KR200303906Y1 - 냉간 단조용 펀치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉간 단조용 펀치에 관한 것으로, 펀치의 상, 하 전체에 걸쳐 스플라인을 형성하지 않고 일부 구간에만 스플라인 홈을 형성하여 펀치의 하강시 본체의 내부에 1차적으로 스플라인 홈을 성형하였다가 펀치의 상승시 스플라인 홈을 2차적으로 성형할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 외주면에 스플라인을 형성하여 상형의 하강에 따라 제품의 내부에 스플라인 홈을 형성하는 펀치에 있어서, 펀치(14)의 성형구간의 하사점으로부터 상단으로 일부구간에만 상, 하부 경사면(11a)(11b)과 평면구간(12)을 갖는 스플라인(15)을 형성하여서 된 것이다.

Description

냉간 단조용 펀치{Punch for Cold Forge}

본 고안은 냉간 단조용 펀치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 펀치의 구조를 개선하여 펀치의 전체면에 스플라인(spline)을 형성하지 않고도 성형품에 정밀한 치수를 갖는 스플라인 홈을 형성할 수 있도록 하는 냉간 단조용 펀치에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기의 클러치에 사용되는 베어링 하우징(1)은 도 1 및 도 2와 같이 원통형상으로 본체(2)내의 일부 구간에 스플라인 홈(3)이 형성되므로 인해 상기 스플라인 홈(3)의 형상이 복잡하고, 기계가공에 의하여 제조하는데는 가공시간이 길고, 코스트(cost)도 비싸게 되므로 냉간 단조에 의하여 제조하는 것이 유리하다.

상기한 구조의 하우징(1)은 본체(2)의 내부 일부 구간에 형성되는 스플라인 홈(3)을 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은 펀치(4)에 의해 단조가 이루어지는데, 상기한 종래의 펀치(4)는 외주면에 상, 하방향으로 스플라인(5)이 기다랗게 형성되어 있는 구조로 되어 있다.

따라서 클러치 베어링 하우징을 단조 성형하기 위해 원통형상으로 된 반제품을 도 5에 나타낸 바와 같이 하형(6)내에 로딩(loading)한 상태에서 상형(도시는 생략함)에 고정된 펀치(4)가 하강하면 개구된 본체(2)의 상부로부터 점진적으로 스플라인 홈(3)이 형성되기 시작하는데, 본체(2)의 내부에 형성되는 스플라인 홈(3)은 펀치(4)의 상, 하방향으로 스플라인(5)이 기다랗게 형성되어 있어 펀치(4)가 하강하는 동안 본체(2)의 내부에 스플라인 홈(3)이 지속적으로 형성된다.

상기한 바와 같은 단조 성형시 도 5에 나타낸 "A"부분의 열팽창량을 1이라고 가정하였을 때, "B"부분의 열팽창량은 1/3정도에 불과하다.

이는, 본체(2)의 상부는 펀치(4)에 형성된 스플라인(5)에 의해 스플라인 홈(3)을 성형함에 따라 조직이 하방으로 밀려가므로 부하가 적게 걸려 열팽창량이 적은 반면, 본체(2)의 하단면은 하형(6)내의 취출핀(7)에 얹혀져 있음은 물론 스플라인 홈(3)의 성형이 끝나므로 인해 스플라인 홈(3)의 성형에 따른 조직이 더 이상 하방으로 밀려가지 못하므로 "A"지점에서 많은 양의 열이 발생되므로 결국 열팽창량이 상부에 비해 3배정도 커지게 된다.

그러나 이러한 구조를 갖는 펀치는 외주면의 상, 하방향으로 스플라인이 기다랗게 형성되어 있어 제품을 성형시 스플라인 홈의 전 구간에서 성형이 지속적으로 이루어지게 되므로 성형이 완료된 상태에서 스플라인 홈의 하단부는 성형시 발생된 열팽창량이 커 원하는 치수를 얻을 수 있으나, 상단부는 하단부에 비해 열팽창량이 상대적으로 적어(약 1/3 정도) 원하는 치수를 얻을 수 없게 되는 문제점이 발생되었고, 이에 따라, 하우징의 개구부측에서의 직경이 원하는 직경보다 커지게 된다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 펀치의 상, 하 전체에 걸쳐 스플라인을 형성하지 않고 일부 구간에만 스플라인을 형성하여 펀치의 하강시 1차적으로 스플라인 홈을 성형하였다가 펀치의 상승시 스플라인 홈을 2차적으로 성형할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 외주면에 스플라인을 형성하여 상형의 하강에 따라 제품의 내부에 스플라인 홈을 형성하는 펀치에 있어서, 펀치의 성형구간의 하사점으로부터 상단으로 일부구간에만 상, 하 경사면과 평면구간을 갖는 스플라인을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 냉간 단조용 펀치가 제공된다.

도 1은 클러치 베어링 하우징을 나타낸 사시도

도 2는 도 1의 종단면도

도 3은 종래 펀치를 나타낸 사시도

도 4는 도 3의 정면도

도 5는 종래의 펀치를 이용하여 클러치 베어링 하우징을 단조 완료한 상태도

도 6은 본 고안의 펀치를 나타낸 사시도

도 7은 도 6의 정면도

도 8은 도 7의 "A"부 확대도

도 9는 본 고안의 펀치가 하사점에 위치되어 클러치 베어링 하우징이 1차적으로 단조 완료된 상태도

* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11a, 11b : 상, 하부 경사면 12 : 평면구간

13 : 스플라인 홈 14 : 펀치

15 : 스플라인

이하, 본 고안을 일 실시예로 도시한 도 6 내지 도 9를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 고안의 펀치를 나타낸 사시도이고 도 7은 도 6의 정면도이며 도 8은 도 7의 "A"부 확대도로서, 본 고안은 펀치(14)의 성형구간의 하사점으로부터 상단으로 일부구간에만 상, 하 경사면(11a)(11b)과 평면구간(12)을 갖는 스플라인(15)이 형성되어 있다.

상기 펀치(14)의 일부구간에 형성된 스플라인(15)에서 가공부위인 평면구간(12)은 1 ∼ 5mm로 설정되어 있는데, 바람직하게는 2mm정도이다.

상기 평면구간(12)은 작을수록 유리한데, 평면구간이 길면 펀치(14)의 수명은 길어지는 반면, 스플라인 홈(13)의 가공 정밀도가 떨어지게 되고, 이와는 반대로 너무 작으면 가공시 발생되는 열팽창량의 변화를 최소화하므로 정밀 가공도는 향상되는 반면, 마모가 심하게 발생되어 펀치의 수명을 단축시키게 된다.

상기 스플라인(15)의 상단부와 하단부에 형성되는 경사면(11a)(11b)이 대칭되게 이루어져 있는데, 이는 펀치(14)의 하강은 물론 상승시에도 스플라인 홈(13)을 형성하기 때문이다.

이 때, 경사면(11a)(11b)의 각도는 25 ∼ 35°로 설정하는 것이 가공 정밀도는 물론이고 열의 발생을 최소화하게 된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 클러치 베어링 하우징을 단조 성형하기 위해 원통형상으로 된 반제품을 하형(16)내에 로딩(loading)한 상태에서 상형(도시는 생략함)에 고정된 펀치(14)가 하강하면 개구된 본체(2)의 상부로부터 점진적으로 스플라인 홈(13)이 형성되기 시작하는데, 펀치(14)의 외주면에는 성형구간의 하사점으로부터 상단으로 일부구간에만 상, 하부 경사면(11a)(11b)과 평면구간(12)을 갖는 스플라인(15)이 형성되어 있어 펀치(14)가 하강하는 동안 본체(2)의 열팽창량을 최소화하면서 하부 경사면(11b) 및 평면구간(12)에 의해 본체(2)의 내부에 스플라인 홈(13)을 1차적으로 단조 가공하게 된다.

이는, 펀치(14)의 외주면에 스플라인(15)이 일부구간에만 형성되어 있기 때문에 가능하다.

이와 같이 펀치(14)의 하강으로 본체(2)의 내부에 스플라인 홈(13)을 1차적으로 형성하고 나면 펀치(14)에 형성된 스플라인(15)이 지나간 지점의 스플라인홈(13)은 열팽창되어 스플라인(15)의 외경보다 내경이 커진 상태를 유지하게 된다.

상기 펀치(14)가 도 9에 나타낸 바와 같이 하사점까지 하강하여 본체(2)의 내부에 스플라인 홈(13)을 1차적으로 성형하고 난 다음 펀치(14)가 상승하면 스플라인 홈(13)의 성형시 펀치(14)의 스플라인(15)에 의해 1차적으로 성형된 스플라인 홈(13)의 내경이 열팽창으로 인해 펀치(14)에 형성된 스플라인(15)의 외경보다 작은 상태를 유지하고 있어 펀치(14)가 상승하는 동안 상부 경사면(11a) 및 평면구간(12)에 의해 스플라인 홈(13)을 2차적으로 정밀 가공하게 되므로 스플라인 홈(13)의 전 구간에서 열 팽창량을 균일하게 유지할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 펀치의 일부구간에만 스플라인이 형성되어 있어 펀치에 형성된 스플라인이 지나는 동안 본체의 내부에 1차적으로 스플라인 홈이 형성됨과 동시에 펀치에 형성된 스플라인이 지나면 열팽창이 이루어져 스플라인의 외경보다 스플라인 홈의 내경이 작아졌다가 펀치의 하강이 완료되어 상승하는 동안 스플라인에 의해 2차적으로 재가공되므로 본체에 형성되는 스플라인 홈을 정밀하게 단조 가공할 수 있게 된다.

즉, 펀치의 일부구간에만 스플라인이 형성되어 있어 스플라인에 의해 본체의 내부에 스플라인 홈을 성형하는 동안에만 홈 성형부위에 동일압력을 받게 되므로 스플라인 홈의 성형구간에서 동일한 열팽창이 이루어지게 되고, 이에 따라 스플라인 홈의 전 구간에서 동일한 치수를 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 외주면에 스플라인을 형성하여 상형의 하강에 따라 제품의 내부에 스플라인 홈을 형성하는 펀치에 있어서, 펀치의 성형구간의 하사점으로부터 상단으로 일부구간에만 상, 하부 경사면과 평면구간을 갖는 스플라인을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 냉간 단조용 펀치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가공부위인 평면구간이 1 ∼ 5mm 인 것을 특징으로 하는 냉간 단조용 펀치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스플라인의 상단부와 하단부에 형성되는 경사면이 대칭인 것을 특징으로 하는 냉간 단조용 펀치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 경사면의 각도가 25 ∼ 35°인 것을 특징으로 하는 냉간 단조용 펀치.