KR20080030750A - 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의제조방법 - Google Patents

플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 이를 더욱 상세하게 설명하면, 플라스틱 사출물이나 고무제품의 안쪽에 강도의 보강을 위하여 금속 인서트를 삽입하게 되는데 이때에 삽입되는 금속의 인서트는 선반을 이용하여 단면, 구멍, 날카로운 모서리제거, 홈가공, 절단등의 절삭가공을 통하여 수동 또는 자동으로 하나씩 깍은후 별도의 공정에서 세레이션등을 가공하던 것을 코일 상태의 선재를 공급하고 자동 이송장치를 통하여 금형, 펀치, 녹아웃의 장치에 의한 단계별 공정으로 이루어진 냉간단조 방법으로 인서트에 사각, 육각, 팔각, 십이각의 다각형 형상 또는 톱니바퀴 형상의 세레이션을 부여하고 인서트의 상,하부 바깥둘레를 돌출시켜 빠짐방지턱을 구성한 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
냉간단조, 인서트, 플라스틱 사출물

Description

플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법 {Manufacturing method of Metal insert}
도 1은 종래의 수작업으로 가공되던 방법을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 단계별 작업공정을 도시한 실시예.
도 3은 본 발명인 완성품의 인서트에 대한 사시도.
도 4은 본 발명인 단계별 작업공정 시에 인서트에 대한 사시도.
도 5는 본 발명인 인서트의 다양한 형상을 도시한 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 인서트 10 : 몸통 20 :플라스틱 사출물 및 고무
30 : 빠짐방지턱 40 : 나사
m10 : 모재 k1~3 : 녹아웃핀 d1~5 : 금형 ad1 : 가동금형
p1~3 : 펀치 ps1~2 : 펀치스트리퍼 fp1 : 피어싱펀치
ds1~3 : 다이스트리퍼 cp1 : 센터펀치 pp1~2 : 가압펀치 r1 : 지지핀
본 발명은 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방 법에 관한 것으로서, 이를 더욱 상세하게 설명하면, 플라스틱 사출물이나 고무제품의 안쪽에 강도의 보강을 위하여 금속 인서트를 삽입하게 되는데 이때에 삽입되는 금속의 인서트는 선반을 이용하여 단면, 구멍, 날카로운 모서리제거, 홈가공, 절단등의 절삭가공을 통하여 수동 또는 자동으로 하나씩 깍은후 별도의 공정에서 세레이션등을 가공하던 것을 코일 상태의 선재를 공급하고 자동 이송장치를 통하여 금형, 펀치, 녹아웃의 장치에 의한 단계별 공정으로 이루어진 냉간단조 방법으로 인서트에 사각, 육각, 팔각, 십이각의 다각형 형상 또는 톱니바퀴 형상의 세레이션을 부여하고 인서트의 상,하부 바깥둘레를 돌출시켜 빠짐방지턱을 구성한 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 도 1에서 나타낸 바와 같이 도1의 1)과 같이 봉상의 금속 소재(1a)를 선반에 장착하여 회전시켜, 앞면을 절삭 바이트(1c)로 가공하고, 가공한 단면의 중앙에 드릴(1b)로 구멍을 뚫은 후, 도1의 2)와 같이 가공된 구멍 주위(2a)의 날카로운 모서리를 절삭공구(2b)로 모따기 가공을 한 후, 도1의 3)과 같이 기 가공된 모재(3a)를 원하는 길이만큼 자르거나 또는 반대편의 구멍주위 날카로운 모서리를 모따기하는 방법으로 (수작업의) 가공이 이루어 졌으며, 도1의 4)와 같이 안쪽(4a)에는 원통형의 인서트를 넣고, 그 바깥쪽(4b)에 플라스틱 사출물이나 고무를 입힌 전형적인 인서트의 완성품 모습으로 구성하였다. 이와 같이 구성되어진 인서트 제품은 구멍이나 모따기, 단면을 가공할 때 재료의 손실이 많았으며, 수작업으로 인하여 생산 속도의 저하 및 가공 공정수가 많아 짐으로 인한 낮은 생산성과 제조원 가의 상승으로 비용이 저렴하지 못했다. 또한 플라스틱 사출물이나 고무와 결합되는 인서트의 안쪽부분이 원통형으로 성형되고 플라스틱/고무와 금속은 이종 재료로서 결합력이 떨어짐으로 인하여 외부의 진동이나 힘에 의해 헛도는 문제가 발생되었으며, 외부의 힘을 받아서 플라스틱 사출물이나 고무로부터 금속의 인서트 자체가 이탈하는 경우에는 각 분야에 사용 용도에 따라서 전기 제품 속에 부품으로 사용될 경우 누전이 발생하거나 기계 부품의 사용되었을 경우에는 진동이 그대로 기계에 전달되어 기계 전체에 손상이 생기게 되는 문제가 발생되었다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 개선시키기 위하여 안출한 것으로, 냉간 단조 성형 기계에 코일 상태의 선재를 공급하고 자동 이송장치를 통하여 이송하면서 금형, 펀치, 녹아웃의 장치에 의하여 단계별의 공정을 거치게 되는 냉간단조 방법을 통하여 생산 자동화를 이루어 대량생산 및 제조원가 절감이 가능하며, 수작업에서는 작업 공정수와 생산성의 저하로 변형할 수 없던 원형의 금속 인서트 형상에 원형대신 사각, 육각, 팔각, 십이각등의 다각형 형상 또는 톱니바퀴 형상의 세레이션을 부여함으로 사용상의 기능을 향상시켜 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 이를 더욱 상세하게 설명하면, 플라스틱 사출물이나 고무제품의 안쪽에 강도의 보강을 위하여 금속 인서트를 삽입하게 되는데 이때에 삽입되는 금속의 인서트는 선반을 이용하여 단면, 구멍, 날카로운 모서리제거, 홈가공, 절단등의 절삭가공을 통하여 수동 또는 자동으로 하나씩 깍은후 별도의 공정에서 세레이션등을 가공하던 것을 코일 상태의 선재를 공급하고 자동 이송장치를 통하여 금형, 펀치, 녹아웃의 장치에 의한 단계별 공정으로 이루어진 냉간단조 방법으로 인서트에 사각, 육각, 팔각, 십이각의 다각형 형상 또는 톱니바퀴 형상의 세레이션을 부여하고 인서트의 상,하부 바깥둘레를 돌출시켜 빠짐방지턱을 구성한 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 구성을 첨부한 도면을 통하여 더욱 상세히 설명하면, 도 2는 본 발명의 단계별 작업공정을 도시한 실시예를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명인 완성품의 인스터에 대한 사시도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명인 단계별 작업공정 시에 인서트에 대한 사시도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명인 인서트의 다양한 형상을 나타낸 사시도를 나타낸 것으로, 본 발명의 단계별 공정을 도시한 도 2를 통하여 실시예로 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1] 냉간단조 공정에 의한 단계별 인서트의 제조 방법
도2의 1)에서 7)까지 도시한 도면의 우측은 금형, 공구, 소재의 구성 일부를 절단면으로 나타낸 것이고, 그 좌측은 성형된 인서트의 공정별 외관을 도면으로 나타낸 것이다. 인서트의 소재는 철, 강, 스텐레스스틸, 알루미늄, 황동과 같은 금속제를 사용하고, 금형의 소재는 텅스텐 카바이드나 특수 금형강을 사용하며, 펀치 등의 소재는 고속도 공구강이나 텅스텐 카바이드재를 채택하고 있으며, 공정에서 성형된 모재는 펀치블록과 금형 블록사이에 장착된 여러 조의 이송용 집게를 사용하여 한 번 성형이 되고나면 순차적으로 다음 공정으로 이송된다.
먼저 1단계에서는 도2의 1)에 도시한 바와 같이 봉상의 모재(m10)를 절단금형과 절단칼로, 계산된 적절한 길이로 절단하여 절단된 모재(m10)를 다음단계로 자동 이송 장치를 통하여 이송한다.
2단계에서는 도2)의 2)에 도시한 바와 같이 금형(d1)의 내부에 원기둥 형상으로 1단계에서 절단된 모재(m10)를 안착시키고, 상부에서 봉상의 펀치(p1)가 하부로 내려와 가압하여, 절단된 모재(m10)의 상부에서는 절단면의 불균일한 부분을 골고루 편평하게 해주며, 하부에서도 모재를 고르게 분산시키면서, 다음 공정의 후방압출을 용이하게 하며, 하부의 직경이 점차 감소되도록 성형된다. 금형의 아래쪽 내부에는 제품을 성형할 때 지지하는 역할을 하다가 성형이 끝나면 성형된 공정품을 밀어내는 녹아웃핀(k1)으로 구성되어 있으며, 녹아웃핀(k1)의 상면은 모재(m10)의 바닥부를 평탄하게 한다.
3단계에서는 도2의 3)에 도시한 바와 같이 제2단계에서 성형된 모재(m10)를, 금형 내부에 안착시키는데, 금형(d2)의 중간부분에 다각의 형상이 준비되어 있어서, 성형된 모재(m10)가 원통 형상에서 중간 바깥둘레(m10-1) 부분이 다각 형상으로 압출되는데, 그 중간에 원통부에서 다각부로 이행되는 반달형상의 천이부가 존재하여, 재료의 흐름을 끊기지 않도록 하여 다각형상의 모재(m10)로 성형이 이루어진다. 육각형상으로 중심바깥둘레가(m10-1) 다각형상으로 성형되어진 모재의 중심 바깥둘레(m10-1) 부분 의 좀 더 아래쪽 하부바깥둘레(m10-2) 부분은 더 작은 원통 형상으로 압출된다. 어떤 경우에는 하부바깥둘레(m10-2) 부분의 이 작은 원통형상은 생략되어 아래쪽이 중심바깥둘레(m10-1)의 다각형상만 나타날 수도 있는데, 이것은 팔각, 십이각, 톱니바퀴형상등의 인서트를 제작할 때도 동일하게 생략될 수도 있다.
4단계에서는 도2의 4)에 도시한 바와 같이 인서트의 중심부에 구멍을 내기 위한 예비 성형 공정으로, 금형(d3)의 바닥면에 녹아웃핀(k3)이 준비되어 있고, 금형은 이전 단계 공정에서 성형되어진 육각 형상의 모재(m10)를 받아들일 수 있도록 동일한 형상을 가 진다. 펀치(p3)가 전진하면 펀치(p3)의 주위로 모재(m10)가 후방 압출이 일어나고, 이로 인하여 모재의 상부바깥둘레(m10-1)와 중간바깥둘레(m10-3)의 길이가 늘어나게 된다. 압출의 중간이나 마지막 과정에는, 모재(m10)가 아래쪽으로 소성유동이 발생 하 여 금형(d3)과 녹아웃핀 (k3)이 만나는 아래쪽 공간을 충만 시켜준다. 아래쪽에서 성형 을 지탱해주는 녹아웃핀(k3)의 끝부분 형상(k3-1)과 크기는 내경 구멍을 관통할 때 생 기는 거스러미를 방지하도록 설계되어 있다. 펀치스트리퍼(ps1)는 펀치(p3)가 성형을 완료하고 난 뒤, 펀치(p3)가 후퇴할 때에 모재(m10)를 아랫방향으로 밀어서 금형(d3) 내에 남겨두도록 설치되어 있고, 이것을 다시 녹아웃핀(k3)이 정해진 시기에 금형(d3)밖으로 밀어내도록 구성되어 있다.
5단계에서는 도2의 5)에 도시한 바와 같이 모재(m10)의 내경부를 관통하는 공정으로, 모재(m10)가 금형(d4)에 안착된 이후에 피어싱펀치(fp1)가 전진하면서, 모재의 바닥에 남아있는 살을 아래 방향으로 관통 시켜 몸통과 분리된 스크랩(m10- 5)이 발생하게 된다. 이때 금형의 하부에서는 다이스트리퍼(ds1)가 모재를 지지하고, 그 중심부로는 스크랩이 통과하여, 금형의 외부로 방출된다. 성형이 완료되고, 피어싱펀치(fp1)가 후퇴하면서, 모재(m10)를 물고 나오면, 펀치스트리퍼 (ps2)가 모재(m10)를 하부방향으로 밀어놓은 후에, 정해진 시간에 다이스트리퍼(ds1)가 모재(m10)를 금형 밖으로 밀어낸다.
6단계에서는 도2의 6)에 도시한 바와 같이 모재(m10)를 금형내에 안정적으로 안착시킨 이후에, 센터펀치(cp1)가 이미 관통된 구멍 안으로 들어가 모재(m10)의 내경부를 지지하고, 하부에서는 다이스트리퍼(ds2)가 금형(d5)의 내부에 정밀하게 상하 작동하도록 되어 있으며, 그 다이스트리퍼(ds2) 안으로 센터펀치(cp1)가 들어 와서, 모재(m10)의 중심에 자리를 잡아 편심을 방지한 후에, 상부에서 가압펀치(pp1) 가 가압하여 상부빠짐방지턱(m10-6)을 성형하게 된다. 어떤 경우에는 센터펀치(cp1) 를 반대방향으로 금형(d5)쪽에 설치하여, 하나의 가압펀치(pp1)만 사용할 수도 있다. 성형이 완료되면 센터펀치(cp1)가 후퇴하고 가압펀치(pp1)가 모재(m10)를 금형(d5)에 남겨 놓으면 금형(d5)쪽의 다이스트리퍼(ds2)가 다시 모재(m10)를 밀어내는 구조로 되어있다.
7단계는 도2의 7)에 도시한 바와 같이 반대편 하부빠짐방지턱(m10-7)을 성형하는 특수한 공정으로 빠짐방지턱의 지름이 금형의 지름보다 크기 때문에 특별한 성형 장치가 필요하다. 먼저 금형의 구성을 살펴보면, 가압펀치(pp2)와 3개에서 4개의 조각으로 분할되어 움직이는 가동금형(ad1)과 그 금형을 둘러싸고 가동금형(ad1)의 안내면을 가진 가이드(ad1-1), 가동 금형이 더 이상 전진 하지 못하도록 잡아주는 고정판(ad1-2), 가이드부를 항상 앞쪽으로 밀어주는 스프링(ad1-3), 가동가이드와 분할 금형을 아래 쪽에서 지지하는 하부지지 스페이스(ad1-4), 내경부 지지핀(r1), 다이스트리퍼(ds3)로 이루어져 있다.
성형이 일어나기전 초기상태에는 가동금형(ad1)과 다이스트리퍼(ds3)가 6단계 공정에 서 구조되어진 모재(m10)를 받아들일 수 있게 위쪽으로 고정판(ad1-2)에 걸리는 곳까 지 돌출되어 있다. 이때에는 가동금형(ad1)이 벌어져 내경부가 커져있다가 가압펀치 (pp2)가 모재(m10)를 밀어서 들어오면 내경부가 내경부 지지핀(r1)에 의해 안내되고, 가동금형(ad1)는 가압펀치(pp2)에 밀려내려 오면서 하부가 좁혀진다.
상부빠짐방지턱(m10-6)이 가동금형(ad1)의 모서리에 걸리면, 성형 공간(v 부근)을 제외하고는 밀폐가 이루어져, 성형 준비가 끝난다. 계속적인 가압펀치(pp2)의 전진으로 원통이나 여러 가지 각기둥의 모양이 변하여 하부 빠짐방지턱(m10-6)의 성형이 완료된다. 성형이 완료되고, 가압펀치(pp2)가 후퇴하면 스프링 힘에 의해 가동금형(ad1), 가이드(ad1-1), 고정판(ad1-2) 등이 상부로 전진하면서, 가동금형 (ad1)이 경사면을 따라 올라가면서 벌어진다. 금형이 완전히 벌어지면 하부빠짐방지 턱(m10-6)이 가동금형(ad1)에 걸리지 않고 금형으로부터 빠져 나가서 완전한 공정이 이루어지게 된다.
도 3은 본 발명인 완성품의 인서트(100)에 대한 사시도를 나타낸 것으로, 상기의 실시예에 따른 냉간 단조 성형방법으로 인하여 인서트의 상.하부 부위를 돌출 시켜서 빠짐방지턱(30)을 형성하고 몸통을 다각형이나 톱니바퀴 형상으로 성형함으로 인하여 성형되어진 몸통에 플라스틱 사출물 및 고무(20)를 입히게 되며, 상기의 상,하부에 돌출된 빠짐방지턱(30)으로 인하여 인서트(100)가 사출물이나 고무와 분리되어 이탈되는 것을 방지하며, 상기 인서트(100)의 몸통(10) 부위를 다각형이나 톱니바퀴 형상으로 성형함 인하여 사출물이나 고무와의 접촉된 상태에서 외부의 진동이나 힘에 의해 헛도는 문제를 방지할 수 있도록 구성하였다. 또한 인서트(100)의 중심부에 나사(40)를 가공하여 상대물과 나사 체결을 할 수 있도록 구성 하였으며, 인서트 몸통(10)의 형상은 사각, 육각, 팔각, 십이각 등의 다각형의 형상 또는 톱니바퀴 형상의 세레이션을 부여하여 성형할 수 있도록 구성되어진 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명인 단계별 작업공정 시에 인서트(100)의 사시도를 나타낸 것으로, 상기의 도2의 단계별로 이루어진 공정 시에 만들어지는 인서트(100)의 형상을 사시도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 인서트의 다양한 형상의 사시도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 도 5의 1), 2), 3)의 인서트(100)의 몸통(10)에 다양한 다각형의 형상 및 톱니바퀴 형상으로성형하여 사용상의 기능을 향상시킬 수 있음으로 인하여 인서트의 몸통에 팔각, 십이각 또는 톱니바퀴의 외형적인 형상으로 구성되어진 인서트를 도시하고 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다 양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
전술한 구성 및 본 발명은 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 기존의 플라스틱이나 고무의 안쪽에 삽입되는 인서트 제품은 선반을 이용하여, 단면가공, 구멍가공, 날카로운 모서리제거, 절단작업, 날카로운 모서리제거 등의 복잡한 절삭공정을 거쳐 완성하였으나, 본 발명에서는 인서트에 돌기부분과 빠짐방지 형상, 모서리 제거, 구멍가공을 냉간단조 성형방법을 사용하여 완성시켜 생산성을 향상하고 짧은 시간에 대량 생산이 가능한 경제적 효과와 금속을 깍아내는 절삭가공품에 비하여 현저히 적은 재료를 사용하여 동일한 제품을 만들어 낼 수 있으므로 재료를 절감할 수 있다.

Claims (3)

  1. 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 금속 인서트(100)의 제조 방법에 있어서,
    봉상의 모재(m10)를 절단금형과 절단칼로 절단하는 단계와;
    절단된 모재(m10)의 불균일한 상부 절단면을 금형(d1)에 안착시킨 후, 봉상의 펀치(p1)로 가압하여 상부 절단면을 편평하게 가공하는 1차 가압단계와;
    1차 가압 성형된 모재(m10)를 내측면 중간 둘레 부분이 다각형으로 된 금형(d2) 내부에 안착시킨 후 펀치(p2)로 가압하여 모재(m10)의 중간 바깥둘레(m10-1)를 다각 형상으로 성형하는 1차 압출단계와;
    중간 바깥둘레(m10-1)를 다각 형상으로 성형된 모재(m10)를 금형(d3) 내부에 안착시킨 후 펀치(p3)로 가압하여 모재(m10)의 중심부에 구멍을 뚫기 위한 요입홈을 성형하고 요입홈의 성형에 의해 모재(m10)의 상면이 펀치스트리퍼(ps1)의 저면까지 상승하여 중간 바깥둘레 (m10-1)와 상부바깥둘레(m10-3)의 길이가 늘어나도록 성형하는 2차압출단계와;
    요입홈이 형성되고 중간 바깥둘레(m10-1)와 상부바깥둘레(m10-3)의 길이가 늘어난 모재(m10)를 금형(d4)에 안착시킨 후 피어싱펀치(fp1)로 가압하여 요입홈이 형성된 모재(m10)의 중심부에 구멍을 성형하는 3차압출단계와;
    중심부가 관통된 모재(m10)를 금형(d5) 내부에 안착시키고 모재(m10)가 편심되지 않도록 모재(m10) 중심부에 형성된 관통구멍에 센터펀치(cp1)를 삽입한 후 가압펀치(pp1)로 가압하여 상부빠짐방지턱(m10-6)을 성형하는 2차 가압단계와;
    상부빠짐방지턱(m10-6)이 형성된 모재(m10)를 가동금형(ad1)에 안착시키고, 모재가 편심되지 않도록 지지핀(r1)을 관통구멍에 삽입한 후 가압펀치(pp2)로 가압하여 모재(m10) 하측에 하부빠짐방지턱(m10-7)을 성형하는 3차 가압단계의 냉간 단조 성형공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트의 제조방법.
  2. 몸통(10)의 상,하부 바깥둘레에 플라스틱 사출물 및 고무의 이탈을 방지하는 빠짐방지턱(30)이 형성되고 상기 몸통(10)의 중간 바깥둘레는 외부의 진동이나 힘에 의해 사출물 및 고무가 헛도는 것을 방지할 수 있도록 다각 형상으로 성형한 것을 특
    징으로 하는 플라스틱 사출물 및 고무제품에 삽입되는 인서트.
  3. 제 2항에서, 몸통(10)의 중간 바깥 둘레를 톱니바퀴 형상으로 성형한 것을 특징으로 하는 플라스틱 사출물 및 고무제품의 삽입되는 인서트.
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