KR20030067344A - Method for forming linear frame having curved portion and the frame - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A rigid structured frame having curved line shaped inflection part of cabin of cars including electric rail car and other steel structures, and a method for molding the same are provided. CONSTITUTION: In a process for molding a linear frame having rigid structure by bending both ends of the frame in a curved line shape to form a framework of cars such as electric rail car, the method for molding rigid structured frame in curved line shape is characterized in that one or more embossing parts are formed to a certain depth in a length direction of the frame along a part or total section of inflection part(4) by a press so that abnormal cracking or deformation of the frame itself is prevented when the frame is bent, wherein press operation for molding the embossing parts and press operation for bending the frame are performed simultaneously. In a rigid structured linear frame(2) having a curved line shaped inflection part, the rigid structured frame comprises one or more protruded embossing parts(6) formed in a certain section of the inflection parts of the frame by press molding, wherein the embossing parts(6) are molded so that they are protruded to a certain height in a radius direction of the frame inflection part(4) and formed in a shape selected from circular, rectangular, square and heart shapes.

Description

강성구조의 프레임을 곡선 형태로 성형하는 방법 및 그에 의한 프레임{Method for forming linear frame having curved portion and the frame}Method for forming a frame of rigid structure in a curved form and a frame thereby {Method for forming linear frame having curved portion and the frame}

본 발명은 프레임 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동차를 포함하는 차량의 객실 기타 철재 구조물의 곡선 형태의 변곡 부위를 가지는 강성구조의 프레임 및 그의 성형방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a frame, and more particularly, to a frame having a rigid structure having a curved inflection portion of a cabin or other steel structure of a vehicle including an electric vehicle, and a molding method thereof.

설계 또는 디자인의 고급화를 위하여 전동차 등 차량 객실의 틀을 구성하는 프레임의 구조 또한 다양한 형태의 것이 요구된다. 본 발명은 전동차의 직립 설치되는 사이드 프레임, 특히 소정 위치에 변곡부위를 가지는 선형 프레임의 제조방법을 제시한다.In order to enhance the design or the design of the design, the structure of the frame constituting the frame of a vehicle cabin such as an electric vehicle is also required in various forms. The present invention proposes a method of manufacturing a side frame that is installed upright of an electric vehicle, in particular, a linear frame having an inflection portion at a predetermined position.

도 1은 위의 프레임의 사용예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 전동차 객실(1)의 단면을 형상화시킨 것이다. 양측면이 불룩하게 설계된 객실을 위한 측면에 설치되는 프레임(2, 사이드프레임이라 한다)은 도시된 바와 같이 일부분이 곡선 형태를 취하도록 제작되어야 한다.1 is a cross-sectional view of the electric vehicle cabin 1 for explaining the use of the above frame in more detail. Frames (2, called side frames) installed on the sides for rooms with bulging sides are to be fabricated so that a portion takes a curved shape as shown.

그러나 프레임은 구조물의 강성을 위하여 또는 내장재 및 외부판을 스포트 용접 등으로 접,부착하기 위하여 도 2의 단면도에 나타난 바와 같이 양단이 절곡됨으로써 날개부(22)를 가진다.However, the frame has wings 22 by bending both ends as shown in the cross-sectional view of FIG. 2 for rigidity of the structure or for contacting and attaching the interior and the outer plate by spot welding or the like.

이러한 프레임은 프레스 작업에 의해 성형되는 것이 보통이며, 이 경우 도 3에 도시된 바와 같이 변곡부위(4)에 강판의 균열, 우그러짐 또는 날개부의 빨림 현상을 피할 수 없게 된다. 재질이 스테인레스강 등인 경우 또는 두께가 어느 정도이상인 경우에는 특히 재질의 변형이 심하여서, 프레스에 의해서는 작업이 곤란하였다.Such a frame is usually molded by a press operation, and in this case, cracking, warping or sucking of the steel sheet in the inflection portion 4 is inevitable, as shown in FIG. 3. When the material is stainless steel or the like or when the thickness is more than a certain degree, the deformation of the material is particularly severe, which makes it difficult to work by the press.

특히, 프레임의 날개부(22)에는 스포트 용접을 가하게 되는 것이 보통인데, 곡률이 커서 빨림이 많은 경우 용접부위가 적정한 면적 이하로 되어 용접시 해당 부위가 돋아나게 되는 경우도 발생한다.In particular, a spot welding is usually applied to the wing 22 of the frame. However, when the curvature is large and the suction speed is large, the welding part becomes less than an appropriate area, and the corresponding part may be raised during welding.

당업자는, 프레임의 단면형상(또는 단면계수)과 휨가공시 가해지는 모멘트를 고려하여 보면, 위와 같은 선형(線型, linear type)프레임에 가해지는 스트레스(stress)를 짐작할 수 있을 것이며, 그러한 휨작업을 프레스로 시행한다는 것이 곤란하다는 것을 충분히 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will be able to estimate the stress applied to the linear type frame, considering the cross-sectional shape (or section modulus) of the frame and the moment applied during bending. It can be seen that it is difficult to carry out by press.

위와 같은 프레임의 형상은 예를 들면 열간단조, 포밍(forming) 또는 다이캐스팅 등의 다른 작업에 의해서도 성형할 수는 있겠지만, 이 경우 프레임 성형작업에 소요되는 비용 또는 시간에 있어 불리한 점이 있다는 것 또한 당업자에게 익히 알려진 사실이다.The shape of such a frame may be formed by other operations such as hot forging, forming or die casting, but in this case, there are disadvantages in terms of cost or time required for forming the frame. It is a well known fact.

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 강성을 위해 길이방향으로 절곡되어 있으며, 일정부위가 만곡된 프레임을 일회의 프레스 작업에 의해 순간적으로 성형함에 의해서도 제품의 균열 또는 빨림 등의 변형이 생기지 않는 프레임의 성형방법 및 그에 의한 프레임을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention for the above problems, is bent in the longitudinal direction for stiffness, and does not cause deformation, such as cracking or sucking of the product even by instantaneously molding a frame having a certain portion curved by a single press operation A molding method of a frame and a frame thereby.

도 1은 본 발명이 적용되는 프레임의 사용예를 도시하는 전동차의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an electric vehicle showing an example of use of a frame to which the present invention is applied.

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 프레임의 단면형상을 확대하여 도시한다.FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional shape of the frame taken along the line A-A of FIG.

도 3은 종래의 방식에 의해 성형된 프레임의 형상을 도시하는 사시도이다.3 is a perspective view showing the shape of a frame molded by a conventional method.

도 4는 본 발명에 의하여 성형된 프레임의 일부 사시도이다.4 is a partial perspective view of a frame molded according to the present invention.

도 5는 도 4의 B-B선을 따라 취한 단면형상을 도시한다.FIG. 5 shows a cross-sectional shape taken along line B-B of FIG. 4.

도 6은 도 4의 C-C방향을 따라 취한 단면형상을 도시한다.FIG. 6 shows a cross-sectional shape taken along the C-C direction of FIG. 4.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프레임의 사시도이다.7 is a perspective view of a frame according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

2 ; 프레임 4 ; 변곡부위2 ; Frame 4; Inflection

6 ; 엠보싱 부위 1 ; 전동차 객실6; Embossing site 1; Electric car cabin

위와 같은 목적은, 전동차 등 차량의 골격을 형성하기 위한 것으로서, 양단 절곡에 의해 강성 구조를 가지는 선형 프레임을 곡선형태로 성형하는 공정에 있어서;The above object is to form a skeleton of a vehicle, such as an electric vehicle, in the step of forming a linear frame having a rigid structure by bending at both ends in a curved form;

프레스에 의해 변곡부위의 일부 또는 전구간에 걸쳐 상기 프레임의 길이방향을 따라 일정한 깊이로 엠보싱 부위를 형성함으로써, 상기 프레임의 만곡 성형시 자체의 비정상적인 균열 또는 변형을 방지하는 것을 특징으로 하는 강성구조의 프레임을 곡선 형태로 성형하는 방법 및 이러한 방법에 의해 성형되는 프레임에 의해 달성된다.By forming an embossed portion at a constant depth along the longitudinal direction of the frame over a portion or the whole part of the inflection portion by pressing, the frame of the rigid structure characterized in that it prevents abnormal cracking or deformation of itself during the bending molding of the frame Is achieved by a method of shaping into a curved form and a frame molded by this method.

이하, 본 발명의 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명에 의하여 성형된 프레임의 일부 사시도이며, 도 5는 도 4의 B-B선을 따라 취한 단면형상이며, 도 6은 도 4의 C-C방향을 따라 취한 단면형상이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. 4 is a partial perspective view of a frame molded according to the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional shape taken along the line B-B of FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional shape taken along the C-C direction of FIG.

프레임(2)은 기본적으로 선형 형태를 가지며 양단은 길이방향을 따라 각각 2단으로 절곡되어 있다. 이는 골조의 강성을 유지하기 위한 기본적 형상이며, 프레임의 양면에 전동차 등 구조체의 내장재 및 외장 강판을 용접 등에 의해 용이하게 부착시키기 위한 형상이다.The frame 2 basically has a linear shape and both ends are bent in two stages along the longitudinal direction. This is a basic shape for maintaining the rigidity of the frame, and is a shape for easily attaching the interior material and the exterior steel sheet of the structure such as the electric car on both sides of the frame by welding or the like.

본 발명은 일정구간 변곡부위를 가지는 프레임의 프레스 성형방법에 있다. 즉, 본 발명에 따른 프레임의 만곡 부위에는 도시된 바와 같이 소정 길이로 장방형의 엠보싱 부위(6)가 형성되어 있다. 이러한 형상은 양단이 절곡된 상태의 프레임을 일회의 프레스 작업으로 휨가공 및 엠보싱 가공을 동시에 실시함으로써 만들어진다. 또한 이러한 형상은 금형의 상형과 하형을 프레임의 양면에 각각 부합되도록 설계하면 될 것이다.The present invention relates to a press forming method of a frame having a predetermined section inflection portion. That is, a rectangular embossed portion 6 is formed in a curved portion of the frame according to the present invention with a predetermined length as shown. This shape is made by simultaneously performing bending and embossing on a frame having both ends bent in one press operation. In addition, such a shape may be designed so that the upper and lower molds of the mold correspond to both sides of the frame.

엠보싱 부위(6)의 높이(6a, 또는 깊이)는 자재의 두께(t)에 따라 설정될 수 있다. 예를 들면, 위의 높이는 자재 두께(thickness)의 1.5배 내지 5배 정도가 될 수 있으며, 그 이상이 되는 경우 엠보싱 부위의 터짐이 발생될 수 있다. 엠보싱 부위의 높이(6a)는 또한 곡률에 따라 설정될 수도 있다.The height 6a, or depth, of the embossed portion 6 can be set according to the thickness t of the material. For example, the above height may be about 1.5 to 5 times the thickness of the material (thickness), if more than that may cause the embossed portion to burst. The height 6a of the embossed portion may also be set according to the curvature.

엠보싱된 부위의 폭(6b) 또한 프레임의 폭(2b)에 따라 틀려질 수 있으나, 프레임 상면(21)에 대하여 1/3 내지 2/3 정도이면 무난하다. 엠보싱 부위의 중심은 프레임의 최대 변곡지점과 일치시키거나 최소한 그에 접근하게 맞추는 바람직할 것이다. 엠보싱 부위의 길이(6c)는 프레임의 변곡부위(4)의 호길이 이하로 설정되며 최소한 변곡부위의 호에 대하여 1/2 이상은 되어야 바람직하다.The width 6b of the embossed portion may also vary depending on the width 2b of the frame, but may be in the range of 1/3 to 2/3 of the upper surface 21 of the frame. The center of the embossed portion would be desirable to match or at least approach the maximum inflection point of the frame. The length 6c of the embossed portion is set to be equal to or less than the arc length of the inflection portion 4 of the frame and preferably at least 1/2 of the arc of the inflection portion.

엠보싱 부위는 프레임의 곡률, 자재의 두께 또는 종류 등의 각종 변수에 종속하여 그 깊이 또는 폭을 포함하는 형상이 변경될 수 있을 것이다.The embossed portion may vary in shape, including its depth or width, depending on various variables such as the curvature of the frame, the thickness or type of material, and the like.

엠보싱을 형성함으로써 프레스에 의한 휨가공시 변곡부위에 발생되는 응력집중 현상을 방지(또는 응력을 분산)할 수 있게 되어 프레임은 설계상 요구하는 바와 같은 곡선 형태로 성형될 수 있다.By forming the embossing, it is possible to prevent (or disperse stress) the stress concentration phenomenon generated in the bending portion during bending by the press so that the frame can be molded into a curved shape as required by the design.

압축시 프레임 상면 및 제1 절곡측면 상단부에 집중적으로 가해지는 압축력은 엠보싱 부위로 분산되게 되어 해당 부위에 우그러짐이 없게 되는 것이다. 엠보싱 부위는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 급격한 변곡점이 생기지 않도록 모든부분이 곡선 형태로 유연하게 설정되어 있다.When compressing, the compressive force applied to the upper surface of the frame and the upper end of the first bent side is dispersed to the embossed portion so that there is no distortion in the portion. As shown in FIGS. 5 and 6, the embossed portion is flexibly set in a curved form so that all parts do not have a sharp inflection point.

엠보싱부위의 길이를 적정치 이상 설정하게 되면 오히려 프레임의 직선 부위에 요구하지 않는 변형이 생길 수 있으므로 주의를 해야할 것이다. 엠보싱 부위는 프레임의 변곡부위의 곡률반경(R)에 대하여 반경방향으로 돌출하는 방향으로 성형된다. 엠보싱의 돌출방향은 설계의 요구상 또는 작업상황에 의해 반대방향으로 설정될 수 있다.If the length of the embossed portion is set more than an appropriate value, rather than the straight line portion of the frame may cause deformation, so care should be taken. The embossed portion is shaped in a direction projecting radially with respect to the radius of curvature R of the inflection portion of the frame. The projecting direction of the embossing can be set in the opposite direction depending on the requirements of the design or the working situation.

위와 같은 최선의 실시형태를 갖추기 위해 본 발명자는 많은 시행착오를 겪었는데, 대표적인 것은 프레임 상면의 변곡부위에 수 개의 구멍을 일렬로 타공하기도 하였으며, 같은 위치에 기다란 슬릿을 타공하기도 하였으며, 이 양자를 조합하기도 하였다. 그러나 원하는 형상을 얻을 수 없을 뿐더러 강성에 있어 취약해지는 문제가 발생하였다.In order to have the best embodiment as described above, the present inventor has undergone many trial and error, and representatively, several holes are drilled in a row at the inflection part of the upper surface of the frame, and long slits are drilled at the same position. It was also combined. However, not only the desired shape could be obtained but also the problem of becoming vulnerable in rigidity occurred.

한편, 위와 같은 구조의 프레임은 단지 위에서 예시한 전동차 등의 차량뿐만이 아닌 다양한 산업분야에 적용할 수 있을 것이다. 즉, 건물을 포함하는 각종의 구조물을 구성하는 프레임의 성형에도 적용할 수 있을 것이다.On the other hand, the frame of the above structure can be applied to various industrial fields as well as vehicles such as the electric vehicle illustrated above. That is, the present invention may also be applied to the molding of a frame constituting various structures including a building.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 엠보싱 부위가 도 4 내지 도 6에 도시된 장방형이 아닌 기타 다른 형상을 가질 수 있다. 형상뿐 아니라 설치개수 또한 충분히 변경될 수 있다. 도 7에 의하면, 원형홈과 같은 엠보싱 부위(6)가 홈이 변곡부위를 따라 다수 마련되는 예가 도시된다. 때에 따라서, 엠보싱 형상은 하트형, 사각형 등의 다양한 형상으로도 할 수 있다. 또는 원형과 장방형의 엠보싱 부위가 조합된 형태도 고려될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the embossed portion may have other shapes than the rectangles shown in FIGS. 4 to 6. Not only the shape but also the number of installations can be sufficiently changed. According to FIG. 7, an embossed portion 6 such as a circular groove is illustrated in which a plurality of grooves are provided along the inflection portion. In some cases, the embossed shape can be made into various shapes such as a heart shape and a rectangle. Or a combination of round and rectangular embossed sites may also be considered.

위와 같은 방법에 의해 길이방향으로 절곡됨으로써 강성 구조를 가지는 프레임을 프레스 작업에 의해 요구하는 곡률의 곡선형태로 성형할 수 있게 된다. 프레스에 의해 일회적으로 성형함으로써 가공시간 및 비용이 최소화되며, 설명된 구조는 프레임 자체의 강성 향상에 기여하여 더욱 바람직하게 된다. 이에 의해, 프레임이 사용되는 구조물의 다채로운 설계가 비용의 증가 없이 가능하게 될 것이다.By bending in the longitudinal direction by the above method it is possible to form a frame having a rigid structure in a curved form of the curvature required by the press work. By molding once by a press, processing time and cost are minimized, and the described structure contributes to improving the rigidity of the frame itself, which is more desirable. By this, various designs of the structure in which the frame is used will be possible without increasing the cost.

Claims (4)

전동차 등 차량의 골격을 형성하기 위한 것으로서, 양단 절곡에 의해 강성 구조를 가지는 선형 프레임을 곡선형태로 성형하는 공정에 있어서;A frame for forming a skeleton of a vehicle such as an electric vehicle, the step of forming a linear frame having a rigid structure by bending at both ends in a curved form; 프레스에 의해 변곡부위의 일부 또는 전구간에 걸쳐 상기 프레임의 길이방향을 따라 일정한 깊이로 1개 또는 그 이상의 엠보싱 부위를 형성함으로써 상기 프레임의 만곡 성형시 자체의 비정상적인 균열 또는 변형을 방지하는 것을 특징으로 하는 강성구조의 프레임을 곡선 형태로 성형하는 방법.Forming one or more embossed portions at a constant depth along the longitudinal direction of the frame over a portion or the whole of the inflection portion by the press to prevent abnormal cracking or deformation of the frame itself during the bending molding of the frame A method of forming a rigid frame into a curved shape. 제 1항에 있어서, 상기 엠보싱 부위를 성형하기 위한 프레스 작업은 상기 프레임을 만곡시키기 위한 프레스 작업과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 강성구조의 프레임을 곡선 형태로 성형하는 방법.The method of claim 1, wherein the press work for forming the embossed portion is performed simultaneously with the press work for bending the frame. 곡선 형태의 변곡 부위를 가지는 강성 구조의 선형 프레임(2)에 있어서, 상기 프레임의 변곡 부위의 일부 구간에 프레스 성형에 의해 형성된 1개 또는 그 이상의 돌출된 엠보싱 부위(6)를 가지는 것을 특징으로 하는 강성구조의 프레임.In a linear frame 2 of rigid structure having a curved portion of the inflexion, characterized in that it has one or more protruding embossed portions 6 formed by press molding in some sections of the inflection portion of the frame. Rigid frame. 제 3항에 있어서, 상기 엠보싱 부위(6)는 상기 프레임 변곡부의 반경방향으로 일정 높이로 돌출되도록 성형되는 것으로서, 원형, 장방형, 사각형 또는 하트형 중 하나의 형상인 것을 특징으로 하는 강성구조의 프레임.4. The rigid frame according to claim 3, wherein the embossed portion (6) is shaped to protrude to a predetermined height in the radial direction of the frame inflection portion, and has a shape of one of a circle, a rectangle, a rectangle or a heart shape. .
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