이동형 Fine Blanking 금형의 설계 및 성형에 관한 연구

Abstract

최근 국내에서도 자동차, 전자, 항공 산업의 발전에 따라 일부 핵심 부품들의 치수 및 요구 정밀도가 매우 높아짐으로 파인 블랭킹 기술이 절실하게 요구되어지고 있다. 현재 국내의 경우 파인 블랭킹 기술의 국산화에 주력하여 단발금형기술(compound tool)과 순차금형기술(progressive tool) 분야에서는 일정한 수준에 도달하였으며 이 기술로 제작된 부품이 자동차 등에 적용되고 있다. 그러나 자동차용 부품들은 장착 공용성과 경량화를 위해 한층 작고 복잡하게 설계되고 있으며, 안전성과 작동성에 대한 요구가 증대 되면서 고강성, 고정밀화 되는 경향이 있다. 정밀 파인 블랭킹 기술을 이용하여 3단 이상의 정밀한 제품(내장형 리클라이너 포함) 개발이 국내에서는 진행된 예가 없으나, 해외의 경쟁사의 경우 이미 이와 유사한 제품 들이 양산화 단계에 있으며, 자체의 기술개발과 기술 보호를 위한 특허 등록 활동과 보다 정교한 생산기술의 개발이 활발하게 진행 중이다. 본 과제의 목표는 자동차 부품 생산 분야에서 해외 경쟁사에 대한 기술 종속을 극복하고 국내의 기술 경쟁력을 높이기 위하여 이동 다이형 다단 정밀 성형 기술을 개발하는 것이며, 이 기술을 적용한 제품의 설계 기술을 확보 하는데 있다. 현재 자동차 부품 분야는 해외 선진 제조사의 우수한 기술과 품질과 경쟁하며 저가의 임금과 기본 기술로 무장한 중국 등의 저가 공세에 대응하여야 하는 절박한 상황에 처해 있다. 국내의 시장잠식을 저지하고 해외 시장에서의 수출 경쟁력을 유지하기 위해서는 보다 다양한 형태의 제품을 설계하여 생산할 수 있도록 한층 선진화된 생산기술인 정밀 다단 성형 기술의 개발이 반드시 이루어져야 할 것으로 판단된다. 재료시험 및 성형 해석을 통해 파인 블랭킹 기술에 대한 기반 기술을 확립하고 이 기술을 바탕으로 이동 다이형 정밀 다단 성형 기술에 대한 실제 공정 및 금형 설계 기술을 확보한다. 또한 다단 정밀 성형 기술을 적용한 고강성, 고정밀 자동차 부품의 개발을 통해 체계적 설계 기술과 개발 기술을 확립하고, 세계적으로 경쟁력 있는 자동차 부품을 개발하는 것이 연구의 목표이다. 본 연구에서는 다단 정밀 성형 공법의 연구를 위해 이 기술의 적용이 가능한 자동차 부품인 내장형 리클라이너를 선정하였다. 시트 작동 모듈에 장착되는 내장형 리클라이너는 자동차 충돌의 안전 법규 강화에 따라 새롭게 등장하고 있는 고강성의 자동차 부품으로써 해외의 일부 메이커에서 개발되어 양산이 시작되고 있는 제품이다. 이 부품은 다단 정밀 성형 공법이 적용된 대표적인 제품이지만 국내의 경우 전량 해외 수입에 의존해야할 실정이다. 본 연구에서는 이 생산 기술의 적용 측면과 제품 개발 후 경제적 기대효과를 종합적으로 고려하여 개발 대상 제품으로 결정하였다. 개발하고자 하는 내장형 고강성 리클라이너의 중요 사양은 직경 102 - 108mm, 구성 부품 두께 2 - 6mm, 중량 0.8kg이하, 정적 강도 6000Nm 이상으로 이 값은 세계적인 유명 메이커의 제품을 벤치마킹하여 설정하였다.

Fine-Blanking technology has experienced sharp worldwide increase in its industrial application in 1980’s to produce high quality products with lower consumption of energy. The same trend applies to Korean industry where increasing number of small and medium size industries as well as large one use F.B. (Fine-Blanking) technique. As a result of this past industrial practice, the Know-How of F.B. die-design and process control has been accumulated to some extent in Korean industry in developed countries, research activities in the field of F.B. technique are means of surface coating of dies, development of appropriate die materials and associated surface treatment method. Also, significant efforts are being made to enhance the application of F.B. technique in conventional forming processes such as cold forging. For this purpose, relatively expensive F.B. equipments have to be incorporated into the conventional forming equipments. In this regard, large efforts are being made for the cost effective implementation and operation of multiphase forming processes integrated with F.B. phase. Since most of multiphase F.B. dies are progressive ones. The control of accuracy is most important. Therefore, Jig Grinding M/C is essential, and the feed should be less than 10μm. Because of above reasons, F.B. die becomes so expensive, it is suggested that the process is divided and F.B. technology is adopted when it is required. The F.B. technology experiment of thin plate has shown that the minimum burr exists in cut surface and if this surface has function, this burr should be eliminated(The Korean industry is poor in this field). The multiphase F.B. die design technology and expertise used in this project will be available to many small size industries which plan to produce high precision parts by F.B. process based in conventional press.