KR101025482B1 - 강철판재의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 돌출부의 성형 시에 균열이나 티끌 등이 발생되지 않고, 프레스 성형 시 금형에 무리한 충격이 가해져 금형의 수명이 짧아지는 것을 방지하며, 또한 저렴하고, 생산성이 높은 강철판재의 성형방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위하여, 강철판재의 일면을 가압해, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키되, 상기 돌출된 부분의 측벽은 상기 돌출된 부분의 바닥면에 대해 경사지도록 하는 단계와, 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거해 상기 돌출된 부분의 측벽이 상기 강철판재의 일면에 대해 경사진 제1돌출부가 되도록 하는 단계와, 상기 경사진 제1돌출부를 상기 강철판재의 타면 방향으로 눌러 상기 제1돌출부가 상기 강철판재의 일면에 직각인 제2돌출부가 되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 경사지게 돌출시키는 단계 및 바닥면의 제거 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되는 강철판재의 성형방법을 제공한다.

Description

강철판재의 성형방법{Forming method for steel plate}

본 발명은 강철판재의 성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 강철판재에 균열 또는 티끌이 생기는 것을 방지하고, 금형의 내구성을 더욱 높일 수 있는 강철판재의 성형방법에 관한 것이다.

최근 각종 장비나 기구에 사용되는 안전용 부품들의 경우, 안전도에 대한 요구가 더욱 높아져 고강도의 강철판재를 사용하는 경우가 많아지고 있다.

이에 따라, 최근에는 자동차용 시트벨트 브라켓과 같은 안전용 부품에 쓰이는 강철판재는 4.0mm 이상의 두께를 갖는 경우도 증가하고 있다.

그런데, 이처럼 두껍고 강도가 높은 강철판재를 버링이나 드로잉과 같은 기존의 프레스 성형법을 이용해 성형할 경우, 금형이나 강철판재에 손상이 일어나는 문제가 있다.

예컨대, 도 1a와 같이 강철판재(W)에 미리 뚫려 있는 구멍(9)에 버링용 펀치(P)를 밀어넣어 구멍(9) 가장자리부를 일측으로 돌출시켜 돌출부(11)를 형성하는 버링 공정의 경우, 상기 돌출부(11)는 편평한 강철반재(W)로부터 돌출 형성되는 것이기 때문에 구멍(9)의 길이방향의 양단부는 원주방향으로 넓어지려는 경향이 있어 돌출부(11)의 선단부에는 균열(11a)이 생기기 쉽게 된다. 이러한 균열(11a)은 돌출부(11)의 강도를 저하시키기 때문에, 자동차 시트벨트장치용 브라켓에 사용하는 경우와 같이 상기 돌출부(11)에 과도한 순간하중이 부여되는 경우에는 상기 돌출부(11)가 쉽게 파손될 염려가 있다.

또한, 전술한 버링 가공의 경우, 펀치(P)가 돌출부(11)가 형성되는 반대측으로부터, 즉, 도 1b에서 볼 때 상측에서 하측으로 가압할 경우, 펀치(P)와 구멍(9) 내주면과의 마찰에 의해 돌출부(11)의 내측 선단에는 티끌(13L)이 발생될 수 있다.

또한, 돌출부(11)를 성형한 후, 상기 펀치(P)를 구멍(9)으로부터 빼낼 때에는 펀치(P)를 도 1c에서 볼 때 하측에서 상측으로 빼내기 때문에, 이 때에도 펀치(P)와 구멍(9) 내주면과의 마찰에 의해 구멍(9) 내주면에는 상측으로 삐져 나온 티끌(13U)이 발생될 수 있다.

이처럼, 기존의 일반적인 버링 공정의 경우, 돌출부(11)의 주변으로 균열(11a)이나 티끌(13L)(13U)들이 발생되기 때문에, 제품 불량률이 높게 된다.

또한, 전술한 바와 같이 강철판재에 구멍(9)을 형성한 후에 돌출부(11)를 성형하는 버링 가공은, 도 2에서 볼 수 있듯이, 구멍(9)으로부터 강철판재(W)의 가장자리(WA)까지의 거리가 H1과 같이 짧을 경우, 돌출부(11)를 형성할 때의 가압력에 의해 판재(W)의 가장자리(WA)가 도 2의 점선으로 나타낸 WB의 경우와 같이 부풀어 버릴 수 있다. 도 2에서 WB는 상방으로 부풀은 것처럼 나타내었으나, 실제는 도면에서 튀어나오는 방향으로 부풀어 오르게 되는 것이다. 이와 같은 부풀어 오름 현상 때문에, 구멍(9)과 강철판재(W)의 가장자리(WA)까지의 거리를 도 2의 H2와 같이 어느 정도 길게 확보하지 않으면 안 된다. 그러나, 이럴 경우 버려지는 재료의 양이 많아 원가 상승의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 돌출부의 성형 시에 균열이나 티끌 등이 발생되지 않는 강철판재의 성형방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 프레스 성형 시 금형에 무리한 충격이 가해져 금형의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있는 강철판재의 성형방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 또한 저렴하고, 생산성이 높은 강철판재의 성형방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 강철판재의 일면을 가압해, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키되, 상기 돌출된 부분의 측벽은 상기 돌출된 부분의 바닥면에 대해 경사지도록 하는 단계와, 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거해 상기 돌출된 부분의 측벽이 상기 강철판재의 일면에 대해 경사진 제1돌출부가 되도록 하는 단계와, 상기 경사진 제1돌출부를 상기 강철판재의 타면 방향으로 눌러 상기 제1돌출부가 상기 강철판재의 일면에 직각인 제2돌출부가 되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키는 단계 및 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거하는 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되고, 상기 제1돌출부의 일면과 상기 강철판재의 일면의 연장선이 이루는 예각인 제1경사각은, 상기 제1돌출부의 타면과 상기 강철판재의 타면의 연장선이 이루는 예각인 제2경사각보다 작은 것을 특징으로 하는 강철판재의 성형방법을 제공한다.

본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 강철판재의 일면을 가압해, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키되, 상기 돌출된 부분의 측벽은 상기 돌출된 부분의 바닥면에 대해 경사지도록 하는 단계와, 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거해 상기 돌출된 부분의 측벽이 상기 강철판재의 일면에 대해 경사진 제1돌출부가 되도록 하는 단계와, 상기 경사진 제1돌출부를 상기 강철판재의 타면 방향으로 눌러 상기 제1돌출부가 상기 강철판재의 일면에 직각인 제2돌출부가 되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키는 단계 및 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거하는 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되고, 상기 제1돌출부의 적어도 일면이 곡면이 되도록 하는 단계를 더 포함하고, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키는 단계, 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거하는 단계 및 상기 제1돌출부의 적어도 일면이 곡면이 되도록 하는 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되는 것을 특징으로 하는 강철판재의 성형방법을 제공한다.

삭제

상기 제1돌출부 중 상기 가압 방향에 반대 방향의 면에는 서로 연결되어 있는 제1곡면 및 제2곡면이 구비되고, 상기 제1곡면의 곡률반경이 상기 제2곡면의 곡률반경보다 클 수 있다.

상기 제1돌출부는 양면이 곡면이 되도록 형성되는 것으로, 상기 제1돌출부의 상기 가압 방향에 반대 방향의 면의 곡률 방향과, 상기 제1돌출부의 상기 가압 방향에 대향하는 방향의 면의 곡률 방향은 서로 반대 방향일 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면, 강철판재를 2단으로 성형해 표면에 직각인 돌출부를 성형함으로써, 금형에 가해지는 하중을 최소화할 수 있고, 이로 인해 금형 피로도를 줄여 금형의 잦은 교체를 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 강철판재에 단계적인 하중이 가해짐에 따라 돌출부 표면의 버어와 같은 티끌이나 돌출부의 갈라짐 등이 발생되지 않아 불량률을 현저히 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 강철판재 성형방법에 사용되는 금형의 단면을 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 금형에 의해 강철판재를 성형하는 상태를 도시한 것이다. 그리고, 도 5는 도 4에 따라 성형된 강철판재의 단면을 도시한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 금형은 도 3에서 볼 수 있듯이, 펀치(20)와 다이(30)를 포함한다. 도 3을 포함한 이하의 실시예에서는 펀치(20)를 상부에, 다이(30)를 하부에 배치시켰으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 펀치(20)를 하부에, 다이(30)를 상부에 배치시켜도 무방하다.

펀치(20)는 펀치본체(21)의 다이(30)를 향한 선단, 즉, 도 3에서 볼 때 하단에, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 강철 판재(W)에 구멍(11)을 형성하기 위한 천공부(24)를 구비하고, 이 천공부(24)와 펀치본체(21)의 사이에 제1테이퍼부(22)를 구비하고 있다.

천공부(24)는 강철판재에 형성될 구멍(11)의 형상에 대응되는 단면형상을 가지며, 소정의 길이를 갖는 기둥상으로 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 타원기둥상으로 형성될 수 있다.

제1테이퍼부(22)는 도 5에서 볼 수 있듯이, 강철판재(W)의 제1돌출부(11)를 성형할 수 있도록 구비되어 있는 데, 형성될 제1돌출부(11)에 대응되도록 그 외면에 제1테이퍼면(23)을 갖는다. 이 제1테이퍼면(23)은 도 3에서 볼 수 있듯이, 펀치본체(21)의 다이(30)를 향한 면으로부터 경사지도록 천공부(24)로 이어져 있다. 제1테이퍼면(23)과 펀치본체(21)의 기준이 되는 평면간에는 θ1의 각도를 이루는 데, 이 는 도 5의 제3곡면(17)의 강철판재(W) 상면과의 각도인 제1경사각(θ1)과 동일한 각도가 된다. 이 제1경사각(θ1)은 20 내지 70도의 범위 내에서 결정되도록 함이 바람직하다.

이 때, 상기 제1테이퍼면(23)은 소정의 곡률을 갖도록 할 수 있는 데, 이에 따라 상기 펀치(20)에 의해 형성될 제1돌출부(11)의 상면인 제3곡면(17)은 도 5에서 볼 수 있듯이, 부드러운 곡률을 갖으면서 꺾여질 수 있어, 금형에 무리가 가지 않을 수 있다.

다이(30)는 강철판재(W)를 지지하는 지지면(31)을 그 상면, 즉, 펀치(20)의 대향 면에 갖는다. 그리고 상기 펀치(20)의 천공부(24)에 대응되는 다이구멍(32)을 구비하고 있다. 상기 지지면(31)과 다이구멍(32)의 사이에는 상기 펀치(20)의 제1테이퍼부(22)와 함께 도 5의 제1돌출부(11)를 만드는 제2테이퍼부(33)를 구비하고 있다. 이 제2테이퍼부(22)의 외면과 지지면(31)의 연장선이 이루는 각도 θ2는 도 5에서 볼 수 있듯이, 제1곡면(12)이 강철판재(W) 하면과 이루는 예각인 제2경사각(θ2)과 동일하다. 이 제2경사각(θ2)도 20 내지 70도의 범위 내에서 결정되도록 함이 바람직하다.

이 제2테이퍼부(33)의 외면은 도 3에서 볼 수 있듯이 직선상으로 형성되기 보다는 곡률을 갖는 면으로 형성되는 것이 바람직한 데, 도 3과 같이 펀치(20)의 가압 방향(도 3의 화살표 방향)으로 인입되는 곡률을 가질 수 있다. 따라서, 도 3에서 볼 수 있듯이, 제2테이퍼부(33)의 곡률 형성 방향은 펀치(20)의 제1테이퍼면(23)의 곡률 형성 방향과 반대가 되고, 이에 따라 도 5에서 볼 때, 제1경사각(θ 1)보다 제2경사각(θ2)이 더 크게 된다. 이러한 금형 형상에 의해 도 5의 제1돌출부(11)는 양측으로 약간정도 볼록한 구조를 취할 수 있으며, 이에 따라 후속 돌출부 성형공정에서 제1돌출부(11)가 적은 힘으로 외측으로 벌려지기 더욱 용이해지고, 금형에 가해지는 충격이 더욱 적을 수 있다.

상기 다이구멍(32)과 제2테이퍼부(33)의 교차부에는 강철판재(W)를 전단(剪斷)하기 위한 환상의 전단부(34)를 구비하고 있다.

한편, 상기 다이(30)의 제2테이퍼부(33)의 펀치(20)를 향한 대향면은 도 5의 제1돌출부(11)의 하면의 제1곡면(12) 및 제2곡면(13)을 성형할 수 있도록 제2테이퍼면(35) 및 제3테이퍼면(36)을 구비한다. 제2테이퍼면(35)은 제1돌출부(17)의 전체 길이의 하면에 완만한 제1곡면(12)을 형성하고, 제3테이퍼면(36)은 제1돌출부(17)의 하단인 선단(14) 부근이 제1곡면(12)과 곡률을 이루면서 연결될 수 있도록 한다. 제2테이퍼면(35)의 곡률반경이 제3테이퍼면(36)의 곡률반경보다 크게 형성하는 것이 바람직한 데, 이에 따라 제1돌출부(11) 선단(14) 부근의 제2곡면(13)이 제1돌출부(11) 하면의 제1곡면(12)보다 둥글게 형성될 수 있다. 이 제1돌출부(11) 선단(14) 부근의 제2곡면(13)이 둥글게 형성된 것에 의해 후속하는 공정에서 금형을 손상시키는 확률을 줄일 수 있다.

이와 같은 금형에 의해 도 5의 형상의 강철판재(W)를 제조할 수 있다. 즉, 도 3에서 볼 수 있듯이, 다이(30)의 지지면(31)에 강철판재(W)를 배치한 후, 펀치(20)로 상부에서 가압하면, 먼저 천공부(24)에 의해 강철판재(W)는 드로잉 공정시와 같이 일정 깊이로 연신된다. 이 상태에서 강철판재(W)의 하면은 다이(30)의 제2테이퍼부(33)에 맞닿게 된다. 이 때, 상기 다이(30)의 제2테이퍼부(33)에 의해 제1돌출부(11)가 강철판재(W)의 표면에 대해 경사지도록 형성된다.

다음으로, 펀치(20)가 더욱 하방으로 가압하게 되면 펀치(20)의 천공부(24)와 전단부(34) 하부까지 인입됨으로써 강철판재(W)에서 바닥면(S)이 전단된다.

이렇게 도 5와 같이 성형된 제1돌출부(11)는 다음으로 도 6에서 볼 수 있듯이, 제2펀치(40) 및 제2다이(50)에 의해 강철판재(W)의 표면에 대해 직각으로 구부러뜨려 제2돌출부(18)를 성형한다. 전술한 바와 같이, 도 5에서 볼 때, 제1돌출부(11)는 제1경사각(θ1)보다 제2경사각(θ2)이 더 크게 구비되어 있어, 양측으로 약간정도 볼록한 구조를 취할 수 있는 데, 이에 따라 상기 제2돌출부(18)를 성형하는 공정에서 제1돌출부(11)가 적은 힘으로 외측으로 벌려지기 더욱 용이해지고, 금형에 가해지는 충격이 더욱 적을 수 있다.

이러한 제2돌출부(18)는 후속공정에서 리스트라이킹되어 그 단부를 다듬을 수 있다.

본 발명은 이처럼 강철판재를 2단으로 성형해 표면에 직각인 돌출부를 성형함으로써, 금형에 가해지는 하중을 최소화할 수 있고, 이로 인해 금형 피로도를 줄여 금형의 잦은 교체를 방지할 수 있다.

뿐만 아니라, 강철판재에 단계적인 하중이 가해짐에 따라 돌출부 표면의 버어와 같은 티끌이나 돌출부의 갈라짐 등이 발생되지 않아 불량률을 현저히 줄일 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1(a) 내지 도 1(c)는 종래의 강철판재의 성형방법의 문제점을 개략적으로 도시한 단면도들이다.

도 2는 종래의 강철판재의 성형방법에 따라 제조되는 강철판재를 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 강철판재의 성형 시 사용되는 금형을 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 강철판재의 성형 방법에 있어 제1돌출부를 형성하는 단계를 도시한 일부 확대 단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 강철판재의 성형 방법에 따라 제조된 강철판재의 제1돌출부를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 강철판재의 성형 방법에 있어 제2돌출부를 형성하는 단계를 도시한 일부 확대 단면도이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 강철판재의 일면을 가압해, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키되, 상기 돌출된 부분의 측벽은 상기 돌출된 부분의 바닥면에 대해 경사지도록 하는 단계;

   상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거해 상기 돌출된 부분의 측벽이 상기 강철판재의 일면에 대해 경사진 제1돌출부가 되도록 하는 단계; 및

   상기 경사진 제1돌출부를 상기 강철판재의 타면 방향으로 눌러 상기 제1돌출부가 상기 강철판재의 일면에 직각인 제2돌출부가 되도록 하는 단계;를 포함하고,

   상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키는 단계 및 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거하는 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되고,

   상기 제1돌출부의 일면과 상기 강철판재의 일면의 연장선이 이루는 예각인 제1경사각은, 상기 제1돌출부의 타면과 상기 강철판재의 타면의 연장선이 이루는 예각인 제2경사각보다 작은 것을 특징으로 하는 강철판재의 성형방법.
3. 강철판재의 일면을 가압해, 상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키되, 상기 돌출된 부분의 측벽은 상기 돌출된 부분의 바닥면에 대해 경사지도록 하는 단계;

   상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거해 상기 돌출된 부분의 측벽이 상기 강철판재의 일면에 대해 경사진 제1돌출부가 되도록 하는 단계; 및

   상기 경사진 제1돌출부를 상기 강철판재의 타면 방향으로 눌러 상기 제1돌출부가 상기 강철판재의 일면에 직각인 제2돌출부가 되도록 하는 단계;를 포함하고,

   상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키는 단계 및 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거하는 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되고,

   상기 제1돌출부의 적어도 일면이 곡면이 되도록 하는 단계를 더 포함하고,

   상기 강철판재의 일 부분을 타면 방향으로 돌출시키는 단계, 상기 돌출된 부분의 바닥면을 제거하는 단계 및 상기 제1돌출부의 적어도 일면이 곡면이 되도록 하는 단계는 단일의 금형에 의해 단일 공정에서 진행되는 것을 특징으로 하는 강철판재의 성형방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1돌출부 중 상기 가압 방향에 반대 방향의 면에는 서로 연결되어 있는 제1곡면 및 제2곡면이 구비되고, 상기 제1곡면의 곡률반경이 상기 제2곡면의 곡률반경보다 큰 것을 특징으로 하는 강철판재의 성형방법.
5. 제3항에 있어서,

   상기 제1돌출부는 양면이 곡면이 되도록 형성되는 것으로,

   상기 제1돌출부의 상기 가압 방향에 반대 방향의 면의 곡률 방향과, 상기 제1돌출부의 상기 가압 방향에 대향하는 방향의 면의 곡률 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 강철판재의 성형방법.

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