KR101472645B1 - Ｌ자 형상을 갖는 부품의 프레스 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 천장판부와, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위를 갖는 굴곡부를 통해 상기 천장판부에 연결되고, 또한, 상기 굴곡부와 반대측에 플랜지부를 갖는 종벽부를 가지며, 당해 종벽부는 호의 외측이 상기 천장판부로 되어 있는 부품을 소재 금속판으로부터 성형하는 방법이며, 상기 소재 금속판을 다이 금형과 패드 및 굽힘형의 사이에 배치하고, 상기 패드를 상기 소재 금속판에 근접 또는 접촉시킨 상태에서, 상기 소재 금속판의 적어도 일부를, 상기 다이 금형 중, 상기 천장판부에 대응하는 부위 위에서 슬라이드시키면서, 상기 종벽부 및 상기 플랜지부를 성형하는, Ｌ자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법을 제공한다.

Description

Ｌ자 형상을 갖는 부품의 프레스 성형 방법{METHOD FOR PRESS-FORMING L-SHAPED COMPONENTS}
본 발명은, 자동차의 골격 부재 등으로서 사용되는 Ｌ자 형상을 갖는 부품의 프레스 성형 방법에 관한다.
본원은, 2010년 5월 19일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-115208호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
자동차 골격 구조는, 소재 금속판으로부터 프레스 성형되어 제작되는 프론트 필러 레인포스먼트, 센터 필러 레인포스먼트 및 사이드실 아웃터 레인포스먼트 등의 골격 부재를 접합함으로써 형성된다. 예를 들어, 도 1은 골격 부재(110, 120, 130, 140)를 스폿 용접에 의해 접합함으로써 형성되는 골격 구조(100)를 도시한다. 골격 부재(110)는, 천장판부(111)와, 종벽부(112)와, 플랜지부(113)에 의한 L자 형상을 가지며, 이에 의해 골격 구조(100)의 강도 및 강성을 확보하고 있다.
통상, 골격 부재(110)와 같은 L자 형상을 갖는 부품(이하, L자 형상 부품이라고도 함)을 프레스 성형하는 경우에는, 주름의 발생을 억제하기 위해서 드로잉 성형 방법이 채용된다. 드로잉 성형 방법에서는, 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이 다이(201), 펀치(202) 및 주름 압박부(203)(홀더)를 사용해서 소재 금속판(300A)을 성형체(300B)로 드로잉 성형한다. 예를 들어, 도 4의 (a)에 도시하는 부품(300)을 드로잉 성형 방법에 의해 제조하는 경우에는, (1) 도 4의 (b)에 도시하는 소재 금속판(300A)을 다이(201)와 펀치(202)의 사이에 설치하고, (2) 도 4의 (c)에 도시하는, 소재 금속판(300A)의 주위의 주름 압박 영역(T)을 주름 압박부(203)와 다이(201)에 의해 강하게 압박하여, (3) 다이(201)와 펀치(202)를 프레스 방향(연직 방향)으로 상대 이동시켜 소재 금속판(300A)을 도 4의 (d)에 도시하는 드로잉 성형체(300B)로 드로잉 성형하고, (4) 드로잉 성형체(300B)의 주위의 불필요한 부분을 트림(trim)하여 부품(300)을 얻는다. 이 드로잉 성형 방법에 따르면, 주름 압박부(203)에 의해 소재 금속판(300A)의 금속 재료 유동을 제어할 수 있기 때문에, 소재 금속판(300A)의 과잉 유입에 의한 주름 발생을 억제할 수 있다. 그러나, 소재 금속판(300A)의 주위에 큰 트림 영역이 필요하게 되기 때문에, 수율이 저하하고 비용이 상승한다. 또한, 드로잉 성형의 과정에서, 드로잉 성형체(300B)에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 금속 재료가 과잉으로 유입되는 영역(α 영역)에서는 주름이 발생하기 쉬우며, 한편, 판 두께가 국부적으로 감소하는 영역(β 영역)에서는 균열이 발생하기 쉽다. 이러한 균열 및 주름을 방지하기 위해서, 종래에는 연성이 우수한 비교적 저강도의 금속판을 소재 금속판(300A)으로서 사용할 필요가 있었다.
상술한 바와 같이, 드로잉 성형되는 소재 금속판에는 높은 연성이 요구된다. 예를 들어, 연성이 작은 고강도 강판을 소재 금속판으로서 사용하여 L자 형상 부품을 드로잉 성형하는 경우, 연성의 부족에 의해 균열이나 주름이 발생하기 쉽다. 이로 인해, 종래, 프론트 필러 레인포스먼트나 센터 필러 레인포스먼트 등의 L자 형상 부품은, 연성이 우수한 비교적 저강도의 강판을 소재 금속판으로서 사용하여 제조되었다. 따라서, 강도를 확보하기 위해서는 소재 금속판의 판 두께를 두껍게 할 필요가 있어, 부품 중량 증가나 고비용 등의 문제가 있었다. 이러한 문제는, 도 2에 도시하는 바와 같은, 2개의 L자 형상을 조합한 T자 형상을 갖는 골격 부재(110')를 프레스 성형하는 경우에도 마찬가지로 일어난다.
특허 문헌 1 내지 특허 문헌 4에는, 햇(hat) 형상, Z자 형상 등의 단순 단면 형상을 갖는 부품을 제조하기 위한 굽힘 성형 방법이 기재되어 있는데, 이들 방법은 상기의 L자 형상 부품의 제조에는 사용할 수 없다.
일본 특허 출원 공개 제2003-103306호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-154859호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-015404호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-307557호 공보
이상의 문제를 감안하여, 본 발명의 목적은, 연성이 작은 고강도 하이텐재를 소재 금속판으로서 사용해도, 이러한 소재 금속판으로부터 L자 형상을 갖는 부품을 고수율로 프레스 성형할 수 있는, L자 형상을 갖는 부품의 프레스 성형 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해서 이하의 방법을 사용한다.
(1) 본 발명의 제1 형태는, 천장판부와, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위를 갖는 굴곡부를 통해 상기 천장판부에 연결되고, 또한, 상기 굴곡부와 반대측에 플랜지부를 갖는 종벽부를 갖고, 당해 종벽부는 호의 외측이 상기 천장판부로 되어 있는 부품을 소재 금속판으로부터 성형하는 방법이며, 상기 소재 금속판을 다이 금형과 패드 및 굽힘형과의 사이에 배치하고, 상기 패드를 상기 소재 금속판에 근접 또는 접촉시킨 상태에서, 상기 소재 금속판의 적어도 일부를, 상기 다이 금형 중 상기 천장판부에 대응하는 부위 위에서 슬라이드시키면서, 상기 종벽부 및 상기 플랜지부를 성형하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 종벽부 및 상기 플랜지부의 성형에 있어서, 상기 패드에 의해 상기 금속판의 일부를 면외 변형 억제 영역으로서 가압해도 좋다.
(3) 상기 (1)에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 종벽부 및 상기 플랜지부의 성형에 있어서, 상기 금속판의 일부를 면외 변형 억제 영역으로 하여, 상기 패드의 상기 면외 억제 영역에 근접 또는 접촉하는 부분에 대해서는, 상기 패드와 상기 다이 금형과의 간극을, 상기 소재 금속판의 판 두께 이상이면서 또한 상기 소재 금속판의 판 두께의 1.1배 이하로 유지한 상태에서 성형해도 좋다.
(4) 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 면외 변형 억제 영역은, 상기 소재 금속판의, 상기 천장판부의 면의 수직 방향에서 보았을 경우에 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 한쪽 단부인 제1 단부에서의, 상기 굴곡부와 상기 천장판부의 경계선의 접선으로 이분되는 상기 천장판부의 영역 중, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 다른 쪽 단부인 제2 단부를 포함하는 측에서, 상기 다이 금형 중 상기 천장판부에 대응하는 부위에 접하는 부분의 영역이어도 좋다.
(5) 상기 (2) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 소재 금속판의 단부 중, 상기 소재 금속판의 상기 면외 변형 억제 영역에 대응하는 부위 중에서 상기 굴곡부보다 상기 천장판부측에 있는 부위의 단부가 되는 부분이, 상기 천장판부와 동일 평면상에 있어도 좋다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 천장판부가, L자 형상, T자 형상, 또는 Y자 형상을 가져도 좋다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 종벽부의 높이가, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 길이의 0.2배 이상 또는 20mm 이상이어도 좋다.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 소재 금속판 중, 상기 천장판부의, 상기 천장판부와 상기 굴곡부 중 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와의 경계선에 접하는 부위의, 당해 경계선으로부터 적어도 5mm 이내의 영역에 상기 패드를 근접 또는 접촉시켜도 좋다.
(9) 상기 (4) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 플랜지부 중, 상기 종벽부의, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위에 연결되는 부분의, 상기 천장판부의 반대측에 연결되는 부분의 플랜지 길이 방향의 중앙부에서부터, 상기 제1 단부측의 플랜지 부분, 및 상기 제1 단부측의 플랜지보다 50mm 이상 앞의 부분의 플랜지의 폭이 25mm 이상 100mm 이하이어도 좋다.
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와 상기 천장판부의 경계선의 최대 곡률부의 곡률 반경이 5mm 이상 300mm 이하이어도 좋다.
(11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 사전 가공한 소재 금속판을 상기 소재 금속판으로서 프레스 성형해도 좋다.
(12) 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 상기 소재 금속판으로서, 파단 강도가 400MPa 이상, 1600MPa 이하의 소재 금속판을 사용해도 된다.
(13) 본 발명의 제2 형태는, 복수의 L자 형상을 갖는 형상을 프레스 성형함에 있어서, 1개의 L자 형상 혹은 복수의 L자 형상 혹은 모든 L자 형상의 성형에 대해서, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상의 성형 방법에 의해 성형을 행하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법이다.
(14) 본 발명의 제3 형태는, 소재 금속판을 프레스하고, 종벽부와, 종벽부의 한쪽 단부에 연결되는 플랜지부와, 종벽부의 플랜지부가 연결되는 측과 반대측의 단부에 연결되는 동시에 또한 플랜지부와 반대 방향으로 연장되는 천장판부를 가지며, 또한 종벽의 일부 혹은 전체가 플랜지를 내측으로 하도록 만곡하는 L자 형상으로 성형하는 방법이며, 소재 금속판의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부가 천장판부 내에 있는 형상을 한 소재 금속판을, 다이 금형 상에 배치하고, 천장판부를 패드로 누르면서 종벽부 및 플랜지부를 굽힘형에 의해 프레스함으로써 성형하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법이다.
(15) 상기 (14)에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 종벽의 만곡의 중앙에서부터, 상측의 플랜지부의 폭이 25mm 이상, 100mm 이하이어도 좋다.
(16) 본 발명의 제4 형태는, 소재 금속판을 프레스하고, 종벽부와, 종벽부의 한쪽 단부에 연결되는 플랜지부와, 종벽부의 플랜지부가 연결되는 측과 반대측의 단부에 연결되는 동시에 또한 플랜지부와 반대 방향으로 연장되는 천장판부를 가지며, 또한 종벽의 일부 혹은 전체가 플랜지를 내측으로 하도록 만곡하는 L자 형상으로 성형하는 방법이며, 소재 금속판의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부가 천장판부 내에 있고, 종벽의 만곡의 중앙에서부터, 상측의 플랜지부에 재료 여분을 형성하고, 또한 플랜지의 폭과 재료 여분의 폭의 합계가 25mm 이상, 100mm 이하가 되는 형상을 갖는 소재 금속판을, 다이 금형 상에 배치하고, 천장판부를 패드로 누르면서 종벽부 및 플랜지부를 굽힘형에 의해 프레스함으로써 성형하여, 그 후에 플랜지 부분의 재료 여분을 트림하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법이다.
(17) 상기 (16)에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 종벽부의 만곡의 최대 곡률부의 곡률 반경이 5mm 이상, 300mm 이하이어도 좋다.
(18) 상기 (16) 또는 (17)에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 사전 가공한 소재 금속판을 소재 금속판으로 해서 프레스 성형해도 좋다.
(19) 상기 (16) 내지 (18) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법에서는, 소재 금속판을 파단 강도가 400MPa 이상, 1600MPa 이하의 강판으로 해도 좋다.
(20) 본 발명의 제5 형태는, 복수의 L자 형상을 갖는 형상을 프레스 성형함에 있어서, 1개의 L자 형상 혹은 복수의 L자 형상 혹은 모든 L자 형상의 성형에 대해서, 상기 (16) 내지 (19) 중 어느 한 항에 기재된 L자 형상의 성형 방법에 의해 성형을 행하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법이다.
본 발명에 따르면, L자 형상을 갖는 부품(L자 형상 부품)을 소재 금속판으로부터 프레스 성형할 때에, 소재 금속판 중, L자 형상 부품의 L자 하측부에 대응하는 부위가 종벽부를 향해 끌려 들어간다. 그 결과, 통상의 드로잉 성형에서는 판 두께 감소에 의한 균열이 발생하기 쉬운 플랜지부에서는, 부재의 과도한 인장이 경감되기 때문에 균열의 발생이 억제된다. 또한, 통상의 드로잉 성형에서는 과잉의 금속 재료 유입에 의한 주름이 발생하기 쉬운 천장판부에서는, 부재가 인장되기 때문에 주름의 발생이 억제된다.
또한, 통상의 드로잉 성형에서 행해지는 바와 같이, 소재 금속판 중, L자 형상 부품의 L자 하측부에 대응하는 부위에, 주름 압박을 위한 큰 트림 영역을 설치할 필요가 없기 때문에, 소재 금속판의 면적을 작게 할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 성형을 위해 소재 금속판에 필요하게 되는 연성이 작아지므로, 종래 사용되고 있는 연성이 우수한 비교적 저강도의 강판뿐만 아니라, 비교적 연성이 낮은 고강도의 강판을 소재 금속판으로서 사용할 수 있다. 이로 인해, 소재 금속판의 판 두께를 작게 할 수 있어, 차량 등의 경량화에 기여할 수 있다.
도 1은 L자 형상을 갖는 골격 부재(110)를 포함하는 골격 구조(100)를 도시하는 사시도다.
도 2는 T자 형상을 갖는 골격 부재(110')를 도시하는 사시도다.
도 3은 드로잉 성형 방법의 설명도다.
도 4의 (a)는 드로잉 성형 방법에 의해 얻어지는 부품(300)을 도시하는 사시도다.
도 4의 (b)는 부품(300)의 소재인 소재 금속판(300A)을 도시하는 사시도다.
도 4의 (c)는 소재 금속판(300A)의 주위의 주름 압박 영역(T)을 도시하는 사시도다.
도 4의 (d)는 소재 금속판(300A)을 드로잉 성형해서 얻어지는 성형체(300B)를 도시하는 사시도다.
도 5는 성형체(300B)에 있어서, 주름이 발생하기 쉬운 α부와 균열이 발생하기 쉬운 β부를 도시하는 사시도다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레스 부품 성형 방법에 의해 얻어지는 L자 형상 부품(10)의 사시도다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레스 부품 성형 방법에서 사용되는 금형 유닛(50)의 개략도다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레스 부품 성형 방법에서 사용되는 금형 유닛(50)에 의한 프레스 성형 공정을 도시하는 개략도다.
도 9의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레스 부품 성형 방법에서 사용되는 강판(S)을 도시하는 도다.
도 9의 (b)는 강판(S)을 다이 금형(51) 위에 설치한 상태를 도시하는 사시도다.
도 9의 (c)는 강판(S)을 L자 형상 부재(10)에 성형한 후의 상태를 도시하는 사시도다.
도 10은 강판(S)의 면외 변형 억제 영역(영역(F))을 해칭으로 나타내는 도다.
도 11은 실시예 1 내지 3, 41 내지 52에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 12는 실시예 4에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 13은 실시예 5에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 14는 실시예 6에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 15는 실시예 7에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 16은 실시예 8에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 17은 실시예 9에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 18은 실시예 10에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 19는 실시예 11에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 20은 실시예 12에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 21은 실시예 13에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 22는 실시예 14 내지 17에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 23은 실시예 18 내지 20에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 24는 실시예 21에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 25는 실시예 22에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 26은 실시예 23에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 27은 실시예 24 내지 28에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 28은 실시예 29 내지 32에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 29는 실시예 33 내지 36에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 30은 실시예 37, 38에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 31은 실시예 39에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 32는 실시예 40에서 성형하는 성형체를 설명하는 도다.
도 33은 실시예 37, 38에서 사용하는 사전 가공을 행한 금속판의 형상을 도시하는 도다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레스 성형 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태에 관한 프레스 성형 방법에서는, 천장판부(11)와, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)를 갖는 굴곡부(15)를 통해 천장판부(11)에 연결되고, 또한, 굴곡부(15)와 반대측에 플랜지부(13)를 갖는 종벽부(12)를 갖는 부품을, 강판(S)(소재 금속판)으로부터 성형한다. 천장판부(11)는, 종벽부(12)의 호의 외측에 존재한다. 이 프레스 성형 방법에서는, 강판(S)의 적어도 일부의 영역(강판(S) 중, 천장판부(11)에 대응하는 영역의 적어도 일부)이, 다이 금형(51) 중 상기 천장판부(11)에 대응하는 부위 위에서 슬라이드(면내 이동)하는 것을 허용한 상태로, 종벽부(12) 및 플랜지부(13)를 성형한다. 보다 구체적으로는, 강판(S)을 다이 금형(51)과 패드(52) 및 굽힘형(53)의 사이에 배치하고, 패드(52)를 강판(S)에 근접 또는 접촉시킨 상태에서, 강판(S)의 적어도 일부를, 다이 금형(51) 중 천장판부(11)에 대응하는 부위 위에서 슬라이드시키면서 종벽부(12) 및 플랜지부(13)를 성형한다.
또한, "패드를 강판에 근접시킨 상태"란, 다이 금형 중 천장판부에 대응하는 부위 위에서 강판이 슬라이드하는 경우에는 강판과 패드가 접촉하지 않고, 당해 부위 위에서 강판이 면외 변형(또는 버클링)되려고 했을 경우에는 강판과 패드가 접촉하는 상태를 의미한다.
종벽부(12) 및 플랜지부(13)의 성형에서는, 금속판(S)의 일부를 면외 변형 억제 영역(영역(F))으로 해서, 패드(52)에 의해 소정의 하중 압력으로 가압해도 좋다.
예를 들어, 패드 하중 압력이 높게 설정되어, 프레스 중에 강판(S)의 "다이 금형(51)의 천장판부에 접하는 부분"이 다이 금형(51)과 패드(52)의 사이에서 충분히 슬라이드(면내 이동)할 수 없는 경우에는, 플랜지부(13)에서 균열이 발생해버린다.
또한, 패드(52)에 의한 하중 압력이 낮게 설정되어, 프레스 중에 강판(S)의 "다이 금형(51)의 천장판부에 접하는 부분"에서의 면외 변형을 구속할 수 없는 경우에는, 천장판부(11)에서 주름이 발생해버린다.
자동차 부품 등에서 일반적으로 사용되는 인장 강도 200MPa 내지 1600MPa의 금속판을 성형하는 경우, 30MPa 이상의 압력으로 가압하면 플랜지부(13)에서 균열이 발생하고, 한편, 0.1MPa 이하의 압력으로 가압하면 천장판부(11)에서의 면외 변형을 충분히 억제할 수 없으므로, 패드(52)에 의한 가압은 0.1MPa 이상이면서 또한 30MPa 이하의 압력으로 행하는 것이 바람직하다.
또한, 일반적인 자동차 부품의 제조용의 프레스기 및 금형 유닛을 생각하면, 0.4MPa 이하에서는 하중이 작기 때문에, 가스 쿠션 등으로 패드(52)를 안정적으로 가압하는 것이 어렵고, 15MPa 이상에서는 하중이 커져 고압의 가압 장치가 필요하게 되기 때문에 설비 비용이 높아지므로, 패드(52)에 의한 가압은 0.4MPa 이상이면서 또한 15MPa 이하의 압력으로 행하는 것이 보다 바람직하다.
여기에서 말하는 압력이란, 패드 가압력을, 패드(52)와 강판(S)의 접촉 부분의 면적으로 나눈 평균 면압을 말하며, 국소적으로는 다소의 편차가 있어도 좋다.
또한, 종벽부(12) 및 플랜지부(13)의 성형에서는, 강판(S)의 일부를 면외 변형 억제 영역(영역(F))으로 해서, 패드의 면외 억제 영역에 근접 또는 접촉하는 부분에 대해서는, 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극을, 강판(S)의 판 두께 이상이면서 또한 판 두께의 1.1배 이하로 유지한 상태에서 성형해도 좋다.
예를 들어, 천장판부(11)에 상당하는 부분의 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극을 강판(S)의 판 두께 이상이면서 또한 판 두께의 1.1배 이하로 유지한 상태에서 성형했을 경우, 강판(S)에는 과대한 면압이 걸리지 않기 때문에, 프레스 중에 강판(S)은 금형 유닛(50) 내에서 충분히 슬라이드(면내 이동)할 수 있으며, 또한, 성형이 진행함에 따라, 천장판부(11)에서 재료 여분이 발생하여, 강판(S)을 면외 변형시키는 힘이 작용한 경우에는, 패드(52)에 의해 강판(S)의 면외 변형이 구속되므로, 균열이나 주름의 발생을 억제할 수 있다.
천장판부(11)에 상당하는 부분의 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극을 강판(S)의 판 두께 미만으로 해서 성형한 경우에는, 강판(S)과 다이 금형(51)의 사이에 과대한 면압이 걸리게 되어, 강판(S)이 금형 유닛(50) 내에서 충분히 슬라이드(면내 이동)할 수 없어, 플랜지부(13)에서 균열이 발생해버린다.
한편, 천장판부(11)에 상당하는 부분의 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극을 강판(S)의 판 두께의 1.1배 이상으로 해서 성형했을 경우, 프레스 중에 강판(S)의 면외 변형이 충분히 구속되지 않기 때문에, 성형이 진행함에 따라 천장판부(11)에서 강판(S)이 크게 남아, 천장판부(11)에 현저한 주름의 발생뿐만 아니라, 버클링이 발생하여, 소정의 형태로 성형할 수 없게 된다.
자동차 부품 등에서 일반적으로 사용되는 인장 강도 200MPa 내지 1600MPa의 금속판을 그 일부를 면외 변형 억제 영역(영역(F))으로 해서, 패드(52)의 면외 억제 영역에 근접 또는 접촉하는 부분에 대해서는 패드(52)를 다이 금형(51)과의 간극이, 판 두께 이상이면서 또한 판 두께의 1.1배 이하로 유지한 상태에서 성형하는 경우, 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극이 판 두께의 1.03배 이상이면 다소의 주름이 발생하기 때문에, 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극은 판 두께 이상이면서 또한 판 두께의 1.03배 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
즉, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 방법에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 강판(S)을 프레스하고, 종벽부(12)와, 종벽부(12)의 한쪽 단부에 연결되는 플랜지부(13)와, 종벽부(12)의 플랜지부(13)가 연결되는 측과 반대측의 단부에 연결되는 동시에 플랜지부(13)와 반대 방향으로 연장되는 천장판부(11)를 가지며, 또한 종벽의 일부 혹은 전체가 플랜지부(13)를 내측으로 하도록 만곡하는 L자 형상으로 성형함에 있어서, 강판(S)의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부가 천장판부(11) 내에 있는 형상을 한 강판(S)을, 다이 금형(51) 위에 배치하여, 천장판부(11)를 패드(52)로 누르면서 또는 근접시키면서 종벽부(12) 및 플랜지부(13)를 굽힘형(53)에 의해 프레스한다. 또한, 도 8의 (a)는 도 6의 a-a 화살표에 대해 프레스 중의 강판(S)의 거동을 나타내고, 도 8의 (b)는 도 6의 b-b 화살표에 대해 프레스 중의 강판(S)의 거동을 나타낸다.
L자 형상 부품(10)은, 도 6에 도시된 바와 같이, L자 형상을 갖는 평면 형상의 천장판부(11)와, 종벽부(12)와, 플랜지부(13)를 갖는다. 천장판부(11)는, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)를 포함하는 굴곡부(15)를 통해 종벽부(12)에 연접하고 있다. 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 호는, 프레스 방향에서 보아, 일정한 곡률을 갖는 형상, 타원 형상, 복수의 곡률을 갖는 형상, 또는 직선부를 포함하는 형상 등을 갖는다. 즉, L자 형상 부품(10)에서는, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 호의 외측에 천장판부(11)가 존재하고, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 호의 내측(호의 중심점측)에 플랜지부(13)가 존재한다. 또한, 천장판부(11)는 완전한 평면일 필요는 없으며, 프레스 제품의 디자인에 기초하여 천장판부(11)에 다양한 부가 형상이 부여되어도 좋다.
본 발명에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, L자 형상 부품(10)의 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 양단부 중, 굴곡부(15)의 단부(L자 하측의 단부)로부터 먼 위치의 단부를 단부 A(제1 단부)라고 하고, 굴곡부(15)의 단부(L자 하측의 단부)로부터 가까운 위치의 단부를 단부 B(제2 단부)라고 한다. 굴곡부(15)는, 단부 A의 외측(단부 B의 반대측)에 거의 직선 형상으로 연장하는 부위(15b), 및 단부 B의 외측(단부 A의 반대측)에 거의 직선 형상으로 연장하는 부위(15c)를 갖는다. 또한, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 단부 B는 굴곡부(15)의 단부와 동일점인 경우도 있다. 이 경우에는, 단부 B의 외측(단부 A의 반대측)에 거의 직선상으로 연장하는 부위(15c)는 존재하지 않는다.
강판(S)은, L자 형상 부품(10)을 전개한 형상을 갖는다. 즉, 강판(S)은, L자 형상 부품(10) 중, 천장판부(11), 종벽부(12), 플랜지부(13) 등에 대응하는 부위를 각각 갖는다.
또한, 강판(S)(소재 금속판)으로서, 프레스 성형 가공, 굽힘 가공, 천공 가공 등의 사전 가공을 실시한 사전 가공 완료 강판(소재 금속판)을 사용해도 된다.
종벽부(12) 및 플랜지부(13)의 성형에서는, 천장판부(11)의 면의 수직 방향(프레스 방향)에서 보았을 경우에 굴곡부(15)의 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 한쪽 단부인 단부 A(제1 단부)에서의, 굴곡부(15)와 천장판부(11)의 경계선의 접선으로 이분되는 천장판부(11)의 영역 중, 굴곡부(15)의 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 다른 쪽 단부인 단부 B(제2 단부)를 포함하는 측의 영역 중 다이 금형(51)의 천장판면(강판(S)의 천장판부에 대응하는 면)에 접하는 영역(도 10의 해칭부)이 면외 변형 억제 영역(영역(F))으로서 가압되는 것이 바람직하다. 이 경우, 천장판부(11)나 종벽부(12)의 주름 발생을 억제할 수 있다. 또한, 패드 가압시에 있어서는, 강판(S)의 다이 금형(51)의 천장판면에 접하는 부분 전체면 혹은 면외 변형 억제 영역(영역(F))의 전체를 포함하는 강판(S)의 다이 금형(51)의 천장판면에 접하는 부분의 일부를 커버하는 형상의 패드를 사용하는 것이 바람직하지만, 예를 들어 제품의 디자인에 의해 면외 변형 억제 영역(영역(F))에 부가 형상이 존재하는 경우 등에는, 부가 형상부를 피하여, 적어도 면외 변형 억제 영역(영역(F)) 중 굴곡부의 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와의 경계선에 접하는 부위의, 당해 경계선으로부터 5mm 이내의 영역을 포함하는 동시에 면외 변형 억제 영역(영역(F))의 50% 이상 면적을 커버하는 형상의 패드를 사용해도 된다. 또한, 가압면이 구획된 패드를 사용할 수도 있다.
또한, 강판(S) 중, 천장판부(11)의, 천장판부(11)와 굴곡부(15) 중 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)와의 경계선에 접하는 부위의, 적어도 당해 경계선으로부터 5mm 이내의 영역을, 패드(52)로 가압하는 것이 바람직하다. 한편, 예를 들어 경계선으로부터 4mm 이내의 영역만을 패드(52)로 가압하는 경우에는, 천장판부(11)에서 주름이 발생하기 쉽다. 단, 주름의 발생에 관해서는, 균열의 발생에 비해 제품 강도에 큰 영향을 주는 것이 아니다.
도 7에, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 방법에서 사용하는 금형 유닛(50)을 도시한다. 이 금형 유닛(50)은, 다이 금형(51)과, 패드(52)와, 굽힘형(53)을 구비한다.
면외 변형 억제 영역(영역(F))에 대응하는 부위 등의 면내 이동을 허용하는 정도로 강판(S)을 가압하는 경우에 사용하는 패드(52)의 구동 기구는, 스프링이나 유압으로 되며, 또한, 가스 쿠션을 패드(52)로 해도 좋다.
또한, 면외 변형 억제 영역(영역(F))에 근접 또는 접촉하는 부분에 대해서 패드(52)와 다이 금형(51)의 간극을, 강판(S)의 판 두께 이상이면서 또한 판 두께의 1.1배 이하로 유지한 상태에서 종벽부(12) 및 플랜지부(13)를 성형하는 경우에 사용하는 패드(52)의 구동 기구는 전동 실린더나 유압 서보 장치 등이면 된다.
본 실시 형태에 관한는 프레스 성형 방법에서는, 도 9의 (a)에 도시하는, 성형체를 전개한 형상을 갖는 강판(S)을, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 다이 금형(51) 위에 설치하고, 그리고, L자 형상 부품(10)의 천장판부(11)에 대응하는 부위를, 패드(52)에 의해 다이 금형(51)을 향해 가압한 상태에서, 굽힘형(53)을 프레스 방향(P)을 향해 강하시켜, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이 종벽부(12) 및 플랜지부(13)를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 굽힘형(53)을 프레스 방향을 향해 강하시킴으로써, 강판(S)은 종벽부(12) 및 플랜지부(13)의 형상을 따라 변형한다. 이때, 강판(S) 중, L자 하측부의 종벽부(12)에 대응하는 부위는, 종벽부(12)에 유입된다. 즉, 강판(S) 중, L자 하측부의 천장판부(11)에 대응하는 위치는 신장되게 되므로, 종래의 드로잉 성형의 경우에서는 과잉의 금속 재료 유입에 의한 주름이 발생하기 쉬웠던 천장판부(11)에서의 주름 발생이 억제된다. 또한, 강판(S) 중, L자 하측부의 플랜지부(13)에 대응하는 위치는, 과도하게 신장되지 않기 때문에, 종래의 드로잉 성형의 경우에서는 판 두께 감소에 의한 균열이 발생하기 쉬웠던 플랜지부(13)에서의 균열의 발생이 억제된다. 또한, 이와 같이 하여 주름, 균열의 발생을 억제하므로, 종래의 성형법과 같이, 강판(S) 중 L자 형상 부품의 L자 하측부에 대응하는 부위에, 주름 압박을 위한 큰 트림 영역을 설치할 필요가 없다.
강판(S)의 형상으로는, 적어도 일부의 단부가 천장판부(11)의 동일 평면 내에 있는 형상(프레스 성형시에 단부가 말려들지 않는 형상)이면 된다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 강판(S) 중, 면외 변형 억제 영역(영역(F))에 대응하는 부위의 단부는 상기 천장판부(11)와 동일 평면상에 있는 것이 바람직하다.
형성하는 종벽부(12)의 높이(H)에 대해서는, 굴곡부(15)의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 길이의 0.2배 미만인 경우, 혹은 20mm 미만인 경우에는, 종벽부(12)에 주름이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 종벽부(12)의 높이(H)는, 굴곡부(15)의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)의 길이의 0.2배 이상, 또는 20mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 성형에 의한 판 두께 감소가 억제되므로, 연성이 높고 비교적 저강도인 강판(예를 들어, 파단 강도가 1600MPa 정도의 강판)뿐만 아니라, 연성이 낮고 비교적 고강도인 강판(예를 들어, 파단 강도가 400MPa 정도의 강판)을 사용해도 양호하게 프레스 성형할 수 있다. 따라서, 강판(S)으로는, 파단 강도가 400MPa 이상, 1600MPa 이하의 고강도 강판을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 방법에서는, 종벽의 만곡의 중앙에서부터, 상측의 플랜지부(13)의 폭(hi)이 25mm 이상, 100mm 이하면 된다. 보다 구체적으로는, 플랜지부(13) 중, 종벽부(12)의, 굴곡부(15)의 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)에 연결되는 부분의, 천장판부(11)의 반대측에 연결되는 부분의 플랜지부(13)의 길이 방향(둘레 방향)의 중앙선(C)에서부터 단부 A측의 플랜지 부분(13a) 및 단부 A측의 플랜지보다 50mm 앞의 부분의 플랜지 부분(13b)(즉, 영역(O))에서, 폭(hi)이 25mm 이상 100mm 이하가 되도록 프레스 성형하는 것이 바람직하다.
폭(hi)은, 플랜지 부분(13a) 및 플랜지 부분(13b)에서의 플랜지 단부의 임의 위치와, 당해 임의 위치로부터 최단인, 종벽부와 플랜지부의 경계선상의 위치와의 거리로 정의된다.
플랜지 부분(13a) 및 플랜지 부분(13b)에서, 폭(hi)이 25mm 미만인 개소가 존재하는 경우, 플랜지부에서 판 두께 감소가 커져 균열이 발생하기 쉬워진다. 이것은, 성형의 과정에서 L자 하측부의 선단부를 종벽부(12)로 끌어들이는 힘이 플랜지부 부근에 집중하기 때문이다.
한편, 플랜지 부분(13a) 및 플랜지 부분(13b)에서, 폭(hi)이 100mm 초과의 개소가 존재하는 경우, 플랜지부(13)에서 압축되는 양이 커져 주름이 발생하기 쉬워진다.
따라서, 폭(hi)을 25mm 이상이면서 100mm 이하로 함으로써, 플랜지부(13)에서의 주름과 균열의 발생을 억제할 수 있다.
이 때문에, L자 내측의 플랜지부의 폭(hi)이 25mm 미만인 형상의 부품을 제작하는 경우에는, 25mm 이상의 플랜지부가 있는 L자 형상을 프레스 성형한 후에, 불필요한 부분을 트림함으로써 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 종벽부(12)의 만곡의 최대 곡률부의 곡률 반경, 즉, 상기 굴곡부(15)의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위(15a)와 천장판부(11)의 경계선의 최대 곡률부의 곡률 반경(RMAX)은 5mm 이상, 300mm 이하인 것이 바람직하다.
최대 곡률부의 곡률 반경이 5mm 미만인 경우, 최대 곡률부 주변이 국소적으로 돌출되기 때문에 균열이 발생하기 쉬워진다.
한편, 최대 곡률부의 곡률 반경이 300mm 초과인 경우, L자 하부의 선단의 길이가 길어져, 프레스 성형의 과정에서 L자의 내측(종벽부(12))으로 끌려 들어가는 거리가 커지기 때문에, 금형 유닛(50)과 강판(S)의 미끄럼 이동 거리가 커져, 금형 유닛(50)의 마모가 촉진되고, 금형 수명이 짧아지게 된다. 최대 곡률부의 곡률 반경은, 100mm 이하이면 보다 바람직하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 하나의 L자 형상을 갖는 부재의 성형 방법을 예로 들었지만, 본 발명은, 2개의 L자 형상을 갖는 부재(T자 형상 부재 등), 혹은 2개 이상의 L자 형상을 갖는 부재(Y자 형상 부재 등)의 성형에도 적용할 수 있다. 즉, 복수의 L자 형상을 갖는 형상을 프레스 성형함에 있어서, 1개의 L자 형상 혹은 복수의 L자 형상 혹은 모든 L자 형상의 성형에 대해서, 상술한 L자 형상의 성형 방법에 의해 성형을 행해도 된다. 또한, 천장판부(11)는, L자 형상, T자 형상, 또는 Y자 형상을 가져도 좋다. 또한, 좌우가 비대칭인 T자 형상, 또는 Y자 형상을 가져도 좋다.
또한, 다이 금형(51)과 굽힘형(53)의 상하의 위치 관계는, 본 발명에서 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 발명에서의 소재 금속판은 강판(S)에만 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 알루미늄판이나, Cu-Al 합금판 등, 프레스 성형에 적합한 소재 금속판을 사용해도 된다.
실시예
실시예 1 내지 52에서는, 패드 기구를 갖는 금형 유닛을 사용하여, 천장판부와 종벽부와 플랜지부를 갖는 성형체를 성형했다. 실시예 1 내지 52에 의해 성형한 성형체의 사시도(도면에서 (a))와, 영역(O)(호 길이/2mm+50mm의 영역), 영역(F)(면외 변형 억제 영역), 및 실제로 가압한 가압 위치를 해칭으로 나타내는 평면도(도면에서 (b), (c), (d))를 도 11 내지 도 32에 각각 도시한다. 또한, 도 11 내지 도 32에 기재되어 있는 치수의 단위는 mm이다. 또한, 각각의 실시예에서 프레스 성형한 성형체에서의 단부 A(제1 단부), 단부 B(제2 단부)를 도면 중에 A, B로 나타낸다.
표 1a, 표 1b에, 각 실시예에 대응하는 도면을 나타내는 동시에, 각 실시예 에서 사용한 소재 금속판의 재질로서, "소재 금속판 종류", "판 두께(mm)", "파단 강도(MPa)"를 나타낸다.
표 2a, 표 2b에, 각 실시예에서 성형한 성형체의 형상으로서, "천장판부 형상", "호 길이(mm)", "호 길이×0.2", "호의 최대 곡률부의 곡률 반경(mm)", "종벽부 높이(H)(mm)", "A 단부 플랜지 폭(mm)", "호의 형상", "단부 말림", "A 단부의 끝의 형상", "천장판부 부가 형상"을 나타낸다.
표 3a, 표 3b에, 성형 조건으로서, "가압 위치", "경계선으로부터의 가압 범위(mm)", "사전 가공", "성형 하중(ton)", "패드 하중 압력(MPa)", "패드와 다이의 간극과 판 두께의 비(패드와 다이의 간극/판 두께)"를 나타낸다.
표 4a, 표 4b에, "플랜지부 주름 평가", "플랜지부 균열 평가", "천장판부 주름 평가", "천장판부 균열 평가", "종벽부 주름 평가"의 결과를 나타낸다.
플랜지부, 천장판부, 종벽부의 주름 평가에서는, 육안 검사에 의해, 주름이 일체 발견되지 않았을 경우를 A, 미소한 주름이 발견되었을 경우를 B, 주름이 발견되었을 경우를 C, 현저한 주름이 발견되었을 경우를 D, 버클링 변형이 발견되었을 경우를 ×로 평가했다. 또한, 플랜지부, 천장판부의 균열 평가에서는, 균열이 발생하지 않았을 경우를 ○, 네킹(30% 이상의 국부적인 판 두께 감소부)이 발생한 경우를 △, 균열이 발생한 경우를 ×로 평가했다.
[표 1a]
Figure 112012061973597-pct00001
[표 1b]
Figure 112012061973597-pct00002
[표 2a]
Figure 112014064473351-pct00047
[표 2b]
Figure 112014064473351-pct00048
[표 3a]
Figure 112012061973597-pct00005
[표 3b]
Figure 112012061973597-pct00006
[표 4a]
Figure 112012061973597-pct00007
[표 4b]
Figure 112012061973597-pct00008
실시예 1, 41에서는, 적절한 성형 조건을 채용해서 도 11에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 성형체에 균열 및 주름은 일체 발생하지 않았다.
실시예 2, 42에서는, 실시예 1에 비해 패드 하중 압력을 낮게 설정하여, 도 11에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 성형체에는, 천장판부에서의 주름 및 종벽부에서의 미소한 주름이 발생했다. 단, 균열은 발생하지 않았기 때문에 제품 강도에 문제는 없었다.
실시예 3, 43, 44에서는, 실시예 1에 비해 패드 하중 압력을 높게 설정하여, 도 11에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이 때문에, 가압 위치에서 소재 금속판이 충분히 슬라이드(면내 이동)할 수 없어, 플랜지부에서 균열이 발생했다.
실시예 45 내지 52에서는, 패드와 다이의 간극과 판 두께와의 비(패드와 다이의 간극/판 두께)를 1.00 내지 2.00으로 설정하여, 도 11에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 그 결과, 패드와 다이의 간극과 판 두께와의 비를 1.80으로 설정한 실시예 49 및 패드와 다이의 간극과 판 두께와의 비를 2.00으로 설정한 실시예 52에서는, 천장판부에 있어서 버클링 변형이 발생했기 때문에, 원하는 제품 형상을 얻을 수 없었다.
실시예 4에서는, 면외 변형 억제 영역(영역(F))에 상당하는 영역 이외를 패드로 가압하여, 도 12에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 성형체에는, 천장판부에서의 현저한 주름 및 종벽부에서의 미소한 주름이 발생했다. 단, 균열은 발생하지 않았기 때문에 제품 강도에 문제는 없었다.
실시예 5에서는, 면외 변형 억제 영역(영역(F))을 모두 포함하는 영역을 패드로 가압하여, 도 13에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 성형체에는, 주름 및 균열이 일체 발생하지 않았다.
실시예 6에서는, 도 14에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이 실시예에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 면외 변형 억제 영역(영역(F))에 상당하는 부위의 단부가 천장판부와 동일 평면 형상으로 존재하고 있지 않기 때문에, 즉 단부가 말려들어 있기 때문에, 플랜지부에서 균열이 발생해버렸다.
실시예 7 내지 10에서는, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예에서는, 호가 타원형인 경우(실시예 7), 호가 복수의 곡률(R)을 갖는 경우(실시예 8), 호가 직선부를 갖는 경우(실시예 9), 또는 호의 선단이 굴곡부의 단부인 경우(실시예 10)라도, 본 발명의 효과를 양호하게 얻을 수 있음이 나타났다.
실시예 11 내지 13에서는, 도 19, 도 20, 도 21에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터는, 제품 디자인에 의해, A 단부의 끝의 형상이 비직선인 경우(실시예 11 내지 13)나, 천장판부가 부가 형상을 갖는 경우(실시예 13)라도, 본 발명의 효과를 양호하게 얻을 수 있음이 나타났다. 특히 실시예 13으로부터는, 면외 변형 억제 영역(영역(F))의 일부에서 미소한 부가 형상이 존재함으로써 면외 변형 억제 영역(영역(F))의 전체를 패드로 가압할 수 없는 경우라도, 본 발명의 효과를 얻을 수 있음이 나타났다.
실시예 14 내지 17에서는, 종벽부의 높이(H)를 10mm(실시예 14), 15mm(실시예 15), 20mm(실시예 16), 30mm(실시예 17)로 각각 설정하여, 도 22에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터, 종벽부의 높이(H)를 20mm 이상으로 함으로써, 종벽부의 주름을 억제할 수 있음이 나타났다. 또한, 종벽부의 높이가 20mm 미만인 실시예 14, 15에서는, 종벽부에서 주름이 발생했지만, 균열은 발생하지 않았기 때문에 제품 강도에 문제는 없었다.
실시예 18 내지 20에서는, 호의 길이를 66mm(호의 길이×0.2=13.2)로 설정한 후에, 종벽부의 높이(H)를 5mm(실시예 18), 14mm(실시예 19), 18mm(실시예 20)로 각각 설정하여, 도 23에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시 형태로부터, 종벽부의 높이(H)를 호의 길이의 0.2배 이상으로 함으로써, 종벽부의 높이가 20mm 미만이어도, 종벽부의 주름을 억제할 수 있음이 나타났다. 또한, 종벽부의 높이(H)가 호의 길이의 0.2배 미만인 실시예 18에서는, 종벽부에서 주름이 발생했지만, 균열은 발생하지 않았기 때문에 제품 강도에 문제는 없었다.
실시예 21 내지 23에서는, 천장판부와 굴곡부 중 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와의 경계선에 접하는 부위의, 당해 경계선으로부터 3mm 이내(실시예 21), 5mm 이내(실시예 22), 또는 8mm 이내(실시예 23)의 영역을 패드로 가압하면서, 도 24, 도 25, 도 26에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터는, 경계선으로부터 5mm 이내의 영역을 적어도 패드로 가압함으로써, 천장판부에서의 주름의 발생을 억제할 수 있음이 나타났다.
실시예 24 내지 28에서는, A 단부에서의 플랜지 폭을 20mm(실시예 24), 25mm(실시예 25), 80mm(실시예 26), 100mm(실시예 27), 120mm(실시예 28)로 설정하여, 도 27에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터, 플랜지 폭을 25mm 내지 100mm로 설정함으로써, 주름 및 균열의 발생을 억제할 수 있음이 나타났다. 또한, 실시예 24에서는, 플랜지 폭을 20mm로 설정함으로써 플랜지부에 네킹이 발생하고, 실시예 28에서는, 플랜지 폭을 120mm로 설정함으로써 플랜지부에서의 현저한 주름이 발생하고, 천장판부에는 네킹이 발생했지만, 모두 균열에까지는 이르지 않았기 때문에 강도 특성에 큰 문제는 없었다.
실시예 29 내지 32에서는, 호가 직선부를 갖는 경우(R+직선+R)에 있어서, 호의 최대 곡률부의 곡률 반경을 3mm(실시예 29), 5mm(실시예 30), 10mm(실시예 31), 20mm(실시예 32)로 설정하여, 도 28에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터, 호의 최대 곡률부의 곡률 반경을 5mm 이상으로 함으로써, 종벽부의 주름을 억제할 수 있음이 나타났다.
실시예 33 내지 36에서는, 호의 최대 곡률 반경을 200mm(실시예 33), 250mm(실시예 34), 300mm(실시예 35), 350mm(실시예 36)로 설정하여, 도 29에 도시하는 성형체를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터, 호의 최대 곡률부의 곡률 반경을 300mm 이내로 설정함으로써, 종벽부의 주름의 발생을 억제할 수 있음이 나타났다.
실시예 37, 38에서는, 도 30에 도시하는 T자형의 성형체를 프레스 성형했다. 또한, 소재 금속판에는 도 33에 도시하는 형상으로 사전 가공을 행한 강판(실시예 37) 및 사전 가공을 행한 알루미늄판(실시예 38)을 사용했다. 이들 실시예로부터, 본 발명에 관한 프레스 성형 방법은, T자형의 성형체의 성형에도 채용할 수 있고, 및 본 발명의 소재 금속판이 강판에 한정되는 것이 아님이 나타났다.
실시예 39, 실시예 40에서는, 도 31에 도시하는 좌우 비대칭의 T자형의 성형체(실시예 39), 및 도 32에 도시하는 Y자형의 성형체(실시예 40)를 프레스 성형했다. 이들 실시예로부터, 본 발명에 관한 프레스 성형 방법은, L자 형상을 하나 이상 갖는 성형체의 성형에도 충분히 적용할 수 있음이 나타났다.
본 발명에 따르면, 연성이 작은 고강도의 소재 금속판을 사용해도, L자 형상을 갖는 부품을 주름이나 균열의 발생을 억제하여 프레스 성형할 수 있다.
10 : L자 형상 부품 11 : 천장판부
12 : 종벽부 13 : 플랜지부
15 : 굴곡부
15a : 호 형상으로 만곡하고 있는 부위
50 : 금형 유닛 51 : 다이 금형
52 : 패드 53 : 굽힘형
100 : 골격 구조 110 : 골격 부재
110' : 골격 부재 111 : 천장판부
112 : 종벽부 113 : 플랜지부
120 : 골격 부재 130 : 골격 부재
140 : 골격 부재 201 : 다이
202 : 펀치 203 : 주름 압박
300 : 부품 300A : 소재 금속판
300B : 성형체 S : 강판(소재 금속판)
hi : 플랜지 폭 H : 종벽부 높이

Claims (22)

  1. 천장판부와, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위를 갖는 굴곡부를 통해 상기 천장판부에 연결되고, 또한, 상기 굴곡부와 반대측에 플랜지부를 갖는 종벽부를 갖고, 당해 종벽부는 호의 외측이 상기 천장판부로 되어 있는 부품을 소재 금속판으로부터 성형하는 방법이며,
    상기 소재 금속판을 다이 금형과 패드 및 굽힘형과의 사이에, 상기 소재 금속판의 일측에 상기 다이 금형이 배치되고 타측에 상기 패드 및 상기 굽힘형이 배치되는 상태로, 배치하고,
    면외 변형 억제 영역으로서의 상기 소재 금속판의 상기 천장판부에 상당하는 부위의 적어도 일부를 상기 패드에 의해 가압한 상태, 또한, 상기 소재 금속판의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부가 상기 천장판부와 동일 평면상에 있는 상태로, 상기 다이 금형과 상기 굽힘형을 연직 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 소재 금속판의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부를 상기 다이 금형 중 상기 천장판부에 대응하는 부위 위에서 슬라이드시키면서, 상기 종벽부 및 상기 플랜지부를 성형하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면외 변형 억제 영역은, 상기 소재 금속판의, 상기 천장판부의 면의 수직 방향에서 보았을 경우에 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 한쪽 단부인 제1 단부에서의, 상기 굴곡부와 상기 천장판부의 경계선의 접선으로 이분되는 상기 천장판부의 영역 중, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 다른 쪽 단부인 제2 단부를 포함하는 측에서, 상기 다이 금형 중 상기 천장판부에 대응하는 부위에 접하는 부분의 영역인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소재 금속판의 단부 중, 상기 소재 금속판의 상기 면외 변형 억제 영역에 대응하는 부위 중에서 상기 굴곡부보다 천장판부측에 있는 부위의 단부가 되는 부분이, 상기 천장판부와 동일 평면상에 있는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 천장판부가, L자 형상, T자 형상, 또는 Y자 형상을 갖는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 종벽부의 높이가, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 길이의 0.2배 이상 또는 20mm 이상인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 종벽부 및 상기 플랜지부의 성형에서는, 상기 소재 금속판 중, 상기 천장판부의, 상기 천장판부와 상기 굴곡부 중 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와의 경계선에 접하는 부위의, 당해 경계선으로부터 적어도 5mm 이내의 영역에 상기 패드를 근접 또는 접촉시키는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 플랜지부 중, 상기 종벽부의, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위에 연결되는 부분의, 상기 천장판부의 반대측에 연결되는 부분의 플랜지 길이 방향의 중앙부에서부터, 상기 제1 단부측의 플랜지 부분, 및 상기 제1 단부측의 플랜지 부분보다 50mm 이상 앞의 부분의 플랜지 부분의 폭이 25mm 이상 100mm 이하인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와 상기 천장판부의 경계선의 최대 곡률부의 곡률 반경이 5mm 이상 300mm 이하인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소재 금속판을 사전 가공하고,
    사전 가공한 상기 소재 금속판을 프레스 성형하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소재 금속판으로서, 파단 강도가 400MPa 이상, 1600MPa 이하의 소재 금속판을 사용하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  11. 복수의 L자 형상을 갖는 형상을 프레스 성형함에 있어서, 1개의 L자 형상 혹은 복수의 L자 형상 혹은 모든 L자 형상의 성형에 대해서, 제1항 또는 제2항의 L자 형상의 성형 방법에 의해 성형을 행하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  12. 천장판부와, 호 형상으로 만곡하고 있는 부위를 갖는 굴곡부를 통해 상기 천장판부에 연결되고, 또한, 상기 굴곡부와 반대측에 플랜지부를 갖는 종벽부를 갖고, 당해 종벽부는 호의 외측이 상기 천장판부로 되어 있는 부품을 소재 금속판으로부터 성형하는 방법이며,
    상기 소재 금속판을 다이 금형과 패드 및 굽힘형과의 사이에, 상기 소재 금속판의 일측에 상기 다이 금형이 배치되고 타측에 상기 패드 및 상기 굽힘형이 배치되는 상태로, 배치하고,
    면외 변형 억제 영역으로서의 상기 소재 금속판의 상기 천장판부에 상당하는 부위의 적어도 일부에 상기 패드를 근접 또는 접촉, 상기 패드와 상기 다이 금형과의 간극을, 상기 소재 금속판의 판 두께 이상이면서 또한 상기 소재 금속판의 판 두께의 1.1배 이하로 유지한 상태, 또한, 상기 소재 금속판의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부가 상기 천장판부와 동일 평면상에 있는 상태로, 상기 다이 금형과 상기 굽힘형을 연직 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 소재 금속판의 L자의 하측에 상당하는 부분의 단부를 상기 다이 금형 중 상기 천장판부에 대응하는 부위 위에서 슬라이드시키면서, 상기 종벽부 및 상기 플랜지부를 성형하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 면외 변형 억제 영역은, 상기 소재 금속판의, 상기 천장판부의 면의 수직 방향에서 보았을 경우에 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 한쪽 단부인 제1 단부에서의, 상기 굴곡부와 상기 천장판부의 경계선의 접선으로 이분되는 상기 천장판부의 영역 중, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 다른 쪽 단부인 제2 단부를 포함하는 측에서, 상기 다이 금형 중 상기 천장판부에 대응하는 부위에 접하는 부분의 영역인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 소재 금속판의 단부 중, 상기 소재 금속판의 상기 면외 변형 억제 영역에 대응하는 부위 중에서 상기 굴곡부보다 천장판부측에 있는 부위의 단부가 되는 부분이, 상기 천장판부와 동일 평면상에 있는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 천장판부가, L자 형상, T자 형상, 또는 Y자 형상을 갖는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 종벽부의 높이가, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위의 길이의 0.2배 이상 또는 20mm 이상인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 종벽부 및 상기 플랜지부의 성형에서는, 상기 소재 금속판 중, 상기 천장판부의, 상기 천장판부와 상기 굴곡부 중 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와의 경계선에 접하는 부위의, 당해 경계선으로부터 적어도 5mm 이내의 영역에 상기 패드를 근접 또는 접촉시키는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 플랜지부 중, 상기 종벽부의, 상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위에 연결되는 부분의, 상기 천장판부의 반대측에 연결되는 부분의 플랜지 길이 방향의 중앙부에서부터, 상기 제1 단부측의 플랜지 부분, 및 상기 제1 단부측의 플랜지 부분보다 50mm 이상 앞의 부분의 플랜지 부분의 폭이 25mm 이상 100mm 이하인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  19. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 굴곡부의 상기 호 형상으로 만곡하고 있는 부위와 상기 천장판부의 경계선의 최대 곡률부의 곡률 반경이 5mm 이상 300mm 이하인
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  20. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 소재 금속판을 사전 가공하고,
    사전 가공한 상기 소재 금속판을 프레스 성형하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  21. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 소재 금속판으로서, 파단 강도가 400MPa 이상, 1600MPa 이하의 소재 금속판을 사용하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
  22. 복수의 L자 형상을 갖는 형상을 프레스 성형함에 있어서, 1개의 L자 형상 혹은 복수의 L자 형상 혹은 모든 L자 형상의 성형에 대해서, 제12항 또는 제13항의 L자 형상의 성형 방법에 의해 성형을 행하는
    것을 특징으로 하는, L자 형상을 갖는 프레스 부품의 성형 방법.
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