KR20150102366A - 프레스 금형 및 이를 이용하는 전단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압출 공법을 이용하여 피가공물을 전단하는 프레스 금형 및 이를 이용하는 전단 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형은 전단홀을 가지고, 상면에 피가공물을 지지하는 다이, 상기 다이 상부에 위치하고, 일측이 상기 전단홀에 삽입될 수 있도록 상하 방향으로 이동 가능하게 제공되는 펀치를 포함하되, 상기 전단홀은 내측의 단면이 상부로 갈수록 넓어지는 형상을 가지는 제1 전단부 및 상기 제1 전단부의 하부에 위치하고, 내측의 단면이 동일한 형상을 가지는 제2 전단부를 포함하고, 상기 펀치는 단면이 동일한 형상을 가지는 제1 펀치부 및 상기 제1 펀치부의 하부에 위치하고, 하부로 갈수록 단면이 줄어드는 형상을 가지는 제2 펀치부를 포함한다.

Description

프레스 금형 및 이를 이용하는 전단 방법{PRESS MOLD AND SHEARING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 프레스 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압출 공법을 이용하여 피가공물을 전단하는 프레스 금형 및 이를 이용하는 전단 방법에 관한 것이다.

금형은 재료의 소성, 전연성, 유동성 등을 이용하여 특정한 형상의 물품을 가공하기 위해 사용되는 장치이다.

프레스 금형은 금형홈이 마련된 금형의 상측에 피가공물을 배치한 후, 피가공물에 힘을 가하여 물품을 가공한다. 프레스 금형은 피가공물을 가공하는 방법에 따라 전단(shearing) 금형, 굽힘(vending) 금형, 드로잉(drawing) 금형 등으로 구분될 수 있다.

전단 금형은 피가공물에 파단 강도 이상의 압력을 가하여 피가공물을 전단한다. 일반적인 전단 금형은 피가공물의 두께가 두꺼울수록 버(burr) 및 파단면이 발생한다. 이는 제품의 품질을 저하시키는 원인이 되었다.

또한, 파인 블랭킹 금형은 피가공물 주위에 여러가지 형태의 돌기를 활용하여 깨끗한 전단면을 얻을 수 있다. 그러나 파인 블랭킹 금형은 전용 설비를 필요로 하여 생산 비용이 증가하게 되는 문제가 있다.

본 발명의 일 측면은 두꺼운 피가공물을 전단 가공할 때 품질이 향상될 수 있도록 개선된 구조를 가지는 프레스 금형 및 이를 이용한 전단 방법을 제공한다.

또한, 생산성이 향상될 수 있도록 개선된 구조를 가지는 프레스 금형 및 이를 이용한 전단 방법을 제공한다.

본 발명은 프레스 금형을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형은 전단홀을 가지고, 상면에 피가공물을 지지하는 다이, 상기 다이 상부에 위치하고, 일측이 상기 전단홀에 삽입될 수 있도록 상하 방향으로 이동 가능하게 제공되는 펀치를 포함하되, 상기 전단홀은 내측의 단면이 상부로 갈수록 넓어지는 형상을 가지는 제1 전단부 및 상기 제1 전단부의 하부에 위치하고, 내측의 단면이 동일한 형상을 가지는 제2 전단부를 포함하고, 상기 펀치는 단면이 동일한 형상을 가지는 제1 펀치부 및 상기 제1 펀치부의 하부에 위치하고, 하부로 갈수록 단면이 줄어드는 형상을 가지는 제2 펀치부를 포함한다.

상기 프레스 금형은 상기 펀치의 상하 이동을 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 펀치가 제1 전단부와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm 에서 하부로 이동이 정지되도록 제어할 수 있다.

상기 전단홀은 상기 제1 전단부의 내측면과 상기 제2 전단부의 내측면이 제1 각도를 가지고, 상기 제1 각도는 45° 내지 55°로 제공될 수 있다.

상기 펀치는 상기 제1 펀치부의 측면과 상기 제2 펀치부의 측면이 제2 각도를 가지고, 상기 제2 각도는 8° 내지 10°로 제공될 수 있다.

상기 피가공물은 알루미늄으로 제공될 수 있다.

또한, 본 발명은 전단 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전단 방법은, 프레스 금형을 이용하여 피가공물을 전단하는 전단 방법에 있어서, 상기 피가공물을 상기 다이의 상면에 배치시키고, 상기 펀치가 하강하여 상기 피가공물과 함께 상기 전단홀에 삽입되면서 상기 피가공물을 전단하되, 상기 펀치는 상기 제1 전단부와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm가 될때까지 하강하여 상기 피가공물을 전단한다.

상기 펀치는 상기 제1 펀치부의 측면과 상기 제2 펀치부의 측면의 각도가 8° 내지 10°로 제공되고, 상기 전단홀은 상기 제1 전단부의 내측면과 상기 제2 전단부의 내측면 사이의 각도가 45° 내지 55°로 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 두께가 두꺼운 피가공물을 파단면의 발생없이 전단 가공할 수 있어 품질이 향상될 수 있다.

또한, 스크랩 취출이 용이하고, 일반적인 프레스 금형에 적용할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 프레스 금형에서 펀치와 다이를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 프레스 금형이 피가공물은 전단하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 B를 확대하여 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형을 보여주는 개략도이고, 도 2는 도 1의 프레스 금형에서 펀치와 다이를 확대하여 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 금형(1)은 제1 금형(10), 제2 금형(20), 금형 이동 부재(30), 스트리퍼(40), 그리고 제어기(미도시)를 포함할 수 있다.

제1 금형(10)은 피가공물(50)을 지지한다. 제1 금형(10)은 고정된 상태로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 금형(10)은 제1 홀더 플레이트(11), 그리고 다이(12)를 포함할 수 있다.

제1 홀더 플레이트(11)는 제1 금형(10)의 하부에 위치한다. 제1 홀더 플레이트(11)는 그 상면이 다이(12)를 지지하도록 고정 설치될 수 있다.

다이(12)는 그 상면에 안착되는 피가공물(50)을 지지한다. 다이(12)는 제1 금형(10)의 상부에 위치할 수 있다. 다이(12)는 제1 홀더 플레이트(11)의 상부에서 제1 홀더 플레이트(11)와 결합되어 제공될 수 있다. 다이(12)는 제1 홀더 플레이트(11)로부터 분리 가능하게 제공될 수 있다.

다이(12)는 전단홀(13)을 가질 수 있다. 전단홀(13)은 다이(12)의 상면과 하면을 관통하는 홀 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 전단홀(13)은 그 높이에 따라 내측 단면의 넓이가 상이한 형상으로 제공될 수 있다.

전단홀(13)은 피가공물이 가공되는 형상에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 전단홀(13)은 피가공물이 가공되는 형상에 따라 복수개가 제공될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이 전단홀(13)은 제1 전단부(14) 및 제2 전단부(15)를 포함할 수 있다.

제1 전단부(14)는 전단홀(13)의 상부에 위치할 수 있다. 제1 전단부(14)는 내측의 단면이 상부로 갈수록 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 제1 전단부(14)는 전면에서 바라볼 때 그 내측면이 상부로 갈수록 전단홀(13)의 중심으로부터 멀어지도록 기울어진 형상으로 제공될 수 있다.

제2 전단부(15)는 제1 전단부(14)의 하부에 위치할 수 있다. 제2 전단부(15)는 내측의 단면이 동일한 형상을 가질 수 있다. 제2 전단부(15)는 제1 전단부(14)의 하단의 단면과 동일한 형상으로 제공될 수 있다. 제2 전단부(15)는 그 내측면이 다이(12)의 상면과 수직한 방향으로 연장되어 제공될 수 있다.

일 예에 의하면, 제1 전단부(14)는 그 내측면(14a)이 제2 전단부(15)의 내측면(15a)과 제1 각도(α)를 가지는 형상으로 제공될 수 있다. 제2 전단부(15)의 내측면(15a)은 측면에서 바라볼 때 다이(12)의 상면과 수직한 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제1 전단부(14)의 내측면(14a)은 제2 전단부(15)의 내측면(15a)으로부터 다이(12)의 외측 방향으로 제1 각도(α) 기울어진 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 제1 각도(α)는 45° 내지 55°로 제공될 수 있다.

전단홀(13)은 제2 전단부(15)의 하부 영역에서는 그 단면이 제2 전단부(15)의 단면과 동일하거나 제2 전단부(15)의 단면보다 크게 제공될 수 있다. 이를 통하여, 전단된 피가공물이 전단홀(13)의 제1 전단부(14)와 제2 전단부(15)를 통하여 전단홀(13)의 하단까지 용이하게 이동될 수 있다.

제1 홀더 플레이트(11)는 연결홀(19)을 가질 수 있다. 연결홀(19)은 상부에서 바라볼 때 전단홀(13)과 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 연결홀(19)은 그 단면이 전단홀(13)의 하단의 단면과 동일하게 제공될 수 있다. 이를 통하여, 전단된 피가공물이 제1 홀더 플레이트(11)의 하부로 이동될 수 있다.

제2 금형(20)은 제1 금형(10)의 상부에 위치한다. 제2 금형(20)은 제1 금형(10)의 상단으로부터 상부로 일정 간격 이격되어 위치할 수 있다. 제2 금형(20)은 금형 이동 부재(30)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 제2 금형(20)은 금형 이동 부재(30)에 의해 상하로 이동될 수 있다.

금형 이동 부재(30)는 제1 금형(10)과 제2 금형(20)의 사이에 위치한다. 금형 이동 부재(30)는 일측이 제1 금형(10)와 연결되고, 타측이 제2 금형(20)과 연결될 수 있다.

금형 이동 부재(30)는 하단이 제1 금형(10)에 고정 설치되고, 제2 금형(20)과 연결된 상단이 상하로 이동될 수 있다. 이를 통해, 제2 금형(20)은 금형 이동 부재(30)와 함께 상하로 이동될 수 있다. 금형 이동 부재(30)는 복수개로 제공될 수 있다.

일 예에 의하면, 제2 금형(20)은 제2 홀더 플레이트(21)와 펀치(23)를 포함할 수 있다.

제2 홀더 플레이트(21)는 제2 금형(20)의 상부에 위치할 수 있다. 제2 홀더 플레이트(21)는 저면 일측에 금형 이동 부재(30)가 설치될 수 있다.

펀치(23)는 제2 홀더 플레이트(21)의 저면에 설치될 수 있다. 펀치(23)는 제2 홀더 플레이트(21)에서 분리 가능하게 제공될 수 있다. 펀치(23)는 피가공물이 가공되는 형상에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있다.

일 예에 의하면, 펀치(23)는 상부에서 바라볼 때 전단홀(13)과 중첩되는 위치에 제공될 수 있다. 펀치(23)는 그 단면이 전단홀(13)의 단면보다 작게 제공될 수 있다. 이로 인하여, 펀치(23)는 제2 홀더 플레이트(21)와 함께 하부로 이동하는 경우에 펀치(23)의 하단이 전단홀(13)에 삽입될 수 있다.

일 예에 의하면, 펀치(23)는 그 저면이 전단홀(13)의 내측 단면보다 작게 제공될 수 있다. 따라서, 펀치(23)는 그 하단이 전단홀(13)과의 접촉없이 전단홀(13)의 내측에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이 펀치(23)는 제1 펀치부(24) 및 제2 펀치부(25)를 포함할 수 있다.

제1 펀치부(24)는 펀치(23)의 상부에 위치한다. 제1 펀치부(24)는 그 단면이 동일항 형상을 가질 수 있다. 제1 펀치부(24)는 그 측면이 제2 홀더 플레이트(21)의 저면으로부터 수직 하방으로 연장되어 제공될 수 있다.

제2 펀치부(25)는 제1 펀치부(24)의 하부에 위치한다. 제2 펀치부(25)는 제1 펀치부(24)의 하단으로부터 하방으로 연장되고, 그 단면이 하부로 갈수록 줄어드는 형상을 가질 수 있다. 제2 펀치부(25)는 전면에서 바라볼 때 그 측면이 하방으로 갈수록 펀치(23)의 중심과 가까워지도록 기울어진 형상으로 제공될 수 있다. 제2 펀치부(25)는 그 저면이 제2 전단부(15)의 내측의 단면보다 작은 형상을 가질 수 있다.

일 예에 의하면, 제2 펀치부(25)는 그 측면(25a)과 제1 펀치부(24)의 측면(24a)이 제2 각도(β)를 가지는 형상으로 제공될 수 있다. 제1 펀치부(24)의 측면(24a)은 제2 홀더 플레이트(21)로부터 수직 하방으로 연장되고, 제2 펀치부(25)는 그 측면(25a)이 제1 펀치부(24)의 측면(24a) 하단으로부터 펀치(23)의 중심 방향으로 제2 각도(β) 기울어져 연장되는 형상으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제2 각도(β)는 8° 내지 10°로 제공될 수 있다.

스트리퍼(40)는 일정한 두께를 가진 평판 형상으로 제공될 수 있다. 스트리퍼(40)는 저면이 스트리퍼 지지부(41)에 의해 지지된다. 스트리퍼 지지부(41)는 제1 홀더 플레이트(11)로부터 연장되어 스트리퍼(40)를 지지한다. 이로 인하여, 스트리퍼(40)는 다이(12)의 상면으로부터 일정 간격 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 스트리퍼(40)는 다이(12)와의 간격이 피가공물의 두께보다 크게 제공될 수 있다. 선택적으로, 스트리퍼(40)는 제공되지 않을 수도 있다.

제어기(미도시)는 프레스 금형(1)의 동작을 제어한다. 제어기(미도시)는 금형 이동 부재(30)를 상하로 이동시켜 제2 금형(20)을 상하로 이동시킬 수 있다. 제어기(미도시)는 펀치(23)의 하단이 전단홀(13)의 내측에 삽입되도록 제2 금형(20)을 하강시킬 수 있다. 제어기(미도시)는 피공물의 종류, 두께, 가공 형상 등의 정보에 따라 각각 기설정된 범위에서 제2 금형(20)을 상승 또는 하강시킬 수 있다.

일 예에 의하면, 제어기(미도시)는 펀치(23)가 그 하단으로부터 6 내지 8mm 삽입되도록 제2 금형(20)을 하강시킬 수 있다. 제어기(미도시)는 펀치(23)와 전단홀(13)의 간격(d)이 0.02 내지 0.06 mm로 제공되도록 제2 금형(20)을 하강시킬 수 있다. 제어기(미도시)는 제2 펀치부(25)와 제1 전단부(14)와의 간격(d)이 0.02 내지 0.06 mm로 제공되도록 금형 이동 부재(30)를 제어할 수 있다. 제어기(미도시)는 피가공물은 알루미늄으로 제공되는 경우에 펀치(23)와 전단홀(13)의 간격(d)이 0.02 내지 0.06 mm로 제공되도록 제2 금형(20)의 이동 범위를 제어할 수 있다.

이하에서는, 상술한 프레스 금형(1)이 피가공물(50)을 전단하는 전단 방법을 상세히 설명한다.

도 4 및 도 5는 도 1의 프레스 금형이 피가공물은 전단하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 B를 확대하여 보여주는 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 프레스 금형(1)을 이용하여 피가공물을 전단하는 전단 방법은 피가공물(50)을 다이(12)에 배치시키고, 펀치(23)가 하강하여 피가공물(50)과 함께 전단홀(13)에 삽입되면서 피가공물(50)을 전단할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 피가공물(50)은 다이(12)의 상면에 안착된다. 펀치(23)를 포함한 제2 금형(20)은 피가공물(50)은 다이(12)의 상면에 안착될 공간을 제공하기 위하여 다이(12)의 상부로 이격되어 위치할 수 있다. 피가공물(50)이 기설정된 위치에 안착되면 펀치(23)가 하강하면서 전단 가공이 진행될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 펀치(23)는 수직 하방으로 하강하며 전단홀(13)에 삽입될 수 있다. 펀치(23)는 전단홀(13)의 상부에 위치하는 피가공물(50)을 가압하여 피가공물과 함께 전단홀(13)에 삽입될 수 있다. 피가공물(50)은 펀치(23)에 의하여 피가공물(50)의 탄성 한계를 넘어 소성 변형되고, 펀치(23)와 다이(12)의 단면에서 제공되는 응력에 의하여 피가공물(50)이 절단되면서 전단 공정이 진행된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 펀치(23)는 다이(12)와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm가 될때까지 하강할 수 있다. 펀치(23)는 제2 펀치부(25)와 제1 전단부(14)와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm가 될때까지 하강할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 펀치(23)가 다이(12)와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm가 될때까지 하강하면, 펀치(23)와 다이(12) 사이의 간격은 펀치(23)의 하부로 갈수록 좁아지게 된다. 이에 따라 피가공물(50)은 펀치(23)의 하강에 의하여 펀치(23)와 다이(12)의 간격이 점점 좁아지면서 피가공물(50)에 전달되는 응력이 상승하게 된다. 피가공물(50)은 펀치(23)가 다이(12)와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm가 될때까지 하강하면, 펀치(23)와 다이(12)에서 제공되는 응력으로 인하여 전단될 수 있다.

상술한 전단 방법을 이용하여 전단된 가공물(51)은 파단면이 발생하지 않는 우수한 품질의 전단면을 가질 수 있다. 또한, 일반적인 프레스 금형(1)을 이용하여 두꺼운 피가공물(50)을 가공할 수 있으므로 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 프레스 금형 10: 제1 금형
11: 제1 홀더 플레이트 12: 다이
13: 전단홀 14: 제1 전단부
15: 제2 전단부 20: 제2 금형
21: 제2 홀더 플레이트 23: 펀치
24: 제1 펀치부 25: 제2 펀치부
30: 금형 이동 부재 40: 스트리퍼
50: 피가공물 51: 가공물
α: 제1 각도 β 제2 각도
d: 간격

Claims (7)

1. 전단홀을 가지고, 상면에 피가공물을 지지하는 다이;
   상기 다이 상부에 위치하고, 일측이 상기 전단홀에 삽입될 수 있도록 상하 방향으로 이동 가능하게 제공되는 펀치;를 포함하되,
   상기 전단홀은
   내측의 단면이 상부로 갈수록 넓어지는 형상을 가지는 제1 전단부; 및
   상기 제1 전단부의 하부에 위치하고, 내측의 단면이 동일한 형상을 가지는 제2 전단부;를 포함하고,
   상기 펀치는
   단면이 동일한 형상을 가지는 제1 펀치부; 및
   상기 제1 펀치부의 하부에 위치하고, 하부로 갈수록 단면이 줄어드는 형상을 가지는 제2 펀치부를 포함하는 프레스 금형.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레스 금형은 상기 펀치의 상하 이동을 제어하는 제어기;를 더 포함하되,
   상기 제어기는 상기 펀치가 제1 전단부와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm 에서 하부로 이동이 정지되도록 제어하는 프레스 금형.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전단홀은
   상기 제1 전단부의 내측면과 상기 제2 전단부의 내측면이 제1 각도를 가지고,
   상기 제1 각도는 45° 내지 55°로 제공되는 프레스 금형.
4. 제1항에 있어서,
   상기 펀치는
   상기 제1 펀치부의 측면과 상기 제2 펀치부의 측면이 제2 각도를 가지고,
   상기 제2 각도는 8° 내지 10°로 제공되는 프레스 금형.
5. 제1항에 있어서,
   상기 피가공물은 알루미늄으로 제공되는 프레스 금형.
6. 제1항의 상기 프레스 금형을 이용하여 피가공물을 전단하는 전단 방법에 있어서,
   상기 피가공물을 상기 다이의 상면에 배치시키고,
   상기 펀치가 하강하여 상기 피가공물과 함께 상기 전단홀에 삽입되면서 상기 피가공물을 전단하되,
   상기 펀치는 상기 제1 전단부와의 간격이 0.02mm 내지 0.06mm가 될때까지 하강하여 상기 피가공물을 전단하는 전단 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 펀치는 상기 제1 펀치부의 측면과 상기 제2 펀치부의 측면의 각도가 8° 내지 10°로 제공되고,
   상기 전단홀은 상기 제1 전단부의 내측면과 상기 제2 전단부의 내측면 사이의 각도가 45° 내지 55°로 제공되는 전단 방법.

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