KR20160001284A - A manufacturing method of crankshaft for improving balance - Google Patents

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KR20160001284A KR1020140079539A KR20140079539A KR20160001284A KR 20160001284 A KR20160001284 A KR 20160001284A KR 1020140079539 A KR1020140079539 A KR 1020140079539A KR 20140079539 A KR20140079539 A KR 20140079539A KR 20160001284 A KR20160001284 A KR 20160001284A
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Abstract

The present invention relates to a method to manufacture a crankshaft to improve balance. The method comprises: a modeling step of determining appearance data including a main journal, a pin journal, and a balance weight of a crankshaft to be manufactured; a mold design step of designing a first mold and a second mold using the data determined in the modeling step; a forging step of shaping a material using the molds manufactured through the mold design step; and a finishing step of forming a center hole in a material crankshaft generated through the forging step, and processing a surface thereof wherein in the mold design step, a volume of the balance weight is varied in a direction opposite to a trimming direction at the time of a trimming process included in the forging step. According to the present invention described above, there is an advantage of improving balance of the material crankshaft by complementing unbalance occurring in the trimming process of the forging step.

Description

밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법{ A manufacturing method of crankshaft for improving balance }BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a crankshaft,

본 발명은 단조에 의해 제조되는 크랭크 샤프트의 밸런스를 향상시키기 위한 크랭크 샤프트의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft for improving the balance of a crankshaft produced by forging.

일반적으로 크랭크 샤프트는 증기 기관이나 내연 기관 등의 연소실에서 발생된 폭발력을 피스톤 및 커넥팅 로드를 통하여 전달받아 왕복운동을 회전 운동으로 전환하도록 구성된다.Generally, the crankshaft is configured to transfer an explosive force generated in a combustion chamber of a steam engine or an internal combustion engine through a piston and a connecting rod to convert a reciprocating motion into a rotational motion.

이를 위해 상기 크랭크 샤프트에는 주축인 메인 저널과, 커넥팅 로드와 연결되는 핀저널 및 상기 핀저널에 따른 회전 불균형을 보완하기 위한 밸런스 웨이트 등이 포함된다.To this end, the crankshaft includes a main journal which is a main shaft, a pin journal connected to the connecting rod, and a balance weight for compensating a rotational imbalance caused by the pin journal.

상기와 같은 구성의 크랭크 샤프트에는 다수의 피스톤이 각각의 커넥팅 로드를 통해 연결되어 서로 다른 시간에 동력을 제공함으로써 휨과 비틀림 및 회전진동 등의 부하가 지속적으로 가해지게 되며, 이로 인해 회전 불균형량(이하“언밸런스값”)이 발생된다.In the crankshaft having the above-described structure, a plurality of pistons are connected to each other through respective connecting rods to provide power at different times, thereby continuously applying loads such as bending, twisting, and rotational vibration, Hereinafter " unbalance value ") is generated.

따라서, 크랭크 샤프트는 상기와 같은 부하조건을 감당할 수 있는 기계적 강도와 내마멸성 등이 요구되며, 이를 위해 주로 강재(Steel material)를 단조(Forging)하여 제조되고 있다.Therefore, the crankshaft is required to have mechanical strength and abrasion resistance capable of satisfying the above-mentioned load conditions. For this purpose, the crankshaft is mainly manufactured by forging steel material.

한편, 단조를 이용하여 크랭크 샤프트를 제조하기 위해서는 다음과 같은 단계가 일반적으로 수행된다.On the other hand, in order to manufacture a crankshaft using forging, the following steps are generally performed.

우선, 제조될 크랭크 샤프트의 모델링 단계가 수행된다. First, the modeling step of the crankshaft to be manufactured is performed.

상기 모델링 단계에서는 메인 저널과 핀저널 및 밸런스 웨이트를 포함하는 전체 형상이 모델링되어 데이터로 저장된다.In the modeling step, the entire shape including the main journal, the pin journal and the balance weight is modeled and stored as data.

그리고, 상기 모델링 단계가 완료되면, 획득된 데이터를 이용하여 금형설계 단계가 이루어진다.When the modeling step is completed, a mold designing step is performed using the obtained data.

상기 금형설계 단계에서는 소재의 특성과 상기 모델링 데이터를 이용하여 상형 및 하형을 형성함으로써 모델링 데이터와 대응되는 형상으로 크랭크 샤프트를 성형하기 위한 금형을 제조할 수 있도록 한다.In the mold designing step, a mold for forming a crankshaft in a shape corresponding to the modeling data can be manufactured by forming the upper and lower molds using the characteristics of the material and the modeling data.

상기 금형설계 단계가 완료되면, 설계된 내용으로 금형을 제작하고 제작된 금형을 이용하여 강재를 성형하는 단조단계가 수행된다.When the mold designing step is completed, a forging step is performed in which a mold is manufactured with the designed contents and a steel material is formed using the manufactured mold.

종래 기술에 따른 단조 단계에는, 우선, 빌릿(Billet) 상태의 재료를 크랭크 샤프트의 각 요소부위별로 분배하는 재료분배공정과, 상기 분배된 재료에 압력을 가하여 최종형태에 대응되도록 캐비티 내부로 재료를 충진하는 재료충진공정과, 충진된 재료를 가압하여 최종 형상으로 마무리 성형하는 최종성형공정 및 최종성형공정 이후 상형 및 하형 사이에 발생된 플래쉬(Flesh)를 제거하는 트리밍공정이 포함된다.In the forging step according to the related art, first, a material distributing step of distributing a billet material to each element part of the crankshaft, a step of applying pressure to the distributed material, A filling material filling process, a final molding process for pressing and molding the filled material into a final shape, and a trimming process for removing the flesh generated between the top and bottom molds after the final molding process.

한편, 상기와 같이 단조 단계가 완료되면 완성 가공을 위한 마무리 공정이 이루어지며, 이를 위해 소재(素材) 상태 크랭크 샤프트(이하,“소재 크랭크 샤프트”라 함)의 밸런스 중심축을 찾아내고, 밸런스 중심축 상의 양 단면에 센터홀을 형성하여 마무리 가공이 수행된다.When the forging step is completed as described above, a finishing process for finishing is performed. For this purpose, a balance center axis of a material crankshaft (hereinafter, referred to as a "material crankshaft") is found, And a finishing process is performed.

여기서, 소재 크랭크 샤프트가 상기 모델링 데이터와 같은 이상적인 형상으로 제조되었을 경우에는 메인저널의 중심에 센터홀을 형성함으로써 언밸런스값을 용이하게 허용값 이내로 조정할 수 있다. Here, when the material crankshaft is manufactured in an ideal shape such as the modeling data, a center hole is formed at the center of the main journal, so that the unbalance value can be easily adjusted to within the permissible value.

하지만, 실제 가공상황에서는 금형의 불량이나, 트리밍, 몰드 분리 시의 영향 등에 의해 소재 크랭크샤프트에 두께 편차가 발생되거나, 밸런스 중심이 허용값을 벗어나는 경우가 빈번하게 발생된다.However, in actual processing conditions, a thickness deviation occurs in the material crankshaft due to a failure of the mold, an effect of trimming or mold separation, or a case where the center of balance deviates from the allowable value frequently.

따라서, 종래 기술에서는 밸런스 중심값을 조정하기 위하여 마무리 가공단계에서 밸런스 웨이트에 홀을 형성하여 무게를 줄임으로써 언밸런스값이 허용값 이내로 조정될 수 있도록 한다.Accordingly, in the prior art, in order to adjust the balance center value, a hole is formed in the balance weight at the finishing step to reduce the weight so that the unbalance value can be adjusted within the allowable value.

하지만, 상기와 같이 밸런스 웨이트에 홀을 형성하여 언밸런스값을 조정할 경우, 형성 가능한 홀의 갯수와 위치에는 한계가 있다. 따라서, 과도한 언밸런스값이 발생하게 될 경우에는 결국 크랭크샤프트의 불량으로 이어진다. However, when the unbalance value is adjusted by forming the holes in the balance weight as described above, there is a limit to the number and positions of holes that can be formed. Therefore, if an excessive unbalance value is generated, the crankshaft will eventually become defective.

한편, 종래 기술에서는 상기와 같이 밸런스 중심값이 허용값 이내로 들어오지 못하여 크랭크샤프트에 불량이 발생하게 될 경우 밸런스 측정을 통해 센터홀 가공 위치를 수정한 이후 크랭크샤프트를 제조해 오고 있다.On the other hand, according to the related art, when the balance center value does not fall within the permissible value and the crankshaft malfunctions, the crankshaft has been manufactured after correcting the center hole machining position through the balance measurement.

일 예로 하기 특허문헌 1에서는 소재 크랭크샤프트의 센터홀 위치를 결정하는 기술로서, 복수 개의 소재 크랭크샤프트를 샘플 추출하고, 센터홀을 가공했을 때의 축 중심과 가공한 센터홀 위치와의 차이 등이 마무리 가공 후의 언밸런스량에 주는 영향을 통계적으로 처리하여 센터홀 위치를 결정하기 위한 보정량을 정의하고 있다.For example, in Patent Document 1, as a technique for determining the center hole position of a material crankshaft, a plurality of material crankshafts are sampled and a difference between a shaft center when the center hole is machined and a machined center hole position The influence on the unbalance amount after finishing processing is statistically processed to define a correction amount for determining the center hole position.

그리고, 하기 특허문헌 2에서는 크랭크샤프트의 양 단면에서의 동적 밸런스 점을 동적 밸런스 시험에 의해 산출하고, 소재 크랭크샤프트의 저널부 등의 형상을 측정한 다음 측정 결과로부터 가공 후에 발생하는 언밸런스량을 연산하여 동적 밸런스 점으로부터 언밸런스량 만큼 이동한 보정 위치에 센터홀을 형성하는 기술이 개시되어 있다.In the following Patent Document 2, dynamic balance points at both end faces of a crankshaft are calculated by a dynamic balance test, a shape of a journal portion of a material crankshaft is measured, and then an unbalance amount generated after machining is calculated And a center hole is formed at a corrected position shifted from the dynamic balance point by an unbalance amount.

한편, 하기 특허문헌 3에서는 제 1, 2 몰드에 의해 성형하여 얻어진 소재 크랭크 샤프트의 각 부위 형상데이터를 각각 취득하고, 설계 데이터와 취득된 형상 데이터의 차이를 비교하여 보간한 이후 센터홀을 가공함으로써 전술한 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 비해 비교적 적은 측정데이터를 사용하여 실제 형상을 재현하고 적절한 센터홀 위치를 결정할 수 있는 기술이 개시되어 있다.On the other hand, in Patent Document 3, each piece of shape data of the material crankshaft obtained by molding with the first and second molds is obtained, and after the difference between the design data and the obtained shape data is compared and interpolated, the center hole is machined There is disclosed a technique capable of reproducing an actual shape and determining an appropriate center hole position by using relatively small measurement data as compared with the above-described Patent Documents 1 and 2. [

그러나, 상기와 같은 선행문헌들은 모두 소재 크랭크샤프트의 가공이 이루어진 이후 가공된 소재 크랭크샤프트의 센터홀 가공 위치를 조절하여 밸런스 중심을 조절하는 것에 그치고 있다.However, all of the above prior art documents are limited to adjusting the balance center by adjusting the center hole machining position of the processed material crankshaft after machining of the material crankshaft.

즉, 종래 기술에서는 소재 크랭크샤프트는 보정하지 않고, 동일한 단조 단계를 통해 소재 크랭크 샤프트를 생산한 이후 소재 크랭크 샤프트의 마무리 가공을 위한 센터홀의 위치를 조정하여 밸런스 중심값이 허용값 범위를 만족할 수 있도록 한다.That is, in the prior art, after the material crankshaft is produced through the same forging step without correcting the material crankshaft, the position of the center hole for finishing the material crankshaft is adjusted so that the balance center value satisfies the allowable value range do.

하지만, 상기와 같이 밸런스 중심값을 조정할 경우에도 단조 단계에서 소재 크랭크 샤프트의 밸런스 중심값이 일정 값을 넘어서게 될 경우에는 센터홀의 가공이 어려운 문제점을 가진다.
However, even if the balance center value is adjusted as described above, if the balance center value of the material crankshaft exceeds a certain value in the forging step, there is a problem that machining of the center hole is difficult.

JP1997-174382AJP1997-174382A JP1976-76682AJP1976-76682A KR2011-0008252AKR2011-0008252A

본 발명의 목적은, 단조 단계에서 발생되는 언밸런스량의 발생위치를 보다 명확히 확인하고, 확인된 위치의 언밸런스량을 줄일 수 있도록 금형 설계가 이루어짐으로써 소재 크랭크샤프트의 밸런스가 향상될 수 있는 밸런스 향상을 위한 단조 크랭크 샤프트의 제조방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a balance improvement in which the balance of a material crankshaft can be improved by more clearly confirming the occurrence position of an unbalance amount generated in the forging step and designing a mold so as to reduce the unbalance amount of the identified position And to provide a method for manufacturing a forged crankshaft.

본 발명은 제조될 크랭크 샤프트의 메인저널과 핀저널 및 밸런스 웨이트를 포함하는 외형 데이터가 결정되는 모델링 단계와, 상기 모델링 단계에서 결정된 데이터를 이용하여 제 1 금형과 제 2 금형을 설계하는 금형 설계 단계와, 상기 금형 설계 단계를 통해 제조되는 금형을 이용하여 소재를 성형하는 단조 단계와, 상기 단조 단계를 통해 생성된 소재 크랭크 샤프트에 센터홀을 형성하고, 표면을 가공하는 마무리가공단계를 포함하며, 상기 금형 설계 단계에서는 상기 단조 단계에 포함되는 트리밍 과정 시 트리밍 방향에 대향되는 방향으로 상기 밸런스 웨이트의 체적을 가변시키는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft comprising a modeling step of determining contour data including a main journal of a crankshaft to be manufactured, a pin journal and a balance weight, a mold designing step of designing a first mold and a second mold using data determined in the modeling step And a finishing step of forming a center hole in a material crankshaft produced through the forging step and machining a surface of the material, wherein the center hole is formed by using a mold manufactured through the mold designing step, And the volume designing step varies the volume of the balance weight in a direction opposite to the trimming direction during a trimming process included in the forging step.

상기 금형 설계 단계에서는 상기 트리밍 방향이 상측에서 하측으로 이루어질 경우 상기 오프셋은 수직 상방으로 이루어지며, 오프셋 범위는 제조될 크랭크 샤프트의 중량에 대응하여 증감되는 것을 특징으로 한다.In the mold designing step, when the trimming direction is from the upper side to the lower side, the offset is vertically upward, and the offset range is increased or decreased corresponding to the weight of the crankshaft to be manufactured.

상기 제 1 금형 또는 제 2 금형에 의해 성형될 부분이 소재 크랭크 샤프트의 하형부일 경우, 상기 제 1 금형 또는 제 2 금형에 포함되는 벨런스 웨이트의 체적을 감소시키고, 제 1 금형 또는 제 2 금형에 의해 성형될 부분이 소재 크랭크 샤프트의 상형부일 경우, 상기 제 1 금형 또는 제 2 금형에 포함되는 벨런스 웨이트의 체적을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
When the portion to be formed by the first mold or the second mold is a lower mold portion of the material crankshaft, the volume of the balance weight included in the first mold or the second mold is reduced, When the portion to be molded is the upper mold portion of the material crankshaft, the volume of the balance weight included in the first mold or the second mold is increased.

본 발명에 따르면, 단조 단계에서 트리밍 공정에 의해 발생되는 언밸런스량을 금형 설계에 반영하여 소재 크랭크샤프트를 제조하기 위한 금형에 반영한다.According to the present invention, the amount of unbalance generated by the trimming process in the forging step is reflected in the mold design and reflected in the mold for manufacturing the material crankshaft.

따라서, 소재 크랭크샤프트 자체의 언밸런스량을 줄임으로써 밸런스 중심값이 센터홀 가공 이전에 허용범위 이내로 들어올 확률을 높일 수 있는 이점을 가진다. Therefore, by reducing the amount of unbalance of the material crankshaft itself, it is possible to increase the probability that the balance center value falls within the allowable range before machining the center hole.

또한, 상기와 같이 밸런스 중심값이 허용범위 이내로 보다 용이하게 들어올 수 있도록 함으로써, 마무리 가공 공정이 보다 용이하게 이루어질 수 있으며 이로 인해 생산성이 향상될 수 있는 이점을 가진다.
In addition, as described above, since the center value of the balance can be easily entered within an allowable range, the finishing process can be performed more easily and productivity can be improved.

도 1 내지 3 은 밸런스 향상을 위해 금형 설계에 반영되는 언밸런스 발생 부위를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 본 발명이 적용되지 않은 소재 크랭크 샤프트에서 밸런스 측정기를 통해 도시되는 언밸런스량을 보이기 위한 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법 중 금형 설계 단계에서 적용되는 언밸런스량 보정 형태를 보이기 위한 도면.
도 6 은 도 5와 같은 보정을 통해 도 4의 상태에서 언밸런스량이 보정된 상태를 보이기 위한 도면.
FIGS. 1 to 3 are views for explaining unbalance occurrence areas reflected in a mold design for improving balance. FIG.
4 is a view showing an unbalance amount shown by a balance measuring instrument in a material crankshaft to which the present invention is not applied.
FIG. 5 is a view for illustrating an unbalance amount correction mode applied in a mold designing step in a method of manufacturing a crankshaft for improving balance according to the present invention. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the unbalance amount is corrected in the state of FIG. 4 through the correction as shown in FIG. 5; FIG.

본 발명에 따른 밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법은 크게 제조될 크랭크 샤프트의 모델링 단계와, 모델링 데이터를 이용하여 이루어지는 금형 설계 단계 그리고, 설계된 금형으로 소재 크랭크 샤프트를 성형하는 단조 단계 및 소재 크랭크 샤프트에 센터홀을 가공한 이후 이루어지는 마무리 가공단계를 포함한다.A method of manufacturing a crankshaft for improving balance according to the present invention includes a modeling step of a crankshaft to be largely manufactured, a mold designing step using modeling data, a forging step of forming a material crankshaft by a designed metal mold, And a finishing step after the center hole is machined.

한편, 본 발명의 특징은 상기 단조 단계에서 제조되는 소재 크랭크 샤프트의 언밸런스 발생부분을 상기 금형 단계에서 보완하여 밸런스를 향상시키는데 그 특징이 있다. A feature of the present invention is that the unbalanced portion of the material crankshaft produced in the forging step is supplemented in the mold stage to improve the balance.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood, however, that the spirit of the invention is not limited to the embodiments shown and that those skilled in the art, upon reading and understanding the spirit of the invention, may easily suggest other embodiments within the scope of the same concept.

도 1 내지 3 에는 밸런스 향상을 위해 금형 설계에 반영되는 언밸런스 발생 부위를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 4 에는 본 발명이 적용되지 않은 소재 크랭크 샤프트에서 밸런스 측정기를 통해 도시되는 언밸런스량을 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining unbalance occurrence areas reflected in the mold design for improving balance. FIG. 4 is a view showing an unbalance amount shown through a balance meter in a material crankshaft to which the present invention is not applied. ≪ / RTI >

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 구성인 단조 단계에서는 원재료를 가열하는 히팅 공정과, 가열된 원재료를 금형을 이용하여 가압하는 다수의 가압공정 및 상기 가압공정 이후 플래쉬 부분을 절단하는 트리밍 공정이 포함된다.Referring to these drawings, in a forging step which is a constitution of the present invention, a heating step of heating a raw material, a plurality of pressing step of pressing the heated raw material by using a mold, and a trimming step of cutting the flash part after the pressing step .

상세히, 상기 히팅 공정은 환봉 형태의 강재를 고온으로 가열하여 성형이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.In detail, the heating process heats the round bar type steel material to a high temperature so that the molding can be easily performed.

그리고, 상기와 같이 히팅 공정을 통해 가열된 강재는 1차 가압공정 위치로이송된다. Then, the steel material heated through the heating process as described above is transferred to the primary pressurizing process position.

상기 1차 가압공정에서는 가열된 강재를 제 1 버스터 금형(10)과 제 2 버스터 금형(20)을 이용하여 1차 가압함으로써 제조될 소재 크랭크 샤프트에 대응되도록 체적을 분배하게 된다.In the primary pressurization process, the heated steel material is primarily pressurized by using the first buster mold 10 and the second buster mold 20 to distribute the volume so as to correspond to the material crankshaft to be manufactured.

그리고, 상기 1차 가압공정으로 체적이 분배된 강재는 다시 2차 가압공정에서 제 1 블록커 금형(30)과 제 2 블록커 금형(40)에 의해 개략적인 형상이 성형되고, 3차 가압공정에서 제 1 피니셔 금형(50)과 제 2 피니셔 금형(60)에 의해 다수의 메인저널(120)과 핀저널(140) 및 밸런스 웨이트(210~280)를 포함하는 최종 형태의 소재 크랭크 샤프트 성형이 완료된다. The steel material having the volume distributed in the primary pressurizing process is roughly shaped by the first block mold 30 and the second block mold 40 in the secondary pressurizing process, A final material crankshaft molding including a plurality of main journals 120, a pin journal 140 and balance weights 210 to 280 is formed by the first finishing die 50 and the second finishing die 60 Is completed.

상기와 같이 가압공정이 완료된 이후에는 트리밍 공정이 수행되며, 상기 트리밍 공정에서는 제 1 트리밍 금형(70)과 제 2 트리밍 금형(80)이 맞닿는 면의 틈새로 돌출되어 나온 플래쉬 부분을 커터(90)를 이용하여 절단하게 된다.After the pressing process is completed as described above, a trimming process is performed. In the trimming process, a cut portion protruding from a gap between the first trimming mold 70 and the second trimming mold 80, As shown in Fig.

한편, 상기와 같이 트리밍 공정이 수행되는 과정에서는 도 2 에 도시된 바와 같이 커터(90)에 의해 플래쉬가 제거되면서 커터(90)의 이동 방향으로 하중이 발생하게 되는데, 이와 같은 하중은“A”부분에 집중된다.2, a load is generated in the moving direction of the cutter 90 while the flash is removed by the cutter 90. The load is " A " .

또한, 상기“A”부분에 발생되는 응력집중은 상대적으로 단면적이 좁은 밸런스 웨이트(210~280)를 상기 커터(90)의 이동방향을 따라 다지게 되며, 이로 인해 제 1 피니셔 금형(50)에 의해 형성되는 상형부와 제 2 피니셔 금형(60)에 의해 형성되는 하형부의 중량 변화가 발생된다.In addition, the stress concentration generated in the portion " A " causes the balance weights 210 to 280 having a relatively small cross-sectional area to be narrowed along the moving direction of the cutter 90, A change in the weight of the lower mold portion formed by the upper mold portion 60 and the upper mold portion 60 is generated.

상기와 같은 중량 변화는 소재 크랭크 샤프트의 밸런스 중심(C)에 중대한 영향을 끼치게 되며, 도 4 에 도시된 바와 같이 밸런스 중심(C)이 목표 범위를 과도하게 벗어나는 경우가 발생하게 된다.Such a change in weight will significantly affect the balance center C of the material crankshaft, and the balance center C will excessively deviate from the target range as shown in FIG.

그리고, 상기와 같이 밸런스 중심(C)이 목표 범위를 과도하게 벗어나게 될 경우에는 마무리 가공을 위한 센터홀의 결정에 어려움이 있으며, 센터홀이 효과적으로 가공되지 못할 경우에는 크랭크 샤프트의 불량으로 이어지게 된다. If the balance center C is excessively deviated from the target range as described above, it is difficult to determine the center hole for finishing machining. If the center hole can not be machined effectively, the crankshaft is defective.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제의 원인을 파악하고 상기 금형 설계 단계에서 이를 보완하는 크랭크 샤프트의 제조방법을 제공하고 있다.Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing a crankshaft that grasps the cause of the above-described problem and complements the above-described problems in the mold designing step.

도 5 에는 본 발명에 따른 밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법 중 금형 설계 단계에서 적용되는 언밸런스량 보정 형태를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.FIG. 5 is a view for showing an unbalance amount correction mode applied in a mold designing step in a method of manufacturing a crankshaft for improving balance according to the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명에서는 상기 트리밍 공정에서 발생되는 언밸런스량을 보완하기 위하여 적어도 제 1 피니셔 금형(50)과 제 2 피니셔 금형(60)의 금형 설계 시 밸런스 웨이트 부분의 체적을 가변시킨다.Referring to the drawings, in order to compensate for the unbalance amount generated in the trimming process, the volume of the balance weight portion is designed to vary at least in designing the molds of the first finishing die 50 and the second finishing die 60.

상세히, 본 발명에 따른 금형 설계 단계에서는 제 1 피니셔 금형(50)에 의해 성형되는 상형부와 제 2 피니셔 금형(60)에 의해 형성되는 하형부의 밸런스 웨이트 부분의 설계 시 상기 하형부의 체적을 상형부 측으로 소정량 오프셋 시킨다.In detail, in the mold designing step according to the present invention, when designing the balance weight portion of the lower mold portion formed by the upper mold half formed by the first finishing mold 50 and the lower mold half 60 by the second finishing mold 60, To a predetermined amount.

즉, 상측에서 하측으로 커터(90)가 이동하면서 트리밍 공정이 수행될 경우, 하측으로 다져짐이 발생하게 되는데 이로 인해 밸런스 웨이트의 상형부 체적은 줄고 하형부 체적은 증가된다. That is, when the trimming process is performed while the cutter 90 is moved from the upper side to the lower side, the lower side is compacted, whereby the volume of the upper portion of the balance weight is decreased and the volume of the lower portion is increased.

따라서, 본 발명에서는 금형 설계 단계에서 미리 하형부에 포함되는 밸런스 웨이트의 체적을 줄이고 상형부에 대응되는 밸런스 웨이트의 체적을 증가시킴으로써 트리밍 공정에서 발생되는 언밸런스량을 보완하게 된다.Therefore, in the present invention, the volume of the balance weight included in the lower portion is reduced in advance in the mold design step, and the volume of the balance weight corresponding to the upper portion is increased, thereby compensating for the unbalance amount generated in the trimming process.

그리고, 상기와 같은 금형 설계는 상기 제 1 블록커 금형(30)과 제 2 블록커 금형(40)에도 동일하게 적용될 수 있다.The mold design may be applied to the first block mold 30 and the second block mold 40 as well.

도 6 에는 도 5와 같은 보정을 통해 언밸런스량이 보정된 상태를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.FIG. 6 is a diagram showing a state in which the unbalance amount is corrected through the correction as shown in FIG.

도 3 과 함께 도 6의 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 살펴보면, 8개의 밸런스 웨이트(210~280)가 형성되는 크랭크 샤프트를 제조하는 경우, 본 실시 예에서는 상기 8개의 밸런스 웨이트에 해당하는 부분의 금형 설계 시 하형부를 상형부 측으로 0.4mm 수직 이동시킨다.6, when a crankshaft in which eight balance weights 210 to 280 are formed is manufactured, in the present embodiment, the eight balance weights corresponding to the eight balance weights When designing the part mold, the lower part is vertically moved to the upper side by 0.4 mm.

그리고, 상기와 같이 오프셋 된 금형을 이용하여 단조 단계가 완료된 이후 상기 밸런스 웨이트(210~280)의 밸런스 변화량은 다음 [표 1]과 같이 확인되었다.The amount of change in the balance of the balance weights 210 to 280 after the completion of the forging step using the offset mold was confirmed as shown in Table 1 below.

구분division 개선전Before improvement 개선 후After improvement 비고Remarks
밸런싱 데이터

Balancing data

1) 각도 : 평균 23.5°
(350°~63°에 분포)
2) 무게 : 평균390g.cm
(166~555 분포)

1) Angle: Average 23.5 °
(Distributed between 350 ° and 63 °)
2) Weight: Average 390g.cm
(Distribution of 166 ~ 555)

1) 각도 : 평균 252°
(178°~360°에 분포)
2) 무게 : 평균 224g.cm
(120~370 분포)

1) Angle: Average 252 °
(Distributed between 178 ° and 360 °)
2) Weight: Average 224g.cm
(120 to 370 distribution)

Target
1)각도: 180±45°
2)무게: 200g.cm이하

Target
1) Angle: 180 ± 45 °
2) Weight: 200g.cm or less

즉, 본 발명에서는 금형 설계 시 하형부에 포함되는 밸런스 웨이트(210~280) 전체를 상형부 측으로 오프셋 시킴으로써 개선전(도 6의 (a))에 비해 개선후(도 6의 (b)의 밸런스 중심(C) 위치가 목표 범위에 매우 근접하게 되었으며, 무게도 목표 값에 근접함을 확인할 수 있다.That is, in the present invention, by offsetting the entirety of the balance weights 210 to 280 included in the lower die portion in the mold design, the height of the balance weights 210 to 280 after the improvement (the balance (b) The center (C) position is very close to the target range, and the weight is close to the target value.

그리고, 상기와 같이 개선된 소재 크랭크 샤프트의 밸런싱 데이터를 이용하여 센터홀을 결정할 경우, 보다 용이하게 센터홀을 형성한 이후 마무리 가공단계를 수행함으로써, 크랭크 샤프트를 보다 용이하게 제조할 수 있다.When the center hole is determined using the balancing data of the improved material crankshaft as described above, the crankshaft can be manufactured more easily by performing the finishing step after forming the center hole more easily.

한편, 상기 밸런스 웨이트의 체적은 제조될 크랭크 샤프트의 크기에 대응하여 증감될 수 있다.On the other hand, the volume of the balance weight can be increased or decreased corresponding to the size of the crankshaft to be manufactured.

본 발명에서는 다수의 실험 결과를 통해 크랭크 샤프트의 크기에 따라 오프셋 범위를 다음 [표 2]와 같이 한정할 수 있었다. In the present invention, the offset range can be limited as shown in Table 2 according to the size of the crankshaft through a plurality of experimental results.


크랭크 샤프트의 크기

Size of crankshaft


small


medium


versus

크랭크 샤프트의 중량범위

Weight range of crankshaft

10kg 이상 20kg미만

Less than 10kg and less than 20kg

20kg 이상 30kg미만

20kg or more and less than 30kg

30kg 이상 40kg미만

30kg or more and less than 40kg

오프셋 범위

Offset range

0.2mm 이상 0.3mm미만

0.2mm or more and less than 0.3mm

0.3mm 이상 0.4mm미만

0.3mm or more and less than 0.4mm

0.4mm 이상 0.5mm미만

0.4mm or more and less than 0.5mm

상기 표에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 크랭크 샤프트의 중량범위를 기준으로 소(小), 중(中), 대(大)로 크랭크 샤프트의 크기를 구분하였으며, 구분된 크기에 따라 오프셋의 범위를 조정하면서, 밸런싱 개선 효과를 확인할 수 있는 범위를 상기와 같이 확인하였다.As shown in the above table, in the present invention, the sizes of the crankshaft are classified into small, medium, and large based on the weight range of the crankshaft. The range in which balancing improvement effect can be confirmed while adjusting is confirmed as described above.

즉, 크랭크 샤프트의 크기가 소(小)일 경우 오프셋을 0.2mm 미만으로 형성하였을 경우 밸런싱 개선 효과는 미비하였으며, 0.3mm 이상으로 형성하였을 경우 오히려 더 큰 편심이 발생되었다.That is, when the crankshaft is small, if the offset is less than 0.2 mm, the balancing effect is insufficient, and when the crankshaft is formed over 0.3 mm, a larger eccentricity is generated.

그리고, 크랭크 샤프트의 크기가 중(小)일 경우에는 오프셋의 범위가 0.3mm 이상 0.4mm 미만일 경우 만족스런 밸런싱 개선 효과를 확인하였으며, 크랭크 샤프트의 크기가 대(大)일 경우에는 오프셋의 범위 0.4mm 이상 0.5mm 범위에서 만족스런 밸런싱 개선 효과를 확인할 수 있었다.
When the size of the crankshaft is medium (small), satisfactory balancing improvement effect is confirmed when the offset range is 0.3 mm or more and less than 0.4 mm. When the crankshaft size is large, the offset range is 0.4 mm and 0.5mm, respectively.

10...... 제 1 버스터 금형 20...... 제 2 버스터 금형
30...... 제 1 블록커 금형 40...... 제 2 블록커 금형
50...... 제 1 피니셔 금형 60...... 제 2 피니셔 금형
70...... 제 1 트리밍 금형 80...... 제 2 트리밍 금형
90...... 커터
210~280. 밸런스 웨이트
10 ...... First buster mold 20 ...... Second buster mold
30 ... first block mold 40 ... second block mold
50 ...... first finishing die 60 ...... second finishing die
70 ...... First trimming mold 80 ...... Second trimming mold
90 ...... cutter
210-280. Balance weight

Claims (3)

제조될 크랭크 샤프트를 구성하는 다수의 메인저널과 핀저널 및 밸런스 웨이트를 포함하는 외형 데이터가 결정되는 모델링 단계;
상기 모델링 단계에서 결정된 데이터를 이용하여 제 1 금형과 제 2 금형을 설계하는 금형 설계 단계;
상기 금형 설계 단계를 통해 제조되는 금형을 이용하여 소재를 성형하는 단조 단계;
상기 단조 단계를 통해 생성된 소재 크랭크 샤프트에 센터홀을 형성하고, 표면을 가공하는 마무리가공단계;를 포함하며,
상기 금형 설계 단계에서는,
상기 단조 단계에 포함되는 트리밍 과정 시 트리밍 방향에 대향되는 방향으로 상기 제 1 금형 및 제 2 금형에서 밸런스 웨이트의 체적을 가변시키는 것을 특징으로 하는 밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법.
A modeling step of determining outer shape data including a plurality of main journals constituting a crankshaft to be manufactured, a pin journal and a balance weight;
A mold designing step of designing the first mold and the second mold by using the data determined in the modeling step;
A forging step of forming a material using a mold manufactured through the mold designing step;
And a finishing step of forming a center hole in the material crankshaft produced through the forging step and machining the surface,
In the mold designing step,
Wherein the volume of the balance weight in the first mold and the second mold is varied in a direction opposite to the trimming direction during a trimming process included in the forging step.
제 1 항에 있어서, 상기 금형 설계 단계에서는,
상기 트리밍 방향이 상측에서 하측으로 이루어질 경우 상기 오프셋은 수직 상방으로 이루어지며, 오프셋 범위는 제조될 크랭크 샤프트의 체적에 대응하여 증감되는 밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법.
2. The method according to claim 1,
Wherein the offset is vertically upward when the trimming direction is from the upper side to the lower side and the offset range is increased or decreased corresponding to the volume of the crankshaft to be manufactured.
제 2 항에 있어서, 상기 금형 설계 단계에서는,
상기 제 1 금형 또는 제 2 금형에 의해 성형될 부분이 소재 크랭크 샤프트의 하형부일 경우, 상기 제 1 금형 또는 제 2 금형에 포함되는 벨런스 웨이트의 체적을 감소시키고,
제 1 금형 또는 제 2 금형에 의해 성형될 부분이 소재 크랭크 샤프트의 상형부일 경우, 상기 제 1 금형 또는 제 2 금형에 포함되는 벨런스 웨이트의 체적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 밸런스 향상을 위한 크랭크 샤프트의 제조방법.

3. The method according to claim 2,
Wherein when the portion to be formed by the first mold or the second mold is a lower mold portion of the material crankshaft, the volume of the balance weight included in the first mold or the second mold is reduced,
And the volume of the balance weight included in the first mold or the second mold is increased when the portion to be formed by the first mold or the second mold is the upper mold portion of the crankshaft of the material. Gt;

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