KR101084372B1 - 웰드너트 제조방법 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웰드너트 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 양측이 절단된 원형으로 형성된 플랜지부를 단조가공으로 형성함으로써, 스크랩에 의한 재료의 낭비를 방지할 수 있으며, 가공공정의 단계를 간소화시키는 웰드너트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 웰드너트는 자동차의 차체와 같은 비교적 얇은 두께의 금속판에 직접 볼트를 관통결합시키지 않고 금속판 자체의 외형은 그대로 유지한 채로 금속판의 일측(내측)에 다른 금속판이나 기타 부속품 등을 볼트고정시키기 위하여 사용되는 것인데, 이 용접 너트는 금속판에 용접시키기 위한 플랜지부와, 이 플랜지부의 대략 중앙부분에 수직으로 돌출형성된 단관 형태의 코어부로 이루어져 있으며, 이 코어부의 내측에는 볼트가 결합되기 위한 암나사부가 형성되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래기술에 의한 웰드너트 제조방법을 설명한다.
도 1은 종래기술에 의한 웰드너트 제조방법의 공정도이다.
시작단계(BLANK)에서 너트로 완성될 소재(70)가 준비되고, 제 1 단계에서 상기 소재(70)의 하부가 제 1 경사부(71)의 형상으로 가공되고, 제 2 단계에서 상기 제 1 경사부(71)는 제 1 라운딩(72) 되며, 제 3 단계에서는 소재(70)의 상부는 제 2 경사부(73)로 가공되고 하부는 경사진 후 길이가 늘어나고 제 2 라운딩(74) 처리된다. 그리고 제 4 단계에서 상기 소재(70)는 상부에 얕고 넓은 원판 형상으로 된 원판부(25)가 마련되고, 하부에 내측으로 원형홈(76)이 형성되도록 가공되며, 제 5 단계에서 소재(70)는 내측에 관통공(77)이 형성되도록 가공된다.
상기와 같이, 제 5 단계까지의 단조공정을 거친 후에 소재(70)는 프레스 공정 단계로 이동된다. 상기 프레스 공정 단계로 이동된 소재(70)는 제 6 단계에서 프레스 기계에 의하여 상기 원판부(75)의 소정부분이 절삭되고, 용접돌기가 형성되도록 압축된다.
그러나 상기와 같은 종래기술은 마지막 단계에서 원판부 양측을 절단하는 프레스가공을 수행함으로써 공정 속도가 느려지며, 플랜지부의 잘려나간 스크랩은 버려지게 되어 원가가 상승되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 프레스가공 없이 단조작업만으로 웰드너트를 제작할 수 있는 웰드너트 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
원통형상의 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 외주면 중 몸체(110)의 길이방향 일측단으로부터 상기 몸체(110)의 지름방향으로 방사형으로 연장되되 양측이 직선으로 절단된 플랜지부(120)로 구성되는 웰드너트를 단조가공으로 제조하는 방법에 있어서,
제1 펀치(310)로 타격하여 원통형 모재(10)의 하부 모서리에 경사면(11)을 형성하는 단계;
육각형성의 단면을 갖는 제2 펀치(320)로 타격하여 상기 모재(10)의 경사면(11)을 축방향으로 늘려 몸체(110)를 형성하고, 상기 모재(10)의 상부를 폭방향으로 늘려 육각형상의 단면을 갖는 예비플랜지부(12)를 형성하는 단계;
단부에 내측으로 경사진 경사면이 마련된 제3 펀치에 의해 상기 예비플랜지부의 상부 모서리에 사면이 형성되는 단계;
상기 예비플랜지부의 상부를 상기 플랜지부와 동일한 단면형상을 갖는 금형에서 가공하여 상기 플랜지부로 형성하고, 제4 펀치의 하단면과 금형 바닥면에 돌 출형성된 돌기에 의해 상기 플랜지부의 상부면과 상기 몸체의 하부면의 중앙에 원형홈을 형성하는 단계; 및
하단면 중앙에 돌출부가 형성된 제5 펀치로 타격하여 상기 한 쌍의 원형홈을 서로 연통시킴으로써 관통공을 형성하는 단계;
를 포함하며, 상기 모든 단계에 해당되는 금형 및 펀치가 각각 구비되어, 상기 금형 및 펀치에 의해 단조되는 웰드너트 제조방법
본 발명에 의한 웰드너트 제조방법을 이용하면, 단조공정만으로 웰드너트를 제조함으로써 프레스공정에 의해 플랜지부에서 잘려나가는 스크랩이 발생하지 않아 원가가 절감되며, 공정수가 축소됨으로써 작업속도가 상승되는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법에 의해 가공된 웰드너트의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법의 공정순서를 나타낸 평면도와 단면도이며, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법에서 사용되는 금형의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 의한 웰드너트 제조방법에 의해 가공된 웰드너트(100)는 플랜지 부(120)와 몸체(110)로 구성된다.
몸체(110)는 원통형상이며, 중앙에는 암나사부(111)가 형성되어 있다. 플랜지부(120)는 몸체(110)의 외주면 중 몸체(110)의 길이방향 일측단으로부터 몸체(110)의 지름방향으로 방사형으로 연장되되, 양측이 직선으로 절단되어 형성된다. 플랜지부(120)의 일면에는 복수개의 용접돌기(121)가 형성되어 차체나 패널등에 용접되도록 구성되며, 몸체(110)의 암나사부(111)는 수나사와 체결된다.
이러한 웰드너트는 본 발명의 웰드너트 제조방법에 의해 단조공정만으로 이루어지며, 도 2 내지 도 4를 참조하여 웰드너트의 제조공정을 살펴보자.
일단, 소정길이로 절단된 상태의 원통형 모재(10)가 준비된다. 모재(10)는 기존의 플랜지부(120)에서 양측에 직선으로 절단되어 버려지는 스크랩을 제외한 중량, 즉, 완제품과 동일한 중량으로 형성된다. 이렇게 완제품과 동일한 중량으로 모재를 구비함으로써 원가를 절감시킬 수 있다.
원통형 모재(10)는 바닥면 모서리에 경사면(211)이 형성된 제1 금형(210)에 삽입되며, 제1 금형(210)에 대응되는 제1 펀치(310)에 의해 모재가 타격됨으로써 모재(10)의 하부 모서리에 경사면(11)이 형성된다.
경사면(11)이 형성된 모재(10)는 제2 금형(220)으로 이동된다. 제2 금형(220)의 하부(221)는 원통형으로 형성되고, 상부(222)는 원통형의 지름보다 큰 지름의 갖는 원에 외접하는 육각형의 단면을 갖는 육각기둥 형상이다. 경사면(11)이 형성된 모재(10)는 제2 금형(220)에 삽입된 상태에서 제2 금형(220)의 상부형상과 동일한 형상인 육각기둥 형상의 제2 펀치(320)로 타격된다. 제2 금형(220)의 하 부(221)형상에 의해 경사면(11)이 늘어나면서 웰드너트의 몸체(110)가 형성되고, 육각기둥 형상의 상부(222)형상에 의해 플랜지부(120)가 될 예비플랜지부(12)가 형성된다.
여기서 플랜지부(120)는 서로 마주보는 한 쌍의 곡선부(R)와 상기 한쌍의 곡선부와 직각으로 배열되되 상호 마주보는 직선부(L)로 이루어지며, 한 쌍의 곡선부 사이의 거리인 지름(r)과 한 쌍의 직선부 사이의 거리인 절단된 너비(l)가 다르게 형성된다. 지름(r)과 너비(l)의 차이로 인해 단조작업시 상대적으로 짧은 직선부(L)가 먼저 형성됨으로써 직선부(L)에 버(burr)가 발생된다. 이에 따라 곡선부(R)와 직선부(L)의 형성이 거의 동일하게 이루어지도록 하여 버 발생을 최소화하기 위해 플랜지부(120)를 형성하기 전, 육각기둥 형상의 예비플랜지부(12)를 형성하는 것이다.
예비플랜지부(12)는 육각기둥 형상의 내접원(A)과 접촉되는 육각형의 변(a)중 서로 마주보는 한 쌍의 변(a)이 플랜지부(120)의 직선부(L)와 나란하도록 위치되고, 외접원(B)과 접촉되는 꼭지점(b)중 서로 마주보는 한 쌍의 꼭지점(b)이 곡선부(R)를 향하도록 위치된다.
이는 마주보는 꼭지점(b) 사이의 거리가 마주보는 변(a) 사이의 거리보다 멀기 때문에 예비플랜지부(12)의 중심을 기준으로 플랜지부(120) 곡선부(R) 쪽의 모재 양이 더 많이 분포되어 플랜지부(120)의 곡선부(R)로 더 길게 연장되어야 하는 모재 양을 보상할 수 있다. 이와 같이 예비플랜지부(12)에 의해 플랜지부(120)의 곡선부(R)와 직선부(L) 거의 동일하게 연장되어 직선부(L)에 발생할 수 있는 버를 최소화 할 수 있다.
몸체(110)와 예비플랜지부(12)가 형성된 모재(10)는 제3 금형(230)으로 이동된다. 제3 금형(230)에 삽입된 모재는 단부에 내측으로 경사진 경사면(331)이 형성된 제3 펀치(330)에 의해 타격된다. 제3 펀치(330)의 경사면(331)에 의해 예비플랜지부(12)의 상부 모서리에 사면(13)이 형성된다. 사면(13)에 의해 예비플랜지부(12)가 플랜지부(110)로의 변형이 용이하다.
또한, 제3 금형(230)은 제2 금형(220)과 동일한 형상으로 형성되되, 제3 금형(230)에서 단조된 모재의 예비플랜지부(120) 횡단면이 제2 금형(220)에서 단조된 예비플랜지부(120) 횡단면보다 넓은 면적을 갖도록 제3 금형(230)의 상부형상 횡단면이 제2 금형(220)의 상부형상 횡단면보다 넓게 형성된다.
이때, 본 실시예에서는 예비플랜지부(12)의 횡단면이 정육각형으로 형성되나, 육각형의 외접원에 접촉되는 꼭지점(b) 중 플랜지부(120)의 곡선부(R)를 향하는 마주보는 꼭지점(b) 사이의 길이만 더 길게 형성하여 버 발생을 더 줄일 수도 있다.
그리고 나서, 모재(10)는 제4 금형(240)으로 이동된다. 제4 금형(240)의 하부는 원통형이되 바닥면에 돌출된 돌기(241)가 마련되어 있고, 상부는 플랜지부(120)의 단면과 동일한 형상으로 형성된다. 제4 펀치(340)는 제4 금형(240)의 상부에 대응되는 형상으로 형성되되, 중심에 돌출된 돌기(341)와 돌기(341) 주변에 복수의 요홈(342)이 형성되어 있다. 제4 금형의 상부는
제4 금형(240)에 삽입된 모재의 예비플랜지부는 제4 펀치(340)에 의해 타격 되어 양측이 직선으로 절단된 원판형의 플랜지부(120)가 형성된다. 이와 동시에 제4 금형(240)에 형성된 돌기(241)와 제4 펀치(340)에 형성된 돌기(341)에 의해 플랜지부(120)의 상단면과 몸체(110)의 하단면에는 내측을 향해 움푹파인 원형홈(14)이 형성된다.
원형홈(14)은 암나사부(111)를 형성하기 위한 관통공(15)의 예비형상이다. 또한, 플랜지부(120)의 상단면에는 제4 펀치(340)에 형성된 요홈(342)에 의해 복수의 용접돌기(121)가 형성되며, 용접돌기(121)를 전기저항으로 용착시켜 웰드너트(100)를 패널에 용접할 수 있다. 여기서 용접돌기(121)는 제4 펀치(340)에 의해 형성되었으나, 제5 펀치(350)에 의해 형성될 수도 있다.
마지막으로 모재는 제5 금형(250)으로 이동된다. 제5 금형(250)은 완성된 웰드너트와 대응되는 형상으로 형성된다. 제5 금형(250)에 삽입된 모재(10)는 제5 펀치(350)에 의해 타격되며, 제5 펀치(350)는 제5 금형(250)의 상부(251)에 대응되는 형상으로 형성되되, 중심에 관통공(15)의 지름과 동일한 원통형으로 돌출형성된 돌출부(351)와, 돌출부(351) 주위로 용접돌기에 대응되는 요홈(352)이 형성되어 있다.
제5 펀치의 돌출부(351)에 의해 모재(10)의 상하부에 형성된 원형홈(14)이 관통되고, 이에 따라, 모재에 관통공(15)이 형성된다. 또한, 제4 금형(240)의 단조공정에 의해 플랜지부(120)의 너비(L)방향에 버가 발생될 수 있는데, 이는 제5 금형(250)에서 제5 펀치(350)에 의해 다져짐으로써 제거할 수 있다.
한편, 관통공(15)을 형성시킨 후, 탭과 같은 암나사를 형성할 수 있는 기구 를 사용하여 관통공(15) 내주면에 나사산을 형성시킴으로써, 몸체(110)에 암나사부(111)가 형성된다.
이와 같이, 웰드너트를 단조작업만으로 제조함으로써 모재에서 버려지는 스크랩이 없어 원가가 절감되며, 치수정밀도가 향상되고 제조공정 수가 감소되어 생산성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 플랜지부를 형성하기 전 중간단계에서 육각형상의 단면을 갖는 예비플랜지부를 형성함으로써 단조작업으로 인해 발생될 수 있는 플랜지부의 버의 발생을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 웰드너트 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법에 의해 가공된 웰드너트의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법의 공정순서를 나타낸 평면도와 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 의한 웰드너트 제조방법에서 사용되는 금형의 개략적인 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 모재 12: 예비플랜지부
100: 웰드너트 110: 몸체
111: 암나사부 120: 플랜지부
121: 용접돌기 R: 곡선부
L: 직선부
Claims (4)
- 원통형상의 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 외주면 중 몸체(110)의 길이방향 일측단으로부터 상기 몸체(110)의 지름방향으로 방사형으로 연장되되 양측이 직선으로 절단된 플랜지부(120)로 구성되는 웰드너트를 단조가공으로 제조하는 방법에 있어서,제1 펀치(310)로 타격하여 원통형 모재(10)의 하부 모서리에 경사면(11)을 형성하는 단계;육각형성의 단면을 갖는 제2 펀치(320)로 타격하여 상기 모재(10)의 경사면(11)을 축방향으로 늘려 몸체(110)를 형성하고, 상기 모재(10)의 상부를 폭방향으로 늘려 육각형상의 단면을 갖는 예비플랜지부(12)를 형성하는 단계;단부에 내측으로 경사진 경사면(331)이 마련된 제3 펀치(330)에 의해 상기 예비플랜지부(12)의 상부 모서리에 사면(13)이 형성되는 단계;상기 예비플랜지부(12)의 상부를 상기 플랜지부(120)와 동일한 단면형상을 갖는 금형(240)에서 가공하여 상기 플랜지부(120)로 형성하고, 제4 펀치(340)의 하단면과 금형(240) 바닥면에 돌출형성된 돌기(341, 241)에 의해 상기 플랜지부(120)의 상부면과 상기 몸체(110)의 하부면의 중앙에 원형홈(14)을 형성하는 단계; 및하단면 중앙에 돌출부가 형성된 제5 펀치(350)로 타격하여 상기 한 쌍의 원형홈(14)을 서로 연통시킴으로써 관통공(15)을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 모든 단계에 해당되는 금형 및 펀치가 각각 구비되어, 상기 금형 및 펀치에 의해 단조되며,상기 플랜지부(120)는 서로 마주보는 한 쌍의 곡선부(R)와 상기 한 쌍의 곡선부(R)와 직각으로 배열되되 상호 마주보는 직선부(L)로 이루어지며,상기 예비플랜지부(12)는 육각형상의 변 중 서로 마주보는 한 쌍의 변(a)이 상기 플랜지부(120)의 직선부(L)와 나란하도록 위치되고, 상기 육각형상의 꼭지점 중 마주보는 한 쌍의 꼭지점(b)이 상기 플랜지부(120)의 곡선부(R)를 향하도록 위치되는 웰드너트 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 플랜지부(120)가 형성되는 단계 또는 상기 관통공(15)이 형성되는 단계에서 단부에 복수의 요홈(342, 352)이 형성된 펀치(340, 350)에 의해 상기 플랜지부(120) 상부면에 복수의 돌출된 용접돌기(121)가 형성되는 웰드너트 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 모재(10)에 상기 관통공(15)이 형성된 후, 상기 관통공(15) 내주면에 나사산이 형성되는 단계를 더 포함하는 웰드너트 제조방법.
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