KR20140015939A - 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형 및 이를 이용한 클러치드럼 제조 방법 - Google Patents

펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형 및 이를 이용한 클러치드럼 제조 방법 Download PDF

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윤종헌
이정환
최정호
김세종
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명에 의한 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법은, 원소재를 준비하는 소재준비과정과, 상기 원소재를 피어싱하여 홀을 형성하는 피어싱과정과, 홀이 형성된 원소재를 일정 두께를 갖도록 절단하여 단조소재를 형성하는 절단과정과, 상기 단조소재를 어닐링처리하는 어닐링과정과, 어닐링처리된 단조소재에 윤활피막을 도포하는 윤활과정으로 이루어지는 소재준비단계와, 상기 단조소재를 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형의 일 구성인 안착홈에 안착한 후 하부금형과 상부금형의 형합을 이용한 냉간 단조 방법으로 성형하여 클러치드럼을 성형하는 단조단계와, 상기 클러치드럼을 냉간 단조 금형 외부로 취출하는 취출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형 및 이를 이용한 클러치드럼 제조 방법{Cold forging mold for clutch drum of pumping device and Method for manufacturing pumping device using thereof}
본 발명은 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형 및 이를 이용한 클러치드럼 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래에 소결(sintering) 방법으로 제조됨에 따라 인장강도 및 전단강도가 낮아 내구성이 저하되었던 클러치드럼을 냉간 단조 공정으로 제조하여 기계적 성능이 향상되도록 한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형 및 이를 이용한 클러치드럼 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 판매 시장과 관련하여 럭셔리 세단의 확대 보급과 전기 자동차의 경량화 요구가 증대됨에 따라 시트 부품의 안정성과 승차감을 향상시키기 위한 부품의 고정도화 및 경량화가 동시에 진행되고 있다.
연간 2,000만 개 이상의 생산이 요구되는 클러치드럼은 자동차 시트의 높이를 조절하기 위한 펌핑디바이스의 부품으로서, 레버의 조작에 의해 연동하도록 구성된다.
즉, 클러치드럼은 레버 조작에 의해 발생한 힘을 클러치부에 전달하고 레버에 가해진 힘이 제거되었을 때 원상태로 복귀하도록 구성된다.
따라서, 상기 클러치드럼(1)은 도 1과 같이 회전시에 상대물과 간섭될 수 있도록 다수의 돌기(2)가 돌출 형성된다.
상기 다수의 돌기(2)는 높은 단차를 이루고 있으므로 높은 성형 난이도를 갖는다.
따라서, 생산성과 고정밀도를 확보하기 위하여 소결(sintering) 공정을 이용하여 제조된다.
그러나, 클러치드럼(1)의 경우 소결 공정을 이용한 성형 방법으로 인하여 다음과 같은 문제점을 갖는다.
즉, 도 2와 같이 종래의 클러치드럼(1)은 분말 소재를 소결하여 제조되므로 많은 기공을 포함하고 있고, 마르텐자이트(martensite) 조직을 갖게 되므로 인장강도 및 전단력에 취약하다.
따라서, 사용자가 레버를 조작하여 클러치드럼(1)에 강한 전단력을 가하게 되면 돌기(2)가 파손되는 등의 문제를 야기하게 된다.
또한, 소결 공정은 분말 소재를 이용하고 적정 온도로 맞추어야 하므로 작업 환경이 좋지 않고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 상기와 같은 이유로 제조 원가가 상승하게 되므로 경제적인 측면에서 볼 때 바람직하지 못하다.
도 1은 펌핑디바이스의 클러치드럼 외관을 보인 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따라 제조된 펌핑디바이스의 부위별 미세 조직 사진이다.
상기 클러치드럼(1)과 유사한 형상 및 작용을 하는 자동차 부품 중에는 클러치, 크라운 기어 등이 있다.
클러치의 경우 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0074802호에 개시되어 있으며, 금속 파우더를 다이 내부에 장입하여 압축 성형하고, 소결 및 냉각공정을 통해 클러치를 제조하게 된다.
크라운 기어는 자동차의 동력 전달 계통에 사용되는 부품으로서 클러치드럼(1)과 같이 전단력이 작용하게 되며 대한민국 공개특허공보 제 10-2008-0011707호에 개시되어 있다.
크라운 기어 역시 전방으로 돌출된 다수의 톱니에 전단력이 작용하는 구조이다.
이와 같이 전단력이 작용하는 부품에 대하여 소결 공정으로 제조하는 경우 복잡한 형상을 성형할 수 있는 장점은 있으나, 치수 정밀도를 높이는데 어려움이 있으며, 내부 기공에 의한 파손 가능성이 잠재해 있으므로 바람직하지 못하다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래에 소결(sintering) 방법으로 제조됨에 따라 인장강도 및 전단강도가 낮아 내구성이 저하되었던 클러치드럼을 냉간 단조 공정으로 제조하여 기계적 성능이 향상되도록 한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형 및 이를 이용한 클러치드럼 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법은, 원소재를 준비하는 소재준비과정과, 상기 원소재를 피어싱하여 홀을 형성하는 피어싱과정과, 홀이 형성된 원소재를 일정 두께를 갖도록 절단하여 단조소재를 형성하는 절단과정과, 상기 단조소재를 어닐링처리하는 어닐링과정과, 어닐링처리된 단조소재에 윤활피막을 도포하는 윤활과정으로 이루어지는 소재준비단계와, 상기 단조소재를 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형의 일 구성인 안착홈에 안착한 후 하부금형과 상부금형의 형합을 이용한 냉간 단조 방법으로 성형하여 클러치드럼을 성형하는 단조단계와, 상기 클러치드럼을 냉간 단조 금형 외부로 취출하는 취출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 취출단계는 하부금형 내부에 구비된 녹아웃핀의 직선 운동에 의해 클러치드럼이 하부금형 외부로 취출되는 과정임을 특징으로 한다.
상기 취출단계에서 상기 녹아웃핀은 클러치드럼에 형성된 돌기의 단부와 접촉하는 것을 특징으로 한다.
상기 취출단계에서 상기 녹아웃핀은 돌기와 대응하는 크기 및 개수로 구비됨을 특징으로 한다.
상기 단조단계에서 클러치드럼의 돌기는 펀치의 진행 방향과 동일한 방향으로 형성되며 녹아웃핀과 이격됨을 특징으로 한다.
상기 단조단계는 150 ~ 300ton의 성형하중으로 성형됨을 특징으로 한다.
상기 단조단계는 20 ~ 60SPM(Stroke Per Minute)로 성형됨을 특징으로 한다.
상기 취출단계는 돌기 형성방향과 반대방향으로 다이를 진행시켜 클리치드럼을 금형 외부로 취출하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 소재준비단계에서 상기 윤활피막은 인산염피막이 채택됨을 특징으로 한다.
본 발명은 피어싱과정으로 홀이 형성되며 일정 두께를 갖도록 절단된 후 어닐링처리 및 윤활처리된 단조소재를 내부에 수용하도록 안착홈을 구비한 하부금형과, 상기 하부금형과 선택적으로 형합하여 상기 단조소재를 냉간 단조 성형하는 상부금형을 포함하여 구성되는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형에 있어서, 상기 하부금형은, 상기 단조소재가 내부에 안착되는 안착홈을 구비한 다이와, 상기 다이 내측에 위치하고 단조소재 내부에 삽입되어 내경 축소 범위를 제한하는 맨드렐과, 상기 다이를 내부에 수용하여 지지하는 다이블럭과, 상기 안착홈 내부로 삽입되어 클러치드럼을 취출하는 녹아웃핀과, 상기 단조소재를 내부에 수용하여 외경 확대 범위를 제한하는 다이블럭을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 다이의 내부 일측에는, 상기 안착홈과 연통하며 상기 녹아웃핀의 직선 운동 방향을 안내하는 핀안내홀이 구비됨을 특징으로 한다.
상기 핀안내홀과 안착홈은 다수로 구비되며, 상기 다수 핀안내홀과 안착홈은 동일한 직선상에 위치함을 특징으로 한다.
상기 다수 녹아웃핀은 녹아웃블럭과 연동하여 동시에 움직이는 것을 특징으로 한다.
상기 녹아웃핀은 돌기의 형성 방향과 반대방향으로 직선 운동하여 클러치드럼을 취출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래에 소결(sintering) 방법으로 제조됨에 따라 인장강도 및 전단강도가 낮아 내구성이 저하되었던 클러치드럼의 기계적 성능을 향상시키기 위한 것으로서, 어닐링처리 후 피막이 도포된 단조소재를 단일의 냉간 단조공정으로 제조하였다.
따라서, 제조 공정이 간소화되어 생산성이 향상되며 기계적 특성 특히 전단강도가 향상되는 이점이 있다.
또한, 불량율이 현저히 감소하고 저가의 소재를 채택하게 되므로 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 펌핑디바이스의 클러치드럼 외관을 보인 사시도.
도 2 은 종래 기술에 따라 제조된 펌핑디바이스의 부위별 미세 조직 사진.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 클러치드럼의 실물 사진.
도 4 는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형의 내부 구성을 보인 종단면도.
도 5 는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형의 분해 종단면도.
도 6 은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형에서 일 구성인 다이와 녹아웃핀의 결합 관계를 보인 종단면도.
도 7 은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 8 은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법에서 일단계인 소재준비단계를 세부적으로 나타낸 공정 사진.
도 9 는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법에서 일단계인 단조단계에서의 금형 상태를 나타낸 종단면도.
도 10 은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법에서 일단계인 단조단계 중 스트로크 변화에 따른 클러치드럼의 성형성을 비교한 해석그림.
도 11 은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형에서 상부금형과 하부금형이 분리된 상태를 나타낸 종단면도.
도 12 는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형에서 클러치드럼이 취출된 모습을 보인 종단면도.
도 13 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 클러치드럼이 상대물과 조립된 상태를 보인 사시도.
이하 첨부된 도 2를 참조하여 클러치드럼(10)의 구성을 설명한다.
도 2에는 종래 기술에 따라 제조된 펌핑디바이스의 부위별 미세 조직 사진이 도시되어 있다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 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.
도면과 같이 클러치드럼(10)은 중앙부가 동그랗게 천공된 대략 링 형상을 가지며, 상면에는 방사상으로 돌기(12)가 다수 형성되어 있다.
그리고, 상기 클러치드럼(10)은 본 발명의 실시예로서 SCM415로 이루어지며, 어닐링 처리 및 윤활피막 처리된 단조소재(도 6의 도면부호 18 참조)를 냉간 단조 금형(도 4의 도면부호 100) 내부에 안착하여 냉간 단조 공정으로 성형된다.
이하 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 냉간 단조 금형(100)의 구성을 설명한다.
도 4에는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)의 분해 종단면도가 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형에서 일 구성인 다이와 녹아웃핀의 결합 관계를 보인 종단면도가 도시되어 있다.
이들 도면과 같이 냉간 단조 금형(100)은 SCM415로 이루어지고 피어싱과정(S140)으로 홀이 형성되며 일정 두께를 갖도록 절단된 후 어닐링처리 및 윤활처리된 단조소재(18)를 내부에 수용하도록 안착홈(121)을 구비한 하부금형(120)과, 상기 하부금형(120)과 선택적으로 형합하여 상기 단조소재(18)를 냉간 단조 성형하는 상부금형(140)을 포함하여 구성된다.
상부 상부금형(140)은 단조소재(18)의 상면을 하방향으로 가압하기 위한 펀치(142)와, 상기 펀치(142)를 내부에 수용하여 잡아주는 펀치홀더(144)와, 상기 펀치홀더(144) 내부에 삽입되어 펀치(142)의 이탈을 방지하는 펀치블럭(146)을 포함하여 구성된다.
상기 펀치(142)의 하단부는 클러치드럼(10)의 하면(도 3에서 볼 때)과 대응하는 링 형상을 가지며, 상기 펀치(142), 펀치홀더(144) 및 펀치블럭(146)은 일체화되어 상/하 방향으로 직선 왕복 운동하게 된다.
상기 상부금형(140)의 하측에는 하부금형(120)이 구비된다. 상기 하부금형(120)은 상측 중앙에 단조소재(18)가 안착되는 안착홈(121)이 구비되며 상기 펀치(142)의 하부를 내부에 수용함으로써 단조소재(18)의 냉간 단조를 가능하게 한다.
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 하부금형(120)은 단조소재(18) 내부에 삽입되어 내경 축소 범위를 제한하는 맨드렐(122)과, 상기 단조소재(18)를 내부에 수용하여 외경 확대 범위를 제한하는 다이(124)와, 상기 다이(124) 외측에 구비되어 다이(124)의 외측방향 변형이 제한되도록 지지하는 다이블럭(123)과, 상기 다이(124) 및 다이블럭(123)을 지지하는 다이홀더(125)와, 상기 다이(124), 다이블럭(123) 및 다이홀더(125)를 내부에 수용하여 보호하는 다이케이스(126)와, 상기 다이홀더(125) 및 다이(124) 내부를 직선 왕복운동하여 냉간 단조 금형(100) 내부에서 성형된 클러치드럼(10)을 외부로 취출하는 녹아웃핀(130)과, 상기 녹아웃핀(130)과 연동하는 녹아웃(127)과, 상기 다이홀더(125)의 하부에 결합되고 하부금형(120)이 단조설비에 설치되도록 하는 엔빌(128)과, 상기 엔빌(128) 내측에서 직선왕복운동하고 상기 녹아웃(127)과 결합하여 연동하는 녹아웃블럭(129)을 포함하여 구성된다.
상기 하부금형(120)은 상부 중앙에 안착홈(121)이 구비되며, 상기 안착홈(121)의 상측에는 펀치(142)가 위치하게 된다.
따라서, 상기 안착홈(121)에 단조소재(18)가 안착된 상태에서 상기 펀치(142)가 단조소재(18)를 가압하게 되면, 상기 단조소재(18)는 도 3과 같은 형상으로 냉간 단조 성형된다.
상기 안착홈(121)은 다수의 부품에 의해 형성된 공간이다. 즉, 상기 안착홈(121)은 맨드렐(122)과 다이(124) 및 녹아웃핀(130)에 의해 형성된 공간을 일컬으며, 실제로 제조된 클러치드럼(10)의 높이는 맨드렐(122)과 다이(124) 및 녹아웃핀(130)에 의해 둘러싸여 형성된 공간의 크기보다는 작게 구성된다.
상기 녹아웃핀(130)은 안착홈(121)의 하면을 형성하기는 하나 펀치(142)와 다이(124)의 상호 작용에 의해 형성되는 클러치드럼(10)의 돌기(12)로부터 이격되도록 배치된다.
따라서, 상기 녹아웃핀(130)은 클러치드럼(10)을 취출하고자 할 때 선택적으로 직선 왕복운동하여 상기 돌기(18)를 상방향으로 밀어올리게 된다.
상기 맨드렐(122)은 펀치(142)가 단조소재(18)를 가압시에 단조소재(18)의 중앙에 삽입된 상태를 유지함으로써 내경의 축소를 방지하게 된다.
그리고, 상기 다이(124)는 돌기(18)의 높이만 제한하지 않으며, 클러치드럼(10)의 외경 및 외형을 제한하게 된다.
즉, 상기 다이(124)는 단조소재(18)가 클러치드럼(10) 형상으로 변형될 때 외경의 확대 범위를 제한하게 된다.
따라서, 상기 펀치(142)가 하방향으로 내려와 안착홈(121)의 상부를 차폐하면서 가압함에 따라 상기 단조소재(18)는 도 9와 같이 안착홈(121)과 대응하는 형상으로 채워져 클러치드럼(10)을 형성할 수 있게 된다.
상기 하부금형(120)은 상부금형(140)과 하부금형(120)의 형합에 의해 클러치드럼(10)의 성형이 완료되었을 때 클러치드럼(10)을 상방향으로 취출하는 기능을 가진다.
즉, 상기 녹아웃핀(130)과 녹아웃(127) 및 녹아웃블럭(129)은 냉간 단조 금형(100)의 중앙에서 상/하 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 구성된다.
따라서, 상기 녹아웃핀(130)이 도 4와 같이 위치한 경우 상기 다이(124)의 상단부는 돌기(18)가 형성될 수 있도록 충분한 공간을 제공하게 되며, 도 12와 같이 상방향으로 직선운동하게 되면 상기 클러치드럼(10)의 취출이 가능하게 된다.
상기 다이(124)와 녹아웃핀(130)의 결합 구성을 도 5를 통해 살펴보면, 상기 다이의 내부 중앙에는 핀안내홀(H)이 천공 형성된다.
상기 핀안내홀(H)은 안착홈(121)과 연통하도록 천공 형성되되, 상기 돌기(18)가 형성되어질 위치와 대응하는 곳에 다수 형성되어 돌기(18)의 형성 방향을 안내하게 된다.
그리고, 상기 핀안내홀(H)에는 녹아웃핀(130)이 직선 운동 가능하도록 삽입된다.
따라서 상기 핀안내홀(H)은 녹아웃핀(130)의 외형과 대응하는 형상을 가지며, 녹아웃핀(130)과 동일하거나 조금 작은 크기를 갖도록 형성됨이 바람직하다.
이하 첨부된 도 4 내지 도 9를 참조하여 상기 냉간 단조 금형(100)을 이용한 클러치드럼의 제조 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)을 이용한 클러치드럼 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 8 은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)을 이용한 클러치드럼 제조 방법에서 일단계인 소재준비단계를 세부적으로 나타낸 공정 사진이며, 도 9는 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)을 이용한 클러치드럼 제조 방법에서 일단계인 단조단계에서의 금형 상태를 나타낸 종단면도이다.
첨부된 도면과 같이, 상기 클러치드럼(10)은 원소재(14)를 준비하는 소재준비과정(S120)과, 상기 원소재(14)를 피어싱하여 홀을 형성하는 피어싱과정(S140)과, 홀이 형성된 원소재(14)를 일정 두께를 갖도록 절단하여 단조소재(18)를 형성하는 절단과정(S160)과, 상기 단조소재(18)를 어닐링처리하는 어닐링과정(S180)과, 어닐링처리된 단조소재(18)에 윤활피막을 도포하는 윤활과정(S190)으로 이루어지는 소재준비단계(S100)와, 상기 단조소재(18)를 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)의 일 구성인 안착홈(121)에 안착한 후 하부금형(120)과 상부금형(140)의 형합을 이용한 냉간 단조 방법으로 성형하여 클러치드럼(10)을 성형하는 단조단계(S200)와, 상기 클러치드럼(10)을 냉간 단조 금형(100) 외부로 취출하는 취출단계(S300)를 순차적으로 실시하여 제조된다.
상기 원소재(14)는 본 발명의 실시예에서 도 8과 같이 SCM415로 이루어진 원기둥 형상의 봉을 채택하였으며, 피어싱과정(S140)을 통해 중앙부에 홀(16)이 천공된다.
상기 홀(16)은 단조소재(18)가 하부금형(120)에 안착될 때 맨드렐(122)을 수용하는 구성으로, 맨드렐(122)의 외경보다 큰 내경을 갖도록 구성된다.
상기 피어싱과정(S140) 이후에는 절단과정(S160)이 실시된다. 상기 절단과정(S160)은 피어싱과정(S140)에서 대략 파이프 형상을 가지는 원소재(14)를 일정 높이만큼 절단하여 링 형상을 갖도록 하는 과정으로, 본 발명의 실시예에서는 선반작업을 통해 준비하였다.
이후 상기 단조소재(18)는 어닐링과정(S180)과 윤활과정(S190)을 거치게 된다. 상기 윤활과정(S190)은 냉간 단조를 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하고, 불량을 감소시키기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에서 윤활피막은 인산염피막이 채택되었다.
상기와 같은 다수 과정을 거쳐 제조된 단조소재(18)는 단조단계(S200)를 거치게 된다. 상기 단조단계(S200)는 인산염피막이 도포된 단조소재(18)를 안착홈(121)에 안착한 후 상부금형(140)과 하부금형(120)을 형폐함으로써 클러치드럼(10)을 성형하는 단계이다.
이때 상기 홀(16) 내부에는 맨드렐(122)이 삽입되며, 150 ~ 300ton의 성형하중을 발생하여 클러치드럼(10)의 성형이 가능하였다.
그리고, 분당 스트로크는 20 ~ 60 SPM(Stroke Per Minute)의 범위 내에서 적용된다.
도 10을 참조하여 단조단계(S200) 중 스트로크 변화에 따른 클러치드럼(10)의 성형성을 해석한 결과를 참조하면 스트로크가 0.9㎜인 경우에는 돌기의 형성이 불완전하였으나, 스트로크가 1.7㎜ 인 경우에는 돌기가 양호한 상태로 형성되었다.
도 11은 본 발명에 의한 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형(100)에서 상부금형(140)과 하부금형(120)이 분리된 상태를 나타낸 종단면도로서 상기 단조단계(S200) 이후에 상기 상부금형(140)이 상방향으로 이동하여 안착홈(121)의 상부가 개구되면, 취출단계(S300)를 실시하게 된다.
상기 취출단계(S300)는 도 12와 같이 상기 녹아웃핀(130)을 상방향으로 직선 이동하여 클러치드럼(10)의 하단부를 상방향으로 밀어올림으로써 상기 안착홈(121)으로부터 클러치드럼(10)이 취출되도록 하는 과정이다.
상기와 같은 단계를 거쳐 클러치드럼(10)의 냉간 단조 성형은 완료되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 클러치드럼(10)을 상대물과 결합시킨 결과, 도 13과 같이 결합성이 뛰어난 것으로 나타났으며 치수 정밀도가 높은 것이 확인되었다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어 본 발명의 실시예에서는 단조소재가 SCM415가 채택되었으나, 다양한 소재로 변경 적용 가능함은 물론이다.
10. 클러치드럼 12. 돌기
14. 원소재 16. 홀
100. 냉간 단조 금형 120. 하부금형
121. 안착홈 122. 맨드렐
123. 다이블럭 124. 다이
125. 다이홀더 126. 다이케이스
127. 녹아웃 128. 엔빌
129. 녹아웃블럭 130. 녹아웃핀
140. 상부금형 142. 펀치
144. 펀치홀더 146. 펀치블럭
S100. 소재준비단계 H. 핀안내홀
S120. 소재준비과정 S140. 피어싱과정
S160. 절단과정 S180. 어닐링과정
S190. 윤활과정 S200. 단조단계
S300. 취출단계

Claims (14)

  1. 원소재를 준비하는 소재준비과정과, 상기 원소재를 피어싱하여 홀을 형성하는 피어싱과정과, 홀이 형성된 원소재를 일정 두께를 갖도록 절단하여 단조소재를 형성하는 절단과정과, 상기 단조소재를 어닐링처리하는 어닐링과정과, 어닐링처리된 단조소재에 윤활피막을 도포하는 윤활과정으로 이루어지는 소재준비단계와,
    상기 단조소재를 펌핑디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형의 일 구성인 안착홈에 안착한 후 하부금형과 상부금형의 형합을 이용한 냉간 단조 방법으로 성형하여 클러치드럼을 성형하는 단조단계와,
    상기 클러치드럼을 냉간 단조 금형 외부로 취출하는 취출단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 취출단계는 하부금형 내부에 구비된 녹아웃핀의 직선 운동에 의해 클러치드럼이 하부금형 외부로 취출되는 과정임을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 취출단계에서 상기 녹아웃핀은 클러치드럼에 형성된 돌기의 단부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 취출단계에서 상기 녹아웃핀은 돌기와 대응하는 크기 및 개수로 구비됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단조단계에서 클러치드럼의 돌기는 펀치의 진행 방향과 동일한 방향으로 형성되며 녹아웃핀과 이격됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 단조단계는 150 ~ 300ton의 성형하중으로 성형됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 단조단계는 20 ~ 60SPM(Stroke Per Minute)로 성형됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 취출단계는 돌기 형성방향과 반대방향으로 다이를 진행시켜 클리치드럼을 금형 외부로 취출하는 과정임을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 소재준비단계에서 상기 윤활피막은 인산염피막이 채택됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형을 이용한 클러치드럼 제조 방법.
  10. 피어싱과정으로 홀이 형성되며 일정 두께를 갖도록 절단된 후 어닐링처리 및 윤활처리된 단조소재를 내부에 수용하도록 안착홈을 구비한 하부금형과,
    상기 하부금형과 선택적으로 형합하여 상기 단조소재를 냉간 단조 성형하는 상부금형을 포함하여 구성되는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형에 있어서,
    상기 하부금형은,
    상기 단조소재가 내부에 안착되는 안착홈을 구비한 다이와, 상기 다이 내측에 위치하고 단조소재 내부에 삽입되어 내경 축소 범위를 제한하는 맨드렐과, 상기 다이를 내부에 수용하여 지지하는 다이블럭과, 상기 안착홈 내부로 삽입되어 클러치드럼을 취출하는 녹아웃핀과, 상기 단조소재를 내부에 수용하여 외경 확대 범위를 제한하는 다이블럭을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 다이의 내부 일측에는,
    상기 안착홈과 연통하며 상기 녹아웃핀의 직선 운동 방향을 안내하는 핀안내홀이 구비됨을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 핀안내홀과 안착홈은 다수로 구비되며, 상기 다수 핀안내홀과 안착홈은 동일한 직선상에 위치함을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 다수 녹아웃핀은 녹아웃블럭과 연동하여 동시에 움직이는 것을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 녹아웃핀은 돌기의 형성 방향과 반대방향으로 직선 운동하여 클러치드럼을 취출하는 것을 특징으로 하는 펌핑 디바이스의 클러치드럼 제조용 냉간 단조 금형.
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