KR101642043B1 - 파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법 - Google Patents

파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법에 관한 것이다.

Description

파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법{pipe end coupling and Manufacture method}
본 발명은 파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법에 관한 것이다.
파이프 단부 연결구, 예를 들어 자동차용 냉매 순환관의 단부 연결구(coupling)는 냉매 공급부로부터 연결되는 고무관과 냉매를 수급받는 기관의 금속관을 연결하는 부품이다.
이러한 파이프 단부 연결구를 제조하는 방법과 관련하여 여러 가지 기술이 제시된 바 있다.
일반적인 파이프 단부 연결구 제조 방법은 다음과 같다.
먼저 1단계는 소정의 두께를 갖는 알루미늄 판(1)을 천공기 등을 이용하여 타공하여 알루미늄 셀(2)을 얻는 셀 분할 공정이다.
2단계는 알루미늄 판(1)에서 얻어낸 알루미늄 셀(2)을 압출틀(3)의 압출홈(3')에 삽입하고 압출 시 압출봉(4)과 알루미늄 셀(2)의 마찰에서 발생하는 열에 의해 상호 달라붙는 것을 방지하도록 하는 분리용이 분말(m)을 알루미늄 셀(2)에 도포하는 압출 준비 공정이다.
3단계는 압출틀(3)의 압출홈(3')에 삽입되어 있는 알루미늄 셀(2)을 압출 홈(3')의 직경 보다 외경이 작은 압출봉(4)이 순간적인 강한 압력으로 누르게 되면 알루미늄 셀(2)이 눌리면서 압출봉(4)과 압출홈(3') 사이의 틈으로 밀려 올라오도록 하는 압출 공정이다.
4단계는 압출 공정으로 형성된 압출물(2-1)의 단부를 절단하여 불규칙한 단면(2')을 제거하는 압출물 단면 정리 공정이다.
5단계는 압출물(2-1)의 하면에 천공기(5)를 이용하여 구멍(2")을 형성하여 연결구(2-2)를 완성하는 통공 헝성 공정이다.
이와 같은 종래의 압출 공법을 이용한 연결구 제조 방법은 다음과 같은 단점이 있었다.
첫 번째 알루미늄 판(1)에서 알루미늄 셀(2)을 얻어내는 과정에서 알루미늄 판(1) 자투리가 50(%) 이상 발생하여 재료의 손실이 많다.
두 번째 분리용이 분말(m) 도포 및 열처리 공정이 더해져 공정이 복잡하고 제조 소요 시간이 길어 제조 원가 상승 및 제조 속도가 느렸다.
종래의 압출 공법을 이용한 연결구 제조 방법의 문제점을 해소하기 위하여 한국등록특허 제423,360호(이하 종래기술 1)이 제안된 바 있다.
종래기술 1은 원하는 직경의 알루미늄 파이프(P')를 원하는 길이로 절단하는 재료 준비 공정 후, 작은 각도의 경사면(12)을 갖도록 하는 1차 드로잉 공정과 작은 각도로 절곡된 알루미늄 파이프(P')의 단부(P'-1)를 중간 각도의 경사면(12-1)을 갖도록 하는 2차 드로잉 공정 및 2차 드로잉 공정에서 중간 각도로 절곡된 알루미늄 파이프(P')의 단부(P'-1)를 직각의 압축면(12-2)을 갖는 펀칭 헤드(10-2)가 순간 압력으로 때려 알루미늄 파이프(P') 외경과 직각이 되도록 절곡시키는 형상 마무리 공정과 직각으로 구부러진 알루미늄 파이프(P')의 단부(P'-1) 중앙을 천공기(20)를 이용하여 통공(P'-2)을 형성하는 피어싱 공정을 포함하여 이루어진다.
종래기술 1은 재료를 알루미늄 판(1)에서 알루미늄 셀(2)을 얻어내지 않고, 원하는 직경의 알루미늄 파이프로부터 준비한다는 점에서 재료의 손실 등을 방지함으로써 종래의 문제점을 상당 부분 해결한 바 있다.
그러나, 종래기술 1의 경우 다음과 같은 문제점도 내포한 바 있다.
즉, 작은 각도의 경사면(12)을 갖도록 하는 1차 드로잉 공정과 중간 각도의 경사면(12-1)을 갖도록 하는 2차 드로잉 공정이 필요할 뿐만 아니라, 알루미늄 파이프(P') 외경과 직각이 되도록 절곡시키는 형상 마무리 공정 및 통공(P'-2)을 형성하는 피어싱 공정이 각각 필요하다.
따라서, 1차, 2차 드로잉 금형뿐만 아니라, 형상 마무리 금형 및 피어싱 공정을 위한 장비 및 지그가 필요하므로, 공정이 복잡하고 제조 소요 시간이 길어 제조 원가 상승의 요인이 존재한다.
또한 별도의 피어싱 공정을 거치며 통공(P'-2)을 형성하는 과정에서 편심된 통공이 형성될 가능성도 있었다.
종래기술 2의 문제점을 해결하기 위하여 한국등록특허 제971,527호(이하 종래기술 3이라 한다)가 제안된 바 있다.
종래기술 3은 다음과 같이 이루어진다.
먼저 준비된 파이프를 반제품으로 가공하는 제1금형(100)과 반제품을 가공하여 완제품에 가깝도록 가공하는 제2금형(170)을 포함하여 이루어진다.
따라서 종래기술 3은 종래기술 2에 비하여 (1) 금형의 갯수가 2개로 감소하였으며 (2) 피어싱 공정이 제2금형에 의해 이루어지므로 피어싱을 위한 장비 및 지그를 필요하지 않는다는 점에서 공정의 단순화 및 제조 소요 시간의 단축을 달성할 수 있었다.
반면에 종래기술 3의 경우 다음과 같은 문제점도 존재한다.
(1) 종래기술 3은 제1금형(100)의 내측에 원자재를 삽입한 후 가압하여, 경사라인(150)이 형성되는 반제품(M1)의 형태로 배출된다.
이러한 반제품(M1) 형상으로 배출되는 알루미늄 파이프(P')의 단부(P'-1)를 직각으로 가압한다.
이때, 상부에는 돌출부가 형성되며, 이러한 돌출부는 제2금형(170)의 내측에 구비된 절단날(173)로 절단하여, 완제품(M2)를 형성한다.
따라서, 제2금형(170)에는 내측에 절단날(173)이 구비되어야 하는 등 복잡한 구조를 갖게 된다.(종래기술 3의 첨부도면 2 참조)
뿐만 아니라 반제품(M1)에 형성되는 수직부를 절단하여, 완제품(M2) 상태의 연결구를 형성하므로, 이와 같이 절단되는 수직부에 해당하는 재료 손실은 큰 부담이 된다.
(2) 종래기술 2에서 별도의 피어싱 공정을 통해 가공하는 통공(201)을 종래기술 3에서 알루미늄 파이프(P')의 단부(P'-1)를 직각으로 가압하는 제2금형(170)의 내측에 구비된 절단날(173)에 의해 통공(201)을 형성한다.
즉, 제2금형(170)은 가압에 의해 반제품(M1)의 단부(P'-1)를 직각으로 변형함과 동시에 통공(201)도 형성한다.
이와 같은 방법에 의한 통공(201)의 형성은 편심, 즉 중심에서 벗어난 통공을 형성할 가능성을 배제할 수 없으며, 이는 완제품(M2)의 불량률을 높이는 한 요소로 작용한 바 있다.
한국등록특허 제423,360호 한국등록특허 제971,527호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 파이프의 단부 연결구의 제조공정 시 재료의 손실을 최소화함으로써 제조 비용을 절감할 수 있으며, 냉매를 수급받는 장치의 금속관(B)이 끼워지는 구멍의 편심을 방지하여 불량률을 감소하는 파이프 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프 단부 연결구 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 파이프 단부 연결구 제조용 금형은 상부 금형과 하부 금형을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 금형에 위치하는 돌출부를 포함하며, 제1펀치의 가압에 의해 성형되는 제1예비성형체를 성형하는 제1예비성형체 금형;
상부 금형과 하부 금형을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 금형의 상면에는 위치하는 핀을 포함하며, 제2펀치의 가압에 의해 성형되는 제2예비성형체를 성형하는 제2예비성형체 금형을 포함하여 이루어지되, 상기 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 위치하는 핀이 상기 제1예비성형체의 하부에 위치하는 구멍에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 파이프 단부 연결구 제조용 금형은 상기 제2펀치의 하면에는 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 형성된 핀을 수용하는 수용부가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 파이프의 단부 연결구 제조 방법은 상단 및 하단 내부가 서로 관통된 속이 빈 파이프 형상의 소재를 준비하는 단계;
상기 소재를 제1예비성형체 금형에 위치시킨 후, 상기 소재의 상단을 가압하여 하단에 소재 내측으로 절곡되는 절곡부가 형성되는 제1예비성형체를 성형하는 제1성형단계;
상기 제1예비성형체를 제2예비성형체 금형에 위치시킨 후, 상기 제1예비성형체의 상부를 가압하여 상기 제1예비성형체보다 높이가 낮은 제2예비성형체를 성형하는 제2성형단계를 포함하되, 상기 제1예비성형체의 하부 구멍이 상기 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 형성된 핀에 삽입된 상태에서 가압하여 상기 제2예비성형체의 상부 두께보다 하부 두께가 더 두껍게 성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법은 다음과 같은 장점이 있다.
(1) 제조공정에서 절단되어 버려지는 재료의 양을 최소화할 수 있으므로, 원가 절감이 가능하다.
(2) 제1예비성형체 금형과 제2예비성형체 금형, 2개의 금형만 필요하므로 경제적이다.
도 1은 파이프 단부 연결구를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 있어서 제1예비성형체의 제조를 나타낸 개념도
도 3은 도 2에 의해 제조된 제1예비성형체의 단면도
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명에 있어서 제2예비성형체의 제조를 나타낸 개념도
도 5는 소재를 도시한 사시도
도 6은 본 발명의 파이프의 단부 연결구의 제조 방법의 순서도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.
본 발명의 파이프 단부 연결구는 자동차용 냉매 순환관의 단부 연결구(coupling)를 의미하는 것으로 냉매 공급부로부터 연결되는 고무관과 냉매를 수급받는 기관의 금속관을 연결하는 부품을 지칭한다.
본 발명의 파이프의 단부 연결구 제조용 금형에 의해 제조되는 파이프의 단부 연결구(10)의 형상은 다음과 같다.
먼저 파이프의 단부 연결구(10)는 상부 몸체(25)와 하부 몸체(30)를 포함하여 이루어진다.
상부 몸체(25)와 하부 몸체(30)를 몸체(20)라고 했을 때, 몸체(20)는 전체적으로 원통과 유사한 형상을 갖는다.
먼저 상부 몸체(25)의 상부는 개구된다.
즉, 상부 몸체(25)의 상부에는 개구부(미도시)가 형성된다.
상부 몸체(25)의 내경 및 외경은 일정하다.
상부 몸체(25)에 하부 몸체(30)가 일체로 연결된다.
하부 몸체(30)에는 구멍(35)이 형성된다.
참고로 하부 몸체(30)에 형성된 구멍(35)의 직경은 상부 몸체(25)의 상부에 형성된 개구부(미도시)보다 훨씬 작다.
하부 몸체(30)에 형성된 구멍(35)과 상부 몸체(25)의 상부에 형성된 개구부(미도시)의 역할은 다음과 같다.
차량 내의 냉매 공급부(미도시)로부터 연결되는 고무관(A)이 개구부(미도시)로 삽입된다.
냉매를 수급받는 장치의 금속관(B)이 하부 몸체의 구멍(35)에 끼워져 압착되며 연결된다.
파이프의 단부 연결구(10)는 냉매를 수급받는 장치의 금속관(B)과 차량 내의 냉매 공급부(미도시)로부터 연결되는 고무관(A)을 연결하는 역할을 한다.
본 발명의 파이프의 단부 연결구 제조용 금형에 의해 제조된 파이프의 단부 연결구(10)는 상부 몸체(25)의 두께보다 하부 몸체(30)의 두께를 두껍게 형성된다.
이때 상부 몸체(25)의 내경과 외경은 상부 몸체(25)의 길이 방향에 걸쳐 일정하도록 형성한다.
파이프의 단부 연결구의 제조방법은 다음과 같다.
먼저 소재(50)를 준비한다.(S1단계)
원하는 직경을 갖는 알루미늄 파이프(P)를 원하는 길이로 절단하여 소재(50)를 준비한다.
따라서, 소재(50)는 상단(60) 및 하단(50) 내부가 서로 관통된 속이 빈 파이프 형상을 갖는다.
소재(50)를 제1예비성형체 금형(150)에 위치시킨 후 후술할 제1펀치(180)가압한다.
제1예비성형체 금형(150)의 형상을 측단면도를 기준으로 설명한다.
먼저 제1예비성형체 금형(150)은 상부(155)와 하부(160)로 구분된다.
참고로 제1예비성형체 상부 금형(155)의 내경은 소재(50)의 외경과 소정의 여유 간극을 갖도록 한다.
제1예비성형체 상부 금형(155)에는 제1예비성형체 금형(150)에 위치시킨 소재(50)를 수용할 수 있는 공간을 갖도록 형성한다.
제1예비성형체 상부 금형(155)의 하부에는 제1예비성형체 하부 금형(160)이 위치한다.
제1예비성형체 하부 금형(160)에는 함몰부(165)가 위치한다.
함몰부(165)의 중심에는 돌출부(170)가 위치한다.
함몰부(165)는 내측면(166)과 저면(167)을 포함하여 이루어지며, 내측면(166)과 저면(167)이 접하는 부분(168)에는 라운드를 형성한다.
내측면(166)과 하면(167)이 접하는 부분(168)에 형성된 라운드는 다음과 같은 역할을 한다.
제1예비성형체 상부 금형의 내측면(155)과 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 내측면(166)에 접한 소재(50)가 제1펀치(180)에 의해 가압되는 과정에서 소재의 하단(60)이 함몰부 내측면(166)을 거쳐 함몰부 저면(167)을 따라 내측으로 절곡 변형되는 과정에서 (1) 제1예비성형체 하부 금형(160)의 손상을 방지하며 (2) 소재(50)의 원활한 변형(절곡)을 유도한다.
소재(50)를 제1예비성형체 금형(150)에 위치시킬 때, 소재의 상단(55)은 제1예비성형체의 상부 금형(150)의 상단보다 약간 아래에 위치하도록 한다.
소재의 하단(60)은 함몰부 내측면과 저면이 접하는 부분(168)보다 약간 위에 위치하도록 한다.
제1예비성형체 금형(150)에 위치한 소재(50)는 제1펀치(180)에 의해 가압된다.
소재(50)를 가압하는 제1펀치(180)는 대경부(185)와 소경부(190)를 포함하여 이루어진다.
소재(50)는 대경부와 소경부의 틈(192)에 위치하며, 더욱 구체적으로 제1예비성형체 상부 금형의 내측면(155)과 제1펀치의 소경부(190) 사이에 소재(50)의 일부가 위치한다.
제1펀치의 대경부(185)의 외경은 제1예비성형체 상부 금형(150)의 내경과 소정의 여유간극을 갖도록 이루어진다.
제1펀치의 소경부(190)의 외경은 소재(50)의 내경과 소정의 여유간극을 갖도록 이루어진다.
한편 제1펀치의 소경부(190)의 높이는 소재의 상단(55)과 제1예비성형체 하부 금형 돌출부(170)의 높이와의 차이보다 작게 형성한다.
제1펀치(180)에 의한 소재(50)의 가압은 소재의 하단(60)이 함몰부 저면(167)을 따라 내측으로 절곡, 소재가 유동하여 돌출부(170)와 접하여 다시 돌출부의 외면(175)을 따라 상향으로 절곡된다.
이를 통해 제1예비성형체의 단부(130)에 제1예비성형체 절곡부(110)가 형성된다.
이하에서 제1예비성형체의 단부(130)에 형성되는 제1예비성형체 절곡부(110)의 형상에 대해 자세하게 설명한다.
(1) 제1펀치(180)에 의해 소재(50)가 가압되면, 내측면과 저면이 접하는 부분(168)을 지나며, 소재(50)가 내측으로 절곡된다.
내측면과 저면이 접하는 부분(168)을 지나며 소재(50)가 내측으로 절곡된 부분을 제1예비성형체 절곡부의 제1부(111)라 한다.
(2) 제1펀치(180)에 의해 소재(50)가 계속 가압되면, 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면(167)을 따라 소재(50)가 변형된다.
제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면(167)을 따라 소재(50)가 내측으로 변형 유동된 부분을 제1예비성형체 절곡부의 제2부(112)라 한다.
(3) 제1펀치(180)에 의해 소재(50)가 계속 가압되면, 내측으로 변형 유동하는, 즉 제1예비성형체 하부 금형의 돌출부(170)을 향해 변형 유동하는 소재(50)가 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면(167)로부터 상향으로 절곡된다.
제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면(167)로부터 상향으로 절곡된 부분을 제1예비성형체 절곡부의 제3부(113)라 한다.
(4) 제1펀치(180)에 의해 소재(50)가 계속 가압되면, 제1예비성형체 절곡부의 제3부(113)는 제1예비성형체 하부 금형의 돌출부(170)와 접한다.
제1예비성형체 하부 금형의 돌출부(170)와 접한 제1예비성형체 절곡부의 제3부(113)는 제1예비성형체 하부 금형의 돌출부 외면(175)을 따라 변형 유동한다.
제1예비성형체 하부 금형의 돌출부 외면(175)을 따라 상향 절곡된 부분을 제1예비성형체 절곡부의 제4부(114)라 한다.
한편, 제1펀치의 소경부(190)의 높이는 이와 같은 제1예비성형체 절곡부(110)를 성형할 정도로 한다.
제1펀치(180)의 가압에 의해 제1예비성형체의 단부(130)에 형성되는 절곡부(110)의 성형을 원활하게 하기 위해 돌출부 외면(175)과 함몰부 저면(167)이 만나는 부분(177)에는 곡면을 형성한다.
제1펀치(180)가 소재(50)를 가압하여 제1예비성형체(100)를 만드는 과정에서 제1펀치의 소경부(190)의 외면은 소재(50)의 내면과 접한다.
더욱 구체적으로 소재(50)의 내면의 일부가 제1펀치의 소경부(190)의 외면와 접한다.
제1펀치(180)에 의해 제1예비성형체 금형(150)에 위치한 소재(50)를 가압하여 성형된 제1예비성형체(100)는 소재(50)의 측면의 두께가 소재(50)의 길이 방향에 걸쳐 일정하다.
즉, 소재의 상단(55)과 소재의 하단(60)의 두께가 일정하다.
완성품인 파이프의 단부 연결구(10)는 하부몸체의 구멍(35) 측의 두께가 상부몸체(25)에 비해 두껍게 형성된다.
따라서 이러한 두께 변화는 제2예비성형체 금형(250)에 의해 이루어진다.
이하에서는 제2예비성형체(200)를 성형하는 제2성형단계(S2)에서 사용되는 제2예비성형체 금형(250)에 대해 자세하게 설명한다.
제1성형단계(S1)에서 성형된 제1예비성형체(100)를 제2예비성형체 금형(250)에 넣고 가압한다.
제2예비성형체 금형(250)의 형상을 측단면도를 기준으로 설명한다.
제2예비성형체 금형(250)도 상부(255)와 하부(260)로 구분된다.
제2예비성형체 상부 금형(255)의 내경은 제1예비성형체(100)의 외경과 소정의 여유 간극을 갖도록 한다.
제2예비성형체 상부 금형(255)은 제1예비성형체(100)가 수용될 수 있는 공간을 갖는다.
즉, 파이프의 단부 연결구(10)의 대략적인 형상이 하부에 구멍이 형성된 원통과 유사하므로, 제2예비성형체 상부 금형(255)에 형성된 공간도 원통을 수용할 수 있는 수용부를 갖는다.
제2예비성형체 하부 금형(260)의 형상은 다음과 같다.
제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에는 핀(270)이 형성된다.
제2예비성형체 하부 금형(260)을 위에서 아래로 내려다봤을 때 핀(270)은 제1예비성형체의 하부 구멍(115)에 삽입될 수 있도록 원기둥의 형상을 갖는다.
구체적으로 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 형성된 핀(270)이 제1예비성형체의 하부 구멍(115)에 삽입될 때, 이들 사이에는 여유간극을 갖도록 형성할 수 있다.
제1예비성형체의 하단(120) 두께보다 제2예비성형체 하부 금형의 핀(270)의 높이를 높게 형성함으로써, 소재의 측 방향 유동을 높이 방향 유동으로 전환할 수 있다.
본 발명에서 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 형성된 핀(270)의 역할은 다음과 같다.
(1) 완제품인 파이프의 단부 연결구에서 냉매를 수급받는 장치의 금속관(B)이 삽입되는 구멍을 종래 기술의 경우, 별도의 피어싱 공정이 필요하였다.
그러나 본 발명에서는 별도의 피어싱 공정 없이도 하부몸체의 구멍(35)을 성형할 수 있다.
즉, 제2예비성형체 하부 금형의 핀(270)에 제1예비성형체의 하부 구멍(115)이 삽입된 상태에서 제2펀치(280)에 의해 가압되므로 공정의 간소화가 가능할 뿐만 아니라 하부몸체의 구멍(35)은 편심되지 않고, 형성될 수 있다.
(2) 제1예비성형체(100)를 제2펀치(280)으로 가압할 때, 제1예비성형체의 단부(130)가 핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400)으로의 원활한 변형을 유도한다.
제2예비성형체(200)를 성형하는 제2펀치(280)의 형상은 다음과 같다.
제1형단계(S1)에서 성형된 제1예비성형체(100)를 제2예비성형체 금형(250)에 넣는다.(도 4(a) 참고)
제2펀치(280)가 제1예비성형체(100)를 가압하여, 제1예비성형체(100)는 그 높이가 감소하며, 제2예비성형체(200)가 성형된다.(도 4(b) 참고)
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 제1예비성형체 하부(105)가 지지된 상태에서 제1예비성형체의 상단(125)를 제2펀치(280)로 가압한다.
핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400)에 제1예비성형체 하부(105)이 위치한다.
핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400)은 도 4(a)에 도시하였으며, 제2펀치(280)의 가압에 의해 소재의 유동이 일어나는 공간을 의미한다.
핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400)에 소재가 채워지면 이러한 공간(400)에는 제2예비성형체 하단(220)이 위치하게 된다.
그리고 제1예비성형체의 상단(125)을 제2펀치(280)가 가압하면, 소재는 핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400)으로 유동함으로써, 제2예비성형체 하단(220)의 두께가 두꺼워진다.
한편, 제1예비성형체의 단부(130)에 제1예비성형체 절곡부(110)가 형성된다고 전술한 바 있다.
제1예비성형체 절곡부(110)는 제2예비성형체 금형(250) 내에서 이미 핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400) 내측에 위치한다.
따라서 제2펀치(280)에 의해 제1예비성형체(100)를 가압시, 핀의 측면(271)과 제2펀치의 소경부 하면(297)과 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 의해 둘러쌓인 공간(400)에 위치한 제1예비성형체 절곡부(110)는 전술한 공간(400)으로 원활하게 유동하며, 전술한 공간(400)을 채울 수 있다는 장점을 갖는다.
참고로 제2펀치(280)는 전술한 제1펀치(180)와는 길이가 상이하다.
즉, 제2펀치(280)는 제1펀치(180)의 길이보다 길게 형성한다.
제2펀치(280)도 대경부(285)와 소경부(290)로 나뉘어진다.
제1예비성형체의 상단(125)에 제2펀치의 대경부 하면(287)이 접하며 제1예비성형체(100)를 가압한다.
제1예비성형체(100)는 제2펀치의 대경부와 소경부의 틈(289)에 위치한다.
더욱 구체적으로 제2예비성형체 상부 금형(255)의 내경과 제2펀치의 소경부(290) 사이에 제1예비성형체(100)가 위치한다.
제2펀치의 대경부(285)의 외경은 제2예비성형체 상부 금형(255)의 내경과 소정의 여유간극을 갖도록 이루어진다.
제2펀치 소경부(290)는 가압을 통해 제2펀치 소경부 하면(297)이 제2예비성형체의 저면(202)에 닿을 수 있을 정도의 길이를 갖는다.
제2성형단계(S2)를 거친 제2예비성형체(200)는 상부(230)의 두께보다 하부(240)의 두께를 두껍게 형성해야 한다.
제2펀치(280)의 가압에 의해 제1예비성형체의 하단(120)은 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 형성된 핀(270)에 의해 변형 내지는 유동이 구속한다.
즉, 핀(270)이 제1예비성형체의 하부 구멍(115)에 삽입된 후, 제1예비성형체의 상단(125)은 제2펀치(280)에 의해 가압된다.
이때 제1예비성형체의 하단(120)은 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 형성된 핀(270)에 의해 측 방향의 유동이 제한되는 반면, 상하 방향으로의 소재의 원활한 변형(유동)이 유도된다.
따라서, 제1예비성형체(100)에서는 상단(125)과 하단(120)의 두께가, 제1예비성형체(100)의 길이방향에 걸쳐 같았으나, 제2예비성형체(200)에서는 제2예비성형체(200)의 상부(230)의 두께보다 하부(240)의 두께가 더 두껍게 형성된다.
즉, 제2예비성형체 금형(250)을 거친 제2예비성형체(200)는 그 하단(220)이 두껍게 형성된다.
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본 발명에서는 제2펀치의 소경부 하면(297)에 수용부(300)를 형성함으로써, 완성품인 파이프의 단부 연결구(10) 형상에 매우 가까운 제2예비성형체(200)를 성형할 수 있다.
제2펀치의 소경부 하면(297)의 형상은 다음과 같다.
제2예비성형체(200) 성형과정에서 제1예비성형체의 하단(120)의 위에는 제2펀치의 소경부 하면 제1부(298)가 위치한다.
제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 형성된 핀(270) 위에는 제2펀치의 소경부 하면 제2부(299)가 위치한다.
이때 제2펀치의 소경부 하면 제2부(299)에는 수용부(300)가 위치한다.
수용부(300)의 폭은 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에 형성된 핀(270)를 수용할 수 있도록 함이 바람직하다.
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한편, 제2펀치의 소경부 하면 제1부(298)와 제2펀치의 소경부 하면 제2부(299)를 연결하는 연결부(301)에는 테이퍼를 더 형성할 수 있다.
연결부(301)에 형성된 테이퍼는 다음과 같은 역할을 할 수 있다.
제2예비성형체 금형(250)에 위치한 제1예비성형체(100)를 제2펀치(280)에 의해 가압하여, 제2예비성형체의 상부(230) 두께보다 하부(240) 두께를 더 두껍게하기 위해서는 소재의 유동 또는 흐름이 반드시 필요하다.
이러한 소재의 유동 또는 흐름은 제2펀치(280)에 의한 가압력에 의해 이루어지며, 반복된 제2펀치(280)의 가압에 의해 제2예비성형체 하부 금형(260)은 충격을 받게된다.
특히, 본 발명의 제2예비성형체 하부 금형의 상면(267)에는 상향으로 돌출된 핀(270)이 위치한다.
제2예비성형체(200) 성형 단계에서 제2펀치 소경부 하면(297)에 위치한 수용부(300)는 핀(270)을 수용하는 역할을 한다.
만약 수용부(300)의 폭을 핀(270)의 폭보다 너무 크게 형성한다면, 이 틈을 통해 소재가 유동하게 되므로, 제2예비성형체(200)는 완성품인 파이프의 단부 연결구(10)의 형상과 차이가 있을 수 있다.
반대로 만약 수용부(300)의 폭을 핀(270)의 폭과 거의 동일한 크기로 형성한다면, 이 틈을 통해 소재가 유동하는 것을 방지할 수 있어, 제2예비성형체(200)는 완성품인 파이프의 단부 연결구(10)의 형상과 거의 일치할 수 있다.
그러나 계속되는 성형단계에서 제2펀치의 소경부 저면의 제1부의 내측(298b)에 마모가 발생하여, 제2펀치(280)가 파손될 가능성이 있다.
따라서, 본 발명에서는 성형단계에서 제2펀치의 소경부 저면의 제1부(298)의 내측(298b)의 파손을 방지하며, 완성품인 파이프의 단부 연결구(10)의 형상과 거의 일치하는 제2예비성형체(200)를 만들기 위해, 제2펀치의 소경부 저면의 제1부와 제2펀치의 소경부 저면의 제2부의 연결부(301)에 테이퍼를 형성한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨을 부언한다.
본 발명의 파이프의 단부 연결구 제조용 금형 및 파이프의 단부 연결구 제조 방법에 의하면 (1) 제조공정에서 절단되어 버려지는 재료의 양을 최소화할 수 있으므로, 원가 절감이 가능하며, (2) 제1예비성형체 금형과 제2예비성형체 금형, 2개의 금형만 필요하므로 경제적이며, (3) 냉매를 수급받는 장치의 금속관이 삽입되는 구멍을 제2예비성형체 금형에 위치하는 핀에 의해 성형되므로, 별도의 피어싱 공정이 필요하지 않다.
10:파이프의 단부 연결구 20:몸체
25:상부몸체 30:하부몸체
35:하부몸체의 구멍 50:소재
55:소재의 상단 60:소재의 하단
100:제1예비성형체 105:제1예비성형체 하부
110:제1예비성형체 절곡부
115: 제1예비성형체의 하부 구멍 120:제1예비성형체의 하단
125:제1예비성형체의 상단 130 :제1예비성형체 단부
150:제1예비성형체 금형
155:제1예비성형체 상부 금형
155:제1예비성형체 상부 금형의 내측면
160:제1예비성형체 하부 금형
165:제1예비성형체 하부 금형의 함몰부
166:제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 내측면
167:제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면
168:내측면과 저면이 접하는 부분
170:제1예비성형체 하부 금형의 돌출부
175:제1예비성형체 하부 금형의 돌출부 외면
177:돌출부 외면과 함몰부 저면이 만나는 부분
180:제1펀치 185:제1펀치의 대경부
190:제1펀치의 소경부 192:대경부와 소경부의 틈
200:제2예비성형체 202:제2예비성형체 저면
220:제2예비성형체 하단 250:제2예비성형체 금형
255:제2예비성형체 상부 금형 260:제2예비성형체 하부 금형
267:제2예비성형체 하부 금형의 상면 270:핀
271:핀의 측면 280:제2펀치
285:제2펀치 대경부 287:제2펀치의 대경부 하면
289:제2펀치의 대경부와 소경부의 틈 290:제2펀치 소경부
297:제2펀치 소경부 하면
298:제2펀치의 소경부 하면 제1부
299:제2펀치의 소경부 하면 제2부 300:수용부
301:제2펀치의 소경부 하면 제1부와 제2펀치의 소경부 하면 제2부의 연결부

Claims (3)

  1. 상부 금형과 하부 금형을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 금형에 위치하는 돌출부를 포함하며, 제1펀치의 가압에 의해 내측으로 절곡되는 절곡부가 형성되는 제1예비성형체를 성형하는 제1예비성형체 금형;
    상부 금형과 하부 금형을 포함하여 이루어지며, 상기 하부 금형의 상면에 위치하는 핀을 포함하며, 상기 제1예비성형체를 제2펀치의 가압에 의해 성형되는 제2예비성형체를 성형하는 제2예비성형체 금형을 포함하여 이루어지고, 상기 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 위치하는 핀이 상기 제1예비성형체의 하부에 위치하는 구멍에 삽입되며, 상기 제2펀치의 하면에는 상기 핀을 수용하는 수용부가 형성되며, 상기 제1예비성형체의 절곡부가 상기 제2예비성형체 금형 내에서 상기 핀의 측면과 상기 제2펀치의 소경부 하면과 상기 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 의해 형성된 공간 내측에 위치하되,
    상기 절곡부는 상기 제1펀치의 가압에 의해 상기 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면을 따라 소재가 내측으로 변형 유동된 제2부와 상기 제1펀치의 계속된 가압에 의해 상기 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면로부터 상향으로 절곡된 제3부와 상기 제1펀치의 계속된 가압에 의해 상기 제1예비성형체 하부 금형의 돌출부 외면을 따라 변형 유동된 제4부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 단부 연결구 제조용 금형
  2. 삭제
  3. 상단 및 하단 내부가 서로 관통된 속이 빈 파이프 형상의 소재를 준비하는 단계;
    상기 소재를 제1예비성형체 금형에 위치시킨 후, 상기 소재의 상단을 가압하여 하단에 내측으로 절곡되는 절곡부를 형성하되, 상기 절곡부가 제1펀치의 가압에 의해 상기 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면을 따라 소재가 내측으로 변형 유동된 제2부와 상기 제1펀치의 계속된 가압에 의해 상기 제1예비성형체 하부 금형의 함몰부 저면로부터 상향으로 절곡된 제3부와 상기 제1펀치의 계속된 가압에 의해 상기 제1예비성형체 하부 금형의 돌출부 외면을 따라 변형 유동된 제4부를 포함하는 제1예비성형체를 성형하는 제1성형단계;
    상기 제1예비성형체는 상기 제1예비성형체의 하부 구멍이 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 형성된 핀에 삽입되며, 상기 제1예비성형체의 절곡부는 제2예비성형체 금형 내에서 상기 핀의 측면과 제2펀치의 소경부 하면과 제2예비성형체 하부 금형의 상면에 의해 형성된 공간 내측에 위치하도록 제2예비성형체 금형에 위치시킨 후, 상기 제1예비성형체의 상부를 가압하여 상기 제1예비성형체보다 높이가 낮은 제2예비성형체를 성형하는 제2성형단계를 포함하되, 제2예비성형체의 상부 두께보다 하부 두께가 더 두껍게 성형하는 것을 특징으로 하는 파이프의 단부 성형방법
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