KR102176400B1 - 도어록 각축의 프로그레시브 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로그레시브 금형(20)에서 펀치부재(30)를 이용하여 설정된 형상의 각축(10)을 점진적으로 완성하되, 투입된 환봉을 원료로 제1중간재를 생성하는 제1단계; 상기 제1중간재에 상부바디(11)와 하부바디(12)를 형성하여 제2중간재를 생성하는 제2단계; 상기 제2중간재에 정방홈(15)을 형성하여 제3중간재를 생성하는 제3단계; 상기 제3중간재에 단턱(13)을 형성하여 제4중간재를 생성하는 제4단계; 상기 제4중간재에 장방홈(16)을 형성하여 제5중간재를 생성하는 제5단계; 및 상기 제5중간재를 정형하여 완성품을 생성하는 제6단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 도어록 조립체에 내장되는 각축을 양산함에 있어서 프로그레시브 금형을 기반으로 전체적인 공정에 단조가공을 적용하여 생산성 향상은 물론 강도와 내구성을 증대를 도모하는 효과가 있다.

Description

도어록 각축의 프로그레시브 성형방법{Frogressive forming nethod for door lock square shaft}

본 발명은 도어록 각축의 성형방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도어록에 내장되는 각축을 단조 방식으로 양산하기 위한 도어록 각축의 프로그레시브 성형방법에 관한 것이다.

통상적인 도어록 조립체에 있어서 일측 레버와 타측 레버를 연결하는 위치에 소형의 각축을 탑재한다. 각축은 전체적으로 사각형 단면으로 형성되는 몸체의 외면에 상대 부품과 결합하기 위한 걸림턱, 요홈 등을 갖추고 있다. 양산 현장에서 도어록 각축을 엔드밀(and mill) 가공을 통하여 성형하는 경우 제조공정이 복잡화되는 단점이 있다. 이에, 양산의 제조경비를 절감하면서 강도와 내구성을 증대하는 측면에서 단조 방식이 선호된다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2002-0036818호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2016-0028130호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 금속 와이어를 절단하여 금속봉을 형성하고, 금속봉에 홀을 형성하고, 냉간단조로 몸체와 헤드부를 형성하고, 헤드부의 대경직부와 몸체의 확장부를 형성하고, 금속봉의 중심을 천공하여 홀을 형성하고, 홀에 태핑가공을 수행한다. 이에, 제조공정을 크게 줄여 생산성 및 제조효율을 향상하는 동시에 생산단가를 줄이는 효과를 기대한다.

그러나, 이는 자동차 휠용 니플의 단조와 관련되므로 도어록 각축의 양산에 그대로 적용하기 적합하지 않다.

선행문헌2는 환봉을 소정의 길이로 절단하고, 모서리부분을 곡선으로 가공하고, 외측을 다각형으로 형성하고, 각축이 삽입되는 삽입홈을 형성하고, 외측 둘레에 단부를 형성하고, 삽입홈에 절개홈을 형성하고, 삽입부 외측에 걸림홈을 형성하고, 스냅링 고정홈을 형성한다. 이에, 강성과 내구성을 보장할 수 있고 제조원가를 절감하는 효과를 기대한다.

다만, 이는 일부 단계에서 냉간 단조가공을 적용하지만 절단가공 또는 절삭가공도 연계되므로 개선의 여지를 보이고 있다.

한국 공개특허공보 제2002-0036818호 "휠용 니플의 제조방법" (2002.05.16.) 한국 공개특허공보 제2016-0028130호 "도어록의 각축용 홀드 제조방법 및 그로써 제조된 각축용 홀드" (공개일자 : 2016.03.11.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 도어록 조립체에 내장되는 각축을 양산함에 있어서 프로그레시브 금형을 기반으로 전체적인 공정에 단조가공을 적용할 수 있는 도어록 각축의 프로그레시브 성형방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로그레시브 금형에서 펀치부재를 이용하여 설정된 형상의 각축을 점진적으로 완성하되, 투입된 환봉을 원료로 제1중간재를 생성하는 제1단계; 상기 제1중간재에 상부바디와 하부바디를 형성하여 제2중간재를 생성하는 제2단계; 상기 제2중간재에 정방홈을 형성하여 제3중간재를 생성하는 제3단계; 상기 제3중간재에 단턱을 형성하여 제4중간재를 생성하는 제4단계; 상기 제4중간재에 장방홈을 형성하여 제5중간재를 생성하는 제5단계; 및 상기 제5중간재를 정형하여 완성품을 생성하는 제6단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제2단계는 상부바디의 상면에 정방홈과 장방홈을 동일한 깊이로 교차시킨 형태의 십자홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제3단계는 하단 및 그 상측으로 구배부를 갖춘 제3펀치를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제4단계는 단부에 챔퍼부를 갖춘 제4펀치를 사용하여 십자홈의 깊이 증대를 유발하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제5단계는 단부에 오목부를 갖춘 제5펀치를 사용하여 십자홈을 설정된 깊이로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제6단계는 각축의 정방홈과 장방홈을 설정된 공차범위로 정형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제3단계 내지 상기 제5단계는 외경과 변폭의 증가를 각각 0.1㎜로 유지하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 도어록 조립체에 내장되는 각축을 양산함에 있어서 프로그레시브 금형을 기반으로 전체적인 공정에 단조가공을 적용하여 생산성 향상은 물론 강도와 내구성을 증대를 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 적용되는 각축을 나타내는 사진
도 2는 본 발명에 따른 방법에 적용되는 금형을 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 방법에 적용되는 펀치를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 방법에 의한 성형을 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도어록 각축을 냉간단조 방식으로 성형하는 방법에 관하여 제안한다. 도어록 각축은 일측 레버와 타측 레버를 연결하는 위치에 탑재되어 강도, 강성, 내마모성 등을 요구한다.

도 1을 참조하면, 각축(10)의 실물 완성품을 상면 사시도, 측면도, 저면 사시도 형태로 나타낸다. 도 1의 측면도를 기준으로 각축(10)은 상부바디(11)와 하부바디(12)로 구분된다. 상부바디(11)와 하부바디(12)의 외면 경계에는 대략 직각 형태의 단턱(13)이 형성된다. 상부바디(11)의 상면에서 하방향으로 정방홈(15)과 장방홈(16)이 설정된 깊이 및 공차로 형성된다.

본 발명은 프로그레시브 금형(20)에서 펀치부재(30)를 이용하여 설정된 형상의 각축(10)을 점진적으로 완성한다. 도 2에서 인접하게 배치되는 일련의 다이와 이에 대응하는 펀치부재(30)를 갖춘 프로그레시브 금형(20)을 나타낸다. 본 발명의 각축(10)을 냉간단조로 성형함에 펀치부재(30)는 제1펀치(31)부터 제6펀치(36)까지 구성되는 것이 바람직하다. 원료에서 중간품을 거쳐 완성품이 점진적으로 완성되며, 공정간에는 집게 구조의 이송대(25)가 중간품의 이동을 담당한다.

도 3은 프로그레시브 금형(20)의 펀치부재(30)에서 제3펀치(33), 제4펀치(34), 제5펀치(35)를 분리하여 각기 다른 배율로 나타낸다. 제3펀치(33), 제4펀치(34), 제5펀치(35)는 각각 제3단계, 제4단계, 제5단계 수행한다.

본 발명에 따른 제1단계는 투입된 환봉을 원료로 제1중간재를 생성하는 과정으로 진행된다. 도 4(a)처럼 일정한 길이로 절단된 환봉은 제1펀치(31)에 의하여 높이(HT)가 축소되고 외경이 증가된 제1중간재로 생성된다. 설계의 일예로서 제1중간재는 높이 24㎜, 외경 17㎜로 설정된다.

본 발명에 따른 제2단계는 상기 제1중간재에 상부바디(11)와 하부바디(12)를 형성하여 제2중간재를 생성하는 과정을 거친다. 도 4(b)에서 제1중간재는 제2펀치(32)에 의하여 상부바디(11)와 하부바디(12)를 갖춘 제2중간재로 생성된다. 상부바디(11)는 상대적으로 외경(DM)이 큰 원통형이고 하부바디(12)는 상대적으로 변폭(WD)이 작은 상자형이다. 상부바디(11)와 하부바디(12)의 외면 경계는 대략 45˚의 구배를 이룬다. 제2중간재의 높이는 대략 28㎜로 증가된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제2단계는 상부바디(11)의 상면에 정방홈(15)과 장방홈(16)을 동일한 깊이로 교차시킨 형태의 십자홈(17)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 도 3의 제4펀치(34)처럼 제2펀치(32)의 하단도 십자형 구조를 갖추고 있다. 십자홈(17)은 정방홈(15)과 장방홈(16)이 십자형으로 교차하면서 대략 6㎜ 정도의 깊이로 형성된다. 제2단계의 십자홈(17)은 후속되는 공정에서 재료의 원활한 유동을 유발하여 소성가공의 결함을 방지함에 유리하다. 십자홈(17)의 가장자리는 적어도 부분적으로 라운드나 챔퍼를 형성함이 좋다.

본 발명에 따른 제3단계는 상기 제2중간재에 정방홈(15)을 형성하여 제3중간재를 생성하는 과정을 거친다. 도 4(c)에서 제2중간재는 제3펀치(33)에 의하여 정방홈(15)을 갖춘 제3중간재로 생성된다. 정방홈(15)은 대략 가로/세로 7㎜ 정도이면서 대략 20㎜의 깊이(DT)로 형성된다. 제3중간재의 높이는 대략 34㎜로 크게 증가되고 이후 공정에서 큰 변화는 없다. 상대적으로 제3단계에서 재료의 유동이 가장 크므로 결함 방지가 중요하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제3단계는 하단 및 그 상측으로 구배부(33a)를 갖춘 제3펀치(33)를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 한다. 도 3에서 제3펀치(33)의 2개소에 구배부(33a)가 형성된 상태를 나타낸다. 구배부(33a)는 재료의 급격한 유동 과정에서 결함을 방지하도록 설정된 기울기로 형성된다. 상측의 구배부(33a)는 십자홈(17)의 가장자리에 형성된 라운드나 챔퍼에 밀착된다.

본 발명에 따른 제4단계는 상기 제3중간재에 단턱(13)을 형성하여 제4중간재를 생성하는 과정을 거친다. 도 4 (d)에서 제3중간재는 제4펀치(34)에 의하여 단턱(13)을 갖춘 제4중간재로 생성된다. 제4펀치(34)는 상부바디(11) 및 하부바디(12)가 만나는 외면 경계의 기울기를 증가시켜 대략 직각으로 변환한다. 상부바디(11)의 높이(ht)는 대략 19㎜로 결정된다. 용도에 따라 단턱(13)은 1단에 한정되지 않고 2단 이상으로 형성될 수도 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제4단계는 단부에 챔퍼부(34a)를 갖춘 제4펀치(34)를 사용하여 십자홈(17)의 깊이 증대를 유발하는 것을 특징으로 한다. 도 3에서 제4펀치(34)는 제3펀치(33)보다 짧으나 전체적으로 십자형 단면으로 이루어진다. 제4펀치(34)의 하단은 단면이 축소되는 동시에 챔퍼부(34a)를 개재하여 매우 짧게 돌출된다. 제4펀치(34)에 의하여 제2단계에서 형성된 십자홈(17)의 1차적인 깊이 변동이 유발된다. 제3단계에서 정방홈(15)이 형성된 상태이므로 실질적으로 장방홈(16)의 깊이 증가가 유의적이다.

본 발명에 따른 제5단계는 상기 제4중간재에 장방홈(16)을 형성하여 제5중간재를 생성하는 과정을 거친다. 도 4(e)에서 제4중간재는 제5펀치(35)에 의하여 장방홈(16)의 깊이를 증대시킨 제5중간재로 생성된다. 제4단계에서 십자홈(17)이 1차적으로 완성되고 제5단계에서 십자홈(17)이 2차적으로 완성된다. 십자홈(17)은 공차 관리가 필요한 부분으로서 특히 재료의 점진적 유동이 중요하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제5단계는 단부에 오목부(35a)를 갖춘 제5펀치(35)를 사용하여 십자홈(17)을 설정된 깊이로 형성하는 것을 특징으로 한다. 도 3에서 제5펀치(35)는 제4펀치(34)와 유사하게 십자형 단면을 갖추고 있지만 단부의 오목부(35a)에서 차이를 나타낸다. 오목부(35a)는 십자홈(17)의 장방홈(16)을 형성하는 부분으로서 재료의 점진적 유동을 유발한다. 십자홈(17)은 대략 6.5㎜의 깊이(dt)로 형성된다.

본 발명에 따른 제6단계는 상기 제5중간재를 정형하여 완성품을 생성하는 과정으로 진행된다. 도 4(f)에서 제5중간재가 제6펀치(36)에 의하여 완성품 각축(10)으로 생성된다. 제6펀치(36)도 제4펀치(34) 및 제5펀치(35)와 마찬가지로 십자형 단면을 기반으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제6단계는 각축(10)의 정방홈(15)과 장방홈(16)을 설정된 공차범위로 정형하는 것을 특징으로 한다. 전술한 것처럼 정방홈(15)과 장방홈(16)이 공존하는 십자홈(17)의 공차가 중요하지만, 이에 한정되지 않고 상부바디(11)의 외경 공차, 정방홈(15)의 전체적인 가로/세로 공차 등도 관리될 수 있다. 도 4에서 부호 15′,16′,15″,16″는 치수 정밀도가 높아가는 과정을 의미한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제3단계 내지 상기 제5단계는 외경(DM)과 변폭(WD)의 증가를 각각 0.1㎜로 유지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 설계예로서 상부바디(11)의 외경(DM)이 17.1㎜, 17.2㎜, 17.3㎜로 증가되면서 하부바디(12)의 변폭(WD)은 12.4㎜, 12.5㎜, 12.6㎜로 증가된다. 제3단계 내지 상기 제5단계에서 외경ㆍ변폭의 점진적 증가는 재료의 정확한 유동을 통한 소성가공의 결함 방지에 중요하다. 물론 이러한 수치는 특정 설계의 각축(10)에 대한 예시에 불과하며 오차 범위 내에서 동일한 비율로 적용 가능하다.

이와 같이 본 발명에 의하면 프로그레시브 금형(20)만으로 전체 공정이 완성되고 별도의 절삭, 연삭 가공이 불필요하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 각축 11: 상부바디
12: 하부바디 13: 단턱
15: 정방홈 16: 장방홈
17: 십자홈 20: 프로그레시브 금형
25: 이송대 30: 펀치부재
31~36: 제1펀치~제6펀치 DM: 외경
WD: 변폭 HT, ht: 높이
DT, dt: 깊이

Claims (7)

1. 프로그레시브 금형(20)에서 펀치부재(30)를 이용하여 상부바디(11)와 하부바디(12)의 경계에 직각의 단턱(13)을 갖춘 각축(10)을 점진적으로 완성하되,
   투입된 환봉을 원료로 제1중간재를 생성하는 제1단계;
   상기 제1중간재에 상부바디(11)와 하부바디(12)를 형성하면서 상부바디(11)의 상면에 예비적인 정방홈(15)과 장방홈(16)을 동일한 깊이로 교차시킨 형태의 십자홈(17)을 형성하여 제2중간재를 생성하는 제2단계;
   하단 및 그 상측으로 구배부(33a)를 갖춘 제3펀치(33)를 사용하여 상기 제2중간재에 정방홈(15)의 깊이를 증대시켜 재료의 급격한 유동 과정에서 결함을 방지한 제3중간재를 형성하는 제3단계;
   상기 제3중간재에서 상부바디(11) 및 하부바디(12)의 경계의 기울기를 증가시켜 단턱(13)을 형성하면서 단부에 챔퍼부(34a)를 갖춘 제4펀치(34)를 사용하여 십자홈(17)의 깊이 증대를 유발하여 제4중간재를 생성하는 제4단계;
   상기 제4중간재에 장방홈(16)을 형성하면서 단부에 오목부(35a)를 갖춘 제5펀치(35)를 사용하여 십자홈(17)을 설정된 깊이로 형성하여 제5중간재를 생성하는 제5단계; 및
   상기 제5중간재를 정형하여 완성품을 생성하는 제6단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도어록 각축의 프로그레시브 성형방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제6단계는 각축(10)의 정방홈(15)과 장방홈(16)을 설정된 공차범위로 정형하는 것을 특징으로 하는 도어록 각축의 프로그레시브 성형방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제3단계 내지 상기 제5단계는 외경(DM)과 변폭(WD)의 증가를 각각 0.1㎜로 유지하는 것을 특징으로 하는 도어록 각축의 프로그레시브 성형방법.

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