KR101692658B1 - 프레스 성형 방법 - Google Patents

Abstract

천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로 만곡부를 적어도 1개 갖는 최종 성형품을 프레스 성형하는 방법이며, 천장판부, 종벽부, 만곡부 및 플랜지부를 형성할 때에, 종벽부와 플랜지부의 교차부와 만곡부의 곡률 중심을 연결하는 수평선을 포함하고 상기 고강도 강판과 수직한 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₁로 될 때까지 플랜지부를 교차부에서 절곡 가공하는 제1 성형 공정과, 상기 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₂로 될 때까지, 상기 제1 성형 공정 후의 플랜지부를 교차부에서 추가 절곡 가공하는 제2 성형 공정을 갖고, α₁－α₂인 추가 절곡각 β를 소정의 범위로 하여, 최종 성형품의 휨 및 비틀림을 저감시키는 프레스 성형 방법.

Description

프레스 성형 방법 {PRESS-MOLDING METHOD}

본 발명은 고강도 강판을, 길이 방향으로 만곡부를 갖는 최종 성형품으로 성형하는 프레스 성형 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 잔류 응력에 의한 최종 성형품의 휨 및 비틀림을 억제하는 프레스 성형 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차의 연비 향상·충돌 안전성 향상의 관점에서, 특히 골격 부품에 있어서 인장 강도가 높은 고강도 강판이나 알루미늄 합금이 사용되도록 되어 왔다. 인장 강도가 높은 소재는, 소재의 판 두께를 두껍게 하는 일 없이 충돌 성능이 향상되는 것이 가능하므로, 경량화에는 유용하다.

그러나, 재료의 고강도화에 의해, 프레스 성형 시의 잔류 응력에 의한 최종 성형품의 휨 및 비틀림이 커져, 최종 성형품의 형상 정밀도의 확보가 과제로 되어 있다.

최종 성형품의 형상 정밀도가 확보되어 있지 않은 경우에는, 차량에의 조립 장착 시에 상대 부품과의 사이에 간극이 발생하고, 간극량이 큰 경우에는 조립 장착 불량이 발생한다. 따라서, 최종 성형품에는 엄격한 형상 정밀도가 요구된다. 또한, 최종 성형품의 만곡부의 곡률이 작은 부품, 즉, 만곡부의 곡률 반경이 50∼2000㎜인 경우에는, 형상 정밀도가 높은 것이 특히 요구된다. 만곡부의 형상은, 원호 또는 연속적으로 곡률이 변화하는 곡면이다. 이 만곡부가 최종 성형품에 복수 존재하는 경우에는, 최종 성형품의 면내 응력에 수반하는, 최종 성형품의 길이 방향의 휨 및 비틀림이 크다. 그로 인해, 최종 성형품의 정밀도를 확보하는 것이 더욱 어렵다.

종래의 일반적인 형상 정밀도 불량 대책으로서는, 최종 성형품의 시험 제작이나 과거의 경험에 의해, 스프링백 발생량을 예측하고, 소정의 치수를 만족시키도록 금형 형상을 최종 성형품의 형상과 다른 형상으로 마무리하는 방법이 채용되고 있다. 또한 최근에는, 최종 성형품의 시험 제작 전에 최종 형상을 바탕으로 유한 요소법에 의한 스프링백 등의 프레스 성형 해석을 행하여 금형을 제작하고, 시험 제작에 있어서의 금형 수정의 횟수를 줄이고 있다.

그러나, 시행 착오에 기초하는 금형 설계에서는, 충분히 휨 및 비틀림을 저감시키는 금형 형상을 고안하고, 성형 조건을 확립할 때까지의 시간이 장기화되는 문제가 있었다. 또한, 시행 착오로 금형 설계를 행하므로 금형 수정 비용이 증가하고, 최종 성형품의 저비용화가 저해되는 문제가 있었다.

최종 성형품의 형상 정밀도 향상 대책으로서, 최종 성형품에 비드를 부여함으로써, 최종 성형품의 휨 및 비틀림을 억제하는 기술(특허문헌 1)이 개시되어 있다. 또한, 다이스와 블랭크 홀더의 보유 지지면 사이에서, 블랭크를 국부 압박하여 블랭크에 비드를 성형함으로써, 종벽부의 장력을 증가시켜 최종 성형품의 형상 정밀도를 확보하는 기술(특허문헌 2)이 개시되어 있다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 기술은, 최종 성형품에 비드를 부여하여 제품 형상을 개량함으로써, 스프링백을 억제하는 것이다. 따라서, 적용할 수 있는 최종 성형품의 형상이 한정되어, 범용적이지 않은 문제가 있었다.

특허문헌 3에는, 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하는 햇형 단면 형상을 갖는 프레스 성형품의 형상 정밀도를 향상시키는 프레스 성형 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 3에 기재된 프레스 성형 방법은, 금속판을, 종벽부와 플랜지부 사이에 테이퍼부를 갖는 중간 성형품으로 프레스 성형하고, 그 중간 제품의 테이퍼부와 플랜지부를 다시 프레스 성형하여 최종 성형품을 얻는 것이다.

그러나, 특허문헌 3에 개시된 프레스 성형 방법은, 최종 성형품에 있어서의, 종벽부와 플랜지부의 각도의 정밀도를 높이고, 플랜지부의 평탄도를 개선하는 것으로서, 최종 성형품 전체의 휨이나 비틀림을 억제하는 것은 아니다.

특허문헌 4에는, 천장판부 및 종벽부를 구비하고, 만곡부를 갖는 최종 성형품의 형상 정밀도를 향상시키는 프레스 성형 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 4에 기재된 프레스 성형 방법은, 금속판을, 천장판부와 종벽부의 굽힘 각도가 최종 성형품보다도 많은 굽힘량으로 되는 중간 제품으로 굽힘 가공한 후, 최종 성형품의 굽힘 각도까지 복귀시키는 굽힘 가공을 하는 것이다.

그러나, 특허문헌 4의 프레스 성형 방법에서는, 금속판이 연강판 등, 인장 강도가 높지 않은 금속판의 경우에는, 최종 성형품의 휨이나 비틀림을 억제할 수 있지만, 고강도 강판 등, 인장 강도가 높은 금속판의 경우에는, 최종 성형품의 휨이나 비틀림을 억제할 수는 없었다. 또한, 최종 성형품이 플랜지부를 구비하고, 단면 형상이 햇형인 경우에는, 만곡부의 내측의 플랜지부에 인장의 응력이 잔류하기 쉬우므로, 최종 성형품의 휨 및 비틀림이 더욱 커지는 문제가 있었다.

일본 특허 출원 공개 제2004-25273호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-290951호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-289480호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-195535호 공보

본 발명은 고강도 강판을 프레스 성형할 때, 만곡부의 내측에 잔류하는 인장 응력에 기인하여 발생하는 최종 성형품의 휨 및 비틀림을, 최종 성형품에 비드를 설치하는 것 등을 하지 않고 저감시킬 수 있는 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 고강도 강판으로부터, 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로, 최소 곡률 반경이 50∼2000㎜인 만곡부를 적어도 1개 갖는 최종 성형품을 프레스 성형할 때에, 최종 성형품의 휨 및 비틀림을 작게 하기 위해서는, 다음과 같은 것이 필요한 것을 알아내었다.

본 발명은, 프레스 성형의 공정을,

1) 종벽부와 플랜지부의 교차부와 만곡부의 곡률 중심을 연결하는 수평선을 포함하고 고강도 강판과 수직한 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₁로 될 때까지 플랜지부를 교차부에서 절곡 가공하는 제1 성형 공정과,

2) 상기 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₂로 될 때까지, 상기 제1 성형 공정 후의 플랜지부를 교차부에서 추가 절곡 가공하는 제2 성형 공정

으로 나눈다.

이때, α₁－α₂로 나타내어지는 추가 굽힘각 β가 소정의 범위일 때에, 최종 성형품의 휨 및 비틀림이 저감되는 것을, 본 발명자들은 알아내었다. 또한, 본 발명자들은, 스프링백이 발생하기 쉬운, 인장 강도가 440∼4600㎫인 고강도 강판을 사용하는 경우라도, 추가 절곡각 β를 소정의 범위로 함으로써, 인장 강도가 440㎫ 미만인 강판을 사용하는 경우와 동일한 정도의 휨량 및 비틀림량으로 할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로 만곡부를 적어도 1개 갖는 최종 성형품을 프레스 성형하는 방법이며,

인장 강도가 440∼1600㎫인 고강도 강판을 사용하고, 천장판부, 종벽부, 만곡부 및 플랜지부를 형성할 때에, 종벽부와 플랜지부의 교차부와 만곡부의 곡률 중심을 연결하는 수평선을 포함하고 상기 고강도 강판과 수직한 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₁로 될 때까지 플랜지부를 교차부에서 절곡 가공하는 제1 성형 공정과,

상기 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₂로 될 때까지, 상기 제1 성형 공정 후의 플랜지부를 교차부에서 추가 절곡 가공하는 제2 성형 공정을 갖고,

상기 평면 내에서, 만곡부의 곡률 반경을 R₀(㎜)으로 하고, 플랜지부의 길이를 b(㎜)로 하고, 변형의 허용값을 나타내는 수치를 εcr로 하고, 상기 고강도 강판의 영률 및 인장 강도를 E(㎫) 및 σ_T(㎫)로 하고,

α₁ 및 α₂는, 상기 수평선을 기점으로 하여, 플랜지부가 천장판부로부터 이격되는 방향으로 회전하는 방향을 정(正)으로 하고,

α₁＞0, α₂≥0, α₁－α₂＞0, R₀을 50∼2000㎜ 및 εcr을 0∼0.023으로 하였을 때,

α₁－α₂인 추가 절곡각 β를,

의 범위로 하고,

의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.

(2) 상기 만곡부가, 원호 또는 연속적으로 곡률이 변화하는 곡선인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 프레스 성형 방법.

(3) 상기 제1 성형 공정 및 상기 제2 성형 공정 중 적어도 어느 하나에서, 대향하는 금형의 한쪽을 패드와 부분 성형 금형으로 분할하고, 패드와 상기 대향하는 금형의 다른 쪽에서 강판을 압입하고, 부분 성형 금형과 상기 대향하는 금형의 다른 쪽에서 강판을 소성 변형시키는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 프레스 성형 방법.

본 발명에 따르면, 고강도 강판을 사용한 경우라도, 최종 성형품에 비드를 설치하는 것 등을 하지 않고, 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로, 곡률 반경이 50∼2000㎜인 만곡부를 적어도 1개 갖는 최종 성형품의 휨 및 비틀림을 억제할 수 있다.

도 1은 만곡부를 1개 갖는 최종 성형품의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 고강도 강판에, 인장 및 압축 하중을 부가하였을 때의 고강도 강판에 부하되는 응력 변화를 나타낸다.
도 3은 만곡부를 2개 갖는 최종 성형품을 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서의, 만곡부를 성형하는 부분의, 단면 구조의 개략을 도시하는 모식도이다.
도 5는 폭 W가 15∼30㎜인 최종 성형품을 성형할 때, 제1 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서의, 만곡부를 성형하는 부분의 단면 구조의 개략을 도시하는 모식도이다.
도 6은 폭 W가 15∼30㎜인 최종 성형품을 성형할 때, 제2 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서의, 만곡부를 성형하는 부분의 단면 구조의 개략을 도시하는 모식도이다.
도 7은 만곡부의 곡률 반경이 700∼1200㎜의 범위에서 연속적으로 변화하는 부위와 직선부를 갖는, 길이 방향 상면에서 볼 때의 방향으로 완만하게 만곡된 최종 성형품의 형상을 도시하는 도면이다.
도 8은 곡률 반경이 1000㎜와 700㎜인 만곡부와 직선부를 갖고, 또한 곡률 반경이 1200∼2000㎜의 범위에서 연속적으로 변화하는 형상을 조합한, 길이 방향 상면에서 볼 때의 방향으로 완만하게 만곡된 최종 성형품을 도시하는 도면이다.
도 9는 곡률 반경이 1000㎜와 700㎜인 만곡부와, 직선부를 갖고, 또한 곡률 반경이 1200∼2000㎜의 범위에서 연속적으로 변화하는 형상을 조합한, 길이 방향 상면에서 볼 때의 방향으로 완만하게 만곡된 최종 성형품을 도시하는 도면이다. 또한, 추가 굽힘을 행하는 범위는, 내측 플랜지의 일부이다.
도 10은 곡률 반경이 1000㎜인 만곡부와 직선부를 갖고, 측면에서 볼 때의 방향으로 곡률 반경이 3000㎜인 만곡부와 직선부를 갖는, 길이 방향 상면에서 볼 때의 방향으로 완만하게 만곡된 최종 성형품을 도시하는 도면이다.
도 11은 만곡부를 1개 갖는 최종 성형품의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 만곡부(10)의 곡률 반경 R₀(㎜)과 최종 성형품에 가해지는 ε₁이 최종 성형품의 휨, 비틀림 및 주름에 미치는 영향을 나타내는 도면이다.
도 13은 α₁ 및 α₂의 정부(正負)의 방향을 설명하는 도면이다.
도 14는 α₂＋β가 90°를 초과하였을 때의 도 1의 (a) 중의 I-I선에 있어서의 최종 성형품의 단면을 도시한다.

도 1은 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로, 곡률 반경이 50∼2000㎜인 만곡부를 1개 갖는 최종 성형품의 일례를 나타내는 도면이다. 도 1의 (a)는 사시도, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시하는 I-I선을 따르는 단면도이다. 도 (a) 중, 부호 1은 최종 성형품을 나타낸다.

최종 성형품(1)은, 천장판부(2), 종벽부(3a, 3b), 플랜지부(4a, 4b)를 구비한다. 종벽부(3a) 및 플랜지부(4a)는 만곡부(10)의 내측이며, 종벽부(3b) 및 플랜지부(4b)는 만곡부(10)의 외측이다. 종벽부(3a)와 플랜지부(4a)는 교차부(5a)에서 교차한다. 종벽부(3b)와 플랜지부(4b)는 교차부(5b)에서 교차한다.

도 1의 (b)는, 도 1의 (a) 중의 I-I선에 있어서의 단면 형상을 도시한다. 실선으로 기재된 단면은, 제2 성형 공정 후, 즉, 최종 성형품(1)의 단면이다. 제2 성형 공정 후의 플랜지부(4a)의 위치를 L3으로 한다. 또한, 파선으로 기재된 단면은, 제1 성형 공정 후의 플랜지부(4a)의 단면이다. 제1 성형 공정 후의 플랜지(4a)의 위치를 L2로 한다.

종벽부(3a)와 플랜지부(4a)의 교차부(5a) 상의 만곡부의 1개의 위치 r에 대해, 그 만곡부의 위치 r에 대한 곡률 중심 O, 그 곡률 중심 O와 위치 r을 연결하는 선분 L1을 도 1의 (b)와 같이 정의한다.

곡률 중심 O에 대해, 만곡부의 위치 r의 곡률 중심축 Lo 둘레의 미소 범위 Δθ를 고려한다. 선분 L1을 지나고, 미소 범위 Δθ를 포함하는 미소 평면 S1을 정의한다. 미소 평면 S1은 선분 L1과 곡률 중심축 Lo에 수직한 축 Lo＇를 포함하는 수평면의 일부를 구성한다. 또한, 이 수평면은, 기준면으로서 편의적으로 수평으로 한 것이다. 앞으로의 설명은, 도 1의 (a) 중의 I-I선에 있어서의 단면, 즉, 도 1의 (b)에서 도시한 단면으로 설명한다. 도 1의 (b)에서 도시한 단면은, 종벽부(3a)와 플랜지부(4a)의 교차부(5a)와 만곡부(10)의 곡률 중심 O를 연결하는 수평선 H를 포함하고 소재로 되는 강판과 수직한 평면이다.

최종 성형품(1)은 다음과 같이 하여 성형된다. 우선, 소재로 되는 강판에 대해, 수평선 H에 대한 플랜지부(4a)의 각도가 α₁로 될 때까지 플랜지부(4a)를 교차부(5a)에서 절곡 가공한다. 이 절곡 가공을 제1 성형 공정으로 한다. 다음으로, 수평선 H에 대한 플랜지부의 각도가 α₂로 될 때까지, 제1 성형 공정 후의 플랜지부(4a)는, 교차부(5a)에서 추가 절곡 가공된다. 이 추가 절곡 가공을 제2 성형 공정으로 한다. 즉, 제1 성형 공정에서, 소재로 되는 강판을 중간 제품으로 성형하고, 제2 성형 공정에서, 그 중간 제품의 플랜지부(4a)를, 또한 추가 절곡 가공하여 최종 성형품(1)을 얻는다.

제1 성형 공정 종료 시, 만곡부(10)의 내측의 종벽부(3a) 및 플랜지부(4a)에는, 인장 응력이 잔류한다. 이 인장 잔류 응력은, 스프링백의 원인으로 된다. 따라서, 제1 성형 공정에 이어, 추가 절곡 가공하는 것(제2 성형 공정)에 의해, 종벽부(3a)와 플랜지부(4a)의 교차부(5a)를 압축 소성 변형한다. 그 결과, 제1 성형 공정 종료 시의 인장 잔류 응력은 저감되고, 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림을 억제할 수 있다.

도 1의 (b)에서 도시한 단면에 있어서, 만곡부(10)의 곡률 반경 R₀(㎜)은, 그 단면에서의 종벽부(3a)와 플랜지부(4a)의 교차부(5a)로 정의된다. 여기서, 제1 성형 공정 종료 시에 있어서의 플랜지부(4a) 선단의 곡률 반경을 R₁(㎜)로 한다. 제2 성형 종료 시, 즉, 최종 성형품의 플랜지부(4a) 선단의 곡률 반경을 R₂(㎜)로 한다. 또한, 플랜지부(4a)의 길이를 b(㎜)로 한다. 이 경우,

R₁＝R₀－bcosα₁

R₂＝R₀－bcosα₂

로 된다. 또한, R₀, R₁, R₂는, 미소 범위 Δθ에 있어서의 곡률 반경으로 한다. 따라서, 만곡부(10)는, 연속적으로 곡률이 변화하는 자유 곡면으로 하는 것이 가능하다.

이때, 플랜지(4a)의 선단부에 부여되는 변형 ε₁은, 다음과 같이 나타내어진다.

ε₁＝(R₁－R₂)/R₁

＝b(cosα₂－cosα₁)/(R₀－bcosα₁)

상기 ε₁로부터, 제1 성형 공정에서 성형되는, 종벽부(3a)와 플랜지부(4a)가 이루는 각 α₁은,

α₁＝cos^－1{(bcosα₂－ε₁R₀)/b(1－ε₁)}

로 된다.

따라서, α₁로부터 α₂로 하는 추가 절곡각 β는,

β＝α₁－α₂

＝cos^－1{(bcosα₂－ε₁R₀)/(b(1－ε₁)}－α₂···(A)

로 된다.

여기서, 플랜지(4a)의 선단부에 부여되는 변형 ε₁은, 인장 강도가 440㎫ 미만인 강판(예를 들어, 연강판 등)이라면, ε₁＝σ_T/E[단, σ_T는 강판의 인장 강도(㎫), E는 강판의 영률(㎫)]이다.

그러나, 프레스 성형의 소재로서 사용되는 강판의 인장 강도가 440∼1600㎫인 경우, 즉, 고강도 강판(고장력 강판)인 경우에는, ε₁이 σ_T/E보다도 작아지는 현상이 있다.

이 현상에 대해 설명한다. 도 2는 인장 강도가 440∼1600㎫인 고강도 강판에, 파단 직전까지 인장 하중을 부가하고, 그 후, 압축 하중을 부가한 때의, 고강도 강판에 부하되는 응력 변화를 나타낸다.

인장 강도가 440∼1600㎫인 고강도 강판은, 바우싱거 효과에 의해, 응력 반전 시에, 고강도 강판이 재항복하는 데 필요한 응력 Δσ가, 통상의 항복 응력보다 감소하는 조기 항복 현상이 발생한다. 따라서, ε₁도 감소한다.

여기서, ε₁은, 스프링백의 원인으로 되는, 만곡부(10)의 내측에 잔류하는 인장 응력을 저감시키기 위해 가하는 압축 변형이다. 압축 변형의 하한은, ε₁＝0.5σ_T/E로 부여된다. 한편, 압축 변형의 상한은, ε₁＝0.5σ_T/E＋εcr로 부여된다. 여기서, εcr은, 최종 성형품(1)의 플랜지부(4a)에 주름이 발생하지 않는 변형의 허용값이다. εcr의 범위는 실험에 의해 구해지고, 0∼0.023이다. 즉, 최종 성형품(1)에 있어서, 플랜지부(4a)에 주름이 없는 것은, ε₁이 0.5σ_T/E∼(0.5σ_T/E)＋εcr의 범위일 때이다. 제1 성형 공정에서 중간 제품을 얻는 경우도 마찬가지이다.

ε₁의 범위를, 상기 (A)식에 기초하여, 추가 굽힘각 β의 범위로 변환하면,

로 된다.

도 12는 상기한 부등식에 기초하여 작성한, 만곡부(10)의 곡률 반경 R₀(㎜)과 압축 변형 ε₁이 최종 성형품의 휨, 비틀림 및 주름에 미치는 영향을 나타내는 도면이다. 도 12 중, Curves1은, 소재로서 사용하는 강판의 인장 강도 σ_T가, 390, 490, 590, 710, 980 및 1200㎫일 때 각각의,

을 나타내는 곡선이다.

도 12에 있어서, ε₁의 범위와 Curve1의 상하로, 영역 A∼영역 D로 구분을 할 수 있다. 영역 A 및 B는, εcr이 0∼0.023의 범위로 되는 영역, 즉, ε₁이 0.5σ_T/E에 변형의 허용값 εcr을 가미한 값인 영역이다. 즉, 영역 A와 B에 있어서의 ε₁의 상한의 값은, 재료의 σ_T에 의해 변화한다. 도 12에는, 대표적으로, σ_T＝390㎫과 1200㎫의 값에 있어서 εcr＝0.023으로 하였을 때의 ε₁의 값을 2개의 선으로 나타낸다. σ_T가 390∼1200㎫에 있는 강재의 ε₁의 값은 거의, 이 2개의 선의 사이에 있다고 생각해도 된다. 따라서, 영역 A 및 영역 B에 있어서는, 중간 제품 및 최종 성형품은 주름을 발생시키는 일 없이 성형된다. 한편, 영역 C 및 영역 D는, ε₁이 0.023 초과이므로, 성형해도 중간 제품 및 최종 성형품에 주름이 발생한다.

여기서, 주름을 발생시키는 일 없이, 휨 및 비틀림이 작은 최종 성형품을 얻기 위해서는, ε₁이 εcr인 영역 A 및 영역 B에서, α₁－α₂로 정의되는 추가 절곡각 β를 소정의 범위로 하는 것이 필요하다. 이하, 추가 절곡각 β의 범위에 대해, 영역 A와 영역 B의 경우로 나누어 설명한다. 또한, α₁ 및 α₂는, 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 수평선 H의 위치를 기점으로 하여, 플랜지부(4a)가 천장판부(2)로부터 이격되는 방향으로 회전하는 방향을 정으로 한다. 반대로, 수평선 H의 위치를 기점으로 하여, 플랜지부(4a)가 천장판부(2)에 근접하는 방향으로 회전하는 방향을 정으로 한다.

도 12의 영역 A에 있어서는, α₁＞0, α₂≥0, α₁－α₂＞0 및 R₀을 50∼2000㎜로 하였을 때, α₁－α₂인 추가 절곡각 β를,

의 범위로 하는 것이 필요하다.

여기서, 도 12에 나타내는 바와 같이, Ro가 크거나, 또는, ε₁이 커지면,

의 값이 부(負)의 값으로 되는 경우가 발생한다. 이 값으로부터 아크코사인을 계산한 값은 상술한 바와 같이 α₁이므로, 이 값이 부로 된다고 하는 것은, α₁의 값이 90°를 초과하게 되는 것을 말한다. α1의 값은 90°를 초과하면, 도 14에 도시하는 바와 같이, 플랜지부(4a)가 종벽부(3a)와 이루는 각도가 180° 이하로 되게 되고, 도 4와 같은 금형을 고려하면 금형이 빠지지 않게 되어, 성형품을 제조할 수 없다. 따라서, 영역 A는,

가 정인 것이 필요 조건으로 된다. 이 조건 내에서, α1로부터 α2를 뺀 값인 β의 값을 구할 수 있다. β의 상한의 값은 주름이 발생하지 않는 상한인 εcr의 값을 0.023으로서 구할 수 있다. 또한, 이론적으로는, εcr은 제로여도 되고, 이 경우에는, ε₁의 값을 0.5σ_T/E로 한다. 따라서, β의 범위로서는, ε₁이 σ_T/E로부터, 0.5σ_T/E＋εcr로 한 범위에서 계산되는 값의 범위에서 변화한다.

본 발명의 가공 방법은, 처음에 작게 절곡 가공한 후에, 또한 동일한 방향으로 절곡하는 성형 방법이므로, α₁≤0으로 되는 일은 없다. 또한, 처음부터 크게 굽히는 것은 주름의 발생이 일어나기 쉬우므로 바람직하지 않다. 또한, α₂＜0인 것은, 플랜지부의 변형으로 플랜지부에 주름이 발생하기 쉬워져 바람직하지 않다. 그리고, α₁－α₂≤0이면, 본 발명은, 처음에 작게 절곡 가공한 후에, 또한 동일한 방향으로 절곡하는 성형 방법이므로, α₁－α₂≤0으로 되는 일은 없다. 또한 α₁－α₂≤0으로 되는 것은 역방향으로 가공하는 것으로 되고, 제1 성형 가공 시에 주름이 발생하기 쉬워 바람직하지 않다. 따라서, α₁＞0, α₂≥0, α₁－α₂＞0으로 한다.

또한, R₀이 50㎜ 미만이면, 제1 성형 공정 종료 시에, 만곡부(10)의 내측의 종벽부(3a) 및 플랜지부(4a)에 잔류하는 인장 응력이 매우 커진다. 따라서, β를 상기 부등식의 범위로 해도 제2 성형 공정에서 그 인장 응력의 잔류를 개방할 수 없다. 그 결과, 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림이 커진다. 한편, R₀이 2000㎜를 초과하면, 최종 성형품(1)의 형상이, 길이 방향으로 직선적으로 되므로, 제1 성형 공정 종료 시에, 만곡부(10)의 내측의 종벽부(3a) 및 플랜지부(4a)에 잔류하는 인장 응력은 작아진다. 따라서, 본 발명을 적용하지 않더라도, 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림은 작다. 또한, 최종 성형품이 복수의 곡률을 갖는 경우에는, 본 발명에서는 최소의 곡률 반경을 R₀으로 한다.

또한,

의 경우에는, α₂＋β인 α₁이 상기 수평선을 기점으로 하여 90°를 초과한다. 도 14는 α₂＋β인 α₁이 90°를 초과한 때의 도 1의 (a) 중의 I-I선에 있어서의 최종 성형품의 단면을 도시한다. 도 14에 도시한 바와 같이, 플랜지부(4a)가 금형의 진행 방향에 대해 역구배로 되어 있고, 금형을 사용하여 최종 성형품(1)을 성형할 수 없는 것은 명백하다.

그리고, 추가 절곡각 β의 범위가,

를 만족시키지 않는 경우에는, 주름을 발생시키지 않고 중간 제품 및 최종 성형품(1)을 성형할 수 있지만, 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림은 크다.

다음으로, 도 12의 영역 B에 있어서는, α₁＞0, α₂≥0, α₁－α₂＞0 및 R₀을 50∼2000㎜로 하였을 때, α₁－α₂인 추가 절곡각 β의 범위를,

로 하는 것이 필요하다.

α₁＞0, α₂≥0, α₁－α₂＞0 및 R₀을 50∼2000㎜로 하는 이유는, 영역 A의 경우와 마찬가지이다.

또한,

를 만족시키지 않는 경우에는, 상술한 바와 같이, α₂＋β인 α₁이 상기 수평선을 기점으로 하여 90°를 초과하고, 플랜지부(4a)가 금형의 진행 방향에 대해 역구배로 되고, 금형을 사용하여 성형을 행할 수 없다. 따라서, 추가 절곡각 β의 상한을 90°－α₂로 하였다. 여기서, α₁＝90°로 하였다.

추가 절곡각 β를, 지금까지 설명해 온 범위로 함으로써, 플랜지부(4a)에 주름을 발생시키는 일 없고, 또한 휨 및 비틀림이 작은 최종 성형품(1)을 얻을 수 있다.

본 발명은 최종 성형품(1)이, 도 1, 3 및 7∼11에 도시하는 바와 같은 형상이라면 적용할 수 있다. 도 1, 3 및 7∼11에 도시하는 바와 같은 형상의 최종 성형품(1)은, 예를 들어 자동차용의 프론트 사이드 멤버, 프론트 필러 이너, 루프 레일 이너 등이다.

만곡부(10)는, 교차부(5a, 5b)에서, 원호 형상, 타원 원호 형상, 혹은, 연속적으로 곡률이 변화하는 곡선 형상을 갖지만, 그 곡선의 곡률 반경이 50∼2000㎜이라면 곡선 형상에 제한은 없다.

또한, 만곡부(10)는, 최종 성형품(1)에 1개가 아니라, 복수개 존재해도 된다. 도 3은 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로, 곡률 반경이 800㎜와 1200㎜인 만곡부를 2개 갖는, 햇형 단면 형상의 최종 성형품(1)의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3의 최종 성형품(1)은, 만곡부(10-1, 10-2)를 갖지만, 이들 만곡부(10-1, 10-2)의 내측의 플랜지부(4-1a, 4-2a) 각각은, 상기한 β의 범위에서 추가 절곡된다.

도 3, 최종 성형품(1)에 있어서도, 만곡부(10, 10-1, 10-2)의 내측에 있는, 종벽부(3a, 3-1a, 3-2a) 및 플랜지부(4a, 4-1a, 4-2a)에서, 제1 성형 공정 종료 시에 잔류하는 인장 응력은, 제2 성형 공정에서 저감된다. 그 결과, 도 3, 최종 성형품(1)도, 휨 및 비틀림이 저감되고, 또한 플랜지부(4a, 4-1a, 4-2a)에 주름이 발생하지 않는다.

도 1의 최종 성형품(1)에 있어서, 천장판부(2a)의 폭 W에 특별히 제한은 없다. 그러나, 폭 W가 15∼30㎜로 좁은 경우에 대해서는, 다음에 설명하는 방법에 의해 프레스 성형하는 것이 바람직하다. 또한, 폭 W는, 도 1의 최종 성형품(1)의 천장판부(2)에 있어서의, 길이 방향과 직각의 방향의 폭을 의미한다.

도 4는 도 1의 최종 성형품(1)을 프레스 성형하기 위해 사용하는 금형 중, 제1 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서의, 만곡부(10)를 성형하는 부분의 단면 구조의 개략을 도시하는 모식도이다. 도 5는 폭 W가 15∼30㎜인 도 1의 최종 성형품(1)을 프레스 성형하기 위해 사용하는 금형 중, 제1 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서의, 만곡부(10)를 성형하는 부분의 단면 구조의 개략을 도시하는 모식도이다. 도 6은 폭 W가 15∼30㎜인 도 1의 최종 성형품(1)을 프레스 성형하기 위해 사용하는 금형 중, 제2 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서의, 만곡부(10)를 성형하는 부분의 단면 구조의 개략을 도시하는 모식도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제1 금형(50) 및 제2 금형(60)은, 천장판부 성형면(52, 62), 내측 종벽부 성형면(53a, 63a), 외측 종벽부 성형면(53b, 63b), 내측 플랜지부 성형면(54a, 64a), 외측 플랜지부 성형면(54b, 64b)을 갖는다.

제1 성형 공정에서, 강판(90)이 제1 금형(50)과 제2 금형(60) 사이에 끼워질 때, 최종 성형품(1)에서 천장판부(2)로 되는 부위(92)는, 제2 금형(60)의 천장판부 성형면(62)으로부터 부상한다. 그리고, 부위(92)는, 강판(90)의 판 두께 방향으로 크게 구부러진다. 이때, 최종 성형품(1)에서 천장판부(2)로 되는 부위(92)에는, 강판(90)의 판 두께 방향으로 모멘트가 작용하고, 천장판부(2)에, 최종 성형품(1) 전체를 굽히려고 하는 응력(이하, 굽힘 응력)이 잔류한다. 이 굽힘 응력의 잔류는, 제1 성형 공정 종료 시에 잔류한 인장 응력을 제2 성형 공정에서 저감시키는 효과를 저감시킨다. 굽힘 응력이 잔류하는 것을 억제하기 위해서는, 성형압을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 최종 성형품(1)의 폭 W가 15∼30㎜로 좁은 경우에는, 특히 큰 성형압을 필요로 한다.

따라서, 제1 성형 공정에서 사용하는 금형에 있어서, 폭 W가 15∼30㎜로 좁은 경우에는, 도 4의 제1 금형(50)을, 도 5에 도시한 바와 같이, 패드(55b), 부분 성형 금형(56a)으로 분할한다. 이에 의해, 최종 성형품(1)에서 외측 종벽부(3b) 및 외측 플랜지부(4b)로 되는 부분을, 패드(55b)와 제2 금형(60) 사이에 끼우면서, 부분 성형 금형(56a)으로, 내측 종벽부(3a) 및 내측 플랜지부(4a)를 성형한다. 즉, 강판(90)을 패드(55b)와 제2 금형(60)으로 압입하고, 부분 성형 금형(56a)과 제2 금형(60)으로, 강판(90)을 소성 변형시켜 내측 종벽부(3a) 및 내측 플랜지부(4a)를 성형한다. 이와 같이 함으로써, 성형압을 크게 하는 일 없이, 천장판부(2)에 굽힘 응력이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 패드(55b)는, 프레스기(80)에 장착된 소형 유압 실린더(81)로 제2 금형(60)에 가압된다. 강판(90)을 패드(55b)와 제2 금형(60) 사이에 끼울 뿐이므로, 대하중을 필요로 하지 않기 때문이다.

그리고, 제2 성형 공정에 사용하는 금형을, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 금형(60), 패드(55a) 및 부분 성형 금형(56b)으로 함으로써, 천장판부(2) 및 내측 종벽부(3a)를, 패드(55a)와 제2 금형(60) 사이에 끼우면서, 패드(55a)로 내측 플랜지부(4a)를 추가 굽힘 가공하면서, 부분 성형 금형(56b)과 금형(60)으로 외측 종벽부(3b) 및 외측 플랜지부(4b)를 성형한다. 즉, 제1 성형 공정에서 얻어진 중간 성형품을, 패드(55a)와 제2 금형(60)으로 압입하면서, 패드(55a)와 금형(60)으로 내측 플랜지부(4a)를 소성 변형시켜 추가 굽힘 가공하면서, 부분 성형 금형(56b)과 금형(60)으로 강판(90)을 소성 변형시켜 외측 종벽부(3b) 및 외측 플랜지부(4b)를 성형한다. 이에 의해, 천장판부(2)에 굽힘 응력이 잔류하는 일은 없다. 또한, 패드(55a)는, 프레스기(80)에 장착된 소형 유압 실린더(81)로 가압된다. 내측 플랜지부(4a)의 추가 절곡에는, 대하중을 필요로 하지 않기 때문이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 제1 성형 공정에서는, 패드(55b)와 제2 금형(60)으로 천장판부(2) 및 내측 종벽부(3a)를 사이에 끼우면서, 부분 성형 금형(56a)으로 천장판부(2)와 내측 종벽부(3a) 및 내측 플랜지부(4a)를 성형한다. 그리고, 제2 성형 공정에서는, 패드(55a)로 제1 성형 공정 후의 내측 플랜지부(4a)를 추가 굽힘 가공을 하면서, 부분 성형 금형(56b)으로 외측 종벽부(3b) 및 외측 플랜지부(4b)를 성형한다.

이와 같이 성형함으로써, 내측 플랜지부(4a)를 추가 굽힘을 함으로써 얻어지는, 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림을 저감시키는 효과를 한층 더 높일 수 있다. 특히, W가 15∼30㎜일 때 유효하다.

실시예

다음으로, 본 발명을 실시예에서 더 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

다양한 판 두께, 인장 강도의 강판을 사용하여, 본 발명의 방법으로 프레스 성형하고, 도 1, 도 3 및 도 11의 a∼도 11의 i에 도시한 최종 성형품(1)을 제작하였다.

제작된 최종 성형품(1) 모두에 관해, 휨 및 비틀림을 다음과 같이 평가하였다. 최종 성형품(1) 각각에 대해, 도 1 및 도 3에 도시한 4점 P₀, Q₀, S₀, T₀의 위치를 실측하고, 그들의 좌표를 점 P, Q, S, T로 하였다. 그리고, P₀＝P, Q₀＝Q, S₀＝S로 3점을 고정한 때의, 선분 T₀T를 휨 및 비틀림량으로 하였다. 즉, 완전히 휨 및 비틀림이 없을 때에는, P₀＝P, Q₀＝Q, S₀＝S 및 T₀＝T로 되므로, 선분 T₀T로 나타내어지는 휨 및 비틀림량은 0으로 된다. 또한, 도 11의 a∼도 11의 i에 있어서의 4점 P₀, Q₀, S₀, T₀은 도 1 및 도 3에 준거한다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에는, 최종 성형품(1)이 도 1, 도 3 및 도 11의 a∼도 11의 i 중 어느 것에 상당하는지, 폭 W의 값, 사용한 강판의 판 두께, 인장 강도 및 추가 절곡각 β, 패드(55a, 55b)의 사용 유무 등도 병기되어 있다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

[표 1-4]

[표 1-5]

[표 1-6]

표 1로부터 명백해진 바와 같이, 추가 굽힘각 β를 본 발명의 범위로 함으로써, 440∼1600㎫의 고강도 강판을 도 1, 도 3 및 도 11의 a∼11의 b에서 도시한 최종 성형품(1)으로 성형한 경우에 있어서도, 인장 강도가 390㎫인 연강판을 성형한 경우와 동등한 휨 및 비틀림량이며, 내측 플랜지부(4a, 4-1a, 4-1b)에 주름도 발생하지 않는 것을 확인하였다. 또한, 휨 및 비틀림량에 미치는 영향 인자로서는 추가 절곡각 β의 영향이 크다. 본 발명의 β의 범위에서는 휨 및 비틀림량을 17㎜ 이하로 억제할 수 있는 것을 확인하였다. 또한, 본 발명과 같이 2단계로 성형하지 않고, 1회의 성형으로 최종 성형품(1)을 얻은 종래예보다도, 발명예의 쪽이 대폭으로 휨 및 비틀림량이 저감되어 있는 것을 확인하였다.

특히, W가 15∼30㎜인 경우에 있어서는, 패드(55a, 55b)의 사용이 특히 유효한 것을 아울러 확인하였다.

한편, 추가 절곡각 β가 본 발명의 하한 밖일 때에는, 440㎫인 연강판을 성형한 경우보다도, 큰 휨 및 비틀림량으로 되는 것을 확인하였다.

또한, 추가 절곡각 β가 본 발명의 상한 밖일 때에는, 휨 및 비틀림량은 440㎫인 연강판을 성형한 경우와 동등하지만, 내측 플랜지부(4a, 4-1a, 4-1b)에 주름이 발생하는 것을 확인하였다.

(실시예 2)

자동차 차체의 골격 부품인 루프 레일 아우터 린포스를 도 7에 도시한다. 이 부품은, 도 7에 도시한 바와 같이, 길이 방향으로 완만하게 만곡된 형상(최소 반경 700㎜∼최대 반경 1200㎜로 연속적으로 곡률이 변화한 형상)을 갖는다.

이 길이 방향으로 만곡된 루프 레일 아우터 린포스를 프레스 성형하면, 종벽부(3a)를 성형할 때에, 천장판면(2) 상에서 발생하는 판 두께 방향의 모멘트와, 내측 플랜지부(4a)를 성형할 때에 발생하는 인장 응력에 의해, 휨 및 비틀림이 발생한다.

따라서, 판 두께 1.0㎜, 인장 강도 980㎫의 고강도 강판을 사용하여, 전술한 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시하였다. 실험 수준 2-1은, 본 발명과 같이 2단계로 성형하지 않고, 1회의 성형으로 최종 성형품(1)을 얻은 종래예이다. 실험 수준 2-2는, 본 발명의 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시한 발명예이다. 선단부의 스프링백의 측정 결과(휨 및 비틀림량)를 표 2에 나타낸다. 또한, 휨 및 비틀림량은, 실시예 1에 준거하는 방법으로 평가하였다.

[표 2]

실험 수준 3-1의 종래예는, 휨 및 비틀림이 크게 발생하고 있었다. 이에 반해, 실험 수준 2-2의 발명예는, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시함으로써, 휨 및 비틀림이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 3)

실제의 부품에서는, 전술한 도 8에 도시하는 바와 같이, 절결부가 존재한다. 또한, 용접이나 볼트 등을 사용한 조립 장착 시에 사용하는 접합 시트면이나, 비드 형상 등이 존재한다. 길이 방향으로 만곡된 부위에 있어서, 조립 장착 시에, 상대 부품과의 간섭을 피하기 위해서이다. 혹은, 강도 상 등을 위해서이다.

길이 방향으로 만곡된 부품을 프레스 성형하면, 종벽부(3a)를 성형할 때에, 천장판면(2) 상에서 발생하는 강판의 판 두께 방향의 모멘트와, 내측 플랜지부(4a)를 성형할 때에 발생하는 인장 응력에 의해, 휨 및 비틀림이 발생한다.

따라서, 판 두께 1.0㎜, 인장 강도 980㎫의 고강도 강판에, 전술한 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시하였다. 실험 수준 3-1은, 본 발명과 같이 2단계로 성형하지 않고, 1회의 성형으로 최종 성형품(1)을 얻은 종래예이다. 실험 수준 3-2는, 도 8의 파선으로 나타내는 범위의 내측 플랜지부에, 본 발명의 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시한 발명예이다. 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림량을 측정한 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 휨 및 비틀림량은, 실시예 1에 준거하는 방법으로 평가하였다.

[표 3]

실험 수준 3-1의 종래예는, 휨 및 비틀림이 크게 발생하고 있었다. 이에 반해, 실험 수준 3-2의 발명예는, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시함으로써, 휨 및 비틀림이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 4)

내측 플랜지에서 추가 굽힘을 실시하는 범위는 일부분이어도 된다. 따라서, 실험 수준 4-2의 발명예는, 도 9와 같이 파선으로 나타내는 범위의 내측 플랜지부에, 본 발명의 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시하였다. 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림량을 측정한 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 휨 및 비틀림량은, 실시예 1에 준거하는 방법으로 평가하였다. 또한, 실험 수준 4-1로서, 본 발명과 같이 2단계로 성형하지 않고, 1회의 성형으로 최종 성형품(1)을 얻은 종래예를 준비하고, 아울러 평가하였다.

[표 4]

실험 수준 4-2의 발명예는, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시함으로써, 휨 및 비틀림이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 반해, 실험 수준 4-1의 종래예는, 휨 및 비틀림이 크게 발생하고 있었다.

(실시예 5)

자동차 차체의 골격 부품인 루프 레일 아우터 린포스의 일부를 도 10에 도시한다. 이 길이 방향으로 만곡된 루프 레일 아우터 린포스를 프레스 성형하면, 종벽부를 성형할 때에, 천장판면 상에서 발생하는 강판의 판 두께의 모멘트와, 내측 플랜지부를 성형할 때에 발생하는 인장 응력에 의해, 휨 및 비틀림이 발생한다.

따라서, 판 두께 1.0㎜, 인장 강도 980㎫급의 고강도 강판에, 전술한 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시하였다. 실험 수준 6은, 본 발명과 같이 2단계로 성형하지 않고, 1회의 성형으로 최종 성형품(1)을 얻은 종래예이다. 실험 수준 7은, 본 발명의 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시한 발명예이다. 휨 및 비틀림량의 측정 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 휨 및 비틀림량은, 실시예 1에 준거하는 방법으로 평가하였다.

[표 5]

실험 수준 6의 종래예는, 휨 및 비틀림이 크다. 이에 반해, 실험 수준 7의 발명예는, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정을 실시함으로써 휨 및 비틀림이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로, 최소 곡률 반경이 50∼2000㎜인 만곡부를 적어도 1개 갖는 최종 성형품(1)의 휨 및 비틀림을 억제할 수 있다. 따라서, 최종 성형품의 치수 정밀도 불량을 저감시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업상의 이용 가치가 높은 것이다.

1 : 최종 성형품
2 : 천장판부
3a, 3-1a, 3-2a : 내측 종벽부
3b, 3-1b, 3-2b : 외측 종벽부
4a, 4-1a, 4-2a : 내측 플랜지부
4b, 4-1b, 4-2b : 외측 플랜지부
5a, 5-1a, 5-2a : 내측 교차부
5b, 5-1b, 5-2b : 외측 교차부
10, 10-1, 10-2 : 만곡부
10a, 10-1a, 10-2a : 내측 만곡부
10b, 10-1b, 10-2b : 외측 만곡부
30 : 메인부
31 : 분기부
50 : 제1 금형
60 : 제2 금형
52, 62 : 천장판부 성형면
53a, 63a : 내측 종벽부 성형면
53b, 63b : 외측 종벽부 성형면
54a, 64a : 내측 플랜지부 성형면
54b, 64b : 외측 플랜지부 성형면
55a, 55b : 패드
56a, 56b : 부분 성형 금형
80 : 프레스기
81 : 소형 유압 실린더
90 : 소재로 되는 강판
92 : 최종 성형품에서 천장판부로 되는 부위
H : 수평선
P₀, Q₀, S₀, T₀ : 최종 성형품의 위치 측정점

Claims (3)

1. 천장판부, 종벽부 및 플랜지부를 구비하고, 길이 방향으로 만곡부를 적어도 1개 갖는 최종 성형품을 프레스 성형하는 방법이며,
   인장 강도가 440∼1600㎫인 고강도 강판을 사용하고, 천장판부, 종벽부, 만곡부 및 플랜지부를 형성할 때에, 종벽부와 플랜지부의 교차부와 만곡부의 곡률 중심을 연결하는 수평선을 포함하고 상기 고강도 강판과 수직한 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₁로 될 때까지 플랜지부를 교차부에서 절곡 가공하는 제1 성형 공정과,
   상기 평면 내에서, 상기 수평선에 대한 플랜지부의 각도가 α₂로 될 때까지, 상기 제1 성형 공정 후의 플랜지부를 교차부에서 추가 절곡 가공하는 제2 성형 공정을 갖고,
   상기 평면 내에서, 만곡부의 곡률 반경을 R₀(㎜)으로 하고, 플랜지부의 길이를 b(㎜)로 하고, 변형의 허용값을 나타내는 수치를 εcr로 하고, 상기 고강도 강판의 영률 및 인장 강도를 E(㎫) 및 σ_T(㎫)로 하고,
   α₁ 및 α₂는, 상기 수평선을 기점으로 하여, 플랜지부가 천장판부로부터 이격되는 방향으로 회전하는 방향을 정으로 하고,
   α₁＞0, α₂≥0, α₁－α₂＞0, R₀을 50∼2000㎜ 및 εcr을 0∼0.023으로 하였을 때,
   α₁－α₂인 추가 절곡각 β를,
   [수학식 1]
   

   

   
   의 범위로 하고,
   [수학식 2]
   

   

   
   의 범위로 하는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 만곡부가, 원호 또는 연속적으로 곡률이 변화하는 곡선인 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 성형 공정 및 상기 제2 성형 공정 중 적어도 어느 하나에서, 대향하는 금형의 한쪽을 패드와 부분 성형 금형으로 분할하고, 패드와 상기 대향하는 금형의 다른 쪽에서 강판을 압입하고, 부분 성형 금형과 상기 대향하는 금형의 다른 쪽에서 강판을 소성 변형시키는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 방법.

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