KR101815795B1 - 모자형 단면 부품의 제조 장치 - Google Patents

모자형 단면 부품의 제조 장치 Download PDF

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신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
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Abstract

모자형 단면 부품의 제조 장치(500)는, 소재 금속판(601)을 끼움지지 가압하는 성형면을 갖는 다이(502)와, 다이(502)와 대향 배치되어 소재 금속판(601)을 끼움지지 가압하는 성형면이 다이(502)의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 블랭크 홀더(505)와, 다이(502)에 형성된 개구에 배치되어 소재 금속판(601)을 끼움지지 가압하는 성형면을 갖는 패드(503)와, 패드(503)와 대향 배치되어 소재 금속판(601)을 끼움지지 가압하는 성형면이 패드(503)의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 펀치(504)를 구비하고 있다. 또한, 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)는, 성형된 만곡 부품(501)이 이형 시에 패드(503)와 블랭크 홀더(505) 사이에서 가압되는 것을 제한하는 가압 제한 장치(508)를 구비하고 있다.

Description

모자형 단면 부품의 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURING COMPONENT HAVING HAT-SHAPED CROSS SECTION}
본 발명은, 모자형 단면으로 된 부품을 제조하는 모자형 단면 부품의 제조 장치에 관한 것이다.
자동차 차체의 골격을 구성하는 구조 부재로서는, 예를 들어 프론트 사이드 멤버와 같이 모자형 단면으로 된 형상의 프레스 성형 부품(본 명세서에서는 「모자형 단면 부품」이라고도 함)이 알려져 있다. 또한, 이러한 모자형 단면 부품은, 소재인 금속판(예를 들어 강판)에 프레스 가공(드로잉 가공) 등이 실시됨으로써 형성된다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-103306호 공보, 일본 특허 공개 제2004-154859호 공보, 일본 특허 공개 제2006-015404호 공보 및 일본 특허 공개 제2008-307557호 공보 참조).
그런데, 드로잉 가공을 금속판에 실시함으로써 모자형 단면 부품을 형성할 경우, 이형 시에 모자형 단면 부품을 가급적으로 변형시키지 않고 취출하는 것이 긴요하다.
본 발명은, 상기 사실을 고려하여, 이형 시에 모자형 단면 부품이 변형되는 것을 억제할 수 있는 모자형 단면 부품의 제조 장치를 얻는 것이 목적이다.
상기 과제를 해결하는 모자형 단면 부품의 제조 장치는, 금속판의 양측 부분을 가압하는 성형면을 가짐과 함께 개구를 갖는 다이와, 상기 다이의 개구와 대향 배치됨과 함께 형 체결 시에 상기 개구 내에 배치되고, 상기 금속판의 중앙 부분을 가압하는 성형면을 갖는 펀치와, 상기 다이에 형성된 개구 내에 배치되고, 형 체결 시에 상기 금속판의 중앙 부분을 상기 펀치와의 사이에 가압 끼움지지하는 성형면이 상기 펀치의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 패드와, 상기 다이와 대향 배치되고, 형 체결 시에 상기 금속판의 양측 부분을 상기 다이와의 사이에 가압 끼움지지하는 성형면이 상기 다이의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 홀더와, 성형된 단면 모자 형상의 모자형 단면 부품이 이형 시에 상기 패드와 상기 홀더의 사이에서 가압되는 것을 제한하는 가압 제한 장치를 구비하고 있다.
상기 과제를 해결하는 모자형 단면 부품의 제조 장치는, 펀치와 패드로 금속판의 중앙 부분을 끼움지지시킴과 함께 다이와 홀더로 금속판의 양측 부분을 끼움지지시켜서, 홀더 및 다이와 펀치 및 패드를 상하로 상대 이동시킴으로써, 단면 모자 형상의 모자형 단면 부품이 형성된다. 그리고, 성형된 모자형 단면 부품이 이형 시에 패드와 홀더의 사이에서 가압되는 것이 가압 제한 장치에 의해 제한된 상태에서, 모자형 단면 부품이 금형(홀더, 다이, 펀치 및 패드)으로부터 취출된다. 그로 인해, 이형 시에 모자형 단면 부품이 변형되는 것이 억제된다.
본 발명의 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의하면, 이형 시에 모자형 단면 부품이 변형되는 것을 억제할 수 있다는 우수한 효과를 갖는다.
도 1a는, 모자형 단면으로 된 만곡 부품의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 1b는, 도 1a에 도시하는 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 1c는, 도 1a에 도시하는 만곡 부품의 정면도이다.
도 1d는, 도 1a에 도시하는 만곡 부품을 한쪽의 단부에서 본 측면도이다.
도 2는, 오목 형상 만곡부 및 볼록 형상 만곡부에 대응하는 부위의 능선을 설명하기 위한 도 1a에 대응하는 만곡 부품의 사시도이다.
도 3a는, 성형 전의 소재 금속판을 도시하는 사시도이다.
도 3b는, 교축 패널을 도시하는 사시도이다.
도 4는, 교축 패널에 있어서 깨짐이나 주름이 발생하기 쉬운 부위를 도시하는 도 3b에 대응하는 사시도이다.
도 5는, 모자형 단면 부품의 제조 장치의 주요부를 분해해서 도시하는 분해 사시도이다.
도 6a는, 도 5에 도시하는 모자형 단면 부품의 제조 장치의 가공 개시 시의 단계를 도시하는 단면도이다.
도 6b는, 도 5에 도시하는 모자형 단면 부품의 제조 장치에 있어서, 다이 및 패드와, 홀더 및 펀치의 사이에 소재 금속판이 끼움지지 및 구속된 단계를 도시하는 단면도이다.
도 6c는, 도 6b에 도시하는 단계로부터 펀치를 압입한 단계를 도시하는 단면도이다.
도 6d는, 도 6c에 도시하는 단계로부터 펀치를 또한 압입하여, 펀치가 다이에 대하여 완전히 압입된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은, 다른 모자형 단면 부품의 제조 장치를 분해해서 도시하는 분해 사시도이다.
도 8a는, 도 7에 도시하는 모자형 단면 부품의 제조 장치의 가공 개시 시의 단계를 도시하는 단면도이다.
도 8b는, 도 7에 도시하는 모자형 단면 부품의 제조 장치에 있어서의, 다이 및 패드와, 홀더 및 펀치의 사이에 소재 금속판이 끼움지지 및 구속된 단계를 도시하는 단면도이다.
도 8c는, 도 8b에 도시하는 단계로부터 펀치를 압입한 단계를 도시하는 단면도이다.
도 8d는, 도 8c에 도시하는 단계로부터 펀치를 또한 압입하여, 펀치가 다이에 대하여 완전히 압입된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 9a는, 펀치를 다이에 완전히 압입하고, 소재 금속판을 만곡 부품으로 성형한 후에, 만곡 부품을 금형으로부터 취출할 때에 발생할 수 있는 문제를 설명하기 위한 금형을 도시하는 단면도이다.
도 9b는, 도 9a에 도시하는 상태로부터 펀치를 다이에 대하여 후퇴시키는 단계에 있어서의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 9c는, 도 9b에 도시하는 상태로부터 펀치를 다이에 대하여 완전히 후퇴시킨 단계에 있어서의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 10a는, 펀치를 다이에 완전히 압입한 상태의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 10b는, 도 10a에 도시하는 상태로부터 펀치를 다이에 대하여 후퇴시키는 단계에 있어서의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 10c는, 도 10b의 상태로부터 펀치를 다이에 대하여 완전히 후퇴시킨 단계에 있어서의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 11a는, 펀치를 다이에 완전히 압입한 상태에서 나타내는 금형을 도시하는 단면도이다.
도 11b는, 도 11a의 상태로부터 펀치를 다이에 대하여 후퇴시키는 단계에 있어서의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 11c는, 도 11b의 상태로부터 펀치를 다이에 대하여 완전히 후퇴시킨 단계에 있어서의 금형을 도시하는 단면도이다.
도 12a는, 만곡 부품을 변형시키지 않고 금형으로부터 취출하기 위한 가압 제한 장치를 포함하는 금형의 성형 완료 시의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12b는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태의 금형을 도시하는 설명도이다.
도 12c는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태의 금형을 도시하는 설명도이다.
도 12d는, 가압 제한 장치를 포함하는 금형의 이형 완료 시의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13a는, 만곡 부품을 변형시키지 않고 금형으로부터 취출하기 위한 가압 제한 장치를 포함하는 금형의 성형 완료 시의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13b는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태의 금형을 도시하는 설명도이다.
도 13c는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태의 금형을 도시하는 설명도이다.
도 13d는, 가압 제한 장치를 포함하는 금형의 이형 완료 시의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 13e는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태의 금형을 도시하는 도 12c 및 도 13c에 대응하는 설명도이다.
도 14a는, 만곡 부품을 변형시키지 않고 금형으로부터 취출하기 위한 가압 제한 장치를 포함하는 금형의 성형 완료 시의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14b는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태의 금형을 도시하는 설명도이다.
도 14c는, 가압 제한 장치가 기능하고 있는 상태에서 다이를 상승시키고 있는 과정의 금형을 도시하는 설명도이다.
도 14d는, 가압 제한 장치를 포함하는 금형의 이형 완료 시의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15a는, 종벽에 발생하는 응력을 모식적으로 도시하는 만곡 부품의 사시도이다.
도 15b는, 종벽에 발생하는 전단 주름을 도시하는 만곡 부품의 사시도이다.
도 15c는, 종벽에 발생하는 전단 주름을 도시하는 만곡 부품의 측면도이다.
도 16a는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 모자형 단면 부품의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 16b는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 만곡 부품의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 16c는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 모자형 단면 부품의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 16d는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 만곡 부품의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 17a는, 도 5에 도시된 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 17b는, 도 17a에 도시된 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 17c는, 도 17a에 도시된 만곡 부품의 측면도이다.
도 17d는, 도 17a에 도시된 만곡 부품을 한쪽 단부에서 본 정면도이다.
도 18은, 표 1에서의 클리어런스(b)를 도시하는 금형의 단면도이다.
도 19a는, 본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 다른 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 19b는, 도 19a에 도시하는 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 19c는, 도 19a에 도시하는 만곡 부품의 측면도이다.
도 19d는, 도 19a에 도시하는 만곡 부품을 한쪽 단부에서 본 정면도이다.
도 20a는, 본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 다른 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 20b는, 도 20a의 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 20c는, 도 20a의 만곡 부품의 측면도이다.
도 20d는, 도 20a의 만곡 부품을 저면측에서 본 사시도이다.
도 21a는, 본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 다른 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 21b는, 도 21a에 도시하는 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 21c는, 도 21a에 도시하는 만곡 부품의 측면도이다.
도 21d는, 도 21a에 도시하는 만곡 부품을 좌측에서 본 정면도이다.
도 22a는, 본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 다른 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 22b는, 도 22a의 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 22c는, 도 22a의 만곡 부품의 측면도이다.
도 22d는, 도 22a의 만곡 부품을 좌측에서 본 정면도이다.
도 23a는, 본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 다른 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 23b는, 도 23a의 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 23c는, 도 23a의 만곡 부품의 측면도이다.
도 23d는, 도 23a의 만곡 부품을 저면측에서 본 사시도이다.
도 24a는, 본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 다른 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 24b는, 도 24a의 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 24c는, 도 24a의 만곡 부품의 측면도이다.
도 24d는, 도 24a의 만곡 부품을 저면측에서 본 사시도이다.
도 25a는, 예비 가공이 실시되기 전의 소재 금속판을 도시하는 사시도이다.
도 25b는, 예비 가공이 실시된 소재 금속판을 도시하는 사시도이다.
도 25c는, 예비 가공이 실시된 소재 금속판으로부터 성형된 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 25d는, 도 25c에 도시된 만곡 부품을 트림한 상태를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치에 대해서 설명한다. 이하, 우선 모자형 단면 부품의 구성에 대해서 설명하고, 계속해서 모자형 단면 부품의 제조 장치에 대해서 설명한다.
(모자형 단면 부품의 구성)
도 1a 내지 도 1d 및 도 2에는, 본 실시 형태의 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(도 5 참조)로 드로잉 가공이 실시됨으로써 제조된 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(10)이 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 만곡 부품(10)은, 길이 방향에 연장하는 천장판(11)과, 천장판(11)의 짧은 방향의 양측으로부터 각각 천장판(11)의 두께 방향 일측을 향해서 굴곡하여 연장하는 종벽(12a, 12b)을 구비하고 있다. 또한, 만곡 부품(10)은, 종벽(12a)의 천장판(11)과는 반대측의 단으로부터 종벽(12b)과 이격되는 측을 향해서 굴곡하여 연장하는 외향 플랜지(13a)와, 종벽(12b)의 천장판(11)과는 반대측의 단으로부터 종벽(12a)과 이격되는 측을 향해서 굴곡하여 연장하는 외향 플랜지(13b)를 구비하고 있다.
천장판(11)과 종벽(12a, 12b) 각각의 사이에는, 만곡 부품(10)의 길이 방향을 따라서 연장하는 능선(14a, 14b)이 형성되어 있다. 또한, 종벽(12a, 12b) 각각과 외향 플랜지(13a, 13b)의 사이에는 만곡 부품(10)의 길이 방향을 따라서 연장하는 오목선(15a, 15b)이 형성되어 있다.
능선(14a, 14b)과 오목선(15a, 15b)은 대략 평행하게 연장 설치되어 있다. 즉, 종벽(12a, 12b) 각각의 외향 플랜지(13a, 13b)로부터의 높이는, 만곡 부품(10)의 길이 방향을 따라서 대략 일정해져 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 천장판(11)의 일부에는, 모자형의 횡단면의 외측, 즉 천장판(11)의 외표면측에 호 형상으로 만곡되는 볼록 형상 만곡부(11a)가 형성되어 있고, 천장판(11)의 다른 일부에는, 모자형의 횡단면 형상의 내측, 즉 천장판(11)의 내표면측에 호 형상으로 만곡되는 오목 형상 만곡부(11b)가 형성되어 있다. 볼록 형상 만곡부(11a), 오목 형상 만곡부(11b)에서는, 천장판(11)과 종벽(12a, 12b)이 이루는 능선(14a, 14b)도 볼록 형상 만곡부(11a), 오목 형상 만곡부(11b)에 대응하는 부위(16a, 16b 및 17a, 17b)에서 호 형상으로 만곡된다. 여기서 「호 형상」은, 완전한 원의 일부에 한정되지 않고, 예를 들어 타원, 쌍곡선, 정현 곡선 그 밖의 곡선의 일부이어도 된다.
이상 설명한 만곡 부품(10)은, 도 3a에 도시된 금속판으로서의 직사각 형상의 소재 금속판(201)에 드로잉 가공이 실시됨으로써 도 3b에 도시된 교축 패널(301)이 형성되고, 이 교축 패널(301)의 불필요 부분이 트리밍 됨으로써 형성된다.
그런데, 모자형 단면으로 된 만곡 부품(10)을 드로잉 가공을 거쳐서 제조할 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 교축 패널(301)을 성형하는 단계에서, 교축 패널(301)의 오목 형상 만곡부의 천장판(301a) 및 볼록 형상 만곡부의 플랜지(301b)에서는 재료가 남아 주름이 발생하기 쉽다. 주름의 발생을 억제하기 위해서는, 블랭크 홀더의 가압력을 높이거나, 또는 블랭크 홀더에 드로우비드를 형성하는 부위를 추가하는 등에 의해, 성형 과정에서의 소재 금속판(201)의 주위의 구속을 높여, 소재 금속판(201)의 블랭크 홀더 내에의 유입을 억제하는 것이 유효한 것이 알려져 있다.
그러나, 소재 금속판(201)의 블랭크 홀더 내에의 유입의 억제를 강화하면, 교축 패널(301)의 볼록 형상 만곡부의 천장판(301c), 오목 형상 만곡부의 플랜지(301d), 길이 방향의 양단부(301e, 301e) 등의 각 부에서 판 두께가 크게 감소하여, 소재 금속판(201)이 신장성이 특히 낮은 재료(예를 들어 고장력 강)인 경우에는, 이들 각 부에서 깨짐이 발생하는 것을 생각할 수 있다.
이로 인해, 차체의 골격 일부를 구성하는 프론트 사이드 멤버 등과 같은 모자형 단면으로 된 만곡 부품을, 드로잉 성형에 의한 프레스 성형에 의해, 주름 및 깨짐을 발생하지 않고 제조하기 위해서는, 신장성이 낮은 고강도 재료를 소재 금속판(201)으로서 사용하는 것은 곤란하여, 신장성이 높은 저강도 재료를 사용하지 않을 수 없었다.
그러나, 본 실시 형태의 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)를 사용해서 후술하는 만곡 부품의 제조 공정을 거침으로써, 상기의 주름이나 깨짐의 발생을 억제할 수 있다.
(모자형 단면 부품의 제조 장치의 구성)
도 5에는, 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(501)을 제조하기 위해서 사용되는 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 또한, 만곡 부품(501)의 구성은 상기 만곡 부품(10)(도 1a 참조)과 대략 동일한 구성이다. 또한, 도 6a는, 도 5에 도시한 제조 장치의 가공 개시 시를 도시하는 단면도이며, 도 6b는, 도 5에 도시한 제조 장치에 있어서, 다이(502) 및 패드(503)와, 홀더(505) 및 펀치(504)의 사이에 소재 금속판(601)이 끼움지지 및 구속된 단계를 도시하는 단면도이며, 도 6c는, 도 6b에 도시한 단계로부터 펀치(504)를 압입한 단계를 도시하는 단면도이며, 또한, 도 6d는, 도 6c에 도시한 단계로부터 펀치(504)를 또한 압입하여, 펀치(504)가 다이(502)에 대하여 완전히 압입된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)는, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b) 및 외향 플랜지(501d, 501e) 각각의 외표면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 다이(502)와, 천장판(501c)의 외표면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 패드(503)와, 다이(502) 및 패드(503)에 대향하도록 배치되어 만곡 부품(501)의 천장판(501c), 종벽(501a, 501b) 각각의 내표면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 펀치(504)와, 외향 플랜지(501d, 501e)의 내표면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 홀더로서의 블랭크 홀더(505)를 구비하고 있다.
도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 다이(502)는, 펀치(504)의 상방측에 배치되어 있고, 이 다이(502)의 짧은 방향(지면 좌우 방향)의 중앙 부분에는, 펀치(504)측이 개방된 개구(502a)가 형성되어 있다. 또한, 다이(502)의 개구(502a)의 내벽은, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)(도 5 참조)의 외표면의 형상을 포함하는 성형면으로 되어 있다. 또한, 다이(502)의 짧은 방향의 양측 부분에서의 블랭크 홀더(505)측의 단부면은, 만곡 부품(501)의 외향 플랜지(501d, 501e)의 종벽(501a, 501b)(도 5 참조)측의 면의 형상을 포함하는 성형면으로 되어 있다. 또한, 다이(502)에 형성된 개구(502a)의 폐지단(상단부)에는, 후술하는 패드 가압 장치(506)가 고정되어 있다. 또한, 다이(502)는, 예를 들어 가스 쿠션, 유압 장치, 스프링, 전동 구동 장치 등의 이동 장치(509)에 결합되어 있다. 그리고, 이동 장치(509)가 작동함으로써 다이(502)가 상하 방향으로 이동하는 것이 가능해져 있다.
패드(503)는, 다이(502)에 형성된 개구(502a) 내에 배치되어 있고, 이 패드(503)는, 예를 들어 가스 쿠션, 유압 장치, 스프링, 전동 구동 장치 등의 패드 가압 장치(506)에 결합되어 있다. 또한, 패드(503)의 다이(502)측의 면은, 만곡 부품(501)의 천장판(501c)(도 5 참조)의 외표면의 형상을 포함하는 성형면으로 되어 있다. 그리고, 패드 가압 장치(506)가 작동함으로써, 패드(503)가 펀치(504)측을 향해서 가압되어, 소재 금속판(601)의 짧은 방향(지면 좌우 방향)의 중앙 부분(601a)이 패드(503)와 펀치(504)의 사이에 가압 끼움지지되도록 되어 있다.
펀치(504)는, 하형에 있어서 패드(503)와 상하 방향으로 대향하는 부위가 패드(503)측을 향해서 볼록 형상으로 됨으로써 형성되어 있고, 이 펀치(504)의 측방에는, 후술하는 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 고정되어 있다. 또한, 펀치(504)의 외면은, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b) 및 천장판(501c)(도 5 참조)의 내표면의 형상을 포함하는 성형면으로 되어 있다.
블랭크 홀더(505)는, 예를 들어 가스 쿠션, 유압 장치, 스프링, 전동 구동 장치 등의 홀더 가압 장치로서의 블랭크 홀더 가압 장치(507)에 결합되어 있다. 또한, 블랭크 홀더(505)에서의 다이(502)측의 단부면은, 만곡 부품(501)의 외향 플랜지(501d, 501e)의 종벽(501a, 501b)(도 5 참조)과는 반대측의 면 형상을 포함하는 성형면으로 되어 있다. 그리고, 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 작동함으로써, 블랭크 홀더(505)가 다이(502)측을 향해서 가압되어, 소재 금속판(601)의 짧은 방향의 양측 부분(601b, 601c)이 가압 끼움지지되도록 되어 있다.
이어서, 상기 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 의해 소재 금속판(601)을 프레스하는 공정에 대해서 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 소재 금속판(601)이, 다이(502) 및 패드(503)와 펀치(504) 및 블랭크 홀더(505)의 사이에 배치된다.
이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 소재 금속판(601)의 중앙 부분(601a)이, 즉, 소재 금속판(601)에서의 천장판(501c)(도 5 참조)으로 성형되는 부분이, 패드(503)에 의해 펀치(504)에 가압되고, 양자간에서 가압 및 끼움지지된다. 또한, 소재 금속판(601)의 양측 부분(601b, 601c)이, 즉, 소재 금속판(601)에서의 종벽(501a, 501b) 및 외향 플랜지(501d, 501e)(도 5 참조)에 각각 성형되는 부분이, 블랭크 홀더(505)에 의해 다이(502)에 가압되고, 양자간에서 가압 및 끼움지지된다.
또한, 패드 가압 장치(506) 및 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 작동함으로써, 소재 금속판(601)의 중앙 부분(601a) 및 양측 부분(601b, 601c)이 소정의 가압력으로 가압 및 끼움지지된다. 이 결과, 소재 금속판(601)의 중앙 부분(601a) 및 양측 부분(601b, 601c)은, 가압 만곡면의 만곡 형상에 따른 만곡 형상으로 형성된다.
이 상태에서, 이동 장치(509)가 작동하여, 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)가, 다이(502)로부터 블랭크 홀더(505)를 향하는 방향으로(하방측으로) 상대적으로 움직이게 됨으로써, 만곡 부품(501)이 성형된다. 또한, 다이(502)가 하강함에 따라 패드 가압 장치(506) 및 블랭크 홀더 가압 장치(507)는 상하 방향으로 줄어든다. 패드 가압 장치(506) 및 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 상하 방향으로 줄어들 때에 있어서도, 소재 금속판(601)의 중앙 부분(601a) 및 양측 부분(601b, 601c)은 소정의 가압력으로 가압되어 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)가 이동함에 따라서, 다이(502)와 블랭크 홀더(505)의 사이에 끼움지지된 소재 금속판(601)이, 펀치(504)와 다이(502)의 사이의 개구(502a) 내에 유입해서 종벽(501a, 501b)(도 5 참조)이 형성되어 간다.
그리고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)가 소정의 거리를 이동하여, 종벽(501a, 501b)의 높이가 소정의 높이가 된 시점에서 성형이 완료된다.
여기서, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 예에서는, 펀치(504) 및 패드(503)가 이동하지 않는 상태에서, 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)를 이동시킴으로써 만곡 부품(501)을 성형하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 하기와 같이 만곡 부품(501)을 성형해도 된다.
도 7에는, 만곡 부품(501)을 제조하기 위한 다른 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치(600)가 도시되어 있다. 또한, 도 8a는, 도 7에 도시한 제조 장치의 가공 개시 시의 단계를 도시한 단면도이며, 도 8b는, 도 7에 도시한 제조 장치의 다이(602) 및 패드(603)와, 홀더(605) 및 펀치(604)의 사이에 소재 금속판(601)이 끼움지지 및 구속된 단계를 도시한 단면도이며, 도 8c는, 도 8b에 도시한 단계로부터 펀치(604)를 압입한 단계를 도시한 단면도이며, 도 8d는, 도 8c에 도시한 단계로부터 펀치(604)를 또한 압입하여, 펀치(604)가 다이(602)에 대하여 완전히 압입된 상태를 도시한 단면도이다.
모자형 단면 부품의 제조 장치(600)는, 도 5 및 도 6a 내지 도 6d에 도시된 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)와는 달리, 블랭크 홀더(605) 및 펀치(604)가 다이(602) 및 패드(603)의 상방측에 설치되어 있다. 모자형 단면 부품의 제조 장치(600)에서는, 다이(602)를 고정함과 함께, 블랭크 홀더(605)도 다이(602)에 소재 금속판(601)을 가압해서 이동하지 않는 상태에서, 패드(603) 및 펀치(604)를 이동시키는(하강시키는) 것에 의해 만곡 부품(501)을 형성한다. 또한, 모자형 단면 부품의 제조 장치(600)와 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에서는, 금형의 상대적인 움직임은 동일하고, 어느 쪽의 모자형 단면 부품의 제조 장치(500, 600)를 사용해도 소재 금속판(601)을 만곡 부품(501)으로 성형할 수 있다.
이어서, 소재 금속판(601)을 프레스한 후에, 즉, 만곡 부품(501)을 성형한 후에, 만곡 부품(501)을 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(금형)로부터 취출하는 공정에 대해서 설명한다.
그런데, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 만곡 부품(501)을 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(금형)로부터 이형하기 위해서는, 도 6d의 상태로부터 펀치(504)로부터 다이(502)를 상방으로 이격해서 금형의 사이에 간극을 둘 필요가 있다. 이 때, 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 패드(503)와 블랭크 홀더(505)가 각각 패드 가압 장치(506)와 블랭크 홀더 가압 장치(507)에 의해 가압되어 있으면, 만곡 부품(501)은, 이형 시에, 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 서로 반대 방향을 향한 가압력을 받게 되므로, 이 반대 방향을 향한 가압력에 의해 도 9c에 도시된 바와 같이 만곡 부품(501)이 변형되어 찌부러져버린다.
따라서, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 소재 금속판(601)을 만곡 부품(501)으로 성형한 후에, 블랭크 홀더(505)가 펀치(504)와 상대적으로 이동하지 않도록 하여, 블랭크 홀더(505)가 성형한 만곡 부품을 다이(502)에 가압하지 않도록 한 상태에서, 다이(502)와 패드 가압 장치(506)를 블랭크 홀더(505)로부터 이격한다. 그러면, 패드 가압 장치(506)가 스트로크 엔드로 신장될 때까지 패드(503)는 만곡 부품을 가압하고 있지만, 패드 가압 장치(506)가 일정 이상의 거리를 이동해서 패드 가압 장치(506)가 스트로크 엔드까지 끝까지 신장된 후에는, 패드(503)가 펀치(504)로부터 이격된다. 이에 의해, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받지 않고, 다이(502) 및 패드(503)와, 블랭크 홀더(505) 및 펀치(504)를 이격시킬 수 있고, 만곡 부품(501)을 변형시키지 않고 금형으로부터 취출할 수 있다.
다른 실시 형태로서는, 도 11a 내지 도 11c에 도시된 바와 같이, 소재 금속판을 만곡 부품(501)으로 성형한 후에, 패드(503)가 다이(502)와 상대적으로 이동하지 않도록 하여, 패드(503)가 성형한 만곡 부품(501)을 펀치(504)에 가압하지 않도록 한다. 이 상태에서, 패드(503)와 다이(502)를, 블랭크 홀더(505) 및 펀치(504)로부터 이격하면, 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 스트로크 엔드까지 신장할 때까지, 블랭크 홀더(505)는 만곡 부품을 가압하고 있다. 그리고, 다이(502)가 일정 이상의 거리를 이동해서 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 스트로크 엔드까지 끝까지 연장하면 그 후는 블랭크 홀더(505)가 다이(502)로부터 이격된다. 이에 의해, 만곡 부품(501)이 패드(503)과 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받지 않고, 다이(502) 및 패드(503)와, 블랭크 홀더(505) 및 펀치(504)를 이격할 수 있고, 만곡 부품(501)을 금형으로부터 취출할 수 있다.
또한 다른 실시 형태로서는, 도시를 생략하는데, 소재 금속판을 만곡 부품(501)으로 성형한 후에, 패드(503)가 블랭크 홀더(505)와 상대적으로 이동하지 않도록 하여, 패드(503)가 성형한 만곡 부품을 펀치(504)에 가압하지 않도록 한다. 이 상태에서, 패드(503)와 다이(502) 및 블랭크 홀더(505)를, 펀치(504)로부터 이격하면, 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 스트로크 엔드까지 신장할 때까지, 블랭크 홀더(505)는 만곡 부품(501)을 가압하고 있다. 그리고, 다이(502)가 일정 이상의 거리를 이동해서 블랭크 홀더 가압 장치(507)가 스트로크 엔드까지 끝까지 연장하면 그 후는 블랭크 홀더(505)가 다이(502)로부터 이격된다. 이에 의해, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받지 않고, 다이(502) 및 패드(503)와, 블랭크 홀더(505) 및 펀치(504)를 이격할 수 있고, 만곡 부품(501)을 금형으로부터 취출할 수 있다.
이와 같이, 이형 시에 있어서의 만곡 부품(501)의 손상을 방지하기 위해서는, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것을 방지할 수 있는 가압 제한 장치를 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 설치하면 된다.
이하, 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 설치된 가압 제한 장치의 구체적인 구성에 대해서 설명한다.
(가압 제한 장치의 구성)
도 12a 내지 도 12d에 도시된 가압 제한 장치(508)는, 블랭크 홀더(505)에 장착되어 블랭크 홀더(505)의 형 체결 방향(상하 방향)에의 움직임을 기계적으로 제한하는 도 12b에 도시된 홀더측 제한부(508-1), 또는 블랭크 홀더 가압 장치(507)의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어하는 도 12c에 도시된 제어부(508-2)를 포함하여 구성되어 있다. 이형 시의 블랭크 홀더(505)의 다이(502)측에의 이동을 홀더측 제한부(508-1)에 의해 제어되는, 또는, 블랭크 홀더 가압 장치(507)의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어부(508-2)에 의해 제어함으로써, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것이 방지되도록 되어 있다. 이에 의해, 만곡 부품(501)의 손상이 방지된 상태에서 만곡 부품(501)을 금형으로부터 취출하는 것이 가능해져 있다.
또한, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것이 방지된다는 것은, 제품으로서 허용되는 변형의 한도를 초과해서 가압되는 것을 말하는 것이다.
홀더측 제한부(508-1)는, 일례로서 블랭크 홀더(505)를 펀치(504) 등에 고정하는 고정 부재로서의 볼트나 핀 등이다. 또한, 상기 볼트나 핀을 수동으로 조작함으로써 블랭크 홀더(505)를 펀치(504) 등에 고정해도 되고, 볼트나 핀을 액추에이터를 개재해서 조작함으로써 블랭크 홀더(505)를 펀치(504)에 고정해도 된다. 또한, 제어부(508-2)는, 일례로서 블랭크 홀더 가압 장치(507)의 가스압 또는 유압을 조절하는 압력 조절 밸브를 제어하는, 또는, 전동 구동 장치를 제어한다.
도 13a 내지 도 13d에 도시된 가압 제한 장치(508)는, 패드(503)에 장착되어 패드(503)의 형 체결 방향(상하 방향)에의 움직임을 기계적으로 제한하는 도 13b에 도시된 패드측 제한부(508-3), 또는 패드 가압 장치(506)의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어하는 도 13c에 도시된 제어부(508-4)를 포함하여 구성되어 있다. 이형 시의 패드(503)의 펀치(504)측에의 이동을 패드측 제한부(508-3)에 의해 제한하는, 또는, 패드 가압 장치(506)의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어부(508-4)에 의해 제어함으로써, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것이 방지된다. 이에 의해, 만곡 부품(501)의 손상이 방지된 상태에서 만곡 부품(501)을 금형으로부터 취출하는 것이 가능해져 있다. 패드측 제한부(508-3)는, 일례로서 패드(503)를 다이(502) 등에 고정하는 고정 부재로서의 볼트나 핀 등이다. 또한, 상기 볼트나 핀을 수동으로 조작함으로써 패드(503)를 다이(502) 등에 고정해도 되고, 볼트나 핀을 액추에이터를 개재해서 조작함으로써 패드(503)를 다이(502)에 고정해도 된다. 또한, 제어부(508-4)는, 일례로서 패드 가압 장치(506)의 가스압 또는 유압을 조절하는 압력 조절 밸브를 제어하는, 또는, 전동 구동 장치를 제어한다.
또한, 도 13e에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀더 가압 장치(507)의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어함과 함께, 패드 가압 장치(506)의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어함으로써, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것을 방지해도 된다. 또한, 상기 제어를 행하기 위해서는, 블랭크 홀더 가압 장치(507) 및 패드 가압 장치(506)의 스트로크 및 유압 등을 검출하기 위한 센서를 설치하면 된다. 또한, 다이(502) 및 펀치(504)가 성형 후에 형 개방하기 전에, 블랭크 홀더(505) 또는 패드(503)를, 다이(502) 및 펀치(504)의 형 개방 스트로크보다도 크게 이동시킴으로써, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것을 방지해도 된다.
또한, 도 14a 내지 도 14d에 도시된 가압 제한 장치(508)는, 이형 시에 펀치(504)와 블랭크 홀더(505)를 연결함으로써 펀치(504)와 블랭크 홀더(505)의 위치 관계를 고정하는 연결부로서의 스페이서 블록(508-5)과, 스페이서 블록(508-5)에 삽입된 로크 핀(508-5a, 508-5b)을 포함하여 구성되어 있다. 스페이서 블록(508-5)은, 만곡 부품(501)의 성형 도중에는 성형을 저해하지 않는 위치(원 위치)에 배치되어 있다. 그리고, 만곡 부품(501)의 성형 완료 후에 기계식, 에어식, 유압식, 전동식 등에 의해 스페이서 블록(508-5)에 삽입된 로크 핀(508-5a, 508-5b)을 움직이게 하여, 상기 로크 핀(508-5a, 508-5b)을 패드(503) 및 블랭크 홀더(505)에 각각 설치된 삽입 구멍에 삽입한다. 이에 의해, 이형중에는, 블랭크 홀더(505)의 상승과 함께 패드(503)를 밀어올림으로써, 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압을 받는 것이 방지된다. 이에 의해, 만곡 부품(501)의 손상이 방지된 상태에서 만곡 부품(501)을 금형으로부터 취출하는 것이 가능해져 있다. 또한, 이형 완료 후에는, 로크 핀(508-5a, 508-5b)이 패드(503) 및 블랭크 홀더(505)에 각각 설치된 도시하지 않은 삽입 구멍으로부터 빠져나가서, 스페이서 블록(508-5)이 당초의 원 위치로 복귀한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 패드(503)의 일부가 다이(502)의 측방측을 향해서 연장되어 있고, 이 연장된 부분에 로크 핀(508-5a)이 삽입되도록 되어 있다. 또한, 이 연장된 부분은, 금형의 외측에 배치되어 있다. 또한, 패드(503)로부터 연장된 부분과 스페이서 블록(508-5)을 연결 일체화시키고, 로크 핀(508-5b)만을 블랭크 홀더(505)에 설치된 도시하지 않은 삽입 구멍에 삽입시켜도 된다. 또는, 블랭크 홀더(505)와 스페이서 블록(508-5)을 연결 일체화시키고, 로크 핀(508-5a)만을 패드(503)로부터 연장된 부분에 설치된 도시하지 않은 삽입 구멍에 삽입시켜도 된다.
(본 실시 형태의 작용 및 효과, 각종 파라미터의 적합값 등)
이어서, 본 실시 형태의 작용 및 효과나 각종 파라미터의 적합값 등에 대해서 설명한다.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상술한 가압 제한 장치(508)가 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 설치되어 있다. 그로 인해, 성형된 만곡 부품(501)이, 이형 시에 패드(503) 및 블랭크 홀더(505)로부터 동시에 가압되는 것이 가압 제한 장치(508)에 의해 방지된 상태에서, 만곡 부품(501)을 금형(블랭크 홀더(505), 다이(502), 펀치(504) 및 패드(503))으로부터 취출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 도 5 내지 도 6d에 도시된 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 의해 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)을 형성해 가는 동안에, 소재 금속판(601)에서의 천장판(501c)으로 성형되는 부분은, 패드(503)와 펀치(504)에 의해 가압 및 끼움지지되어 있다. 그로 인해, 가압력이 충분하면, 소재 금속판(601)에 있어서 천장판(501c)에 형성되는 부분은 성형 과정에서 그 두께 방향으로 변형할 수 없어, 상기 부분의 주름 발생을 억제할 수 있다. 또한, 소재 금속판(601)에서의 외향 플랜지(501d, 501e)로 성형되는 부분도 블랭크 홀더(505)와 다이(502)에 의해 가압 및 끼움지지되어 있으므로, 가압력이 충분하면, 소재 금속판(601)에 있어서 외향 플랜지(501d, 501e)에 형성되는 부분은 그 두께 방향으로 변형할 수 없어, 상기 부분의 주름 발생을 억제할 수 있다.
그러나, 상기 가압력이 불충분한 경우에는, 소재 금속판(601)의 그 두께 방향으로 변형을 방지할 수 없어, 소재 금속판(601)에서의 천장판(501c)으로 성형되는 부분이나 외향 플랜지(501d, 501e)로 성형되는 부분에 주름이 발생해버린다. 자동차 차체의 골격을 이루는 구조 부재(예를 들어 프론트 사이드 멤버)로 일반적으로 사용되는 판 두께가 0.8mm 이상 3.2mm 이하이고, 또한 인장 강도가 200MPa 이상 1600MPa 이하인 강판을, 도 5 내지 도 6d에 도시된 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 의해 성형할 경우에는, 상기 가압력은 0.1MPa 이상인 것이 바람직하다.
도 15a에는, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)에 발생하는 응력이 도시되어 있다. 또한, 도 15b 및 도 15c에는, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)에 발생하는 전단 주름이 도시되어 있다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)의 성형 전후에서는, 소재 금속판(601)에서의 종벽(501a, 501b)으로 성형되는 부분이, 전단 변형을 주체로 하는 변형을 따르는 것을 알 수 있다. 전단 변형을 주체로 하는 변형을 수반해서 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)을 성형함으로써, 종벽(501a, 501b)의 판 두께가 소재 금속판(601)의 판 두께에 비해서 감소하는 것이 억제된다. 이에 의해, 종벽(501a, 501b)에 주름이나 깨짐이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 종벽(501a, 501b)을 성형해 가는 동안에, 소재 금속판(601)에서 종벽(501a, 501b)으로 성형되는 부분은, 전단 변형의 최소 주변형 방향으로 압축 변형한다. 따라서, 다이(602)와 펀치(604)의 클리어런스가 커지면, 도 15b 및 도 15c에 도시된 바와 같이, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)에 전단 주름(W)이 발생한다. 이 전단 주름(W)을 억제하기 위해서는, 종벽(501a, 501b)의 성형이 성형되는 동안에, 다이(602)와 펀치(604)의 클리어런스를 작게 하여, 상기 클리어런스를 소재 금속판(601)의 판 두께에 가깝게 하는 것이 유효하다.
도 16a 내지 도 16d에 도시된 바와 같이, 종벽(501a, 501b)과 천장판(501c)이 이루는 내각(θ)은, 성형 시에 금형의 부각이 되지 않도록 90° 이상 필요하나, 90°보다 지나치게 크면 성형 초기의 클리어런스가 커지므로, 90° 이상이며 보다 90°에 가까운 각도가 유리하다. 또한, 자동차 차체의 골격을 이루는 구조 부재로 일반적으로 사용되는, 판 두께: 0.8mm 이상 3.2mm 이하, 인장 강도: 200MPa 이상 1600MPa 이하의 강판에서 종벽(501a, 501b)의 높이가 200mm 이하인 부품을 성형할 경우, 천장판(501c)과 종벽(501a, 501b)이 이루는 내각이 90° 이상 또한 92° 이하인 것이 바람직하고, 또한 종벽(501a, 501b)의 성형이 완료된 시점에 있어서의, 종벽(501a, 501b)에 형성되는 부분에서의 다이(502)와 펀치(504)의 클리어런스(b)는, 소재 금속판(601)의 판 두께의 100% 이상 120% 이하인 것이 바람직하다.
이어서, (1) 종벽(501a, 501b)과 천장판(501c)이 이루는 각도, (2) 금형 클리어런스(일정한 클리어런스(b)에 대하여 판 두께(t)를 변경), (3) 패드(503)에 인가하는 압력(패드압), (4) 블랭크 홀더(505)에 인가하는 압력(홀더압), (5) 재료의 인장 강도를 파라미터로 하여, 만곡 부품(501)에 발생하는 주름의 발생 유무 검증 결과에 대해서 설명한다.
도 17a는, 만곡 부품(501)을 도시한 사시도이며, 도 17b는, 도 17a의 만곡 부품(501)을 상방에서 본 평면도이며, 도 17c는, 도 17a의 만곡 부품(501)의 측면도이며, 도 17d는, 도 17c에 도시된 A-A선을 따라 절단한 만곡 부품(501)의 단면을 도시한 단면도이다. 또한, 도 18은, 금형의 단면도이다.
[표 1]
Figure 112016022245174-pct00001
또한, 상기 표 1에서의 각도(θ)는, 도 17d에 도시된 바와 같이, 종벽(501a, 501b)과 천장판(501c)이 이루는 내각(θ)이다. 또한, 표 1에서의 클리어런스(b)는, 도 18에 도시된 바와 같이, 패드(503)와 펀치(504)의 사이, 다이(502)와 펀치(504)의 사이, 다이(502)와 블랭크 홀더(505)의 사이의 간극이다.
표 1에서의 예 1 내지 19는 모두 본 실시 형태의 일례이며, 표 1에서의 「약간 발생」이란, 허용되는 정도의 주름이 발생한 것을 나타내고, (1) No. 1 내지 5는 종벽(501a, 501b)과 천장판(501c)이 이루는 각도를 변경한 경우의 사례이며, (2) No. 6 내지 9는 금형 클리어런스, 보다 상세하게는 일정한 클리어런스(b)에 대하여 판 두께(t)를 변경한 경우의 사례이며, (3) No. 10 내지 13은 패드(503)에 인가하는 압력(패드압)을 변경한 경우의 사례이며, (4) No. 14 내지 16은 블랭크 홀더(505)에 인가하는 압력(홀더압)을 변경한 경우의 사례이며, (5) No. 17 내지 19는 재료의 인장 강도를 변경한 경우의 사례이다. 각각의 예에서 제조한 만곡 부품에 주름의 발생 유무를 검증하였다.
상기 표에 나타낸 바와 같이, 검증을 행한 파라미터의 범위에서는, 제품으로서 허용되지 않는 주름이 만곡 부품(501)에 발생하고 있지 않은 것을 알 수 있다.
(모자형 단면 부품의 변형예)
이어서, 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)의 블랭크 홀더(505), 다이(502), 펀치(504) 및 패드(503)의 설정(형상 등)을 변경함으로써 성형된 모자형 단면 부품에 대해서 설명한다.
도 19a 내지 도 19d에 도시된 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(100)은, 평면에서 보면 대략 S자 형상으로 만곡되어 있음과 함께 측면에서 보면 만곡되어 있지 않는 점에 특징이 있다. 이 만곡 부품(100)은, 천장판(102)과, 천장판(102)의 능선(102a, 102b)을 따라 서로 평행하게 연장 설치된 종벽(104, 106)과, 종벽(104, 106)의 선단에 형성된 외향 플랜지(108a, 108b)를 포함하여 구성되어 있다.
도 19b에 도시된 바와 같이, 천장판(102)은, 도 19b의 지면에 평행한 평면 내에서 대략 S자 형상으로 만곡된 평판으로 이루어지고, 외향 플랜지(108a, 108b)는, 천장판(102)에 대하여 대략 평행하게 연장 설치되고, 대략 S자 형상으로 만곡된 평판으로 이루어진다. 또한, 종벽(104, 106)은, 상기 종벽(104, 106)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡되어 있음과 함께 서로 평행하게 배치된 만곡판으로 이루어진다.
도 20a 내지 도 20d에 도시된 바와 같이, 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(110)은, 평면에서 보면 대략 S자 형상으로 만곡되어 있음과 함께 측면에서 볼 때도 대략 S자 형상으로 만곡되어 있는 것에 특징이 있다. 이 만곡 부품(110)은, 천장판(112)과, 천장판(112)의 능선(112a, 112b)을 따라 서로 평행하게 연장 설치된 종벽(114, 116)과, 종벽(114, 116)의 선단에 형성된 외향 플랜지(118a, 118b)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 천장판(112)은, 상기 천장판(112)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡된 만곡판으로 이루어진다. 외향 플랜지(118a, 118b)는, 천장판(112)에 대하여 대략 평행하게 연장 설치되고, 천장판(112)과 마찬가지로, 플랜지(118a, 118b)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡된 만곡판으로 이루어진다. 종벽(114, 116)도 또한, 상기 종벽(114, 116)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡된 만곡판으로 이루어진다.
도 21a 내지 도 21d에 도시된 바와 같이, 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(120)은, 측면에서 보면 길이 방향의 중간부가 호 형상으로 만곡되어 있는 것에 특징이 있다. 이 만곡 부품(120)은, 천장판(122)과, 천장판(122)의 능선(122a, 122b)을 따라 서로 평행하게 연장 설치된 종벽(124, 126)과, 종벽(124, 126)의 선단에 성형된 외향 플랜지(128a, 128b)를 포함하여 구성되어 있다.
천장판(122)은, 상기 천장판(122)의 두께 방향으로 만곡된 만곡판으로 이루어지고, 외향 플랜지(128a, 128b)는, 천장판(122)에 대하여 대략 평행하게 연장 설치된 만곡판으로 이루어진다. 또한, 종벽(124, 126)은, 도 21c의 지면에 평행한 평판으로 이루어진다.
도 22a 내지 도 22d에 도시된 바와 같이, 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(130)은, 측면에서 보면 도 21a 내지 도 21d의 만곡 부품(120)과는 반대로 만곡되어 있는 것에 특징이 있다. 이 만곡 부품(130)은, 천장판(132)과, 천장판(132)의 능선(132a, 132b)을 따라 서로 평행하게 연장 설치된 종벽(134, 136)과, 종벽(134, 136)의 선단에 성형된 외향 플랜지(138a, 138b)를 포함하여 구성되어 있다. 천장판(132)은, 상기 천장판(132)의 두께 방향으로 만곡된 만곡판으로 이루어지고, 외향 플랜지(138a, 138b)는, 천장판(132)에 대하여 대략 평행하게 연장 설치된 만곡판으로 이루어진다. 종벽(134, 136)은, 도 22c의 지면에 평행한 평판으로 이루어진다.
도 23a 내지 도 23d에 도시된 바와 같이, 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(140)은, 천장판(142)과, 천장판(142)의 능선(142a, 142b)을 따라 서로 평행하게 연장 설치된 종벽(144, 146)과, 종벽(144, 146)의 선단에 성형된 외향 플랜지(148a, 148b)를 포함하여 구성되어 있다. 천장판(142)은, 상기 천장판(142)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡된 만곡판으로 이루어진다. 외향 플랜지(148a, 148b)는, 천장판(142)에 대하여 대략 평행하게 연장 설치된 대략 S자 형상의 만곡판으로 이루어진다. 종벽(144, 146)도 또한, 상기 종벽(144, 146)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡된 만곡판으로 이루어진다. 그리고, 본 만곡 부품(140)에서는, 플랜지(148a, 148b)가 종벽(144, 146)의 전체 길이에 걸쳐서는 연장 설치되어 있지 않다. 즉, 종벽(144, 146)은 플랜지(148a, 148b)를 갖고 있지 않은 부분을 포함하고 있다. 도 23a 내지 도 23d에서는, 플랜지(148a, 148b)의 길이는 만곡 부품(140)의 한쪽 단부로부터 종벽(144, 146)의 하부 테두리부를 따라서 종벽(144, 146)의 길이보다도 짧은 길이로 되어 있다. 또한, 플랜지(148a)는 플랜지(148b)보다도 긴 치수로 되어 있다.
도 24a 내지 도 24d에 도시된 바와 같이, 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(150)은, 측면에서 보면 대략 S자형으로 만곡되어 있음과 함께 평면에서 보면 그 길이 방향 일측을 향함에 따라서 점차 광폭으로 되어 있는 것에 특징이 있다. 이 만곡 부품(150)은, 천장판(152)과, 천장판(152)의 능선(152a, 152b)을 따라 서로 평행하게 연장 설치된 종벽(154, 156)과, 종벽(154, 156)의 선단에 형성된 플랜지(158a, 158b)를 포함하여 구성되어 있다. 천장판(152)은, 상기 천장판(152)의 두께 방향으로 대략 S자 형상으로 만곡된 만곡판으로 이루어진다. 플랜지(158a, 158b)는, 천장판(152)과 대략 평행하게 연장 설치된 만곡판으로 이루어진다. 종벽(154, 156)의 각각은, 도 24c에 도시된 바와 같이 측면에서 보면 대략 S자 형상으로 만곡되는 평판으로 이루어진다. 또한, 천장판(152)의 폭은, 만곡 부품(150)의 일측의 단부를 향함에 따라서 점차 폭을 넓히고 있다. 또한, 종벽(154)과 종벽(156)은, 만곡 부품(150)의 일측의 단부를 향함에 따라서 점차 이격되고 있다.
도 25d에 도시된 모자형 단면 부품으로서의 만곡 부품(70)은, 소재 금속판에 예비 가공이 실시됨으로써 형성된 예비 가공 금속판이 프레스 가공된 후 트리밍 가공이 실시됨으로써 형성되어 있는 것에 특징이 있다.
도 25a에 도시된 직사각 형상의 소재 금속판(72)에, 도 25b에 도시된 복수의 볼록 형상부(74)가 형성됨으로써 예비 가공 금속판(72-1)이 형성된다. 계속해서, 상술한 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(도 5 참조)에 의해 예비 가공 금속판(72-1)에 프레스 가공이 실시됨으로써, 도 25c에 도시된 바와 같이, 제품으로서 불필요한 부분을 포함하는 만곡 부품(70-1)이 형성된다. 그리고, 만곡 부품(70-1)의 불필요 부분이 트리밍됨으로써 도 25d에 도시된 만곡 부품(70)이 형성된다.
여기서, 도 25c에 도시된 바와 같이, 볼록 형상부(74)를 가진 예비 가공 금속판(72-1)을 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(도 5 참조)에 의해 성형할 때, 패드(503)에 의해 천장판 부분을 펀치(504)에 가압하므로, 예비 가공한 볼록 형상부(74)가 변형되어버리는 것을 생각할 수 있다. 이로 인해, 패드(503)와 펀치(504) 각각에 볼록 형상부(74)에 상당하는 형상을 설치하여, 볼록 형상부(74)를 변형시키지 않고 가압 및 끼움지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기에 있어서는, 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(도 5 참조)를 사용해서 만곡 부품(501) 등의 만곡된 모자형 단면 부품을 성형한 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 길이 방향을 따라 일정한 단면으로 되어 있음과 함께 측면에서 볼 때 및 평면에서 볼 때 만곡되어 있지 않은 모자형 단면 부품을 상술한 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 의해 성형할 수도 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기에 한정되지 않고, 그 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상기 이외에도 다양하게 변형되어 실시하는 것이 가능한 것은 물론이다.
또한, 2013년 9월 24일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-197282호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 도입된다.

Claims (7)

  1. 금속판의 양측 부분을 가압하는 성형면을 가짐과 함께 개구를 갖는 다이와,
    상기 다이의 개구와 대향 배치됨과 함께 형 체결 시에 상기 개구 내에 배치되고, 상기 금속판의 중앙 부분을 가압하는 성형면을 갖는 펀치와,
    상기 다이에 형성된 개구 내에 배치되고, 형 체결 시에 상기 금속판의 중앙 부분을 상기 펀치와의 사이에 가압 끼움지지하는 성형면이 상기 펀치의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 패드와,
    상기 다이와 대향 배치되고, 형 체결 시에 상기 금속판의 양측 부분을 상기 다이와의 사이에 가압 끼움지지하는 성형면이 상기 다이의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 홀더와,
    성형된 단면 모자 형상의 모자형 단면 부품이 이형 시에 상기 패드와 상기 홀더 사이에서 가압되는 것을 제한하는 가압 제한 장치를 구비하고,
    상기 가압 제한 장치는, 상기 개구 내에 배치된 상기 펀치와 상기 다이를 이격할 때에 상기 펀치에 대한 상기 홀더의 상기 다이측으로의 상대 이동을 제한하는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 제한 장치는, 이형 시에 상기 홀더의 상기 다이측에의 이동을 제한하는 홀더측 제한부 및 이형 시에 상기 패드의 상기 펀치측에의 이동을 제한하는 패드측 제한부 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압 제한 장치는, 상기 패드와 상기 홀더를 연결함으로써 상기 패드와 상기 홀더의 위치 관계를 고정하는 연결부를 포함하여 구성되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홀더측 제한부는, 상기 홀더를 상기 펀치에 고정하는 고정 부재인, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 홀더는, 홀더 가압 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고,
    상기 가압 제한 장치는, 상기 홀더 가압 장치의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부로 되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 패드측 제한부는, 상기 패드를 상기 다이에 고정하는 고정 부재인, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 패드는, 패드 가압 장치에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고,
    상기 가압 제한 장치는, 상기 패드 가압 장치의 스트로크 및 가압력 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부로 되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
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