WO2018038317A1 - 태핑 플레이트 제조장치 및 이를 이용한 태핑 플레이트 제조방법 - Google Patents
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- F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
- F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
Definitions
- the present invention relates to a tapping plate manufacturing apparatus and a tapping plate manufacturing method using the same, and more particularly to a tapping plate manufacturing apparatus and a tapping plate manufacturing method using the same by reducing the number of drawing processing process.
- the tapping plate is a plate having a tab nut by joining panels made of metal. It is mainly used by separately installing nuts on the plate through welding, or by combining bolts and nuts through punches, and clinching methods.
- the tab coupling method through welding is durable and is particularly used for a specific configuration that is subjected to a load or constant impact.
- Korean Patent Registration No. 10-0879188 "Nutless tapping plate and its manufacturing method”
- Korean Patent Registration No. 10-1251043 “Material integrated tab plate manufacturing method and apparatus” are provided as a method for improving such a problem.
- the drawing process which gradually increases the thickness of the base metal, is very complicated and takes up a large number of processes. If the number of drawing processes is reduced in the conventional drawing process, problems with cracks in the product may occur.
- the problem to be solved by the present invention is that the number of drawing processing process can be reduced, and the thickness of the drawing processing portion can be further increased, so that the tapping plate can be processed faster than before, and the strength of the tap nut is increased.
- the present invention provides a tapping plate manufacturing apparatus and a tapping plate manufacturing method using the same.
- Tapping plate manufacturing apparatus comprises a primary cutting processing for performing a piercing and a cut notch to cut a portion to make a reference to a metal plate located between the upper die and the lower die; Reverse drawing processing in which the first punch provided in the lower die is raised toward the reverse drawing die provided in the upper die to form a convex reverse hemispherical molded part in the upper die direction on the metal plate positioned between the first punch and the reverse drawing die. part; A second punch positioned next to the position of the reverse drawing die on the upper die descends toward the first forward drawing die positioned next to the position of the first punch on the lower die while pressing the reverse hemispherical forming portion to the lower die direction.
- a forward drawing processing portion forming a convex forward hemispherical molding
- a piercing processing portion for forming a hole in the processed forward hemispherical molding portion
- a wrist-like machining unit for processing the hole-formed forward hemispherical molded part to a dimension for forming a final tap nut
- a tab nut shape processing part for processing a hole-formed forward hemispherical molded part into a final tap nut shape
- a tapping processing part for tapping the tab nut formed through the tap nut shape processing part; It characterized in that it comprises a secondary cutting processing unit for cutting the periphery of the tab nut to complete the tab nut plate.
- the second punch and the first forward drawing die have a smaller diameter than the first punch and the reverse drawing die.
- the tab nut shape processing part corresponds to the eighth punch after the seventh punch, which has a diameter smaller than the seventh punch, and after the second wristlike die, is smaller in diameter than the second wristlike die and corresponds to the eighth punch. It may include a tab nut shape processing die.
- Tapping plate manufacturing method comprises a first cutting step of making a groove and a hole in the metal plate located between the upper die and the lower die; Reverse drawing processing in which the first punch provided in the lower die is raised toward the reverse drawing die provided in the upper die to form a convex reverse hemispherical molded part in the upper die direction on the metal plate positioned between the first punch and the reverse drawing die. step; A second punch positioned next to the position of the reverse drawing die on the upper die descends toward the first forward drawing die positioned next to the position of the first punch on the lower die while pressing the reverse hemispherical forming portion to the lower die direction.
- a forward drawing machining step of forming a convex forward hemispherical molded part A piercing processing step of forming a hole in the machined forward hemispherical molding; A wrist-like machining step of processing the hole-formed forward hemispherical molded part to an accurate dimension for forming a final tap nut;
- a tapping processing step of tapping a tab nut formed through the tap nut shape processing step It characterized in that it comprises a secondary cutting processing step of cutting the periphery of the tab nut to complete the tab nut plate.
- the number of drawing processing process can be reduced, and the thickness of the drawing processing portion can be further increased, so that the tapping plate can be processed faster than before. It is advantageous in that it is possible to manufacture a tapping plate with increased strength of the tap nut.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a tapping plate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a view illustrating a plate processed through the reverse drawing processing unit and the forward drawing processing unit illustrated in FIG. 1.
- Figure 3 is a flow chart showing the procedure of the tapping plate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a view showing a state that is processed from the reverse hemisphere shaped portion shown in Figure 3 to the final tap nut shape.
- FIG. 5A is a partially enlarged perspective view illustrating the shape of a tap nut of a tapping plate completed through the processes illustrated in FIG. 3.
- 5B is a cross-sectional view illustrating a vertical cut section of the tab nut of FIG. 4A.
- FIG. 6 is a view showing the results of measuring the thickness change in the convex forming portion and the thickness change in the forward hemispherical forming portion of the present invention during the drawing process of the conventional tapping plate.
- FIG. 7A is a view illustrating a thickness measurement result of a cut surface of a hemispherical molded part at a third drawing processing time point of a conventional tapping plate.
- 7B is a view showing a result of measuring the thickness of the cut surface of the forward hemisphere shaped part processed in the forward drawing processing step of the tapping plate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
- the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a tapping plate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
- Figure 2 is a view showing a plate processed through the reverse drawing processing unit and the forward drawing processing unit shown in FIG.
- a mold apparatus for performing a plurality of multi-stage processes is integrally mounted to a single press, and a main part of the mold apparatus is an upper die 1 and a lower die 2.
- the upper die (1) and the lower die (2) for each step are provided with holders, blocks, pedestals, etc., which are provided in a conventional mold apparatus, and are piercing and punching, drawing, list-writing, burring and notching, bending It is a progressive mold apparatus is provided so that the tip nut is integrally formed on the plate is continuously supplied while the sequential processing operation is made to the plate is continuously supplied with a blanking device.
- an apparatus for manufacturing a tapping plate includes an upper die 1 and a lower die 2, and is sequentially mounted on the upper die 1 and the lower die 2.
- the tapping processing unit 700 and the secondary cutting processing unit 800 are sequentially mounted on the upper die 1 and the lower die 2.
- the primary cutting part 100 may include one notching 111 and piercing 112 mounted on the upper die 1, and the upper die 1 through the notching 111 and piercing 112. Grooves and holes can be machined in the metal plate 10 located between and the lower die 2.
- the reverse drawing processing unit 200 includes a first punch 210 installed in the lower die 2 and a reverse drawing die 220 provided in the upper die 1.
- the first punch 210 is installed to ascend in the direction of the upper die 1 and enter the reverse drawing die 220, and a convex pressing portion is formed at the end of the first punch 210 in the direction of the upper die 1.
- the reverse drawing die 220 forms a processing groove having a shape corresponding to the shape of the pressing portion and a size into which the first punch 210 can enter.
- the reverse drawing processing unit 200 forms a reverse hemisphere shaped part 11 convex in the direction of the upper die 1 on the metal plate 10. The form in which the reverse hemispherical shaping portion 11 is processed is shown in FIG. 2.
- the forward drawing processing unit 300 may include a first punching drawing die 321 installed in the second punch 311, the third punch 312, the fourth punch 313, and the lower die 2 provided in the upper die 1. ), A second forward drawing die 322, and a third forward drawing die 323.
- Each punch 311, 312, 313 is installed to descend in the lower die 2 direction and enter each of the forward drawing dies 321, 322, 323, and each punch 311, 312, 313 ends.
- the convex pressing portion is formed in the portion in the direction of the lower die 2.
- Each of the forward drawing dies 321, 322, and 323 has a shape corresponding to the shape of the pressing portion of each of the punches 311, 312, and 313, and a size into which each punch 311, 312, and 313 can enter.
- the device for moving each punch 311, 312, and 313 may have the same shape as the device for moving the first punch 210.
- the pressing portion of each punch (311, 312, 313) is formed to have a size smaller than the size of the pressing portion of the first punch (210) so as to gradually become smaller in the sequential arrangement of each punch (311, 312, 313) Is formed.
- the forward drawing processing part 300 presses the reverse hemispherical shaping part 11 toward the lower die 2 to form the forward hemispherical shaping part 12.
- the form in which the forward hemispherical shaping portion 12 is processed is shown in FIG. 2.
- the piercing processing unit 400 may include a fifth punch 410 mounted to the upper die 1.
- the fifth punch 410 may be lowered in the lower die 2 direction to form a through hole in the center of the forward hemispherical molded part 12.
- the wrist-like processing unit 500 is sequentially arranged after the fifth punch 410 in the upper die 1, and the sixth punch 510 and the seventh punch 520 having a reduced diameter, and the lower die 2 ) May include a first wristlike die 530 and a second wristlike die 540 that are sequentially arranged after the first forward drawing die 321 and whose diameter is gradually reduced.
- the seventh punch 520 and the second wristlike die 540 may have dimensions for the machining of the final tapnut 21.
- the wrist-like machining part 500 processes the forward hemispherical molding part 12 to the size of the final tap nut 21.
- the tap nut shape processing part 600 may include the eighth punch 610 mounted after the position of the seventh punch 520 in the upper die 1, and the second wristlike die 540 in the lower die 2. It may include a tab nut shape processing die 640 mounted after the position.
- the eighth punch 610 has a diameter smaller than the diameter of the seventh punch 520, and the tap nut shape processing die 640 has a diameter corresponding to the diameter of the eighth punch 610.
- the tap nut shape processing part 600 reduces the inner diameter of the forward hemispherical shaped part 12 in which the through-holes are formed and processes the final tap nut 21.
- the tapping processing part 700 processes a female thread on the inner surface of the tab nut 21 shape.
- the secondary cutting processing unit 800 includes a notching to cut the tab nut plate 10.
- the tap nut plate 10 is completed by cutting the periphery of the tap nut 21 through notching.
- Figure 3 is a flow chart showing the procedure of the tapping plate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- the tapping plate manufacturing method is the first cutting processing step (S110), reverse drawing processing step (S120), forward drawing processing step (S130), piercing processing step (S140) It includes a wrist-like machining step (S150), tap nut shape processing step (S160), tapping processing step (S170) and the second cutting processing step (S180).
- the primary cutting processing step (S110) is performed through the primary cutting processing unit 100. That is, grooves and holes are formed in the metal plate 10 located between the upper die 1 and the lower die 2.
- Reverse drawing machining step (S120) proceeds through the reverse drawing machining unit (200). That is, the first punch 210 installed in the lower die 2 rises toward the reverse drawing die 220 installed in the upper die 1 to between the first punch 210 and the reverse drawing die 220. On the metal plate 10 located at the convex reverse hemispherical shaped part 11 is formed. In this process, the reverse hemispherical molded part 11 has a mechanical deformation, through which the reverse hemispherical molded part 11 has a soft property.
- Forward drawing processing step (S130) proceeds through the forward drawing processing unit (300). That is, the second punch 311 located after the position of the reverse drawing die 220 in the upper die 1 presses the reverse hemispherical molding 11 in the direction of the lower die 2 and in the lower die 2.
- the third punch 312 and the fourth punch 313 sequentially descend toward the second forward drawing die 322 and the third forward drawing die 323 while the metal plate 10 having the portion 12 formed thereon moves.
- the size of the forward hemisphere shaped portion 12 of the metal plate 10 to move gradually decreases.
- Piercing processing step (S140) is carried out through the piercing processing unit (400). That is, through the piercing step (S140) to form a hole in the forward hemispherical molded part 12 processed to the size of the final tap nut (21).
- the piercing processing step (S150) is to lower the fifth punch 410 mounted on the upper die 1 in the piercing processing unit 400 toward the lower die 2 to the inside of the forward hemispherical molding 12. A through hole may be formed through the entered fifth punch 410.
- the wrist-like machining step S150 processes the forward hemisphere shaped part 12 through the wrist-like machining part 500 to a dimension for forming the final tap nut 21. That is, the wrist-like machining step (S150) is processed to the size for forming the final tap nut 21 while further reducing the inner diameter of the forward hemisphere shaped portion 12.
- the forward hemispherical molding 12 may be sequentially disposed between the sixth punch 510 and the first wrist-like die 530, and the seventh punch 520 and the second wrist-like. As the inner diameter decreases as it passes between the dies 540, it can be machined to the dimensions of the final tap nut 21.
- the tap nut shape processing step (S160) is performed through the tap nut shape processing part 600. That is, the hole-formed forward hemispherical molded part 12 is processed into the shape of the final tap nut 21.
- the tap nut shape processing step (S160) may be performed such that the forward hemispherical shape forming part 12 is formed to have a further reduced inner diameter while passing between the eighth punch 610 and the tap nut shape processing die 640.
- the nut 21 may be processed into a shape.
- Tapping step (S170) is carried out through the tap nut shape processing unit 600. That is, the female thread is machined on the inner surface of the tab nut 21 formed by the tap nut shape processing step (S160).
- the secondary cutting processing step S180 is performed through the secondary cutting processing unit 800. That is, the tapping plate 20 is completed by cutting the periphery of the tab nut 21 through notching. The finished tapping plate 20 is shown in FIGS. 5A and 5B.
- the thickness change in the forward hemispherical molded part 12 formed by pressing the reverse hemispherical molded part 11 in the forward drawing machining step (S130) was measured through simulation, and the forward hemispherical molded part through the simulation was measured.
- the measurement result about the thickness change in (12) is shown in FIG. 5 compared with the drawing process of the conventional tapping plate.
- the thickness of the top point of the convex forming part at the time of the third drawing processing during the first drawing processing, the second drawing processing, and the third drawing processing in the conventional drawing processing of the tapping plate is first.
- the thickness of the top point of the forward hemispherical shaping portion 12 of the present invention was reduced to -13.4% from the thickness of the original plate from the thickness of the plate.
- the thickness of the forward hemispherical molded part 12 at the second drawing time point through the forward drawing processing step (S130) after the reverse drawing processing step (S120) of the present invention was -13.4% less than the thickness of the original plate
- the thickness of the convex part at the third drawing time is reduced to -17.5% of the thickness of the original plate, which is compared with the drawing process of the present invention and the conventional drawing process.
- the thickness of the processed shape is reduced compared to the conventional method only by two drawing processes.
- the thickness of the cut surface of the convex forming portion and the cut surface of the forward hemispherical forming portion 12 according to the present invention were measured by the simulation in the conventional drawing processing process of the tapping plate. 7A and 7B.
- FIG. 7A is a view illustrating a thickness measurement result of a cut surface of a hemispherical molded part at a third drawing processing time point of a conventional tapping plate.
- FIG. 7A the thickness of the cut surface of the hemispherical molded part at the time of the third drawing processing of the conventional tapping plate was increased by 5% compared to the thickness of the original plate.
- FIG. 7B is a view showing a result of measuring the thickness of the cut surface of the forward hemisphere shaped part processed in the forward drawing processing step of the tapping plate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- the thickness of the cut surface of the forward hemispherical molded part 12 of the present invention increased by 10% compared to the thickness of the original plate.
- the number of drawing processing steps may be reduced. This is because the tensile strength, yield point, and hardness of the metal material are increased through mechanical stimulation in the reverse drawing process step (S120). Therefore, since the moldability of the metal material, that is, the metal plate 10 is increased, the number of drawing processing steps can be reduced.
- the size of the mold may be reduced, and thus, the production of a product in a press apparatus of a smaller size than before may be possible.
- the thickness of the drawing processing portion can be further increased, the processing of the tapping plate is made faster than in the related art, and there is an advantage of manufacturing a tapping plate with increased strength of the tap nut.
- the upper die 1 and the lower die 2 of the tapping plate manufacturing apparatus may be made of a galvanized steel or an aluminum material, and the upper die 1 and the lower die 2
- the coating layer may be formed of a surface coating material of a metal material.
- This coating layer is composed of 60% by weight of alumina powder, 30% by weight of NH 4 Cl, 2.5% by weight of zinc, 2.5% by weight of copper, 2.5% by weight of magnesium, and 2.5% by weight of titanium.
- the alumina powder is added for the purpose of sintering, tangling, fusion prevention, etc. when heated to a high temperature.
- the alumina powder is added in less than 60% by weight, the effect of sintering, tangling and fusion prevention is inferior, and when the alumina powder exceeds 60% by weight, the above-mentioned effect is not further improved, while the material cost is greatly increased. Therefore, it is preferable to add 60 weight% of alumina powders.
- the NH 4 Cl reacts with the aluminum, zinc, stocks, copper and magnesium in the vapor state to serve to activate diffusion and penetration. This NH 4 Cl is added 30% by weight. If NH 4 Cl is added at less than 30% by weight, it does not react properly with vaporized aluminum, zinc, stock copper and magnesium and thus does not activate diffusion and penetration. On the other hand, when NH 4 Cl exceeds 30% by weight, the above-mentioned effect is not improved further, while the material cost is greatly increased. Therefore, it is preferable to add 30% by weight of NH 4 Cl.
- the zinc is formulated to prevent corrosion of metals in water and to be used for electrical applications. This zinc is mixed 2.5% by weight. If the mixing ratio of zinc exceeds 2.5% by weight, it will not properly prevent corrosion of the metal on water. On the other hand, when the mixing ratio of zinc exceeds 2.5% by weight, the above-mentioned effect is not improved further, while the material cost is greatly increased. Therefore, the zinc is preferably mixed 2.5% by weight.
- the copper is combined with the aluminum to increase the hardness and tensile strength of the metal.
- This copper is mixed 2.5% by weight. If the mixing ratio of copper is less than 2.5% by weight, when combined with aluminum, the hardness and tensile strength of the metal may not be properly increased. On the other hand, if the mixing ratio of copper exceeds 2.5% by weight, the above-mentioned effect is not improved further, while the material cost is greatly increased. Therefore, the copper is preferably mixed 2.5% by weight.
- magnesium Since the pure metal of magnesium has a low structural strength, the magnesium is combined with zinc to increase the hardness, tensile strength and corrosion resistance of the metal. This magnesium is mixed 2.5% by weight. If the mixing ratio of magnesium is less than 2.5% by weight, the hardness, tensile strength and corrosion resistance to salt water of the metal when combined with zinc and the like are not significantly improved. On the other hand, when the mixing ratio of magnesium exceeds 2.5% by weight, the above-mentioned effect is not improved further, while the material cost is greatly increased. Therefore, magnesium is preferably mixed at 2.5% by weight.
- the titanium is a light, hard and corrosion-resistant transition metal element has a silver-white metallic luster, and because of its excellent corrosion resistance and low specific gravity, the weight of the titanium is only 60% compared to steel, so that the weight of the coating material applied to the metal base material is reduced but the gloss is increased. It is formulated to have excellent waterproof and corrosion resistance.
- This titanium is mixed 2.5% by weight.
- the mixing ratio of titanium is less than 2.5% by weight, the weight of the coating material applied to the metal base material is not so much reduced, and the glossiness, waterproofness, and corrosion resistance are not greatly improved.
- the mixing ratio of titanium exceeds 2.5% by weight, the above-mentioned effect is not further improved while the material cost is greatly increased. Therefore, the titanium is preferably mixed 2.5% by weight.
- the coating method of an application layer is as follows.
- the base material on which the coating layer is to be formed and the coating material blended with the above structure are introduced together into a closed furnace and argon gas is injected into the closed furnace at a rate of 2 L / min to prevent oxidation of the base material. State is maintained at a temperature of 700 °C to 800 °C for 4 to 5 hours.
- the vaporized alumina powder, zinc, copper, magnesium and titanium are formed inside the closed furnace, and the aluminum powder, alumina powder, zinc, copper, magnesium and titanium compound penetrates the surface of the base material so that the coating layer Is formed.
- the internal temperature is closed to maintain the coating material / substrate composite at 800 ° C to 900 ° C for 30 to 40 hours to form an anti-corrosion coating layer on the surface of the base material to isolate the surface of the base material from outside air. do.
- the sudden temperature change in performing the above process causes the coating layer on the surface of the base material to be peeled off, thereby causing a temperature change at a rate of 60 ° C / hr.
- the coating layer of the present invention has the following advantages.
- the coating layer of the present invention has a very wide range of uses, it can be applied by various methods such as curtain coating, spray painting, dip coating, flooding, and the like.
- the application layer of the present invention can be applied with a very thin layer thickness in addition to the principle protection against corrosion and / or scale, thereby improving electrical conductivity as well as material and cost savings. Even after hot forming, a thin electroconductive primer may be applied on top of the application layer if high electrical conductivity is desired.
- the coating material may be retained on the surface of the substrate, for example, to increase scratch resistance, to improve corrosion protection, to meet aesthetic appearance, to prevent discoloration, and to be electrically conductive. And can be provided as a primer for conventional downstream processes (eg, dip and electrophoretic dip coating).
- the upper die 1 and the lower die 2 are made of a galvanized steel sheet, an aluminum material, or the like, and the alumina powder is formed on the surfaces of the upper die 1 and the lower die 2 of such a material. Since the coating layer consisting of NH 4 Cl, zinc, copper, magnesium, and titanium is applied, it is possible to prevent corrosion of the surfaces of the upper die 1 and the lower die 2 from dust and contaminants.
- the first to eighth punches 210, 311, 312, 313, 410, 510, 520, and 610 may be formed of brass or bronze, and the first to eighth punches 210 and 311 made of brass or bronze.
- a coating layer of 0.2 to 1.0 ⁇ m of ZrN (Zirconium nitride) may be formed.
- the coating layer forming step may be formed by physical vapor deposition (PVD) using sputtering or cathode arc discharge.
- PVD physical vapor deposition
- the thickness is formed to be less than 0.2 ⁇ m, the bonding of the coating layer may not be satisfactorily achieved, and when the thickness is 0.1 ⁇ m or more, the thickness may be 0.2 to 1.0 ⁇ m because of no characteristic.
- This coating layer improves the mechanical properties of the first to eighth punches 210, 311, 312, 313, 410, 510, 520, and 610 made of brass or bronze and at the same time improves corrosion resistance.
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Abstract
태핑 플레이트 제조장치가 개시된다. 태핑 플레이트 제조장치는 상부다이 및 하부다이 사이에 위치한 금속 플레이트에 기준이 되는 구멍을 제작하는 피어싱과 일정 부분을 잘라내는 노칭을 수행하는 1차 커팅가공부; 상기 하부다이에 설치된 제1 펀치가 상기 상부다이에 설치된 역방향 드로잉다이를 향해 상승하여 상기 제1 펀치 및 역방향 드로잉다이 사이에 위치한 상기 금속 플레이트에 상부다이 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부를 형성하는 역방향 드로잉 가공부; 상기 상부다이에서 상기 역방향 드로잉다이의 위치 다음에 위치한 제2 펀치가 상기 역방향 반구형 성형부를 가압하면서 상기 하부다이에서 상기 제1 펀치의 위치 다음에 위치한 제1 정방향 드로잉다이를 향해 하강하여 상기 하부다이 방향으로 볼록한 정방향 반구형 성형부를 형성하는 정방향 드로잉 가공부; 가공된 정방향 반구형 성형부에 구멍을 형성하는 피어싱 가공부; 상기 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부를 최종 탭너트의 형성을 위한 치수로 가공해가는 리스트라이크 가공부; 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부를 최종 탭너트 형상으로 가공해가는 탭너트 형상 가공부; 상기 탭너트 형상 가공부를 통해 형성된 탭너트에 탭을 내는 태핑 가공부; 상기 탭너트의 주변을 커팅하여 탭너트 플레이트를 완성하는 2차 커팅가공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태핑 플레이트 제조장치 및 이를 이용한 태핑 플레이트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드로잉 가공 공정의 수를 감소시킨 태핑 플레이트 제조장치 및 이를 이용한 태핑 플레이트 제조방법에 관한 것이다.
태핑 플레이트는 금속으로 이루어진 패널들을 결합하는 것으로 탭너트를 가지는 플레이트이다. 주로 용접을 통해 플레이트에 너트를 별로도 설치하여 사용하거나 펀치를 통해 볼트와 너트를 결합하는 방식, 클린칭 방식 등이 있다. 특히 용접을 통한 탭 결합 방식은 내구성이 좋으며 특히 하중이나 지속적인 충격을 받는 특정 구성에 많이 이용되고 있다.
하지만 용접을 통한 플레이트에 너트를 설치하는 방법은 용접을 위한 설비를 추가로 설치해야 하며 용접 결함으로 인한 불량 문제를 가지고 있다. 그 외에도 공정이 복잡해지며 생산 단가의 증가로 경제성이 현저히 떨어진다.
최근 제품의 경량화 및 소형화에 대한 추세에 있어 얇은 모재의 경우 탭너트의 장착이 매우 어려우며 제품의 디자인 형상에 있어서도 많은 제약을 보이고 있어 적절한 공법이 되지 못하고 있다.
따라서 이러한 문제점 개선을 위한 방법으로 한국특허등록 제10-0879188호 "너트리스 방식의 태핑 플레이트 및 그 제조방법"과 한국특허등록 제10-1251043호 "모재 일체형 탭 플레이트 제조방법 및 그 장치" 등이 안출되었다.
하지만 위 특허 방식은 전체 공정 중 모재의 두께를 점차 적으로 증가시키는 과정인 드로잉 과정이 매우 복잡하고 많은 공정 수를 차지하고 있다. 만약, 종래 드로잉 가공 과정에서 드로잉 공정 수를 줄이게 될 경우 제품의 크랙에 대한 문제가 생길 수 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 드로잉 가공 공정수가 줄어들 수 있고, 이와 함께 드로잉 가공부분의 두께가 더욱 증육될 수 있으므로 종래에 비해 신속하게 태핑 플레이트의 가공이 이루어지고, 탭너트의 강도가 증가된 태핑 플레이트를 제조할 수 있도록 한 태핑 플레이트 제조장치 및 이를 이용한 태핑 플레이트 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치는 상부다이 및 하부다이 사이에 위치한 금속 플레이트에 기준이 되는 구멍을 제작하는 피어싱과 일정 부분을 잘라내는 노칭을 수행하는 1차 커팅가공부; 상기 하부다이에 설치된 제1 펀치가 상기 상부다이에 설치된 역방향 드로잉다이를 향해 상승하여 상기 제1 펀치 및 역방향 드로잉다이 사이에 위치한 상기 금속 플레이트에 상부다이 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부를 형성하는 역방향 드로잉 가공부; 상기 상부다이에서 상기 역방향 드로잉다이의 위치 다음에 위치한 제2 펀치가 상기 역방향 반구형 성형부를 가압하면서 상기 하부다이에서 상기 제1 펀치의 위치 다음에 위치한 제1 정방향 드로잉다이를 향해 하강하여 상기 하부다이 방향으로 볼록한 정방향 반구형 성형부를 형성하는 정방향 드로잉 가공부; 가공된 정방향 반구형 성형부에 구멍을 형성하는 피어싱 가공부; 상기 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부를 최종 탭너트의 형성을 위한 치수로 가공해가는 리스트라이크 가공부; 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부를 최종 탭너트 형상으로 가공해가는 탭너트 형상 가공부; 상기 탭너트 형상 가공부를 통해 형성된 탭너트에 탭을 내는 태핑 가공부; 상기 탭너트의 주변을 커팅하여 탭너트 플레이트를 완성하는 2차 커팅가공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 펀치 및 제1 정방향 드로잉다이는 상기 제1 펀치 및 역방향 드로잉다이보다 작은 직경을 갖는다.
상기 리스트라이크 가공부는 상기 제2 펀치보다 직경이 작아지도록 직경이 점차 순차적으로 감소하는 제6 펀치 및 제7 펀치와, 상기 정방향 드로잉다이보다 직경이 작아지도록 직경이 점차 순차적으로 감소하고 상기 제6 펀치 및 제7 펀치에 대응하는 제1 리스트라이크 다이 및 제2 리스트라이크 다이를 포함할 수 있다.
상기 탭너트 형상 가공부는 상기 제7 펀치 이후에 상기 제7 펀치보다 직경이 작은 제8 펀치와, 상기 제2 리스트라이크 다이 이후에 상기 제2 리스트라이크 다이보다 직경이 작고 상기 제8 펀치에 대응하는 탭너트 형상 가공다이를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법은 상부다이 및 하부다이 사이에 위치한 금속 플레이트에 홈과 구멍을 내는 1차 커팅가공단계; 상기 하부다이에 설치된 제1 펀치가 상기 상부다이에 설치된 역방향 드로잉다이를 향해 상승하여 상기 제1 펀치 및 역방향 드로잉다이 사이에 위치한 상기 금속 플레이트에 상부다이 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부를 형성하는 역방향 드로잉 가공단계; 상기 상부다이에서 상기 역방향 드로잉다이의 위치 다음에 위치한 제2 펀치가 상기 역방향 반구형 성형부를 가압하면서 상기 하부다이에서 상기 제1 펀치의 위치 다음에 위치한 제1 정방향 드로잉다이를 향해 하강하여 상기 하부다이 방향으로 볼록한 정방향 반구형 성형부를 형성하는 정방향 드로잉 가공단계; 가공된 정방향 반구형 성형부에 구멍을 형성하는 피어싱 가공단계; 상기 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부를 최종 탭너트의 형성을 위한 정확한 치수로 가공해가는 리스트라이크 가공단계; 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부를 최종 탭너트 형상으로 가공해가는 탭너트 형상 가공단계; 상기 탭너트 형상 가공단계를 통해 형성된 탭너트에 탭을 내는 태핑 가공단계; 상기 탭너트의 주변을 커팅하여 탭너트 플레이트를 완성하는 2차 커팅가공단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태핑 플레이트 제조장치 및 이를 이용한 태핑 플레이트 제조방법에 의하면, 드로잉 가공 공정수가 줄어들 수 있고, 이와 함께 드로잉 가공부분의 두께가 더욱 증육될 수 있으므로 종래에 비해 신속하게 태핑 플레이트의 가공이 이루어지고, 탭너트의 강도가 증가된 태핑 플레이트를 제조할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 역방향 드로잉 가공부 및 정방향 드로잉 가공부를 통해 가공된 플레이트를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 역방향 반구형 성형부로부터 최종 탭너트 형상까지 가공되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5a는 도 3에 도시된 과정들을 통해 완성된 태핑 플레이트의 탭너트의 형상을 도시한 부분 확대 사시도이다.
도 5b는 도 4a에 도시된 탭너트의 수직절단 단면을 나타낸 단면도이다.
도 6은 종래의 태핑 플레이트의 드로잉 가공과정에서의 볼록한 성형부의 두께 변화 및 본 발명의 정방향 반구형 성형부에서의 두께 변화를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7a는 종래 태핑 플레이트의 제3 드로잉 가공 시점에서의 반구형 성형부의 절단면의 두께 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법의 정방향 드로잉 가공단계에서 가공된 정방향 반구형 성형부의 절단면의 두께 측정 결과를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치 및 이를 이용한 태핑 플레이트 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 역방향 드로잉 가공부 및 정방향 드로잉 가공부를 통해 가공된 플레이트를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치는 복수의 다단 공정을 수행하는 금형장치들이 하나의 프레스에 일체로 장착되어 구성되는 것으로, 금형장치의 주요부는 상부다이(1) 및 하부다이(2)로 이루어지고, 각 단계별 상부다이(1) 및 하부다이(2)에는 통상의 금형장치에 구비되는 홀더, 블록, 받침대 등이 구비되고, 피어싱과 펀칭, 드로잉, 리스트라이킹, 버링과 노칭, 벤딩, 블랭킹 장치가 구비되어 연속적으로 공급되는 플레이트에 순차적인 가공작업이 이루어지면서 연속적으로 공급되는 플레이트에 팁너트가 일체로 성형되도록 구성되는 프로그레시브 금형장치이다.
이외에도 기타 금형장치에 필요한 부수적인 구성이 추가로 구비될 수 있으나, 본 발명에서는 통상의 프로그레시브 금형장치에 구비되는 구성이나 동작관계에 대해서는 그 자세한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 특징적 구성부 위주로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치는, 상부다이(1) 및 하부다이(2)를 포함하고, 상부다이(1) 및 하부다이(2)에 장착되어 순차적으로 배치되는 1차 커팅가공부(100), 역방향 드로잉 가공부(200), 정방향 드로잉 가공부(300), 피어싱 가공부(400), 리스트라이크 가공부(500), 탭너트 형상 가공부(600), 태핑 가공부(700) 및 2차 커팅가공부(800)를 포함한다.
1차 커팅가공부(100)는 상부다이(1)에 장착된 하나의 노칭(111)과 피어싱(112)을 포함할 수 있고, 상기 노칭(111) 및 피어싱(112)을 통해 상부다이(1)와 하부다이(2) 사이에 위치하는 금속 플레이트(10)에 홈과 구멍을 가공할 수 있다.
역방향 드로잉 가공부(200)는 하부다이(2)에 설치된 제1 펀치(210) 및 상부다이(1)에 설치된 역방향 드로잉다이(220)을 포함한다. 제1 펀치(210)는 상부다이(1) 방향으로 상승하여 역방향 드로잉다이(220) 내로 진입되도록 설치되며, 끝단부에 상부다이(1) 방향으로 볼록한 가압부가 형성된다. 역방향 드로잉다이(220)은 상기 가압부의 형상에 대응하는 형상 및 제1 펀치(210)가 진입될 수 있는 크기를 갖는 가공홈을 형성한다. 이러한 역방향 드로잉 가공부(200)는 상기 금속 플레이트(10)에 상부다이(1) 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부(11)를 형성한다. 역방향 반구형 성형부(11)가 가공된 형태는 도 2에 도시되어 있다.
정방향 드로잉 가공부(300)는 상부다이(1)에 설치된 제2 펀치(311), 제3 펀치(312), 제4 펀치(313) 및 하부다이(2)에 설치된 제1 정방향 드로잉다이(321), 제2 정방향 드로잉다이(322), 제3 정방향 드로잉다이(323)를 포함할 수 있다. 각각의 펀치(311, 312, 313)는 하부다이(2) 방향으로 하강하여 각각의 정방향 드로잉다이(321, 322, 323) 내로 진입되도록 설치되며, 각각의 펀치(311, 312, 313)는 끝단부에 하부다이(2) 방향으로 볼록한 가압부가 형성된다. 각각의 정방향 드로잉다이(321, 322, 323)는 상기 각각의 펀치(311, 312, 313)의 가압부의 형상에 대응하는 형상 및 각각의 펀치(311, 312, 313)가 진입될 수 있는 크기를 갖는 가공홈을 형성한다. 각각의 펀치(311, 312, 313)를 이동시키는 장치는 제1 펀치(210)를 이동시키는 장치와 동일한 형태일 수 있다. 여기서, 각각의 펀치(311, 312, 313)의 가압부는 제1 펀치(210)의 가압부의 크기보다 작은 크기를 갖도록 형성되며 각각의 펀치(311, 312, 313)의 순차적인 배열에서 점차 작아지도록 형성된다. 이러한 정방향 드로잉 가공부(300)는 역방향 반구형 성형부(11)를 하부다이(2) 방향으로 가압하여 정방향 반구형 성형부(12)를 형성한다. 정방향 반구형 성형부(12)가 가공된 형태는 도 2에 도시되어 있다.
피어싱 가공부(400)는 상부다이(1)에 장착된 제5 펀치(410)를 포함할 수 있다. 제5 펀치(410)를 하부다이(2) 방향으로 하강시켜서 정방향 반구형 성형부(12)의 중심에 관통공을 형성할 수 있다.
리스트라이크 가공부(500)는 상부다이(1)에서 제5 펀치(410) 이후에 순차적으로 나열되되 직경이 점차 감소된 제6 펀치(510) 및 제7 펀치(520)와, 하부다이(2)에서 제1 정방향 드로잉다이(321) 이후에 순차적으로 나열되되 직경이 점차 감소된 제1 리스트라이크 다이(530) 및 제2 리스트라이크 다이(540)을 포함할 수 있다. 제7 펀치(520) 및 제2 리스트라이크 다이(540)은 최종 탭너트(21)의 가공을 위한 치수를 가질 수 있다. 이러한 리스트라이크 가공부(500)는 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21)의 치수로 가공해간다.
탭너트 형상 가공부(600)는 상부다이(1)에서 제7 펀치(520)의 위치 이후에 장착된 제8 펀치(610)와, 하부다이(2)에서 제2 리스트라이크 다이(540)의 위치 이후에 장착된 탭너트 형상 가공다이(640)를 포함할 수 있다. 제8 펀치(610)는 제7 펀치(520)의 직경보다 작은 직경을 가지며, 탭너트 형상 가공다이(640)는 제8 펀치(610)의 직경에 대응하는 직경을 갖는다. 이러한 탭너트 형상 가공부(600)는 관통공이 형성된 정방향 반구형 성형부(12)의 내경을 감소시켜서 최종 탭너트(21) 형상으로 가공하게 된다.
태핑 가공부(700)는 탭너트(21) 형상의 내면에 암나사를 가공한다.
2차 커팅가공부(800)는 탭너트 플레이트(10)를 커팅할 수 있는 노칭을 포함한다. 노칭을 통해 탭너트(21)의 주변을 커팅하여 탭너트 플레이트(10)를 완성한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조장치를 이용한 태핑 플레이트 제조방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법의 순서를 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법은 1차 커팅가공단계(S110), 역방향 드로잉 가공단계(S120), 정방향 드로잉 가공단계(S130), 피어싱 가공단계(S140), 리스트라이크 가공단계(S150), 탭너트 형상 가공단계(S160), 태핑 가공단계(S170) 및 제2 커팅가공단계(S180)를 포함한다.
1차 커팅가공단계(S110)는 1차 커팅가공부(100)를 통해 진행된다. 즉, 상부다이(1) 및 하부다이(2) 사이에 위치한 금속 플레이트(10)에 홈과 구멍을 형성한다.
역방향 드로잉 가공단계(S120)는 역방향 드로잉 가공부(200)를 통해 진행된다. 즉, 상기 하부다이(2)에 설치된 제1 펀치(210)가 상기 상부다이(1)에 설치된 역방향 드로잉다이(220)를 향해 상승하여 상기 제1 펀치(210) 및 역방향 드로잉다이(220) 사이에 위치한 상기 금속 플레이트(10)에 상부다이(1) 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부(11)를 형성한다. 이 과정에서 역방향 반구형 성형부(11)는 기계적 변형을 갖게 되며, 이를 통해 역방향 반구형 성형부(11)가 연질의 성질을 갖게 된다.
정방향 드로잉 가공단계(S130)는 정방향 드로잉 가공부(300)를 통해 진행된다. 즉, 상부다이(1)에서 역방향 드로잉다이(220)의 위치 다음에 위치한 제2 펀치(311)가 역방향 반구형 성형부(11)를 하부다이(2) 방향으로 가압하면서 상기 하부다이(2)에서 제1 펀치(210)의 위치 다음에 위치한 제1 정방향 드로잉다이(321)을 향해 하강하여 하부다이(2) 방향으로 볼록한 정방향 반구형 성형부(12)를 1차로 형성하고, 이어서 1차로 정방향 반구형 성형부(12)가 형성된 금속 플레이트(10)가 이동하면서 제3 펀치(312) 및 제4 펀치(313)가 제2 정방향 드로잉다이(322) 및 제3 정방향 드로잉다이(323)를 향해 순차적으로 하강하여 이동하는 금속 플레이트(10)의 정방향 반구형 성형부(12)의 크기를 점차 줄여가게 된다.
피어싱 가공단계(S140)는 피어싱 가공부(400)를 통해 진행된다. 즉, 피어싱 가공단계(S140)를 통해 최종 탭너트(21)의 치수로 가공된 정방향 반구형 성형부(12)에 구멍을 형성한다. 일 예로, 피어싱 가공단계(S150)는 피어싱 가공부(400)에서 상부다이(1)에 장착된 제5 펀치(410)를 하부다이(2) 방향으로 하강시켜서 정방향 반구형 성형부(12) 내측으로 진입된 제5 펀치(410)를 통해 관통공을 형성할 수 있다.
리스트라이크 가공단계(S150)는 리스트라이크 가공부(500)를 통해 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21)의 형성을 위한 치수로 가공해간다. 즉, 리스트라이크 가공단계(S150)는 정방향 반구형 성형부(12)의 내경을 더 감소시키면서 최종 탭너트(21)의 형성을 위한 치수로 가공해간다. 일 예로, 리스트라이크 가공단계(S150)는 정방향 반구형 성형부(12)가 순차적으로 제6 펀치(510) 및 제1 리스트라이크 다이(530)의 사이 및 제7 펀치(520) 및 제2 리스트라이크 다이(540)의 사이를 지나면서 내경이 감소하여 최종 탭너트(21)의 치수로 가공될 수 있다.
탭너트 형상 가공단계(S160)는 탭너트 형상 가공부(600)를 통해 진행된다. 즉, 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21) 형상으로 가공해간다. 일 예로, 탭너트 형상 가공단계(S160)는 정방향 반구형 성형부(12)가 제8 펀치(610) 및 탭너트 형상 가공다이(640)의 사이를 지나면서 더 감소된 내경을 갖도록 성형되어 최종 탭너트(21) 형상으로 가공될 수 있다.
태핑 가공단계(S170)는 탭너트 형상 가공부(600)를 통해 진행된다. 즉, 탭너트 형상 가공단계(S160)에 의해 형성된 탭너트(21) 형상의 내면에 암나사를 가공한다.
2차 커팅가공단계(S180)는 2차 커팅가공부(800)를 통해 진행된다. 즉, 노칭을 통해 탭너트(21)의 주변을 커팅하여 태핑 플레이트(20)를 완성한다. 완성된 태핑 플레이트(20)는 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법에 의하면 드로잉 가공 과정이 종래에 비해 감소될 수 있다. 이를 증명하기 위해, 정방향 드로잉 가공단계(S130)에서 역방향 반구형 성형부(11)를 가압하여 형성되는 정방향 반구형 성형부(12)에서의 두께 변화를 시뮬레이션을 통해 측정하였으며, 시뮬레이션을 통한 정방향 반구형 성형부(12)에서의 두께 변화에 대한 측정 결과를 종래의 태핑 플레이트의 드로잉 가공과 비교하여 도 5에 나타내었다.
도 6을 참조하면, 종래의 태핑 플레이트의 드로잉 가공과정에서 제1 드로잉 가공, 제2 드로잉 가공 및 제3 드로잉 가공 중 제3 드로잉 가공 시점에서의 볼록한 성형부의 탑포인트(Top Point)의 두께는 최초 플레이트의 두께로부터 -17.5%로 감소되었고, 본 발명의 정방향 반구형 성형부(12)의 탑포인트의 두께는 최초 플레이트의 두께로부터 -13.4% 감소되었다.
이러한 결과는 본 발명의 역방향 드로잉 가공단계(S120)이후 정방향 드로잉 가공단계(S130)를 통한 2번째 드로잉 시점에서의 정방향 반구형 성형부(12)의 두께는 최초 플레이트의 두께보다 -13.4% 감소되었고, 3번의 정방향 드로잉 과정을 거친 종래 방법의 경우 3번째 드로잉 시점에서의 볼록한 성형부의 두께는 최초 플레이트의 두께보다 -17.5%로 감소되므로 이는 본 발명의 드로잉 가공 과정과 종래의 드로잉 가공 과정을 비교하여 보면 상대적으로 본 발명의 경우가 2번의 드로잉 과정만으로 종래보다 가공된 형상의 두께가 감소한 것임을 알 수 있다.
또한, 시뮬레이션을 통해 종래의 태핑 플레이트의 드로잉 가공공정에서 제3 드로잉 가공 시점에서의 볼록한 성형부의 절단면의 두께와 본 발명의 정방향 반구형 성형부(12)의 절단면의 두께를 측정하였으며, 이 결과를 각각 도 7a 및 7b에 나타내었다.
도 7a는 종래 태핑 플레이트의 제3 드로잉 가공 시점에서의 반구형 성형부의 절단면의 두께 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 7a를 참조하면, 종래 태핑 플레이트의 제3 드로잉 가공 시점에서의 반구형 성형부의 절단면의 두께는 최초 플레이트의 두께 대비 5% 증가하였다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법의 정방향 드로잉 가공단계에서 가공된 정방향 반구형 성형부의 절단면의 두께 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 7b를 참조하면, 본 발명의 정방향 반구형 성형부(12)의 절단면의 두께는 최초 플레이트의 두께 대비 10% 증가하였다.
이러한 결과는 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법의 역방향 드로잉 가공단계(S120) 및 정방향 드로잉 가공단계(S130)를 통해 최종 탭너트 형상의 치수 범위까지 도달하기 위한 순차적인 드로잉 가공 공정의 수가 종래에 비해 줄어들었음에도 탭너트(21)를 형성하기 위한 드로잉 가공부분의 두께가 종래보다 증육될 수 있음을 의미한다.
따라서, 도 6, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 시뮬레이션 결과와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태핑 플레이트 제조방법으로 태핑 플레이트를 제조하면 드로잉 가공 공정수가 줄어들 수 있다. 왜냐하면, 역방향 드로잉 가공단계(S120)에서의 기계적 자극을 통해 금속재료의 항장력, 항복점, 경도가 상승하여 인성이 감소하였기 때문이다. 따라서, 금속재료, 즉 금속 플레이트(10)의 성형성이 증가하게 되므로 드로잉 가공 공정수가 줄어들 수 있다.
또한, 드로잉 가공 공정수가 줄어들게 됨에 따라 금형의 크기가 줄어들 수 있고, 따라서 종래보다 더 작은 규격의 프레스 장치에서의 제품 생산이 가능해질 수 있다.
이와 함께 드로잉 가공부분의 두께가 더욱 증육될 수 있으므로 종래에 비해 신속하게 태핑 플레이트의 가공이 이루어지고, 탭너트의 강도가 증가된 태핑 플레이트를 제조할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 태핑 플레이트 제조장치의 상부다이(1) 및 하부다이(2)는 아연도 강판 또는 알루미늄 소재 등의 재질로 구성될 수 있으며, 이러한 상부다이(1) 및 하부다이(2)의 표면이 먼지, 오염물질 등으로부터 표면의 부식현상을 방지시키기 위해 금속재의 표면 도포재료로 도포층이 형성될 수 있다. 이 도포층은 알루미나 분말 60중량%, NH4Cl 30중량%, 아연 2.5중량%, 구리 2.5중량%, 마그네슘 2.5중량%, 티타늄 2.5중량%로 구성된다.
상기 알루미나 분말은 고온으로 가열될 때 소결, 엉킴, 융착 방지 등의 목적으로 첨가된다. 이러한 알루미나 분말이 60중량% 미만으로 첨가되면, 소결, 엉킴, 융착 방지의 효과가 떨어지며, 알루미나 분말이 60중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서, 알루미나 분말은 60중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 NH4Cl은 증기 상태의 알루미늄, 아연, 주식, 구리 및 마그네슘과 반응하여 확산 및 침투를 활성화시키는 역할을 한다. 이러한 NH4Cl은 30중량% 첨가된다. NH4Cl이 30중량% 미만으로 첨가되면, 증기 상태의 알루미늄, 아연, 주식 구리 및 마그네슘과 반응이 제대로 이루어지지 않으며 이에 따라 확산 및 침투를 활성화시키지 못한다. 반면에, NH4Cl이 30중량% 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서 NH4Cl은 30중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 아연은 물에 닿는 금속의 부식을 방지하는 것과 전기 방식용으로 사용되도록 배합된다. 이러한 아연은 2.5중량%가 혼합된다. 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 물에 닿는 금속의 부식을 제대로 방지시키지 못하게 된다. 반면에 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 아연은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 구리는 상기 알루미늄과 조합하여 금속의 경도 및 인장강도를 높이게 된다. 이러한 구리는 2.5중량% 혼합된다. 구리의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 알루미늄과 조합될시 금속의 경도 및 인장강도를 제대로 높이지 못하게 된다. 반면에 구리의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 구리는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 마그네슘의 순수한 금속은 구조강도가 낮으므로 상기 아연 등과 함께 조합하여 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성을 높이는 용도로 배합된다. 이러한 마그네슘은 2.5중량% 혼합된다. 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 아연 등과 함께 조합될 시 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 마그네슘는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 티타늄은 가볍고 단단하고 내부식성이 있는 전이 금속 원소로 은백색의 금속광택이 있는바, 뛰어난 내식성과 비중이 낮아 강철 대비 무게는 60% 밖에 되지 않으므로 금속모재에 도포되는 도포재의 중량은 줄이되 광택을 높이고 뛰어난 방수성 및 내식성을 갖도록 배합된다.
이러한 티타늄은 2.5중량% 혼합된다. 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 금속모재에 도포되는 도포재의 중량이 그다지 경감되지 않고, 광택성, 방수성, 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에, 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비는 크게 증가된다. 따라서 티타늄은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
도포층의 도포방법은 다음과 같다.
도포층이 형성되어야 할 모재와 상기 구성으로 배합된 도포재료를 폐쇄로 내에 함께 투입시키고 폐쇄로 내부에는 모재의 산화를 방지하기 위하여 2 L/min의 비율로 아르곤 가스를 주입시킨다, 아르곤 가스가 주입된 상태에서 700℃ 내지 800℃의 온도로 4 ~ 5 시간 동안 유지한다.
상기 단계를 수행하여 증기 상태의 알루미나 분말, 아연, 구리, 마그네슘 및 티타늄이 폐쇄로 내부에 형성되고, 알루미늄 분말, 알루미나 분말, 아연, 구리, 마그네슘 및 티타늄 배합물은 모재의 표면에 침투하여 도포층이 형성된다.
도포층이 형성된 후 폐쇄로 내부의 온도를 도포 물질/기재 복합물이 800℃~900℃로 하여 30 ~ 40시간을 유지하면 모재의 표면에는 부식 방지용 도포층이 형성되어 모재의 표면과 외기를 격리시키게 된다. 이때 상기 공정을 수행함에 있어 급격한 온도 변화는 모재 표면의 도포층이 박리될 수 있으므로 60℃/hr의 비율로 온도 변화를 시킨다.
본 발명의 도포층은 다음과 같은 장점이 있다.
본 발명의 도포층은 매우 넓은 범위의 용도를 가지므로 커튼 도포, 스프레이 페인팅, 딥 도포, 플루딩(flooding) 등과 같은 여러 가지 방법에 의해 도포될 수 있다.
본 발명의 도포층은 부식 및/또는 스케일에 대한 원칙적인 보호 기능에 추가하여 도포가 매우 얇은 층두께로 도포될 수 있어 전기전도성을 개선하는 것은 물론 물질 및 비용 절감이 가능하다. 열간 성형 과정 이후에도 높은 전기전도성이 바람직하다면 얇은 전기전도성 프라이머가 도포층의 상부에 도포될 수 있다.
성형 과정 또는 열간 성형 과정 이후, 도포 물질은 기재의 표면상에 유지될 수 있으며, 예를 들어, 긁힘 내성을 증가시키며, 부식 보호를 개선하고, 미적 외관을 충족시키며, 변색을 방지하고, 전기전도성을 변화시키며 종래 다운스트림 공정(예, 침린 및 전기이동 딥 도포)용 프라이머로 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상부다이(1) 및 하부다이(2)가 아연도 강판, 알루미늄 소재 등의 재질로 구성되고, 이와 같은 재질의 상부다이(1) 및 하부다이(2)의 표면에 알루미나 분말, NH4Cl, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄으로 이루어진 도포층이 도포되므로 먼지, 오염물질 등으로부터 상부다이(1) 및 하부다이(2)의 표면의 부식현상을 방지시킬 수 있다.
한편, 제1 내지 제8 펀치(210, 311, 312, 313, 410, 510, 520, 610)는 황동 또는 청동으로 형성될 수 있고, 황동 또는 청동으로 이루어진 제1 내지 제8 펀치(210, 311, 312, 313, 410, 510, 520, 610)의 표면에 내마모성 및 내부식성을 향상시키기 위해 ZrN(Zirconium nitride)를 0.2 내지 1.0㎛로 도포층을 형성할 수 있다.
상기 도포층 형성 단계는 스퍼터링 또는 음극아크 방전을 이용한 물리기상증착법(PVD)에 의해 형성할 수 있다.
상기 두께가 0.2㎛ 미만으로 형성되는 경우에는 코팅층의 접합이 양호하게 달성되지 못하고 두께가 0.1㎛ 이상인 경우에는 별다른 특성을 나타내지 않아 두께가 0.2 내지 1.0㎛로 형성된다.
이와 같은 도포층은 황동 또는 청동으로 이루어진 제1 내지 제8 펀치(210, 311, 312, 313, 410, 510, 520, 610)의 기계적 특성을 향상시키는 동시에 내식성을 개선한다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 상부다이(1) 및 하부다이(2) 사이에 위치한 금속 플레이트(10)에 기준이 되는 구멍을 제작하는 피어싱과 일정 부분을 잘라내는 노칭을 수행하는 1차 커팅가공부(100);상기 하부다이(2)에 설치된 제1 펀치(210)가 상기 상부다이(1)에 설치된 역방향 드로잉다이(220)을 향해 상승하여 상기 제1 펀치(210) 및 역방향 드로잉다이(220) 사이에 위치한 상기 금속 플레이트(10)에 상부다이(1) 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부(11)를 형성하는 역방향 드로잉 가공부(200);상기 상부다이(1)에서 상기 역방향 드로잉다이(220)의 위치 다음에 위치한 제2 펀치(311)가 상기 역방향 반구형 성형부(11)를 가압하면서 상기 하부다이(2)에서 상기 제1 펀치(210)의 위치 다음에 위치한 제1 정방향 드로잉다이(321)를 향해 하강하여 상기 하부다이(2) 방향으로 볼록한 정방향 반구형 성형부(12)를 형성하는 정방향 드로잉 가공부(300);가공된 정방향 반구형 성형부(12)에 구멍을 형성하는 피어싱 가공부(400);상기 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21)의 형성을 위한 치수로 가공해가는 리스트라이크 가공부(500);구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21) 형상으로 가공해가는 탭너트 형상 가공부(600);상기 탭너트 형상 가공부(600)를 통해 형성된 탭너트(21)에 탭을 내는 태핑 가공부(700);상기 탭너트(21)의 주변을 커팅하여 탭너트 플레이트(10)를 완성하는 2차 커팅가공부(800)를 포함하는 것을 특징으로 하는,태핑 플레이트 제조장치.
- 제1항에 있어서,상기 제2 펀치(311) 및 제1 정방향 드로잉다이(321)는 상기 제1 펀치(210) 및 역방향 드로잉다이(220)보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는,태핑 플레이트 제조장치.
- 제1항에 있어서,상기 리스트라이크 가공부(500)는 상기 제2 펀치(311)보다 직경이 작아지도록 직경이 점차 순차적으로 감소하는 제6 펀치(510) 및 제7 펀치(520)와, 상기 정방향 드로잉다이(320)보다 직경이 작아지도록 직경이 점차 순차적으로 감소하고 상기 제6 펀치(510) 및 제7 펀치(520)에 대응하는 제1 리스트라이크 다이(530) 및 제2 리스트라이크 다이(540)를 포함하는 것을 특징으로 하는,태핑 플레이트 제조장치.
- 제3항에 있어서,상기 탭너트 형상 가공부(600)는 상기 제7 펀치(520) 이후에 상기 제7 펀치(520)보다 직경이 작은 제8 펀치(610)와, 상기 제2 리스트라이크 다이(540) 이후에 상기 제2 리스트라이크 다이(540)보다 직경이 작고 상기 제8 펀치(610)에 대응하는 탭너트 형상 가공다이(640)를 포함하는 것을 특징으로 하는,태핑 플레이트 제조장치.
- 상부다이(1) 및 하부다이(2) 사이에 위치한 금속 플레이트(10)에 홈과 구멍을 내는 1차 커팅가공단계(S110);상기 하부다이(2)에 설치된 제1 펀치(210)가 상기 상부다이(1)에 설치된 역방향 드로잉다이(220)을 향해 상승하여 상기 제1 펀치(210) 및 역방향 드로잉다이(220) 사이에 위치한 상기 금속 플레이트(10)에 상부다이(1) 방향으로 볼록한 역방향 반구형 성형부(11)를 형성하는 역방향 드로잉 가공단계(S120);상기 상부다이(1)에서 상기 역방향 드로잉다이(220)의 위치 다음에 위치한 제2 펀치(311)가 상기 역방향 반구형 성형부(11)를 가압하면서 상기 하부다이(2)에서 상기 제1 펀치(210)의 위치 다음에 위치한 제1 정방향 드로잉다이(321)를 향해 하강하여 상기 하부다이(2) 방향으로 볼록한 정방향 반구형 성형부(12)를 형성하는 정방향 드로잉 가공단계(S130);가공된 정방향 반구형 성형부(12)에 구멍을 형성하는 피어싱 가공단계(S140);상기 구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21)의 형성을 위한 정확한 치수로 가공해가는 리스트라이크 가공단계(S150);구멍이 형성된 정방향 반구형 성형부(12)를 최종 탭너트(21) 형상으로 가공해가는 탭너트 형상 가공단계(S160);상기 탭너트 형상 가공단계(S160)를 통해 형성된 탭너트(21)에 탭을 내는 태핑 가공단계(S170);상기 탭너트(21)의 주변을 커팅하여 탭너트 플레이트(10)를 완성하는 2차 커팅가공단계(S180)를 포함하는 것을 특징으로 하는,태핑 플레이트 제조방법.
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