KR20230111003A - A Mold for Forging A Long Bolt Head of Microalloy Steel That Hheat Treatment Is Not Required - Google Patents
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Abstract
본 발명은 봉상의 소재를 분할 금형내에 일부분이 돌출되게 배치하고 펀치의 타격으로 상기 돌출부를 장볼트의 헤드로 단조성형하기 위한 장볼트 헤드 단조성형용 금형에 관한 것으로, 상기 2개로 분할된 제 1, 2 분할금형(1,2)을 포함하고, 상기 제 1, 2 분할금형(1,2)의 내측을 관통하여 형성된 요홈(12,22)들은 장볼트 소재로서 비조질강의 선재와 맞물리는 표면에서의 마찰력에 의해, 단조 성형시의 펀치의 타격력이 지지되어 후방의 지지수단 없이도 장볼트의 헤드를 단조성형하도록 된 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 장볼트 헤드를 단조성형하기 위하여 펀치에 의해 가해지는 타격력에 대하여, 분할금형들의 요홈에 배치된 소재에 대한 마찰력으로 지지되어 별도의 지지수단이 필요없어 금형장치의 구조를 단순화하고 소형화 할 수 있게 되고, 금형비용을 저감할 수 있으며, 장볼트 소재로서 비조질강을 사용하여 후속적인 열처리가 필요없어 장볼트 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a mold for forging a long bolt head for disposing a rod-shaped material so that a part of it protrudes in a split mold and forging the protrusion into a head of a long bolt by hitting a punch. The impact force of the punch during forging is supported by the frictional force on the surface, so that the head of the long bolt is forged without the need for a rear support means, so that the impact force applied by the punch to forge the head of the long bolt is supported by the frictional force on the material disposed in the grooves of the split dies, so that the structure of the mold apparatus can be simplified and downsized without the need for a separate support means, the mold cost can be reduced, and the forged steel can be used as a long bolt material. There is no need for subsequent heat treatment by using it, which has the effect of reducing the cost of manufacturing long bolts.
Description
본 발명은 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형에 관한 것으로, 특히 비조질강의 봉상의 선재로 부터 장볼트 헤드를 단조 성형하기 위한 금형에서 후방 지지구조를 제거하여 단조 금형장치의 구조를 단순화하고 금형의 크기가 축소되도록 개선하고 후속적인 열처리가 필요없게 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형에 관한 것이다. The present invention relates to a mold for forging a long bolt head of non-tempered steel material that does not require heat treatment, and more particularly, to a mold for forging a long bolt head of non-tempered steel material by removing a rear support structure from a mold for forging a long bolt head from a rod-shaped wire rod of non-tempered steel to simplify the structure of a forging mold device, improve the size of the mold to be reduced, and eliminate the need for subsequent heat treatment.
일반적으로, 일반적으로 단조는 다이와 펀치로 이루어지는 한 쌍의 금형에 재료를 삽입한 후, 이를 펀칭하여 제품을 만드는 것으로, 제품의 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 치수 정밀도가 높으며, 또한 단조에 의한 제품은 강도와 인성(靭性)이 우수하여 항공기의 기어부품이나 또는 볼트나 볼스터드 가이드로드 들과 같이 자동차의 조향장치나 브레이크장치의 부품 등에 사용된다. In general, forging is to make a product by inserting a material into a pair of molds composed of a die and a punch and then punching it, and mass production of the product is possible and dimensional accuracy is high, and the product by forging has excellent strength and toughness, and is used for gear parts of aircraft or parts of automobile steering devices or brake devices, such as bolts or ball stud guide rods.
단조 성형에 의해 장볼트의 헤드를 성형하는 과정은 길다란 봉상의 부재를 여러 공정들을 통해 축부를 성형한 다음, 헤드부 성형을 위해 축부의 선단을 길이가 짧고 직경이 증가된 확장부로 성형하고, 최종적으로 헤드부를 성형하게 된다. In the process of forming the head of a long bolt by forging, a long rod-shaped member is formed through several processes, and then the tip of the shaft is formed into an expansion part having a short length and an increased diameter for forming the head part. Finally, the head part is formed.
이때, 단조에 의한 헤드부를 직경이 확장되게 성형할 때 주로 2 ~4개로 분할된 분할금형을 사용하고 있으며, 이러한 분할 금형의 예로서, 한국 등록실용신안 공보 제0134569호(등록일자 1998년10월22일)의 볼트 머리 성형장치와, 한국 등록특허 제10-0878541호(등록일자 2009년01월07일)의 볼스터드 제조방법에 분할금형이 개시되어 있다.At this time, when forming the head portion by forging to expand the diameter, a split mold divided into 2 to 4 pieces is mainly used. As an example of such a split mold, a bolt head molding device of Korean Utility Model Publication No. 0134569 (registration date: October 22, 1998) and a split mold for a ball stud manufacturing method of Korean Patent Registration No. 10-0878541 (registration date: January 7, 2009) This is disclosed.
이러한 단조금형장치에서는 펀치로 헤드부를 성형하기 위해 타격할 때 소재가 후방으로 후퇴되지 않도록 후방에서 소재를 지지하기 위한 지지수단이 제공되어야 하며, 이에 따라 길이가 긴 장볼트의 헤드를 단조로 성형하는 경우에는 불필요하게 금형이 커지게 되는 문제가 있었다. In such a forging mold apparatus, a support means for supporting the material from the rear must be provided so that the material does not retreat backward when the punch is struck to form the head, and accordingly, in the case of forging the head of a long bolt, there is a problem in that the mold becomes unnecessarily large.
또한, 이러한 장볼트는 강도와 인성의 증가를 위해 조질강을 사용하고 있으나, 열처리를 하는 과정에서 휨변형이 발생될 수 있어 이러한 변형을 소성가공을 통해 교정해야 하는 문제가 있었다. In addition, these long bolts use tempered and tempered steel to increase strength and toughness, but there is a problem in that bending deformation may occur in the course of heat treatment, and such deformation must be corrected through plastic working.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 단조금형장치에 대한 문제점을 해결하고, 장볼트에 대한 열처리를 하지 않아 열변형의 교정 필요가 없도록 비조질강을 장볼트 소재로 사용하여 열처리 과정에서의 변형의 교정을 할 필요가 없도록 단조 성형시에 소재의 후방에서 지지하는 지지구조 없이 펀치가 횡방향으로의 작동시 소형화된 금형에 의해 소재를 지지하여 장볼트의 헤드를 성형하도록 개선된 구조의 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems with the prior art forging mold device, and to use non-tempered steel as a long bolt material so that there is no need to correct thermal deformation due to no heat treatment for long bolts, so that there is no need to correct deformation during the heat treatment process. When a punch is operated in a transverse direction without a support structure supporting the material from the rear, a long bolt head forge of an unquenched steel material that does not require heat treatment with an improved structure to form the head of a long bolt by supporting the material by a miniaturized mold when the punch is operated in the transverse direction It is to provide a mold for the mold.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형은, 봉상의 소재를 분할 금형내에 일부분이 돌출되게 배치하고 펀치의 타격으로 상기 돌출부를 장볼트의 헤드로 단조성형하기 위한 장볼트 헤드 단조성형용 금형에 있어서, 상기 2개로 분할된 제 1, 2 분할금형들을 포함하고, 상기 제 1, 2 분할금형들의 내측을 관통하여 형성된 요홈들은 소재와 맞물리는 표면에서의 마찰력에 의해, 단조 성형시의 펀치의 타격력이 지지되어 후방의 지지수단 없이도 장볼트의 헤드를 단조성형하도록 된 것을 특징으로 하여 구성된다.In order to achieve the above object, the mold for forging a long bolt head of a non-quenched steel material that does not require heat treatment according to the present invention includes the first and second divided molds divided into two, and the grooves formed through the inside of the first and second divided molds are divided into two in the mold for forging a long bolt head for forging a long bolt head with a part of the rod-like material protruding in a split mold and forging the protruding part into a long bolt head by hitting a punch. It is characterized in that the impact force of the punch during forging is supported by the frictional force on the engaging surface so that the head of the long bolt can be forged without a rear supporting means.
장볼트 헤드의 단조 성형시 제 1 분할금형에 대한 제 2분할 금형의 가압력과 상기 분할금형들의 요홈들에서의 미리 설정된 거칠기에 의한 마찰력으로 단조 성형시의 펀치의 타격력을 지지하도록 구성된다.During forging of the long bolt head, the pressing force of the second divided mold relative to the first divided mold and the frictional force due to the preset roughness in the grooves of the divided molds support the striking force of the punch during forging.
또한, 상기 제 1 분할금형은 지지구에 고정되어 있고, 제 2 분할금형은 홀더에 고정되고, 상기 홀더는 구동수단에 의해 제 2분할금형을 제 1 분할금형에 배치된 소재를 가압하도록 맞물리는 성형위치와 헤드가 성형된 장볼트를 배출하기 위해 제 1 분할금형으로 부터 분리되는 배출위치 사이에서 작동되며, 단조 성형시 상기 홀더는 제 2 분할금형을 제 1 분할금형의 요홈에 배치된 소재에 대하여 미리 설정된 가압력으로 가압하도록 구성된다.In addition, the first split mold is fixed to a support, the second split mold is fixed to a holder, and the holder operates between a forming position in which the second split mold is engaged to press the material disposed in the first split mold by a driving means and a discharge position in which the head is separated from the first split mold to discharge the molded long bolt. It is configured to press with a pressing force.
본 발명에 의한 분할금형들은 그 요홈에 배치되는 소재를 타격에 의해 장볼트 헤드를 단조성형하기 위하여 펀치에 의해 가해지는 타격력에 대하여, 분할금형들의 요홈에 배치된 소재에 대한 마찰력으로 지지되어 별도의 지지수단이 필요없어 금형장치의 구조를 단순화하고 소형화 할 수 있게 되고, 금형비용즐 절감할 수 있는 효과가 있고, 장볼트 소재로 비조질강을 사용하여 열처리가 필요없고 후속적인 열변형의 교정이 필요없어 장볼트 제조비용 절감 및 생산성 향상 효과가 있다. The split molds according to the present invention are supported by the frictional force against the material disposed in the grooves of the split molds against the impact force applied by the punch to forge the long bolt head by hitting the material disposed in the groove, so that the structure of the mold device can be simplified and miniaturized without the need for a separate support means, and the mold cost can be reduced, and the cost of manufacturing long bolts is reduced by using non-quenched steel as the material for the long bolt, which does not require heat treatment and subsequent thermal deformation correction. and productivity improvement effect.
도 1은 본 발명에 의한 분할금형들을 포함하여 선재로 부터 장볼트의 헤드를 단조 성형하기 위한 금형장치의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에서 펀치에 의한 헤드 단조 성형후 제 2 분할금형을 정지 상태의 제 1분할금형으로 부터 분리시켜 장볼트를 배출하는 것을 보여주는 사시도.
도 3은 도 1에서 펀치에 의한 타격력을 지지하기 위한 마찰계수를 갖기 위한 거칠기를 갖는 제 1, 2 분할금형들이 분리된 상태의 사시도.
1 is a schematic perspective view of a mold apparatus for forging a head of a long bolt from wire rods including split dies according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing that the long bolt is discharged by separating the second divided mold from the first divided mold in a stationary state after forging the head by a punch in FIG. 1;
Figure 3 is a perspective view of a state in which the first and second split molds having a roughness for having a friction coefficient for supporting the striking force by the punch in Figure 1 are separated.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings illustrating an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형은 2개로 분할된 제 1, 2 분할금형(1,2)으로 형성되며, 상기 제 1 분할금형(1)은 지지구(11)에 고정되어 있고, 제 2 분할금형(2)은 홀더(3)에 고정되고 상기 홀더(3)는 제 2분할금형(2)을 제 1 분할금형(1)에 대하여 가압하에 맞물리는 성형위치와 헤드가 성형된 장볼트를 배출하기 위해 제 1 분할금형(1)으로 부터 분리되는 배출위치 사이에서 작동된다. As shown in FIG. 1, the mold for long bolt head forging of non-quenched steel material that does not require heat treatment according to the present invention is formed of first and second split molds 1 and 2 divided into two, the first split mold 1 is fixed to the support 11, and the second split mold 2 is fixed to the holder 3, and the holder 3 holds the second split mold 2 to the first split mold 1 ), it is operated between the molding position where the head is engaged under pressure and the discharge position where the head is separated from the first split mold (1) to discharge the molded long bolt.
상기 제 1, 2 분할금형(1,2)는 수평으로 배치되어 단조 성형시 밀착되고, 단조 공정이 이루어진 다음에는 제 2 분할 금형(2)이 제 1 분할금형(1)에서 분리된다.The first and second split molds 1 and 2 are horizontally arranged to adhere to each other during forging, and after the forging process is performed, the second split mold 2 is separated from the first split mold 1.
즉, 장볼트 헤드의 단조성형시에는 도면에 미도시된 구동수단에 의해 레버(4)에 의해 상기 홀더(3)를 제 1분할금형(1)과 맞물리도록 이동시키고, 헤드가 단조된 다음에는 장볼트를 배출하도록 레버(4)가 홀더(3)를 제 2 분할금형(2)이 제 1 분할금형(1)으로 부터 분리되게 이동시킨다.That is, when forging the long bolt head, the holder 3 is moved to engage with the first split mold 1 by means of a driving means not shown in the drawing, and after the head is forged, the lever 4 moves the holder 3 so that the second split mold 2 is separated from the first split mold 1 so as to eject the long bolt.
본 발명의 금형에서 제조하는 장볼트는 길다란 비조질강 봉을 집게수단(5)들에 의해 집은 상태에서 서로 벌어진 제 1, 2 분할금형(1,2)들 사이로 밀대(6)에 의해 밀어넣어지며, 후속적으로 제 1, 2 펀치(7,8)에 의해 헤드를 성형하도록 상기 비조질강 봉은 상기 제 1, 2분할금형(1,2)들에서 돌출되게 밀대(6)에 의해 공급된다.The long bolts manufactured in the mold of the present invention are pushed by a push rod 6 between the first and second split dies 1 and 2 that are wide apart from each other in a state where the long non-tempered steel bar is held by the tongs 5, and subsequently supplied by the push bar 6 so that the head is formed by the first and second punches 7 and 8 so that the long bolt 6 protrudes from the first and second split dies 1 and 2.
그런 다음, 상기 레버(4)에 의해 홀더(3)를 이동시켜 제 1 분할금형(2)이 고정된 상태의 제 1분할금형(1)에 밀착되게 하고, 이어서 제 1 펀치(7)에 의해 돌출된 봉상의 소재를 타격한 다음, 이어서 제 2 펀치(8)가 타격하여 요구되는 형상의 장볼트 헤드를 성형하게 된다.Then, the holder 3 is moved by the lever 4 so that the first split mold 2 comes into close contact with the first split mold 1 in a fixed state, and then the protruding rod-shaped material is hit by the first punch 7, and then the second punch 8 hits to form a long bolt head of a desired shape.
이때, 비조질강의 장볼트 소재는 별도의 지지수단 없이도, 제 1, 2 펀치(7,8)의 타격시 후방으로 밀리지 않고 제 1, 2분할금형(1,2)들에 의해 지지되며, 이를 위하여 상기 제 1, 2 분할금형(1,2)들 내측면에 형성된 반원형태로 측방향으로 길게 형성된 요홈(12,22)들은 단조 성형을 위한 타격시 소재가 후방으로 밀리지 않는 거칠기로 형성된다. At this time, the long bolt material of non-quenched steel is supported by the first and second split dies 1 and 2 without being pushed backward when the first and second punches 7 and 8 hit, even without a separate support means.
이를 위하여, 상기 제 1, 2 분할금형(1,2)들의 요홈(12,22)들은 소재와 맞물리는 표면의 거칠기에 의해 단조 성형시의 타격력에 대한 마찰력으로 지지된다. 즉, 제 1, 2 펀치(7,8)의 타격력에 대하여 소재가 이동하지 않도록 소재와의 마찰력으로 지지하기 위해 요구되는 거칠기를 갖도록 상기 제 1, 2 분할금형의 내측면을 방전가공에 의해 가공된다. To this end, the grooves 12 and 22 of the first and second split dies 1 and 2 are supported by the frictional force against the striking force during forging due to the roughness of the surface engaged with the material. That is, the inner surfaces of the first and second split molds are machined by electrical discharge machining to have a roughness required to support the material by frictional force with the material so that the material does not move with respect to the impact force of the first and second punches 7 and 8.
마찰력은 통상 F=μN로 표현되며, 여기서 F는 마찰력, N은 수직항력으로 제 1 분할금형에 대하여 가압 밀착되는 제 2분할금형에 가해지는 가압력에 해당된다. 마찰계수 μ는 재질과 온도, 및 거칠기 등의 여러 요인으로 실험적으로 결정되며, 여기서 다른 조건이 모두 동일하다면 거칠기가 증가함에 따라 마찰력이 증가되며, 펀치에 의한 타격력 보다 마찰력 F가 더 크도록 마찰계수를 증가시키는 것이 바람직하다.The frictional force is usually expressed as F=μN, where F is the frictional force and N is the normal force, which corresponds to the pressing force applied to the second divided mold pressed against the first divided mold. The friction coefficient μ is experimentally determined by various factors such as material, temperature, and roughness. If all other conditions are the same, the frictional force increases as the roughness increases, and the frictional force F is greater than the striking force by the punch. It is desirable to increase the friction coefficient.
이러한 마찰계수에 따른 제 2 분할금형의 가압력 의한 마찰력에 의해 장볼트 헤드의 단조 성형을 위한 타격력이 지지될 수 있도록 상기 제 1, 2 분할금형들의 요홈(12,22)의 거칠기를 결정한다. 또한, 펀치에 의한 타격력은 단조성형할 재질, 소재의 직경과 단조성형할 헤드의 크기 등을 감안하여 결정되며, 이러한 타격력에 의해 소재가 분할금형들의 요홈들에서 밀리지 않음이 보장되되, 지나친 거칠기는 가공되는 장볼트의 표면에 흠집을 형성하게 되므로 이러한 과도한 흠집이 발생되지 않는 범위에서 결정하는 것이 바람직하다.The roughness of the grooves 12 and 22 of the first and second split dies is determined so that the impact force for forging the long bolt head can be supported by the frictional force by the pressing force of the second split mold according to the friction coefficient. In addition, the striking force by the punch is determined in consideration of the material to be forged, the diameter of the material, the size of the head to be forged, etc., and it is ensured that the material is not pushed in the grooves of the split dies by this striking force. However, excessive roughness forms scratches on the surface of the long bolt being processed.
본 발명의 제 1, 2 분할금형들의 요홈들은 예를들어 통상적인 방전가공기에서 가공할 수 있는 1~20단계의 거칠기중에서 5단계 수준의 거칠기로 가공한 결과 헤드 성형을 위한 펀치의 타격시 봉상의 소재가 밀리지 않음을 확인하였다.The grooves of the first and second split dies of the present invention were processed to a roughness level of 5 out of 1 to 20 roughness levels that can be machined in a conventional electrical discharge machine, for example, and it was confirmed that the rod-shaped material was not pushed when the punch for head molding was struck.
본 발명의 금형에서 단조성형하는 장볼트는 비조질강을 사용하여 별도의 열처리가 필요없고 종래 조질강 사용시 후속적인 열처리가 필요하고 열처리시의 변형을 교정해야 하는 문제 발생을 방지하여 장볼트 제조를 효율적으로 할 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있게 된다. The long bolt forged in the mold of the present invention uses non-tempered steel and does not require a separate heat treatment, and when using conventional tempered steel, subsequent heat treatment is required and the problem of correcting deformation during heat treatment is prevented, so that long bolts can be efficiently manufactured and manufacturing costs can be reduced.
본 발명은 금형장치를 소형화하기 위해 후방 지지수단을 사용하지 않고도 봉상의 단위 길이의 비조질강 선재의 단부에 볼트 헤드를 단조성형하기 위하여 이용될 수 있다.The present invention can be used to forge a bolt head at the end of a rod-shaped unit length non-quenched steel wire rod without using a rear support means to downsize the mold device.
1 : 제 1 분할금형 2 : 제 2 분할금형
3 ; 홀더 4 : 레버
12,22 ; 요홈1: 1st split mold 2: 2nd split mold
3 ; Holder 4: Lever
12,22; groove
Claims (3)
상기 2개로 분할된 제 1, 2 분할금형(1,2)을 포함하고,
상기 제 1, 2 분할금형(1,2)의 내측을 관통하여 형성된 요홈(12,22)들은 장볼트 소재로서 비조질강의 선재와 맞물리는 표면에서의 마찰력에 의해, 단조 성형시의 펀치의 타격력이 지지되어 후방의 지지수단 없이도 장볼트의 헤드를 단조성형하도록 된 것을 특징으로 하는 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형.
In the long bolt head forging mold for arranging a rod-shaped long bolt material so that a part of it protrudes in a split mold and forging the protruding part into the head of a long bolt by hitting a punch,
Including the first and second split molds (1, 2) divided into two,
The grooves 12 and 22 formed through the inside of the first and second split molds 1 and 2 are long bolt materials, and the punch force during forging is supported by the frictional force on the surface engaged with the wire rod of the non-tempered steel. Mold for forging a long bolt head of a long bolt head without heat treatment, characterized in that the head of the long bolt is forged without a rear support means.
장볼트 헤드의 단조 성형시 제 1 분할금형(1)에 대한 제 2분할 금형(2)의 가압력과 상기 분할금형(1,2)들의 요홈(12,22)들에서의 미리 설정된 거칠기에 의한 마찰력으로 단조 성형시의 펀치의 타격력을 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형.
According to claim 1,
During forging of the long bolt head, the pressing force of the second split mold 2 against the first split mold 1 and the frictional force due to the preset roughness in the grooves 12 and 22 of the split molds 1 and 2 are used to support the punch force during forging molding.
상기 제 1 분할금형(1)은 지지구(11)에 고정되어 있고, 제 2 분할금형(2)은 홀더(3)에 고정되고, 상기 홀더(3)는 구동수단에 의해 제 2분할금형(2)을 제 1 분할금형(1)의 요홈에 배치된 소재를 가압하도록 맞물리는 성형위치와 헤드가 성형된 장볼트를 배출하기 위해 제 1 분할금형(1)으로 부터 분리되는 배출위치 사이에서 작동되며, 단조 성형시 상기 홀더(3)는 제 2 분할금형(2)을 제 1 분할금형의 요홈에 배치된 소재에 대하여 미리 설정된 가압력으로 가압하도록 된 것을 특징으로 하는 열처리가 필요없는 비조질강 소재의 장볼트 헤드 단조성형용 금형.
According to claim 2,
The first split mold 1 is fixed to the support 11, the second split mold 2 is fixed to the holder 3, and the holder 3 is operated by a driving means between a molding position where the second split mold 2 is engaged to press the material disposed in the groove of the first split mold 1 and a discharge position where the head is separated from the first split mold 1 to discharge the molded long bolt. The holder (3) presses the second split mold (2) with a preset pressing force against the material disposed in the groove of the first split mold.
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2022
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Patent Citations (2)
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