KR101809541B1

KR101809541B1 - 프레스 sus 너트전구체 및 프레스 sus 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치

Info

Publication number: KR101809541B1
Application number: KR1020160039009A
Authority: KR
Inventors: 김동진
Original assignee: 김동진
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-12-15
Also published as: KR20170112236A

Abstract

프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치가 개시된다. 본 발명의 기존 주물 또는 단조 공정을 이용하여 제조되어 온 너트를 프레스 공정 중 드로잉 공정을 적용하여 제조 가능하도록 함으로써 제조 비용을 절감하고 단위 시간당 제조 수량을 증대시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치를 제공한다.

Description

프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치{A PRECURSOR FOR NUT AND NUT AND PRESS MOLD APPARATUS}

본 발명은, 너트의 완성 전단계인 전구체 및 이를 성형하는 금형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존 주물 또는 단조 공정을 이용하여 제조되어 온 스테인레스 재질의 너트를 프레스 공정 중 드로잉 공정을 적용하여 제조 가능하도록 함으로써 제조 비용을 절감하고 단위 시간당 제조 수량을 증대시켜 생산성을 향상된 프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치에 관한 것이다.

본 발명의 시작은 너트를 완성하기 전 단계의 전구체와 관련된 제조방법을 고민하면서 부터였다. 일반적으로 너트는 주물 또는 단조 공정을 이용하여 기본 형태를 갖춘 후 나사산을 깎아 만들어지거나, 소형 너트의 경우 냉간 단조 공정을 이용하여 제조되기도 한다.

이러한 제조공정들은 너트의 수요가 급격히 팽창하고 종류도 다양화함에 따라 수백년간 당업자들의 노력으로 기술이 개발되고 발전하여 생산성은 물론 제품의 정교함에 있어서도 상당한 발전이 있어왔으나, 주물공정과 냉간 단조공정은 비교적 복잡한 공정들을 거쳐야 하였다.

이하 이러한 종래의 프레스 공정을 살펴보기로 한다.

일반적으로 금속 박판으로 이루어진 성형 부재를 원통 형상의 용기로 가공할 때 대부분 유압식 혹은 기계식 프레스 금형장치 등을 사용하고 있다.

이러한 프레스 금형장치는 고정된 하부금형의 상부에 성형 부재를 올려놓은 후 펀칭을 수행하는 상부금형을 하강시켜 서로 대응되는 가압면 사이에서 성형부재가 용기 형상으로 성형 되도록 한다. 즉, 상부금형과 하부금형의 대응되는 가압면의 형상에 따라 용기의 형상이 결정된다.

주물이나 단조 관련 기술은 개발된 지 대략 수백년 이상이 지난 상태이며, 전술한 기계 부품 제작업에 종사하는 작업자들은 정밀도를 향상시키거나 제조단가를 감소시키도록 주물 기술을 더욱 발전시켜 왔으나, 결국 이러한 너트를 주물 방식이 아닌 다른 기타 방식으로 변경할 수 있는 기술을 개발하지 못한 상태이다.

한편, 스테인레스 규격인 SUS 304는 Ni 8~11%, Cr 18~20%를 함유한 대표적인 강(Austenite stainless steel)으로써, 18-8강으로 불리며, 내약품성, 내열성이 뛰어나기 때문에 처리수조 등에 사용된다. 이러한 SUS 304는 마텐자이트(Martensite)계 스테인레스의 한 종류인 SUS 440에 비하여 내식성이 좋아 특히 내식성을 필요로 하는 특수 용도로 많이 사용되고 있다.

이러한 SUS 304는 종래의 주물 방식으로 용도에 따라 나사산을 만들어 너트로 제조가 가능하긴 하나, 재질 특성상 연신율이 적어 외력에 의해서 찍히거나 긁힘 또는 크랙이 발생되어 내구성에 치명적인 문제점이 있었다.

또한 강도가 높은 스테인레스 재질을 프레스 공정으로 너트로 제조하기에는 그랙이 발생되는 등 불량품이 많아 해당업계에서 이러한 프레스 공정으로 제조하는 것을 상당히 기피하였다.

이에 본 출원인은 SUS 304를 재질로 하는 너트전구체를 프레스 공정 중 드로잉 공정을 적용하여 제조할 수 있는 기술을 개발하였으며, 이러한 기술을 제안하는 바이다. 아울러 본 발명은 전술한 배경 상황을 효율적으로 개선하고자 개발되었으며, 본 발명의 기술적 특징은 전술한 배경 상황과 비교하여 사후적 고찰을 통해 유사하게 판단되는 것이 방지되어야 할 것이다.

한국 공개특허공보 제2003-0005836호 (2003. 01. 23 공개)

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기존 주물 또는 단조 공정을 이용하여 제조되어 온 스테인레스 계열의 너트를 프레스 공정 중 드로잉 공정을 적용하여 너트전구체로 제조한 후 절삭공정을 거처 최종적인 너트로 제조가 가능하도록 함으로써 제조 비용을 절감하고 단위 시간당 제조 수량을 증대시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 너트전구체로써, 스테인레스의 재질로 형성되고, 프레스 금형에 의해 프레스 방식으로 제조되며, 측면 두께가 상대적으로 큰 대퇴부와 측면 두께가 상대적으로 작은 소퇴부가 원주 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되되, 상단에 캡이 형성되며, 내주면에 나사 피치가 형성되지 않은 프레스 SUS 너트전구체를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 프레스 대상물의 드로잉 작업이 가능한 드로잉 펀치가 구비된 상측 금형부 및 상기 상측 금형부의 하측에 마련되고, 상기 드로잉 펀치에 의해 가압된 프레스 대상물이 내측에 위치되는 공간인 내부 관통홀이 마련된 하부 다이가 일체로 형성된 하측 금형부를 포함하고, 상기 내부 관통홀은, 원형상의 진입 관통홀과, 다격형상의 취출 관통홀 및, 진입 관통홀와 취출 관통홀을 연통하되 진입 관통홀방향으로 확장되는 연통홀;을 포함하고, 상기 하부 다이는, 상기 진입 관통홀 보다 작은 직경의 관통홀을 형성하는 제1 하부 다이와, 상기 제1 하부 다이 보다 직경이 순차적으로 좁아지도록 형성하는 제2 하부 다이와, 제3 하부 다이 및 제4 하부 다이를 포함하며, 상기 제4 하부 다이는 상기 다각형상을 다각형상의 취출 관통홀을 형성하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치를 제공한다.

또한 상술한 프레스 금형장치를 사용하여 제조된 프레스 SUS 너트전구체에 상단부의 캡이 연마 또는 펀칭되고, 내주면에 나사 피치가 성형되어 제조된 프레스 SUS 너트를 제공한다.

상기에서 설명한 본 발명의 프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치에 의하면, 기존 주물 또는 단조 공정을 이용하여 제조되어 온 스테인레스 계열 너트를 프레스 공정 중 드로잉 공정을 적용하여 제조 가능하도록 함으로써 제조 비용을 절감하고 단위 시간당 제조 수량을 증대시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

구체적으로, 프레스 대상물이 진입 가능한 진입구 측의 내부 관통홀인 진입 관통홀의 단면 형상이 원형, 타원, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 마련되고, 드로잉 작업이 완료된 프레스 성형물이 취출 가능한 취출구 측의 내부 관통홀인 취출 관통홀의 단면 형상이 다각형 형상으로 마련되는 하부 다이를 구비하는 하측 금형부를 마련함으로써, 측면 두께가 상대적으로 큰 대퇴부와 측면 두께가 상대적으로 작은 소퇴부가 원주 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되는 너트전구체를 제조할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 다단 구조의 연통홀에 최적의 수치가 적용된 프레스 금형장치에 의해 스테인레스 재질로, 소퇴부와 대퇴부가 원주 방향을 따라 교대로 반복되는 양품의 너트전구체를 얻을 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 SUS 너트전구체를 나타내는 도면으로서, (a)는 평면도이고, (b)는 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 프레스 SUS 너트전구체를 성형하기 위한 프레스 금형장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 부분확대 사시도이다.
도 4는 도 2의 부분 확대 사시도이다.
도 5는 도 2의 하부 다이에 평면 사시도이다.
도 6은 도 2의 금형장치에 의해 제조된 너트전구체와 너트를 도시한 사시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레스 SUS 너트전구체는 용기 형상의 프레스물로, 현재까지 주물 또는 단조 공정을 이용하여 제조되어 왔던 너트를 프레스 공정 중 드로잉(drawing) 공정을 사용하여 너트전구체로 제조된 후 절삭공정을 거쳐 최종적인 너트로 제조됨에 잇다.

또한 본 발명에 따른 SUS 너트전구체를 제조하는 프레스 금형장치는, 기존의 주물 또는 단조공정을 적용하는 경우에 비해, 제조 단가를 더욱 하락시킬 수 있을 뿐만 아니라 단위시간당 생산 가능수량을 증대시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 부연하자면, 일반적으로 너트, 배관 이음쇠 등과 같은 부품은 주물 또는 단조 공정을 통해 제조되어 왔는데, 이러한 부품들을 프레스 공정을 이용하여 제조할 경우 전술한 바와 같은 상당한 효과가 유발 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 두께가 상이한 프레스 SUS 너트전구체를 나타내는 도면으로서, (a)는 평면도이고, (b)는 측단면도이다. 또한 (a)의 평면도에는 너트전구체의 예시로 두께가 상이한 사각 너트전구체와 육각 너트전구체가 도시되어있다.

먼저, 구체적인 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형장치에 의해 제조 가능한 두께가 상이한 프레스 SUS 너트전구체에 대해 간략하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 프레스 금형장치에 의해 제조 가능한 너트전구체(200)는, 측면 두께가 상대적으로 큰 대퇴부(11)와 측면 두께가 상대적으로 작은 소퇴부(12)가 원주 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되는 용기 형상으로 이루어진다.

구체적으로, 너트전구체(200)의 내주면은 원형으로 이루어질 수 있으며, 외주면은 사각형, 육각형, 팔각형 등의 다각형 형상으로 이루어질 수 있다. 이하 본 발명에서는 이해를 용이하게 돕기 위해 두께로 분류되는 대퇴부(11)와 소퇴부(12)가 명확하게 구분되는 외주면이 사각형의 성형물을 기준으로 설명하기로 한다.

이 경우 종래의 주물 방식으로 제조되는 너트는 본 발명의 너트전구체(200)와 구분되는 것으로, 본 발명의 너트전구체(200)는 상단에 캡(201)이 형성되며, 내주면(202)은 나사 피치가 형성되지 않은 매끈한 면으로 이루어진다.

또한 상기 너트전구체(200)을 너트(210)로 이용하고자 할 경우, 작업자는 너트전구체(200)의 단부를 연마하고 펀칭하거나, 내주면에 별도의 나사 피치를 성형함으로써 가능하게 된다(도 6 참조).

이와 같이 너트전구체(200)로 성형되기 전 초기 재료로서의 프레스 대상물(20)은 대략 원판 플레이트 형상으로 이루어질 수 있으며, 재질은 다양한 재질이 적용될 수 있으나 본 발명에서는 높은 강성 및 내부식성을 요구하는 스테인레스 계열 등으로 적용된다. 스테인레스 계열을 사용한 너트전구체(200)의 제조방법은 후술하기로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명의 각 구성요소에 대한 설명과 각각의 설치 및 배치 관계와 변형예에 대해 설명한다. 이후 설명하는 내용 및 실시예는 일 예를 설명할 뿐 각각의 경우(구성)와 균등하게 적용할 수 있는 다른 경우가 있다면 이 또한 본 발명의 기술 사상에 속한다 할 것이다.

도 2는 일 실시예에 따라 본 발명의 프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치를 성형하기 위한 프레스 금형장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 하부 다이(131)를 확대한 모습을 나타내는 도면이다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 측면 두께가 상대적으로 큰 대퇴부(11)와 측면 두께가 상대적으로 작은 소퇴부(12)가 원주 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되는 본 발명의 너트전구체(200)을 제조하기 위한 프레스 금형장치(100)는, 상기 너트전구체(200)을 드로잉 작업 가능하도록 드로잉 펀치(112)가 구비된 상측 금형부(110), 및 상측 금형부(110)의 하측에 마련되고 드로잉 펀치(112)에 의해 가압된 프레스 대상물(20)이 내측에 위치하도록 내부 관통홀(133)이 마련되되, 프레스 대상물(20)이 진입 가능한 진입구 측의 내부 관통홀(133)인 진입 관통홀(134)의 단면 형상은 원형 또는 타원 형상으로 마련되고, 드로잉 작업이 완료된 프레스 성형물이 취출 가능한 취출구 측의 내부 관통홀인 취출 관통홀(135)의 단면 형상은 다각형 형상으로 마련되는 하부 다이(131)를 구비하는 하측 금형부(130)를 포함한다.

상기 프레스 금형장치(100)는, 프레스 대상물(20)을 이용하여 측면 두께가 상대적으로 큰 대퇴부(11)와 측면 두께가 상대적으로 작은 소퇴부(12)가 원주 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되는 너트전구체(200)을 제조하기 위한 것이다. 이하에서는 드로잉 공정의 진행 상태에 따라 경우에 따라서는 설명의 편의를 위해 프레스 대상물(20)과 너트전구체(200)을 동일하게 지칭할 수도 있다.

또한 상기 상측 금형부(110)는, 외부로부터의 가압력이 가해지는 상부 플레이트(111)와, 상부 플레이트(111)가 하측 금형부(130) 측으로 접근함에 따라 프레스 대상물(20)을 드로잉 하도록 마련되는 드로잉 펀치(112)와, 상부 플레이트(111)의 하부에 고정되어 드로잉 펀치(112)를 고정하는 상측 고정부(113)를 포함한다.

여기서, 상부 플레이트(111)에는 프레스기의 별도 가압장치(미도시)에 연결되어 하부 다이(131) 측으로 접근 또는 이격되게 왕복 이동한다. 이와 같이 상부 플레이트(111)의 승강 이동시 상측 고정부(113)는 동시에 승강 이동이 가능하게 된다.

상기 드로잉 펀치(112)는 상부 플레이트(111)의 하부에 마련되어 상부 플레이트(111) 또는 상측 고정부(113)에 별도의 볼트 등을 통해 결합되며, 상부 플레이트(111)가 하부 다이(131) 측으로 접근함에 따라 프레스 대상물(20)을 푸시하여 드로잉 공정을 수행하게 된다.

여기서, 드로잉 펀치(112)는 원기둥 형상에 한정되지 않으며 이외에도 다각형 기둥 형상으로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서는 원기둥 형상으로 이루어지는 것이 바람직 하다. 이러한 상기 드로잉 펀치(112)의 원기둥 형상은 프레스 성형물(10)의 내주면을 결정하는 역할을 한다.

또한 상기 상측 금형부(110)는 하측 금형부(130)와의 정위치 결합을 위한 가이드 핀 등 다양한 공지의 부품을 포함하고 있으며, 이와 같이 통상적으로 적용되는 다른 부품에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 하측 금형부(130)는 상측 금형부(110)의 하측에 마련되고 드로잉 펀치(112)에 의해 가압된 프레스 대상물(20)이 드로잉 작업이 진행되는 동안 내측에 위치하도록 내부 관통홀(133)이 마련되는 하부 다이(131)와, 하부 다이(131)의 하측에 마련되어 하부 다이(131)를 지지하는 하부 지지대(132)를 포함한다. 하부 다이(131)와 하부 지지대(132)는 일체로 형성되는 것이 바람직하나, 이하 설명의 편의상 구분하기로 한다.

여기서 하부 다이(131)는 프레스 대상물(20)이 일차적으로 안착되도록 그 상부면이 일종의 패드로서 기능하며, 내측에는 드로잉 펀치(112)에 의한 드로잉 공정 진행시에 프레스 대상물(20)이 위치하도록 내부 관통홀(133)이 마련된다. 부연하자면, 드로잉 펀치(112)의 하강 이동에 의해 실질적인 드로잉 작업이 진행되는 동안, 프레스 대상물(20)과 드로잉 펀치(112)는 동시에 내부 관통홀(133) 내에 위치하게 된다.

구체적으로, 본 발명은, 프레스 대상물(20)이 하부 다이(131)에 마련된 내부 관통홀(133) 내측에서 실질적인 드로잉 작업이 이루어지고, 드로잉 작업이 완료되면 하부 지지대(132)에 마련된 취출홀(150)을 통해 하방으로 낙하시키는 방식을 채용하고 있다. 여기서, 내부 관통홀(133)과 취출홀(150)은 서로 연통된 상태를 가지며, 이러한 프레스 성형물(10) 취출 방식 및 취출 구조에 대해서는 아래에서 설명하기로 한다.

본 발명은, 드로잉 펀치(112)에 의해 일차적으로 드로잉(drawing) 작업이 이루어지고, 이후 아이러닝(ironing) 작업이 실시된다. 여기서, 아이러닝 작업은 드로잉된 제품의 내경을 균일하게 하기 위하여 반제품의 외경보다 작은 금형 내에 밀어넣어 벽 두께를 균일하게 하는 가공 방법으로서, 이러한 아이러닝 작업은 실질적으로 하부 다이(131)의 하부 영역(구간)에서 이루어질 수 있다.

이 경우 상기 진입 관통홀(134)은 대략 원형으로 마련되고 취출 관통홀(135)은 대략 사각 형상으로 마련되며, 진입 관통홀(134)에 상대적으로 가까운 위치인 'A' 지점의 연통홀(136)은 원형에서 사각형으로 유연하게 변형된 단면 형상을 갖게 되며, 취출 관통홀(135)에 상대적으로 가까운 위치인 'B' 지점의 연통홀(136)은 'A' 지점의 연통홀(136)에 비해 좀 더 사각형으로 변형된 단면 형상을 갖게 된다.

따라서, 프레스 대상물(20)은 드로잉 펀치(112)의 점차적인 하강에 의해 진입 관통홀(134) 주변에서는 내면 및 외면이 모두 원형 형상으로 이루어지다가 'A' 지점 주변에 위치한 상태에서는 내면은 원형으로 형성되고 외면은 원형에서 사각형으로 일부 변형된 형상을 갖게 된다. 이어서, 프레스 대상물(20)은 드로잉 펀치(112)의 점차적인 하강에 의해 'B' 지점 주변에 위치한 상태에서는 내면은 원형으로 형성되고 외면은 'A' 지점에 위치했을 때보다 좀 더 사각형으로 변형된 형상을 갖게 된다.

마지막으로, 프레스 대상물(20)은 드로잉 펀치(112)의 점차적인 하강에 의해 취출 관통홀(135)을 통과하는 상태에서는 내면은 원형으로 형성되고 외면은 일 예로 완전한 사각 형상으로 성형될 수 있는 것이다.

이하 상기 하부 다이(131)의 내부 관통홀(133)에 구조를 설명하기로 한다.

구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 프레스 대상물(20)이 진입 가능한 진입구 측의 내부 관통홀(133)인 진입 관통홀(134)의 단면 형상은 원형 또는 타원 형상으로 마련되고, 드로잉 작업이 완료된 프레스 성형물(10)이 취출 가능한 취출구 측의 내부 관통홀(133)인 취출 관통홀(135)의 단면 형상은 다각형 형상으로 마련된다.

본 발명은, 내주면이 원형으로 마련되고 외면이 사각, 육각, 팔각 등의 다각형 형상으로 각지게 마련되는 프레스 성형물(10)을 성형하고자 하는 것으로서, 이하에서는 설명의 편의를 위해 프레스 성형물(10)의 외면이 사각 형상으로 이루어지는 경우를 기준으로 설명한다. 이에 따라, 전술한 취출 관통홀(135)의 내면은 사각 형상으로 이루어진다.

우선 프레스 대상물(20)은 드로잉 펀치(112)에 의해 가압되어 진입 관통홀(134) 주변에 위치하는 경우, 내주면과 외면이 모두 원형 형상으로 이루어지게 된다.

이후, 상기 드로잉 펀치(112)의 하강 이동에 의해 드로잉 작업이 더욱 진행하게 되어 프레스 대상물(20)이 취출 관통홀(135) 주변에 위치하게 되는 경우, 프레스 대상물(20)의 내주면은 원형 형상으로 이루어지는 반해 외면은 사각 형상으로 성형될 수 있다.

이와 같은 프레스 대상물(20)의 형상 변형 과정에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 하부 다이(131)에는, 진입 관통홀(134)과 취출 관통홀(135)을 서로 연통시키는 연통홀(136)이 마련된다.

또한 하부 다이(131)에는, 진입 관통홀(134)과 취출 관통홀(135)을 서로 연통시키도록 연통홀(136)이 마련되는데, 일 예로 연통홀(136)은 취출 관통홀(135)로부터 진입 관통홀(134) 방향으로 갈수록 점차 확장되도록 마련된다.

자세하게는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 진입 관통홀(134)과 취출 관통홀(135)을 서로 연통시키되 상기 연통홀(136)이 다단 구조로 형성되어 직경이 작아지도록, 상기 하부 다이(131)는 상기 진입 관통홀(134) 보다 작은 직경의 관통홀을 형성하는 제1 하부 다이(1311)와, 상기 제1 하부 다이(1311) 보다 직경이 순차적으로 좁아지도록 형성하는 제2 하부 다이(1312)와, 제3 하부 다이(1313) 및 제4 하부 다이(1314)로 구분되어 일체형으로 형성된다. 이 경우 상기 하부 다이(131)는 일체로 형성되는 것이 바람직하나, 이하 설명의 편의상 구분하기로 한다.

이 경우 상기 연통홀(136)의 제4 하부 다이(1314)는 충분하게 수직한 상태를 유지하도록 길게 성형되어 프레스 성형물(10)이 최종적으로 외부로 취출되기 전 충분하게 외면의 형상을 성형할 수 있는 이점이 있다. 즉, 제4 하부 다이(1314)는 프레스 성형물(10)의 외면에 수직 성형을 위한 충분한 작업 경로를 제공하게 된다.

아울러 제4 하부 다이(1314)에 의해 형성되는 연통홀의 직경보다 확장된 연통홀을 형성하는 하부 지지대(132)가 제4 하부 다이(1314)의 하부에 마련되므로, 프레스 성형물(10)은 하부 다이로부터 용이하게 외부로 취출될 수 있게 된다.

또한 상기 제1,2,3,4 하부 다이(1311, 1312, 1313, 1314)의 연결부분에는 라운드 형성된 라운드 모서리부(141)가 마련된다. 이에 따라, 드로잉 펀치(112)에 의한 프레스 대상물(20)의 드로잉 작업이 이루어지는 동안, 프레스 대상물(20)이 상기 라운드 모서리부(141)에 의해 연통홀(136) 내부에서 원활한 진입이 가능해지며, 또한 프레스 대상물(20)이 진입 관통홀(134)을 통해 점차 취출 관통홀(135) 측으로 이동하면서 외면 형상이 한층 용이하게 변형될 수 있는 이점이 있다. 즉, 원형 형태의 외면이 사각 형태로 보다 유연하게 변형될 수 있게 된다.

부연하자면, 이러한 라운드 모서리부(141)가 마련되지 않는 경우에서, 프레스 대상물(20)이 드로잉 펀치(112)의 강한 압력을 받아 상기 내부 관통홀(133) 내에서 제1 하부 다이(1311)에서 제2 하부 다이(1312)로 집입되는 순간, 하부 다이의 연결부분과 각각 접촉하게 되는 프레스 대상물(20)의 특정 부분은 급격한 형상 변형에 의해 찢어지거나 크랙이 발생하여 불량이 발생하게 된다.

따라서 이러한 라운드 모서리부(141)는 드로잉 펀치(112)의 하강에 의해 프레스 성형물(10)을 강한 힘으로 푸시하는 순간, 하부 다이(131)이 접촉면 형성 부위로 작용하는 응력을 분산하여 접촉면 부위에 크랙이 발생하거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

[실시예 1]

본 발명은 배경기술에 상술한 SUS 304 스테인레스 재질의 프레스 대상물(20)로 완성도 높은 너트전구체(200)을 제조하기 위함이다.

한편, SUS 316, 304, 302, 310 등의 오스테나이트계 스테인레스강들이 대표적인 고용화 열처리품들인데, 경도는 HB130이하로 관리가 된다는 점이 장점이다. 이 중에서도 상기 SUS 304는 대표적인 오스테나이트계 스테인리스강으로 18-8강으로 불리며, 내약품성, 내열성이 뛰어나기 때문에 처리수조 등에 사용된다. 이 외에도 고온에서 이미 열처리되어 온도나 압력에 대해 적응 되어있는 상태라서 고온이나 다른 외부적인 환경에 의한 변형도 적다는 장점도 있다.

일 예로 무쇠와 같이 경도가 높고, 연신율이 낮으며, 항복섬이 크면 제조가 불가능하여, 이러한 무쇠재질의 경우에는 본 발명에 적용될 수 없는 것이나, SUS 같은 경우에는 연신율이 무쇠보다 높으므로 다단 구조의 연통홀(136)을 활용할 수 있다는 것에 관점을 가지고 실험에 임하였다.

또한 SUS 304는 잘 뭉게지기도하고, 니켈이 많이 들어있지만 가공에 의한 경화현상도 고용화 열처리 후에는 훨씬 덜하며, 결정입계에 있어 전위를 방해하는 원소들을 결정 입계 안 기지조직에 고용시키기 때문에 경도가 떨어지게 되는 원리이다. 이 경우 고용화 열처리란 결정 입계에 있는 여러 합금성분들 또는 탄화물들을 결정 입계안으로 밀어넣어 기지조직 내에 고용시키는 열처리를 의미한다.

따라서 본 출원인은 상기 제2 하부 다이(1312)의 높이(D1)와, 제3 하부 다이(1313)의 높이(D2)를 변경하여 제조된 SUS 304 재질 및 소퇴부와 대퇴부가 원주 방향을 따라 교대로 반복되는 프레스 성형물(10)에 완성도를 측정하여 아래의 표 1에 기재하였다.

No.	D1 높이	D2 높이	실험횟수	크랙 발생
1	9~10mm	10~11mm	100회	98회
2	7~8mm	7~8mm	100회	83회
3	6~7mm	7mm	100회	21회
4	4.5~5.5mm	4.5~5.5mm	100회	2회(양품)

본 실험결과에서 크랙 발생이 가장 적은 실험 4에서 알 수 있듯이, SUS 304 재질의 프레스 대상물(20)을 상기 다단 구조의 연통홀(136)이 마련된 프레스 금형장치를 사용하여 양품의 너트전구체(200)을 얻을 수 있었다.

즉, 실험 4에서는 직경이 하방향으로 점차 확대되되, 제2 하부 다이(1312)의 높이(D1)와 제3 하부 다이(1313)의 높이(D2)가 4.5~5.5mm인 경우로 이러한 높이들의 최적에 수치로 적용하여 크랙 등 불량품 발생을 현저하게 줄인 양품의 너트전구체(200)를 얻을 수 있었다.

즉 본 발명에 의한 프레스 금형장치를 통하여 SUS 재질의 경도, 인성, 저항을 고려하여 하부 다이의 높이에 한정을 통하여 양품을 얻을 수 있으므로, 일반적으로 행해지는 SUS 재료는 주물이나 단조 방식으로 제조되는 경우에 제조비용도 높아지는 문제점을 해결할 수 있었다.

[실시예 2]

본 실시예 2에서는 상기 대퇴부(11)의 두께(F)와 소퇴부(12)의 두께(S)의 최적에 비율을 찾아내어 본 발명에 의한 너트전구체의 불량품 발생율을 현저하게 줄이는 것에 목적이 있다.

SUS 재질의 프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 너트전구체(200)의 가장 얇은 부분인 소퇴부(12)의 두께(S)와 가장 두꺼운 부분인 대퇴부(11)의 두께(F)의 사이에 있어야 한다. 즉 S < 20A < F로 표현할 수 있다.

이 경우 상기 대상물(20)에 두께(20A)를 4.0T와, 6.0T로 나누고, 상기 대퇴부(11)의 두께(F)는 대상물(20)에 두께(20A)의 105%로 설정하며, 또한 상기 너트전구체(200)의 외면이 사각형인 경우와 육각형인 경우를 분류하였으며, 이에 따른 소퇴부(12)의 두께(S)의 두께를 조절하여 크랙 발생횟수 및 오렌지필 발생횟수를 실험하여 아래의 [표 2]에 정리하였다. 여기서 'T'란 'mm'를 나타내는 것으로서, 편의상 기재한 것이다.

한편, 오렌지 필 현상이란, 평활한 금속판에 굽힘이나 드로잉 가공 등을 했을 경우 표면이 감귤 껍질과 같이 되는 것을 말한다. 이러한 현상들은 가공면이 거울처럼 매끈하지 못하고, 외관 품질도 나뻐지게 된다.

결론적으로 본 실험에 따라 크랙 발생횟수 및 오렌지필 발생횟수가 가장 적은 실험번호는 4각의 너트전구체의 경우 1번과, 8번, 6각의 너트전구체의 경우 12번, 13번, 19번과, 20번, 8각의 너트전구체의 경우 25번, 26번, 32번과, 33번임을 알 수 있었다.

따라서, 다음과 같이 정리하자면, 너트전구체(200)의 대퇴부(11)의 두께(F)를 소퇴부(12)의 두께(S)로 나눈 값, 즉 F/S가 4각의 너트전구체(200)에 경우 1.5, 6각의 너트전구체(200)에 경우 1.4, 8각의 너트전구체(200)에 경우에는 1.3에서 불량률이 가장 낮다는 것을 알 수 있었다.

자세하게는 실험 12번에서 6각 너트전구체의 경우 프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 4.0T 이고, 대퇴부(11)의 두께(F)는 ( (20A) * 105%=) 4.2T, 소퇴부(12)의 두께(S)는 3.1T로 설정되어 제조된 너트전구체에는 크랙발생 및 오렌지 필 발생이 적은 양품을 얻을 수 있었으며, 이에 따라 [표 2]에 기재되지 않았으나 F/S가 1.4로 설정된 소퇴부(12)의 두께(S)를 3.0T으로 실험했었을 때, 크랙발생횟수와 오렌지필 발생 횟수가 0에 값을 나타냈다.

또한 상기 모든 실험번호에 공통적으로 나타나는 현상으로 또한 상기 대퇴부(11)의 측면 두께(F)는 소퇴부(12)의 측면 두께(S)의 1.5배 내지 1.68배로 형성되는 것이 너트전구체(200)의 불량품을 최소화 시킬 수 있다.

이하의 다음의 실시예 3 내지 7에서는 F/S의 비율을 4각의 너트전구체(200)에 경우 1.5, 6각의 너트전구체(200)에 경우 1.4, 8각의 너트전구체(200)에 경우에는 1.3로 하여 진행하기로 한다.

[실시예 3 내지 7]

본 실시예 3 내지 7에서는 상기 제1,2,3,4 하부 다이(1311, 1312, 1313, 1314)의 너비를 조절하여 최적에 너비를 찾아내고, 이에 따라 본 발명에 의한 너트전구체의 불량품 발생율을 현저하게 줄이는 것에 목적이 있다.

도 5는 도 4에 도시된 하부 다이(131)를 도시한 평면도이다. 이하 도 5를 참조하여 본 실시예에 구성을 설명하기로 한다. 또한 본 실시예에 이해를 돕기 위해 4각 너트전구체(200)를 제조하기 위한 하부 다이(131)를 예시로 하여 설명하기로 한다.

우선 상기 제2 하부 다이(1312)와, 제3 하부 다이(1313) 및 제4 하부 다이(1314)의 대각방향 측 너비, 즉, 너트전구체(200)의 두께가 가장 두꺼운 부분의 방향으로의 너비를 각각 W1, W2, W3으로 정의한다. 이에 따라 총 너비(W)는 W1, W2, W3의 합으로 정의할 수 있다.

또한 상기 제2 하부 다이(1312)와, 제3 하부 다이(1313) 및 제4 하부 다이(1314)의 수직/수평방향 측 너비, 즉, 너트전구체(200)의 두께가 가장 얇은 부분의 방향으로의 너비를 각각 W1', W2', W3'으로 정의한다. 이에 따라 총 너비(W')는 W1', W2', W3'의 합으로 정의할 수 있다. 이 경우 W' > W 라는 부등식을 만족한다.

따라서 W = W1 + W2 + W3, W' = W1' + W2' + W3'으로 정의할 수 있으며, W = 7.5mm로 고정시켜 실험에 임하였다.

이하 실시예 3 내지 6을 통하여 W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 가장 적절한 수치를 찾아 설명하기로 한다.

실시예 3 : 육각 너트전구체, 프레스 대상물의 두께 4.0T, 폭(X) 25mm, 높이(L) 20mm

실시예 4 : 육각 너트전구체, 프레스 대상물의 두께 4.0T, 폭(X) 35mm, 높이(L) 25mm

실시예 5 : 사각 너트전구체, 프레스 대상물의 두께 4.0T, 폭(X) 30mm, 높이(L) 20mm

실시예 6 : 팔각 너트전구체, 프레스 대상물의 두께 4.0T, 폭(X) 30mm, 높이(L) 20mm

실시예 7 : 육각 너트전구체, 프레스 대상물의 두께 3.0T, 폭(X) 25mm, 높이(L) 15mm

실시예 8 : 육각 너트전구체, 프레스 대상물의 두께 6.0T, 폭(X) 30mm, 높이(L) 20mm

[실시예 3]

본 실시예에서는 외면이 육각형인 너트전구체(200)를 제조하여 실험하였으며, 프레스 대상물(20)에 두께(20A)를 4.0T로, 상기 대퇴부(11)의 두께(F)는 프레스 대상물(20)에 두께(20A)의 105%로 설정된 4.2T로, 이에 따라 대퇴부(11)의 두께(F)와 소퇴부(12)의 두께(S)의 비율이 육각 너트전구체로써 1.4배로 설정되므로 소퇴부(12)의 두께(S)는 3.0T로 도출되어 설정되었다.

이 경우 상기 너트전구체(200)의 대퇴부(11)의 두께(F)에서 소퇴부(12)의 두께(S)를 차감한 값은 4.2T - 3.0T = 1.2T 이므로, 이는 곧 W' - W = 1.2T 로 도출될 수 있다. 따라서 W = 7.5mm 인 경우 W'는 8.7mm로 도출될 수 있다.

즉, W'는 아래의 공식을 적용하여 구할 수 있게 된다.

W' = W + 프레스 대상물(20)에 두께(20A) * ( 105% - 105% / 1.4 )

본 실험예에서 프레스 대상물(20)에 두께(20A)의 두께가 4.0T이고, W = 7.5mm 이므로, W' = 7.5mm * 1.2 = 8.7mm 로 도출될 수 있다.

아울러 제조를 위한 너트전구체(200)의 폭(X)을 25mm, 높이(L)을 20mm로 설정(도 1 참조)하였으며, W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값을 조절하여 각각 10회의 실험을 하였으며, 이 때 발생하는 크랙을 체크하여 아래의 [표 3]에 정리하였다.

No.	F	S	W'-W	W	W'	W1	W2	W3	W1'	W2'	W3'	크랙발생횟수/실험횟수	오렌지필 발생 횟수
1	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.4	2.4	2.7	2.8	2.8	3.1	3/10	2/10
2	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.4	2.5	2.6	2.8	2.9	3.0	1/10	2/10
3	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.4	2.6	2.5	2.8	3.0	2.9	3/10	3/10
4	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.4	2.7	2.4	2.8	3.1	2.8	5/10	4/10
5	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.5	2.4	2.6	2.9	2.8	3.0	2/10	1/10
6	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.5	2.5	2.5	2.9	2.9	2.9	0/10	0/10
7	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.5	2.6	2.4	2.9	3.0	2.8	3/10	4/10
8	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.5	2.7	2.3	2.9	3.1	2.7	4/10	4/10
9	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.6	2.4	2.5	3.0	2.8	2.9	3/10	2/10
10	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.6	2.5	2.4	3.0	2.9	2.8	2/10	3/10
11	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.6	2.6	2.3	3.0	3.0	2.7	6/10	5/10
12	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.6	2.7	2.2	3.0	3.1	2.6	10/10	10/10
13	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.7	2.4	2.4	3.1	2.8	2.8	7/10	8/10
14	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.7	2.5	2.3	3.1	2.9	2.7	10/10	10/10
15	4.2	3.0	1.2	7.5	8.7	2.7	2.6	2.2	3.1	3.0	2.6	10/10	10/10

결론적으로 본 실험에 따라 크랙발생횟수가 가장 적은 실험번호는 6번으로써, 이는 W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값이 균분한 경우에 있어서 크랙발생횟수 및 오렌지필 발생횟수가 없어짐을 알 수 있었다.

[실시예 4]

한편 실시예 3과 다르게 본 실시예 3에서는 너트전구체(200)의 폭(X)을 35mm, 높이(L)을 25mm로 설정하였으며, W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값을 조절하여 각각 10회의 실험을 하였으며, 이 때 발생하는 크랙을 체크하여 아래의 [표 4]에 정리하였다.

No.	F	S	W'-W	W	W'	W1	W2	W3	W1'	W2'	W3'	크랙발생횟수/실험횟수	오렌지필 발생 횟수
1	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.4	2.4	2.7	2.8	2.8	3.1	3/10	2/10
2	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.4	2.5	2.6	2.8	2.9	3.0	1/10	1/10
3	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.4	2.6	2.5	2.8	3.0	2.9	2/10	3/10
4	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.4	2.7	2.4	2.8	3.1	2.8	5/10	6/10
5	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.5	2.4	2.6	2.9	2.8	3.0	1/10	1/10
6	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.5	2.5	2.5	2.9	2.9	2.9	0/10	0/10
7	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.5	2.6	2.4	2.9	3.0	2.8	3/10	3/10
8	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.5	2.7	2.3	2.9	3.1	2.7	4/10	4/10
9	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.6	2.4	2.5	3.0	2.8	2.9	2/10	3/10
10	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.6	2.5	2.4	3.0	2.9	2.8	2/10	2/10
11	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.6	2.6	2.3	3.0	3.0	2.7	6/10	5/10
12	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.6	2.7	2.2	3.0	3.1	2.6	10/10	10/10
13	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.7	2.4	2.4	3.1	2.8	2.8	7/10	8/10
14	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.7	2.5	2.3	3.1	2.9	2.7	10/10	10/10
15	4.2	3	1.2	7.5	8.7	2.7	2.6	2.2	3.1	3.0	2.6	10/10	10/10

본 실험에 따라 크랙발생횟수가 가장 적은 실험번호는 6번으로써, 이는 W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값이 균분한 경우에 있어서 크랙발생횟수 및 오렌지필 발생횟수가 없어짐을 알 수 있었다.

[실시예 5]

본 실시예에서는 상술한 실시예와 다르게 외면이 사각형인 너트전구체(200)를 제조하여 실험하였으며, 프레스 대상물(20)에 두께(20A)를 4.0T로, 상기 대퇴부(11)의 두께(F)는 프레스 대상물(20)에 두께(20A)의 105%로 설정된 4.2T로, 이에 따라 대퇴부(11)의 두께(F)와 소퇴부(12)의 두께(S)의 비율이 사각 너트전구체로써 1.5배로 설정되므로 소퇴부(12)의 두께(S)는 2.8T로 도출되어 설정되었다.

이 경우 상기 너트전구체(200)의 대퇴부(11)의 두께(F)에서 소퇴부(12)의 두께(S)를 차감한 값은 4.2T - 2.8T = 1.4T 이므로, 이는 곧 W' - W = 1.4T 로 도출될 수 있다. 따라서 W = 7.5mm 인 경우 W'는 8.9mm로 도출될 수 있다.

한편 본 실시예에서는 너트전구체(200)의 폭(X)을 30mm, 높이(L)을 20mm로 설정하였으며, W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값을 조절하여 각각 10회의 실험을 하였으며, 이 때 발생하는 크랙 및 오렌지필 발생횟수를 체크하여 아래의 [표 5]에 정리하였다.

No.	F	S	W'-W	W	W'	W1	W2	W3	W1'	W2'	W3'	크랙발생횟수/실험횟수	오렌지필 발생 횟수
1	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.4	2.4	2.7	2.8	2.8	3.3	3/10	2/10
2	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.4	2.5	2.6	2.8	2.9	3.2	1/10	1/10
3	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.4	2.6	2.5	2.8	3	3.1	2/10	3/10
4	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.4	2.7	2.4	2.8	3.1	3	5/10	6/10
5	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.5	2.4	2.6	2.9	2.9	3.1	1/10	1/10
6	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.5	2.5	2.5	2.9	3	3	0/10	0/10
7	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.5	2.6	2.4	2.9	3.1	2.9	2/10	3/10
8	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.5	2.7	2.3	3	2.8	3.1	4/10	4/10
9	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.6	2.4	2.5	3	2.9	3	3/10	2/10
10	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.6	2.5	2.4	3	3	2.9	2/10	2/10
11	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.6	2.6	2.3	3	3.1	2.8	6/10	5/10
12	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.6	2.7	2.2	3.1	2.8	3	10/10	10/10
13	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.7	2.4	2.4	3.1	2.9	2.9	7/10	8/10
14	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.7	2.5	2.3	3.1	3	2.8	10/10	10/10
15	4.2	2.8	1.4	7.5	8.9	2.7	2.6	2.2	3.1	3.1	2.7	10/10	10/10

본 실험에 따라 크랙발생횟수가 가장 적은 실험번호는 6번으로써, 이는 W1, W2, W3과, W1', W2', W3'의 값이 균분한 경우에 있어서 크랙발생횟수 및 오렌지필 발생횟수가 없어짐을 알 수 있었다.

[실시예 6]

본 실시예에서는 상술한 실시예와 다르게 외면이 팔각형인 너트전구체(200)를 제조하여 실험하였으며, 프레스 대상물(20)에 두께(20A)를 4.0T로, 상기 대퇴부(11)의 두께(F)는 프레스 대상물(20)에 두께(20A)의 105%로 설정된 4.2T로, 이에 따라 대퇴부(11)의 두께(F)와 소퇴부(12)의 두께(S)의 비율이 팔각 너트전구체로써 1.3배로 설정되므로 소퇴부(12)의 두께(S)는 3.2T로 도출되어 설정되었다.

이 경우 상기 너트전구체(200)의 대퇴부(11)의 두께(F)에서 소퇴부(12)의 두께(S)를 차감한 값은 4.2T - 3.2T = 1.0T 이므로, 이는 곧 W' - W = 1.0T 로 도출될 수 있다. 따라서 W = 7.5mm 인 경우 W'는 8.5mm로 도출될 수 있다.

한편 본 실시예에서는 너트전구체(200)의 폭(X)을 30mm, 높이(L)을 20mm로 설정하였으며, W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값을 조절하여 각각 10회의 실험을 하였으며, 이 때 발생하는 크랙을 체크하여 아래의 [표 6]에 정리하였다.

No.	F	S	W'-W	W	W'	W1	W2	W3	W1'	W2'	W3'	크랙발생횟수/실험횟수	오렌지필 발생 횟수
1	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.4	2.4	2.7	2.7	2.7	3.1	3/10	3/10
2	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	3.0	1/10	2/10
3	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.4	2.6	2.5	2.7	2.9	2.9	2/10	1/10
4	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.4	2.7	2.4	2.7	3	2.8	5/10	6/10
5	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.5	2.4	2.6	2.8	2.7	3.0	1/10	1/10
6	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.5	2.5	2.5	2.8	2.8	2.9	0/10	0/10
7	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.5	2.6	2.4	2.8	2.9	2.8	1/10	4/10
8	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.5	2.7	2.3	2.8	3.0	2.7	4/10	5/10
9	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.6	2.4	2.5	2.9	2.7	2.9	3/10	2/10
10	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.6	2.5	2.4	2.9	2.8	2.8	2/10	2/10
11	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.6	2.6	2.3	2.9	2.9	2.7	6/10	5/10
12	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.6	2.7	2.2	2.9	3	2.6	10/10	10/10
13	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.7	2.4	2.4	3.0	2.8	2.7	7/10	8/10
14	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.7	2.5	2.3	3.0	2.9	2.6	10/10	10/10
15	4.2	3.2	1.0	7.5	8.5	2.7	2.6	2.2	3.0	3	2.5	10/10	10/10

본 팔각 너트전구체의 실험에 따라 크랙발생횟수가 가장 적은 실험번호는 6번으로써, 이는 W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값이 균분한 경우에 있어서 크랙발생횟수 및 오렌지필 발생횟수가 없어짐을 알 수 있었다.

[실시예 7]

본 실시예에서는 외면이 육각형인 너트전구체(200)를 제조하여 실험하였으며, 상술한 실시예와 다르게 프레스 대상물(20)에 두께(20A)를 3.0T로, 상기 대퇴부(11)의 두께(F)는 프레스 대상물(20)에 두께(20A)의 105%로 설정된 3.15T로, 이에 따라 대퇴부(11)의 두께(F)와 소퇴부(12)의 두께(S)의 비율이 육각 너트전구체로써 1.4배로 설정되므로 소퇴부(12)의 두께(S)는 2.25T로 도출되어 설정되었다.

이 경우 상기 너트전구체(200)의 대퇴부(11)의 두께(F)에서 소퇴부(12)의 두께(S)를 차감한 값은 3.15T - 2.25T = 0.9T 이므로, 이는 곧 W' - W = 0.9T 로 도출될 수 있다. 따라서 W = 7.5mm 인 경우 W'는 8.4mm로 도출될 수 있다.

한편 본 실시예에서는 너트전구체(200)의 폭(X)을 25mm, 높이(L)을 15mm로 설정하였으며, W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값을 조절하여 각각 10회의 실험을 하였으며, 이 때 발생하는 크랙을 체크하여 아래의 [표 7]에 정리하였다.

No.	F	S	W'-W	W	W'	W1	W2	W3	W1'	W2'	W3'	크랙발생횟수/실험횟수	오렌지필 발생 횟수
1	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.4	2.4	2.7	2.7	2.7	3.0	3/10	3/10
2	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.4	2.5	2.6	2.7	2.8	2.9	1/10	1/10
3	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.4	2.6	2.5	2.7	2.9	2.8	2/10	1/10
4	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.4	2.7	2.4	2.7	3.0	2.7	5/10	6/10
5	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.5	2.4	2.6	2.8	2.7	2.9	1/10	1/10
6	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.5	2.5	2.5	2.8	2.8	2.8	0/10	0/10
7	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.5	2.6	2.4	2.8	2.9	2.7	3/10	3/10
8	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.5	2.7	2.3	2.8	3.0	2.6	4/10	3/10
9	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.6	2.4	2.5	2.9	2.7	2.8	3/10	3/10
10	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.6	2.5	2.4	2.9	2.8	2.7	2/10	2/10
11	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.6	2.6	2.3	2.9	2.9	2.6	6/10	5/10
12	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.6	2.7	2.2	2.9	3.0	2.5	10/10	10/10
13	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.7	2.4	2.4	3.0	2.7	2.7	7/10	8/10
14	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.7	2.5	2.3	3.0	2.8	2.6	10/10	10/10
15	3.15	2.25	0.9	7.5	8.4	2.7	2.6	2.2	3.0	2.9	2.5	10/10	10/10

[실시예 8]

본 실시예에서는 외면이 육각형인 너트전구체(200)를 제조하여 실험하였으며, 프레스 대상물(20)에 두께(20A)를 6.0T로, 상기 대퇴부(11)의 두께(F)는 프레스 대상물(20)에 두께(20A)의 105%로 설정된 6.3T로, 이에 따라 대퇴부(11)의 두께(F)와 소퇴부(12)의 두께(S)의 비율이 육각 너트전구체로써 1.4배로 설정되므로 소퇴부(12)의 두께(S)는 4.5T로 도출되어 설정되었다.

이 경우 상기 너트전구체(200)의 대퇴부(11)의 두께(F)에서 소퇴부(12)의 두께(S)를 차감한 값은 7.5T - 4.T = 1.8T 이므로, 이는 곧 W' - W = 1.8T 로 도출될 수 있다. 따라서 W = 7.5mm 인 경우 W'는 9.3mm로 도출될 수 있다.

한편 본 실시예에서는 너트전구체(200)의 폭(X)을 30mm, 높이(L)을 20mm로 설정하였으며, W1, W2, W3, W1', W2', W3'의 값을 조절하여 각각 10회의 실험을 하였으며, 이 때 발생하는 크랙을 체크하여 아래의 [표 8]에 정리하였다.

No.	F	S	W'-W	W	W'	W1	W2	W3	W1'	W2'	W3'	크랙발생횟수/실험횟수	오렌지필 발생 횟수
1	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.4	2.4	2.7	3.0	3.0	3.3	3/10	2/10
2	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.4	2.5	2.6	3.0	3.1	3.2	1/10	1/10
3	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.4	2.6	2.5	3.0	3.2	3.1	2/10	3/10
4	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.4	2.7	2.4	3.0	3.3	3.0	4/10	6/10
5	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.5	2.4	2.6	3.1	3.0	3.2	1/10	1/10
6	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.5	2.5	2.5	3.1	3.1	3.1	0/10	0/10
7	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.5	2.6	2.4	3.1	3.2	3.0	3/10	4/10
8	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.5	2.7	2.3	3.1	3.3	2.9	4/10	5/10
9	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.6	2.4	2.5	3.2	3.0	3.1	3/10	2/10
10	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.6	2.5	2.4	3.2	3.1	3.0	2/10	1/10
11	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.6	2.6	2.3	3.2	3.2	2.9	5/10	7/10
12	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.6	2.7	2.2	3.2	3.3	2.8	10/10	10/10
13	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.7	2.4	2.4	3.3	3.0	3.0	7/10	8/10
14	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.7	2.5	2.3	3.3	3.1	2.9	10/10	10/10
15	6.3	4.5	1.8	7.5	9.3	2.7	2.6	2.2	3.3	3.2	2.8	10/10	10/10

또한 상술한 실시예들을 종합하여 볼 때, 너트전구체(200)의 폭(X)과 높이(L)는 불량품의 발생빈도에 큰 영향을 주지 않는 것으로 판단되었다. 즉 상술한 실험예 3 내지 8에서 너트전구체(200)의 폭과 높이만 변형하여 실험된 것이나 실험에 차이가 없는 걸로 보아 폭과 높이는 크랙발생횟수에 영향을 크게 주지 않는 것으로 판단되었다.

전술한 구조와 실시예를 통해, 본 발명의 프레스 대상물(20)은 연통홀(136)을 통과하면서 점차 하측 방향으로 이동하면서 외면이 점차적으로 다각 형상으로 변형하게 되며, 취출 관통홀(135)을 통과한 상태의 프레스 성형물(10)은 내면은 원형으로 이루어지고 외면은 다각형으로 이루어지는 용기 형상으로 이루어지게 된다.

따라서 도 6에 도시한 바와 같이, 결과물인 프레스 성형물(10)은 내면이 원형으로 이루어지고 외면이 사각 형상으로 이루어짐으로, 상측에서 바라 보았을 때 측면 두께가 상대적으로 큰 대퇴부(11)와 측면 두께가 상대적으로 작은 소퇴부(12)가 원주 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되는 용기 형상으로 이루어질 수 있다.

이 후 상기 너트전구체(200)을 너트(210)로 이용하고자 할 경우, 작업자는 너트전구체(200)의 단부를 연마하고 펀칭하거나, 내주면에 별도의 나사 피치를 성형함으로써 가능하게 된다

전술한 구조 및 실시예를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형장치는, 종래 주물 또는 단조 공정을 이용하여 제조되어 왔던 너트를 드로잉(drawing) 공정을 사용하여 제조할 수 있으므로, 제조 단가를 더욱 하락시킬 수 있을 뿐만 아니라 단위시간당 생산 가능수량을 증대시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 프레스 SUS 너트전구체 및 프레스 SUS 너트와 이를 제조하기 위한 프레스 금형장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

11 : 대퇴부 12 : 소퇴부
20 : 프레스 대상물 100 : 프레스 금형장치
110 : 상측 금형부 111 : 상부 플레이트
112 : 드로잉 펀치 113 : 상측 고정부
130 : 하측 금형부 131 : 하부 다이
1311 : 제1 하부 다이 1312 : 제2 하부 다이
1313 : 제3 하부 다이 1314 : 제4 하부 다이
132 : 하부 지지대 133 : 내부 관통홀
134 : 진입 관통홀 135 : 취출 관통홀
136 : 연통홀 141 : 라운드 모서리부
150 : 취출홀 200 : 너트전구체
201 : 캡 202 : 내주면

Claims

플레이트 형상의 프레스 대상물(20)로부터 프레스 성형물(10)을 제조하되, 상기 프레스 성형물(10)은, 내주면은 원형이고, 외면은 다각형으로 마련되는 너트전구체로서, 스테인레스의 재질로 형성되고, 대퇴부(11)와 상기 대퇴부(11)보다 측면 두께가 작은 소퇴부(12)가 상기 내주면 방향을 따라 교대로 반복되게 마련되되, 상단에 캡(201)이 형성되며, 상기 내주면(202)에 나사 피치가 형성되지 않은 프레스 SUS 너트전구체를 제조하는 프레스 금형 장치에 있어서,
프레스 대상물(20)의 드로잉 작업이 가능한 드로잉 펀치(112)가 구비된 상측 금형부(110); 및
상기 상측 금형부(110)의 하측에 마련되고, 상기 드로잉 펀치(112)에 의해 가압된 프레스 대상물(20)이 내측에 위치되는 공간인 내부 관통홀(133)이 마련된 하부 다이(131)가 일체로 형성된 하측 금형부(130);를 포함하고,
상기 내부 관통홀(133)은,
단면이 원형인 진입 관통홀(134);과, 단면이 다각형인 취출 관통홀(135); 및 상기 진입 관통홀(134)와 상기 취출 관통홀(135)을 연통하되 상기 진입 관통홀(134)방향으로 확장되도록 다단구조를 가지는 연통홀(136);을 포함하고,
상기 하부 다이(131)는,
상기 진입 관통홀(134) 보다 작은 직경의 관통홀을 형성하는 제1 하부 다이(1311);와, 상기 제1 하부 다이(1311) 보다 직경이 순차적으로 좁아지도록 형성하
는 제2 하부 다이(1312);와, 제3 하부 다이(1313); 및 제4 하부 다이(1314);를 포함하되,
상기 제1 하부다이(1311) 내지 상기 제4 하부다이(1314)는 상하방향으로 순차적으로 밀착하여 일체형으로 형성되며,
상기 제1 하부다이(1311), 상기 제2 하부다이(1312), 상기 제3 하부다이(1313), 상기 제4 하부다이(1314)가 각각 서로 연결되는 각 영역에는 라운드 형성된 라운드 모서리부(141)가 마련되고,
상기 제4 하부 다이(1314)는 상기 취출 관통홀(135)을 형성하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 1에 있어서,
상기 너트전구체는,
그 재질이 SUS 304인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 대퇴부(11)의 측면 두께(F)는 소퇴부(12)의 측면 두께(S)의 1.5배 내지 1.68배인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제2 하부 다이(1312)의 높이(D1)와 상기 제3 하부 다이(1313)의 높이(D2)는, 4.5 내지 5.5mm인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 하부 다이(1312)와, 제3 하부 다이(1313) 및 제4 하부 다이(1314)의 대각방향에 너비를 각각 W1, W2, W3으로 설정되고, 상기 제2 하부다이(1312)와, 제3 하부 다이(1313) 및 제4 하부 다이(1314)의 수평방향의 너비를 각각 W1', W2', W3'로 설정되며,
너트전구체의 상기 대퇴부(11)의 측면 두께를 F, 상기 소퇴부(12)의 측면 두께를 S로 설정하며,
W = W1 + W2 + W3, W' = W1' + W2' + W3'로 설정되고,
W' = W + 프레스 대상물(20)에 두께(20A) * ( 105% - 105% / (F/S) )의 공식을 사용하여 W'가 도출되되,
F/S 는 1.5 내지 1.68인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제4 하부 다이(1314)는 육각형상의 취출 관통홀(135)이 형성되고,
프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 4.0mm인 경우,
W1, W2, W3는 2.4mm 내지 2.6mm이며, W1, W2, W3의 합인 W는 7.5mm이고, W1', W2', W3'는 2.8mm 내지 3.0mm이며, W1', W2', W3'의 합인 W'는 8.7mm인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제4 하부 다이(1314)는 사각형상의 취출 관통홀(135)이 형성되고,
프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 4.0mm인 경우,
W1, W2, W3는 2.4mm 내지 2.6mm이며, W1, W2, W3의 합인 W는 7.5mm이고, W1', W2', W3'는 2.8mm 내지 3.1mm이며, W1', W2', W3'의 합인 W'는 8.9mm인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제4 하부 다이(1314)는 팔각형상의 취출 관통홀(135)이 형성되고,
프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 4.0mm인 경우,
W1, W2, W3는 2.4mm 내지 2.6mm이며, W1, W2, W3의 합인 W는 7.5mm이고, W1', W2', W3'는 2.7mm 내지 3.0mm이며, W1', W2', W3'의 합인 W'는 8.5mm인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제4 하부 다이(1314)는 육각형상의 취출 관통홀(135)을 형성하고,
프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 3.0mm인 경우,
W1, W2, W3는 2.4mm 내지 2.6mm이며, W1, W2, W3의 합인 W는 7.5mm이고, W1', W2', W3'는 2.7mm 내지 2.9mm이며, W1', W2', W3'의 합인 W'는 8.4mm인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
청구항 7에 있어서,
프레스 대상물(20)에 두께(20A)는 6.0mm인 경우,
W1, W2, W3는 2.4mm 내지 2.6mm이며, W1, W2, W3의 합인 W는 7.5mm이고, W1', W2', W3'는 3.0mm 내지 3.2mm이며, W1', W2', W3'의 합인 W'는 9.3mm인 것을 특징으로 하는 프레스 SUS 너트전구체를 제조하기 위한 프레스 금형장치.
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