KR20110022356A - 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기계식 프레스 사용을 통해 스핀들 하우징을 제조하여 제품의 생산성을 향상시키고, 특정 비율에 따른 프레싱 가공을 통해 제품의 강도 및 내구성을 높일 수 있는 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법에 관한 것이다.

이를 위해, 소재를 프레싱 가공한 후, 피어싱공정과 기계가공공정을 거쳐 스핀들 하우징을 제조하는 방법에 있어서, 제1금형 내부에 삽입된 소재 상부를 가압하여 1차가압홈을 프레싱 가공하는 버스터공정과; 제2금형 내부에 삽입된 소재의 1차가압홈 내부를 가압하여 2차가압홈을 프레싱 가공하는 블록커공정과; 제3금형 내부에 삽입된 소재의 2차가압홈 내부를 가압하여 3차가압홈을 프레싱 가공하는 피니셔공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 신속한 작동이 가능한 기계식 프레스를 통해 3개의 공정을 거쳐 프레싱 가공하므로, 제품 생산성과 작업 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 또한 소재의 프레싱 가공 정도를 특정 수치만큼 미세조정 가압 성형이 가능하며, 프레싱 가공에 따른 치수 정밀도향상 및 제품의 전면이 단조됨으로 완제품의 내구성 및 강도를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

기계식 프레스, 단조, 자동차, 스핀들 하우징, 코어.

Description

기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SPINDLE-HOUSING BY MECHANICAL TYPE PRESS MACHINE}

본 발명은 스핀들 하우징 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계식 프레스 사용을 통해 스핀들 하우징을 제조하여 제품의 생산성 및 작업성을 향상시키고, 특정 비율에 따른 프레싱 가공을 통해 제품의 내구성을 높일 수 있도록 한 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법을 제공하는 데 있다.

소성가공은 소재의 손실을 최소화하면서 원하는 형상의 제품을 성형하는 기술분야로, 자동차, 선박, 항공기산업의 기초 핵심부품을 대량생산 할 수 있어 산업적으로 적용범위가 매우 넓은 중요한 생산기반산업 중의 하나이다.

이러한 소성가공 산업은 제품 품질의 고급화가 가능하고, 다른 제조공정으로 대체 곤란한 고기능, 고품질 부품의 생산방식에 최적의 공정으로써, 최근에는 기존 공정의 고도화 및 복합화 가공기술, 신기술분야와의 융합에 따른 제품의 고기능화, 고부가가치화의 추세에 따라 기술개발 및 실용화가 급속히 확산되고 있는 실정에 있다.

이와 같은 소성가공 중에서도 특히 단조가공은 제조공법과 제조설비에 따라 열간 단조, 온간 단조, 냉간 단조 등으로 구분할 수 있는데, 이 중 열간단조는 1000~1200℃의 고온에 소재를 가열해 변형 저항을 적게 하여 작은 힘으로 큰 변형을 주어 조형을 쉽게 할 수 있고, 생산속도가 빠르므로 생산성이 좋으며, 복잡한 형상의 제품 성형을 쉽게 할 수 있는 장점으로 인해 통상적으로 많이 사용되고 있고, 냉간단조는 상온에서 실시되어 제품 정밀도를 높일 수 있고, 표면이 깨끗한 제품을 만들 수 있는 장점이 있다.

한편, 자동차용 리어 액슬에 사용되는 스핀들 하우징 역시 상기한 단조 가공을 통해 생산이 이루어지게 되는데, 상기한 스핀들 하우징은 자동차의 하중지지 및 동력을 후륜으로 전달하기 위한 장치에 사용되는 주요한 부품으로, 일정한 강도와 내구성이 요구된다.

이러한, 스핀들 하우징은 유압식 프레스를 사용하여 단조 가공되는 것이 일반적으로, 도 1에 도시한 바와 같이 크게 업세팅공정(P1)과, 버스터공정(P2)과, 블록커공정(P3)과, 피니셔공정(P4)과, 피어싱공정(P5) 및 기계가공공정(P6)으로 이루어진다.

간단하게 살펴보면, 먼저 업세팅공정(P1)에서는 일정 길이로 절단된 소재를 상부에서 가압하여 소재의 길이를 줄이게 된다.

그리고, 버스터공정(P2)에서는 업세팅된 소재를 하부금형(1) 내부에 삽입한 후 소재 상부에 코어(2)를 가압하여 소재 상부에 가압홈(5)을 프레싱 성형하고, 블록커공정(P3)에서는 소재 상부에 다른 코어(3)를 가압하여 가압홈(5)을 더 깊게 프레싱 성형하며, 피니셔공정(P4)에서는 소재 상부에 또 다른 코어(4)를 가압하여 가 압홈(5)을 더 깊게 프레싱 성형한다.

다음으로, 피어싱공정(P5)에서는 소재 하단부를 관통하여 소재 중앙에 구멍을 형성하고, 기계가공공정(P6)에서는 소재 외주면을 연마가공 및 후처리 가공하여 스핀들 하우징을 제조한다.

그러나, 상기한 종래의 스핀들 하우징 제조방법은 유압식 프레스를 사용하여 제조하는 공정 특성상, 제품 생산속도가 늦어 제품의 생산성과 작업성이 떨어지고 이로 인해 제품 대량 생산이 어려운 문제가 있었다.

또한, 유압식 프레스를 사용하여 제품 제조시에는 하나의 하부금형을 사용하여 제품을 성형함에 따라 도 1에 도시한 바와 같이 공정 중 소재가 금형에 완전하게 구속되지 않고 자유 상태로 되는 구간이 많으므로, 제품의 치수 정밀도가 떨어지는 문제가 발생되었다.

또, 상기와 같은 이유로 도 2와 같이 유압식프레스를 통해 피니셔공정을 거친 제품이 기계식프레스를 통해 피니셔공정을 거친 소재에 비해 기계가공해야 하는 부분이 상대적으로 많이 발생하여 기계가공공정(P6)에서의 연마가공이 증가하게 되고, 이로 인한 제조과정에서의 여러 가지 손실이 많이 발생하는 문제가 있었다.

더욱이, 제품 생산속도가 늦어 대량 생산에 적용하기가 불가능하며, 단조 공법에 따라 제품의 전방 또는 후방의 금형이 열려 있어, 단조의 주요 목적인 압축 성형이 정확히 이루어지지 않게 되고, 이로 인해 제품의 내구성이 저하되며 내부 결함이 발생될 가능성이 항상 존재하는 폐단이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기계식 프레스 사용을 통해 스핀들 하우징을 신속하고 간편하게 제조하여 제품의 생산성 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있도록 한 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기계식 프레스를 통한 스핀들 하우징 제조시 각 공정별 프레싱 가공 정도를 구체화하여 가공 중 소재의 파손을 방지하고, 완제품의 강도 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 절단된 소재를 단조 프레스를 통해 프레싱 가공한 후, 소재 하단부에 구멍을 뚫는 피어싱공정과 소재 외주면을 연마가공하는 기계가공공정을 거쳐 자동차에 사용되는 스핀들 하우징을 제조하는 방법에 있어서, 일정 길이로 절단된 소재를 제1금형 내부에 삽입하고, 제1코어를 통해 상기 소재 상부를 가압하여 1차가압홈을 프레싱 가공하는 버스터공정과; 상기 소재를 제2금형 내부에 삽입하고, 제2코어를 통해 상기 1차가압홈 내부를 가압하여 2차가압홈을 프레싱 가공하는 블록커공정과; 상기 소재를 제3금형 내부에 삽입하고, 제3코어를 통해 상기 2차가압홈 내부를 가압하여 3차가압홈을 프레싱 가공하는 피니셔공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 버스터공정에서는, 소재의 상하 길이가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하 길이에 비해 58~63%의 길이가 되도록 가공하고, 소재의 1차가압홈 깊이가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 3차가압홈 깊이에 비해 18~22%의 깊이가 되도록 가공하며, 소재의 몸통 중간부 직경이 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 몸통 중간부의 직경에 비해 95~99%의 직경이 되도록 가공한다.

그리고, 상기 블록커공정에서는, 소재의 상하 길이가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하 길이에 비해 80~85%의 길이가 되도록 가공하고, 소재의 2차가압홈 깊이가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 3차가압홈 깊이에 비해 68~73%의 깊이가 되도록 가공하며, 소재의 몸통 중간부 직경이 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 몸통 중간부의 직경에 비해 95~99%의 직경이 되도록 가공한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 소재를 피어싱 가공하기까지 기계식 프레스를 통해 3개의 공정을 거쳐 프레싱 가공하고, 기계식 프레스의 신속한 작동 특성으로 인해, 단위 시간당 생산되는 제품 개수를 크게 늘릴 수 있어, 제품 생산성과 작업 효율성을 향상시키고, 제품의 생산 원가를 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 버스터공정 및 블록커공정에서 소재의 프레싱 가공 정도를 특정 수치만큼 미세조정하여 가압 성형이 가능하며, 프레싱 가공에 따른 치수 정밀도 향상 및 제품의 전면이 단조됨으로 완제품의 내구성 및 강도를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법에 대한 것으로, 크게 버스터공정(P10)과, 블록커공정(P20)과, 피니셔공정(P30)과, 피어싱공정(P40)과, 기계가공공정(P50)으로 이루어진다.

구체적으로 살펴보면, 먼저 버스터공정(P10)에서는 일정길이로 절단된 봉형의 소재를 제1금형(10) 내부에 삽입한다. 그리고, 상기 제1금형(10) 내부에 삽입된 소재 상부에 제1코어(11)를 하부로 가압하여 소재 상부 중앙에 1차가압홈(12)을 프레싱 성형한다.

여기서, 상기 버스터공정(P10)을 통해 프레싱 가공되는 소재는, 그 소재의 상하단 사이의 길이(H₁)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하단 사이의 길이(H₃)에 비해 58~63%의 길이만큼 되도록 가공 형성하게 되는데, 63% 정도가 적절하다.

그리고, 상기 소재의 1차가압홈(12) 깊이(L₁)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 3차가압홈(32) 깊이(L₃)에 비해 18~22%의 깊이만큼 되도록 가공 형성하게 되는데, 22% 정도가 적절하다.

또한, 상기 소재의 몸통 중간부 직경(D₁)이 피니셔가공을 통해 가공되는 소 재의 몸통 중간부의 직경(D₃)에 비해 95~99%의 직경만큼 되도록 가공 형성하게 되는데, 99% 정도가 적절하다.

다음으로, 블록커공정(P20)에서는 버스터공정(P10)을 통해 가공된 소재를 제2금형(20) 내부에 삽입한다. 그리고, 상기 제2금형(20) 내부에 삽입된 소재 상부에 제2코어(21)를 하부로 가압하여 1차가압홈(12) 내부에 2차가압홈(22)을 다시 프레싱 성형한다.

여기서, 상기 블록커공정(P20)을 통해 프레싱 가공되는 소재는, 그 소재의 상하단 사이의 길이(H₂)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하단 사이의 길이(H₃)에 비해 80~85%의 길이만큼 되도록 가공 형성하게 되는데, 85% 정도가 적절하다.

그리고, 상기 소재의 2차가압홈(22) 깊이(L₂)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 3차가압홈(32) 깊이(L₃)에 비해 68~73%의 깊이만큼 되도록 가공 형성하게 되는데, 73% 정도가 적절하다.

또한, 상기 소재의 몸통 중간부 직경(D₂)이 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 몸통 중간부의 직경(D₃)에 비해 95~99%의 직경만큼 되도록 가공 형성하게 되는데, 99% 정도가 적절하다. 즉, 버스터공정(P10)에서 가공된 소재의 직경(D₁)을 그대로 유지하게 된다.

계속해서, 피니셔공정(P30)에서는 블록커공정(P20)을 통해 가공된 소재를 제 3금형(30) 내부에 삽입한다. 그리고, 상기 제3금형(30) 내부에 삽입된 소재 상부에 제3코어(31)를 하부로 가압하여 2차가압홈(22) 내부에 3차가압홈(32)을 프레싱 성형함과 동시에 블록커공정(P20)에서 성형된 상부 형상을 다시 프레싱하여 정형화시킨다.

아울러, 전술한 바와 같은 제1금형(10)과, 제2금형(20) 및 제3금형(30)은 종래의 금형과 달리 다수개로 각각 분할하여 제조됨으로써, 금형을 더욱 쉽게 제조하여 금형 제조비용을 절감하게 되고, 금형으로부터 소재를 더욱 간편하게 분리할 수 있게 된다.

한편, 피니셔공정(P30)을 마친 소재는 중앙에 구멍을 뚫는 피어싱공정(P40)을 거치게 된다. 즉, 상기 피어싱공정(P40)에서는 피니셔공정(P30)을 마친 소재의 3차가압홈(32)에 피어싱공구(부호 생략)를 삽입하여 소재 하단부를 관통 성형한다.

아울러, 기계가공공정(P50)에서는 피어싱가공을 통해 가공된 소재의 외주면을 연마가공 및 후처리가공하여 스핀들 하우징을 제조하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법은 기계식 프레스를 통해 소재를 프레싱 가공하고, 특히 종래의 유압식 프레스를 이용한 제조공정과 달리 제품을 더욱 신속하게 제조하여 제품 정밀도가 대폭 향상되며 작업 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

즉, 종래의 유압식 프레스의 경우에는 절단된 소재를 피어싱 가공하기 이전 까지 4개의 공정을 거치게 되고 유압식 프레스의 특성으로 인해 단위 시간당 생산 가능 제품개수가 60개에 불과하나, 본 발명의 기계식 프레스의 경우에는 절단된 소재를 피어싱 가공하기 이전까지 3개의 공정을 거치게 되고 기계식 프레스의 신속한 작동 특성으로 인해, 단위 시간당 생산 가능 제품개수를 90개까지 늘릴 수 있어, 제품 대량 생산이 용이하며, 제품의 생산 원가를 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 스핀들 하우징 제조방법은 버스터공정(P10) 및 블록커공정(P20)에서 소재의 프레싱 가공 정도를 수많은 실험에 걸쳐 특정 수치만큼 가압 성형함으로써, 프레싱 가공 중의 무리한 가압에 의한 소재의 파손 및 손상을 방지하고, 프레싱 가공성을 최적으로 향상시켜 완제품의 내구성 및 강도를 더욱 높일 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의해 유압식 프레스로 스핀들 하우징을 제조하는 방법을 각 공정별로 나타낸 개략도,

도 2는 종래 기술에 의해 제조되는 스핀들 하우징과 본 발명에 의해 제조되는 스핀들 하우징의 가공 오차 정도를 비교하여 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 스핀들 하우징 제조방법을 각 공정별로 나타낸 개략 단면도,

도 4는 본 발명에 의해 각 공정별 소재의 가공 비율을 나타낸 개략 단면도.

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 제1금형 11 : 제1코어

12 : 1차가압홈 20 : 제2금형

21 : 제2코어 22 : 2차가압홈

30 : 제3금형 31 : 제3코어

32 : 3차가압홈 P10 : 버스터공정

P20 : 블록커공정 P30 : 피니셔공정

P40 : 피어싱공정 P50 : 기계가공공정

H₁, H₂, H₃ : 소재의 상하단 사이 길이

L₁, L₂, L₃ : 1,2,3차가압홈의 깊이

D₁, D₂, D₃ : 소재의 몸통 중앙부 직경

Claims (3)

1. 절단된 소재를 단조 프레스를 통해 프레싱 가공한 후, 소재 하단부에 구멍을 뚫는 피어싱공정과 소재 외주면을 연마가공하는 기계가공공정을 거쳐 자동차에 사용되는 스핀들 하우징을 제조하는 방법에 있어서,

   일정 길이로 절단된 소재를 제1금형(10) 내부에 삽입하고, 제1코어(11)를 통해 상기 소재 상부를 가압하여 1차가압홈(12)을 프레싱 가공하는 버스터공정(P10)과;

   상기 소재를 제2금형(20) 내부에 삽입하고, 제2코어(21)를 통해 상기 1차가압홈(12) 내부를 가압하여 2차가압홈(22)을 프레싱 가공하는 블록커공정(P20)과;

   상기 소재를 제3금형(30) 내부에 삽입하고, 제3코어(31)를 통해 상기 2차가압홈(22) 내부를 가압하여 3차가압홈(32)을 프레싱 가공하는 피니셔공정(P30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 버스터공정(P10)에서는,

   소재의 상하 길이(H₁)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하 길이(H₃)에 비해 58~63%의 길이가 되도록 가공하고,

   소재의 1차가압홈(12) 깊이(L₁)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 3차가압홈(32) 깊이(L₃)에 비해 18~22%의 깊이가 되도록 가공하며,

   소재의 몸통 중간부 직경(D₁)이 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 몸통 중간부의 직경(D₃)에 비해 95~99%의 직경이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 블록커공정(P20)에서는,

   소재의 상하 길이(H₂)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 상하 길이(H₃)에 비해 80~85%의 길이가 되도록 가공하고,

   소재의 2차가압홈(22) 깊이(L₂)가 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 3차가압홈(32) 깊이(L₃)에 비해 68~73%의 깊이가 되도록 가공하며,

   소재의 몸통 중간부 직경(D₂)이 피니셔가공을 통해 가공되는 소재의 몸통 중간부의 직경(D₃)에 비해 95~99%의 직경이 되도록 가공하는 것을 특징으로 하는 기계식 프레스를 이용한 스핀들 하우징 제조방법.

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