KR20150110943A - 이너레이스와 보스의 복합 단조품 - Google Patents

이너레이스와 보스의 복합 단조품 Download PDF

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KR20150110943A
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(주)용암금속
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Abstract

본 발명은 이너레이스 예비 열간 단조품 영역; 및 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역을 포함하고, 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역은, 이너레이스 열간 단조품 영역 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역을 포함하며, 상기 보스 예비 열간 단조품 영역은, 보스 열간 단조품 영역 및 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 포함하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품에 관한 것으로, 이너레이스 열간 단조품의 내경부에 보스 단조품을 배치하여 이너레이스의 피어싱 되어지는 스크랩을 최대한 활용하기 때문에, 재료의 투입 중량을 절감할 수 있다.

Description

이너레이스와 보스의 복합 단조품{A Double Forging Parts of inner race and boss}
본 발명은 이너레이스와 보스의 복합 단조품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재료회수율을 증가시켜, 재료의 손실을 방지할 수 있는 이너레이스와 보스의 복합 단조품에 관한 것이다.
프레스 성형방법은 생산성이 높고, 고정밀도로 재료를 가공할 수 있어서, 자동차 부품, 기계, 전자기기 등의 부품 등의 제조에 널리 이용되고 있는 소성가공법이다.
프레스 성형장치는 그 자체로는 비교적 단순한 동작을 행하는 기계지만 여기에 이용되는 금형의 형상에 따라서 복잡한 가공을 가능하게 한다.
이에 따라, 이러한 프레스 성형장치 및 성형방법을 이용하면 박판 부품의 가공이나 복잡한 형상의 가공이 다른 가공방법에 비하여 비교적 간단하게 수행될 수 있다.
한편, 이러한 프레스 성형방법에 의해 제조되는 단조품으로 이너레이스(inner race)와 오버 드라이브 클러치의 보스(boss of over drive clutch, 이하, 보스라 함)가 있다.
일반적으로, 승용차의 주행시 동력을 끊지 않고도 기어비를 변화시킬 수 있도록 하기 위한 핵심 장치인 유성캐리어 내에는 유성기어와 일방향 클러치(one-way clutch : 원웨이 클러치)가 조합되어 있다.
이때, 상기 이너레이스는 일방향 클러치에서 동력을 전달하는 중요한 부품으로서, 동력전달시 디스크와 이너레이스가 허브기어 타입으로 조립되어 슬립을 유도하며 간극을 조절한다.
또한, 상기 오버드라이브(over drive)는 차가 일정 속도 이상이 되면 연비를 좋게 하고 소음을 줄이기 위해 변속기에 입력되는 엔진 회전수보다 출력 회전수를 높게 해주는 것을 말하는 것으로, 오버 드라이브 클러치의 보스, 즉, 보스는 이러한 오버 드라이브에 장착되어지는 부품이다.
상기 이너레이스와 상기 보스는 자동변속기 내에서 전혀 다른 목적으로 사용되는 별개의 부품이기는 하나, 각각, 업셋-블로커-피니셔 공정으로 이루어진 열간단조 공정에서 밀폐 단조 후, 피어싱하여 내경부의 홀을 뚫는 방법으로 제조된다는 점에서 공통적이다.
이때, 이너레이스 단조품의 경우, 600톤 내지 2500톤 프레스에서 열간단조한 후, 피어싱 펀치와 하형 다이로 이루어진 단동식 금형으로 내경부를 피어싱하여 최종 단조품을 얻는 방식에 해당하는데, 상기 이너레이스 단조품 중량은 소형, 중형 및 대형의 경우, 각각 1.9kg, 2.0kg 및 2.2kg 정도이다.
하지만, 단조품을 제조하기 위한 투입 중량은 각각 2.7kg, 2.9kg 및 3.1kg 으로, 즉, 상술한 내경부를 피어싱하는 공정에서 0.7 내지 0.9kg 정도가 피어싱되어 스크랩으로 버려지고 있으며, 따라서, 재료 회수율이 약 67 내지 71% 정도에 그쳐 재료의 손실이 상당히 크다는 문제점이 있다.
한국공개실용신안 제20-2011-0003433호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 이너레이스 단조품의 제조에 있어서, 내경부를 피어싱하는 공정에서 스크랩으로 버려지는 재료를 활용함으로써, 재료의 손실을 방지할 수 있는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 이너레이스 예비 열간 단조품 영역; 및 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역을 포함하고, 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역은, 이너레이스 열간 단조품 영역 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역을 포함하며, 상기 보스 예비 열간 단조품 영역은, 보스 열간 단조품 영역 및 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 포함하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이너레이스 중공부 영역과 상기 보스 예비 열간 단조품 영역이 동일한 것을 특징으로 하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 보스 예비 열간 단조품 영역의 트리밍은 상기 이너레이스 중공부 영역의 피어싱과 동일한 것을 특징으로 하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 보스 예비 열간 단조품 영역의 트리밍 공정은 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 피어싱하는 공정과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제공한다.
또한, 본 발명은 하형 베이스; 하형 베이스의 상부에 위치하는 하형 다이홀더; 상기 하형 다이홀더의 일정 영역에 고정되는 하형 트리밍 다이; 및 상기 하형 트리밍 다이의 내측에 위치하고, 상기 하형 다이홀더에 스프링 압력에 의해 고정되는 하형 피어싱 다이를 포함하는 하형 금형; 및 상형 베이스; 상기 상형 베이스에 고정되고, 상기 하형 피어싱 다이와 대응되는 영역에 위치하는 상형 피어싱 펀치; 및 상기 상형 베이스에 고정되고, 상기 하형 트리밍 다이와 대응되는 영역에 위치하는 상형 트리밍 펀치를 포함하는 상형 금형을 포함하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 하형 피어싱 다이 및 상기 하형 트리밍 다이의 상부에 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 안착하는 것을 특징으로 하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 상형 금형은, 상기 상형 피어싱 펀치와 인접하는 영역에 위치하는 상형 피어싱 스트리퍼; 및 상기 상형 트리밍 펀치와 인접하는 영역에 위치하는 상형 트리밍 스트리퍼를 더 포함하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이너레이스와 상기 보스의 복합 단조품은, 이너레이스 예비 열간 단조품 영역; 및 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역을 포함하고, 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역은, 이너레이스 열간 단조품 영역 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역을 포함하며, 상기 보스 예비 열간 단조품 영역은, 보스 열간 단조품 영역 및 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 포함하고, 상기 하형 피어싱 다이의 압력은 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부 피어싱 하중과 상기 상형 피어싱 스트리퍼의 압력을 합친 것보다 크고, 상기 상형 트리밍 스트리퍼의 하중보다는 작은 것을 특징으로 하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 이너레이스 열간 단조품의 내경부에 보스 단조품을 배치하여 이너레이스의 피어싱 되어지는 스크랩을 최대한 활용하기 때문에, 재료의 투입 중량을 절감하고, 또한, 1회의 단조에 의해 두 개의 제품을 얻을 수 있다.
도 1a는 일반적인 방식에 의한 이너레이스의 열간 단조 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 일반적인 방식에 의한 이너레이스의 피어싱 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 열간 단조 공정 후의 이너레이스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이고, 도 2b는 피어싱 공정 후의 이너레이스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이며, 도 2c는 피어싱 공정 후의 이너레이스의 열간 단조품을 도시한 사시도이다.
도 3a는 일반적인 방식에 의한 보스의 열간 단조 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 일반적인 방식에 의한 보스의 피어싱 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 열간 단조 공정 후의 보스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이고, 도 4b는 피어싱 공정 후의 보스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품의 열간 단조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 도시한 개략적인 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 분리하기 위한 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 통한, 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 분리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 일반적인 방식에 의한 이너레이스의 열간 단조 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 일반적인 방식에 의한 이너레이스의 피어싱 공정을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 2a는 열간 단조 공정 후의 이너레이스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이고, 도 2b는 피어싱 공정 후의 이너레이스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이며, 도 2c는 피어싱 공정 후의 이너레이스의 열간 단조품을 도시한 사시도이다.
즉, 도 2a는 도 1a의 이너레이스의 열간 단조 공정에 의한 결과물이며, 도 2b 및 도 2c는 도 1b의 이너레이스의 피어싱 공정 후의 결과물에 해당한다.
먼저, 도 1a 및 도 2a를 참조하면, 일반적인 방식에 의한 이너레이스의 열간 단조 공정은 하형 코어 금형(11)과 하형 다이(12)의 상부에 부품을 배치시킨 후, 상형 펀치(10)를 하강하여 프레스함으로써, 이너레이스 예비 열간 단조품(1)을 제조한다.
이후, 도 1b 및 도 2b, 2c를 참조하면, 상기 이너레이스 예비 열간 단조품(1)을 피어싱 하형 다이(22)의 상부에 배치시킨 후, 피어싱 상형 펀치(20)로 압력을 가하여 내경부를 피어싱함으로써, 이너레이스 중공부(2a)를 포함하는 이너레이스 열간 단조품(2)을 제조할 수 있다.
한편, 상기 내경부를 피어싱함에 따른 스크랩은 피어싱 하형 다이(22)의 중앙홀(21)을 통해 배출될 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 이너레이스 열간 단조품(2)의 경우, 이너레이스 열간 단조품 중량이 소형, 중형 및 대형의 경우, 각각 1.9kg, 2.0kg 및 2.2kg 정도이다.
하지만, 이너레이스 열간 단조품을 제조하기 위한, 상기 부품의 투입 중량은 각각 2.7kg, 2.9kg 및 3.1kg 으로, 즉, 상술한 내경부를 피어싱하는 공정에서 0.7 내지 0.9kg 정도가 피어싱되어 스크랩으로 버려지고 있으며, 따라서, 재료 회수율이 약 67 내지 71% 정도에 그쳐 재료의 손실이 상당히 크다는 문제점이 있다.
도 3a는 일반적인 방식에 의한 보스의 열간 단조 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 일반적인 방식에 의한 보스의 피어싱 공정을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 4a는 열간 단조 공정 후의 보스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이고, 도 4b는 피어싱 공정 후의 보스의 열간 단조품을 도시한 개략적인 도면이다.
즉, 도 4a는 도 3a의 보스의 열간 단조 공정에 의한 결과물이며, 도 4b는 도 3b의 보스의 피어싱 공정 후의 결과물에 해당한다.
먼저, 도 3a 및 도 4a를 참조하면, 일반적인 방식에 의한 보스의 열간 단조 공정은 하형 코어 금형(31)과 하형 다이(32)의 상부에 부품을 배치시킨 후, 상형 펀치(30)를 하강하여 프레스함으로써, 보스 예비 열간 단조품(3)을 제조한다.
이후, 도 3b 및 도 4b를 참조하면, 상기 보스 예비 열간 단조품(3)을 피어싱 하형 다이(42)의 상부에 배치시킨 후, 피어싱 상형 펀치(40)로 압력을 가하여 내경부를 피어싱함으로써, 보스 중공부(4a)를 포함하는 보스 열간 단조품(4)을 제조할 수 있다.
한편, 상기 내경부를 피어싱함에 따른 스크랩은 피어싱 하형 다이(42)의 중앙홀(41)을 통해 배출될 수 있다.
이때, 상기 보스 열간 단조품(4)의 경우, 1.43kg 정도이며, 보스 열간 단조품을 제조하기 위한, 상기 부품의 투입 중량은 1.5kg 정도로, 즉, 상술한 내경부를 피어싱하는 공정에서 미비한 정도가 피어싱되어 스크랩으로 버려지고 있으며, 따라서, 재료 회수율이 약 95% 정도이므로 재료의 손실은 그다지 크지 않음을 알 수 있다.
결과적으로, 본 발명에서는 상기에서 기술한 바와 같이, 이너레이스 열간 단조품을 제조함에 있어서는, 피어싱되어 스크랩으로 버려지는 재료가 과다하기 때문에, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 스크랩으로 버려지는 재료를 활용하기 위한 방안으로, 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제조하고자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 이너레이스 열간 단조품에서 피어싱되어 스크랩으로 버려지는 소재를 최대한 활용하여 이너레이스 열간 단조품 내경부에 보스를 배치하여 단조하는 기술에 해당하는 것으로, 이는 상기 이너레이스의 소재와 상가 보스의 소재가 동일(예를 들면, SCR420HB 소재)한 것이기 때문에 가능한 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 서로 적용분야가 상이하더라도, 동일한 소재를 사용하고, 작은 제품(보스)의 외경이 큰 제품(이너레이스)의 내경보다 작은 경우 적용할 수 있는 것이라 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 이너레이스 열간 단조품의 내경부에 보스 단조품을 배치하여 이너레이스의 피어싱 되어지는 스크랩을 최대한 활용하기 때문에, 재료의 투입 중량을 절감하고, 또한, 1회의 단조에 의해 두 개의 제품을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이하에서는, 이너레이스와 보스의 복합 단조품에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품의 열간 단조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 6a는 본 발명의 제1실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 도시한 개략적인 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제2실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 도시한 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품의 열간 단조 공정은 하형 코어 금형(111)과 하형 다이(112)의 상부에 부품을 배치시킨 후, 상형 펀치(110)를 하강하여 프레스함으로써, 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100)을 제조할 수 있다. 이는 일반적인 열간 단조 공정과 동일하므로, 이하, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 6a를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100)은 다음과 같이 정의될 수 있다.
이때, 도 6a에서는 일반적인 이너레이스와 보스의 열간 단조품과 대비하기 위하여, 도 2 및 도 4에 도시된 도면부호를 통하여 영역을 정의하였다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100)은 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1) 및 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1)의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역(3)을 포함한다.
상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1)은 이너레이스 열간 단조품 영역(2) 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역(2)의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역(2a)을 포함한다.
또한, 상기 보스 예비 열간 단조품 영역(3)은 보스 열간 단조품 영역(4) 및 상기 보스 열간 단조품 영역(4)의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역(4a)을 포함한다.
이때, 도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 이너레이스 중공부 영역(2a)과 상기 보스 예비 열간 단조품 영역(3)이 동일한 것을 특징으로 한다.
즉, 1회의 열간 단조 공정에 의하여, 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1) 및 보스 예비 열간 단조품 영역(3)을 정의할 수 있으며, 추후의 공정인 복동식 트리밍 및 피어싱 공정에 의하여, 이너레이스 열간 단조품(2)과 보스 열간 단조품(4)이 제조될 수 있다.
다음으로, 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100')은 다음과 같이 정의될 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품은 후술할 바를 제외하고는 상술한 제1실시예와 동일할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100')은 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1') 및 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1')의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역(3')을 포함한다.
상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역(1')은 이너레이스 열간 단조품 영역(2') 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역(2')의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역(2a')을 포함한다.
또한, 상기 보스 예비 열간 단조품 영역(3')은 보스 열간 단조품 영역(4') 및 상기 보스 열간 단조품 영역(4')의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역(4a')을 포함한다.
이때, 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 이너레이스 중공부 영역(2a')과 상기 보스 예비 열간 단조품 영역(3')이 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예의 공통점 및 차이점은 다음과 같다.
본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예의 공통점은 이너레이스 열간 단조품의 내경부에 보스 단조품을 배치하여 이너레이스의 피어싱 되어지는 스크랩을 보스의 열간 단조품으로 활용한다는 점이다.
이는 상기 이너레이스 중공부 영역과 상기 보스 예비 열간 단조품 영역이 동일하다는 것을 통해 설명되어 질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1실시예와 제2실시예의 차이점은 이너레이스의 피어싱 되어지는 스크랩을 보스의 열간 단조품으로 활용함에 있어서, 보스의 열간 단조품의 방향에 대한 것이다.
즉, 도 6a의 보스 예비 열간 단조품과 도 6b의 보스 예비 열간 단조품의 형상을 비교하면, 이들 보스 예비 열간 단조품이 상호간에 180도 위치변경한 관계임을 알 수 있다.
본 발명에서, 보스 예비 열간 단조품의 단조된 형상을 제한하는 것은 아니나, 이너레이스 예비 단조품의 내경부에 보스 예비 단조품을 배치할 때, 보스의 형상을 기존의 밀폐단조 방향(도 3a와 동일 방향)에 역으로 배치하는 것이 블로커 공정에서 살 채움이 양호하고, 겹침 등의 결함 발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 6a 및 도 6b의 이너레이스와 보스의 복합 단조품의 높이에서 알 수 있는 바와 같이, 보스의 형상을 기존의 밀폐단조 방향(도 3a와 동일 방향)에 역으로 배치함으로써, 이너레이스와 보스의 복합 단조품의 높이가 제1실시예의 경우에 더 낮은 것을 알 수 있으며, 이는 상기 이너레이스와 보스의 복합단조품을 제조하기 위한 금형의 사이즈를 결정하는 것으로, 따라서, 본 발명은 상술한 제1실시예의 이너레이스와 보스의 복합 단조품의 형상이 바람직하다 할 수 있다.
한편, 예시적으로, 본 발명에서의 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제조하기 위한 투입 중량은 대형의 이너레이스를 기준으로 할때, 3.74kg의 제품을 투입하였다.
즉, 3.74kg의 제품을 투입하여 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 제조하였다.
하지만, 상술한 바와 같이, 일반적인 제조공정에서는 대형의 이너레이스의 제조하기 위하여, 3.1kg의 부품을 투입하고, 보스를 제조하기 위하여, 1.5kg의 부품을 투입하였으나, 본 발명에서는 그만큼의 차이인 0.86kg의 원소재를 절감하는 효과를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 추후의 공정인 복동식 트리밍 및 피어싱 공정에 의하여, 이너레이스 열간 단조품(2)과 보스 열간 단조품(4)이 제조된 경우에 있어서의 단조품의 중량은 3.64kg(이너레이스 단조품 2.2kg, 보스 단조품 1.48kg)이었다.
즉, 3.74kg의 부품을 투입하여, 3.64kg의 열간 단조품을 제조하였으며, 따라서, 재료회수율 97%로 재료의 손실을 매우 크게 줄일 수 있다.
이하에서는, 상기 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 각각의 열간 단조품으로 제조하기 위한, 본 발명에 따른 복동식 트리밍 및 피어싱 공정에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 복동식 트리밍 및 피어싱 공정이란, 상술한 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 한번의 행정으로 이너레이스 열간 단조품과 보스의 열간 단조품으로 분리할 수 있는 기술에 대한 것이다.
본 발명에 따른 복동식 트리밍 및 피어싱 공정에서의 주요 내용은, 보스 내경부의 피어싱과 동시에 보스의 외경부를 트리밍하며, 이때, 보스 외경부 트리밍은 이너레이스 내경부의 피어싱과 같다.
즉, 본 발명에서의 이너레이스와 보스의 복합 단조품은, 도 6a를 기준으로, 상기 보스 예비 열간 단조품 영역(3)의 트리밍은 상기 이너레이스 중공부 영역(2a)의 피어싱과 동일한 것을 특징으로 한다.
이는 상기 이너레이스 중공부 영역과 상기 보스 예비 열간 단조품 영역이 동일하다는 것을 통해 설명되어 질 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 분리하기 위한 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 분리하기 위한 복동식 트리밍 및 피어싱 장치는, 먼저, 하형 금형세트는 하형 베이스(310)에 사각 블록의 형태인 하형블록(320)를 고정하고, 하형 다이 홀더(330)를 조립한 후 하형 금형 전체가 조립되어진다.
또한, 하형 다이홀더(330)에 일정한 형태의 자리부를 파고 하형 트리밍 다이(350)를 고정한다. 이때, 이너레이스의 크기가 서로 다를 수 있기 때문에 하형 트리밍 다이(350)를 쉽게 교체할 수 있도록 상부에서 볼트로 고정하는 것이 바람직하다.
한편, 하형 트리밍 다이(350) 및 하형 피어싱 다이(340)는 사각블록이 아닌 축대칭 형상을 가진다.
상기 하형 피어싱 다이(340)는 하형 다이홀더(330)에 스프링 압력을 주어 고정한다. 이때 스프링 압력은 단조품의 이너레이스와 보스를 분리할 때 쿠션 역할을 하며, 상형 트리밍 하중보다는 작은 것이 바람직하다.
즉, 상기 하형 금형은, 하형 베이스의 상부에 위치하는 하형 다이홀더; 상기 하형 다이홀더의 일정 영역에 고정되는 하형 트리밍 다이; 상기 하형 트리밍 다이의 내측에 위치하고, 상기 하형 다이홀더에 스프링 압력에 의해 고정되는 하형 피어싱 다이를 포함한다.
또한, 상형 금형세트는 상형 베이스(380)에 모든 금형이 조립되어진다. 이때, 상기 상형 금형은 상기 하형 금형과 대응되는 영역에 위치한다.
보다 구체적으로, 상형 베이스(380)는 사각블록의 형태이며, 그 이외의 모든 상형 금형은 축대칭 형상을 가진다.
상형 피어싱 펀치(360)는 끝단에 나사를 내어서 상형 베이스(380)에 완전고정하고, 상형 트리밍 펀치(370)는 볼트로서 상형 베이스(380)에 완전고정한다.
보다 구체적으로, 상기 상형 금형은, 상기 상형 베이스에 고정되고, 상기 하형 피어싱 다이와 대응되는 영역에 위치하는 상형 피어싱 펀치; 및 상기 상형 베이스에 고정되고, 상기 하형 트리밍 다이와 대응되는 영역에 위치하는 상형 트리밍 펀치를 포함한다.
이때, 상기 상형 금형은, 상기 상형 피어싱 펀치(360)와 인접하는 영역에 위치하는 상형 피어싱 스트리퍼(361) 및 상기 상형 트리밍 펀치(370)와 인접하는 영역에 위치하는 상형 트리밍 스트리퍼(371)를 더 포함할 수 있으며, 상기 상형 피어싱 스트리퍼(361) 및 상기 상형 트리밍 스트리퍼(371)는 단조품에 일정한 압력을 줄 수 있도록 스프링 압력을 주어 상형 베이스(380)에 고정한다.
이와 같은, 본 발명에 따른 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 통한, 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 분리를 설명하면 다음과 같다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 복동식 트리밍 및 피어싱 장치를 통한, 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 분리를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
이때, 도 8a는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 복동식 트리밍 및 피어싱 장치에 안착하는 단조품 안착 단계, 도 8b는 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 복동식 트리밍 및 피어싱 장치에 고정하는 단조품 고정단계, 도 8c는 이너레이스와 보스의 복합 단조품에서, 보스의 내경부를 피어싱하는 보스 피어싱 단계, 도 8d는 이너레이스와 보스의 복합 단조품에서, 보스의 외경부를 트리밍하는 보스의 외경부 트리밍단계에 해당한다.
보다 구체적으로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100)을 복동식 트리밍 및 피어싱 장치에 안착하고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상형 금형세트가 하강하면서 상형 피어싱 펀치(360)와 상형 피어싱 스트리퍼(361)가 단조품에 접촉한다.
이때, 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100)을 복동식 트리밍 및 피어싱 장치에 안착되는 것은, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 이너레이스와 보스의 복합 단조품(100)을 하형 피어싱 다이(340) 및 하형 트리밍 다이(350)의 상부에 안착하는 것으로 해석될 수 있다.
다음으로, 도 8c를 참조하면, 상형 금형세트가 더 하강하면 상형 피어싱 스트리퍼(371)가 단조품(100)에 변형을 주지 않는 정도의 압력을 가하면서 단조품(100)을 눌러주면서 상형 피어싱 펀치(360)가 단조품(100)의 보스의 내경부(또는, 중앙부)의 홀을 피어싱한다. 이때, 피어싱된 스크랩은 금형 아래로 떨어져서 분리된다.
다음으로, 도 8d를 참조하면, 보스 내경부의 피어싱이 완료될 시점에 상형 트리밍 스트리퍼(371)로 단조품의 이너레이스 영역에 압력을 가하면서 상형 트리밍 펀치(370)가 하강하여 단조품의 보스의 외경부를 트리밍하면, 이로써, 이너레이스의 열간 단조품과 보스의 열간 단조품이 서로 분리된다.
한편, 도 8c 및 도 8d에서는 설명의 편의를 위하여, 상형 피어싱 펀치에 의한 단조품의 보스의 내경부의 홀의 피어싱 공정과 상형 트리밍 펀치에 의한 단조품의 보스의 외경부의 트리밍 공정이 순차적으로 이루어지는 것으로 도시하였으나, 이들 피어싱 공정과 트리밍 공정은 동시에 이루어질 수 있으며, 순차적으로 이루어진다하더라도, 몇 초간의 간격을 두고 진행될 수 있다.
다만, 본 발명에서는 하나의 장치 및 공정에 의해 상기 피어싱 공정과 상기 트리밍 공정이 이루어진다는 점에 의의를 둘 수 있다.
이때, 상형 금형세트가 상승하면 하형 다이홀더(330)에 고정되어 있는 하형 피어싱 다이(340)의 스프링 압력으로 보스를 위로 밀어 올리면서 원위치로 복귀하면 보스 외경부가 하형 트리밍 다이(350)로부터 꺼내어지게 된다.
상기 하형 피어싱 다이(340)의 압력은 보스 내경부 피어싱 하중과 상형 피어싱 스트리퍼(361) 압력을 합친 것보다 커야하며, 상형 트리밍 스트리퍼(371)의 하중보다는 작아야 한다.
또한, 상형 트리밍 스트리퍼(371)의 스프링 압력에 의해 이너레이스 단조품을 아래로 밀게 되고, 이로 인해 상형 트리밍 펀치(370)가 이너레이스 피어싱 구멍에서 빠지게 된다.
또한, 상형 금형세트가 더 상승하면 상형 피어싱 스트리퍼(361)가 스프링 압력으로 인해 원위치로 복원되는데, 이때, 상형 피어싱 펀치(360)가 보스 내경에서 꺼내어진다.
상형 금형세트이 완전히 상승하면, 이너레이스 단조품 및 보스 단조품이 하형에 놓여있게 되고, 제품을 구분하여 취출하면 모든 공정이 완료된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 이너레이스 예비 열간 단조품 영역; 및
    상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역을 포함하고,
    상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역은, 이너레이스 열간 단조품 영역 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역을 포함하며,
    상기 보스 예비 열간 단조품 영역은, 보스 열간 단조품 영역 및 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 포함하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이너레이스 중공부 영역과 상기 보스 예비 열간 단조품 영역이 동일한 것을 특징으로 하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보스 예비 열간 단조품 영역의 트리밍은 상기 이너레이스 중공부 영역의 피어싱과 동일한 것을 특징으로 하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보스 예비 열간 단조품 영역의 트리밍 공정은 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 피어싱하는 공정과 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 이너레이스와 보스의 복합 단조품.
  5. 하형 베이스; 하형 베이스의 상부에 위치하는 하형 다이홀더; 상기 하형 다이홀더의 일정 영역에 고정되는 하형 트리밍 다이; 및 상기 하형 트리밍 다이의 내측에 위치하고, 상기 하형 다이홀더에 스프링 압력에 의해 고정되는 하형 피어싱 다이를 포함하는 하형 금형; 및
    상형 베이스; 상기 상형 베이스에 고정되고, 상기 하형 피어싱 다이와 대응되는 영역에 위치하는 상형 피어싱 펀치; 및 상기 상형 베이스에 고정되고, 상기 하형 트리밍 다이와 대응되는 영역에 위치하는 상형 트리밍 펀치를 포함하는 상형 금형을 포함하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하형 피어싱 다이 및 상기 하형 트리밍 다이의 상부에 이너레이스와 보스의 복합 단조품을 안착하는 것을 특징으로 하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상형 금형은, 상기 상형 피어싱 펀치와 인접하는 영역에 위치하는 상형 피어싱 스트리퍼; 및 상기 상형 트리밍 펀치와 인접하는 영역에 위치하는 상형 트리밍 스트리퍼를 더 포함하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이너레이스와 상기 보스의 복합 단조품은,
    이너레이스 예비 열간 단조품 영역; 및 상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역의 내부에 위치하는 보스 예비 열간 단조품 영역을 포함하고,
    상기 이너레이스 예비 열간 단조품 영역은, 이너레이스 열간 단조품 영역 및 상기 이너레이스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 이너레이스 중공부 영역을 포함하며,
    상기 보스 예비 열간 단조품 영역은, 보스 열간 단조품 영역 및 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부에 위치하는 보스 중공부 영역을 포함하고,
    상기 하형 피어싱 다이의 압력은 상기 보스 열간 단조품 영역의 내경부 피어싱 하중과 상기 상형 피어싱 스트리퍼의 압력을 합친 것보다 크고, 상기 상형 트리밍 스트리퍼의 하중보다는 작은 것을 특징으로 하는 복동식 트리밍 및 피어싱 장치.
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KR101683647B1 (ko) * 2015-12-22 2016-12-09 (주)용암금속 이너레이스와 보스의 복합 단조품 분리장치 및 방법
KR101690107B1 (ko) * 2015-09-21 2016-12-27 (주)신영유니크 비중공형 원심주조 프리폼을 이용한 고강도 알루미늄 풀리 주조 단조 제조방법 및 제조 장치

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