KR101428663B1 - 서포트 링 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서포트 링 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하여, 단조 공정을 통해 하부 플랜지를 성형할 수 있는 동시에 소재회수율을 최대화시키고, 공정에 필요한 시간을 단축시키며, 공정수도 줄이고, 금형 수명도 연장시킬 수 있으며, 작은 용량의 프레스를 이용할 수 있으며, 제품의 최종형상에 근접하게 성형될 수 있고, 단조단계에서 사용되는 금형은 축대칭형상으로 형성되어 금형을 선반가공만으로도 제작이 가능한 서포트 링 제조방법에 관한 것이다.

Description

서포트 링 제조방법{Manufacturing method of support ring}
본 발명은 서포트 링 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하고, 상기 상부 플랜지에 트리밍을 통해 비대칭부를 성형하는 서포트 링 제조방법에 관한 것이다.
하이브리드 자동차용 모터 서포트 링(SUPPORT RING)은 Ø300외경에 내열 내충격 성능을 요구하므로 단조공법을 통한 생산이 가장 적합하며, 비대칭 형상을 가진 얇은 튜브 형태로 기존 일반적인 단조공법으로는 환봉소재를 사용한 열간 형단조 공법으로만 생산할 수 있었다.
종래에는 환봉형태의 원조재를 가열하여 에어 드랍 헤머와 같은 단조장비를 이용하여 18~20타 정도 다수의 타격을 통해 타격하여, 소재를 상부는 개방되고 하부는 막힌 형상으로 성형한다. 이어서, 소재의 막힌 하부를 내경피어싱을 통해 피어싱하고, 소재의 상부에 트리밍을 하여 하이브리드 자동차 등에 적용되는 모터 서포트링을 제조한다.
이러한 종래의 방법은 서포트 링 형상의 특성상 소재 회수율이 낮고, 해머로 다수 타격을 해주어야 하여 공정시간이 길고 금형수명도 900~1000EA로 짧고, 프레스장비로 생산시에는 8000Ton이상의 장비용량이 필요하게 되는 문제점이 있다. 또한, 내경피어싱을 별도로 해주어야 해서 공정이 복잡한 문제점이 있다.
종래의 한국등록특허 제10-1136149호의 방법은 소재의 일측부위(선단)만 가열하여 성형하며, 가열하지 않은 부분은 추가 성형이 없이 파이프 소재의 형상 그대로 사용해야 하는 문제점이 있다.
또한, 이와 다르게 드로잉을 이용한 방법이 한국등록특허 제10-1154633호에 제시되어 있다. 그러나, 이러한 종래의 드로잉을 이용한 방법은 공정이 복잡하고 공정에 소요되는 시간도 긴 문제점이 있다. 또한, 이러한 종래의 도넛형상의 판재를 드로잉할 때 하부에 플랜지를 성형할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제조공정이 단순하고, 제조공정에 소요되는 시간도 단축되는 서포트 링 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 서포트 링 제조방법은, 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하는 단조단계와, 상기 상부 플랜지에 트리밍을 하여 비대칭부를 형성하는 트리밍단계를 포함할 수 있다.
상기 단조단계에서, 고정금형에는 상기 소재 내부에 배치되는 가이드가 형성되고, 이동금형에는 상기 가이드가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 단조단계 이전에, 외경보다 길이가 짧은 상기 파이프 형상의 소재를 가열하는 가열단계를 포함하며, 상기 단조단계는 상기 소재의 외면을 지지하고 상기 소재의 상하부를 지지한 상태에서 상기 상부플랜지 및 하부플랜지가 성형될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 서포트 링 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하여, 단조 공정을 통해 하부 플랜지를 성형할 수 있는 동시에 소재회수율을 최대화시키고, 공정에 필요한 시간을 단축시키며, 공정수도 줄이고, 금형 수명도 연장(4000EA이상)시킬 수 있으며, 작은 용량의 프레스(4000Ton)를 이용할 수 있으며, 제품의 최종형상에 근접하게 성형될 수 있고, 단조단계에서 사용되는 금형은 축대칭형상으로 형성되어 금형을 선반가공만으로도 제작이 가능하다. 또한, 포징 프레스 장비를 사용 가능하게 되어 생산성이 향상된다.
상기 단조단계에서, 고정금형에는 상기 소재 내부에 배치되는 가이드가 형성되고, 이동금형에는 상기 가이드가 삽입되는 삽입홈이 형성되어, 소재가 금형으로부터 어긋나는 것을 방지하고, 서포트 링의 내외경의 중심이 효과적으로 일치화될 수 있다.
상기 단조단계 이전에, 외경보다 길이가 짧은 파이프 형상의 소재를 가열하는 가열단계를 포함하여, 길이가 긴 소재의 한쪽 끝단부 국부 가열이 아닌 소재 전 부위를 균질하게 가열하여, 성형이 효과적으로 될 수 있다. 또한, 각각의 소재를 별도로 가열하지 않고 하나의 코일에 여러개의 소재를 한번에 가열할 수 있어서 작업효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서포트 링 제조방법 순서도.
도 2는 도 1의 절단단계와 예비성형단계와 단조단계를 확대한 순서도.
도 3은 도 1의 예비성형단계를 확대한 확대도.
도 4는 도 1의 단조단계를 확대한 확대도.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 서포트 링 제조방법은, 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지(14) 및 하부 플랜지(11)를 성형하는 단조단계(S5)와, 상기 상부 플랜지(14)에 트리밍을 하여 비대칭부를 형성하는 트리밍단계(S6)를 포함할 수 있다.
심리스 파이프(SEAMLESS PIPE) 형상의 소재를 외경보다 길이가 짧도록 절단한다.(S2)
절단된 상기 소재의 전 부위를 균질하게 가열한다.
가열된 상기 소재를 테이퍼진 형상으로 확관하여 예비성형한다.(S3)
이러한 예비성형단계(S3)는 서포트 링 제조에 적합한 규격 파이프가 없을 때에 서포트 링 크기에 맞게 확관하는 단계로 보조단계이다.
예비성형단계(S3)에서 사용되는 예비성형금형은 예비성형고정금형(320)과 예비성형고정금형(320)에 대해 상하방향으로 이동하는 예비성형이동금형(310)을 포함한다.
예비성형고정금형(320)에는 중심부에 예비성형이동금형(310) 하부가 안착되는 제1예비성형안착홈(324)이 형성된다.
또한, 예비성형고정금형(320)에는 제1예비성형안착홈(324)의 외측에 상기 소재가 안착되는 제2예비성형안착홈(325)이 형성된다.
제2예비성형안착홈(325)은 상기 소재의 하부를 지지하는 바닥면(322)과 경사지게 형성되는 측벽(323)에 의해 형성된다.
바닥면(322)의 폭은 상기 소재의 두께보다 넓게 형성된다.
예비성형고정금형(320)에는 바닥면(322)과 제1예비성형안착홈(324) 사이에 배치되도록 걸림턱(321)이 형성된다. 이러한 걸림턱(321)으로 인해 상기 소재 성형시 상기 소재의 위치가 고정되어 성형이 용이해진다.
예비성형이동금형(310)에는 예비성형돌출부가 형성되고, 상기 예비성형돌출부에는 제1예비성형안착홈(324)에 안착되는 제1경사면(312)이 형성되고, 제1경사면(312)의 상부에 제2경사면(311)이 형성된다. 제1경사면(312)과 상기 예비성형돌출부의 바닥과 이루는 각(a)은 제2경사면(311)과 상기 예비성형돌출부의 바닥과 이루는 각(B)보다 더 크도록 형성된다.
예비성형이동금형(310)이 아래로 이동하여, 상기 소재를 관통한 뒤, 제1경사면(312)이 제1예비성형안착홈(324)에 안착하고, 제2경사면(311)이 상기 소재에 삽입되어 상기 소재는 확관된다.
단조단계(S5)는 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지(14) 및 하부 플랜지(11)를 성형한다.
단조단계(S5)에서 사용되는 단조금형은 고정금형(520)과 고정금형(520)에 대해 상하방향으로 이동하는 이동금형(510)을 포함한다.
고정금형(520)은 안착홈(526)이 형성되고, 안착홈(526)에 연통되게 안착홈(526) 상부에 배치되도록 성형홈(527)이 형성된다.
성형홈(527)은 상기 소재의 하부를 지지하는 하부지지부(524)와, 하부지지부(524)의 상부에 배치되어 상기 소재의 외면을 지지하는 제1외면지지부(523)와, 제1외면지지부(523)의 상부에 배치되는 제2외면지지부(522)와, 상기 소재의 상부를 지지하는 제1상부지지부(521)에 의해 형성된다.
하부지지부(524)와 제1외면지지부(523)의 연결모서리와, 제2외면지지부(522)와 제1상부지지부(521)의 연결모서리는 라운드지게 형성된다.
제1외면지지부(523)와 제2외면지지부(522)의 연결부분은 경사지게 형성된다.
제1외면지지부(523)는 제2외면지지부(522)의 내경보다 작은 내경을 갖는다.
제1상부지지부(521)는 고정금형(520)의 상면보다 상부로 돌출되게 형성된다.
고정금형(520)에는 상기 소재 내부에 배치되는 가이드(525)가 형성된다.
가이드(525)는 안착홈(526) 내부에 배치되며, 가이드(525)의 높이는 제1외면지지부(523)보다 더 높게 형성된다.
이동금형(510)은 상기 소재의 내면 및 상부를 지지하는 성형돌출부가 형성되고, 상기 성형돌출부에는 제1부분(514)과, 제1부분(514)의 상부에 배치되는 제2부분(513)과, 제2부분(513)의 상부에 배치되는 제3부분(512)과, 제3부분(512)의 상부에 수평하게 배치되는 제4부분(515)을 포함한다.
제2부분(513)은 제1부분(514)보다 외경이 크도록 형성되어, 단차지게 형성된다.
제2부분(513)은 상부로 향할수록 외경이 커지도록 경사지게 형성된다.
제2부분(513)의 하부 외측모서리는 라운드지게 형성된다.
제3부분(512)은 제2부분(513)보다 외경이 크도록 형성되며, 상부로 향할수록 외경이 커지도록 경사지게 형성된다.
제3부분(512)과 제2부분(513)의 연결부위는 경사지게 형성된다.
제4부분(515)은 이동금형(510)의 하면보다 하부로 돌출되게 형성된다.
성형돌출부의 하부에는 가이드(525)가 삽입되는 삽입홈(511)이 형성된다.
단조단계(S5)는 고정금형(520)의 성형홈(527)에 예비성형단계(S3)를 거친 상기 소재를 안착시킨다. 이동금형(510)을 하부로 이동시켜서, 상기 소재를 관통한 후에 제1부분(514)의 하부는 안착홈(526)에 삽입된다.
상기 소재의 하부 및 내경은 제1부분(514)의 상부 및 제2부분(513) 및 하부지지부(524)에 지지되어, 밀폐된다.
단조단계(S5)는 상기 소재의 내면을 상기 성형돌출부에 의해 지지하고, 상기 소재의 외면 및 하부를 제1외면지지부(523)와, 제2외면지지부(522)에 의해 지지하고, 상기 소재의 상부를 제4부분(515)과 제1상부지지부(521)에 의해 지지한다.
이로 인해 상기 소재에는 축경부(12)와, 축경부(12)의 상부에 형성되며 축경부(12)보다 외경이 큰 확경부(13)와, 축경부(12)의 하단 내측에 하부 플랜지(11)와, 확경부(13)의 상단 외측에 상부 플랜지(14)가 형성된다.
이와 같이 단조단계(S5)에서 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 내경 밀폐성형을 하여 축에 대해 대칭되는 형상으로 상부 플랜지(14)를 성형할 수 있는 동시에 하부 플랜지(11)를 효과적으로 성형할 수 있다.
또한, 이동금형(510)이 하부로 이동시 가이드(525)는 삽입홈에 삽입되어, 서포트 링의 내외경의 중심이 효과적으로 일치화될 수 있다.
트리밍단계(S6)는 단조단계(S5)를 거친 상기 소재의 상부 플랜지(14)에 트리밍을 하여 비대칭부를 형성한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
11 : 하부 플랜지 14 : 상부 플랜지

Claims (3)

  1. 상부 및 하부가 관통되어 있는 속인 빈 파이프 형상의 소재를 프레스를 통해 내경 밀폐성형을 하여 상기 소재에 축대칭부를 형성하고, 상기 축대칭부에 상부 플랜지 및 하부 플랜지를 성형하는 단조단계;
    상기 상부 플랜지에 트리밍을 하여 비대칭부를 형성하는 트리밍단계;를 포함하며,
    상기 단조단계에서 상기 상부 플랜지는 상기 소재의 상단 외측에 형성되고, 상기 하부 플랜지는 상기 소재의 하단 내측에 형성되며,
    상기 단조단계에서 사용되는 단조금형은 고정금형과 상기 고정금형에 대해 상하방향으로 이동하는 이동금형을 포함하고,
    상기 단조단계는 상기 고정금형에 상기 소재를 안착시키고, 상기 이동금형을 하부로 이동시켜서 상기 소재를 관통하여, 상기 소재의 하부 및 내경은 상기 단조금형에 의해 지지되어 밀폐되며, 상기 소재의 외면을 지지하고 상기 소재의 상하부를 지지한 상태에서 상기 상부 플랜지 및 하부 플랜지가 성형되는 서포트 링 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단조단계에서,
    고정금형에는 상기 소재 내부에 배치되는 가이드가 형성되고, 이동금형에는 상기 가이드가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 서포트 링 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 단조단계 이전에,
    외경보다 길이가 짧은 파이프 형상의 소재를 가열하는 가열단계;를 포함하는 서포트 링 제조방법.
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