KR101143119B1 - 하이드로포밍용 다이 제조 방법 및 이를 위한 실린더고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이드로포밍용 상, 하부 금형 다이 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 하이드로포밍용 상부 금형 다이와 하부 금형 다이를 연질 재질의 아연 합금으로 형성하여 가공성 및 절삭성이 용이하도록 함과 동시에 연질 재질의 다이상에 실린더를 긴밀히 고정시키기 위하여 상기 실린더는 하부 플레이트상에 하단부가 고정되며, 상부 플레이트가 하강하였을 때, 상단부가 고정되는 별도의 지지대상에 고정되도록 한다.

금형 다이, 하이드로포밍, 고정편, 지지대, 실린더, 가공성, 절삭성

Description

하이드로포밍용 다이 제조 방법 및 이를 위한 실린더 고정장치{METHOD FOR MANUFACTURING DIE USING IN HYDROFORMING AND APPARATUS FOR FIXING CYLINDER THEREIN}

도 1은 종래 기술에 따른 하이드로포밍용 다이의 실린더 고정을 위한 개략적인 도면;

도 2는 본 발명에 따른 하이드로포밍용 다이의 실린더 고정을 위한 개략적인 도면;

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 지지대를 도시한 사시도; 및

도 4는 본 발명에 따른 하이드로포밍용 다이에서 지지대를 사용한 실린더의 고정 상태를 도시한 요부 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 하부 플레이트 13: 하부 금형 다이

20: 상부 플레이트 23: 상부 금형 다이

30: 지지대 40: 볼트

50: 고정편 60: 실린더

본 발명은 하이드로포밍 공정(hydroforming process)에 사용되는 금형 다이의 제조 방법 및 이를 이용한 실린더 고정 장치에 관한 것으로서, 특히 가공성 및 절삭성을 용이하게 하기 위하여 금형 소재를 연질 재질인 아연 합금을 사용함과 동시에 이에 실린더를 원활히 고정시키도록 구성되는 하이드로포밍용 금형 다이 제조 방법 및 이에 실린더를 고정시키기 위한 장치에 관한 것이다.

근래들어, 각 자동차 제조자들은 자동차에 부품을 적용함에 있어서 저가이면서, 경량이고 기존의 제품에 비해 상대적으로 고강도 성질을 갖는 부품을 제조하기 위하여 경주하고 있는 실정이다. 이러한 경량의 고강도 부품을 제조하기 위한 방법중 근래들어 가장 많이 사용되고 있는 방법이 액압 성형법(hydroforming method)이다.

현재, 하이드로포밍 방법에 의한 성형은 일반적으로 벤딩, 프리포밍, 하이드로포밍, 후처리 순으로 이뤄지고 있다. 벤딩 공정에서는 CNC 벤딩기를 이용하여 조관된 튜브에 굽힘 가공을 실시하며, 프리포밍 공정에서는 일반 스탬핑 프레스를 이용하여 설계된 제품 형상에 최대한 가깝게 하면서 하이드로 포밍 금형에 튜브를 장착할 수 있게 성형하며, 하이드로포밍 공정에서는 하이드로포밍 금형안의 공동내에 튜브를 장착하여 금형을 폐쇄시킨 후 튜브 안에 유체를 충진시키고 일정 압력을 가해 최종 형상의 제품을 성형한다.

도 1은 종래 기술에 따른 하이드로포밍용 다이의 실린더 고정을 위한 개략적인 도면으로써, 고강도 강 재질의 금형(100)내에 소재 튜브(미도시 됨)를 위치시키고 소재의 내측으로 실린더를 통해 액압을 가하게 되면 상기 소재 튜브는 금형(100)의 성형면(110)과 일치되도록 확관이 되는 것이다. 또한, 상기 실린더(120)는 하이드로포밍 공정 중 소재에 300bar 정도의 고압을 인가시키는 관계로 금형(100)에 직접 고정시켜 사용하는데, 이때, 상기 실린더(120)는 금형 본체에 형성되는 소정의 나사홈등에 우선 적어도 두 개의 탭 로드(121)가 체결 고정되며, 그후, 실린더(120)가 상기 탭 로드(121)를 따라 고정된다.

그러나 상술한 바와 같이 구성되는 금형 다이는 고강도 강으로 형성되기 때문에 금형 표면에 나사홈등을 형성시키는데 어려움이 발생할 뿐만 아니라 나사홈을 형성시키더라도, 실린더의 체결전후 및 고압의 작용시 나사홈이 파손되지 않도록 단조강등의 고강도 공구강을 사용하기 때문에 주물 제작시간, 가공시간을 단축시킬 수 없는 문제점이 발생하게 되며, 이는 작업 효율의 저하를 야기시키게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 가공성 및 절삭성이 우수하여 제작 시간등을 단축시킬 수 있도록 구성되는 하이드로포밍용 금형 다이 제조 방법을 제공하는데 있다

본 발명의 다른 목적은 금형 제작 시간을 단축시킬 수 있는 아연 합금 재질로 형성되는 금형 다이를 제공하고, 이에 원활히 장착될 수 있는 실린더 고정 장치 를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 아연 합금으로 제작된 하이드로포밍용 금형 다이에 실린더를 원활히 고정시킬 수 있는 하이드로 포밍용 실린더 고정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 더욱 더 다른 목적은 아연 합금으로 제작된 하이드로포밍용 금형 다이에 소정의 지지대를 개제시켜 금형 다이에 직접적인 손상을 주지 않으면서 실린더를 원활히 고정시킬 수 있는 하이드로포밍용 실린더 고정 장치를 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 하이드로포밍용 상, 하부 금형 다이 제조 방법에 있어서, 상기 하이드로포밍용 상부 금형 다이와 하부 금형 다이를 연질 재질의 아연 합금으로 형성하여 가공성 및 절삭성이 용이하도록 함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 아연 합금 재질로 형성된 금형 다이는 부품의 형상에 맞게 금형 다이의 블랭크를 형성하기 위한 절삭성 및 가공성이 우수해지기 때문에 기존의 고강도 강으로 형성된 금형 다이보다 제작 시간이 월등히 단축되는 효과가 있다.

그러나 상술한 아연 합금으로 제조되는 금형 다이는 절삭성 및 가공성이 용이한 반면 고압으로 유체를 금형 다이의 소재내로 분사할 경우 다이에 직접 실린더 를 고정시키기에는 불안한 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명은 하부 플레이트상에 고정되는 아연 합금 재질의 하부 금형 다이와, 상기 하부 금형 다이의 상부에서 수직 운동을 하여 상기 하부 금형 다이와 선택적으로 접하도록 설치되는 소정의 상부 플레이트에 고정되는 아연 합금 재질의 상부 금형 다이를 포함하는 하이드로포밍용 금형 다이상에 실린더를 고정하기 위한 장치에 있어서, 상기 실린더는 상기 하부 플레이트상에 하단부가 고정되며, 상부 플레이트가 하강하였을 때, 상단부가 고정되는 소정의 지지대상에 고정됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 아연 합금으로 제조되는 금형 다이에 실린더가 직접 고정되지 않으며 별도의 지지대상에 실린더가 고정되기 때문에 기존의 방식과 같이 견고하고 긴밀한 실린더 고정을 도모할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 하이드로포밍용 다이의 실린더 고정을 위한 개략적인 도면으로써, 하부 플레이트와 상기 하부 플레이트상에 고정되는 하부 금형 다이 및 실린더를 고정하기 위한 지지대를 도시하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 하부 플레이트(10)상에 하부 금형 다이(13)가 설치된다. 상기 하부 금형 다이(13)는 상부 금형 다이(도 4의 23)와 맞물려서 소재를 위치시키고 하이드로포밍 공정을 수행하기 위한 제품의 형상이 형성되어 있다. 상 기 하부 금형 다이(13) 및 상부 금형 다이는 절삭성 및 가공성을 용이하게 하기 위하여 아연 합금으로 형성시킨다. 상기 금형 다이(13)는 적어도 전체 중량 %에 대하여 90 중량 %의 아연을 포함하고 있다. 더욱 상세하게는, 전체 중량 %에 대하여 90 중량 %의 아연과, 4 중량 %의 알루미늄과, 3 중량 %의 동 및 3 중량 %의 기타 물질을 함유하고 있다. 상기 기타 물질로는 마그네슘, 납, 카드뮴등이 포함될 수 있다. 따라서, 대부분이 아연성분인 상기 금형 다이는 기존의 고강도 강에 비해 절삭성이나 가공성이 용이하기 때문에 좀더 빠른 시간내에 원하는 제품 형상의 블랭크를 갖는 다이를 제조할 수 있는 것이다.

그후, 상기 금형 다이의 일측에 실린더(60)가 고정된다. 상기 실린더(60)의 노즐(도 4의 62)은 상기 금형 다이의 블랭크와 연계되어 일정 압력(예를 들어, 300bar)의 유체를 분사하게 된다. 즉, 상기 상, 하부 금형 다이 사이에 중공형 소재 튜브를 위치시키고, 상기 소재 튜브 내부에 일정 압력의 유체를 분사함으로써 상기 소재 튜브를 금형 다이에 형성된 블랭크의 크기에 맞게 확관시켜 제품을 형성하게 된다.

그런데, 본 발명에서는 아연 재질로 금형 다이를 형성하기 때문에 실린더를 금형 다이에 직접 고정시키는 것은 불가능하다. 따라서, 상기 하부 금형 다이가 고정되는 하부 플레이트상에 소정의 지지대를 고정시키고, 상기 고정된 지지대에 실린더를 고정함으로써 실린더의 유체 분사 동작을 원활히 수행할 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 지지대를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 하이드로포밍용 다이에서 지지대를 사용한 실린더의 고정 상태를 도시한 요부 단면도이다.

상기 지지대(30)는 장방형으로 형성되며, S45C와 같은 재질로 형성될 수 있다. 또한, 중앙에는 실린더(60)의 노즐(62)이 관통하여 상기 금형 다이(13)의 블랭크까지 연통되기 위한 노즐 관통구(32)가 형성된다. 상기 지지대(30)의 하단부 및 상단부에는 폭 방향으로 일정 길이의 가이드 리브(33, 34)가 각각 돌출 형성된다. 상기 가이드 리브(33, 34)는 편의상 상부 금형 다이(23)를 고정하는 상부 플레이트(20)와 접하는 상부 가이드 리브(34)와 하부 금형 다이(23)를 고정하는 하부 플레이트(10)와 접하는 하부 가이드 리브(33)로 명명한다. 따라서, 상기 하부 플레이트(10)의 지지대(30)와 조우하는 면상에는 상기 하부 가이드 리브(33)가 안착될 수 있는 하부 가이드 홈(11)이 형성된다. 따라서, 상기 지지대(30)의 하부 가이드 리브(33)가 상기 하부 플레이트(10)에 형성된 하부 가이드홈(11)에 안착되면 상기 지지대(30)는 일단 상기 하부 플레이트(10)에 가고정되는 상태가 된다. 그후, 상기 지지대(30)를 완전히 고정시키기 위한 고정 수단이 설치된다.

상기 고정 수단으로는 상기 하부 플레이트(10)상에 고정됨과 동시에 지지대를 지지하는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 고정 수단으로는 일정 형상의 고정편(50)이 사용될 수 있는데 상기 고정편(50)의 일단은 상기 지지대(30)의 마주하는 측면상에 폭방향으로 형성되는 고정 슬릿(35)상에 삽입되는 형태로 설치되며, 상기 지지대(30)의 고정 슬릿(35)에 삽입되지 않은 고정편(50)의 다른 부분에는 소정의 볼트 관통구(52)가 형성되어 상부에서 소정의 볼트(40)가 관통되어 하부 플레이트(10)에 볼트 체결구(12)에 체결되는 구조를 갖는다. 따라서, 상기 고정편(50) 은 하부 플레이트(10)에 소정의 볼트(40)에 의해 긴밀히 체결되며, 그 일단(51)은 상기 지지대(30)의 고정 슬릿(35)에 삽입되어 상기 지지대(30)가 유동하지 못하도록 고정하는 역할을 수행하는 것이다. 그후, 두 개의 탭 로드(61)가 상기 지지대(30)에 선고정되며, 그후, 상기 탭 로드(61)에 실린더(60)가 삽입 고정됨으로써 하이드로포밍 공정의 수행 준비가 완료된다. 또한, 상기 고정편(50)은 적어도 하나가 설치되어 상기 지지대(30)를 긴밀히 고정시키게 된다. 바람직하게는 등간격으로 두 개 이상 설치될 수 있을 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 하부 금형 다이(13)에 소재 튜브(미도시됨)를 위치시키고 상부 플레이트(20)를 하강시키면, 상, 하부 금형 다이(23, 13)가 맞물림과 동시에 상기 상부 플레이트(20)의 면상에 형성되는 상부 가이드 홈(21)에 상기 지지대(30)의 상부 가이드 리브(34)가 삽입후 안착됨으로써 상기 지지대(30)는 상부 및 하부 플레이트(20, 10)에 의해 긴밀히 고정되어 고압이 작용하는 실린더(60)의 하이드로포밍 동작을 원활히 유지시켜 준다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 하이드로포밍용 금형 다이는 상대적으로 연질인 아연 합금을 소재로 사용하고, 실린더의 체결시 발생되는 문제점을 소정의 지지대를 통하여 해 결함으로써 금형 제작기간의 대폭적인 단축을 가능하게 하며, 소재의 미끄럼 성질을 이용하여 성형성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 하이드로포밍용 상, 하부 금형 다이 제조 방법에 있어서,

   상기 하이드로포밍용 상부 금형 다이와 하부 금형 다이를 연질 재질의 아연 합금으로 형성하여 가공성 및 절삭성이 용이하도록 함을 특징으로 하는 하이드포밍용 금형 다이 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상, 하부 금형 다이는 전체 중량 %에 대하여 90 중량 %의 아연, 4 중량 %의 알루미늄, 3 중량 %의 동 및 3 중량 %의 기타 물질이 포함되도록 함을 특징으로 하는 방법.
3. 삭제
4. 하부 플레이트상에 고정되는 아연 합금 재질의 하부 금형 다이와, 상기 하부 금형 다이의 상부에서 수직 운동을 하여 상기 하부 금형 다이와 선택적으로 접하도 록 설치되는 소정의 상부 플레이트에 고정되는 아연 합금 재질의 상부 금형 다이를 포함하는 하이드로포밍용 금형 다이상에 실린더를 고정하기 위한 장치에 있어서,

   상기 실린더는 상기 하부 플레이트상에 하단부가 고정되며, 상부 플레이트가 하강하였을 때, 상단부가 고정되는 소정의 지지대상에 고정됨을 특징으로 하는 실린더 고정장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 지지대는,

   장방형 몸체의 중앙에 실린더의 노즐이 관통되어 금형 다이까지 도달하기 위한 노즐 관통구가 형성되며;

   상기 몸체의 하단부에는 상기 하부 플레이트에 형성되는 하부 가이드홈에 안착되기 위한 하부 가이드 리브가 돌출 형성되고;

   상기 몸체의 상단부에는 상기 상부 플레이트가 하강할 때 그 면상에 형성되는 상부 가이드 홈에 안착되기 위한 상부 가이드 리브가 돌출 형성됨을 특징으로 하는 실린더 고정장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 지지대상에 형성되는 상, 하부 가이드 리브는 지지대의 폭에 상응하는 길이로 형성됨을 특징으로 하는 실린더 고정장치.
7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 지지대를 고정시키기 위한 별도의 고정편이 상기 하부 플레이트상에 적어도 하나가 설치됨을 특징으로 하는 실린더 고정장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 고정편의 일단은 상기 지지대상에 형성되는 폭방향의 고정 슬릿상에 삽입되며, 타단은 상기 하부 플레이트와 볼트에 의해 체결 고정됨을 특징으로 하는 실린더 고정장치.

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