KR100873377B1 - 볼트 헤드의 제조 방법 및 이를 위한 볼트 헤드 단조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 헤드의 제조 방법, 이에 의해 제조된 볼트 헤드 및 이를 제조하기 위한 볼트 헤드 단조 장치에 관한 것으로, 볼트 헤드를 6각형으로 형성할 때에 대각거리 치수 규격을 만족하면서 단위 시간 당 제작 속도를 증가시키기 위하여, 볼트 헤드를 제조하는 방법은, 2D-2B 냉간 단조 설비를 사용하여 6각의 볼트 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 볼트 헤드의 종단면은 꼭지점 부분이 라운딩 된 사다리꼴 형상을 갖도록 하고, 횡단면은 꼭지점 부분이 라운딩 된 육각 형상을 갖도록 형성하는 1차 단조와; 볼트 헤드의 종단면은 사각형 형상을 갖도록 하고, 횡단면은 육각 형상을 갖도록 형성하는 2차 단조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

볼트 헤드, 냉간 단조, 단조용 펀치, 내구성

Description

볼트 헤드의 제조 방법 및 이를 위한 볼트 헤드 단조 장치{A method for manufacturing bolt and a forging apparatus therefor}

도1은 제1종래 기술에 따른 2D-3B 냉간 단조 설비에서의 각 단조 단계에서 형성된 볼트의 측면도이다.

도2는 제1종래 기술에 따른 2D-3B 냉간 단조 설비의 요부 단면도이다.

도3은 제2종래 기술에 따른 2D-2B 냉간 단조 설비에서의 각 단조 단계에서 형성된 볼트의 측면도이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 2D-2B 냉간 단조 설비의 요부 단면도이다.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 단조용 펀치의 요부 단면도이다.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 볼트 헤드의 제조 방법에서의 각 단조 단계에서 형성된 볼트의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 볼트 20,30,40,80,90: 볼트 몸체

22,32,42,82,92: 볼트 헤드 50: 2D-3B 냉간 단조 설비

60: 이동부 62: 제1펀치

64: 제2펀치 66: 제3펀치

70: 고정부 72: 제1다이스

74: 제2다이스 100: 볼트

110,120: 볼트 몸체 112,122: 볼트 헤드

150: 2D-2B 냉간 단조 설비

152: 이동부 160: 제1펀치

162: 상부 라운딩부 164: 측면 직선부

166: 측면 라운딩부 170: 제2펀치

180: 고정부 182: 제1다이스

184: 제2다이스

본 발명은 볼트 헤드의 제조 방법, 이에 의해 제조된 볼트 헤드 및 이를 제조하기 위한 볼트 헤드 단조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트 헤드를 6각형으로 형성할 때에 대각거리 치수 규격을 만족하면서 단위시간 당 제작 속도를 증가시키기 위한 방법, 장치 및 이에 의해 제조된 볼트 헤드에 관한 것이다.

볼트는 둘 이상의 소재를 견고하게 체결시키기 위해 사용되며, 육각 형상의 볼트 헤드와 봉체로 된 나사부로 구성된다.

이와 같은 볼트의 제조는 선형 와이어의 재료를 소정 길이로 절단한 뒤, 냉간 단조 설비에서 볼트 헤드를 형성한 후, 전조기에서 봉체에 나사산을 형성하여 완성된다.

이와 같은 공정 중에서, 볼트 헤드를 형성하는 냉간 단조 설비는 소위 '2D-3B 헤더(2 Die 3 Blow header)'에 의해 이루어진다.

이하에서 첨부된 도면 도1과 도2를 참조로 2D-3B 냉간 단조 설비에 의한 볼트 헤드의 형성을 설명한다.

도1은 제1종래 기술에 따른 2D-3B 냉간 단조 설비에서의 각 단조 단계에서 형성된 볼트의 측면도이고, 도2는 제1종래 기술에 따른 2D-3B 냉간 단조 설비의 요부 단면도이다.

2D-3B 냉간 단조 설비(50)는 축부에 비해 헤드 형상이 큰 제품을 2차 가공하지 않고 생산하기 위해 만들어진 것이다. 이와 같은 2D-3B 냉간 단조 설비(50)는 이동부(60)에 3개의 펀치(62,64,66)가 결합되고, 고정부(70)에 2개의 다이스(72,74)가 결합되어 있다.

다이스(72,74)가 2개 있어 가공 위치가 2곳이 되며, 펀치(62,64,66)가 3개 있어 3번 성형이 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖는 2D-3B 냉간 단조 설비(50)에서 볼트 헤드를 형성하는 공정을 설명하면, 제1단계로, 절단된 선형 와이어를 제1다이스(72)와 제2다이스(74)에 위치시킨다.

제2단계로, 이동부(60)의 이동에 의해 제1펀치(62)가 제2다이스(74) 상부로 이동된 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제1펀치(62)가 제2다이스(74)에 위치된 선형 와이어를 단조한다. 이에 의해 도1에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(20)의 상부에 볼 트 헤드(22)가 형성된다.

제3단계로, 이동부(60)의 이동에 의해 제1펀치(62)가 제1다이스(72) 상부로 이동된 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제1펀치(62)가 제1다이스(72)에 위치된 선형 와이어를 단조하여, 도1에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(20)의 상부에 볼트 헤드(22)가 형성되는 한편, 제2펀치(64)가 제2다이스(74)에 위치된 볼트 몸체(20)를 단조하여, 도1에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(30)의 상부에 볼트 헤드(32)가 형성된다.

제4단계로, 이동부(60)의 이동에 의해 제2펀치(64)가 제1다이스(72) 상부로 이동된 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제2펀치(64)가 제1다이스(72)에 위치된 볼트 몸체(20)를 단조하여, 도1에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(30)의 상부에 볼트 헤드(32)가 형성된다. 한편, 제3펀치(66)는 제2다이스(74)에 위치된 볼트 몸체(30)를 단조하여, 도1에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(40)의 상부에 볼트 헤드(42)가 형성된다.

제5단계로, 이동부(60)의 이동에 의해 제3펀치(66)가 제1다이스(72) 상부로 이동된 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제3펀치(66)가 제1다이스(72)에 위치된 볼트 몸체(30)를 단조하여, 도1에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(40)의 상부에 볼트 헤드(42)가 형성된다.

제6단계에서는, 도1에 도시된 볼트 헤드(42) 형상을 갖는 볼트 몸체(40)들이 고정부(70)에서 배출된다.

이와 같은 2D-3B 냉간 단조 설비(50)는 크랭크의 1회전시에 3공정이 수행되 기 때문에 크랭크 회전 속도를 빠르게 할 수 없어 제작 속도가 느린 단점이 있다.

이와 같은 느린 제작 속도를 극복하기 위하여 2D-2B 냉간 단조 설비를 사용한 볼트 제작 방법이 제안되었다.

도3은 제2종래 기술에 따른 2D-2B 냉간 단조 설비에서의 각 단조 단계에서 형성된 볼트의 측면도이다.

도3에 도시된 바와 같이, 2D-2B 냉간 단조 설비에서 볼트를 제조하는 경우는, 먼저 절단된 와이어를 1차 단조하여 도3의 볼트 몸체(80)에 꽃 봉우리 형상의 볼트 헤드(82)를 형성한다.

이후, 이 볼트 몸체(80)를 사용하여 2차 단조하여 완성된 볼트 헤드(92)를 형성한다.

이와 같은 제조 방법에 따르면, 2D-3B 냉간 단조 설비에 따른 볼트 헤드의 형성 속도보다 최대 50%의 속도 향상이 이루어질 수 있다(2D-3B 냉간 단조 설비: 70rpm, 2D-2B 냉간 단조 설비: 105rpm).

그러나, 이와 같은 제2종래 기술에 따른 볼트 헤드의 제조 방법은, 1차 단조에 의해 형성된 볼트 헤드(82)가 대각거리 치수 규격을 만족하지 못하기 때문에, 대각거리 치수 규격을 만족시키기 위하여 2차 단조시에 금형에 포함된 펀치에 큰 압력이 인가되어 금형의 수명이 줄어들어 유지 비용이 증가하는 문제가 상존한다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것 으로, 2D-2B 냉간 단조 설비를 사용하여 볼트 헤드를 단조함으로써, 2D-3B 냉간 단조 설비에 의한 제조 방법보다 제작 속도가 빠른 제조 방법, 제조 장치 및 이에 의해 제조된 볼트 헤드의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 대각 치수 규격을 만족하면서도 2차 단조에 사용되는 금형의 수명을 연장할 수 있는 제조 방법, 제조 장치 및 이에 의해 제조된 볼트 헤드를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 볼트 헤드 단조 장치는, 볼트 헤드의 예비 성형을 하기 위한 1차 단조를 수행하는 제1펀치와, 볼트 헤드의 최종 성형을 하기 위한 2차 단조를 수행하는 제2펀치가 구비되어 좌우 및 상하 방향으로 이동하는 이동부와, 상기 이동부의 하부에 설치되어 볼트가 고정되는 제1다이스 및 제2다이스가 구비된 고정부로 구성되며, 상기 제1펀치에서 볼트 헤드를 단조하는 단조용 내부 공간의 종단면 형상은 상단부 직경이 하단부 직경보다 큰 라운딩 된 사다리꼴 형상을 갖으며, 횡단면 형상은 꼭지점 부분이 라운딩 된 육각형 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 전술된 목적을 달성하기 위한 볼트 헤드의 제조 방법은 상기 제1펀치가 상기 제2다이스의 상부에 위치하도록 상기 이동부를 이동시킨 후에, 상기 이동부를 하강시켜 상기 제1펀치로 상기 제2다이스에 고정된 볼트의 헤드를 예비 성형하는 제1공정과, 상기 제1공정 후에 상기 제1펀치가 상기 제1다이스의 상부에 위치하도록 함과 동시에 상기 제2펀치가 상기 제2다이스의 상부에 위치하도록 상기 이동부를 이동시킨 후에, 상기 이동부를 하강시켜 상기 제2펀치로 상기 제2다이스에 고정된 볼트의 헤드를 완전 성형함과 동시에 상기 제1펀치로 상기 제1다이스에 고정된 볼트의 헤드를 예비 성형하는 제2공정과, 상기 제2공정 후에 상기 제2펀치가 상기 제1다이스의 상부에 위치하도록 상기 이동부를 이동시킨 후에, 상기 이동부를 하강시켜 상기 제2펀치로 상기 제1다이스에 고정된 볼트의 헤드를 완전 성형하는 제3공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 기술된다.

삭제

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

(실시예)

먼저 첨부된 도면 도4와 도5를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 2D-2B 냉간 단조 설비의 구성을 설명한다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 2D-2B 냉간 단조 설비의 요부 단면도이고, 도5는 본 발명의 실시예에 따른 단조용 펀치의 요부 단면도이다.

도4에 도시된 바와 같이 2D-2B 냉간 단조 설비(150)는 2개의 펀치(160,170)를 갖는 이동부(152)와 2개의 다이스(182,184)를 갖는 고정부(180)로 구성된다.

이 중, 제1펀치(162)는 볼트 헤드를 단조하는 단조용 내부 공간의 종단면은 꼭지점 부분이 라운딩된 상부 라운딩부(162)를 갖는 사다리꼴 형상을 갖고, 횡단면은 측면 직선부(164)와 측면 라운딩부(166)를 갖는, 꼭지점 부분이 라운딩 된 육각 형상을 갖도록 형성된다.

제2펀치(170)는 일반적인 볼트 헤드를 단조하는 제2펀치와 동일한 구조를 갖는다.

이와 같이 구성된 2D-2B 냉간 단조 설비(150)에 의한 볼트 헤드의 제조 순서를 첨부된 도면 도6을 참조하여 설명한다.

도6은 본 발명의 실시예에 따른 볼트 헤드의 제조 방법에서의 각 단조 단계에서 형성된 볼트의 측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 볼트 헤드의 제조방법은, 제1단계로, 이동부(152)를 이동시켜 제1펀치(160)가 제2다이스(184) 상부로 이동된 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제1펀치(160)가 제2다이스(184)에 위치된 절단된 와이어(5)를 단조한다. 이에 의해 도6에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(110)의 상부에 볼트 헤드(112)가 형성된다.

여기서, 제1펀치(160)의 횡단면이 도5에 도시된 바와 같이 꼭지점 부분이 라운딩된 육각 형상으로 형성되어 있기 때문에, 볼트 헤드(112)의 횡단면은 꼭지점 부분이 라운딩 되고, 육각 평면(113)을 갖게 된다. 또한, 볼트 헤드(112)의 종단면은 꼭지점 부분이 라운딩 된 사다리꼴 형상을 갖게 되는데, 사다리꼴 형상의 상부인 볼트 헤드(112)의 상단부 직경이 사다리꼴 형상의 하부인 볼트 헤드(112)의 하단부 직경 보다 큰 형상을 갖는다. 여기서 사다리꼴 형상의 상하단부의 직경 차이는 제1펀치(160)가 하강하여 소재의 종단면을 사디리꼴을 형성한 후 펀치가 상승하는 과정에서 펀치의 하단부가 소재의 상단부에 걸리어 간섭이 되더라도 자체 탄성에 의해 원활하게 빠질 수 있도록 크지 않도록 형성하는 것이 바람직하다. 보다 상세하게 제1펀치의 상단부 직경이 13.8mm인 경우에 하단부 직경이 대략 13.4~13.7mm 정도로 완만한 기울기를 갖는 것이 바람직하다.

제2단계로, 이동부(152)가 이동되어 제1펀치(160)를 제1다이스(182) 상부로 이동시킨 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제1펀치(160)가 제1다이스(182)에 위치된 절단된 와이어(5)를 단조하고, 제2펀치(170)는 제2다이스(184)에 위치된 볼트 몸체(110)를 단조한다. 이에 의해 제1다이스(182)에 위치된 절단된 와이어(5)는 도6에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(110)의 상부에 볼트 헤드(112)가 형성된다. 또한 제2다이스(184)에 위치된 볼트 몸체(110)는 도6에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(120)의 상부에 완성된 형태의 볼트 헤드(122)를 갖는다.

제3단계로, 이동부(152)가 이동되어 제2펀치(170)를 제1다이스(182) 상부로 이동시킨 후, 펀치들이 하강한다. 이때 제2펀치(170)가 제1다이스(182)에 위치된 볼트 몸체(110)를 단조한다. 이에 의해 제1다이스(182)에 위치된 볼트 몸체(110)는 도6에 도시된 바와 같이 볼트 몸체(120)의 상부에 완성된 형태의 볼트 헤드(122)를 갖는다.

마지막 제4단계에서는, 도6에 도시된 볼트 헤드(122) 형상을 갖는 볼트 몸체(120)들이 고정부(180)에서 배출된다.

이상의 단계를 거쳐, 절단된 와이어(5)는 두번의 단조 공정에 의해 완성된 형태의 볼트 헤드(122)를 갖는 볼트가 된다.

이러한 방식에 의해, 본 발명에 따른 볼트 헤드의 제조방법은 두번의 단조 공정에 의해 완성된 형태의 볼트 헤드를 갖는 볼트를 제조할 수 있어 제조 속도가 빠르며, 완성된 볼트 헤드로 단조하는 펀치에 가해지는 압력 부담을 감소시킬 수 있어 금형의 수명을 향상시킬 수 있다.

이상으로, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 기술하였다. 그러나, 본 발명은 전술된 실시예에만 특별히 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 당업자에 의해, 첨부된 청구범위의 정신과 사상 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함에 유의해야 한다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 1차 단조 공정에서 볼트 헤드가 대각거리 치수를 만족하기 쉽도록 꼭지점이 둥근 육각형 형상으로 형성됨으로써, 완성된 볼트 헤드로 단조하는 펀치에 가해지는 압력 부담을 감소시킬 수 있어 금형의 수명을 향상시킬 수 있는 볼트 헤드의 제조 방법, 제조 장치 및 이에 의해 제조된 볼트 헤드를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 두 번의 단조 공정에 의해 완성된 형태의 볼트 헤드를 갖는 볼트를 제조할 수 있어 제작 속도가 빠른 볼트 헤드의 제조 방법, 제조 장치 및 이에 의해 제조된 볼트 헤드를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 6각 볼트 헤드를 제조하는 볼트 헤드 단조 장치에 있어서,

   상기 볼트 헤드 단조 장치는 볼트 헤드의 예비 성형을 하기 위한 1차 단조를 수행하는 제1펀치와, 볼트 헤드의 최종 성형을 하기 위한 2차 단조를 수행하는 제2펀치가 구비되어 좌우 및 상하 방향으로 이동하는 이동부와, 상기 이동부의 하부에 설치되어 볼트가 고정되는 제1다이스 및 제2다이스가 구비된 고정부로 구성되며,

   상기 제1펀치에서 볼트 헤드를 단조하는 단조용 내부 공간의 종단면 형상은 상부 꼭지점 부분이 라운딩된 상부 라운딩부를 갖는 사다리꼴 형상을 갖으며, 횡단면 형상은 측면 직선부와 측면 라운딩부로 이루어져 꼭지점 부분이 라운딩 된 육각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 볼트 헤드 단조 장치.
2. 제1항의 볼트 헤드 단조 장치를 이용하여 6각 볼트 헤드를 제조하는 방법은

   상기 제1펀치가 상기 제2다이스의 상부에 위치하도록 상기 이동부를 이동시킨 후에, 상기 이동부를 하강시켜 상기 제1펀치로 상기 제2다이스에 고정된 볼트의 헤드를 예비 성형하는 제1공정과,

   상기 제1공정 후에 상기 제1펀치가 상기 제1다이스의 상부에 위치하도록 함과 동시에 상기 제2펀치가 상기 제2다이스의 상부에 위치하도록 상기 이동부를 이동시킨 후에, 상기 이동부를 하강시켜 상기 제2펀치로 상기 제2다이스에 고정된 볼트의 헤드를 완전 성형함과 동시에 상기 제1펀치로 상기 제1다이스에 고정된 볼트의 헤드를 예비 성형하는 제2공정을 포함하는 볼트 헤드의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2공정 후에 상기 제2펀치가 상기 제1다이스의 상부에 위치하도록 상기 이동부를 이동시킨 후에, 상기 이동부를 하강시켜 상기 제2펀치로 상기 제1다이스에 고정된 볼트의 헤드를 완전 성형하는 제3공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 헤드의 제조 방법.
4. 삭제

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