KR20140116411A - 굴곡 중공 파이프의 제조 방법 - Google Patents

굴곡 중공 파이프의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

3차원적으로 굴곡한 파이프를 성형하는 경우에 있어서도, 프레스 가공 완료시에 양 플랜지부의 선단의 당접부위에 틈이나 편육 등이 없고, 당접 부위의 품질이 양호한 파이프를 성형 가공한 굴곡 중공 파이프의 제조 방법을 제공한다.
제1방향 및 제1방향과 직교하는 제2방향이 형성하는 제1평면으로 확장하는 평판인 피가공재 W를 제1평면과 직교하는 제3방향으로부터 복수의 성형 다이를 사용하여 단계적으로 프레스 가공함으로써 피가공재 W의 제2방향 및 제3방향이 형성하는 제2평면내의 2측변을 대면시켜, 제1평면내와 제2평면내에서 굴곡하는 3차원적으로 굴곡하여 연장하는 굴곡 중곡 파이프의 제조 방법에 있어서, 프레스 가공에 의하여, 제1방향 및 제3방향이 형성하는 제3평면내에서, 피가공재 W에 제3방향으로 압축되는 동시에 굴곡하여 연장하는 압출부(13)을 형성하고, 피가공재 W의 압출부(13)을 끼운 양측에 서로 멀어지게 확장된 확장부(15)를 형성하며, 확장부(15)의 선단에 압출부(13)의 압출방향과 역방향으로 굴곡시킨 플랜지부(16)을 형성하는 공정과, 확장부16와 플랜지부(16)간의 굴곡을 유지하며, 압출부(13)과 확장부(15)간의 굴곡부(17)를 역방향으로 굴곡시킴으로서, 양 플랜지부(16)을 서로 향하는 방향으로 성형하는 공정과, 제1평면내와 제2평면내에서 굴곡하는 3차원 굴곡부 P의 양 플랜지부(16)를 3차원 굴곡부 P 이외의 양 플랜지부(16)에 비해 굴곡시켜 더 가까이 대는 공정과, 플랜지부(16)의 선단을 맞대게 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

굴곡 중공 파이프의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING BENT HOLLOW PIPE}
본 발명은 굴곡 중공 파이프의 제조 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 서스펜션 암의 제조 방법에 관한 것이다.
차량용 서스펜션 암과 같은 굴곡 중곡 파이프를 제조하는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1의 제조 방법이 있다. 이 방법은 소재인 평판을 복수의 성형 다이을 이용하여 단계적으로 프레스 성형하고 최종적으로 2차원으로 굴곡한 중공 파이프를 성형하는 방법으로서, 코어(core)를 이용하지 않고 굴곡 중공 파이프가 형성될 수 있다. 이 방법에서는 우선 평판에 서로 멀어지는 방향으로 확장된 플랜지부를 형성하고, 다음으로 두 플랜지부가 대략 평행이 되도록 프레스 방향으로 굴곡시켜, 이후, 성형 다이의 내벽을 따라 양 플랜지부를 마주보게 해서 파이프를 형성한다.
[특허문헌 1] 특허 제3114918호 공보
하지만, 상술한 방법에 의하면, 3차원적으로 굴곡한 파이프를 성형하는 경우에는, 양 플랜지부를 약 평행으로 굴곡 시킬 때에, 일부에는 플랜지부가 너무 길게 되거나, 또는 다른 부위에서 플랜지부가 끌어 당겨져 너무 짧게 되어, 불안정한 끌림이 발생하여, 양호한 파이프 성형이 곤란하다.
본 발명은, 상기 종래기술에 동반하는 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 3차원적으로 굴곡한 파이프를 성형하는 경우에 있어서도, 프레스 가공 완료 시의 양 플랜지부의 선단의 당접 부위에 틈이나 편육(偏肉) 등이 없고, 당접 부위의 품질 양호한 파이프를 성형 가능한 굴곡 중공 파이프의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 아래 (1)~(4)에 기재된 본 발명에 의해 달성된다.
(1) 제1방향 및 상기 제1방향과 직교하는 제2방향에 의해 정의되는 제1평면에 확장하는 평판인 피가공재를 상기 제1평면과 직교하는 제3방향으로부터 복수의 성형 다이를 사용하여 단계적으로 프레스 가공함으로써 상기 피가공재의 상기 제2방향 및 상기 제3방향이 정의하는 제2평면의 2개의 측변을 맞대게 하여, 상기 제1평면내와 상기 제2평면내에서 굴곡하는 3차원적으로 굴곡하여 연장하는 굴곡 중공 파이를 제조하기 위한 굴곡 중공 파이프의 제조 방법에 있어서, 프레스 가공에 의해 상기 제1방향 및 상기 제3방향이 정의하는 제3평면내에서, 상기 피가공재에 상기 제3방향으로 압출되는 동시에 굴곡하여 연장하는 압출부를 형성하면서, 상기 피가공재의 압출부를 끼운 양측에 서로 멀어지게 확장된 확장부를 형성하며, 상기 확장부의 선단에 상기 압출부의 압출방향과 역방향으로 굴곡시킨 플랜지부를 형성하는 공정과; 상기 확장부와 상기 플랜지부간의 굴곡을 유지하면서, 상기 압출부와 상기 확장부간의 굴곡부를 역방향으로 굴곡 시키는 것에 의해, 양 플랜지부를 서로 향하는 방향으로 성형하는 공정과; 상기 제1평면내와 상기 제2평면내에서 굴곡하는 3차원 굴곡부의 양 플랜지부를 상기 3차원 굴곡부 이외의 양 플랜지부에 비해 굴곡시켜 더 가까이 대는 공정과; 상기 플랜지부의 선단을 맞대게 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴곡 중공 파이프의 제조 방법이다.
(2) 상기 플랜지부를 맞대게 하는 공정은 상기 플랜지부를 성형 다이의 내변을 따라 미끄러지게 함으로써 플랜지부를 맞대게 하는 것을 특징으로 하는 상기(1)에 기재된 굴곡 중공 파이프의 제조 방법이다.
(3) 상기 플랜지부를 맞대게 하는 공정은 상기 플랜지부를 성형 다이의 내벽을 따라 미끄러지게 함으로써 플랜지부를 맞대게 하면서, 부분적으로 코어를 이용한 성형 다이에 의해 플랜지부를 맞대게 하는 것을 특징으로 하는 상기(1)에 기재된 굴곡 중공 파이프의 제조 방법이다.
(4) 코어를, 상기 굴곡 중공 파이프의 단면 사이즈에 있어서 상기 제3방향의 길이에 비해 상기 제1방향의 길이가 긴 부위에 대응하는 위치에, 부분적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 굴곡 중공 파이프의 제조 방법이다.
상기 (1)에 기재된 발명에 의하면, 미리 확장부와 플랜지부간의 굴곡을 형성한 후에, 이 굴곡을 유지하면서, 압출부와 확장부 간의 굴곡부를 역방향으로 굴곡시키기 때문에, 3차원적으로 굴곡한 파이프를 성형하는 경우에 있어서, 프레스 가공완료 시의 양 플랜지부의 선단의 당접 부위에 틈이나 편육등이 없고, 당접 부위의 품질양호한 굴곡 중공 파이프를 성형할 수 있다.
더욱이, 3차원 굴곡부 이외의 양 플랜지부보다 3차원 굴곡부의 양 플랜지부를 굴곡시켜 더 가까이 대는 공정을 가짐으로써 굴곡 중공 파이프를 성형하는 방법에 있어서, 3차원 굴곡부의 양 플랜지부의 선단이 먼저 당접되며, 그 후에 주변 부위가 당접되기 때문에, 프레스 가공 완료시의 양 플랜지부의 선단의 당접부위에 틈이나 편육등이 없고, 당접 부위의 품질 양호한 굴곡 중공 파이프를 성형할 수 있다.
또한, 상기 (2)에 기재된 발명에 의하면, 플랜지부를 성형 다이의 내벽을 따라 미끄러짐으로써 플랜지부를 맞대게 하기 때문에 굴곡 중공 파이프를 코어를 이용하지 않고 성형할 수 있다.
또한 상기 (3)에 기재된 발명에 의하면, 성형 다이의 내벽을 따라 미끄러짐으로써 플랜지부를 맞대게 하면서, 더욱이 부분적으로 코어를 사용하기 때문에, 코어가 없으면 성형할 수 없는 만곡 중공 파이프라도 성형할 수 있다.
또한 상기 (4)에 기재된 발명에 의하면, 단면 사이즈가 제3방향의 길이에 비해 제1방향의 길이가 긴 굴곡 중공 파이프를 성형하기 위하여 부분적으로 코어를 적용하기 때문에, 종래의 방법에서는 성형할 수 없는 상술의 형상을 성형할 수 있다.
도 1은 굴곡 중곡 파이프를 나타내는 도이며, 도 1(A)는 사시도, 도 1(B)는 정면도, 도 1(C)는 도 1(B)의 C-C선에 따른 상면도, 도 1(D)는 도 1(B)의 D-D선에 따른 단면도, 도 1(E)는 도 1(B)의 E-E선에 따른 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 프레스 가공전의 평판을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조방법의 조(rough) 성형 공정을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 4-4선에 따른 단면도이다.
도 5는 조면 형성 공정 종료시의 피가공재의 사시도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 다듬기(trimming) 공정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 7-7선에 따른 단면도이다.
도 8은 다음기 공정 종료 시의 피가공재의 사시도이다.
도 9는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 굴곡 공정을 나타내는 단면도이다.
도 10은 도9의 10-10선에 따른 단면도이다.
도 11은 굴곡 공정 종료시의 피가공재의 사시도이다.
도 12는 굴곡 공정 종료시의 피가공재의 상면도이다.
도 13은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 내측 절곡 공정을 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 13의 14-14선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 13의 15-15선에 따른 단면도이다.
도 16은 도 13의 16-16선에 따른 단면도이다.
도 17은 내측 절곡 공정 종료시의 피가공재의 사시도이다.
도 18은 내측 절곡 공정 종료시의 피가공재의 상면도이다.
도 19는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 O 프레스 공정을 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 19의 20-20선에 따른 단면도이다.
도 21은 도 19의 21-21선에 따른 단면도이다.
도 22는 도 19의 22-22선에 따른 단면도이다.
도 23은 도 23(A)는 0 프레스 공정의 도중에서의 피가공재의 상면도이며, 도 23B는 0 프레스 공정종료시의 피가공재의 상면도이다.
도 24는 0 프레스 공정 종료시의 피가공재의 사시도이다.
도 25는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 당접 공정을 나타내는 단면도이다.
도 26은 도 25의 26-26선에 따른 단면도이다.
도 27은 도 25의 27-27선에 따른 단면도이다.
도 28은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 절단 공정을 나타내는 단면도이다.
도 29는 도 28의 29-29선에 따른 단면도이다.
도 30은 종래의 굴곡 중공 파이프의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예에 있어서 평판이 배치되는 면을 XY평면(제1평면)으로 하고, X방향(제1방향)과 직교하여 평판이 연장하는 방향을 Y방향(제2방향), XY평면에 수직인 방향을 Z방향(제3방향)으로 한다. 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프는 XY평면내(제1평면) 및 YZ평면(제2평면)내에서 3차원적으로 굴곡하여 연장하며, XZ평면(제3평면)의 단면은 원형과 구형의 형상을 가진다.
도 1은 굴곡 중공 파이프를 나타내는 도이며, 도 1(A)는 사시도, 도 1(B)는 정면도, 도 1(C)는 도 1(B)의 C-C선에 따른 상면도, 도 1(D)는 도 1(B)의 D-D선에 따른 단면도, 도 1(E)는 도 1(B)의 E-E선에 따른 단면도이다.
굴곡 중공 파이프(1)는 예를 들면 차량용 부재로서 사용되는 서스펜션 암이며, 본 실시예에서는 평판을 프레스 가공함으로써 평판의 YZ평면의 2개의 측변(two sides)을 맞대게(당접) 하여 제조한다.
굴곡 중곡 파이프(1)는 도1에 나타내듯이 3차원적으로 굴곡하여 연장하여, 일방의 단부에는 원형 단면을 가지고, 타방의 단부에는 구형(사각형) 단면을 가진다. 또한, 굴곡 중공 파이프(1)는 평판으로부터 형성되기 때문에, Y방향에 걸쳐 용접라인(2)이 생성된다. 구형 단면에 형성되는 구형부(3)는 서스펜션 암의 컬러(collar)가 부착되는 부위이며, 원형의 컬러를 용접 등에 의해 부착하기 위한 노치부(4)가 형성된다.
구형부(3)의 단면형상은 용접라인(2)이 설치되는 변 및 이 변의 반대 측 변의 길이 L1이, 다른 두 변의 길이 L2 보다도 길게 설정된다.
다음으로 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 프레스 가공전의 평판을 나타내는 사시도이다. 도 2에 있어서 성형 후, 오른쪽 하부가 구형부가 되며, 왼쪽 상부가 원형부가 된다. 파이프 성형후의 구형부 및 원형부의 외주(external periphery) 길이와 같게 되도록 각각 길이 L3, L4가 설정된다.
도 3은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 조(rough) 성형 공정을 나타내는 단면도, 도 4는 도 3의 4-4선에 따른 단면도, 도 5는 조 성형 공정 종료시의 피가공재 W의 사시도이다.
우선, 도 3, 도 4에서 나타내듯이, 제1성형 다이(6)에 의해 금속제의 평판인 피가공재 W를 조 성형한다(조 성형공정). 제1성형 다이(6)는 제1상형(7)과, 제1상형(7)과 대향하여 설치되는 제1하형(8) 및 블랭크 홀더(9)(blank holder)를 가진다. 제1하형(8)에는 제1상형(7)을 향해 돌출하는 동시에 제1상형(7)과 대향하는 면에서 연장하는 철부(10)가 형성되며, 제1상형(7)에는 제1하형(8)의 철부(10)에 대응하여 들어간 홈부(11)가 설치된다. 제1하형(8)의 외주에는 블랭크 홀더(9)가 설치되며, 블랭크 홀더(9)에 대향하여, 제1상형(7)에 홀더면(12)이 형성된다. 홀더면(12)은 홈부(11)의 외부에 형성되어 외주 방향으로 확장하며, 그 외주에 있어서 블랭크 홀더(9)를 향하는 방향으로 경사진다. 또한, 블랭크 홀더(9)는 제1상형(7)의 홀더면(12)의 형상과 대응하는 형상으로 형성된다.
조 성형 공정에 있어서는, 우선 제1성형 다이(6)내에 피가공재 W를 설치하며, 제1하형(8)을 제1상형(7)으로부터 이격한 상태인 채로 블랭크 홀더(9)와 제1상형(7)을 근접시켜, 제1상형(7)과 블랭크 홀더(9)에 의해 피가공재 W를 고정한다. 이때, 피가공재 W에서 제1상형(7)과 블랭크 홀더(9)간에 고정되는 부위가, 폴더면(12)의 형상에 따라 외주 방향으로 확장하면서 그 선단이 블랭크 홀더를 향하는 방향으로 경사하여 형성된다.
이후, 제1하형(8)을 제1상형(7)에 근접시켜, 피가공재 W에 제1상형(7)의 홈부(11)에 대응하여 제1상형(7)을 향하는 방향으로 돌출하는 압출부(13)가 형성된다. 이 압출부(13)는 제1상형(7)을 향하는 방향으로 압출되는 동시에 굴곡하고 연장하여 형성된다.
이 조 성형 공정시에는 블랭크 홀더(9)에 의해 피가공재 W가 고정되기 때문에 피가공재 W의 유입의 치우침이 억제되어, 구김 등의 발생을 방지할 수 있다.
이렇게 조 성형공정에 의해, 피가공재 W에는 압출부(13)의 외측의 두 측변에 서로 멀어지게 확장하는 확장부(15)와, 그 선단에 있어서 블랭크 홀더(9)를 향하는 방향으로 굴곡한 플랜지부(16)가 형성된다. 또한 압출부(13)와 확장부(15)간에는 제1상형(7)을 향한 방향으로 굴곡한 굴곡부(17)가 형성된다(도 5 참조).
다음으로, 조 성형된 피가공재 W의 외주부의 불필요한 부분을 다듬기(trimming) 한다(다듬기 공정).
도 6은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 다듬기 공정을 나타내는 단면도, 도 7은 도 6의 7-7선에 따른 단면도, 도 8은 다듬기 공정 종료시의 피가공재 W의 사시도이다.
조 성형된 피가공재 W는 도 6, 도 7에 나타내듯이, 제2성형 다이(20)에 의해 다듬기 된다. 이 제2성형 다이(20)는, 제2상형(21)과 제2하형(22)을 가진다. 제2하형(22)은 제2상형(21)과 대향하는 면의 외주단에 하형 절단 날(23)을 갖는다. 제2상형(21)에는 제2하형(22)에 대향하여 설치되는 동시에 배면에 스프링이 설치되어 제2하형(22)을 향하는 방향에 가압되는 홀더부(24)와, 홀더부(24)의 외주에 설치되어 하형 절단 날(23)과 쌍이 되는 상형 절단 날(25)이 제공된다. 이 홀더부(24)와 제2하형(22)은 피가공재 W의 형상에 대응하는 형상을 가진다.
다듬기 공정에 있어서는, 우선 제2성형 다이(20)내에 조 성형된 피가공재 W를 설치하고, 제2상형(21)과 제2하형(22)을 근접시킨다. 제2상형(21)의 홀더부(24)와 제2하형(22)간에 피가공재 W가 끼워지면, 홀더부(24)가 스프링에 의해 가압되면서 후퇴한다. 홀더부(24)가 후퇴하면, 상형 절단 날(25)과 하형 절단 날(23)간에 피가공재 W가 끼워지고, 피가공재 W의 외주부가 잘린다(도 8 참조). 이후, 제2상형(21)과 제2하형(22)을 이격시키면, 스프링의 반발력에 의해 제2상형(21)으로부터 피가공재 W가 돌출(push out) 된다.
다음으로 다듬기 가공된 피가공재 W를 굴곡시킨다(굴곡 공정).
도 9는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조방법의 굴곡 공정을 나타내는 단면도, 도 10은 도 9의 10-10선에 따른 단면도, 도 11은 굴곡 공정 종료시의 피가공재 W의 사시도, 도 12는 굴곡공정 종료시의 피가공재 W의 상면도이다.
다듬기 가공된 피가공재 W는 도 9, 도 10에 나타내듯이, 상하가 반전되어 제3성형 다이(30)에 설치되며 굴곡된다. 제3성형 다이(30)는 피가공재 W가 끼워지는 홈부(33)가 형성된 제3하형(32)과, 홈부(33)에 감합하는 철부(34)를 포함하는 제3상형(31)을 포함한다. 또한 제3하형(32)에는 홈부(33)로부터 성형된 피가공재 W를 돌출하기 위한 돌출부(35)(push out portion)가 갖추어진다.
굴곡 공정에서는 우선 제3성형 다이(30)내에 다듬기 가공된 피가공재 W를 상하 반전하여 설치하고, 제3상형(31)과 제3하형(32)을 근접시킨다. 제3상형(31)의 철부(34)와 제3하형(32)의 홈부(33)간에 피가공재 W가 끼워지면, 확장부(15)와 압출부(13)간의 굴곡부(17)가 홈부(33)를 따라 역방향(제3상형(31)을 향하는 방향)으로 굴곡되며, 압출부(13)의 양측의 확장부(15)가 제3상형(31)을 향하는 방향으로 성형된다. 홈부(33)와 철부(34)의 측면간에는 피가공재 W의 두께보다도 넓은 공간이 설치되며, 제3성형 다이(30)가 하사점(bottom dead line)(또는 상사점(top dead line))에 도달한 때에, 철부(34)의 측면과 피가공재 W의 확장부(15)간에 틈(36)이 형성된다. 따라서 확장부(15)와 플랜지부(16)간의 굴곡은 유지되며, 양 플랜지부(16)가 대향하는 방향으로 성형된다(도 11, 도 12 참조).
제3성형 다이(30)에 의해 성형되는 피가공재 W는 홈부(33)으로부터 돌출부(35)에 의해 돌출된다.
다음으로 굴곡공정에 의해 굴곡된 피가공재 W를 더욱 굴곡시켜, XY평면 및 YZ평면내에서 굴곡하는 3차원 굴곡부의 양 플랜지부(16)를 굴곡시켜 3차원 굴곡부 이외의 양 플랜지부(16)에 비해 더 가까이 댄다(내측 절곡 공정).
도 13은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 내측 절곡 공정을 나타내는 단면도, 도 14는 도 13의 14-14선에 따른 단면도, 도 15는 도 13의 15-15선에 따른 단면도, 도 16은 도 13의 16-16선에 따른 단면도, 도 17은 내측 절곡 공정 종료시의 피가공재 W의 사시도, 도 18은 내측 절곡 공정 종료시의 피가공재 W의 상면도이다.
굴곡 공정에 의해 굴곡된 피가공재 W는 도 13 내지 도 16에 나타내듯이, 제4성형 다이(40)에 설치되어 더욱 굴곡된다. 제4성형 다이(40)는 제4상형(41)과 피가공재 W가 끼이는 홈부(43)가 형성된 제4하형(42)을 가진다. 제4상형(41)은 3차원 굴곡부 P의 근방에 있어서는 제4상형(41A), 3차원 굴곡부 P의 근방 이외에 있어서는 제4상형(41B)에 의해 구성된다. 제4상형(41A)은 3차원 굴곡부 P의 양 플랜지부(16)를 근접시키는 테이퍼부(47)를 가진다. 또한 제4상형(41B)은 홈부(43)를 감합하는 철부(44)를 가진다. 또한, 제4하형(42)에는 홈부(43)로부터 성형된 피가공재 W를 돌출하기 위한 돌출부(45)가 갖추어진다.
내측 절곡 공정에서는 우선 제4성형 다이(40)내에 피가공재 W를 설치하며, 제4상형(41)과 제4하형(42)을 근접시킨다. 3차원 굴곡부 P의 근방 이외에 있어서, 홈부(43)와 철부(44)의 측면간에는 제3성형 다이(30)와 동일하게 피가공재 W의 두께보다도 넓은 공간이 설치되며, 제4성형 다이(40)가 하사점(또는 상사점)에 도달한 때에, 철부(44)의 측면과 피가공재 W간에 틈(46)이 형성된다. 따라서, 굴곡 중곡 파이프(1)의 길이방향에 걸쳐, 확장부(15)와 플랜지부(16)간의 굴곡은 유지되어 성형된다. 또한, 제4성형 다이(40)의 철부(44)는 일방측에는 제3성형 다이(30)의 철부(34)보다도 누름 방향으로 길고, 폭이 좁게 형성되며(도 14 참조), 타방측에는 제3성형 다이(30)의 철부(34)보다도 누름 방향이 짧고, 폭이 넣게 형성된다(도 15참조). 또한 제4성형 다이(40)의 홈부(43)도, 철부(44)에 대응하여 일방측에서는 제3성형 다이(30)의 홈부(33)보다도 누름방향으로 길고, 폭이 좁게 성형되며(도 14참조), 타방측에서는 제3성형 다이(30)의 홈부(33)보다도 누름방향으로 짧고, 폭이 넓게 형성된다(도 15 참조). 따라서, 성형되는 피가공재 W는 일방측에서는 누름방향으로 길게 성형되며, 타방측에서는 폭넓게 성형된다.
또한, 3차원 굴곡부 P의 근방에 있어서, 테이퍼부(47)가 제4하형(42)에 근접함으로써, 3차원 굴곡부 P의 근방의 양 플랜지부(16)는 테이퍼부(47)에 의해 굴곡되면서 접근하여, 결과적으로 3차원 굴곡부 P 근방 이외의 양 플랜지부(16)보다 더 근접된다(도 16, 도 17, 도 18 참조).
제4성형 다이(40)에 의해 성형된 피가공재 W는 홈부(43)로부터 돌출부(45)에 의해 돌출된다.
다음으로 내측 절곡 공정에 의해 굴곡된 피가공재 W를 더 굴곡시켜, 전체적으로 양 플랜지부(16)를 근접시키고, 3차원 굴곡부 P의 근방의 양 플랜지부(16)를 당접(접촉)시킨다(0 프레스 공정).
도 19는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조방법의 0 프레스 공정을 나타내는 단면도, 도 20은 도 19의 20-20선에 따른 단면도, 도 21은 도 19의 21-21선에 따른 단면도, 도 22는 도 19의 22-22선에 따른 단면도, 도 23(A)는 0 프레스공정의 도중에서의 피가공재 W의 상면도, 도 23(B)는 0 프레스 공정 종료시의 피가공재 W의 상면도, 도 24는 0 프레스 공정 종료시의 피가공재 W의 사시도이다.
내측 절곡 공정에 의해 굴곡된 피가공재 W는 도 19 내지 도 22에 나타내듯이 제5성형 다이(50)에 설치되며 더 굴곡된다. 제5성형 다이(50)는 피가공재 W가 끼이는 상형 홈부(53)가 형성된 제5상형(51)과, 제5상형(51)과 대향하는 제5하형(52)을 가진다.
제5하형(52)은 상형 홈부(53)의 일단측에 대응하여 패여서 형성되는 하형 홈부(54)와, 상형 홈부(53)의 타단측에 대응하여 돌출하여 성형되는 하형 돌출부(55)를 갖춘다. 하형 홈부(54)는 내측 절곡 공정에 있어서 피가공재 W가 압출 방향으로 길게 성형된 부위 및 3차원 굴곡부 P의 근방에 형성된다. 하형 돌출부(55)는 내측 절곡 공정에 있어서 피가공재 W가 폭 넓게 성형된 부위에 형성된다.
0 프레스 공정에서는 우선 플랜지부(16)가 설치되는 측이 제5상형(51)을 향하도록 하여 제5성형 다이(50)내에 피가공재 W를 설치하고, 하형 돌출부(55)에 대응하는 피가공재 W 부분의 내측에, 단면이 구형 형상의 코어(56)를 설치한 후, 제5상형(51)과 제5하형(52)을 근접시킨다. 상형 홈부(53)와 하형 홈부(54)간에는 피가공재 W가 압출 방향으로 길게 성형되기 때문에 제5상형(51)과 제5하형(52)이 근접함으로써, 양 플랜지부(16)의 선단이 상형 홈부(53)의 벽면을 따라 이동하며 근접한다(도 20, 도 23, 도 24 참조).
상형 홈부(53)과 하형 돌출부(55)간에는 피가공재 W가 폭 넓게 성형되기 때문에, 제5상형(51)과 제5하형(52)이 근접할 때, 양 플랜지부(16)의 선단이 반드시 상형 홈부(53)의 벽면을 따라 이동하는 것은 아니지만, 코어(56)에 의해 플랜지부(16)의 내측 방향으로의 잠입이 방지된다(도 21, 도 23, 도 24 참조).
또한 내측 절곡 공정에 의해 3차원 굴곡부 P의 근방의 양 플랜지부(16)가 이미 근접되어 있기 때문에, 제5상형(51)과 제5하형(52)이 근접함으로써, 3차원 굴곡부 P의 근방의 양 플랜지부(16)가 당접된다(도 22, 도 23, 도 24 참조).
다음으로, 3차원 굴곡부 P 근방이외의 피가공재 W의 양 플랜지부(16)를 당접시킨다(당접 공정).
도 25는 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 당접 공정을 나타내는 단면도, 도 26은 도 25의 26-26선에 따른 단면도, 도 27은 도 25의 27-27선에 따른 단면도이다.
0프레스 공정에 의해 양 플랜지부(16)가 근접한 3차원 굴곡부 P의 근방 이외에서의 피가공재 W는 도 25 내지 도 27에 나타내듯이, 제6성형 다이(60)에 설치되며, 피가공재 W의 선단이 당접하기까지 굴곡된다. 제6성형 다이(60)는 피가공재 W가 끼이는 상형 홈부(63)가 형성된 제6상형(61)과, 제6상형(61)에 대향하는 제6하형(62)을 가진다.
제6하형(62)은 상형 홈부(63)의 일단측에 대응하여 패여 형성되는 하형 홈부(64)와, 상형 홈부(63)의 타단측에 대응하여 돌출하여 형성되는 하형 돌출부(65)를 갖춘다. 하형 홈부(64)는 내측 절곡 공정에 있어서 피가공재 W가 압출방향으로 길게 성형된 부위에 설치되며, 하형 돌출부(65)는 내측 절곡 공정에 있어서 피가공재 W가 폭 넓게 성형된 부위에 설치된다.
당접 공정에서는 우선 플랜지부(16)가 설치되는 측이 제6상형(61)을 향하도록 하여 제6성형 다이(60)내에 피가공재 W를 설치하고, 피가공재 W의 하형 돌출부(65)에 대응하는 부위의 내측에는 0프레스 공정에 있어서 설치한 코어(56)를 유지한 상태인 채로, 제6상형(61)과 제6하형(62)을 근접시킨다. 상형 홈부(63)와 하형 홈부(64)간에는 피가공재 W가 압축방향으로 길게 성형되며, 플랜지부(16)가 내측에 굴곡되기 때문에 제6상형(61)과 제6하형(62)이 근접하는 것에 의해, 양 플랜지부(16)의 선단이 상형 홈부(63)의 벽면을 따라 이동하며 근접하고, 최종적으로 맞대어진다. 여기서 제6상형(61)과 제6하형(62)의 직경은 굴곡 중공 파이프(1)의 직경보다 작은 것을 사용한다. 따라서, 양 플랜지부(16)의 선단이 맞대어진 후에 더욱 굴곡 중공 파이프(1)에 압축력이 작용하기 때문에, 제6상형(61)과 제6하형을 이격한 때에, 양 플랜지부(16)의 선단이 벌어지는 현상(스프링 백)이 생기기 어렵게 된다.
상형 홈부(63)와 하형 돌출부(65)간에는 제6상형(61)과 제6하형(62)이 근접함으로써, 피가공재 W가 상형 홈부(63), 하형 돌출부(65) 및 코어(56)간에 끼워지면서 피가공재 W의 선단이 접근하여 최종적으로 맞대어진다.
다음으로 피가공재 W의 구형부(3)에, 원형의 컬러(collar)를 부착하기 위한 노치부(4)를 형성한다(절단 공정).
도 28은 본 실시예에 따른 굴곡 중공 파이프의 제조 방법의 절단 공정을 나타내는 단면도, 도 29는 도 28의 29-29선에 따른 단면도이다.
당접 공정에 의해 플랜지부(16)의 선단이 당접한 피가공재 W는 도 28, 도 29에서 나타내듯이, 코어(56)가 뽑혀 제7성형 다이(70)에 설치된다. 제7성형 다이(70)는 피가공재 W의 형상에 대응하여 형성되며, 피가공재 W에 끼이는 것이 가능한 제7상형(71) 및 제7하형(72)을 가진다.
제7상형(71)에는 캠기구에 의해 피가공재 W의 구형부(3)에 대하여 전진후퇴운동 가능한 절단부(73)가 설치되며, 제7하형(72)에는 절단부(73)가 관통 가능한 절단 구멍(74)이 설치된다. 절단부(73)의 전진후퇴운동 방향은 제7성형 다이(70)의 압출 방향과 다르다.
절단 공정에서는 우선 제7성형 다이(70)내에 피가공재 W를 설치하고, 피가공재 W의 구형부(3)에 대하여 절단부(73)를 전진시켜, 피가공재 W의 구형부(3)에 원형의 컬러를 부착하기 위한 노치부(4)를 형성한다. 이후, 제7성형 다이(70)로부터 피가공재 W를 도출하고, 양 플랜지부(16)의 불요부분을 분리하고(미도시), 양 플랜지부(16)의 맞대어진 선단들을 용접하여 성형이 완료된다.
이렇게 본 실시예에 따른 굴곡 중곡 파이프의 제조 방법에 의하면, 조 성형 공정에 있어서 확장부(15)의 선단에 굴곡한 플랜지부(16)를 형성하기 때문에, 3차원적으로 굴곡한 굴곡 중공 파이프(1)를 형성할 수 있다.
즉, 종래의 굴곡 중공 파이프의 제조 방법을 도 30에 나타내는데, 종래는, 우선 평판(100)에 서로 멀어지는 방향으로 확장된 플랜지부(101)를 형성하고(도 3O(A)), 다음으로 양 플랜지부(101)가 약 평행이 되도록 프레스 방향으로 굴곡 시키고(도 30(B)), 이후, 성형후의 내벽을 따라 양 플랜지부(101)를 맞대어서 파이프를 형성한다(도 30(C)) 이 방법에서는 2차원적으로 굴곡한 굴곡 중공 파이프를 성형하는 것은 가능하나, 3차원적으로 굴곡한 굴곡 중공 파이프를 성형하고자 하면, 양 플랜지부(101)가 약 평행이 되도록 프레스 방향으로 굴곡 시킬 때(도 30(B)참조), 플랜지부(101)의 일방이 끌려 짧게 되거나, 또는 너무 길게 되거나 하기 때문에, 성형이 곤란하다.
그러나 본 실시예에서는 조 성형 공정에 있어서 확장부(15)의 선단에 굴곡한 플랜지부(16)를 미리 형성하고, 굴곡 공정에 있어서 확장부(15)와 압출부(13)간의 굴곡부(17)를 역방향으로 굴곡시키는 것으로, 양 플랜지부(16)를 대향하는 방향으로 굴곡 시킬 수 있기 때문에, 프레스 가공완료시의 양 플랜지부(16)의 선단의 당접 부위에 틈이나 편육 등이 없고, 당접 부위의 품질 양호한 3차원적으로 굴곡한 굴곡 중공 파이프(1)를 성형할 수 있다. 더욱이, 3차원 굴곡부 P 이외의 양 플랜지부(16)보다 3차원 굴곡부P의 양 플랜지부(16)를 굴곡시켜 더 가까이하는 공정을 가짐으로써, 굴곡 중공 파이프(1)를 성형하는 공정에 있어서, 3차원 굴곡부 P의 양 플랜지부(16)가 최초로 당접되며, 그 후 주변부위가 당접되기 때문에, 프레스 가공 완료시의 양 플랜지부(16)의 선단의 당접 부위에 틈이나 편육 등이 없고, 당접 부의의 품질 양호한 굴곡 중공 파이프(1)를 성형할 수 있다.
또한 종래의 방법에서는, 코어를 사용하지 않기 때문에 누름 방향의 길이가 짧은 폭넓은 중공 부재(도 1(D)참조)를 성형할 수 없었지만, 본 실시예에서는 부분적으로 코어(56)를 이용하기 때문에 부분적으로 누름 방향의 길이가 짧은 폭 넓은 중공 부재를 성형할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위내에서 각종 개변이 가능하다. 예를 들면 다듬기 공정이나 절단 공정을 생략할 수 있다. 또한 굴곡 중공 파이프의 형상에 따라서는 코어도 사용하지 않고 실시할 수 있다. 또한 예를 들면 서스펜션 암 이외의 굴곡 중공 파이프에 적용할 수 있다.
1 굴곡 중공 파이프
2. 용접 라인
3 구형부
6 성형 다이
20 성형 다이
30 성형 다이
40 성형 다이
50 성형 다이
60 성형 다이
70 성형 다이
13 압출부
15 확장부
16 플랜지부
17 굴곡부
56 코어
L1 구형부의 단면 측변의 길이
L2 구형부의 단면 측변의 길이
P 3차원 굴곡부
W 피가공재

Claims (4)

  1. 제1방향 및 상기 제1방향과 직교하는 제2방향이 형성하는 제1평면에서 확장하는 평판인 피가공재를 상기 제1평면과 직교하는 제3방향으로부터 복수의 성형 다이를 사용하여 단계적으로 프레스 가공함으로써 상기 피가공재의 상기 제2방향 및 상기 제3방향이 형성하는 제2평면의 2개 측변을 맞대게 하며, 상기 제1평면내와 상기 제2평면내에서 굴곡하는 3차원적으로 굴곡하여 연장하는 굴곡 중공 파이프를 제조하기 위한 굴곡 중공 파이프의 제조 방법으로,
    프레스 가공에 의해, 상기 제1방향 및 상기 제3방향이 형성하는 제3평면내에서, 상기 피가공재에 상기 제3방향으로 압출되는 동시에 굴곡하여 연장하는 압출부를 형성하며, 상기 피가공재의 압출부를 끼운 양측에 서로 멀어지게 확장된 확장부를 형성하며, 상기 확장부의 선단에 상기 압출부의 압출 방향과 역방향으로 굴곡시킨 플랜지부를 형성하는 공정;
    상기 확장부와 상기 플랜지부간의 굴곡을 유지하며, 상기 압출부와 상기 확장부간의 굴곡부를 역방향으로 굴곡시킴으로써, 양 플랜지부를 서로 향하는 방향으로 성형하는 공정;
    상기 제1평면내와 상기 제2평면 내에서 굴곡하는 3차원 굴곡부의 양 플랜지부를 상기 3차원 굴곡부 이외의 양 플랜지부에 비해 더 굴곡시켜 가까이 대는 공정; 그리고,
    상기 플랜지부의 선단을 맞대게 하는 공정을 포함하는 굴곡 중공 파이프의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플랜지부를 맞대게 하는 공정은, 상기 플랜지부를 성형 다이의 내벽을 따라 미끄러지게 함으로써 플랜지부를 맞대게 하는 굴곡 중공 파이프의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플랜지부를 맞대게 하는 공정은 상기 플랜지부를 성형 다의 내벽을 따라 미끄러지게 함으로써 플랜지부를 맞대게 하고, 부분적으로 코어를 사용한 성형 다이에 의해 플랜지부를 맞대게 하는 굴곡 중공 파이프의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 코어를, 상기 굴곡 중공 파이프의 단면 사이즈가 상기 제3방향의 길이에 비해서 상기 제1방향의 길이가 긴 부위에 대응하는 위치로, 적용하는 굴곡 중공 파이프의 제조 방법.
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