KR20230170244A - 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치 - Google Patents

인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치 Download PDF

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KR20230170244A
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박상균
김광민
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박휘동
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에스제이에프(주)
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Abstract

본 발명의 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치는, 원기둥 소재의 하부에 원추형 요입부가 형성된 예비성형 소재로 성형하는 제1단 금형; 상기 예비성형 소재의 상부에 중심홈이 형성되고, 하부에 1차 압출가공에 의한 장홈이 형성된 제1 비관통 가공소재로 성형하는 제2단 금형; 상기 제1 비관통 가공소재의 하단부로부터 2차 압출가공에 의해 제2단 금형에 의해 형성된 장홈보다 더 긴 장홈이 성형된 제2 비관통 가공소재로 성형하는 제3단 금형; 상기 제2 비관통 가공소재의 양단을 가압하여 상기 제2 비관통 가공소재가 천공된 제1 관통 가공소재로 성형하는 제4단 금형; 소재 상단에 각진 턱형상이 성형된 제2 관통 가공소재로 성형하는 제5단 금형; 및 소재 상단에 턱형상을 유지하고 소재 하단에 외경이 축소성형된 제3 관통 가공소재로 성형하는 제6단 금형;으로 구성된다.
본 발명은 과제 결과물로서 과제정보는 다음과 같다.
[부처명] : 대구광역시
[전문기관] : 대구테크노파크
[사업명] : 2021년 지역 정부출연연 협력 융복합 R&D 지원사업
[과제명] : 전기자동차 R-EPS타입 Steering Gear용 장축 중공 Shaft 고정밀 단조성형 기술개발

Description

인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치{FORGING DEVICE FOR MANUFACTURING INPUT SHAFT}
본 발명은 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다단 단조 방식으로 인풋 샤프트를 성형하기 위한 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치에 관한 것이다.
본 발명은 과제 결과물로서 과제정보는 다음과 같다.
[부처명] : 대구광역시
[전문기관] : 대구테크노파크
[사업명] : 2021년 지역 정부출연연 협력 융복합 R&D 지원사업
[과제명] : 전기자동차 R-EPS타입 Steering Gear용 장축 중공 Shaft 고정밀 단조성형 기술개발
차량 부품중 하나인 인풋 샤프트(input shaft)는 서스펜션(suspension) 부위에 사용되는 방진구의 구성 부품이다.
방진구는 차량의 엔진 등으로부터 발생되어 전달되는 진동과 소음을 차단하는 중요 구성품으로서 그 몸체는 메탈 튜브(metal tube)로서 금속재질이고, 외부는 고무재질로 구성된다.
종래 기술에 따른 절삭가공방식에 의해 제조되는 인풋 샤프트 제조 공정은 4가지 공정으로 이루어지며, 구체적으로, 이음매 없는 파이프를 전단기로 인풋 샤프트 제조용 원자재가 되게 절단하는 제1 공정, 인풋 샤프트 제조용 원자재 파이프의 양단 내외측 부분을 CNC 선반 공작기를 이용하여 1차 절삭가공하는 제2 공정, 1차 절삭가공된 소재를 2차 정삭가공하는 제3 공정 및 양측 개구 모서리부를 절삭 가공 및 내경 면취가공하는 제4 공정으로 이루어진다.
하지만 상기와 같은 인풋 샤프트 제조 공정은, 사용되는 원재료 가격이 압조용 원재료에 비해 2배 이상인 고가의 이음매 없는 파이프를 사용하여야만 가능하고, 내경 통공을 형성해줘야 하므로 가공비가 많이 소요되며, 절삭기계 구성요소 중 바이트 팁 등의 공구 마모로 인하여 치수변형이 빈발하는 등 많은 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 본 출원인은 '인풋 샤프트 제조방법 및 제조장치(등록특허 10-0817044)'에 대해 출원하여 등록받은 바 있다.
구체적으로, 도 1의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 인풋 샤프트 제조장치는, 절단나이프 블록(kb) 및 제1 단 내지 제7 단 블록 어셈블리로 구성된 다단식 성형기(MLF)로 구성되고, 다이측 고정부(df)와 펀치측 구동부(pa)가 서로 마주하도록 배치된다.
상기 다이측 고정부(df)의 선단에는 다이블록(db)이 장착되고, 상기 펀치측 구동부(pa)의 선단에는 펀치블록(pb)이 장착된다.
상기 다이블록(db)에는 다수의 다이금형(dm)이 구비되고, 상기 펀치블록(pb)에는 다수의 펀치금형(pm)이 구비되며, 상기 각 단 사이에는 이전 단에서 가공된 가공소재를 이후단으로 이동시키기 위한 집게지그(j)가 구비된다.
상술한 인풋 샤프트 제조방법 및 제조장치는 자동차용 인풋 샤프트를 한번에 다단식 압조 성형기로 제조 가능하고, 금속의 인장강도, 피로강도 등 기계적 성질이 우수한 인풋 샤프트를 제조 가능한 장점이 있다.
그러나, 제2 관통 가공소재에서 소재 하단에 외경이 축소성형된 제3 관통 가공소재를 얻는 제6 공정에서, 소재 하단에 외경을 축소시키기 과정에서 소재의 표면과 금형 사이에 작용하는 마찰력이 매우 커서 성형이 어려울 뿐만 아니라 다이측 슬리브의 하단을 가압하여 제3 관통 가공소재를 다이스의 상부로 배출하기 위한 탈거핀의 작용에 상당한 힘이 요구되는 단점이 있었다.
등록특허공보 제10-0817044호(등록일자 2008년03월20일)
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 소재 하단에 외경을 축소시키는 공정에서 미세돌출 랜드부와 미세단차 돌출부에 의해 소재의 표면과 금형 사이에 작용하는 마찰력을 최소화하여 성형하는 과정 및 성형이 완료된 소재의 배출이 이루어지는 과정이 원할하게 이루어질 수 있는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치를 제공함에 있다.
또한, 소재의 배출이 이루어진 후 반원형 슬리브의 턴백이 원활하게 이루어질 수 있는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치는, 원기둥 소재의 하부에 원추형 요입부가 형성된 예비성형 소재로 성형하는 제1단 금형; 상기 예비성형 소재의 상부에 중심홈이 형성되고, 하부에 1차 압출가공에 의한 장홈이 형성된 제1 비관통 가공소재로 성형하는 제2단 금형; 상기 제1 비관통 가공소재의 하단부로부터 2차 압출가공에 의해 제2단 금형에 의해 형성된 장홈보다 더 긴 장홈이 성형된 제2 비관통 가공소재로 성형하는 제3단 금형; 상기 제2 비관통 가공소재의 양단을 가압하여 상기 제2 비관통 가공소재가 천공된 제1 관통 가공소재로 성형하는 제4단 금형; 소재 상단에 각진 턱형상이 성형된 제2 관통 가공소재로 성형하는 제5단 금형; 및 소재 상단에 턱형상을 유지하고 소재 하단에 외경이 축소성형된 제3 관통 가공소재로 성형하는 제6단 금형;으로 구성된다.
바람직하게, 상기 제5단 금형은 다이측 고정부와 펀치측 구동부로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 다이측 고정부는, 상기 제1 관통 가공소재의 외경에 대응하는 직경으로 형성된 소재유입홀; 상기 소재유입홀의 하부에서 직경이 점차 감소하도록 경사지게 형성되어 상기 제1 관통 가공소재의 외경 부분을 성형하는 소재성형홀; 상기 소재성형홀의 하부에서 상기 소재성형홀의 하단 직경과 동일한 직경으로 연장된 소재안내홀; 및 상기 소재유입홀, 소재성형홀 및 소재안내홀의 내측으로 동축상으로 이격배치되어 상기 제1 관통 가공소재의 내경 부분을 성형하는 다이핀;을 구비한 다이를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 소재성형홀과 상기 소재안내홀의 연결 부분에는 내경 측으로 돌출된 미세돌출 랜드부가 형성되고, 상기 미세돌출 랜드부에 대응하는 상기 다이핀의 대응 부분에는 미세단차 돌출부가 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 다이는, 상기 다이의 하부에 조립되어 상기 다이핀의 하측 외주부를 고정하는 핀홀더; 및 상기 다이의 하부에 조립되어 상기 핀홀더의 하부를 지지하는 홀더받침;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 다이측 고정부는, 상기 다이의 하부를 지지하는 다이 받침;을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 다이 받침은, 상기 소재유입홀, 소재성형홀 및 소재안내홀과 동축상으로 형성된 중심홀; 상기 핀홀더와 홀더받침을 관통하도록 배치되어 상기 소재유입홀, 소재성형홀, 소재안내홀 및 중심홀을 따라 승강운동이 가능하도록 구성된 한 쌍의 반원형 슬리브; 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 내측면과 밀착하도록 상기 홀더받침의 하부에 고정되어 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 승강운동을 안내하는 슬리브 가이드핀; 및 상기 중심홀에 구비되어 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 하단을 가압하여 승강운동력을 제공하는 탈거핀;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 하단에는 외측으로 플랜지가 형성되고, 상기 중심홀의 상부에는 직경이 확장된 확경부가 형성되며, 상기 확경부에는 턴백스프링이 내장되도록 구성되며, 상기 한 쌍의 반원형 슬리브가 최대 상승한 후 턴백 시 상기 턴백스프링의 복원력이 작용하도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 소재 하단에 외경을 축소시키는 공정에서 미세돌출 랜드부와 미세단차 돌출부에 의해 소재의 표면과 금형 사이에 작용하는 마찰력을 최소화하여 성형하는 과정 및 성형이 완료된 소재의 배출이 이루어지는 과정이 원할하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 한 쌍의 반원형 슬리브가 최대 상승하여 소재의 배출이 이루어진 후, 턴백스프링의 복원력에 의해 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 턴백이 원할하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 다단식 성형기를 도시한 측단면도와 작업 일순간을 포착한 작업도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제1단 내지 제6단 금형을 순차로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제1단 금형을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제2단 금형을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제3단 금형을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제4단 금형을 도시한 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제5단 금형을 도시한 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제5단 금형을 도시한 분해단면도이다.
도 7c는 도 6B의 'A', 'B', 'C' 부분의 확대도이다.
도 7d는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제5단 금형에 의해 소재 하단의 외경이 축소되는 과정을 도시한 단면도이다.
도 7e는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제5단 금형을 도시한 사시도이다.
도 7f는 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제5단 금형을 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치의 제6단 금형을 도시한 단면도이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수 항목들의 조합 또는 복수 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’있다거나 ‘접속되어’있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘직접 연결되어’있다거나 ‘직접 접속되어’있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, ‘포함하다’또는 ‘구비하다’, ‘가지다’등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치로서, 절단나이프 블록 및 제1단 내지 제6단으로 구성된 다단식 성형기로 구성되고, 다이측 고정부와 펀치측 구동부가 서로 마주하도록 배치되며, 이에 대해서는 일반적인 다단식 성형기의 구조와 동일 내지 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1단 금형(100), 제2단 금형(200), 제3단 금형(300), 제4단 금형(400), 제5단 금형(500) 및 제6단 금형(600)에 의해 순차적으로 다단식 성형이 이루어진다.
상기 제1단 금형(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 원기둥 소재의 하부에 원추형 요입부(a)가 형성된 예비성형 소재(A1)로 성형하도록 구성된다.
구체적으로, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1단 금형(100)의 하부에 위치된 다이측 고정부 내에 상기 원기둥 소재를 안착시킨 상태에서, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부에 위치된 펀치측 가동부를 하강시켜 상기 원기둥 소재의 상면을 가압하면, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같은 형상의 예비성형 소재(A1)를 얻을 수 있다.
상기 제2단 금형(200)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 예비성형 소재(A1)의 상부에 중심홈(b)이 형성되고, 하부에 1차 압출가공에 의한 장홈(c)이 형성된 제1 비관통 가공소재(A2)로 성형하도록 구성된다.
구체적으로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2단 금형(200)의 하부에 위치된 다이측 고정부 내에 상기 예비성형 소재(A1)를 안착시킨 상태에서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부에 위치된 펀치측 가동부를 하강시켜 상기 예비성형 소재(A1)의 상면을 가압하면, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같은 형상의 제1 비관통 가공소재(A2)를 얻을 수 있다.
상기 제3단 금형(300)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 비관통 가공소재(A2)의 하단부로부터 2차 압출가공에 의해 제2단 금형(200)에 의해 형성된 장홈(c)보다 더 긴 장홈(c')이 성형된 제2 비관통 가공소재(A3)로 성형하도록 구성된다.
구체적으로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제3단 금형(300)의 하부에 위치된 다이측 고정부 내에 상기 제1 비관통 가공소재(A2)를 안착시킨 상태에서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부에 위치된 펀치측 가동부를 하강시켜 상기 제1 비관통 가공소재(A2)의 상면을 가압하면, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 형상의 제2 비관통 가공소재(A3)를 얻을 수 있다.
상기 제4단 금형(400)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 비관통 가공소재(A3)의 양단을 가압하여 상기 제2 비관통 가공소재(A3)가 천공된 제1 관통 가공소재(A4)로 성형하도록 구성된다.
구체적으로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 제4단 금형(400)의 하부에 위치된 다이측 고정부 내에 상기 제2 비관통 가공소재(A3)를 안착시킨 상태에서, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부에 위치된 펀치측 가동부를 하강시켜 상기 제2 비관통 가공소재(A3)의 상면을 가압하면, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 형상의 제1 관통 가공소재(A4)를 얻을 수 있다.
상기 제5단 금형(500)은, 도 7A 내지 도 7F에 도시된 바와 같이, 제1 관통 가공소재(A4)의 상단에 각진 턱형상이 성형된 제2 관통 가공소재(A5)로 성형하도록 구성된다.
상기 제5단 금형(500)은 금형의 하부 측에 고정배치된 다이측 고정부와 금형의 상부 측에 승강이 가능하도록 배치된 펀치측 구동부로 구성된다.
구체적으로, 도 7A의 (a)에 도시된 바와 같이, 제5단 금형(500)의 하부에 위치된 다이측 고정부 내에 상기 제1 관통 가공소재(A4)를 안착시킨 상태에서, 도 7A의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부에 위치된 펀치측 가동부를 하강시켜 상기 제1 관통 가공소재(A4)의 상면을 가압하면, 도 7A의 (c)에 도시된 바와 같은 형상의 제2 관통 가공소재(A5)를 얻을 수 있다.
상기 제2 관통 가공소재(A5)는 상단에 각진 턱형상(e)이 형성된 소재로서, 각진 턱형상(e)이 형성된 부분의 최상단 외경은 상기 제1 관통 가공소재(A4)의 외경과 동일한 D1 이고, 상단 내경은 상기 제1 관통 가공소재(A4)의 내경과 동일한 d1 이며, 각진 턱형상(e)이 형성된 부분의 하측 부분의 외경은 D1 보다 작은 D2 이고, 각진 턱형상(e)이 형성된 부분의 하측 부분의 내경은 d1 보다 작은 d2 이다.
즉, 상기 제5단 금형(500)에 의해 소재의 상부는 원래의 형상으로 유지되면서 하부의 외경 및 내경이 작아지도록 성형되면서 길이가 길어지도록 성형되는 것이다.
한편, 상기 다이측 고정부는, 도 7B 내지 도 7F에 도시된 바와 같이, 상기 제1 관통 가공소재(A4)의 외경에 대응하는 직경으로 형성된 소재유입홀(511)과, 상기 소재유입홀(511)의 하부에서 직경이 점차 감소하도록 경사지게 형성되어 상기 제1 관통 가공소재(A4)의 외경 부분을 성형하는 소재성형홀(512)과, 상기 소재성형홀(512)의 하부에서 상기 소재성형홀(512)의 하단 직경과 동일한 직경으로 연장된 소재안내홀(513)과, 상기 소재유입홀(511), 소재성형홀(512) 및 소재안내홀(513)의 내측으로 동축상으로 이격배치되어 상기 제1 관통 가공소재(A4)의 내경 부분을 성형하는 다이핀(514)을 구비한 다이(500d)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 다이(500d)는 상기 다이(500d)의 하부에 조립되어 상기 다이핀(514)의 하측 외주부를 고정하는 핀홀더(516)와, 상기 다이(500d)의 하부에 조립되어 상기 핀홀더(516)의 하부를 지지하는 홀더받침(517)을 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 다이측 고정부는 상기 다이(500d)의 하부를 지지하는 다이 받침(518)을 포함하여 구성된다.
상기 다이 받침(518)은 상기 소재유입홀(511), 소재성형홀(512) 및 소재안내홀(513)과 동축상으로 형성된 중심홀(518h)과, 제1홀(516h) 및 제2홀(517h)을 통해 상기 핀홀더(516)와 홀더받침(517)을 관통하도록 배치되어 상기 소재유입홀(511), 소재성형홀(512) 및 소재안내홀(513) 및 중심홀(518h)을 따라 승강운동이 가능하도록 구성된 한 쌍의 반원형 슬리브(519)와, 상기 한 쌍의 반원형 슬리브(519)의 내측면과 밀착하도록 상기 홀더받침(517)의 하부에 고정되어 상기 한 쌍의 반원형 슬리브(519)의 승강운동을 안내하는 슬리브 가이드핀(520)과, 상기 중심홀(518h)에 구비되어 상기 한 쌍의 반원형 슬리브(519)의 하단을 가압하여 승강운동력을 제공하는 탈거핀(521)을 포함하여 구성된다.
특히, 상기 한 쌍의 반원형 슬리브(519)의 하단에는 외측으로 플랜지(519a)가 형성되고, 상기 중심홀(518h)의 상부에는 직경이 확장된 확경부(518h-a)가 형성되며, 상기 확경부(518h-a)에는 턴백스프링(522)이 내장되도록 구성된다.
상기 턴백스프링(522)은 상기 한 쌍의 반원형 슬리브(519)가 최대 상승한 후 원래의 위치로 턴백 시, 상기 반원형 슬리브(519)가 원할하게 턴백할 수 있도록 복원력을 제공하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 인풋 샤프트 제조장치를 구성하는 제5단 금형(500)은, 소재의 성형이 이루어지는 과정 및 소재의 배출이 이루어지는 과정에서 소재의 표면과 금형 사이에 작용하는 마찰력을 최소화하기 위한 미세돌출 랜드부(P1)와 미세단차 돌출부(P2)가 구비된다.
구체적으로, 도 7C 및 도 7D에 도시된 바와 같이, 상기 미세돌출 랜드부(P1)는 상기 소재성형홀(512)과 상기 소재안내홀(513)의 연결 부분에 내경 측으로 돌출되어 형성되고, 상기 미세단차 돌출부(P2)는 상기 미세돌출 랜드부(P1)에 대응하는 상기 다이핀(514)의 대응 부분에는 형성된다.
상술한 바와 같은 구성에 따라, 제1 관통 가공소재(A4)의 하부가 제2 관통 가공소재(A5)의 형상으로 성형되는 과정 중, 도 7D에 도시된 바와 같이, 상기 미세돌출 랜드부(P1)와 미세단차 돌출부(P2)에 의해 소재의 외경은 D2 로 성형되고, 소재의 내경은 d2 성형되며, 소재의 외경과 소재안내홀(513)의 사이에는 제1 미세 간극(G1)이 형성되고, 소재의 내경과 다이핀(514)의 사이에는 제2 미세 간극(G2)이 형성된다.
따라서, 제1 관통 가공소재(A4)의 하부가 상기 미세돌출 랜드부(P1)와 미세단차 돌출부(P2)를 지난 후에는 소재의 표면과 금형 사이에 작용하는 마찰력이 최소화되어 성형이 원할하게 이루어질 수 있고, 또한, 성형이 완료된 소재의 배출 시에도 마찰력이 최소화되어 소재의 배출이 원할하게 이루어질 수 있다.
상기 제6단 금형(600)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 소재 상단에 턱형상(e)을 유지하고 소재 하단에 외경과 내경이 축소성형된 제3 관통 가공소재(A6)로 성형하도록 구성된다. (D1>D2>D3, d1>d2>d3)
구체적으로, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제6단 금형(600)의 하부에 위치된 다이측 고정부 내에 상기 제2 관통 가공소재(A5)를 안착시킨 상태에서, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부에 위치된 펀치측 가동부를 하강시켜 상기 제2 관통 가공소재(A5)의 상면을 가압하면, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같은 형상의 성형 완성제품인 제3 관통 가공소재(A6)를 얻을 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
100:제1단 금형 200:제2단 금형
300:제3단 금형 400:제4단 금형
500:제5단 금형 600:제6단 금형
MLF:다단식 성형기 df:다이측 고정부
pa:펀치측 구동부

Claims (8)

  1. 원기둥 소재의 하부에 원추형 요입부가 형성된 예비성형 소재로 성형하는 제1단 금형;
    상기 예비성형 소재의 상부에 중심홈이 형성되고, 하부에 1차 압출가공에 의한 장홈이 형성된 제1 비관통 가공소재로 성형하는 제2단 금형;
    상기 제1 비관통 가공소재의 하단부로부터 2차 압출가공에 의해 제2단 금형에 의해 형성된 장홈보다 더 긴 장홈이 성형된 제2 비관통 가공소재로 성형하는 제3단 금형;
    상기 제2 비관통 가공소재의 양단을 가압하여 상기 제2 비관통 가공소재가 천공된 제1 관통 가공소재로 성형하는 제4단 금형;
    소재 상단에 각진 턱형상이 성형된 제2 관통 가공소재로 성형하는 제5단 금형; 및
    소재 상단에 턱형상을 유지하고 소재 하단에 외경이 축소성형된 제3 관통 가공소재로 성형하는 제6단 금형;으로 구성된 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제5단 금형은 다이측 고정부와 펀치측 구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다이측 고정부는,
    상기 제1 관통 가공소재의 외경에 대응하는 직경으로 형성된 소재유입홀;
    상기 소재유입홀의 하부에서 직경이 점차 감소하도록 경사지게 형성되어 상기 제1 관통 가공소재의 외경 부분을 성형하는 소재성형홀;
    상기 소재성형홀의 하부에서 상기 소재성형홀의 하단 직경과 동일한 직경으로 연장된 소재안내홀; 및
    상기 소재유입홀, 소재성형홀 및 소재안내홀의 내측으로 동축상으로 이격배치되어 상기 제1 관통 가공소재의 내경 부분을 성형하는 다이핀;을 구비한 다이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소재성형홀과 상기 소재안내홀의 연결 부분에는 내경 측으로 돌출된 미세돌출 랜드부가 형성되고,
    상기 미세돌출 랜드부에 대응하는 상기 다이핀의 대응 부분에는 미세단차 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다이는,
    상기 다이의 하부에 조립되어 상기 다이핀의 하측 외주부를 고정하는 핀홀더; 및 상기 다이의 하부에 조립되어 상기 핀홀더의 하부를 지지하는 홀더받침;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다이측 고정부는,
    상기 다이의 하부를 지지하는 다이 받침;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다이 받침은,
    상기 소재유입홀, 소재성형홀 및 소재안내홀과 동축상으로 형성된 중심홀;
    상기 핀홀더와 홀더받침을 관통하도록 배치되어 상기 소재유입홀, 소재성형홀, 소재안내홀 및 중심홀을 따라 승강운동이 가능하도록 구성된 한 쌍의 반원형 슬리브;
    상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 내측면과 밀착하도록 상기 홀더받침의 하부에 고정되어 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 승강운동을 안내하는 슬리브 가이드핀; 및
    상기 중심홀에 구비되어 상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 하단을 가압하여 승강운동력을 제공하는 탈거핀;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 반원형 슬리브의 하단에는 외측으로 플랜지가 형성되고, 상기 중심홀의 상부에는 직경이 확장된 확경부가 형성되며, 상기 확경부에는 턴백스프링이 내장되도록 구성되며,
    상기 한 쌍의 반원형 슬리브가 최대 상승한 후 턴백 시 상기 턴백스프링의 복원력이 작용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인풋 샤프트 제조를 위한 단조성형장치.
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