KR102900905B1

KR102900905B1 - 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법

Info

Publication number: KR102900905B1
Application number: KR1020220106706A
Authority: KR
Inventors: 정광열; 정경민
Original assignee: 주식회사 성진정밀
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2025-12-18
Anticipated expiration: 2042-08-25
Also published as: KR20240028673A

Abstract

본 발명은 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법 및 그 가공장치에 관한 것으로 다이와 펀치의 역클리어런스 적용으로 일반 프레스에서 하프블랭킹 공법과 압출성형 공법을 접목한 공법으로 전단면의 제품 품질을 유지토록 함과 아울러, 성형 시 다이의 날면에 라운딩처리와 미세한 테이퍼가공을 함으로써 파단면 발생을 억제하고, 전단면 발생을 유리하게 하여 전단면에 면조도 증대로 인한 우수한 품질을 갖도록 하기 위해, 프레스 구조로 된 다이(50) 및 받침패드(30)의 상부면에 피가공물인 판재(10)를 수평안착시키는 단계(S1); 상기 다이(50)의 상부에 가이드플레이트(60)를 이격구비하고, 상기 받침패드(30)의 상부에 다이(50)의 판재관통내경 보다 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제1간격(w1) 만큼의 큰 폭을 갖는 프레싱펀치(40)를 이격구비하는 단계(S2); 상기 판재(10) 측으로 프레싱펀치(40)를 수직이동시켜 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제2간격(w2) 만큼 연결살(72)을 남기고 프레싱 가공하는 단계(S3); 상기 연결살(72)을 중심으로 받침패드(30)의 상부면에 사용판재(10a)가 위치되고, 다이(50)의 상부면에 제거판재(10b)가 위치되며, 상기 판재(10)를 다이(50) 및 이젝터(32)의 상부면에 수평안착시킨 다음, 상기 이젝터(32)의 상부에 구비된 절단펀치(42)를 수직이동시켜 연결살(72)을 커팅하여 제거판재(10b)에 연결된 사용판재(10a)를 이탈시키는 단계(S4); 상기 사용판재(10a)를 모서리 라운딩(r2) 처리된 라운딩다이(54)의 상부면에 수평안착시킨 다음, 상기 라운딩다이(54)의 상부에 이격구비되어 모서리 라운딩(r3) 처리된 라운딩성형펀치(44)를 수직이동시켜 사용판재(10a)의 상,하측 모서리부를 라운딩처리하는 단계(S5);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법{Shear surface processing method of sheet material using press and extrusion molding}

본 발명은 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이와 펀치의 역클리어런스 적용으로 일반 프레스에서 하프블랭킹 공법과 압출성형 공법을 접목한 공법으로 전단면의 제품 품질을 유지토록 함과 아울러, 성형 시 다이의 날면에 라운딩처리와 미세한 테이퍼가공을 함으로써 파단면 발생을 억제하고, 전단면 발생을 유리하게 하여 전단면에 면조도 증대로 인한 우수한 품질을 갖도록 하는 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로 파인블랭킹 가공은 소재의 전체 두께에 대하여 전단면을 형성시키는 프레스 가공의 일종이라고 할 수 있다. 이와 같은 파인블랭킹은 판상의 재료를 전단 가공하는 것에 의하여 재료의 평면도가 좋을 뿐만 아니라 양호한 절단면을 가지는 제품을 생산할 수 있어서, 제품의 일부분에서 파단이 발생하는 일반 블랭킹에 비하여 상당한 장점을 가지고 있다고 알려져 있다.

하지만, 파인블랭킹 공정은 프레스 설비와 금형제작에 고가의 비용 부담이 발생되기 때문에 과다한 투자비를 요구하게 되는 문제점이 있었다.

한편, 도 1에는 일반적인 프레스를 이용한 전단금형 가공 공정을 도시하였다. 보다 상세하게는 종래기술에 의한 전단금형 가공 공정에서 제품의 테두리부에 전단면 및 파단면이 발생하는 상태를 나타낸 예시도가 도시되어 있는데, 이를 살펴보면 피가공물인 판재(110)에 대한 전단금형 가공 공정은 판재(110)의 테두리측인 제거판재(110b)의 상,하부면을 가이드플레이트(122)와 다이(124)로 밀착고정한 상태에서 펀치(121)를 이젝터(123) 측으로 하향 수직이동하여 판재(110) 상에서 사용판재(110a)를 커팅하게 된다.

이때, 전단금형 가공 공정의 구조 상 커팅만으로 이루어지기 때문에 판재(110)가 사용판재(110a) 및 제거판재(110b)로 분할 커팅되면서 마주하는 커팅면에 전단면(112)과 버(burr,114) 등의 파단면이 동시에 발생될 수 밖에 없고, 이에 사용판재(110a)의 품질 향상을 위해 별도의 엔드밀 공정 및 사상 공정을 수행해야 하므로 그 만큼의 작업시간 및 생산비용이 증대되기 때문에 전체적인 생산효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이뿐 아니라, 후공정인 엔드밀 공정 및 사상 공정을 수행하더라도 대부분이 수작업으로 진행되는 특성 상 일률적인 전단면의 품질이 확보되기 힘든 문제점이 있었다.

공개특허 제10-2015-0102366호

이에 본 발명은 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 다이와 펀치의 역클리어런스 적용으로 일반 프레스에서 하프블랭킹 공법과 압출성형 공법을 접목한 공법으로 전단면의 제품 품질을 유지토록 함과 아울러, 성형 시 다이의 날면에 라운딩처리와 미세한 테이퍼가공을 함으로써 파단면 발생을 억제하고, 전단면 발생을 유리하게 하여 전단면에 면조도 증대로 인한 우수한 품질을 갖도록 하는 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 프레스 구조로 된 다이(50) 및 받침패드(30)의 상부면에 피가공물인 판재(10)를 수평안착시키는 단계(S1); 상기 다이(50)의 상부에 가이드플레이트(60)를 이격구비하고, 상기 받침패드(30)의 상부에 다이(50)의 판재관통내경 보다 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제1간격(w1) 만큼의 큰 폭을 갖는 프레싱펀치(40)를 이격구비하는 단계(S2); 상기 판재(10) 측으로 프레싱펀치(40)를 수직이동시켜 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제2간격(w2) 만큼 연결살(72)을 남기고 프레싱 가공하는 단계(S3); 상기 연결살(72)을 중심으로 받침패드(30)의 상부면에 사용판재(10a)가 위치되고, 다이(50)의 상부면에 제거판재(10b)가 위치되며, 상기 판재(10)를 다이(50) 및 이젝터(32)의 상부면에 수평안착시킨 다음, 상기 이젝터(32)의 상부에 구비된 절단펀치(42)를 수직이동시켜 연결살(72)을 커팅하여 제거판재(10b)에 연결된 사용판재(10a)를 이탈시키는 단계(S4); 상기 사용판재(10a)를 모서리 라운딩(r2) 처리된 라운딩다이(54)의 상부면에 수평안착시킨 다음, 상기 라운딩다이(54)의 상부에 이격구비되어 모서리 라운딩(r3) 처리된 라운딩성형펀치(44)를 수직이동시켜 사용판재(10a)의 상,하측 모서리부를 라운딩처리하는 단계(S5);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법을 제공한다.

또한, 상기 S3단계에서, 상기 사용판재(10a)의 바닥측 모서리부와 다이(50)의 내측면 모서리부가 밀착되어 밀착점(p)이 형성된 상태에서, 상기 밀착점(p)을 중심으로 하여 상기 다이(50)의 상부면 모서리부와 수평선상에 위치된 사용판재(10a)의 전단면 사이에 판재(10) 두께(t)의 0.5∼1.5％로 간격이 발생되도록 경사각(θ)이 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 S1단계에서, 상기 밀착점(p)이 위치된 다이(50)의 내측면 모서리부를 라운딩(r1) 처리하여 다이(50)를 준비한 상태에서 프레싱펀치(40)로 프레싱 가공하는 S3단계를 수행하도록 함을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 의하면 다이와 펀치의 역클리어런스 적용으로 일반 프레스에서 하프블랭킹 공법과 압출성형 공법을 접목한 공법으로 전단면의 제품 품질을 유지토록 함과 아울러, 성형 시 다이의 날면에 라운딩처리와 미세한 테이퍼가공을 함으로써 파단면 발생을 억제하고, 전단면 발생을 유리하게 하여 전단면에 면조도 증대로 인한 우수한 품질을 갖도록 하는 등의 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 의한 전단금형 가공 공정에서 제품의 테두리부에 전단면 및 파단면이 발생하는 상태를 나타낸 예시도
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법 제1공정 순서실시 예시도
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 세부 예시도
도 6은 본 발명에 의한 제2공정 실시 예시도
도 7은 본 발명에 의한 제3공정 실시 예시도
도 8은 본 발명에 의한 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법을 통해 제조된 제품 단면 실시 예시도

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 다이와 펀치의 역클리어런스 적용으로 일반 프레스에서 하프블랭킹 공법과 압출성형 공법을 접목한 공법으로 전단면의 제품 품질을 유지토록 함과 아울러, 성형 시 다이의 날면에 라운딩처리와 미세한 테이퍼가공을 함으로써 파단면 발생을 억제하고, 전단면 발생을 유리하게 하여 전단면에 면조도 증대로 인한 우수한 품질을 갖도록 하는 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법 및에 관한 것으로서 도 1 내지 도 8을 참고하여 보면 아래 후술되는 S1∼S6단계를 통해 이루어진다.

본 발명의 구현을 위해 먼저 도 2에서와 같이 프레스 구조로 된 다이(50) 및 받침패드(30)의 상부면에 피가공물인 판재(10)를 수평안착시킨다.(S1단계)

그런 다음, 상기 다이(50)의 상부에 가이드플레이트(60)를 이격구비하고, 상기 받침패드(30)의 상부에 프레싱펀치(40)를 이격구비한다.(S2단계)

상기 프레싱펀치(40)에 의한 프레싱 단계에서 통상 프레싱펀치(40)의 폭을 다이(50)의 판재관통내경 보다 작은 폭으로 형성되게 하여 프레싱펀치(40)가 다이(50)를 관통하는 구조에 의해 판재(10)를 펀칭가공토록 하고 있으나, 이러한 통상 가공구조에서 발생되는 파단면의 형성을 최소화하기 위해 본 발명의 S2단계에서는 도 3에서와 같이 상기 다이(50)의 판재관통내경 보다 큰 폭을 갖는 프레싱펀치(40)를 구비하여 프레싱펀치(40)를 다이(50)에 관통시키지 않고 일부만을 프레싱하도록 구현하였다.

이때, 상기 프레싱펀치(40)의 폭은 다이(50)의 판재관통내경 보다 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제1간격(w1) 만큼 크게 형성되도록 함이 바람직하며, 이는 재질에 따라 선택조절이 가능하다.

상기 S2단계 이후, 도 2 및 도 3에 걸쳐 도시된 1-1공정∼1-4공정과, 상기 제1-4공정을 확대한 도 4를 참고하여 상기 판재(10) 측으로 프레싱펀치(40)를 수직이동시켜 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제2간격(w2) 만큼 연결살(72)을 남기고 프레싱 가공한다.(S3단계)

상기 프레싱가공된 도 4를 상세히 살펴 보면, 상기 프레싱펀치(40)에 의한 프레싱 가공에 의해 상기 연결살(72)을 중심으로 받침패드(30)의 상부면에 사용판재(10a)가 위치되고, 다이(50)의 상부면에 제거판재(10b)가 위치된다.

이때, 상기 S3단계의 변형 실시예로서 도 4에서와 같이 사용판재(10a)의 바닥측 모서리부와 다이(50)의 내측면 모서리부가 밀착되어 밀착점(p)이 형성된 상태에서, 상기 밀착점(p)을 중심으로 하여 상기 다이(50)의 상부면 모서리부와 수평선상에 위치된 사용판재(10a)의 전단면 사이에 판재(10) 두께(t)의 0.5∼1.5％로 간격이 발생되도록 경사각(θ)이 형성되게 하며, 이는 재질에 따라 선택조절이 가능하다.

상술된 바, 즉 상기 다이(50)의 내측면부를 상향확개 형태로 테이퍼지게 형성하면, 상기 프레싱펀치(40)에 의한 프레싱 가공 시 사용판재(10a)가 유연하게 진입되며, 또한 경사각(θ) 만큼의 상향확개 형태로 공간이 발생되어 있어 마주하는 사용판재(10a)의 진입 시 상호간에 마찰력이 줄어들기 때문에 파단면의 형성을 최소화시킬 수 있게 된다.

상기 다른 변형 실시예로서 도 5에서와 같이 상기 S1단계에서, 상기 밀착점(p)이 위치된 다이(50)의 내측면 모서리부를 라운딩(r1) 처리하여 다이(50)를 준비한 상태에서 프레싱펀치(40)로 프레싱 가공하는 S3단계를 수행하게 되면 사용판재(10a)의 바닥측 모서리부에 라운드부가 형성되기 때문에 그 부분에 별도의 후가공 처리를 하지 않아도 되는 효과를 가지게 된다.

이때, 상기 라운딩(r1) 되는 반경(r)은 판재(10) 두께(t)의 0.5∼1.5％ 정도로 형성되게 하는 것이 바람직하며, 이는 재질에 따라 선택조절이 가능하다.

상기 S3단계가 완성되면, 상기 프레싱펀치(40)에 의해 사용판재(10a) 및 제거판재(10b)가 연결살(72)에 의해 연결 형성된 판재(10)를 이탈시켜, 도 6에서와 같이 상기 판재(10)를 별도 마련된 다이(50) 및 이젝터(32)의 상부면에 수평안착시킨 다음, 상기 이젝터(32)의 상부에 구비된 절단펀치(42)를 수직이동시켜 연결살(72)을 커팅하여 제거판재(10b)에 연결된 사용판재(10a)를 이탈시킨다.(S4단계)

이때, 상기 절단펀치(42)는 판재(10) 상에서 사용판재(10a)를 이탈시키기 위해 구비되는 것으로서, 다이(50)의 판재관통내경 보다 작은 폭을 갖도록 형성되어 수직이동하면서 사용판재(10a)를 이탈시키도록 구성된다.

상기 S4단계를 거치고 나면 사용판재(10a)의 바닥측 모서리부는 라운딩 처리된 상태이지만, 도 6에서와 같이 사용판재(10a)의 상부측 모서리부는 절단펀치(42)에 의해 커팅되면서 커팅파단면이 형성된다.

이를 라운딩처리하기 위해 도 7에서와 같이 상기 사용판재(10a)를 모서리 라운딩(r2) 처리된 라운딩다이(54)의 상부면에 수평안착시킨 다음, 상기 라운딩다이(54)의 상부에 이격구비되어 모서리 라운딩(r3) 처리된 라운딩성형펀치(44)를 수직이동시켜 사용판재(10a)의 상,하측 모서리부를 라운딩처리한다.(S5단계)

이때, 상기 라운딩(r2,r3) 되는 반경(r)은 상술된 라운딩(r1)의 반경(r)과 동일하게 판재(10) 두께(t)의 0.5∼1.5％ 정도로 형성되게 하는 것이 바람직하다.

상기한 S1∼S5단계를 거쳐 제조되는 사용판재(10a)의 측면부는 도 8에서와 같이 파단면이 거의 형성되지 않고 전단면(12)이 전체적으로 형성되기 때문에 후가공인 엔드밀공정을 거치지 않아도 전단면의 면조도를 증대시킬 있게 될 뿐 아니라, 사용판재(10a)의 상,하 모서리부에 라운딩 처리되기 때문에 별도의 사상공정을 수행하지 않아도되므로 작업시간을 줄여 생산성을 높일 수 있게 된다.

본 발명의 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법을 통해 제조되는 판재는 주로 밀폐를 요하는 자동차배터리 케이스 커버, 전단면을 요구하는 기어, 티비스탠드 베이스와 같은 가전제품 등에 사용된다.

상술된 본 발명의 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법에 의하면, 다이와 펀치의 역클리어런스 적용으로 일반 프레스에서 하프블랭킹 공법과 압출성형 공법을 접목한 공법으로 전단면의 제품 품질을 유지토록 함과 아울러, 성형 시 다이의 날면에 라운딩처리와 미세한 테이퍼가공을 함으로써 파단면 발생을 억제하고, 전단면 발생을 유리하게 하여 전단면에 면조도 증대로 인한 우수한 품질을 갖도록 할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 판재 10a : 사용판재
10b : 제거판재 30 : 받침패드
32 : 이젝터 40 : 프레싱펀치
42 : 절단펀치 44 : 라운딩성형펀치
50 : 다이 54 : 라운딩다이
60 : 가이드플레이트 72 : 연결살

Claims

프레스 구조로 된 다이(50) 및 받침패드(30)의 상부면에 피가공물인 판재(10)를 수평 안착시키는 단계(S1);
상기 다이(50)의 상부에 가이드플레이트(60)를 이격 구비하고, 상기 받침패드(30)의 상부에 다이(50)의 판재관통내경 보다 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제1간격(w1) 만큼의 큰 폭을 갖는 프레싱펀치(40)를 이격 구비하는 단계(S2);
상기 판재(10) 측으로 프레싱펀치(40)를 수직 이동시켜 사용판재(10a)와 제거판재(10b)가 서로 연결된 연결살(72)을 판재(10) 두께(t)의 6∼15％로 된 제2간격(w2) 만큼 남기고 프레싱 가공하는 단계(S3);
상기 S3단계에서, 상기 사용판재(10a)의 바닥측 모서리부와 다이(50)의 내측면 모서리부가 밀착되어 밀착점(p)이 형성된 상태에서, 상기 밀착점(p)을 중심으로 하여 상기 다이(50)의 상부면 모서리부와 수평선상에 위치된 사용판재(10a)의 전단면 사이에 판재(10) 두께(t)의 0.5∼1.5％로 간격이 발생되도록 경사각(θ)을 형성하되, 다이(50)의 내측면부를 상향확개 형태로 테이퍼지게 형성하고,
상기 S1단계에서, 상기 밀착점(p)이 위치된 다이(50)의 내측면 모서리부를 라운딩(r1) 처리한 다이(50)를 준비한 상태에서 프레싱펀치(40)로 프레싱 가공하는 S3단계를 수행하되, 라운딩(r1)되는 반경(r)은 판재(10) 두께(t)의 0.5∼1.5％로 형성하고,
상기 연결살(72)을 중심으로 받침패드(30)의 상부면에 사용판재(10a)가 위치되고, 다이(50)의 상부면에 제거판재(10b)가 위치되며, 상기 판재(10)를 다이(50) 및 이젝터(32)의 상부면에 수평 안착시킨 다음, 상기 이젝터(32)의 상부에 구비된 절단펀치(42)를 수직 이동시켜 연결살(72)을 커팅하여 제거판재(10b)에 연결된 사용판재(10a)를 이탈시키는 단계(S4);
상기 사용판재(10a)를 모서리 라운딩(r2) 처리된 라운딩다이(54)의 상부면에 수평 안착시킨 다음, 상기 라운딩다이(54)의 상부에 이격 구비되어 모서리 라운딩(r3) 처리된 라운딩성형펀치(44)를 수직 이동시켜 사용판재(10a)의 상, 하측 모서리부를 라운딩 처리하는 단계(S5);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 프레스 전단 및 압출성형을 이용한 판재의 전단면 가공방법.
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