KR101751160B1

KR101751160B1 - 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법

Info

Publication number: KR101751160B1
Application number: KR1020157026653A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 와다; 슈지 야마모토; 마사유키 아베; 야스시 츠카노
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2017-06-26
Also published as: CN105188981A; WO2014185357A1; JPWO2014185357A1; JP5692478B1; KR20150123297A; CN105188981B

Abstract

컵 형상 부재의 프레스 성형 방법은, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)를 제1 하측 공구(5)에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킴으로써, 소재(1)를 제1 하측 공구(5)의 하측 공구 구멍부(5a)에 압입하고, 소재(1)를 절곡하는 제1 공정과, 제3 상측 공구(4)를 제1 하측 공구(5)에 접근시키는 방향으로 상대 이동시켜, 소재(1)의 통 단부(1d)를 압입함으로써, 소재(1)의 일부를 상측 공구 경사부(3a)와 구멍부 경사부(5c) 사이에 형성된 간극에 유동시키고, 이 부분을 두께 증가시키는 제2 공정과, 제2 금형을 사용하여, 상기 제2 공정에서 두께 증가된 부분을, 컵 형상 부재의 중심축 L1에 대해 대략 직교하는 방향으로 연장되는 형상으로 프레스 성형하는 제3 공정을 갖는다.

Description

컵 형상 부재의 프레스 성형 방법 {PRESS MOLDING METHOD FOR CUP-SHAPED MEMBER}

본 발명은 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법에 관한 것이다.

컵 형상 부재는, 바닥부와 바닥부로부터 연속해서 솟아오른 종벽부를 갖는 형상의 부재이며, 용기 및 회전 부재 등의 용도로 널리 기계 부품으로서 사용된다. 이와 같은 컵 형상 부재의 바닥부 및 종벽부의 두께에 대해서는, 사용되는 용도에 따라서는 일정하지 않고, 특정한 부위에 대해 부분적으로 두께를 변화시키는 경우가 있다. 종벽부의 두께를 변화시키는 방법에 대해서는, 예를 들어 특허문헌 1∼8이나 비특허문헌 1에 개시된 바와 같은 많은 방법이 제시되어 있다.

한편, 바닥부의 두께를 부분적으로 변화시키는 방법에 대해서는, 예를 들어 특허문헌 9에 판 형상의 소재로부터 두께 차가 있는 바닥부를 갖는 컵 형상 부재의 성형 방법이 개시되어 있지만, 상술한 종벽부의 두께를 변화시키는 방법에 비해 개시예는 적다.

일본 특허 공개 소 61-140327호 공보 일본 특허 공개 평 07-155888호 공보 일본 특허 공개 평 07-256377호 공보 일본 특허 공개 제2000-24745호 공보 일본 특허 공개 제2000-288642호 공보 일본 특허 공개 제2000-317565호 공보 일본 특허 공개 제2001-47175호 공보 일본 특허 공개 제2009-248092호 공보 일본 특허 공개 제2010-172916호 공보

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

특허문헌 9는 판 형상의 소재로부터 분할 금형을 사용하여 두께 차가 있는 바닥부를 갖는 컵 형상 부재를 성형하는 성형 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 성형 방법은 5 공정을 갖기 때문에 수많은 금형이 필요하게 되어, 금형 비용의 증가나 많은 금형의 교환 작업에 수반되는 생산성의 저하가 우려된다.

본 발명의 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법은, 평판 형상의 소재를 컵 형상 부재로 성형할 때에, 상기 컵 형상 부재의 바닥부 두께를 부분적으로 증가시키는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법에 있어서, 서로 중심축이 동축상에 배치되는, 원기둥 형상의 제1 상측 공구와, 상기 제1 상측 공구의 외주를 따라 배치되고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부에 의해 형성된 통 형상의 제2 상측 공구와, 상기 제2 상측 공구의 외주를 따라 배치되는 통 형상의 제3 상측 공구와, 상기 제1 상측 공구, 상기 제2 상측 공구 및 상기 제3 상측 공구의 진입을 허용하는 구멍부이며, 이 구멍부가 상기 구멍부 내에 진입하는 상기 제3 상측 공구를 따라 연장되는 구멍부 종벽부와, 상기 구멍부 종벽부의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 구멍부 경사부와, 상기 구멍부 경사부의 하단부에 연속 형성되고, 상기 중심축에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부로 형성되는 제1 하측 공구를 갖는 제1 금형을 사용하여, 상기 제1 상측 공구 및 상기 제2 상측 공구를 상기 제1 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 소재를 상기 제1 하측 공구의 상기 구멍부에 압입하고, 상기 소재를 절곡하는 제1 공정과, 상기 제3 상측 공구를 상기 제1 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 소재의 상단부를 압입함으로써, 상기 소재의 일부를 상기 상측 공구 경사부와 상기 구멍부 경사부 사이에 형성된 간극에 유동시키고, 이 부분을 두께 증가시키는 제2 공정을 실시하고, 상기 제1 금형과는 상이한 제2 금형을 사용하여, 상기 제2 공정에서 두께 증가된 부분을, 컵 형상 부재의 중심축에 대해 대략 직교하는 방향으로 연장되는 형상으로 프레스 성형하는 제3 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

본원 발명에 의하면, 두께 차가 있는 바닥부를 갖는 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법을 간소화하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 초벌 성형 공정에서 사용되는 금형의 개략도이다.
도 2는 마무리 성형 공정에서 사용되는 금형의 개략도이다.
도 3a는 초벌 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(대기 상태).
도 3b는 초벌 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(제1 공정의 협압 공정).
도 3c는 초벌 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(제1 공정의 절곡 공정).
도 3d는 초벌 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(제2 공정).
도 4a는 마무리 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(대기 상태).
도 4b는 마무리 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(제3 공정).
도 4c는 마무리 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(제3 공정).
도 5a는 제2 실시 형태에서 사용되는 금형의 개략도이다.
도 5b는 제2 실시 형태에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(두께 증가 공정).
도 6a는 제3 실시 형태에서 사용되는 금형의 개략도이다(n-1회째의 두께 증가 처리).
도 6b는 제3 실시 형태에서 사용되는 금형의 개략도이다(n회째의 두께 증가 처리).
도 7은 제5 실시 형태의 초벌 성형 공정에서 사용되는 금형의 동작 설명도이다.
도 8a는 비교예의 일례로서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(성형 전).
도 8b는 비교예의 일례로서 사용되는 금형의 동작 설명도이다(성형 후).

먼저, 비교예에 대해 설명한다. 도 8a 및 도 8b는 비교예의 금형의 동작 설명도이다. 도 8a는 성형 전의 상태를 도시하고, 도 8b는 성형 후의 상태를 도시하고 있다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 비교예의 금형은, 제1 상측 공구(37), 제2 상측 공구(38), 제3 상측 공구(39), 하측 공구(40)를 갖는다.

평판 형상의 소재로부터 바닥부의 두께(바닥부 두께)를 부분적으로 변화시킨 컵 형상 부재의 성형 방법으로서, 적은 공정 또한 간략한 방법은 다음과 같다. 먼저, 하측 공구(40)의 상부에 평판 형상의 소재(1)를 설치한다. 이어서, 도 8b에 도시한 바와 같이, 제1 상측 공구(37), 제2 상측 공구(38) 및 제3 상측 공구(39)를 하강시킴으로써, 하측 공구(40)의 구멍부(40a) 내에 컵 형상 부재를 성형한다. 이때, 제3 상측 공구(39)로 종벽 상단부를 압입함으로써, 바닥부의 두께를 변화시키는 부분에 재료를 유동시킬 수 있다. 이와 같이, 제2 상측 공구(38)와, 하측 공구(40)의 구멍부(40a) 사이에 형성되는 간극에 재료를 충만시켜 소정의 바닥부의 두께를 부분적으로 변화시킨다. 그러나, 이 경우, 도 8b에 도시한 바와 같이, 종벽 하단부와 바닥부의 접속부(P)가 대략 직각 형상이기 때문에, 이 부분을 재료가 통과할 때의 저항이 커져 버린다. 즉, 종벽 상부 테두리부를 제3 상측 공구(39)로 압입하여, 바닥부의 두께를 변화시키는 부분에 재료를 유동시키기 위해 필요한 하중이 과대해져, 프레스 성형 장치의 하중 용량이 제약으로 되어 실용상 성형할 수 없는 경우가 발생한다.

본 발명은 이러한 과제에 대해 프레스 하중을 실용상 문제가 없는 정도에까지 저감시키고, 또한 가능한 한 적은 공정에서, 평판 형상의 소재로부터 바닥부의 두께를 부분적으로 변화시킨 컵 형상 부재를 성형하는 성형 방법을 제공한다.

도면을 참조하면서, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

(제1 실시 형태)

본 실시 형태의 프레스 성형 방법은, 초벌 성형 공정과, 마무리 성형 공정을 포함한다. 초벌 성형 공정은, 청구항 1에 기재된 제1 공정 및 제2 공정을 갖는다. 마무리 성형 공정은, 청구항 1에 기재된 제3 공정을 갖는다.

도 1은 초벌 성형 공정을 유효하게 실시하기 위한 금형의 개략 단면도이다. 초벌 성형 공정에 사용하는 금형(제1 금형에 상당함)은 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3), 제3 상측 공구(4), 제1 하측 공구(5)를 포함한다. 공구(2∼5)는 서로 중심축이 동축상이며, 중심축 L1에 대해 축 대칭으로 배치되어 있다. 제1 하측 공구(5)는 중심축 L1에 대해 축 대칭인 녹아웃 부재(6)를 갖는다.

또한, 공구(2∼5) 및 녹아웃 부재(6)는 각각 도시하지 않은 구동 기구(예를 들어, 모터나 유압 장치)에 연결되어 있고, 각 구동 기구가 동작함으로써, 독립적으로 중심축 L1 방향으로 승강 이동한다. 도시하지 않은 컨트롤러는, 각 구동 기구의 구동을 제어함으로써, 공구(2∼5) 및 녹아웃 부재(6)의 승강 동작을 제어한다. 컨트롤러에는, CPU, MPU를 사용할 수 있다. 금형, 구동 기구 및 컨트롤러에 의해 프레스 성형 장치가 구성된다.

또한, 녹아웃 부재(6)는 이동 불가능한 고정 형식이어도 된다. 또한, 후술하는 다른 공구에 있어서도, 제1 금형과 동일한 구동 기구가 설치되어 있다.

제1 상측 공구(2)는 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 제2 상측 공구(3)는 통 형상으로 형성되어 있고, 그 내주면은 제1 상측 공구(2)의 외주를 따라 배치되어 있다. 제2 상측 공구(3)의 선단면(하단부면)은 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 L1에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부(3a)에 의해 형성되어 있다. 제3 상측 공구(4)는 통 형상으로 형성되어 있고, 제2 상측 공구(3)의 외주를 따라 배치된다.

제1 하측 공구(5)는 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)의 진입을 허용하는 하측 공구 구멍부(5a)를 갖는다. 하측 공구 구멍부(5a)는 하측 공구 구멍부(5a)에 진입하는 제3 상측 공구(4)의 외주면을 따라 연장되는 구멍부 종벽부(5b)와, 구멍부 종벽부(5b)의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 L1에 접근하도록 경사지는 구멍부 경사부(5c)와, 구멍부 경사부(5c)의 하단부에 연속 형성되고, 중심축 L1에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부(5d)로 형성되어 있다. 구멍부 저면부(5d)의 중심축 L1 주위에는, 중심축 L1 방향으로 연장되는 저면 구멍부(5e)가 형성되어 있다. 저면 구멍부(5e)의 내측에는, 녹아웃 부재(6)가 배치되어 있다. 녹아웃 부재(6)의 선단면(상단부면)은 구멍부 저면부(5d)에 대해 대략 동일한 평면을 이루는 위치에 배치되어 있다. 또한, 구멍부 저면부(5d) 및 녹아웃 부재(6)의 선단면에 의해, 청구항 1에 기재된 「구멍부 저면부」가 형성된다. 단, 녹아웃 부재(6)는 제1 하측 공구(5)에 일체적으로 구성해도 된다.

여기서, 도 1에 도시한 바와 같이, 구멍부 저면부(5d)와 구멍부 경사부(5c)가 이루는 각도(예각측)를 A1로 한 때에, 각도 A1은 20°이상 60°이하로 설정하는 것이 바람직하다. 각도 A1의 한정 이유는 후술한다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 상측 공구 경사부(3a)와 수평면이 이루는 각도도, 각도 A1과 대략 동일하게 하는 것이 바람직하다.

도 2는 마무리 성형 공정을 유효하게 실시하기 위한 금형의 개략도이다. 마무리 성형 공정에 사용하는 금형(제2 금형에 상당함)은 제1 마무리 상측 공구(7), 제2 마무리 상측 공구(8), 제3 마무리 상측 공구(9), 제1 마무리 하측 공구(10)를 포함한다. 공구(7∼10)는 서로 중심축이 동축상이며, 중심축 L2에 대해 축 대칭으로 배치되어 있다. 제1 마무리 하측 공구(10)는 중심축 L2에 대해 축 대칭인 녹아웃 부재(11)를 갖는다.

제1 마무리 상측 공구(7)는 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 제2 마무리 상측 공구(8)는 통 형상으로 형성되어 있고, 그 내주면은 제1 마무리 상측 공구(7)의 외주를 따라 배치되어 있다. 제2 마무리 상측 공구(8)의 선단면은, 중심축 L2에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 평탄부(8a)에 의해 형성되어 있다. 제3 마무리 상측 공구(9)는 통 형상으로 형성되어 있고, 제2 마무리 상측 공구(8)의 외주를 따라 배치된다.

제2 마무리 상측 공구(8)는 상술한 제2 상측 공구(3)의 상측 공구 경사부(3a)가 생략된 형상이다.

제1 마무리 하측 공구(10)는 제1 마무리 상측 공구(7), 제2 마무리 상측 공구(8) 및 제3 마무리 상측 공구(9)의 진입을 허용하는 구멍부(10a)를 갖는다. 구멍부(10a)는 구멍부(10a)에 진입하는 제3 마무리 상측 공구(9)의 외주면을 따라 연장되는 구멍부 종벽부(10b)와, 구멍부 종벽부(10b)의 하단부에 연속 형성되고, 중심축 L2에 대해 대략 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부(10d)로 형성되어 있다. 구멍부 저면부(10d)의 중심축 L2 주위에는, 중심축 L2 방향으로 연장되는 저면 구멍부(10e)가 형성되어 있다. 저면 구멍부(10e)의 내측에는, 제1 하측 공구(5)의 녹아웃 부재(6)와 대략 동일 치수로 형성된 녹아웃 부재(11)가 배치되어 있다. 녹아웃 부재(11)의 선단면은, 구멍부 저면부(10d)에 대해 대략 동일한 평면을 이루는 위치에 배치되어 있다. 구멍부(10a)의 구멍부 종벽부(10b)는 상술한 제1 하측 공구(5)의 구멍부 종벽부(5b)와 대략 동일 내경으로 형성된다.

제1 마무리 하측 공구(10)는 상술한 제1 하측 공구(5)의 구멍부 경사부(5c)가 생략된 형상이다.

이어서, 도 3a∼도 3d를 참조하면서, 본 실시 형태의 초벌 성형 공정에 대해 설명한다. 도 3a∼도 3d는, 초벌 성형 공정에서 사용되는 도 1에 도시하는 금형의 동작 설명도이다. 먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 도시하고 있지 않은 금형의 구동 기구에 의해 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)를, 소재(1)를 제1 하측 공구(5)의 상부에 설치하는 데에 지장이 없는 높이까지 상승시킨다. 이어서, 원판 형상을 한 평판 형상의 소재(1)를 제1 하측 공구(5)의 상부에 설치한다. 이때, 제2 하측 공구(5)의 녹아웃 부재(6)는 선단면이 제1 하측 공구(5)의 구멍부 저면부(5d)와 대략 동일한 평면을 이루도록 설치한다.

이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 제1 상측 공구(2)를 화살표 방향으로 하강시켜, 소재(1)를 절곡하면서 하측 공구 구멍부(5a)에 압입하고, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)를 제1 상측 공구(2)와 제1 하측 공구(5) 사이에서 협압한다(제1 공정의 협압 공정에 상당한다). 따라서, 소재(1)가 하측 공구 구멍부(5a) 내에서 위치 결정된 상태로 고정된다.

여기서는, 제1 상측 공구(2)를 하강시키는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 제1 상측 공구(2)와 제1 하측 공구(5)가 접근하는 방향으로 상대 이동할 수 있으면 된다. 예를 들어, 변형예로서, 제1 상측 공구(2)를 하강시키지 않고, 제1 하측 공구(5)를 상승시켜도 된다. 또한, 제1 상측 공구(2)를 하강시키면서, 제1 하측 공구(5)를 상승시켜도 된다. 단, 이들 변형예를 실시하는 경우, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)가 제1 상측 공구(2)와 제1 하측 공구(5)에 의해 끼워지기 전에, 금형의 다른 부분에 의해 금형간에 협압되지 않도록, 금형 상호의 위치를 제어해 둘 필요가 있다.

도 3b에 도시하는 공정을 완료하는 타이밍은, 공구의 이동 위치, 프레스 하중(하중값) 등으로부터 판별할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는, 도 3a의 대기 위치로부터 도 3b의 완료 위치에 도달할 때까지의 제1 상측 공구(2)의 이동 스트로크량을 미리 기억해 두고, 기억한 이동 스트로크량에 도달한 때에 제1 상측 공구(2)를 정지시켜도 된다. 또한, 컨트롤러는, 도 3b의 완료 위치에 도달한 때에 금형에 가해지는 프레스 하중을 미리 기억해 두고, 기억한 프레스 하중에 도달한 때에 제1 상측 공구(2)를 정지시켜도 된다.

이어서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 소재(1)로부터 이격되어 있는 제2 상측 공구(3)를 상측 공구 경사부(3a)와, 제1 하측 공구(5)의 구멍부 경사부(5c) 사이의 간극이 소정의 간격 T로 되는 위치까지 화살표 방향으로 하강시킨다. 제2 상측 공구(3)를 하강시킴으로써, 제2 상측 공구(3)의 상측 공구 경사부(3a)의 형상에 따라 소재(1)를 절곡하여, 바닥 중앙부(1a), 바닥 외측 테두리부(1b) 및 소재 종벽부(1c)로 이루어지는 형상으로 프레스 성형한다(제1 공정의 절곡 공정에 상당한다). 바닥 중앙부(1a)라 함은, 소재(1) 중 중심축 L1에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 부분이다. 바닥 외측 테두리부(1b)라 함은, 소재(1) 중 상측 공구 경사부(3a) 및 구멍부 경사부(5c)에 끼워진 영역에 위치하는 부분이다. 소재 종벽부(1c)는 소재(1) 중 중심축 L1 방향으로 연장되는 부분이다.

여기서, 소정의 간극 T는, 후술하는 도 3d의 제2 공정에 있어서, 바닥 외측 테두리부(1b)를 두께 증가 가능한 사이즈로 설정해 둘 필요가 있다. 즉, 소정의 간극 T는, 두께 증가 전의 소재(1)의 판 두께보다도 크게 해 둘 필요가 있다.

도 3c에 도시하는 공정을 완료하는 타이밍은, 공구의 이동 위치, 프레스 하중 등으로부터 판별할 수 있다. 그 구체적인 방법은 상술하였으므로, 그 설명을 생략한다.

그 후, 도 3d에 도시한 바와 같이, 제3 상측 공구(4)를 화살표 방향으로 하강시킨다. 제3 상측 공구(4)로 소재 종벽부(1c)의 상단부인 통 단부(1d)를 압입함으로써, 소재 종벽부(1c)로부터 상측 공구 경사부(3a)와 구멍부 경사부(5c) 사이에 재료를 유동시키고, 바닥 외측 테두리부(1b)의 두께를 증가시킨다(제2 공정에 상당한다). 이때, 제2 상측 공구(3)의 외주면과 제1 하측 공구(5)의 구멍부 종벽부(5c)에 의해 소재(1)의 소재 종벽부(1c)가 소재(1)의 판 두께 방향(중심축 L1에 대해 직교하는 방향)으로 구속된다.

여기서, 제2 상측 공구(3)의 외주면이란, 중심축 L1과 평행한 방향으로 형성된 제2 상측 공구(3)의 단부면이다. 제1 하측 공구(5)의 내주면이란, 중심축 L1과 평행한 방향으로 형성된 제1 하측 공구(5)의 내주측 단부면이다.

또한, 제2 상측 공구(3)는 제1 상측 공구(2)에 대해 독립적으로 승강한다. 따라서, 제2 상측 공구(3)의 상측 공구 경사부(3a)와 제1 하측 공구(5)의 구멍부 경사부(5c) 사이에 형성되는 간극을 임의로 변경할 수 있다. 간극을 변경함으로써 소재(1)의 바닥 외측 테두리부(1b)의 두께를 용이하게 증감시킬 수 있다.

또한, 구멍부 저면부(5d)와 구멍부 경사부(5c)의 이루는 각도 A1이 10°미만인 경우에는, 소재(1)의 소재 종벽부(1c)로부터 재료를 유동시켜 바닥 외측 테두리부(1b)의 두께를 증가시킬 때의 프레스 하중이 과잉으로 커진다. 그로 인해, 상술한 바와 같이 각도 A1은 20°이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

여기서는, 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)를 하강시키는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)와, 제1 하측 공구(5)가 상대적으로 이동할 수 있으면 된다. 예를 들어, 변형예로서, 제1 상측 공구(2) 및 제1 하측 공구(5)를 상승시켜도 된다. 또한, 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)를 하강시키면서, 제1 상측 공구(2) 및 제1 하측 공구(5)를 상승시켜도 된다.

도 3d에 도시하는 공정을 완료하는 타이밍은, 공구의 이동 위치, 프레스 하중 등으로부터 판별할 수 있다. 그 구체적인 방법은 상술했으므로, 그 설명을 생략한다.

그 후, 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)를 상승시키고, 제1 하측 공구(5)의 녹아웃 부재(6)를 상승시킴으로써, 하측 공구 구멍부(5a)로부터 중간 부재로서의 소재(1)를 제거할 수 있다.

이어서, 도 4a∼도 4c를 참조하면서, 본 실시 형태의 마무리 성형 공정에 대해 설명한다. 도 4a∼도 4c는, 마무리 성형 공정에서 사용되는 도 2에 도시하는 금형의 동작 설명도이다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 도시하고 있지 않은 금형의 구동 기구에 의해 제1 마무리 상측 공구(7), 제2 마무리 상측 공구(8) 및 제3 마무리 상측 공구(9)를 초벌 성형 공정에서 성형된 소재(1)를 제1 마무리 하측 공구(10)의 구멍부(10a) 내에 설치하는 데에 지장이 없는 높이까지 상승시킨다. 이어서, 소재(1)를 제1 마무리 하측 공구(10)의 구멍부(10a) 내에 설치한다. 이때, 제1 마무리 하측 공구(10)의 녹아웃 부재(11)는 선단면이 제1 마무리 하측 공구(10)의 구멍부 저면부(10d)와 대략 동일해지도록 설치한다.

이어서, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 마무리 상측 공구(7)를 화살표 방향으로 하강시켜, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)를 제1 마무리 상측 공구(7)와 제1 마무리 하측 공구(10) 사이에서 협압한다. 이에 의해, 소재(1)가 구멍부(10a) 내에 위치 결정하여 고정된다.

여기서는, 제1 마무리 상측 공구(7)를 하강시키는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 제1 마무리 상측 공구(7)와 제1 마무리 하측 공구(10)가 접근하는 방향으로 상대 이동할 수 있으면 된다. 예를 들어, 변형예로서, 제1 마무리 상측 공구(7)를 하강시키지 않고, 제1 마무리 하측 공구(10)를 상승시켜도 된다. 또한, 제1 마무리 상측 공구(7)를 하강시키면서, 제1 마무리 하측 공구(10)를 상승시켜도 된다.

단, 이들 변형예를 실시하는 경우, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)가 제1 마무리 상측 공구(7)와 제1 마무리 하측 공구(10)에 의해 끼워지기 전에, 금형의 다른 부분에 의해 금형간에 협압되지 않도록, 금형 상호의 위치를 제어해 둘 필요가 있다.

이어서, 도 4c에 도시한 바와 같이, 소재(1)로부터 이격되어 있는 제2 마무리 상측 공구(8)를 평탄부(8a)와 제1 마무리 하측 공구(10) 사이의 간극이 소정의 간극으로 되는 위치까지 하강시킨다. 여기서, 소정의 간극이라 함은, 원하는 소재(1)의 바닥 외측 테두리부(1b)의 두께인 것이 바람직하다. 바닥 외측 테두리부(1b)는 제2 마무리 상측 공구(8)의 평탄부(8a)에 의해 구멍부 저면부(10d)까지 압입된다. 따라서, 바닥 외측 테두리부(1b)가 소재(1)의 중심축 L2에 대해 대략 직교하는 방향으로 연장되고, 바닥 중앙부(1a)와 함께 소재(1)의 바닥부로서 구성된다.

이때, 초벌 성형 공정에 있어서의 구멍부 저면부(5d)와 구멍부 경사부(5c)가 이루는 각도 A1이 60°를 초과하는 경우에는, 마무리 성형 공정에 있어서, 제2 마무리 상측 공구(8)를 하강시킨 경우에, 제2 마무리 상측 공구(8)와 제1 마무리 하측 공구(10) 사이에서 바닥 외측 테두리부(1b)가 좌굴되어 버린다. 그로 인해, 각도 A1은 60°이하로 설정하는 것이 바람직하다.

이어서, 제3 마무리 상측 공구(9)를 하강시킨다. 제3 마무리 상측 공구(9)로 소재 종벽부(1c)의 상단부인 통 단부(1d)를 압입함으로써, 소재(1)를 소정의 형상으로 마무리할 수 있다.

여기서는, 제2 마무리 상측 공구(8)와 제3 마무리 상측 공구(9)를 순서대로 하강시키는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 제2 마무리 상측 공구(8)와 제3 마무리 상측 공구(9)를 동시에 하강시켜도 된다.

그 후, 제1 마무리 상측 공구(7), 제2 마무리 상측 공구(8) 및 제3 마무리 상측 공구(9)를 상승시켜, 제1 마무리 하측 공구(10)의 녹아웃 부재(11)를 상승시킴으로써, 구멍부(10a)로부터 성형된 컵 형상 부재를 제거할 수 있다. 마무리 성형 공정에 의해 성형된 컵 형상 부재는, 바닥부 중 바닥 외측 테두리부(1b)가 바닥 중앙부(1a)보다도 두껍게 성형된다.

또한 일반적으로, 소재(1)의 최종 제품 형상은, 소재(1)의 체적에 대응하는, 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3), 제3 상측 공구(4), 제1 하측 공구(5)의 간극(용적)에 의해 결정된다. 즉, 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3), 제3 상측 공구(4), 제1 하측 공구(5)에 의해 폐색되는 공간의 용적에 의해, 소재의 최종 제품 형상이 결정된다.

또한, 초벌 성형 공정에 있어서, 프레스 하중이 프레스 성형 장치의 하중 한계를 초과하는 경우에는, 컨트롤러는 프레스 하중이 미리 정한 한계 하중값으로 된 시점에서 성형을 중단하여, 후속되는 마무리 성형 공정으로 이행해도 된다.

(제2 실시 형태)

제1 실시 형태에서는, 도 3d의 두께 증가 공정(제2 공정) 실시 후, 즉시 마무리 성형 공정(제3 공정)으로 이행하였다. 본 실시 형태는, 제2 공정과 제3 공정 사이에서 두께 증가 처리를 1회 행한다. 도 5a는, 이 두께 증가 처리에 사용되는 금형(제3 금형에 상당함)의 개략 단면도이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일한 구성은, 적절히 그 설명을 생략한다.

두께 증가 처리에 사용하는 금형은, 제4 상측 공구(12), 제5 상측 공구(13), 제6 상측 공구(14), 제2 하측 공구(15)를 포함한다. 공구(12∼15)는 서로 중심축이 동축상이며, 중심축 L3에 대해 축 대칭으로 배치되어 있다. 제2 하측 공구(15)는 중심축 L3에 대해 축 대칭인 녹아웃 부재(16)를 갖는다.

제4 상측 공구(12)는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 제1 상측 공구(2)와 동일 형상으로 형성할 수 있다. 제5 상측 공구(13)는 통 형상으로 형성되어 있고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 L3에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부(13a)에 의해 형성되어 있다.

여기서, 제5 상측 공구(13) 상측 공구 경사부(13a)와 수평면이 이루는 각도를 A2로 한 때에, 각도 A2는, 제2 상측 공구(3)의 각도 A1(도 1 참조)보다도 작다. 또한, 각도 A2는, 20°이상 60°이하가 바람직하다. 이 이유는, 상술한 바와 같고, 그 설명을 생략한다. 제6 상측 공구(14)는 통 형상으로 형성되어 있고, 제5 상측 공구(13)의 외주를 따라 배치된다.

제2 하측 공구(15)는 제4 상측 공구(12), 제5 상측 공구(13) 및 제6 상측 공구(14)의 진입을 허용하는 하측 공구 구멍부(15a)를 갖는다. 하측 공구 구멍부(15a)는 하측 공구 구멍부(15a)에 진입하는 제6 상측 공구(14)의 외주면을 따라 연장되는 구멍부 종벽부(15b)와, 구멍부 종벽부(15b)의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 L3에 접근하도록 경사지는 구멍부 경사부(15c)와, 구멍부 경사부(15c)의 하단부에 연속 형성되고, 중심축 L3에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부(15d)로 형성되어 있다. 구멍부 저면부(15d)의 중심축 L3 주위에는, 중심축 L3 방향으로 연장되는 저면 구멍부(15e)가 형성되어 있다. 저면 구멍부(15e)의 내측에는, 녹아웃 부재(16)가 배치되어 있다. 녹아웃 부재(16)의 선단면은, 구멍부 저면부(15d)에 대해 대략 동일한 평면을 이루는 위치에 배치되어 있다. 구멍부 저면부(15d)와 구멍부 경사부(15c)가 이루는 각도(예각측)는 상술한 상측 공구 경사부(13a)와 수평면이 이루는 각도 A2와 대략 동일하다. 또한, 구멍부 저면부(15d) 및 녹아웃 부재(16)의 선단면에 의해, 청구항 4에 기재된 「구멍부 저면부」가 형성된다. 단, 녹아웃 부재(16)는 제2 하측 공구(15)에 일체적으로 구성해도 된다.

상술한 제1 실시 형태의 도 3d의 두께 증가 공정에 있어서, 프레스 하중이 하중 한계를 초과한 경우에 금형을, 도 5a에 나타내는 금형으로 바꾸어, 더욱 두께 증가 처리를 행한다. 구체적으로는, 제4 상측 공구(12)와 제2 하측 공구(15)로 소재(1)를 협압한 상태에서, 제5 상측 공구(13)를 하강시킨다. 그 후, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제6 상측 공구(14)를 화살표 방향으로 하강시키고, 제6 상측 공구(14)로 소재 종벽부(1c)의 상단부인 통 단부(1d)를 압입함으로써, 소재 종벽부(1c)로부터 상측 공구 경사부(13a)와 구멍부 경사부(15c) 사이에 재료를 유동시키고, 바닥 외측 테두리부(1b)를 더욱 두께 증가시킨다.

이와 같이, 각도 A2를 각도 A1(도 1 참조)보다도 작게 함으로써, 프레스 하중이 작은 프레스 성형 장치이어도, 두께 증가 처리를 2회로 나누어 실시함으로써, 목표 두께 증가량을 만족시킬 수 있다.

(제3 실시 형태)

제1 실시 형태에서는, 도 3d의 두께 증가 공정(제2 공정) 실시 후, 즉시 마무리 성형 공정(제3 공정)으로 이행하였다. 본 실시 형태에서는, 제2 공정과 제3 공정 사이에서 두께 증가 처리를 복수회 행하는 재두께 증가 처리 공정을 실시한다. 도 6a는, n-1회째(단, n은 2 이상의 정수임)의 재두께 증가 처리 공정에 있어서 사용되는 금형의 개략 단면도이다. 도 6b는, n회째의 재두께 증가 처리 공정에 있어서 사용되는 금형의 개략 단면도이다. 즉, 도 6a 및 도 6b는, 연속되는 임의의 2 공정에서 각각 사용되는 금형의 단면도이다.

도 6a에 나타내는 금형(제n＋1의 금형에 상당함)은 제(3×n-2) 상측 공구(22), 제(3×n-1) 상측 공구(23), 제(3×n) 상측 공구(24), 제n 하측 공구(25)를 포함한다. 공구(22∼25)는 서로 중심축이 동축상이며, 중심축 Ln-1에 대해 축 대칭으로 배치되어 있다. 제(3×n-2) 상측 공구(22)는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 제1 상측 공구(2)와 동일 형상으로 형성할 수 있다. 제(3×n-1) 상측 공구(23)는 통 형상으로 형성되어 있고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 Ln-1에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부(23a)에 의해 형성되어 있다. 제(3×n) 상측 공구(24)는 통 형상으로 형성되어 있고, 제(3×n-1) 상측 공구(23)의 외주를 따라 배치된다. 제n 하측 공구(25)는 제(3×n-2) 상측 공구(22), 제(3×n-1) 상측 공구(23) 및 제(3×n) 상측 공구(24)의 진입을 허용하는 하측 공구 구멍부(25a)를 갖는다. 하측 공구 구멍부(25a)는 하측 공구 구멍부(25a)에 진입하는 제(3×n) 상측 공구(24)의 외주면을 따라 연장되는 구멍부 종벽부(25b)와, 구멍부 종벽부(25b)의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 Ln-1에 접근하도록 경사지는 구멍부 경사부(25c)와, 구멍부 경사부(25c)의 하단부에 연속 형성되고, 중심축 Ln-1에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부(25d)로 형성되어 있다. 구멍부 저면부(25d)의 중심축 Ln-1 주위에는, 중심축 Ln-1 방향으로 연장되는 저면 구멍부(25e)가 형성되어 있다. 저면 구멍부(25e)의 내측에는, 녹아웃 부재(26)가 배치되어 있다. 녹아웃 부재(26)의 선단면은, 구멍부 저면부(25d)에 대해 대략 동일한 평면을 이루는 위치에 배치되어 있다. 또한, 녹아웃 부재(26)는 제n 하측 공구(25)에 일체적으로 구성해도 된다.

도 6b에 나타내는 금형(제n＋2의 금형에 상당함)은 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구(32), 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구(33), 제(3×(n＋1)) 상측 공구(34), 제n＋1 하측 공구(35)를 포함한다. 공구(32∼35)는 서로 중심축이 동축상이며, 중심축 Ln에 대해 축 대칭으로 배치되어 있다. 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구(32)는 원기둥 형상으로 형성되어 있고, 제1 상측 공구(2)와 동일 형상으로 형성할 수 있다. 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구(33)는 통 형상으로 형성되어 있고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 Ln에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부(33a)에 의해 형성되어 있다. 제(3×(n＋1)) 상측 공구(34)는 통 형상으로 형성되어 있고, 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구(33)의 외주를 따라 배치된다. 제n＋1 하측 공구(35)는 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구(32), 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구(33) 및 제(3×(n＋1)) 상측 공구(34)의 진입을 허용하는 하측 공구 구멍부(35a)를 갖는다. 하측 공구 구멍부(35a)는 하측 공구 구멍부(35a)에 진입하는 제(3×(n＋1)) 상측 공구(34)의 외주면을 따라 연장되는 구멍부 종벽부(35b)와, 구멍부 종벽부(35b)의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 중심축 Ln에 접근하도록 경사지는 구멍부 경사부(35c)와, 구멍부 경사부(35c)의 하단부에 연속 형성되고, 중심축 Ln에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부(35d)로 형성되어 있다. 구멍부 저면부(35d)의 중심축 Ln 주위에는, 중심축 Ln 방향으로 연장되는 저면 구멍부(35e)가 형성되어 있다. 저면 구멍부(35e)의 내측에는, 녹아웃 부재(36)가 배치되어 있다. 녹아웃 부재(36)의 선단면은, 구멍부 저면부(35d)에 대해 대략 동일한 평면을 이루는 위치에 배치되어 있다. 또한, 녹아웃 부재(36)는 제n＋1 하측 공구(35)에 일체적으로 구성해도 된다.

여기서, 도 6a 및 도 6b를 비교 참조하여, 구멍부 경사부(25c)[상측 공구 경사부(23a)]의 수평면에 대한 각도를 An-1, 구멍부 경사부(35c)[상측 공구 경사부(33a)]의 수평면에 대한 각도를 An으로 한 때, 각도 An은 각도 An-1보다도 작다. 즉, 재두께 증가 처리 공정에서는, 각도가 단계적으로 작아지기 때문에, 프레스 하중이 작은 프레스 성형 장치이어도, 두께 증가 처리를 복수회로 나누어 실시함으로써, 목표 두께 증가량을 만족시킬 수 있다. 또한, 재두께 증가 처리 공정에 있어서 실시되는 두께 증가 처리의 횟수는, 복수이면 되고, 금형의 크기, 하중 한계, 목표 두께 증가량 등의 관점에서 적절한 값으로 정할 수 있다. 또한, 각도 An 및 각도 An-1은, 20°이상 60°이하가 바람직하다. 이 이유는, 상술한 바와 같고, 그 설명을 생략한다.

(제4 실시 형태)

제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서는, 제2 공정과 제3 공정 사이에서 상이한 금형을 사용하여 두께 증가 처리 또는 재두께 증가 처리를 행하는 경우에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에서는, 제2 공정과 제3 공정 사이에서, 제2 공정에서 사용한 동일한 금형에 의해 두께 증가 처리 공정을 실시한다. 여기서는, 제1 실시 형태의 도 1에 도시하는 금형을 사용하는 경우에 대해 설명하는데, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에서도 마찬가지로 실시할 수 있다.

도 3a∼도 3d에서 나타내는 초벌 성형 공정이 종료한 후, 제2 상측 공구(3)를 약간 상승시킨다. 즉, 제2 상측 공구(3)의 상측 공구 경사부(3a)와, 제1 하측 공구(5)의 구멍부 경사부(5c) 사이의 간극이 초벌 성형 공정(또는 전회의 두께 증가 처리 공정 또는 전회의 재두께 증가 처리 공정) 시의 간격 T보다도 크게 설정한다.

이어서, 제3 상측 공구(4)를 상승시킨 후에, 하강시킨다. 제3 상측 공구(4)로 소재 종벽부(1c)의 상단부인 통 단부(1d)를 압입함으로써, 소재 종벽부(1c)로부터 상측 공구 경사부(3a)와 구멍부 경사부(5c) 사이에 재료를 유동시키고, 바닥 외측 테두리부(1b)의 두께를 증가시킬 수 있다. 또한, 필요에 따라, 또한 제2 상측 공구(3)의 상측 공구 경사부(3a)와, 제1 하측 공구(5)의 구멍부 경사부(5c) 사이의 간극을 크게 한 뒤에서, 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)에 의한 두께 증가 처리 공정을 반복해서 실시해도 된다.

여기서는, 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)를 하강시키는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)와, 제1 하측 공구(5)가 상대적으로 이동할 수 있으면 된다.

그 후, 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3) 및 제3 상측 공구(4)를 상승시키고, 제1 하측 공구(5)의 녹아웃 부재(6)를 상승시킴으로써, 하측 공구 구멍부(5a)로부터 중간 부재로서의 소재(1)를 제거할 수 있다. 제거한 소재(1)는 마무리 성형 공정(또는 제2 실시 형태의 두께 증가 처리 공정 또는 제3 실시 형태의 재두께 증가 처리 공정)에서 사용되는 금형에 설치된다.

이와 같이, 동일한 금형을 사용하여 상측 공구 경사부(3a)와 구멍부 경사부(5c) 사이의 간극을 전회보다도 크게 설정함으로써, 프레스 하중이 작은 프레스 성형 장치이어도, 두께 증가 처리를 복수회로 나누어 실시함으로써, 목표 두께 증가량을 만족시킬 수 있다.

(제5 실시 형태)

제1 실시 형태의 초벌 성형 공정에서는, 먼저 제1 상측 공구(2)를 하강시켜, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)를 제1 상측 공구(2)와 제1 하측 공구(5) 사이에서 협압하고, 다음으로 제2 상측 공구(3)를 하강시키는 경우에 대해 설명하였다. 본 실시 형태에서는, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)를 동시에 하강시키는 경우에 대해 설명한다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 소재(1)를 제1 하측 공구(5)의 상부에 설치한다. 그 후, 도 7에 도시한 바와 같이 제1 상측 공구(2)의 선단면을 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)에 접촉시킴과 함께, 제2 하측 공구(5)의 녹아웃 부재(6)를 상승시킴으로써, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)를 제1 상측 공구(2)와 녹아웃 부재(6) 사이에서 협압한다. 따라서, 소재(1)가 제1 상측 공구(2)와 녹아웃 부재(6) 사이에서 위치 결정된다.

이어서, 소재(1)를 제1 상측 공구(2)와 녹아웃 부재(6) 사이에서 협압한 상태에서, 제1 상측 공구(2), 제2 상측 공구(3) 및 녹아웃 부재(6)를 동시에 하강시킨다. 따라서, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)는 소재(1)를 하측 공구 구멍부(5a)에 압입하면서, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)의 형상에 따라 절곡한다. 따라서, 도 3d에 도시한 바와 같이 소재(1)가 바닥 중앙부(1a), 바닥 외측 테두리부(1b) 및 소재 종벽부(1c)로 이루어지는 형상으로 프레스 성형된다.

이 공정을 완료하는 타이밍은, 공구의 이동 위치, 프레스 하중 등으로부터 판별할 수 있다. 그 구체적인 방법은 상술했으므로, 그 설명을 생략한다.

여기서는, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)를 하강시키는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)와, 제1 하측 공구(5)가 접근하는 방향으로 상대 이동할 수 있으면 된다.

이와 같이, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)를 동시에 하강시키는 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 초벌 성형 공정을 실시할 수 있다. 또한, 여기서는, 녹아웃 부재(6)를 상승시킴으로써, 소재(1)의 바닥 중앙부(1a)를 제1 상측 공구(2)와 녹아웃 부재(6) 사이에서 협압하는 경우에 대해 설명했지만, 이 경우로 한정되지 않고, 녹아웃 부재(6)를 상승시키는 일 없이, 제1 상측 공구(2) 및 제2 상측 공구(3)를 동시에 하강시켜도 된다. 즉, 제1 실시 형태에서 설명한 협압 공정과 절곡 공정이 동시이어도 된다.

또한, 프레스 성형 장치의 컨트롤러가 프레스 하중을 검출하는 방법으로서는, 프레스 성형 장치에 구비된 하중 센서를 사용하는 방법이 일반적이다. 그러나, 본 발명은 이 경우로 한정되지 않고, 예를 들어 실험 또는 시뮬레이션에 의해, 프레스 성형 장치가 성형을 개시하고 나서 상술한 공구가 하중 한계를 초과할 때까지의 시간 또는 공구의 변위량을 미리 알고 있는 경우에는, 컨트롤러는 이 시간을 카운트하거나, 공구의 변위량을 측정함으로써, 하중 한계를 초과하기 전에 성형을 종료시켜도 된다. 즉, 컨트롤러는, 성형 완료의 판단 조건으로서 반드시 프레스 하중과 프레스 성형 장치의 하중 한계를 직접 비교할 필요는 없고, 프레스 성형 장치의 하중 한계를 초과하기 전에 성형을 완료시킬 수 있으면, 어떠한 방법을 사용해도 된다.

또한, 소재(1)의 재질로서는 강, 알루미늄, 구리 등의 금속, 또는 이들 합금 등, 소성 가공이 가능한 공지의 각종 재질을 채용할 수 있다.

이상, 본 발명을 다양한 실시 형태와 함께 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태만으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 변경 등이 가능하고, 상술한 실시 형태를 적시 조합해도 된다.

본 발명은 바닥부 두께를 부분적으로 증가시키는 컵 형상 부재를 프레스 성형하는 경우에 이용할 수 있다.

Claims

평판 형상의 소재를 컵 형상 부재로 성형할 때에, 상기 컵 형상 부재의 바닥부 두께를 부분적으로 증가시키는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법에 있어서,
서로 중심축이 동축상에 배치되는, 원기둥 형상의 제1 상측 공구와, 상기 제1 상측 공구의 외주를 따라 배치되고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부에 의해 형성된 통 형상의 제2 상측 공구와, 상기 제2 상측 공구의 외주를 따라 배치되는 통 형상의 제3 상측 공구와, 상기 제1 상측 공구, 상기 제2 상측 공구 및 상기 제3 상측 공구의 진입을 허용하는 구멍부이며, 이 구멍부가 상기 구멍부 내에 진입하는 상기 제3 상측 공구를 따라 연장되는 구멍부 종벽부와, 상기 구멍부 종벽부의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 구멍부 경사부와, 상기 구멍부 경사부의 하단부에 연속 형성되고, 상기 중심축에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부로 형성되는 제1 하측 공구를 갖는 제1 금형을 사용하여,
상기 제1 상측 공구 및 상기 제2 상측 공구를 상기 제1 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 소재를 상기 제1 하측 공구의 상기 구멍부에 압입하고, 상기 소재를 절곡하는 제1 공정과,
상기 제3 상측 공구를 상기 제1 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 소재의 상단부를 압입함으로써, 상기 소재의 일부를 상기 상측 공구 경사부와 상기 구멍부 경사부 사이에 형성된 간극에 유동시키고, 이 간극 부분의 소재를 두께 증가시키는 제2 공정을 실시하고,
상기 제1 금형과는 상이한 제2 금형을 사용하여, 상기 제2 공정에서 두께 증가된 부분을, 컵 형상 부재의 중심축에 대해 직교하는 방향으로 연장되는 형상으로 프레스 성형하는 제3 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 공정에서는,
상기 제1 상측 공구를 상기 제1 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 소재를 상기 제1 하측 공구의 상기 구멍부에 절곡하면서 압입하고, 상기 제1 상측 공구 및 상기 구멍부 저면부로 협압하는 협압 공정과,
상기 제2 상측 공구를 상기 제1 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시키고, 상기 제2 상측 공구의 형상에 따라 상기 소재를 더 절곡하는 절곡 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 구멍부 경사부와 상기 구멍부 저면부가 이루는 각도를 A로 한 때,
20°≤각도 A≤60°
인 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
서로 중심축이 동축상에 배치되는, 원기둥 형상의 제4 상측 공구와, 상기 제4 상측 공구의 외주를 따라 배치되고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부에 의해 형성된 통 형상의 제5 상측 공구와, 상기 제5 상측 공구의 외주를 따라 배치되는 통 형상의 제6 상측 공구와, 상기 제4 상측 공구, 상기 제5 상측 공구 및 상기 제6 상측 공구의 진입을 허용하는 구멍부이며, 이 구멍부가 상기 구멍부 내에 진입하는 상기 제6 상측 공구를 따라 연장되는 구멍부 종벽부와, 상기 구멍부 종벽부의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 구멍부 경사부와, 상기 구멍부 경사부의 하단부에 연속 형성되고, 상기 중심축에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부로 형성되는 제2 하측 공구를 갖고, 상기 제5 상측 공구에 있어서의 상측 공구 경사부의 경사지는 각도가 상기 제2 상측 공구에 있어서의 상측 공구 경사부의 경사지는 각도보다도 작은, 제3 금형을 사용하여,
상기 제4 상측 공구와 상기 제2 하측 공구로 상기 소재를 협압한 상태에서 상기 제5 상측 공구를 상기 제2 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킨 후에, 상기 제6 상측 공구를 상기 제2 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 소재의 상단부를 압입함으로써, 상기 소재의 일부를 상기 상측 공구 경사부와 상기 구멍부 경사부 사이에 형성된 간극에 유동시키고, 이 간극 부분의 소재를 더욱 두께 증가시키는 두께 증가 공정을, 상기 제2 공정과 상기 제3 공정 사이에 실시하는 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 공정과 상기 제3 공정 사이에서 두께 증가 처리를 복수회 실시하는 재두께 증가 처리 공정을 갖고,
상기 재두께 증가 처리 공정에 있어서, n-1회째(단, n은 2 이상의 정수임)의 두께 증가 처리는, 서로 중심축이 동축상에 배치되는, 원기둥 형상의 제(3×n-2) 상측 공구와, 상기 제(3×n-2) 상측 공구의 외주를 따라 배치되고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부에 의해 형성된 통 형상의 제(3×n-1) 상측 공구와, 상기 제(3×n-1) 상측 공구의 외주를 따라 배치되는 통 형상의 제(3×n) 상측 공구와, 상기 제(3×n-2) 상측 공구, 상기 제(3×n-1) 상측 공구 및 상기 제(3×n) 상측 공구의 진입을 허용하는 구멍부이며, 이 구멍부가 상기 구멍부 내에 진입하는 상기 제(3×n) 상측 공구를 따라 연장되는 구멍부 종벽부와, 상기 구멍부 종벽부의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 구멍부 경사부와, 상기 구멍부 경사부의 하단부에 연속 형성되고, 상기 중심축에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부로 형성되는 제n 하측 공구를 갖는 제n＋1 금형을 사용하여, 상기 제(3×n-2) 상측 공구와 상기 제n 하측 공구로 상기 소재를 협압한 상태에서 상기 제(3×n-1) 상측 공구를 상기 제n 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킨 후에, 상기 제(3×n) 상측 공구를 상기 제n 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 소재의 상단부를 압입함으로써, 상기 소재의 일부를 상기 상측 공구 경사부와 상기 구멍부 경사부 사이에 형성된 간극에 유동시키고, 이 간극 부분의 소재를 더욱 두께 증가시키는 처리이며,
n회째의 두께 증가 처리는, 서로 중심축이 동축상에 배치되는, 원기둥 형상의 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구와, 상기 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구의 외주를 따라 배치되고, 선단면이 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 상측 공구 경사부에 의해 형성된 통 형상의 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구와, 상기 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구의 외주를 따라 배치되는 통 형상의 제(3×(n＋1)) 상측 공구와, 상기 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구, 상기 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구 및 상기 제(3×(n＋1)) 상측 공구의 진입을 허용하는 구멍부이며, 이 구멍부가 상기 구멍부 내에 진입하는 상기 제(3×(n＋1)) 상측 공구를 따라 연장되는 구멍부 종벽부와, 상기 구멍부 종벽부의 하단부에 연속 형성되고, 하방을 향하는 것에 따라서 상기 중심축에 접근하도록 경사진 구멍부 경사부와, 상기 구멍부 경사부의 하단부에 연속 형성되고, 상기 중심축에 직교하는 방향으로 연장되는 구멍부 저면부로 형성되는 제(n＋1) 하측 공구를 갖고, 상기 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구에 있어서의 상측 공구 경사부의 경사지는 각도가 상기 제(3×n-1) 상측 공구에 있어서의 상측 공구 경사부의 경사지는 각도보다도 작은 제n＋2 금형을 사용하여, 상기 제(3×(n＋1)-2) 상측 공구와 상기 제(n＋1) 하측 공구로 상기 소재를 협압한 상태에서 상기 제(3×(n＋1)-1) 상측 공구를 상기 제(n＋1) 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시킨 후에, 상기 제(3×(n＋1)) 상측 공구를 상기 제(n＋1) 하측 공구에 접근시키는 방향으로 상대 이동시켜, 상기 소재의 상단부를 압입함으로써, 상기 소재의 일부를 상기 상측 공구 경사부와 상기 구멍부 경사부 사이에 형성된 간극에 유동시키고, 이 간극 부분의 소재를 더욱 두께 증가시키는 처리인 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정 및 상기 제2 공정 중 적어도 어느 하나의 공정의 완료를 미리 정해진, 공구의 위치로 판단하는 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 공정 및 상기 제2 공정 중 적어도 어느 하나의 각 공정의 완료를 미리 정해진, 프레스 성형 장치의 하중값으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 컵 형상 부재의 프레스 성형 방법.