KR20160144046A - 요크제조방법 - Google Patents

Abstract

요크제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 요크제조방법은 본 발명의 일 측면에 따르면, 중공의 축부와, 상기 축부 일단에 상호 마주보도록 연장된 한 쌍의 너클부를 구비하는 요크를 제조하기 위해 파이프형태의 소재를 금형의 성형공간에 삽입하고 펀치로 가압성형하는 요크제조방법으로써, 상기 소재 일단부가 한 쌍의 상기 너클부를 형성하도록 상기 소재를 전방압출하여 중간성형물을 성형하는 제1가압공정; 및 상기 중간성형물 타단부가 상기 축부를 성형하도록 상기 중간성형물을 후방압출하는 제2가압공정;을 포함할 수 있다.

Description

요크제조방법{YOKE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 파이프형태의 소재를 가압성형하여 요크가 제조되도록 하는 요크제조방법에 관한 것이다.

요크는 각도를 달리하는 두 개의 축 사이의 연결을 위해 사용되는 부품으로, 흔히 차량의 조향장치 등에 구동축과 종동축 사이를 연결하는데 채용되고 있다.

이러한 요크는 축부와, 몸통으로부터 상호 마주보도록 연장된 한 쌍의 너클부를 구비한다.

두 개의 축을 연결하고자 할 경우, 어느 하나의 축은 축부에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있고, 축부에는 축이 진퇴 가능하게 결합하도록 스플라인이 가공될 수 있다.

또 다른 하나의 축은 한 쌍의 너클부 사이에 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 축이 회전 가능하게 결합되도록 각 너클부에는 결합공이 마련될 수 있다.

이러한 요크의 제조방법 중에는 일정길이로 절단된 하나의 파이프 형태의 소재를 가압성형하는 방법이 있으며, 이때는 소재를 금형의 성형공간에 삽입하고 펀치로 가압하는 방식이 주로 이용되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0982725호는 파이프 형태의 소재를 이용하여 요크를 가압성형하는 요크제조방법의 이례를 제시하고 있다.

상기 공보에 개시된 종래 요크제조방법에서는 소재의 일단부를 길게 신장되도록 가압하여 축부를 먼저 성형하고, 이 상태에서 소재 타단부의 단면적을 증대시킨 후, 단면적이 증대된 소재의 타단부를 가압하여 한 쌍의 너클부가 성형되도록 하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0982725호

그러나 상기 공보에 개시된 종래 요크제조방법은 축부를 성형한 이후 너클부를 성형하기 전 단계에서 너클부 성형을 위한 소재의 단부 쪽 단면적을 증대시키는 공정이 추가되기 때문에, 요크의 제조공정을 단축시키는데 한계가 있었다.

또한 단면적 크기가 작은 파이프 형태의 소재는 너클부 성형을 위해 일단의 단면적을 증대시키는 과정에서 과도한 응력이 집중될 수 있기 때문에, 너클부 쪽 강성이 충분히 확보되도록 하기에도 어려움이 있었다.

본 발명의 실시예들은 파이프 형태의 소재를 가압성형하여 요크를 제조함에 있어서, 제조공정을 보다 효과적으로 단축시킬 수 있도록 한 요크제조방법을 제공하고자 한다.

또한 파이프 형태의 소재를 가압성형하여 요크를 제조함에 있어서, 너클부 쪽 강성을 충분히 확보할 수 있도록 하여 요크의 제품 신뢰성을 한층 더 향상시킬 수 있도록 마련된 요크제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 중공의 축부와, 상기 축부 일단에 상호 마주보도록 연장된 한 쌍의 너클부를 구비하는 요크를 제조하기 위해 파이프형태의 소재를 금형의 성형공간에 삽입하고 펀치로 가압성형하는 요크제조방법에 있어서, 상기 소재 일단부가 한 쌍의 상기 너클부를 형성하도록 상기 소재를 전방압출하여 중간성형물을 성형하는 제1가압공정; 및 상기 중간성형물 타단부가 상기 축부를 성형하도록 상기 중간성형물을 후방압출하는 제2가압공정;을 포함하는 요크제조방법이 제공될 수 있다.

상기 중간성형물의 타단부는 상기 소재와 내경 및 외경이 일치되도록 마련된 중공축부를 형성하고, 상기 너클부는 외측면이 상기 소재의 외경과 일치되고, 내측면과 외측면 사이의 두께가 상기 소재의 내경과 외경 사이의 두께보다 작게 마련되며, 상기 성형공간은 한 쌍의 상기 너클부 성형을 위해 상기 금형의 저부 양측에 마련된 한 쌍의 너클부성형부와, 상기 중공축부의 성형을 위해 상기 너클부성형부 상부에 마련된 중공축부 성형부를 포함하고, 상기 제1가압공정에서는 상기 중공축부 성형부에 안착된 소재의 상단을 단면형상이 상기 중공축부와 일치되는 제1펀치를 이용하여 저부로 가압하며, 상기 제2가압공정에서는 상기 중간성형물의 중공축부 끝단의 외곽 둘레면을 외경이 상기 중공축부 외경과 일치되고 내경이 상기 축부 내경에 일치되는 제2펀치를 이용하여 저부로 가압할 수 있다.

상기 너클부의 연장방향 끝단은 상기 너클부의 연장방향으로 볼록한 곡률면으로 마련되고, 상기 제1가압공정에서 한 쌍의 상기 너클부 성형부는 에어홀을 통해 상기 금형 외부와 연통될 수 있다.

상기 금형에는 상기 펀치의 가압방향의 역방향을 따라 각각의 상기 너클부 성형부 쪽으로 진입 가능하도록 한 쌍의 이젝트핀이 설치되며, 상기 이젝트핀은 상기 제1가압공정에서 사용되는 한 쌍의 제1이젝트핀과, 상기 제2가압공정에서 사용되는 한 쌍의 제2이젝트핀을 포함하고, 상기 에어홀은 상기 제1이젝트핀에 상기 너클부 성형부와 상기 금형 외부 사이를 연통시키도록 마련될 수 있다.

상기 금형에는 상기 이젝트핀의 진퇴동작을 안내하도록 상기 너틀부 성형부 저부 쪽을 수직으로 관통하는 핀안내홀이 마련되고, 상기 이젝트핀은 상기 핀안내홀을 막을 수 있는 직경을 구비하여 상면이 상기 곡률면의 곡률에 대응하도록 상부로 오목한 오목면으로 마련되며, 상기 에어홀은 상기 너클부의 내측면 중앙에 대응하도록 상기 제1이젝트핀의 내측에 상기 제1이젝트핀의 길이방향을 따라 수직으로 마련되고, 상기 제1가압공정에서 상기 제1이젝트핀은 상면이 상기 너클부 성형부와 상기 핀안내홀 사이를 막도록 상기 핀안내홀에 삽입된 상태를 유지할 수 있다.

상기 중공축부를 저부 쪽으로 가압하는 상기 제2펀치의 끝단의 가압면은 내주 쪽에서 외주 쪽으로 하향경사지게 마련될 수 있다.

상기 가압면의 경사는 30도로 마련될 수 있다.

상기 요크는 알루미늄재질로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 요크제조방법에서는 파이프 형태의 소재를 요크로 제조함에 있어서 전방 압출을 통해 소재 일단부를 먼저 한 쌍의 너클부가 되도록 가압성형한 상태에서 후방 압출을 통해 축부를 가압성형하게 된다.

따라서 본 발명에 따르면, 너클부 성형을 위해 소재의 단면적을 증대시키는 과정이 삭제됨에 따라 요크의 제조공정을 단축시킬 수 있다.

또 너클부를 먼저 전방 압출한 상태에서 축부를 후방 압출하는 요크 제조공정에서는 단면적이 작은 파이프 형태의 소재에 과도한 응력이 집중될 우려가 적어지게 되므로, 너클부 쪽 강성을 충분히 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방법에 사용되는 파이프 형태의 소재와, 소재를 통해 성형되는 중간성형물 및 요크의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 구조를 단면 형태로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방법에서 사용되는 제1금형과 제1펀치의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방업에서 사용되는 제1이젝트핀의 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방법에서 제1금형과 제1펀치에 의한 제1가압공정을 통해 소재가 중간성형물로 성형되고 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방법에서 제2금형과 제2펀치에 의한 제2가압공정을 통해 중간성형물이 요크로 성형되고 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6 이후 제1가압공정이 완료된 상태를 나타낸 것이다.
도 8은 제2펀치의 가압면이 0도일 경우, 가압면 주변의 중간성형물의 유동흐름을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방법의 제2가압공정에서 제2펀치의 가압면 경사를 30도, 0도로 하였을 때의 인장파괴를 시물레이션 분석하여 비교한 비교도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 요크제조방법의 제2가압공정에서 제2펀치의 가압면 경사를 30도, 0도로 하였을 때의 유동시 마찰에 의한 온도를 시물레이션 분석하여 비교한 비교도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 요크제조방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일정길이로 절단된 파이프 형태의 소재(1)를 가압성형하여 요크(3)를 제조하는 요크제조방법에 관한 것이다.

소재(1)는 알루미늄재질로써, 내경과 외경 크기기 길이방향으로 일정한 파이프를 적당한 길이를 갖도록 절단하여 마련할 수 있다.

소재(1)를 통해 가압성형되는 요크(3)는 축부(4)과, 축부(4)으로부터 상호 마주보도록 연장된 한 쌍의 너클부(5)를 구비하도록 마련될 수 있다. 회전동작시 주변과의 간섭을 줄이기 위해 너클부(5)의 연장방향 쪽 끝단부는 너클부(5)의 회전방향을 따라 볼록하게 형성된 곡률면(5a)을 이루도록 마련될 수 있다.

요크(3)에 있어서, 축부(4)에는 하나의 축이 진퇴 가능하게 결합되도록 스플라인이 가공될 수 있으며, 각 너클부(5)에는 다른 하나의 축이 한 쌍의 너클부(5) 사이에 회전 가능하게 결합되도록 결합공이 가공될 수 있다. 스플라인이나 결합공을 후가공을 통해 형성될 수 있다. 본 실시 예에서 요크(3)는 후가공 전 상태의 것을 가리킨다.

본 실시 예에 따른 요크제조방법에서는 소재(1)를 금형(10, 10A)의 성형공간(20)에 삽입하고, 성형공간(20)에 안착된 소재(1) 상부를 펀치(100,200)로 가압하는 단조가공을 통해 요크(3)로 성형하게 된다.

이와 같은 요크 성형공정은 소재 일단부가 한 쌍의 너클부(5)를 형성하도록 소재를 전방압출하여 중간성형물(2)을 성형하는 제1가압공정과, 중간성형물(2) 타단부가 축부(4)를 성형하도록 중간성형물(2)을 후방압출하는 제2가압공정을 통해 이루어질 수 있다.

도 1 및 도 2에 에 도시된 바와 같이, 중간성형물(2)의 타단부는 내경 및 외경이 소재(1)와 일치되는 중공축부(2a)를 형성한다. 즉 소재(1)와 중공축부(2a)는 내면과 외면 사이의 두께(t1,t2)가 같게 마련된다.

그리고 너클부(5)는 외측면이 소재(1)의 외경과 일치되고, 내측면과 외측면 사이의 두께(t3)가 소재(1)의 내경과 외경 사이의 두께(t1)보다 작게 마련된다.

또한 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 성형공간(20)은 한 쌍의 너클부(5) 성형을 위해 금형(10)의 저부 양측에 마련된 한 쌍의 너클부성형부(30)와, 중공축부(2a)의 성형을 위해 너클부성형부(30) 상부에 너클부성형부(30)와 통하도록 마련된 중공축부 성형부(40)를 구비하도록 마련된다.

너클부성형부(30)는 너클부(5) 사이즈와 일치되는 공간을 통해 마련되고, 중공축부 성형부(40)는 소재(1) 전체가 내부에 안전하게 안착될 수 있도록 중공축부(2a) 길이보다 좀 더 깊게 마련될 수 있다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1가압공정에서는 제1금형(10) 성형공간(20)의 중공축부 성형부(40)에 안착된 소재(1) 상단을 제1펀치(100)를 이용하여 저부로 가압함으로써 중간성형물(2)을 성형하게 된다.

이때 소재(1)는 중공축부 성형부(40)를 꽉 메운 상태로 중공축부 성형부(40)에 안착될 수 있으며, 제1펀치(100)는 제1금형(10) 상부로부터 단면형상이 중공축부(2a) 및 소재(1)와 일치되는 모양의 저부 쪽 가압부(110)를 통해 소재(1) 상단을 저부로 가압하게 된다. 따라서 전방압출 방식으로 소재(1)의 저부 일단부는 저부 양측의 너클부 형성부(30) 쪽으로 가압되어 유동하면서 한 쌍의 너클부(5)를 형성하게 된다.

소재(1)가 한 쌍의 너클부(5)를 구비하는 중간성형물(2)로 성형된 상태에서 중간성형물(2)은 제1금형(1)에 설치된 제1이젝트핀(50)에 의해 이젝팅되어 제2금형(10A)으로 옮겨지며, 다음으로는 제2가압공정이 진행된다.

제2가압공정에서 제2금형(10A)은 제1금형(10)과 동일한 성형공간(20)을 구비하도록 마련될 수 있으며, 제2가압공정에서는 제2펀치(200)에 의해 중간성형물(2)이 가압된다. 제2펀치(200)는 외경이 중공축부(2a) 외경과 일치되고 내경이 축부(4) 내경에 일치되는 저부 쪽의 가압부(210)를 통해 중간성형물(2)의 중공축부(2a) 상부 끝단의 외곽 둘레면을 저부로 가압하게 된다.

따라서 중공축부(2a)는 후방압출방식을 통해 외경 쪽이 내경 쪽으로 가압되어 축관되면서 상부로 신장되도록 유동하여 축부(4)를 성형하게 된다.

이와 같은 제1 및 제2가압공정에 따르면, 파이프 형태의 소재(1)로 요크(3)를 제조함에 있어서, 너클부(5) 성형을 위해 소재(1)의 단면적을 증대시키는 과정이 삭제됨에 따라 요크(3)의 제조공정을 단축시킬 수 있다. 또 너클부(5)를 먼저 전방 압출한 상태에서 축부(4)를 후방 압출하는 요크 제조공정에서는 단면적이 작은 파이프 형태의 소재(1)에 과도한 응력이 집중될 우려가 적어지게 되므로, 너클부(5) 쪽 강성도 충분히 확보할 수 있다.

또한 제1가압공정에서 한 쌍의 너클부 성형부(30)는 에어홀(51)을 통해 제1금형(10) 외부와 연통될 수 있다.

금형(10,10A)에는 펀치(100,200)의 가압방향의 역방향을 따라 각 너클부 성형부(30) 쪽으로 진입가능하도록 한 쌍의 이젝트핀(50,60)이 설치되고, 이젝트핀(50,60)의 진퇴동작을 안내하도록 너클부 성형부(30) 저부 쪽 금형(10,10A)는 핀안내홀(10a)을 통해 수직으로 관통된 구조를 갖게 될 수 있다. 이때 이젝트핀(50,60)은 제1가압공정에서 사용되는 제1이젝트핀(50)과, 제2가압공정에서 사용되는 제2이젝트핀(60)으로 구분될 수 있고, 제1 및 제2가압공정에서 제1 및 제2이젝트핀(50,60)은 핀안내홀(10a)을 막게 되는데, 상기 에어홀(51)은 제1이젝트핀(50)에 형성되어 제1가압공정에서 너클부 성형부(30)와 제1금형(10) 외부 사이를 연통시키게 된다.

이에 따라 소재(1)가 제1펀치(100)에 의해 가압되는 제1가압공정에서 소재(1)와 성형공간(20)의 너클부성형부(30) 사이에서 압축되는 공기는 에어홀(10a)을 통해 금형(10) 외부로 배출될 수 있게 된다.

따라서 제1가압공정에서는 제1펀치(100)의 가압동작에 의해 소재(1)와 너클부 성형부(30) 사이에 고압이 형성되지 않게 되어 너클부성형부(30) 내에서의 소재(1)의 유동성이 충분히 확보될 수 있게 되므로, 단일의 가압공정을 통해서도 너클부성형부(30) 구석진 곳까지 소재(1) 저부를 효과적으로 유동시킬 수 있게 되며, 이에 따라 트리밍 공정 없이도 너클부(5) 끝단의 곡률면(5a)을 강도 높은 상태로 정밀하게 성형할 수 있게 된다. 또 이와 같이 소재(1)의 유동성이 원활해지도록 확보된 상태에서는 소재(1)의 가압성형 과정에서 제1금형(10)에도 무리한 압력이 가해지지 않게 되므로, 본 요크제조방법을 사용하게 되면 제1금형(10)의 수명이 단축될 우려도 없어지게 된다.

각각의 너클부성형부(30)는 맞은편의 다른 너클부성형부(30)를 향하는 안쪽의 내측면부(31)와, 내측면부(31)와 대항되는 바깥쪽의 외측면부(32)를 포함할 수 있으며, 상기 이젝트핀(50,60)은 핀안내홀(10a)을 막을 수 있는 직경을 구비하여 상면이 상기 너클부(5)의 곡률면(5a)에 대응하도록 상부로 오목한 오목면(52)을 형성하도록 마련되어 제1 및 제2가압공정에서 오목한 상면이 너클부 형성부(30)와 핀안내홀(10a) 사이를 막도록 핀아내홀(10a)에 삽입된 상태를 유지하도록 설치될 수 있다.

이와 같은 너클부 성형부(30)의 구조로 인해, 소재(1)는 상부가 제1펀치(100)에 가압됨에 따라 먼저 저부가 양쪽 너클부성형부(30)를 채우도록 저부 양 쪽으로 유동하게 된다.

한 쌍의 너클부성형부(30)가 성형공간(20)의 저부 양쪽으로 형성되어 있는 구조에서 중공축부 성형부(40)로부터 저부 양쪽의 너클부성형부(30)로 유동하는 소재(1)는 내측면부(31)보다 외측면부(32)로 가압된 상태에서 너클부성형부(30)를 채우기 시작하고, 오목면(52)과 내측면부(31) 사이의 너클부성형부(30) 모서리 쪽을 최종적으로 채우게 되는데, 에어홀(51)은 중간성형물(2)의 성형과정에서 너클부성형부(30)에 형성되는 고압의 에어를 제1금형(10) 외부로 원활하게 배출하기 위해 너클부성형부(30)를 유동하는 소재(1)의 흐름에 최대한 방해가 되지 않으면서도 소재(1)에 의해 막힐 우려가 없는 위치에 마련하는 것이 유리하다.

특히 알루미늄재질은 일반 스틸에 비해 유동흐름속도가 2배 정도 더 빠르기 때문에, 알루미늄재질의 중간성형물(2)를 성형하는 과정에서는 에어홀(51)로 소재(1)의 흐름이 진행되어 에어홀(51)이 막힐 우려가 더욱 높아지게 된다. 에어홀(51)이 소재(1)로 막히게 될 경우, 소재(1)와 너클부성형부(30) 사이의 공간은 다시 밀폐되어 중간성형물(2)의 성형 도중에 에어홀(51)을 다시 뚫어야 하는 번거로움이 생길 수 있다.

따라서 성형공간(20)의 형상과 제1펀치(100)에 의한 소재(1)의 가압작용에 따른 전술한 소재(1)의 유동특성을 감안했을 때, 에어홀(51)은 최종유동 영역이 되는 오목면(52)과 내측면부(31) 사이를 제1금형(10) 외부와 수직으로 연통시키도록 마련되는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서 에어홀(51)은 내측면부(31) 중앙에 대응하도록 제1이젝트핀(50)의 내측에 제1이젝트핀(50)의 길이방향을 따라 형성된 홈형태로 마련된다.

따라서 이와 같은 에어홀(51)의 위치구조에서는 너클부 성형부(30)를 채우는 소재(1)에 의해 너클부(5)의 성형이 종료되는 시점까지 너클부성형부(30) 내부의 에어압이 에어홀(51)을 통해 금형(10) 외부로 원활하게 배출될 수 있게 된다.

또한 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2가압공정에서 중공축부(2a) 상단을 가압하는 제2펀치(200)의 가압부(210)는 하면을 형성하는 가압면(211)이 내주 쪽에서 외주 쪽으로 하향 경사지도록 마련되는 것이 바람직한데, 이는 축부(4)를 성형하도록 외경 쪽에서 내경 쪽으로 모아져 신장되는 중공축부(2a)의 유동흐름 방향을 따라 가압면(211)을 경사지도록 구성하여 축부(4)를 형성하는 중공축부(2a)의 유동흐름이 원활하게 되도록 함으로써, 성형과정에서 요크(3)에 가해지는 응력을 감소시키고, 제2금형(10A)의 수명을 더욱 연장시키기 위한 것이다.

이러한 제2가압공정에서 사용되는 제2이젝트핀(60)은 너클부(5)가 변형되는 것을 방지하기 위해 속이 완전히 메워진 형태로 마련되어 핀안내홀(10a)을 막은 상태를 유지하게 되며, 제2이젝트핀(6)은 제2가압공정이 완료된 상태에서 너클부 성형부(30) 안쪽으로 진입되어 성형된 요크를 제2금형(10A)으로부터 이젝팅 시키게 된다.

또 경사진 가압면(211)을 통해 중공축부(2a)를 축부(4)로 성형하는 제2가압공정에서는 축부(4) 성형을 위해 유동하는 중공축부(2a)의 흐름이 끊기지 않고 연속적으로 이루어지게 되어 재료의 뜯김이나 터짐과 같은 현상도 발생하지 않게 되며, 이에 따라 인장파괴 확률을 줄여 제조되는 요크(3)의 크랙 형성가능성도 줄일 수 있게 되므로, 요크(3)의 제품신뢰성도 더욱 향상될 수 있게 된다.

일반 스틸에 비해 유동흐름속도가 2배 정도 더 빠른 알루미늄의 재질적 특성을 감안했을 때, 가압면(211)의 경사는 30도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

도 8에는 가압면(211´)을 0도로 하였을 때, 축부(4)를 성형하는 중공축부(2a)의 유동 흐름방향이 도시된다. 이를 도 6에 도시된 바와 같이, 가압면(211)의 경사를 30도로 하였을 때와 비교해 보면, 도 8의 경우 중공축부(2a)의 유동흐름이 화살표로 표시된 바와 같이, 가압면(211´) 저부 쪽에서 가압면(211´) 측방 상부로 유동하는 소재의 흐름이 수직으로 꺾이게 되면서 가압면(211´) 주변 소재에 과도한 유동마찰이 형성되고, 이에 따라 가압면(211´) 측방 상부로 빠져나가는 소재의 흐름속도와 가압면(211´)에 의해 직접 가압되어 유동하는 소재의 유동속도 차이로 인해 성형되는 요크(3)에 터짐이나 크랙이 유발될 가능성이 높아지게 된다.

그러나 가압면(211)을 본 실시 예와 같이 경사지게 형성하게 되면, 축부(4)를 성형하는 중공축부(2a)의 유동체적이 수직으로 움직이지 않고 가압면(211) 측방의 상부 쪽으로 비스듬히 안내됨에 따라 소재의 유동흐름이 원활해져 마찰 및 응력집중이 방지되고, 이에 따라 성형되는 요크에 터짐이나 크랙이 유발될 가능성이 현격하게 줄어들게 되면서 성형되는 요크의 제품 수명을 증가시킬 수 있게 된다.

도 9에는 제2펀치(200) 가압면(211)의 경사를 30도, 0도로 하였을 때의 인장파괴와 유동시 마찰에 의한 온도를 시물레이션 분석한 비교도가 도시된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 동일조건에서 가압면(211) 경사가 0도로써 평평한 경우가 30도로 경사진 경우보다 약 3배 정도의 인장파괴 확률이 높게 측정되었을 확인할 수 있다.

또 도 10에 도시된 바와 같이, 가압면(211) 경사가 0도인 경우가 30도인 경우보다 마찰에 의한 온도가 약 100℃ 더 높게 나온 것을 확인할 수 있다. 즉 가압면(211)이 30도로 경사져 있는 경우 마찰계수가 월등히 낮아 요크(3)에 가해지는 응력감소나, 금형(10A)의 수명 연장에 유리함을 확인할 수 있다.

1: 소재 2: 중간성형물
2a: 중공축부 3: 요크
4: 축부 5: 너클부
5a: 곡률면 10: 제1금형
10A: 제2금형 10a: 핀안내홀
20: 성형공간 30: 너클부성형부
40: 중공축부성형부 50: 제1이젝트핀
51: 에어홀 60: 제2이젝트핀
100: 제1펀치 200: 제2펀치
211: 가압면

Claims (8)

1. 중공의 축부와, 상기 축부 일단에 상호 마주보도록 연장된 한 쌍의 너클부를 구비하는 요크를 제조하기 위해 파이프형태의 소재를 금형의 성형공간에 삽입하고 펀치로 가압성형하는 요크제조방법에 있어서,
   상기 소재 일단부가 한 쌍의 상기 너클부를 형성하도록 상기 소재를 전방압출하여 중간성형물을 성형하는 제1가압공정; 및
   상기 중간성형물 타단부가 상기 축부를 성형하도록 상기 중간성형물을 후방압출하는 제2가압공정;을 포함하는 요크제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 중간성형물의 타단부는 상기 소재와 내경 및 외경이 일치되도록 마련된 중공축부를 형성하고,
   상기 너클부는 외측면이 상기 소재의 외경과 일치되고, 내측면과 외측면 사이의 두께가 상기 소재의 내경과 외경 사이의 두께보다 작게 마련되며,
   상기 성형공간은 한 쌍의 상기 너클부 성형을 위해 상기 금형의 저부 양측에 마련된 한 쌍의 너클부성형부와, 상기 중공축부의 성형을 위해 상기 너클부성형부 상부에 마련된 중공축부 성형부를 포함하고,
   상기 제1가압공정에서는 상기 중공축부 성형부에 안착된 소재의 상단을 단면형상이 상기 중공축부와 일치되는 제1펀치를 이용하여 저부로 가압하며,
   상기 제2가압공정에서는 상기 중간성형물의 중공축부 끝단의 외곽 둘레면을 외경이 상기 중공축부 외경과 일치되고 내경이 상기 축부 내경에 일치되는 제2펀치를 이용하여 저부로 가압하는 요크제조방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 너클부의 연장방향 끝단은 상기 너클부의 연장방향으로 볼록한 곡률면으로 마련되고,
   상기 제1가압공정에서 한 쌍의 상기 너클부 성형부는 에어홀을 통해 상기 금형 외부와 연통되는 요크제조방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 금형에는 상기 펀치의 가압방향의 역방향을 따라 각각의 상기 너클부 성형부 쪽으로 진입 가능하도록 한 쌍의 이젝트핀이 설치되며,
   상기 이젝트핀은 상기 제1가압공정에서 사용되는 한 쌍의 제1이젝트핀과, 상기 제2가압공정에서 사용되는 한 쌍의 제2이젝트핀을 포함하고,
   상기 에어홀은 상기 제1이젝트핀에 상기 너클부 성형부와 상기 금형 외부 사이를 연통시키도록 마련된 요크제조방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 금형에는 상기 이젝트핀의 진퇴동작을 안내하도록 상기 너틀부 성형부 저부 쪽을 수직으로 관통하는 핀안내홀이 마련되고,
   상기 이젝트핀은 상기 핀안내홀을 막을 수 있는 직경을 구비하여 상면이 상기 곡률면의 곡률에 대응하도록 상부로 오목한 오목면으로 마련되며,
   상기 에어홀은 상기 너클부의 내측면 중앙에 대응하도록 상기 제1이젝트핀의 내측에 상기 제1이젝트핀의 길이방향을 따라 수직으로 마련되고,
   상기 제1가압공정에서 상기 제1이젝트핀은 상면이 상기 너클부 성형부와 상기 핀안내홀 사이를 막도록 상기 핀안내홀에 삽입된 상태를 유지하는 요크제조방법.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 중공축부를 저부 쪽으로 가압하는 상기 제2펀치의 끝단의 가압면은 내주 쪽에서 외주 쪽으로 하향경사지게 마련된 요크제조방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 가압면의 경사는 30도인 요크제조방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 요크는 알루미늄재질로 마련된 요크제조방법.
   
   

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