KR20060018945A - Wheel shaft production method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중공형 휠 샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 특히 스티어링 휠의 회전운동을 기어 메카니즘에 중공형 휠 샤프트를 제조함에 있어 적정 길이로 절단된 소재를 어닐링, 쇼트 및 본데 처리하여 연성을 높여주면서 녹 제거후 표면에 피막을 형성하고, 제품의 형상에 따라 소재를 여러번의 프레싱작업을 통해 복수개소에 단차부를 형성하는 냉간단조공정을 수행하며, 세레이션 공정과 연마 및 전조공정을 수행하여 소재의 양측 끝단에 세레이션 가공하면서 기어부를 성형하고, 중간부분에는 베어링삽착부를 형성하도록 하므로서, 설비투자비용을 줄여주고, 제품의 생산성을 향상시킴은 물론 원가 절감의 효과를 기대할 수 있도록 한 중공형 휠 샤프트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow wheel shaft manufacturing method, and in particular, in the manufacture of the hollow wheel shaft to the gear mechanism of the rotational movement of the steering wheel, annealing, short and bond the material cut to the appropriate length to increase the ductility rust After removal, the film is formed on the surface, and the cold forging process is performed by pressing the material several times according to the shape of the product to form a stepped part in a plurality of places, and the serration process, the polishing and the rolling process are performed on both sides of the material. By manufacturing the gear part while serration processing at the end, and forming the bearing insert part at the middle part, manufacturing a hollow wheel shaft that can reduce equipment investment cost, improve product productivity and expect cost reduction effect. It is about a method.
중공형 휠 샤프트, 프레스, 냉간단조, Hollow wheel shaft, press, cold forging,
Description
도 1 은 본 발명의 중공형 휠 샤프트를 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a hollow wheel shaft of the present invention.
도 2 의 (a)~(e)는 본 발명의 제조과정을 보인 도면.Figure 2 (a) ~ (e) is a view showing the manufacturing process of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1: 중간부, 2a,2b: 제 1 이중 단차부,1: middle part, 2a, 2b: first double stepped part,
3: 제 2 단차부, 4: 제 3 단차부,3: second step, 4: third step,
5: 삽착부, 6: 제 1 세레이션,5: insert, 6: first serration,
7: 기어부, 8: 제 2 세레이션,7: gear part, 8: second serration,
9: 베어링 삽착부,9: bearing insert,
본 발명은 중공형 휠 샤프트 제조방법에 관한 것으로서, 특히 설비투자비용을 줄여주고, 제품의 생산성을 향상시킴은 물론 원가 절감의 효과를 기대할 수 있도록 한 중공형 휠 샤프트 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hollow wheel shaft manufacturing method, and more particularly to a method of manufacturing a hollow wheel shaft to reduce the equipment investment cost, improve the productivity of the product as well as to expect the effect of cost reduction.
일반적으로 휠 샤프트는 스티어링 휠의 회전 운동을 스티어링 기어 메카니즘에 전달하는 기능을 하는 것으로서, 자동차의 구성 부품 레이아웃상 스티어링 컬 럼과 기어박스의 중간에 설치되고 있다.In general, the wheel shaft is a function of transmitting the rotational movement of the steering wheel to the steering gear mechanism, and is installed between the steering column and the gearbox in the component layout of the vehicle.
이러한 휠 샤프트는 도 1 에 도시된 바와같이 중공형으로 형성되고 전체적으로 복수개의 단차부가 구비되어 있고, 양끝단 내측 또는 외측에 세레이션이 형성되며, 일측 끝단부 외주면에는 기어부가 성형된 구조이다.Such a wheel shaft is formed in a hollow shape as shown in FIG. 1 and is provided with a plurality of step portions as a whole, and serrations are formed at both ends inside or outside, and a gear part is formed at one end portion outer circumferential surface thereof.
종래에는 중공형 휠 샤프트를 스웨이징(Swaging)공법으로 제작하고 있다.Conventionally, a hollow wheel shaft is manufactured by a swaging method.
스웨이징 머신은 압축이나 충격에 의해 각종 금속을 금형의 형상에 맞추어 소성 변형시키는 성형 가공 기계로서 컷팅가공에 비해 재료 손실이 적어 재료의 강도가 늘어남으로서 텅스텐 전의 제조 등에 널리 이용되고 있다.Swaging machine is a molding machine that plastically deforms various metals according to the shape of a mold by compression or impact, and has less material loss than cutting, so that the strength of the material increases, and thus it is widely used for manufacturing tungsten.
이와같이 스웨이징 머신을 이용한 스웨이징 공법은 주축과 함께 금형을 회전시켜 소재에 타격을 가하여 단조하는 것으로서, 소재가 유입되면서 길이방향으로 축간 변형각이 적을 경우 주로 적용하는 것이고, 스웨이징 공법 중 램 엔드 포밍(Ram end forming)공법은 성형 다이를 가공물 안 또는 밖에 직선적으로 압입하는 가공으로서 다이 또는 소재가 회전하지 않으므로 비대칭적이거나 복잡한 단면재의 가공도 가능하고, 관재의 가공에서는 내외부를 동시에 가공하는 것도 가능한 장점을 갖고 있다.In this way, the swaging method using the swaging machine is to forge by rotating the mold together with the main shaft and hitting the material, and it is mainly applied when the deformation angle between shafts is small in the longitudinal direction as the material flows in. The ram end of the swaging method Ram end forming is a process that presses the forming die linearly into or out of the workpiece. As the die or material does not rotate, it is possible to process asymmetrical or complicated cross-sections, and also to process inside and outside simultaneously in the processing of pipes. It has merit.
그러나, 종래의 스웨이징 공법은 가공 속도가 매분 2~4m 정도로 매우 늦기 때문에 제품의 생산성을 높여주지 못하게되는 문제점이 있었다.However, the conventional swaging method has a problem that can not increase the productivity of the product because the processing speed is very slow, about 2 ~ 4m per minute.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스티어링 휠의 회전운동을 기어 메카니즘에 중공형 휠 샤프트를 제조함에 있어 적정 길이로 절단된 소재를 어 닐링, 쇼트 및 본데 처리하여 연성을 높여주면서 녹 제거후 표면에 피막을 형성하고, 제품의 형상에 따라 소재를 여러번의 프레싱작업을 통해 복수개소에 단차부를 형성하는 냉간단조공정을 수행하며, 세레이션 공정과 연마 및 전조공정을 수행하여 소재의 양측 끝단에 세레이션 가공하면서 기어부를 성형하고, 중간부분에는 베어링삽착부를 형성하도록 하므로서, 설비투자비용을 줄여주고, 제품의 생산성을 향상시킴은 물론 원가 절감의 효과와 작업시 소음을 현저히 줄여줄 수 있는 효과를 기대할 수 있도록 한 중공형 휠 샤프트 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.Therefore, the present invention for solving the above problems in the manufacture of the hollow wheel shaft to the gear mechanism of the rotational movement of the steering wheel annealing, short and bond the material cut to the appropriate length after rust removal while increasing the ductility A film is formed on the surface, and the cold forging process is performed by pressing the material several times according to the shape of the product to form stepped portions in a plurality of places, and the serration process, the polishing and the rolling process are performed on both ends of the material. By forming the gear part during the serration process and forming the bearing insert part in the middle part, it reduces the capital investment cost, improves the productivity of the product, reduces the cost and significantly reduces the noise in the work. It is an object of the present invention to provide a hollow wheel shaft manufacturing method that can be expected.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,
스티어링 휠의 회전운동을 스티어링 기어 메카니즘에 전달하는 중공형 휠샤프트의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the hollow wheel shaft for transmitting the rotational movement of the steering wheel to the steering gear mechanism,
직선기를 거쳐 인입되는 봉형상의 소재를 필요한 길이로 절단하는 절단공정과;A cutting step of cutting the rod-shaped material introduced through the straightener into the required length;
절단된 소재를 어닐링(annealing), 쇼트 및 본데 처리하여 소재의 연성이 향상되고, 소재의 녹이 제거되면서 표면에 피막이 형성되도록 하는 전처리공정과;An annealing, shot and bond treatment of the cut material to improve the ductility of the material and to form a film on the surface while removing the rust of the material;
유압프레스를 이용하여 소재의 중간부분 일측에 제 1 이중 단차부를 형성한 후 그 일측으로 점점 직경이 감소하도록 제 2 단차부와 제 3 단차부를 성형하는 냉간단조공정과;A cold forging step of forming a second stepped portion and a third stepped portion to form a first double stepped portion on one side of the middle portion of the raw material by using a hydraulic press and gradually decreasing the diameter on one side thereof;
상기 중간부의 타측부 내부에 제 1 세레이션을 가공하여 삽착부를 형성하고, 제 2 단차부와 제 3 단차부의 사이에 제 2 세레이션을 가공하는 세레이션 공정과; A serration process of processing a first serration inside the other side of the intermediate portion to form an insertion portion, and processing a second serration between the second step portion and the third step portion;
소재의 이중단차부를 연마하여 베어링삽착부를 형성하고, 제 3 단차부의 외측 외주면상에 전조작업으로 기어부를 형성하는 연마 및 전조공정; 으로 이루어진 것을 특징으로 한다.A polishing and rolling step of grinding the double stepped portion of the raw material to form a bearing inserting portion, and forming the gear portion by rolling on the outer circumferential surface of the third stepped portion; Characterized in that consisting of.
그리고, 상기 냉간단조공정은 소재의 내부에 핀을 삽입하지 않은 상태에서 유압프레스로 가압하여 제 1 이중단차부를 형성하는 것을 특징으로 한다.And, the cold forging process is characterized in that to form a first double-stepped portion by pressing with a hydraulic press in the state that the pin is not inserted into the material.
또한 상기 냉간단조 공정은 제 2 단차부 가공시 단차부의 경사도가 커지게 가공하는 전 프레스공정을 실시한 후 단차부의 경사도가 작아지도록 하는 후 프레스공정을 실시하여 제 2 단차부를 성형하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cold forging process is characterized in that the second step portion is formed by performing a pressing step to reduce the inclination of the step portion after performing a pre-pressing process to increase the inclination of the step portion when processing the second step portion.
상기 연마 및 전조공정에서 베어링 삽착부의 표면연마는 고주파 소압처리하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Surface polishing of the bearing insert in the polishing and rolling process is characterized in that the high-frequency pressure treatment.
이하, 첨부된 도면 도 1 및 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, FIGS. 1 and 2.
도 1 은 중공형 휠 샤프트를 도시한 것으로서, 중간부(1)의 일측(도면상 좌측)에 베어링삽착부(9)가 형성되어 있고, 그 좌측으로 제 1 이중 단차부(2a,2b), 제 2 단차부(3) 및 제 3 단차부(4)가 형성되고, 제 2 단차부(3)와 제 3 단차부(4)의 사이에는 제 2 세레이션(8)이 형성되며, 제 3 단차부(4)의 외측으로는 기어박스에 맞물리기 위한 기어부(7)가 형성되어 있다.1 shows a hollow wheel shaft, in which a
그리고, 중간부(1)의 타측(도면상의 우측)으로는 스티어링 컬럼과 연결되기 위한 삽착부(5)가 형성되며, 이 삽착부(5)의 내주면에는 제 1 세레이션(6)이 형성 된 구조이다.In addition, an
본 발명의 제조방법을 각 공정별로 설명한다.The manufacturing method of this invention is demonstrated for each process.
◆ 절단공정 ◆◆ Cutting Process ◆
절단공정은 직선기를 거쳐 인입되는 봉형상의 소재를 필요한 길이로 절단하는 공정이며, 이 공정에서 절단되는 소재의 길이는 완제품의 체적을 구하여 계산한다.The cutting process is a process of cutting the rod-shaped material introduced through a straightener into the required length, and the length of the material to be cut in this process is calculated by obtaining the volume of the finished product.
◆ 전처리공정 ◆◆ Pretreatment Process ◆
필요 길이로 절단된 소재를 어닐링(annealing), 쇼트 및 본데 처리하는 공정을 말한다.It refers to the process of annealing, shorting and bonding the material cut to the required length.
어닐링(일명 소둔공정)은 소재를 가열온도 800℃ 이상에서 90분 이상 가열한 뒤에 소재를 서서히 공냉시켜 결정립을 미세화시켜 연성을 높여주는 것이고, 쇼트공정은 쇼트블라스팅 또는 산처리 공정을 이용하여 어닐링 과정에서 발생된 소재의 녹을 제거하는 공정이다.Annealing (also known as annealing process) is to heat the material at a heating temperature of 800 ℃ or higher for more than 90 minutes, then gradually cools the material to refine the grains to increase the ductility, and the short process uses an annealing process using shot blasting or an acid treatment process. It is a process to remove the rust of material generated in
그리고, 쇼트공정 이후에는 다시 본데처리하게 되는데, 이 본데처리공정은 소재를 윤활표면처리하여 피막이 형성되도록 하여 소재를 프레싱작업할때 금형의 수명을 연장시키고 제품성형이 쉽게 이루어지도록 하는 것을 말한다.Then, after the short process, the bond process is performed again. This bond process is a process of lubricating the material to form a film to extend the life of the mold when pressing the material and to facilitate the molding of the product.
상기 설명과같은 전처리공정을 통해 소재의 연성을 향상시키면서 어닐링 공정에서 소재에 발생된 녹을 제거하고, 또 소재의 표면에 피막을 형성시키는 것이다.It is to remove the rust generated in the material in the annealing process while improving the ductility of the material through the pretreatment process as described above, and to form a film on the surface of the material.
◆ 냉간단조공정 ◆◆ Cold Forging Process ◆
냉간단조공정은 소재를 여러차례 프레싱하여 제품의 형상을 성형하는 것이다.The cold forging process is to press the material several times to form the shape of the product.
먼저 도 2a 와 같이 준비된 소재를 유압프레스로 가압하여 도 2b 와 같이 중간부(1)의 일측으로 이중 단차부(2a,2b)를 형성한다.First, the material prepared as shown in FIG. 2A is pressed by a hydraulic press to form double stepped
이때, 소재의 내부에는 형상 성형을 위한 별도의 핀을 삽입하지 않은 상태에서 외부에서 가압성형한다.At this time, the inside of the material is press-molded from the outside in the state of not inserting a separate pin for shape molding.
이후 소재의 좌측단에 제 2 단차부(3)를 성형하는데, 먼저 도 2c1과 같이 소재 내부에 핀을 삽입한 상태에서 프레싱하여 제 2 단차부(3a)의 경사각도가 커진 상태로 성형되도록 선 프레싱 가공한 후 도 2c2와같이 제 2 단차부(3b)의 경사각도가 작아지도록 후 프레싱 가공한다.Thereafter, the second
상기 제 2 단차부(3) 가공시 선 프레싱 공정을 거치지 않고 바로 후프레싱 공정을 실시하여도 무방하다.The post-pressing step may be performed immediately without the pre-pressing step in processing the second
제 2 단차부(3) 가공 이후 그 외측에 제 3 단차부(4)를 프레싱 가공(도 2d1 참조)한 후 제 3 단차부(4)의 외부 축경을 도 2d2 와 같이 축소시키는 작업을 수행한다.After the second stepped
상기 축경이 축소된 부분이 기어부(7) 형성위치이다.The portion in which the shaft diameter is reduced is the position at which the gear portion 7 is formed.
상기 설명과 같은 여러번의 프레싱 작업을 통해 소재에 휠 샤프트의 외형을 성형하게된다.Through several pressing operations as described above, the outer shape of the wheel shaft is formed on the material.
◆ 세레이션공정 ◆◆ Serration Process ◆
세레이션가공은 도 2e 에 도시된 바와같이 중간부(1)의 타측(도면상의 우측) 내부로 세레이션가공을 위한 핀을 삽입한 상태에서 소재의 외부를 프레싱하여 내주면상에 제 1 세레이션(6)이 형성된 삽착부(5)를 성형한다.As shown in FIG. 2E, the serration processing is performed by pressing the outside of the material in the state where the pin for serration processing is inserted into the other side (right side in the drawing) of the
또한, 제 2 단차부(3)와 제 3 단차부(4)의 사이 부분에 프레싱 작업에 의해 제 2 세레이션(8)을 가공한다.Moreover, the
◆ 연마 및 전조공정 ◆◆ Polishing & Rolling Process ◆
소재의 이중단차부(2b) 부분을 가압하여 베어링삽착부(9)를 형성하고, 그 베어링 삽착부(9)의 표면을 고주파 소압처리하여 베어링의 삽착이 용이해지도록 한다.The
그리고 최종적으로 제 3 단차부(4)의 외측부에 전조작업을 실시하여 기어부(7)를 성형한다.Finally, a rolling operation is performed on the outer side of the
이상에서 설명한 바와같은 본 발명의 중공형 휠 샤프트 제조방법에 의하면, 중공형 휠 샤프트를 냉간단조 공법에 의하여 생산하므로 제품 생산시간을 현저히 단축할 수 있으며, 소재를 원하는 길이만큼 절단하여 제품을 생산할 수 있으므로 원가를 현저히 줄여줄 수 있고, 제품 생산을 위한 설비를 기존에 사용하던 유압프레스로부터 약간의 변형으로 이룰 수 있게되므로 생산설비를 유연하게 이룰 수 있게된다.According to the hollow wheel shaft manufacturing method of the present invention as described above, since the hollow wheel shaft is produced by the cold forging method, the product production time can be significantly shortened, and the product can be produced by cutting the material to the desired length. Therefore, the cost can be significantly reduced, and the equipment for producing the product can be made with a slight deformation from the hydraulic press, which is used in the past, so that the production equipment can be flexibly achieved.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 스티어링 휠의 회전운동을 기어 메카니 즘에 중공형 휠 샤프트를 제조함에 있어 적정 길이로 절단된 소재를 어닐링, 쇼트 및 본데 처리하여 연성을 높여주면서 녹 제거후 표면에 피막을 형성하고, 제품의 형상에 따라 소재를 여러번의 프레싱작업을 통해 복수개소에 단차부를 형성하는 냉간단조공정을 수행하며, 세레이션 공정과 연마 및 전조공정을 수행하여 소재의 양측 끝단에 세레이션 가공하면서 기어부를 성형하고, 중간부분에는 베어링삽착부를 형성하도록 하므로서, 설비투자비용을 줄여주고, 제품의 생산성을 향상시킴은 물론 원가 절감의 효과와 작업시 소음을 현저히 줄여줄 수 있는 효과를 기대할 수 있도록 한 중공형 휠 샤프트 제조방법을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.As described above, in the present invention, in manufacturing a hollow wheel shaft in a gear mechanism, the rotational movement of the steering wheel is annealed, shorted, and bonded to a material cut to an appropriate length, thereby improving ductility and removing rust on the surface. Performs cold forging process that forms a film, and forms the stepped parts in multiple places by pressing the material several times according to the shape of the product, and performs serration on both ends of the material by performing the serration process and the polishing and rolling process. By forming the gear part during processing, and forming the bearing insert part in the middle part, it can reduce the capital investment cost, improve the productivity of the product, and reduce the cost and significantly reduce the noise in the work. The effect of providing a hollow wheel shaft manufacturing method can be expected.
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KR100590117B1 (en) | 2006-06-19 |
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