KR101247798B1 - Apparatus for manufacturing yoke used steering shaft system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한 번의 단조가공을 통해 알루미늄소재의 요크를 제조하여 제품의 단가를 절감하고, 생산효율을 높이며, 경량과 고강도의 제품을 생산할 수 있도록 한 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치에 관한 것이다.
이를 위해, 자동차의 스티어링 샤프트에 사용되는 요크를 제조할 수 있도록 압출홈이 형성된 다이 내부에 단조소재를 투입하여 펀치로 압출 가공하는 장치에 있어서, 펀치 상단에 설치한 클램프와; 상기 펀치에 끼워 상기 클램프 하단에 탄력 상태로 설치한 스프링유닛과; 상기 펀치에 슬라이딩 가능하게 끼워 상기 스프링유닛 하단에 설치하되, 상기 다이 내부의 후방압출되는 단조소재 일부분을 가압하는 펀치가이드와; 상기 클램프와, 스프링유닛과, 펀치가이드 외측에 커버 설치하되, 이탈방지수단에 의해 상기 펀치가이드의 이탈을 방지하는 펀치하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 다이 내부의 단조소재를 한 번의 가압작용에 의해 전후방압출하여 알루미늄소재의 요크를 제조하므로, 공정수를 간소화시켜 제품의 생산원가를 절감하고, 제품 생산성을 향상시키며, 요크를 경량으로 생산 가능하면서도 제품의 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a yoke manufacturing apparatus for an automobile steering shaft for manufacturing a yoke of an aluminum material through a single forging process, thereby reducing the unit cost of the product, increasing the production efficiency, and producing a light weight and high strength product.
To this end, the apparatus for inserting the forging material into the die formed in the extrusion groove to produce a yoke used in the steering shaft of the vehicle by extrusion punching, comprising: a clamp installed at the top of the punch; A spring unit inserted into the punch and installed in an elastic state at the lower end of the clamp; A punch guide slidably fitted to the punch and installed at a lower end of the spring unit to press a portion of the forged material to be extruded backward in the die; The clamp, the spring unit, and the cover is installed outside the punch guide, characterized in that it comprises a punch housing for preventing the separation of the punch guide by the separation preventing means.
According to the above configuration, the forging material inside the die is extruded back and forth by one press action to manufacture the yoke of the aluminum material, thereby simplifying the number of processes, reducing the production cost of the product, improving the product productivity, and improving the yoke. It is possible to produce at light weight, but also to improve the strength of the product.
Description
본 발명은 스티어링 샤프트용 요크 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 번의 단조가공을 통해 알루미늄소재의 요크를 제조하여 제품의 단가를 절감하고, 생산효율을 높이며, 경량이면서 고강도의 제품을 생산할 수 있도록 한 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a yoke manufacturing apparatus for a steering shaft, and more particularly, to manufacture a yoke of aluminum material through a single forging process, to reduce the unit cost of the product, increase the production efficiency, and to produce a product of light weight and high strength. And a yoke manufacturing apparatus for a vehicle steering shaft.
소성가공 특히 단조가공은 소재의 손실을 최소화하면서 원하는 형상의 제품을 성형하는 가공방법으로, 자동차, 선박, 항공기 산업의 기초 핵심부품을 대량생산 할 수 있어, 그 적용범위가 점차 확대되어 가고 있다.Plastic processing, in particular forging, is a processing method for forming products of desired shape while minimizing the loss of materials, and it is possible to mass-produce basic core parts of the automobile, ship, and aircraft industries, and the scope of application thereof is gradually expanding.
특히, 소성가공산업은 제품 품질의 고급화가 가능하고, 다른 제조공정으로 대체 곤란한 고기능, 고품질 부품의 생산방식에 최적의 공정으로써, 최근 기존 공정의 고도화 및 복합화 가공기술, 신기술분야와의 융합에 따른 제품의 고기능화, 고부가가치화의 추세에 따라 기술개발 및 실용화가 급속히 확산되고 있는 실정에 있다.In particular, the plastic processing industry is an optimal process for producing high-quality, high-quality parts that can be upgraded in product quality and difficult to substitute for other manufacturing processes. Recently, existing processes have been advanced and combined with processing technology and new technologies. Technology development and practical use are rapidly spreading in accordance with the trend of high-function and high value-added products.
이와 같은, 단조가공은 제조공법과 제조설비 및 성형온도 등에 따라 열간단조, 온간단조, 냉간단조 등으로 구분할 수 있다.Such forging may be classified into hot forging, warm forging, cold forging, etc. according to the manufacturing method, manufacturing equipment, and molding temperature.
이 중 열간단조는 소재를 재결정온도 이상의 온도에서 성형하는 방식으로 금속유동성 향상과 작은 힘으로 큰 변형을 주어 조형을 쉽게 할 수 있는 장점으로 인해 큰 변형량을 요구하는 경우에 주로 적용되며, 최종 제품의 전가공 공정으로 이용되거나 대형 제품의 생산에 주로 많이 사용되고 있다.Among them, hot forging is mainly applied when a large deformation amount is required due to the advantages of improving metal fluidity and giving a large deformation with a small force to form easily by forming a material at a temperature above the recrystallization temperature. It is mainly used for the pre-processing or production of large products.
그러나, 열간단조는 3D 산업의 대표적인 업종으로 소재의 가열에 따른 분진과 유해가스를 유발하여 환경오염 및 소음공해를 일으키고, 과다한 스크랩(scrap) 생성 등으로 인해 재료 이용률이 저감되는 등 여러 가지 문제점을 안고 있어, 보다 환경 친화적이고, 비용이 절감되며, 제품의 고부가가치를 창출할 수 있는 냉간단조 공정으로 대체되고 있는 실정에 있다.However, hot forging is a typical industry in the 3D industry, which causes dust and harmful gases due to the heating of the material, causing environmental pollution and noise pollution, and reducing the utilization rate of the material due to excessive scrap generation. It is being replaced by a cold forging process that is more environmentally friendly, lowers costs, and creates high added value of the product.
냉간단조는 정형(Net Shape)성형이 가능하여 치수 정밀도가 높고, 재료 이용률의 대폭적 향상을 도모하며, 후절삭 가공의 배제 및 절감을 이룩하여 자원 및 에너지 절감을 실현시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 소재 가열에 따른 환경 유해적 요소 발생을 억제할 수 있고, 환경 친화적인 공정으로 자동차 부품의 경우 고정밀도 부품의 생산이 가능한 장점이 있어, 다품종 소량 생산이 주를 이루고 있다.Cold forging has the advantage of being able to perform Net Shape molding, which has high dimensional accuracy, greatly improves material utilization rate, and eliminates and reduces post-cutting processing to realize resource and energy saving. In addition, since it is possible to suppress the occurrence of environmentally harmful elements due to heating of materials, and it is possible to produce high-precision parts in the case of automobile parts in an environmentally friendly process, production of various kinds of small quantities is mainly made.
한편, 자동차 전동조향시스템(MDPS)의 주요 부품 중 칼럼 및 인텀샤프트 등은 길이가 길고 복잡하며 정밀도가 높아 성형이 매우 곤란하나, 사고시 인명의 안전과 직결되는 바 제조시 정밀성과 강성이 요구된다.On the other hand, among the major parts of the MDPS (motor steering system), such as the column and the intum shaft is long, complex, high precision, it is very difficult to form, but it is directly connected to the safety of life in the event of an accident, requires precision and rigidity in manufacturing.
이에, 상기한 조향칼럼의 주요 부품 가운데 하나인 토션 조인트 요크에 대해 살펴보면 먼저 요크는 열연 강판을 밴딩한 후 용접하여 제조하고, 상기 요크의 회전력을 샤프트에 전달하도록 내부의 형상이 사각으로 형성된 링을 요크 내부에 결합한다. 이때, 상기 요크를 밴딩하면, 정확한 진원도가 나오지 않으므로, 샤프트와 요크 사이의 공간에 레진을 채워 면압을 높여줌으로써 샤프트와 요크가 헛돌지 않도록 구성한다.Thus, when looking at the torsion joint yoke, one of the main components of the steering column, the yoke is first manufactured by bending and welding the hot rolled steel sheet, and a ring having a square shape formed therein to transmit the rotational force of the yoke to the shaft. Fit inside the yoke. At this time, when the yoke is bent, since the exact roundness does not come out, the resin is filled in the space between the shaft and the yoke to increase the surface pressure so that the shaft and the yoke do not turn away.
그러나, 상기한 바와 같이 요크는 판재를 밴딩하여 용접하기 때문에, 한 사이클에서 한 개의 제품만을 가공할 수 밖에 없어 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있고, 또한 요크의 비틀림 운동시 용접부가 취약하여 용접부의 결함이 발생할 소지가 큰 문제도 있다.However, as described above, since the yoke is welded by bending a sheet material, only one product can be processed in one cycle, which leads to a problem in that the productivity is greatly reduced. In addition, the weld is weak during the torsional movement of the yoke. There is also a big problem that is likely to occur.
더욱이, 상기한 용접작업과 함께 여러 번의 부품 결합작업을 통해 제품을 생산하게 됨으로써, 생산력 저하는 물론 제품의 단가가 상승하는 문제가 있고, 또한 중량의 열연 강판을 사용하여 요크를 제조하므로, 연비 불충분으로 인해 제품의 경쟁력이 떨어지는 문제도 있다.In addition, the production of the product through a number of parts joining work in addition to the above welding work, there is a problem that the production cost of the product decreases as well as the cost of the product rises, and also because the yoke is manufactured using a heavy hot-rolled steel sheet, insufficient fuel economy Due to this, there is a problem that the competitiveness of the product falls.
한편, 도 1은 상기한 문제점 중 일부를 해결하기 위해 단조가공을 통해 제조되는 스티어링 요크(Steering Yoke)를 나타낸 것으로, 그 구성을 살펴보면 조향기어측에 연결되는 유니버셜 죠인트(21)가 접속되는 요크부(22)와 축부(23) 및 조향휠(도시생략)에 접속하기 위한 세레이션부(25)로 구성되어 있다.On the other hand, Figure 1 shows a steering yoke (Steering Yoke) manufactured by forging to solve some of the above problems, look at the configuration yoke portion connected to the
이같은 구성을 위해, 머리부분인 요크부(22)를 단조 가공하고, 축부(23)는 긴 봉(bar)을 기계 가공 후 양측에 세레이션부(25)(27)를 형성하며, 축부(23)의 세레이션부(27)를 요크부(22)에 형성한 세레이션(27a)에 끼워맞춘 뒤 용접하거나, 또는 도시한 것과 같이 절개부(26)와 세레이션(27a)을 형성하여 축부(23)의 세레이션부(27)를 끼워맞춘 후 볼트(28)를 체결하여 조립하는 구조로 되어 있다.For this configuration, the
또한, 도 2는 냉간단조를 적용하여 스티어링 샤프트용 요크를 제조하는 다른 종래 기술에 대해 도시한 것으로, 다이(1) 내부에 냉간단조를 위한 소재를 투입하고, 상기 소재를 펀치(2)로 가압하여 요크를 제조하게 된다. 즉, 펀치(2)를 통해 가압하게 됨으로써 소재가 다이(1) 내측에 형성된 압출홈에 동시에 전후방압출되어 요크를 제조할 수 있게 된다.In addition, FIG. 2 illustrates another conventional technique of manufacturing a yoke for a steering shaft by applying cold forging, and inserts a material for cold forging into the
그러나, 상기한 도 1과 도 2에 도시한 종래 기술들은 요크의 단조 가공시 전방압출과 후방압출이 동시에 진행되는 공정 특성상, 후방압출이 이루어지는 다이 상부의 공동부에는 소재의 충진이 완료되는 반면, 전방압출이 이루어지는 다이 하부의 공동부에는 소재가 완벽하게 충진되지 못하는 문제점이 있었다.However, in the above-described prior art shown in FIGS. 1 and 2, the filling of the material is completed in the cavity of the upper die where the back extrusion is performed due to the process characteristics in which the front extrusion and the back extrusion are simultaneously performed during the forging of the yoke. There was a problem that the material is not completely filled in the cavity portion of the lower die in which the forward extrusion is made.
도 3과 도 4는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 다른 요크 제조기술로, 다이(10) 내부에 단조용 소재를 투입하고, 상기 소재를 도 3과 같이 전방압출용 펀치(11)로 1차 가압하여 다이(10) 내측 하부에 형성된 압출홈에 소재를 충진시킨다. 이 후, 도 4와 같이 상기 소재를 다시 후방압출용 펀치(16)로 2차 가압하여 다이(15) 내측 상부에 형성된 압출홈에 소재를 충진시키게 됨으로써, 요크를 제조할 수 있게 된다.3 and 4 is another yoke manufacturing technique for solving the problems as described above, forging a material forging into the
아울러, 도 5 내지 도 7은 본 출원인에 의해 선출원되어 공개된 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2000-0058458호의 "자동차의 조향장치용 스티어링 요크의 제조방법"에 관한 것으로, 스티어링 요크의 축부를 전방압출공정으로 형성하고, 요크부를 후방압출공정으로 형성한다.In addition, Figures 5 to 7 relates to the "manufacture method of the steering yoke for steering device of the vehicle" of the Republic of Korea Patent Publication No. 2000-0058458 published and filed by the applicant, the front extrusion of the shaft of the steering yoke It forms by a process and a yoke part is formed by a back extrusion process.
즉, 전처리 공정후의 원소재를 요크부(3)가 형성될 머리부분만을 남기고 축부(2)의 직경과 같은 압출공을 가지는 제1금형을 통하여 축부(2)를 전방압출 성형한다.That is, the
그리고, 축부(2)의 삽입을 허용하는 삽입공(12)을 가지며, 그 삽입공(12)으로부터 확개된 상태로 연장하되 요크부(3) 외표면을 밀착되게 수용할 수 있는 크기 및 형상의 요크부 성형공(13)을 구비한 제2금형(11)을 통하여 원소재의 머리부(10)를 냉간 소성 변형에 의해 상기 요크부(3)의 형상으로 가공하도록 머리부(10)의 중앙부를 펀치다이(14)로 눌러 갈라진 포크 형상으로 요크부(3)를 후방압출 성형한다.It has an
그러나, 상기한 종래의 스티어링 요크 제조방법들은 요크 제조시 요크 양 단부를 1차와 2차, 두 차례에 걸쳐 단조 가공하게 됨으로써, 공정수가 증가하고 금형이 추가되어, 이는 곧 제품의 단가 및 생산원가 상승으로 이어져 제품의 가격 경쟁력이 떨어지는 문제가 있었다.However, the above-described conventional manufacturing method of the steering yoke is forging the both ends of the yoke during the yoke production in the first and second, two times, thereby increasing the number of processes and the addition of a mold, which is the cost and production cost of the product There was a problem that the price competitiveness of the product was falling.
더욱이, 상기한 종래의 단조가공들을 통해 제조되는 요크는 물론 스티어링 샤프트에 사용되는 대다수의 부품들이 여전히 일반강이나 열연 강판 소재로 성형됨으로써, 제품 중량이 증가하여 경쟁력이 떨어지는 문제도 있었다.In addition, the yoke manufactured through the conventional forging process, as well as the majority of the parts used in the steering shaft is still formed of a general steel or hot rolled steel sheet material, there is a problem that the product weight is increased and the competitiveness is lowered.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 한 번의 단조가공을 통해 알루미늄소재의 요크를 제조하여 요크 제품의 단가를 절감하고, 생산효율을 높이며, 경량이면서 고강도의 제품을 생산할 수 있도록 한 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, by manufacturing the yoke of aluminum material through one forging process to reduce the unit cost of the yoke product, increase the production efficiency, lightweight and high-strength product It is to provide a yoke manufacturing apparatus for an automobile steering shaft that can be produced.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 자동차의 스티어링 샤프트에 사용되는 요크를 제조할 수 있도록 압출홈이 형성된 다이 내부에 단조소재를 투입하여 펀치로 압출 가공하는 장치에 있어서, 펀치 상단에 설치한 클램프와; 상기 펀치에 끼워 상기 클램프 하단에 탄력 상태로 설치한 스프링유닛과; 상기 펀치에 슬라이딩 가능하게 끼워 상기 스프링유닛 하단에 설치하되, 상기 다이 내부의 후방압출되는 단조소재 일부분을 가압하는 펀치가이드와; 상기 클램프와, 스프링유닛과, 펀치가이드 외측에 커버 설치하되, 이탈방지수단에 의해 상기 펀치가이드의 이탈을 방지하는 펀치하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the configuration of the present invention for achieving the above object, in the apparatus for injecting the forging material into a die formed in the extrusion groove formed in the extrusion groove to produce a yoke used in the steering shaft of the vehicle, the punch top, A clamp installed in the; A spring unit inserted into the punch and installed in an elastic state at the lower end of the clamp; A punch guide slidably fitted to the punch and installed at a lower end of the spring unit to press a portion of the forged material to be extruded backward in the die; The clamp, the spring unit, and the cover is installed outside the punch guide, characterized in that it comprises a punch housing for preventing the separation of the punch guide by the separation preventing means.
여기서, 상기 스프링유닛은, 펀치 외측에 끼워 클램프와 펀치가이드 사이에 탄력 상태로 설치한 코일스프링과; 상기 코일스프링 외측에 끼워 클램프와 펀치가이드 사이에 설치한 다수의 접시스프링을 포함하여 구성된다.Here, the spring unit, the coil spring is installed in the elastic state between the clamp and the punch guide sandwiched on the outside of the punch; It is configured to include a plurality of dish springs sandwiched between the coil spring and the clamp guide and the punch guide.
그리고, 상기 이탈방지수단은 펀치가이드 상단 외주면 둘레에 이탈방지턱을 형성하고, 펀치하우징 하단 내주면 둘레에 상기 이탈방지턱이 걸려지도록 스토퍼를 형성하여 구성된다.The release preventing means is formed by forming a stopper around the upper periphery of the upper end of the punch guide, and forming a stopper to hang the release stopper around the inner periphery of the bottom of the punch housing.
또한, 상기 단조소재는 알루미늄재를 사용한다.In addition, the forged material uses an aluminum material.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 다이 내부에 투입된 단조소재를 한 번의 가압작용에 의해 전방압출과 후방압출이 동시에 이루어져 요크를 제조하게 됨으로써, 공정수를 간소화시키고, 추가적인 금형이 불필요하여 요크 제품의 생산원가 및 단가를 절감하는 것은 물론, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention through the above-mentioned problem solving means, by forging the forging material introduced into the die at the same time by a single pressing action to produce the yoke by simultaneously, thereby simplifying the number of processes, no additional mold yoke In addition to reducing the production cost and unit cost of the product, there is an effect that can improve the productivity of the product.
또한, 단조소재로 AISI 6061의 알루미늄재를 사용하여 요크를 냉간단조 가공하고, 제조된 요크를 용체화 열처리함으로써, 요크를 경량으로 생산 가능하면서도 중량대비 고강도 및 고정밀의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.In addition, by cold forging the yoke using the aluminum material of AISI 6061 as a forging material, and by heat-treating the manufactured yoke, it is possible to produce a yoke at a light weight, but can produce a product of high strength and high precision to weight. .
도 1은 종래 기술에 의한 스티어링 요크의 구조를 나타낸 분리 사시도,
도 2는 다른 종래 기술에 의한 단조가공에 의해 전후방압출을 동시에 성형하는 요크 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정도,
도 3은 또 다른 종래 기술에 의한 단조가공에 의해 1차로 전방압출을 성형하는 과정을 개략적으로 나타낸 공정도,
도 4는 도 3에서 성형된 소재를 2차로 후방압출하여 성형하는 과정을 개략적으로 나타낸 공정도,
도 5는 또 다른 종래 기술의 전방압출공정에 의한 스티어링 요크의 축부 성형과정을 나타낸 단면도,
도 6은 도 5에서 성형된 소재를 2차로 후방압출하여 스티어링 요크의 요크부 성형과정을 나타낸 단면도,
도 7은 도 6의 요크부 성형을 위한 금형의 평면형상을 나타낸 평면도,
도 8은 본 발명에 의한 스티어링 샤프트용 요크 제조장치의 전체적인 구조를 나타낸 단면도,
도 9는 도 8에 도시한 요크 제조장치에서 펀치가이드가 정지된 상태의 단조가공 단면도,
도 10은 도 9에 도시한 요크 제조장치에서 단조가공이 완료된 상태의 단면도,
도 11은 본 발명에 의한 요크 제조장치를 통해 제조된 요크의 (a)정단면도 및 (b)측면도.1 is an exploded perspective view showing a structure of a steering yoke according to the prior art;
Figure 2 is a process diagram schematically showing a yoke manufacturing process for simultaneously molding the front and rear extrusion by the forging process according to another prior art,
Figure 3 is a process diagram schematically showing a process of molding the first forward extrusion by the forging process according to another prior art,
FIG. 4 is a process diagram schematically illustrating a process of secondary extrusion of a molded material molded in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view showing the shaft forming process of the steering yoke by another prior art extrusion process;
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a yoke portion forming process of a steering yoke by back extruding the material formed in FIG. 5;
7 is a plan view showing a planar shape of a mold for forming the yoke portion of FIG. 6;
8 is a cross-sectional view showing the overall structure of the yoke manufacturing apparatus for steering shaft according to the present invention;
9 is a cross-sectional view of the forging process in which the punch guide is stopped in the yoke manufacturing apparatus shown in FIG. 8;
10 is a cross-sectional view of the forging process is completed in the yoke manufacturing apparatus shown in FIG.
11 is a (a) front cross-sectional view and (b) side view of the yoke manufactured by the yoke manufacturing apparatus according to the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치에 대해 도시한 것으로, 상하부램과, 펀치(110)와, 다이(170) 등이 설치된 단조 제조장치에 클램프(120)와, 스프링유닛과, 펀치가이드(150)와, 펀치하우징(160)을 포함하여 구성된다.8 to 11 illustrate a yoke manufacturing apparatus for an automobile steering shaft of the present invention, wherein a
도 8을 통해 상기 단조 제조장치에 대해 간단하게 살펴보면, 상단에 고압의 힘으로 가압할 수 있는 상부램(100)을 설치하고, 상기 상부램(100) 하단에 단조소재를 가압하여 압출 가공할 수 있는 펀치(110)를 고정 장착한다. 여기서, 본 발명에 사용된 단조소재로는 AISI 6061의 알루미늄재를 사용하고, 단조 가공된 요크를 용체화 열처리하여 요크의 최종소재는 AISI 6061-T6로 적용된다.Looking briefly about the forging manufacturing apparatus through Figure 8, the
그리고, 상기 상부램(100) 직하방에는 단조소재를 내장 구비할 수 있는 다이(170)를 구비한다. 여기서, 상기 다이(170) 내주면에는 단조 성형하고자 하는 제품의 외측 형상에 맞추어 압출홈(172)이 음각 형성되고, 또한 상기 다이(170) 내부에는 성형하고자 하는 제품의 형상에 맞추어 별도의 인서트부재를 더 고정 장착할 수 있다.And, directly below the
또한, 상기 다이(170) 하부에는 앤빌(180)이 고정 설치되고, 상기 앤빌(180) 중앙에는 하부램에 의해 상하부로 승강 가능한 코어(182)를 설치 가능하다.In addition, the
아울러, 도 8 내지 도 10과 같이 상기 펀치(110) 상단 둘레에는 계단형으로 단차지게 형성된 클램프(120)를 끼워 고정 설치하고, 상기 단차진 클램프(120) 저면에는 스프링유닛의 상면을 연접하여 탄력 상태로 구비하되, 상기 스프링유닛은 상기 펀치(110) 외측에 끼워지는 형태로 구비한다.8 to 10, the
그리고, 상기 스프링유닛 하단에는 계단형으로 단차지게 형성된 펀치가이드(150)를 구비하고, 상기 단차진 펀치가이드(150) 상면에는 스프링유닛의 하면이 연접되어 탄력 상태로 지지 구비된다. 여기서, 상기 펀치가이드(150)는 펀치(110) 외주면에 슬라이딩 가능하게 끼움 구비되어, 다이(170) 내부의 후방압출되는 단조소재의 상단 일부분을 가압할 수 있게 구성된다.In addition, the lower end of the spring unit is provided with a stepped
이때, 상기 펀치가이드(150)는 상기 펀치(110)와 함께 하부로 이동하면서 단조소재의 압출에 관여하게 되나, 상기 펀치가이드(150)가 정해진 구간만큼 하부로 이동하여 단조소재를 가압하게 되면, 정해진 지점에서 후방압출되려는 단조소재의 상승 압력과 펀치가이드(150)를 하부로 밀어내려는 스프링유닛의 탄성 하강 압력이 서로 마주하여 상쇄되면서 펀치가이드(150)는 더 이상 하강하지 않고 정지하도록 구성한다.At this time, the
그리고, 상기 펀치가이드(150) 일부에는 가이드핀(154)을 하부로 돌출 구비하고, 상기 가이드핀(154)의 직하방에 위치한 다이(170) 일부에 가이드홀(174)을 형성하여 상기 펀치가이드(150)의 하부 가압 이동시 펀치가이드(150)의 상하부 이동을 가이드하도록 구성할 수 있다.In addition, a portion of the
아울러, 상기한 스프링유닛은 코일스프링(130)과 접시스프링(140)으로 구성되는 것으로, 상기 펀치(110) 외측에 코일스프링(130)을 끼워 구비하되, 상기 코일스프링(130)은 클램프(120) 내측 둘레와 펀치가이드(150) 내측 둘레 사이에 탄력 상태로 설치한다.In addition, the spring unit is composed of a
그리고, 상기 코일스프링(130) 외측에 다수의 접시스프링(140)을 끼워 구비하되, 상기 접시스프링(140)은 클램프(120) 외측 둘레와 펀치가이드(150) 외측 둘레 사이에 탄력 상태로 설치한다.In addition, a plurality of plate springs 140 are inserted into the
여기서, 상기 접시스프링(140)은 그 스프링이 갖는 탄력 조건에 따라 개수가 정해질 수 있는 것으로, 어느 접시스프링(140)과 이웃하는 다른 접시스프링(140)이 서로 동일한 면이 연접하도록 구비하고, 또한 상기 접시스프링(140)과 코일스프링(130)은 정해진 지점에서 단조소재의 압출력과 상쇄되어 펀치가이드(150)를 정지시킬 수 있는 크기의 탄성력을 갖도록 설계해야 한다.Here, the number of the
아울러, 상기 클램프(120)와, 스프링유닛과, 펀치가이드(150) 외측에는 펀치하우징(160)을 커버 설치하고, 또한 상기 펀치하우징(160)과 펀치가이드(150)에 설치한 이탈방지수단을 통해 펀치가이드(150)가 펀치하우징(160)에서 이탈되는 것을 방지한다.In addition, the
여기서, 상기 이탈방지수단에 대해 살펴보면, 상기 펀치가이드(150) 상단 외주면 둘레를 따라 이탈방지턱(152)을 형성하고, 상기 펀치가이드(150)가 하부 이동하는 경우 상기 이탈방지턱(152)이 걸려지도록 펀치하우징(160) 하단 내주면 둘레를 따라 스토퍼(162)를 형성한다.Here, the separation prevention means, forming a
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
본 발명에 의한 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치를 이용하여 요크(200)를 제조하기 위해서는, 먼저 도 8과 같이 단조 제조장치에 설치된 다이(170) 내부에 AISI 6061의 알루미늄재 단조소재를 투입한다.In order to manufacture the
이 후, 상부램(100)을 구동하여 하부로 가압하게 되면, 상기 상부램(100)에 고정된 펀치(110)와 클램프(120)는 물론, 상기 클램프(120) 하단에 구비된 스프링유닛과, 펀치가이드(150)와, 펀치하우징(160)이 함께 하부로 이동된다.Thereafter, when the
이같이 상부램(100)의 이동에 따라 펀치(110) 하단이 단조소재 상부를 가압하게 되면서, 단조소재는 다이(170) 내부에 음각 형성된 압출홈(172)에 맞추어 가공되고, 요크(200) 상단의 결합부(210)를 가공하기 위한 후방압출작용과 요크(200) 하단의 가드부(220)를 가공하기 위한 전방압출작용이 동시에 이루어지게 된다.As the lower portion of the
다만, 이때에 전방압출에 비해 후방압출이 상대적으로 더 빠르게 진행됨으로써, 펀치(110)가 계속해서 하부로 이동하여 단조소재를 가압하게 되면, 도 9에 도시한 바와 같이 펀치(110)와 함께 하부로 이동된 펀치가이드(150) 하단은 후방압출되어 올라오는 단조소재의 상단부(요크(200)의 결합부(210))에 접하게 된다.However, at this time, as the back extrusion proceeds relatively faster than the front extrusion, when the
이처럼, 펀치가이드(150)가 단조소재에 접한 상태에서도 펀치(110)는 계속해서 하부로 가압 이동하여 단조소재를 가압하게 됨으로써, 상기 단조소재는 펀치(110)의 가압에 의해 계속해서 상부를 향하여 후방압출하고자 하는 압출력이 발생하게 되고, 이로 인해 단조소재는 펀치가이드(150)를 상부로 밀어내는 작용을 가하게 된다.As such, even when the
다만, 상기 펀치가이드(150) 상부에 코일스프링(130)과 다수의 접시스프링(140)으로 이루어진 스프링유닛이 구비됨으로써, 코일스프링(130)과 접시스프링(140)들이 자체 탄력에 의해 압축되어, 펀치가이드(150)를 하부로 밀어내는 탄성력을 가하게 된다.However, a spring unit consisting of a
이에 따라, 상기 펀치가이드(150) 상부에서 가해지는 탄성력과, 펀치가이드(150) 하부에서 가해지는 압출력이 서로 상쇄됨으로써, 펀치가이드(150)는 그 압력작용이 상쇄되는 정해진 위치에서 멈추게 된다.Accordingly, the elastic force applied from the
이 후에도, 상부램(100)에 의해 펀치(110)가 계속해서 하부로 가압되어 단조소재를 가압하게 되는데, 상기와 같이 펀치가이드(150)가 단조소재가 후방압출되는 것을 임시적으로 차단하게 됨으로써, 도 10과 같이 전방압출에 의해 미충진된 다이(170) 하부의 압출홈(172) 부분(요크(200)의 가드부(220))에 단조소재가 집중되어 채워지게 되면서 도 11과 같은 요크(200)를 제조할 수 있게 된다. 이 후, 상기 요크(200)를 열처리하여 요크 제품의 생산을 완료하게 된다.Even after this, the
이와 같이, 본 발명의 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치는 다이(170) 내부에 투입된 단조소재를 한 번의 가압작용에 의해 전방압출과 후방압출이 동시에 이루어져 요크(200)를 제조하게 됨으로써, 공정수를 간소화시키고, 추가적인 금형이 불필요하여 요크(200) 제품의 생산원가 및 단가를 절감하는 것은 물론, 제품의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the yoke manufacturing apparatus for the automobile steering shaft of the present invention performs the front extrusion and the back extrusion at the same time by pressing the forged material introduced into the
또한, 본 발명의 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치는 단조소재로 AISI 6061 알루미늄재를 사용하여 요크(200)를 냉간단조 가공하고, 단조가공된 요크를 용체화 열처리하여 AISI 6061-T6의 알루미늄재로 변형함으로써, 제품의 경량화를 실현하고, 요크의 취약성을 제거하면서도 제품의 인장강도 및 항복강도를 기존의 자동차 구조용 열연강판이나 일반강 소재에 뒤처지지 않는 제품의 생산이 가능하다.In addition, the yoke manufacturing apparatus for the automobile steering shaft of the present invention is forged material using the AISI 6061 aluminum material forging cold forging
아래의 표 1은 기존의 소재와 본 발명에 사용된 AISI 6061-T6 알루미늄재의 인장강도 및 항복강도를 비교하여 나타내고 있다.Table 1 below shows a comparison between the tensile strength and the yield strength of the AISI 6061-T6 aluminum material used in the present invention.
즉, 재료의 허용하중은 기존의 열연강판에서 AISI 6061-T6로 변경하게 되더라도 설계적으로 뒤지지 않다는 것을 보여주기 위해 나타낸 것으로, 재료의 인장강도가 기존소재에 비해 다소 떨어지기는 하나 아래의 같이 제품의 두께를 조정함으로써, 오히려 기존의 열연강판을 사용하여 제조한 제품보다 허용하중이 증대되는 것을 확인할 수 있다.In other words, the allowable load of the material is shown to show that it is not inferior in design even if it is changed to AISI 6061-T6 from the existing hot rolled steel sheet. The tensile strength of the material is slightly lower than that of the existing material, By adjusting the thickness, it can be seen that the allowable load is increased rather than the product manufactured using the existing hot rolled steel sheet.
열연강판의 허용하중 : P = σπrt (1)Allowable load of hot rolled steel sheet: P = σπrt (1)
P = 415×15×π×5P = 415 × 15 × π × 5
= 97782㎏ = 97.8ton
= 97782㎏ = 97.8ton
AISI 6061-T6의 허용하중 : P = σπrt (2)Allowable load of AISI 6061-T6: P = σπrt (2)
P = 330×15×π×8.7P = 330 × 15 × π × 8.7
= 135292.7㎏ = 135.3ton
= 135292.7㎏ = 135.3ton
더욱이, 알루미늄재를 사용하여 요크를 제조함으로써, 일반강의 문제점으로 지적되어 온 고하중 성형과 부품의 중량화 및 다공정의 단점을 개선하여 저하중 성형과 부품의 경량화, 그리고 소공정으로 고연비를 실현하여 아래의 표 2와 같이 제품의 생산가를 절감할 수 있다. 여기서, 고연비란 제품생산에 필요한 연비로, 다공정을 수행하는 일반강보다는 소공정인 알루미늄재에서 더 높은 연비를 실현할 수 있다.Furthermore, by manufacturing the yoke using aluminum materials, it improves the disadvantages of heavy load forming, parts weighting and multi-processing, which have been pointed out as problems of general steel, and realizes low fuel-forming, light weighting of parts, and high fuel efficiency with small process. By reducing the production cost of the product as shown in Table 2 below. Here, the high fuel economy is a fuel economy required for the production of the product, it is possible to realize a higher fuel economy in the aluminum material is a small process than the general steel that performs a multi-process.
또한, 요크 제조에 냉간 단조를 실시함으로써, 청정 성형을 실현할 수 있다. 즉, 기존의 절삭공정에 필요한 절삭유의 과다사용, 다공정에 따른 전기의 과다 사용으로 인한 CO2 증가 등을 모두 감소시켜 줌으로써, 환경적 개선과 기술적 개선 및 경제성을 거둘 수 있다.In addition, clean forming can be realized by cold forging the yoke production. That is, CO 2 due to excessive use of cutting oil required for the existing cutting process and excessive use of electricity according to multiple processes By reducing all of these increases, environmental and technical improvements and economics can be achieved.
아울러, 단조 가공을 통한 연속적인 대량 생산이 가능하여 제조시간 단축 및 원가 절감에 큰 효과가 있고, 내부품질이 우수하고 안정되어 부품 고품질화를 달성할 수 있다.In addition, it is possible to continuously mass production through the forging process has a great effect on shortening the manufacturing time and cost reduction, it is possible to achieve a high quality of the parts because the internal quality is excellent and stable.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.On the other hand, the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described above it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims. .
100 : 상부램 110 : 펀치
120 : 클램프 130 : 코일스프링
140 : 접시스프링 150 : 펀치가이드
152 : 이탈방지턱 154 : 가이드핀
160 : 펀치하우징 162 : 스토퍼
170 : 다이 172 : 압출홈
174 : 가이드홀 180 : 앤빌
182 : 코어 200 : 요크
210 : 결합부 220 : 가드부100: upper ram 110: punch
120: clamp 130: coil spring
140: plate spring 150: punch guide
152: release prevention jaw 154: guide pin
160: punch housing 162: stopper
170: die 172: extrusion groove
174: guide hole 180: anvil
182: core 200: yoke
210: coupling portion 220: guard portion
Claims (4)
펀치(110) 상단에 설치한 클램프(120)와;
상기 펀치(110) 외측에 끼워 클램프(120)와 펀치가이드(150) 사이에 탄력 상태로 설치한 코일스프링(130)과,
상기 코일스프링(130) 외측에 끼워 클램프(120)와 펀치가이드(150) 사이에 설치한 다수의 접시스프링(140)을 포함하는 스프링유닛과;
상기 펀치(110) 외측에 슬라이딩 가능하게 끼워 상기 스프링유닛 하단에 설치하되, 상기 다이(170) 내부에서 후방압출되는 단조소재 상단 일부분을 가압하는 펀치가이드(150)와;
상기 클램프(120)와, 스프링유닛과, 펀치가이드(150) 외측에 커버 설치하되, 상기 펀치가이드(150) 상단 외주면 둘레에 이탈방지턱(152)을 형성하고 펀치하우징(160) 하단 내주면 둘레에 상기 이탈방지턱(152)이 걸려지도록 스토퍼(162)를 형성한 이탈방지수단에 의해;
상기 펀치가이드(150)의 이탈을 방지하는 펀치하우징(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 스티어링 샤프트용 요크 제조장치.
In the apparatus for extrusion processing into a punch by inserting a forged material into the die formed with an extrusion groove so as to manufacture a yoke used in the steering shaft of the vehicle,
A clamp 120 installed on the punch 110;
A coil spring 130 inserted into an outer side of the punch 110 and installed in an elastic state between the clamp 120 and the punch guide 150;
A spring unit inserted into the coil spring 130 and including a plurality of dish springs 140 installed between the clamp 120 and the punch guide 150;
A punch guide (150) installed on the bottom of the spring unit to be slidably fitted to the outside of the punch (110), for pressurizing an upper portion of the forged material that is extruded backward from the die (170);
Covers are installed on the clamp 120, the spring unit, and the punch guide 150 on the outside, and form a separation prevention jaw 152 around the outer circumferential surface of the upper end of the punch guide 150 and the inner circumferential surface of the lower end of the punch housing 160. By the separation prevention means which formed the stopper 162 so that the separation prevention step 152 is caught;
Yoke manufacturing apparatus for a vehicle steering shaft, characterized in that it comprises a punch housing (160) for preventing the separation of the punch guide (150).
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