KR20000010186A - Ball stud manufacturing method and product thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 스티어링계통이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 스터드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 볼 스터드의 제조공정을 간소화시킴과 동시에 절삭가공을 하지 않고 롤링공정에 따른 소재비의 절감으로 인한 비용을 절감시킴은 물론 볼 스터드의 기계적 성질을 향상시키도록 하는 볼 스터드의 제조방법 및 그 물건에 관한 것이다.The present invention relates to a ball stud used in the joint of the steering system or suspension system of the vehicle, and more particularly, to simplify the manufacturing process of the ball stud and at the same time due to the reduction of the material cost according to the rolling process without cutting The present invention relates to a method for manufacturing a ball stud and an article thereof to reduce costs and improve mechanical properties of the ball stud.
일반적으로 종래에 사용되어진 볼 스터드(Ball Stud)의 제조공정은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 열처리가 필요한 구조용강재를 어닐링(Annealing:풀림)처리하여 머리부(2)와 테이퍼부(5) 그리고 꼬리부(6)로 구성되어 구상화된 냉간단조품(1)을 생산하고, 상기한 냉간단조품(1)을 다시 담금질(Quenching), 템퍼링(Tempering:뜨임)에 의한 열처리를 한다.In general, the manufacturing process of the ball stud (Ball Stud) used in the prior art, as shown in Figs. 1 and 2, by annealing (annealing) the structural steel that requires heat treatment (heading) and the tapered portion ( 5) And it is composed of the tail (6) to produce a spherical cold forging (1), the cold forging (1) described above is subjected to heat treatment by quenching, tempering (tempering).
여기서, 어닐링(Annealing:풀림)은 금속재료를 적당한 온도로 가열한 다음, 상온에서 서서히 냉각시키는 열처리작업으로, 이 조작은 가공 또는 담금질 등에 의하여 경화된 구조용강재의 내부균열을 없애고 결정립(結晶粒)을 미세화시켜 재료의 연성(延性)을 높이게 된다.Here, annealing (annealing) is a heat treatment to heat the metal material to an appropriate temperature, and then gradually cool it at room temperature, this operation is to remove the internal cracks of the structural steel hardened by processing or quenching and crystallized (結晶 粒) The fineness of the material increases the ductility of the material.
그리고, 상기 담금질(Quenching)은 고온으로 가열한 금속재료를 급랭시키는 열처리작업으로, 구조용강재의 경도를 높이게 된다.In addition, the quenching (quenching) is a heat treatment to quench the metal material heated at a high temperature, thereby increasing the hardness of the structural steel.
또한, 상기 템퍼링(Tempering:뜨임)은 담금질한 강은 경도(硬度)는 높아지나 재질이 여리게 되므로 A1변태점 이하의 온도(726℃)로 재가열하는 열처리작업으로, 구조용강재의 경도를 낮추고 점성을 높이게 된다.In addition, the tempering (tempering) is a heat treatment operation to reheat to a temperature (726 ℃) below the A 1 transformation point, so that the hardness of the quenched steel is higher but the material is thinner, lowering the hardness of the structural steel and viscous Raised.
따라서, 상기와 같이 열처리(담금질, 템퍼링)된 냉간단조품(1)의 꼬리부(6)에 핀홀구멍가공을 한 후, 냉간단조품(1)의 목부(4)와 머리부(2)의 절삭가공을 이루게 된다.Therefore, after the pinhole hole processing is performed on the tail portion 6 of the cold forged product 1 heat-treated (quenched, tempered) as described above, the cutting process of the neck 4 and the head 2 of the cold forged product 1 is performed. Will be achieved.
또, 상기 냉간단조품(1)의 머리부(2) 절삭가공이 완료되면 다시 머리부(2)의 버니싱(Burnishing)공정을 이루게 되고 최종적으로 꼬리부(6)의 나사전조공정을 거치면서 제품을 완성하였다.In addition, when the cutting process of the head (2) of the cold forging (1) is completed, the burnishing process of the head (2) is performed again, and finally, the product is subjected to the thread rolling process of the tail (6). Was completed.
여기서, 상기 버니싱(Burnishing)은 가공물 표면에 공구를 대고 표면에 나타난 작은 볼록 부분을 없애고 오목부분을 메워 표면을 평활하게 하는 방법으로, 냉간단조품의 표면이 평활해지는 동시에 경도가 상승하고, 압축력을 잔류시켜 강도와 내마모성을 향상시키게 된다.Here, the burnishing is a method of applying a tool to the workpiece surface, removing small convex portions appearing on the surface, and filling the concave portion to smooth the surface. The surface of the cold forging is smooth and the hardness is increased, and the compressive force is increased. It is left to improve the strength and wear resistance.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 냉간단조품(1)은 머리부(2)와 테이퍼부(5), 꼬리부(6)로 구성되어 있고, 상기 머리부(2)는 절삭가공을 이룰 수 있도록 가공여유를 확보하고 있으며, 상하형의 분할선상에는 머리부(2)의 가공후 머리부(2)의 진구도를 향상시킬 수 있도록 단(3)이 형성되어 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the cold forging 1 includes a head 2, a taper 5, and a tail 6, so that the head 2 may be cut. The processing margin is secured, and the stage 3 is formed on the upper and lower dividing lines so as to improve the sphericity of the head 2 after the processing of the head 2.
이때, 상기 머리부(2)의 가공여유는 1mm정도를 갖는다.At this time, the processing margin of the head 2 has about 1mm.
그러나, 상기와 같은 종래 볼 스터드의 제조공정은 후열처리가 필요한 강재를 사용하여 냉간단조품을 생산한 후 별도의 열처리를 하여야 하는 작업상의 번거로움과 이로 인한 과다한 작업시간이 소요되고, 상기 냉간단조품을 절삭가공하므로써 이로 인한 머리부의 정확한 동심도를 얻지 못함은 물론 이로 인한 제품의 강도가 저하되는 등의 문제점이 있었다.However, in the manufacturing process of the conventional ball stud as described above, after producing a cold forged product using a steel material that requires post-heat treatment, it takes a lot of work time and excessive work time due to a separate heat treatment, and the cold forged product There is a problem in that the cutting process does not obtain the correct concentricity of the head due to this, as well as the strength of the product is reduced.
또한, 냉간단조품의 절삭가공에 따른 절삭량 만큼 소재비가 상승하게 되어 이로 인한 제작비용이 증가하게 되는 등의 여러 가지 비경제적인 문제점이 있었다.In addition, there is a number of non-economic problems, such as the increase in the material cost as the amount of cutting due to the cutting process of the cold forging increases.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로써, 본 발명의 목적은 비조질강이나 일반 구조용강재를 열처리(담금질과 뜨임)한 후 냉간단조로 생산된 냉간단조품을 절삭가공하지 않고 롤링공정에 의하여 제품을 완성함으로서 제조공정의 간소화 및 절삭가공에 따른 시간적, 경제적인 손실을 방지하여 생산성을 향상시킴과 동시에 제작비용을 절감시키고, 절삭가공에 따른 제품의 강도 하락을 방지하여 기계적 성질을 향상시킴으로써 제품의 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 볼 스터드의 제조방법 및 그 물건을 제공하는데 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to cut the cold forging produced by cold forging after heat treatment (quenching and tempering) of non-steel and general structural steel By completing the product by the rolling process, it improves productivity by reducing the manufacturing process and prevents time and economic loss due to cutting, and improves the production cost, and prevents the product from dropping in strength due to cutting. It is to provide a method for producing a ball stud and its article to improve the commerciality of the product by improving the properties.
도 1은 종래 볼 스터드의 제조공정을 도시한 블록도1 is a block diagram showing a manufacturing process of a conventional ball stud
도 2는 종래 볼 스터드를 제조하기 위한 냉간단조품을 도시한 정면도Figure 2 is a front view showing a cold forging for manufacturing a conventional ball stud
도 3은 본 발명에 의한 볼 스터드를 제조하기 위한 냉간단조품을 도시한 정면도Figure 3 is a front view showing a cold forging for producing a ball stud according to the present invention
도 4는 본 발명에 의한 볼 스터드의 제조공정을 도시한 블록도Figure 4 is a block diagram showing the manufacturing process of the ball stud according to the present invention
도 5는 본 발명에 의한 제조공정중 냉간단조품의 목부 롤링공정을 개략적으로 도시한 단면도Figure 5 is a cross-sectional view schematically showing the neck rolling process of the cold forging product manufacturing process according to the present invention
도 6은 본 발명에 의한 제조공정중 냉간단조품의 머리부 버니싱공정을 개략적으로 도시한 단면도Figure 6 is a cross-sectional view schematically showing the head burnishing process of the cold forging during the manufacturing process according to the present invention
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
가:냉간단조품 10:머리부A: Cold forging 10: Head
11:평면부 12;목부11: plane 12; neck
20:테이퍼부 30:꼬리부20: Taper part 30: Tail part
40:클램핑장치 50:스토퍼40: clamping device 50: stopper
60:롤 다이스 100:목부 롤링공정60: roll die 100: wood rolling process
200:머리부 버니싱공정 300:꼬리부 나사전조공정200: head burnishing process 300: tail thread rolling process
이하, 본 발명에 의한 볼 스터드의 제조방법 및 그 물건을 첨부된 도면을 참조하여서 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for manufacturing a ball stud and an article thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 볼 스터드를 제조하기 위한 냉간단조품을 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 볼 스터드의 제조공정을 도시한 블록도이며, 도 5는 본 발명에 의한 제조공정중 냉간단조품의 목부 롤링공정을 개략적으로 도시한 단면도, 도 6은 본 발명에 의한 제조공정중 냉간단조품의 머리부 버니싱공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.Figure 3 is a front view showing a cold forging for producing a ball stud according to the present invention, Figure 4 is a block diagram showing a manufacturing process of the ball stud according to the present invention, Figure 5 is a manufacturing process according to the present invention 6 is a cross-sectional view schematically showing a neck rolling process of a cold forged product, and FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a head burnishing process of a cold forged product during a manufacturing process according to the present invention.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 볼 스터드를 제조하기 위해서는 먼저 비조질강을 냉간단조에 의하여 냉간단조품(가)을 생산하게 된다.First, in order to manufacture a ball stud according to the present invention as shown in Figure 3, first, cold forging (A) is produced by cold forging of non-coated steel.
이때, 상기 냉간단조에 의하여 생산되는 냉간단조품(가)은 일측의 길이방향으로 머리부(10)와 테이퍼부(20), 꼬리부(30)가 일체로 형성되어 구상화되고, 상기 구상화된 냉간단조품(가)의 머리부(10)에는 상, 하 분할선의 중앙부로 소정의 폭(t)을 갖는 평면부(11)가 형성되어 있다.At this time, the cold forging produced by the cold forging (A) is formed by forming the head 10, the tapered portion 20, the tail portion 30 integrally in the longitudinal direction of one side, the spherical cold forging product In the head portion 10 of (a), a flat portion 11 having a predetermined width t is formed at the center of the upper and lower dividing lines.
따라서, 상기 냉간단조품(가)을 롤링공정에 의하여 볼 스터드를 제조시 체적이 큰 곳에서 작은 곳으로 체적이동을 이동되면서 머리부(10)의 진구도를 성형하게 되는 것이다.Therefore, the cold forging (A) is to form the spherical shape of the head portion 10 while moving the volume movement from a large place to a small place when manufacturing the ball stud by the rolling process.
그리고, 상기 냉간단조품(가)은 비조질강에 한정하지 않고 열처리(담금질, 뜨임)한 후 냉간단조된 일반 강재도 사용할 수 있다.In addition, the cold forging (a) is not limited to non-steel, heat treatment (quenching, tempering) after cold forging can also be used for general steel.
따라서, 상기와 같은 냉간단조품(가)을 완전한 볼 스터드의 완성품으로 제조하기 위한 공정을 설명하면 다음과 같다.Therefore, the cold forging (a) as described above will be described a process for producing a complete ball studs as follows.
도 4에서 도 6에 도시된 바와 같이 먼저, 비조질강을 냉간단조로 구상화된 냉간단조품(가)을 생산하게 되는데 이때, 상기 냉간단품은 0.15mm이내의 동심도를 유지하도록 냉간단조된다.As shown in Figure 4 to 6, first, to produce a cold forging (A) in the form of cold forging a non-coarse steel, the cold forging is cold forged to maintain the concentricity within 0.15mm.
따라서, 상기 냉간단조된 냉간단조품(가)을 자동이송장치로 이송하여 머리부(10)와 꼬리부(30)를 스토퍼(50)로 고정하고 테이퍼부(20)를 클램핑장치(40)로 고정한 후 롤 다이스(Roll Die)(60)로 목부(12)를 롤링하는 목부 롤링공정(100)을 이루게 된다.Accordingly, the cold forged cold forged product (a) is transferred to the automatic transfer device to fix the head portion 10 and the tail portion 30 with the stopper 50 and the taper portion 20 with the clamping device 40. After the roll die (Roll Die) 60 to achieve the neck rolling process 100 for rolling the neck 12.
여기서, 상기 냉간단조품(가)은 목부 롤링공정(100)시 냉간단조품(가)의 평면부(11)를 이용하여 냉간단조품(가)의 머리부(10)가 축을 중심으로 흔들림이 없도록 스토퍼(50)와 클램핑장치(40)로 견고하게 고정하여야 한다.Here, the cold forging (a) is a stopper (C) by using the flat portion 11 of the cold forging (a) during the neck rolling process 100 so that the head portion 10 of the cold forging (a) does not shake around the axis. 50) and clamping device (40).
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 목부 롤링공정(100)시 냉간단조품(가)의 머리부(10)로부터 냉간단조품(가)의 접힘 현상이 일어나지 않도록 냉간단조품(가)의 머리부(10)와 테이퍼부(20)에 걸쳐서 클램핑장치(40)을 설치하고 상기 클램핑장치(40) 사이에 롤 다이스(60)설치하여야 한다.And, as shown in FIG. 5, the head part 10 of the cold forging (a) so that the folding phenomenon of the cold forging (a) from the head 10 of the cold forging (a) in the neck rolling process 100 does not occur. And a clamping device 40 is installed over the taper portion 20 and a roll die 60 is installed between the clamping devices 40.
이때, 상기 목부 롤링공정(100)에서 롤 다이스(60)는 2롤, 3롤을 모두 사용할 수 있다.At this time, the roll die 60 in the neck rolling process 100 may use both 2 rolls, 3 rolls.
또한, 상기 목부 롤링공정(100)이 완료된 냉간단조품(가)은 자동이송장치로 이송되어 머리부(10)의 버니싱공정(200)을 이루게 된다.In addition, the cold forging (a) is completed by the neck rolling process 100 is transferred to the automatic transfer device to achieve the burnishing process 200 of the head (10).
이때, 상기 냉간단조품(가)의 머리부(10)를 버니싱공정(200)시 도 6에 도시된 바와 같이 냉간단조에서의 동심도 편차를 보정하기 위하여 테이퍼부(20)를 클램핑장치(40)로 고정하고 꼬리부(30)를 스토퍼(50)로 고정한 후 버니싱하게 된다.At this time, when the head portion 10 of the cold forging (a) burnishing process 200, as shown in Figure 6, the taper portion 20 to clamp the concentricity deviation in the cold forging clamping device 40 After fixing the tail portion 30 to the stopper 50 is burnishing.
즉, 상기 버니싱공정(200)에서는 머리부(10)와 목부(12)사이에 나타나는 날카로운 부분을 없애고, 이 과정에서 머리부(10)는 0.2Ra 이하의 표면조도를 유지할 수 있고, 동심도의 교정량은 비조질강을 사용하였을 경우 편측에서 0.1mm까지 성형할 수 있다.That is, in the burnishing process 200, the sharp part appearing between the head 10 and the neck 12 is removed, and in this process, the head 10 can maintain the surface roughness of 0.2 Ra or less, The correction amount can be molded up to 0.1mm from one side when non-coated steel is used.
또한, 상기 머리부 버니싱공정(200)이 완료된 냉간단조품(가)은 꼬리부(30)에 나사를 성형시키는 꼬리부(30) 나사전조공정(300)을 이루어 최종적으로 볼 스터드의 완성품을 제조하게 된다.In addition, the cold forging (a) the head burnishing process (200) is completed is made of a tail thread 30 thread rolling process (300) for forming a screw on the tail portion 30 to finally produce a finished product of the ball stud Done.
이때, 상기 꼬리부(30)의 나사전조공정(300)에서의 생산사이클은 40EA/min이다.At this time, the production cycle in the thread rolling process 300 of the tail portion 30 is 40EA / min.
이와 같은 제조공정을 거쳐서 제조된 볼 스터드의 완성품은 기존의 제조공정을 거쳐서 제조된 볼 스터드보다 굽힘강도의 경우 150% 이상 상승하게 되고, 목부(12)의 경도는 100Hv 이상 상승하게 되며, 피로하중에 대하여서는 200% 이상 향상되었다.The finished product of the ball stud manufactured through such a manufacturing process is increased by 150% or more in the case of bending strength than the ball stud manufactured through the conventional manufacturing process, and the hardness of the neck 12 is increased by 100 Hv or more, and the fatigue load It has been improved by more than 200%.
또한, 볼 스터드의 제조공정의 간소화 및 작업시간을 단축하여 생산성을 향상시킴은 물론 종래 절삭가공에 따른 절삭량 만큼의 소재비를 절감하여 이로 인한 제조비용을 절감시킴과 동시에 제품의 기계적 성질(강도)을 향상시켜 이로 인한 제품의 상품성을 향상시킨 것이다.In addition, it improves productivity by simplifying the manufacturing process of ball studs and shortening the working time, as well as reducing the material cost as much as the cutting amount according to the conventional cutting process, thereby reducing the manufacturing cost and the mechanical properties (strength) of the product. By improving the productability of the product thereby.
따라서, 상기와 같이 제조된 볼 스터드를 볼 죠인트(Ball Joint)에 조립하여 실사용시 요동 및 회전토크가 절삭가공에 의하여 제조된 볼 스터드에 비하여 현저하게 저하된다.Therefore, the ball stud manufactured as described above is assembled to a ball joint (Ball Joint), the swing and rotation torque of the actual use is significantly lower than the ball stud manufactured by the cutting process.
이상과 같이 본 발명은 비조질강이나 열처리된 강재를 냉간단조한 냉간단조품을 절삭가공하지 않고 롤링공정에 의해 제품을 완성하므로서 제조공정을 간소화를 이루도록 함과 동시에 냉간단조품의 절삭가공에 따른 사간적, 경제적손실을 방지하여 생산성을 향상시킴은 물론 절삭가공에 따른 소재의 강도 하락을 방지하여 이로 인한 기계적 성질을 향상시킴으로서 제품의 상품성을 향상시키도록 하는 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention is to complete the product by the rolling process without cutting cold forged products of cold forged steel or heat-treated steel to simplify the manufacturing process and at the same time according to the cutting process of cold forged products It is a very useful invention to improve the productivity of the product by improving the productivity by preventing the loss of the material due to the cutting process as well as to improve the productivity by preventing economic losses.
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