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KR20030078478A - 타이로드 엔드 냉간 가공방법 - Google Patents

타이로드 엔드 냉간 가공방법 Download PDF

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KR20030078478A KR1020020017537A KR20020017537A KR20030078478A KR 20030078478 A KR20030078478 A KR 20030078478A KR 1020020017537 A KR1020020017537 A KR 1020020017537A KR 20020017537 A KR20020017537 A KR 20020017537A KR 20030078478 A KR20030078478 A KR 20030078478A
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Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치 등에 사용되는 타이로드엔드를 냉간에서 가공하는 방법에 관한 것으로서, 그 목적은 단 1회의 프레스 작업으로 타이로드 엔드의 헤드부 성형을 완료함으로써 생산성을 높이고 생산단가를 낮출 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 제품의 소요 질량에 맞도록 절단된 소재를 포밍공정에 의하여 유선형 헤드부(31)를 갖는 반제품 상태로 가공하는 단계; 상기 반제품을 하형핀(18)과 지지체(19) 그리고 하형돌기(21)가 구비된 하형다이(17)에 위치시키는 단계; 프레스의 램과 결합되는 스페이스(13)가 하방으로 이동되면, 상형핀(11)을 구비한 상형다이(10)도 하방으로 이동하여, 가압스프링(15)에 의하여 상형다이(10)가 소재를 가압하는 프레스 작업 1단계; 스페이스(13)가 상형다이(10)와 밀착될 때까지 하방으로 이동되고, 상형핀(11)도 하방으로 이동하여 소재에 상부 요홈부(33a)를 형성하는 프레스 작업 2단계; 스페이스(13)가 하방으로 더 이동하여 상형다이(10)와 하형다이(17)가 밀착될 때까지 소재를 성형하는 프레스 작업 3단계; 상기와 같이 성형된 소재의 덧살(36)을 제거하고 상·하부 요홈부(33a)(33b)를 관통하는 통공(37)을 형성하는 단계로 이루어지는 타이로드 엔드 냉간 가공방법을 특징으로 한다.

Description

타이로드 엔드 냉간 가공방법{Method of cold working for tie rod end}
본 발명은, 타이로드 엔드를 1회의 프레스 작업으로 냉간에서 가공하는 방법에 관한 기술이며, 구체적으로는 육각머리의 반대쪽에 형성된 헤드부를 갖는 반제품 소재를 마련한 후 이를 상·하형다이에 안치시켜 단 1회의 연속적이고 일괄적인 공정에 의해 성형을 완료할 수 있는 타이로드 엔드 냉간 가공방법에 관한 것이다.
종래에는 타이로드 엔드의 헤드부를 원하는 형상으로 성형하기 위하여 열간에서 가공하는 방법이 주로 채택되어 왔으나, 이는 열간가공에 앞서 소재를 가열하는비용이 소요됨은 물론, 프레스 작업 이후 치수의 부정확을 보상하기 위한 후 가공과, 적당한 강도와 인성을 갖도록 하기 위한 조질처리가 수반되어야 하므로 생산비용이 높아지는 문제점이 있었다.
냉간가공 방법으로는 본 발명의 발명자가 발명한 대한민국 등록특허공보 등록번호 제120836호가 있으나, 이는 프레스 작업을 수행하는 구체적인 기술내용이 충분히 개시되어 있지 아니하며, 또한 1980. 10. 30. 공개된 일본 공개특허공보에도 타이로드 엔드를 냉간 가공하는 기술이 개시되어 있기는 하나, 이는 헤드부에 형성되는 오목부를 2회에 걸쳐 프레스 가공하고, 또 머리부분을 굽히는 프레스 작업을 재차 시행하는 방법이다.
이외에도 냉간에서 타이로드 엔드를 가공하는 방법이 알려져 있으나, 이는 모두 2회 이상의 프레스 작업을 하여야 하는 기술인 점에서 본 발명과 기본적인 차이가 있다.
이와 같이 2회 이상의 프레스 작업을 하는 종래기술의 경우, 1차 프레스 작업 후에는 소재는 가공 경화되고 변형이 많이 된 부분에는 응력이 집중될 뿐만 아니라, 소재 표면의 피막이 얇아지게 되므로, 이 상태에서 2차 프레스 작업을 할 경우 금형이 파손되거나 소재에 크랙이 발생하기 쉬워 2차 프레스 작업에 앞서 풀림처리를 하는 것이 필수적이고, 또 풀림처리 후에는 표면의 녹 제거와 피막 형성작업이 수반되어야 하므로 생산성이 저하되고 생산단가가 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 단 1회의 프레스 작업으로 타이로드 엔드의 헤드부 성형을 완료함으로써 생산성을 높이고 생산단가를 낮출 수 있도록 한 타이로드 엔드 냉간 가공방법을 제공하는데 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 반제품 상태의 소재형상을 나타낸 타이로드 엔드의 도면.
도 1b는 본 발명의 방법에 의해 상·하부 단차부와 상·하부 요홈부를 형성한 상태의 타이로드 엔드를 나타낸 도면.
도 1c는 본 발명의 방법에 의해 성형되고 가공된 완제품의 타이로드 엔드를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 적용을 위한 하형다이에 반제품 소재인 타이로드 엔드를 위치시킨 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 반제품 소재의 소성변형을 개시하는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 방법에 따라 반제품 소재의 헤드부에 상부 요홈부를 형성하는 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 방법에 의해 프레스 작업의 종료상태를 나타낸 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 상형다이 11 : 상형핀
12 : 스톱퍼 13 : 스페이서
14 : 홀더 15 : 가압 스프링
16 : 핀지지 스프링 17 : 하형다이
18 : 하형핀 19 : 지지체
20 : 지지체 스프링 21 : 하형 돌기
30 : 몸체부 31 : 헤드부
32 : 육각머리 33a : 상부 요홈부
33b : 하부 요홈부 34a : 상부 단차부
34b : 하부 단차부 35 : 절곡부
36 : 덧살 37 : 통공
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타이로드 엔드 냉간 가공방법은, 포밍공정에서 예비 성형되고 풀림처리 및 표면처리 된 반제품 상태의 소재를, 하형다이 위에 지지체를 통하여 수평상태가 유지되도록 위치시키고, 상형다이와 상형핀 그리고 하형다이와 하형핀에 의하여 다음에 후술할 3단계의 프레스 작업 공정을 통하여 소재를 가압 및 소성변형시키며, 이때 하형다이와 상형다이의 소재와 접하는 금형부분은 소재의 헤드부 표면을 감싸는 형상으로 구성함으로써 소재의 중심이 이동되지 않아 단단히 고정되고, 이어서 계속되는 프레스 작업에 의하여 소성 변형되는 소재는 상·하형다이의 금형 내부에 고루 채워지므로, 냉간에서 단1회의 프레스 가공으로 타이로드 엔드의 성형을 완료하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 타이로드 엔드 냉간 가공방법을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1a는 포밍공정을 통하여 헤드부(31)는 유선형으로 성형되고, 헤드부의 반대쪽에는 육각머리(32)가 성형된 반제품 상태의 소재형상을 나타내는 도면이며, 도 1b는 프레스 작업을 행하여 도 1a에 도시된 반제품 상태의 소재에 상·하부 단차부(34a)(34b)와 상·하부 요홈부(33a)(33b)를 형성하고, 헤드부와몸체부(30)의 연결부분인 목 부분에는 절곡부(35)를 형성한 상태를 나타내는 도면이고, 도 1c는 도 1b에 도시된 소재를 트리밍공정과 피어싱공정을 통하여 덧살(36)을 제거하고 통공(37)을 형성한 완제품 상태를 나타내는 도면이다.
상기 포밍공정과 트리밍공정 그리고 피어싱공정은 단조작업에서 통상적으로 행하여지는 공정이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하며, 이하에서는 본 발명의 주된 기술 사상인 냉간에서 행하여지는 프레스 작업에 대하여 설명한다.
도 2는 하형다이(17)에, 도 1a에 도시된 포밍공정 및 풀림처리를 끝낸 반제품의 소재를 위치시킨 상태를 나타내는 도면이며, 포밍공정을 통하여 헤드부(31)를 유선형으로 성형하고 몸체부(30)의 끝단에는 육각머리(32)를 성형한 다음 이를 풀림 처리하고 표면의 녹제거와 피막형성을 한 소재를, 하형다이(17)에 위치시킨다. 이때, 유선형 헤드부는 하형다이(17)의 소재와 접하는 금형부분에 감싸안기는 형태로 지지되고, 소재의 몸체부(30)는 지지체(19)에 의하여 지면과 수평을 유지되도록 지지됨으로써, 후술할 상형다이(10) 및 상형핀(11)에 의한 가압성형 시에도 소재는 중심이 이동되지 않아 고정상태가 견고히 유지된다.
도 3은 도 2에서와 같이 하형다이(17)에 위치한 소재를, 프레스의 램과 직접 결합되는 스페이서(13)와 상기 스페이스와 일체로 운동하는 홀더(14)가 하강하여, 상형다이(10)가 소재의 헤드부(31)와 몸체부(30)에 밀착된 상태를 나타내는 프레스 작업 제1단계를 도시한 도면이다.
이때, 가압 스프링(15)은 그 탄발력으로 소재를 가압하고, 상형다이(10)의 소재와 접하는 금형부분은 하형다이(17)와 마찬가지로 소재의 유선형 헤드부(31)를감싸안도록 지지한다. 따라서, 소재는 추후 계속될 작업공정인 상·하형다이 (10)(17)와 상·하형핀(11)(18)에 의한 프레스 작업에 의하여도 전혀 움직이지 않도록 단단히 고정됨은 물론, 프레스 작업에 의하여 소성변형된 소재는 상·하형다이(10)(17)의 금형 내부에 채워지게 진다.
도 4는 도 3에 도시된 바와 같이 소재가 상·하형다이(10)(17) 사이에 단단히 고정된 상태에서 스페이서(13)가 좀더 하강하여 소재에 소성변형을 발생시키는 프레스 작업 제2단계를 도시한 도면이다.
이때, 상형핀(11)은 스페이서의 하방으로 작용하는 가압력에 의하여 스톱퍼(12)를 매개로 하여 아래로 이동되어 소재의 헤드부에 상부 요홈부(33a)를 형성하게 되고, 이에 따라 소재 헤드부의 나머지 부분에서도 일부 소성변형이 일어나게 된다. 상기와 같은 작업은 스페이스(13)의 하부면이 상형다이(10)의 상부면에 맞닿을 때까지 계속된다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같이 스페이스(13)의 하부면과 상형다이(10)의 상부면이 맞닿은 후, 프레스의 램과 결합되는 스페이서(13)가 계속 하강하여 소재를 소성 변형시키는 프레스 작업 제3단계를 도시한 도면이다.
이 단계를 통하여 소재는 프레스 작업에 의한 소성변형을 완료하게되고, 이때 소재의 헤드부(31)는 그 표면이 상·하형다이(10)(17)의 금형부분에 감싸 안긴 상태에서 압축력을 받아 소성변형하게 되므로, 견고히 고정되는 상태를 유지하면서도 상·하형다이의 금형 내부로 고루 채워질 수 있다.
또 도 4에 도시한 그 이전 작업단계에서 이미 상형핀(11)이 상부 요홈부를일부 형성한 상태이므로 소재의 움직임은 전혀 일어나지 않는다.
이때, 하형다이(17)에 형성된 하형돌기(21)에 의하여 소재의 목 부분에는 절곡부(35)가 성형되며, 프레스 작업 도중 지지체 스프링(20)에 의하여 지지되는 지지체(19)는 상형다이의 하강에 의하여 소재의 몸체부(30)를 지면과 평행이 되도록 지지하는 상태를 유지하면서 점차 하방으로 후퇴하게 되고, 성형이 완료되면 상형다이(10)는 상부로 이동되는 한편, 하형핀(18)이 위로 돌출하여 소재를 하형다이(17)로부터 빼내게 된다.
상기와 같이 연속적으로 일어나는 3단계의 과정으로 이루어지는 프레스 작업에 의하여, 하형다이(17)의 금형부분과 상형다이(10)의 금형부분에 타이로드 엔드의 유선형 헤드부(31) 표면이 감싸 안기듯이 지지되고, 몸체부(30)는 지지체(19)에 의하여 지면과 수평을 유지하도록 지지되므로 연속적으로 행하여지는 프레스 작업에 의하여도 소재는 단단히 고정된 상태에서 가공되며, 소재의 상·하부 요홈부(33a)(33b)는 각각 상형핀(11)과 하형핀(18)에 의하여 성형되고, 소재의 상·하부 단차부(34a)(34b) 및 헤드부의 외부 형상은 상·하형다이(10)(17)의 금형부분의 형상으로 성형됨으로써 1회의 프레스 작업만으로 헤드부의 성형이 완료될 수 있다.
상기와 같은 프레스 작업이 종료된 후, 소재의 덧살(36)을 제거하는 트리밍공정과, 상부 요홈부(33a)와 하부 요홈부(33b)를 관통시키는 피어싱공정에 의하여 제품의 가공이 완료되나, 상기 트리밍공정과 피어싱공정은 단조 및 기계가공분야에서 통상적으로 행하여지는 공정이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 타이로드 엔드의 냉간 가공방법은, 기존의 열간에서 프레스 작업을 하거나, 냉간에서 2회 이상의 프레스 작업을 하는 기술에 비하여, 소재를 가열하거나 풀림처리를 위한 열처리 공정이 줄어들고, 프레스 작업 완료 후 치수 보정을 위한 후 가공이 생략될 수 있어서, 생산성 향상과 생산비용 절감의 작용효과를 가져올 수 있다.
이하, 본 발명이 보호받고자 하는 기술적 범위는 특허청구범위에서 특정될 것이지만, 본 발명의 상세한 설명에서 언급된 구성에서 단순히 설계를 변경한 구성은 본 발명의 기술적 범위에 속하게 된다.

Claims (1)

  1. 제품의 소요 질량에 맞도록 절단된 소재를 포밍공정에 의하여 유선형 헤드부(31)를 갖는 반제품 상태로 가공하는 단계; 상기 반제품을 하형핀(18)과 지지체(19) 그리고 하형돌기(21)가 구비된 하형다이(17)에 위치시키는 단계; 프레스의 램과 결합되는 스페이스(13)가 하방으로 이동되면, 상형핀(11)을 구비한 상형다이(10)도 하방으로 이동하여, 가압스프링(15)에 의하여 상형다이(10)가 소재를 가압하는 프레스 작업 1단계; 스페이스(13)가 상형다이(10)와 밀착될 때까지 하방으로 이동되고, 상형핀(11)도 하방으로 이동하여 소재에 상부 요홈부(33a)를 형성하는 프레스 작업 2단계; 스페이스(13)가 하방으로 더 이동하여 상형다이(10)와 하형다이(17)가 밀착될 때까지 소재를 성형하는 프레스 작업 3단계; 상기와 같이 성형된 소재의 덧살(36)을 제거하고 상·하부 요홈부(33a)(33b)를 관통하는 통공(37)을 형성하는 단계로 이루어지는 타이로드 엔드 냉간 가공방법.
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