KR100492736B1 - 분리형 금형을 이용한 차량의 끝면 조립체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리형 금형을 이용한 차량의 끝면 조립체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 끝면 조립체(10)는 비이드(9)에 상응하는 오목부와 볼록부가 형성되어 있는 상금형(21)과 하금형(22)을 이용하여 프레스 가공으로 비이드(9)를 갖춘 외판(2)을 성형하고, 크기에 맞추어 가장자리를 절단하여 외판(2)을 제조한 후, 다수의 수직 및 수평보강재(5,6)를 갖춘 전후미 골조(8)에 상기 외판(2)이 점용접으로 부착되어 이루어지는데, 상기 상금형(21)과 하금형(22)은 분리형 금형들의 조립으로 형성되어서 금형비용의 상승 없이 다양한 형상의 외판을 제조할 수 있고, 설계응용성을 향상시키는 한편, 외판 비이드의 강성을 최대한 활용하여 내부 보강재의 감소와 중량의 감소 및 조립공수의 절감이라는 효과가 있게 된다.

Description

분리형 금형을 이용한 차량의 끝면 조립체 제조방법

본 발명은 분리형 금형을 이용하여 차량의 끝면 조립체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 스테인레스인 철도차량의 외판을 프레스 가공에 의하여 성형하고 외판의 강성을 증대시키기 위해 비이드(bead)를 형성시키는 분리형 금형을 이용한 차량의 끝면 조립체 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인레스인 철도차량의 끝면 조립체의 외판에는 그 강성을 증대시키기 위해 U자형 단면의 볼록부를 갖춘 비이드를 성형시키게 되는데, 이 비이드를 성형시키기 위해서는 높은 수압을 이용한 방법이나 연속적인 펀칭에 의한 방법이 있으나, 대량으로 생산하는 경우에는 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 비이드(9)에 상응하는 오목부와 볼록부가 형성되어 있는 일체형의 상금형(21)과 하금형(22)을 이용하여 프레스 가공으로 한 번에 비이드(9)를 갖춘 외판(2)을 성형한 후, 이 외판(2)의 필요한 크기에 맞추어 가장자리를 절단하여 외판(2)을 제조한다.

이러한 방법으로 형성된 외판(2)을 차체의 전후미 골조(8)에 점용접으로 조립하는데, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 차체의 전후미 골조(8)에는 하부프레임(1)에 수직으로 위치하는 기둥부재인 코너(coner)기둥(3)과 중간기둥(4)을 기준으로 이들 상부에 아치형 가로대(7)가 점용접으로 연결되어 있으며, 여기에 차량의 끝면 조립체(10)의 강성을 확보하기 위해서 보강부재인 수직보강재(5)와 수평보강재(6)가 여러 개 삽입되어 상기 기둥부재들(3,4) 및 아치형 가로대(7)와 연결되어 있다.

이렇게 형성된 전후미 골조(8)에 상기 외판(2)을 점용접으로 부착하여 끝면 조립체(10)를 완성한 후, 이 끝면 조립체(10)를 하부프레임(1)에 용접으로 결합시켜서 차체에 조립시킨다.

그러나, 종래의 구조에서는 차체의 전후미 골조의 부가하중이 작음에도 불구하고 끝면 조립체의 외판의 강성을 확보하기 위해 보강재들을 과잉으로 첨가시키게 되고, 외판의 비이드는 보강재와 보강재 사이의 강성을 증대시키는 역할만 하게 된다. 따라서, 보강재들의 수가 많아짐으로써 끝면 조립체를 구성하는 부재의 수량이 증가하게 되고, 중량의 증대와 조립공수의 증가를 초래하게 되는 한편, 용접하는 횟수가 많아질수록 외판의 변형이 심해지면서 치수정밀도의 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

또한, 외판의 비이드를 성형할 때 일체형 금형에 의한 프레스 가공에 의해 성형되므로, 차량의 설계계획이 바뀔 때마다 그 차량에 맞는 금형을 다시 제작해야 하기 때문에 금형비용이 증가하게 되는 반면, 금형비용의 증가를 억제하면 설계응용성이나 외판의 치수변경이 제약을 받게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 감안해서 안출된 것으로, 부품수가 적으면서 필요한 강성을 확보하고 중량을 줄일 수 있는 철도차량의 전후미 골조와, 비이드를 성형하기 위한 프레스 가공을 고려하여 설계응용성의 향상과 금형비용을 절감할 수 있는 외판의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외판 비이드의 강성을 최대한 활용한 차체의 전후미 골조의 구조와, 프레스 가공을 할 때 분리형 금형에 의한 외판의 제조방법을 수반하게 된다.

이하, 본 발명을 예시된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하는 바, 모든 도면에서 동일한 구성부재에는 동일한 참조부호를 부여한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 끝면 조립체의 조립상태를 도시한 부분 단면도로서, 수직부재인 코너기둥(3)과 중간기둥(4)의 위로 아치형 가로대(7)가 점용접으로 연결되어 있는 것은 종래의 구조와 동일하고, 이와 더불어 외판(2)의 비이드(9)의 강성을 최대한 유효하게 활용하기 위하여 비이드(9)를 수평으로 성형하는 한편, 수직방향의 강성을 보완하기 위하여 수직보강재(5)를 접착하고, 이 끝부분에 수평보강재(6)를 연결한다. 이러한 구조는 수평한 비이드(9)와 끝면 조립체(10) 내부의 수직보강재(5)의 강성을 활용함으로써 외판(2)의 전면에 대해 균일한 강성을 유지하여 표면품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예로서 분리형 금형들을 사용하여 프레스 가공된 외판의 정면도인데, 이 위에 각 분리형 금형들의 경계가 표시되어 있다. 이 외판(2)의 좌측과 우측은 C1금형과 C2금형 부분만 상이하고, 나머지 금형들은 좌우측에 공통으로 사용할 수 있어 금형제작비를 절감할 수 있게 된다.

도 3은 좌측외판을 성형하기 위한 금형의 조립상태와 방법을 도시한 설명도이고, 도 4는 가운데 외판과 그 금형의 정면도이며, 도 5는 우측외판을 성형하기 위한 금형의 조립상태와 방법을 도시한 설명도로서, 분리형 금형들은 그 상하끝면 또는 좌우끝면에 갖추어진 암수 짝을 이루는 요철에 의해 조립되는데, 이 금형들의 연결부의 모서리는 외판(2)에 가공흔적이 남는 것을 방지하기 위해 라운딩처리를 하여 품질을 향상시키도록 되어 있다. 이렇게 조립된 금형들은 각각 상금형(21)과 하금형(22)을 형성하게 되고, 이 상금형(21)과 하금형(22)에 비이드(9)에 상응하는 오목부와 볼록부가 형성되어 있어서 이 금형들(21,22)을 이용하여 프레스 가공으로 한 번에 비이드(9)를 갖춘 외판(2)을 성형한 후, 이 외판(2)의 필요한 크기에 맞추어 가장자리를 절단하여 외판(2)을 제조한다. 상기 금형들은 비이드의 형상과 조립성을 고려하여 다른 크기로 나누어질 수 있고, 이러한 제조방법으로 제조단가의 상승을 수반하지 않으면서 설계응용성을 향상시킬 수 있게 되는데, 다음의 제 2, 제 3, 제 4실시예가 이를 잘 보여주고 있다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같은 가운데 외판은 종래와 동일한 방법으로 제조된다.

도 6은 본 발명에 따른 제 2실시예로서 실외 쪽에서 바라본 외판의 정면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 제 2실시예로서 실내 쪽에서 바라본 전후미 골조의 정면도인데, 내부 보강재에 배전반과 같은 것을 취부할 때, 종래(도 14 참조)에는 차종별로 수평보강재(6)의 위치를 달리하였으나, 본 발명에서는 배전반의 취부조건을 고려하여 단지 하나의 수직보강재(5')의 위치만 조절함으로써 배전반의 취부위치에 관계없이 차종별로 동일하게 설계할 수 있어서, 부품수와 도면수의 감소로 끝면 조립체(10)의 설계 및 제조시간의 단축에도 기여할 수 있게 된다. 특히, 도 6은 외판(2)의 형상, 즉 지붕 쪽의 곡선반경이나 차량의 단면형상이 바뀌었을 때 C3금형과 C4금형만 새로 제작하고 이전의 금형들을 활용하여 외판(2)을 제조할 수 있으므로, 설계응용성을 높일 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 제 3실시예로서 실외 쪽에서 바라본 외판의 정면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 제 3실시예로서 실내 쪽에서 바라본 전후미 골조의 정면도인데, 도시된 바와 같이 차량의 전후미 쪽에 전망창을 달고자 할 경우에는 A4금형만 교체하면 전망창을 구비한 외판(2)을 제조할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 제 4실시예로서 실외 쪽에서 바라본 외판의 정면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 제 4실시예로서 실내 쪽에서 바라본 전후미 골조의 정면도인데, 수직한 비이드(9)를 가진 외판(2)도 수평한 비이드를 가진 외판과 마찬가지로 분리형 금형들을 사용함으로써 금형비용의 상승 없이 설계응용성을 향상시킬 수 있는 한편, 수직한 비이드(9)의 강성을 고려하여 수직보강재(5)를 제거하여서, 종래(도 14 참조)에 비해 부품수와 중량 및 조립공수를 줄일 수 있도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 분리형 금형을 이용하여 외판을 제조함으로써 금형비용의 상승 없이 다양한 형상의 외판을 제조할 수 있고, 설계응용성을 향상시키는 한편, 외판 비이드의 강성을 최대한 활용하여 배부 보강재의 부품수 감소와 이에 따른 중량의 감소 및 용접점수를 포함한 조립공수의 절감이라는 효과가 있게 되며, 따라서 궁극적으로 차량의 모든 외판을 금형을 이용하여 성형할 때 대량생산의 효과로 제조비용을 상쇄시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 끝면 조립체의 조립상태를 도시한 부분 단면

도이고,

도 2는 본 발명에 따른 제 1실시예로서, 분리형 금형들을 사용하여 프레스

가공된 외판의 정면도,

도 3은 좌측외판을 성형하기 위한 금형의 조립상태와 방법을 도시한 설명도,

도 4는 가운데 외판과 그 금형의 정면도,

도 5는 우측외판을 성형하기 위한 금형의 조립상태와 방법을 도시한 설명도,

도 6은 본 발명에 따른 제 2실시예로서, 실외 쪽에서 바라본 외판의 정면도,

도 7은 본 발명에 따른 제 2실시예로서, 실내 쪽에서 바라본 전후미 골조의

정면도,

도 8은 본 발명에 따른 제 3실시예로서, 실외 쪽에서 바라본 외판의 정면도,

도 9는 본 발명에 따른 제 3실시예로서, 실내 쪽에서 바라본 전후미 골조의

정면도,

도 10은 본 발명에 따른 제 4실시예로서, 실외 쪽에서 바라본 외판의 정면

도,

도 11은 본 발명에 따른 제 4실시예로서, 실내 쪽에서 바라본 전후미 골조의

정면도,

도 12는 종래기술인 일체형 금형을 사용하여 프레스 가공된 외판을 실외 쪽

에서 바라본 정면도,

도 13은 종래기술에 의해 외판을 성형하는 방법을 도시한 설명도,

도 14는 종래기술로서에 의해 형성된 전후미 골조를 실내 쪽에서 바라본 정

면도이다.

1 : 하부프레임 2 : 외판

3 : 코너기둥 4 : 중간기둥

5,5' : 수직보강재 6 : 수평보강재

7 : 아치형 가로대 8 : 골조

9 : 비이드 10 : 끝면 조립체

21 : 상금형 22 : 하금형

A,A2,A3,A4,A5,A6,A7,B,B1,C,C1,C2,C3,C4 : 금형

Claims (4)

1. 비이드(9)에 상응하는 오목부와 볼록부가 형성되어 있는 상금형(21)과 하금형(22)을 이용하여 프레스 가공으로 비이드(9)를 갖춘 외판(2)을 성형하고, 크기에 맞추어 가장자리를 절단하여 외판(2)을 제조한 후, 하부프레임(1)에 수직으로 위치하는 코너기둥(3)과 중간기둥(4)의 상부에 아치형 가로대(7)가 점용접으로 연결되면서 다수의 수직 및 수평보강재(5,6)를 갖춘 전후미 골조(8)에 상기 외판(2)을 점용접으로 부착하여 차량의 끝면 조립체(10)를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 상금형(21)과 하금형(22)은 분리형 금형들이 그 상하끝면 또는 좌우끝면에 갖춘 요철에 의해 조립되어 형성되는데, 이 분리형 금형들의 연결부는 가공흔적이 남는 것을 방지하기 위해 라운딩 처리되는 것을 특징으로 하는 분리형 금형을 이용한 끝면 조립체의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비이드(9)는 수평 또는 수직하게 형성되면서 이 비이드(9)에 의해 강성을 보완하는 수직 및 수평보강재들(5,6)의 수가 절감될 수 있는 것을 특징으로 하는 분리형 금형을 이용한 끝면 조립체의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전후미 골조(8)에는 배전반의 취부조건을 고려하여 추가로 하나의 수직보강재(5')가 첨가될 수 있는 것을 특징으로 하는 분리형 금형을 이용한 끝면 조립체의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 분리형 금형들 중에는 외판(2)에 추가로 전망창을 형성할 수 있는 금형(A5)이 포함되는 것을 특징으로 하는 분리형 금형을 이용한 끝면 조립체의 제조방법.