KR20200023791A - 금속 캡 드로잉 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 판재를 금속 캡으로 드로잉 성형 후 커팅(피어싱)하는 금속 캡 드로잉 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화장품, 화필 붓, 각종 캡 등의 케이스 부품으로 사용되는 알루미늄, 황동(신주) 등의 비철 금속 판재를 금속 캡으로 드로잉 성형할 때, 드로잉 금형과 드로잉 펀치가 맞닿아 금속 캡의 끝단부를 절곡 성형하는 부위에 서로 대응하도록 라운드지게 형성된 곡면 지지부와 곡면 고정부를 구비하고, 상기 곡면 고정부의 하측 끝단부에서 금속 캡의 측벽부 두께만큼 내측으로 상향 경사지게 연결되어 유막홈을 형성하는 경사부를 구비하여, 금속 캡의 측벽부 끝단부가 되는 절곡 코너부에 네킹(necking)에 의한 파단발생을 방지하면서, 유막을 균일 두께로 수평하게 형성하여 금속 캡의 측벽부 끝단부가 ??족하지 않고 수평으로 평평하게 성형 후 절단되어, 정확한 규격으로 성형 및 커팅이 가능하여, 종래의 후가공 작업을 필요로 하지 않는 금속 캡 드로잉 성형장치에 관한 것이다.

Description

금속 캡 드로잉 성형장치{DRAWING FORMING APPARATUS FOR CAP}

본 발명은 금속 판재를 금속 캡으로 드로잉 성형 후 커팅(피어싱)하는 금속 캡 드로잉 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화장품, 화필 붓, 각종 캡 등의 케이스 부품으로 사용되는 알루미늄, 황동(신주) 등의 비철 금속 판재를 금속 캡으로 드로잉 성형할 때, 드로잉 금형과 드로잉 펀치가 맞닿아 금속 캡의 끝단부를 절곡 성형하는 부위에 서로 대응하도록 라운드지게 형성된 곡면 지지부와 곡면 고정부를 구비하고, 상기 곡면 고정부의 하측 끝단부에서 금속 캡의 측벽부 두께만큼 내측으로 상향 경사지게 연결되어 유막홈을 형성하는 경사부를 구비하여, 금속 캡의 측벽부 끝단부가 되는 절곡 코너부에 네킹(necking)에 의한 파단발생을 방지하면서, 유막을 균일 두께로 수평하게 형성하여 금속 캡의 측벽부 끝단부가 ??족하지 않고 수평으로 평평하게 성형 후 절단되어, 정확한 규격으로 성형 및 커팅이 가능하여, 종래의 후가공 작업을 필요로 하지 않는 금속 캡 드로잉 성형장치에 관한 것이다.

다량생산과 경제적 수단으로 현재 각광을 받고 있는 소성가공법은 그 필요성과 중요성이 인식됨에 따라 이 분야의 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중에서도 금속판재의 성형에 대해서는 많은 연구가 진행되고 있다.

금속 판재의 프레스 성형에 있어서의 딥 드로잉(deep drawing) 가공(이하 드로잉 성형이라 함.)은 통산 15~20℃의 온도에서 실시하나, 변형중의 가공경화 특성으로 인한 중간 풀림 열처리 등 허용 응력 범위 내에서의 안정된 소성변형을 하여야 함으로 인해 여려 공정을 필요로 한다.

최근 기술의 발달과 함께 수요가 다양해짐에 따라 제품의 형상도 복잡하게 되고, 다품종 소량생산에 대응하기 위해 성형성을 향상, 공정의 단축과 품질의 향상 및 후가공의 용이화 등을 실현하는 고부가가치 가공기술이 요구되고 있다.

이러한 드로잉 성형 가공 기술에 있어, 화장품, 화필 붓, 각종 캡 등의 케이스 부품으로 사용되는 알루미늄, 황동(신주) 등의 비철 금속 판재를 금속 캡(즉, 컵 형상)으로 드로잉 성형할 때, 금속 판재의 변형은 플랜지부에서 집중되고 이 부분은 반복 성형 및 커팅(피어싱)에 의해 금속 캡의 측벽이 되는데, 이 부분은 거의 변형이 일어나지 않는다. 결국 성형성을 높이기 위해서는 측벽부의 파단응력이 플랜지부의 드로잉 저항력보다 커야 한다.

이와 관련된 종래 기술로써, 공개특허 제10-2014-0136327호 등이 있는데,

종래의 드로잉 성형장치는 도 6의 [A]에 도시된 바와 같이, 드로잉 성형펀치(2)가 금속 캡(C)의 내부 형상에 대응하는 단순 원기둥 형태로 이루어지는 바, 커팅 후 금속 캡의 측벽부(Ca) 끝단부가 되는 절곡 코너부에 파단응력이 발생함에 따라 절곡 부위가 표면이 매끄럽게 성형되지 못하는 문제점(도 7의 [A] 사진도 참고.)이 있다

또한 종래의 드로잉 성형장치는 도 6의 [B]에 도시된 바와 같이, 커팅 펀치(4)의 몸통부와 삽입부의 연결부가 내측 사선 방향으로 하향 경사지게 연결되어 있는 바, 측벽부(Ca)의 커팅 부위 표면이 매끄럽지 않으면서 그 끝단부가 날카롭게 되어(도 7의 [B] 사진도 참고.) 해당 부위를 수평하게 절삭 가공하는 후가공이 필요한 문제점이 있다.

이렇게 종래의 드로잉 성형장치는 절곡 코너부의 파단응력 발생 및 날카로운 커팅 면은 필수적으로 후가공이 실시되어야 하는 바, 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 드로잉 성형 시 금속 캡의 설계규격보다 길게 성형해야 하므로 소재의 낭비가 커지는 문제점이 있다.

또한 드로잉 공법에서는 윤활 작용을 위해, 금형 및 펀치의 표면에 각종 윤활유 등의 가공유가 뿌려져 도포되는데, 이때 종래의 드로잉 성형장치는 펀치의 외주면이 두께 단차를 갖도록 형성되어 있으면 모서리부에 유막이 얇게 펴지지 않고 방울 형태로 뭉쳐짐에 따라, 가압 시 유막의 두께 편차로 인해 금속 캡의 측벽부 상측 끝단부가 수평방향으로 매끄럽게 성형 및 절단되지 못하여 외측으로 상향 경사지게 가공되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

금속 판재를 금속 캡으로 드로잉 성형할 때, 커팅 후 금속 캡의 측벽부 끝단부가 되는 절곡 코너부에 파단응력이 발생하여 표면이 매끄럽게 성형되지 못하는 것을 방지하고, 특히 유막으로 인한 압력으로 인해 절곡 끝단부가 수평하게 성형되지 못하고 날카롭게 성형되는 것을 방지함으로써, 커팅 후 커팅 부위에 대한 후가공을 필요로 하지 않도록, 드로잉 금형과 드로잉 펀치가 맞닿아 금속 캡의 끝단부를 절곡 성형하는 부위에 서로 대응하도록 라운드지게 형성된 곡면 지지부와 곡면 고정부를 구비하고, 상기 곡면 고정부의 하측 끝단부에서 하측 끝단부에서 금속 캡의 측벽부 두께만큼 내측으로 상향 경사지게 연결되어 유막홈을 형성하는 경사부를 구비한 금속 캡 드로잉 성형장치를 목적으로 한다.

또한 본 발명은 드로잉 성형 시 라운드 연결부의 밀림 현상을 방지하여 금속 캡의 측면부 끝단부를 보다 매끄럽게 가공할 수 있도록, 상기 곡면 지지부의 내측 끝단부에서 하측으로 직선 연결된 직선 고정부를 구비하여, 상기 직선 고정부의 하측 끝단부에 상기 경사부가 연결되어 있는 금속 캡 드로잉 성형장치를 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 금속 캡 드로잉 성형장치는,

금속 판재(S)를 금속 캡(C)으로 드로잉 성형 후 커팅하는 금속 캡 드로잉 성형장치에 있어서,

금속 판재(S)를 금속 캡(C)으로 성형하는 드로잉 성형유닛(FU)은,

상면에 금속 판재(S)가 안착되고 수직방향으로 관통 형성된 성형홀(11)을 구비하되, 상기 성형홀(11)의 내주면 상단부가 내측으로 볼록하게 라운드지게 형성된 곡면 지지부(12)를 구비한 드로잉 금형(10); 및

상기 드로잉 금형(10) 상부에서 승하강하되, 외주면 하단부가 내측으로 오목하게 상기 곡면 지지부(12)와 대응하도록 라운드지게 형성된 곡면 고정부(21a)와, 상기 곡면 고정부(21a)의 내측 끝단부에서 금속 캡(C)의 측벽부(Ca) 두께만큼 내측으로 상향 경사지게 연결되어 유막홈(21c)을 형성하는 경사부(21d)를 구비한 드로잉 몸통부(21),

상기 경사부(21d)의 내측 끝단부에서 하측으로 돌출 연결되어 상기 성형홀(11)로 삽입되면서 금속 판재(S)를 프레스하는 드로잉 가압부(22)로 이루어진 드로잉 펀치(20)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 금속 캡 드로잉 성형장치에서,

상기 드로잉 펀치(20)는 상기 곡면 고정부(21a)의 내측 끝단부에서 하측으로 직선 연결된 직선 고정부(21b)를 더 포함하여, 상기 직선 고정부(21b)의 하측 끝단부에 상기 경사부(21d)가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 금속 캡 드로잉 성형장치는,

드로잉 성형 시 금속 캡의 측벽부 끝단부가 되는 절곡 코너부에 파단 응력이 발생하지 않아 표면을 매끄럽게 성형할 수 있음은 물론, 각 펀치의 두께 단차로 인한 모서리부에 가공유에 의한 유막이 방울로 맺히지 않고 적정 두께로 유지되어, 커팅 부위의 끝단부가 날카롭지 않고 수평하고 매끄럽게 정확한 위치에서 성형 및 절단이 이루어져, 드로잉 성형 후 커팅 부위를 후가공할 필요가 없고,

이를 통해 드로잉 성형 시 금속 캡의 설계규격에 맞게 성형 후 커팅이 가능해져 소재의 낭비를 줄이면서, 성형 및 커팅 정확도를 높임으로써,

금속 캡의 생산성을 향상 및 인건비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1, 도 2는 본 발명에 따른 드로잉 성형유닛의 작동 상태별 단면도.
도 3, 도 4는 본 발명에 따른 커팅유닛의 작동 상태별 단면도.
도 5는 본 발명에 의해 드로잉 성형장치에 의해 성형 및 커팅된 금속 캡의 샘플을 촬영한 사진도들.
도 6은 종래의 드로잉 성형유닛 및 커팅유닛의 단면도들.
도 7은 종래의 드로잉 성형장치에 의해 성형 및 커팅된 금속 캡의 샘플을 촬영한 사진도들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 금속 캡 드로잉 성형장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 금속 캡 드로잉 성형장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 금속 판재(S)를 금속 캡(C)으로 드로잉 성형 후 커팅하는 금속 캡 드로잉 성형장치에 관한 것으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 드로잉 금형(10) 및 드로잉 펀치(20)로 이루어진 드로잉 성형유닛(FU)과, 커팅 금형(30) 및 커팅 펀치(40)로 이루어진 커팅유닛(CU)을 포함한다.

도 1, 도 2는 본 발명에 따른 드로잉 성형유닛(FU)의 개략도이고, 도 3, 도 4는 본 발명에 따른 커팅유닛(CU)의 개략도이다.

먼저 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 드로잉 금형(10)은 평판 형상의(또는 성형 중인) 금속 판재(S)를 소성변형하기 위해 지지하는 것으로,

상면에 금속 판재(S)가 안착되고 수직방향으로 관통 형성된 성형홀(11)을 구비하되, 상기 성형홀(11)의 내주면 상단부가 내측으로 볼록하게 R값을 갖도록 라운드지게 형성된 곡면 지지부(12)가 구비된다.

이때 상기 곡면 지지부(12)의 R값은 0.5~2.0mm 범위 내, 보다 바람직하게는 2.0mm로 이루어지며, 정 R이 아닌 타원형의 원호 형상을 가지며, 이러한 R값은 후술하는 곡면 고정부(21a)도 동일하다.

또한 상기 성형홀(11)의 내경 및 후술하는 직선 고정부(21b)의 외경은 성형될 금속 캡(C)의 외경과 서로 동일한 사이즈를 갖는다.

그리고 상기 곡면 지지부(12)를 포함한 드로잉 금형(10)의 일부, 특히 곡면 지지부(12)를 형성하는 돌출부는 초경으로 제작된다.

이어서 상기 드로잉 펀치(20)는,

상기 드로잉 금형(10) 상부에서 승하강하되, 외주면 하단부가 내측으로 오목하게 상기 곡면 지지부(12)와 대응하도록 라운드지게 형성된 곡면 고정부(21a)와, 상기 곡면 고정부(21a)의 내측 끝단부에서 금속 캡(C)의 측벽부(Ca) 두께만큼 내측으로 상향 경사지게 연결되어 유막홈(21c)을 형성하는 경사부(21d)를 구비한 드로잉 몸통부(21),

상기 경사부(21d)의 내측 끝단부에서 하측으로 돌출 연결되어 상기 성형홀(11)로 삽입되면서 금속 판재(S)를 프레스하는 드로잉 가압부(22)를 포함한다.

이때 상기 드로잉 펀치(20)는 SKⅡ 재질로써 제작되며, 외면에 열처리된다.

이러한 드로잉 펀치(20)는 드로잉 몸통부(21)에 상기 드로잉 금형(10)의 곡면 지지부(12)와 동일한 형상 및 규격을 갖는 곡면 고정부(21a)가 구비되고, 곡면 고정부(21a)의 하측 끝단부에 상기 경사부(21d)가 연결되어 경사부(21d)와 드로잉 가압부(22)의 외주면 사이에는 상측으로 너비가 좁아지는 쐐기 형상의 유막홈(21c)이 형성되어, 유막홈(21c)을 통해 두께 차로 인한 가공유의 뭉침을 방지하여, 유막이 균일한 두께로 형성되게 한다.

나아가 상기 드로잉 펀치(20)는 상기 곡면 고정부(21a)의 내측 끝단부에서 하측으로 직선 연결된 직선 고정부(21b)를 더 포함하여, 상기 직선 고정부(21b)의 하측 끝단부에 상기 경사부(21d)가 연결된다.

상기 직선 고정부(21b)는 측벽부(Ca)와 라운드 연결부(Cb) 사이를 최대한으로 얇게 유지하면서 라운드 연결부(Cb)의 밀림 현상을 방지하며, 드로잉 펀치(20)의 하강 하강 높이를 셋팅할 때, 드로잉 금형(10)과 드로잉 펀치(20) 사이의 간격을 맞추는데 사용된다.

따라서 곡면 지지부(12)의 양측 끝단부와 곡면 고정부(21a)의 양측 끝단부는 수직방향으로 동일선 상에 배열되도록 완전하게 일대일 대응하며,

이에 상기 드로잉 펀치(20)는 금속 판재(S)의 프레스를 위한 하강 시, 상기 직선 고정부(21b)의 하측 끝단부가 상기 곡면 지지부(12)의 내측 끝단부에서 상측으로 소정 간격 이격된 높이까지만 하강되어, 곡면 지지부(12)와 곡면 고정부(21a) 및 직선 고정부(21b) 사이에서 라운드 연결부(Cb)의 소성 변형이 이루어져, 금속 판재(S)의 플랜지부와 금속 캡(C) 사이가 연결된다.

구체적으로 드로잉 금형(10)에 금속 판재(S)가 안착된 후 드로잉 펀치(20)가 하강하면, 드로잉 가압부(22)의 가압에 의해 평판 형상의 금속 판재(S)는 금속 캡(C)으로 드로잉 성형되는데, 이때 곡면 지지부(12)와 곡면 고정부(21a)에 의해 금속 캡(C)의 라운드 연결부(Cb)가 성형되며, 이때 직선 고정부(21a)가 라운드 연결부(Cb)의 밀림을 방지하면서, 금속 캡(C)과 라운드 연결부(Cb)의 연결 부위를 하측으로 다짐하면서 최대한으로 얇게 성형하며, 직선 고정부(21a)의 하측 끝단부가 곡면 지지부(12)의 내측 끝단부에 접촉하지 않도록 하여 드로잉 펀치(20)의 하강 높이를 맞출 수 있다.

한편 드로잉 성형 시 윤활 작용을 위해, 드로잉 금형(10) 및 드로잉 펀치(20)의 표면에는 각종 윤활유 등의 가공유가 뿌려져 도포되어 있는데, 이때 직선 고정부(21b)와 드로잉 가압부(22)의 두께 단차로 인해 유막이 얇게 펴지지 않고 방울 형태로 뭉쳐서 측벽부(Ca)의 상측 끝단부가 다짐되면 유막의 두께 편차로 인해 측벽부(Ca)의 상측 끝단부 수평하지 못하고 외측으로 상향 경사지게 성형될 수 있다.

이에 본 발명은 상기 경사부(21d)를 통해 드로잉 가압부(22)의 외주면 사이에 유막홈(21c)을 형성하여, 방울 형태로 맺혀진 유막이 상기 유막홈으로 흘러 들어가게 함으로써, [직선 고정부(21b) - 경사부(21d) - 드로잉 가압부(22)의 외주면]으로 이어지는 표면 전체에 유막이 균일한 두께로 얇게 펴진 상태에서 측벽부(Ca)의 상측 끝단부가 다짐되도록 하여, 절곡 코너부(즉, 측벽부(Ca)와 라운드 연결부(Cb)가 연결된 부위)에 파단응력이 발생하지 않게 되어 절곡 부위의 표면이 매끄럽게 성형될 수 있고,

이는 절단 후 후가공을 불필요하게 하므로, 드로잉 성형의 깊이를 금속 캡(C)의 원래 설계 치수대로 맞추어 성형할 수 있다.

즉, 직선 고정부(21b)와 드로잉 가압부(22) 외주면의 연결 부위가 '

'형으로 연결되면 모서리부에 가공유가 뭉쳐서 유막의 두께가 달라져 그만큼 측벽부(Ca)의 상측 끝단부가 경사진 형태로 성형되는 바, 본 발명은 상기 유막홈(21c)으로 가공유가 흘러 들어가게 함으로써 가공유가 뭉치는 두께만큼을 보상하여 유막 자체가 '

'형으로 형성되도록 하여, 측벽부(Ca)의 상측 끝단부를 수평하게 다짐되도록 한다.

미설명 도면부호 23은 드로잉 펀치(30)의 샹크이다.

한편 본 명세서의 도면에서는 이해의 편의를 위해, 1개의 드로잉 성형유닛(FU)을 이용하여 금속 판재(S)에 금속 캡(C)이 한 번에 성형되는 것으로 도시하였으나, 드로잉 성형 공법에 있어 복수개의 드로잉 성형유닛을 통해 단계별 성형 작업을 반복 실시하여 최종적으로 딥 드로잉이 이루어지는 것은 공지된 것으로써, 실제 드로잉 성형장치에서 커팅 전 딥 드로잉이 이루어지도록 드로잉 성형부에서 마지막에 최종 배치된 드로잉 금형(10) 및 드로잉 펀치(20)에 상기 곡면 지지부(12), 곡면 고정부(21a), 경사부(21d)가 구비된다.

이어서 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 커팅 금형(30)은 성형 완료된 금속 캡(C)이 끼워져 안착되는 것으로, 금속 캡(C)의 외경에 대응하는 내경을 갖는 안착홀(31)이 수직방향으로 관통하여 구비된다.

본 명세서의 도면에서는 커팅유닛(CU)의 커팅 금형(30)의 지지부(32) 모따기 형상으로 이루어져 있으나, 이에 한정되지 않고 후술하는 커팅 펀치(40)가 작동 가능한 구조이면 족하다. 즉, 도 1과 같이 드로잉 금형(10)의 곡면 지지부(12)와 동일한 모양으로 제작되어도 무방하며, 커팅 금형(30)의 모양에 따라 커팅 삽입부(42)에 금속 캡(C)이 끼워진 상태에서 커팅 펀치(40)의 하강으로 절단 작업이 실시될 수 있다.

그리고 상기 커팅 펀치(40)는,

상기 커팅 금형(30) 상부에서 승하강하되, 외주면의 하측 끝단부에서 상기 경사부(21d)와 동일 사양으로 연결된 경사날부(41a)를 구비한 커팅 몸통부(41),

상기 경사날부(41a)의 내측 끝단부에서 하측으로 돌출 연결되어 금속 캡(C)의 내부로 삽입되면서 금속 캡(C)을 금속 판재에서 커팅하는 커팅 삽입부(42)를 포함한다.

상기 경사날부(41a)는 상기 경사부(21d)와 대응하는 것으로, 내외측 너비, 모양 및 경사도 등의 사양이 경사부(21)와 동일하며, 일종의 커팅날로써 기능하게 된다.

상기 커팅 삽입부(42)는 금속 캡(C)의 삽입이 용이하도록 하측 끝단부로 갈수록 외경이 만곡지게 감소하는 원추형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때 상기 안착홀(31)의 내경 및 경사날부(41a)의 외경(즉, 커팅 몸통부(41)의 외경)은 성형될 금속 캡(C)의 외경과 서로 동일한 사이즈를 갖는다.

이에 따라 커팅 펀치(40)의 커팅 삽입부(42)가 금속 캡(C) 내부로 삽입된 후 커팅 펀치(40)가 계속 하강하면, 금속 판재(S)의 라운드 연결부(Cb)(또는 플랜지부)가 커팅 금형(30)의 상면에 지지됨에 따라 경사날부(41a)에 의해 가압되는 금속 캡(C)의 측벽부(Ca)만이 안착홀(31) 하부로 계속 하강하여, 금속 캡(C)의 측벽부(Ca)와 라운드 연결부(Cb) 사이가 끊어지면서 절단이 이루어지며,

이때 경사날부(41a)가 측벽부(Ca)의 두께와 동일한 두께를 가지면서 내측으로 상향 경사지게 형성되어 있는데, 상기한 바와 마찬가지로 모서리부에 뭉치는 가공유를 경사날부(41a)에 의해 형성된 홈으로 흘러 들어가게 하여, 유막 전체의 두께를 균일하게 형성함으로써, 측벽부(Ca)의 끝단부가 [안착홀(31)의 내주면 - 경사날부(41a)(보다 엄밀하게는 경사면부의 표면에 수평하게 도포된 유막) - 커팅 삽입부(42)의 외주면]에 의해 다짐되면서 측벽부(Ca)의 끝단부가 수평하게 절단되므로, 측벽부(Ca)의 끝단부가 날카롭게 끊어지지 않아 이를 마감 처리하는 후가공이 불필요해진다.

이하에서는 상기한 구성의 본 발명에 의한 금속 캡(C)의 드로잉 성형을 보다 구체적으로 설명한다.

우선 0.6mm의 두께를 갖는 금속 판재(S)를, 측벽부(Ca)의 두께가 0.4mm이면서 외경이 20mm로 이루어진 규격의 금속 캡(C)으로 드로잉 성형하여 생산한 것을 가정하면,

상기 성형홀(11) 및 안착홀(31)의 내경은 금속 캡(C)의 외경과 동일한 20mm가 되고, 경사부(21d) 및 경사날부(41a)의 수평 방향 좌우 폭 너비(두께)는 0.4mm로 이루어져 드로잉 가압부(22) 및 커팅 삽입부(42)의 외경은 20mm에서 양측 경사부(21d) 및 경사날부(41a)의 폭 너비를 뺀 19.2mm가 되며, 이때 직선 고정부(21b)의 상하 길이는 0.05~0.1mm를 가지면서 경사부(21d)는 5~10ㅀ로 형성된다.

그리고 0.6mm 두께의 금속 판재(S)를 드로잉 금형(10)에 고정한 상태에서 드로잉 펀치(들)의 하강 높이를 점차적으로 깊게 하여 프레스하면, 드로잉 가압부에 의해 가압되는 부위가 하측으로 소성 변형되면서 점차적으로 금속 캡(C)의 모양으로 성형된다.

이후, 최종 딥 드로잉 공정에서, 곡면 고정부(21a)가 곡면 지지부(12)의 상측으로 대략 0.1~0.2mm 이격하는 높이(즉, 곡면 지지부(12)의 내측 끝단부와 직선 고정부(21b)의 하측 끝단부 높이차가 0.05~0.1mm로 형성되도록)까지 드로잉 펀치(20)가 하강하면,

드로잉 가압부(22)가 끼워져 프레스되는 금속 캡(C)은 0.6mm의 두께를 갖는 바닥부를 갖으면서 바닥부의 둘레로 0.4mm의 두께를 갖는 측벽부(Ca)가 드로잉 가압부(22)의 외주면 및 성형홀(11)의 내주면 사이에 성형되고, 이때 곡면 지지부(12)와 곡면 고정부(21a) 사이에는 0.1~0.2mm 두께의 라운드 연결부(Cb)가 성형되면서 측벽부(Ca)와 플랜지부 사이가 연결된다.

이때 서로 대응하는 곡면 지지부(12)와 곡면 고정부(21a) 사이에 라운드 연결부(Cb)가 고정된 상태에서, 유막홈(21c)으로 가공유가 흘러들어가 표면에 수평한 유막이 형성된 경사부(21d)가 측벽부(Ca)의 끝단부를 수평 상태로 하측으로 밀게 되므로, 측벽부(Ca)와 라운드 연결부(Cb) 사이의 부위에 파단이 발생하지 않으면서 측벽부(Ca)의 상측 끝단부가 날카롭지 않고 수평하게 다짐되어, 측벽부(Ca)는0.4mm의 두께로 딥 드로잉 성형이 이루어져, 도 5의 [A]와 같이, 측벽부(Ca)의 끝단부 표면이 수평한 상태로 매끄럽게 성형된다.

이렇게 성형 완료된 금속 캡(C)을 갖는 금속 판재(S)는 커팅유닛(CU)으로 이송된다.

이어서 커팅 펀치(40)가 하강하면, 커팅 삽입부(42)가 금속 캡(C) 내부로 삽입되면서 금속 캡(C)을 안착홀(31) 하부로 프레스 하는데, 이때 라운드 연결부(Cb) 및 플랜지부가 커팅 금형(30)의 상면에 고정되어 있어 계속 하강하는 경사날부(41a)에 의해 측벽부(Ca)와 라운드 연결부(Cb) 사이가 끊어져 절단된다.

이때 경사날부(41a)의 표면은 홈으로 흘러들어간 가공유로 인해 유막이 수평하게 형성되며, 경사날부(41a)의 외주면이 안착홀(31)의 내주면에 접하면서 계속 하강되어, 경사날부(41)의 표면을 감싸는 수평한 유막이 측벽부(Ca)의 끝단부를 수평하게 다짐하면서 절단이 이루어져, 도 5의 [B]와 같이, 측벽부(Ca)의 끝단부가 경사날부(41a)와 다른 모양을 수평하게 마감 처리되어 끝이 뾰족하게 성형되지 않는다.

이를 통해 드로잉 성형 완료된 금속 캡(C)은 측벽부(Ca)의 끝단부가 매끄러우면서 끝이 뾰족하지 않을 뿐만 아니라, 드로잉 성형 중 금속 캡(C)의 본래 치수대로 성형 후 절단이 이루어지게 되므로, 측벽부(Ca)의 끝단부에 대한 후가공이 불필요하여, 금속 캡(C)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 금속 캡 드로잉 성형 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

S : 금속 판재 C : 금속 캡
Ca : 측벽부 Cb : 라운드 연결부
FU : 드로잉 성형유닛 CU : 커팅유닛
10 : 드로잉 금형 11 : 성형홀
12 : 곡면 지지부 20 : 드로잉 펀치
21 : 드로잉 몸통부 21a : 곡면 고정부
21b : 직선 고정부 21c: 유막홈
21d : 경사부 22 : 드로잉 가압부
30 : 커팅 금형 31 : 안착홀
40 : 커팅 펀치 41 : 커팅 몸통부
41a : 경사날부 42 : 커팅 삽입부

Claims (2)

1. 금속 판재(S)를 금속 캡(C)으로 드로잉 성형 후 커팅하는 금속 캡 드로잉 성형장치에 있어서,
   금속 판재(S)를 금속 캡(C)으로 성형하는 드로잉 성형유닛(FU)은,
   상면에 금속 판재(S)가 안착되고 수직방향으로 관통 형성된 성형홀(11)을 구비하되, 상기 성형홀(11)의 내주면 상단부가 내측으로 볼록하게 라운드지게 형성된 곡면 지지부(12)를 구비한 드로잉 금형(10); 및
   상기 드로잉 금형(10) 상부에서 승하강하되, 외주면 하단부가 내측으로 오목하게 상기 곡면 지지부(12)와 대응하도록 라운드지게 형성된 곡면 고정부(21a)와, 상기 곡면 고정부(21a)의 내측 끝단부에서 금속 캡(C)의 측벽부(Ca) 두께만큼 내측으로 상향 경사지게 연결되어 유막홈(21c)을 형성하는 경사부(21d)를 구비한 드로잉 몸통부(21),
   상기 경사부(21d)의 내측 끝단부에서 하측으로 돌출 연결되어 상기 성형홀(11)로 삽입되면서 금속 판재(S)를 프레스하는 드로잉 가압부(22)로 이루어진 드로잉 펀치(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 캡 드로잉 성형장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 드로잉 펀치(20)는 상기 곡면 고정부(21a)의 내측 끝단부에서 하측으로 직선 연결된 직선 고정부(21b)를 더 포함하여, 상기 직선 고정부(21b)의 하측 끝단부에 상기 경사부(21d)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 캡 드로잉 성형장치.

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