KR101659737B1

KR101659737B1 - 자동차용 연료탱크 주유구 필러파이프의 제조방법 및 이를 위한 금형장치

Info

Publication number: KR101659737B1
Application number: KR1020150040640A
Authority: KR
Inventors: 이상원
Original assignee: 에스테크 주식회사; 이상원; (주)동희
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2015-03-24
Publication date: 2016-09-26
Anticipated expiration: 2035-03-24
Also published as: WO2016153162A1

Abstract

본 발명은 차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프를 제조하는 방법과 이를 위한 금형장치를 개시한다. 본 발명에 따른 제조방법은, 금속판재를 성형하여 상단에 플랜지부를 구비하는 원통체를 형성하는 순방향 드로잉 단계; 상기 원통체의 바닥을 측벽의 내부를 통해 밀어올려서 상기 플랜지보다 돌출시키는 역방향 드로잉 단계; 상기 원통체의 바닥을 천공하는 파이프부 형성 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 필러파이프를 다수의 부품으로 구성하지 않고 금속판재를 프레스 가공하여 일체로 성형함으로써 용접결함으로 인한 제품불량을 근본적으로 방지할 수 있다. 또한 개별 부품의 제조공정과 조립공정이 생략되므로 필러파이프의 제조공정이 단순화되고 이로 이해 제품 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

자동차용 연료탱크 주유구 필러파이프의 제조방법 및 이를 위한 금형장치{Manufacturing method of filler pipe of refill hole of automobile fuel tank and molding apparatus for the same}

본 발명은 차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프에 관한 것으로서, 구체적으로는 필러파이프를 일체로 성형하는 제조방법과 이를 위한 금형장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 연료탱크에는 엔진으로 연료를 공급하는 연료공급라인과 주유기를 통해 연료가 주입되는 필러파이프(filler pipe)가 연결되며, 특히 필러파이프의 일단은 주유라인을 통해 차체의 일측에 구비된 주유구와 연결된다.

도 1은 연료탱크(10)의 일측에 필러파이프(20)가 장착된 모습을 나타낸 것으로서, 연료탱크(10)가 금속재질인 경우에 필러파이프(20)는 용접을 통해 연료탱크(10)에 고정된다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2는 종래의 필러파이프(20)와 관련된 선행기술문헌이다.

종래의 필러파이프(20)는 도 2의 단면도에 나타낸 바와 같이, 양단이 관통된 파이프(21)와, 파이프(21)의 일단으로부터 소정 거리 이격된 위치에서 파이프(21)의 외측에 결합된 플랜지(24)를 포함하며, 파이프(21)의 타단에는 다른 부분보다 직경이 큰 확경부(22)가 형성된다.

이러한 필러파이프(20)는, 파이프(21)의 일단을 연료탱크(10)의 내부로 삽입한 상태에서 플랜지(24)를 연료탱크(10)의 외측면에 용접(30)함으로써 연료탱크(10)에 고정된다.

따라서 필러파이프(20)를 주유라인의 일단으로 삽입한 후 필러파이프(20)를 둘러싸고 있는 주유라인의 외주면에 클램프밴드를 장착하면 주유라인이 연료탱크(10)에 연결된다.

그런데 종래의 필러파이프(20)는 다음과 같은 몇 가지 문제점이 있다.

첫째, 필러파이프(20)를 제작하기 위해서는 파이프(21) 제조공정, 플랜지(24) 제조공정, 파이프(21)와 플랜지(24)를 결합하는 용접공정 등을 거쳐야 하므로 제조공정이 복잡하고 생산성을 높이는데 한계가 있다.

둘째, 종래의 필러파이프(20)는 파이프(21)와 플랜지(24)가 용접된 것이고, 파이프(21)에도 금속판재의 끝단이 서로 결합된 용접부(도 2의 28)가 길이방향으로 형성되어 있어서 용접결함으로 인한 제품불량의 비율이 높은 단점이 있다.

한국등록특허 제10-1271337호(2013.06.04 공고) 한국공개특허 제10-2010-0005415호(2010.01.15 공개)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 필러파이프의 제조공정을 단순화하고 이를 통해 생산성을 높이는데 그 목적이 있다.

또한 필러파이프를 다수의 부품을 결합하여 제조하지 않고 일체로 성형함으로써 용접결함으로 인한 제품불량을 방지하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은 차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 필러파이프 제조방법은, 금속판재를 성형하여 상단에 플랜지부가 구비된 원통체를 형성하는 순방향 드로잉 단계; 상기 원통체의 바닥을 측벽의 내부를 통해 밀어올려서 상기 플랜지보다 돌출시키는 역방향 드로잉 단계; 상기 원통체의 바닥을 천공하고, 천공된 바닥의 주변을 측벽과 같은 직경으로 성형하는 파이프부 형성 단계를 포함한다.

이때, 상기 파이프부 형성 단계의 이후에는 상기 파이프부의 일단에 벌징(bulging)과 컬링(curling)을 통한 확경부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 순방향 드로잉 단계의 이후, 상기 역방향 드로잉 단계의 이후 또는 상기 파이프부 형성단계의 이후에 상기 플랜지부의 저면에 용접돌기를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프를 제조하는 프로그레시브 금형장치를 제공한다. 본 발명에 따른 프로그레시브 금형장치는, 금속판재를 성형하여 상단에 플랜지부가 구비된 원통체를 형성하는 순방향 드로잉 금형; 상기 원통체의 바닥을 측벽의 내부를 통해 밀어올려서 상기 플랜지보다 돌출시키는 역방향 드로잉 금형; 상기 원통체의 바닥을 천공하는 피어싱(piercing) 금형; 상기 원통체의 천공된 바닥 주변을 측벽과 같은 직경으로 성형하여 파이프부를 형성하는 버링(burring) 금형을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 프로그레시브 금형장치에서 상기 역방향 드로잉 금형은, 다수의 역방향 드로잉 펀치; 상기 다수의 역방향 드로잉 펀치와 각각 마주보는 위치에 설치된 다수의 역방향 드로잉 다이; 상기 다수의 역방향 드로잉 펀치를 각각 둘러싸는 링 형상의 다수의 배출핀; 상기 배출핀에 탄성력을 제공하는 배출핀스프링을 포함하며, 상기 배출핀은 상기 원통체의 하단에 형성된 상향절곡부의 하단을 밀어서 상기 역방향 드로잉 펀치로부터 상기 원통체를 배출시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 프로그레시브 금형장치에서, 상기 버링(burring) 금형은, 홀더에 탄성운동이 가능하도록 설치되고, 표면에 용접돌기 성형홈이 형성된 제1 다이; 상기 제1 다이를 관통하여 설치된 버링 펀치; 상기 제1 다이와 마주보는 위치에 설치되고, 상기 버링 펀치가 삽입되는 공간을 둘러싸는 링 형상의 제2 다이를 포함하며, 상기 버링 금형에서는 상기 버링 펀치에 의한 파이프부 형성공정과 상기 제1 다이와 상기 제2 다이의 사이에 위치한 플랜지부에 용접돌기를 형성하는 플랜지부 성형공정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 프로그레시브 금형장치는, 상기 파이프부의 일단에서부터 설정된 길이의 확경부를 형성하는 벌징(bulging) 금형; 상기 확경부의 일단을 오므리는 컬링(curling)금형; 상기 플랜지부를 소정 직경으로 절단하는 트리밍(trimming) 금형을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 프로그레시브 금형장치에는, 상기 순방향 드로잉 금형, 상기 역방향 드로잉 금형, 상기 피어싱 금형 또는 상기 버링금형의 다음에 상기 플랜지부의 일면에 용접돌기를 형성하는 플랜지 성형금형이 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 플랜지 성형 금형은, 상기 원통체의 내부로 삽입되는 가이드; 상기 가이드를 둘러싸는 링 형상으로서 상기 플랜지부의 일면에 원주방향의 홈을 형성하는 플랜지 드로잉 펀치; 상기 플랜지 드로잉 펀치의 바깥쪽에 설치되어 탄성운동하는 배출패드; 상기 플랜지 드로잉 펀치와 마주보는 위치에 설치되며, 상기 원통체가 삽입되는 공간을 둘러싸는 링 형상의 플랜지 드로잉 다이; 상기 플랜지 드로잉 다이에 탄성력을 제공하는 다이스프링을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 플랜지 드로잉 펀치와 상기 가이드의 사이에 설치된 링 형상의 배출핀과, 상기 배출핀에 탄성력을 제공하는 배출핀 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 플랜지 드로잉 펀치의 외측 상단에는 단차홈이 형성되고, 상기 플랜지부의 일면을 상기 단차홈에 압입함으로써 상기 플랜지부의 상기 홈의 둘레에 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상은, 차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프에 있어서, 양단이 관통된 파이프부; 상기 파이프부의 일단에서 바깥쪽으로 구부러져 상기 파이프부의 타단쪽으로 연장된 상향절곡부; 상기 상향절곡부의 상단에서 상기 파이프부의 직경방향을 따라 바깥쪽으로 구부러져 연장된 플랜지부; 상기 플랜지부의 일면에 돌출 형성된 용접돌기를 포함하는 필러파이프를 제공한다.

본 발명에 따르면, 필러파이프를 다수의 부품으로 구성하지 않고 금속판재를 프레스 가공하여 일체로 성형함으로써 용접결함으로 인한 제품불량을 근본적으로 방지할 수 있다.

또한 개별 부품의 제조공정과 조립공정이 생략되므로 필러파이프의 제조공정이 단순화되고 이로 인해 제품 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 연료탱크에 필러파이프가 장착된 모습을 예시한 도면
도 2는 종래 필러파이프의 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 필러파이프의 단면도
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 필러파이프 제조공정을 나타낸 순서도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 필러파이프 제조용 프로그레시브 금형장치와 이에 사용되는 금속판재를 나타낸 도면
도 6은 프로그레시브 금형장치 중에서 순방향 드로잉 금형을 나타낸 도면
도 7은 프로그레시브 금형장치 중에서 역방향 드로잉 금형을 나타낸 도면
도 8은 프로그레시브 금형장치 중에서 플랜지성형 금형과 피어싱 금형을 나타낸 도면
도 9는 프로그레시브 금형장치 중에서 플랜지성형 금형의 주요구성을 나타낸 도면
도 10은 도 9의 A부분 확대도
도 11은 프로그레시브 금형장치 중에서 버링 금형을 나타낸 도면
도 12는 도 11의 B부분 확대도

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 먼저 첨부된 도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서 실제 제품의 크기나 비율과 다르게 나타낸 부분이 있더라도 이로 인해 본 발명의 권리범위가 제한적으로 해석되지 않아야 함을 미리 밝혀둔다.

본 발명의 실시예에 따른 필러파이프(100)는 도 3의 단면도에 나타낸 바와 같이, 양단이 관통된 파이프부(110), 파이프부(110)의 일단에서 바깥쪽으로 구부러져 파이프부(110)의 타단쪽으로 연장된 상향절곡부(112), 상향절곡부(112)의 상단에서 파이프부(110)의 직경방향을 따라 바깥쪽으로 구부러져 연장된 플랜지부(120), 플랜지부(120)의 저면 단부에 돌출 형성된 용접돌기(122)를 포함한다.

파이프부(110)는 원형 단면인 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 특히 파이프부(110)는 통상의 금속파이프처럼 금속판재의 양단을 용접한 것이 아니라 금속판재를 프레스 가공하여 성형한 것이며, 따라서 용접부가 없는 점에 특징이 있다.

플랜지부(120)는 파이프부(110)의 외주면을 따라 대칭적으로 배치된 링 형상이며, 내측단부가 상향절곡부(112)의 상단과 일체로 연결된다.

용접돌기(122)는 대략 삼각형의 단면 형상을 가지며, 연료탱크(도 1의 10)에 필러파이프(100)를 용접 결합할 때 연료탱크의 외측면에 융착되는 부분이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 필러파이프(100)는 파이프부(110)와 플랜지부(120)가 별도 제작된 후 결합된 것이 아니라, 파이프부(110)와 플랜지(120)부가 프레스 가공을 통해 일체로 성형된 점에 특징이 있다.

이와 같이 파이프부(110)와 플랜지부(120)를 일체로 성형하여 필러파이프(100)를 제조하면, 파이프부(110)와 플랜지부(120)의 용접결함으로 인한 제품불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제조공정이 간단해져 생산성을 높일 수 있다.

이하에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 필러파이프(100)의 제조방법을 설명한다.

먼저 준비단계로서, 피어싱 금형(piercing mold)를 이용하여 금속판재의 소정 위치에 천공을 하고, 랜싱 금형(lancing mold)를 이용하여 금속판재의 소정위치에 절입선을 형성한다. (ST 11)

이어서, 순방향 드로잉 금형(forward drawing mold)을 이용하여 금속판재의 일부를 아래쪽으로 변형시켜 측벽(132)과 바닥(134)을 포함하는 원통체(130)를 성형한다. 원통체(130)의 측벽(132)의 상단에서 바깥쪽으로 돌출 연장된 부분은 플랜지부(120)이며, 플랜지부(120)는 이후 공정을 통해 도 3과 같은 형태로 성형된다.

순방향 드로잉 금형은 드로잉 펀치의 직경과 가동거리가 다른 다수의 드로잉 금형을 포함할 수 있으며, 이 경우 원통체(130)의 직경이 목표치에 도달할 때까지 드로잉 금형을 바꿔가면서 드로잉 공정을 반복 수행하는 것이 바람직하다. (ST 12)

순방향 드로잉을 통해 목표 직경에 도달한 이후에는, 역방향 드로잉 금형(reverse drawing mold)를 이용하여, 원통체(130)의 바닥(134)을 측벽(132)의 내부를 통해 위쪽으로 밀어 올린다.

역방향 드로잉은 원통체(130)의 바닥(134)이 플랜지부(120)의 상부로 목표높이만큼 도달할 때까지 진행된다. 역방향 드로잉을 수행하면 원통체(130)는 입구가 아래를 향하게 되며, 원통체(130)의 측벽(132)의 하단에는 바깥쪽으로 구부러져 위쪽으로 연장된 상향절곡부(112)가 형성되고, 상향절곡부(112)의 상단에 플랜지부(120)의 내측단부가 일체로 연결된 상태가 된다.

역방향 드로잉 금형은 드로잉 펀치의 가동거리가 다른 다수의 드로잉 금형을 포함할 수 있으며, 이 경우 원통체(130)의 바닥(134)이 목표높이에 도달할 때까지 드로잉 금형을 바꿔가면서 드로잉 공정을 반복 수행하는 것이 바람직하다. (ST 13)

이어서 플랜지 성형공정을 수행한다. 구체적으로는, 원통체(130)의 바깥쪽에서 수평방향으로 연장된 플랜지부(120)의 바깥쪽 단부를 아래쪽으로 눌러서 플랜지부(120)의 저면에 원주방향을 따라 홈(121)을 형성하고, 홈(121)의 바깥쪽 단부에서 아래쪽으로 돌출된 돌출부(123)를 형성한다.

돌출부(123)는 이후의 성형 과정을 거쳐 도 3의 용접돌기(122)의 형상으로 성형되는 부분이다. (ST 14)

플랜지 성형을 마친 이후에는, 피어싱 금형을 이용하여 원통체(130)의 바닥(134)에 관통부(136)를 형성한다. (ST15)

이어서 원통체(130)의 입구에서부터 버링펀치를 진입시켜 관통부(136)의 주변부를 원통체(130)의 측벽(132)과 같은 직경으로 확장시키는 버링(burring) 공정을 수행한다. 이러한 버링 공정을 마치고 나면 원통체(130)의 바닥이 완전히 제거되므로 비로소 도 3의 파이프부(110)에 대응하는 형상을 갖게 된다.

한편 본 발명의 실시예에서는, 버링공정을 수행하면서도 동시에 플랜지부(120)의 돌출부(123)를 삼각형 형상의 용접돌기(122)로 성형하는 공정도 함께 수행한다. (ST 16)

이어서 파이프부(110)의 상단에 확공부를 형성하기 위하여, 파이프부(110)의 상단에 대한 벌징(bulging) 공정과 컬링(curling) 공정을 수행한다. (ST17, ST 18)

이어서 플랜지부(120)를 용접돌기(122)의 외측단을 따라 트리밍하면 도 3과 같은 형상의 필러파이프(100)가 완성된다. (ST 19)

도 4a 및 도 4b의 방법에 따라 필러파이프(100)를 제조하기 위해서는 개별 공정을 수행할 수 있는 프레스 금형을 사용해야 한다. 이러한 프레스 금형은 개별적으로 설치될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 연속공정을 통해 생산성을 높이기 위하여 프로그레시브 금형장치(progressive molding apparatus)를 사용한다.

본 발명의 실시예에 따른 프로그레시브 금형장치(200)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 금속판재(S)의 이송경로를 따라 순차적으로 배치된 피어싱 및 랜싱금형(210), 순방향 드로잉 금형(220), 역방향 드로잉금형(230), 플랜지성형 금형(240), 피어싱 금형(250), 버링(burring) 금형(260), 벌징(bulging) 금형(270), 컬링(curling) 금형(280), 트리밍(trimming) 금형(290) 등을 포함한다.

또한 프로그레시브 금형장치(200)는 전체적으로 상부금형(200a)과 하부금형(200b)으로 이루어지며 상부금형(200a)이 승강운동을 하면서 금속판재(S)를 순차적으로 프레스 성형한다. 상기 각 금형들을 구성하는 펀치, 다이 등과 같은 부품들은 상부금형(200a)과 하부금형(200b)의 서로 대응하는 위치에 배치된다.

이하에서는 프로그레시브 금형장치(200)를 구성하는 각 금형에 대해 상세히 설명한다.

피어싱 및 랜싱금형(210)은 금형장치(200)로 진입한 금속판재(S)에 천공과 절입선을 형성하여 이후 공정을 준비하는 금형이다.

순방향 드로잉 금형(220)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 상부금형의 펀치홀더(221)에 장착된 제1, 제2, 및 제3 순방향 드로잉펀치(222a,222b,222c)와 이에 각각 대응하여 하부금형에 장착된 제1, 제2, 제3 순방향 드로잉 다이(226a,226b,226c)를 포함한다.

제1 순방향 드로잉펀치(222a)는 펀치홀더(221)에 대해 탄성운동을 하는 가동스트리퍼(223)를 관통하여 설치되고, 제2 및 제3순방향 드로잉펀치(222b,222c)는 펀치홀더(221)에 대해 탄성운동을 하는 다른 가동스트리퍼(224)를 관통하여 설치된다. 제1, 제2, 제3 순방향 드로잉 다이(226a,226b,226c)의 하부에는 스프링(227)이 연결된다.

순방향 드로잉 금형(220)은 금속판재(S)를 원통체(도 4a의 130)로 성형하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 원통체(130)의 직경이 목표치에 도달할 때까지 제1, 제2, 및 제3 순방향 드로잉펀치(222a,222b,222c)를 이용하여 드로잉 공정을 3차에 걸쳐 실시한다.

이를 위해 제1, 제2, 및 제3 순방향 드로잉펀치(222a,222b,222c)는 갈수록 직경이 작아지며, 제1, 제2, 제3 순방향 드로잉 다이(226a,226b,226c)도 이에 대응하는 직경을 갖는다. 한편 순방향 드로잉 펀치 및 이에 대응하는 드로잉 다이의 개수가 반드시 이에 한정되지 않음은 물론이다.

한편 본 발명의 실시예에서는, 제1 순방향 드로잉펀치(222a)의 주변에 피어싱 펀치(225)가 함께 설치되며, 피어싱 펀치(225)는 제1 순방향 드로잉펀치(222a)에 의해 형성된 원통체(130)의 플랜지부(120) 주변을 타공하여 원통체(130)와 금속판재(S)를 분리시키는 역할을 한다. 다만 원통체(130)를 금속판재(S)로부터 완전히 분리시키는 것은 아니며, 플랜지부(120)와 주변의 금속판재(S)는 브릿지를 통해 연결된 상태가 되어야 한다.

역방향 드로잉 금형(230)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 하부금형의 펀치홀더(231)에 장착된 제1, 제2, 제3, 및 제4 역방향 드로잉펀치(232a,232b,232c,232d)와 이에 각각 대응하여 상부금형에 장착된 제1, 제2, 제3, 제4 역방향 드로잉 다이(236a,236b,236c,236d)를 포함한다.

제1 내지 제4 역방향 드로잉펀치(232a,232b,232c,232d)는 펀치홀더(231)에 대해 탄성운동을 하는 가동스트리퍼(233)를 관통하여 설치되고, 제1 내지 제4 순방향 드로잉 다이(236a,236b,236c,236d)의 상부에는 스프링(238)이 연결된다.

역방향 드로잉 금형(230)은 도 4a의 ST 13에 나타낸 바와 같이, 순방향 드로잉 금형(220)에 의해 형성된 원통체(130)의 바닥(134)을 측벽(132)의 내부를 통해 상부로 밀어 올리는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 제1 내지 제4 역방향 드로잉펀치(232a,232b,232c,232d)를 이용하여 4단계의 공정을 통해 측벽(132)을 단계적으로 밀어 올린다. 역방향 드로잉펀치의 개수가 이에 한정되지 않음은 물론이다.

한편 제1 내지 제4 역방향 드로잉펀치(232a,232b,232c,232d)의 둘레에는 배출핀(234)이 설치되며, 하부금형에는 배출핀(234)의 탄성운동을 위한 배출핀스프링(235)이 설치된다.

배출핀(234)은 각 역방향 드로잉펀치(232a,232b,232c,232d)를 둘러싸는 링 형상이며, 각각 역방향 드로잉 공정을 마친 후에 상승하여 원통체(130)의 하단에 형성된 상향절곡부(112)의 하단을 밀어 올려서 각 역방향 드로잉펀치(232a,232b,232c,232d)로부터 원통체(130)를 빼내는 역할을 한다.

플랜지성형 금형(240)은 원통체(130)의 주변에 형성된 플랜지(120)를 성형하기 위한 것으로서, 도 8과 도 9의 상세도에 나타낸 바와 같이, 하부금형의 홀더(241)에 장착된 제1 및 제2 플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)와 이에 각각 대응하여 상부금형에 장착된 제1 및 제2 플랜지 드로잉 다이(243a,243b)를 포함한다.

하부금형에는 플랜지 성형과정에서 원통체(130)의 내부로 삽입되는 2개의 가이드(244)가 상부로 돌출된다. 제1 및 제2플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)는 각 가이드(244)를 둘러싸는 링 형상이며, 각각의 상단이 각 가이드(244)의 상단보다 낮게 설치된다.

제1 및 제2플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)는 동일한 형상이 아니며, 특히 제2플랜지 드로잉 펀치(242b)의 외측 상면에는 도 10의 부분확대도에 나타낸 바와 같이 단차홈(2420)이 형성된다. 상기 단차홈(2420)에 플랜지부(120)의 저면이 압입되면 플랜지부(120)의 저면에 단차홈(2420)의 형상에 대응하는 돌출부(도 4a의 ST14, 123 참조)가 형성된다.

제1 및 제2플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)의 바깥쪽에는 홀더(241)에 대해 탄성운동이 가능하도록 결합된 배출패드(245)가 설치된다.

또한 제1 및 제2플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)의 안쪽에는 도 9의 상세도에 나타낸 바와 같이 배출핀(249a)이 설치되고, 하부금형에는 배출핀(249a)의 탄성운동을 위한 배출핀스프링(도 8의 249)이 설치된다.

배출핀(249a)은 대략 링 형상이며, 원통체(130)의 하단에 형성된 상향절곡부(112)의 하단을 밀어 올려서 각 플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)로부터 원통체(130)를 빼내는 역할을 한다.

제1 및 제2 플랜지 드로잉 다이(243a,243b)는 각각 스프링(248)에 의해 홀더에 대해 탄성운동을 하는 가동스트리퍼(246)를 관통하여 설치되고, 각각 다이스프링(247)에 의해 홀더에 대해 탄성운동을 한다.

또한 제1 및 제2 플랜지 드로잉 다이(243a,243b)는 각각 원통체(130)가 삽입되는 공간을 둘러싸는 링 형상으로서, 하단이 제1 및 제2플랜지 드로잉 펀치(242a,242b)의 상단과 대응한다.

따라서 플랜지 성형 금형(240)에서는, 제1 플랜지 드로잉 펀치(242a)와 제1플랜지 드로잉 다이(243a)에 의해 플랜지(120)의 저면에 위쪽으로 볼록한 홈(121)이 1차로 형성된다.

이어서 제2 플랜지 드로잉 펀치(242b)와 제2플랜지 드로잉 다이(243b)에 의해 앞서 형성된 홈(121)의 높이가 낮아지는 한편, 홈(121)의 바깥쪽 단부 부근이 제2 플랜지 드로잉 펀치(242b)의 단차홈(2420)으로 압입되면서 아래로 돌출부(123)가 형성된다. 이렇게 형성된 돌출부(123)는 이후의 공정을 거쳐 용접돌기(도 3의 122)로 성형된다.

다시 도 8을 참조하면, 피어싱 금형(250)은 상부금형의 가동스트리퍼(246)를 관통하여 설치된 피어싱 펀치(251)와 하부금형에 구비된 피어싱 다이(252)를 포함한다. 피어싱 다이(252)의 상단은 원통체(130)의 내부로 진입하여 바닥(134)에 접하며, 피어싱 다이(252)는 홀더(241)에 대해 탄성 운동하는 가동스트리퍼(254)를 관통하여 설치된다.

버링금형(260)은 도 11에 나타낸 바와 같이, 하부금형에 장착된 버링펀치(261) 및 제1 다이(262), 상부금형에 구비된 제2 다이(266)를 포함한다.

제1 다이(262)는 스프링(263)에 의해 백플레이트에 대해 탄성운동 가능하게 설치되고, 버링펀치(261)는 제1 다이를 관통하여 설치된다.

특히 제1 다이(262)의 상면에는 도 12의 부분 확대도에 나타낸 바와 같이 용접돌기 성형홈(265)이 원주방향으로 형성되고, 용접돌기 성형홈(265)은 대략 삼각형의 오목한 형상이다. 또한 제1 다이(262)의 내측에는 파이프부(110)의 하단이 놓여지는 가이드홈(264)이 형성된다.

제2 다이(266)는 파이프부(110)가 삽입되는 공간을 둘러싸는 링 형상이며, 하단이 제1 다이(262)에 대응한다.

제2 다이(266)는 스프링(269)에 의해 홀더에 대해 탄성운동하는 가동스트리퍼(267)를 관통하여 설치되고, 제2 다이(266)는 다이스프링(268)에 의해 홀더에 대해 탄성운동을 한다.

그밖에 벌징금형(270)은 파이프부(110)의 상단에서부터 소정 구간을 확경하는 금형으로서, 상부금형에 구비된 벌징펀치와 하부금형에 구비되어 파이프부(110)를 지지하는 벌징다이를 포함한다.

또한 컬링금형(280)은 벌징공정으로 확장된 파이프부(110)의 상단을 다시 내측으로 오므리는 금형으로서, 상부금형에 구비된 컬링펀치와 하부금형에 구비되어 파이프부(110)를 지지하는 컬링다이를 포함한다.

또한 트리밍금형(280)은 파이프부(110)의 외측으로 돌출된 플랜지부(120)를 절단하여 금속판재(S)로부터 분리하는 금형으로서, 상부금형에 구비된 트리밍펀치와 하부금형에 구비된 트리밍다이를 포함한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.

예를 들어, 도 4a 및 도 4b에서는 역방향 드로잉 공정(ST 13) 후에 플랜지 성형공정(ST 14)을 진행하는 것으로 설명하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 플랜지 성형공정(ST 14)은 피어싱 공정(ST 15), 버링 공정(ST 16), 벌징 공정(ST 17) 또는 컬링 공정(ST 18)의 이후에 수행할 수도 있다.

또한 버링 및 용접돌기 성형 공정(ST16)에서는 버링공정과 플랜지(120)에 용접돌기(122)를 성형하는 공정을 동시에 수행하는 것으로 설명하였으나, 버링공정과 용접돌기(122) 성형 공정을 분리하여 수행할 수도 있다.

이 경우 전술한 프로그렘시브 금형장치(200)의 구성순서도 그에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 프로그레시브 금형장치(100)에서 순방향 드로잉 펀치(222a,222b,222c)는 상부금형에 장착되고 역방향 드로잉 펀치(232a,232b,232c,232d)는 하부금형에 장착된 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 순방향 드로잉 펀치가 하부금형에 설치되고 역방향 드로잉 펀치가 상부금형에 장착될 수 있다. 이는 나머지 다른 금형의 경우에도 마찬가지이다.

이와 같이 본 발명은 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100: 필러파이프 110: 파이프부
112: 상향절곡부 114: 확경부
120: 플랜지부 121: 플랜지홈
122: 용접돌기 123: 돌출부
130: 원통체 132: 측벽
134: 바닥 136: 관통부
200: 프로그레시브 금형장치 210: 피어싱 및 랜싱금형
220: 순방향 드로잉 금형 221: 펀치홀더
222a, 222b, 222c: 제1, 제2, 제3 순방향 드로잉펀치
223, 224: 가동스트리퍼 225: 피어싱펀치
226a, 226b, 226c: 제1, 제2, 제3 순방향 드로잉 다이
227: 배출스프링 230: 역방향 드로잉 금형
231: 펀치홀더
232a, 232b, 232c, 232d: 제1, 제2, 제3, 제4 역방향 드로잉펀치
233, 237: 가동스트리퍼 234: 배출핀
235: 배출핀 스프링 238: 스프링
240: 플랜지성형 금형 241: 홀더
242a, 242b: 제1, 제2 플랜지 드로잉 펀치 2420: 단차홈
243a, 243b: 제1, 제2 플랜지 드로잉 다이
244: 가이드 245: 배출패드
246: 가동스트리퍼 247: 다이 스프링
248: 스프링 249: 배출스프링
249a: 배출핀 250: 피어싱 금형
251: 피어싱펀치 252: 피어싱다이
254: 가동스프리퍼 260: 버링(burring) 금형
261: 버링펀치 262: 제1 다이
263: 스프링 264: 가이드홈
265: 용접돌기 성형홈 266: 제2 다이
267: 가동스프리퍼 268: 다이 스프링
269: 스프링 270: 벌징(bulging) 금형
280: 컬링(curling) 금형 290: 트리밍(trimming) 금형

Claims

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차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프를 제조하는 프로그레시브 금형장치에 있어서,
금속판재를 성형하여 상단에 플랜지부가 구비된 원통체를 형성하는 순방향 드로잉 금형;
상기 원통체의 바닥을 측벽의 내부를 통해 밀어올려서 상기 플랜지보다 돌출시키는 역방향 드로잉 금형;
상기 원통체의 바닥을 천공하는 피어싱(piercing) 금형;
상기 원통체의 천공된 바닥 주변을 측벽과 같은 직경으로 성형하여 파이프부를 형성하는 버링(burring) 금형
을 포함하고, 상기 역방향 드로잉 금형은,
다수의 역방향 드로잉 펀치;
상기 다수의 역방향 드로잉 펀치와 각각 마주보는 위치에 설치된 다수의 역방향 드로잉 다이;
상기 다수의 역방향 드로잉 펀치를 각각 둘러싸는 링 형상의 다수의 배출핀;
상기 배출핀에 탄성력을 제공하는 배출핀스프링
을 포함하며, 상기 배출핀은 상기 원통체에 형성된 상향절곡부의 하단을 밀어서 상기 역방향 드로잉 펀치로부터 상기 원통체를 배출시키는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프를 제조하는 프로그레시브 금형장치에 있어서,
금속판재를 성형하여 상단에 플랜지부가 구비된 원통체를 형성하는 순방향 드로잉 금형;
상기 원통체의 바닥을 측벽의 내부를 통해 밀어올려서 상기 플랜지보다 돌출시키는 역방향 드로잉 금형;
상기 원통체의 바닥을 천공하는 피어싱(piercing) 금형;
상기 원통체의 천공된 바닥 주변을 측벽과 같은 직경으로 성형하여 파이프부를 형성하는 버링(burring) 금형
을 포함하고, 상기 버링(burring) 금형은,
홀더에 탄성운동이 가능하도록 설치되고, 표면에 용접돌기 성형홈이 형성된 제1 다이;
상기 제1 다이를 관통하여 설치된 버링 펀치;
상기 제1 다이와 마주보는 위치에 설치되고, 상기 버링 펀치가 삽입되는 공간을 둘러싸는 링 형상의 제2다이
를 포함하며, 상기 버링 금형에서는 상기 버링 펀치에 의한 파이프부 형성공정과 상기 제1 다이와 상기 제2 다이의 사이에 위치한 플랜지에 용접돌기를 형성하는 플랜지 성형공정이 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 파이프부의 일단에서부터 설정된 길이의 확경부를 형성하는 벌징(bulging) 금형;
상기 확경부의 일단을 오므리는 컬링(curling)금형;
상기 플랜지부를 소정 직경으로 절단하는 트리밍(trimming) 금형
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
제5항에 있어서,
상기 순방향 드로잉 금형, 상기 역방향 드로잉 금형, 상기 피어싱 금형. 또는 상기 버링금형의 다음에 설치되어 상기 플랜지부의 일면에 용접돌기를 형성하는 플랜지 성형금형을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
차량의 연료탱크에 장착되는 필러파이프를 제조하는 프로그레시브 금형장치에 있어서,
금속판재를 성형하여 상단에 플랜지부가 구비된 원통체를 형성하는 순방향 드로잉 금형;
상기 원통체의 바닥을 측벽의 내부를 통해 밀어올려서 상기 플랜지보다 돌출시키는 역방향 드로잉 금형;
상기 원통체의 바닥을 천공하는 피어싱(piercing) 금형;
상기 원통체의 천공된 바닥 주변을 측벽과 같은 직경으로 성형하여 파이프부를 형성하는 버링(burring) 금형;
상기 순방향 드로잉 금형, 상기 역방향 드로잉 금형, 상기 피어싱 금형, 또는 상기 버링금형의 다음에 설치되어 상기 플랜지부의 일면에 용접돌기를 형성하는 플랜지 성형금형
을 포함하고, 상기 플랜지 성형 금형은,
상기 원통체의 내부로 삽입되는 가이드;
상기 가이드를 둘러싸는 링 형상으로서 상기 플랜지부의 일면에 원주방향의 홈을 형성하는 플랜지 드로잉 펀치;
상기 플랜지 드로잉 펀치의 바깥쪽에 설치되어 탄성운동하는 배출패드;
상기 플랜지 드로잉 펀치와 마주보는 위치에 설치되며, 상기 원통체가 삽입되는 공간을 둘러싸는 링 형상의 플랜지 드로잉 다이;
상기 플랜지 드로잉 다이에 탄성력을 제공하는 다이스프링
을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
제9항에 있어서,
상기 플랜지 드로잉 펀치와 상기 가이드의 사이에 설치된 링 형상의 배출핀과, 상기 배출핀에 탄성력을 제공하는 배출핀 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
제9항에 있어서,
상기 플랜지 드로잉 펀치의 외측 상단에는 단차홈이 형성되고, 상기 플랜지부의 일면을 상기 단차홈에 압입함으로써 상기 플랜지부의 상기 홈의 둘레에 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 프로그레시브 금형장치
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