KR101644282B1

KR101644282B1 - 프레스 가공 방법 및 바닥이 있는 용기

Info

Publication number: KR101644282B1
Application number: KR1020157008090A
Authority: KR
Inventors: 슈지 야마모토; 야스히로 와다; 미츠하루 야마가타
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2016-07-29
Also published as: WO2014065290A1; US9421597B2; CN104736269B; US20150239029A1; KR20150048857A; IN2015DN02311A; JP5610104B1; CN104736269A; MX356739B; MX2015004693A; JPWO2014065290A1

Abstract

프레스 금형은, 각각의 중심축(20)이 동축상에 배치된, 내측 펀치(23)와, 내측 펀치(23)의 외주를 따라 배치되고, 선단부에 중간 펀치 경사부(24a)를 갖는 중간 펀치(24)와, 중간 펀치(24)의 외주를 따라 배치된 외측 펀치(25)와, 중간 펀치 경사부(24a)에 대향하는 다이 경사부(27a)를 갖는 다이(27)를 구비한다. 바닥이 있는 용기(22)의 저부를 내측 펀치(23) 및 다이(27)로 구속한 상태에서, 외측 펀치(25)에 의해 바닥이 있는 용기(22)의 단부를 압입함과 함께, 중간 펀치(24)를, 외측 펀치(25)를 압입하는 방향과 역방향으로 이동시킴으로써, 중간 펀치 경사부(24a) 및 다이 경사부(27a)에 의해 끼인 바닥이 있는 용기(22)의 용기 경사부(22a)를 두께 증가시킨다.

Description

프레스 가공 방법 및 바닥이 있는 용기 {PRESS MOLDING METHOD AND BOTTOMED CONTAINER}

본 발명은, 바닥이 있는 용기의 저면부로부터 상승되는 경사부를 두께 증가시키는 프레스 가공 방법 및 그것에 의해 제조되는 바닥이 있는 용기에 관한 것이다.

도 1a, 도 1b를 참조하여, 종래, 바닥이 있는 용기의 종벽을 두께 증가시키는 방법으로서, 원판 형상의 피가공재를 딥 드로잉에 의해 바닥이 있는 용기(11)로 성형하고, 바닥이 있는 용기 저면(11a)을 다이(12)와 압박 펀치(13)로 그 사이에 끼워 넣은 상태에서 바닥이 있는 용기의 단부면(11b)을 압입 펀치(14)로 압입하여 바닥이 있는 용기의 종벽(11c)을 두께 증가시키는 방법이 일반적이다. 그러나, 이 방법에서는, 바닥이 있는 용기의 종벽부의 구속이 약하므로 두께 증가 중에 좌굴되어, 말려 들어간 부분(11d)이 발생한다. 그로 인해, 두께 증가비(두께 증가 후의 판 두께/원래의 판 두께)가 1.3을 초과하는 큰 두께 증가비를 실현하는 것이 곤란하였다.

예를 들어 특허문헌 1에는, 압박 펀치 및 업세팅 펀치를 갖고, 워크의 단부 상방부 및 저부 내측과의 사이에 있어서 압박 펀치와 다이스 사이에 간극을 확보하고, 워크 단부 상면을 업세팅 펀치로 가압하는 두께 증가 프레스 가공법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 방법에서도, 간극에 있어서 두께 증가 중에 좌굴되어, 말려들어감이 발생할 우려가 있다.

따라서, 비특허문헌 1에 있는 바와 같이 자동차의 무단 변속기용 풀리 피스톤 제조에 있어서, 상술한 두께 증가 방법의 결점을 극복하는 방법이 제안되어 있다. 이 성형법은, 두께 증가부에 코너부를 설치하여, 소재의 구속면을 증가시킨 상태에서 컵의 단부를 압입하여 두께 증가시키므로, 좌굴에 의한 말려들어감이 방지 가능하다. 그러나, 금형 형상 및 금형 이동에 의한 제약에 의해 두께 증가부의 간극이 기하학적으로 결정되므로, 1회의 성형으로 가능한 최대 두께 증가비는 1.5 정도이다. 또한, 이 공정 전에 딥 드로잉 등에 의해 바닥이 있는 원통 용기를 성형할 필요가 있어, 총 2 공정을 필요로 한다.

또한, 특허문헌 2에서, 단부벽과 이 단부벽의 외주로부터 한쪽으로 굴곡되는 굴곡부와, 이 굴곡부에 연속 설치되는 원통부를 구비하는 프레스제의 피가공재를 사용하여, 피가공재의 내면에 적합한 클램프 펀치와 단부벽의 외면에 적합한 클램프 다이와 그것의 외주에 축방향 요동 가능하게 끼워 맞추어 굴곡부 및 원통부의 외주면에 적합한 두께 증가 안내 다이로 피가공재를 클램프하고, 클램프 펀치 및 두께 증가 안내 다이 사이에 형성되는 공간에 두께 증가 펀치를 삽입하고 원통부에 축방향 압축 하중을 가하여 굴곡부를 두께 증가시킴과 함께, 그 두께 증가에 따라서 두께 증가 안내 다이를 클램프 다이에 대해 후퇴시키는 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 3에서, 가공 대상물의 본체부를 수용하는 녹아웃과, 본체부로부터 경사 외측으로 상승되는 상승부의 도중 위치까지를 압박하는 판 압박부와, 상승부의 선단을 압박하는 두께 증가용 펀치와, 상승부를 수용하는 다이스를 구비하고, 다이스가, 녹아웃 및 두께 증가용 펀치에 대해 상대적으로 축심 방향으로 이동 가능하게 되어 있는 구성이 제안되어 있다. 두께 증가용 펀치에 의해, 상승부의 선단을 압박하여, 그 상승부를 압궤하는 과정에서, 다이스가, 두께 증가용 펀치에 압박되는 일 없이 두께 증가되고 있는 상승부에 압박되어, 녹아웃에 대해 상대적으로 이동함으로써, 상승부를 끼우는 판 압박부와 다이스 사이가 확대된다.

그러나, 특허문헌 2, 3의 방법에서도, 딥 드로잉 등에 의해 바닥이 있는 원통 용기를 성형할 필요가 있어, 총 2 공정을 필요로 한다. 또한, 두께 증가부와 비 두께 증가부의 경계에 큰 단차가 발생하여, 절삭 공정이 필요한 경우가 있다. 또한, 가능한 두께 증가비가 언급되어 있지 않다.

또한, 다이를 분할하여 그 일부를 이동시키는 구성으로 하면, 특허문헌 2의 예로 말하면, 두께 증가 성형시에, 두께 증가 안내 다이에는 경사부(특허문헌 2에 있어서의 2b)에 수직인 방향으로 힘이 작용한다. 이 힘은, 두께 증가 안내 다이를 클램프 다이로부터 이격시키는 방향(직경 방향의 외측)으로 작용하므로, 클램프 다이와 두께 증가 안내 다이의 경계부에 간극이 발생하여, 버어가 발생할 가능성이 있다.

일본 특허 공개 제2001-47175호 공보 일본 특허 공개 제2010-247199호 공보 일본 특허 공개 제2009-248092호 공보

「자동차 기술」, 사단법인 자동차 기술회, 1996년, Vol.50, No.12, p.31-37

본 발명은, 상술한 종래의 결점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 프레스 가공에 있어서, 좌굴에 의한 말려들어감을 피하고, 두께 증가비 1.5배 이상의 두께 증가가 가능해지도록 하는 것을 주 목적으로 한다. 또한, 두께 증가부와 비 두께 증가부의 경계에 큰 단차가 없고, 완만한 형상을 갖는 바닥이 있는 용기를 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 나아가서는, 일 공정의 프레스 가공에 의해, 원판 형상의 피가공재로부터, 경사부를 두께 증가시킨 바닥이 있는 용기를 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성해야 할 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 각각의 중심축이 동축상에 배치된, 내측 펀치와, 상기 내측 펀치의 외주를 따라 배치되고, 선단부에 중간 펀치 경사부를 갖는 중간 펀치와, 상기 중간 펀치의 외주를 따라 배치된 외측 펀치와, 상기 중간 펀치 경사부에 대향하는 다이 경사부를 갖는 다이를 구비하는 프레스 금형을 사용한 프레스 가공 방법이며,

바닥이 있는 용기의 저부를 상기 내측 펀치 및 상기 다이로 구속한 상태에서, 상기 외측 펀치에 의해 상기 바닥이 있는 용기의 단부를 압입함과 함께, 상기 중간 펀치를, 상기 외측 펀치를 압입하는 방향과 역방향으로 이동시킴으로써, 상기 중간 펀치 경사부 및 상기 다이 경사부에 의해 끼인 상기 바닥이 있는 용기의 용기 경사부를 두께 증가시키는 두께 증가 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 방법.

[2] 각각의 중심축이 동축상에 배치된, 선단부에 내측 펀치 플랫부 및 내측 펀치 경사부를 갖는 내측 펀치와, 상기 내측 펀치의 외주를 따라 배치되고, 선단부에 중간 펀치 경사부를 갖는 중간 펀치와, 상기 중간 펀치의 외주를 따라 배치된 외측 펀치와, 상기 중간 펀치 경사부에 대향 배치되는 다이 경사부를 갖는 다이를 구비하고, 상기 내측 펀치 경사부가 상기 내측 펀치의 선단부에 있어서의 상기 중간 펀치 경사부에 근접하는 측의 단부에 형성된 프레스 금형을 사용한 프레스 가공 방법이며,

바닥이 있는 용기의 저부를 상기 내측 펀치 플랫부 및 상기 다이로 구속한 상태에서, 상기 외측 펀치에 의해 상기 바닥이 있는 용기의 단부를 압입함으로써, 상기 내측 펀치 경사부 및 상기 중간 펀치 경사부를 따라 연장되는 상기 바닥이 있는 용기의 용기 경사부를 상기 다이 경사부에 접촉시키는 외측 펀치 압입 스텝과,

상기 외측 펀치 압입 스텝에서 상기 다이 경사부에 접촉한 상기 바닥이 있는 용기에 대해 상기 중간 펀치를 상기 다이의 방향으로 압입하여, 상기 중간 펀치 경사부를 상기 용기 경사부에 접촉시키는 중간 펀치 압입 스텝과,

상기 중간 펀치 압입 스텝에서 상기 중간 펀치 경사부에 접촉한 상기 바닥이 있는 용기에 대해 상기 외측 펀치를 압입함과 함께, 상기 중간 펀치를 상기 외측 펀치를 압입하는 방향과 역방향으로 이동시킴으로써, 상기 용기 경사부를 두께 증가시키는 두께 증가 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 방법.

[3] 상기 두께 증가 스텝 전에, 상기 내측 펀치 및 상기 중간 펀치로 상기 다이에 원판 형상의 피가공재를 압입하여, 상기 중간 펀치 경사부와 상기 다이 경사부에 의해 끼이는 위치에 용기 경사부가 형성된 바닥이 있는 용기를 성형하는 성형 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 프레스 가공 방법.

[4] 상기 외측 펀치 압입 스텝 전에, 상기 내측 펀치 및 상기 중간 펀치로 상기 다이에 원판 형상의 피가공재를 압입하여, 상기 내측 펀치 경사부 및 상기 중간 펀치 경사부와 상기 다이 경사부에 의해 끼이는 위치에 용기 경사부가 형성된 바닥이 있는 용기를 성형하는 성형 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 [2]에 기재된 프레스 가공 방법.

[5] [1]에 기재된 프레스 가공 방법에 의해 제조되는 바닥이 있는 용기이며, 상기 용기 경사부의 두께의 두께 증가비가 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 바닥이 있는 용기.

[6] [2]에 기재된 프레스 가공 방법에 의해 제조되는 바닥이 있는 용기이며, 상기 용기 경사부의 두께의 두께 증가비가 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 바닥이 있는 용기.

본 발명에 따르면, 좌굴에 의한 말려들어감을 피하여, 두께 증가비 1.5배 이상의 두께 증가가 가능해진다.

또한, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 두께 증가부와 비 두께 증가부의 경계에 큰 단차가 없고, 완만한 형상을 갖는 바닥이 있는 용기를 제조할 수 있다.

또한, 청구항 3, 4에 기재된 발명에 의하면, 일 공정의 프레스 가공에 의해, 원판 형상의 피가공재로부터, 경사부를 두께 증가시킨 바닥이 있는 용기를 제조할 수 있다.

도 1a는 종래의 두께 증가 가공을 도시하는 단면도이다.
도 1b는 종래의 두께 증가 가공을 도시하는 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 딥 드로잉 전의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 딥 드로잉 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 두께 증가 성형 도중의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 두께 증가 성형 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 딥 드로잉 전의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 딥 드로잉 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 다이의 경사부를 바닥이 있는 용기의 경사부에 접촉시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 중간 펀치의 경사부를 바닥이 있는 용기의 경사부에 접촉시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 두께 증가 성형 도중의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 방법에 있어서 두께 증가 성형 후의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 12는 제2 실시 형태의 비교예를 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

본 발명자는, 예의 검토를 행한 결과, 각각의 중심축이 동축상에 배치된, 내측 펀치와, 내측 펀치의 외주를 따라 배치된 중간 펀치와, 다이를 사용하여 딥 드로잉을 행하여, 바닥이 있는 용기를 성형하고, 계속해서, 외측 펀치에 의해 바닥이 있는 용기의 단부면을 압입할 때, 중간 펀치와 다이의 간극을 서서히 크게 하고, 피가공재를 구속한 상태에서 두께 증가시킴으로써, 일 공정의 프레스 가공에 의해, 좌굴에 의한 말려들어감을 피하여, 두께 증가비 1.5배 이상의 두께 증가가 가능한 것을 발견하였다.

(제1 실시 형태)

도 2는 딥 드로잉을 실시하기 전의 상태를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 프레스 금형은, 각각의 중심축(20)이 동축상에 배치된, 내측 펀치(23)와, 내측 펀치(23)의 외주를 따라 배치된 중간 펀치(24)와, 중간 펀치(24)의 외주를 따라 배치된 외측 펀치(25)와, 녹아웃(26)과, 녹아웃(26)의 외주를 따라 배치된 다이(27)를 구비한다. 내측 펀치(23)는 녹아웃(26) 및 다이(27)에 대향 배치되어 있고, 중간 펀치(24) 및 외측 펀치(25)는 다이(27)에 대향 배치되어 있다.

내측 펀치(23)는 원기둥상의 형상이며, 도시 생략된 기계식(유압, 서보 모터 등)의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

중간 펀치(24)는 원통상의 형상이며, 피가공재의 두께 증가되는 부분에 접촉하는 면[즉, 중간 펀치(24)의 하단부(선단부)]에는 중간 펀치 경사부(24a)가 형성되어 있다. 이 중간 펀치 경사부(24a)는 내측 펀치(23)측으로부터 외측 펀치(25)측을 향해 상향 경사 방향으로 경사져 있다. 중간 펀치(24)는, 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

외측 펀치(25)는 원통상의 형상이며, 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

녹아웃(26)은 원기둥상의 형상이며, 성형품을 금형으로부터 제거하기 위한 것으로, 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

다이(27)는 고정식이며, 개략 오목 형상의 형상으로, 녹아웃(26)을 통과시키기 위해 중앙부에 구멍이 형성되어 있다. 또한, 다이(27)에는, 다이 경사부(27a)가 형성되어 있고, 이 다이 경사부(27a)는 중간 펀치 경사부(24a)에 대향 배치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 하기의 성형 스텝 및 두께 증가 스텝을 실시함으로써, 피가공재(21)를 프레스 가공하였다. 피가공재(21)로서, 외경이 240㎜, 판 두께가 4㎜인 원판 형상의 고장력 강판(SAPH590)을 사용하였다.

피가공재(21)를 다이(27) 상에 두고, 내측 펀치(23) 및 중간 펀치(24)를 압입하여 딥 드로잉을 행하여, 도 3에 도시하는 바와 같이, 중간 펀치 경사부(24a)와 다이 경사부(27a)에 의해 끼이는 위치에 용기 경사부(22a)가 형성된 바닥이 있는 용기(22)를 성형한다(성형 스텝).

도 3에 도시하는 상태에서는, 바닥이 있는 용기(22)의 저부가 내측 펀치(23) 및 다이(27)로 구속되어 있다.

계속해서, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 성형 스텝에서 성형된 바닥이 있는 용기(22)의 단부면을 외측 펀치(25)로 압입함과 함께 중간 펀치(24)를 상방으로 이동시킨다. 이에 의해, 중간 펀치 경사부(24a)와 다이 경사부(27a)의 간극이 서서히 커져, 용기 경사부(22a)를 중간 펀치 경사부(24a) 및 다이 경사부(27a)로 그 사이에 끼워 좌굴을 억제하면서 두께 증가시킬 수 있다(두께 증가 스텝). 도 4 및 도 5의 단면도는, 각각 두께 증가 성형 도중 및 두께 증가 성형 후의 상태를 도시하고 있다.

두께 증가 스텝 후에, 내측 펀치(23), 중간 펀치(24), 외측 펀치(25) 및 녹아웃(26)을 상방으로 이동시켜, 바닥이 있는 용기(22)를 다이(27)로부터 제거한다. 용기 경사부(22a)의 판 두께는 6.9㎜로, 좌굴에 의한 말려들어감의 발생도 없고, 원래의 판 두께 4㎜의 1.73배로 두께 증가되어 있다.

또한, 두께 증가 성형시에, 중간 펀치(24)에는 중간 펀치 경사부(24a)에 수직인 방향으로 힘이 작용하지만, 이 힘은 중간 펀치(24)를 내측 펀치(23)에 압박하는 방향[직경 방향의 내측(중심 방향)]으로 작용하므로, 내측 펀치(23)와 중간 펀치(24)의 경계부에 간극은 발생하지 않아, 버어가 발생하지 않는다.

(제2 실시 형태)

제2 실시 형태는, 두께 증가부와 비 두께 증가부의 경계에 큰 단차가 없고, 완만한 형상을 갖는 바닥이 있는 용기를 제조하는 것이다.

도 6은, 딥 드로잉을 실시하기 전의 상태를 도시하는 단면도이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 프레스 금형은, 각각의 중심축(30)이 동축상에 배치된, 내측 펀치(33)와, 내측 펀치(33)의 외주를 따라 배치된 중간 펀치(34)와, 중간 펀치(34)의 외주를 따라 배치된 외측 펀치(35)와, 녹아웃(36)과, 녹아웃(36)의 외주를 따라 배치된 다이(37)를 구비한다. 내측 펀치(33)는 녹아웃(36) 및 다이(37)에 대향 배치되어 있고, 중간 펀치(34) 및 외측 펀치(35)는 다이(37)에 대향 배치되어 있다.

내측 펀치(33)는 원기둥상의 형상이며, 그 선단부에는, 내측 펀치 경사부(33a) 및 내측 펀치 플랫부(33b)가 형성되어 있다. 내측 펀치 경사부(33a)는 선단부의 주연부, 즉 중간 펀치 경사부(34a)에 근접하는 측의 단부에 형성되어 있고, 내측 펀치 플랫부(33b)는 중심축(30) 주위에 형성되어 있다. 내측 펀치 경사부(33a)는 중심축(30)측으로부터 중간 펀치(34)측을 향해 상향 경사 방향으로 경사져 있다. 내측 펀치 플랫부(33b)는 중심축(30)에 직교하는 수평 방향으로 연장되어 있다. 내측 펀치(33)는 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

중간 펀치(34)는, 원통상의 형상이며, 피가공재의 두께 증가되는 부분에 접촉하는 면[즉, 중간 펀치(34)의 하단부(선단부)]에는 중간 펀치 경사부(34a)가 형성되어 있다. 이 중간 펀치 경사부(34a)는 내측 펀치(33)측으로부터 외측 펀치(35)측을 향해 상향 경사 방향으로 경사져 있다. 중간 펀치(34)는 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

여기서, 내측 펀치 경사부(33a)의 중심축(30)으로부터 이격된 측의 단부의 높이와, 중간 펀치 경사부(34a)의 중심축(30)에 근접한 측의 단부의 높이가 동일할 때, 즉, 도 6에 도시하는 상태에 있어서, 내측 펀치 경사부(33a) 및 중간 펀치 경사부(34a)는 완만한 곡선을 형성한다.

외측 펀치(35)는 원통상의 형상이며, 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

녹아웃(36)은 원기둥상의 형상이며, 성형품을 금형으로부터 제거하기 위한 것이고, 도시 생략된 기계식의 구동원에 의해 승강 가능한 가동식이다.

다이(37)는 고정식이고, 개략 오목 형상의 형상이며, 녹아웃(36)을 통과시키기 위해 중앙부에 구멍이 형성되어 있다. 또한, 다이(37)에는, 다이 경사부(37a)가 형성되어 있고, 이 다이 경사부(37a)는 내측 펀치 경사부(33a) 및 중간 펀치 경사부(34a)에 대향 배치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 하기의 성형 스텝, 외측 펀치 압입 스텝, 중간 펀치 압입 스텝 및 두께 증가 스텝을 실시함으로써, 피가공재(31)를 프레스 가공하였다. 피가공재(31)로서, 외경이 224㎜, 판 두께가 4㎜인 원판 형상의 고장력 강판(SAPH590)을 사용하였다.

피가공재(31)를 다이(37) 상에 두고, 내측 펀치(33) 및 중간 펀치(34)를 압입하여 딥 드로잉을 행하여, 도 7에 도시하는 바와 같이, 내측 펀치 경사부(33a) 및 중간 펀치 경사부(34a)와 다이 경사부(37a)에 의해 끼이는 위치에 용기 경사부(32a)가 형성된 바닥이 있는 용기(32)를 성형한다(성형 스텝).

도 7에 도시하는 상태에서는, 바닥이 있는 용기(32)의 저부가 내측 펀치(33)의 내측 펀치 플랫부(33b) 및 다이(37)로 구속되어 있다.

계속해서, 성형 스텝에서 성형된 바닥이 있는 용기(32)의 단부면을 외측 펀치(35)로 압입하여, 내측 펀치 경사부(33a) 및 중간 펀치 경사부(34a)를 따라 연장되는 용기 경사부(32a)를, 도 8에 도시하는 바와 같이 다이 경사부(37a)에 접촉시킨다(외측 펀치 압입 스텝).

계속해서, 외측 펀치 압입 스텝에서 다이(37)에 접촉한 바닥이 있는 용기(32)에 대해 중간 펀치(34)를 하방으로 이동시켜[중간 펀치(34)를 다이(37)를 향해 압입하여], 도 9에 도시하는 바와 같이 중간 펀치 경사부(34a)를 용기 경사부(32a)에 접촉시킨다(중간 펀치 압입 스텝).

계속해서, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 바닥이 있는 용기(32)의 단부면을 외측 펀치(35)로 압입함과 함께 중간 펀치(34)를 상방으로 이동시킨다. 이에 의해, 중간 펀치 경사부(34a)와 다이 경사부(37a)의 간극이 서서히 커져, 용기 경사부(32a)를 중간 펀치 경사부(34a) 및 다이 경사부(37a)로 그 사이에 끼워 좌굴을 억제하면서 두께 증가시킬 수 있다(두께 증가 스텝). 도 10 및 도 11의 단면도는 각각 두께 증가 성형 도중 및 두께 증가 성형 후의 상태를 도시하고 있다.

두께 증가 스텝 후에, 내측 펀치(33), 중간 펀치(34), 외측 펀치(35) 및 녹아웃(36)을 상방으로 이동시켜, 바닥이 있는 용기(32)를 다이(37)로부터 제거한다. 용기 경사부(32a)의 판 두께는 8㎜로, 좌굴에 의한 말려들어감의 발생도 없고, 원래의 판 두께 4㎜의 2배로 두께 증가되어 있다. 또한, 두께 증가부와 비 두께 증가부의 경계에 큰 단차는 없고, 완만한 형상을 갖는다.

또한, 두께 증가 성형시에, 중간 펀치(34)에는 중간 펀치 경사부(34a)에 수직인 방향으로 힘이 작용하지만, 이 힘은 중간 펀치(34)를 내측 펀치(33)에 압박하는 방향[직경 방향의 내측(중심 방향)]으로 작용하므로, 내측 펀치(33)와 중간 펀치(34)의 경계부에 간극은 발생하지 않아, 버어가 발생하지 않는다.

여기서, 도 7에 도시하는 상태에 있어서, 중간 펀치(34)를 바닥이 있는 용기(32)에 접촉시키지 않고, 바닥이 있는 용기(32)의 단부를 외측 펀치(35)로 압입하면, 용기 경사부(32a)의 구속이 불충분하므로, 도 12에 도시하는 바와 같이, 용기 경사부(32a)에 있어서 좌굴이 발생한다. 따라서, 용기 경사부(32a)를 중간 펀치(34) 및 다이(37)로 그 사이에 끼워 구속하면서, 외측 펀치(35)에 의한 두께 증가 처리를 실시함으로써, 용기 경사부(32a)에 있어서의 좌굴을 억제할 수 있다.

상기 실시예에서는, 용기 경사부(22a, 32a)가 수평 방향과 이루는 각도를 45°로 하였지만, 20°이상 70°이하가 바람직하다. 용기 경사부(22a, 32a)가 수평 방향과 이루는 각도가 20°미만에서는 바닥이 있는 용기 종벽부(22b, 32b)로부터 용기 경사부(22a, 32a)로의 재료 흐름이 나빠져, 성형에 필요로 하는 하중이 커지기 때문이다. 또한, 용기 경사부(22a, 32a)가 수평 방향과 이루는 각도가 70°초과에서는 피가공재(21, 31)와 금형의 접촉 길이가 길어짐으로써 마찰력이 커져, 성형에 필요로 하는 하중이 커지기 때문이다. 또한, 바닥이 있는 용기 종벽부(22b, 32b)라 함은, 바닥이 있는 용기(22, 32) 중 용기 경사부(22a, 32a)보다도 외측 펀치(25, 35)에 근접한 측의 부분을 의미한다.

이상, 본 발명을 여러 실시 형태와 함께 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 변경 등이 가능하다.

상기 실시예에서는, 피가공재로서 SAPH590을 사용하였지만, 철계의 재료에 한정되는 것은 아니며, 알루미늄계, 티타늄계 등의 금속에 사용할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 일 공정의 프레스 가공에 의해, 원판 형상의 피가공재로부터, 경사부를 두께 증가시킨 바닥이 있는 용기를 제조하는 예를 설명하였지만, 본 발명은 별도의 공정에서 성형된 경사부를 갖는 바닥이 있는 용기를 대상으로 하여 두께 증가시키는 프레스 가공, 즉, 도 3, 도 7을 개시 상태로 하는 프레스 가공에도 적용 가능하다.

본 발명은, 바닥이 있는 용기의 저면부로부터 상승되는 경사부를 두께 증가시키는 데 이용할 수 있다.

Claims

각각의 중심축이 동축상에 배치된, 내측 펀치와, 상기 내측 펀치의 외주를 따라 배치되고, 선단부에 중간 펀치 경사부를 갖는 중간 펀치와, 상기 중간 펀치의 외주를 따라 배치된 외측 펀치와, 상기 중간 펀치 경사부에 대향하는 다이 경사부를 갖는 다이를 구비하는 프레스 금형을 사용한 프레스 가공 방법이며,
바닥이 있는 용기의 저부를 상기 내측 펀치 및 상기 다이로 구속한 상태에서, 상기 외측 펀치에 의해 상기 바닥이 있는 용기의 단부를 압입함과 함께, 상기 중간 펀치를 상기 외측 펀치를 압입하는 방향과 역방향으로 이동시킴으로써, 상기 중간 펀치 경사부 및 상기 다이 경사부에 의해 끼인 상기 바닥이 있는 용기의 용기 경사부를 두께 증가시키는 두께 증가 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 가공 방법.
각각의 중심축이 동축상에 배치된, 선단부에 내측 펀치 플랫부 및 내측 펀치 경사부를 갖는 내측 펀치와, 상기 내측 펀치의 외주를 따라 배치되고, 선단부에 중간 펀치 경사부를 갖는 중간 펀치와, 상기 중간 펀치의 외주를 따라 배치된 외측 펀치와, 상기 중간 펀치 경사부에 대향 배치되는 다이 경사부를 갖는 다이를 구비하고, 상기 내측 펀치 경사부가 상기 내측 펀치의 선단부에 있어서의 상기 중간 펀치 경사부에 근접하는 측의 단부에 형성된 프레스 금형을 사용한 프레스 가공 방법이며,
바닥이 있는 용기의 저부를 상기 내측 펀치 플랫부 및 상기 다이로 구속한 상태에서, 상기 외측 펀치에 의해 상기 바닥이 있는 용기의 단부를 압입함으로써, 상기 내측 펀치 경사부 및 상기 중간 펀치 경사부를 따라 연장되는 상기 바닥이 있는 용기의 용기 경사부를 상기 다이 경사부에 접촉시키는 외측 펀치 압입 스텝과,
상기 외측 펀치 압입 스텝에서 상기 다이 경사부에 접촉한 상기 바닥이 있는 용기에 대해 상기 중간 펀치를 상기 다이의 방향으로 압입하여, 상기 중간 펀치 경사부를 상기 용기 경사부에 접촉시키는 중간 펀치 압입 스텝과,
상기 중간 펀치 압입 스텝에서 상기 중간 펀치 경사부에 접촉한 상기 바닥이 있는 용기에 대해 상기 외측 펀치를 압입함과 함께, 상기 중간 펀치를 상기 외측 펀치를 압입하는 방향과 역방향으로 이동시킴으로써, 상기 용기 경사부를 두께 증가시키는 두께 증가 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 두께 증가 스텝 전에, 상기 내측 펀치 및 상기 중간 펀치로 상기 다이에 원판 형상의 피가공재를 압입하여, 상기 중간 펀치 경사부와 상기 다이 경사부에 의해 끼이는 위치에 용기 경사부가 형성된 바닥이 있는 용기를 성형하는 성형 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 가공 방법.
제2항에 있어서,
상기 외측 펀치 압입 스텝 전에, 상기 내측 펀치 및 상기 중간 펀치로 상기 다이에 원판 형상의 피가공재를 압입하여, 상기 내측 펀치 경사부 및 상기 중간 펀치 경사부와 상기 다이 경사부에 의해 끼이는 위치에 용기 경사부가 형성된 바닥이 있는 용기를 성형하는 성형 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 용기 경사부의 두께의 두께 증가비가 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는, 프레스 가공 방법.
제2항에 있어서,
상기 용기 경사부의 두께의 두께 증가비가 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는, 프레스 가공 방법.