KR101007635B1 - 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치에 관한 것으로서, 소재가 다이 안으로 유입될 수 있는 2열 이상으로 배열된 다이홀 및 상기 다이홀 하단부에 설치된 이젝터 패드를 포함하는 다이 플레이트와, 상기 다이홀과 동일한 배열로 설치되어 다이홀 속으로 소재를 유입시키는 펀치를 포함하는 펀치 플레이트와, 상기 펀치에 의해 소재가 다이홀 속으로 유입되는 동안 소재를누르는 스트리퍼 플레이트를 포함하며, 상기 다이홀과 펀치는 제1드로잉 공정에서 절입 없이 일방향으로부터 소재를 잡아당겨 다이홀 안으로 밀어 넣을 수 있는 배열로 설치되고, 상기 제1드로잉 공정의 다이홀과 펀치 사이에 소재의 두께보다 큰 간격으로 제1클리어런스 또는 제2클리어런스가 형성되되, 상기 제2클리어런스는 펀치 하단원주면의 곡률반경과 다이홀 상단원주면의 곡률반경의 차이만큼의 간격으로 다이홀과 펀치 사이에 마련된 틈새인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 절입 없이 드로잉 가공을 하여 대량생산, 재료절감, 공정 간소화 및 플랜지부에 주름이 발생되지 않는 이점이 있다.

Description

절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치{Multi-array progressive drawing machine without circular lance}

본 발명은 프로그레시브 드로잉 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 절입 없이 드로잉 가공을 하고, 다열로 펀치와 다이홀을 배치하며, 각 드로잉 공정에서 복수로 배열된 다이홀에서 동시에 소재의 드로잉 성형이 이루어지도록 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치에 관한 것이다.

프로그레시브(progressive) 드로잉 가공은 철 또는 비철금속 등의 금속박판이 순차적으로 이송되면서 펀치에 의해서 다이 속으로 유입됨으로써 이음매가 없는 컵 특히, 전기전자, 기계 및 일반 공산품 등에 사용되는 소형부품인 피벗(pivot)과 아일릿(eyelet) 등의 제품을 주름이나 균열이 발생되지 않도록 성형하는 가공법이다.

상기 프로그레시브 드로잉 가공은 금속박판을 펀치가 다이 속으로 유입시키면서 원통형 용기를 성형하는 가공을 1차 드로잉이라 하며, 상기 1차 드로잉 된 용기의 직경은 감소시키면서 깊이를 증가시키는 1차 드로잉 이후의 가공을 재드로잉이라 한다.

이때, 상기 드로잉 가공은 재료를 늘어뜨려 성형하는 것이 아니라 금속박판의 소성변형을 이용하여 금속박판이 순차 반송됨에 따라 점차 금속박판의 형상이 최종 제품의 모형이 되도록 성형하는 것이다.

즉, 드로잉 가공이란 결국 재료변형이동으로서, 상기 재료변형이동은 원통형 다이홀 안으로 소재를 밀어 넣는 것이다.

도 1은 프로그레시브 드로잉 장치에 의해 소성변형 되는 소재를 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 프로그레시브 드로잉 가공은 소재(10)의 밑면부(11)(펀치력을 받는 부분), 측면부(12)(펀치력을 전달하는 부분), 플랜지부(13)(원주방향으로 수축되어 다이 속으로 유입되는 부분)로 소재(10)가 변형이동을 하는 것이며, 재료변형이동 과정에서 작용하는 힘을 살펴보면, 소재(10)를 다이(100) 속으로 이동시키기 위하여 소재(10)를 원주방향으로 수축시키려는 압축력이 작용하고, 그 드로잉 방향 성분에 대항하여 드로잉 방향으로 인장력이 작용한다. 소재(10)의 변형으로는 원주 방향의 압축력이 주체이고 그 압축부분은 드로잉 방향의 신장과 판 두께방향의 증가에 배분된다. 이때, 플랜지부(13)에서 소재(10)가 다이(100) 속으로 유입되는 것을 방해하는 마찰력이 외주쪽으로 작용하며, 다이어깨부(101)는 굽힘, 굽힘복원의 변형도 받게 된다.

원통형 드로잉 부품생산을 위한 프로그레시브 드로잉 금형의 레이아웃(layout)에는 시어클러랜스[circular lance, 절입(切入)] 공법이 있다.

상기 시어클러랜스 공법은 금속박판 중 실제 원통형 부품생산에 필요한 블랭크 면적을 하프 블랭킹 공법[크기가 다른 2가지의 원(시어클러랜스)을 형성시키기 위해 블랭크 면적을 펀치가 다이 속으로 유입시키는 일종의 반타발 공법]을 통해 펀치 하강 방향으로 블랭크 표면적에 해당하는 금속박판을 2단으로 하프 블랭킹 면적만큼 돌출시키는 공법이다.

도 2를 참조하면, 상기 시어클러랜스는 펀치에 의해서 내부로 유입된 금속박판 부분을 금속박판의 나머지 부분과 연결지지 시켜주는 브릿지(bridge) 및 캐리어(carrier) 역할을 한다.

따라서 상기 시어클러랜스 공법과정에서는 브릿지 역할을 하는 시어클러랜스만큼 재료가 더 소모되는 문제가 있다.

또한, 브릿지 역할을 하는 상기 시어클러랜스 부분은 가늘고 좁게 형성되기 때문에 소재(10)의 이송과정이 불안정한 문제가 있다.

또한, 도 3의 A부분을 참조하면 상기 시어클러랜스 공법을 사용하여 드로잉 가공을 하는 경우 하프 블랭킹으로 시어클러랜스를 형성하면 소재(10)에서 돌출부가 발생하고(화살표 부분 참조), 돌출부는 드로잉 공정에서 스트리퍼 플레이트(300)로 힘을 가하여도 공간이 생겨서 소재(10)상의 블랭크(blank)에 직접 누름압력을 가할 수 없게 된다. 스프링을 가진 스트리퍼 플레이트(300)에 의하여 블랭크 표면에 적정압력으로 누름작용을 하지 못하면 신장(일종의 다듬기 기능)에 영향을 주어서 플랜지 부분에 큰 주름이 발생하는 문제가 있다.

또한, 대량생산을 위해 금속박판 상에 블랭크를 다열(2열, 3열 등)로 배치하고, 각 드로잉 공정이 이루어지는 동안에 상기 블랭크를 동시에 하프 블랭킹 공법으로 시어클러랜스를 형성시키면 역시 플랜지 부분에 주름이 발생되는 문제가 있어 다배열 프로그레시브 드로잉 가공의 효율이 단열 프로그레시브 드로잉 가공의 경우보다 더 떨어지는 문제가 있다.

또한, 상기 시어클러랜스 없이 드로잉 가공을 하는 단열 프로그레시브 드로잉 장치를 2열, 3열 등의 다열로 설치하여 드로잉 가공을 하게 되면, 다열로 배치된 펀치가 소재를 소성변형시키는 과정에서 펀치에 의한 힘이 소재에 동시에 작용하게 되고, 상기 힘들의 간섭으로 재료변형이동이 이루어지지 않는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 전체 드로잉 공정에서 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 제1드로잉 공정에서의 재료변형이동이 일방향으로부터 일어나도록 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전체 드로잉 공정에서 소재에 미세한 파단이 발생되도록 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 제안된 본 발명은, 소재가 다이 안으로 유입될 수 있는 2열 이상으로 배열된 다이홀 및 상기 다이홀 하단부에 설치된 이젝터 패드를 포함하는 다이 플레이트와, 상기 다이홀과 동일한 배열로 설치되어 다이홀 속으로 소재를 유입시키는 펀치를 포함하는 펀치 플레이트와, 상기 펀치에 의해 소재가 다이홀 속으로 유입되는 동안 소재를 누르는 스트리퍼 플레이트를 포함하며, 상기 다이홀과 펀치는 제1드로잉 공정에서 절입 없이 일방향으로부터 소재를 잡아당겨 다이홀 안으로 밀어 넣을 수 있는 배열로 설치되고, 상기 제1드로잉 공정의 다이홀과 펀치 사이에 소재의 두께보다 큰 간격으로 제1클리어런스 또는 제2클리어런스가 형성되되,
또한, 상기 제2클리어런스는 펀치 하단원주면의 곡률반경과 다이홀 상단원주면의 곡률반경의 차이만큼의 간격으로 다이홀과 펀치 사이에 마련된 틈새인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이홀과 펀치의 배열은 사선형, V형, W형 중 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1클리어런스는 펀치의 직경과 다이홀의 직경 차이만큼의 간격으로 다이홀과 펀치 사이에 마련된 틈새인 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 제2클리어런스는 제1드로잉 공정에서 소재에 파단이 발생되도록 펀치가 하사점에 도달하기 직전에 펀치의 원통형측면이 다이홀의 원통형측면에 접하게 됨으로써 소멸되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스트리퍼 플레이트는 제1드로잉 공정에서 소재에 파단이 발생되도록 펀치가 하사점에 도달하기 직전에 소재를 더 눌러 소재의 재료변형이동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이홀은 드로잉 공정에서 소재에 파단이 발생되도록 인접한 다이홀간에 파단발생거리만큼 이격되어 밀접하게 배열된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전체 드로잉 공정에서 절입 없이 드로잉 가공을 하여 재료절감, 공정 간소화 및 플랜지부에 주름이 발생되지 않는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 제1드로잉 공정에서의 재료변형이동이 일방향으로부터 일어나도록 배열된 복수개의 펀치와 다이홀을 사용하여 드로잉 가공을 함으로써 제품의 대량생산 및 생산효율을 높일 수 있는 이점에 있다.

본 발명에 의하면, 전체 드로잉 공정에서 소재에 미세한 파단이 발생되도록 하여 소재의 이송과정에서 소재를 안정화 시키고, 재료를 절감할 수 있는 이점에 있다.

도 1은 프로그레시브 드로잉 장치에 의해 소성변형 되는 소재를 보인 도면.
도 2는 소재상의 실제 시어클러랜스(절입)를 보인 도면.
도 3은 시어클러랜스 공법에 의한 드로잉 가공시 소재상에 발생된 돌출부를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치의 제 1열을 보인 측면도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치의 개략적인 사시도면.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치의 배열 형태를 보인 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1클리어런스, 제2클리어런스를 보인 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 소재상의 파단 발생과정을 보인 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 소재에 발생된 파단 부분을 보인 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 소재에 발생된 실제 파단 부분을 보인 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

단열 프로그레시브 드로잉 장치는 각각의 드로잉 공정에서 하나의 펀치에 의해 소재가 성형되는데 비해, 다배열 프로그레시브 드로잉 장치는 각각의 드로잉 공정에서 다열로 설치된 수개의 펀치에 의해 동시에 소재의 성형이 이루어지는 장치로서 제품의 대량생산 및 재료절감에 유리한 장치이다.

본 발명은 다배열 프로그레시브 드로잉 기술에 관한 것으로서, 상기에서 살펴본 바와 같이 시어클러랜스 공법을 사용하였을 때 스크랩에서 돌출된 블랭크 표면이 드로잉 공정에서 스트리퍼 플레이트에 의해 적절한 누름압력을 받지 못함으로써 플랜지부에 큰 주름이 발생하는 문제를 해결하고, 제품의 대량 생산을 위해 드로잉 장치의 펀치 및 다이홀을 2열 이상 다열(多列)로 배치하는 기술에 관한 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치의 제 1열을 보인 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치의 개략적인 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명은 다이 플레이트(100), 펀치 플레이트(200), 클리어런스(C) 및 스트리퍼 플레이트(300)를 포함하여 구성된다.

상기 다이 플레이트(100)는 다이 플레이트(100)의 상부에 소재(10)를 파지시키는 구성으로서, 소재(10)가 펀치(210)에 의해서 다이 플레이트(100) 안으로 유입되는 부분인 다이홀(110)과, 원통형 드로잉 성형이 이루어진 후 상기 다이홀(110)에서 펀치(210)를 밀어내 주는 역할과 펀치(210) 하면에 압력을 가해 소재(10)를 강하게 붙들어서 소재(10)가 부풀어 오르지 못하도록 하는 이젝터 패드(120)(ejector pad)를 포함한다.

상기 다이홀(110)은 제품의 대량생산을 위해 각 드로잉 공정마다 2열 이상의 다열로 배열되어 다이 플레이트(100)의 사이 사이에 마련된다.

한편, 도 4는 본 발명 중 각 드로잉 공정의 1열을 도시하고, 도 5는 본 발명의 전체 사시도를 도시하고 있는데, 도면 부호는 제1드로잉 공정의 펀치는 211, 제 2드로잉 공정의 펀치는 212로 부여되고, 각 드로잉 공정의 제1열의 펀치는 211a, 212a, 213a, 제2열의 펀치는 211b, 212b, 213b로 부여되며, 상기 펀치(210)가 삽입되는 다이홀(110) 및 다이홀(110) 하단부에 설치된 이젝터 패드(120) 역시 같은 방식으로 도면 부호가 부여된다.

본 발명은 각 드로잉 공정마다 최소 2개 이상의 다이홀(110)이 마련되어[제 1드로잉 공정의 제1열의 다이홀(111a), 제2열의 다이홀(111b) ... 등), 각 드로잉 공정에서 소재(10)의 성형이 이루어질 때 상기 복수의 다이홀(110)에서 동시에 소재(10)의 성형이 이루어질 수 있도록 다이홀(110)이 다배열 형태로 마련된다.

상기 이젝터 패드(120)는 상기 다이홀(110)의 하단부에 설치되고, 펀치(210) 하면에 압력을 가하도록 그 내부에는 스프링 등의 탄성체가 설치되며, 상기 다이홀(110)과 동일하게 다배열 형태로 마련된다.

본 발명은 후술하듯이 제1드로잉 공정에서의 재료변형이동이 일방향으로 부터 일어나는데, 제1드로잉 공정 중 상기 이젝터 패드(120)가 펀치(210) 하면에 압력을 가해 소재(10)를 붙들게 되면, 재료변형이동이 펀치(210) 하단 중심점에 고정되어 소재(10)가 찢어지기 때문에 스프링의 탄성력을 아주 낮추거나 제1드로잉 공정에서는 이젝터 패드(120)를 설치하지 않음이 바람직하다.

상기 펀치 플레이트(200)는 다수의 펀치(210)를 포함하고, 상기 펀치(210)를 상하 방향으로 구동시켜 펀치(210)가 소재(10)를 다이 플레이트(100)에 마련된 다이홀(110) 속으로 유입시키면서 소재(10)를 성형시키는 구성으로서, 상기 다이홀(110)과 동일하게 각 드로잉 공정마다 최소 2개 이상의 펀치(210)가 다배열 형태로설치되어, 각 드로잉 공정마다 소재(10)를 다배열의 다이홀(110) 속으로 유입시킴으로써 제품을 대량생산할 수 있도록 하는 장치이다.

즉, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 펀치(210)는 각 드로잉 공정마다 제1열의 펀치(211a, 212a ... 등), 제2열의 펀치(211b, 212b ... 등) 등이 마련되어 단열에 비해 제품의 대량생산을 할 수 있도록 한 것이다.

이하, 상기 펀치(210)에 의해 소재(10)의 성형이 이루어지는 과정을 살펴본다.

원통형 드로잉 성형공법에서는 재료변형이동에 의해 소재의 성형이 이루어지는데, 재료변형이동은 원통형 다이홀 안으로 금속박판 등의 소재를 밀어 넣는 것이다.

시어클러랜스가 없는 단열 프로그레시브 드로잉 장치에서 재료변형이동은 소재가 다이홀의 중심점을 향하여 동시에 오므라지면서 빨려 들어가는 것이 아니라, 소재이송방향의 양 측면이 동시에 오므려지면서 제품 성형에 필요한 소재의 표면적만큼 다이홀 안으로 빨려 들어가게 된다.

상기 시어클러랜스가 없는 단열 프로그레시브 드로잉 장치를 복열로 설치하여 다열 프로그레시브 드로잉이 이루어지게 하는 경우, 즉 제1드로잉, 제2드로잉 등의 각 드로잉 공정이 2열 이상 다열로 설치된 펀치에 의해 이루어지는 구조에서 시어클러랜스가 없이 원통형 드로잉 성형을 하는 경우, 여러 개의 펀치가 동시에 하강하여 재료변형이동을 시키기 때문에 드로잉 공정(제1드로잉, 제2드로잉 등)간 및 드로잉 배열(제1열, 제2열 등)간에 소재를 원통형 다이홀 안쪽 아랫방향으로 잡아당기는 힘의 간섭이 동시에 이루어지고, 상호 힘의 간섭을 받는 방향에서는 소재를 원통형 다이 속으로 끌고 들어가는 작용이 적절하게 이루어지지 않아 재료변형이동을 할 수 없게 된다.

따라서 다배열 프로그레시브 드로잉 장치로 소재의 재료변형이동을 하기 위해서는 소재를 원통형 다이홀 안쪽 방향으로 잡아당기는 힘의 간섭이 일어나지 않는 일방향으로부터 소재의 재료변형이동이 이루어 질 수 있도록 재료변형이동 방향을 일방향으로 변경해야 한다.

즉, 드로잉 공정간 및 드로잉 배열간에 소재를 다이홀 안쪽 방향으로 잡아당기는 힘의 간섭이 일어나지 않는 일부 한쪽 방향에서만 드로잉 성형에 필요한 소재의 표면적을 모두 끌어 당겨 다이홀 안쪽으로 밀어 넣도록 해야 하며, 이는 재료변형이동 방향이 한쪽방향임을 의미한다.

따라서 본 발명의 펀치 플레이트에 설치된 각각의 펀치는 제1드로잉 공정에서 일부 한쪽 방향에서만 드로잉 성형에 필요한 소재의 표면적을 모두 끌어 당겨 다이홀 안으로 밀어 넣도록 하기 위한 배열로 배치된다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치의 배열형태를 보인 도면이다. 즉, 본 발명에 의해 가공되는 소재상의 배열을 보인 도면으로서, 펀치와 다이홀의 배열에 의해 도 6에 도시된 소재상의 배열에 따른 드로잉 가공에 의해 제품이 대량으로 생산된다.

도 6을 참조하면, 상기 각각의 펀치의 배열은 사선형, V형, W형 중에서 하나의 배열로 배치됨이 바람직하며, 펀치가 삽입되는 각각의 다이홀 역시 펀치와 대응되도록 동일한 배열로 배치된다.

즉, 한쪽방향으로부터 재료변형이동이 이루어지도록 각 펀치가 배열되는데 도 6의 (a)는 2열 펀치에 의해 소재(10)가 성형되는 경우이고(2열 배열, 사선형 배열), 도 6의 (b)는 3열 펀치에 의해 소재(10)가 성형되는 경우이며(3열 배열, V형 배열), 도 6의 (c)는 5열 펀치에 의해 소재(10)가 성형되는 경우이고(5열 배열, W형 배열), 4열 이상의 다열(多列) 배열은 좌우측 끝단열은 2열 배열과 동일하며, 그 외의 열은 3열 배열의 중심열이 추가되는 구조이다.

이때, 도 6의 화살표는 재료변형이동이 일어나는 방향을 가리키는 것으로서, 2열 배열은 재료변형이동 방향이 소재이송방향의 좌측 및 우측이고, 3열 배열은 중심열에서 보아 좌우측열은 상기 2열 배열과 동일하며, 가운데 중심열은 소재진행방향 좌우측과 후면은 재료변형이동이 소재에 작용하는 힘들의 상호 간섭에 의해 불가능하므로 제1드로잉 공정에서 재료변형이동방향은 전면이고, 4열 이상의 배열의 재료변형이동 방향은 좌우측 끝단열은 2열 배열과 동일하며, 그 외의 열은 3열 배열의 중심열과 동일하다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 제1드로잉 공정에서는 재료변형이동이 일방향으로부터 일어나도록 펀치(210)를 배치하여 소재(10)를 원통형으로 소성변형 시키고, 재드로잉 공정에서는 상기 제1드로잉 공정에서 이미 형성된 원통형 용기의 직경은 감소시키면서 깊이만 깊게 소성변형 시킴으로써 최종 제품이 생산되도록 하는 것이다.

즉, 본 발명은 제1드로잉 공정에서 재료변형이동이 일방향으로부터 일어나도록 하여 소재(10)를 다이홀(111) 안으로 밀어 넣어 원통형 용기를 형성시키고, 나머지 드로잉 공정에서는 제1드로잉 공정에서 이미 형성된 원통형 용기를 깊이만 깊도록 소성변형 시키는 것이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 제1클리어런스, 제2클리어런스를 보인 도면이다.

상기 클리어런스(C)는 제1드로잉 공정에서 다열로 배열된 다이홀(110) 안으로 빨려 들어가는 소재(10)에 작용하는 힘의 간섭이 없는 일방향으로부터 소재(10)의 균열을 방지하면서 재료변형이동이 일어날 수 있도록 하는 틈새이다.

본 발명을 실시함에 있어서, 두 가지 종류의 클리어런스(C1, C2)를 마련할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 제1클리어런스(C1)는 제1드로잉 공정에서 상기 다이홀(111)에 삽입되는 펀치(211)의 직경보다 다이홀(111)의 직경이 크기 때문에 형성된 다이홀(111)과 펀치(211) 사이의 틈새로서 소재(10)의 두께보다 큰 간격으로 제1클리어런스(C1)가 마련된다.

도 8을 참조하면, 펀치의 하단부분과 다이홀의 상단부분은 곡면을 이루고 있는데, 상기 제2클리어런스(C2)는 제1드로잉 공정에서 펀치(211)의 하단원주면 곡률반경(R2)(radius)과 다이홀(111)의 상단원주면 곡률반경(R1)의 차이만큼의 간격으로 펀치(211)와 다이홀(111) 사이에 형성된 틈새로서, 소재(10)의 두께보다 큰 간격으로 제2클리어런스(C2)가 마련되며, 상기 제1 및 제2클리어런스(C1, C2)는 제1드로잉 공정에서 각각의 열 즉, 첫 번째 드로잉을 수행하는 복수개의 다이홀(111)과 펀치(211) 사이에 형성되도록 펀치(211)와 다이홀(111)의 직경 및 곡률반경이 조절된다.

이하, 본 발명이 있어서 제1드로잉 공정에서 상기 클리어런스(C)의 목적 및 기능을 살펴본다.

상기 펀치(211)에 의해 소재(10)를 다이홀(111) 중심점에서 상호간에 힘의 간섭을 받지 않는 편심된 일부 한쪽방향으로부터 끌어당겨 원통형 다이홀(111) 안으로 밀어 넣으면 소재(10)에 대한 수축력, 압축력, 인장력, 마찰력 및 굽힘과 굽힘 복원력 등이 재료변형이동 방향인 한쪽방향에 집중되어 강력하게 작용하게 됨으로써 소재(10)에 대한 균열과 주름이 발생하게 된다.

따라서 본 발명인 2열 이상의 다배열 구조에서는 상기 펀치(211)가 각각의 원통형 다이홀(111)의 중심을 향해 소재(10)에 힘을 가하여도 인접한 다이홀간의 힘의 간섭을 받는 방향에서는 소재(10)를 끌어 당겨올 수 없기 때문에 상호간의 힘의 간섭이 없는 방향, 즉 다이홀(111) 중심점에서 편심된 일부 한쪽방향에서부터 재료변형이동이 가능하도록 제1드로잉의 다이홀(111)과 펀치(211) 사이에 틈새[상기 제1 또는 제2클리어런스(C1, C2)]를 소재(10)의 두께보다 확대시키는 것이다.

즉, 다이홀(111) 중심점에서 편심된 일부 한쪽방향에서부터 소재(10)를 끌어당겨서 원통형 다이홀(111) 속으로 밀어 넣으면 소재(10)에 작용하는 수축력, 압축력, 인장력, 마찰력 및 굽힘과 굽힘 복원력 등이 균등분산 되지 못한 채 재료변형이동 방향인 일방향에 집중적으로 작용하게 되는데, 본 발명은 제1드로잉 공정에서 상기 제1 또는 제2클리어런스(C1, C2)가 형성되도록 하여 재료변형이동 방향에 집중적으로 작용하는 상기 힘들을 감소시킴으로써 소재(10)의 균열을 방지하면서 소재(10)의 소성변형이 원활이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 제1 및 제2클리어런스(C1, C2)는 소재(10)의 종류, 생산되는 제품 등이 다양하기 때문에 생산을 목적으로 하는 제품(원통형 용기)의 깊이에 따라 선택된다.

즉, 제품의 깊이가 깊은 용기를 생산하는 경우(드로잉의 깊이가 깊을 때)에는 펀치(211)와 다이홀(111)간의 직격차이를 조절하여 제1드로잉 공정의 각 열에 상기 제1클리어런스(C1)가 형성되도록 하고, 제품의 깊이가 낮은 용기를 생산하는 경우(드로잉의 깊이가 낮을 때)에는 펀치(211)의 하단원주면과 다이홀(111)의 상단원주면의 곡률반경(R1, R2) 차이를 조절하여 제1드로잉 공정의 각 열에 상기 제2클리어런스(C2)가 형성되도록 한다.

다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 스트리퍼 플레이트(300)는 상기 펀치 플레이트(200)의 하부에 설치되어 원통형으로 성형된 소재(10)를 펀치(210)로부터 분리시키는 역할과 재료변형이동 과정에서 스프링의 압력으로 소재(10) 표면에 압력(블랭크 홀더력)을 가하여 소재(10) 표면의 주름발생을 방지하는 구성이다.

본 발명을 실시함에 있어서, 상기 스트리퍼 플레이트(300)의 압력은 소재(10)의 종류, 크기, 생성되는 제품의 특성 등에 따라 재료변형이동에 따른 주름발생을 방지할 수 있는 압력을 설정할 수 있다.

또한, 상기 스트리퍼 플레이트(300)는 제1드로잉 공정에서 소재(10)에 파단을 발생시키는 역할을 하는데, 에에 대해서는 후술한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 소재상의 파단 발생과정을 보인 도면으로서, 도 9의 화살표는 재료변형이동의 방향을 나타내며, 인접한 다이홀간에는 상단원주면의 곡면부분이 서로 만나는 부분이 날카롭게 형성된다.

본 발명은 전체 드로잉 공정에서 소재(10)상에 강제적으로 파단(B)이 발생되도록 하는데, 이를 살펴본다.

본 발명은 시어클러랜스 없이 각 드로잉 공정마다 소재(10)를 다수의 다이홀 속(110)으로 유입시킴으로써 드로잉이 이루어지는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치로서 소재(10)의 균열 및 주름 발생을 방지하기 위해서는 각각의 다이홀(110)로 유입되는 소재(10)에 작용하는 힘의 분산이 중요하다.

본 발명은 드로잉 과정에서 소재(10)에 파단(B)(破斷)이 강제적으로 발생하도록 하여 소재(10)의 각 방향에서 작용하는 장력과 비틀림, 복원력 등의 힘을 소재파단 방법으로 흡수완화시킴과 동시에 드로잉이 이루어지는 동안에 소재(10)를 안정화 시킨다.

즉, 종래 드로잉 장치에서는 소재에 파단이 발생하는 것을 방지하면서 드로잉 가공이 이루어졌으나, 드로잉 가공 중 소재를 각각의 다이홀 안으로 서로 잡아당기려는 힘의 간섭이 드로잉 공정간 및 드로잉 배열간에 발생하고, 인접한 다이홀간의 상단부분 곡면부분이 인접한 부분에서 작용하는 힘의 간섭에 의해서 소재에 미세한 파단이 생기게 되는데, 본 발명은 드로잉 제품성형에 영향을 미치지 않는 불필요한 부분에 해당하는 소재를 강제적으로 파단 시키는 것이다.

도 9를 참조하여 제1드로잉 공정에서 소재(10)에 발생되는 파단(B)을 살펴보면, 본 발명은 일방향으로부터 재료변형이동이 이루어지도록 다이홀(111)과 펀치(211)를 배열하고, 펀치가 다이홀로 삽입되는 동안에는 다이홀(111)과 펀치(211) 사이에 곡률반경(R1, R2) 차이로 인한 클리어런스(C2)가 형성되도록 하고[도 9의 (a)], 펀치(211)가 다이홀(111)로 삽입되는 과정에서 펀치(211)가 하사점에 도달하기 전에, 즉 펀치(211)가 하사점에 도달하기 직전까지 이동한 짧은 행정거리 구간[도 9의 (b)의 클리어런스 소멸 구간 참조]에는 상기 클리어런스(C2)가 소멸되도록 함으로써, 다이홀(111)로 끌려들어가지 않는 다이홀(111)과 다이홀(111) 사이의 소재(10)부분에 미세한 파단(B)이 발생되도록 한다[도 9의 (b)].

상기 클리어런스(C2)가 소멸됨으로써 파단(B)이 발생하는 것은 다이홀(111)은 상단부분이 곡면으로 이루어져 있고, 상기 곡면부분이 끝나는 부분은 길이방향으로 원통형(다이홀의 원통형측면)으로 이루어져 있는데, 펀치(211)가 다이홀(111)로 삽입되는 동안에는 상기 곡면부분의 곡률반경(R1)과 펀치(211) 하단원주면의 곡률반경(R2)의 차이에 의해 재료변형이동이 이루어지다 펀치(211)가 다이홀(111)로 삽입되는 과정에서 펀치(211)가 하사점에 도달 직전까지 이동한 짧은 행정거리 구간[도 9 (b)의 클리어런스가 소멸된 구간]에는 펀치(211)의 곡면으로 이루어진 하단부분이 끝나는 부분은 다이홀(111)과 마찬가지로 원통형(펀치의 원통형측면)으로 이루어져 있는데, 상기 펀치의 원통형측면 부분이 상기 다이홀(111) 중 원통형으로 이루어져 있는 측면부분에 도달하게 되고, 이때, 펀치(211)가 다이홀(111)에 꽉 끼게 되어 다이홀(111)과 다이홀(111) 사이의 소재(10)부분에 미세한 파단이 발생된다.

즉, 펀치(211) 하단원주면과 다이홀(111) 상단원주면의 곡률반경(R1,R2) 차이에 의해서 재료변형이동이 용이하게 이루어지게 되고, 펀치(211)가 다이홀(111)로 삽입되는 도중 펀치(211)의 하단부분의 곡면부분이 끝나는 부분의 원통형으로 된 부분이 다이홀(111) 상단부분의 곡면부분이 끝나는 부분의 원통형으로 이루어진 부분에 도달하면, 펀치(211)가 소재(10)가 유입된 다이홀(111)에 꽉 끼게 되어 재료변형이동은 이루어지지 않고, 인접한 다이홀간에 상단 원주면의 곡면부분이 맞닿는 끝단부분에 작용하는 힘에 의해 소재(10)에 파단(B)이 발생하게 된다.

제1드로잉 공정에서 상기 제2클리어런스(C2)를 소멸시키는 방법 외에 스트리퍼 플레이트(300)의 소재(10)를 누르는 압력을 증가시킴으로써 소재(10)에 파단(B)을 발생시킬 수 있다.

이에 대해 살펴보면, 제1드로잉 공정에서 펀치(211)가 소재(10)를 다이홀(111) 안으로 유입시키는 동안에 상기 스트리퍼 플레이트(300)는 소재(10)의 주름발생을 방지하면서 일방향으로부터 재료변형이동이 가능하도록 압력을 가하여 소재(10)를 누르게 되는데, 펀치(211)가 하사점에 도달하기 직전, 즉 펀치(211)가 하사점에 도달하기 직전까지 이동한 짧은 행정거리 구간에는 스트리퍼 플레이트(300)가 소재(10)를 누르던 압력이 상승되어 소재(10)를 견고하게 붙잡게 되어 소재(10)의 재료변형이동이 정지하게 되고, 이로 인해 드로잉 배열간 또는 드로잉 공정간에 소재(10)를 서로 잡아당기려는 힘이 인접한 다이홀의 상단 원주면 곡면부분이 맞닿는 끝단부분(날카롭게 형성되어 있어 파단이 더욱 용이하게 일어날 수 있다)에 집중적으로 작용하여 소재(10)에 파단(B)이 발생하게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 스트리퍼 플레이트(300)의 누름압력의 증가는 펀치 플레이트(200)가 하강하는 동안에 스트리퍼 플레이트(300) 역시 하강하여 소재(10)에 주름발생을 방지하면서 재료변형이동이 이루어지도록 적정 압력으로 소재(10)를 누르게 되고, 펀치(210)가 하사점에 도달하기 직전에는 펀치 플레이트(200)가 더욱 하강하여 스프링 등의 탄성체를(310)을 더욱 압축시키고, 압축된 탄성체(310)의 압축압력이 스트리퍼 플레이트(300)에 전달되어 스트리퍼 플레이트(300)가 소재(10)를 더욱 센 압력으로 누르게 됨으로써 소재(10)를 고정시키게 되고, 이로 인해 소재(10)의 재료변형이동이 이루어지지 않게 되어 종국적으로는 소재(10)에 파단(B)이 발생된다.

전체드로잉 공정에서 소재(10)의 파단 발생은, 드로잉 공정에서 펀치(210)의 하강으로 인하여 소재(10)를 다이홀(110) 속으로 서로 잡아당기는 힘의 간섭이 드로잉 공정간 또는 드로잉 배열간에 발생되는데, 본 발명은 드로잉 공정에서 소재(10)에 파단(B)이 발생되도록 하기 위하여 각각의 다이홀(110)간 및 각각의 펀치(210)간을 파단발생거리(D, 도 6참조)만큼 이격되도록 매우 밀접하게 배치시켜 상기 드로잉 공정간 또는 드로잉 배열간에 발생된 힘과 상기 인접한 다이홀 상단부분의 곡면부분끼리 만나는 부분의 날카로움에 의하여 다이홀(110)과 다이홀(110) 사이의 소재(10)상에 미세한 파단(B)이 발생되게 한다.

이때, 다이홀(110) 상단원주면의 곡률반경이 큰 경우에는 상기 인접한 다이홀(110)간의 곡면부분이 만나는 부분을 더욱 더 날카롭게 형성시켜, 소재(10)에 파단(B) 발생을 더욱 더 용이하게 발생시킬 수 있다.

도 6 및 도 9를 참조하면, 상기 파단발생거리(D)는 드로잉 공정에서 펀치(210)에 의해 소재(10)에 가해지는 힘에 의해 다이홀(110)과 다이홀(110) 사이의 소재(10)상에 파단(B)을 발생시킬 수 있는 인접한 다이홀(110)간의 거리로서, 소재(10)의 종류, 크기, 제품의 크기 및 종류 등에 따라 각기 다른 값을 가지며, 소재(10)의 종류, 크기, 제품의 크기 및 종류 등에 따라 각 드로잉 공정의 인접한 다이홀(110) 사이를 파단발생거리(D)만큼 이격되게 밀집시켜 배치함으로써 드로잉 공정 중 소재(10)상에 미세한 파단(B)이 발생되게 할 수 있다.

도 10은 소재에 발생된 파단 부분을 보인 도면이며, 도 11은 소재에 발생된 실제 파단 부분을 보인 도면이다.

펀치(210)가 소재(10)를 다이홀(110) 속으로 밀어 넣는 과정 중 펀치(210)가 하사점 직전에 다다르면 소재(10)에 작용하는 수축력, 압축력, 인장력, 마찰력 및 굽힘과 굽힘 복원력 등이 최고점에 이르게 되는데, 본 발명은 상기에서 살펴본 바와 같이 제1드로잉 공정에서 제품성형에 직접적인 영향이 없는 불필요한 소재(10) 부위에 파단이 발생되도록 함으로써, 상기 힘이 완화되도록 함으로써 소재(10)의 균열이 발생되지 않으면서 원하는 형상으로 소성변형 되도록 하는 것이다.

또한, 제1드로잉 및 이후의 드로잉 과정에서도 각각의 펀치(210)와 각각의 다이홀(110)을 파단발생거리(D)만큼 밀접하게 배치시킴으로써 소재(10)에 파단(B)이 발생되도록 하여, 상기 제1드로잉 과정에서 발생된 파단(B)부위를 재드로잉 과정을 거치면서 소재(10)에 작용하는 힘의 간섭과 세기에 따라 점차 확대시키면서 전체 드로잉 가공이 이루어지는 동안에 소재(10)가 안정화 되도록 한다.

즉, 시어클러랜스를 사용하는 드로잉 가공은 시어클러랜스 부분을 크기가 다른 2가지 원형으로 절단하여 소재(10)의 이송을 위한 브리지 작용을 하도록 하는데(도 2 참조), 상기 브리지는 가늘고 좁게 형성되어 소재(10)의 이송과정이 불안정하게 된다.

그러나 본 발명은 전체 드로잉 가공이 이루어지는 동안에 다이홀(110)과 다이홀(110) 사이의 소재(10)상의 드로잉제품 성형에 직접적인 영향을 주지 않는 불필요한 부분에 파단(B)이 강제적으로 발생되도록 하여, 소재(10)의 이송과정에서 소재(10) 전체가 브리지 역할을 하게 함으로서 소재(10)를 안정화 시켜 제품의 품질향상을 도모할 수 있다. 또한, 전체 드로잉 공정에서 소재(10)에 파단(B)이 발생되도록 각각의 다이홀(110)을 밀접하게 배치함으로써 재료를 절감시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 설명하였다. 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 소재 100 : 다이 플레이트
110 : 다이홀 120 : 이젝터 패드
200 : 펀치 플레이트 210 : 펀치
300 : 스트리퍼 플레이트 C : 클리어런스

Claims (7)

1. 소재가 다이 안으로 유입될 수 있는 2열 이상으로 배열된 다이홀 및 상기 다이홀 하단부에 설치된 이젝터 패드를 포함하는 다이 플레이트와,
   상기 다이홀과 동일한 배열로 설치되어 다이홀 속으로 소재를 유입시키는 펀치를 포함하는 펀치 플레이트와,
   상기 펀치에 의해 소재가 다이홀 속으로 유입되는 동안 소재를 누르는 스트리퍼 플레이트를 포함하며,
   상기 다이홀과 펀치는 제1드로잉 공정에서 절입 없이 일방향으로부터 소재를 잡아당겨 다이홀 안으로 밀어 넣을 수 있는 배열로 설치되고,
   상기 제1드로잉 공정의 다이홀과 펀치 사이에 소재의 두께보다 큰 간격으로 제1클리어런스 또는 제2클리어런스가 되되.
   상기 제2클리어런스는 펀치 하단원주면의 곡률반경과 다이홀 상단원주면의 곡률반경의 차이만큼의 간격으로 다이홀과 펀치 사이에 마련된 틈새인 것을 특징으로 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 다이홀과 펀치의 배열은 사선형, V형, W형 중 하나인 것을 특징으로 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1클리어런스는 펀치의 직경과 다이홀의 직경 차이만큼의 간격으로 다이홀과 펀치 사이에 마련된 틈새인 것을 특징으로 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그시브 드로잉 장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제2클리어런스는 제1드로잉 공정에서 소재에 파단이 발생되도록 펀치가 하사점에 도달하기 직전에 펀치의 원통형측면이 다이홀의 원통형측면에 접하게 됨으로써 소멸되는 것을 특징으로 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치.
   
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스트리퍼 플레이트는 제1드로잉 공정에서 소재에 파단이 발생되도록 펀치가 하사점에 도달하기 직전에 소재를 더 눌러 소재의 재료변형이동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치.
   
7. 제 1항, 제 2항, 제3항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다이홀은 드로잉 공정에서 소재에 파단이 발생되도록 인접한 다이홀간에 파단발생거리만큼 이격되어 밀접하게 배열된 것을 특징으로 하는 절입 없이 드로잉 가공을 하는 다배열 프로그레시브 드로잉 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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