KR101809563B1 - 프레스 성형 방법 - Google Patents

프레스 성형 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101809563B1
KR101809563B1 KR1020167011154A KR20167011154A KR101809563B1 KR 101809563 B1 KR101809563 B1 KR 101809563B1 KR 1020167011154 A KR1020167011154 A KR 1020167011154A KR 20167011154 A KR20167011154 A KR 20167011154A KR 101809563 B1 KR101809563 B1 KR 101809563B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
press
top plate
die
pad
metal plate
Prior art date
Application number
KR1020167011154A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160063377A (ko
Inventor
츠요시 시오자키
요시키요 다마이
토요히사 신미야
?스케 도비타
šœ스케 도비타
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Publication of KR20160063377A publication Critical patent/KR20160063377A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101809563B1 publication Critical patent/KR101809563B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/06—Stamping using rigid devices or tools having relatively-movable die parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

본 발명에 관한 프레스 성형 방법은, 제 1 금형(1)에 의해 금속판(11)을 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품(27)을 프레스 성형하는 제1 프레스 성형 공정과, 제1 프레스 성형 부품(27)을 제품 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 제2 프레스 성형 공정을 포함하고, 제1 프레스 성형 부품(27)은 L자 형상의 굴곡부를 포함하는 외측의 종벽부(23)에 종벽 장출부(29)와, L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측에 천판 장출부(31)를 가지고 있으며, 종벽 장출부(29)의 곡률 반경은 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상의 굴곡부의 곡률 반경보다 크고, 천판 장출부(31)에 연속하는 숄더부의 곡률 반경은 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측에 연속하는 숄더부의 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

프레스 성형 방법{SHEET FORMING METHOD}
본 발명은, 금형(sheet forming die)에 의해 금속판(metal sheet)을 프레스 성형(sheet forming)하여 천판부(top portion)와 그 천판부의 양측에 형성된 종벽부(side wall portion)와 그 종벽부에 연속해 형성된 플랜지부(flange portion)를 구비한, 평면에서 봐서 L자 형상을 갖는 프레스 성형 부품을 제조하기 위한 프레스 성형 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 차체 골격 부품(vehicle body frame parts)인 프론트 필러(pillar) 리인포스먼트(reinforcement) 등의 L자 형상부를 갖는 제품을 금속판에서 프레스 성형에 의해 제조하는 경우, 펀치(punch), 다이(die) 및 블랭크 홀더(blank holder)로 이루어지는 금형을 이용해 행해진다. 이 경우, 금속판의 주위 전체를 다이와 블랭크 홀더에 의해 누른 상태에서 펀치와 다이 사이의 거리를 근접시켜 금속판에 드로잉 가공(drawing)이 행해진다.
이러한 프레스 성형에 있어서, 급격하게 구부러지는 굴곡부(bent portion)를 갖는 L자 형상 부품을 프레스 성형하는 경우, L자 형상부의 천판부에서 주름(wrinkles)이 생기기 쉽다. 다이와 블랭크 홀더에서의 누름력을 높여 가면, 그 주름이 억제되는 한편, 부품의 숄더부(shoulder portion)나 종벽부에서 균열이 발생하기 쉬워진다. 특히 최근, 자동차 차체의 안전성 향상 및 경량화(weight reduction of automotive body)를 달성하기 위해서, 성형 소재(blank)가 되는 금속판의 강도가 더욱 높아지고 있어, 종래의 연질 강판 정도의 연성(ductility)은 기대할 수 없다. 그 때문에, 프레스 성형시의 균열 및 주름에 대한 방지 대책이 중요한 과제가 되고 있다.
L자 형상 부품을 프레스 성형하는 기술로서, 특허 문헌 1에는, 우선 얕게 드로잉 성형한 후에 다른 금형으로 추가로 굽힘 성형하여 최종 제품 형상으로 하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는, L자 형상을 갖는 골격 부재에 관한 다른 기술로서, 다이 금형, 패드(pad) 및 구부림형(bending tool)으로 이루어지는 금형 유닛을 이용한 프레스 성형 방법이 제안되어 있다.
: 국제공개 제 2012/070623호 팜플렛 (특허 문헌 2) : 국제공개 제 2011/145679호 팜플렛
그러나, 특허 문헌 1, 2에 기재된 기술에서는, 다른 부품과 접합되는 L자 굽힘부는 천판과 그 천판에 연장하여 설치된 1개의 측벽과 또한 그 측벽에 연결된 1개의 플랜지면을 갖는 형상의 부품(part)밖에 제작할 수 없어, L자 형상 부품의 전체 길이에 걸쳐 해트 단면(hat-shaped cross section) 형상이 되는 L자 형상 부품을 제작할 수 없다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 980MPa급 이상의 연성이 낮은 초고강도인 하이텐재(high-strength steel sheet)로 이루어지는 금속판을 블랭크재에 이용해도, 전체 길이에 걸쳐 해트 단면 형상이 되는 L자 형상 부품을 얻을 수 있는 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 금형에 의해 금속판을 프레스 성형하여 천판부와 그 천판부의 양측에 형성된 종벽부와 그 종벽부에 연속하여 형성된 플랜지부를 구비한 평면에서 봐서 L자 형상을 갖는 프레스 성형 부품을 제조하기 위한 프레스 성형 방법으로서, 제1 펀치와, 제1 다이와, 제1 블랭크 홀더와, 패드를 갖는 제1 금형에, 상기 금속판에 있어서의 상기 L자 형상의 단변(short side)의 단부(end portion)에 상당하는 부위가 상기 제1 다이와 상기 제1 블랭크 홀더에 걸리지 않도록 당해 금속판을 배치하고, 또한 천판부의 일부를 상기 패드로 누름으로써, 당해 금속판을 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 제1 프레스 성형 공정과, 당해 제1 프레스 성형 공정에 의해서 성형된 제1 프레스 성형 부품을 제2 펀치와 제2 다이를 갖는 제2 금형에 의해서, 천판부 및 종벽부가 상기 프레스 성형 부품과 동일한 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 제2 프레스 성형 공정을 포함하고, 상기 제 1 프레스 성형 공정에 있어서 성형되는 상기 제1 프레스 성형 부품은, L자 형상의 굴곡부를 포함하는 외측의 종벽부가 평면에서 봐서 상기 프레스 성형 부품의 종벽부에서 외측으로 원호상(arcuate shape)으로 장출(stretched)되어 있고, 이 장출된 원호의 곡률 반경(radius of curvature)이 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 곡률 반경보다도 크고, 또한, L자 형상의 굴곡부의 천판부의 외측이 상기 프레스 성형 부품의 천판부의 외측에서 장출되어 있음과 함께, 장출된 천판부에 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경은, 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 천판부의 외측으로 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경보다 커져 있다.
상기의 본 발명에 따른 프레스 성형 방법으로서, 상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 상기 패드로 누르는 상기 천판부의 일부는, 적어도 L자 형상의 굴곡부를 포함하고, 또한, 상기 제1 프레스 성형 부품에 있어서의 천판부의 장출되어 있는 부위와 간섭하지 않는 부위이다.
상기의 본 발명에 따른 프레스 성형 방법으로서, 상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 상기 패드로 누르기 시작하는 시기는, 상기 제1 펀치가 상기 금속판에 접촉을 개시한 위치로부터 하사점 위치까지의 성형 깊이에 대해서 0% 내지 50%의 위치이다.
상기의 본 발명에 따른 프레스 성형 방법으로서, 상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 종벽부와 천판부의 장출량(amount of stretching)은, 상기 제1 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 장출 부분의 면적의, 당해 장출 부분에 대응하는 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 면적에 대한 면적 비율이 0.3% 내지 1.2% 증가로 되는 양이다.
본 발명에 의하면, 980MPa급 이상의 연성이 낮은 초고강도인 하이텐재로 이루어지는 금속판을 블랭크재에 이용해도, 전체 길이에 걸쳐 해트 단면 형상이 되는 L자 형상 부품을 얻을 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 설명도이다.
도 1b는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 설명도이다.
도 1c는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 설명도이다.
도 1d는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 성형되는 프레스 성형 부품의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 성형되는 프레스 성형 부품의 평면도이다.
도 4는 도 3에 있어서의 A－A 화살표 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 성형하는 제1 프레스 성형 부품의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 성형하는 제1 프레스 성형 부품의 주요부의 설명도이다.
도 7은 도 5에 있어서의 B－B 화살표 단면도로서, 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 성형하는 제1 프레스 성형 부품의 요부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형의 일부 단면을 포함하는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형(제1 펀치, 제1 다이, 블랭크 홀더)의 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형(제1 펀치)의 설명도이다.
도 11은 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형의 패드의 배치의 설명도이다.
도 12는 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제2 프레스 성형 공정에서 이용하는 제2 금형의 일부 단면을 포함하는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 금속판의 배치의 설명도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법으로 성형하는 제2 프레스 성형 부품(프론트 필러)의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법으로 성형하는 제2 프레스 성형 부품(프론트 필러)의 평면도 상의 축 직교 단면도의 일 예이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형(제1 펀치, 블랭크 홀더)의 설명도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형(제1 펀치)의 설명도이다.
도 18은 도 17에 있어서의 C－C 화살표 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에서 이용하는 제1 금형(제1 다이, 패드)의 설명도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 패드 누름 시기의 설명도이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제2 프레스 성형 공정에서 이용하는 제2 금형(제2 펀치)의 설명도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제2 프레스 성형 공정에서 이용하는 제2 금형(제2 다이)의 설명도이다.
도 23a는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 패드 누름 범위의 설명도이다.
도 23b는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 패드 누름 범위의 설명도이다.
도 24a는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 금속판의 배치의 설명도이다.
도 24b는 본 발명의 비교예에 따른 프레스 성형 방법의 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 금속판의 배치의 설명도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시의 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면의 기재에 있어서, 동일 부분에는 동일한 부호를 붙여 나타내고 있다.
본 발명의 일실시의 형태에 따른 프레스 성형 방법은, 도 1a∼1b에 나타내는 제1 프레스 성형 공정과, 도 1c∼1d에 나타내는 제2 프레스 성형 공정을 포함한다. 제1 프레스 성형 공정은, 제1 펀치(3)와, 제1 다이(5)와, 블랭크 홀더(7)와, 패드(9)를 갖는 제1 금형(1)에 의해서 금속판(11)을, 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품(27)으로 프레스 성형한다. 제2 프레스 성형 공정은, 당해 제1 프레스 성형 공정에 의해서 성형된 제1 프레스 성형 부품(27)을 제2 펀치(15)와 제2 다이(17)를 갖는 제2 금형(13)에 의해서 제품 형상(천판부 및 종벽부가 프레스 성형 부품(19)과 동일 형상)을 갖는 제2 프레스 성형 부품으로 프레스 성형한다. 이에 따라, 도 2 및 도 3에 나타내는 완성품인 프레스 성형 부품(19)이 제조된다.
우선, 완성품인 프레스 성형 부품(19), 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품(27), 제품 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품에 대하여 설명한다. 다음에, 제1 금형(1), 제2 금형(13)에 대하여 설명한다. 그 후, 프레스 성형 방법(제1 프레스 성형 공정, 제2 프레스 성형 공정)에 대하여 설명한다.
＜프레스 성형 부품＞
프레스 성형 부품(19)은, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 천판부(21)와, 양측에 형성된 종벽부(23)와, 종벽부(23)에 연속해 형성된 플랜지부(25)를 구비하고 있고, 평면에서 봐서 L자 형상을 갖고 있다(도 3 참조). 프레스 성형 부품(19)의 평면도 상의 축에 대한 직교 단면은 L자 형상의 전체 길이에 걸쳐, 예를 들면, 도 4에 나타내는 것과 같은 해트 형상으로 되어 있다.
천판부(21)는, 평면에서 봐서 장변과 단변으로 이루어지는 L자 형상으로 되어 있다. 천판부(21)는 복수의 볼록부(21a)를 가지고 있다. 단변의 단부에는 축형(shrink)하는 단부(stepped portion)가 형성되어 있고, 이 축형 부분이 다른 부품과 접속하기 위한 접속부(21b)로 되어 있다. 이 단변의 단부(end portion)에는 종벽부(23) 및 플랜지부(25)는 형성되어 있지 않다. 또한, 종벽부(23)는 경사져 있다.
이와 같이 프레스 성형 부품(19)은, 급격하게 구부러지는 굴곡부를 갖고, 전체 길이에 걸쳐 해트 단면 형상을 가지는 부품이다. 그러므로, 연성이 낮은 초고강도인 하이텐재를 이용해 통상의 프레스 성형에 의해서 이러한 프레스 성형 부품(19)을 제조하면, L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)에서 주름이 생기거나, 굴곡부의 종벽부(23)의 숄더부에서 균열(cracks)이 생기기 쉽다. 여기서, 본 실시의 형태에서는, 이러한 프레스 성형 부품(19)을 제조하기 위해서, 이하에 설명하는 바와 같이, 일단, 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품(27)을 성형하고, 제1 프레스 성형 부품(27)으로부터 제품 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품을 성형한다.
＜제1 프레스 성형 부품＞
제1 프레스 성형 부품(27)은, 제1 프레스 성형 공정에 있어서 성형되는 부품이다. 제1 프레스 성형 부품(27)에 대해서, 도 5∼도 7에 의거해 설명한다. 도 5는, 제1 프레스 성형 부품의 평면도이다. 도 6은, 종벽부(23)의 높이의 중앙에 있어서의, 높이 방향 직교 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 7은, 도 5의 B-B화살표 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 6 및 도 7에 있어서, 비교를 위해서 프레스 성형 부품(19)의 형상을 2점 쇄선으로 나타내고 있다. 또한, 도 5∼도 7에 있어서, 프레스 성형 부품(19)(도 2∼도 4 참조)과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
제1 프레스 성형 부품(27)에는, L자 형상의 굴곡부를 포함하는 외측의 종벽부(23)에, 평면에서 봐서 프레스 성형 부품(19)의 종벽부(23)에서 외측으로 원호상으로 장출되어 있는 종벽 장출부(29)가 형성되어 있다. 그리고 도 6에 도시하는 바와 같이, 종벽 장출부(29)의 원호의 곡률 반경 RBm가 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상의 굴곡부의 외측의 곡률 반경 RBp보다 커져 있다. 또한, 외측의 종벽부(23)란, 도 6을 보면 명백한 바와 같이, L자 형상의 굴곡부에 있어서의 굴곡의 외측에 있는 종벽부(23)를 말한다.
또한, 제1 프레스 성형 부품(27)에는, L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측에, 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측에서 측면에서 봐서 원호상으로 장출된 천판 장출(stretching)부(31)가 형성되어 있다. 그리고, 도 7에 도시하는 바와 같이, 천판 장출부(31)에 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경 RSm가, 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측에 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경 RSp보다 커져 있다.
종벽부(23)와 천판부(21)의 장출량은, 제1 프레스 성형 부품(27)의 L자 형상의 굴곡부의 장출 부분의 면적이, 그 장출 부분에 대응하는 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상 굴곡부의 면적보다 면적 비율로 0.3% 내지 1.2% 증가로 되는 양인 것이 바람직하다. 여기서, 장출 부분이란, 종벽 장출부(29) 및 천판 장출부(31)를 의미하고, 장출 부분의(측면도 및/또는 평면도에서의) 면적이란, 종벽 장출부(29)와 천판 장출부(31)의 면적의 합계를 의미한다. 면적 비율의 증분이 0.3%보다 적으면, 균열을 회피할 수 없다. 또한, 면적 비율의 증분이 1.2%를 초과하면, 제2 프레스 성형 공정에서 제1 프레스 성형 부품(27)을 프레스 성형 부품(19)으로 프레스 성형할 때에, 장출 부분의 재료가 남아, 프레스 성형 부품(19)으로 할 수 없을 우려가 있다.
제1 프레스 성형 부품(27)의 형상은, 종벽 장출부(29)와 천판 장출부(31)를 제외하고, 프레스 성형 부품(19)의 형상과 거의 동일하다.
＜제2 프레스 성형 부품＞
제2 프레스 성형 부품은, 제2 프레스 성형 공정에 있어서 성형되는 부품으로, 천판부 및 종벽부에 있어서 제품 형상(프레스 성형 부품(19)의 천판부(21) 및 종벽부(23)와 동일 형상)을 갖는 것이다. 또한, 제2 프레스 성형 부품의 형상은 도 2에 도시하는 프레스 성형 부품(19)과 대략 동일하므로 도시를 생략하고 있다.
다음에, 상기의 제1 프레스 성형 부품(27)과 제2 프레스 성형 부품을 성형하기 위한 제1 금형(1)과 제2 금형(13)에 대하여 설명한다.
＜제1 금형＞
제1 금형(1)은, 제1 프레스 성형 공정에 있어서 금속판(11)을 제1 프레스 성형 부품(27)으로 성형하기 위해서 이용되는 금형이다. 제1 금형(1)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 펀치(3)와, 제1 다이(5)와, 제1 다이(5)와의 사이에서 금속판(11)을 끼워 지지하는 블랭크 홀더(7)와, 제1 펀치(3)와 협동하여 금속판(11)의 일부를 끼워 지지하는 패드(9)를 갖는다. 제1 펀치(3)는 볼스터(bolster)(33)에 부착되어 있고, 제1 다이(5)는 슬라이더(slider)(35)에 부착되어 있다. 이하, 도 8∼도 11에 의거하여, 제1 금형(1)의 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
<제1 펀치>
제1 펀치(3)는, 도 9∼도 11에 나타내는 바와 같이, 평면에서 봐서 L자 형상을 갖고 있고, 천판부(21)를 성형하는 천판 성형면부(41)와, 천판 성형면부(41)의 주위에 종벽부(23)를 성형하는 종벽 성형면부(43)를 구비하고 있다. 또한, 도 10 및 도 11에 있어서, 종벽 성형면부(43)는 경사져 있다.
천판 성형면부(41)에는 제1 프레스 성형 부품(27)의 천판 장출부(31)를 성형하기 위한 천판 장출 성형부(41a)가 설치되어 있고, 종벽 성형면부(43)에는 종벽 장출부(29)를 성형하기 위한 종벽 장출 성형부(43a)가 설치되어 있다. 제1 펀치(3)를 상기와 같은 형상으로 함으로써, 제1 프레스 성형 공정에 있어서 제1 프레스 성형 부품(27)을 성형할 때에, 제1 프레스 성형 부품(27)의 L자 형상의 굴곡부에 있어서, 천판부(21)의 외측에 연속하는 숄더부의 균열(crack)을 회피할 수 있다.
<제1 다이>
도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 다이(5)의 중앙은, 대략 L자 형상으로 오목 함몰되어 있고, 그 오목 함몰부 내의 표면이 제1 펀치(3)에 대응하는 성형면(5a)으로 되어 있다. 성형면(5a)에 있어서의 L자 형상의 굴곡부를 포함하는 위치에는 패드 수납부(5b)가 설치되어 있고, 이 패드 수납부(5b)에 패드(9)가 배치되어 있다(도 8 참조). 제1 다이(5)의 성형면(5a)의 주위의 면은, 블랭크 홀더(7)와의 사이에서 금속판(11)을 끼워 지지하는 협지면(sandwiching surface;5c)으로 되어 있다.
<블랭크 홀더>
도 8에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더(7)는, 쿠션 핀(cushion pin)(37)에 의해서, 상하이동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더(7)의 중앙에는, 펀치 수납부(7a)가 설치되어 있고, 펀치 수납부(7a)에 제1 펀치(3)가 배치되어 있다. 블랭크 홀더(7)는, 프레스 성형 개시전에는 제1 펀치(3)의 상면보다 상방에 위치하도록 지지되어 있고, 프레스 성형시에는 제1 다이(5)에 의해서 압하 가능하게 되어 있다. 블랭크 홀더(7)가 압하되면, 제1 펀치(3)가 상대적으로 블랭크 홀더(7)로부터 돌출되고, 제1 펀치(3)의 상부가 제1 다이(5)에 삽입되도록 되어 있다.
<패드>
도 8에 나타내는 바와 같이, 패드(9)는, 용수철(39)에 의해서 제1 펀치(3)측에 압압 가능하게 설치되어 있고, 제1 펀치(3)와 협동하여 금속판(11)을 끼움 지지한다. 패드(9)는, 도 11 중에 2점 쇄선으로 표시하는 부위를 압압 가능한 형상으로 되어 있다. 즉 패드(9)가 압압 가능한 부위는, 도 5의 제1 프레스 성형 부품(27)의 천판부(21)에 상당하는 부위 중 적어도 L자 형상의 굴곡부를 포함하고, 또한, 제1 프레스 성형 부품(27)의 L자 형상의 굴곡부에 있어서, 천판부(21)가 장출한 위치(천판 장출부(31))와는 중복하지 않는 위치에 상당한다. 이렇게 함으로써, 천판부(21)의 L자 형상의 굴곡부의 내측에 있어서의 주름의 발생을 억제할 수 있다.
＜제2 금형＞
제2 금형(13)은, 제2 프레스 성형 공정에 있어서, 제1 프레스 성형 부품(27)을 제2 프레스 성형 부품으로 성형하는 금형으로, 도 12에 나타내는 대로, 제2 펀치(15)와 제2 다이(17)를 갖는다. 제2 펀치(15)는 볼스터(33)에 부착되어 있고, 제2 다이(17)는 슬라이더(35)에 부착되어 있다. 이하에, 제2 금형(13)의 각 구성에 대하여 설명한다.
<제2 펀치>
제2 펀치(15)는, 제2 프레스 성형 부품의 제품 형상을 성형하는 성형면(15a)을 갖고, 제1 프레스 성형 부품(27)의 장출 부분(종벽 장출부(29) 및 천판 장출부(31))(도 5∼도 7 참조)를 눌러 축소시킴으로써, 제품 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품으로 성형할 수 있다.
<제2 다이>
제2 다이(17)는, 제2 펀치(15)의 성형면(15a)에 대응하는 성형면(17a)을 갖고, 제2 펀치(15)와 협동하여 제1 프레스 성형 부품(27)을 제2 프레스 성형 부품으로 성형하는 것이다. 또한, 제2 다이(17)에는, 필요하면, 성형 종료후에 성형면(17a)에 제2 프레스 성형 부품이 부착된 경우에 제품의 취출을 용이하게 하는 녹 아웃 핀(knock-out pin)이 배치되어도 좋다.
＜프레스 성형 방법＞
다음에, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법(제1 프레스 성형 공정, 제2 프레스 성형 공정)에 대하여 설명한다.
<제1 프레스 성형 공정>
제1 프레스 성형 공정은, 도 8에 나타내는 제1 금형(1)에 금속판(11)을 배치하고, 또한 천판부(21)의 일부를 패드(9)로 눌러 제1 프레스 성형 부품(27)을 프레스 성형하는 공정이다. 이하, 보다 상세하게 설명한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 금속판(11)은, 금속판(11)에 있어서의 제2 프레스 성형 부품의 L자 형상의 단변 단부에 상당하는 부위(11a)가 블랭크 홀더(7)에 걸리지 않도록(not overlap) 배치된다. 단변 단부에 상당하는 부위(11a)가 블랭크 홀더(7)에 걸리도록 하여 프레스 성형하면, 당해 부위에서의 금속판(11)에의 부하가 커, 금속판(11)에 있어서의 제1 펀치(3)의 숄더부에 대응하는 부위에 균열이 발생하거나, 부품 코너 부근의 플랜지부(25)(도 5 참조)에 주름이 발생하기도 한다. 여기서, 상기와 같이 금속판(11)을 배치하여 균열이나 주름의 발생을 회피한다.
도 1a∼도 1b에 나타내는 바와 같이, 금속판(11)이 배치되면, 금속판(11)을 제1 다이(5)와 블랭크 홀더(7)가 끼워 지지한다. 이와같이 함으로써, 플랜지부(25)의 주름의 발생이 억제된다. 금속판(11)을 끼워 지지하지 않으면, 제1 펀치(3)가 압입(pressed into)되어 갈 때에, 부품 형상의 변화부 주변의 금속판(11)의 자유롭게 움직일 수 있는 부분이 유입(flows into)되어, 주름이 발생하기 쉬워진다. 특히, 부품의 플랜지부(25)가 되는 금속판(11)의 단부 부근에서는, 금속판(11)이 용이하게 변형할 수 있기 때문에 큰 주름이 발생한다. 이 때문에, 프레스 성형 초기부터 금속판(11)을 제1 다이(5)와 블랭크 홀더(7)로 누르는 것이 필요해진다. 또한, 제1 다이(5)와 블랭크 홀더(7)로 금속판(11)을 누르는 평균 압력(블랭크 홀더 압력)은 0.7MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다.
금속판(11)이 끼워 지지되면, 제1 다이(5)가 아래로 움직임으로써, 금속판(11)에 제1 펀치(3)가 눌러져 프레스 성형이 행해진다. 프레스 성형중은, 패드(9)에 의해서 금속판(11)에 있어서의 천판부(21)의 일부가 눌려진다. 여기서, 천판부(21)의 일부란, 적어도 L자 형상의 굴곡부를 포함하고, 또한, 제1 프레스 성형 부품(27)에 있어서의 천판 장출부(31)와 간섭하지 않는 부위이다. 이와 같이, 패드(9)에 의해서 금속판(11)을 누르는 것은, L자 형상의 굴곡부에 있어서의 주름의 발생을 억제하는데 유효하다. 상술한 것처럼, 금속판(11)에 있어서의 제2 프레스 성형 부품의 단변 단부에 상당하는 부위(11a)는 블랭크 홀더(7)에 걸리지 않도록 배치하고 있으므로, 프레스 성형 중에 있어서, 재료의 금속판(11)이 굴곡부로 이동하여 주름이 발생하기 쉽다. 여기서 본 발명에서는, 주름의 발생을 억제하기 위해서, 금속판(11)이 패드(9)로 눌러진다. 패드(9)로 눌러지는 금속판(11)의 범위를 적어도 L자 형상의 굴곡부로 하면, 주름의 발생이 방지된다. 추가로 넓은 범위에서 천판부(21)를 눌러도 된다. 또한, 패드(9)에 의해서 눌러지는 금속판(11)의 범위가, 천판 장출부(31)(도 7 참조)와 간섭하지 않도록 한다.
패드(9)의 하사점 위치까지의 성형 깊이에 대하여, 제1 펀치(3)가 금속판(11)에 접촉을 개시한 위치를 0%, 하사점 위치를 100%로 한다. 그 경우, 패드(9)로 금속판(11)을 누르는 타이밍(시기)은, 제1 펀치(3)가 성형 깊이의 0% 내지 50%의 위치에서 개시하는 것이 바람직하다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 패드 누름 개시 시기란, 패드(9)로 금속판(11)을 누르기 시작하는 타이밍을 의미한다.
패드 누름 개시 시기가 제1 펀치(3)가 성형 깊이의 0% 이후의 위치이면, 제1 펀치(3)와 금속판(11)의 접촉 초기부터 시작되는 천판부(21)에서의 금속판(11)의 팽창이 억제되어, 주름의 발생이 효과적으로 억제된다. 이하, 성형 깊이의 0%의 위치를 간단히 「0% 위치」로 하고, 다른 위치도 동일하게 한다. 한편, 패드 누름 개시 시기가 0% 위치보다 전(예를 들면 -100%(마이너스 100%) 위치)이면, 제1 다이(5)와 블랭크 홀더(7)로 금속판(11)을 끼워 지지하기 전에, 패드(9)가 금속판(11)을 제1 펀치(3) 방향으로 압입되게 된다. 그러면, 금속판(11)이 어긋나 성형 후의 부품 형상에 대하여 과대한 재료 여분이 발생해 버리기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 제1 펀치(3)가 성형 깊이의 50%의 위치를 초과하고 나서 제1 펀치(3)와 패드(9)가 금속판(11)을 누르기 시작해도, 이미 천판부(21)에서 파상(wavelike)으로 된 팽창이 커 주름을 완전히 억제할 수 없기 때문에, 패드 누름 개시 시기는, 50% 위치까지로 하는 것이 바람직하다.
제1 펀치(3)와 패드(9)가 금속판(11)을 누르는 평균 압력(패드 압력)은 3MPa 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 천판부(21)에 있어서의 주름의 발생이 억제된다.
이와 같이 하여, 제1 프레스 성형 부품(27)이 성형된다. 제1 프레스 성형 부품(27)의 굴곡부에는, 종벽 장출부(29)와 천판 장출부(31)(도 5∼도 7 참조)가 형성되어, 프레스 성형 부품(19)의 굴곡부의 형상보다 완만한 곡률(curvature)로 되어 있기 때문에, L자 형상의 굴곡부에 균열이 발생하는 일은 없다.
<제2 프레스 성형 공정>
제2 프레스 성형 공정은, 제1 프레스 성형 공정에 의해서 성형된 제1 프레스 성형 부품(27)을, 제2 금형(13)에 의해서 제2 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 공정이다. 우선, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 제2 펀치(15)에 제1 프레스 성형 부품(27)이 얹혀 놓이게 되어, 도 1d에 나타내는 바와 같이, 이 상태에서 제2 다이(17)가 아래로 움직임으로써, 제1 프레스 성형 부품(27)의 종벽 장출부(29)와 천판 장출부(31)가 눌려 축소되어 제2 프레스 성형 부품으로 성형된다. 그 후, 제2 프레스 성형 부품은 주위의 불필요한 부분이 절제(트리밍(trimming))되어 제1 프레스 성형 부품(19)으로 된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 제1 프레스 성형 공정에 있어서, 금속판(11)이 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품(27)으로서 프레스 성형된다. 다음에, 제2 프레스 성형 공정에 있어서, 제1 프레스 성형 공정에서 성형된 제1 프레스 성형 부품(27)이, 천판부(21) 및 종벽부(23)에 대하여 제품 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품으로 프레스 성형된다. 제1 프레스 성형 부품(27)은, L자 형상의 굴곡부를 포함하는 외측의 종벽부(23)가 평면에서 봐서 프레스 성형 부품(19)의 종벽부(23)에서 외측으로 원호상으로 장출되어 있다. 이 장출된 원호의 곡률 반경 RBm가 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 곡률 반경 RBp보다 크다. 또한, L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측이 프레스 성형 부품(19)의 천판부(21)의 외측에서 장출되어 있다. 이 장출된 천판부(21)에 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경 RSm는, 프레스 성형 부품(19)의 L자 형상의 굴곡부의 천판부(21)의 외측에 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경 RSp보다 크다. 이에 따라, 연성이 낮은 초고강도인 하이텐재로 이루어지는 금속판을 블랭크재에 이용해도, L자 형상의 굴곡부에 균열이 발생하는 일이 없고, L자 형상의 전체 길이에 걸쳐 해트 단면 형상이 되는 L자 형상 부품인 프레스 성형 부품(19)이 정밀도 좋게 안정되게 얻어진다.
또한, 상기에서 패드(9)는, 용수철(39)에 의해서 금속판(11)을 압압하는 예를 나타냈는데, 후술하는 실시예와 같이, 가스 실린더에 의해서 금속판(11)을 압압하도록 해도 된다.
또한, 상기에서는, 제2 프레스 성형 공정 후에 제2 프레스 성형 부품에 대하여 트리밍을 행하여 프레스 성형 부품(19)으로 하는 예를 나타냈지만, 트리밍을 행하는 타이밍은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 제1 프레스 성형 공정 후에 제1 프레스 성형 부품(27)에 대하여 트리밍을 행하고, 제2 프레스 성형 공정 후에 마무리로서 다시 트리밍을 행하도록 해도 좋다.
［실시예］
본 발명의 프레스 성형 방법에 의한 작용 효과에 대해서 확인하기 위해서, 구체적인 실험을 행했다. 실험에서는, 도 14에 나타내는 L자 형상을 갖는 부품인 자동차 차체의 프론트 필러 리인포스먼트(front-pillar reinforcement)(이하, 간단히 「프론트 필러(51)」라고 한다)를 제조하기 위해서, 다양한 프레스 성형 조건으로 제1 프레스 성형 부품을 성형하고, 제2 프레스 성형 부품을 성형했다. 그리고, 각 제2 프레스 성형 부품을 트리밍하여 프론트 필러(51)를 제조하고, 제조된 각 프론트 필러(51)에 대하여 주름이나 균열의 평가를 행했다.
이하에, 완성 부품인 프론트 필러(51)(도 14 및 도 15 참조), 프론트 필러(51)의 제1 프레스 성형 부품 및 제2 프레스 성형 부품을 프레스 성형하기 위한 금형(도 16∼도 22 참조)에 대하여 설명한다. 그 후에, 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 프레스 성형 조건(표 1 및 도 23a, 도 23b, 도 24a, 도 24b 참조) 및 제조된 프론트 필러(51)의 평가 결과(표 2 참조)에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 제1 프레스 성형 부품 및 제2 프레스 성형 부품에 대해서는 상기의 실시의 형태와 동일하므로, 이들의 상세한 설명은 생략한다.
우선, 프론트 필러(51)에 대하여 설명한다. 프론트 필러(51)는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 평면에서 봐서 장변과 단변으로 이루어지는 L자 형상의 천판부(53)와, 천판부(53)의 주위에 형성된 종벽부(55)와, 종벽부(55)에 연속하여 형성된 플랜지부(57)를 가지고 있다. 그리고, 도 15에 나타내는 바와 같이, 이 프론트 필러(51)는, 전체 길이에 걸쳐 평면도 상의 축 직교 단면이 대략 해트형으로 되어 있다. 천판부(53)의 단변 단부에는, 종벽부(55)와 플랜지부(57)는 형성되어 있지 않다.
다음에, 프레스 성형에 이용한 금형(제1 금형, 제2 금형)에 대하여 설명한다. 제1 프레스 성형 공정에서는, 도 16∼도 19에 나타내는 제1 금형(블랭크 홀더(61), 제1 펀치(65), 제1 다이(69), 패드(73))을 이용했다. 제1 펀치(65)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 평면에서 봐서 L자 형상을 갖고 있다.
블랭크 홀더(61)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 쿠션 핀(59)으로 지지되어 있다. 블랭크 홀더(61)의 중앙에는, 펀치 수납부(61a)가 설치되어 있고, 펀치 수납부(61a)에 평면에서 봐서 L자 형상을 갖는 제1 펀치(65)가 배치되어 있다. 이 제1 펀치(65)는, 제1 프레스 성형 부품의 장출 부분(종벽 장출부와 천판 장출부)을 변화시킨 실험을 행하기 위해서, L자 형상의 굴곡부의 외측에 상당하는 일부분에 교체 가능부(67)를 갖고 있다.
교체 가능부(67)에는, 도 17 및 도 18(도 17의 C-C 화살표 단면도)에 나타내는 바와 같이, 종벽 장출 성형부(67a)와 천판 장출 성형부(67b)가 형성되어 있고, 교체 가능부(67)를 임의의 것으로 교환함으로써, 장출 부분(종벽 장출부 및 천판 장출부)의 형상이나 장출량을 변경할 수 있도록 되어 있다. 예를 들면, 종벽 장출 성형부(67a)를 설치하지 않으면 종벽 장출부가 성형되지 않고 천판 장출부만이 성형되거나, 천판 장출 성형부(67b)의 크기를 변화시키면 천판 장출부의 장출량이 변화하기도 한다. 블랭크 홀더(61)는, L자 형상의 굴곡부의 외측에 상당하는 일부분에 교체 가능부(63)(도 16 참조)를 갖고 있고, 제1 펀치(65)의 교체 가능부(67)의 형상에 대응 가능하게 되어 있다.
제1 다이(69)는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 제1 펀치(65)가 삽입되는 오목 함몰부(69a)를 가지고 있다. 제1 다이(69)의 오목 함몰부(69a)의 저면에는 패드 수납부(69b)가 설치되어 있고, 패드 수납부(69b)에는 패드(73)가 배치되어 있다. 제1 다이(69)는, 블랭크 홀더(61)의 교체 가능부(63)와 제1 펀치(65)의 교체 가능부(67)에 대응하는 교체 가능부(71)를 갖고 있다. 제1 다이(69)는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 슬라이더(35)에 부착되어 있다. 패드(73)는, 슬라이더(35)에 설치된 가스 실린더(도시 없음)에 연결되어 하중을 발생시키도록 되어 있고, 슬라이더(35)와 가스 실린더의 사이에 두께가 상이한 금속 블록(도시 없음)을 넣음으로써, 패드(73)의 돌출 위치가 조정 가능하게 되어 있다.
제2 프레스 성형 공정에서는, 도 21 및 도 22에 나타내는 제2 금형(제2 펀치(75), 제2 다이(77))을 이용했다. 제2 펀치(75)는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 제1 프레스 성형 부품의 장출 부분(종벽 장출부와 천판 장출부)을 제품 형상으로 성형하도록, 장출 부분에 대응하는 부분이 제품 형상으로 되어 있다. 제2 다이(77)는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 제2 펀치(75)가 삽입되는 오목 함몰부(77a)를 갖고 있다.
다음에, 제1 프레스 성형 공정에 있어서의 프레스 성형 조건에 대하여 상세하게 설명한다. 제1 프레스 성형 공정에서는, 이하에 나타내는 파라미터를 다양하게 조합하여 프레스 성형을 행했다. 즉, 대상의 파라미터는, 금속판(79)의 재료, 면적 증가율(%), 종벽부의 곡률 반경의 비, 숄더부의 곡률 반경의 비, 블랭크 홀더 압력(MPa), 패드 누름 범위, 패드 압력(MPa), 패드 돌출 위치(%), 소재 금속판 배치이다. 이하에, 상기 파라미터의 각각에 대하여 상세하게 설명한다.
금속판(79)의 재료로서는, 인장 강도 980MPa급 및 1180MPa급 냉연 강판의 2종류의 연성이 낮은 초고강도인 하이텐재를 이용했다. 또한, 판 두께는 1.4mm로 했다.
면적 증가율이란, 제1 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 장출 부분의 면적의, 그 장출 부분에 대응하는 제품 형상의 L자 형상의 굴곡부의 면적에 대한 증가율을 의미한다. 면적 증가율은, 제품 형상에 대한 제1 프레스 성형 부품에 있어서의 L자 형상의 굴곡부의 외측의 종벽부와 천판부의 장출 부분의 면적 증가율이며, 0.3%∼1.2%의 증가가 바람직한 범위이다.
종벽부의 곡률 반경의 비란, 종벽부에 있어서의 곡률 반경 RBp에 대한 곡률 반경 RBm의 비(도 6 참조)를 의미한다. 종벽부의 곡률 반경의 비는 RBm/RBp에 의해서 구해지는 값으로, 이 값이 1.0인 경우는 종벽 장출부를 설치하지 않는 것을 의미하고, 값을 크게 하면 제1 프레스 성형 부품에 있어서의 종벽 장출부의 장출량이 많아지는 것을 의미하고 있다. 종벽부의 곡률 반경의 비는 1.0∼2.0의 사이에서 변화시켰다.
숄더부의 곡률 반경의 비란, 숄더부에 있어서의 곡률 반경 RSp에 대한 곡률 반경 RSm의 비(도 7 참조)를 의미한다. 숄더부의 곡률 반경의 비는 RSm/RSp에 의해서 구해지는 값으로, 이 값이 1.0인 경우는 천판 장출부를 설치하지 않는 것을 의미하고, 값을 크게 하면 제1 프레스 성형 부품에 있어서의 천판 장출부의 장출량이 많아지는 것을 의미하고 있다. 숄더부의 곡률 반경의 비는, 1.0∼2.1의 사이에서 변화시켰다.
블랭크 홀더 압력이란, 제1 다이(69)와 블랭크 홀더(61)의 사이에 끼워진 금속판(79)의 영역에 있어서의 평균 압력으로, 0.7MPa 이상이 바람직한 범위이다.
패드 누름 범위는, 2종류의 패드(73)를 이용해 도 23a, 23b에 나타내는 바와같이 변경했다. 도 23a, 23b에서는 패드 누름 범위를 2점 쇄선으로 둘러싸 나타내고 있다. 도 23a의 패드 누름 범위는, 금속판(79)에 있어서의 L자 형상의 굴곡부에 상당하는 부위를 포함하는 범위로서, 도 23b의 패드 누름 범위는, 굴곡부에 상당하는 부위의 일부 범위이다. 어느 것이나, 제1 펀치(65)(교체 가능부(67)(도 17 참조))의 천판 장출 성형부(67b)를 누르지 않도록 되어 있다. 도 23a, 23b에 나타내는 범위는, 모두 본 발명의 범위이다.
패드 돌출 위치란, 도 20에 나타내는 바와 같이, 패드(73)(도 19 참조)를 떼어낸 상태에서 제1 다이(69)와 블랭크 홀더(61)로 금속판(79)을 사이에 끼우고, 이 상태에서 패드(73)를 설치했을 때의 패드(73)의 위치를 의미한다. 구체적으로, 패드(73)가 금속판(79)에 접촉하는 위치를 패드 돌출 위치의 0% 위치로 했다. 또한, 원점보다도 상방을 정, 하방을 부의 방향으로 하고, 성형 깊이를 패드 돌출 위치의 100% 위치로 했다. 패드 돌출 위치는, 0% 내지 50%의 위치가 바람직한 범위이다.
소재 금속판 배치는, 도 24a, 24b에 나타내는 바와 같이 2패턴으로 했다. 도 24a는, 금속판(79)에 있어서의 L자 형상의 단변 단부에 상당하는 부위(79a)가 블랭크 홀더(61)에 걸리지 않도록 금속판(79)을 배치한 경우를 나타내고, 도 24b는, 비교예로서, 부위(79a)가 블랭크 홀더(61)에 걸리도록 금속판(79)을 배치한 경우를 나타낸다.
표 1은 이들의 프레스 성형 조건에 대하여 정리한 것이다.
Figure 112016040465987-pct00001
표 1에 있어서, 재료는, 인장 강도 980MPa급이 980으로 표기되고, 1180MPa급이 1180으로 표기되어 있다. 표 1의 본 발명예 1∼본 발명예 15에 나타내는 조건은, 종벽부의 곡률 반경의 비(**), 숄더부의 곡률 반경의 비(***), 패드 누름 범위, 소재 금속판 배치가 본 발명의 범위의 것이다. 본 발명예 1∼본 발명예 10에 나타내는 조건은, 면적 증가율((%)*), 블랭크 홀더 압력(MPa), 패드 압력(MPa), 패드 돌출 위치(%)가 바람직한 범위의 것이다. 비교예 1∼비교예 4에 나타내는 조건은, 특정 파라미터의 수치가 본 발명의 범위 외의 것이다(표 1 중에 있어서 하선을 그은 파라미터를 참조).
상기 표 1의 각 조건에 의거하여 제1 프레스 성형 공정을 행하여 제1 프레스 성형 부품을 성형하고, 당해 제1 프레스 성형 부품을 제2 프레스 성형 공정에 있어서 추가로 프레스 성형하여, 제2 프레스 성형 부품을 얻었다. 그리고, 제2 프레스 성형 부품의 주위의 여분의 부분을 트리밍하여 프론트 필러(51)를 제조했다. 표 2는, 프레스 성형 조건마다 제조된 프론트 필러(51)의 평가 결과를 나타내는 것이다.
Figure 112016040465987-pct00002
평가 항목은, 제1 펀치(65)의 숄더부에 대응하는 부위(이하, 간단히 「숄더부」라고 한다)의 균열, 천판부(53)의 주름, 플랜지부(57)의 균열 및 주름이다(도 14 참조). 주름의 평가는 눈으로 행했다. 표 2에 있어서, 주름을 볼 수 없는 경우는 ◎, 약간 주름을 볼 수 있지만 허용 범위인 경우는 ○, 미소한 경우는 △, 현저한 경우는 ×로 표기되어 있다. 또한, 균열의 평가도 눈으로 행했다. 표 2에 있어서, 균열을 볼 수 없는 경우는 ○, 약간 균열이 보여진 경우는 △, 균열이 보여진 경우는 ×로 표기되어 있다. 그리고, 주름 및 균열의 종합 평가를 행했다. 표 2에 있어서, 제품으로서 허용할 수 있는 경우는 OK, 허용할 수 없는 경우는 NG로 표기되어 있다.
표 2에 나타내는 대로, 본 발명예 1∼본 발명예 15에 있어서는, 균열에 대해서는, 숄더부에 있어서 약간 균열이 보여진 것(본 발명예 11)이 있었지만, 그 이외에서는, 숄더부 및 플랜지부(57)에 있어서 균열은 볼 수 없었다. 마찬가지로, 대부분에 있어서 주름은 볼 수 없고, 현저한 경우도 없었다. 이상로부터, 본 발명예 1∼본 발명예 15의 전체에 있어서 종합 평가가 OK로 평가되어, 양호한 프레스 성형을 할 수 있었다.
한편, 비교예 1∼비교예 4에서는 종합 평가가 NG(불량)였다. 비교예 1에서는, 도 24b에 나타내는 바와 같이 금속판(79)에 있어서의 단변 단부에 상당하는 부위(79a)가 블랭크 홀더(61)에 걸리도록 배치되었기 때문에 숄더부에 균열이 생겼다. 비교예 2에서는, 패드(73)로 눌려지지 않았기 때문에 천판부(53)의 주름이 발생했다. 비교예 3에서는, 제1 프레스 성형 부품으로 종벽 장출부가 성형되지 않았기 때문에, 숄더부에서 균열이 생겼다. 비교예 4에서는, 제1 프레스 성형 부품으로 천판 장출부가 형성되지 않았기 때문에, 숄더부에서 균열이 생겼다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 본 발명을 적용함으로써, 연성이 낮은 초고강도인 하이텐재를 이용해도, 균열의 발생을 회피하고, 또한 주름의 발생을 억제하여, 정밀도 좋고 안정되게 프론트 필러(51)를 제조할 수 있었다.
또한, 상기 실시의 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예에 불과하고, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니고, 사양 등에 따라서 다양하게 변형하는 것은 본 발명의 범위 내이며, 또한 본 발명의 범위 내에 있어서, 다른 다양한 실시의 형태가 가능한 것은 상기 기재로부터 자명하다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은, 금형에 의해 금속판을 프레스 성형하여 천판부와 그 천판부의 양측에 형성된 종벽부와 그 종벽부에 연속해 형성된 플랜지부를 구비한 평면에서 봐서 L자 형상을 갖는 프레스 성형 부품을 제조하는 방법에 적용할 수 있다.
1 :　제1 금형
3 :　제1 펀치
5 :　제1 다이
5a :　성형면
5b :　패드 수납부
5c :　협지면
7 :　블랭크 홀더
7a :　펀치 수납부
9 :　패드
11 : 금속판
11a :　L자 형상의 단변 단부에 상당하는 부위
13 :　제2 금형
15 :　제2 펀치
15a :　성형면
17 :　제2 다이
17a :　성형면
19 :　프레스 성형 부품
21 :　천판부
21a :　볼록부
21b :　접속부
23 :　종벽부
25 :　플랜지부
27 :　제1 프레스 성형 부품
29 :　종벽 장출부
31 :　천판 장출부
33 : 볼스터
35 :　슬라이더
37 :　쿠션 핀
39 :　용수철
41 :　천판 성형면부
41a :　천판 장출 성형부
43 : 종벽 성형면부
43a :　종벽 장출 성형부
51 :　프론트 필러
53 :　천판부
55 :　종벽부
57 :　플랜지부
59 :　쿠션 핀
61 :　블랭크 홀더
61a :　펀치 수납부
63 :　교체 가능부
65 :　제1 펀치
67 :　교체 가능부
67a :　종벽 장출 성형부
67b :　천판 장출 성형부
69 :　제1 다이
69a :　오목 함몰부
69b :　패드 수납부
71 :　교체 가능부
73 :　패드
75 :　제2 펀치
77 :　제2 다이
77a :　오목 함몰부
79 :　금속판
79a :　L자 형상의 단변 단부에 상당하는 부위

Claims (5)

  1. 금형에 의해 금속판을 프레스 성형하여 천판부와 그 천판부의 양측에 형성된 종벽부와 그 종벽부에 연속하여 형성된 플랜지부를 구비한 평면에서 봐서 L자 형상을 갖는 프레스 성형 부품을 제조하기 위한 프레스 성형 방법으로서,
    제1 펀치와, 제1 다이와, 제1 블랭크 홀더와, 패드를 갖는 제1 금형에, 상기 금속판에 있어서의 상기 L자 형상의 단변의 단부에 상당하는 부위가 상기 제1 다이와 상기 제1 블랭크 홀더에 걸리지 않도록 당해 금속판을 배치하고, 또한 천판부의 일부를 상기 패드로 누름으로써, 당해 금속판을 중간 형상을 갖는 제1 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 제1 프레스 성형 공정과, 당해 제1 프레스 성형 공정에 의해서 성형된 제1 프레스 성형 부품을 제2 펀치와 제2 다이를 갖는 제2 금형에 의해서, 천판부 및 종벽부가 상기 프레스 성형 부품과 동일한 형상을 갖는 제2 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 제2 프레스 성형 공정을 포함하고,
    상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 성형되는 상기 제1 프레스 성형 부품은, L자 형상의 굴곡부를 포함하는 외측의 종벽부가 평면에서 봐서 상기 프레스 성형 부품의 종벽부에서 외측으로 원호상으로 장출되어 있고, 이 장출된 원호의 곡률 반경이 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 곡률 반경보다도 크고, 또한, L자 형상의 굴곡부의 천판부의 외측이 상기 프레스 성형 부품의 천판부의 외측에서 장출되어 있음과 함께, 장출된 천판부에 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경은, 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 천판부의 외측으로 연속하는 숄더부의 측면에서 본 단면의 곡률 반경보다 커져 있는 프레스 성형 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 상기 패드로 누르는 상기 천판부의 일부는, 적어도 L자 형상의 굴곡부를 포함하고, 또한, 상기 제1 프레스 성형 부품에 있어서의 천판부가 장출되어 있는 부위와 간섭하지 않는 부위인 프레스 성형 방법.
  3. 제1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 상기 패드로 누르기 시작하는 시기는, 상기 제1 펀치가 상기 금속판에 접촉을 개시한 위치로부터 하사점 위치까지의 성형 깊이에 대하여 0% 내지 50%의 위치인 프레스 성형 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 종벽부와 천판부의 장출량은, 상기 제1 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 장출 부분의 면적의, 당해 장출 부분에 대응하는 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 면적에 대한 면적 비율이 0.3% 내지 1.2% 증가로 되는 양인 프레스 성형 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 프레스 성형 공정에 있어서 종벽부와 천판부의 장출량은, 상기 제1 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 장출 부분의 면적의, 당해 장출 부분에 대응하는 상기 프레스 성형 부품의 L자 형상의 굴곡부의 면적에 대한 면적 비율이 0.3% 내지 1.2% 증가로 되는 양인 프레스 성형 방법.
KR1020167011154A 2013-10-30 2014-08-11 프레스 성형 방법 KR101809563B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-224855 2013-10-30
JP2013224855A JP5708757B1 (ja) 2013-10-30 2013-10-30 プレス成形方法
PCT/JP2014/071230 WO2015064175A1 (ja) 2013-10-30 2014-08-11 プレス成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160063377A KR20160063377A (ko) 2016-06-03
KR101809563B1 true KR101809563B1 (ko) 2017-12-15

Family

ID=53003791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167011154A KR101809563B1 (ko) 2013-10-30 2014-08-11 프레스 성형 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9914163B2 (ko)
EP (1) EP3064288B1 (ko)
JP (1) JP5708757B1 (ko)
KR (1) KR101809563B1 (ko)
CN (1) CN105682820B (ko)
MX (1) MX368195B (ko)
WO (1) WO2015064175A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6705280B2 (ja) * 2016-05-10 2020-06-03 日本製鉄株式会社 構造体及びその製造方法
EP4227016A4 (en) * 2020-10-09 2024-04-10 Nippon Steel Corporation METHOD FOR PRODUCING A PRESS-MOLDED ARTICLE AND PRESSING LINE
CN112756454B (zh) * 2021-01-25 2022-03-15 奇瑞汽车股份有限公司 车辆的左右侧围共模工艺的设计方法及共模模具
WO2024116535A1 (ja) * 2022-11-30 2024-06-06 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車用構造部品、及びプレス部品の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010120061A (ja) 2008-11-20 2010-06-03 Nissan Motor Co Ltd プレス成形品、プレス成形品の製造方法および製造装置
JP2010201486A (ja) 2009-03-05 2010-09-16 Nissan Motor Co Ltd プレス成形方法およびプレス成形装置
JP2012245536A (ja) 2011-05-26 2012-12-13 Nippon Steel Corp プレス部品の成形方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2551022B2 (ja) 1987-09-04 1996-11-06 トヨタ自動車株式会社 絞り加工方法とそのためのプレス型
JP2825138B2 (ja) * 1991-03-12 1998-11-18 トヨタ自動車株式会社 曲げ加工型
DE19853130B4 (de) * 1998-11-18 2005-07-14 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Einrichtung zum Tiefziehen von Blechteilen
JP3864038B2 (ja) * 1999-07-30 2006-12-27 伊田 忠一 深絞り成形加工法
US20050229669A1 (en) * 2004-04-20 2005-10-20 Lanczy Geza T Multi-ram press and method of metal forming
JP5353065B2 (ja) * 2007-05-31 2013-11-27 日産自動車株式会社 プレス成形品、プレス成形品の製造方法および製造装置
JP4600432B2 (ja) * 2007-05-31 2010-12-15 日産自動車株式会社 プレス成形品およびプレス成形品の製造方法
JP4483933B2 (ja) * 2007-11-21 2010-06-16 トヨタ自動車株式会社 プレス成形方法およびプレス成形装置
JP4781380B2 (ja) * 2008-03-28 2011-09-28 豊臣機工株式会社 プレス加工装置及びプレス加工方法
JP2010167480A (ja) 2009-01-26 2010-08-05 Honda Motor Co Ltd プレス成形用金型及びプレス成形方法
EP2572811B1 (en) * 2010-05-19 2019-07-03 Nippon Steel Corporation Method for press-forming l-shaped components
EP2644293B1 (en) 2010-11-24 2016-07-27 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for manufacturing l-shaped product
EP2524740A1 (en) * 2011-05-19 2012-11-21 Nippon Steel Corporation Press-forming method of component having L shape
MX345043B (es) * 2011-05-20 2017-01-16 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Método de moldeo por presión y componente de vehículo.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010120061A (ja) 2008-11-20 2010-06-03 Nissan Motor Co Ltd プレス成形品、プレス成形品の製造方法および製造装置
JP2010201486A (ja) 2009-03-05 2010-09-16 Nissan Motor Co Ltd プレス成形方法およびプレス成形装置
JP2012245536A (ja) 2011-05-26 2012-12-13 Nippon Steel Corp プレス部品の成形方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160063377A (ko) 2016-06-03
EP3064288B1 (en) 2018-06-06
EP3064288A4 (en) 2017-07-05
WO2015064175A1 (ja) 2015-05-07
US9914163B2 (en) 2018-03-13
JP2015085348A (ja) 2015-05-07
CN105682820B (zh) 2017-07-21
JP5708757B1 (ja) 2015-04-30
MX368195B (es) 2019-09-24
US20160243604A1 (en) 2016-08-25
CN105682820A (zh) 2016-06-15
EP3064288A1 (en) 2016-09-07
MX2016005459A (es) 2016-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109414745B (zh) 冲压部件的制造方法及制造装置
JP5733475B2 (ja) 湾曲部品の製造方法及び湾曲部品の製造装置
JP6146483B2 (ja) プレス成形装置、この成形装置を用いたプレス成形品の製造方法、及びプレス成形品
TWI619564B (zh) 壓製成形品之製造方法及壓製模具
JP5664704B2 (ja) プレス成形方法
KR101809563B1 (ko) 프레스 성형 방법
US10933457B2 (en) Pressing machine and a method for manufacturing a press-formed product
JP6011680B1 (ja) プレス成形方法及びプレス成形金型
CN107921504A (zh) 拉伸凸缘成形零件的制造方法
WO2016147703A1 (ja) プレス成形（ｐｒｅｓｓ ｆｏｒｍｉｎｇ）方法及びプレス成形金型（ｔｏｏｌ ｏｆ ｐｒｅｓｓ ｆｏｒｍｉｎｇ）
JP6586895B2 (ja) プレス装置及びプレス成形品の製造方法
JP6112226B2 (ja) プレス成形方法、及びプレス成形部品の製造方法
JP7448464B2 (ja) 鋼部品の製造方法
JP4232451B2 (ja) 形状凍結性に優れたプレス加工方法
CN114260349A (zh) 压制成形品的制造方法及成形用模具
JP7364904B2 (ja) 板金成形品製造方法、板金成形品の製造装置及びフランジアップ用工具
JP7454433B2 (ja) ハット形状成形部品の製造方法、および金型
JP2021169119A (ja) プレス部品の製造方法、プレス成形用の金属板、及び高張力鋼板
CN115666808A (zh) 冲压成形方法
KR20200050197A (ko) 경사벽부의 주름을 없앨 수 있는 프레스 성형 방법
JP2023180200A (ja) プレス成形方法及びプレス成形品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant