홀더와 하형 사이에 설치되는 홀더 탄성수단, 상기 상부패드와 상기 상형 사이에 설치되는 상부 탄성수단, 상기 하부패드와 상기 하형 사이에 설치되는 하부 탄성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 1차 스트로크 이동되는 단계는,
   상기 프레스기에 의해 상기 상형이 설정된 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되어, 상기 블랭크 홀더가 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되고, 상기 상부패드와 상기 하부패드가 접촉된 상태로 1차 스트로크만큼 하측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 상형이 하측으로 2차 스트로크 이동되어 제품이 성형되는 단계는,
   상기 프레스기에 의해 상기 상형이 설정된 2차 스트로크만큼 하측으로 이동되어, 상기 블랭크 홀더가 2차 스트로크만큼 하측으로 이동되고, 상기 상부패드와 상기 하부패드가 접촉된 상태로 상기 하부패드는 이동되지 않고 상기 상부패드만이 상기 상형에 대해 상대적으로 2차 스트로크 만큼이동되며, 펀치에 의해 제품이 성형되는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형공법.
   
5. 상형과 하형을 포함하는 드로우 성형장치로서,
   하형의 테두리 부분을 따라 설치된 블랭크홀더와, 상기 블랭크 홀더와 하형 사이에 설치되는 홀더 탄성수단;
   하형 테두리 일부분에 설치된 하부패드와, 상기 하부패드와 상기 하형 사이에 설치되는 하부 탄성수단;
   상기 하부패드와 대향된 위치의 상형에 설치된 상부패드와, 상기 상부패드와 상기 상형 사이에 설치되는 상부 탄성수단; 및
   상기 하부패드가 설치되는 상기 하형의 하부패드 장착단 내에 구비되어 상기 하부패드의 1차 스트로크 이상의 이동을 구속하는 스토퍼;
   상기 상형을 하측으로 프레스시키는 프레스기; 및
   상기 하형에 설치되어 상기 상형과 프레스되어 상기 제품의 완제품 영역을 성형하기 위한 펀치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블블랭크 홀더 드로우 성형장치.