KR20100004571A - Method and apparatus for processing spline hub - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차의 스플라인 허브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가공품질을 유지하면서 공정 소요시간을 단축하여 생산성을 향상하는 스플라인 허브 성형방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spline hub of an automobile, and more particularly, to a spline hub molding method and apparatus for improving productivity by shortening the process time while maintaining processing quality.
통상, 클러치디스크와 클러치축으로 동력을 전달하는 수동식 변속기에 있어서, 클러치디스크의 허브에 클러치축이 스플라인 결합되어 동력의 연결 및 단속시 상기 클러치축을 따라 클러치디스크가 직선운동을 수행한다. 허브는 주축에 있는 스플라인과 고정되는 것으로 외주에는 슬리브와 결합하여 이동을 안내하는 기어를 구비하고 내면에는 키홈을 지니기도 한다.In general, in a manual transmission for transmitting power to the clutch disk and the clutch shaft, the clutch shaft is splined to the hub of the clutch disk so that the clutch disk performs a linear movement along the clutch shaft during power connection and interruption. The hub is fixed to the spline on the main shaft and has a gear on the outer circumference to engage with the sleeve to guide the movement and a key groove on the inner surface.
이와 같은 허브 스플라인을 제조함에 있어서 절삭가공 및 GROUP공법에 의존하여 외주면의 기어를 형성하므로 작업시간이 길어지고 가공된 조직의 강화하기 위한 후속공정이 필요하기도 하다.In manufacturing such a hub spline, the gears of the outer circumferential surface are formed depending on the cutting process and the GROUP method, thus increasing the working time and requiring a subsequent process for strengthening the processed structure.
한편, 일예로 한국 공개특허 제2002-0040154호는 『스틸판재를 원하는 형태의 모재로 성형하는 블랭킹공정과; 상기 블랭킹공정에 의해서 형성된 모재의 중앙 부에 보스를 형성하는 드로잉공정과; 상기 드로잉공정에 의해서 보스가 형성된 모재에 유로구멍을 형성하는 피어싱공정과; 상기 피어싱공정에 의해서 유로구멍이 형성된 모재를 상온 가열하여 프레스의 링펀치 및 이의 하부측 다이쿠션으로 폐색시키고, 이러한 상태에서 상기 링펀치의 내측에 위치된 센터펀치와, 외측에 위치된 외측펀치에 각각 형성된 보스 치형 및 아우터 치형에 모재의 보스 내측면과 모재의 외측면을 링펀치로 압축시키는 냉간단조공정으로 이루어진 것』을 특징으로 한다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0040154 discloses, for example, a blanking process for forming a steel plate into a base material of a desired shape; A drawing step of forming a boss in the central portion of the base material formed by the blanking step; A piercing step of forming a flow path hole in the base material on which the boss is formed by the drawing step; The base material having the channel hole formed by the piercing process is heated at room temperature to occlude the ring punch of the press and the lower die cushion thereof, and in this state, the center punch located inside the ring punch and the outer punch located outside. And a cold forging process for compressing the inner surface of the base material and the outer surface of the base material with a ring punch on the formed boss tooth and the outer tooth shape.
이는 작업의 신속성 및 간편성으로 작업의 효율성이 기대되기는 하지만 급격한 소성변형에 의한 가공경화와 이에 따른 내구성 저하의 문제가 초래될 여지가 있다.This is expected to work efficiency due to the speed and simplicity of the work, but there is room for the problem of hardening of the process due to the rapid plastic deformation and the deterioration of durability.
종래기술의 문헌정보Literature Information of the Prior Art
[문헌1] 한국 공개특허 제2002-0040154호 “자동변속기용 허브의 제조 방법”[Patent 1] Korean Laid-Open Patent No. 2002-0040154 "Method for Manufacturing Hub for Automatic Transmission"
[문헌2] 한국 공개특허 제1999-0077992호 “클러치용 허브플랜지의 제조 방법”[Patent 2] Korean Laid-Open Patent Publication No. 1999-0077992 “Method of manufacturing a hub flange for clutch”
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 절삭가공을 최소화하고 소성가공의 의존도를 높이되 가공품질을 유지와 함께 공정 소요시간의 단축에 의한 생산성 향상을 도모할 수 있는 스플라인 허브 성형방법 및 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to fundamentally solve the conventional problems as described above, while minimizing the cutting process and increase the dependence of plastic processing, while maintaining the processing quality and can improve the productivity by shortening the process time It is an object of the present invention to provide a spline hub molding method and apparatus.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면은 투입된 소재를 이용하여 스플라인 허브를 성형하는 방법에 있어서: 상기 소재를 일정한 크기로 재단하여 원료재를 생성하는 블랭킹 단계; 상기 블랭킹 원료재를 다단계로 금형에 투입되면서 외주면에 스플라인을 지닌 중간재를 생성하는 단계; 및 상기 중간재를 절삭가공과 피어싱하여 완제품을 생성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a method for molding a spline hub using a injected material: a blanking step of cutting the material to a predetermined size to generate a raw material; Generating an intermediate material having a spline on an outer circumferential surface while the blanking raw material is input to a mold in multiple stages; And piercing the intermediate material with cutting to produce a finished product.
또한, 본 발명에 따른 상기 중간재 생성 단계는 스플라인이 형성된 외주면을 30°로 벤딩하는 단계와, 스플라인이 형성된 외주면을 60°로 벤딩하는 단계와, 스플라인이 형성된 외주면을 75°로 벤딩하는 단계와, 스플라인이 형성된 외주면을 90°로 벤딩하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of generating the intermediate material according to the present invention includes the steps of bending the outer circumferential surface formed spline at 30 °, bending the outer circumferential surface formed spline at 60 °, bending the outer circumferential surface formed spline at 75 °, And bending the outer circumferential surface on which the spline is formed at 90 °.
본 발명의 다른 일면은, 투입된 소재를 이용하여 스플라인 허브를 제조하는 장치에 있어서: 블랭킹된 원료재 상에 펀치와 다이를 이용하여 30° 경사의 스플라인 면을 형성하는 제1금형; 상기 30°경사면을 이룬 중간재 상에 펀치와 다이를 이용하여 60°경사의 스플라인 면을 형성하는 제2금형; 상기 60°경사면을 이룬 중간 재 상에 펀치와 다이를 이용하여 75°경사의 스플라인 면을 형성하는 제3금형; 및 상기 75°경사면을 이룬 중간재 상에 펀치와 다이를 이용하여 90°경사의 스플라인 면을 형성하는 제4금형;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a splined hub using an input material, comprising: a first mold for forming a splined surface having a 30 ° inclination using a punch and a die on a blanked raw material; A second mold for forming a splined surface of a 60 ° slope using a punch and a die on the intermediate member having the 30 ° slope; A third mold for forming a splined surface of 75 ° inclined by using a punch and a die on the intermediate member forming the 60 ° inclined surface; And a fourth mold for forming a splined surface having a 90 ° inclination by using a punch and a die on the intermediate member having the 75 ° inclined surface.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2금형과 제3금형은 각각의 펀치 하방향으로 다이 상에 패드플레이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second mold and the third mold according to the invention is characterized in that it comprises a pad plate on the die in the respective punch downward direction.
또한, 본 발명에 따른 상기 제4금형은 다이와 다이홀더를 이중으로 완충하는 하부지지플레이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fourth mold according to the invention is characterized in that it comprises a lower support plate for double buffering the die and the die holder.
또한, 본 발명에 따른 상기 제4금형은 다이에서 중간재를 취출하도록 펀치의 외주면상에 상하운동 가능한 스트리퍼를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fourth mold according to the invention is characterized in that it comprises a stripper capable of vertical movement on the outer peripheral surface of the punch to take out the intermediate material from the die.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.On the other hand, the terms or words used in the present specification and claims are not to be construed as limiting the ordinary or dictionary meanings, the inventors should use the concept of the term in order to explain the invention in the best way. Based on the principle that it can be properly defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and various alternatives may be substituted at the time of the present application. It should be understood that there may be equivalents and variations.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 절삭가공을 최소화하고 소성가공의 의존도를 높이되 가공품질을 유지와 함께 공정 소요시간의 단축에 의한 생산성 향상을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.As described in the above configuration and operation, the present invention provides the effect of minimizing cutting and increasing the dependence of plastic processing, while maintaining the processing quality and improving productivity by shortening the processing time.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 공정을 전체적으로 나타내는 플로우차트이다.1 is a flowchart showing the process according to the invention as a whole.
본 발명은 투입된 소재를 이용하여 스플라인 허브를 성형하는 방법에 관련되며, 먼저 상기 소재를 일정한 크기로 재단하여 원료재를 생성하는 블랭킹 단계(S10)를 거친다. 가공후 완제품인 스플라인 허브의 외경과 높이 치수에 가공여유를 고려하여 소재의 두께 및 블랭킹되는 부분의 직경을 결정한다. 본 발명에서 소성가공을 위주로 진행하므로 소재의 두께는 탄소강판을 기준으로 할 때 2∼3㎜ 정도를 택하는 것이 좋다.The present invention relates to a method for forming a spline hub using the input material, first through the blanking step (S10) of cutting the material to a predetermined size to produce a raw material. After processing, the thickness of the material and the diameter of the blanking part are determined by considering the processing margin in the outer diameter and height dimension of the finished spline hub. Since the present invention proceeds mainly to plastic processing, the thickness of the material may be about 2 to 3 mm based on the carbon steel sheet.
또, 본 발명에 따르면 상기 블랭킹 원료재를 다단계로 금형에 투입되면서 외주면에 스플라인을 지닌 중간재를 생성하는 단계(S50)를 거친다. 절삭가공을 배제하고 소성가공만으로 완제품을 성형하기 위해서는 다단계로 중간재를 형성하는 과정을 거치는 것이 필요하다. 중간재는 외주면에 스플라인이 형성되면서 외주면 경사각을 높여 가는 중간과정의 원재료를 의미한다.In addition, according to the present invention, while the blanking raw material is introduced into the mold in a multi-step, the step of generating an intermediate material having a spline on the outer peripheral surface (S50). It is necessary to go through the process of forming the intermediate material in multiple stages in order to exclude the cutting process and to form the finished product only by plastic working. Intermediate material refers to the raw material of the intermediate process to increase the inclination angle of the outer peripheral surface as the spline is formed on the outer peripheral surface.
본 발명의 상기 중간재 생성 단계(S50)는 스플라인이 형성된 외주면을 30°로 벤딩하는 단계(S10)와, 스플라인이 형성된 외주면을 60°로 벤딩하는 단계(S20)와, 스플라인이 형성된 외주면을 75°로 벤딩하는 단계(S30)와, 스플라인이 형성된 외주면을 90°로 벤딩하는 단계(S40)를 구비한다. 30°, 60°, 75°, 90° 순서로 벤딩의 과정을 거치는 것이 스플라인 허브에 소형변형된 치형을 형성함에 의한 가공경화나 균열현상을 최소화할 수 있다. 물론 이와 같은 각각의 단계(S50)는 후술하는 금형장치를 이용하여 순차적으로 수행된다.The intermediate material generating step (S50) of the present invention is a step (S10) for bending the outer circumferential surface on which the spline is formed (S10), a step (S20) for bending the outer circumferential surface on which the spline is formed (S20), and an outer circumferential surface on which the spline is formed 75 ° And a step (S40) of bending the outer circumferential surface on which the spline is formed at 90 °. Bending in the order of 30 °, 60 °, 75 °, and 90 ° can minimize work hardening or cracking caused by the formation of a small deformed tooth on the spline hub. Of course, each of these steps (S50) is performed sequentially using a mold apparatus to be described later.
또, 본 발명에 따르면 상기 중간재를 절삭가공과 피어싱하여 완제품을 생성하는 단계(S90)를 포함한다. 상기 외주면을 90°로 벤딩하는 단계(S40)를 거친 후에 중간재의 상면을 절삭가공하는 단계(S60), 스플라인 치형의 일부에 소음방지용 홀을 형성하는 제1피어싱(INDEX SIDE PIERC'G) 단계(S70), 상대품 조립을 위해 중앙부분에 관통공을 형성하는 제2피어싱(센터 및 리벳팅 HOLE PIERC'G) 단계(S80)를 거친다.In addition, according to the present invention includes the step of piercing the intermediate material and the cutting to produce a finished product (S90). After bending the outer circumferential surface by 90 ° (S40), the step of cutting the upper surface of the intermediate material (S60), the first piercing (INDEX SIDE PIERC'G) step of forming a noise prevention hole in a portion of the spline teeth ( S70), a second piercing (center and riveting HOLE PIERC'G) step of forming a through hole in the center portion for the counterpart assembly (S80).
도 2는 본 발명에 의한 S10 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도, 도 3은 본 발명에 의한 S20 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도, 도 4는 본 발명에 의한 S30 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도, 도 5는 본 발명에 의한 S40 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도이다.2 is a main configuration of the mold required for the S10 process according to the present invention, FIG. 3 is a main configuration of the mold required for the S20 process according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram of a mold required for the S30 process according to the present invention. 5 is a principal part configuration diagram of a mold required for the S40 process according to the present invention.
본 발명의 다른 일면은 투입된 소재를 이용하여 스플라인 허브를 제조하는 장치에 관련된다. 전술한 도 1의 중간재를 생성하는 단계(S50)에서 단계 S10에는 제1금형(20), 단계 S20에는 제2금형(30), 단계 S30에는 제3금형(40), 단계S40에는 제4금형(50)이 사용된다.Another aspect of the present invention relates to an apparatus for producing a spline hub using the input material. In the step S50 of generating the intermediate material of FIG. 1 described above, the
본 발명의 제1금형(20)은 블랭킹된 원료재 상에 펀치(23)와 다이(24)를 이용하여 30°경사의 스플라인 면을 형성한다. 펀치(23)는 펀치플레이트(26)를 개재하여 상형플레이드(21)에 고정되고, 다이(24)는 다이플레이트(27)를 개재하여 하형플 레이트(22)에 고정된다. 제1금형(20)은 후속 단계의 금형에 비하여 구조가 간단하게 하여도 무방하지만 가공결함을 줄이기 위해 스플라인의 경사면은 30°를 초과하지 않도록 한다.The
또, 본 발명의 제2금형(30)은 상기 30°경사면을 이룬 중간재 상에 펀치(33)와 다이(34)를 이용하여 60°경사의 스플라인 면을 형성하고, 본 발명의 제3금형(40)은 상기 60°경사면을 이룬 중간재 상에 펀치(43)와 다이(44)를 이용하여 75°경사의 스플라인 면을 형성한다. 전술한 제1금형(20)처럼 펀치(33)(43)는 펀치플레이트(36)(46)를 개재하여 상형플레이드(31)(41)에 고정된다. 그러나 다이(34)(44)는 하형플레이트(32)(42)와 직결하고 하형플레이트(32)(42)의 하방향으로 블록플레이트(38)(48)와 베이스플레이트(39)(49)를 부여하여 소성가공 중의 충격력이 효과적으로 흡수되도록 한다. 60°및 75°경사면으로 소성가공하는 과정은 전단계보다 가공결함이 발생되기 쉽기 때문이다.In addition, the
이때, 제2금형(30)과 제3금형(40)은 각각의 펀치(33)(43) 하방향으로 다이(34)(44) 상에 패드플레이트(35)(45)를 구비한다. 패드플레이트(35)(45)는 실린더에 의해 상하운동이 가능하도록 하며 중간재의 소성변형 과정에서 바닥면에 변형이 발생되는 것을 방지한다. 물론 패드플레이트(35)(45)는 고탄성 수지 또는 고무재를 사용하여 가공중 중간재에 긁힘이 발생하지 않도록 한다.At this time, the
또, 본 발명의 제4금형(50)은 상기 75°경사면을 이룬 중간재 상에 펀치(53)와 다이(54)를 이용하여 90°경사의 스플라인 면을 형성한다. 펀치(53)는 펀치플레이트(56)를 개재하여 상형플레이트(51)에 고정된다. 다이(54)는 하형플레이트(52) 에 고정되고 하형플레이트(52)의 하방향으로 블록플레이트(58)와 쿠션플레이트(59)가 설치된다. 블록플레이트(58)와 쿠션플레이트(59)는 전술한 블록플레이트(38)(48) 및 베이스플레이트(39)(49)와 유사한 기능이지만 가스스프링 등 보다 완충력이 큰 기구를 채용한다.In addition, the
이와 같은 상기 제4금형(50)은 다이(54)와 다이홀더(57)를 이중으로 완충하는 하부지지플레이트(55)를 구비한다. 다이홀더(57)는 하부지지플레이트(55)를 개재하여 제1의 하부지지플레이트(55)에 고정하고, 다이홀더(57)의 상단내면에 다이(54)를 수용하며, 펀치(53)의 하방향으로 제2의 하부지지플레이트(55)를 설치한다. 하부지지플레이트(55)를 이중으로 부여하는 것은 본 공정에서 발생하는 수평과 수직 충격을 동시에 완화할 수 있기 때문이다.The
이때, 상기 제4금형(50)은 다이(54)에서 중간재를 취출하도록 펀치(53)의 외주면상에 상하운동 가능한 스트리퍼(65)를 구비한다. 스트리퍼(65)는 별도의 실린더에 의해 펀치(53) 상에서 상하운동을 수행하며 외주면이 90°상태로 가공된 중간재가 다이(54)로부터 인출되도록 한다.At this time, the
도 1 내지 도 5를 참조하여 작동을 살펴보면, 단계 S10에서 원형판재인 원료재를 제1금형(20)의 다이(24)의 중앙에 위치시키고 상형부의 펀치(23)를 하강시켜 외주면에 30°경사면을 형성하며, 단계 S20에서 상기 30°벤딩된 중간재를 제2금형(30)의 다이(34)의 중앙에서 패드플레이트(35) 위에 안착시키고 펀치(33)를 하강시켜 60°경사면을 형성하며, 단계 S30에서 상기 60°벤딩된 중간재를 동일한 방식으로 다이(44) 중앙의 패드플레이트(45)에 안착하고 펀치(43)를 하강시켜 75°경사 면을 형성하며, 단계 S40에서 다이(54), 펀치(53), 하부지지플레이트(55)를 이용하여 동일한 방식으로 75°경사면을 90°경사면으로 소성변형한다.Looking at the operation with reference to Figures 1 to 5, in step S10 the raw material of the circular plate material is placed in the center of the
이와 같이 하면 종래에 절삭가공 및 GROUP공법으로 스플라인 허브를 생성하는 것에 비하여 가공시간이 월등하게 단축되고 다른 소성가공 방식에 비하여 가공경화 등의 결함발생도 줄어든다.In this way, the machining time is much shorter than that of the conventional spline hub by cutting and GROUP methods, and defects such as work hardening are reduced as compared to other plastic processing methods.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 공정을 전체적으로 나타내는 플로우차트,1 is a flowchart showing the process according to the invention as a whole;
도 2는 본 발명에 의한 S10 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도,2 is a main configuration diagram of a mold required for the S10 process according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 S20 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도,3 is a main configuration diagram of a mold required for the S20 process according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 S30 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도,4 is a main configuration diagram of a mold required for the S30 process according to the present invention;
도 5는 본 발명에 의한 S40 공정에 소요되는 금형의 요부 구성도이다.5 is a main configuration diagram of a mold required for the S40 process according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21, 31, 41, 51: 상형플레이트 22, 32, 42, 52: 하형플레이트21, 31, 41, 51:
23, 33, 43, 53: 펀치 24, 34, 44, 54: 다이23, 33, 43, 53:
26, 36, 46, 56: 펀치플레이트 27: 다이플레이트26, 36, 46, 56: Punch plate 27: Die plate
35, 45: 패드플레이트 38, 48, 58: 블록플레이트35, 45:
39: 베이스플레이트 55: 하부지지플레이트39: base plate 55: lower support plate
57: 다이홀더 59: 쿠션플레이트57: die holder 59: cushion plate
65: 스트리퍼65: stripper
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