KR102314262B1 - 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법 - Google Patents

생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 (a) 원판 형상의 원소재를 가열로에서 가열하여 공급하는 가열단계; (b) 상기 원소재의 상면 중앙부에 내측으로 원형홈을 형성하고, 상기 원소재의 하면 중앙부에서 하방으로 돌기부를 형성함과 동시에, 상기 돌기부 내측으로 원형홈을 형성하며, 상기 원소재의 테두리에서 중앙부 방향으로 하향 경사지도록 경사부를 형성하고, 상기 원소재의 상면 및 하면의 테두리에서 상방 및 하방으로 연장되는 플랜지 형상을 부여할 수 있도록 이와 대응되는 형상의 펀치와 다이를 이용하여 단조 가공하는 전후방 압출 성형단계; (c) 상기 (b) 단계를 거친 상기 원소재의 경사부 영역의 두께가 보다 얇아지도록 상기 원소재의 경사부와 맞닿는 위치에 각각 돌출부가 형성된 펀치와 다이를 이용하여 단조 가공하는 리스트라이킹 성형단계; 및 (d) 상기 (c) 단계를 거친 상기 원소재에서 상기 펀치의 돌출부와 상기 다이의 돌출부에 의하여 가압된 영역에 펀치와 커터를 이용하여 관통홀을 형성하는 트리밍 성형단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 (b) 단계에서 상기 (d) 단계의 성형공정은 단일 금형 내에서 연속하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법{Manufacturing method of damper pulley with improved productivity}
본 발명은 소재의 겹침이나 크랙 발생을 예방하고, 부품수의 절감, 정밀도 향상시킬 수 있도록 단조 성형 가공을 통해 댐퍼풀리를 성형하고, 특히 전후방 압출 성형, 리스트라이킹 성형 및 트리밍 성형가공을 단일 금형 내에서 수행하고 동시에, 기존의 공정에서 원소재에 대한 예비 성형공정과 전후방 압출 성형공정을 단일 공정을 병합함으로써 공정수를 줄이고, 이를 통해 생산성을 높임과 동시에 가격경쟁력을 확보할 수 있는 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 크랭크축 앞쪽에 비틀림 진동 방지기(Torsional damper)와 일체로 만들어져 설치되는 댐퍼풀리(Damper pulley)는 자동차의 연비증대를 위한 경량화 에 대한 요구도 높아지고 있다. 그런데, 종래의 주철재 댐퍼풀리는 충분한 강도와 내구성은 구비되지만, 중량이 무겁다는 문제점이 있었다.
특히, 댐퍼풀리에 주철로 된 스포크(Spoke)의 중량을 가볍게 하기 위해 스포오크의 두께를 얇게 하는 경우에는 주물제품의 표면의 기포발생으로 유효 단면적이 줄어들어 스포오크가 충분한 강도를 발휘할 수 없기 때문에 스포오크의 두께를 줄이는 것에도 한계가 있었다.
또한, 종래에 댐퍼풀리는 주조 및 절삭 가공을 통해 제조되는 관계로 절삭 바이트의 이동 문제와 함께 부위별로 별도 가공하여 조립해야 하고, 이에 따라 부품의 수가 증가, 정밀도 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고 댐퍼풀리의 경량화를 위해 댐퍼풀리의 허브를 플라스틱이나 강판으로 제작한 것들도 소개되고 있으나, 이러한 댐퍼풀리는 크랭크축으로부터 전달되는 강한 진동이나 토크를 수용하기에 충분한 강도나 내구성을 지니지 못하며, 이러한 취약한 강도나 내구성을 보완하기 위해 복잡한 보강구조를 부가적으로 구비해야 하는 문제점이 있었다.
이와 같이 댐퍼풀리는 가격경쟁력 확보와 고품질 및 고정밀도를 요구하고 있으며, 이러한 요구조건에 만족할 수 있는 부품을 제조하기 위해서는 고정밀 정형 단조성형기술에 대한 개발이 필요하다.
특히, 성형상태의 치수와 후가공 및 조립 시에 치수변화와 정밀도가 유지를 위해 댐퍼풀리를 단조 가공을 통해 제품화할 경우, 부품을 일체화하여 성형하는 것이 가능하기 때문에, 원가 절감을 통해 제품의 경쟁력 향상에도 큰 도움을 줄 수 있다. 뿐만 아니라 단조 가공된 댐퍼풀리는 치형(Key,齒形)에 따라 연속적인 금속 유동이 형성되어 치형의 강도를 20 ~ 30% 향상시킬 수 있어 고강도화와 함께 단조 가공 경화 특성을 이용하여 단조 후 열처리 공정을 생략할 수 있다. 이를 통해 부품수의 삭감, 정밀도 및 신뢰성 향상을 도모할 수 있기 때문에 이에 대한 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 소재의 겹침이나 크랙 발생을 예방하고, 부품수의 절감, 정밀도 향상시킬 수 있도록 단조 성형 가공을 통해 댐퍼풀리를 제조하기 위한 제조방법이 개시되어 있다.
종래의 댐퍼풀리 제조방법은 원소재 초기 형상을 단조 가공하기 위한 예비 성형단계와, 전후방 압출 성형단계, 리스트라이킹 성형단계 및 트리밍 성형단계를 통해 댐퍼풀리가 성형되도록 구성된다.
다만 종래의 댐퍼풀리 제조방법은 각 성형단계에서 단조 가공을 위한 금형이 별도로 제작되어 금형의 제작비용에 많은 비용을 필요할 뿐만 아니라, 공정수도 4개의 공정으로 종래기술에 개시되어 있지 않지만 예비 가열공정을 포함하는 경우 5개의 공정을 거치게 된다는 점에서 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
또한 종래의 댐퍼풀리 제조방법은 각 성형단계, 특히 예비 성형단계와, 전후방 압출 성형단계, 리스트라이킹 성형단계에서 원소재의 성형성 향상을 위해 금형의 온도를 높이거나, 유지하기 위한 히팅장치가 결여되어 있다는 점에서 성형성 문제와, 이에 의한 제품의 품질 또한 문제될 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-2012-0102879호(2012.09.19. 공개) 대한민국 등록특허 제10-1789995호(2017.10.19. 등록)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
소재의 겹침이나 크랙 발생을 예방하고, 부품수의 절감, 정밀도 향상시킬 수 있도록 단조 성형 가공을 통해 댐퍼풀리를 성형하고, 특히 전후방 압출 성형, 리스트라이킹 성형 및 트리밍 성형가공을 단일 금형 내에서 수행하고 동시에, 기존의 공정에서 원소재에 대한 예비 성형공정과 전후방 압출 성형공정을 단일 공정을 병합함으로써 공정수를 줄이고, 이를 통해 생산성을 높임과 동시에 가격경쟁력을 확보하고자 하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 발명은 원소재에 천공홀을 형성하여 가열로에서 가열 시, 천공홀을 통해 원소재의 내부에 까지 열전도가 원활히 이루어질 수 있도록 하고, 또한 전후방 압출 성형공정과, 리스트라이킹 성형공정에서 금형의 다이에 밴드 히터를 적용함으로써 단조 가공 시, 원소재의 성형성을 향상시켜 제품의 품질을 높이고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법은 (a) 원판 형상의 원소재를 가열로에서 가열하여 공급하는 가열단계; (b) 상기 원소재의 상면 중앙부에 내측으로 원형홈을 형성하고, 상기 원소재의 하면 중앙부에서 하방으로 돌기부를 형성함과 동시에, 상기 돌기부 내측으로 원형홈을 형성하며, 상기 원소재의 테두리에서 중앙부 방향으로 하향 경사지도록 경사부를 형성하고, 상기 원소재의 상면 및 하면의 테두리에서 상방 및 하방으로 연장되는 플랜지 형상을 부여할 수 있도록 이와 대응되는 형상의 펀치와 다이를 이용하여 단조 가공하는 전후방 압출 성형단계; (c) 상기 (b) 단계를 거친 상기 원소재의 경사부 영역의 두께가 보다 얇아지도록 상기 원소재의 경사부와 맞닿는 위치에 각각 돌출부가 형성된 펀치와 다이를 이용하여 단조 가공하는 리스트라이킹 성형단계; 및 (d) 상기 (c) 단계를 거친 상기 원소재에서 상기 펀치의 돌출부와 상기 다이의 돌출부에 의하여 가압된 영역에 펀치와 커터를 이용하여 관통홀을 형성하는 트리밍 성형단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 (b) 단계 내지 상기 (d) 단계의 성형공정은 단일 금형 내에서 연속하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 (a) 단계에 의한 원소재의 가열 전에 상기 원소재에 천공홀을 형성하기 위한 홀 성형단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 홀 성형단계에서 성형된 원소재의 천공홀은 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계에 의한 단조 가공을 통하여 원형홈 또는 관통홀로 성형되는 것을 특징으로
본 발명에 따른 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계에서 금형의 펀치에 상기 원소재의 상면 원형홈을 성형하기 위해 중앙에 원형 돌기가 형성되고, 상기 금형의 다이에는 상기 원소재의 하면 돌기부를 성형하기 위한 원형홀이 형성되어 있으며, 상기 다이의 원형홀에는 가이드핀이 구비되고, 상기 가이드핀이 돌출되어 상기 원소재의 돌기부에 원형홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계에서 상기 금형에는 소정의 온도를 유지하기 위해 상기 다이의 상단을 에워싸는 밴드 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법은 단조 성형 가공을 통해 소재의 겹침이나 크랙 발생을 예방하고, 부품수의 절감, 정밀도 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 전후방 압출 성형, 리스트라이킹 성형 및 트리밍 성형가공을 단일 금형 내에서 수행함으로써 금형 제작비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명은 기존의 공정에서 원소재에 대한 예비 성형공정과 전후방 압출 성형공정이 개별적으로 수행되던 것을 단일 공정을 병합함으로써 공정수를 줄이고, 이를 통해 생산성을 높임과 동시에 가격경쟁력을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 원소재에 천공홀을 형성하여 가열로에서 가열 시, 천공홀을 통해 원소재의 내부에 까지 열전도가 원활히 이루어질 수 있도록 하고, 또한 전후방 압출 성형공정과, 리스타라이킹 성형공정에서 금형의 다이에 밴드 히터를 적용함으로써 단조 가공 시, 원소재의 성형성을 향상시켜 제품의 품질을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법을 나타내는 공정흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법을 위한 금형구조를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법의 금형구조를 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 댐펌풀리 제조방법의 또 다른 실시례를 나타내는 공정흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법에서 (b) 단계의 금형과 성형품을 나타내는 단면도 및 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법에서 (c) 단계의 금형과 성형품을 나타내는 단면도 및 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법에서 (d) 단계의 금형과 성형품을 나타내는 단면도 및 사시도,
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 댐퍼풀리의 해석결과를 나타내는 해석도.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법은 (a) 원소재의 가열단계(S100)와, (b) 전후방 압출 성형단계(S200)와, (c) 리스트라이킹(restriking) 성형단계(S300) 및 (d) 트리밍(trimming) 성형단계(S400)를 포함하여 구성된다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (a) 단계(S100)는 원판 형상의 원소재(10)를 가열로에서 가열하여 공급하는 공정이다.
즉 (a) 단계(S100)에서는 원판 형상의 원소재(10)의 성형성을 높이기 위해 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만, 가열로에 원소재를 투입하여 가열하게 된다. 가열로는 전기가열로로서, 전단과 후단에 원소재의 투입구와 배출구가 구비되고, 원소재의 이송을 위해 투입구로부터 배출구로 순환 구동하는 컨베이어가 구비된다.
이 경우 원소재는 (a) 단계(S100)의 가열공정에 앞서 원반 형상으로 절단되어 로 공급된다.
상기 (a) 단계(S100)에서 가열로에 의하여 가열된 원소재(10)는 단조가공을 위한 다음 단계로 공급된다.
다음으로 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (b) 단계(S200)는 원소재의 전방 및 후방에 대한 압출 성형을 위한 공정이다.
본 발명에 따른 (b) 단계(S200)는 전후방 압출 성형공정으로 원소재의 상면 중앙부에 내측으로 원형홈을 형성하게 된다. 아울러 하면 중앙부에서 하방으로 돌기부를 형성함과 동시에, 돌기부 내측으로 원형홈을 형성하며, 원소재의 테두리에서 중앙부 방향으로 하향 경사지도록 경사부를 형성하게 된다. 또한 원소재의 상면 및 하면의 테두리에서 상방 및 하방으로 연장되는 플랜지 형상을 부여할 수 있도록 이와 대응되는 형상의 펀치(110)와 다이(210)를 이용하여 단조 가공을 하게 된다.
상기한 바와 같은 (b) 단계(S200)에 의한 전후방 압출 성형공정은 종래기의 댐퍼풀리 성형에서는 댐퍼풀리의 초기 형상을 성형하기 위해 예비 성형단계를 통해 원소재를 단조 가공하도록 구성되어 있다.
즉 종래기술에서는 원소재 중앙부에 내측으로 원형홈을 형성하는 동시에 상면 테두리에서 중앙부 방향으로 볼록한 크라운(Crown) 형상을 성형하여 댐퍼풀리의 초기 형상을 성형하게 된다. 이를 위해 원소재의 형상에 대응될 수 있도록 별도의 펀치와 다이로 이루어진 금형을 사용하고 있다.
상기한 바와 같은 예비 성형단계를 거친 후에는 원소재를 단조 가공하여 댐퍼풀리의 중간 형상을 가공하기 위한 전후방 압출 성형공정을 수행하도록 구성된다. 또한 이와 같이 전후방 압출 성형을 위해 별도의 금형을 도입하고 있다.
본 발명에서는 종래의 댐퍼풀리 제조공정과 달리 원소재에서 댐퍼풀리의 초기 형상과 중간 형상을 성형하기 위한 예비 성형단계와 전후방 압출 성형단계를 단일 공정으로 수행할 수 있도록 공정을 개선하고 있다. 이는 기존의 2개의 공정으로 단일 공정으로 병합함으로써 공정수를 감소시켜 생산성을 높이고, 동시에 개별 금형을 이용하지 않고, 전체 공정을 수행하기 위한 단일 금형을 통해 가공함으로써 금형의 제작비용을 절감하는 것이 가능하게 된다.
이는 기존 제조공정에서 공정수를 줄이고, 금형의 제작비용을 절감함으로써 생산성 향상은 물론이고, 생산원가의 절감을 통해 가격경쟁력 또한 갖출 수 있게 된다.
이를 위해 (b) 단계(S200), 즉 전후방 압출 성형공정은 (a) 단계(S100)에서 예열된 원반 형상의 원소재(10)의 상면 중앙부에 내측으로 원형홈을 형성하고, 하면 중앙부에서 하방으로 돌기부를 형성함과 동시에, 상기 돌기부 내측으로 원형홈을 형성된다. 이를 위해 다이(210)의 중앙에는 돌기부의 외경에 대응되는 원형홀이 형성되고, 펀치(110)의 중앙에는 하방으로 돌출되는 돌기가 형성되어 있다. 이 경우 다이(210)의 원형홀에는 가이드핀(310)이 구비되고, 이 가이드핀(310)이 돌출되어 펀치(110)의 돌기에 대응하여 원소재의 돌기부에 원형홈을 형성하게 된다. 따라서 펀치(110)의 돌기와 다이(210)의 원형홀 및 가이드핀(310)에 의하여 원소재의 상면 내측 원형홈과, 하면의 돌기부 및 돌기부 내측의 원형홈이 성형된다. 이 경우 원소재의 상면 원형홈과, 하면의 돌기부 및 원형홈은 각각 펀치(110)의 돌기와 다이(210)의 원형홀 및 가이드핀(310)에 의하여 그 치수가 결정된다.
아울러 원소재의 테두리에서 중앙부 방향으로 하향 경사지도록 형성되는 경사부를 성형하기 위해 다이(210)와 펀치(110)는 서로 대응되도록 다이(210)의 원형홀 및 펀치(110)의 돌기에서 상방을 향해 경사를 형성하는 경사면이 형성된다.
또한 원소재의 상면 및 하면의 테두리에서 상방 및 하방으로 연장되는 플랜지 형상을 성형하기 위해 펀치(110)에는 경사면 상단에서 상방으로 원형의 단턱이 형성되고, 다이(210)에는 경사면 상단에서 하방으로 원형홈이 형성된다.
이와 같이 본 발명에 따른 (b) 단계(S200), 즉 전후방 압출 성형공정에서 펀치(110)와 다이(210)의 구조는 다이(210) 내부에 재료를 넣고, 펀치(110)로 소재를 압축함으로써 다이(210)에서의 전방 압출과 동시에 펀치(110)와 다이(210)의 틈새에서의 후방 압출로 인해 소재의 흐름이 원활해질 수 있고, 이에 의하여 소재의 겹침 현상을 방지할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (c) 단계(S300), 즉 리스트라이킹 성형공정은 (b) 단계(S200)에 의하여 원소재(10)가 댐퍼풀리의 중간 형상으로 성형된 후, 원소재의 전반적인 치수를 사이징(Sizing)하기 위해 펀치(120)와 다이(220)를 이용한 단조 가공을 위한 공정이다.
즉 본 발명에 따른 (c) 단계(S300)에서는 (b) 단계(S200)에서 성형된 경사부 영역의 두께가 보다 얇게 성형하기 위해 펀치(120)와 다이(220)에 각각 대응되도록 원소재의 경사부와 맞닿는 위치에 돌출부(121)(221)가 형성된다.
(c) 단계(S300)인 리스트라이킹 성형공정에서 사용되는 펀치(120), 다이(220) 및 가이드핀(320)은 전단계인 (b) 단계(S200)의 전후방 압출 성형공정에서 이용하는 펀치(110), 다이(210) 및 가이드핀(310)과 구조가 유사하다. 다만, (c) 단계(S300)에서의 펀치는 (b) 단계(S200)에서 성형된 원소재의 상면 테두리에서 중앙으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 영역과 맞닿는 영역에 하방으로 돌출되어 연장 형성된 돌출부(121)가 형성된다. 또한 (c) 단계(S300)에서의 다이는 (b) 단계(S200)에서 성형된 원소재의 하면 테두리에서 중앙으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 영역과 맞닿는 영역에서 상방으로 돌출되어 연장 형성된 돌출부(221)가 형성된다.
이에 따라 (c) 단계(S300)의 리스트라이킹 성형공정은 후술될 (d) 단계(S400)인 트리밍 성형공정에서 펀치블록(100)에서 연장된 형성된 펀치(130) 및 다이(230)에서 연장 형성된 커터(미도시)를 이용하여 가압 성형될 소재에 트리밍(Trimming) 영역에 두께를 감소시켜 소재의 어긋남 변형이 일어날 때 그 면에 평행인 방향으로 작용하여 원형을 회복하려는 스프링 백(Spring back) 현상을 방지할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 (d) 단계(S400), 즉 트리밍 성형공정은 (c) 단계(S300)에 의하여 성형된 원소재(10) 중 (c) 단계(S300)인 리스트라이킹 성형공정에서 이용되는 펀치(120)와 다이(220)에 가압을 받은 영역에서 발생한 모서리나 버를 제거하게 된다. 동시에 (c) 단계(S300)에서 이용되는 펀치(120)의 돌출부(121)와 다이(220)의 돌출부(221)에 가압을 받은 영역에 펀치블록(100)에서 상방으로 돌출 형성된 펀치(130)와 다이(230)에서 하방으로 돌출 형성된 커터를 이용하여 관통홀을 형성시킴으로써 성형되는 소재의 중량을 감소시키기 위한 공정이다.
상기 (d) 단계(S400)에서 이용되는 펀치블록(100)에는 상방으로 돌출 형성된 펀치(130)가 형성되는데, 이때 펀치 블럭(100)의 상면 둘레를 따라 120ㅀ간격으로 구비되는 3개의 펀치(130)가 (d) 단계(S400)에서 이용되는 다이(230)에서 하방으로 돌출 형성되되 펀치(130)와 대향하는 위치에 배치되는 3개의 커터를 이용하여 단조 가공하여 관통홀을 형성시키게 된다.
특히, 본 발명의 댐퍼풀리 제조방법의 (d) 단계(S400)의 트리밍 성형공정에서 이용되는 펀치(130) 및 다이(230)는 120ㅀ간격으로 3개가 구비되는 것으로 구현하였으나, 이에 한정되지 않고 펀치(130)는 펀치블록(100)의 상면 둘레를 따라 등간격으로 다수개가 구비될 수도 있으며, 이때 커터는 펀치(130)와 대향하는 위치에 동일한 개수로 구비된다.
즉, (d) 단계(S400)는 상기 (c) 단계(S300)를 통해 성형된 소재에 불규칙한 가장자리 부위나 버(Burr)를 제거하는 동시에 관통홀을 형성시킴으로써 추가적으로 최종 제품인 댐퍼풀리의 경량화할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 공정을 통하여 제조되는 댐퍼풀리는 후가공을 통하여 원소재의 원형홈을 천공하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 금형을 변형한 또 다른 실시례에서는 원소재를 천공하도록 구성하는 것도 가능하다.
즉 도 3의 도시와 같이 (b) 단계(S200) 및 (c) 단계(S300)에서 다이(210)(220)의 원형홀에 구비되는 가이드핀(310)(320)이 상방으로 상승하지 않고 후퇴하게 되며, 다이의 원형홀에는 가이드핀(310)(320) 상부에 슬리브가 구비된다. 이에 의한 단조 성형을 통해 펀치(210)(220)의 돌기에 의하여 원소재의 원형홈 대신 원소재의 중앙이 관통된 형태의 댐퍼풀리가 가공될 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법에서 금형을 통한 연속 성형공정에서, 각 공정에서의 성형품은 이젝터에 의하여 취출된다. 이렇게 취출된 성형품은 작업자에 의하여 다음 공정으로 이송되거나, 또는 자동 이송을 위한 트랜스퍼장치에 의하여 자동으로 이송될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
한편 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법은 각 공정에서 원소재의 성형성을 향상시키기 위해 원소재(10)에 천공홀(11)을 형성하고, (b) 단계(S200)인 전후방 압출 성형공정과, (c) 단계(S300)인 리스트라이킹 성형공정에서 금형의 다이에 밴드 히터(20)를 도입하고 있다.
먼저 (a) 단계(S100)인 가열공정, 즉 가열로에 원소재를 투입하기 전에 원소재에 중앙 부위를 천공하여 천공홀(11)이 형성될 수 있다. 이는 원소재(10)를 가열로에 투입하여 가열 내지 예열하는 경우 원소재의 표면과 일정 영역의 까지 가열이 가능하나, 원소재의 내부 및 중앙에 까지 열전달이 이루어지 않아 원소재의 열분포가 균일하지 않게 되는 문제가 있다.
따라서 도 4의 도시와 같이 본 발명에서는 (a) 단계(S100)에 앞서 원소재(10)에 천공홀(11)을 형성하기 위한 홀 성형단계(S10)를 공정에 포함시켜 가열공정을 거친 원소재(10)가 균일한 온도 분포를 가질 수 있도록 하고 있다. 이는 천공홀(11)을 통해 열전달이 원소재(10)의 내부는 물론이고, 중앙부위까지 고르게 이루어짐으로써 원소재의 성형성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 제품의 정밀도를 높일 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
다음으로 도 2, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 단조 가공 중에 원소재의 성형성을 향상시키기 위해 특히 (b) 단계(S200)인 전후방 압출 성형공정과, (c) 단계(S300)인 리스트라이킹 성형공정에서 금형의 다이 상단에 밴드 히터(20)를 장착하여 일정한 온도가 유지될 수 있도록 하여 성형성을 확보하는 것이다.
기존에는 금형을 예열하여 온도를 유지하기 위해 금형에 토치를 가하여 금형을 예열하는 방식을 사용하였는데, 이와 같이 토치를 통한 예열은 금형의 다이 전반에 걸쳐 균일한 가열이 어렵다는 점과, 토치의 특성상 일정한 열온도를 다이에 가하는 것이 용이하지 않은 단점을 개선할 필요가 있었다.
따라서 본 발명에서는 (b) 단계(S200)와 (c) 단계(S300)에서의 금형 다이(210)(220)의 상단에 와이어 형태의 밴드 히터(20)를 감아 다이를 균일하게 가열함으로써 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한 밴드 히터(20)에 온도 센서(미도시)를 장착하여 금형의 온도를 감지하고, 밴드 히터(20)와 연결되는 컨트롤러(미도시)가 온도 센서에 의하여 감지된 온도에 따라 금형의 온도를 제어하게 된다.
한편 본 발명에 의하여 제조되는 댐퍼풀리는 (b) 단계(S200)에서 (d) 단계(S300)까지 성형공정은 첨부된 도 2 및 도 3의 도시와 같이 단일 금형 내에서 각 공정이 연속적으로 수행된다. 따라서 각 공정마다 별도의 금형을 제작할 필요가 없게 되어 금형 제작비용을 상당히 절감하는 것이 가능하게 된다. 또한 연속적으로 공정이 수행될 수 있다는 점에서 가공시간도 단축이 가능하기 때문에 그만큼 생산성을 향상시킬 수 있다.
첨부된 도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 댐퍼풀리 제조방법에 의해 각 공정별로 성형 시, 성형과정에 대한 해결결과이다.
먼저 도 8은 본 발명에 따른 제1 실시례를 따른 해석결과이다.
도 9는 원소재에 천공홀이 형성된 경우로서, 각 공정에 따른 단조 가공을 통해 천공홀이 메워지면서 원소재의 상면 및 하면 중앙에 원형홈이 성형되는 것을 나타내는 해석결과이다.
도 10은 도 4 및 도 9와 같이 원소재의 천공홀을 형성한 후, 각 공정을 통한 단조 가공을 통해 천공홀이 유지되면서 원소재의 중앙부가 관통되어 성형되는 것을 나타내는 해석결과이다. 다만 도 3의 금형에 의하여 댐퍼풀리를 성형하는 경우에는 원소재에 천공홀이 형성되지 않은 경우에도 댐퍼풀리 중앙 부위가 관통된 형상의 댐퍼풀리의 성형도 가능하다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 원소재
11 : 천공홀
20 : 밴드 히터
100 : 펀치블록
110, 120, 130 : 펀치
121 : 돌출부
210, 220, 230 : 다이
221 : 돌출부
310, 320 : 가이드핀

Claims (5)

  1. (a) 원판 형상의 원소재(10)를 가열로에서 가열하여 공급하는 가열단계(S100);
    (b) 상기 원소재(10)의 상면 중앙부에 내측으로 원형홈을 형성하고, 상기 원소재(10)의 하면 중앙부에서 하방으로 돌기부를 형성함과 동시에, 상기 돌기부 내측으로 원형홈을 형성하며, 상기 원소재(10)의 테두리에서 중앙부 방향으로 하향 경사지도록 경사부를 형성하고, 상기 원소재(10)의 상면 및 하면의 테두리에서 상방 및 하방으로 연장되는 플랜지 형상을 부여할 수 있도록 이와 대응되는 형상의 펀치(110)와 다이(210)를 이용하여 단조 가공하는 전후방 압출 성형단계(S200);
    (c) 상기 (b) 단계(S200)를 거친 상기 원소재(10)의 경사부 영역의 두께가 보다 얇아지도록 상기 원소재(10)의 경사부와 맞닿는 위치에 각각 돌출부(121)(221)가 형성된 펀치(120)와 다이(220)를 이용하여 단조 가공하는 리스트라이킹(restriking) 성형단계(S300); 및
    (d) 상기 (c) 단계(S300)를 거친 상기 원소재(10)에서 상기 펀치의 돌출부(121)와 상기 다이의 돌출부(221)에 의하여 가압된 영역에 펀치(130)와 커터를 이용하여 관통홀을 형성하는 트리밍 성형단계(S400);를 포함하여 이루어지고,
    상기 (b) 단계(S200) 내지 상기 (d) 단계(S400)의 성형공정은 단일 금형 내에서 연속하여 수행되며,
    상기 (a) 단계(S100)에 의한 원소재(10)의 가열 전에 상기 원소재(10)에 천공홀(11)을 형성하기 위한 홀 성형단계(S10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀 성형단계(S10)에서 성형된 원소재의 천공홀은 상기 (b) 단계(S200) 및 상기 (c) 단계(S300)에 의한 단조 가공을 통하여 원형홈 또는 관통홀로 성형되는 것을 특징으로 하는 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계(S200) 및 상기 (c) 단계(S300)에서 금형의 펀치(110)(120)에 상기 원소재(10)의 상면 원형홈을 성형하기 위해 중앙에 원형 돌기가 형성되고,
    상기 금형의 다이(210)(220)에는 상기 원소재(10)의 하면 돌기부를 성형하기 위한 원형홀이 형성되어 있으며,
    상기 다이의 원형홀에는 가이드핀(310)(320)이 구비되고, 상기 가이드핀(310)(320)이 돌출되어 상기 원소재(10)의 돌기부에 원형홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계(S200) 및 상기 (c) 단계(S300)에서 상기 금형에는 소정의 온도를 유지하기 위해 상기 다이(210)(220)의 상단을 에워싸는 밴드 히터(20)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 생산성이 개선된 댐퍼풀리 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101789995B1 (ko) 2016-04-14 2017-10-25 주식회사 신도하이텍 댐퍼풀리 제조방법

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