KR102363293B1 - 트레일링 암 제조를 위한 vuo 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 U 성형 후 O 성형을 진행하는 UO 포밍 공정을 실시하기에 앞서 UO 포밍 공정을 실시할 때 성형되는 변곡점을 기준으로 복수 개의 변곡라인을 예비 성형함으로써 U 포밍 공정과 O 포밍 공정의 전반적인 가공 정밀도를 높이고, U 포밍 공정과 O 포밍 공정의 세부 공정수를 축소할 수 있는 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 관한 것이다.
또한, 소재를 일정한 형태로 전단가공하는 블랭킹 공정과 상기 블랭킹 공정을 통해 가공된 소재에 기 설정된 변곡점을 기준으로 V자 형태로 절곡된 복수 개의 변곡라인을 예비 성형하는 V 포밍 공정과 V 포밍 공정을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 U자 형태로 성형하는 U 포밍 공정과 V 포밍 공정을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 O자 형태로 성형하는 O 포밍 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법{VUO method for manufacturing trailing arms}

본 발명은 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UO 포밍 공정을 실시할 때 성형되는 변곡점을 기준으로 복수 개의 변곡라인을 V 성형하여 포밍 공정의 전반적인 가공 정밀도를 높이고, 포밍 공정의 세부 공정수를 축소할 수 있는 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 관한 것이다.

일반적으로 소형 자동차의 후륜용 현가 시스템으로 토션빔이 널리 사용되고 있는 추세이며, 다른 현가 시스템에 비해 부품수가 적어서 경량화에 유리하고 뒷자석의 공간 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.

토션빔을 구성하는 부품 중 하나인 트레일링 암은 종방향 및 횡방향의 하중을 지지하는 중요한 역할을 수행하게 되므로 차량 주행에 따른 반복적인 충격에도 안정된 결합상태가 유지되어야 하며, 품질 불량으로 안정된 결합상태를 유지하지 못할 경우 큰 사고를 유발하게 된다.

이와 같은 트레일링 암은 2 Piece의 부품을 프레스 성형한 후 용접으로 접합하고 있으나, 2 Piece의 부품가공에 따라 공정 수가 많아 생산성이 낮고, 접합부의 길이가 길어 내구성이 낮은 문제점이 있었다.

이에 따라, 한국등록특허 제10-1805604호 "암의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 트레일링 암과 토션 빔" 및 한국등록특허 제10-1617150호 "차량의 트레일링암 제조방법"과 같이 U 성형 후 O 성형을 진행하는 UO 성형 공정을 통해 1 Piece로 구성된 트레일링 암을 제조하게 되었다.

반면, 종래의 트레일링 암 제조공법은 도 1에 도시된 바와 같이, 판상의 소재(1)를 전단가공하는 블랭킹공정(a), 소재를 돌출시키는 드로잉공정(b), 드로잉된 소재의 테두리를 전단가공하는 트림공정(c),

포밍공정(d), 드로잉된 소재를 일부만 U 형상으로 성형하는 1차 U 성형공정(e), 일부만 U 형상으로 성형된 소재를 완전한 U 형상으로 추가 성형하는 2차 U 성형공정(f), 홀을 형성하는 피어싱공정(g), U 형상으로 성형된 소재를 뒤집어 상,하 반전시키는 반전공정(h), U 형상 소재를 일부만 O 형상으로 성형하는 1차 O 성형공정(i), 일부만 O 형상으로 성형된 소재를 완전한 O 형상으로 추가 성형하는 2차 O 성형공정(j) 등 공정 수가 많아 생산성이 낮은 문제점이 있었다.

특히, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 트레일링 암과 같이 대상이 크고 소재의 강성이 높은 대상은 일반적으로 드로잉공정(b)을 실시할 때, 탄성체(103)에 의해 탄성지지되는 블랭크 홀더(102)가 소재(1)의 가장자리를 소정의 압력으로 상부 금형(30)측으로 가압하여 고정시킨 상태에서 펀치(101)가 하부에서 소재를 인장시켜 가공하도록 구성된다.

이에 따라, U 성형 전이나, U 성형 후에 O 성형을 진행하기 위해서는 소재를 반전시켜주는 반전공정(h)이 필수적으로 실시되어야함에 따라, 전체 공정이 늘어나는 문제점이 있었다.

또한, 드로잉공정(b)은 소재(1)를 펀치(101)로 가압하여 늘어뜨리며(재료를 변화시켜) 가공하게 됨에 따라, 소재(1)가 늘어지는 정도에 따라 두께 편차가 크게 발생되고, 소재(1)의 생산 로트에 따라 소재(1)의 물리적인 특성이 다르고, 드로잉공정(b)을 통해 소재(1)가 늘어지는 정도가 다른 문제점이 있었다.

이에 따라, 별도의 트림공정(c)을 통해 드로잉된 소재(1)의 테두리를 일정한 형상으로 절단시켜줘야함에 따라, 전체 공정이 늘어나고, 소재(1)의 낭비가 심한 문제점이 있었다.

즉, 소재에 형상을 부여하기 위한 방법으로 드로잉공정(b)을 실시함에 따라, 드로잉공정(b) 후 후가공을 위한 트림공정(c)과 소재의 상,하를 반전시켜주기 위한 반전공정(h)이 부수적으로 실시되어야 하고, U 성형 및 O 성형을 실시함에 있어서도 각 공정에서 소재를 성형할 때, 각 공정에서 소재를 변형시키는데 한계가 있음에 따라, U 성형 및 O 성형도 각각 다수의 세부 공정을 필요로 하여 생산성이 낮은 문제점이 있었다.

또한, 종래의 트레일링 암 제조공법으로 제조되는 트레일링 암은 도 3에 도시된 바와 같이, A1-A1' 구간과 A2-A2' 구간을 비롯하여 길이방향을 따라 형성된 각 구간별 높이 변화가 크지 않고, 높이변화가 있더라도 높이가 감소하는 구간에서는 폭이 증가하는 형태로 단면 체적 자체가 크게 변하지 않는 형태를 가짐에 따라 성형에 큰 어려움은 없었다.

반면, 최근 개발되고 있는 트레일링 암은 도 4에 도시된 B2-B2' 구간과 같이 B1-B1' 구간을 비롯한 다른 구간에 비해 높이가 크게 증가되면서, 폭은 다른 구간과 비슷하도록 구성된 형태적 특징으로 인해 구간별 단면 체적의 변화가 큰 특징이 있으며, 이러한 단면 체적의 변화가 큰 트레일링 암은 종래의 드로잉을 이용한 제조공법으로 제조가 매우 어렵고, 두께의 불균일이나, 스프링백 발생의 증가로 인한 매칭성 불량 등으로 인해 전반적인 성형 품질이 낮은 문제점이 발생되고 있다.

이에 따라, 소재의 상,하 반전에 따른 작업지연 및 U 성형과 O 성형의 세부 공정을 축소하여 생산성을 높이면서, 단면 체적의 변화가 큰 형태적 특징을 가진 트레일링 암을 소재의 재료변화를 유발시키지 않고, 성형 후 두께가 균일하도록 성형 품질을 향상시키기 위한 기술 개발의 필요성이 제기되고 있다.

한국등록특허 제10-1805604호 "암의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 트레일링 암과 토션 빔" 한국등록특허 제10-1617150호 "차량의 트레일링암 제조방법"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수 개의 변곡라인을 예비 성형함으로써, 공정 수를 축소시키면서, 성형 품질을 보다 향상시키기 위한 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소재를 늘어뜨려 가공하는 드로잉공정에 따른 소재의 두께편차나, 드로잉에 의한 트림공정 및 소재의 상,하 반전을 위한 반전공정에 따른 생산 지연을 방지하여 생산성을 향상시키기 위한 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법은 소재를 일정한 형태로 전단가공하는 블랭킹 공정과 상기 블랭킹 공정을 통해 가공된 소재에 기 설정된 변곡점을 기준으로 V자 형태로 절곡된 복수 개의 변곡라인을 성형하는 V 포밍 공정과 상기 V 포밍 공정을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 U자 형태로 성형하는 U 포밍 공정과 상기 V 포밍 공정을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 O자 형태로 성형하는 O 포밍 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 V 포밍 공정은 소재의 중앙부를 소정의 형상으로 형상가공을 실시하면서 복수 개의 변곡라인을 1차 절곡하는 1차 V 포밍 공정과 1차 가공된 변곡라인을 더 급격한 각도로 재 절곡시키는 2차 V 포밍 공정으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 V 포밍 공정은 금형을 통해 소재를 가압하여 복수 개의 변곡라인을 1차 절곡하는 1차 V 포밍 공정과 1차 V 포밍 공정을 실시하면서 소재가 금형에 의해 가압되고 있는 상태에서 가압되고 있는 소재의 중앙부를 소정의 형상을 가진 금형으로 가압하여 소재에 형상가공을 실시하는 형상가공 공정과 형상 가공된 소재의 변곡라인을 더 급격한 각도로 재 절곡시키는 2차 V 포밍 공정으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 O 포밍 공정을 통해 O자 형태로 가공되면서 길이방향을 따라 소재의 양단부가 마주하도록 형성된 이음부를 용접하는 용접공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 U 포밍 공정과 O 포밍 공정은 변곡라인을 곡면 가공할 때, 변곡라인에서부터 곡면가공이 시작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 U 포밍 공정은 상부 금형에 형성된 제1 굴곡면을 통해 소재의 양 단부가 1차 절곡된 후 금형의 제1 굴곡면에 연장되어 상부로 형성된 제2 굴곡면에 의해 U자 형태로 성형되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 굴곡면은 소재가 처음 접촉하는 제1 경사면과 제1 경사면보다 경사도가 완만하여 소재를 컬링 가공하기 위한 제2 경사면으로 구성되고, 상기 제2 굴곡면은 컬링 가공된 소재가 U자 형태로 가공되도록 수직한 제3 경사면과 소재의 단부가 내측을 향하도록 경사진 제4 경사면으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 U 포밍 공정은 하향으로 이송되는 상부 금형에 형성된 걸림턱에 소재의 단부가 걸려 하향으로 가압되면서 소재의 중심부가 하부 금형에 형성된 U자 형태의 하단 수용부의 내주면에 밀착되어 소재의 하부가 U자 형태로 곡면 가공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 O 포밍 공정은 하향으로 이송되는 상부 금형의 상단 수용부에 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재의 단부가 접한 후 상단 수용부의 중심부에 수렴되는 형태로 가공되고, 연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형에 의해 단부가 수렴된 소재의 상부가 상단 수용부의 내주면에 밀착되어 소재의 상부가 O자 형태로 곡면 가공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 O 포밍 공정은 하향으로 이송되는 상부 금형의 상단 수용부에 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재의 단부가 접한 후 상단 수용부의 중심부에 수렴되어 상단 수용부의 중심에 배치된 가이드의 양측에 소재의 단부가 밀착되는 형태로 가공되고, 연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형에 의해 단부가 수렴된 소재의 상부가 상단 수용부의 내주면에 밀착되어 소재의 상부가 O자 형태로 곡면 가공되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 의하면, U 성형 후 O 성형을 진행하는 UO 포밍 공정을 실시할 때 성형되는 변곡점을 기준으로 복수 개의 변곡라인을 예비 성형함으로써, UO 포밍 공정시 소재의 성형 품질을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 의하면, 소재의 두께 변화가 최소화되도록 소재의 가장자리를 고정하여 가공하는 드로잉공정을 대신하여 변곡라인을 가공하는 V 포밍 공정을 실시하면서 소재에 형상가공을 함께 실시함으로써, 소재의 늘어짐이 없어 트림공정 자체가 불필요하고, 소재의 상,하 반전 없이 U 성형 및 O 성형이 진행됨에 따라, 반전공정 자체가 불필요함에 따라, 트림공정 및 반전공정에 따른 생산 지연을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 트레일링 암 제조공정을 통해 가공되는 소재 형상을 도시한 도면.
도 2는 종래의 트레일링 암 제조공정 중 드로잉공정이 실시되는 금형을 도시한 도면.
도 3은 종래의 트레일링 암을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따라 제조되는 트레일링 암을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법을 순서대로 도시한 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 소재가공 단면 형상을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법의 V 포밍 공정에 의해 형성된 변곡라인을 도시한 평면도.
도 8은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법의 다른 실시예에 따른 소재가공 단면 형상을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 곡면 가공시 변곡라인의 위치를 도시한 도면.
도 10 또는 도 11은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 U 포밍 공정의 실시예를 도시한 도면.
도 12 또는 도 13은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 U 포밍 공정의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 O 포밍 공정의 실시예를 도시한 도면.
도 17은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 O 포밍 공정의 다른 실시예를 도시한 도면.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따라 제조되는 트레일링 암을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법을 순서대로 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 소재가공 단면 형상을 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법의 V 포밍 공정에 의해 형성된 변곡라인을 도시한 평면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법의 다른 실시예에 따른 소재가공 단면 형상을 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 곡면 가공시 변곡라인의 위치를 도시한 도면이고, 도 10 또는 도 11은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 U 포밍 공정의 실시예를 도시한 도면이며, 도 12 또는 도 13은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 U 포밍 공정의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 O 포밍 공정의 실시예를 도시한 도면이며, 도 17은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 O 포밍 공정의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법은 도 4에 도시된 바와 같이 길이방향을 따라 단면 체적의 변화가 큰 트레일링 암을 소재를 늘어뜨리지 않고, 형상을 변형시키는 포밍만으로 가공하기 위한 것으로써, 두께 변화 등 재료 변화없이 B2-B2' 구간과 B1-B1' 구간의 단면 체적은 다르나, 각 구간의 단면 두께는 최대한 비슷하도록 소재를 전단가공할 때부터 소재의 늘어짐보다 소재의 절곡 및 곡면가공을 고려하여 블랭킹 공정을 실시하고, 복수 개의 변곡라인(L1, L2)을 성형한 후 변곡라인(L1, L2)을 기초로 U 포밍 공정과 O 포밍 공정을 실시하여 트레일링 암을 제조하게 된다.

보다 상게하게는, 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법은 판상의 소재를 일정한 형태로 전단가공하는 블랭킹 공정(S10)과 상기 블랭킹 공정(S10)을 통해 가공된 소재에 기 설정된 변곡점(P1, P2)을 기준으로 V자 형태로 절곡된 복수 개의 변곡라인을 성형하는 V 포밍 공정(S20)과 상기 V 포밍 공정(S20)을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 U자 형태로 성형하는 U 포밍 공정(S30)과 상기 V 포밍 공정(S30)을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 O자 형태로 성형하는 O 포밍 공정(S40)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 U 포밍 공정(S30)과 O 포밍 공정(S40)은 길이방향의 위치별 단면 두께의 변화가 없도록 변곡점(변곡라인)을 바탕으로 단조 및 드로잉과 같이 소재의 체적을 변화시키는 가공없이 소재의 형상만 곡면 가공되도록 실시됨이 바람직하다.

또한, 상기 O 포밍 공정(S40)을 통해 소재가 O자 형태로 가공되면서 가공된 소재의 길이방향을 따라 소재의 양단부가 마주하도록 형성된 이음부(WL)를 용접하는 용접공정을 더 포함할 수도 있다.

또한, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 V 포밍 공정(S20)은 소재(1)를 U자 형태로 성형하는 U 포밍 공정(S30)과 U자 형태로 성형된 소재를 O자 형태로 성형하는 O 포밍 공정(S40)을 통한 곡면 성형 고려하여 기 설정된 위치에 각 변곡점(P1, P2, P3, P4)들끼리 연결된 변곡라인(L1, L2, L3, L4)을 예비 성형하게 된다.

이때, 상기 변곡라인(L1, L2, L3, L4)은 길이방향 또는 곡면 방향에 따라 형성된 복수 개의 변곡점 P1이 모여 변곡라인 L1을 형성하고, 길이방향 또는 곡면 방향에 따라 형성된 복수 개의 변곡점 P2가 모여 변곡라인 L2을 형성하는 형태로 구성된다.

즉, 변곡점 P1은 변곡라인 L1으로 설명될 수 있으며, 변곡점 P2는 변곡라인 L2로 설명될 수 있다.

또한, 상기 변곡라인(L1, L2, L3, L4)은 소재가 U자 형태로 가공되도록 하부에 2개의 곡면을 형성하기 위한 변곡점 P1과 P3로 구성된 2개의 변곡라인(L1, L3)과 U자 형태의 소재가 O자 형태로 가공되도록 상부에 2개의 곡면을 형성하기 위한 변곡점 P2와 P4로 구성된 2개의 변곡라인(L2, L4)을 고려하면, V 포밍 공정(S20)은 소재의 길이방향으로 적어도 4개 이상의 변곡라인(L1, L2, L3, L4)을 성형하도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 변곡라인(L1, L2, L3, L4)은 최종적으로 제조하고자 하는 트레일링 암의 형상이나, 소재의 종류 및 특성, 가공조건 등에 따라 제조할 트레일링 암의 길이방향뿐만 아니라, 폭방향과 대각선 방향을 비롯하여 곡선 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 복수 개의 변곡라인 중 적어도 2개 이상의 변곡라인이 교차하는 형태로 구성될 수도 있다.

다른 실시예로써, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 V 포밍 공정(S20)은 소재의 중앙부를 소정의 형상으로 형상가공을 실시하면서 각 변곡점(P1, P2)으로 구성된 복수 개의 변곡라인을 1차 절곡하는 1차 V 포밍 공정(S21)과 1차 가공된 변곡라인(변곡점)을 더 급격한 각도로 재 절곡시키는 2차 V 포밍 공정(S22)으로 구성될 수도 있다.

이는, 변곡라인을 절곡할 때, 한번에 가공되는 변화량이 클 경우 소재에 변형이 발생되어 두께가 달라지거나, 스프링백 등의 문제가 발생될 수 있음에 따라, 변곡라인을 복수 횟수로 나누어 점진적으로 가공하는 것이다.

또는, 상기 V 포밍 공정(S20)은 금형을 통해 소재를 가압하여 복수 개의 변곡라인을 1차 절곡하는 1차 V 포밍 공정과 1차 V 포밍 공정을 실시하면서 소재가 금형에 의해 가압되고 있는 상태에서 가압되고 있는 소재의 중앙부를 소정의 형상을 가진 금형으로 가압하여 소재에 형상가공을 실시하는 형상가공 공정과 형상 가공된 소재의 변곡라인을 더 급격한 각도로 재 절곡시키는 2차 V 포밍 공정으로 구성될 수도 있다.

이를 통해, 별도의 블랭크 홀더 없이 변곡라인을 절곡하기 위한 1차 V 포밍 공정을 통해 금형이 소재를 고정시키고 있는 상태에서 소재의 중앙부에만 소재를 일부 늘어뜨려 가공하는 드로잉 형태로 소정의 형상을 가공할 수 있으며, 소재가 1차 V 포밍 공정을 실시하는 금형에 고정된 상태에서 형상가공 공정이 실시됨에 따라, 중앙의 형상가공부 이외에 다른 부위에서 두께나, 재료 변화가 발생되는 것을 최소화할 수 있으며, 트림공정 등 후가공이 불필요하여 공정을 축소할 수 있는 장점이 있다.

상기와 같은 변곡라인 및 변곡라인을 구성하는 변곡점은 제조할 트레일링 암의 형상 및 가공 소재 및 가공조건을 바탕으로 성형해석을 실시하는 성형해석단계를 별도로 선 진행하여 도 9에 도시된 곡면가공 예시와 같이 U 포밍 공정과 O 포밍 공정에서 실시되는 곡면 가공의 곡면 가공 시작점(SP1)과 곡면 가공 종료점(PS2)과 이를 고려한 변곡점(P1)을 연산하고, 연산된 변곡점(P2)을 연결하여 변곡라인을 설정하여 V 포밍 공정(S20)에서 변곡라인을 가공하게 된다.

이때, 변곡라인을 구성하는 변곡점(P2)의 위치는 곡면 가공 시작점(SP1)과 동일하거나, 곡면 가공 시작점(SP1)에서 변곡점(P1, 변곡라인)까지의 거리와 변곡점(P1, 변곡라인)에서 곡면 가공 종료점(SP3)까지의 거리의 비율이 1 : 3을 초과하지 않는 범위로 설정됨이 바람직하다.

이와 같이, 성형해석단계을 통해 1차적으로 기 설정된 변곡라인을 바탕으로 V 포밍 단계(S20)와 U 포밍 단계(S30)를 거쳐 O 포밍 공정(S40)을 통해 O자 형태로 가공된 트레일링 암의 길이방향을 따라 형성된 이음부의 사이 간격을 측정하고, 이를 바탕으로 변곡라인의 위치, 형상, 곡면 가공 시작점에서 변곡라인까지의 거리와 변곡라인에서 곡면 가공 종료점까지의 거리의 비율 등을 재설정하는 변곡라인 재설정단계를 추가로 실시할 수도 있다.

도 10 또는 도 11은 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 U 포밍 공정의 실시예를 일측만 도시한 것이며, 양측에 대칭되도록 구성되어 있다.

상기 U 포밍 공정(S30)은 금형(30) 중 상부 금형(30a)에 형성된 제1 굴곡면(31)을 통해 소재(1)의 양 단부가 내측으로 1차 절곡면서 금형(30)의 제1 굴곡면(31)에 연장되어 상부로 형성된 제2 굴곡면(32)에 의해 최종적으로 U자 형태로 성형되도록 구성될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 제1 굴곡면(31)은 소재(1)가 처음 접촉하여 소재(1)의 진입을 가이드하는 제1 경사면(31a)과 제1 경사면(31a)보다 경사도가 완만하여 소재(1)를 컬링 가공하기 위한 제2 경사면(31b)으로 구성되고, 상기 제2 굴곡면(32)은 컬링 가공된 소재가 U자 형태로 가공되도록 수직한 제3 경사면(32a)과 소재(1)의 단부가 내측을 향하도록 경사진 제4 경사면(32b)으로 구성되어 하강하는 상부 금형(30a)의 제1 굴곡면(31)과 제2 굴곡면(32)을 순차적으로 접하면서 소재가 각 굴곡면의 진입에서부터 컬링, 형상부여 순으로 순차적으로 가공이 실시되도록 구성된다.

또한, 상부 금형(30a)에는 걸림턱(33)이 형성되어 있을 수도 있으며, 상기 U 포밍 공정(S30)은 하향으로 이송되는 상부 금형(30a)의 걸림턱(33)에 소재(1)의 단부가 걸려 하향으로 가압되면서 소재(1)의 중심부가 하부 금형(30b)에 형성된 U자 형태의 하단 수용부(34)의 내주면에 밀착되어 소재(1)의 하부가 U자 형태로 곡면 가공되도록 구성될 수 있다.

즉, 소재(1)의 단부가 U자 형태로 성형된 후 걸림턱(33)에 의해 하향으로 가압되고, 가압된 소재(1)의 하부는 변곡점(P1)을 시점으로 하단 수용부(34)의 내측면을 따라 밀착되면서 곡면 가공된다.

다시 말해서, 단부가 걸림턱(33)에 걸쳐지면서 하향으로 가압되는 소재(1)가 변곡점(P1)에 의해 자연스럽게 수용부(34)를 따라 밀착되면서 매우 간단하게 소재(1)의 하부를 U자 형태로 곡면 가공하게 되는 것이다.

또는, 도 12 또는 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제2 굴곡면(32)이 소재(1)의 단부가 걸림턱(33)에 걸쳐져 가압되면서 단부측에 위치한 변곡점(P2)을 기준으로 O 포밍 공정(S40)에 앞서 일부만 곡면 형태로 가공되도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법에 따른 상기 O 포밍 공정(S40)은 도 14에 도시된 바와 같이 하향으로 이송되는 상부 금형(30c)의 상단 수용부(34)에 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재의 단부(1a)가 접한 후 도 15에 도시된 바와 같이 상단 수용부(34)의 중심부에 소재의 단부(1a)가 수렴되는 형태로 가공되고, 도 16에 도시된 바와 같이 연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형(30c)에 의해 단부(1a)가 수렴된 소재(1)의 상부가 상단 수용부(34)의 내주면에 밀착되어 소재(1)의 상부가 완전한 O자 형태로 곡면 가공된다.

또는, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 O 포밍 공정(S40)을 통해 하향으로 이송되는 상부 금형(30c)의 상단 수용부(34)에는 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재(1)의 단부(1a)가 접한 후 연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형(30c)에 의해 단부(1a)가 수렴된 소재(1)의 각 단부(1a)가 밀착되는 가이드(35)를 더 포함하도록 구성될 수도 있다.

이를 통해, 상기 O 포밍 공정(S40)은 하향으로 이송되는 상부 금형(30c)의 상단 수용부(34)에 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재(1)의 단부(1a)가 접한 후 연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형(30c)에 의해 단부(1a)가 수렴될 때, 소재(1)의 각 단부(1a)가 가이드(35)에 의해 일측으로 편심지지 않고, 정 중앙에 수렴될 수 있게 되며, 단부(1a)가 정중앙에 수렴된 상태에서 수렴된 소재(1)의 상부가 상단 수용부(34)의 내주면에 밀착되어 소재(1)의 상부가 편심지지 않고 완전한 O자 형태로 곡면 가공될 수 있다.

상기와 같이, 기존에는 각 세부 공정 별로 별도의 금형이 필요하였던 다수의 세부 공정을 대신하여 U자 성형을 위한 U 포밍 공정이나, O자 성형을 위한 O 포밍 공정이 하나의 금형만으로 수행이 가능하여, 전반적인 생산성을 크게 높일 수 있다.

특히, 이와 같이 다수의 세부 공정을 대신하여 실시될 수 있는 것은 기 설정된 변곡점을 기준으로 미리 성형된 변곡라인을 바탕으로 곡면 가공이 이루어지기 때문으로 변곡라인을 기초로한 U 포밍 공정과 O 포밍 공정이 각각 하나의 금형을 통해 진행되므로 전체 공정수를 크게 줄일 수 있다.

또한, 한번 절곡된 변곡라인을 기초로 곡면가공이 진행됨에 따라, 곡면 가공을 위해 소재가 변형되는 변형량이 평면 상태의 소재를 곡면으로 가공하는 종래 기술 대비 상대적으로 적어 곡면 가공의 전반적인 가공 정밀도 및 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 소재
10 : 트레일링 암
30 : 금형
31 : 제1 굴곡면
32 : 제2 굴곡면
33 : 걸림턱
34 : 수용부
35 : 가이드

Claims (10)

1. 소재를 일정한 형태로 전단가공하는 블랭킹 공정과;
   상기 블랭킹 공정을 통해 가공된 소재를 늘어뜨리지 않고, 형상을 변형시키는 포밍만으로 가공하기 위해 중앙부를 소정의 형상으로 형상가공을 실시하면서 기 설정된 변곡점들끼리 연결된 변곡라인을 V자 형태로 절곡하여 예비 성형하는 V 포밍 공정과;
   상기 V 포밍 공정을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 기초로 곡면 가공하여 소재를 U자 형태로 성형하는 U 포밍 공정과;
   상기 V 포밍 공정을 통해 소재에 가공된 복수 개의 변곡라인 중 적어도 하나 이상의 변곡라인을 곡면 가공하여 소재를 O자 형태로 성형하는 O 포밍 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 V 포밍 공정은
   소재의 중앙부를 소정의 형상으로 형상가공을 실시하면서 복수 개의 변곡라인을 1차 절곡하는 1차 V 포밍 공정과;
   1차 가공된 변곡라인을 더 급격한 각도로 재 절곡시키는 2차 V 포밍 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 V 포밍 공정은
   금형을 통해 소재를 가압하여 복수 개의 변곡라인을 1차 절곡하는 1차 V 포밍 공정과;
   1차 V 포밍 공정을 실시하면서 소재가 금형에 의해 가압되고 있는 상태에서 가압되고 있는 소재의 중앙부를 소정의 형상을 가진 금형으로 가압하여 소재에 형상가공을 실시하는 형상가공 공정과;
   형상 가공된 소재의 변곡라인을 더 급격한 각도로 재 절곡시키는 2차 V 포밍 공정으로 구성되는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 O 포밍 공정을 통해 O자 형태로 가공되면서 길이방향을 따라 소재의 양단부가 마주하도록 형성된 이음부를 용접하는 용접공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 U 포밍 공정과 O 포밍 공정은
   변곡라인을 곡면 가공할 때, 변곡라인에서부터 곡면가공이 시작되는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 U 포밍 공정은
   상부 금형에 형성된 제1 굴곡면을 통해 소재의 양 단부가 1차 절곡된 후 금형의 제1 굴곡면에 연장되어 상부로 형성된 제2 굴곡면에 의해 U자 형태로 성형되는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제1 굴곡면은
   소재가 처음 접촉하는 제1 경사면과;
   제1 경사면보다 경사도가 완만하여 소재를 컬링 가공하기 위한 제2 경사면으로 구성되고,
   상기 제2 굴곡면은
   컬링 가공된 소재가 U자 형태로 가공되도록 수직한 제3 경사면과;
   소재의 단부가 내측을 향하도록 경사진 제4 경사면으로 구성된 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 U 포밍 공정은
   하향으로 이송되는 상부 금형에 형성된 걸림턱에 소재의 단부가 걸려 하향으로 가압되면서 소재의 중심부가 하부 금형에 형성된 U자 형태의 하단 수용부의 내주면에 밀착되어 소재의 하부가 U자 형태로 곡면 가공되는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 O 포밍 공정은
   하향으로 이송되는 상부 금형의 상단 수용부에 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재의 단부가 접한 후 상단 수용부의 중심부에 수렴되는 형태로 가공되고,
   연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형에 의해 단부가 수렴된 소재의 상부가 상단 수용부의 내주면에 밀착되어 소재의 상부가 O자 형태로 곡면 가공되는 것을 특징으로 하는
   트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 O 포밍 공정은
    하향으로 이송되는 상부 금형의 상단 수용부에 변곡라인에 의해 내향으로 절곡된 소재의 단부가 접한 후 상단 수용부의 중심부에 수렴되어 상단 수용부의 중심에 배치된 가이드의 양측에 소재의 단부가 밀착되는 형태로 가공되고,
    연속하여 하향으로 이송되는 상부 금형에 의해 단부가 수렴된 소재의 상부가 상단 수용부의 내주면에 밀착되어 소재의 상부가 O자 형태로 곡면 가공되는 것을 특징으로 하는
    트레일링 암 제조를 위한 VUO 공법.
    

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