KR20090005565A - 무절삭 금속 인서트형 부시, 무절삭 금속 인서트형 부시의제조장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진커버나 디스플레이 패널 사출물내에 인서트 성형되어 조립성을 제공하는 인서트형 부시의 제조방법과 제조장치 및 그에 의해 제조된 인서트형 부시에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 금속재 바 소재를 일정 길이로 절단하여 내부 중앙의 관통공과 외주면 상부에 플랜지 형상을 형성하고 외주면 하부는 조립성을 위하여 일정각도로 테이퍼를 형성하는 가공소재를 냉간 다단단조가공에 의해 성형한 후, 롤링가공과 전조 탭핑가공에 의해 중앙 외주면으로 요홈부를 무절삭으로 형성하고 및 내부 관통공으로 나사공을 형성하도록 제조함으로서, 종래의 소결방식이 아닌 냉간다단단조방식에 의해 생산성 향상, 제품의 정밀도 향상 및 연성이 높은 금속 소재를 사용하더라도 견고한 체결성을 갖추면서도 제조 코스트를 절감하게 됨은 물론 사출물내에 인서트 성형시 종래와 같이 유동을 발생하지 않고 결합 상태를 견고히 유지하여 제품 신뢰도를 극대화하는데 그 특징이 있다.

사출물, 인서트, 부시, 제조방법, 제조장치, 냉간다단단조, 금형

Description

무절삭 금속 인서트형 부시, 무절삭 금속 인서트형 부시의 제조장치 및 방법{NON-CUTTING TYPE METAL INSERT BUSH, APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE INSERT BUSH}

본 발명은 차량의 엔진커버나 디스플레이 패널을 고정시키는 사출물내에 인서트 성형되어 내부 나사공으로 볼트 체결에 의해 조립성을 제공하는 차량의 인서트형 부시의 제조방법과 제조장치 및 그에 의해 제조된 인서트형 부시에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진커버나 디스플레이 패널 고정 사출물에는 타 구조물과의 조립성을 제공하기 위해서 나사공을 갖는 부시를 인서트 성형하여 제조하며 인서트형 부시에 열을 가하여 사출물과 압축시킴으로서 부시 주위의 사출물이 녹아 인서트형 부시의 요홈부에 채워짐으로써 사출물에 조립하게 된다.

그런데, 상기한 종래의 인서트형 부시는 주로 소결가공이나 금속재질을 이용하여 절삭가공에 의해 제조하였다.

이러한 소결가공의 경우에 철금속 분말과 바인더를 가열하여 혼합 믹싱하고, 이를 인젝션 몰딩 성형한 후, 탈지공정, 건조공정, 소결공정에 의해 제조하였다.

상기한 소결가공의 경우에는 공정이 복잡하고 제조설비 및 그 유지, 관리와 다수의 공정에 의하여 많은 비용과 성형시간이 소요되고 문제점이 있었다.

더욱이 상기한 소결가공의 경우에 탈지, 소결과정에서 제품의 팽창, 수축이나 균열 등의 결함이 발생하여 제품의 정밀도 및 제품의 신뢰도가 저하되며 소결가공품의 절삭가공시 소결품의 낮은 강성으로 인하여 파손 등의 문제점으로 제품의 불량률이 매우 높다.

상기한 절삭가공의 경우에 부시를 개별적으로 절삭기계에 의해 가공함에 따라 가공성 및 생산성이 저하되고, 또한 재료 손실 등에 의한 제조원가 상승을 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 도 1에서와 같이 종래 기술의 요홈부(8)를 절삭가공하며 나사선을 형성하는 공정에서 소결가공품의 파손을 방지하기 위하여 절삭 탭핑에 의한 나사산(9)을 성형하는 공정은 절삭 및 탭핑성형 윤활유가 필요하고 절삭 칩에 의하여 나사산이 성형되지 않는 등의 문제점을 가지고 있으며 도 2의 사출물(30)과의 열압착 결합에서 사출물이 요홈부(8)와의 결합이 떨어지는 공극(1)이 형성되어 결합력이 현저히 떨어진다.

연성이 강한 알루미늄 합금, 동합금 등에 의하여 인서트형 부시를 제조할 경우 소재 자체의 연성에 의하여 결합력이 더욱 떨어지게 되어 사출물에서 인서트형 부시가 이격된다.

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 금속재 소재를 절단 공급하여 냉간다단단조 방식에 의해 성형한 후, 롤링가공 및 전조 탭가공에 의해 제조하도록 함으로서 생산성 향상, 제품의 정밀도 향상 시킬 수 있으며 알루미늄과 같은 소재를 성형할 경우 내식성이 우수하면서도 제조 코스트를 절감하게 되는데 그 목적이 있다.

본 발명은 차량의 엔진커버나 디스플레이 고정용 사출물내에 인서트 성형시 유동을 발생하지 않고 결합 상태를 견고히 유지하여 제품 신뢰도를 극대화하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 인서트형 부시 제조방법은, 차량의 엔진커버 및 디스플레이 고정 사출물에 인서트 삽입되어 상대물과 조립 체결을 제공하는 인서트형 부시를 제조함에 있어서, 비철금속재의 바 소재를 일정 길이로 절단하여 절단소재로 가공하는 절단 가공공정과, 상기 절단된 절단소재에 형성될 관통공의 자리를 잡도록 상기 절단소재를 상하 압착 단조가공하고, 상기 절단소재의 내부 중앙을 천공 단조가공하여 관통공을 형성하며, 상기 절단소재의 외표면에 플랜지를 형성하여 가공소재로 가공하는 냉간단조가공공정과, 상기 가공소재의 중앙 외주면으로 요홈부를 롤링 가공하는 롤링공정과, 상기 가공소재의 내부 관 통공에 나사산을 전조 가공하는 전조탭핑가공공정을 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 인서트형 부시 제조방법에 있어서, 상기 냉간단조가공공정은, 상기 절단소재의 외표면에 형성된 플랜지의 일부를 타발하는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인서트형 부시 제조장치는, 차량의 엔진커버 및 디스플레이 고정 사출물에 인서트 삽입되어 상대물과 조립 체결을 제공하는 인서트형 부시의 제조장치에 있어서, 금속재의 바 소재(10)를 일정 길이로 절단하여 절단소재(11)로 가공하는 절단가공수단과, 상기 절단소재(11)를 고정 및 가동펀치에 의해 가공소재(15)로 단조 가공하되, 상기 절단소재(11)에 형성할 관통공의 자리를 잡기 위해 압착 단조가공하는 제1단조금형(110)과, 상기 절단소재의 내부 중앙으로 관통공(16)을 형성하는 제2,3,4,5단조금형(120)(130)(140)(150)과, 상기 절단소재의 외주면 상부에 플랜지(17)의 일정부분을 타발하기 위한 제6단조금형(160)을 순차 배치한 냉간단조가공수단(100)과, 상기 가공소재(15)의 중앙 외주면으로 요홈부(18)를 롤링가공하는 요홈부 가공수단과, 상기 가공소재(15)의 내부 관통공(16)으로 나사산을 가공하여 나사공(19)을 형성하는 전조 탭핑가공수단을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 인서트형 부시는, 차량의 엔진커버 및 디스플레이 고정 사출물에 인서트 삽입되어 상대물과 조립 체결을 제공하는 인서트형 부시에 있어서, 금속재 본체(20)의 외주면에 요홈부(18)와 톱니부가 순차로 형성되고, 상기 요홈부와 톱니부는 각 측면이 경사면을 이루도록 롤링 가공에 의해 형성된 것을 특징으로 한 다.

본 발명에 따른 인서트형 부시는, 외주면 상부에 원형의 플랜지(17)가 형성되고, 사출물과의 조립에서 회전에 의한 이탈력을 더욱 방지하도록 상기 플랜지의 일부를 타발 성형한 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 인서트형 부시는 내부에 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공은 전조태핑가공에 의해 나사산이 형성된 나사공인 것이 바람직하다.

이때 금속소재는 다단단조에 용이하도록 일정 굵기를 갖는 선재 형태로서 일반 철금속, 알루미늄 합금, 동합금 등 비철금속 합금 등이 사용된다.

본 발명은, 금속재의 바 소재를 일정 길이로 절단하여 냉간다단단조과정, 롤링과정 및 전조 탭핑과정에 의해 부시를 제조함으로서 종래의 소결가공방식에 비해 제품의 생산성 향상, 제품의 정밀도 향상 및 제조 코스트를 절감하게 됨은 물론 차량의 엔진커버나 디스플레이 고정 사출물내에 인서트 성형시 외부 열에도 유동을 발생하지 않는 견고한 결합력을 제공하여 제품 신뢰도를 극대화하는 효과를 가지며 알루미늄 합금과 같은 연성이 높은 소재를 사용하여 성형하는 경우 견고한 결합력과 내식성이 우수하고 경량화를 이룰 수 있다.

이하 상기한 본 발명에 따른 인서트형 부시의 제조방법에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 인서트형 부시의 제조방법은 도 5에 도시된 바와 같이,

금속재의 바 소재(10)를 일정 길이로 절단하여 절단소재(11)로 가공하는 절단가공공정(S100)과,

상기 절단공정에서 절단된 절단소재(11)를 상하 압착하여 형성할 관통공의 자리를 잡도록 압착 단조가공(S111)하고, 내부 중앙을 천공하여 관통공(16)을 형성하는 천공 단조가공(S112)하며, 외표면의 플랜지를 형성하는 형상 단조가공(S113)을 순차적으로 행하면서 가공소재(15)로 가공하는 냉간단조가공공정(S110)과,

상기 가공소재(15)의 중앙 외주면으로 요홈부(18)를 롤링가공하는 요홈부 가공공정(S120)과,

상기 가공소재(15)의 내부 관통공(16)으로 나사산을 전조 가공하여 나사공(19)을 형성하는 전조 탭핑가공공정(S130)에 의해 제조된다.

이때, 상기 냉간다단단조 가공공정(S110)에서 외표면의 형상 단조가공(S113)은 가공소재(15)의 상부에 플랜지(17)를 형성하고 이외에도, 조립성을 위하여 하부에 일정각도로 테이퍼(12)를 형성하는 또는 기타의 형상을 형성하도록 형상 단조가공하는 것을 포함한다.

이러한 본 발명은, 바 소재를 일정 길이로 절단하여 다단계에 의해 순차적으로 냉간다단단조 가공을 행하게 되는데(S110), 이는 절단소재를 압착한 다음(S111), 내부 중앙에 관통공을 형성하고(S112), 외표면으로 상부에 플랜지 형상을 형성하고 외주면 하부는 사출물의 중공부에 조립성을 위하여 일정각도로 테이퍼 를 형성하는 형상을 단조가공으로 행한다(S113). 관통공을 형성하는 과정(S112)과 플랜지 등 외형을 단조성형하는 과정(S113)은, 도 3에 도시된 바와 같이 통상 1회의 단조만으로 달성되기는 어려우므로, 이들 과정들(S112, 113)은 반드시 순차로 진행될 필요는 없으며, 시간적으로 동시에 진행되어도 무방하다.

본 발명의 롤링가공(S120) 및 전조 태핑가공(S130)으로 마무리 제조하기 때문에 종래의 제조방법에 비해 생산성 향상, 제품의 치수 및 형상 정밀도 향상과 비철금속재를 이용하면 내식성이 우수하면서도 제조비용을 절감하게 되는 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 인서트형 부시의 제조장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 인서트형 부시의 제조장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 금속재의 바 소재(10)를 일정 길이로 절단하여 절단소재(11)로 가공하는 절단가공수단과,

상기 절단소재(11)를 고정펀치 및 가동펀치에 의해 가공소재(15)로 단조 가공하되, 절단소재(11)를 압착하여 관통공의 자리를 잡기 위한 자리면에 대해 단조가공하는 제1단조금형(110)과, 내부 중앙으로 관통공(16)을 점진적으로 형성하는 제2,3,4,5단조금형(120)(130)(140)(150)과, 외주면 상부에 플랜지(17) 형상이 사출물과의 조립에서 회전을 방지하도록 원형상 플랜지의 일정부분을 타발하기 위한 제6단조금형(160)을 순차 구성한 냉간단조가공수단(100)과,

상기 가공소재(15)의 중앙 외주면으로 요홈부(18)를 롤링가공하는 요홈부 가 공수단과,

상기 가공소재(15)의 내부 관통공(16)으로 나사산을 가공하여 나사공(19)을 형성하는 전조 탭핑가공수단으로 구성되어 이루어진다.

이때, 상기 냉간단조가공수단(100)에서 제2,3,4,5단조금형(120)(130)(140)(150)은 고정펀치 및 가동펀치에 의해 가공소재(15) 하부로 요홈을 단조성형하고, 다시 상부로 상기 요홈에 대향되는 요홈을 단조성형한 후 상기 상하 요홈을 관통되게 연결하도록 다단단조성형한다. 이 과정을 통해 가공소재(15)에 상하방향으로 관통하는 관통공(16)을 점진적으로 형성할 수 있다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명은 금속재 소재를 이용하여 단조가공에 의해 인서트형 부시를 제조함에 그 특징이 있는 것이다.

이러한 본 발명에 대해 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 커팅기와 같은 절단가공수단을 이용하여 금속재의 바 소재(10)를 일정 길이로 절단하여 절단소재(11)로써 공급한다.

이와 같이 공급된 절단소재(11)는 다단계에 걸친 냉간다단단조 가공으로 가공소재(15)로 가공하게 된다.

이 과정을 보다 상세히 설명하면, 먼저 상기 절단소재(11)를 제1금형(110)에서 고정 및 가동펀치에 의해 납작한 형태로 압착 단조가공한다.

그 다음, 상기 압착된 소재를 제2,3,4,5금형(120)(130)(140)(150)에서 내부 중앙으로 관통공(16)을 천공하는 천공 단조가공을 행하게 되는데, 제2금형(120)의 고정펀치 및 가동펀치에 의해 하부로 요홈을 형성하고, 다시 제3금형(130)의 고정펀치 및 가동펀치에 의하여 제2금형에서 성형된 요홈보다 작은 요홈을 성형하며, 제4금형(140)의 고정 및 가동펀치에 의해 하부 요홈에 대향되는 위치의 상부로 요홈을 형성한 후, 제5금형(150)의 고정 및 가동펀치에 의해 상기 상하 요홈이 관통되게 연결하는 관통공(16)을 형성한다.

그 다음 상기 관통공(16)이 형성된 절단소재(11)를 제6금형(160)에서 고정펀치 및 가동펀치에 의해 외주면 상부에 플랜지(17) 형상이 사출물과의 조립에서 회전을 방지하도록 원형상 플랜지(17)의 일정부분을 타발하는 형상 단조가공을 행한다.

즉, 상기 절단소재(11)를 냉간다단단조가공에 의해 내부 관통공 및 외주면 상부에 플랜지(17)를 형성하는 가공소재(15)를 제조하기 때문에 가공소재의 형상 및 치수가 일정하고 정밀하며 대량 제조가 가능해진다.

이와 같이 제조된 가공소재(15)는 선반 등과 같은 절삭가공수단에서 중앙 외주면으로 요홈부(18)를 롤링가공한 후, 탭핑머신등과 같은 탭핑가공수단에서 내부 관통공으로 나사를 가공하여 나사공(19)을 전조 탭핑으로 나사산을 형성하도록 가공하여 제조하게 되는 것이다.

이와 같이하여 제조 완료된 본 발명에 따른 인서트형 부시는 도 3에 도시된 바와 같이 금속재 본체(15) 내부로 형성되는 나사공(19)과 외주면 상부에 원형상 플랜지의 일정부분이 타발된 플랜지(17)를 일체 형성하여 이룬다.

이러한 본 발명에 따른 인서트형 부시는 자동차 엔진커버 또는 디스플레이 고정 사출물(30)에 인서트 성형함으로서 체결 상대물과 내부 나사공(19)을 통해 볼트로 체결 조립할 수 있게 된다.

상기 본 발명에 따른 인서트형 부시는 본체의 롤링공법에 의하여 외주면으로 형성된 요홈부(18)에 유입된 사출물에 의해 전후 방향으로 유동이 방지되는 견고성과 함께 원주상에 톱니 형상의 톱니부의 각 톱니 사이로 사출물이 유입되어 회전 방향으로 유동을 방지하게 되는 것이다.

종래 기술에서 절삭가공에 의하여 직각부가 형성된 요홈부에 사출물 유입이 어렵운 것에 비해, 요홈부와 톱니부의 각 측면이 수직벽이 아니라 경사면을 이루고 있으므로, 요홈부에 사출물이 쉽게 유입되도록 하여 사출물과 본 발명에 따른 인서트형 부시 사이의 결합력을 증대시킬 수 있다.

또한 연성이 높은 알루미늄과 같은 비철금속의 경우라도 사출물이 요홈부에 용이하게 유입되며, 요홈부와 톱니부가 형성된 외주면이 사출물과의 접촉면적을 넓혀주므로, 사출물과의 사이에 견고한 결합력을 확보하기 때문에 높은 강도의 철금속을 대체할 수 있으면서 경량화를 달성할 수 있는 유력한 체결수단이 된다.

특히 상기 엔진커버 또는 기타 사출물(30)이 차량, 디스플레이 패널 등의 내부 열에 의해 신장, 수축 등의 변형을 갖는 경우에도 유동을 방지할 수 있으므로 우수한 조립 견고성을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인서트형 부시는 내부에 나사공(19)을 형성하는 탭핑과정에서 전조탭에 의하여 성형하는데, 만일 절삭탭핑을 한다면 절삭탭에 절삭칩이 접합 될 경우 나사산이 제대로 성형되지 않아 제품불량의 원인이 되며, 절삭에 의한 나사산은 강도가 떨어지는 단점이 있다. 반면, 전조탭팅을 함으로써 나사산의 조도를 높이고 나사산의 강도를 높여 연성이 높은 알루미늄 합금, 동합금으로 인서트형 부시를 성형하는 경우에도 볼트 체결시 더욱 높은 체결력을 나타낼 수 있는 잇점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 인서트형 부시는 알루미늄 합금과 같은 비철금속재 소재로 제조될 경우 철금속재에 비해 내식성이 우수하고 경량화를 이룰 수 있게 됨은 물론 제조 코스트로 절감하는 잇점을 갖게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 인서트형 부시의 일례를 도시한 일부 절개 사시도,

도 2는 도 1의 인서트형 부시가 사출물에 설치 사용되는 일례를 보여주는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 인서트형 부시의 일실시예의 제조단계별 형상을 도시한 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 인서트형 부시의 제조장치의 일실시예의 개략적인 구성을 도시한 정단면도,

도 5는 본 발명에 따른 인서트형 부시의 제조방법의 일실시예의 순서도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 바 소재 15: 가공소재

16: 관통공 17: 플랜지

18: 요홈부 19: 나사공

100: 냉간다단단조 가공수단

110,120,130,140,150,160: 제1,2,3,4,5,6단조금형

Claims (6)

1. 차량의 엔진커버 및 디스플레이 고정 사출물에 인서트 삽입되어 상대물과 조립 체결을 제공하는 인서트형 부시를 제조함에 있어서,

   비철금속재의 바 소재를 일정 길이로 절단하여 절단소재로 가공하는 절단 가공공정과,

   상기 절단된 절단소재에 형성될 관통공의 자리를 잡도록 상기 절단소재를 상하 압착 단조가공하고, 상기 절단소재의 내부 중앙을 천공 단조가공하여 관통공을 형성하며, 상기 절단소재의 외표면에 플랜지를 형성하여 가공소재로 가공하는 냉간단조가공공정과,

   상기 가공소재의 중앙 외주면으로 요홈부를 롤링 가공하는 롤링공정과,

   상기 가공소재의 내부 관통공에 나사산을 전조 가공하는 전조탭핑가공공정을 포함하여 이루어진 인서트형 부시 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉간단조가공공정은,

   상기 절단소재의 외표면에 형성된 플랜지의 일부를 타발하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인서트형 부시 제조방법.
3. 차량의 엔진커버 및 디스플레이 고정 사출물에 인서트 삽입되어 상대물과 조립 체결을 제공하는 인서트형 부시의 제조장치에 있어서,

   금속재의 바 소재(10)를 일정 길이로 절단하여 절단소재(11)로 가공하는 절단가공수단과,

   상기 절단소재(11)를 고정 및 가동펀치에 의해 가공소재(15)로 단조 가공하되, 상기 절단소재(11)에 형성할 관통공의 자리를 잡기 위해 압착 단조가공하는 제1단조금형(110)과, 상기 절단소재의 내부 중앙으로 관통공(16)을 형성하는 제2,3,4,5단조금형(120)(130)(140)(150)과, 상기 절단소재의 외주면 상부에 플랜지(17)의 일정부분을 타발하기 위한 제6단조금형(160)을 순차 배치한 냉간단조가공수단(100)과,

   상기 가공소재(15)의 중앙 외주면으로 요홈부(18)를 롤링가공하는 요홈부 가공수단과,

   상기 가공소재(15)의 내부 관통공(16)으로 나사산을 가공하여 나사공(19)을 형성하는 전조 탭핑가공수단을 포함하여 이루어진 인서트형 부시 제조장치.
4. 차량의 엔진커버 및 디스플레이 고정 사출물에 인서트 삽입되어 상대물과 조립 체결을 제공하는 인서트형 부시에 있어서,

   금속재 본체(20)의 외주면에 요홈부(18)와 톱니부가 순차로 형성되고,

   상기 요홈부와 톱니부는 각 측면이 경사면을 이루도록 롤링 가공에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 인서트형 부시.
5. 제4항에 있어서,

   상기 금속재 본체(20)의 외주면 상부에 원형의 플랜지(17)가 형성되고,

   사출물과의 조립에서 회전에 의한 이탈력을 더욱 방지하도록 상기 플랜지의 일부를 타발 성형한 것을 특징으로 하는 인서트형 부시.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 금속재 본체(20)는 내부에 관통공이 형성되어 있고,

   상기 관통공은 전조태핑가공에 의해 나사산이 형성된 나사공인 것을 특징으로 하는 인서트형 부시.

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