KR101533241B1 - 볼트 일체형 부품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼트 일체형 부품의 제조방법에 관한 것으로서, 함몰된 인입부가 형성된 상부금형과 평탄하게 형성된 하부금형 사이에 성형대상부품을 고정하는 설치단계, 상기 성형대상부품의 하부를 가압하여 상기 인입부 내부의 형상에 대응하도록 상기 성형대상부품에 돌출부를 형성하는 1차 성형단계, 상기 인입부의 직경을 점차 줄이고 함몰된 깊이를 점차 늘려가며 연속적인 다단성형을 통해 상기 돌출부의 직경 및 길이를 조절하는 2차 성형단계, 상기 2차 성형단계를 거친 상기 성형대상부품의 하부에서 상기 돌출부의 내부를 가압하여 상기 인입부와 함께 상기 돌출부의 측부 및 상부를 균일하게 세팅하는 정렬단계, 상기 상부금형과 상기 돌출부의 상부를 접촉시키며 상기 돌출부의 상부 형상을 성형하는 업세팅단계 및 상기 돌출부의 측면에 나사산을 형성하는 나사성형단계를 포함하는 볼트 일체형 부품의 제조방법이 개시된다.

Description

볼트 일체형 부품의 제조방법{Manufacturing Methods of Bolt Integral Part}

본 발명은 볼트 일체형 부품의 제조방법에 관한 것으로서, 플레이트 또는 부품에 별도의 성형공정을 통해서 볼트를 일체형으로 형성하는 볼트 일체형 부품의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 자동차의 부품, 각종 산업기계의 부품들은 상호 결합을 위하여 볼트와 너트를 이용하거나 부품에 탭을 형성하고 이 탭과 결합되는 탭볼트가 이용된다.

특히 판상의 부재를 결합함에 있어서, 결합을 위한 너트나 볼트의 장착공간이 없거나 결합 시 볼트를 지지할 수 있는 공간의 확보가 어려운 경우 판상의 부재 자체에 볼트나 너트를 용접하여 직접 결합할 수 있도록 하였다.

하지만 볼트나 너트를 용접하는 경우 용접부위가 쉽게 부식되어 내식성이 저하되며 이에 따라 용접부위가 파손되는 되는 문제점이 발생하였다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 종래에는 판상의 부재를 단조 가공하여 문제점을 해결하기 위한 방법이 개발되었으며, 국내등록특허 제 10-0893014를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래에 개발된 텝 플레이트 제조방법에 의해서 너트 일체형 플레이트가 제조되는 과정을 나타낸 도면이다.

도시된 도면을 살펴보면, 판부재(10)가 상부금형(20) 및 하부금형(30)사이에 적층되어 가압된다. 여기서 상부금형(20)은 하부로 돌출된 돌기부(22)가 구비되고 하부금형(30)은 함몰된 인입부(32)가 구비되어 판부재(10)가 상부금형(20)과 하부금형(30)에 의해서 가압되는 경우 판부재(10)의 일부가 성형되어 돌출부(12)가 형성된다.

여기서 상부금형(20) 및 하부금형(30)은 복수 개로 구성되어 각각에 형성된 돌기부(22)와 인입부(32)는 직경과 길이가 서로 다르도록 구성되며, 이에 따라 상부금형(20) 및 하부금형(30)을 교체하며 연속적으로 판부재(10)를 가압함으로써 돌출부(12)를 형성한다.

그리고 상부금형(20)과 하부금형(30)에 의해서 형성된 돌출부(12) 끝단을 커팅하여 중공(14)을 형성한 후 중공(14)이 형성된 돌출부(12)의 내측면에 나사산을 형성함으로써 판부재(10)상에 너트를 형성한다.

하지만 이와 같은 경우 상부금형(20)과 하부금형(30)을 지속적으로 교체해야 하며 이에 따라 생산속도저하 및 생산원가가 증가하는 문제점이 발생하였다.

본 발명의 목적은 종래에 용접식으로 볼트를 부품에 결합하던 방법을 해결하기 위한 것으로서, 플레이트 또는 부품에 드로잉 및 사이징을 통해 일체로 볼트를 형성할 수 있는 볼트 일체형 부품 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 함몰된 인입부가 형성된 상부금형과 평탄하게 형성된 하부금형 사이에 성형대상부품을 고정하는 설치단계, 상기 성형대상부품의 하부를 가압하여 상기 인입부 내부의 형상에 대응하도록 상기 성형대상부품에 돌출부를 형성하는 1차 성형단계, 상기 인입부의 직경을 점차 줄이고 함몰된 깊이를 점차 늘려가며 연속적인 다단성형을 통해 상기 돌출부의 직경 및 길이를 조절하는 2차 성형단계, 상기 2차 성형단계를 거친 상기 성형대상부품의 하부에서 상기 돌출부의 내부를 가압하여 상기 인입부와 함께 상기 돌출부의 측부 및 상부를 균일하게 세팅하는 정렬단계, 상기 상부금형과 상기 돌출부의 상부를 접촉시키며 상기 돌출부의 상부 형상을 성형하는 업세팅단계 및 상기 돌출부의 측면에 나사산을 형성하는 나사성형단계를 포함한다.

또한, 상기 하부금형은 적어도 일부가 상기 인입부보다 작은 직경을 가지며 승하강 하여 상기 성형대상부품을 가압하는 가압부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가압부는 상기 인입부의 직경에 대응하여 직경이 조절될 수 있다.

또한, 상기 정렬단계를 거친 상기 성형대상부품에, 상기 돌출부 내부에 빈 공간이 형성되지 않도록 상기 상부금형으로 가압하여 상기 돌출부의 형상을 세팅하는 사이징단계를 더 포함할 수 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 볼트 일체형 부품 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 성형대상부품은 간단한 프레싱 작업을 통해 성형하여 돌출부를 형성하며 돌출부의 외측면에 나사산을 형성함으로써, 별도의 용접작업 없이 간단하게 성형대상부품에 나사를 형성할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 상부금형과 하부금형을 이용하여 가압 시 상부금형만 교체하여 지속적으로 돌출부의 크기 및 길이를 조절하고 추후 정렬단계를 통해 돌출부의 측부 및 상부를 균일하게 함으로써, 하부금형의 형상에 영향을 받지 않아 제작공정을 단순화 시킬 수 있으며 연속적인 공정이 가능한 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래에 개발된 텝 플레이트 제조방법에 의해서 너트 일체형 플레이트가 제조되는 과정을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법에 의해 제조된 볼트 일체형 부품을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서 설치단계 및 1차 성형단계를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서 2차 성형단계 및 정렬단계를 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서 사이징단계, 업세팅단계 및 나사성형단계를 나타낸 도면; 및
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법을 나타낸 순서도.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 볼트 일체형 부품의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 통하여 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정형태로 한정하려는 것이 아니라 본 실시예를 통해서 좀더 명확한 이해를 돕기 위함이다.

또한, 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 성형대상부품에 대해서 도 2 내지 도 6을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법에 의해 제조된 볼트 일체형 부품을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서 설치단계 및 1차 성형단계를 나타낸 도면이다.

그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서 2차 성형단계 및 정렬단계를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에서 사이징단계, 업세팅단계 및 나사성형단계를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 도 2를 살펴보면 플레이트 형태의 성형대상부품(100)에 일체로 돌출 형성된 돌출부(110)가 구비되어 있으며 돌출부(110)의 외주면에 나사산(112)이 형성되어 있다. 이와 같이 돌출부(110)가 성형대상부품(100)과 별도로 분리되어 용접을 통해 접합된 것이 아니라 본 발명의 실시예에 따른 제조방법을 통해 돌출부(110)와 성형대상부품(100)이 일체로 형성된다.

이와 같은 볼트 일체형 부품은 다단 프레스 성형을 통해서 제조되는 것으로써, 성형대상부품(100)의 상 하부에 위치한 금형을 통해 다단 성형한다.

본 발명에 따른 제조방법으로 성형대상부품(100)을 제조하기 위한 제조장치를 살펴보면, 기본적인 상부금형(200) 및 하부금형(300)을 포함하여 성형대상부품(100)의 상 하부에서 가압하여 성형대상부품(100)상에 돌출부(110)를 형성한다.

구체적으로 상부금형(200)은 복수 개로 구성되며 성형대상부품(100)의 상부에서 가압하는 구성으로써, 성형대상부품(100)과 접촉하는 일면에 내측으로 함몰된 인입부(210)가 형성된다.

여기서, 상부금형(200)은 복수 개 각각에 형성된 인입부(210)의 직경이 서로 다르게 형성되며 점차적으로 증가 또는 감소하도록 구성된다.

그리고 하부금형(300)은 평탄하게 형성되며 성형대상부품(100)을 하부에서 지지하여 상부금형(200)과 함께 성형대상부품(100)을 가압할 수 있도록 구성됩니다. 본 실시예에서 하부금형(300)은 적어도 일부가 인입부(210)보다 작은 직경을 가지는 가압부(310)를 구비하며 선택적으로 가압부(310)가 승하강 할 수 있도록 구성됩니다.

즉, 하부금형(300)은 상부에 적층된 성형대상부품(100)을 상부금형(200)과 함께 지지하며, 가압부(310)의 승하강을 통해 성형대상부품(100)의 일부를 인입부(210) 내부로 밴딩시킴으로써 돌출부(110)를 형성한다.

본 실시예에서 가압부(310)는 이중으로 구성되어 제1직경을 가지는 제1돌기(312) 및 제2직경을 가지는 제2돌기(314)를 포함하며, 도시된 바와 같이 제2돌기(314)는 제1돌기(312)의 중앙에 위치하여 제1돌기(312)와 독립적으로 승하강할 수 있도록 구성된다. 제1돌기(312) 및 제2돌기(314)의 구체적인 동작에 대해서는 후술한다.

한편, 본 실시예에서와 달리 하부금형(300)이 복수 개로 구성되어 적어도 일부는 상면이 평탄하게 형성되고 나머지는 돌출되어 고정된 가압부(310)를 가지는 형태로 형성될 수도 있다.

그리고 상부금형(200) 및 하부금형(300)에 의해서 돌출부(110)가 형성된 성형대상부품(100)에 별도의 나사형성금형(400)을 통해 돌출부(110)의 외측면에 나사산(112)을 형성함으로써 볼트를 형성한다.

여기서 나사형성금형(400)은 상부금형(200)의 분리 후 내부에 함몰 형성된 성형부를 통해 돌출부(110)의 외측면을 감싸며 회전하여 나사산(112)을 형성한다.

이와 같이 형성된 상부금형(200) 및 하부금형(300)을 이용하여 본 발명에 따른 볼트 일체형 부품 제조방법을 통해 성형대상부품(100)을 성형한다.

이어서, 본 발명에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법에 대해서 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같이 크게 설치단계(S01), 1차 성형단계(S02), 2차 성형단계(S03), 정렬단계(S04), 사이징단계(S05), 업세팅단계(S06) 및 나사성형단계(S06)를 포함한다.

설치단계는 상술한 하부금형(300)과 상부금형(200) 사이에 성형대상부품(100)을 적층시키며 고정하는 단계로써, 도3의 (a)와 같이 상부금형(200) 및 하부금형(300)의 가압에 의해 성형대상부품(100)이 가압되기 전에 별도의 고정수단(미도시)를 통해 성형대상부품(100)을 고정한다(S01).

만약 성형대상부품(100)이 고정되지 않는다면, 상부금형(200) 및 하부금형(300)의 가압에 의해 뒤틀림이 발생할 수 있으며, 이에 따라 정밀한 프레스공정을 수행하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.

본 실시예에서 도시된 바와 같이 성형대상부품(100)은 평판형 플레이트로 하여 설명하며, 이와 달리 다른 형태로 구성될 수도 있다.

그리고 1차 성형단계는 설치단계를 통해 성형대상부품(100)이 고정된 상태에서 하부금형(300)의 일부가 승강하며 성형대상부품(100)을 가압하여 돌출부(110)를 형성한다. 구체적으로 하부금형(300)상에 형성된 가압부(310)가 성형대상부품(100)의 하부에서 상부로 밀어 올려 성형대상부품(100)의 일부가 휘어지며 인입부(210) 내부로 삽입된다(S02).

즉, 가압부(310)와 인입부(210)가 형성하는 형상을 따라 성형대상부품(100)에 밴딩이 발생하며 돌출부(110)를 형성한다.

여기서 가압부(310)는 인입부(210)의 복수 개의 돌기로 구성되어 각각이 독립적으로 승하강 할 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 하부금형(300)에 구비된 가압부(310)가 성형대상부품(100)의 하부에서 가압하여 돌출부(110)를 형성하도록 구성되며, 가압부(310)는 제1직경을 가지는 제1돌기(312) 및 제2직경을 가지는 제2돌기(314)를 포함하는 한 쌍으로 구성된다.

도시된 바와 같이 제1돌기(312)는 제2돌기(314)에 비해 상대적으로 큰 직경을 가지며 승하강하도록 구성된다. 여기서 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제1돌기(312)의 직겨은 상부금형(200)에 형성된 인입부(210)의 직경보다 상대적으로 작게 형성되며, 제1돌기(312)의 중심과 인입부(210)의 중심이 동일선상에 위치하도록 배치된다.

그리고 제2돌기(314)는 제1돌기(312)의 중심에 위치하며 제1돌기(312)에 비해 상대적으로 작은 직경을 가지며 승하강 가능하도록 구성된다.

이때, 제1돌기(312) 및 제2돌기(314)는 독립적으로 구동하며, 선택적으로 동시에 구동할 수 있다.

도시된 바와 같이 가압부(310)가 인입부(210)의 직경에 대응하여 큰 직경이 필요한 경우 제1돌기(312)와 제2돌기(314)가 동시에 승하강하며 성형대상부품(100)을 가압한다.

하지만, 이와 달리 인입부(210)의 직경이 작은 경우 이에 대응하여 제2돌기(314)만 승하강하여 성형대상부품(100)을 가공할 수도 있다.

즉, 가압부(310)는 복수 개의 상부금형(200)에 형성된 인입부(210)의 직경에 대응하여 직경이 조절되도록 구성된다.

본 실시예에서 가압부(310)는 제1돌기(312) 및 제2돌기(314)를 포함하여 구성되어있지만 이와 달리 복수 개가 더 구비되어 가압부(310)의 직경변화 정도를 조절할 수 있다.

이와 같이 1차 성형단계는 상부금형(200) 및 하부금형(300)에 의해서 성형대상부품(100)의 벤딩을 통해 돌출부(110)를 형성한다.

한편 2차 성형단계는 상부금형(200)에 형성된 인입부(210)의 직경을 점차 줄이고 함몰된 깊이를 점차 늘려가며 연속적인 다단성형을 통해 돌출부(110)의 직경 및 길이를 조절한다(S03).

구체적으로 도 4의 (a) 내지 도 4의(c)를 살펴보면 상부금형(200)에 형성된 인입부(210)의 직경을 돌출부(110)보다 작게 하여 상부에서 가압하며, 점차적으로 돌출부(110)의 직경을 줄이고 높이를 늘어나게 한다.

이때, 가압부(310)는 동작하지 않는 상태로써, 하부금형(300)의 상면은 평탄한 상태로 배치된다.

이와 같이 상부금형(200)에 형성된 인입부(210)의 직경을 조절하여 성형대상부품(100)을 가압하더라도 하부금형(300)은 교체하지 않고 동일한 금형상에 성형대상부품(100)이 위치하게 된다.

그리고 정렬단계는 2차 성형단계를 거친 성형대상부품(100)의 하부에서 돌출부(110) 내부를 가압하여 인입부(210)와함께 돌출부(110)의 측부 및 상부를 균일하게 세팅한다(S04).

구체적으로 도 4의(d)에 도시된 바와 같이 상부금형(200)의 인입부(210)에 돌출부(110)가 주합된 상태에서 하부금형(300)에 구비된 가압부(310)가 승강하며 돌출부(110)의 내부를 가압함으로써, 2차 성형단계에서 가공된 돌출부(110)의 측부 및 상부가 균일해지도록 한다.

상술한 바와 같이 2차 성형단계에서는 하부금형(300)을 교체하지 않으며 가압부(310)도 구동하지 않는 상태이기 때문에 돌출부(110)의 내부가 균일하지 않고 주름이 발생하거나 두께가 고르지 않을 수 있다.

이에 따라, 가압부(310)를 승하강시켜 돌출부(110)의 측부 및 상부가 균일한 두께를 가지며 주름이 발생하지 않도록 가압하여 돌출부(110)의 품질을 유지시킨다.

여기서, 가압부(310)가 승강할 때, 제1돌기(312)는 구동하지 않으며 제2돌기(314)만 승강하여 인입부(210)와 함께 돌출부(110)를 가압한다. 이때, 제2돌기(314)의 직경은 상부금형(200)에 형성된 인입부(210)의 직경보다 상대적으로 작은 직경으로 형성된 상태이다.

다음으로, 정렬단계가 끝난 성형대상부품(100)은 돌출부(110) 내에 빈 공간이 형성되지 않도록 상부금형(200)으로 가압하여 돌출부(110)의 길이 및 직경을 조절하는 사이징단계를 거치게 된다(S05).

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 돌출부(110) 내에 빈 공간이 남지 않도록 상부금형(200)으로 가압하여 돌출부(110)를 성형함으로써, 돌출부(110) 자제의 내구성을 증가시키며 안정적으로 형성될 수 있도록 한다.

이와 같이 사이징이 끝난 성형대상부품(100)은 돌출부(110) 내부에 더 이상의 빈 공간이 형성되지 않는다.

하지만, 돌출부(110)의 상측 끝단부는 직경이 줄어드는 상술한 과정을 거치면서 표면이 균일하지 않기 때문에 사이징단계를 거친 성형대상물은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 별도의 업세팅공정을 통해 돌출부(110)의 상측 끝단부가 균일해지도록 한다(S06).

여기서 업세팅 공정은 사이징단계를 거치며 돌출부의 측면 부분이 균일하게 형성된 돌출부의 상부형상을 성형하는 과정으로, 상부금형이 성형대상물의 상부에서 가압 시 돌출부와 상부금형 사이에 빈 공간이 남지 않도록 가압함으로써, 돌출의 상측 끝단부 형상을 성형하는 과정이다.

마지막으로, 나사산(112)성형단계는 업세팅단계를 거친 성형대상부품(100)에 상부금형(200)이 아닌 별도의 나사형성금형(400)을 통해 돌출부(110)의 외측면에 나사산(112)을 형성함으로써 볼트를 형성한다(S07).

여기서 나사형성금형(400)은 상부금형(200)의 분리 후 내부에 함몰 형성된 성형부를 통해 돌출부(110)의 외측면을 감싸며 회전하여 나사산(112)을 형성한다.

구체적으로, 본 실시예에서는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 나사형성금형(400)에 구비된 성형부 내부로 돌출부(110)가 삽입되며 회전을 통해 돌출부(110)의 외측면에 나사산(112)을 형성한다.

이에 따라 돌출부(110) 자체가 볼트형상을 가지며 성형대상부품(100)과 볼트가 일체로 형성되도록 할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 볼트 일체형 부품의 제조방법을 통해서 추가적인 용접과정을 거치지 않고 성형대상부품(100)과 볼트를 일체로 형성하여 종래에 비해 간단한 방법으로 보다 내구성이 더 높은 볼트 일체형 부품을 제조할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명한 실시예 외에도 본 발명의 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그러므로 본 실시예는 특정형태로 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 성형대상부품 200: 상부금형
210: 인입부 300: 하부금형
310: 가압부 400: 나사형성금형

Claims (4)

1. 함몰된 인입부가 형성된 상부금형과 상면이 평탄하게 형성되어 적어도 일부가 상기 인입부보다 작은 직경을 가지며, 선택적으로 승하강하는 가압부를 구비한하부금형 사이에 성형대상부품을 고정하는 설치단계;
   상기 가압부가 승하강하며 상기 성형대상부품의 하부를 가압하여 상기 성형대상부품의 적어도 일부가 상기 인입부 내부로 삽입되며 상기 인입부 내부의 형상에 대응하도록 상기 성형대상부품에 돌출부를 형성하는 1차 성형단계;
   상기 인입부의 직경을 점차 줄이고 함몰된 깊이를 점차 늘려가며 연속적인 다단성형을 통해 상기 돌출부의 직경 및 길이를 조절하는 2차 성형단계;
   상기 2차 성형단계를 거친 상기 성형대상부품의 하부에서 상기 돌출부의 내부를 가압하여 상기 인입부와 함께 상기 돌출부의 측부 및 상부를 균일하게 세팅하는 정렬단계;
   상기 정렬단계를 거친 상기 성형대상부품에 상기 돌출부 내부에 빈 공간이 형성되지 않도록 상기 상부금형으로 가압하여 상기 돌출부의 형상을 세팅하는 사이징단계;
   상기 상부금형과 상기 돌출부의 상부를 접촉시키며 상기 돌출부의 상부 형상을 성형하는 업세팅단계; 및
   상기 돌출부의 측면에 나사산을 형성하는 나사성형단계;
   를 포함하는 볼트 일체형 부품의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 가압부는,
   상기 인입부의 직경에 대응하여 직경이 조절되는 것을 특징으로 하는 볼트 일체형 부품의 제조방법.
   
4. 삭제

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