KR101502825B1 - 머플러 제조용 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머플러 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 후방압출단계에서 확경부의 상부에는 후육부가 형성되어, 머플러를 경량화할 수 있는 동시에 단부가공을 원활하게 할 수 있는 머플러 제조방법에 관한 것이다.

Description

머플러 제조용 금형장치{Mold apparatus for manufacturing of muffler}

본 발명은 머플러 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 후방압출단계에서 확경부의 상부에는 후육부가 형성되어, 머플러를 경량화할 수 있는 동시에 단부가공을 원활하게 할 수 있는 머플러 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 차량용 에어컨 머플러의 제조방법에 대해 나타낸 것으로 알루미늄 환봉을 절단기를 통해 절단하여 머플러의 몸체를 형성하는 제1공정(S1)과 상기 절단된 알루미늄 환봉을 안정상태로 만들기 위한 1차풀림처리를 하는 제2공정(S2)과 상기 풀림처리된 알루미늄 환봉을 금형에 분리하기 쉽게 하기 위해 분리제를 바르는 제3공정(S3)과 상기 분리제를 바른 알루미늄 환봉을 대용량의 프레스를 통해 임팩트 가공하는 제4공정(S4)과 상기 임팩트 가공된 알루미늄 환봉을 면취기기를 통하여 면취 가공하는 제5공정(S5)과 상기 면취 가공한 몸체부를 안정상태로 만들기 위한 2차풀림처리를 하는 제6공정(S6)과 상기 2차풀림처리된 몸체부의 상단부 일측면과 타측면을 프레스에 의해 구부리는 1차 벤딩 가공을 하는 제7공정(S7)과 상기 1차 벤딩 가공 후 2차 벤딩가공을 하는 제8공정(S8)과, 상기 구부려진 몸체부의 상단부 일측면과 타측면에 상기 프레스에 의해 상기 입구관을 형성하기 위해 지지대를 사용해 벤딩 가공을 하는 제9공정(S9)과, 상기 벤딩 가공된 입구관의 외측에 프레스에 의해 벤딩 가공하는 제10공정(S10)과 상기 벤딩 가공된 몸체부의 상단면과 하단면에 입구부와 출구부를 형성하는 홀 가공을 하는 제11공정(S11)으로 이루어졌다.

이와같은 종래의 차량용 에어컨 머플러의 제조방법은 공정이 복잡한 만큼 공정 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 머플러를 파이프소재를 벤딩가공에 의해 축경부를 형성하는 것이 한국등록특허 제0630598호에 나타나 있다. 그러나, 한국등록특허 제0630598호에 제시된 방법은 머플러가 정밀하게 성형될 수 없고, 모서리 부분을 별도로 면취가공을 해주어야 하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 머플러 제조방법으로 머플러를 제조할 경우 머플러의 두께를 얇게 하면 머플러의 단부 가공이 곤란해지는 문제점이 있고, 머플러의 두께를 두껍게 하면 전체 무게가 무거워지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 머플러를 경량화할 수 있는 동시에 단부가공을 원활하게 할 수 있는 머플러 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

삭제

삭제

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 머플러 제조용 금형장치는, 하부금형과, 상기 하부금형에 삽입되는 금형펀치를 포함하며, 상기 하부금형에는 머플러의 제1축경부와 제1테이퍼부와 확경부를 각각 성형하는 제1축경성형부 및 제1테이퍼성형부 및 확경성형부가 형성되며, 상기 제1테이퍼부는 상기 제1축경부의 상부에 상부로 향할수록 내경이 커지며, 상기 확경부는 상기 제1테이퍼부의 상부에 형성되고, 상기 확경성형부는 상기 제1테이퍼성형부의 상단에 단차지게 형성되어, 상기 금형펀치와 상기 확경성형부와의 사이간격이 상기 금형펀치와 상기 제1테이퍼성형부와의 사이간격보다 넓은 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 머플러 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

후방압출단계에서 확경부의 상부에는 후육부가 형성되어, 머플러를 경량화할 수 있는 동시에 단부가공을 원활하게 할 수 있다.

상기 후방압출단계에서 상기 소재를 지지하는 하부금형에는 상기 제1축경부와 상기 제1테이퍼부와 상기 확경부를 형성하는 제1축경성형부 및 제1테이퍼성형부 및 확경성형부가 형성되며, 상기 확경성형부는 상기 제1테이퍼성형부의 상단에 단차지게 형성되어, 상기 하부금형에 삽입되는 금형펀치와 상기 확경성형부와의 사이간격이 상기 금형펀치와 상기 제1테이퍼성형부와의 사이간격보다 넓으며, 상기 후육부는 상기 확경부의 하부보다 외경이 크게 형성되어, 후육부 성형이 원활하게 될 수 있다.

상기 금형펀치의 외측에는 상기 제1축경성형부에 삽입되어 상기 제1축경부를 성형하는 펀치축경성형부가 형성되고, 상기 펀치축경성형부는 아래로 향할수록 외경이 작아지도록 형성되어 상기 제1축경부는 아래로 향할수록 내경이 작아지도록 형성되어, 제1축경부도 두께가 다른 부분보다 두껍게 형성되어, 제1축경부와 동일하게 단부가공을 원활하게 할 수 있다. 그리고, 위와 같은 공정을 통해 제1축경부를 두껍게 성형하여 성형도 용이해질 수 있다.

상기 후방압출단계 이후에, 상기 확경부의 상부를 구부려서 축관하는 축관단계를 포함하며, 상기 단조단계와 상기 후방압출단계와 상기 축관단계에서 상기 소재의 하부는 밀폐상태이고, 상부는 개방된 상태이고, 상기 축관단계를 통해 상부로 향할수록 내경이 작아지는 제2테이퍼부와 상기 제2테이퍼부의 상부에 제2축경부를 형성하며, 상기 축관단계는 상기 제1축경부 및 상기 제1테이퍼부의 내부를 지지한 상태에서 축관하고, 상기 축관단계 후에, 상기 제1축경부에 상기 소재의 길이방향을 따라 홀을 가공하는 홀가공단계를 포함하여, 축관단계에서 프레스를 통해 축관하더라도 이미 성형된 제1축경부 및 제1테이퍼부의 치수가 변경되는 것이 방지되어 머플러를 더욱 정밀하게 성형할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 에어컨 머플러의 제조 방법에 대한 공정 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법에서 단조단계를 거친 소재 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법에서 후방압출단계를 거친 소재 단면도.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법의 단조단계 및 후방압출단계에 사용되는 금형 단면 개략도.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법의 후방압출단계 소재 성형 순서도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법의 축관단계의 제1차 축관공정을 거친 소재 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법의 축관단계 및 홀가공단계 및 홈형성단계 순서도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 머플러 제조방법의 홀가공단계 및 홈형성단계를 거친 소재 단면도.

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 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 머플러 제조방법은, 소재(M)를 단조하여, 상부로 향할수록 내경이 커지는 홈(19)과 하부 외주면에 상부로 향할수록 외경이 커지는 경사부를 형성하는 단조단계(S21)와, 상기 소재(M)에 프레스를 통해 임팩트가공하여, 제1축경부(22)와, 상기 제1축경부(22)의 상부에 상부로 향할수록 내경이 커지는 제1테이퍼부(23)를 형성하고, 상기 제1테이퍼부(23)의 상부에 확경부(24)를 형성하는 후방압출단계(S22)를 포함하며, 상기 후방압출단계(S22)에서 상기 확경부(24)의 상부에는 후육부(24a)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 단조단계(S21)는 슬래그 상태의 소재(M)를 단조하여, 상부로 향할수록 내경이 커지는 홈(19)과 하부 외주면에 상부로 향할수록 외경이 커지는 경사부를 형성한다.

상기 경사부는 제1경사부(12)와, 제1경사부(12)의 상부에 배치되는 제2경사부(13)를 포함한다.

상기 소재(M)의 하면(11)과 제2경사부(13)가 이루는 각도(β)는 상기 소재(M)의 하면(11) 상기 제1경사부(12)가 이루는 각도보다 더 작도록 형성된다.

홈(19)은 상기 경사부의 상부에 형성되는 외경이 일정한 원통부(14)의 상면에 형성된다.

홈(19)은 경사지게 형성되는 내측면(15)과 수평한 홈바닥(16)에 의해 형성된다.

내측면(15)은 제2경사부(13)와 평행하게 형성된다.

내측면(15)의 상단 모서리부는 라운드지게 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 후방압출단계(S22)는 소재(M)에 프레스를 통해 임팩트가공하여, 제1축경부(22)와, 제1축경부(22)의 하부를 밀폐하는 바닥부(21)와, 제1축경부(22)의 상부에 상부로 향할수록 내경 및 외경이 커지는 제1테이퍼부(23)를 형성하고, 제1테이퍼부(23)의 상부에 확경부(24)를 형성한다.

상세하게는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 후방압출단계(S22)는 머플러 제조용 금형장치를 통해 성형된다.

상기 머플러 제조용 금형장치는 하부금형(100)과, 하부금형(100)에 삽입되는 금형펀치(200)를 포함한다.

후방압출단계(S22)는 하부금형(100)에 소재(M)를 배치시키고 금형펀치(200)를 삽입하여 후방압출한다.

상기 소재(M)를 지지하는 하부금형(100)에는 머플러의 제1축경부(22)와 제1테이퍼부(23)와 확경부(24)를 형성하는 제1축경성형부(110) 및 제1테이퍼성형부(120) 및 확경성형부(130)가 내측에 형성된다.

제1축경성형부(110)의 측벽은 상하부 내경이 일정한 원통형상으로 형성되며, 측벽의 하부에는 바닥이 형성된다. 상기 측벽과 상기 바닥과의 연결부위는 라운드지게 형성되어 있다.

제1테이퍼성형부(120)는 상부로 향할수록 내경이 커지도록 경사지게 형성되며, 제1축경성형부(110)의 상부에 연속되게 형성된다.

확경성형부(130)의 내경은 제1테이퍼성형부(120)의 내경보다 크게 형성되어, 확경성형부(130)는 제1테이퍼성형부(120)의 상단에 외측으로 단차지게 형성된다. 따라서, 확경성형부(130)와 제1테이퍼성형부(120) 사이에는 단차턱(131)이 형성된다.

하부금형(100)에 삽입되는 금형펀치(200) 외측에는 제1축경성형부(110)에 삽입되어 상기 제1축경부(22)를 성형하는 펀치축경성형부(210) 및 펀치테이퍼성형부(220) 및 펀치확경성형부(230)가 형성되어 있다.

펀치축경성형부(210)는 아래로 향할수록 외경이 작아지도록 테이퍼지게 형성된다.

펀치테이퍼성형부(220)는 상부로 향할수록 외경이 커지도록 경사지게 형성된다.

펀치확경성형부(230)는 외경이 일정하도록 형성되며 펀치테이퍼성형부(220)의 상부에 연속되게 형성된다.

따라서, 금형펀치(200)의 외주면과 하부금형(100)의 확경성형부(130)와의 사이간격이 금형펀치(200)의 외주면과 제1테이퍼성형부(120)와의 사이간격보다 넓게 된다.

도 4b는 프레스 각도에 따른 소재(M)의 후방압출 성형을 보여주는 도면이다.

(a)는 프레스 각도140도, (b)는 프레스 각도 160도, (c)는 프레스 각도 180도일 때 소재(M)가 성형되는 것을 보여준다.

단조단계(S21)를 거친 소재(M)를 하부금형(100)에 놓고 금형펀치(200)에 의해 펀칭하면 프레스 각도140도일 때 소재(M)의 상단의 높이가 단차턱(131)보다 낮을 때에는 소재(M)가 동일 또는 유사한 두께로 성형된다.

이어서, 프레스 각도 160도 일때 소재(M)의 상단의 높이가 단차턱(131)보다 높아지면 단차턱(131)에 의해 소재(M)의 상단 외면이 상부가 하부보다 두껍게 되도록 경사지게 형성되고, 상단 내면은 경사없이 직선형태로 후육부(24a)가 형성된다.

프레스 각도 180도일 때에는 소재(M)의 후육부(24a) 아래는 동일 유사한 두께로 성형된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 소재(M)를 하부금형(100)에 넣고 금형펀치(200)로 누르게 되면, 제1테이퍼부(23), 확경부(24) 하부는 동일 또는 유사한 두께로 성형된다. 또한, 제1축경부(22)는 외경은 동일 또는 유사하되, 아래로 향할수록 내경이 작아지도록 형성되어, 제1테이퍼부(23)보다 아래로 향할수록 두께가 두껍게 성형된다. 나아가, 확경부(24) 상부인 후육부(24a)는 확경부(24) 하부와 내경은 동일 또는 유사하되, 후육부(24a)는 확경부(24) 하부보다 외경이 크게 형성되어, 다른 부분보다 두께가 두껍게 성형된다. 후육부(24a)의 상하길이는 제1축경부(22)의 상하길이보다 더 길게 형성된다. 상세하게는, 후육부(24a)의 상하길이는 제1축경부(22)와 제1테이퍼부(23)의 상하길이와 유사할 수 있다.

상세하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 후방압출단계(S22)를 통해 바닥부(21)는 수평하고 두께가 동일 또는 유사한 두께로 성형되고, 제1축경부(22)의 내측은 하부에서 상부로 향할수록 직경이 커지도록 경사지게 형성되고, 제1축경부(22)의 외경은 일정하도록 형성되어 제1축경부(22)의 외측은 상하 수직한 직선형태로 성형된다. 또한, 제1테이퍼부(23)는 내측 및 외측이 상부로 향할수록 직경이 커지도록 경사지게 형성되고, 확경부(24)의 하부는 내측 및 외측이 상하 수직한 직선형태이며(내경 및 외경이 일정), 확경부(24)의 상부는 후육부(24a)가 형성되어 내측은 상하 수직한 직선형태이며(내경은 일정) 외측은 상부로 향할수록 직경이 커지도록 경사지게 성형(외경은 상부로 향할수록 커짐)된다.

이와 같이, 후방압출단계(S22)에서 확경부(24)의 상부에는 후육부(24a)가 형성되고 하부에는 제1축경부(23)가 형성되어, 머플러를 경량화할 수 있는 동시에 단부가공을 원활하게 할 수 있다.

일본공개특허공보 2005-9673에는 압력용기를 제조할 때 후방압출을 통해 박육부와 후육부를 성형하는 것이 나타나 있으나, 박육부와 후육부를 성형하기 위해 박육부의 가열온도를 더 높게 하여 성형하고 있다. 이에 비해 본 실시예의 후육부(24a) 성형방법은 별도의 불균일가열단계가 필요하지 않아 공정이 단순해지고, 본 실시예는 후방압출을 통해 후육부(24a)를 성형하는 것을 머플러를 제조하는 데에 적용하고 있다. 또한, 이러한 후방압출단계(S22)로 인해 이하 서술되는 축관단계도 효과적으로 될 수 있다.

제1축경부(22)와 제1테이퍼부(23)의 내외측 모서리 부분은 라운드지게 형성된다.

제1테이퍼부(23)와 확경부(24)의 두께는 동일하게 형성된다.

단조단계(S21)를 거친 소재(M)의 상부 직경(d1) 및 높이(h1)보다 후방압출단계(S22)를 거친 소재(M)의 상부 직경(d2)은 및 높이(h2)가 더 커지도록 성형된다.

상기 축관단계는 프레스가 아닌 롤러를 사용하여 확경부(24)의 상부를 구부려서 축관한다.

상기 소재(M)의 확경부(24)의 상부에 상기 축관단계를 통해 상부로 향할수록 내경이 작아지는 제2테이퍼부(37)와 제2테이퍼부(37)의 상부에 제2축경부(38)를 형성한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2테이퍼부(37)는 내측 및 외측이 상부로 향할수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성된다. 제2테이퍼부(37)는 두께가 동일 또는 유사하도록 형성된다.

제2축경부(38)는 외측은 상하 수직한 직선형태(외경이 일정)이며 내측은 상부로 향할수록 직경이 작아지도록 경사지게 성형된다. 이와 같이 상기 축관단계를 거치면 소재(M)는 후방압출단계(S22)의 확경부(24)의 상부 형상이 달라지게 된다.

상기 축관단계는 바닥부(21) 및 제1축경부(22) 및 제1테이퍼부(23)의 내부를 지지부재에 의해 지지한 상태에서 축관할 수 있다. 지지부재는 외경이 축소될 수 있는 구조로 되어 있어서 축관단계가 끝난 후 제2축경부(38)를 통해서 빼낼수 있게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 축관단계에서 축관공정은 상기 후방압출단계(S22)를 거친 소재(M)보다 상부 직경(d3)이 작아지고 높이(h3)가 작아지도록 성형하는 제1차 축관공정(S23)과, 상기 제1차 축관공정(S23)을 거친 소재(M)보다 상부 직경(d4)이 작아지고 높이(h4)가 작아지도록 성형하는 제2차 축관공정(S24)과, 상기 제2차 축관공정(S24)을 거친 소재(M)보다 상부 직경(d5)이 작아지며 높이(h5)가 작아지도록 성형하는 제3차 축관공정(S25)과, 상기 제3차 축관공정(S25)을 거친 소재(M)보다 상부 직경(d6)이 작아지며 높이(h6)가 작아지도록 성형하는 제4차 축관공정(S26)과, 상기 제4차 축관공정(S26)을 거친 소재(M)보다 상부 직경(d7)이 작아지고 높이(h7)가 작아지도록 성형하는 제5차 축관공정(S27)을 포함한다.

제1,2,3,4,5차 축관공정(S23,S24,S25,S26,S27)을 통해 제2테이퍼부(37)와 제2축경부(38)의 내외측 모서리 부분은 라운드지게 형성되어, 제2축경부(37)와 제2테이퍼부(38)가 더욱 원활하게 성형될 수 있다.

단조단계(S21)와 후방압출단계(S22)와 상기 축관단계에서 상기 소재(M)의 하부는 밀폐상태이고, 상부는 개방된 상태이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 축관단계 후에, 제1축경부(22)의 바닥부(21)에 소재(M)의 길이방향으로 홀을 가공하는 홀가공단계와 상기 홀가공단계이후에, 제1축경부(42)와 제2축경부(48)의 끝단 내측에 중간높이까지 하부홈(42a)과 상부홈(48a)을 각각 형성하여, 상기 소재(M) 내측 상하부에 각각 걸림턱(48b, 42b)을 형성하는 홈형성단계를 포함하는 마무리단계(S40)를 포함하여, 머플러를 더욱 정밀하게 성형할 수 있다.

상기 홀가공단계로 인해, 상기 소재(M)의 상부와 하부가 모두 개방된 상태가 된다.

상기 마무리단계(S40)는 상기 축관단계를 거친 제1축경부(38)와 제2축경부(22)를 절단하는 단계를 포함하여, 제1축경부(48)와 제2축경부(42)의 높이가 작아진다.

이와 같은 과정을 통해 차량용 에어컨의 작동소음을 줄이는 머플러를 제조하여 단순한 공정으로 신속하고 정밀하게 제조할 수 있다.

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 **
19 : 홈 22 : 제1축경부
23 : 제1테이퍼부 24 : 확경부
24a : 후육부
37 : 제2테이퍼부 38 : 제2축경부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 하부금형;
   상기 하부금형에 삽입되는 금형펀치를 포함하며,
   상기 하부금형에는 머플러의 제1축경부와 제1테이퍼부와 확경부를 각각 성형하는 제1축경성형부 및 제1테이퍼성형부 및 확경성형부가 형성되며,
   상기 제1테이퍼부는 상기 제1축경부의 상부에 상부로 향할수록 내경이 커지며, 상기 확경부는 상기 제1테이퍼부의 상부에 형성되고,
   상기 확경성형부는 상기 제1테이퍼성형부의 상단에 단차지게 형성되어, 상기 금형펀치와 상기 확경성형부와의 사이간격이 상기 금형펀치와 상기 제1테이퍼성형부와의 사이간격보다 넓은 것을 특징으로 하는 머플러 제조용 금형장치.

Images