KR100647134B1 - 중공 플랜지를 갖는 콜렉터 부품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 중공형 플랜지를 포함하는 콜렉터(collector) 제품을 하이드로포밍 공정으로 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 판재 또는 프리폼된 소재 블랭크를 하이드로포밍 금형 내부로 인입시키는 단계와, 축방향 공급 펀치(axial feeding punch)의 실링부로 상기 소재를 실링하는 단계 및 상기 축방향 공급 펀치와 소재 사이에 고압의 액체를 공급함과 동시에 가압하면서 상기 축방향 공급 펀치로 소재를 중공 플랜지 방향으로 유동시키면서 제품을 액압 성형하는 단계를 포함하여, 다수의 중공 플랜지를 가지는 콜렉터 부품을 경제적으로 생산할 수 있게 하며, 중공 형상안에 삽입되는 다기관 튜브의 안정된 체결과 결합강도 향상을 위하여 충분한 플랜지의 높이를 확보하고 플랜지 벽면의 두께 감소를 최소화할 수 있다.

콜렉터, 중공형 플랜지, 하이드로포밍, 액압 성형, 펀치, 인서트 금형

Description

중공 플랜지를 갖는 콜렉터 부품 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING THE COLLECTOR WHICH HAS HOLE FLANGES}

도 1a 및 도 1b은 본 발명에 따른 하이드로포밍 공법으로 제조된 부품 형상의 예시도;

도 2는 본 발명에 따른 공법에 의해 부품이 성형되는 공정을 개략적으로 도시한 도면; 및

도 3은 본 발명에 따른 공법을 수행하기 위한 하이드로포밍 장치를 도시한 요부단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 초기 블랭크 2: 프리폼 형상

3: 하이드로포밍 제품

4: 하이드로포밍 Cavity를 갖는 인서트금형

5: 실링을 위한 펀치 단차부

6: Axial Feeding Punch 7: Die Shoe

8: Axial Cylinder

AF : Axial Feeding MF : Material Flow H : 플랜지 높이

본 발명은 중공 플랜지를 갖는 콜렉터(collector) 부품 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원주 방향에서 성형이 이루어지는 부분으로 소재를 유입시키면서 하이드로포밍 공법으로 중공 플랜지 형상을 갖는 Collector 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 중공 플랜지를 갖는 콜렉터 부품의 제조는 기계식 또는 일반 스탬핑용 유압프레스를 사용하고 있으며, 초기 블랭크(blank)에서 블랭킹 공정을 통해 중공안의 형상을 제거 한 후, 드로잉 또는 폼(form) 성형 공법을 통해 사발 형상으로 제품을 가공하고 중공 플랜지 형상은 버링(burring) 가공을 이용해서 제조하여지고 있다.

자동차 배기계 콜렉터에서와 같이 대부분의 경우 중공 플랜지는 다기관 튜브와 같은 타 부품과 안정적으로 체결되기 위해서 충분한 플랜지 높이가 필요하다. 그러나 종래의 방법에 의하여 제품을 제조할 경우, 버링성의 한계로 인하여 충분한 플랜지 높이를 가공하기가 어렵다. 또한 많은 경우에 생산량이 늘어나면 블랭킹 단면의 품질이 나빠지고, 이에 따라 블랭킹 단면에서부터 크랙(crack)이 발생하여 제품의 결함률이 증가해 생산원가의 상승을 가져 오고 있다. 버링성을 높이기 위해서 고버링성의 소재를 사용하기도 하는데, 이 역시 생산원가의 상승을 가져오며 소재 선정의 제약이 되기도 한다.

콜렉터 부품은 체결된 후 제품으로 사용되는 환경에서 강성이나 내구성이 요구되어지는 경우가 많이 있는데, 블랭킹-버링 공정으로 제조된 제품의 경우 중공 부위 단면에서 제조시 과도한 인장 응력이 걸리기 때문에 충분한 내구성을 확보하지 못해 설계 형상을 수정하거나 제품 생산에 어려움을 겪고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 중공 형상안에 삽입되는 타 부품과 안정적인 체결과 결합 강도 향상을 위하여 충분한 높이의 플랜지를 확보하고 플랜지 벽면의 두께 감소를 최소화하여 제품을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 중공형 플랜지를 갖는 콜렉터 부품을 제조하는데 있어 실링, 액체 공급, 축방향 공급(axial feeding)을 거의 동시에 수행하는 하이드로포밍 공정을 적용함으로써 싸이클 타임을 감소시켜 제품의 수율을 향상시키고 비용을 저감시킬 수 있도록 구성되는 방법을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 다수의 중공형 플랜지를 포함하는 콜렉터(collector) 제품을 하이드로포밍 공정으로 제조하기 위한 방법에 있어서, 판재 또는 프리폼된 소재 블랭크를 하이드로포밍 금형 내부로 인입시키는 단계와, 축방향 공급 펀치(axial feeding punch)의 실링부로 상기 소재를 실링하는 단계 및 상기 축방향 공급 펀치와 소재 사이에 고압의 액체를 공급함과 동시에 가압하면서 상기 축방향 공급 펀치로 소재를 중공 플랜지 방향으로 유동시키면서 제품을 액압 성형하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1a 및 도 1b은 본 발명에 따른 하이드로포밍 공법으로 제조된 부품 형상의 예시도로써, 본 발명에서는 하이드로포밍(hydroforming process)을 이용하여 실링, 액체 공급, 가압 및 축 방향 공급(axial feeding)을 동시에 수행하게 된다. 도 1a는 3개의 중공형 플랜지를 갖는 제품을 도시하고 있으며, 도 1b는 4개의 중공형 플랜지를 갖는 제품을 도시하고 있으나 금형 캐비티(cavity)의 형상에 따라 그 이상의 중공형 플랜지를 갖는 제품을 제조할 수도 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 공법에 의해 부품이 성형되는 공정을 개략적으로 도시한 도면으로써, 본 발명에 따른 제품 제조 방법은 소재의 프리폼(preform)을 만들기 적절한 크기와 형상으로 제작된 판재 형상의 초기 블랭크(1)를 중공 플랜지로 제조하기 위한 성형성을 향상시키기 위하여 중공 플랜지에 해당하는 바닥면을 중공플랜지 성형 방향과 역방향으로 폼을 만드는 프리포밍 형상(2)으로 성형하고, 축방향 실린더(axial cylinder)와 축방향 공급 펀치(axial feeding punch)에 의해서 실링이 이뤄지면서 소재를 중공 형상이 성형되는 영역으로 유동시키면서 하이드로포 밍 성형으로 제품을 제조하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 공법을 수행하기 위한 하이드로포밍 장치를 도시한 요부단면도로써, 프리포밍에서 성형된 프리폼 판재(2)와, 제품 형상에 따른 하이드로포밍 캐비티(cavity)가 가공되어서 제품이 직접 성형되는 인서트 금형(4)과, 가압된 액체가 누수되지 않도록 실링하는 단차부(5)와 액체가 공급되는 관통 홀(9)을 포함하며 선단부가 프리폼 형상에 맞추어 가공되어져 있으며 제품성형과 추출공정에 맞추어 전/후로 이동되는 축방향 공급 펀치(axial feeding punch)(6)와, 상기 축방향 공급 실린더를 구동시키는 축방향 실린더(8)와, 하이드로포밍 프레스의 볼스터와 연결되어져 있고 상기 축방향 실린더(8)와 금형을 지지하는 다이 슈(die shoe)(7)로 구성된다.

본 발명에서는 중공 플랜지 성형성을 보다 더 향상시키기 위하여 리버스 드로잉(reverse drawing)의 원리를 이용하여 중공 플랜지에 해당하는 바닥면을 중공플랜지 성형 방향과 역방향으로 프리폼되도록 하였으며, 하이드로포밍 공정의 사이클 타임의 최소화를 위해 축방향 공급 펀치의 선단부를 프리폼 형상과 일치하게 제작하고 실링 단차 부위를 가공하여 실링, 액체공급, 가압, 축방향 공급(axial feeding)이 거의 동시에 이루어지게 된다.

이상에서 본 발명의 중공 플랜지를 갖는 콜렉터(collector) 부품 제조 방법에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈 하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 중공 플랜지를 갖는 Collector 부품 제조 방법은, 중공 플랜지 벽면에서 급격한 두께 감소나 크랙 없이 균일한 품질로 제조 할 수 있으며, 기존의 제조 방법에서 제조하기 힘든 높이의 중공 플랜지도 안정적으로 제조할 수 있다. 실링, 액체공급, 가압, 축방향 공급이 거의 동시에 이루어지게 하여 하이드로포밍 공정에서 단점으로 여겨지는 사이클타임의 증가를 최소화시켰으며, 제품의 형상에 따라 인서트금형과 펀치 선단부만 재 가공하여 부품을 제조하는 방식이므로 부수적으로 금형비용도 절감할 수 있다.

Claims (2)

1. 다수의 중공형 플랜지를 포함하는 콜렉터(collector) 제품을 하이드로포밍 공정으로 제조하기 위한 방법에 있어서,

   판재 또는 프리폼된 소재 블랭크를 하이드로포밍 금형 내부로 인입시키는 단계;

   축방향 공급 펀치(axial feeding punch)의 실링부로 상기 소재를 실링하는 단계; 및

   상기 축방향 공급 펀치와 소재 사이에 고압의 액체를 공급함과 동시에 가압하면서 상기 축방향 공급 펀치로 소재를 중공 플랜지 방향으로 유동시키면서 제품을 액압 성형하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중공 플랜지에 해당하는 소재의 바닥면을 상기 중공 플랜지 성형 방향과 역방향으로 프리폼되도록 하여 플랜지 성형성을 향상시킴을 특징으로 하는 방법.

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