KR20050037067A

KR20050037067A - 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치

Info

Publication number: KR20050037067A
Application number: KR1020030072474A
Authority: KR
Inventors: 이명규; 정하식; 김병화; 박효준; 박상철
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-04-21

Abstract

본 발명은 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치에 관한 것이며, 그 목적은 자유단조 제작시 발생하는 잉여소재로 인한 소재의 손실을 방지하고 실린더 내부의 가스절단작업을 생략하여 생산원가를 절감함과 동시에, 작업환경 개선 및 품질향상을 도모할 수 있는 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 가열된 소재를 형단조 다이 내부에 삽입하여 실린더커버의 외부형상을 단조하는 1차 단조단계와, 상기 1차 단조단계에서 단조된 소재를 반전하여 하부 표면 중심부를 펀치로 천공하기 위해 중심부를 마킹하는 펀치 성형준비단계와, 상기 성형준비단계에서 마킹된 위치에 1차펀치를 압입하는 실린더 홀 성형하는 홀 단조단계와, 상기 홀 단조단계에서 압입된 1차펀치를 제거하기 위해 소재를 다시 반전하여 표면 중심부에 2차펀치를 셋팅한 후 프레스로 압입하여 1차펀치를 제거하는 1차펀치 제거단계와, 상기 1차펀치가 제거된 소재의 인곳 표면을 압하하여 내부 천공 및 펀치작업에 의해 변형된 소재의 형상을 보정하는 마무리 단계로 이루어진 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치{The Semi-Die Forging Cover of Two-Stroke Engine}

본 발명은 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박엔진용 및 내연발전용 대형엔진에 들어가는 실린더커버를 제작하기 위해 외부 형상은 성형용 금형을 이용하여 소재를 성형한 후 내부 형상은 천공용 펀치를 이용하여 내부를 천공하여 실린더커버를 성형하는 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 단조는 가공물에 압력을 가할 때 가압력의 방향과 직각인 방향으로의 금속유동에 구속을 주지않는 단조를 자유단조와, 압축에 의한 금속의 유동이 형(型; die) 내에서만 행해지여 지며, 여분의 금속은 형의 접합면 사이에 flash로 유출되고, 절삭가공 또는 자유단조 후 절삭가공에 의한 제품에 비하여 조직이 미세하고 강도가 큰 형단조로 이루어지는데 상기 형단조에 의해 생산되는 대표적인 제품으로는 크랭크샤프트, 커넥팅 로드, 차축 등이 있다.

종래에는 대형엔진용 실런더커버를 제작하기 위해서는 도 1 에 도시된 바와 같이 자유단조방법으로 인곳(60)을 가열로에서 가열한 후 프레스를 이용하여 열간 자유단조에 의해 실린더카바 외부 형상을 성형하고 길이절단을 하며, 각각의 내부실린더 홀은 길이절단부(61)에 가스절단작업으로 근사적인 크기로 절단 한 후 기계가공처리를 하고 있다. 따라서 이러한 종래의 근사적인 자유단조작업과 2회에 걸친 화염절단방법으로 인하여 소재 손실, 품질저하 및 추후기계가공 작업에 많은 작업시간이 소요되며 이로 인해 제작비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출되는 것으로, 자유단조 제작시 발생하는 잉여소재로 인한 소재의 손실을 방지하고 실린더 내부의 가스절단작업을 생략하여 생산원가를 절감함과 동시에, 작업환경 개선 및 품질향상을 도모할 수 있는 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법 및 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가열된 환봉소재를 형단조 다이 내부에 삽입하여 실린더커버의 외부형상을 단조하는 1차 단조단계와, 상기 1차 단조단계에서 단조된 환봉소재를 반전하여 하부 표면 중심부를 펀치로 천공하기 위해 중심부를 마킹하는 펀치 성형준비단계와, 상기 성형준비단계에서 마킹된 위치에 1차펀치를 압입하는 실린더 홀 성형하는 홀 단조단계와, 상기 홀 단조단계에서 압입된 1차펀치를 제거하기 위해 소재를 다시 반전하여 표면 중심부에 2차펀치를 셋팅한 후 프레스로 압입하여 1차펀치를 제거하는 1차펀치 제거단계와, 상기 1차펀치가 제거된 소재의 인곳 표면을 압하하여 내부 천공 및 펀치작업에 의해 변형된 소재의 형상을 보정하는 마무리 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부도면과 연계하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명의 실린더커버 형단조 제작방법을 나타낸 개략도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 형단조다이 개략도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 소재 표면 중심부를 마킹하기 위한 지그장치의 개략도이고, 도 5 는 본 발명에 의한 실린더 내부에 사용되는 1차펀치의 개략도이며, 도 6 은 본 발명에 의한 2차펀치의 개략도로서,

가열된 소재(10)를 실린더커버 형상으로 단조하기 위하여 프레스기에 의해 소재가 내부에 삽입되는 실린더커버 형상으로 형성되며 상하면에 삽입홈이 형성되어 있는 형단조다이(20)와, 상기 형단조다이(20)에 삽입되어 셋팅된 소재(10) 표면의 중심부를 마킹해 주는 지그장치(50)와, 상기 지그장치(50)에 의해 마킹된 소재(10)의 표면부에 셋팅되어 실린더 홀을 천공할 수 있도록 압입되는 1차펀치(30)와, 상기 소재의 내부에 압입되어 있는 1차펀치(30)를 제거하기 위하여 1차펀치(30)가 압입된 방향의 반대방향의 중심부에 셋팅되어 압입되는 2차펀치(40)로 구성된다.

상기 지그장치(50)는 내부에 중심부를 마킹할 수 있도록 내부중심에 센터홀(54)이 형성되어 있는 몸체부(51)와, 상기 몸체부(51) 하부의 동심원상에 수직방향으로 부착되어 형단조다이의 삽입홈(21)에 위치하는 환봉(53)과, 몸체부(51)에 돌출 형성되어 이동시 핸들링 되도록 하는 프레임(52)으로 구성된다.

이와 같은 지그장치(50)는 프레스의 매니플레이터로 프레임(52)을 잡아 핸들링하여 형단조다이(20)의 삽입홈(21)에 환봉을 삽입하여 정확히 센터링 되도록 하고, 마킹시에는 센터홀(54)에 마킹디스크가 얹혀져 소재(10)를 마킹한다.

이하 본 발명의 제작공정을 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실린더커버의 외부 형상을 단조할 수 있도록 가열로에서 가열된 소재(10)를 형단조다이(20) 내부에 삽입하여 셋팅하는 제1셋팅단계와,

상기 셋팅된 소재(10)의 중앙부를 제1펀치(30)로 천공할 수 있도록 소재(10)의 중앙부에 지그장치(50)로 천공위치를 마킹하는 제1마킹단계와,

상기 제1마킹단계에서 중앙부가 마킹된 소재(10)에 1차펀치(30)를 프레스를 통해 압하하여 실린더커버의 외부형상을 단조하는 제1단조단계와,

상기 제1단조단계에 프레스된 소재(10)의 반대편 표면 중앙부를 2차펀치(40)로 천공하기 위하여 지그장치(50)를 이용해 셋팅할 위치를 마킹하는 제2마킹단계와,

상기 소재 반대편의 제2마킹된 위치에 2차펀치(40)를 셋팅하는 제2세팅단계와

상기 셋팅된 2차펀치(40)를 프레스를 이용하여 압하해주어 1차펀치(30)를 소재의 내부에서 추출하는 1차펀치 제거단계와,

상기 모든 단계를 거쳐 작업이 끝난 소재(10)의 표면을 압하하여 내부 천공 및 펀치작업에 의해 변형된 소재 형상을 보정하는 마무리단계로 이루어진다.

상기 제1마킹단계에서 프레스의 매니플레이터로 지그장치(50)의 프레임(52)을 잡아 핸들링하여 형단조다이(20)의 삽입홈(21)에 삽입됨으로써 자동으로 센터링이 이루어지고 센터홀(53)에 마킹디스크(도시 없음)를 얹어 마킹을 한다.

상기와 같이 본 발명은 소재(10)를 가열한 후 형단조다이(20) 내부에서 프레스로 열간 형단조 작업을 하여 실린더커버 외부 형상을 단조하고, 다시 소재(10)를 반전시켜 중앙부에 실린더 홀 성형용 1차펀치(30)를 셋팅한 후 프레스하여 실린더 홀을 성형시키고 소재에 삽입된 1차펀치(30)를 제거하기 위해 2차펀치(40)를 반전된 소재 표면에 위치시켜 압하함으로써 1차펀치(30)를 소재(10) 내부로부터 제거해 원하는 실린터커버의 전체적인 형상을 성형하도록 하는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 종래의 근사적인 형상 및 체적만을 고려하여 설계한 실린더커버 자유단조 제조방법에서 형단조 제작방법을 도입하여 성형체의 최종제품에 대한 완성도 및 뛰어난 품질의 제품을 얻을 수 있고, 또한 형단조 작업시 형단조 다이의 최적설계로 인하여 성형체가 높은 완성도를 가지게 되어 기존의 방법에 의한 가스절단작업 및 기계 가공작업량을 감소시켰으며, 시간과 소재의 손실로 인한 비용의 증가를 방지하고 가스절단 작업에 의한 유독가스의 발생을 줄임으로써 작업환경을 개선시켜주는 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 종래의 실린더커버 제작공정을 나타낸 개략도,

도 2 는 본 발명의 실린더커버 형단조 제작방법을 나타낸 개략도,

도 3 은 본 발명에 따른 형단조다이 개략도,

도 4 는 본 발명에 따른 소재 표면 중심부를 마킹하기 위한 지그장치의 개략도,

도 5 는 본 발명에 의한 실린더 내부에 사용되는 1차펀치의 개략도,

도 6 은 본 발명에 의한 2차펀치의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(10) : 소재 (20) : 형단조다이

(21) : 삽입홈 (30) : 1차펀치

(40) : 2차펀치 (50) : 지그장치

(51) : 몸체부 (52) : 프레임

(53) : 환봉 (54) : 센터홀

(60) : 인곳 (61) : 길이절단부

Claims

가열된 소재(10)를 형단조다이(20) 내부에 삽입하여 실린더커버의 외부형상을 단조하는 1차 단조단계와,

상기 1차 단조단계에서 단조된 소재(10)의 하부면 중심을 펀치로 천공하기 위해 중심부에 마킹을 하는 펀치 성형준비단계와

상기 성형준비단계에서 마킹된 위치에 1차펀치(30)를 위치시킨 후 압입하여 실린더 홀을 성형하는 홀 단조단계와,

상기 홀 단조단계에서 압입된 1차펀치(30)를 제거하기 위해 소재(10)를 다시 반전하여 반전된 표면 중심부에 2차펀치(40)를 셋팅한 후 프레스로 압입하여 1차펀치(30)를 제거하는 1차펀치 제거단계와,

상기 1차펀치(30)가 제거된 소재(10)의 표면을 압하하여 내부 천공 및 펀치작업에 의해 변형된 소재(10)의 형상을 보정하는 마무리단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 대형엔진 실린더커버의 형단조 공법.
가열된 소재(10)를 실린더커버 형상으로 단조 할 수 있도록 형성되고 상하부면에 둘레를 따라 삽입홈(21)이 형성되어 있는 형단조다이(20)와,

상기 형단조다이(20)에 셋팅되는 소재(10)의 표면에 펀치로 천공할 수 있도록 중심부를 마킹해주는 지그장치(50)와,

상기 마킹된 소재(10) 표면부에 셋팅되어 실린더 홀을 천공하기 위해 압입되는 1차펀치(30)와,

상기 소재(10)의 내부에 압입된 1차펀치(30) 반대편 중심부로 압입되어 1차펀치(30)를 밀어내는 2차펀치(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 대형엔진 실린더커버의 형단조 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 지그장치(50)는 내부에 중심부를 마킹할 수 있도록 내부중심에 센터홀(54)이 형성되어 있는 몸체부(51)와, 상기 몸체부(51) 하부의 동심원상에 수직방향으로 부착되어 형단조다이의 삽입홈(21)에 위치하는 환봉(53)과, 몸체부(51)에 돌출 형성되어 이동시 핸들링 되도록 하는 프레임(52)으로 구성된 것을 특징으로 하는 대형엔진 실린더커버의 형단조 장치.