KR19990049332A - Forging mold for crankshaft - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크랭크 샤프트를 제조하기 위한 단조금형에 관한 것으로서, 캐비티(10)의 웨이트 밸런스 형성부 인접 위치에 크랭크 샤프트의 축방향과 평행한 방향을 따라 금형 분할평면상으로 돌출 또는 함몰되어 상, 하형 금형에 상호 결합되도록 부분적으로 형성된 3개의 플래쉬 댐(21,22,23)과, 상기 3개의 플래쉬 댐(21,22,23)과 간섭하지 않고 상기 캐비티(10)에 인접하도록 선정되는 특정위치에 설치된 5개의 녹아웃 핀(31,32,33,34,35)을 포함하여 구성된 크랭크 샤프트용 단조금형을 제공하여, 웨이트 밸런스를 형성하기 위한 캐비티(10)의 인접부위에 균일한 간격을 두고 형성된 플래쉬 댐(21,22,23)에 의해 캐비티(10) 내부로 재료의 유입을 효과적으로 유도하여 제품의 결육을 방지함과 아울러, 캐비티(10)에 형성되는 제품의 취출을 위한 녹아웃핀(31,32,33,34,35)이 제품에 인접한 위치에서 전체적으로 고른 취출력을 제공할 수 있도록 함으로써, 제품의 품질을 향상시키고 생산성을 증대시킬 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a forging die for manufacturing a crankshaft, and protrudes or recesses in a mold division plane along a direction parallel to the axial direction of the crankshaft at a position adjacent to the weight balance forming portion of the cavity (10). Three flash dams 21, 22, 23 partially formed to be mutually coupled to the mold, and at a specific position selected to be adjacent to the cavity 10 without interfering with the three flash dams 21, 22, 23. A flash formed at a uniform interval in the vicinity of the cavity 10 for forming a weight balance by providing a forging mold for a crankshaft including five knockout pins 31, 32, 33, 34 and 35 installed. Knockout pins 31 and 32 for effectively inducing the inflow of materials into the cavity 10 by dams 21, 22 and 23 to prevent product coking, and to take out products formed in the cavity 10. , 33,34,35) By taking the output to provide a uniform whole in the positions adjacent to, it is possible to improve the quality of the products and obtain an effect that allows to increase productivity.
Description
본 발명은 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크랭크 샤프트를 제작하는 단조금형의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a mold, and more particularly to a structure of a forging die for producing a crankshaft.
일반적으로 엔진은 연소실에서 발생된 폭발력을 피스톤 및 커넥팅 로드를 통하여 크랭크 샤프트로 전달함으로써, 크랭크 샤프트를 통해 회전력을 얻어내도록 하는 장치이다.In general, the engine is a device for obtaining the rotational force through the crank shaft by transmitting the explosion force generated in the combustion chamber to the crank shaft through the piston and connecting rod.
상기한 바와 같은 크랭크 샤프트에는 다수의 피스톤이 각각의 커넥팅 로드를 통해 연결되어 서로 다른 시간에 동력을 제공하므로 휨과 비틀림 및 회전진동 등의 가혹한 부하가 계속적으로 제공된다.As described above, the crankshaft is provided with a plurality of pistons connected through respective connecting rods to provide power at different times, thereby providing continuous loads such as bending, torsion, and rotational vibration.
따라서, 크랭크 샤프트는 상기한 바와 같은 가혹한 부하조건을 감당할 수 있도록 충분한 기계적 강도와 내마멸성 및 탄성 등을 갖추어야 하며, 이와 같은 이유로 크랭크 샤프트는 일반적으로 강(steel)재료를 형타단조(型打鍛造)의 방법으로 제작되게 된다.Therefore, the crankshaft should have sufficient mechanical strength, abrasion resistance and elasticity to withstand the severe load conditions as described above. For this reason, the crankshaft is generally made of steel forging. It will be produced by the method.
상기 형타단조의 일반적인 공정을 살펴보면, 빌릿(billet)상태의 재료를 크랭크 샤프트의 각 소요부위별로 분배하는 재료분배공정과, 상기와 같이 분배된 재료에 압력을 가하여 최종형태에 가깝게 캐비티 내부로 재료를 충진시키는 재료충진공정과, 최종형상으로 마무리 성형하는 최종성형공정과, 상기 최종성형 후 상, 하금형의 사이에 발생된 플래쉬(flesh)를 제거하는 트리밍공정으로 이루어져 있다.Looking at the general process of the mold forging, the material distribution process for distributing the billet (billlet) material for each required portion of the crankshaft, and by applying pressure to the dispensed material as described above to close the material into the cavity close to the final form It consists of a material filling process to be filled, a final molding process to finish molding to a final shape, and a trimming process to remove flashes generated between the upper and lower molds after the final molding.
여기서, 상기 분배된 재료를 캐비티 내부로 충진시켜 최종형태에 가까운 상태로 가공하는 재료충진공정에서는 재료가 캐비티의 내부로 충분히 충진되어 결육이 발생되지 못하도록 하는 것이 최대 관건이다.Here, in the material filling process in which the dispensed material is filled into the cavity to be processed in a state close to the final shape, it is the biggest issue that the material is sufficiently filled into the cavity so that no coagulation occurs.
참고로, 상기 결육이라 함은 캐비티의 내부로 충분히 재료가 충진되지 못하는 경우에 발생되는 것으로서 완성된 최종 제품의 형태에 비하여 부분적으로 성형되지 못한 부분을 일컫는 것으로서, 크랭크 샤프트의 경우 대체로 도 1에 도시된 바와 같이 웨이트 밸런스의 날개부위에 많은 결육(100)이 발생한다.For reference, the finish refers to a part which is formed when the material is not sufficiently filled into the cavity, and which is not partially molded as compared to the finished final product shape. In the case of the crankshaft, it is generally shown in FIG. As can be seen, a lot of flesh (100) occurs on the wing portion of the weight balance.
그런데, 최근에는 상기한 바와 같은 재료충진공정이 더욱 까다로와지고 있는 바, 이는 엔진의 고성능화 및 NVH(Noise Vibration Harshness)특성의 향상 등을 위해 4기통 엔진에서 8개의 웨이트 밸런스를 적용하는 것이 일반적인 추세이고, 아울러 엔진의 컴팩트화를 위해 크랭크 샤프트의 길이가 점차 축소되어지고 있기 때문에 그 만큼 웨이트 밸런스의 폭이 좁아지고 있기 때문이다.However, in recent years, the material filling process as described above has become more demanding, and it is common to apply eight weight balances in a four-cylinder engine in order to improve engine performance and improve the noise vibration harness (NVH) characteristics. This is because the width of the weight balance is narrowed because the length of the crankshaft is gradually reduced for the compactness of the engine.
즉, 웨이트 밸런스의 폭이 좁아진다는 것은 웨이트 밸런스에 부여할 필요가 있는 중량을 부여하기 위해서는 점차로 웨이트 밸런스의 날개부분이 확대됨을 의미하고, 이는 캐비티의 입장에서는 매우 깊고 좁은 상태의 캐비티가 된다는 의미이므로, 상기와 같이 깊고 좁은 상태의 캐비티로 재료를 압입하여 충진시키는 것이 상대적으로 어려워진다는 것이다.That is, narrowing the width of the weight balance means that the wing portion of the weight balance is gradually enlarged in order to give the weight that needs to be given to the weight balance, which means that the cavity becomes a very deep and narrow state from the perspective of the cavity. As described above, it is relatively difficult to press-fill the material into the cavity in the deep and narrow state as described above.
상기한 바와 같이 웨이트 밸런스를 형성하는 좁고 깊은 캐비티 내부로 충분한 재료가 충전되도록 하기 위해서 종래에는 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 금형을 주로 사용해왔다.As described above, a mold having a shape as shown in FIG. 2 has been mainly used to fill sufficient material into a narrow deep cavity forming a weight balance.
즉, 크랭크 샤프트를 형성하는 캐비티(110)의 양쪽 옆으로 플래쉬 댐(flesh dam)(120)이라하여 금형 분할평면에대해 돌출 및 함몰되는 굴곡부를 상, 하형에 상호결합되도록 형성하여 재료가 상기 캐비티(110)내부로 압입되어갈 때, 재료가 상기 플래쉬 댐(120)에 의해 외부로 용이하게 퍼져나가지 못하고 캐비티(110) 내부로 유도되도록 하는 것이다.That is, the two sides of the cavity 110 forming the crankshaft, called the flash dam (flesh dam) 120 is formed so as to be mutually coupled to the upper and lower molds to bend the protrusions and recessed with respect to the mold split plane material is the cavity When pressed into the inside, the material is not easily spread to the outside by the flash dam 120 so as to be guided into the cavity 110.
그런데, 도시된 바와 같이 종래에 사용하고 있는 금형에서는 상기 플래쉬 댐(120)의 설치상태가 금형의 캐비티(110) 양측 전구간에 걸쳐서 형성된 상태이어서, 제품의 성형이 완료된 후에 제품을 금형으로부터 인출해내기 위해 마련되는 녹아웃 핀(knock-out pin)(130)과 간섭이 발생할 수 있는 상태이다.However, in the mold used in the related art as shown in the drawing, the installation state of the flash dam 120 is formed over the entire area of both sides of the cavity 110 of the mold, so that the product is withdrawn from the mold after the molding of the product is completed. Interference may occur with the knock-out pin 130 provided for the purpose.
여기서, 상기한 바와 같은 플래쉬 댐(120)과 녹아웃 핀(130)과의 간섭문제를 쉽게 해결하지 못하는 이유는 상기 플래쉬 댐(120)의 경우에도 캐비티(110)에 가깝게 형성될수록 재료의 캐비티(110)내부로의 유입이 용이해지고, 상기 녹아웃핀(130)의 경우에도 금형의 강도가 보장되는 한 캐비티(110)에 가까운 위치에 설치되는 것이 완성된 제품을 취출해내기에 용이하기 때문이다.In this case, the reason why the interference between the flash dam 120 and the knockout pin 130 may not be easily solved may be the cavity 110 of the material as the flash dam 120 is formed closer to the cavity 110. This is because it is easy to flow into the inside, and in the case of the knockout pin 130, it is easy to take out the finished product as long as the strength of the mold is ensured to be installed close to the cavity 110.
특히, 상기 도면에서 캐비티(110)의 중간부위인 4,5번 웨이트 밸런스가 형성되는 캐비티 부분(114,115)의 인접부위에는 녹아웃핀(130)이 제품의 취출을 균형있게 이루어지도록 하기 위해 반드시 설치되어야하는 상태이면서, 아울러 4,5번 웨이트 밸런스의 결육을 방지하기 위한 플래쉬 댐(120)도 필수적으로 설치되어야하는 위치로서, 현재에는 도시된 바와 같이 플래쉬댐(120)에 외측을 향한 라운드 부분(121)을 형성하여 상기 녹아웃핀(130)이 설치될 수 있는 공간을 마련하고 있다.In particular, the knockout pin 130 must be installed on the adjacent portions of the cavity portions 114 and 115 where the weight balances 4 and 5, which are intermediate portions of the cavity 110, are formed in the drawing. In addition, the flash dam 120 to prevent the weight balance of the 4th and 5th weight is also required to be installed as a position, which is presently shown in the flash dam 120 as shown in the outward round part 121. ) To provide a space in which the knockout pin 130 may be installed.
따라서, 상기 재료충진공정시 상기한 바와 같은 4,5번 웨이트 밸런스가 형성되는 캐비티 부분(114,115)의 내부로는 다른 웨이트 밸런스가 형성되는 캐비티 부분(111,112,113,116,117,118)에 비해 충분히 재료가 유도되기 어려운 상태여서, 동일한 조건하에서 작업이 되어도 실제 제품의 생산시 많은 결육이 발생되는 부분이별도로 존재하여 전체적으로 완전한 제품을 형성하기 어려운 문제점이 있다.Therefore, the material filling process is more difficult to induce the material than the cavity portions 111, 112, 113, 116, 117 and 118 where the weight balance is formed inside the cavity portions 114 and 115 where the weight balances 4 and 5 described above are formed. However, even when working under the same conditions, there is a problem in that it is difficult to form a complete product as a whole because there is a separate part where a lot of fleshing occurs during the production of the actual product.
상기한 바와 같이 결육이 발생되면, 상기 결육이 발생된 부위에 용접에 의해 부족한 형상 및 중량을 보완하도록 하는 별도의 보조작업이 요구되어 생산성을 크게 저해시킴과 아울러 제품의 정확성이 저하되는 문제점이 있다.As described above, when the flesh is generated, a separate auxiliary work is required to compensate for the lack of shape and weight by welding to the portion where the flesh is generated, which greatly hinders productivity and also lowers the accuracy of the product. .
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 크랭크 샤프트의 단조성형작업시 녹아웃핀에 의한 제품 추출상태를 원활하게 확보하면서도 크랭크 샤프트의 각 부위에 결육이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있도록 하여 제품의 품질향상 및 생산성 향상을 가져올 수 있는 크랭크 샤프트용 단조금형을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the problems described above, and effectively inhibits the occurrence of the cracking in each part of the crankshaft while ensuring a smooth extraction state of the product by the knockout pin during forging molding of the crankshaft. The purpose of the present invention is to provide a forging die for the crankshaft that can bring about product quality improvement and productivity improvement.
도 1은 단조가공된 크랭크 샤프트의 웨이트 밸런스부위에 발생된 결육의 일예를 도시한 도면,1 is a view showing an example of the texture generated in the weight balance portion of the forged crank shaft,
도 2는 종래 기술에 의한 크랭크 샤프트용 단조금형의 구조를 도시한 것으로서,Figure 2 shows the structure of the forging die for the crankshaft according to the prior art,
도 2a는 하형 금형의 평면도,2a is a plan view of a lower mold;
도 2b는 상, 하형이 닫힌 상태에서 상기 도 2a의 A-A선 위치의 단면을 도시한 도면,Figure 2b is a view showing a cross section of the A-A line position of Figure 2a in the upper and lower mold closed state,
도 3은 본 발명에 따른 크랭크 샤프트용 단조금형의 구조를 도시한 것으로서,Figure 3 shows the structure of the forging die for the crankshaft according to the present invention,
도 3a는 하형 금형의 평면도,3a is a plan view of a lower mold;
도 3b는 상, 하형이 닫힌 상태에서 상기 도 3a의 B-B선 위치의 단면을 도시한 도면이다.3B is a cross-sectional view of the B-B line position of FIG. 3A in a state where the upper and lower molds are closed.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 캐비티(cavity)10: cavity
11,12,13,14,15,16,17,18: 캐비티의 각 웨이트 밸런스 형성부위11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18: each weight balance forming part of the cavity
21,22,23: 플래쉬 댐(flesh dam)21,22,23: flash dam
31,32,33,34,35: 녹아웃 핀(knock-out pin)31,32,33,34,35: knock-out pins
S1,S2,S3: 녹아웃 핀의 위치 선정을 설명하기 위한 삼각형S1, S2, S3: Triangles to illustrate the positioning of the knockout pin
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 크랭크 샤프트용 단조금형은 캐비티의 웨이트 밸런스 형성부 인접 위치에 크랭크 샤프트의 축방향과 평행한 방향을 따라 금형 분할평면상으로 돌출 또는 함몰되어 상, 하형 금형에 상호 결합되도록 부분적으로 형성된 다수의 플래쉬 댐과, 상기 다수의 플래쉬 댐과 간섭하지 않고 캐비티에 인접하도록 선정되는 특정위치에 설치된 다수의 녹아웃 핀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The forging mold for the crankshaft according to the present invention for achieving the object as described above is protruded or recessed in the mold split plane in a direction parallel to the axial direction of the crankshaft adjacent to the weight balance forming portion of the cavity. And a plurality of flash dams partially formed to be mutually coupled to the lower mold, and a plurality of knockout pins installed at a specific position selected to be adjacent to the cavity without interfering with the plurality of flash dams.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 크랭크 샤프트용 단조금형을 도시한 것으로서, 4기통 엔진에 사용되는 크랭크 샤프트용 캐비티(10)가 형성된 것으로 캐비티(10)의 웨이트 밸런스 형성부 인접 위치에 크랭크 샤프트의 축방향과 평행한 방향을 따라 금형 분할평면상으로 돌출 또는 함몰되어 상, 하형 금형에 상호 결합되도록 부분적으로 형성된 3개의 플래쉬 댐(21,22,23)과, 상기 3개의 플래쉬 댐(21,22,23)과 간섭하지 않고 상기 캐비티(10)에 인접하도록 선정되는 특정위치에 설치된 5개의 녹아웃 핀(31,32,33,34,35)을 포함하여 구성된 상태이다.3 shows a forging die for a crankshaft according to the present invention, in which a crankshaft cavity 10 for use in a four-cylinder engine is formed, and an axial direction of the crankshaft adjacent to the weight balance forming portion of the cavity 10. Three flash dams 21, 22, and 23 partially protruded or recessed in a mold split plane along a direction parallel to the upper and lower molds, and the three flash dams 21, 22, and 23; ) And five knockout pins 31, 32, 33, 34, and 35 installed at a specific position selected to be adjacent to the cavity 10 without interfering with each other.
즉, 모두 8개의 웨이트 밸런스중 중앙에 위치하는 4번과 5번 웨이트 밸런스가 형성되도록 마련된 캐비티 부분(14,15)을 포함하여 3,4,5,6번 웨이트 밸런스가 형성될 캐비티 부분(13,14,15,16)에 인접하게 상기 캐비티(10)의 축과 평행한 직선형의 플래쉬 댐(21)이 부분적으로 형성되도록 하여 종래의 라운드형태로 된 플래쉬 댐 부분의 단점을 보완하도록 한 것이다.That is, the cavity portion 13 in which the weight balances 3, 4, 5, and 6 are to be formed, including the cavity portions 14 and 15 arranged to form the weight balances 4 and 5 located in the center of the eight weight balances. The straight flash dam 21 parallel to the axis of the cavity 10 adjacent to, 14, 15, and 16 is partially formed to compensate for the shortcomings of the conventional round flash dam portion.
물론, 다른 위치의 1,2번과 7,8번 웨이트 밸런스를 위한 캐비티 부분(11,12,17,18)에도 인접하게 별도의 플래쉬 댐(22,23)을 각각 형성하도록 하여, 재료의 충진작업시 여기에서 형성되는 웨이트 밸런스에도 결육이 방지될 수 있도록 한다.Of course, separate flash dams 22, 23 are also formed adjacent to the cavity portions 11, 12, 17, and 18 for the weight balances of the positions 1, 2 and 7, 8 of the other positions, respectively. The weight balance formed here during the work ensures that no coking is prevented.
여기서, 상기 녹아웃핀(31,32,33,34,35)을 설치하기 위해 선정되는 특정위치는 제품 취출시 제품에 균형을 유지한 상태로 취출력을 제공할 수 있도록 캐비티(10)의 양측으로 교번하여 선정됨으로써 녹아웃 핀(31,32,33,34,35)이 도면에 도시된 바와 같이 일렬로 연결된 다수 삼각형(S1,S2,S3)의 각 꼭지점에 해당하는 위치가 되도록 된 위치로 하였다.Here, a specific position selected for installing the knockout pins 31, 32, 33, 34, 35 may be provided to both sides of the cavity 10 so as to provide the ejection output while maintaining the balance of the product when the product is taken out. By alternately selecting, the knockout pins 31, 32, 33, 34, and 35 are positioned at positions corresponding to the vertices of the plurality of triangles S1, S2, and S3 connected in series as shown in the drawing.
즉, 상기 3,4,5,6번 웨이트 밸런스를 위한 플래쉬 댐(21)의 양측에 두 개의 녹아웃핀(31,32)이 위치되고, 상기 두 녹아웃핀(31,32)의 맞은편 중간부분에 하나의 녹아웃핀(33)을 위치시키며, 상기 3개의 녹아웃핀(31,32,33)이 이루는 삼각형(S1)에 또다른 삼각형(S2,S3)이 각각 연결되도록 양측에 하나씩의 녹아웃핀(34,35)을 각각 위치시킨 형상이다.That is, two knockout pins 31 and 32 are positioned at both sides of the flash dam 21 for the 3, 4, 5, and 6 weight balance, and the opposite middle portions of the two knockout pins 31 and 32 are disposed. One knockout pin 33 is disposed at the second knockout pin 33, and one knockout pin at each side is connected to the triangle S1 formed by the three knockout pins 31, 32, and 33. 34 and 35, respectively.
따라서, 상기한 바와 같이 이루어진 단조금형에서 재료를 캐비티(10)에 충진하는 공정을 살펴보면, 상기한 바와 같이 각각의 모든 웨이트 밸런스 형성부 인접위치에는 직선형으로 플래쉬 댐(21,22,23)이 균일한 거리를 두고 설치되어 있어서 동일 조건으로 가압이 이루어지는 경우 부분적인 결육이 발생되는 것이 근본적으로 방지될 수 있다.Therefore, the process of filling the cavity 10 with the material in the forging die made as described above, the flash dam (21, 22, 23) is uniform in a straight line in the position adjacent to each weight balance forming portion as described above Since the installation is provided at a distance from the pressurized condition under the same conditions, it is possible to fundamentally prevent the occurrence of partial fleshing.
아울러 상기와 같이 재료충진공정의 효과적이고 충실한 작업성을 확보하면서도, 상기한 바와 같은 녹아웃핀(31,32,33,34,35)의 배치상태는 제품성형완료후 금형으로부터 제품을 취출해 낼 때 상기 캐비티(10)에 인접한 위치에서 전체적으로 균형잡힌 상태로 힘을 제공할 수 있게 되어 제품의 정확하고 안전한 취출이 이루어질 수 있게 되어 있다.In addition, while securing the effective and faithful workability of the material filling process as described above, the arrangement state of the knockout pins (31, 32, 33, 34, 35) as described above when the product is removed from the mold after the completion of molding It is possible to provide the force in a balanced state as a whole in a position adjacent to the cavity 10 to enable accurate and safe withdrawal of the product.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 크랭크 샤프트용 단조금형은 웨이트 밸런스를 형성하기 위한 캐비티의 인접부위에 균일한 간격을 두고 형성된 플래쉬 댐에 의해 캐비티 내부로 재료의 유입을 효과적으로 유도하여 제품의 결육을 방지함과 아울러, 캐비티에 형성되는 제품의 취출을 위한 녹아웃핀이 제품에 인접한 위치에서 전체적으로 고른 취출력을 제공할 수 있도록 함으로써, 제품의 품질을 향상시키고 생산성을 증대시킬 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the forging mold for the crankshaft according to the present invention effectively induces the inflow of the material into the cavity by the flash dam formed at equal intervals in the adjacent area of the cavity for forming the weight balance of the product In addition, the knockout pin for taking out the product formed in the cavity can provide an evenly blown output at a position adjacent to the product, thereby improving the product quality and increasing the productivity. Can be.
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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