KR100927838B1 - 냉간단조용 금형의 유닛구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샤프트 등의 헬리컬 기어부를 냉간단조로 성형, 가공하도록 한 금형의 유닛 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형 가공 시에 금형 유닛이 스스로 회전되도록 형성함으로써, 금형 내부로 소재를 가압할 경우에, 금형의 유닛구조가 회전됨에 따라 샤프트에 발생하는 응력을 완화, 감소시키고, 샤프트의 전단 및 파손 현상을 방지하여, 헬리컬 기어부가 구비된 샤프트의 생산성을 향상시켜, 대량생산할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 샤프트 등의 헬리컬 기어부를 성형 가공하도록 한 냉간단조용 금형의 유닛 구조에 있어서,

가압 수단의 상부에 고정되어 이동, 가압되도록 하는 상부금형유닛 본체와, 상기 상부금형유닛 본체의 요입되어 자전되도록 한 금형 자전부재를 형성한 상부금형 유닛과;

가압 수단에 고정되도록 한 하부금형유닛 본체와, 샤프트를 고정, 결합되도록 하고 자전하는 샤프트 자전 부재를 형성한 하부금형 유닛으로;

구성되는 것을 특징으로 한다.

냉간 단조 프레스 금형 샤프트 헬리컬 기어

Description

냉간단조용 금형의 유닛구조 { Unit of mold for forge }

본 발명은 샤프트 등의 기어부를 냉간단조하도록 하는 금형의 유닛 구조에 관한 것으로, 특히 금형 유닛에서 금형을 취부하고 가압 가공 시에 공회전할 수 있도록 형성함으로써, 샤프트 등의 절단이나 파손되는 현상을 제거할 수 있기 때문에, 완성된 제품의 정밀도를 향상시키고 대량생산이 가능할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 냉간단조는 상온에 있어서 소성가공을 하여 성형하는 단조방법으로, 그 이유로 인하여 통상의 열간단조와는 변형이론과 제조공정, 그리고 사용기계 제품의 기본 등이 원천적으로 다르다.

이러한 냉간단조 기술의 도입은 상당히 경과되었고, 그 동안 기술의 발달로, 자동차 부품 등의 다양한 범위와 분야에 적용되고 있다.

상기한 냉간단조의 특징으로는 원재료를 절감할 수 있고, 완성된 제품의 치수정밀도가 높다고 할 수 있으며, 완성 제품의 표면 사상층이 좋아 별도의 추가적인 가공이 불필요하고, 가공 경화에 의하여 제품의 기계적인 성질이 향상되는 장점이 있다.

상기한 냉간 성형을 위하여, 높은 강성과 정밀도의 프레스(Press)를 사용하고, 완성 제품의 형상으로 제작된 금형에 소재를 가압하도록 하여, 샤프트 등의 다양한 부품을 제조하도록 하였다.

한편, 샤프트(Shaft)는 회전운동, 또는 왕복직선운동에 의하여 동력을 전달하는 기계 부품으로서, 다양한 크기와 형태로 제작되어 각종 분야의 기계 장치 등에 사용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기한 샤프트(1)는 일측에 기어부(2)를 냉간 성형을 통해 제작되도록 하여, 평기어가 치합되고 회전하여 동력을 전달하도록 하고 있다.

상기한 평기어 샤프트(1)는 회전운동을 전달하는 구동 시에, 치합되는 기어(2)의 마찰과 소음이 비교적 심하기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 기어부를 헬리컬 기어(Heiical gear)부(3)로 가공, 형성하여, 기어의 마모와 소음을 감소시키도록 하였다.

그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 상기한 헬리컬 기어부가 형성된 샤프트는, 냉간 단조로 헬리컬 기어부를 금형으로 성형, 가공할 경우, 비스듬히 형성된 기어의 치차로 인하여, 샤프트에 과도한 비틀림 응력이 발생하게 되어, 샤프트가 절단, 파손되는 문제점이 발생하였다.

또한, 헬리컬 기어부가 형성된 샤프트의 사용 분야와 적용 기계가 증가됨에 따라, 샤프트의 헬리컬 기어부를 호퍼 등의 공작기계로 절삭, 가공하여 제작하였으나, 추가적인 다소 복잡한 공정으로 그 생산성이 지극히 낮고 작업 효율이 저하되 는 폐단이 있었다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 냉간 성형 가공 시에 금형 유닛이 공회전되도록 형성함으로써, 금형 내부로 소재를 가압할 경우에, 금형의 유닛구조가 회전됨에 따라 샤프트에 발생하는 비틀림 응력을 최소한으로 감소시킬 수 있으며, 샤프트의 전단 및 파손 요인을 제거하고, 헬리컬 기어부가 구비된 샤프트의 생산 효율을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 절삭 가공의 공작 기계를 통하여 샤프트의 헬리컬 기어부를 제작함에 따라, 가공 공정이 번거롭고 제작 시간이 장시간 소요되는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 냉간 성형으로 헬리컬 기어부를 제작하여, 생산 단가를 낮추고 생산성을 향상시켜, 대량생산이 가능하도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 가압 수단인 프레스의 상부에 고정되어 이동, 가압되도록 하는 상부금형유닛 본체와, 상기 상부금형유닛 본체에 요입되어 자전되도록 한 금형 자전부재를 형성한 상부금형 유닛과;
가압 수단에 고정되도록 한 하부금형유닛 본체와, 샤프트를 고정, 결합되도록 하고 자전하는 샤프트 자전 부재를 형성한 하부금형 유닛으로;
구성되어 샤프트의 헬리컬 기어부를 성형 가공하도록 한 냉간단조용 금형의 유닛 구조에 있어서,
금형 자전부재는,
원통형으로 금형이 요입되도록 한 회전체와, 상기 회전체의 상, 하부에 체결되어 회전되도록 한 금형 스러스트 베어링과, 상기 회전체의 회전마찰을 감소시키도록 회전체의 중앙 외면에 관통, 체결되도록 한 금형 니이들 베어링으로 형성하고;
샤프트 자전부재는,
샤프트를 체결하고 자전되도록 한 샤프트 회전체와, 상기 샤프트 회전체의 상, 하부에 체결, 회전되는 샤프트 스러스트 베어링과, 상기 회전체의 중앙 외면에 체결되도록 한 샤프트 니이들 베어링을 형성하도록;
구성되는 것을 특징으로 한다.

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이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 샤프트의 헬리컬 기어부를 프레스를 이용하여 성형할 경우, 가압 시에 금형 유닛이 자전되도록 형성함으로써, 가공 시에 샤프트에서 발생하는 응력을 완충, 완화시키도록 하여, 샤프트의 전단과 파손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 정밀도와 생산성을 향상시키고 대량생산이 가능하고, 불량률을 최소화하도록 한 유익한 발명인 것이다.

도 1은 평기어부를 형성한 샤프트를 나타낸 정면도이고, 도 2는 헬리컬 기어부를 형성한 샤프트를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 상부금형 유닛의 분리된 상태를 보인 사시도이고, 도 7은 본 발명의 하부금형 유닛의 분리된 상태를 보인 사시도이다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 구성 및 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3과 도 4, 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 금형이 고정, 결합되도록 한 상부금형 유닛(10)과, 샤프트가 고정, 결합되도록 한 하부금형 유닛(20)으로 구성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 상부금형 유닛(10)은 프레스 등의 가압 수단의 상부에 고정되어 이동, 가압되도록 하는 상부금형유닛 본체(11)와, 상기 상부금형유닛 본체(11)의 요입되어 자전되도록 한 금형 자전부재(12)를 형성한다.

상기 금형 자전부재(12)는 원통형으로 금형이 요입되도록 한 회전체(13)와, 상기 회전체(13)의 상, 하부에 체결되어 회전되도록 한 금형 스러스트 베어링(14)과, 상기 회전체(13)의 회전마찰을 감소시키도록 회전체의 중앙 외면에 관통, 체결되도록 한 금형 니이들 베어링(15)을 형성한다.

상기 회전체(13)의 상, 하부에는 상기 금형 스러스트 베어링(14)의 회전을 지지하도록 돌출된 돌출부(16)를 형성한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부금형 유닛(20)은 프레스에 고정되도록 한 하부금형유닛 본체(21)와, 샤프트를 고정, 결합되도록 하고 자전하는 샤프트 자전 부재(22)를 형성한다.

상기 샤프트 자전부재(22)는 샤프트를 체결하고 자전되도록 한 샤프트 회전체(23)와, 상기 샤프트 회전체(23)의 상, 하부에 체결, 회전되는 샤프트 스러스트 베어링(24)과, 상기 회전체(23)의 중앙 외면에 체결되도록 한 샤프트 니이들 베어링(25)을 형성한다.

미설명 부호 S는 샤프트이고, M은 금형이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 작용 및 효과를 첨부된 도면에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부금형 유닛(10)에 금형(M)을 내입, 결합하고, 하부금형 유닛(20)에 샤프트(S)를 고정, 결합한 후에, 프레스 등의 가압 수단에 상기 상부금형 유닛 본체(11)와 하부금형 유닛 본체(21)를 각각 고정, 설치하게 된다.

헬리컬 기어의 비스듬한 치차 형상으로 제작된 금형(M)을 상기 금형 자전부재(12)의 회전체(13)에 요입시키게 되면, 샤프트 일측의 기어부를 헬리컬 기어부로 제작할 수 있게 되는 것이다.

그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 상, 하부금형 유닛(10,20)을 가압하게 되면, 샤프트(S)의 일측이 금형의 내부로 이동하게 되면서 헬리컬 기어부를 성형, 가 공할 수 있게 된다.

이때, 금형(M)이 요입된 금형 자전부재(12)의 회전체(13)는, 상부와 하부의 돌출부(16)에 설치된 상기 금형 스러스트 베어링(14)과 금형 니이들 베어링(15)에 의하여, 금형 내부의 헬리컬 기어의 나선 형태의 회전에 따라, 스스로 회전하게 된다.

상기 회전체(13)는 나선 형상의 헬리컬 기어부를 제작하기 위하여, 상부에서 프레스로 가압하는 외력에 의하여, 상기 회전체는(13) 스스로 회전하게 되면서 샤프트(S)에 발생하는 비틀림 응력, 전단 응력 등을 완화, 감소시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 샤프트(S)를 고정한 샤프트 자전부재(22)의 샤프트 회전체(23) 역시, 상부의 프레스에서 가압되는 하중에 의하여, 샤프트 스러스트 베어링(24)과 샤프트 니이들 베어링(25)을 통해, 샤프트 회전체(23)는 원활하게 자전되는 것이고, 상, 하부금형 유닛(10, 20)의 가압 시에 발생하는 응력을 적절하게 감소시킬 수 있어, 샤프트(S)의 전단과 파손 현상을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등 한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 평기어부를 형성한 샤프트를 나타낸 정면도

도 2는 헬리컬 기어부를 형성한 샤프트를 나타낸 정면도

도 3은 본 발명을 나타낸 사시도

도 4는 본 발명을 나타낸 단면도

도 5는 본 발명의 실시예를 나타낸 단면도

도 6은 본 발명의 상부금형 유닛의 분리된 상태를 보인 사시도

도 7은 본 발명의 하부금형 유닛의 분리된 상태를 보인 사시도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 상부금형 유닛 11 : 상부금형유닛 본체

12 : 금형 자전부재 13 : 회전체

14 : 스러스트 베어링 15 : 금형 니이들 베어링

16 : 돌출부 20 : 하부금형 유닛

21 : 하부금형유닛 본체 22 : 샤프트 자전부재

23 : 샤프트 회전체 24 : 샤프트 스러스트 베어링

25 : 샤프트 니이들 베어링

Claims (3)

1. 가압 수단인 프레스의 상부에 고정되어 이동, 가압되도록 하는 상부금형유닛 본체(11)와, 상기 상부금형유닛 본체(11)에 요입되어 자전되도록 한 금형 자전부재(12)를 형성한 상부금형 유닛(10)과;

   가압 수단에 고정되도록 한 하부금형유닛 본체(21)와, 샤프트를 고정, 결합되도록 하고 자전하는 샤프트 자전 부재(22)를 형성한 하부금형 유닛(20)으로;

   구성되어 샤프트의 헬리컬 기어부를 성형 가공하도록 한 냉간단조용 금형의 유닛 구조에 있어서,

   금형 자전부재(12)는,

   원통형으로 금형이 요입되도록 한 회전체(13)와, 상기 회전체(13)의 상, 하부에 체결되어 회전되도록 한 금형 스러스트 베어링(14)과, 상기 회전체(13)의 회전마찰을 감소시키도록 회전체의 중앙 외면에 관통, 체결되도록 한 금형 니이들 베어링(15)으로 형성하고;

   샤프트 자전부재(22)는,

   샤프트를 체결하고 자전되도록 한 샤프트 회전체(23)와, 상기 샤프트 회전체(23)의 상, 하부에 체결, 회전되는 샤프트 스러스트 베어링(24)과, 상기 회전체(23)의 중앙 외면에 체결되도록 한 샤프트 니이들 베어링(25)을 형성하도록;

   구성되는 것을 특징으로 하는 냉간단조용 금형의 유닛구조.
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