KR0135659B1 - 냉간 단조를 이용한 이중원통형 풀리의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 에어컨용 클러치와 같은 제품에 사용되는 이중원통형 풀리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이 내부에 있는 피가공물을 펀치(Punch)에 의 해 가압하여 소성 변형시킴에 따라 내측링(Ring)과 외측링부위의 길이를 동일하게 성형할 수 있는 이중원통형 풀리의 제조방법과 이에 적합한 제조장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따라 금형 결합체의 다이 내에 설치된 카운터 펀치 위에 원소재를 올려 놓고 펀치를 하강시킴에 의해 원소재가 소성변형을 일으키면서 다이와 카운터 펀치 사이의 공간으로 유동하여 내, 외측링부가 형성되고 상기 다이에 형성된 단턱부에 의해 연장턱부가 형성됨과 동시에 외측링부로 흐르는 금속의 유동이 제어되어 내, 외측링부가 같은 길이로 성형되게 하는 이중원통형 풀리의 제조방법이 제공되고; 원소재가 올려지는 다이(11)와, 상기 다이 내에 설치되어 풀리의 내, 외측링부의 성형공간이 되는 내측공간(13a)과 외측공간(13b)을 형성하는 카운터 펀치(12)와, 원소재가 소성변형이 일어나도록 가압하여 주는 펀치(14)와, 상기 다이에 형성되어 원소재의 성형시 외측으로 흐르는 금속의 흐름속도를 감소시켜 주고 풀리에 연장턱부가 형성되게 하여주는 단턱(11a)을 구비하여서 된 냉간 단조를 이용한 이중형원통형 풀리의 제조장치가 제공된다.

Description

냉간 단조를 이용한 이중원통형 풀리의 제조방법 및 장치

제1도는 구멍이 없는 이중원통형 풀리의 평면도와 종단면도

제2도는 구멍이 있는 이중원통형 풀리의 평면도와 종단면도

제3도는 구멍이 없는 이중원통형 풀리의 원소재 단면도

제4도는 구멍이 있는 이중원통형 풀리의 원소재 단면도

제5도는 본 발명 장치를 나타내는 금형 결합체의 단면도

제6도는 본 발명 장치를 나타내는 제5도 금형결합체의 일부 확대단면도로서,

a도는 성현전의 상태도

b도는 성형 완료된 상태도

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:풀리 2:원판부

3:내측링부 4:외측링부

5:연장턱부 11:다이

11a:단턱 12:카운터펀치

13a:내측 공간 13b:외측 공간

14:펀치

본 발명은 자동차 에어컨용 클러치와 같은 제품에 사용되는 이중원통형 풀리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이 내부에 있는 피가공물을 펀치(Punch)에 의 해 가압하여 소성 변형시킴에 따라 내측링(Ring)과 외측링부위의 경도를 일정하게 하고 길이를 동일하게 성형할 수 있는 이중원통형 풀리의 제조방법과 이에 적합한 제조장치에 관한 것이다.

제1도와 제2도와 도시한 바와 같이 이중원통형 풀리(1)는 원판부(2)와 내측링부(3) 및 외측링부(4)로 구성되며, 에어컨용 클러치의 풀리와 같은 특수한 용도의 제품은 내측링부와 외측링부의 길이가 동일하여야만 한다.

또한 이중원통형 풀리의 원판부(2) 중심에는 제2도와 같이 소정 크기의 구멍(6)이 형성될 수도 있다.

상기한 이중원통형 풀리(1)의 금속재질은 일반적으로 기계구조용 탄소강(AISI 1008, AISI 1010, AISI 1015, AISI 1020 또는 SM08C, SM15C, SM20C등) 등의 재질이 사용된다.

종래에는 상기와 같은 이중원통형 풀리를 성형하기 위해 소정의 두께를 가진 원판을 1차적으로 열간 또는 냉간 단조하여 예비 성형체를 만든 후 예비 성형체를 다시 2차적으로 냉간 단조하여 완성품을 얻었다.

그러나 상기와 같이 예비 성형체를 만들어 냉간 단조하는 경우 풀리의 경도가 불균일해진다.

즉, 열간 단조 방법이나 냉간 단조방법이나 예비 성형체를 만드는 경우 풀리의 내측링 부위를 약 10-20㎜의 길이로 미리 성형을 시키게 되며, 이렇게 성형된 예비 성형체(원 소재와 거의 동일한 경도를 가짐)를 냉간 단조 공법으로 성형하기 위해서는 소둔처리를 하거나 열간단조된 상태(경도가 낮은 상태) 그대로 냉간 단조를 하게되는데, 냉간 단조 공법으로 성형을 하게되면 예비 성형체의 변형량, 즉 스트레인(Strain)에 따라 변형을 많이 받는 부위는 경도가 높고 반대로 변형량이 적은 부위는 경도가 낮게 된다. 다시 말하여 예비 성형시 미리 성형된 부분은 변형을 받지 않기 때문에 경도가 낮고 미리 성형이 안된 부분(2차 성형부분)은 경도가 높은 현상이 발생하게 되므로 풀리의 경도가 불균일해진다.

또한 소둔처리를 함에 따라 제조 공정이 증가하여 원가 상승의 요인이 된다.

본 발명의 목적은 예비 성형체를 만들지 않고 원소재를 절단한 후 직접 냉간 단조 전방압출 공법으로 내측링부와 외측링부의 길이가 동일한 형상의 풀리를 성형하는 방법과 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 프레스 금형의 다이 내에 설치된 카운터 펀치 위에 원소재를 올려놓고 펀치를 하강시킴에 의해 원소재가 소성변형을 일으키면서 다이와 카운터 펀치 사이의 공간으로 유동하여 내, 외측링부가 형성되고 상기 다이에 형성된 단턱부에 의해 외측링부로 흐르는 금속의 유동이 제어되어 내, 외측링부가 같은 길이로 성형됨과 동시에 연장턱부가 형성됨되게 한 이중원통형 풀리의 제조방법이 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라 원소재가 올려지는 다이와, 상기 다이 내에 설치되어 풀리의 내, 외측링부의 성형공간이 되는 내측공간과 외측공간을 형성하는 카운터 펀치와, 원소재가 소성변형이 일어나도록 가압하여 주는 펀치와, 상기 다이에 형성되어 원소재의 성형시 외측으로 흐르는 금속의 흐름속도를 감소시켜 주는 단턱을 구비한 냉간 단조를 이용한 이중원통형 풀리의 제조장치가 제공된다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 관련하여 상세하게 설명한다.

제3도와 제4도는 구멍이 없는 이중원통형 풀리와 구멍이 있는 이중원통형 풀리의 원소재 단면도로서, 원소재(7)는 소정의 두께를 가진 원판형으로 형성되어 있고 제4도에서는 중심부에 구멍(6)이 있다.

원소재의 구멍 유무에 따른 차이는 냉간 단조 공법으로 성형시 구멍이 없는 원소재가 구멍이 있는 원소재에 비해 성형하중이 약 20%정도 감소되고 금형이 받는 응력(Stress)면에서 구멍이 없는 원소재가 구멍이 있는 원소재에 비해 약 30%정도 감소되며, 구멍의 유무에 따른 냉간 단조 공법의 차이는 없다.

제5도와 제6도는 본 발명에 적용되는 금형 결합체의 단면도로서, 금형 결합체는 원소재(7)가 올려지는 다이(11)와, 상기 다이 내에 설치되어 풀리의 내, 외측링부의 성형공간이 되는 내측공간(13a)와 외측공간(13b)을 형성하는 카운터 펀치(12)와, 원소재를 가압하는 펀치(14)로 구성되어 있다.

다이(11)는 원소재의 성형시 성형력에 의한 외부로의 팽창응력과 이로 인한 파괴를 방지하기 위해 외부에 설치한 구조용 합금강 재질의 다이링과 성형력을 견딜 수 있는 공구강 재질의 다이 인서트로 이루어지며, 다이 인서트와 다이링을 열박음 처리하여 강도를 보강하였다.

상기 다이의 역할은 원소재의 성형시 풀리(1)의 외측링부(4)가 성형될 수 있도록 랜드부와 릴리이프 각도를 두어 제품의 원활한 성형을 도와주고 원소재가 성형될 때 금속의 흐름(금속의 유동)을 제어하여 내측링부(3)와 외측링부(4)가 같은 길이로 성형되게 하여준다.

즉, 원소재가 성형될 때 금속의 흐름이 내측보다 외측이 빠르고 크기 때문에 내측링부에 비해 외측링부가 길게 성형되는데, 본 발명에서는 다이(11)에 단턱(11a)을 형성하여 원소재가 다이부에서 외측으로 흐르는 속도를 감소시킴으로서 내, 외측링부의 길이가 동일해 지도록 하였다.

상기 펀치(14)는 기계적 또는 유압적 구조를 가진 장치에 의해 하강하면서 원 소재에 소성변형이 일어날 수 있도록 성형력을 전달해 주는 역할을 한다.

따라서 내부에 구멍이 있거나 또는 구멍이 없는 원소재를 다이(11)내부로 넣어 카운터 펀치(12)에 올려 놓은 후 기계적 또는 유압적 구조를 가진 장치의 상부 램(Ram)을 하강시키면 펀치(14)가 하강하여 원소재를 가압하게 되고 펀치의 가압에 의해 원소재가 탄성영역을 벗어나 소성영역에 접어들게 되면 원소재의 소성변형이 시작되면서 금속의 유동이 일어나게 된다.

이때 금속의 유동은 내측링부(3)에서 늦고 외측링부(4)에서 빠르게 되는 현상이 나타나게 되는데, 본 발명에서는 다이(11)에 단턱(11a)을 형성되어 있기 때문에 외부쪽으로 흐르는 금속의 유동이 단턱부분에서 부딪쳐 유동속도가 감소하게 되고 이에 따라 내측링부와 외측링부의 길이가 동일하게 성형되는 것이다.

즉, 다이(11)에 단턱(11a)이 형성됨에 따라 제1도 및 제2도와 같이 외측링부(4)의 바깥측에 연장턱부(5)가 형성되고 상기 연장턱부(5)에 의해 외측링부로 흐르는 금속의 유동속도가 감소하여 내, 외측링부(3)(4)가 같은 길이로 성형되는 것이다.

상기 단턱의 크기는 풀리의 규격 또는 기계구조용 탄소강과 같은 금속의 재질에 따라 적절한 길이로 설정된다.

Claims (2)

1. 금형 결합체의 다이(11) 내에 설치된 카운터 펀치(12) 위에 원소재(7)를 올려놓고 펀치(14)를 하강시킴에 의해 원소재(7)가 소성변형을 일으키면서 다이(11)와 카운터 펀치(12) 사이의 공간으로 유동하여 내, 외측링부(3,4)가 형성되고 상기 다이에 형성된 단턱부(11a)에 의해 연장턱부가 형성됨과 동시에 외측링부(4)로 흐르는 금속의 유동이 제어되어 내, 외측링부의 경도가 일정하면서 같은 길이로 성형되게 함을 특징으로 하는 냉간 단조를 이용한 이중원통형 풀리의 제조방법.
2. 원소재가 올려지는 다이(11)와, 상기 다이 내에 설치되어 풀리의 내, 외측링부의 성형공간이 되는 내측공간(13a)과 외측공간(13b)을 형성하는 카운터 펀치(12)와, 원소재가 소성변형이 일어나도록 가압하여 주는 펀치(14)와, 상기 다이에 형성되어 원소재의 성형시 외측으로 흐르는 금속의 흐름속도를 감소시켜 주고 풀리에 연장턱부가 형성되게 하여주는 단턱(11a)을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 냉간 단조를 이용한 이중원통형 풀리의 제조장치.