KR20160082145A - 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치 - Google Patents

차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 차체부 리어플로어 부품과 센터플로어 부품 사이에 조립되어 강성을 보강하는 보강크로스바를 디지털 금형제작 기술을 접목하여 복합다단 절곡 성형방법으로 제작함으로써 제조원가 절감 및 생산성을 혁신적으로 향상시키도록 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치에 관한 것이다.
본 발명은 직사각 형태의 판재(2)에 다수 홀(3)을 형성하는 공정, 상기 판재(2)의 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
Figure pat00007
”형태의 1차성형물(10)을 형성하는 공정, 상기 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성된 하부틀(30)에 1차성형물(10)을 삽입 안착시키고, 1차성형물(10)의 내측에 형상성형틀(40)을 삽입한 다음, 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성된 상부틀(50)을 가압하여 사각 형태의 2차성형물(20)을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법을 제공하여서 된 것이다.

Description

차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치{Multi stage molding method and moldong apparatus of reinforcement cross bar for vehicle}
본 발명은 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 차체부 리어플로어 부품과 센터플로어 부품 사이에 조립되어 강성을 보강하는 보강크로스바를 디지털 금형제작 기술을 접목하여 복합다단 절곡 성형방법으로 제작함으로써 제조원가 절감 및 생산성을 혁신적으로 향상시키도록 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치에 관한 것이다.
최근 자동차 생산업계의 가장 큰 화두는 경량화로 고강도, 초고강도 강재의 개발과 성형의 난이성으로 인해 핫포밍, 롤포밍 제품이 늘어나는 추세이다. 롤포밍 성형의 특징은 여러개의 롤을 통해 점진적으로 성형하기 때문에 성형성이 우수하고 스프링백의 교정이 용이하기 때문에 고강도 강판, 초고강도 강판, 도어레일, 범퍼빔, 시트레일, 슬라이드레일 등의 자동차 부품제조에 널리 사용되고 있다.
그러나 롤포밍 성형을 위해서는 별도의 롤포밍 대형설비가 필요하고, 생산성이나 제품 원가적인 측면에서 불리한 단점이 있다. 특히 보강크로스바(Reinforcement cross bar) 제품의 경우 제품 내부에 기능성 홀이 존재해 롤포밍 작업 후 추가적으로 레이저 커팅작업을 통한 피어스 홀 및 절단(Trim) 작업이 별도로 필요하며, 이러한 제조공정은 제조원가 상승 및 생산성 저하의 주요원인이 되고 있어 새로운 제품 제조방법을 통한 제조원가 절감 및 생산성 향상이 절실히 필요할 실정이다.
이와 같은 종래의 롤포밍 성형 방법은 등록특허 제10-0320754호의 롤성형기를 이용하여 강판을 굽힘가공하여 상호간에 끼움결합되는 비용접 사각 파이프 기술에 의해 개시된 바 있다. 이러한 상기 롤포밍 성형 방법을 이용하면 소품종의 대량생산에는 유리하지만, 근래 현대사회에서의 고객들의 변화되는 다양한 요구에 빠른 대응을 할 수 없고, 대응을 위해서 고가의 롤포밍 설비를 늘려야만 하는 문제점들이 발생된다.
등록특허 제10-0320754호
본 발명에서 제공하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치는 종래의 제반 문제점을 해결코자 하는 것으로서, 특히 자동차의 차체부 리어플로어 부품과 센터플로어 부품 사이에 조립되어 강성을 보강하는 보강크로스바를 디지털 금형제작 기술을 접목하여 복합다단 절곡 성형방법으로 제작함으로써 제조원가 절감 및 생산성을 혁신적으로 향상시키도록 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치를 제공코자 하는 것이다.
위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법은 직사각 형태의 판재(2)에 다수 홀(3)을 형성하는 공정, 상기 판재(2)의 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
Figure pat00001
”형태의 1차성형물(10)을 형성하는 공정, 상기 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성된 하부틀(30)에 1차성형물(10)을 삽입 안착시키고, 1차성형물(10)의 내측에 형상성형틀(40)을 삽입한 다음, 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성된 상부틀(50)을 가압하여 사각 형태의 2차성형물(20)을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형장치는 다수 홀(3)이 형성된 직사각 형태의 판재(2)에 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
Figure pat00002
”형태의 1차성형물(10)을 형성하도록 구비되는 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70); 상기 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성되어 1차성형물(10)이 삽입 안착되는 하부틀(30); 상기 1차성형물(10)의 내측에 삽입되는 형상성형틀(40); 상기 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성되고, 하부틀(30)의 상부에 이격 구비되어 1차성형물(10)이 사각 형태의 2차성형물(20)로 형성되도록 하부틀(30)을 향해 승하강 작동되는 상부틀(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치는 디지털 금형제작 기술을 접목하여 보강크로스바를 복합다단 절곡 성형방법으로 제작함으로써 종래 롤포밍 공법 및 레이저 홀 가공 등의 공정을 없앨 수 있어 제조원가 절감 및 생산성을 혁신적으로 향상시킬 수 있고, 고객들의 다양한 요구에 따른 다품종 소량생산에 적합하며, 요구하는 형상에 빠른 대응을 할 수 있어 생산성을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 홀이 형성된 판재의 사시도
도 2는 본 발명의 제1절곡부 형성 상태 예시도
도 3은 본 발명의 제2절곡부 형성 상태 예시도
도 4는 본 발명의 제3절곡부 형성 상태 예시도
도 5는 본 발명의 하부틀에 1차성형물을 삽입한 상태 단면도
도 6은 본 발명의 1차성형물 내에 형상성형틀을 삽입한 상태 단면도
도 7은 본 발명의 상부틀을 하강시켜 2차성형물을 형성하는 상태 단면도
도 8은 본 발명의 2차성형물 단면도 및 사시도
도 9는 본 발명의 절곡날부재의 하강거리에 따른 판재의 절곡상태 단면도로써, (가)는 직각가공 단면도이고, (나)는 예각가공 단면도이며, (다)는 둔각가공 단면도.
본 발명의 기술적 수단을 보다 상세히 설명하자면 하기와 같다.
본 발명에서 제공하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치는 자동차의 차체부 리어플로어 부품과 센터플로어 부품 사이에 조립되어 강성을 보강하는 보강크로스바를 디지털 금형제작 기술을 접목하여 복합다단 절곡 성형방법으로 제작함으로써 제조원가 절감 및 생산성을 혁신적으로 향상시키도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법을 실시하기 위해서 먼저 도 1에서처럼 직사각 형태의 판재(2)에 다수 홀(3)을 형성한다. 판재(2)는 강판과 같은 금속재로 형성되고, 판재(2)에 형성된 홀(3)은 용접건을 통과시키기 위한 툴 통과용, 와이어 하네스의 배선을 위한 배선 인출용 등 여러가지 이유로 사용되기 위한 것으로 주로 펀칭이나 레이저 가공을 통해 형성된다.
상기 보강크로스바는 보강성, 작업성 및 사용성이 우수하도록 주로 단면 사각형태로 성형되어 사용된다. 하지만 판재(2)를 절곡방식만으로 단면 사각형태를 완성할 수 없기 때문에 먼저 도 2 내지 도 4에서처럼 상기 판재(2)의 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
Figure pat00003
”형태의 1차성형물(10)을 형성한다.
상기 1차성형물(10)의 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)는 단일의 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70)에 의해 순차적으로 절곡 형성되도록 하나, 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70)는 각 공정마다 각각 마련되어 사용되어도 무방하다. 상기 절곡공정은 디지털 금형제작 기술을 접목하여 절곡장치에 설정된 값에 의해 일정하게 절곡이 이루어지도록 한다.
상기 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)는 요구되는 설계사항에 따라 예각, 직각 또는 둔각으로 형성된다. 상기 절곡각도의 조절은 도 9에서처럼 절곡대부재(60)에 형성된 홈부(62) 측으로 하강삽입되는 절곡날부재(70)의 하강거리에 따라 결정된다.
좀 더 상세하게는 도 9의 (1)에서처럼 절곡날부재(70)의 하강거리를 짧게함으로써 판재(2)의 절곡각을 둔각으로 형성되게 하고, 도 9의 (2)에서처럼 절곡날부재(70)의 하강거리를 조절하여 판재(2)의 절곡각을 직각으로 형성되게 하며, 도 9의 (3)에서처럼 절곡날부재(70)의 하강거리를 길게함으로써 판재(2)의 절곡각을 예각으로 형성되게 한다.
이와 같이 절곡날부재(70)의 하강거리의 조절에 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)의 절곡각도를 조절할 수 있기 때문에 각 절곡부에서 발생되는 스프링백의 발생을 방지할 수 있다. 즉 본 발명은 성형물의 스프링백이 발생되지 않도록 설계 및 제작된 것이다. 여기에서 절곡날부재(70)의 하강거리 및 절곡각도의 설정은 판재(2)의 두께에 따라 상이하므로 그에 따른 설정값의 조절이 필요하다.
상기 1차성형물(10)이 성형되면, 1차성형물(10)을 단면 사각형태로 성형하기 위해 하부틀(30), 형상성형틀(40), 상부틀(50)을 준비한다.
도 5에서처럼 상기 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성된 하부틀(30)에 1차성형물(10)을 삽입 안착시키고, 도 6에서처럼 1차성형물(10)의 내측에 형상성형틀(40)을 1차성형물(10)의 개구단면 방향으로 삽입한 다음, 도 7에서처럼 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성된 상부틀(50)을 가압하여 사각 형태의 2차성형물(20)을 형성한다.
상기 2차성형물(20)은 단면 사각형태로 형성되고, 각 절곡부는 요구되는 설계사항에 따라 직각, 예각, 둔각을 혼합 적용하여 성형되도록 하며, 본 발명에서는 도 8에서처럼 하부의 양측 절곡부는 직각으로 형성하고, 상부의 양측 절곡부는 각각 둔각 및 예각의 형태로 형성된 것을 실시예로 채택하였다. 또한, 이미 1차성형물(10)의 성형과정에서 스프링백의 발생을 방지하였고, 2차성형물(20)의 성형과정에서도 상부틀(50)에 형성된 홈부(51)의 절곡각도를 조절함으로써 완성되는 성형물에는 스프링백이 발생되지 않게 되며, 이와 같이 단면 사각형태로 성형된 2차성형물(20)은 용접의 필요 없이 성형된 형태 그대로 사용한다.
상기 2차성형물(20)은 종래 롤포밍 공법 및 레이저 홀 가공 등의 공정을 없앨 수 있어 제조원가 절감 및 생산성을 혁신적으로 향상시킬 수 있고, 고객들의 다양한 요구에 따른 다품종 소량생산에 적합하며, 요구하는 형상에 빠른 대응을 할 수 있어 생산성을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형장치는 상기 성형방법을 구현하기 위한 장치로서, 상술된 성형방법 및 도면들을 참고하면, 절곡대부재(60), 절곡날부재(70), 하부틀(30), 형상성형틀(40) 및 상부틀(50)로 구성된다.
상기 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70)는 다수 홀(3)이 형성된 직사각 형태의 판재(2)에 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
Figure pat00004
”형태의 1차성형물(10)을 형성하도록 구비되고, 하부틀(30)은 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성되어 1차성형물(10)이 삽입 안착되도록 구비되며, 형상성형틀(40)은 상기 1차성형물(10)의 내측에 삽입되고, 상부틀(50)은 상기 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성되고, 하부틀(30)의 상부에 이격 구비되어 1차성형물(10)이 사각 형태의 2차성형물(20)로 형성되도록 하부틀(30)을 향해 승하강 작동되도록 구비된다.
또한 상기 1차성형물(10)의 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)는 단일의 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70)에 의해 순차적으로 절곡 형성되어지되, 절곡대부재(60)에 형성된 홈부(62) 측으로 하강삽입되는 절곡날부재(70)의 하강거리의 조절에 따라 도 9에 도시된 바와 같이 예각(나), 직각(가) 또는 둔각(다)으로 형성되는 구조이며, 이는 금속을 성형하는 성형물에 발생하는 스프링백까지 감안하기 용이한 절곡방법임을 알 수 있고, 2차성형물(20)의 성형과정에서도 상부틀(50)에 형성된 홈부(51)의 절곡각도를 조절함으로써 완성되는 성형물에는 스프링백이 발생되지 않게 하여 용접이 필요 없는 성형물이 완성된다.
이상과 같이 본 발명에서 제공하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법 및 그 성형장치의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
2: 판재 3: 홀
10: 1차성형물 20: 2차성형물
30: 하부틀 40: 형상성형틀
50: 상부틀 60: 절곡대부재
70: 절곡날부재

Claims (5)

  1. 직사각 형태의 판재(2)에 다수 홀(3)을 형성하는 공정,
    상기 판재(2)의 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
    Figure pat00005
    ”형태의 1차성형물(10)을 형성하는 공정,
    상기 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성된 하부틀(30)에 1차성형물(10)을 삽입 안착시키고, 1차성형물(10)의 내측에 형상성형틀(40)을 삽입한 다음, 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성된 상부틀(50)을 가압하여 사각 형태의 2차성형물(20)을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1차성형물(10)의 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)는 단일의 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70)에 의해 순차적으로 절곡 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)는 절곡대부재(60)에 형성된 홈부(62) 측으로 하강삽입되는 절곡날부재(70)의 하강거리에 따라 예각, 직각 또는 둔각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형방법.
  4. 다수 홀(3)이 형성된 직사각 형태의 판재(2)에 길이방향을 따라 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)를 동일 방향으로 내향 형성하여 “
    Figure pat00006
    ”형태의 1차성형물(10)을 형성하도록 구비되는 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70);
    상기 1차성형물(10)의 하부측에 대응되는 홈부(31)가 형성되어 1차성형물(10)이 삽입 안착되는 하부틀(30);
    상기 1차성형물(10)의 내측에 삽입되는 형상성형틀(40);
    상기 하부틀(30)과 마주하는 홈부(51)가 형성되고, 하부틀(30)의 상부에 이격 구비되어 1차성형물(10)이 사각 형태의 2차성형물(20)로 형성되도록 하부틀(30)을 향해 승하강 작동되는 상부틀(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 1차성형물(10)의 제1절곡부(11), 제2절곡부(12) 및 제3절곡부(13)는 단일의 절곡대부재(60) 및 절곡날부재(70)에 의해 순차적으로 절곡 형성되어지되, 절곡대부재(60)에 형성된 홈부(62) 측으로 하강삽입되는 절곡날부재(70)의 하강거리에 따라 예각, 직각 또는 둔각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 보강크로스바의 복합다단 성형장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100320754B1 (ko) 1998-05-30 2002-10-25 남양금속 주식회사 비용접사각파이프및이의제조방법

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KR100320754B1 (ko) 1998-05-30 2002-10-25 남양금속 주식회사 비용접사각파이프및이의제조방법

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