KR100844490B1 - 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의제조용 금형 장치 - Google Patents

열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의제조용 금형 장치 Download PDF

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류광렬
김종오
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세원금속 (주)
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Abstract

본 발명은 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 가열된 원재료를 업셋(upset) 및 블로커(blocker) 공정을 거쳐 피니셔(finisher) 공정에서 가압하여 피스톤의 스커트 반제품을 제조하기 위하여, 상금형의 하부측에 배치되는 하부 외곽 금형과, 상기 하부 외곽 금형의 하부측에 탈착 가능하게 결합되는 하부 코어 금형과, 상기 하부 코어 금형의 중심부 및 상기 하부 코어 금형 상부면 상의 돌부 가장 자리에서 상기 하부 외곽 금형 및 하부 코어 금형 사이의 원재료를 상향 가압하여 분리 배출하는 취출수단;을 포함하는 것을 기술적 요지로 하여 금형의 교체 및 유지 관리가 편리하며 원재료의 분리 배출이 용이하게 이루어짐은 물론, 원재료의 불필요한 낭비없이 작은 가압력으로도 표면의 결함없이 우수한 품질의 스커트 반제품을 획득할 수 있도록 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치에 관한 것이다.
피스톤 스커트, 상금형, 하부 외곽 금형, 하부 코어 금형, 취출수단, 열간 단조, 피니셔

Description

열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치{Semimanufactured piston skirts manufacturing mold apparatus by finisher process of hot forging}
본 발명은 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치에 관한 것으로, 피스톤 스커트 반제품에 대응하는 내부 형상의 하부 외곽 금형 및 하부 코어 금형과 취출 수단을 포함하는 구성을 채택함으로써 원재료의 불필요한 낭비없이 작은 가압력으로도 표면 결함없이 우수한 품질의 스커트 반제품이 획득 가능한 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치에 관한 것이다.
일반적인 내연기관의 엔진용 피스톤은 연소실에서 발생한 고온, 고압의 연소가스에 의한 작용력으로 커넥팅 로드를 통하여 크랭크 축을 회전시키는 일을 하게 되므로, 상시 상기와 같은 가혹한 환경에 피스톤 헤드가 지속적으로 노출되게 된다.
따라서, 피스톤은 상기와 같은 환경에서도 그 기능을 충분히 발휘할 수 있음은 물론, 내구성을 지니면서 내열성이 좋은 재질로 이루어져야 하는 것이다.
상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 미국 특허 7,213,337호의 "피스톤과 결합부재의 제조방법 및 단조기구"(이하 '미국특허') 및 PCT출원 제PCT/EP2006/064368호의 "내연기관용의 단일 피스톤과 내연기관용의 피스톤 제조를 위한 방법, 생산 라인과 피스톤 블랭크"(이하 'PCT출원')와 같은 것이 있다.
그러나, 상기 미국특허는 금형을 일체로 형성하여 피스톤을 제작하는 방법을 사용하고 있으므로, 반복적인 피스톤 제조 작업시에 마모되는 상, 하금형을 전부 교체하여야 하므로, 유지 비용의 측면에서 비효율적인 단점이 있었다.
그리고, 상기 PCT출원은 금형을 몇개로 분리하여 피스톤을 제작하는 방법을 채택하고 있으나, 상, 하 금형 사이에 배치된 단조 블랭크(S)의 분리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 금형의 교체 및 유지 관리가 편리하며 공정 완료 후 스커트 반제품을 분리하기 용이한 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 원재료의 불필요한 낭비없이 작은 힘으로 가압하여 표면 결함이 없으며 우수한 품질의 스커트 반제품을 획득할 수 있도록 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치를 제공하고자 하는데에도 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 가열된 원재료를 업셋(upset) 및 블로커(blocker) 공정을 거쳐 피니셔(finisher) 공정에서 가압하여 피스톤의 스커트 반제품으로 제조하는 금형 장치에 있어서, 상기 원재료를 가압하는 상금형의 하부측에 배치되며, 내주면의 상하 길이 방향으로 상호 대향하는 평판 및 결합단턱을 형성하는 내측면이 구비된 상하 관통의 하부 외곽 금형;
상기 하부 외곽 금형 하부측의 결합단턱에 안착되어 탈착 가능하게 결합되는 상부면의 중심부에서 상향 돌출되어 상기 평판과 대향하는 면에 각각 상하 길이 방향을 따라 보강 리브홈을 형성한 돌부와, 상기 돌부의 하부측 가장자리를 따라 상기 평판과 평행한 직선부 및 상기 직선부 양단을 상호 연결하는 원호 형상의 곡선부를 이루는 가장자리 형성홈을 구비한 하부 코어 금형; 및
상기 하부 코어 금형의 중심부 및 상기 상부면 상의 돌부 가장 자리에서 상기 하부 외곽 금형 및 하부 코어 금형 사이의 원재료를 상향 가압하여 분리 배출하는 취출수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 하부 코어 금형에는 상기 돌부 상단의 중심부에서 상기 하부 코어 금형 하부측으로 관통 형성된 주 취출관; 및 상기 곡선부를 따라 일정 간격으로 이격 형성되어 상기 하부 코어 금형 하부측으로 관통 형성된 복수개의 보조 취출관;이 더 구비되며, 상기 각 취출관에 상기 취출수단이 결합되는 것을 특징으로한다.
이때, 상기 취출수단은 상기 하부 코어 금형 하부측에 배치되어 상기 주 취출관에 대응하여 관통 형성되는 주 취출공과, 상기 곡선부를 따라 상기 보조 취출관에 대응하여 관통 형성되는 보조 취출공을 각각 구비하고, 하부측에 원통 형상의 이동 공간을 구비한 취출가이드; 상기 주 취출공과 주 취출관 및 보조 취출공과 보조 취출관을 통해 각각 왕복 승강 가능하게 결합하여 탄성 지지되는 복수개의 취출핀; 및 상기 복수개의 취출핀 하단부를 받침 지지하며 상기 이동 공간을 왕복 승강하는 원판 형상의 실린더 패드;로 이루어지며, 상기 실린더 패드는 상기 실린더 패 드 하부측에서 왕복 승강하는 유체 실린더 로드에 연동하여 상기 스커트 반제품을 분리하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 취출핀은 상기 주 취출관의 형성 방향을 따라 상기 주 취출관 상단부 및 상기 취출가이드 하부측까지 연장 형성된 원통 형상의 몸체와, 상기 몸체 상부측에 구비되어 상기 몸체에 결합되는 주 스프링의 상단부를 상부측에서 멈춤 지지하는 걸림머리로 이루어진 주 취출핀; 상기 가장자리 형성홈의 직선부를 제외한 곡선부에 구비된 보조 취출관의 형성 방향을 따라 상기 보조 취출관 상단부 및 상기 취출 가이드 하부측까지 연장 형성되고 상기 실린더 패드와 접촉하는 접촉발을 하단부에 구비한 원통 형상의 보조 몸체와, 상기 보조 몸체 하부측에 구비되어 상기 보조 몸체에 결합되는 보조 스프링의 하단부를 하부측에서 받침 지지하며 상기 이동 공간 내에서 왕복 승강하는 받침기둥으로 이루어진 보조 취출핀;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 취출핀은 상기 하부 코어 금형의 보강 리브홈 하단부와 연접하는 상기 직선부의 형성 방향을 따라 상기 하부 코어 금형의 하부측을 향하여 관통 형성된 측방 보조 취출슬릿과, 상기 취출가이드 상부면의 상기 측방 보조 취출슬릿에 대응하는 측방 보조 취출구를 통하여 왕복 승강 가능하게 결합되는 측방 보조 취출핀이 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
우선, 가열한 원재료를 상금형과 상호 탈착 분리 가능한 하부 외곽 금형과 하부 코어 금형 사이에 투입하여 피니셔 공정 완료후 취출수단으로써 상금형과 하부 외곽 금형 및 하부 코어 금형 사이의 피스톤 스커트 반제품을 분리 취출하는 구조를 채택함으로써, 하부 외곽 금형 또는 하부 코어 금형 중 노후한 것을 부분적으로 교체 또는 수리할 수 있으므로, 용이한 유지 관리와 함께 운용 비용의 대폭적인 절감이 가능한 특장점이 있다.
그리고, 본 발명은 하부 외곽 금형과 하부 코어 금형 사이에 투입된 원재료가 소착(塑着)되어 성형된 피스톤 스커트의 하부측 가장자리 및 중심부를 주 취출핀, 보조 취출핀 및 측방 보조 취출핀의 상향 가압으로써 분리 배출시키는 구조를 채택함으로써 공정 완료 후 원재료를 금형으로부터 용이하게 분리할 수 있는 특장점을 지닌다.
특히, 취출수단의 취출가이드에 주 취출공, 보조 취출공 및 측방 보조 취출구를 거쳐 하부측의 이동 공간을 통해 잔여 에어를 배출시키는 구조를 채택함으로써 상금형 상부측의 프레스에 의한 가압이 상대적으로 적은 힘으로도 원활하게 이루어지므로, 투입한 원재료의 불필요한 낭비없이 표면 결함이 없고 내구성이 뛰어난 스커트 반제품을 획득할 수 있게 되는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치에 의하여 제조되는 피스톤의 스커트 반제품(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤의 크라운(미도시)이 결합되는 결합홈(11")과 결합공(11')을 구비한 원판 형상의 상부면(11) 하부측에서 상호 대향하는 평판 형상의 측판(12, 12') 및 원호 형상의 보조 측판(14, 14')으로 이루어진 외측면(13)을 구비한 것이다.
상기 측판(12, 12') 내측에는 상기 외측면(13)의 상하 길이 방향을 따라 돌출 형성되어 상호 대향하는 보강리브(16, 16')가 구비되고, 상기 보강리브(16, 16')는 커넥팅 로드(미도시)의 회동을 허용하는 피스톤 핀(미도시)이 결합되는 부위이며, 상기 보강리브(16, 16')를 포함하여 상기 측판(12, 12') 및 보조 측판(14, 14')의 내측이 내측면(13')을 형성하게 된다.
여기서, 상기 스커트 반제품(10)의 하부측 가장자리는 상기 측판(12, 12')의 보강리브(16, 16') 하단부가 원호 형상으로 상호 대향을 이루고, 상기 보조 측판(14, 14') 하단부는 하부측으로 볼록한 원호(15) 및 오목한 원호(15')로 연결되는 형상을 이룬다.
이때, 상기 일측 보조 측판(14)의 볼록한 원호(15)는 타측 보조 측판(14')의 오목한 원호(15')와 상호 대향하게 된다.
상기와 같은 형상의 스커트 반제품(10)을 제조하기 위하여 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 크게 상금형(100) 하부측에 배치되는 하부 외곽 금형(200)과, 상기 하부 외곽 금형(200) 하부측에 안착 결합되는 하부 코어 금형(300) 및 상기 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300) 사이의 스커트 반제품(10)을 분리 취출시키는 취출수단(400)을 포함하는 구성이다.
여기서, 상금형(100) 상부측과 취출수단(400)의 하부측에 특별히 도시하지는 않았으나, 프레스기가 각각 장착되어 피니셔 공정을 수행하게 되는 것이다.
이때, 상기 상금형(100)은 전체적으로 하향 돌출한 가압 단턱(105)의 중심부에 상기 스커트 반제품(10)의 결합홈(11")과 결합공(11')에 각각 대응하는 돌기(111")와 돌판(111')을 구비한 것으로 후술할 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300)측으로 원활한 소성 변형이 이루어질 수 있도록 하는 역할을 수행하게 된다.
참고로, 도 2는 본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
그리고, 도 3은 본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치의 단면도로서, 도 3(a)는 도 2에 도시된 하부 코어 금형(300)의 1-1'선을 기준으로 한 결합 단면도를, 도 3(b)는 도 2에 도시된 하부 코어 금형(300)의 2-2'선을 기준으로 한 결합 단면도를 각각 나타낸다.
그리고, 도 3에서는 도면 이해의 편의를 도모하기 위하여 도 2의 스프링(610, 620)을 생략하였으며, 도 2 및 도 3에서 도시되지 않은 도면의 부호는 도 1을 참고하기로 하며, 이하의 도면에도 마찬가지로 적용하고자 한다.
그리고, 원재료(A)라 함은 도 2에 도시된 바와 같이 열간 단조의 업셋, 블로커 공정을 거쳐 어느 정도의 형상을 갖춘 것을 말하며, 스커트 반제품(10)이라 함은 도 3에 도시된 바와 같이 상금형(100) 및 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300) 사이에 투입된 상기 원재료(A)가 열간 단조의 피니셔 공정으로 피스톤 스커트의 형상을 대부분 갖춘 것을 의미한다.
또한, 도 2에서 미설명 부호로 109, 209 및 419는 위치 결정벽을 각각 나타내는 것으로, 상기 위치 결정벽(109, 209 및 419)은 상기 원재료(A)의 성형시에 각 금형(100, 200) 및 취출수단(400)의 취출가이드(410)의 상호 위치를 맞추기 위한 용도의 것이다.
우선, 본 발명에 따른 하부 외곽 금형(200)은 상기 원재료(A)를 가압하는 상금형(100)의 하부측에 배치되며, 상부측 가장자리에는 상기 상금형(100)의 가압 단턱(105)과 대응하는 수용 단턱(205)을 구비하고 전술한 바와 같이 측판(12, 12')과 보조 측판(14, 14')으로 이루어진 상기 스커트 반제품(10)의 외측면(13)에 대응하는 형상의 내측면(201)을 구비한 것이다.
구체적으로는, 상기 하부 외곽 금형(200)은 내주면의 상하 길이 방향으로 상호 대향하는 평판(202, 202', 상기 측판(12, 12') 대응면)을 형성하는 내측면(201)이 구비된 상하 관통의 것으로, 상기 평판(202, 202') 양단에서부터 곡선의 내측면으로 상호 연결되는 곡면(204, 204', 상기 보조 측판(14, 14') 대응면, 도 2의 B 부분 참고)과 함께 내측면(201)을 형성하게 된다.
그리고, 상기 하부 외곽 금형(200)은 하부측에 도 3과 같이 후술할 하부 코어 금형(300)의 상부면(304)이 안착되는 결합단턱(204)을 구비하여 상기 스커트 반제품(10)의 외측면(13)을 형성하는 역할을 수행하게 되는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 하부 코어 금형(300)은 상기 하부 외곽 금형(200)의 하부측에 탈착 가능하게 결합되며 상부면(304)의 중심부에서 돌부(301)가 상향 돌출되며, 평판(202, 202')과 대향하는 상기 돌부(301)의 측면에 각각 상하 길이 방 향을 따라 보강 리브홈(302, 302')을 형성한 것이다.
즉, 상기 하부 코어 금형(300)은 상기 스커트 반제품(10)의 내측면(13'), 즉 상기 보강리브(16, 16')를 포함하여 상기 측판(12, 12') 및 보조 측판(14, 14')의 내측으로 이루어진 형상에 대응하는 것으로, 투입된 원재료(A)가 상기 보강 리브홈(302, 302')에 대응되면서 상기 보강리브(16, 16')를 형성하게 된다.
여기서, 상기 하부 코어 금형(300)에는 상기 결합단턱(204)과 접촉하는 상기 상부면(304) 상의 돌부(301) 가장자리를 따라 후술할 취출수단(400)과 접촉하는 원재료(A)의 하부측 가장자리에 대응하는 가장자리 형성홈(306)을 구비하게 된다.
상기 가장자리 형성홈(306)은 상기 하부 외곽 금형(200)의 평판(202, 202')과 평행한 직선부(306') 및 상기 직선부(306') 양단을 상호 연결하는 원호 형상의 곡선부(306")로 이루어지게 된다.
상기 직선부(306')는 전술한 바와 같이 상기 하부 코어 금형(300)의 상하 길이 방향을 따라, 원호 형상으로 상호 대향을 이루는 스커트 반제품(10)의 보강리브(16, 16') 하단부에 대응하는 형상으로 형성되게 된다.
그리고, 상기 곡선부(306")는 전술한 바와 같이 상기 하부 코어 금형(300)의 상하 길이 방향을 따라, 하부측으로 볼록한 원호(15) 및 오목한 원호(15')로 연결되는 스커트 반제품(10)의 보조 측판(14, 14') 하단부에 대응하는 형상을 이루게 된다.
이때, 상기 하부 코어 금형(300)에는 도 3과 같이 상기 돌부(301) 상단의 중심부에서 상기 하부 코어 금형(300) 하부측으로 관통 형성된 주 취출관(305)과 함 께, 상기 곡선부(306")를 따라 일정 간격으로 이격 형성되어 상기 하부 코어 금형(300) 하부측으로 관통 형성된 복수개의 보조 취출관(307)이 더 구비되며, 상기 각 취출관(305, 307)에 후술할 취출수단(400)이 결합되는 것이다.
따라서, 상기 하부 코어 금형(300)은 상기 하부 외곽 금형(200)과 함께 상호 분리 탈착 가능한 구조로 되어 있으므로, 상기 하부 외곽 금형(200) 또는 하부 코어 금형(300) 중 노후한 부분의 부분적인 교체가 가능하게 된다.
또한, 상기 하부 코어 금형(300)은 상기 하부 외곽 금형(200)과 함께 상기 상금형(100)에 의한 가압시 상금형(100) 하부측의 원재료(A)가 투입되어 스커트 반제품(10)으로 성형되는 상기 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300)이 형성하는 공간의 잔여 에어가 상기 각 취출관(305, 307)을 통하여 원활하게 배출되도록 하는 기술적 수단이라 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 취출수단(400)은 상기 하부 코어 금형(300)의 중심부 및 상기 상부면(304) 상의 돌부(301) 가장 자리에서 상기 하부 외곽 금형(200) 및 하부 코어 금형(300) 사이에 투입되어 스커트 반제품(10)으로 성형된 원재료(A)를 상향 가압하여 분리 배출하는 역할을 수행하는 것으로, 크게 취출가이드(410), 취출핀(420) 및 실린더 패드(430)로 구성된다.
상기 취출가이드(410)는 상기 하부 코어 금형(300) 하부측에 배치되어 상기 주 취출관(305)에 대응하여 관통 형성되는 주 취출공(415)과, 상기 곡선부(306")를 따라 상기 보조 취출관(307)에 대응하여 관통 형성되는 보조 취출공(417)을 각각 구비하고, 하부측에 도 3과 같이 원통 형상의 이동 공간(412)을 구비한 것이다.
여기서, 상기 취출가이드(410)는 후술할 취출핀(420)들이 상하 길이 방향으로 왕복 승강시에 요동을 방지하고, 또한 상기 상금형(100)으로 가압시에 잔여 에어를 상기 각 취출공(415, 417)을 통하여 배출하는 통로의 역할 또한 수행하기 위한 것이다.
상기 취출핀(420)은 상기 주 취출공(415)과 주 취출관(305) 및 보조 취출공(417)과 보조 취출관(307)을 통해 각각 왕복 승강 가능하게 결합하여 탄성 지지되는 복수개의 것으로, 크게 주 취출핀(422) 및 보조 취출핀(424)으로 이루어지게 된다.
상기 주 취출핀(422)은 도 3과 같이 상기 주 취출관(305)의 형성 방향을 따라 상기 주 취출관(305) 상단부 및 상기 취출가이드(410) 하부측까지 연장 형성된 원통 형상의 몸체(421)와, 상기 몸체(421) 상부측에 구비되어 상기 몸체(421)에 결합되는 주 스프링(610)의 상단부를 상부측에서 멈춤 지지하는 걸림머리(421')로 이루어진 것이다.
상기 주 취출핀(422)은 통상 1200 내지 1250℃로 가열 가압된 원재료(A)가 성형된 후에 온도가 저하하면서 수축으로 인하여 상기 외곽 금형(200) 및 하부 코어 금형(300) 사이에 소착(塑着)된 스커트 반제품(10)을 취출시키는 역할을 하게 된다.
여기서, 상기 주 스프링(610)은 상기 스커트 반제품(10)을 취출후에 상기 주 취출핀(422)이 복귀할 수 있도록 강제 복원시키는 역할을 하는 것이다.
상기 보조 취출핀(424)은 도 3과 같이 상기 보조 취출관(307) 상단부 및 상 기 취출 가이드(410) 하부측까지 연장 형성되고 상기 실린더 패드(430)와 접촉하는 접촉발(423')을 하단부에 구비한 원통 형상의 보조 몸체(423)와, 상기 보조 몸체(423) 하부측에 구비되어 상기 보조 몸체(423)에 결합되는 보조 스프링(620)의 하단부를 하부측에서 받침 지지하며 상기 이동 공간(412) 내에서 왕복 승강하는 받침기둥(425)으로 이루어진 것이다.
그리고, 상기 보조 스프링(620)은 가열 가압된 원재료(A)에 전도된 열에 의하여 상기 원재료(A)와 고착된 상기 보조 취출핀(424)을 강제 복원시키는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 취출핀(420)은 상기 직선부(306')의 형성 방향을 따라 도 3과 같이 상기 하부 코어 금형(300)의 하부측을 향하여 관통 형성된 측방 보조 취출슬릿(308, 308')과, 상기 취출가이드(410) 상부면의 상기 측방 보조 취출슬릿(308, 308', 도 2의 C 부분 참고)에 대응하는 측방 보조 취출구(418, 418')를 통해 왕복 승강 가능하게 결합되는 측방 보조 취출핀(426)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 측방 보조 취출핀(426)의 상단부의 형상은 장방형으로 형성됨으로써, 상기 스커트 반제품(10)의 하단부 중 상대적으로 두께가 두꺼운 보강리브(16, 16') 형성 부분에 접촉하여 상기 보조 취출핀(424)의 상단부보다 상대적으로 넓은 면적에 걸쳐 작은 힘으로도 상기 스커트 반제품(10)을 용이하게 취출하도록 하기 위한 기술적 수단이라 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 취출수단(400)의 실린더 패드(430)는 상기 복수개의 취출핀(420) 하단부를 받침 지지하며 도 3과 같이 상기 이동 공간(412)을 왕복 승 강하는 원판 형상의 것으로, 상기 실린더 패드(430) 하부측에서 왕복 승강하는 유체 실린더 로드(500)에 연동하여 상기 스커트 반제품(10)을 분리하게 된다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 열간 단조에 의한 피스톤 스커트의 피니셔 공정용 금형 장치를 사용하여 원재료(A)를 스커트 반제품(10)으로 성형하는 과정을 도 4를 포함하여 설명하고자 하며, 각 구성요소의 도면 부호는 도 1 내지 도 3을 참고로 하면 될 것이다.
우선, 작업자는 부정형 상태의 가열된 재료를 업셋 공정에 의한 가압을 통하여 도 4(a)와 같은 형상으로 성형하고, 이후 도 4(a)와 같은 형상의 재료를 블로커 공정에 의한 가압을 통하여 도 4(b)와 같이 피스톤 스커트를 제작하기 위한 원재료(A)를 성형하게 된다.
최초로, 작업자는 상금형(100) 하부측의 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300)이 형성하는 공간 내에 도 4(b)에 도시된 바와 같은 상기 원재료(A)를 배치하고 상기 상금형(100) 상부측과 취출수단(400) 하부측에 각각 장착된 프레스기(미도시)로써 가압하여 도 4(c)와 같은 형상의 스커트 반제품(10)을 성형하게 된다.
여기서, 상기 원재료(A)는 가압되어 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300)이 형성하는 공간의 잔여 에어를 밀어내면서 채워지게 되고, 잔여 에어는 상기 하부 코어 금형(300)의 주 취출관(305), 보조 취출관(307) 및 측방 보조 취출슬릿(308, 308')을 거쳐 취출가이드(410)의 주 취출공(415), 보조 취출공(417) 및 측방 보조 취출구(418, 418')를 통하여 배출되게 된다.
이후, 주 취출핀(422), 보조 취출핀(424) 및 측방 보조 취출핀(426)이 상기 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300) 사이에 소착된 스커트 반제품(10)을 상향 가압하면서 상기 하부 외곽 금형(200)과 하부 코어 금형(300)으로부터 분리하게 된다.
최종적으로, 작업자는 상기 스커트 반제품(10)의 상부측 가장자리를 따라 밀려 나온 여분부(19)를 트리밍 가공하여 도 4(d)와 같은 반제품을 형성한 후, 보강리브(16, 16')에 구멍뚫기 가공을 실시함으로써 도 4(e)와 같은 피스톤의 스커트를 완성하게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 금형의 교체 및 유지 관리가 편리하며 공정 완료 후 스커트 반제품을 분리하기 용이함은 물론, 원재료의 불필요한 낭비없이 작은 가압력으로도 우수한 품질의 스커트 반제품을 획득 가능한 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용이 가능함은 물론일 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치에 의하여 제조되는 피스톤 스커트 반제품의 전체적인 구성을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도
도 3은 본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치로 제조된 스커트 반제품을 포함한 각 공정별 원재료의 상태를 나타낸 사시도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10...스커트 반제품 12, 12'...측판
14, 14'...보조 측판 100...상금형
200...하부 외곽 금형 300...하부 코어 금형
400...취출수단 410...취출가이드
420...취출핀 430...실린더 패드

Claims (7)

  1. 가열된 원재료(A)를 업셋(upset) 및 블로커(blocker) 공정을 거쳐 피니셔(finisher) 공정에서 가압하여 피스톤의 스커트 반제품(10)으로 제조하는 금형 장치에 있어서,
    상기 원재료(A)를 가압하는 상금형(100)의 하부측에 배치되며, 내주면의 상하 길이 방향으로 상호 대향하는 평판(202, 202') 및 결합단턱(204, 204')을 형성하는 내측면(201)이 구비된 상하 관통의 하부 외곽 금형(200);
    상기 하부 외곽 금형(200) 하부측의 결합단턱(204, 204')에 안착되어 탈착 가능하게 결합되는 상부면(304)의 중심부에서 상향 돌출되어 상기 평판(202, 202')과 대향하는 면에 각각 상하 길이 방향을 따라 보강 리브홈(302, 302')을 형성한 돌부(301)와, 상기 돌부(301)의 하부측 가장자리를 따라 상기 평판(202, 202')과 평행한 직선부(306') 및 상기 직선부(306') 양단을 상호 연결하는 원호 형상의 곡선부(306")를 이루는 가장자리 형성홈(306)을 구비한 하부 코어 금형(300); 및
    상기 하부 코어 금형(300)의 중심부 및 상기 상부면(304) 상의 돌부(301) 가장 자리에서 상기 하부 외곽 금형(200) 및 하부 코어 금형(300) 사이의 원재료(A)를 상향 가압하여 분리 배출하는 취출수단(400);을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 코어 금형(300)에는,
    상기 돌부(301) 상단의 중심부에서 상기 하부 코어 금형(300) 하부측으로 관통 형성된 주 취출관(305); 및
    상기 곡선부(306")를 따라 일정 간격으로 이격 형성되어 상기 하부 코어 금형(300) 하부측으로 관통 형성된 복수개의 보조 취출관(307);이 더 구비되며,
    상기 각 취출관(305, 307)에 상기 취출수단(400)이 결합되는 것을 특징으로 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 취출수단(400)은,
    상기 하부 코어 금형(300) 하부측에 배치되어 상기 주 취출관(305)에 대응하여 관통 형성되는 주 취출공(415)과, 상기 곡선부(306")를 따라 상기 보조 취출관(307)에 대응하여 관통 형성되는 보조 취출공(417)을 각각 구비하고, 하부측에 원통 형상의 이동 공간(412)을 구비한 취출가이드(410);
    상기 주 취출공(415)과 주 취출관(305) 및 보조 취출공(417)과 보조 취출관(307)을 통해 각각 왕복 승강 가능하게 결합하여 탄성 지지되는 복수개의 취출핀(420); 및
    상기 복수개의 취출핀(420) 하단부를 받침 지지하며 상기 이동 공간(412)을 왕복 승강하는 원판 형상의 실린더 패드(430);로 이루어지며,
    상기 실린더 패드(430)는 상기 실린더 패드(430) 하부측에서 왕복 승강하는 유체 실린더 로드(500)에 연동하여 상기 스커트 반제품(10)을 분리하는 것을 특징으로 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 취출핀(420)은,
    상기 주 취출관(305)의 형성 방향을 따라 상기 주 취출관(305) 상단부 및 상기 취출가이드(410) 하부측까지 연장 형성된 원통 형상의 몸체(421)와, 상기 몸체(421) 상부측에 구비되어 상기 몸체(421)에 결합되는 주 스프링(610)의 상단부를 상부측에서 멈춤 지지하는 걸림머리(421')로 이루어진 주 취출핀(422);
    상기 가장자리 형성홈(306)의 직선부(306')를 제외한 곡선부(306")에 구비된 보조 취출관(307)의 형성 방향을 따라 상기 보조 취출관(307) 상단부 및 상기 취출 가이드(410) 하부측까지 연장 형성되고 상기 실린더 패드(430)와 접촉하는 접촉발(423')을 하단부에 구비한 원통 형상의 보조 몸체(423)와, 상기 보조 몸체(423) 하부측에 구비되어 상기 보조 몸체(423)에 결합되는 보조 스프링(620)의 하단부를 하부측에서 받침 지지하며 상기 이동 공간(412) 내에서 왕복 승강하는 받침기둥(425)으로 이루어진 보조 취출핀(424);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 취출핀(420)은,
    상기 하부 코어 금형(300)의 보강 리브홈(302, 302') 하단부와 연접하는 상기 직선부(306')의 형성 방향을 따라 상기 하부 코어 금형(300)의 하부측을 향하여 관통 형성된 측방 보조 취출슬릿(308, 308')과, 상기 취출가이드(410) 상부면의 상기 측방 보조 취출슬릿(308, 308')에 대응하는 측방 보조 취출구(418, 418')를 통해 왕복 승강 가능하게 결합되는 측방 보조 취출핀(426)이 더 구비되는 것을 특징 으로 하는 열간 단조의 피니셔 공정에 의한 피스톤 스커트 반제품의 제조용 금형 장치.
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