KR102696544B1 - 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법은 밀폐 단조 절단면 정리(면취) 작업을 수행하는 단계; 밀폐 단조 강제 구속 압출을 시행하는 단계; 밀폐 단조 직단부 성형을 실시하는 단계; 머리부 예비 성형을 실시하는 단계; 머리부 완성형을 이루는 단계; 및 인벌류트 스플라인(involute spline) 전방 압출성형을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계는 하부 금형인 다이(dies)에 몸체부가 2단으로 형성된 예비성형품을 위치시키고, 상부 금형인 펀치를 하강시켜 예비성형품을 가압함으로써 몸체 원통부 상에 인볼류트 스플라인의 치형 성형에 따른 연속적인 금속 유동이 유지되면서 최종 단조품을 성형하는 단계인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트를 제조하는 방법에 대한 것으로서, 전기차의 모터를 이루는 중요 부품인 로터 샤프트에 대하여 기존의 프레스 공정을 통해 제작하던 것을 냉간 다단 자동 포머 단조 공정을 통해 진행함으로써 고출력 및 고효율을 갖는 모터 부품을 제작하는 방안에 관한 것이다.
플러그인 하이브리드차, 전기차, 수소차 등 친환경 자동차로 빠르게 변화되고 있으며, 이와 함께 공통적으로 사용되고 있는 모터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 배경에 따라 자동차 관련 업체들은 모터에서 발생되는 손실을 정확하게 예측하고 효율 및 성능을 최적화하기 위한 CAE 환경기반의 자동차 성능 및 NVH에 미치는 영향도 평가 솔루션을 개발하여 공급하고 있다.
최근 많은 완성차 업체들은 CO2 배출규제에 대응하고 자동차 성능을 높이기 위하여 차량에 모터를 적용하여 효율을 개선하려고 노력하고 있지만, 모터에서도 여러가지 손실로 인한 열이 발생하고 이로 인해 효율이 저하되기 때문에 최적화 된 냉각 시스템 및 열 관리가 매우 중요시 되고 있다.
모터는 하우징, 고정자, 회전자, 와인딩, 샤프트 및 베어링으로 구성되어 있으며, 특정 작동온도 수준을 유지하기 위해 주변의 공기를 이용하여 시스템 냉각을 위한 팬이 모터 앞에 장착될 수도 있고, 오일 분사나 기어박스와 연결이 되어 있는 경우 오일 처닝에 의해 냉각되기도 한다.
한편, 전기차의 동력계통 핵심 부품인 '로터 샤프트(Rotor Shaft)' 는 전기차 모터 회전 동력축 역할을 하는 것으로서, 전기차 모터는 소형이면서 고출력, 고효율의 시스템이 요구되는바, 로터 셔프트의 역할이 중요하게 된다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록실용신안 20-0207199(2001.02.01. 공고)
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자, 전기차의 모터를 이루는 중요 부품인 로터 샤프트에 대하여 기존의 프레스 공정을 통해 제작하던 것을 냉간 다단 자동 포머 단조 공정을 통해 진행함으로써 고출력 및 고효율을 갖는 모터 부품을 제작하는 기술적 특징을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법은 밀폐 단조를 통한 로터 샤프트 생산을 위해 공급된 예비성형품에 대한 절단면 정리 작업을 수행하는 단계; 밀폐 단조를 통해 예비성형품에 대한 강제 구속 압출을 시행하는 단계; 밀폐 단조를 통해 예비성형품에 대한 직단부 성형을 실시하는 단계; 예비성형품의 머리부에 대한 예비 성형을 실시하는 단계; 예비성형품의 머리부 완성형을 이루는 단계; 및 예비성형품에 대한 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계는 금형 조립체를 이루는 하부 금형인 다이(dies)에 몸체부가 2단으로 형성된 예비성형품을 위치시키고, 상기 금형 조립체를 이루는 상부 금형인 펀치를 하강시켜 예비성형품을 가압함으로써 몸체부 상에 인볼류트 스플라인을 형성하여 인볼류트 스플라인에서 금속재료의 흐름이 유지되는 최종성형품을 성형하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 상부 금형은 예비성형품에 대한 가압 기능을 하는 펀치(110), 상기 펀치가 후방으로 후퇴하지 않도록 지지하는 역할을 하는 제1 펀치 스페이서(120), 펀치와 제1 펀치 스페이서(120)가 삽입되어 유동 없도록 고정하는 역할을 하는 펀치 홀더(130), 펀치 홀더(130) 내에서 제1 펀치 스페이서(120)와 펀치 홀더(130) 사이에 배치된 상태에서 펀치를 전방으로 밀어주어 제품이 하부 금형 상에 원활히 삽입되도록 보조하는 역할을 하는 펀치 스프링(140) 및 펀치, 제1 펀치 스페이서(120), 펀치 스프링(140), 펀치 홀더(130)가 후방으로 후퇴하지 않도록 지지하는 역할을 하는 펀치 지지블럭(150)을 포함한다.
상기 하부 금형은 제1 다이 블럭(210), 제1 다이 블럭(210)의 하단면에 연결 배치되어져 예비성형품에 대한 인볼류트 스플라인 형상 성형 기능을 하는 제2 다이 블럭(220), 제2 다이 블럭(220)의 하단면에 연결 배치되어져 제1,2 다이 블럭이 후방으로 이탈되지 않도록 지지해주는 역할을 하는 제3 다이 블록(230), 상기 제1,2,3 다이 블록(210,220,230)의 유동을 방지하도록 고정하는 역할을 하는 다이 홀더(240), 상기 다이 홀더(240)에 나사 방식으로 체결하여 후방으로 상기 제1,2,3 다이 블럭의 이탈을 방지하는 다이 홀더 너트(250,NUT), 상기 다이 홀더(240)의 후방 밀림을 방지하는 다이 메인 스페이서(260), 다이 메인 스페이서(260) 내측부에서 다이 핀의 유동을 방지하도록 지지하는 다이핀 스페이서(270), 제1,2,3 다이 블럭과 다이핀 스페이서(270) 내부를 통해 상하부로 이동하는 과정을 통해 성형완료된 제품을 후방에서 밀어주어 하부 금형에서 이탈시키는 역할을 하는 다이 핀(280), 다이핀 스페이서(270)의 하면 상에 연결 배치되는 동시에 다이 핀(280)의 끝단에 결합되어져 다이 핀의 후방 이탈을 방지하도록 지지해주는 역할을 하는 다이 핀 블록(290)을 포함한다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.
본 발명은 전기차의 모터를 이루는 중요 부품인 로터 샤프트에 대하여 기존의 프레스 공정을 통해 제작하던 것을 냉간 단조 공정을 통해 진행함으로써 고출력 및 고효율을 갖는 모터 부품을 제작하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 로터 샤프트의 제조 방법을 이루는 6단계의 공정 중 5단계에 대해 금형을 보인다.
도 2는 본 발명에 따른 로터 샤프트의 제조 방법 상에서 로터 샤프트 상에 스플라인을 형성하는 금형 단면을 보인다.
도 3은 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체 중 상부 금형을 보인다
도 4는 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체 중 하부 금형을 보인다.
도 5는 하부 금형을 이루는 다이 블록 내에 압입 결합된 다이 인서트 블록을 보인다.
도 6은 스플라인이 형성된 로터 샤프트를 보인다.
도 7은 기존에 프레스 공정을 통해 최종 형성한 샤프트에 대비하여 로터 샤프트 상에 인벌류트 치형을 형성한 것을 보인다.
도 8은 기존 프레스 공정 대비 인벌류트 치형을 통해 감소한 샤프트 직경의 단면 감소율(Ra)을 따라 성능을 확인할 것을 보인다.
도 2는 본 발명에 따른 로터 샤프트의 제조 방법 상에서 로터 샤프트 상에 스플라인을 형성하는 금형 단면을 보인다.
도 3은 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체 중 상부 금형을 보인다
도 4는 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체 중 하부 금형을 보인다.
도 5는 하부 금형을 이루는 다이 블록 내에 압입 결합된 다이 인서트 블록을 보인다.
도 6은 스플라인이 형성된 로터 샤프트를 보인다.
도 7은 기존에 프레스 공정을 통해 최종 형성한 샤프트에 대비하여 로터 샤프트 상에 인벌류트 치형을 형성한 것을 보인다.
도 8은 기존 프레스 공정 대비 인벌류트 치형을 통해 감소한 샤프트 직경의 단면 감소율(Ra)을 따라 성능을 확인할 것을 보인다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
본 발명은 모터(Motor)의 회전력을 변속기와 치형 결합하여 변속기에 동력을 전달하는 역할을 하는 것으로서, 미래 전기차의 동력전달 핵심부품인 로터 샤프트를 대형 다단 자동 포머를 이용하여 냉간 단조성형하는 기술을 제공한다.
본 발명에 따라 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법은 밀폐 단조 금형을 통해 로터 샤프트의 예비 성형품에 대한 절단면 정리(면취) 작업을 수행하는 1단계; 밀폐 단조 금형을 통해 강제 구속 압출을 시행하는 2단계; 밀폐 단조 금형을 통해 직단부 성형을 실시하는 3단계; 머리부 예비 성형을 실시하는 4단계; 머리부 완성형을 이루는 5단계; 및 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 6단계를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 로터 샤프트의 제조 방법을 이루는 6단계의 공정 중 1~5단계에 대한 금형을 보인다. 즉, 절단면 정리 작업인 1단계, 강제 구속 압출을 시행하는 2단계, 직단부 성형을 실시하는 3단계, 머리부 예비 성형을 실시하는 4단계 및 머리부 완성형을 이루는 5단계를 실시하는 금형들을 보인다.
밀폐 단조를 통해 강제 구속 압출 및 직단부 성형을 실시하는 2,3단계를 보면, 로터 샤프트의 예비 성형품에 대한 면취 작업을 통해 얻어진 소재를 우측의 다이 금형 내에 배치한 상태에서 좌측의 펀치 금형으로 가압하여 예비 성형품에 대해서 단조 작업을 진행함으로써 예비 성형품의 몸체부에 대한 다단 성형을 실시한다.
한편, 예비 성형품의 헤드부가 다이 금형의 일측 상에 노출된 상태에서, 좌측의 펀치 금형을 이용하여 머리부 예비 성형 및 머리부 최종 성형을 실시한다.
공급된 로터 샤프트의 예비 성형품에 대해 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 6단계는 하부 금형인 다이(dies)에 몸체부가 2단으로 형성된 예비성형품을 위치시키고, 상부 금형인 펀치(punch)를 하강시켜 예비성형품을 가압함으로써 몸체 원통부에서 인볼류트 스플라인 형상이 압출형성되면서 연속적인 금속 유동이 유지되면서 최종 단조품을 성형하는 단계이다.
본 발명에 따른 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법은 밀폐 단조를 통한 로터 샤프트 생산을 위해 공급된 예비성형품에 대한 절단면 정리 작업을 수행하는 단계; 밀폐 단조를 통해 예비성형품에 대한 강제 구속 압출을 시행하는 단계; 밀폐 단조를 통해 예비성형품에 대한 직단부 성형을 실시하는 단계; 예비성형품의 머리부에 대한 예비 성형을 실시하는 단계; 예비성형품의 머리부 완성형을 이루는 단계; 및 예비성형품에 대한 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계를 포함한다.
상기 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계는 하부 금형인 다이(dies)에 몸체부가 2단으로 형성된 예비성형품을 위치시키고, 상부 금형인 펀치를 하강시켜 예비성형품을 가압함으로써 몸체 원통부 상에서 인볼류트 스플라인을 성형하여 연속적인 금속 유동이 유지되면서 최종 단조품을 성형하는 단계인 것을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 로터 샤프트의 제조 방법 상에서 로터 샤프트 상에 스플라인을 형성하는 금형 단면을 보인다. 도 3은 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체 중 상부 금형을 보인다. 도 4는 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체 중 하부 금형을 보인다. 도 5는 하부 금형을 이루는 다이 블록 내에 압입 결합된 다이 인서트 블록을 보인다.
공급된 로터 샤프트의 예비 성형품에 대해 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 금형 조립체는 상기 금형 조립체에 배치된 예비성형품에 대한 가압 기능을 하는 펀치가 장착된 상부 금형 및 안착된 예비성형품에 대해 인볼류트 스플라인을 형성하게 하는 다이 기능을 하는 하부 금형을 갖는다.
상부 금형(100)은 금형 조립체에 배치된 예비성형품에 대한 가압 기능을 하는 펀치(110), 펀치(110)가 후방으로 후퇴하지 않도록 지지하는 역할을 하는 제1 펀치 스페이서(120), 펀치와 제1 펀치 스페이서(120)가 삽입되어 유동 없도록 고정하는 역할을 하는 펀치 홀더(130), 펀치 홀더(130) 내에서 제1 펀치 스페이서(120)와 펀치 홀더(130) 사이에 배치된 상태에서 펀치를 전방으로 밀어주어 제품이 하부 금형 상에 원활히 삽입되도록 보조하는 역할을 하는 펀치 스프링(140) 및 펀치, 제1 펀치 스페이서(120), 펀치 스프링(140), 펀치 홀더(130)가 후방으로 후퇴하지 않도록 지지하는 역할을 하는 펀치 지지블럭(150)을 포함한다.
하부 금형(200)은 제일 상부에 배치되어 전 공정 제품이 흔들리지 않도록 지지해주는 역할을 하는 제1 다이 블럭(210), 제1 다이 블럭(210)의 하단면에 연결 배치되어져 예비성형품에 대한 인볼류트 스플라인 형상 성형 기능을 하는 제2 다이 블럭(220), 제2 다이 블럭(220)의 하단면에 연결 배치되어져 제1,2 다이 블럭이 후방으로 이탈되지 않도록 지지해주는 역할을 하는 제3 다이 블록(230), 제1,2,3 다이 블럭이 순차적으로 삽입되어진 상태에서 제1,2,3 다이 블록(210,220,230)의 유동을 방지하도록 고정하는 역할을 하는 다이 홀더(240), 제1,2,3 다이 블럭이 다이 홀더(240)에 삽입된 후에 상기 다이 홀더(240)에 나사 방식으로 체결하여 후방으로 제1,2,3 다이 블럭이 이탈되지 않도록 하는 역할을 하는 다이 홀더 너트(250,NUT), 다이 홀더 너트(250)의 하면 상에 연결 배치되어져 다이 홀더(240)가 후방으로 밀리지 않도록 지지해주는 역할을 하는 다이 메인 스페이서(260), 다이 메인 스페이서(260) 내측부에서 다이 핀의 유동을 방지하도록 지지해주는 역할을 하는 다이핀 스페이서(270), 제1,2,3 다이 블럭과 다이핀 스페이서(270) 내부를 통해 상하부로 이동하는 과정을 통해 성형완료된 제품을 후방에서 밀어주어 하부 금형에서 이탈시키는 역할을 하는 다이 핀(280), 다이핀 스페이서(270)의 하면 상에 연결 배치되는 동시에 다이 핀(280)의 끝단에 결합되어져 다이 핀의 후방 이탈을 방지하도록 지지해주는 역할을 하는 다이 핀 블록(290)을 포함한다.
한편, 제1,2 다이 블록(210,220)은 그 내부 상에 압입 결합된 상태에서 단조품(WORK-PIECS) 인 예비성형품을 정밀 성형하는 기능을 하는 다이 인서트 블록을 각각 포함한다.
다이 인서트 블록은 제1 다이 블럭(210)의 내측 상에 압입 결합되는 것으로서, 예비성형품의 몸체의 안정적인 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 가이드 인서트 블록(215) 및 제2 다이 블럭(220)의 내측 상에 압입 결합되는 것으로서, 예비성형품의 몸체 상에 인볼류트 스플라인을 형성하게 하는 스플라인 가공 블록(225)을 포함한다. 스플라인 가공 블록(225)은 중공 원통 형상을 갖는 것으로서, 스플라인 가공 블록의 내면 상에는 스플라인 가공 블록의 중심으로 갈수록 폭이 점점 좁아지는 형상을 갖는 복수의 가압 돌기(227)가 길이 방향을 따라서 형성된다. 상기 복수의 가압 돌기(227)는 스플라인 가공 블록(225)의 축중심을 기준으로 방사상으로 배치된다. 복수의 가압 돌기(227)는 스플라인 가공 블록(225)의 상단에서 소정거리 이격된 지점으로부터 형성되는 것일 수 있다. 스플라인 가공 블록(225) 상에서 복수의 가압 돌기(227)의 시작 지점은 경사지도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이를 통해, 예비성형품의 몸체 하단 상에서 인볼류트 스플라인 성형을 용이하게 한다.
상기 다이 인서트 블록은 WC(초경) 재질을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
다이 인서트 블록을 이루는 제1 다이 블록(210) 및 제2 다이 블록(220)은 제작 편의성 및 가공 정밀도를 향상시키기 위해 별도로 구성한다.
가이드 인서트 블록(215) 및 스플라인 가공 블록(225)은 제1 다이 블록(210) 및 제2 다이 블록(220)에 각각 압입하는 방식으로 박음 결합하여 치수 정밀도 및 내마모성을 확보하기 위해 사용하는 것으로서, 초경(Tungsten carbide) 인서트로서 기능한다.
상기 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 6단계에서는 먼저 몸체부가 2단으로 형성된 예비성형품이 다이인 하부 금형에 위치된다. 이때, 예비성형품 상에서 헤드가 형성된 플랜지부를 펀치가 결합된 상부 금형 쪽으로 향하도록 위치되고, 상기 펀치는 예비성형품을 가압하기 위해 다이보다 높은 위치에 고정된다.
그 뒤, 펀치가 결합된 상부 금형이 하강함으로써 하부 금형에 위치한 예비성형품이 펀치에 의해 가압됨으로써, 다이 블럭 내에서 인볼류트 스플라인 성형부를 갖는 다이 인서트 블록에 의해 예비성형품의 몸체부에 인볼류트 스플라인이 성형되어진다.
로터 샤프트 제조를 위해 제공되는 예비성형품으로부터 이루어진 최종성형품에 형성된 인볼류트 스플라인 치형과 인볼류트 스플라인 홈에서 압출성형에 따른 금속 유동이 유지되어 향상된 치정밀도와 치강도 및 치내구성을 갖는 최종성형품이 성형된다.
상기와 같이 인볼류트 스플라인을 갖는 최종성형품이 성형된 후에 펀치가 상승하고, 그에 따라 다이 핀이 상승하면서 성형이 완료된 최종성형품을 밀어올려 다이의 상부로 돌출되도록 상승시킴으로써 작업자가 최종성형품을 다이로부터 용이하게 꺼낼 수 있게 된다.
도 6은 스플라인이 형성된 로터 샤프트를 보인다. 도 7은 기존에 프레스 공정을 통해 최종 형성한 샤프트에 대비하여 로터 샤프트의 몸체부 상에 인벌류트 치형을 형성한 것을 보인다. 구체적으로는, 도 3의 좌측에 배치된 펀치 측에 로터 샤프트(10)의 머리부(11)를 향하도록 하는 한편, 우측에 배치된 다이(dies) 내에 로터 샤프트 중 스플라인 인벌류트 치형을 형성하고자 하는 부분인 몸체부(16)를 배치한다.
로터 샤프트(10)의 몸체부(16) 외경에서는 치형 골경으로서 단면이 감소하는 방식으로 인벌류트 치형이 형성되는데, 인벌류트 치형의 단면감소율이 32% 이하인 경우에는, 인벌류트 치형 성형 전에 몸체부(16)의 길이가 210mm까지 치형 성형이 가능할 수 있다.
다음은 로터 샤프트에 대하여 프레스 성형 공정 해석을 통하여 Involute Spline 성형성을 확인하는 것이다. 도 8은 기존 프레스 공정 대비 인벌류트 치형을 통해 감소한 샤프트 직경의 단면 감소율을 따라 성능을 확인한 것을 보인다.
구체적인 적용 상태는 다음과 같다. Machine :Hydraulic PRESS; Press Specification : Single action Type; Blank Material :SCM420(T=20-400C); Former Force(Die) 18.9 Ton; Stroke(mm): 37.5 ; Friction coefficient :0.01
단조 시뮬레이션 성형해석 결과를 보면, 단면감소율이 8.2% 이내로서 성형 양호를 보인다.
즉, 기존에 프레스 공정을 통해 최종 형성한 샤프트의 직경에 대비하여 로터 샤프트 상에 인벌류트 치형을 형성한 상태의 직경을 볼 때, 기존에 프레스 공정 대비 감소한 직경의 비유을 보면, 단면감소율이 8.2% 이내인 경우에 양호한 치형 성형성을 보이는 것을 확인할 수 있다.
| 지름(mm) | 단면적(mm2) | 단면감소율(%) | 성형성 | 비고 |
| 인벌루트(20.76) | 338.569 | - | 기준값 | |
| 21.70 | 369.649 | 8.408 | 불량 | |
| 21.68 | 369.155 | 8.285 | 불량 | |
| 21.65 | 367.947 | 7.984 | 양호 | |
| 21.63 | 367.268 | 7.814 | 양호 |
상기 표 1 상에서 지름이 Φ21.70인 369.649 ㎟ 의 단면적에서 지름이 Φ20.76인 338.569㎟ 의 단면적을 갖는 기준값으로 감소한 경우에는 성형이 불량한 상태를 보인다.
한편, 지름이 Φ21.68 미만인 상태에서 성형이 이루어진 경우에는 성형이 양호한 상태를 갖는 것을 확인할 수 있다.
이상 실시 예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시 예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
10 : 로터 샤프트
100 : 상부 금형
110 : 펀치
120 : 제1 펀치 스페이서
130 : 펀치 홀더
140 : 펀치 스프링
150 : 펀치 지지블럭
200 : 하부 금형
210 : 제1 다이 블록
220 : 제2 다이 블록
230 : 제3 다이 블록
240 : 다이 홀더
250 : 다이 홀더 너트
260 : 다이 메인 스페이서
270 : 다이핀 스페이서
280 : 다이 핀
290 : 다이 핀 블록
100 : 상부 금형
110 : 펀치
120 : 제1 펀치 스페이서
130 : 펀치 홀더
140 : 펀치 스프링
150 : 펀치 지지블럭
200 : 하부 금형
210 : 제1 다이 블록
220 : 제2 다이 블록
230 : 제3 다이 블록
240 : 다이 홀더
250 : 다이 홀더 너트
260 : 다이 메인 스페이서
270 : 다이핀 스페이서
280 : 다이 핀
290 : 다이 핀 블록
Claims (3)
- 밀폐 단조를 통한 로터 샤프트 생산을 위해 공급된 예비성형품에 대한 절단면 정리 작업을 수행하는 단계;
밀폐 단조를 통해 예비성형품에 대한 강제 구속 압출을 시행하는 단계;
밀폐 단조를 통해 예비성형품에 대한 직단부 성형을 실시하는 단계;
예비성형품의 머리부에 대한 예비 성형을 실시하는 단계;
예비성형품의 머리부 완성형을 이루는 단계; 및
예비성형품에 대한 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계를 포함하고,
상기 인벌류트 스플라인 전방 압출성형을 실시하는 단계는 금형 조립체를 이루는 하부 금형인 다이(dies)에 몸체부가 2단으로 형성된 예비성형품을 위치시키고, 상기 금형 조립체를 이루는 상부 금형인 펀치를 하강시켜 예비성형품을 가압함으로써 몸체 원통부에서 인볼류트 스플라인 형상이 압출성형되면서 연속적인 금속 유동(Metal Flow)이 유지되면서 최종 단조품을 성형하는 단계인 것을 특징으로 하고,
상기 하부 금형은 제1 다이 블럭(210), 제1 다이 블럭(210)의 하단면에 연결 배치되어져 예비성형품에 대한 인볼류트 스플라인 형상 성형 기능을 하는 제2 다이 블럭(220), 제2 다이 블럭(220)의 하단면에 연결 배치되어져 제1,2 다이 블럭이 후방으로 이탈되지 않도록 지지해주는 역할을 하는 제3 다이 블록(230), 상기 제1,2,3 다이 블록(210,220,230)의 유동을 방지하도록 고정하는 역할을 하는 다이 홀더(240), 상기 다이 홀더(240)에 나사 방식으로 체결하여 후방으로 상기 제1,2,3 다이 블럭의 이탈을 방지하는 다이 홀더 너트(250,NUT), 상기 다이 홀더(240)의 후방 밀림을 방지하는 다이 메인 스페이서(260), 다이 메인 스페이서(260) 내측부에서 다이 핀의 유동을 방지하도록 지지하는 다이 핀 스페이서(270), 제1,2,3 다이 블럭과 다이핀 스페이서(270) 내부를 통해 상하부로 이동하는 과정을 통해 성형완료된 제품을 후방에서 밀어주어 하부 금형에서 이탈시키는 역할을 하는 다이 핀(280), 다이 핀 스페이서(270)의 하면 상에 연결 배치되는 동시에 다이 핀(280)의 끝단에 결합되어져 다이 핀의 후방 이탈을 방지하도록 지지해주는 역할을 하는 다이 핀 블록(290)을 포함하는, 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 상부 금형은 예비성형품에 대한 가압 기능을 하는 펀치(110), 상기 펀치가 후방으로 후퇴하지 않도록 지지하는 역할을 하는 제1 펀치 스페이서(120), 펀치와 제1 펀치 스페이서(120)가 삽입되어 유동 없도록 고정하는 역할을 하는 펀치 홀더(130), 펀치 홀더(130) 내에서 제1 펀치 스페이서(120)와 펀치 홀더(130) 사이에 배치된 상태에서 펀치를 전방으로 밀어주어 제품이 하부 금형 상에 원활히 삽입되도록 보조하는 역할을 하는 펀치 스프링(140) 및 펀치, 제1 펀치 스페이서(120), 펀치 스프링(140), 펀치 홀더(130)가 후방으로 후퇴하지 않도록 지지하는 역할을 하는 펀치 지지블럭(150)을 포함하는, 냉간 다단 자동 포머를 이용하여 스플라인이 형성된 로터 샤프트의 제조 방법.
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