KR101715037B1 - 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

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Abstract

차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 장치에 있어서, 원형 스틸 봉재(1)를 절단하여 원통형 제1 성형체(S1)를 제조하는 절단 단계(S10)와; 상기 원통형 제1 성형체(S1)의 외주부를 가압하여 전후 평면부(3)와 상, 하 볼록곡선부(5, 6)가 형성된 제2 성형체(S2)를 성형하는 제1 단조 단계(S20)와; 상기 제2 성형체(S2)를 어닐링 열처리하여 연화시키는 연화 열처리 단계(S30)와; 상기 연화 열처리된 제2 성형체(S2)를 피막 처리제로 피막 처리하는 제2 성형체 피막 단계(S40)와; 상기 제2 성형체 피막 단계(S40)를 거친 제2 성형체(S2)를 상부 펀치부(100)와 하부 다이부(200)로 구성된 단조 금형을 이용하여, 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)를 구비한 제3 성형체(S3)를 가압 단조하는 제2 단조 단계(S50)와; 상기 제3 성형체(S3)를 샌드 블라스팅하여 표면을 가공하는 마감 단계(S60); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법.

Description

냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 제조 장치 { Manufacturing method nd euipment using cold forging of fuel rail boss for vehicle engine }
본 발명은 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
본 개발부품은 차량용 엔진에 적용되는 부품으로써, 자동차 엔진 연료 탱크 내부의 연료를 인젝터까지 전달하여 엔진으로 전달하는 연료레일에 조립되는 보스(Boss)이다. 보스와 인젝터는 연료레일(Fuel rail)에 연료 분사장치의 연료 매니폴더에서 각 실린더로 통하는 것으로 엔진작동 시 고압이 발생하므로 부품의 안전을 위하여 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 냉간단조 공법으로 개발이 되어야만 하는 연료계통의 핵심 부품이다. 도 6은 연료레일과 보스를 보여준다.
현재 제조 방법은 주조재를 가공하거나, 원자재를 직접 가공하여 사용하고 있으나, 주조에 대한 기공 결합 발생이 가장 크며 또한 원재재 가공으로 제작시 절삭량 가다와 원자재 사용 증가로 제조원가 상승을 초래하고 있다.
기존 주조 부품에 의한 문제점 발생 (원소재 또는 주물품을 이용하여 가공으로 내부 기공 등 주물 결함 존재)
-. 내부 결함(기공/편석)에 의한 고압이 샘(Leak) 발생
-. 기계 가공 시 공구(Toll) 파손 발생 및 절삭 Chip 과다 발생(환경오염원)
-. 가공 불량 발생(왜 가공 불량이 발생한다고 하는지)
-. 다운 사이징(Down sizing) 설계 어려움 발생
-. 주조품 설계 시 구조가 큼(가공여유 많음)
-. 과다한 절삭량 발생으로 원자재 투입 비용 상승
-. 생산성 저하 및 품질보증의 신뢰성이 떨어짐
관련 특허 : 등록특허 10-1275016호는 각기 서로 마주하는 고정금형 펀치로 이루어진 제1, 2, 3, 4, 5 단조부에 의해 순차적인 단조작업이 이루어지도록 구성하되, 제3단조부 및 제4단조부가 갖는 펀치는 각각 케이스와 속핀으로 분리구성하여 그 사이에 에어배출을 위한 틈이 형성되게 한 자동차 유압브레이크용 연결구의 연결관 냉간단조장치에 있어서, 상기 제3단조부 및 제4단조부의 펀치가 갖는 속핀은 각각 케이스와 걸림테에 의한 걸 림으로 케이스로부터의 돌출이 제어되는 펀칭부 및 지지부로 분리구성함을 특징으로 하는 자동차 유압브레이크용 연결구의 연결관 냉간단조장치를 개시한다.
본 발명의 주조가 가지는 결함을 없애고 절작 가공을 최소화할 수 있음며 조직 치밀성이 우수하고 강도가 크며 치수 정밀도가 높은 우수한 품질의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스(Boss) 제조 방법 및 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.
차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 장치에 있어서,
원형 스틸 봉재(1)를 절단하여 원통형 제1 성형체(S1)를 제조하는 절단 단계(S10)와;
상기 원통형 제1 성형체(S1)의 외주부를 가압하여 전후 평면부(3)와 상, 하 볼록곡선부(5, 6)가 형성된 제2 성형체(S2)를 성형하는 제1 단조 단계(S20)와;
상기 제2 성형체(S2)를 어닐링 열처리하여 연화시키는 연화 열처리 단계(S30)와;
상기 연화 열처리된 제2 성형체(S2)를 피막 처리제로 피막 처리하는 제2 성형체 피막 단계(S40)와;
상기 제2 성형체 피막 단계(S40)를 거친 제2 성형체(S2)를 상부 펀치부(100)와 하부 다이부(200)로 구성된 단조 금형을 이용하여, 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)를 구비한 제3 성형체(S3)를 가압 단조하는 제2 단조 단계(S50)와;
상기 제3 성형체(S3)를 샌드 블라스팅하여 표면을 가공하는 마감 단계(S60);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법.
본 발명에 따르는 경우, 주조가 가지는 결함을 없애고 절작 가공을 최소화할 수 있음며 조직 치밀성이 우수하고 강도가 크며 치수 정밀도가 높은 우수한 품질의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스(Boss) 제조 방법 및 제조 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 개념도.
도 2는 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치 전체.
도 3은 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치 중 상부 펀치부 구성도.
도 4(a, b)는 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치 중 하부 다이부 구성도(정단면도, 측단면도).
도 5는 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 흐름도.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 제조 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 개념도, 도 2는 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치 전체, 도 3은 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치 중 상부 펀치부 구성도, 도 4는 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치 중 하부 다이부 구성도이고, 도 5는 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 흐름도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법은 절단 단계(S10)와, 제1 단조 단계(S20)와 연화 열처리 단계(S30)와 제2 성형체 피막 단계(S40)와 제2 단조 단계(S50)와 마감 단계(S60)를 포함한다. 절단 단계(S10)에서, 원형 스틸 봉재(1)를 절단하여 원통형 제1 성형체(S1)를 제조한다. 제1 단조 단계(S20)에서 원통형 제1 성형체(S1)의 외주부를 가압하여 전후 평면부(3)와 상, 하 볼록곡선부(5, 6)가 형성된 제2 성형체(S2)를 성형한다. 연화 열처리 단계(S30)에서 제2 성형체(S2)를 어닐링 열처리하여 연화시킨다. 제2 성형체 피막 단계(S40)에서 연화 열처리된 제2 성형체(S2)를 피막 처리제로 피막 처리한다.
다음으로 제2 단조 단계(S50)에서, 제2 성형체 피막 단계(S40)를 거친 제2 성형체(S2)를 상부 펀치부(100)와 하부 다이부(200)로 구성된 단조 금형을 이용하여, 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)를 구비한 제3 성형체(S3)를 가압 단조한다. 마감 단계(S60)에서 제3 성형체(S3)를 샌드 블라스팅하여 표면을 가공한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)를 구비한 제3 성형체(S3)를 가압 단조하는 제2 단조 단계(S50)에서, 상부 펀치부(100)는, 프레스에 의해 승강되는 상부 펀치 홀더(110)와, 상부 펀치 홀더(110)에 장착되어 함께 승강되고 하단에 라운딩홈부(8)의 형상과 상응하는 반원형 볼록면(121)이 돌출 형성된 상부 펀치(120)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 다이부(200)는, 상기 상부 펀치 홀더(110)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(210)와, 하부다이 프레임(210)의 중심에 장착 결합된 하부다이(220)와, 하부다이(220)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내벽부에 의해 둘러싸인 성형실(230)과, 성형실(230)의 하부에 연통되어 형성된 이젝터용 홈(240)과, 이젝터용 홈(240)에 삽입되는 카운터 펀치(250),를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 4(특히, 도1b, 도4)에 도시된 바와 같이, 하부다이(220)의 내벽부는, 반원형 오목한 바닥부(211)와, 바닥부(211)의 전 후에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 전, 후 벽부(212)와, 바닥부(211)의 좌 우에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)를 포함하고, 바닥부(211)와 전, 후 벽부(212)와 좌, 우 벽부(214)가 상부가 개방된 성형실(230)을 형성하는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 4(특히, 도1b, 도4)에 도시된 바와 같이, 테이퍼진 전, 후 벽부(212)의 상부에 서로 평행한 전, 후 상벽부(213)가 구비되고, 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)의 상부에 서로 평행한 좌, 우 상벽부(215)가 구비되어, 전, 후 상벽부(213)와 좌, 우 상벽부(215)가 상기 성형실(230)의 상부를 형성하는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치는, 원통형 제1 성형체(S1)의 외주부를 가압하여 전후 평면부(3)와 상, 하 볼록곡선부(5, 6)가 형성된 제2 성형체(S2)를 이용하여, 상부에 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)가 형성되고, 전 후면에 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 전, 후 벽면부(3a)가 형성되고, 좌 우면에 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 좌, 우 벽면부(4a)가 형성되는 차량 엔진 연료레일용 보스 제조용 단조 성형체를 제조하는 상부 펀치부(100)와 하부 다이부(200)로 구성되는 단조 금형이다. 상부 펀치부(100)는, 프레스에 의해 승강되는 상부 펀치 홀더(110)와, 상부 펀치 홀더(110)에 장착되어 함께 승강되고 하단에 라운딩홈부(8)의 형상과 상응하는 반원형 볼록면(121)이 돌출 형성된 상부 펀치(120)를 포함하여 구성된다. 하부 다이부(200)는, 상부 펀치 홀더(110)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(210)와, 하부다이 프레임(210)의 중심에 장착 결합된 하부다이(220)와, 하부다이(220)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내벽부에 의해 둘러싸인 성형실(230)과, 성형실(230)의 하부에 연통되어 형성된 이젝터용 홈(240)과, 이젝터용 홈(240)에 삽입되는 카운터 펀치(250)를 포함하여 구성된다. 하부다이(220)의 내벽부는, 반원형 오목한 바닥부(211)와, 상기 바닥부(211)의 전 후에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 전, 후 벽부(212)와, 바닥부(211)의 좌 우에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)를 포함하고, 바닥부(211)와 전, 후 벽부(212)와 좌, 우 벽부(214)가 상부가 개방된 성형실(230)을 형성한다. 본 발명에서 추가로 단조 성형체에 절삭 보링, 드릴링 공정으로 추가하여 보스 제품을 완성하고 용접 과정을 거쳐 연료 레일에 결합한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
100 : 상부 펀치부
110 : 상부 펀치 홀더
120 : 상부 펀치
121 : 반원형 볼록면
200 : 하부 다이부
210 : 하부다이 프레임
220 : 하부다이
230 : 성형실
240 : 이젝터용 홈
250 : 카운터 펀치

Claims (6)

  1. 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법에 있어서,
    원형 스틸 봉재(1)를 절단하여 원통형 제1 성형체(S1)를 제조하는 절단 단계(S10)와;
    상기 원통형 제1 성형체(S1)의 외주부를 가압하여 전후 평면부(3)와 상, 하 볼록곡선부(5, 6)가 형성된 제2 성형체(S2)를 성형하는 제1 단조 단계(S20)와;
    상기 제2 성형체(S2)를 어닐링 열처리하여 연화시키는 연화 열처리 단계(S30)와;
    상기 연화 열처리된 제2 성형체(S2)를 피막 처리제로 피막 처리하는 제2 성형체 피막 단계(S40)와;
    상기 제2 성형체 피막 단계(S40)를 거친 제2 성형체(S2)를 상부 펀치부(100)와 하부 다이부(200)로 구성된 단조 금형을 이용하여, 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)를 구비한 제3 성형체(S3)를 가압 단조하는 제2 단조 단계(S50)와;
    상기 제3 성형체(S3)를 샌드 블라스팅하여 표면을 가공하는 마감 단계(S60);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)를 구비한 제3 성형체(S3)를 가압 단조하는 제2 단조 단계(S50)에서,

    상기 상부 펀치부(100)는,
    프레스에 의해 승강되는 상부 펀치 홀더(110)와,
    상기 상부 펀치 홀더(110)에 장착되어 함께 승강되고 하단에 라운딩홈부(8)의 형상과 상응하는 반원형 볼록면(121)이 돌출 형성된 상부 펀치(120),
    를 포함하여 구성되고,

    상기 하부 다이부(200)는,
    상기 상부 펀치 홀더(110)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(210)와,
    상기 하부다이 프레임(210)의 중심에 장착 결합된 하부다이(220)와,
    상기 하부다이(220)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내벽부에 의해 둘러싸인 성형실(230)과,
    상기 성형실(230)의 하부에 연통되어 형성된 이젝터용 홈(240)과,
    상기 이젝터용 홈(240)에 삽입되는 카운터 펀치(250),를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하부다이(220)의 내벽부는,
    반원형 오목한 바닥부(211)와,
    상기 바닥부(211)의 전 후에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 전, 후 벽부(212)와,
    상기 바닥부(211)의 좌 우에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)를 포함하고,
    상기 바닥부(211)와 전, 후 벽부(212)와 좌, 우 벽부(214)가 상부가 개방된 성형실(230)을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 테이퍼진 전, 후 벽부(212)의 상부에 서로 평행한 전, 후 상벽부(213)가 구비되고,
    상기 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)의 상부에 서로 평행한 좌, 우 상벽부(215)가 구비되어,
    상기 전, 후 상벽부(213)와 좌, 우 상벽부(215)가 상기 성형실(230)의 상부를 형성하는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법.
  5. 원통형 제1 성형체(S1)의 외주부를 가압하여 전후 평면부(3)와 상, 하 볼록곡선부(5, 6)가 형성된 제2 성형체(S2)를 이용하여, 상부에 연료레일 몸체부 결합용 라운딩홈부(8)가 형성되고, 전 후면에 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 전, 후 벽면부(3a)가 형성되고, 좌 우면에 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 좌, 우 벽면부(4a)가 형성되는 차량 엔진 연료레일용 보스 제조용 단조 성형체를 제조하는 상부 펀치부(100)와 하부 다이부(200)로 구성되되,
    상기 상부 펀치부(100)는,
    프레스에 의해 승강되는 상부 펀치 홀더(110)와,
    상기 상부 펀치 홀더(110)에 장착되어 함께 승강되고 하단에 라운딩홈부(8)의 형상과 상응하는 반원형 볼록면(121)이 돌출 형성된 상부 펀치(120),
    를 포함하여 구성되고,

    상기 하부 다이부(200)는,
    상기 상부 펀치 홀더(110)의 하부에 대향되게 위치한 하부다이 프레임(210)와,
    상기 하부다이 프레임(210)의 중심에 장착 결합된 하부다이(220)와,
    상기 하부다이(220)의 중앙에 움푹 패여 하부다이 내벽부에 의해 둘러싸인 성형실(230)과,
    상기 성형실(230)의 하부에 연통되어 형성된 이젝터용 홈(240)과,
    상기 이젝터용 홈(240)에 삽입되는 카운터 펀치(250),를 포함하여 구성되고,

    상기 하부다이(220)의 내벽부는,
    반원형 오목한 바닥부(211)와,
    상기 바닥부(211)의 전 후에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 전, 후 벽부(212)와,
    상기 바닥부(211)의 좌 우에서 상향으로 연장되어, 하향으로 폭이 좁아지게 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)를 포함하고,
    상기 바닥부(211)와 전, 후 벽부(212)와 좌, 우 벽부(214)가 상부가 개방된 성형실(230)을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테이퍼진 전, 후 벽부(212)의 상부에 서로 평행한 전, 후 상벽부(213)가 구비되고,
    상기 테이퍼진 좌, 우 벽부(214)의 상부에 서로 평행한 좌, 우 상벽부(215)가 구비되어,
    상기 전, 후 상벽부(213)와 좌, 우 상벽부(215)가 상기 성형실(230)의 상부를 형성하는 것을 특징으로 하는 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 장치.
KR1020150049675A 2015-04-08 2015-04-08 냉간단조에 의한 차량 엔진 연료레일용 보스 제조 방법 및 제조 장치 KR101715037B1 (ko)

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