KR20080096936A - Manufacturing method of ball stud and the forging products thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 의한 볼스터드의 형상을 단계별도 도시한 상태도 Figure 1 is a state diagram showing a step-by-step shape of the ball stud according to the present invention
도 2는 본 발명의 단계별 단조금형을 도시한 구성도Figure 2 is a block diagram showing a step forging mold of the present invention
도 3은 본 발명의 자동이동수단을 도시한 구성도3 is a block diagram showing the automatic moving means of the present invention
도 4는 본 발명의 단조금형의 일부를 도시한 구성도Figure 4 is a block diagram showing a part of the forging die of the present invention
도 5는 본 발명의 다른 단조금형을 도시한 구성도Figure 5 is a block diagram showing another forging mold of the present invention
도 6은 본 발명의 또 다른 단조금형을 도시한 구성도Figure 6 is a block diagram showing another forging mold of the present invention
도 7은 본 발명에 의한 볼스터드 단조품을 도시한 사시도Figure 7 is a perspective view of the forged ball studs according to the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
15 : 볼스터드 완성품 26 : 머리부 15: finished bolster 26: head
27 : 목부 28 : 업셋부 27: neck 28: upset part
29 : 평면부 31~35 : 단조금형29:
40 : 경사면 41 : 분할다이 40: inclined surface 41: split die
51~55 : 다이 71~75 : 펀치51 ~ 55: Die 71 ~ 75: Punch
90 : 자동이동수단 91~95 : 핑거 90: automatic movement means 91 ~ 95: finger
본 발명은 볼스터드 제조방법 및 그 단조품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 단계별로 단조금형이 구비되어 볼스터드를 단조 성형할 수 있는 볼스터드 제조방법 및 그 단조품에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a ball stud and a forging thereof, and more particularly, to a method for producing a ball stud and a forging that is provided with a forging die for each step to forge a ball stud.
일반적으로 단조는 다이와 펀치로 이루어지는 한 쌍의 금형에 재료를 삽입한 후, 이를 펀칭하여 제품을 만드는 것으로, 제품의 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 치수 정밀도가 높으며, 또한 단조에 의한 제품은 강도와 인성(靭性)이 우수하여 항공기의 기어부품이나 제트엔진의 부품 또는 자동차의 조향장치 등에 사용된다. 이러한 단조 성형품 중의 하나인 볼스터드는 자동차의 조향장치 중에서 조향기어박스에 연결되는 피트만아암과 드래그링크 사이를 연결되는 부품으로서, 상기 드래그링크에 형성된 안착홈에 삽입되는 볼 형상의 머리부와, 상기 피트만아암에 결합되는 핀형상의 축부를 포함하여 구성되며, 상기 머리부와 축부 사이에는 머리부에 연결된 목부와 이 목부에 비해 상대적으로 직경이 크게 돌출된 업셋부가 형성되어 있다. In general, forging involves inserting a material into a pair of dies and punches, and then punching them into a product to make a product, which not only enables mass production of the product, but also has high dimensional accuracy. It is excellent in use and is used for gear parts of aircrafts, parts of jet engines, steering devices of automobiles, etc. One of such forged moldings, a ball stud is a part connected between a pitman arm and a drag link connected to a steering gear box of a steering device of an automobile, and has a ball-shaped head inserted into a seating groove formed in the drag link, and the pit only. It comprises a pin-shaped shaft portion coupled to the arm, between the head portion and the shaft portion is formed a neck portion connected to the head portion and an upset portion having a larger diameter than the neck portion.
이와 같은 볼스터드를 단조에 의해 성형하게 되면 상기 목부에 비해 상대적으로 큰 업셋부가 형성되어 있으므로 단조 성형이 완료된 후에 금형으로부터 볼스터드를 빼낼 수가 없게 된다. 그래서 종래에는 단조에 의해 상기 목부가 형성되지 않은 볼스터드 반제품을 성형한 후에, 상기 목부와 업셋부를 형성하기 위해 선반으로 2차 절삭가공을 거쳐 하나의 볼스터드 완제품을 만드는 방법이 사용되고 있다. 이러한 종래의 볼스터드 제작방법은 단조성형과 선반가공을 병행해서 하나의 제품을 만드는 것이므로 제작이 번거로울 뿐만 아니라 그에 따르는 제작비용의 상승 및 생산성의 저하를 초래하는 것이다.When such a ball stud is formed by forging, a relatively large upset portion is formed in comparison with the neck, so that the ball stud cannot be removed from the mold after forging molding is completed. Thus, conventionally, after molding a ball stud semi-finished product in which the neck part is not formed by forging, a method of making one ball stud finished product through a secondary cutting process using a lathe to form the neck part and the upset part is used. The conventional method for producing a ball stud is to make a single product in parallel with forging molding and lathe processing, which not only makes the production cumbersome but also increases the manufacturing cost and lowers productivity.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 볼형상의 머리부와 이 머리부의 일측에서 연장되는 축부로 이루어지고, 상기 머리부와 축부 사이에는 머리부에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부와 이 목부보다 상대적으로 직경이 큰 업셋부가 형성된 볼스터드 제조방법에 있어서, 별도의 가공공정을 거치지 않고 하나의 볼스터드 완제품을 성형할 수 있는 볼스터드 제조방법 및 그 단조품을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problems as described above, the object of the present invention consists of a ball-shaped head and the shaft portion extending from one side of the head, and between the head and the shaft portion relative to the head portion A method of manufacturing a ball stud having a small diameter neck and an upset portion having a diameter larger than that of the neck, the method of manufacturing a ball stud capable of molding one ball stud product without undergoing a separate processing step and providing a forged product will be.
본 발명의 특징에 따르면, 볼형상의 머리부(26)와 이 머리부(26)의 일측에서 연장되는 축부(23)로 이루어지고, 상기 머리부(26)와 축부(23) 사이에는 머리부(26)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)에 비해 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성된 볼스터드 제조방법에 있어서, 서로 대향되는 다이(51~55)와 펀치(71~75)로 이루어지는 다수의 단조금형(31~35)이 단계별로 구비되 며, 소정의 길이로 절단된 봉형상의 소재(10)를 펀칭하여 일단의 모서리에 챔퍼(21)가 형성된 제1 중간성형물(11)을 성형하는 단계와, 상기 제1 중간성형물(11)을 펀칭하여 일단에 챔퍼(21)가 형성된 봉형상의 기둥부(22) 및 이 기둥부(22)에 비해 상대적으로 직경이 작도록 상기 챔퍼(21)로부터 연장되는 축부(23)가 형성된 제2 중간성형물(12)을 성형하는 단계와, 상기 기둥부(22)를 펀칭하여 상기 기둥부(22)에 비해 길이가 짧으면서 직경이 큰 바디부(24) 및 이 바디부(24)의 선단에 확경부(25)가 형성된 제3 중간성형물(13)을 성형하는 단계와, 상기 확경부(25)를 펀칭하여 볼형상의 머리부(26)가 형성된 제4 중간성형물(14)을 성형하는 단계와, 상기 바디부(24)를 펀칭하여 상기 머리부(26)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)에 비해 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성된 볼스터드 완성품(15)이 성형되는 단계로 이루어지며, 상기 단조금형(31~35) 중에서 볼스터드 완성품(15)이 성형되는 다이(55)에는 그 선단부에 경사면(40)이 형성되고, 이 경사면(40)을 따라 이동되어 내측에 형성된 성형요부(60)가 확장 또는 축소되는 분할다이(41)가 구비되며, 상기 분할다이(41)의 확장에 의해 상기 볼스터드 완성품(15)이 단조금형(35)으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 볼스터드 제조방법이 제공된다.According to a feature of the invention, it consists of a ball-
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 분할다이(41)는 다수의 분할부재(45~48)로 이루어지고, 상기 분할부재(45~48) 사이에는 스프링(49)이 게재되는 것을 특징으로 하는 볼스터드 제조방법이 제공된다.According to another feature of the invention, the dividing
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 각 단조금형(31~35) 사이에는 다이(51~55) 측에 위치되어 단계별로 성형되는 중간성형물(11~14) 또는 볼스터드 완성품(15)을 잡아 후단계 공정으로 이송시키는 핑거(91~95)를 포함한 자동이동수단(90)이 구비되며, 상기 자동이동수단(90)에 의해 중간성형물(11~14) 및 볼스터드 완성품(15)이 후단계 공정으로 이송되는 것을 특징으로 하는 볼스터드 제조방법이 제공된다. According to another feature of the present invention, between the forging dies (31 ~ 35) between the intermediate (11 ~ 14) or the ball stud finished
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 볼형상의 머리부(26)와 이 머리부(26)의 일측에서 연장되는 축부(23)를 포함하는 볼스터드에 있어서, 상기 머리부(26)와 축부 (23) 사이에는 머리부(26)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)에 비해 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성되고, 상기 업셋부(28)의 측면에는 대향된 위치에 평면부(29)가 형성되는 것을 특징으로 하는 볼스터드 단조품이 제공된다.According to another feature of the invention, in the ball stud comprising a ball-
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent from the following detailed description. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의해 단조 성형되는 볼스터드를 단계별로 도시한 것이고, 도 2는 각 단계별로 구비되는 단조금형을 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 소정의 길이로 절단된 봉형상의 소재(10)를 펀칭하여 일단의 모서리에 챔퍼(21)가 형성된 봉형상의 제1 중간성형물(11)로 성형하며, 이때 상기 제1 중간성형물(11)은 소재(10)에 비해 그 길이가 짧아지고 직경을 더 커지게 된다. 또한 상기 제1 중간성형물(11)을 펀칭하여 전단계에 비해 길이가 짧고 직경이 더 큰 봉형상의 기둥부(22)가 형성되고, 상기 기둥부(22)의 일단에는 기둥부(22)에 비해 상대적으로 작은 직경을 갖는 축부(23)가 챔퍼(21)로부터 연장된 제2 중간성형물(12)을 성형하게 된다. 또한 상기 기둥부(22)를 펀칭하여 상기 기둥부(22)에 비해 길이가 짧으면서 직경이 큰 바디부(24) 및 이 바디부(24)의 선단에 확경부(25)가 형성된 제3 중간성형물(13)을 성형하며, 이때 상기 축부(23)는 전단계에 비해 그 길이와 직경이 더 커지게 되고, 상기 확경부(25)는 볼형상에 가깝도록 컵형상 또는 항아리형상으로 성형된다. 또한 상기 확경부(25)를 펀칭하여 볼형상의 머리부(26)가 형성된 제4 중간성형물(14)을 성형하며, 상기 바디부(24)를 펀칭하여 상기 머리부(26)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)에 비해 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성된 볼스터드 완성품(15)이 성형되게 된다.Figure 1 illustrates a step by step forging a ball stud forging according to the present invention, Figure 2 shows a forging die provided in each step. As shown in FIG. 1, the present invention punches a rod-
또한 도 2에 도시된 바와 같이, 전술된 볼스터드 완성품(15)을 성형하기 위한 각 단계별로 단조금형(31~35)이 구비되고, 공정순서에 따라 순차적으로 배치되어 있다. 또한 상기 단조금형(31~35)은 서로 대향된 다이(51~55)와 펀치(71~75)이 쌍을 이루어 구비되며, 각 단계에서 성형되는 중간성형물(11~14)들은 후술되는 자동이동수단(90)에 의해 후공정으로 자동 이동하게 된다. 또한 상기 다이(51~55)에 는 소재(10) 또는 중간성형물(11~14)이 삽입되는 성형요부(56~60)가 형성되고, 상기 성형요부(56~60)의 저면에는 배출핀(61~65)이 구비되어 있다. 또한 상기 펀치(71~75)에는 상기 성형요부(56~60)에 대응되는 펀칭핀(76~80)이 출몰 가능하도록 구비되고, 성형단계에 따라서는 펀치(73,74,75)의 선단에 상기 다이(53,54,55)와 유사하게 별도의 성형요부(81,82,83)가 더 형성되기도 한다.In addition, as shown in Figure 2, forging dies (31 to 35) are provided in each step for forming the above-described ball stud finished product (15), are arranged sequentially in accordance with the process sequence. In addition, the forging dies 31 to 35 are provided with a pair of opposing
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 자동이동수단(90)은 각 단계별로 구비되는 다이(31~35) 측에 위치되며, 구동수단에 의해 소정의 각도로 반복적으로 회동되는 회전드럼(96)이 구비되며, 이 회전드럼(96)의 일측에는 직선적으로 왕복운동하는 로드(97)가 결합되어 있다. 또한 상기 로드(97)에는 각 다이(31~35)의 전면에서 반복적으로 회동되도록 회동축(98a~98e)에 결합되어 있으며, 상기 회동축(98a~98e)에 의해 전후 공정의 각 다이(31~35)에 반복적으로 회동되면서 전단계에서 성형된 중간성형물(11~14) 또는 볼스터드 완성품(15)을 후단계로 이동시키는 핑거(91~95)가 구비되어 있다. 상기 핑거(91~95)는 성형물을 잡을 수 있도록 하단부의 내측이 대략 원형을 이루는 한 쌍으로 구비되며, 그 내측이 확장 또는 축소가 가능하여 성형물을 잡거나 놓을 수 있도록 구비된 것으로, 이와 같은 자동이동수단(90)에 의해 각 단계별로 성형되는 중간성형물(11~14) 및 볼스터드 완성품(15)을 후공정 단계로 자동 이동시키게 된다. In addition, as shown in Figure 3, the
각 단계별로 구비되는 단조금형(31~35) 및 볼스터드의 제조방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 도 4에 도시된 바와 같이, 일단의 모서리에 챔퍼(21)가 형성된 봉형상의 제1 중간성형물(11)로 성형하는 단조금형(31)은 하단에 챔 퍼(21)가 형성된 봉형상의 성형요부(56)와 배출핀(61)이 구비된 다이(51)와, 상기 성형요부(56)에 대응된 직경의 펀칭핀(76)이 구비된 펀치(71)로 구성되어 소정의 길이로 절단된 봉형상의 소재(10)를 성형요부(56)에 삽입한 후, 이를 펀칭하여 제1 중간성형물(11)을 성형하게 된다(도 4의 (a)). 또한 전단계에서 성형된 제1 중간성형물(11)을 펀칭하여 축부(23)를 형성하도록 챔퍼(21)를 중심으로 서로 다른 직경을 갖는 성형요부(57) 및 이 성형요부(57)의 저면에 배출핀(62)이 구비된 다이(52)와, 이 다이(52)의 선단으로 일정 길이만큼 삽입되는 펀칭핀(77)이 구비된 펀치(72)로 이루어진 단조금형(32)에 의해 일단에 챔퍼(21)가 형성된 기둥부(22)와 상기 챔퍼(21)로부터 연장되는 축부(23)가 형성된 제2 중간성형물(12)을 성형하게 된다(도 4의 (b)).The forging dies 31 to 35 provided for each step and the manufacturing method of the ball stud will be described in more detail as follows. As shown in FIG. 4, the
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 중간성형물(12)의 기둥부(22)를 성형하여 바디부(24)와 확경부(25)를 성형하도록 성형요부(58)가 형성된 다이(53)와, 이 다이(53)에 대응된 펀치(73)로 이루어지는 단조금형(33)이 구비되는데, 상기 펀치(73)의 선단에는 다이(53)의 성형요부(58)의 선단에 대응된 별도의 성형요부(81)가 형성된 펀칭핀(78)이 구비된다. 이는 상기 확경부(25)가 바디부(24)에 비해 그 직경이 크게 형성되므로 제3 성형물(13)이 성형된 후에 배출이 용이하도록 확경부(25)를 성형하는 성형요부(58,81)를 최대 직경부를 중심으로 다이(53)와 펀치(73)에 각각 형성한 것이다(도 5의 (a)). 또한 제3 성형물(13)의 확경부(25)는 완전한 볼형상이 아니라 다음 단계에서 성형이 용이하도록 볼형상에 가까운 컵형상 또는 항아리형상을 이루는 것으로, 전단계와 유사하게 다이(54)와 펀치(74)의 선단 부 측에 각각 반구형상의 성형요부(59,82)가 형성되어 볼형상의 머리부(26)를 성형하게 된다(도 5의 (b)).In addition, as shown in FIG. 5, the die 53 in which the
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 전단계에서 볼형상의 머리부(26)가 형성된 제4 중간성형물(14)의 바디부(24)를 펀칭하여 상기 머리부(26)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)에 비해 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성된 볼스터드 완성품(15)이 성형하기 위해 단조금형(35)의 다이(55)에는 그 선단부에 경사면(40)이 형성되고, 이 경사면(40)을 따라 개폐되어 성형요부(60)가 확장 또는 축소 가능하도록 다수로 분할된 분할다이(41)가 구비되며, 상기 분할다이(41)에 의해 목부(27)보다 큰 직경을 갖는 업셋부(28)가 구비된 볼스터드 완성품(15)을 배출 가능하게 된다. 보다 상세하게는, 상기 업셋부(28) 및 축부(23)는 고정된 다이(55)에 의해 성형되고, 머리부(26) 및 목부(27)는 분할다이(41)에 의해 성형되는데, 상기 분할다이(41)는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 4등분된 분할부재(45,46,47,48) 사이에 수평으로 확장 가능한 스프링(49)이 게재되어 상기 성형요부(60)를 확장 또는 축소하도록 되어 있다. 또한 도 6의 (a)에서 설명되지 않은 부호(83)은 펀칭핀(80)에 구비된 반구형의 성형요부(83)를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에 기재된 A부분에서 도시한 평면도이며, 도면번호(29)는 후술되는 평면부(29)를 나타낸 것이다.In addition, as shown in Figure 6, in the previous step by punching the
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 성형되는 바람직한 볼스터드 단조품은 볼형상의 머리부(26)와 이 머리부(26)의 일측에서 연장되는 축부(23)를 포함하며, 상기 머리부(26)와 축부(23) 사이에는 머리부(26)에 비해 상 대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)보다 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성되어 있다. 또한 상기 업셋부(28)에는 그 측면에 대향되어 평면부(29)가 형성되어 있으며, 조향장치의 피트만아암과 드래그링크 사이에 결합되거나 또는 해체될 때에 상기 평면부(29) 측으로 공구가 삽입되어 조립 또는 해체작업이 편리하게 할 수 있다. In addition, as shown in Figure 7, a preferred ball stud forging formed by the manufacturing method of the present invention includes a ball-shaped
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 볼형상의 머리부(26)와 이 머리부(26)의 일측에서 연장되는 축부(23)를 포함하며, 상기 머리부(26)와 축부(23) 사이에는 머리부(26)에 비해 상대적으로 직경이 작은 목부(27)와 이 목부(27)에 비해 상대적으로 직경이 큰 업셋부(28)가 형성된 볼스터드를 성형함에 있어서, 공정순서에 따라 순차적으로 배치되는 다수의 단조금형(31~35)이 구비될 뿐만 아니라 일부 단조금형(35)에는 성형요부(60)가 확장 또는 축소 가능한 분할다이(41)가 구비되어 별도의 추가 절삭가공을 거치지 않고 볼스터드 완성품(15)을 성형할 수 있으므로 추가 작업에 따르는 제조의 번거로움 및 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the ball-shaped
또한 상기 각 중간성형물(11~14) 및 볼스터드 완성품(15)은 다이(31~35) 측에 구비된 자동이동수단(90)에 의해 자동적으로 후공정 이동이 가능하며, 이에 의해 대량생산이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, each of the
또한 본 발명의 볼스터드 단조품은 상기 업셋부(28)의 측면에 평면부(29)가 형성되어 있으며, 볼스터드가 조향장치의 피트만아암과 드래그링크 사이에 결합되거나 또는 해체될 때에 상기 평면부(29) 측으로 공구가 삽입되어 조립 또는 해체작업이 편리하게 할 수 있다. In addition, the ball stud forging of the present invention has a
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