KR20070092943A - 스터드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스터드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 원가절감 및 생산성 향상, 그리고 스터드 성형면을 깔끔하게 처리할 수 있도록 한 스터드 및 그 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

즉, 판재로 이루어진 소재(2)를 디프 드로잉 공정, 칼라 드로잉 공정을 선택적으로 행하여 스터드(1) 제조를 위한 프리폼(3)을 사전 성형한 후, 상기 프리폼(3)의 몸체(6)와 너트(7)를 일체로 고정하면서 요홈(5)을 성형함에 있어서, 상기 프리폼(3)의 몸체(6) 내부에 너트(7)를 내입시킨 후 하부 다이(8)와 폐색금형(4)을 구성하는 사이드블록(10) 상간에 몸체(6)를 투입하는 공정과, 상기 사이드블록(10)이 펀치(11) 하강 시 중심방향으로 진입하면서 몸체(6)가 압압되며 사이드블록(10) 하단의 원호형 돌출부(10c)에 의해 몸체(6) 하부에 요홈(5)을 성형하는 과정과, 상기 펀치(11)와 함께 동시 하강하는 펀치(11a)에 의해 몸체(6)가 다이(8) 방향으로 압압되는 과정에 의해 몸체(6) 내부에 너트(7)가 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 스터드 제조방법 및 그러한 제조방법에 의해 제조된 스터드를 제공한다.

이와 같은 본 발명은 스터드(1)를 성형 시 요홈(5) 성형을 몸체(6)와 너트(7)를 일체로 성형하는 공정에서 동시에 성형할 수 있어 원가절감과 함께 생산성을 극대화 할 수 있으며, 성형면을 깔끔하게 처리할 수 있는 이점이 있다.

스터드 및 그 제조방법, 스터드, 폐색금형, 요홈, 다이, 펀치, 코킹펀치

Description

스터드 및 그 제조방법{The stud and making mathod thereof}

본 발명은 스터드 및 그 제조방법(일명; 프리폼 정형 폐색 금형 공정)에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 원가절감 및 생산성 향상, 그리고 스터드 성형면을 깔끔하게 처리할 수 있도록 한 스터드 및 그 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

종래 PDP, LCD 등과 같은 전자제품에 사용되는 스터드(stud 또는 '체결보스'로 칭함)는 기계적인 절삭 가공을 행하여 제작되어 오다가(이를 '1세대 스터드'라 칭한다),

스터드를 제작코자 하는 소재를 단조와 홈가공 또는 슬리팅을 행하여 스터드를 제작하는 방법(이를 '2세대 스터드'라 칭한다.),

그리고 소재를 칼라 드로잉 방법에 의해 스터드를 제작하는 방법(이를 '3세대 스터드'라 칭한다. 이는 본 발명의 발명자가 선특허 받은 것임. 특허번호 10-655954),

소재를 튜브 드로잉 방법에 의해 스터드를 제작하는 방법(이를 '4세대 스터 드'라 칭한다. 이 역시 본 발명의 발명자가 선특허 출원한 것임. 출원번호 10-2006-0089779),

그리고 소재를 디프 드로잉과 역드로잉 방법에 의해 스터드를 제작하는 방법(이를 '5세대 스터드'라 칭한다. 이 또한 본 발명의 발명자가 선특허 출원한 것임. 출원번호 10-2007-0042014)으로 제조방법이 발전되어 왔다.

그러나 상기한 3세대 스터드의 경우 설비투자비가 과다하게 소모되고, 나사부가 취약한 문제점, 버(burr) 발생으로 인한 품질저하 등의 문제점을 해결하지 못하였으며,

상기 4세대 스터드는 설비 투자비는 극소화되고 최단납기를 행할 수 있는 특징이 있었고, 중형 및 대형 스터드에는 유리하지만 소형 스터드에 경쟁력이 취약한 단점을 안고 있었다.

또한 5세대 스터드는 나사부 취약성을 보완하고, 버 발생으로 인한 품질저하 문제를 해결하고 있지만 설비투자비가 과다하게 소모되는 단점을 안고 있었던 것이다.

그리고 상기 3세대 스터드의 경우 메인샤시에 자동 삽입을 위하여 피딩 가이드의 피딩 슬라이드면과 스터드 플랜지부의 안정적인 슬라이딩 유효 면적이 확보되지 않아 자동삽입 시 피딩 불량으로 인한 생산성 저하 문제가 발생하며,

메인샤시에 자동 삽입이 이루어진 후 로봇에 의해 메인샤시를 프레스 공정으로 이동할 때 진동이 발생되며,

3세대 스터드는 구조적인 특성으로 메인샤시의 보스 플랜지면과 일정한 간격 제거가 불가능하다. 이로 인하여 이동 시 발생하는 진동으로 스터드가 구멍에서 이탈하거나 불량삽입이 발생한다. 이는 메인샤시 프레스 코킹 공정에서 금형을 파손시키는 치명적인 문제점으로 지적되어 왔다.

이와 같은 기존 스터드 및 그 제조방법이 갖는 문제점을 해결코자 스터드를 메인샤시에 자동 삽입 시 슬라이딩 유효면적을 3배 이상 크게 확보할 수 있도록 하여 피딩 불량 문제를 일소하며, 안정된 삽입으로 메인샤시의 보스 플랜지면과 일정한 간격 제거가 가능하며, 이동 시 발생하는 진동으로 스터드가 구멍에서 이탈하지 않고 불량삽입도 방지할 수 있고, 메인샤시 프레스 코킹 공정에서 금형을 파손시키는 치명적인 문제점도 방지할 수 있도록 한 스터드 제조방법을 특허출원한 바 있다.

그러나 상기한 기술 역시 스터드에 형성되는 요홈 성형을 위하여 원가가 앙등되고, 성형면이 깔끔하게 나오지 않아 이를 개선할 필요성이 있었던 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존에 스터드를 제조하던 다양한 제조방법이 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있는 새로운 스터드 및 그 제조방법을 제공코자 하는 것으로서,

본 발명의 스터드를 성형 시 요홈 형성에 따른 원가 앙등 요인을 일소토록 함과 동시에 생산성을 높이며, 성형면을 깔끔하게 처리할 수 있는 스터드 및 그 제 조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

본 발명은 스터드 및 그 제조방법은 금형에 스터드를 구성하는 몸체 소재와 암나사를 갖는 너트를 동시에 투입하여 한번에 몸체와 너트를 고정함과 동시에 플랜지 상단에 요홈이 형성될 수 있도록 방사상으로 4등분된 슬라이드 블록을 펀치 하강 시에 중심방향으로 슬라이드될 수 있도록 한 금형과, 상기 금형에 의해 제작된 스터드를 제공하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 스터드 제조방법에 의해 제조되는 스터드는 요홈 성형을 몸체와 너트를 일체로 성형하는 공정에서 동시에 성형할 수 있어 원가절감과 함께 생산성을 극대화 할 수 있으며, 성형면을 깔끔하게 처리할 수 있는 이점이 있다.

도 1,2는 본 발명에서 제공하는 스터드(1)를 제조하는 공정도를 보인 것으로서, 소재(2)로 사용되는 판재를 디프 드로잉 또는 칼라 드로잉 공정을 통하여 프리폼(preform; 3) 성형을 행한 후 폐색금형(closed die; 4)에서 요홈 성형 및 너트와 몸체를 고정토록 한 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 스터드(1)는 판재로 이루어진 소재(2)를 도 1과 같이 디프 드로잉 공정을 행하거나, 또는 도 2와 같이 칼라 드로잉 공정을 행하여 프리 폼(3)을 성형한 후, 도 3과 같이 폐색금형(4)에 프리폼(3)을 투입하여 요홈(5)을 성형토록 하고, 스터드(1)의 몸체(6)와 너트(7)를 일체로 고정 성형하게 된다.

상기 폐색금형(4)은 다이(8) 상부에 방사상으로 스프링(9)에 탄력 설치된 사이드블록(10)을 설치하되, 상기 사이드블록(10)은 평면상에서 보면 원호형으로 내면부(10a)가 이루어져 상기 내면부(10a)가 상부에서 펀치(11)가 하강 시에 외측의 경사면(10b)과 연접되면서 사이드블록(10)을 중심방향으로 슬라이드시켜 4개의 사이드블록(10) 중앙에 안치된 프리폼(3)을 중심방향으로 압압하게 되며, 사이드블록(10)의 하부에 형성된 원호형의 돌출부(10c)가 몸체(6)를 타격하여 환홈 형태의 요홈(5)을 성형하게 된다.

상기 몸체(6)의 외연부를 4개의 사이드블록(10)이 압압할 시에 몸체(6)의 중앙에는 너트(7)가 내입되어 펀치(11) 하강 시 동시에 펀칭을 행하는 펀치(11a)로 펀칭토록 하여 몸체(6)의 내연부 하부에 단턱(6a)이 형성되면서 너트(7)를 받쳐주는 역할을 행하게 되며, 상기 단턱(6a) 하부에 요홈(5)이 성형되는 것이다.

그리고 상기 너트(7)의 외연부 중간에는 사전에 환형의 단일 홈 또는 반구형으로 수개 이루어진 걸림홈(7a)을 형성되도록 하여 몸체(6)를 펀치(11,11a)로 펀칭 압압할 시에 몸체(6)의 대응면이 상기 걸림홈(7a)으로 진입하면서 너트(7)를 고정토록 한다.

상기 펀치(11a)는 너트(7)가 몸체(6)에 내입상태로 고정된 후 임의 회전되는 것을 방지하기 위하여 펀치(11a)의 하단에 태극형 등의 코킹펀치(caulking punch; 11a')에 의해 양자를 고정토록 하는 것도 가능하다.

이러한 코킹펀치(11a')는 도 8에서 보는 바와 같이 태극형 무늬 등으로 구성될 수 있으며, 상기 태극형 무늬 등으로 코킹펀치(11a')를 구성할 경우 태극형 무늬를 기준으로 하여 좌우 고저(高低)를 두어 몸체(6)와 너트(7)의 상단부 경계를 태극 문양으로 동시에 코킹토록 하여 너트(7)가 몸체(6)에 고정된 후, 암나사가 형성되지 않은 너트(7)에 태핑(tapping) 등의 암나사 성형공정이나 볼트(미도시)를 나사결합 시 임의 회전하지 않고 견고한 상태로 고정이 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 도 9내지 도 12는 본 발명의 스터드(1) 제조과정에 있어서 프리폼(3)을 폐색금형(4)을 통하여 성형할 시에 CAE 해석결과를 보인 것으로서, 도 9는 프리폼(3)을 폐색금형(4)에 투입하기 전 2차원 해석결과(제품 단면 해석)이며, 도 10은 프리폼(3)을 폐색금형(4)에 투입하여 성형공정을 거친 후의 해석결과, 도 11은 프리폼(3)을 폐색금형(4)에 투입하기 전 3차원 해석결과, 도 12는 프리폼(3)을 폐색금형(4)에 투입하여 성형공정을 거친 후 3차원 해석결과를 보인 것이다.

그리고 본 발명의 프리폼(3)을 설계하기 위해서는 하기의 식 2와 식 3에서 구해진 h1 값을 사용하여 식 4에 대입하여 최종 프리폼(3)의 높이(H_preform)를 얻게된다.(도 13 참조)

이 경우, 식 2는 스터드(1) 몸체(6)에 걸림홈(7a)을 형성하지 않는 경우이며, 식 3은 몸체(6)에 1개의 걸림(7a)을 형성하는 경우에 사용하는 수식이다.

이 때, 식 5는 최종 형상의 스터드(1) 높이(H_final)를 계산할 때 사용된다. 하기의 수식은 소성변형의 체적 일정 법칙에 근거하여 유도한 식으로 매번 설계 시 마다 일어나는 시행착오나 계산의 번거로움을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

--------- (식 1)

--------- (식 2)

--------- (식 3)

--------- (식 4)

--------- (식 5)

이상과 같이 본 발명의 스터드 제조방법에 의해 제조된 스터드(1)는 몸체(6)에 형성되는 요홈(5) 성형을 몸체(6)와 너트(7)를 일체로 성형하는 공정에서 동시에 성형할 수 있어 원가절감과 함께 생산성을 극대화 할 수 있으며, 너트(7)에 하나 이상의 걸림홈(7a)을 형성하여 몸체(6)에 요홈 형성과 함께 너트(7)가 견고히 고정되어 공정의 간소화는 물론, 스터드(1)의 성형면을 깔끔하게 처리할 수 있는 이점이 주어지는 것이다.

한편, 본 발명은 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 실시예가 가능한 것이며, 전술한 도면과 구성 설명상에 예시한 실시 예에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 발명에서 제공하는 스터드 및 그 제조방법은 PDP, LCD에 사용되는 스터드를 제조하는 관련 산업계에서 접목 시 원가절감을 도모할 수 있으며, 생산성을 극대화 할 수 있고, 제품의 고급화에도 기여할 수 있어 산업적 파급효과가 지대하다.

도 1은 본 발명의 스터드 제조를 위한 바람직한 일 실시예를 보인 전체 공정도

도 2는 본 발명의 스터드 제조를 위한 다른 실시예를 보인 전체 공정도

도 3은 본 발명의 스터드 제조를 위해 사용될 수 있는 폐색금형의 단면 구성도

도 4,5는 본 발명의 스터드 제조를 위해 사용되는 폐색금형의 개방 및 폐쇄 작동상태 단면도

도 6,7은 본 발명의 스터드 제조를 위해 사용되는 폐색금형의 개방 및 폐쇄상태의 횡단면도

도 8은 본 발명의 스터드 제조를 위해 사용되는 폐색금형 중 일부 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도 및 요부 확대 사시도

도 9내지 도 12는 본 발명의 스터드 프리폼을 폐색금형에 투입하여 성형 전후의 2차원 및 3차원 CAE 해석결과

도 13은 본 발명에 사용되는 수식을 설명하기 위한 스터드의 단면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: 스터드 2: 소재

3: 프리폼 4: 폐색금형

5: 요홈 6: 몸체

6a: 단턱 7: 너트

7a: 걸림홈 8: 다이

9: 스프링 10: 사이드블록

10a: 내면부 10b: 경사면

10c: 돌출부 11,11a: 펀치

11a': 코킹펀치

Claims (4)

1. 판재로 이루어진 소재(2)를 디프 드로잉 공정, 칼라 드로잉 공정을 선택적으로 행하여 스터드(1) 제조를 위한 프리폼(3)을 사전 성형한 후, 상기 프리폼(3)의 몸체(6)와 너트(7)를 일체로 고정하면서 요홈(5)을 성형함에 있어서;

   상기 프리폼(3)의 몸체(6) 내부에 너트(7)를 내입시킨 후 하부 다이(8)와 폐색금형(4)을 구성하는 사이드블록(10) 상간에 몸체(6)를 투입하는 공정과,

   상기 사이드블록(10)이 펀치(11) 하강 시 중심방향으로 진입하면서 몸체(6)가 압압되며 사이드블록(10) 하단의 원호형 돌출부(10c)에 의해 몸체(6) 하부에 요홈(5)을 성형하는 과정과,

   상기 펀치(11)와 함께 동시 하강하는 펀치(11a)에 의해 몸체(6)가 다이(8) 방향으로 압압되는 과정에 의해 몸체(6) 내부에 너트(7)가 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 스터드 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 펀치(11)가 몸체(6)를 펀칭 시 너트(7)의 외연부에 형성된 걸림홈(7a)으로 몸체(7)가 압압되면서 너트(7)와 고정되는 것을 특징으로 하는 스터드 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 펀치(11a)는 너트(7)가 몸체(6)에 내입상태로 고정된 후 임의 회전되는 것을 방지하기 위하여 코킹펀치(11a')에 의해 양자를 고정토록 한 것을 특징으로 하는 스터드 제조방법.
4. 제 1 항 기재의 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 스터드.

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