KR101302039B1 - 워크피스벤딩방법 - Google Patents

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요시유키 후쿠야마
다츠야 아사이
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

경사진 영역(5a, 5b)의 대향측들에 두 면(51, 52; 51, 53)을 구비하고, 경사진 영역이 제1벤딩부(54a, 55a), 제2벤딩부(54b, 55b) 및 평면부(54, 55)로 이루어지는 최종 성형품(5)을 성형하는 워크피스벤딩방법은, 고정다이(1) 및 홀딩부재(3)에 의하여 워크피스(50)의 일 단부를 캔틸레버링하는 워크피스홀딩단계; 및 상기 가동다이(2)가 워크피스(50)의 자유단측을 프레싱하도록, 가동다이(2)를 고정다이(1)로 이동시켜 평면부(54, 55)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역을 만곡시킨 다음, 상기 제1벤딩부(54a, 55a)와 상기 제2벤딩부(54b, 55b)를 성형하고, 상기 가동다이(2)가 상기 워크피스(50)를 고정다이(1)에 대하여 프레싱하도록 하여 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)에 대응하는 워크피스 내의 영역을 언벤딩하는 성형 단계를 포함한다.

Description

워크피스벤딩방법{WORKPIECE BENDING METHOD}
본 발명은 고정다이 및 서로 대향하여 배치되는 가동다이를 이용하여 평탄 워크피스를 벤딩함으로써, 벤딩부인 경계부를 가로질러 연속적인 두 면을 갖는 최종 성형품을 성형하기 위한 워크피스벤딩방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 자동차에 있어서는, 연비 개선을 통한 CO2 배출량을 줄이기 위하여 이루어지는 차체중량의 저감과 충돌안전성의 향상 모두를 달성하는 것이 가장 중요한 관심사이다. 이러한 상충하는 요건들 모두를 충족하기 위한 조치로서, 자동차 차체에 고강도 강판의 적용이 점점 더 채택되고 있다. 자동차 구성부재로서 프레스-성형된 강판은 기본적으로 복수의 경사진 영역이 성형되는 소위 박스형 또는 모자형 단면 모양을 가진다. 프레스 성형의 치수 정밀도를 확보하기 위해서는, 경사진 영역의 스프링-백(spring-back)의 양을 제어하는 것이 중요하다. 하지만, 높은 재료 강도(예컨대, 590 MPa 정도의 재료 강도)를 가진 고강도 강판은 프레스 성형공정에 따라 큰 스프링-백을 가지므로, 소정의 조치없이 양호한 치수 정밀도를 확보하기가 곤란하다.
그러므로, 종래 기술에 따른 통례로서, 프레스 성형에 따르는 스프링-백의 정도가 성형다이의 디자인 시에 고려되어, 프레스성형체워크피스가 오버벤딩(over-bent)되도록 한다. 이러한 방식으로, 벤딩각의 치수 정밀도가 확보될 수 있게 된다.
하지만, 자동차 구성부재로 사용되는 고강도 강판의 재료 강도는 매년 높아지고 있다. 최근에는, 재료 강도가 980 MPa 이상인 고강도 강판을 자동차 구성부재에 적용할 필요가 높아졌다.
따라서, 고강도 강판의 재료 강도가 높아지는 경우에는, 포스트프레스성형(post-press-forming)의 스프링-백 또한 증가한다. 그러므로, 소정량의 스프링-백이 당업계에서와 같이 성형다이의 구성 시에 고려되는 경우에는, 고려된 스프링-백의 정도가 커지게 되어, 성형다이를 수리 또는 갱신하는데 필요한 1인 1시간의 노동량이 증가하고, 수리 작업이 복잡하게 된다. 또한, 일부 경우에는, 프레스-성형될 모양에 따라, 오버벤딩각이 90°미만인데, 이는 프레스 성형 시에 문제점을 유발할 수도 있다. 나아가, 고강도 강판의 재료 강도가 높은 경우, 재료 강도 등을 포함하는 특성은 워크피스로부터 또다른 것으로 큰 규모로 변하므로; 스프링-백이 성형다이의 구성 시에 고려되더라도, 프레스 성형 이후의 벤딩각이 일관되지 않아, 벤딩각 정밀도를 확보하는 것이 곤란하게 된다.
또한, 고강도 강판의 프레스 성형 시에 스프링-백의 양을 저감시키는 프레스-성형방법이 일본특허출원공보 제2005-254262호(JP-A-2005-254262)에 도시되어 있다.
일본특허출원공보 제2005-254262호(JP-A-2005-254262)에 도시된 금속판처리방법에서는, 모자형 단면 모양을 갖는 성형품의 수직벽이 그 높이의 절반 정도로 제1성형공정에서 성형되고, 상기 수직벽의 높이의 나머지는 제2성형공정에서 상기 벽의 높이의 절반 정도에 추가 및 연결된다. 제1 및 제2성형공정에서는, 다이의 다이숄더에서의 벤딩 및 언벤딩이 행하여진다. 개시된 방법에 있어서, 강판이 제2성형공정에서 다이숄더에 대하여 프레싱되는 방향은, 상기 제1성형공정에서 행하여지는 다이숄더에 대한 프레싱 방향에 반대로 이루어진다. 그러므로, 제2성형공정에서 성형된 벽은 스프링-고(spring-go) 요소로서의 역할을 하게 되어, 성형품의 스프링-백을 저감시키게 된다.
하지만, 일본특허출원공보 제2005-254262호(JP-A-2005-254262)에 기재된 처리방법은 수직벽부에서의 스프링-백의 양은 저감시키지만, 워크피스의 벤딩부의 스프링-백의 양은 저감시키지 않고자 의도되어 있다. 그러므로, 일본특허출원공보 제2005-254262호(JP-A-2005-254262)에 기재된 성형방법의 출원만으로는 벤딩각의 치수 정밀도를 확보하지 못할 것이다.
그러므로, 본 발명은 워크피스의 벤딩부의 스프링-백의 양을 저감시켜, 워크피스의 벤딩부의 벤딩각의 치수 정밀도를 확보하는 워크피스벤딩방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 제1형태는, 고정다이와 가동다이를 이용하여 평탄 워크피스를 벤딩시켜 경사진 영역의 대향측들에 각각 하나의 면을 구비한 최종 성형품을 성형하는 워크피스벤딩방법으로서, 상기 최종 성형품의 경사진 영역의 형상은 제1벤딩부, 제2벤딩부, 및 상기 제1벤딩부와 상기 제2벤딩부 사이에 끼워진 평면부로 이루어진다. 상기 방법은, 상기 고정다이 및 상기 고정다이에 대향하여 배치되는 홀딩부재에 의해 상기 워크피스의 일 단부를 클램핑함으로써 상기 워크피스를 캔틸레버링하는 워크피스홀딩단계; 및 상기 가동다이가 상기 캔틸레버링된 워크피스의 자유측단을 상기 고정다이를 향해 프레싱하도록, 상기 가동다이를 상기 고정다이로 이동시켜 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역을 만곡시킨 다음, 상기 최종 성형품 내의 경사진 영역의 형상에 대응하는 형상의 고정다이와 가동다이에 있어서 상기 가동다이가 상기 워크피스를 상기 고정다이에 대하여 프레싱하도록 하여, 상기 제1벤딩부와 상기 제2벤딩부를 성형하고, 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역을 언벤딩하는 성형 단계를 포함한다. 그러므로, 경사진 영역에서 발생하는 스프링-백은, 평면부에 대응하는 영역의 곡률에 의해 구부러지는 부분에서 발생하는 스프링-고에 의해 오프셋될 수 있게 된다. 따라서, 경사진 영역에서의 벤딩각의 치수 정밀도가 높은 최종 성형품을 성형할 수 있게 된다.
본 발명의 제2형태는, 고정다이와 가동다이를 이용하여 평탄 워크피스를 벤딩시켜 경사진 영역의 대향측들에 두 면을 구비한 최종 성형품을 성형하는 워크피스벤딩방법으로서, 상기 최종 성형품의 경사진 영역의 형상은 제1벤딩부, 제2벤딩부, 및 상기 제1벤딩부와 상기 제2벤딩부 사이에 끼워진 평면부로 이루어진다. 상기 방법은, 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역에서, 상기 제1벤딩부 및 상기 제2벤딩부와 동일한 벤딩 방향을 갖는 예비벤딩부를 성형하는 단계; 상기 고정다이 및 상기 고정다이에 대향하여 배치되는 홀딩부재에 의해 상기 워크피스의 일 단부를 클램핑함으로써 상기 워크피스를 캔틸레버링하는 워크피스홀딩단계; 및 상기 가동다이가 상기 캔틸레버링된 워크피스의 자유측단을 상기 고정다이를 향해 프레싱하도록, 상기 가동다이를 상기 고정다이로 이동시켜 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역을 만곡시킨 다음, 상기 최종 성형품 내의 경사진 영역의 형상에 대응하는 형상의 고정다이와 가동다이에 있어서 상기 가동다이가 상기 워크피스를 상기 고정다이에 대하여 프레싱하도록 하여, 상기 제1벤딩부와 상기 제2벤딩부를 성형하고, 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하면서 상기 예비벤딩부를 포함하는 워크피스 내의 영역을 언벤딩하는 성형 단계를 포함한다. 그러므로, 경사진 영역에서 발생하는 스프링-백은, 평면부에 대응하는 영역의 곡률에 의해 구부러지는 부분에서 그리고 예비벤딩부에서 발생하는 스프링-고에 의해 충분히 오프셋될 수 있게 된다. 따라서, 경사진 영역에서의 벤딩각의 치수 정밀도가 높은 최종 성형품을 성형할 수 있게 된다.
제1형태 및 제2형태에 있어서, 상기 성형단계에서는, 상기 워크피스가 상기 고정다이에 대하여 상기 가동다이에 의해 프레싱되기 전, 상기 제2벤딩부를 성형하기 위해 제공되는 상기 고정다이 내의 영역과 상기 워크피스를 접촉시켜 상기 워크피스에 안정화벤딩부(stabilized bend portion)가 성형될 수도 있고, 상기 안정화벤딩부가 성형된 후, 상기 안정화벤딩부는 상기 가동다이가 상기 고정다이에 대하여 상기 워크피스를 프레싱하도록 하여 언벤딩될 수도 있다. 그러므로, 안정화벤딩부에서도 발생하는 스프링-고를 이용함으로써, 최종 성형품의 벤딩부에서 발생하는 스프링-백이 더욱 확실하게 저감될 수 있게 된다. 따라서, 최종 성형품의 벤딩부의 벤딩각의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 제3형태는, 워크피스를 벤딩시켜 경사진 영역의 대향측들에 두 면을 구비한 최종 성형품을 성형하는 워크피스벤딩장치이다. 상기 장치는, 고정다이, 및 상기 고정다이에 대향하여 배치되는 가동다이와 홀딩부재를 포함한다. 상기 가동다이와 상기 고정다이는 상기 최종 성형품 내의 경사진 영역의 형상에 대응하는 형상을 가지고, 상기 워크피스는 상기 고정다이와 상기 홀딩부재에 의하여 상기 워크피스의 일 단부를 클램핑하여 캔틸레버링된다. 상기 가동다이가 상기 워크피스의 자유측단을 프레싱하도록 상기 가동다이를 상기 고정다이로 이동시킴으로써, 상기 벤딩장치는 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역을 만곡시킨다. 그런 다음, 상기 가동다이가 상기 고정다이에 대하여 상기 워크피스를 프레싱하도록 함으로써, 상기 장치는 제1벤딩부, 제2벤딩부, 및 상기 제1벤딩부와 상기 제2벤딩부 사이에 끼워진 평면부로 이루어지는 상기 경사진 영역을 성형하고, 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역을 언벤딩시킨다. 그러므로, 경사진 영역에서 발생하는 스프링-백은, 평면부에 대응하는 영역의 곡률에 의해 구부러지는 부분에서 발생하는 스프링-고에 의해 오프셋될 수 있게 된다. 따라서, 경사진 영역에서의 벤딩각의 치수 정밀도가 높은 최종 성형품을 성형할 수 있게 된다.
본 발명의 제4형태는, 워크피스를 벤딩시켜 경사진 영역의 대향측들에 두 면을 구비한 최종 성형품을 성형하는 워크피스벤딩장치이다. 상기 장치는 고정다이, 및 상기 고정다이에 대향하여 배치되는 가동다이와 홀딩부재를 포함한다. 상기 가동다이와 상기 고정다이는 상기 최종 성형품 내의 경사진 영역의 형상에 대응하는 형상을 가지고, 제1벤딩부와 제2벤딩부와 동일한 벤딩 방향을 갖는 예비벤딩부가 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역에 미리 성형되는 워크피스는, 상기 고정다이와 상기 홀딩부재에 의하여 상기 워크피스의 일 단부를 클램핑하여 캔틸레버링된다. 상기 가동다이가 상기 워크피스의 자유측단을 프레싱하도록 상기 가동다이를 상기 고정다이로 이동시킴으로써, 상기 벤딩장치는 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하는 워크피스 내의 영역을 만곡시킨다. 그런 다음, 상기 가동다이가 상기 고정다이에 대하여 상기 워크피스를 프레싱하도록 함으로써, 상기 장치는 제1벤딩부, 제2벤딩부, 및 상기 제1벤딩부와 상기 제2벤딩부 사이에 끼워진 평면부로 이루어지는 상기 경사진 영역을 성형하고, 상기 경사진 영역의 평면부에 대응하면서 상기 예비벤딩부를 포함하는 워크피스 내의 영역을 언벤딩시킨다. 그러므로, 경사진 영역에서 발생하는 스프링-백은, 평면부에 대응하는 영역의 곡률에 의해 구부러지는 부분에서 그리고 예비벤딩부에서 발생하는 스프링-고에 의해 충분히 오프셋될 수 있게 된다. 따라서, 경사진 영역에서의 벤딩각의 치수 정밀도가 높은 최종 성형품을 성형할 수 있게 된다.
제3 및 제4형태에 있어서, 상기 워크피스벤딩장치는, 상기 워크피스가 상기 고정다이에 대하여 상기 가동다이에 의해 프레싱되기 전, 상기 제2벤딩부를 성형하기 위해 제공되는 상기 고정다이 내의 영역과 상기 워크피스를 접촉시키기 위하여 상기 가동다이를 상기 고정다이로 이동시켜 상기 워크피스에 안정화벤딩부를 성형할 수도 있다. 상기 안정화벤딩부를 성형한 후, 상기 워크피스벤딩장치는, 상기 가동다이가 상기 고정다이에 대하여 상기 워크피스를 프레싱하도록 상기 가동다이를 상기 고정다이로 더욱 이동시켜 상기 안정화벤딩부를 언벤딩시킬 수도 있다. 그러므로, 안정화벤딩부에서도 발생하는 스프링-고를 이용함으로써, 최종 성형품의 벤딩부에서 발생하는 스프링-백이 더욱 확실하게 저감될 수 있게 된다. 따라서, 최종 성형품의 벤딩부의 벤딩각의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 상기 형태들에 따르면, 경사진 영역에서 발생하는 스프링-백은, 평면부에 대응하는 영역의 곡률에 의해 구부러지는 부분에서 발생하는 스프링-고에 의해 오프셋될 수 있게 된다. 따라서, 경사진 영역에서의 벤딩각의 치수 정밀도가 높은 최종 성형품을 성형할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 워크피스의 벤딩부의 스프링-백의 양을 저감시켜, 워크피스의 벤딩부의 벤딩각의 치수 정밀도를 확보하는 워크피스벤딩방법 및 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 특징, 장점 및 기술적 그리고 산업적 현저성은, 동일 부호들이 동일 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들의 하기 상세한 설명에 기술될 것이다.
도 1은 워크(work)를 벤딩하여 얻어지는 최종 성형품을 도시한 사시도;
도 2는 최종 성형품의 단면도;
도 3은 최종 성형품을 성형하기 위한 벤딩장치의 측단면도;
도 4는 펀치 및 홀딩부재에 의해 워크피스를 캔틸레버링하는 벤딩장치의 측단면도;
도 5는 다이블럭이 펀치측으로 이동되고, 상기 다이블럭이 펀치로부터 이격되는 제2단부 부근의 워크피스의 일부분과 접촉하게 되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 6은 다이블럭이 워크의 제2단부측과 접촉한 후 다이블럭에 의해 워크피스를 프레싱함으로써, 제1벤딩부를 성형하기 위하여 상판-성형부와 평면부-성형부 사이의 펀치의 각부(angle portion)에서 워크피스가 벤딩된 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 7은 워크피스가 펀치를 향해 더욱 프레싱되고, 상기 워크피스가 펀치의 제1측판-성형부와 평면부-성형부 사이의 각부와 접촉하게 되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 8은 워크피스가 평면부-성형부와 제1측판-성형부 사이의 각부와 접촉한 후, 워크피스가 다이블럭에 의해 펀치측에 대하여 더욱 프레싱되어, 상기 워크피스가 상기 각부에서 벤딩되므로, 안정화벤딩부가 성형되도록 하는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 9는 최종 성형품이 다이블럭 및 펀치에 의해 워크피스를 프레싱하여 성형되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 10은 스프링-백이 제1벤딩부와 제2벤딩부에서 어떻게 발생하는 지와 스프링-고가 예비벤딩부와 안정화벤딩부에서 어떻게 발생하는 지를 도시한 측면도;
도 11은 예비벤딩부가 없는 워크피스가 캔틸레버링되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 12는 다이블럭으로 워크피스를 프레싱하여 제1벤딩부를 성형하기 위하여, 상판-성형부와 평면부-성형부 사이의 펀치의 각부에서, 예비벤딩부가 없는 워크피스가 벤딩되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 13은 예비벤딩부가 없는 워크피스가 평면부-성형부와 제1측판-성형부 사이의 각부와 접촉하게 된 다음, 펀치측으로 프레싱되어, 상기 워크피스가 안정화벤딩부를 성형하도록 각부에서 벤딩되도록 하고, 상기 평면부-성형부에 위치한 워크피스의 일부분이 만곡되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측단면도;
도 14는 워크피스에 성형된 예비벤딩부가, 펀치의 제1측판-성형부와 상판-성형부의 가상 연장부들 사이의 교차점의 위치에 배치되는 상태를 도시한 벤딩장치의 측면도;
도 15는 제1벤딩부와 제2벤딩부 각각의 챔퍼 형상의 높이가 복수의 값으로 설정되고, 그 폭은 상기 높이의 설정값 각각에 대하여 다양하게 설정되는 경우, 제1벤딩부의 벤딩각과 제2벤딩부의 벤딩각을 도시한 도면;
도 16은 제1경사영역 및 제2경사영역의 챔퍼 형상의 폭이 복수의 값으로 설정되고, 그 높이는 설정폭 각각에 대하여 다양하게 설정되는 경우, 제1경사영역과 제2경사영역의 벤딩각들의 변화의 정도를 도시한 도면;
도 17은 워크피스 상에서, 펀치의 평면부-성형부와 상판-성형부 사이의 각부에 대응하는 위치로부터 예비벤딩부가 성형되는 위치까지 측정되는 오프셋 치수를 도시한 측면도;
도 18은 오프셋 치수가 평면부-성형부에 따른 범위 내에서 소정의 각도로 설정되는 경우, 워크피스의 예비벤딩부의 최대 벤딩각을 도시한 측단면도; 및
도 19는 제1벤딩부와 제2벤딩부 각각의 챔퍼 형상이 소정의 챔퍼 형상으로 설정되는 조건에서, 워크피스의 예비벤딩부로 연장되는 오프셋 치수 D의 다양한 값들에서 발생하는 제1벤딩각과 제2벤딩각의 변화량(목표각과의 편차)을 도시한 도면이다.
다음으로, 본 발명을 실시하는 방법들을 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워크피스벤딩방법 및 장치에 의하여, 고강도 강판으로 형성되는 평탄 워크피스(50)를 벤딩(프레스-성형)시켜 얻어지는 최종 성형품(5)을 보여준다. 첨언하면, 상기 실시예의 워크피스벤딩방법 및 장치에 적용되는 워크피스(50)의 고강도 강판의 재료 강도가 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 장치 및 방법은 재료 강도가 980 MPa 이상인 고강도 강판에 효과적으로 적용가능하다.
상기 최종 성형품(5)은 복수의 벤딩부를 구비한 소위 모자형 단면 형상을 가진다. 구체적으로, 상기 최종 성형품(5)은 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)을 가진다. 상기 제1경사영역(5a)은 두 면, 즉 상판(51)과 제1측판(52) 사이에 끼워져 있다. 상기 제2경사영역(5b)은 두 면, 즉 상판(51)과 제2측판(53) 사이에 끼워져 있다. 다시 말해, 상기 최종 성형품(5)은, 상판(51)의 두 대향측에, 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)을 개재하여 동일한 방향으로 벤딩되는, 제1측판(52)과 제2측판(53)이 각각 배치되는 모자형 단면 형상을 가지도록 성형된다.
상기 제1경사영역(5a)은 제1벤딩부(54a)와 제2벤딩부(54b), 및 상기 제1벤딩부(54a)와 제2벤딩부(54b) 사이에 끼워진 평면부(54)로 구성된다. 즉, 상기 제1경사영역(5a)은 제1벤딩부(54a)와 제2벤딩부(54b), 및 제1벤딩부(54a)와 제2벤딩부(54b) 사이에 끼워진 평면부(54)로 이루어지는 형상을 가진다. 상기 제1벤딩부(54a)는 상판(51)과 평면부(54) 사이에 배치된 벤딩부이고, 상기 제2벤딩부(54b)는 제1측판(52)과 평면부(54) 사이에 배치된 벤딩부이다.
또한, 상기 제2경사영역(5b)은 제1벤딩부(55a)와 제2벤딩부(55b), 및 상기 제1벤딩부(55a)와 제2벤딩부(55b) 사이에 끼워진 평면부(55)로 구성된다. 즉, 상기 제2경사영역(5b)은 제1벤딩부(55a)와 제2벤딩부(55b), 및 제1벤딩부(55a)와 제2벤딩부(55b) 사이에 끼워진 평면부(55)로 이루어지는 형상을 가진다. 상기 제1벤딩부(55a)는 상판(51)과 평면부(55) 사이에 배치된 벤딩부이고, 상기 제2벤딩부(55b)는 제2측판(53)과 평면부(55) 사이에 배치된 벤딩부이다.
즉, 상기 제1경사영역(5a)은, 상판(51)과 제1측판(52)을 그들이 서로 교차할 때까지 연장시켜 성형된 각도 형상(도 2의 이점쇄선으로 도시된 형상)이 소정의 폭 W 및 소정의 높이 H로 비스듬하게 절단되는 경우에 형성되는 챔퍼 형상을 가진다. 따라서, 상기 평면부(54)는 상판(51)과 제1측판(52) 양자 모두에 대하여 기울어져 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제2경사영역(5b)은, 상판(51)과 제2측판(53)을 그들이 서로 교차할 때까지 연장시켜 성형된 각도 형상(도 2의 이점쇄선으로 도시된 형상)이 소정의 폭 W 및 소정의 높이 H로 비스듬하게 절단되는 경우에 형성되는 챔퍼 형상을 가진다. 따라서, 상기 평면부(55)는 상판(51)과 제2측판(53) 양자 모두에 대하여 기울어져 있다.
따라서, 상기 최종 성형품(5)은, 상판(51), 제1측판(52), 제2측판(53), 평면부(54), 및 평면부(55)를 형성하기 위하여 제1벤딩부(54a), 제2벤딩부(54b), 제1벤딩부(55a), 및 제2벤딩부(55b)를 따라 워크피스(50)를 벤딩시켜, 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)을 구비한 형상을 가지도록 성형된다.
다음으로, 상술된 바와 같이 성형되는 최종 성형품(5)의 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)의 벤딩방법을 설명하기로 한다. 첨언하면, 제1경사영역(5a)의 벤딩방법, 및 제2경사영역(5b)의 벤딩방법은 실질적으로 동일하므로, 상기 제1경사영역(5a)의 벤딩방법을 후술하기로 하고, 상기 제2경사영역(5b)의 벤딩방법의 설명은 생략하기로 한다.
즉, 상기 제1경사영역(5a)의 벤딩방법의 하기 설명에서의 워크피스(50) 및 최종 성형품(5)의 제1경사영역(5a), 제1벤딩부(54a), 제2벤딩부(54b), 제1측판(52) 및 평면부(54)는, 제2경사영역(5b)의 벤딩방법에서의 워크피스(50) 및 최종 성형품(5)의 제2경사영역(5b), 제1벤딩부(55a), 제2벤딩부(55b), 제2측판(53) 및 평면부(55)에 각각 대응한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 워크피스(50)를 벤딩시켜 최종 성형품(5)을 성형하기 위한 벤딩장치는 고정다이인 펀치(1) 뿐만 아니라 상기 펀치(1)에 대향하여 배치되는 다이블럭(2) 및 홀딩부재(3)를 포함한다. 상기 다이블럭(2) 및 홀딩부재(3)는, 펀치(1)에 근접하거나 그로부터 이격되어 이동하는 방향(도 3의 상하 방향)으로 이동가능하도록, 그리고 워크피스(50)가 상기 워크피스(50)를 클램핑하는 펀치(1) 및 홀딩부재(3)에 의하여 지지될 수 있도록 구성된다.
상기 펀치(1)는, 최종 성형품(5)의 상판(51)을 성형하는 부분에 대응하는 상판-성형부(1a), 제1측판(52)을 성형하는 부분에 대응하는 제1측판-성형부(1b), 및 평면부(54)를 성형하는 부분에 대응하는 평면부-성형부(1d)를 구비한다. 상기 평면부-성형부(1d)는 상판-성형부(1a)와 제1측판-성형부(1b) 사이에 배치된다. 상기 상판-성형부(1a)와 평면부-성형부(1d) 사이에는 돌기된 각부(1p)가 형성되고, 상기 제1측판-성형부(1b)와 평면부-성형부(1d) 사이에는 돌기된 각부(1q)가 형성된다.
또한, 상기 다이블럭(2)은 제1측판(52)을 성형하는 부분에 대응하는 제1측판-성형부(2b), 및 평면부(54)를 성형하는 부분에 대응하는 평면부-성형부(2d)를 구비한다. 그 후, 다이블럭(2)을 펀치(1)측으로 이동시켜, 홀딩부재(3)와 펀치(1) 사이에 클램핑된 워크피스(50)가 가압되는 한편, 상기 워크피스(50)는 다이블럭(2)과 펀치(1) 사이에 타이트하게 끼워져(프레싱되어), 상기 최종 성형품(5)이 워크피스(50)를 벤딩시켜 성형될 수 있도록 한다. 또한, 상기 워크피스(50)는 다이블럭(2)을 펀치(1)를 향해 이동시키는 과정에서 상기 홀딩부재(3)와 펀치(1) 사이에 클램핑된 워크피스(50)에 대하여 상기 다이블럭(2)을 프레싱하여 벤딩될 수도 있다.
상술된 바와 같이 구성된 벤딩장치에 의하면, 워크피스(50)가 최종 성형품(5)을 성형하도록 하기 방식으로 벤딩된다. 우선, 워크피스(50) 상에서 벤딩공정을 행하기 위하여, 홀딩부재(3)와 펀치(1) 사이에 그것을 클램핑하여 워크피스(50)를 지지하는 워크피스홀딩공정이 실시되는 한편, 펀치(1)와 다이블럭(2)은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 이격된다. 이 경우, 상판(51)으로부터 제1측판(52)으로 연장되는 부분에 대응하는 워크피스(50)는, 홀딩부재(3) 및 펀치(1)에 의하여 그 제1단부(도 4의 좌측단부, 즉 상판(51)으로 형성되는 부분)에서 캔틸레버링되고, 상기 워크피스(50)의 제2단부(도 4의 우측단부, 즉 제1측판(52)으로 형성되는 부분)는 제약받지 않는 자유단이다.
또한, 상기 홀딩부재(3) 및 펀치(1)에 의해 캔틸레버링된 워크피스(50)에서는, 상기 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)와 동일한 방향으로 벤딩되는 벤딩부로서의 역할을 하는 예비벤딩부(50p)가, 최종 성형품(5) 내의 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역에 사전에 미리 성형된다. 즉, 상기 실시예의 벤딩장치에 의하여 벤딩공정을 겪은 워크피스(50)에서는, 상기 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)와 동일한 방향으로 벤딩되는 예비벤딩부(50p)가 상기 벤딩공정보다 이른 공정에서 사전에 미리 성형된다. 상기 예비벤딩부(50p)가 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)에 대응하는 장소에 위치되어 있는 상태에서, 상기 워크피스(50)는 홀딩부재(3) 및 펀치(1)에 의해 캔틸레버링된다. 상기 평면부-성형부(1d)는 워크피스(50)의 평면부(54)를 성형하는 부분이다.
다음으로, 워크피스(50)가 홀딩부재(3) 및 펀치(1)에 의해 캔틸레버링되는 동안, 다이블럭(2)을 펀치(1)측으로(펀치(1)에 대한 접근방향으로) 이동시키고, 상기 워크피스(50)의 제2단부측을 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측에 프레싱하며, 상기 다이블럭(2)이 워크피스(50)를 펀치(1)에 대하여 프레싱하도록 하는 성형공정이 실시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다이블럭(2)이 성형공정에서 펀치(1)측으로 이동됨에 따라, 상기 다이블럭(2)의 하단부가 우선 워크피스(50)와 접촉한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 다이블럭(2)이 워크피스(50)와 접촉한 후, 예비벤딩부(50p)가 평면부-성형부(1d)에 따른 범위 내에 배치되는 워크피스(50)가, 상기 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측으로 프레싱되어, 상기 워크피스(50)가 상판-성형부(1a)와 평면부-성형부(1d) 사이의 각부(1p)에서 벤딩되므로, 상기 펀치(1)의 각부(1p)에 대응하는 워크피스(50) 내의 위치에 제1벤딩부(54a)를 성형하게 된다.
그런 다음, 다이블럭(2)이 펀치(1)측으로 더욱 이동됨에 따라, 워크피스(50)는 상기 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측으로 더욱 프레싱되며, 상기 워크피스(50)는 상기 펀치(1)의 제1측판-성형부(1b)와 평면부-성형부(1d) 사이의 각부(1q)와 접촉한다. 또한, 워크피스(50)는 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측으로 프레싱되기 때문에, 상기 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역이 만곡되므로, 상기 예비벤딩부(50p)가 벤딩되는 것과 같은 쪽으로 구부러지게 된다. 첨언하면, 워크피스(50)가 각부(1q)와 접촉하는 시점에서, 예비벤딩부(50p)를 포함하면서 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)를 향하는 워크피스(50)의 일부분은, 상기 다이블럭(2)의 평면부-성형부(2d)와 접촉하지 않는다. 즉, 이 시점에는, 다이블럭(2)의 평면부-성형부(2d)가 아직 워크피스(50)를 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)에 대하여 프레싱하지 않는다.
나아가, 도 8에 도시된 바와 같이, 워크피스(50)가 평면부-성형부(1d)와 제1측판-성형부(1b) 사이의 각부(1q)와 접촉한 후, 상기 워크피스(50)는 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측으로 더욱 프레싱되어, 상기 워크피스(50)가 상기 각부(1q)에서 벤딩됨으로써, 안정화벤딩부(50q)를 형성하게 된다. 상기 안정화벤딩부(50q)의 벤딩방향은 추후에 수행되는 워크피스(50)의 제1벤딩부(54a)와 제2벤딩부(54b)의 벤딩방향과 동일하다. 또한, 상기 워크피스(50)의 안정화벤딩부(50q)가 가소성으로 변형되므로, 그 벤딩 상태는 상기 다이블럭(2)에 의해 야기된 프레싱 상태가 중지된 이후에도 안정화된 벤딩이 유지되도록 한다.
첨언하면, 도 8에 도시된 바와 같이 워크피스(50)가 각부(1q)에서는 벤딩되었지만, 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서는 프레싱되지 않은 상태 동안, 평면부-성형부(1d)를 향하는 워크피스(50)의 일부분은 상기 평면부-성형부(1d)를 따라 연장되지 않고, 상기 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)에 성형된 예비벤딩부(50p) 및 상기 다이블럭(2)에 의한 워크피스(50)의 프레싱에 의해 만곡되므로, 상기 각부(1p)와 각부(1q) 사이의 범위에 존재하는 워크피스(50)의 상술된 부분이 평면부-성형부(1d)로부터 분리되도록 구부러지게 된다. 또한, 워크피스(50)의 안정화벤딩부(50q) 및 평면부-성형부(1d)를 향하는 워크피스(50)의 만곡부는 가소성으로 변형되므로, 그 벤딩 상태와 만곡 상태는, 상기 다이블럭(2)에 의해 야기되는 프레싱 상태가 중지된 이후에도 안정화된 벤딩 상태로 유지되도록 한다.
따라서, 상기 성형공정에서는, 다이블럭(2)을 펀치(1)측으로 이동시켜 워크피스(50)를 프레싱함으로써, 워크피스(50)가 상기 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱되기 전, 예비벤딩부(50p)를 포함하면서 상기 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)에 대응하는 워크피스(50)의 부분이 만곡 및 구부러지므로, 안정화벤딩부(50q)를 형성하게 된다. 그런 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 워크피스(50)가 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측을 향해 더욱 프레싱되어, 상기 다이블럭(2)이 워크피스(50)를 펀치(1)에 대하여 프레싱하도록 한다.
구체적으로, 홀딩부재(3) 및 펀치(1)의 상판-성형부(1a)에 의해 클램핑된 워크피스(50)는 상기 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)와 상기 다이블럭(2)의 평면부-성형부(2d) 사이에서, 그리고 상기 펀치(1)의 제1측판-성형부(1b)와 상기 다이블럭(2)의 제1측판-성형부(2b) 사이에서 프레싱되어, 상기 워크피스(50)가 각부(1p) 및 각부(1q)에서 벤딩되도록 한다. 따라서, 상기 제1벤딩부(54a)는 상기 각부(1p)에 대응하는 워크피스(50) 내의 위치에 성형되고, 상기 제2벤딩부(54b)는 상기 각부(1q)에 대응하는 워크피스(50) 내의 위치에 성형된다.
따라서, 그 형상이 최종 성형품(5)의 제1경사영역(5a)의 형상에 대응하는 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 워크피스(50)를 프레싱함으로써, 상기 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)가 성형된다. 그 결과, 상판(51), 제1측판(52), 및 평면부(54)가 워크피스(50)에 성형되게 된다. 이러한 방식으로, 최종 성형품(5)이 성형된다. 첨언하면, 워크피스(50)가 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱되는 상태는 상기 다이블럭(2)의 하사점이다(즉, 펀치(1)와 다이블럭(2)이 서로 가장 근접한 위치).
이 경우, 평면부-성형부(1d)에 대응하는 워크피스(50)의 일부분에 사전에 미리 성형된 예비벤딩부(50p) 및 상기 워크피스(50)의 곡률에 의해 야기된 휨부(flexure)는 상기 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)와 상기 다이블럭(2)의 평면부-성형부(2d) 사이에서 언벤딩되도록 프레싱되므로, 일시적으로 평탄하게 이루어진다. 또한, 워크피스(50)가 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱되기 전, 각부(1q)에 대응하는 워크피스(50)의 일부분에 성형된 안정화벤딩부(50q)는 상기 예비벤딩부(50p)로서 평탄하게 되도록 언벤딩되고, 상기 워크피스(50)의 곡률에 의해 야기된 휨부가 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱되어, 상기 안정화벤딩부(50q)가 상기 펀치(1)의 각부(1q)로부터 제1측판-성형부(1b)측으로 이동되도록 한다.
즉, 상기 평면부-성형부(1d)의 상판-성형부(1a)측에 위치하는 워크피스(50)의 부분이 상기 펀치(1) 및 홀딩부재(3)에 의해 클램핑되므로, 위치적으로 고정되고, 상기 평면부-성형부(1d)에 따른 범위 내에 있는 워크피스(50)의 휨부는 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱에 의하여 평탄하게 되도록 스퀴징되어, 상기 평면부-성형부(1d)의 범위 내에 위치한 워크피스(50)의 과잉(surplus) 또는 슬랙(slack) 부분이 상기 제1측판-성형부(1b)측으로 배출되도록 한다. 따라서, 상기 안정화벤딩부(50q)가 상기 각부(1q)에 대응하는 위치로부터 제1측판-성형부(1b)측으로 이동하게 된다. 또한, 제1측판-성형부(1b)측으로 이동된 안정화벤딩부(50q)는 상기 펀치(1)의 제1측판-성형부(1b)와 상기 다이블럭(2)의 제1측판-성형부(2b) 사이에서 프레싱되므로, 일단 평탄하게 되도록 언벤딩되게 된다.
상기 방식으로 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 워크피스(50)가 프레싱 및 성형된 후, 상기 다이블럭(2)은 상기 펀치(1)로부터 이격되어 이동하는 방향으로 이동된 다음, 성형된 워크피스(50)가 다이장치로부터 해제된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 워크피스(50)가 다이장치로부터 해제된 후, 상기 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱되어 벤딩된 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)는 상기 워크피스(50)의 재료 강도로 인한 스프링-백을 겪게 된다.
본 명세서에서, 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-백은, 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 워크피스(50)를 프레싱하여 성형된 제1벤딩부(54a)와 제2벤딩부(54b)의 내부벤딩각(θ1, θ2)이, 상기 워크피스(50)가 다이장치로부터 해제될 때 증가하는 방향으로 변하는 현상을 참조한다는 점에 유의한다. 즉, 상기 스프링-백은, 상기 워크피스(50)가 다이장치로부터 해제된 후, 상기 펀치(1) 및 다이블럭(2)의 사용을 통해 워크피스(50)를 벤딩하여 성형된 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)가 평탄화되는 방향으로 약간 언벤딩되는 현상이다. 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-백으로 인하여, 상기 워크피스(50)의 제1측판(52) 및 상판(51)에 의해 형성된 각도 θ가 증가하는 방향으로 변한다.
다른 한편으로, 워크피스(50)가 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱되는 성형공정 시에 언벤딩되는, 워크피스(50)의 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역 및 워크피스(50)의 안정화벤딩부(50q)에서는, 상기 워크피스(50)가 다이장치로부터 해제되어 상기 펀치(1) 및 다이블럭(2)에 의해 부과되는 제약으로부터 해방될 때 스프링-고가 나타난다. 본 명세서에서, 평탄화되도록 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 프레싱된 상기 예비벤딩부(50p), 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역, 및 안정화벤딩부(50q)에는, 반동력이 남아 있어, 상기 펀치(1)와 다이블럭(2)에 의해 부과된 프레싱된 상태가 중지된 경우, 잔여 반동력이 나타나게 된다. 따라서, 워크피스(50)의 안정화벤딩부(50q), 및 상기 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역이 다시 벤딩 상태를 가정하게 된다. 이러한 현상을 워크피스(50)에서 나타나는 스프링-고라고 한다.
상술된 바와 같이, 상기 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역 및 상기 안정화벤딩부(50q)에서 스프링-고가 나타남에 따라, 한번 평탄화된 예비벤딩부(50p), 한번 평탄화된 상기 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 만곡 및 휘어진 영역, 및 한번 평탄화된 안정화벤딩부(50q)가 벤딩 상태로 회복된다. 그러므로, 워크피스(50)의 제1측판(52)과 상판(51) 사이에 형성된 각도 θ가, 상기 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-고로 인하여, 감소하는 방향으로 변하게 된다.
따라서, 워크피스(50)가 다이장치로부터 해제되는 경우, 상기 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)에서 스프링-백이 발생하게 되므로, 상기 워크피스(50)의 제1측판(52)과 상판(51) 사이에 형성된 각도 θ가 증가하는 방향으로 변하는 반면, 상기 워크피스(50)의 제1측판(52)과 상판(51) 사이의 각도 θ를 감소하는 방향으로 변화시키는 스프링-고가, 상기 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 표면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역 및 상기 안정화벤딩부(50q)에서 발생한다. 이에 따라, 스프링-백에 의해 야기되는 각도 θ의 변화가 스프링-고에 의해 야기되는 각도 θ의 변화에 의하여 오프셋되므로, 다이가 해제되기 전후 각도 θ의 변화가 억제될 수 있게 된다. 그러므로, 종래기술에서와 같이, 펀치(1) 및 다이블럭(2)을 포함하는 성형 다이장치의 구성 시에 워크피스(50)의 스프링-백의 양을 고려하는 것이 불필요하게 되어, 최종 성형품(5)의 치수를 이용할 수 있게 된다.
제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)에서 발생하는 스프링-백의 양과, 상기 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 영역 및 상기 안정화벤딩부(50q)에서 발생하는 스프링-고의 양은, 도 2에 도시된 소정의 폭 W 및 소정의 높이 H로 규정되는 제1경사영역(5a)의 챔퍼 형상에 따라 변한다. 그러므로, 제1경사영역(5a)의 챔퍼 형상을 조정함으로써, 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-고의 양 전체와 스프링-백의 양 전체가 균등하게 이루어질 수 있어, 최종 성형품(5)의 치수 정밀도가 높아질 수 있게 된다.
또한, 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-백의 양과 스프링-고의 양은 각각 상기 워크피스(50)의 재료 강도에 비례한다. 그러므로, 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-고의 양과 스프링-백의 양을 균등화하기 위하여 조정이 이루어지는 한, 워크피스(50)의 재료 강도가 변하는 경우에도, 상기 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-고 및 스프링-백의 양이 재료 강도의 크기에 따라 증가하거나 감소하므로, 상기 최종 성형품(5)의 양호한 치수 정밀도가 확보될 수 있다. 이러한 경우에는, 재료 강도가 980 MPa 이상으로 높은 워크피스(50)의 경우에도, 재료 강도가 980 MPa 이하인 워크피스(50)의 경우에서와 같이, 최종 성형품(5)의 양호한 치수 정밀도가 확보될 수 있다.
특히, 상기 실시예에서는, 스프링-고를 겪은 예비벤딩부(50p)가 워크피스(50)에 사전에 미리 성형되고, 상기 예비벤딩부(50p)는, 상기 벤딩장치에 의한 벤딩공정에 앞서, 상기 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 영역에 배치되며, 그 동안 워크피스(50)의 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 영역이 만곡되게 된다. 그러므로, 상기 제1경사영역(5a)에서 발생하는 스프링-백이, 상기 평면부(54)에 대응하는 영역(즉, 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역)의 곡률로 인하여 구부러지는 워크피스(50)의 부분 및 상기 예비벤딩부(50p)에서 발생하는 스프링-고에 의해 충분히 오프셋될 수 있어, 치수 정밀도가 높은 최종 성형품(5)이 성형될 수도 있도록 한다.
상기 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-백은 또한 상기 예비벤딩부(50p)를 포함하는 제1경사영역(5a)의 평면부(54)에서 발생하는 스프링-고만을 활용하여 저감될 수도 있다. 하지만, 상기 실시예에 있어서, 상기 안정화벤딩부(50q)는 상기 예비벤딩부(50p) 이외에도 제1측판(52)에 성형되고, 상기 안정화벤딩부(50q)에서 발생하는 스프링-고 또한 활용되어, 상기 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-백이 저감될 수 있으므로, 상기 최종 성형품(5)의 치수 정밀도가 향상될 수 있게 된다.
상기 실시예에 있어서, 상기 안정화벤딩부(50q)는, 제1벤딩부(54a) 및 제2벤딩부(54b)가 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 워크피스(50)를 프레싱하여 성형되기 전에 형성되고, 다이블럭(2)이 슬라이딩 접촉하는 제1측판(52)(모자형 단면 형상의 수직벽부)에서 발생하는 와프(warp)가 억제될 수 있게 된다. 이에 따라, 최종 성형품(5)의 치수 정밀도가 향상될 수 있게 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 예비벤딩부(50p)가 사전에 미리 성형되지만, 상기 최종 성형품(5)은, 예비벤딩부(50p)가 사전에 미리 성형되지 않는 워크피스(50)를 이용하여 성형될 수도 있다. 이 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 우선 워크피스홀딩공정에서, 상기 워크피스(50)의 일 단부가 클램핑되어, 펀치(1) 및 상기 펀치(1)에 대향하여 배치되는 홀딩부재(3)에 의해 캔틸레버링된다.
다음으로, 성형공정에서는, 다이블럭(2)이 펀치(1)측으로 이동되어, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 다이블럭(2)이 워크피스(50)와 접촉하게 되고, 상기 워크피스(50)를 펀치(1)측으로 프레싱하게 된다. 그러므로, 워크피스(50)가 각부(1p)에서 벤딩되어, 상기 워크피스(50)의 각부(1p)에 대응하는 위치에 제1벤딩부(54a)를 성형하게 된다. 그런 다음, 다이블럭(2)이 펀치(1)측으로 더욱 이동됨에 따라, 워크피스(50)는 도 13에 도시된 바와 같이 다이블럭(2)에 의해 펀치(1)측으로 더욱 프레싱되어, 상기 워크피스(50)가 상기 펀치(1)의 각부(1q)와 접촉하여 벤딩되게 된다. 따라서, 안정화벤딩부(50q)가 성형되게 된다.
워크피스(50)가 각부(1q)와 접촉하여 벤딩되는 시점에서는, 상기 워크피스(50)가 다이블럭(2)과 펀치(1) 사이에서 타이트하게 프레싱되지 않고, 평면부-성형부(1d)를 향하는 워크피스(50)의 일부분이 상기 평면부-성형부(1d)를 따라 연장되지 않으며, 상기 각부(1p)와 각부(1q) 사이의 범위 내에 존재하는 워크피스(50)의 전술된 부분이 상기 평면부-성형부(1d)로부터 분리되는 만곡 및 휘어진 상태가 된다. 그런 다음, 워크피스(50)는 다이블럭(2)에 의하여 펀치(1)측으로 더욱 프레싱되고, 상기 펀치(1)와 다이블럭(2) 사이에서 타이트하게 프레싱된다. 따라서, 최종 성형품(5)이 성형되게 된다.
상술된 바와 같이, 워크피스(50)가 다이블럭(2)과 펀치(1) 사이에서 프레싱되기 전, 평면부-성형부(1d)를 향하는 워크피스(50)의 부분(워크피스(50)의 제1경사영역(5a)의 평면부(54))이 만곡되어 휘어지게 되므로, 상기 워크피스(50)는 워크피스(50)에 안정화벤딩부(50q)를 성형하기 위하여 펀치(1)의 각부(1q)와 접촉하게 된다. 또한, 워크피스(50)가, 평면부-성형부(1d)의 범위 내에 위치한 워크피스(50)의 부분이 만곡되고 안정화벤딩부(50q)가 상기 부분에 성형된 후에, 상기 다이블럭(2)과 펀치(1) 사이에서 프레싱되는 경우, 상기 평면부-성형부(1d)에 따른 워크피스(50)의 만곡 및 휘어진 부분이 언벤딩된다. 그러므로, 최종 성형품(5)이 다이장치로부터 해제되는 경우, 상기 평면부-성형부(1d)에 대응하는 최종 성형품(5)의 부분에서 발생하는 스프링-고가, 상기 최종 성형품(5)의 제1경사영역(5a)에서 발생하는 스프링-백을 줄이게 된다.
또한, 워크피스(50)에서 발생하는 스프링-백은, 제1측판(52)에 성형된 안정화벤딩부(50q)에서 발생하는 스프링-고도 이용하여 더욱 확실하게 저감될 수 있어, 최종 성형품(5)의 치수 정밀도의 추가 개선이 가능하게 된다.
다음으로, 제2경사영역(5b)의 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb가, 최종 성형품(5)의 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)의 챔퍼링된 형상을 다양한 방식으로 변경하여, 제어되는 일 실시예를 설명하기로 한다. 본 실시예에 있어서 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb는, 워크피스(50)에 성형된 예비벤딩각(50p)이 상기 펀치(1)의 상판-성형부(1a) 및 제1측판-성형부(1b)의 가상적인 연장부들 사이의 교차점 A의 위치에 배치되는 조건으로 최종 성형품(5)이 성형되는 경우에 형성되는 각도들이다.
도 15는 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)의 챔퍼 형상의 높이 H가 H1, H2, H3(H1<H2<H3)로 설정되고, 그 폭 W가 상기 설정된 높이 H1, H2, H3 각각에 대하여 W1, W2, W3, W4(W1>W2>W3>W4)로 다양하게 설정될 때에 취득되는 상기 제1경사영역(5a)의 벤딩각 θa 및 상기 제2경사영역(5b)의 벤딩각 θb의 값들을 보여준다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb는 챔퍼 형상(높이 H 및 폭 W)을 변경하여 바뀔 수 있다. 그러므로, 높이 H 및 폭 W를 적절하게 선택함으로써, 상기 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb가 그들의 목표값들과 같게 되도록 제어될 수 있게 된다.
상기 실시예에 있어서, 상기 벤딩각 θb는 높이를 H2로 그리고 폭을 W2로 설정하여 목표된 각도값과 같게 되었다. 나아가, 상기 벤딩각 θa는, 높이가 H1로 설정되고 폭이 W2로 설정되는 경우와, 높이가 H3으로 설정되고 폭이 W2로 설정되는 경우에 목표된 각도에 근접하게 될 수 있다.
상기 벤딩각 θb는, 높이가 H3으로 설정되고 폭이 W2로 설정되는 경우에 목표된 각도에 가장 근접하게 되었다. 나아가, 상기 벤딩각 θa 또한 높이가 H1로 설정되고 폭이 W2로 설정되는 경우와, 높이가 H2로 설정되고 폭이 W2로 설정되는 경우에 목표된 각도에 근접하게 될 수도 있다.
다음으로, 상기 워크피스(50)에 성형된 예비벤딩부(50p)가, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 펀치(1)의 상판-성형부(1a)와 제1측판-성형부(1b)의 가상적인 연장부들 사이의 교차점 A의 위치에 배치되는 조건으로 최종 성형품(5)이 형성될 때에 취득되는 벤딩각 θa, θb에 대해서는, 상기 최종 성형품(5)의 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)의 챔퍼 형상과 상기 벤딩각 θa, θb의 변화의 정도(스프링-백의 양)(이하, "벤딩각 θa, θb의 변화 정도"라고 함)와의 관계들을 설명하기로 한다.
도 16은 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b)의 챔퍼 형상의 폭이 W2, W3, W4로 설정되고 그 높이가 설정된 폭 W2, W3, W4 각각에 대하여 H1, H2, H3로 다양하게 설정되는 경우에 벤딩각 θa, θb의 변화의 정도들을 보여준다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 벤딩각 θa, θb의 변화 정도의 값들이 챔퍼 형상(높이 H 및 폭 W)을 변경하여 바뀔 수 있다. 그러므로, 벤딩각 θa, θb의 변화 정도가, 챔퍼 형상의 폭 및 높이 H를 적절하게 선택하여 작아지도록 제어될 수 있게 된다.
상기 실시예에 있어서, 상기 벤딩각 θa, θb의 정도의 변화는, 높이를 H1로 그리고 폭을 W2로 설정하는 경우에 가장 작게 된다(0에 근접함). 나아가, 상기 벤딩각 θa, θb의 변화 정도는, 높이가 H1로 설정되고 폭이 W3으로 설정되는 경우, 또는 높이가 H1로 설정되고 폭이 W4로 설정되는 경우에도 작아지게 될 수 있다.
다음으로, 워크피스(50)에 성형된 예비벤딩부(50p)의 위치를 변경하여 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb의 크기가 제어되는 일례를 설명하기로 한다. 상기 예시에 있어서, 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb의 크기는, 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b) 각각의 챔퍼 형상(높이 H 및 폭 W)이 소정의 형상으로 설정되는 조건으로, 예비벤딩부(50p)가 성형되는 위치를 조정하여 제어된다.
또한, 도 17에 도시된 바와 같이, 예비벤딩부(50p)의 성형 위치는, 상기 펀치(1)의 상판-성형부(1a)와 평면부-성형부(1d) 사이의 각부(1p)에 대응하는 위치로부터, 상기 예비벤딩부(50p)의 성형 위치까지, 상기 워크피스(50) 상에서 측정되는 오프셋 치수 D로 표현된다. 이러한 오프셋 치수 D를 변경함으로써, 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb의 크기들이 제어된다.
상기 제어에 있어서, 예비벤딩부(50p)의 벤딩각은, 워크피스(50)가 캔틸레버링되는 워크피스홀딩공정의 스테이지에서 상기 펀치(1)의 각부(1q)와 상기 워크피스(50)가 접촉하는 벤딩각인 상한 내의 적절한 각도로 설정될 수 있다. 또한, 상기 오프셋 치수 D는, 예비벤딩부(50p)가 펀치(1)의 평면부-성형부(1d)에 따른 범위 내에 있도록 설정되어야만 하고, 상기 오프셋 치수 D는 이러한 워크홀딩공정의 스테이지에서 펀치(1)의 각부(1q)와 워크피스(50)가 접촉하는 한계 범위 내에서, 워크피스홀딩공정 시에 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 오프셋 치수 D가 도 18에 도시된 바와 같이 평면부-성형부(1d)에 따른 범위 내에서 D1로 설정되는 경우에, 상기 예비벤딩부(50p)의 벤딩각 θx의 최대값은, 워크피스홀딩공정의 스테이지에서 펀치(1)의 각부(1q)와 워크피스(50)가 접촉하는 경우에 발생한다.
도 19는 높이 H를 H2로 설정하고 폭 W를 W2로 설정하며, 제1경사영역(5a) 및 제2경사영역(5b) 각각의 챔퍼 형상이 소정의 챔퍼 형상인 조건으로, 오프셋 치수 D의 다양한 값들로 발생하는 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb의 변화량(목표각과의 편차)을 보여준다. 도 19에는, 0 ~ D3의 오프셋 치수 D의 범위에 대응하는 각도의 변화량이 도시되어 있는데, 즉 각도의 변화량이 오프셋 치수 D가 0에서 D1로 변경되면서 플러스측으로 변경되고, 오프셋 치수 D가 D2에 이를 때까지 플러스측으로 더욱 변경된다. 오프셋 치수 D가 D2에서 D3으로 변경됨에 따라, 각도의 변화량은 약간 마이너스측으로 변경된다.
따라서, 목표각으로부터 벤딩각 θa 및 벤딩각 θb의 변화량은 오프셋 치수 D를 변경하여 제어될 수 있으므로, 오프셋 치수 D를 조정함으로써 원하는 각도의 변화량을 취득할 수 있게 된다.
예를 들어, 다이블럭(2) 및 펀치(1)를 포함하는 성형 다이장치에 기인하는 스프링-백의 양이 예비벤딩부(50p)에서 발생하는 스프링-고의 양에 의해 오프셋되는 경우, 목표각이 정밀한 최종 성형품(5)은, 도 19에 도시된 벤딩각 θa에서와 같이, 각도의 변화량이 실질적으로 제로가 되는 값 D2로 설정되는 오프셋 치수를 가지고 최종 성형품(5)의 성형을 수행함으로써 매우 정밀하게 성형될 수 있다. 또한, 예비벤딩부(50p)에서 발생하는 스프링-고의 양과 여타의 스프링-고의 양이 성형 다이장치의 구성 시에 고려되어, 워크피스(50)가 오버벤딩되고, 상기 오버벤딩된 각도의 크기에 따라 원하는 각도의 변화량을 취득할 수 있게 만드는 오프셋 치수가 선택되어 최종 성형품(5)을 성형하게 된다. 이러한 방식으로, 목표각이 정밀한 최종 성형품(5)이 매우 정밀하게 성형될 수 있다.

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  2. 대향하여 배치되는 고정다이(1)와 가동다이(2)를 이용하여 평판 워크피스(50)를 벤딩 가공함으로써, 경사진 영역(5a, 5b)을 경계로 하여 상판(51) 및 측판(52, 53)의 연속하는 두 개의 면을 갖는 최종 성형품을 성형하는 워크피스벤딩방법에 있어서,
    상기 최종 성형품(5)에 있어서의 경사진 영역(5a, 5b)의 형상은 제1벤딩부(54a, 55a), 제2벤딩부(54b, 55b) 및 상기 제1벤딩부(54a, 55a)와 상기 제2벤딩부(54b, 55b) 사이에 끼워진 평면부(54, 55)로 이루어지고, 상기 제1벤딩부(54a, 55a)와 제2벤딩부(54b, 54b)는 벤딩 방향이 동일한 형상이고, 상기 제1벤딩부(54a, 55a)를 상기 상판(51)과 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55) 사이에 배치함과 함께, 상기 제2벤딩부(54b, 55b)를 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)와 상기 측판(52, 53) 사이에 배치하며,
    상기 고정다이(1)는, 상기 상판(51)을 성형하는 부분에 대응하는 상판-성형부(1a), 상기 측판(52, 53)을 성형하는 부분에 대응하는 제1측판-성형부(1b), 및 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)를 성형하는 부분에 대응하는 평면부-성형부(1d)를 구비하며,
    상기 가동다이(2)는, 상기 측판(52, 53)을 성형하는 부분에 대응하는 제1측판-성형부(2b), 및 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)를 성형하는 부분에 대응하는 평면부-성형부(2d)를 구비하며,
    상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역에서, 상기 제1벤딩부(54a, 55a) 및 상기 제2벤딩부(54b, 55b)와 동일한 벤딩 방향을 갖는 예비벤딩부(50p)를 성형하는 단계;
    상기 예비벤딩부(50p)를 상기 고정다이(1)의 평면부-성형부(1d)에 대응되는 장소에 위치시킴과 함께, 상기 고정다이(1)의 상판-성형부(1a)와 상기 고정다이(1)의 상판-성형부(1a)에 대향하여 배치되는 홀딩부재(3)에 의해, 상기 워크피스(50)의 상기 상판(51)에 대응하는 영역을 클램핑함으로써 상기 워크피스(50)를 캔틸레버링하는 워크피스홀딩단계; 및
    상기 가동다이(2)가 상기 캔틸레버링된 워크피스(50)의 자유측단을 상기 고정다이(1)를 향해 프레싱하도록, 상기 가동다이(2)를 상기 고정다이(1)로 이동시켜 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)에 대응하는 워크피스(50) 내의 영역을 만곡시킨 다음, 상기 워크피스(50)가, 상기 고정다이(1)의 평면부-성형부(1d)와 상기 가동다이(2)의 평면부-성형부(2d) 사이, 및, 상기 고정다이(1)의 제1측판-성형부(1b)와 상기 가동다이(2)의 제1측판-성형부(2b) 사이에서 프레싱되어, 상기 제1벤딩부(54a, 55a)와 상기 제2벤딩부(54b, 55b)를 성형하고, 상기 경사진 영역(5a, 5b)의 평면부(54, 55)에 대응하면서 상기 예비벤딩부(50p)를 포함하는 워크피스(50) 내의 영역을 언벤딩하여 평탄화하는 성형 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 성형 단계에서는, 상기 워크피스(50)가 상기 고정다이(1)에 대하여 상기 가동다이(2)에 의해 프레싱되기 전, 상기 평면부-성형부(1d)와 상기 제1측판-성형부(1b) 사이의 각부(1q)와 상기 워크피스(50)를 접촉시켜 상기 워크피스(50)의 상기 측판(52, 53)에 대응하는 영역에 안정화벤딩부(50q)가 성형되고, 상기 안정화벤딩부(50q)가 성형된 후, 상기 안정화벤딩부(50q)는 상기 가동다이(2)가 상기 고정다이(1)에 대하여 상기 워크피스(50)를 프레싱하도록 하여 언벤딩되어 평탄화되는 워크피스벤딩방법.
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