KR101846760B1 - 프레스 성형 장치, 이 성형 장치를 이용한 프레스 성형품의 제조 방법, 및 프레스 성형품 - Google Patents

Abstract

프레스 성형 장치(20)는, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가지는 해트형 단면의 프레스 성형품(10)을 제조하기 위한 것이며, 펀치(31)와, 제1 블랭크 홀더(32)와, 제2 블랭크 홀더(33)와, 선행부(54)와, 제2 다이(53)와, 패드(41)를 구비한다. 펀치(31)를 다이(50)에 압입하여 금속판(70)을 프레스 성형품(10)에 성형할 때, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행하고, 그 후, 펀치(31)에 대한 제1 블랭크 홀더(32) 및 선행부(54)의 슬라이드가 구속되고, 이 구속 상태에서 다이(50)로의 펀치(31)의 압입이 계속되어, 프레스 성형품(10)이 성형된다. 이것에 의해, 깨짐 및 주름이 저감된 프레스 성형품(10)이 얻어진다.

Description

프레스 성형 장치, 이 성형 장치를 이용한 프레스 성형품의 제조 방법, 및 프레스 성형품{PRESS MOLDING DEVICE, PRODUCTION METHOD FOR PRESS MOLDED ARTICLE USING SAID MOLDING DEVICE, AND PRESS MOLDED ARTICLE}

본 발명은, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가지는 프레스 성형품에 관한 것이다. 더 상세한 것은, 본 발명은, 단면 형상이 해트형의 프레스 성형품을 제조하기 위한 프레스 성형 장치, 이 성형 장치를 이용한 프레스 성형품의 제조 방법, 및 프레스 성형품에 관한 것이다.

자동차의 차체는, 각종의 구조 부재(예： 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트, 프런트 필러 이너, 사이드실 아우터 레인포스먼트 리어, 사이드실 이너, 리어 사이드 멤버 등)을 포함한다. 구조 부재에는 프레스 성형품이 다용된다. 대부분의 경우, 구조 부재에 이용되는 프레스 성형품의 단면 형상은 해트형 또는 홈형이다.

도 1(a) 및 (b)는, 해트형 단면의 프레스 성형품의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 이들 도면 중, 도 1(a)는 측면도를 나타내고, 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A 단면도를 나타낸다. 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품(90)은, 천판부(90a)와, 종벽부(縱壁部)(90b, 90c)와, 플랜지부(90d, 90e)를 구비한다. 종벽부(90b, 90c)는, 천판부(90a)의 양 측부에 각각 연결된다. 플랜지부(90d, 90e)는, 종벽부90b, 90c)에 각각 연결된다. 도 1(a) 및 (b)에 나타내는 프레스 성형품(90)은, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 직선 형상으로 연장된다.

이러한 해트형 단면의 프레스 성형품은, 펀치 및 다이를 이용한 프레스 가공에 의해 성형된다. 프레스 성형 시, 소재인 금속판(예： 강판)의 가장자리부를 누르기 위해, 블랭크 홀더를 이용하는 경우가 있다. 블랭크 홀더를 이용한 프레스 성형은, 드로잉 성형이라고도 불린다. 또, 프레스 성형(드로잉 성형)에서는, 블랭크 홀더와 함께 패드를 이용하는 경우가 있다.

도 2(a)~도 2(f)는, 종래의 일반적인 프레스 성형(드로잉 성형)의 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이들 도면 중, 도 2(a)는 성형 개시 전의 상태를 나타낸다. 도 2(b)는 블랭크 홀더에 의해 소재 금속판을 사이에 끼운 상태를 나타낸다. 도 2(c)는 패드에 의해 소재 금속판을 사이에 끼운 상태를 나타낸다. 도 2(d) 및 (e)는 순서대로 다이로의 펀치의 압입 과정의 상태를 나타낸다. 도 2(f)는 성형 완료 시의 상태를 나타낸다. 도 2(a)~(f)에 나타내는 가공 공정은, 소재 금속판(70)에 프레스 가공을 실시하여, 해트형 단면의 프레스 성형품을 성형하는 경우를 나타내고 있다. 이 프레스 성형품은, 천판부, 종벽부 및 플랜지부를 가진다.

프레스 성형 장치(20)는 상형(40)과 하형(30)을 구비한다. 상형(40)은 다이(50)와 패드(41)를 포함한다. 하형(30)은, 펀치(31)와, 펀치(31)의 양 측부에 각각 인접하는 블랭크 홀더(32, 33)를 포함한다.

펀치(31)는, 프레스 성형품의 형상이 반영된 금형 조각부를 가진다. 즉, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 펀치(31)는, 프레스 성형품의 천판부에 대응하는 형상의 선단면(31a)을 가진다. 또한, 펀치(31)는, 프레스 성형품의 종벽부에 대응하는 형상의 외측 측면(31b, 31c)을 가진다.

다이(50)는, 프레스 성형품의 형상이 반영된 금형 조각부를 가진다. 즉, 다이(50)는, 프레스 성형품의 플랜지부에 대응하는 형상의 안내면(50c, 50d)을 가진다. 또한, 다이(50)는, 프레스 성형품의 종벽부에 대응하는 형상의 내측 측면(50a, 50b)을 가진다. 패드(41)는, 다이(50)의 일부를 구성하고, 프레스 성형품의 천판부에 대응하는 형상의 선단면을 가진다.

또, 패드(41)는, 패드용 가압 기구(예： 스프링, 고무, 가스 실린더, 유압 실린더 등)(42)를 통하여 다이(50)에 장착되어 있다. 이것에 의해, 패드(41)는 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 된다. 따라서, 패드(41)는 다이(50)에 대해 개별적으로 슬라이드 가능하다. 패드(41)의 선단면은, 펀치(31)의 선단면(31a)에 대향한다. 또한, 패드(41)는, 프레스 성형 장치의 램(도시 생략)과 일체가 되어 동일한 움직임을 하는 금형, 고정용 지그 등에 장착되는 경우도 있다.

블랭크 홀더(32, 33)는, 각각 블랭크 홀더용 가압 기구(예： 스프링, 고무, 유압 실린더, 가스 실린더 등)(36, 37)에 의해, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 여기서, 프레스 방향이란, 프레스 성형 시에 펀치(31)와 다이(50)가 상대적으로 이동하는 방향이다. 도 2(a)~(f)에 나타내는 프레스 성형 장치(20)에서는, 상하 방향이 프레스 방향이 된다.

이러한 구성의 프레스 성형 장치(20)를 이용하여, 도 1에 나타내는 해트형 단면의 프레스 성형품은 이하의 공정을 거쳐 제조된다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 상형(40)이 상방으로 퇴피한 상태에서, 소재 금속판(70)이 하형(30) 상에 올려놓아진다. 그 상태에서 상형(40)이 하강한다. 그러면, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 다이(50)의 안내면(50c, 50d)이 소재 금속판(70)을 통하여 블랭크 홀더(32, 33)에 맞닿아, 블랭크 홀더용 가압 기구(36, 37)가 상방향으로 복원력을 부여하면서 하강한다. 이 블랭크 홀더용 가압 기구(36, 37)의 복원력에 의해 블랭크 홀더(32, 33)가 소재 금속판(70)에 눌러진다. 이것에 의해, 소재 금속판(70)이 다이(50)와 블랭크 홀더(32, 33)에 의해 사이에 끼워진다.

상형(40)이 더 하강하면, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 패드(41)가 소재 금속판(70)을 통하여 펀치(31)에 맞닿아, 패드용 가압 기구(42)가 줄어든다. 이 패드용 가압 기구(42)의 복원력에 의해 패드(41)가 소재 금속판(70)에 눌러진다. 이것에 의해, 소재 금속판(70)이 펀치(31)와 패드(41)에 의해 사이에 끼워진다.

이와 같이 소재 금속판(70)을 사이에 끼운 상태에서, 상형(40)이 더 하강한다. 그러면, 도 2(d) 및 (e)에 나타내는 바와 같이, 펀치(31)와 다이(50)가 상대적으로 이동하여, 펀치(31)가 다이(50)에 압입된다. 이것에 의해, 소재 금속판(70)의 폭방향의 양 측부가 다이(50)의 안내면(50c, 50d)을 따라 중앙으로 향해서 이동하고, 이것에 수반하여, 소재 금속판(70)의 일부가 다이(50)의 금형 조각부 내에 압입된다.

그리고, 도 2(f)에 나타내는 바와 같이, 상형(40)이 하사점에 도달한다. 이것에 의해, 천판부가 펀치(31)의 선단면(31a)과 패드(41)에 의해 완성되고, 종벽부가 펀치(31)의 외측 측면(31b, 31c)과 다이(50)의 내측 측면(50a, 50b)에 의해 완성된다. 또, 플랜지부는, 다이(50)의 안내면(50c, 50d)과 블랭크 홀더(32, 33)에 의해 완성된다. 이러한 프레스 성형에 의해, 해트형 단면의 프레스 성형품이 제조된다.

해트형 단면의 프레스 성형품을 성형하기 위한 종래 기술로서, 하기의 것이 있다.

일본국 특허공개 2009-255116호 공보(특허 문헌 1)는, 펀치 및 다이에 의한 프레스 성형에서 패드를 이용하는 기술을 개시한다. 특허 문헌 1의 기술에서는, 프레스 성형 중에 펀치 위치, 다이 위치 및 패드 위치를 측정한다. 이들 측정치에 의거하여, 패드의 위치를 제어하여, 성형 개시부터 다이와 패드의 상대 변위가 영이 될 때까지, 패드와 펀치의 상대 변위가 10~20mm의 범위 내가 되도록 한다. 이와 같이 패드의 위치를 제어함으로써, 펀치와 패드의 사이의 소재 금속판에 느슨함을 형성하고, 이 형성한 느슨함을 프레스 성형의 후기에 눌러 없앤다. 이것에 의해, 특허 문헌 1에서는, 굽힘 영역이 확대되고, 그 결과, 스프링 백을 저감할 수 있는 것으로 하고 있다.

국제 공개 WO2011/145679호 공보(특허 문헌 2)는, 다이, 굽힘 금형 및 패드를 이용한 프레스 성형 방법에 관한 기술을 개시한다. 특허 문헌 2의 기술로 제조되는 프레스 성형품은, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가진다. 이 프레스 성형품은, 천판부, 천판부에 연결되는 종벽부, 및 종벽부에 연결되는 플랜지부를 구비한다. 구체적으로는, 천판부의 양 측부 중, 만곡 내측의 측부에는, 전체 범위에 걸쳐 종벽부가 형성된다. 천판부의 만곡 외측의 측부에는, 일방의 끝에서 만곡할 때까지의 범위에만 종벽부가 형성된다. 즉, 특허 문헌 2의 프레스 성형품은, 천판부의 만곡 외측의 넓은 범위에서 종벽부가 결락된 불완전한 해트형 단면이다.

특허 문헌 2의 기술에서는, 소재 금속판을 다이와 패드 및 굽힘 금형의 사이에 배치하고, 패드를 소재 금속판에 근접 또는 접촉시킨 상태에서 프레스 성형을 행한다. 그 때, 소재 금속판 중 적어도 일부를, 다이의 영역 중 천판부에 대응하는 영역 상에서 슬라이드시키면서, 종벽부 및 플랜지부를 성형한다. 이것에 의해, 특허 문헌 2에서는, 프레스 성형품의 만곡한 영역에 있어서, 플랜지부에서 깨짐의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 천판부에서 주름의 발생을 억제할 수 있는 것으로 하고 있다.

일본국 특허공개 2009-255116호 공보 국제 공개 WO2011/145679호 공보

차체 구조 부재(프런트 필러부, 사이드실부 등)는, 단독의 프레스 성형품으로 구성되거나, 복수의 프레스 성형품이 스폿 용접 등에 의해 접합되어 구성된다. 프런트 필러부는, 그 하단을 사이드실부의 선단과 접합된다. 프런트 필러부 중에서 사이드실부와 접합되는 부분은, 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트 및 프런트 필러 이너로 구성된다. 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트에는, 해트형 단면의 프레스 성형품이 이용된다. 일례로서, 상기 특허 문헌 2에 개시된 프레스 성형품을 들 수 있다.

이러한 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트는, 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 형상이 된다. 차체 강성 등의 성능 및 충돌 안전 성능의 향상을 위해서이다.

도 3(a) 및 (b)는, 해트형 단면의 프레스 성형품의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도이다. 이들 도면 중, 도 3(a)는 평면도를 나타내고, 도 3(b)는 도 3(a)의 B-B 단면도를 나타낸다. 도 3(a) 및 (b)에 나타내는 프레스 성형품은, 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트에 적용되는 것이며, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가지며, 길이 방향의 전체 범위에 걸쳐 해트형 단면을 가진다. 이하, 이러한 형상의 프레스 성형품을 「특정 프레스 성형품」이라고도 한다. 또한, 도 3(a) 및 (b)에는, 설명의 편의상, 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트로서 이용되는 프레스 성형품을 예시하고, 사이드실부와 접합되는 하단측을 길이 방향의 「후측」이라고 부르고 (도 3(a) 중의 원으로 둘러싼 부호 「B」참조), 이 「후측」과는 반대의 상단측을 길이 방향의 「전측」이라고 부른다(도 3(a) 중의 원으로 둘러싼 부호 「F」참조).

도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품(10)은, 천판부(10a)와, 제1 종벽부(10b)와, 제2 종벽부(10c)와, 제1 플랜지부(10d)와, 제2 플랜지부(10e)를 구비한다. 천판부(10a)는, L자 형상의 만곡 영역을 포함한다. 제1 종벽부(10b)는, 천판부(10a)의 양 측부 중 만곡 내측의 측부의 전체 범위에 연결된다. 제2 종벽부(10c)는, 천판부(10a)의 양 측부 중 만곡 외측의 측부의 전체 범위에 연결된다. 제1 플랜지부(10d)는 제1 종벽부(10b)에 연결된다. 제2 플랜지부(10e)는 제2 종벽부(10c)에 연결된다.

도 3(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 천판부(10a)와, 제1 종벽부(10b)의 경계부(10f)는, 천판부(10a)의 만곡 영역을 따라 만곡한 대략 1/4 원호의 호 부위(10j)(이하, 「천판부 제1 호형상 부위」라고도 한다)를 가진다(도 3(a) 중의 굵은선 참조). 또, 천판부(10a)와 제2 종벽부(10c)의 경계부(10g)도, 천판부(10a)의 만곡 영역을 따라 만곡한 대략 1/4 원호의 호형상 부위(10k)(이하, 「천판부 제2 호형상 부위」라고도 한다)를 가진다(도 3(a) 중의 굵은선 참조).

특정 프레스 성형품(10)은, 펀치, 다이 및 블랭크 홀더를 이용한 프레스 성형에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 소재 금속판으로서, 고강도의 금속판, 예를 들면 인장 강도(TS)가 590MPa 이상인 금속판을 사용하는 경우, 프레스 성형품(10)에 깨짐 또는 주름이 발생하기 쉽다.

한편, 소재 금속판으로서, 인장 강도(TS)가 590MPa 미만인 금속판을 사용하는 경우여도, 제1 종벽부(10b)의 깊이 d1 또는 제2 종벽부(10c)의 깊이 d2가 깊으면, 프레스 성형품(10)에 깨짐 또는 주름이 발생하기 쉽다. 또, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경이 작은 경우, 또는 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경이 작은 경우에도, 프레스 성형품(10)에 깨짐 또는 주름이 발생하기 쉽다.

도 4(a)~(c)는, 프레스 성형에 의해 특정 프레스 성형품을 제조했을 때의 판두께 감소율의 분포를 나타내는 도이다. 이들 도면 중, 도 4(a)는, 펀치, 다이 및 블랭크 홀더를 이용한 드로잉 성형에 의해, 상기 도 3에 나타내는 특정 프레스 성형품을 제조한 경우를 나타낸다. 도 4(b)는, 도 4(a)와 동일한 드로잉 성형에 의해, 길이 방향의 일단이 닫혀진 형상의 특정 프레스 성형품을 제조한 경우를 나타낸다. 도 4(c)는, 펀치, 다이 및 블랭크 홀더에 더하여 패드를 이용한 드로잉 성형에 의해, 상기 도 3에 나타내는 특정 프레스 성형품을 제조한 경우를 나타낸다. 도 4(a)~(c)에서는, 농담에 의해 판두께 감소율을 나타내고, 프레스 성형 전의 소재 금속판(70)의 윤곽 형상을 실선으로 나타낸다. 판두께 감소율은, 소재 금속판(70)의 두께를 기준으로 한 판두께의 감소율(%)이다.

판두께 감소율은, FEM 해석에 의해 구했다. 그 때, 소재 금속판은, 판두께가 1.6mm인 980MPa급 듀얼 페이즈 고강도 강판으로 했다. 프레스 성형품의 치수 및 형상은, 후술하는 실시예의 것과 동일하게 했다. 또, 판두께 감소율 rtb(%)는, 하기(1) 식에 의해 산출했다.

rtb=(tb-t)/tb×100···(1)

상기 (1) 식 중, tb는 소재 금속판의 판두께(mm)이며, t는 프레스 성형품의 판두께(mm)이다.

도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 펀치, 다이 및 블랭크 홀더를 이용한 드로잉 성형에 의해, 특정 프레스 성형품을 제조한 경우, 천판부 제2 호형상 부위의 만곡 내측의 X영역에서, 현저하게 두께 감소가 발생하고 있다. 여기서, 소재 금속판에 채용한 재료의 특성에 따라, 판두께 감소율이 18% 정도를 넘으면, 실제의 프레스 성형에서 얻어지는 성형품에 깨짐이 발생한다. 이 때문에, 도 4(a)에 나타내는 특정 프레스 성형품에 있어서는, X영역에서 깨짐이 발생한다. 또한, X영역은, 이 X영역에 인접하는 천판부 제2 호형상 부위, 및 이 호형상 부위의 근방을 포함한다.

또, 도 4(a)에 나타내는 특정 프레스 성형품의 경우, 천판부 제1 호형상 부위의 만곡 외측의 Y영역에서, 판두께 감소율이 길이 방향을 따라 짧은 사이클로 증가와 감소를 반복하고 있다. 이것은, 실제의 프레스 성형에서 얻어지는 성형품에 주름이 발생하는 것을 의미한다. 이 때문에, 도 4(a)에 나타내는 특정 프레스 성형품에 있어서는, Y영역에서 주름이 발생한다. 또한, Y영역은, 이 Y영역에 인접하는 천판부 제1 호형상 부위, 및 이 호형상 부위의 근방을 포함한다.

도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 도 4(a)와 동일한 드로잉 성형에 의해, 길이 방향의 일단이 닫혀진 형상의 특정 프레스 성형품을 제조한 경우, 도 4(a)와 마찬가지로 X영역에서 두께 감소가 발생하고 있다. 단, 도 4(a)와 비교해, 그 두께 감소량이 저감하고 있기 때문에, 깨짐의 발생이 저감한다. 또, 도 4(b)에 나타내는 특정 프레스 성형품에 있어서는, 도 4(a)와 마찬가지로 Y영역에서 주름이 발생하고 있다. 또한, 도 4(b)에 나타내는 특정 프레스 성형품은, 길이 방향의 후단에서 제1 종벽부 및 제2 종벽부가 연결되는 형상이기 때문에, 이 형상에 맞추어 펀치, 다이 및 소재 금속판의 형상은 변경되었다.

도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 펀치, 다이 및 블랭크 홀더에 더하여 패드를 이용한 드로잉 성형에 의해, 특정 프레스 성형품을 제조한 경우, 도 4(a)와 마찬가지로 X영역에서 현저하게 두께 감소가 발생하고 있다. 이것으로부터, X영역에서 깨짐이 발생한다. 또, 도 4(c)에 나타내는 특정 프레스 성형품에 있어서는, Y영역에서 주름이 억제되어 있다.

도 4(a)~(c)에 나타내는 특정 프레스 성형품에서는, 천판부의 만곡 영역에 대응하는 만곡 내측의 제1 플랜지부에 있어서의 Z영역(상기 도 3(a) 참조)에, 크게 여유 두께가 형성되어 있다. 이 여유 두께는, 소재 금속판의 폭을 확대하는 것에 의해 얻어진다. 이 여유 두께가 형성되지 않는 경우, 상기 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, Z영역에서 깨짐이 발생하기 쉽다. 또, Z영역은, 제1 플랜지부와 제1 종벽부의 경계부 중에서 Z영역에 인접하는 호형상 부위(이하, 「플랜지부 제1 호형상 부위」라고도 한다), 및 이 호형상 부위의 근방을 포함한다.

이러한 깨짐 또는 주름의 발생을 억제하는 방법으로서, 특정 프레스 성형품의 드로잉 성형에 상기 특허 문헌 1의 기술을 적용하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 펀치 및 다이에 의한 프레스 성형에서 패드를 이용하므로, Y영역의 주름을 어느 정도 저감하는 것은 가능하다. 그러나, 그 반면, 천판부의 만곡 영역에 대응하는 만곡 외측의 제2 플랜지부에 있어서의 W영역(상기 도 3(a) 참조)에, 주름이 발생한다. W영역은, 제2 플랜지부와 제2 종벽부의 경계부 중에서 W영역에 인접하는 호형상 부위(이하, 「플랜지부 제2 호형상 부위」라고도 한다), 및 이 호형상 부위의 근방을 포함한다.

또, 상기 특허 문헌 2의 기술에서 제조 대상으로 하는 프레스 성형품은, 종벽부가 광범위에서 결락된 불완전한 해트형 단면의 프레스 성형품이다. 이 때문에, 특허 문헌 2의 기술은, 특정 프레스 성형품의 드로잉 성형에 적용하는 것은 곤란하다. 만일, 특허 문헌 2의 기술을 특정 프레스 성형품의 드로잉 성형에 적용하는 경우, 제2 플랜지부에 있어서의 W영역(상기 도 3(a) 참조)에 주름이 발생한다.

본 발명은 상기의 실정을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가짐과 함께, 길이 방향의 대체로 전체 범위에 걸쳐 해트형 단면을 가지는 프레스 성형품에 관한 것으로, 하기의 특성을 가지는, 프레스 성형 장치, 이 성형 장치를 이용한 프레스 성형품의 제조 방법, 및 프레스 성형품을 제공하는 것이다：

깨짐 및 주름이 저감된 프레스 성형품을 얻는 것이다.

본 발명의 일실시 형태에 의한 프레스 성형 장치는, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가지는 프레스 성형품을 제조하기 위한 프레스 성형 장치이다.

상기 프레스 성형품은,

L자 형상의 만곡 영역을 포함하는 천판부와,

상기 천판부의 양 측부 중 만곡 내측의 측부에 연결되는 제1 종벽부와,

상기 천판부의 양 측부 중 만곡 외측의 측부에 연결되는 제2 종벽부와,

상기 제1 종벽부에 연결되는 제1 플랜지부와,

상기 제2 종벽부에 연결되는 제2 플랜지부를 구비한다.

상기 프레스 성형 장치는, 펀치와, 제1 블랭크 홀더와, 제2 블랭크 홀더와, 다이와, 패드와, 선행부와, 구속 기구를 구비한다.

펀치는, 상기 천판부, 상기 제1 종벽부 및 상기 제2 종벽부에 각각 대응하는 형상의 선단면, 제1 외측 측면 및 제2 외측 측면을 가진다.

제1 블랭크 홀더는, 상기 펀치의 만곡 내측에 인접하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하다.

제2 블랭크 홀더는, 상기 펀치의 만곡 외측에 인접하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하다.

다이는, 상기 펀치, 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 제2 블랭크 홀더와 쌍을 이루며, 상기 제1 종벽부 및 상기 제2 종벽부에 각각 대응하는 형상의 제1 내측 측면 및 제2 내측 측면과, 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 제2 블랭크 홀더에 각각 대향하는 제1 안내면 및 제2 안내면을 가진다.

패드는, 상기 다이의 일부를 구성하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하며, 상기 펀치의 상기 선단면의 전체 영역 중, 적어도 상기 천판부의 상기 만곡 영역에 대응하는 영역에 대향한다.

선행부는, 상기 다이의 일부를 구성하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하며, 상기 제1 안내면 및 상기 제1 내측 측면의 전체 영역 중, 적어도 상기 천판부의 상기 만곡 영역에 대응하는 영역을 포함한다.

상기 프레스 성형 장치의 동작은, 이하대로이다.

상기 펀치와 상기 다이를 프레스 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써,

상기 펀치를 상기 다이에 압입하여 금속판을 상기 프레스 성형품으로 성형할 때, 상기 선행부의 상기 제1 안내면이 상기 다이의 상기 제2 안내면보다 선행하여, 상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부가 형성된다. 그 후, 상기 구속 기구에 의해 상기 펀치에 대한 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 선행부의 슬라이드가 구속되고, 이 구속 상태에서 상기 다이로의 상기 펀치의 압입이 계속되어, 상기 제2 종벽부 및 제2 플랜지부가 형성된다.

상기의 프레스 성형 장치는, 쿠션과, 스토퍼를 더 구비하는 구성으로 할 수 있다.

쿠션은, 쿠션 핀을 통하여 상기 제1 블랭크 홀더를 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지한다.

스토퍼는, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 제한한다.

이 구성의 경우, 상기 구속 기구는, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 상기 스토퍼로 제한하면서 상기 쿠션 핀과 상기 제1 블랭크 홀더를 분리시킴으로써, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 구속하고, 이 제1 블랭크 홀더의 구속에 수반하여 상기 선행부의 슬라이드를 구속한다.

상기의 프레스 성형 장치는, 상기의 구성 대신에, 가압 기구를 더 구비하는 구성으로 할 수 있다.

가압 기구는, 상기 제1 블랭크 홀더를 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지한다.

이 구성의 경우, 상기 구속 기구는, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 제한함으로써 상기 제1 블랭크 홀더를 구속하고, 이 제1 블랭크 홀더의 구속에 수반하여 상기 선행부의 슬라이드를 구속한다.

본 발명의 일실시 형태에 의한 프레스 성형품의 제조 방법은, 프레스 성형에 의해, 금속판으로부터 상기의 프레스 성형품을 제조할 때, 상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부의 성형을 상기 제2 종벽부 및 상기 제2 플랜지부의 성형보다 선행하여 실시한다.

상기의 제조 방법은, 하기의 구성을 채용할 수 있다.

상기 프레스 성형품의 제조 방법은, 상기의 프레스 성형 장치를 이용하여, 유지 공정과, 성형 공정을 포함한다.

유지 공정에서는, 상기 선행부의 상기 제1 안내면이 상기 다이의 상기 제2 안내면보다 선행한 상태에서, 상기 제1 블랭크 홀더, 상기 제2 블랭크 홀더 및 상기 패드에 의해 상기 금속판을 사이에 끼운다.

성형 공정에서는, 상기 펀치와 상기 다이를 프레스 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 펀치를 상기 다이에 압입하여 상기 금속판을 상기 프레스 성형품으로 성형한다.

상기 성형 공정은, 제1 단계와, 제2 단계를 포함한다.

제1 단계에서는, 상기 선행부의 상기 제1 안내면이 상기 다이의 상기 제2 안내면보다 선행한 상태에서, 상기 다이로의 상기 펀치의 압입을 행하여, 상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부를 성형한다.

제2 단계에서는, 상기 구속 기구에 의해 상기 펀치에 대한 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 선행부의 슬라이드가 구속되고, 이 구속 상태에서 상기 다이로의 상기 펀치의 압입을 계속하여, 상기 제2 종벽부 및 제2 플랜지부를 성형한다.

본 발명의 일실시 형태에 의한 프레스 성형품은, 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가진다.

상기 프레스 성형품은,

L자 형상의 만곡 영역을 포함하는 천판부와,

상기 천판부의 양 측부 중 만곡 내측의 측부에 연결되는 제1 종벽부와,

상기 천판부의 양 측부 중 만곡 외측의 측부에 연결되는 제2 종벽부와,

상기 제1 종벽부에 연결되는 제1 플랜지부와,

상기 제2 종벽부에 연결되는 제2 플랜지부를 구비하고,

인장 강도가 590MPa 이상이다.

본 발명의 프레스 성형 장치, 이 성형 장치를 이용한 프레스 성형품의 제조 방법, 및 프레스 성형품은, 하기의 현저한 효과를 가진다：

깨짐 및 주름이 저감된 프레스 성형품을 얻는 것이다.

도 1(a) 및 (b)는, 해트형 단면의 프레스 성형품의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 2(a)~도 2(f)는, 종래의 일반적인 프레스 성형의 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3(a) 및 (b)는, 해트형 단면의 프레스 성형품의 다른 예를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 4(a)~(c)는, 프레스 성형에 의해 특정 프레스 성형품을 제조했을 때의 판두께 감소율의 분포를 나타내는 도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6(a)~(e)는, 본 발명의 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치에 의한 프레스 성형의 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7(a)~(e)는, 본 발명의 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치에 의한 프레스 성형의 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제3 실시 형태의 프레스 성형 장치에 있어서의 상형을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 선행부가 하사점 시에 맞닿는 영역의 일례를 모식적으로 나타내는 프레스 성형품의 평면도이다.
도 10은, 패드가 하사점 시에 맞닿는 영역의 일례를 모식적으로 나타내는 프레스 성형품의 평면도이다.
도 11(a)~(g)는, 본 발명의 제4 실시 형태의 프레스 성형에 의한 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는, 실시예 1의 프레스 성형에 의해 제조되는 프레스 성형품을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 13은, 실시예 1의 프레스 성형에 의해 특정 프레스 성형품을 제조했을 때의 판두께 감소율의 분포를 나타내는 도이다.
도 14는, 실시예 2의 프레스 성형에 의해 특정 프레스 성형품을 제조했을 때의 판두께 감소율의 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 15(a)~(c)는, 실시예 2의 결과로서 다이의 스트로크차와 판두께 감소율의 관계를 나타내는 도이다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해, 다양한 시험을 행하여, 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 후술하는 도 5에 나타내는 바와 같이, 패드(41)와 함께 블랭크 홀더(32, 33)를 이용하는 프레스 성형(드로잉 성형) 시, 다이의 만곡 내측의 안내면(제1 안내면)(50c)이 만곡 외측의 안내면(제2 안내면)(50d)보다 선행하는 것이 유효한 것을 발견했다. 이 경우, 천판부의 만곡 영역의 만곡 내측, 보다 구체적으로는, 제1 종벽부 및 제1 플랜지부를 선행하여 완성한다. 이것에 의해, 소재 금속판이 만곡 내측으로 치우친다. 이 때문에, 제1 안내면(50c)이 선행하지 않는 경우에 비해, 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 근방에서, 소재 금속판이 잉여의 상태가 된다. 이 상태에서, 천판부의 만곡 영역의 만곡 외측, 보다 구체적으로는, 제2 종벽부 및 제2 플랜지부를 완성한다. 이것에 의해, 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 만곡 내측의 X영역에서 두께 감소를 저감할 수 있어, 그 결과로서 깨짐의 발생을 저감하는 것이 가능하게 된다.

또, 패드(41)와 함께 블랭크 홀더(32, 33)를 이용함으로써, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 만곡 외측의 Y영역에서 주름의 발생을 저감할 수 있다. 그 결과, 프레스 성형품에서 판두께의 변화를 저감하는 것이 가능하게 된다.

이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

［제1 실시 형태］

도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)는, 상기 도 3에 나타내는 특정 프레스 성형품(10)을 제조하기 위한 드로잉 성형에 이용된다. 또한, 도 5에 나타내는 단면은, 상기 도 3(a)의 B-B 단면에 대응한다. 후술하는 제2 및 제3 실시 형태에서도 동일하게 한다.

프레스 성형 장치(20)는, 램(61)과, 상형(40)과, 하형(30)과, 볼스터(62)와, 쿠션(35)을 구비한다. 램(61)은 프레스 방향(상하 방향)으로 슬라이드한다. 볼스터(62) 하에는, 쿠션(35)이 배치된다. 쿠션(35)은, 스프링, 유체압 등에 의해 상방을 향해 균일한 압력을 발생시킨다. 또한, 도 5에는 소재 금속판(70)도 나타낸다.

하형(30)은, 펀치(31)와, 제1 블랭크 홀더(32)와, 제2 블랭크 홀더(33)를 포함한다. 펀치(31)는, 프레스 성형품(10)의 형상이 반영된 금형 조각부를 가진다. 즉, 펀치(31)는, 프레스 성형품(10)의 천판부(10a)에 대응하는 형상의 선단면(31a)을 가진다. 또한, 펀치(31)는, 제1 종벽부(10b)에 대응하는 형상의 제1 외측 측면(31b)을 가짐과 함께, 제2 종벽부(10c)에 대응하는 형상의 제2 외측 측면(31c)을 가진다. 따라서, 펀치(31)의 평면에서 볼 때의 형상은, 프레스 성형품(10)과 마찬가지로, 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 형상이다.

제1 블랭크 홀더(32)는, 펀치(31)의 만곡 내측에 배치되며, 펀치(31)와 인접한다. 또, 제2 블랭크 홀더(33)는, 펀치(31)의 만곡 외측에 배치되며, 펀치(31)와 인접한다.

제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33)는, 각각 쿠션 핀(34)의 상단에 장착되어 있다. 그러한 쿠션 핀(34)은, 볼스터(62)를 관통하여, 개별적으로 프레스 방향(상하 방향)으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 쿠션 핀(34)의 하단은, 쿠션(35)에 눌러진다. 이 때문에, 제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33)는, 쿠션 핀(34)을 통하여 쿠션(35)보다 상방향의 복원력이 부여되면서, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지된다.

제1 블랭크 홀더(32)를 지지하는 쿠션 핀(34)에는, 제1 블랭크 홀더(32)의 슬라이드 이동을 제한하기 위해, 프레스 성형 장치에 고정의 스토퍼(56)가 설치된다. 스토퍼(56)는, 제1 블랭크 홀더(32)의 슬라이드를 구속함과 함께, 후술하는 다이의 선행부(54)의 슬라이드를 구속하는 구속 기구를 구성한다. 또, 제1 블랭크 홀더(32)는, 쿠션 핀(34)과는 분리 가능한 상태에서 쿠션 핀(34)에 장착된다.

상형(40)은, 다이(50(51~53))와 패드(41)를 포함한다. 다이(50)는, 다이 플레이트(51)와, 제1 다이(52)와, 제2 다이(53)로 구성되고, 이들 금형을 일체로 한 상태일 때에 프레스 성형품(10)의 형상이 반영된 금형 조각부를 가진다. 금형 조각부로 말하면, 패드(41)는, 다이(50)의 일부를 구성하고, 프레스 성형품(10)의 천판부(10a)에 대응하는 형상의 선단면을 가진다. 즉, 패드(41)는, 펀치(31)의 선단면(31a)에 대향해서 배치된다.

제1 다이(52)는, 제1 블랭크 홀더(32)에 대향한다. 즉, 제1 다이(52)는, 펀치(31)(프레스 성형품(10))의 만곡 내측에 배치된다. 제1 다이(52)는, 프레스 성형품(10)의 제1 플랜지부(10d)에 대응하는 형상의 제1 안내면(50c)을 가진다. 또한, 제1 다이(52)는, 프레스 성형품(10)의 제1 종벽부(10b)에 대응하는 형상의 제1 내측 측면(50a)을 가진다. 제1 내측 측면(50a)은, 펀치(31)의 제1 외측 측면(31b)에 대응하는 형상이기도 하다.

제2 다이(53)는, 제2 블랭크 홀더(33)에 대향한다. 즉, 제2 다이(53)는, 펀치(31)(프레스 성형품(10))의 만곡 외측에 배치된다. 제2 다이(53)는, 프레스 성형품(10)의 제2 플랜지부(10e)에 대응하는 형상의 제2 안내면(50d)을 가진다. 또한, 제2 다이(53)는, 프레스 성형품(10)의 제2 종벽부(10c)에 대응하는 형상의 제2 내측 측면(50b)을 가진다. 제2 내측 측면(50b)은, 펀치(31)의 제2 외측 측면(31c)에 대응하는 형상이기도 하다.

여기서, 펀치(31)(프레스 성형품(10))의 만곡 내측에 배치되는 제1 다이(52)에는, 선행부(54)가 설치된다. 선행부(54)는, 제1 안내면(50c) 및 제1 내측 측면(50a)의 전체 영역 중, 적어도, 프레스 성형품(10)의 천판부(10a)의 만곡 영역에 대응하는 영역을 포함한다. 즉, 선행부(54)는, 제1 다이(52)의 제1 안내면(50c) 및 제1 내측 측면(50a)의 일부를 구성한다. 후술하는 도 9를 이용하여 설명하는 바와 같이, 프레스 성형품(10)의 제1 플랜지부(10d)와 제1 종벽부(10b)의 경계부(10h)는, 천판부(10a)의 만곡 영역을 따라 만곡한 대략 1/4 원호의 호형상 부위(10l)(플랜지부 제1 호형상 부위)를 포함한다. 예를 들면, 선행부(54)가 가지는 제1 안내면(50c)은, 그 플랜지부 제1 호형상 부위(10l)의 만곡 내측의 영역을 포함하는 영역(10n)에 대응한다.

선행부(54)는, 제1 다이(52)와 일체여도 되고, 제1 다이(52)로부터 분리 독립한 것이어도 된다. 도 5에는, 선행부(54)가 제1 다이(52)와 일체인 경우를 나타낸다. 선행부(54)(제1 다이(52))는, 선행부용 가압 기구(예： 스프링, 고무, 가스 실린더, 유압 실린더 등)(55)를 통하여 지지되어 있다. 이것에 의해, 선행부(54)는, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 된다. 한편, 제2 다이(53)는, 다이 플레이트(51)에, 예를 들면 볼트에 의해 고정된다. 따라서, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)은, 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)에 대해 슬라이드 가능하다.

패드(41)는, 패드용 가압 기구(예： 스프링, 고무, 가스 실린더, 유압 실린더 등)(42)를 통하여 지지되어 있다. 이것에 의해, 패드(41)는, 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 된다. 패드(41)는, 펀치(31)의 선단면(31a)의 전체 영역 중, 적어도, 프레스 성형품(10)의 천판부(10a)의 만곡 영역에 대응하는 영역에 대향한다. 즉, 패드(41)는, 다이(50)의 일부를 구성한다. 예를 들면, 패드(41)는, 후술하는 도 10을 이용하여 설명하는 바와 같이, 프레스 성형품(10)의 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 만곡 외측의 영역을 포함하는 영역(10m)에 대응한다. 프레스 성형품(10)의 천판부(10a)에 있어서, 패드(41)에 대응하는 영역(10m), 그 중에서도 천판부 제1 호형상 부위(10j)에 인접하는 영역은, 주름이 발생하기 쉬운 영역(이하, 「주름 발생 영역」이라고도 한다)이다.

이러한 구성의 프레스 성형 장치(20)를 이용하여, 상기 도 3에 나타내는 특정 프레스 성형품(10)은 이하의 공정을 거쳐 제조된다.

도 6(a)~(e)는, 본 발명의 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치에 의한 프레스 성형(드로잉 성형)의 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이들 도면 중 도 6(a)는 성형 개시 전의 상태를 나타낸다. 도 6(b)는 블랭크 홀더에 의해 소재 금속판을 사이에 끼운 상태를 나타낸다. 도 6(c)는 패드에 의해 소재 금속판을 사이에 끼운 상태를 나타낸다. 도 6(d)는 선행부가 구속된 시점의 상태를 나타낸다. 도 6(e)는 성형 완료 시의 상태를 나타낸다.

성형 전의 상태에서는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 상형(40)이 상사점에 있고, 하형(30)으로부터 상방으로 퇴피하고 있다. 이 상태일 때, 상형(40)에 관해서, 패드(41)의 선단면과 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)은, 동일한 높이 위치에 배치된다. 단, 패드(41)의 선단면은, 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 높은 위치에 배치되어도 상관없다. 선행부(54)(제1 다이(52))의 제1 안내면(50c)은, 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 낮은 위치에 배치된다. 한편, 하형(30)에 관해서는, 제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33)는, 펀치보다 높은 위치에 배치된다. 또한, 제1 블랭크 홀더(32)는, 제2 블랭크 홀더(33)보다 높은 위치에 배치된다. 이러한 상형(40)의 배치에 의해, 프레스 성형 시, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행하게 된다. 그리고, 하형(30) 상에(엄밀하게는 제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33) 상에), 소재 금속판(70)이 올려놓아진다.

이 상태로부터, 상형(40)이 하강하고, 펀치(31)와 다이(50)가 프레스 방향으로 상대적으로 이동한다. 그러면, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 선행부(54) 및 제1 다이(52)의 제1 안내면(50c)이 소재 금속판(70)을 통하여 제1 블랭크 홀더(32)에 맞닿는다. 이것과 더불어, 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)이 소재 금속판(70)을 통하여 제2 블랭크 홀더(33)에 맞닿는다. 이것에 의해 소재 금속판(70)이, 선행부(54)(제1 다이(52))와 제1 블랭크 홀더(32)에 의해 사이에 끼워지고, 또한 제2 다이(53)와 제2 블랭크 홀더(33)에 의해 사이에 끼워진다. 그 때, 제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33)에는, 쿠션 핀(34)을 통하여 쿠션(35)의 복원력이 부여된다. 또, 선행부(54)에는, 선행부용 가압 기구(55)의 복원력이 부여된다.

계속해서, 상형(40)이 더 하강한다. 그러면, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 패드(41)가 소재 금속판(70)을 통하여 펀치(31)에 맞닿는다. 이것에 의해, 소재 금속판(70)이 펀치(31)와 패드(41)에 의해 사이에 끼워진다. 그 때, 펀치(31)에는, 패드용 가압 기구(42)의 복원력이 부여된다.

선행부(54)에 부여되는 선행부용 가압 기구(55)의 복원력은, 제1 블랭크 홀더(32)에 부여되는 쿠션(35)의 복원력보다 크다. 이 때문에, 선행부(54)에 의해 제1 블랭크 홀더(32)가 압입되어, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행하는 상태가 유지된다.

이와 같이 소재 금속판(70)을 사이에 끼운 상태에서, 상형(40)이 더 하강한다. 그러면, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행한 상태에서, 펀치(31)가 다이(50)에 압입되어, 소재 금속판(70)이 가공된다. 결국, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 소재 금속판(70)이 펀치(31)의 제1 외측 측면(31b)에 눌러짐으로써, 소재 금속판(70)으로의 제1 종벽부(10b)의 성형이 거의 완료된다. 이 제1 종벽부(10b)의 성형은, 제1 다이(52)(선행부(54))의 제1 내측 측면(50a)이 소재 금속판(70)에 눌러지는 것에 의해서도 행해진다. 또, 선행부(54)와 제1 블랭크 홀더(32)에 의해, 소재 금속판(70)으로의 제1 플랜지부(10d)의 성형이 거의 완료된다. 한편, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행한 상태이므로, 제2 종벽부(10c) 및 제2 플랜지부(10e)의 성형은 계속 중이 된다.

이와 같이 소재 금속판(70)으로부터 제1 종벽부(10b) 및 제1 플랜지부(10d)를 선행하여 성형하면, 소재 금속판(70)이 만곡 내측의 선행부(54)측(제1 다이(52)측)으로 끌어 들여진다. 보다 구체적으로는, 상기 도 3에 실선 화살표로 나타내는 방향으로 소재 금속판(70)이 끌어 들여진다.

도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 제1 종벽부(10b) 및 제1 플랜지부(10d)의 성형이 완료된 상태에서, 구속 기구(스토퍼)(56)에 의해 제1 블랭크 홀더(32) 및 선행부(54)의 슬라이드가 구속된다. 이것에 의해, 성형된 제1 종벽부(10b) 및 제1 플랜지부(10d)의 변형이 한층 더 방지된다. 이러한 제1 블랭크 홀더(32)의 슬라이드의 구속에 수반하여, 선행부(54)가 펀치(31)에 대해 슬라이드하는 것도 구속된다.

상형(40)이 더 하강한다. 그러면, 펀치(31)에 대한 제1 블랭크 홀더(32) 및 선행부(54)의 슬라이드가 구속되어 있기 때문에, 제1 블랭크 홀더(32)와 쿠션 핀(34)이 분리됨과 함께, 선행부(54)가 다이 플레이트(51)측으로 압입된다. 한편, 제2 다이(53)는 하강하고, 제2 종벽부(10c) 및 제2 플랜지부(10e)의 가공은 계속된다.

그리고, 도 6(e)에 나타내는 바와 같이, 상형(40)이 하사점에 도달한다. 이것에 의해, 제2 종벽부(10c) 및 제2 플랜지부(10e)의 성형이 완료된다. 이러한 프레스 성형에 의해, 상기 도 3에 나타내는 특정 프레스 성형품(10)이 제조된다.

본 실시 형태의 프레스 성형에 의하면, 제1 종벽부(10b) 및 제1 플랜지부(10d)의 성형이 거의 완료되었을 때, 소재 금속판(70)이 만곡 내측의 선행부(54)측(제1 다이(52)측)으로 끌어 들여진다. 이것에 의해, 소재 금속판(70)은, 천판부 제2 호형상 부위(10k) 및 그 근방에서, 잉여의 상태가 된다. 이 상태로부터, 펀치(31)의 선단면(31a) 및 제2 외측 측면(31c)에 의해, 제2 종벽부(10c)의 성형이 진행되고, 완료된다. 이 때문에, 소재 금속판(70)으로서 고강도의 금속판, 예를 들면 인장 강도(TS)가 590MPa 이상인 금속판을 사용하는 경우여도, 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 만곡 내측의 X영역(천판부(10a), 도 4 참조)에서 두께 감소를 저감할 수 있어, 그 결과로서 깨짐의 발생을 저감할 수 있다. 이것에 수반하여, X영역의 만곡 외측의 제2 종벽부(10c)에서도 두께 감소를 저감할 수 있다.

또, 본 실시 형태의 프레스 성형에 의하면, 패드(41)가, 적어도, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 만곡 외측에서 소재 금속판(70)와 맞닿는다. 이 패드(41)와 펀치(31) 사이에 소재 금속판(70)을 끼움으로써, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 만곡 외측의 Y영역(천판부(10a), 도 4 참조)에서 주름이 형성되는 것을 저감할 수 있다. 이에 더하여, 제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33)를 이용하여 소재 금속판(70)을 사이에 끼운 상태에서 드로잉 성형을 행하므로, 소재 금속판(70)의 폭방향으로 발생하는 장력이 증가한다. 이것에 의해서도, Y영역에서 주름이 형성되는 것을 저감할 수 있다.

특히, 제2 블랭크 홀더(33)를 이용함으로써, 플랜지부 제2 호형상 부위의 만곡 외측의 W영역(도 3 참조)에서 주름이 형성되는 것을 저감할 수도 있다.

플랜지부 제1 호형상 부위의 만곡 내측의 Z영역(도 3 참조)에 있어서의 깨짐의 발생은, 소재 금속판(70)의 폭을 확대하면 저감된다. 프레스 성형 시, 소재 금속판(70) 중에서 길이 방향의 후측에 위치하는 영역이 Z영역 및 그 주변을 향해 유입되기 쉬워져, 그 결과로서 제1 플랜지부(10d)의 만곡 내측에 여유 두께부가 형성되기 때문이다. 이 여유 두께부를 프레스 성형 후에 트리밍에 의해 제거하면, 원하는 형상의 프레스 성형품을 얻을 수 있다.

이상대로, 본 실시 형태의 프레스 성형에 의하면, 프레스 성형품(10)의 두께 감소가 저감되기 때문에, 깨짐의 발생을 저감할 수 있다. 게다가, 주름을 저감할 수 있다. 그 결과, 프레스 성형품(10)의 판두께의 변화를 저감할 수 있다. 따라서, 깨짐 및 주름이 저감된 프레스 성형품(10)을 얻는 것이 가능하게 된다. 이러한 프레스 성형품(10)은, 본 실시 형태의 프레스 성형에 의해, 인장 강도가 590MPa 이상인 소재 금속판(70)을 이용하여 성형된다. 따라서, 프레스 성형품(10)의 인장 강도는, 590MPa 이상이 되고, 바람직하게는 980MPa 이상이 되며, 더 바람직하게는 1180MPa 이상이 된다.

본 실시 형태의 프레스 성형은, 소재 금속판(70)으로서 저강도의 금속판을 사용하는 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경이 작아도, 판두께의 변화, 및 깨짐 및 주름이 저감된 프레스 성형품(10)을 얻을 수 있다. 물론, 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경이 작아도 문제는 없다. 또, 제1 종벽부(10b)의 깊이 d1 또는 제2 종벽부(10c)의 깊이 d2가 깊어도 문제는 없다. 따라서, 본 실시 형태의 프레스 성형을 이용하면, 프레스 성형품의 형상 설계의 자유도가 증가한다.

［제2 실시 형태］

도 7(a)~(e)는, 본 발명의 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치에 의한 프레스 성형(드로잉 성형)의 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이들 각 도면은, 상기 도 6(a)~(e)의 각 도면과 동일한 상황을 나타낸다.

제2 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)는, 상기 도 6에 나타내는 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)의 구성을 기본으로 한다. 후술하는 제3 및 제4 실시 형태에서도 동일하게 한다. 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)는, 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)와 비교해, 구속 기구를 변형한 점에서 상위하다. 제2 실시 형태에서는, 제1 블랭크 홀더(32)가, 쿠션 핀 대신에, 제1 블랭크 홀더용 가압 기구(36)에 의해 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지되어 있다. 그 제1 블랭크 홀더용 가압 기구(36)로서, 예를 들면, 스프링, 고무, 가스 실린더, 유압 실린더 등을 채용할 수 있다.

제2 실시 형태에서는, 제1 블랭크 홀더(32)의 슬라이드가, 제1 블랭크 홀더용 가압 기구(36)를 통한 스토퍼(56)에 의해 제한된다. 이 제한에 의해 제1 블랭크 홀더(32)가 구속되고, 이 제1 블랭크 홀더(32)의 구속에 수반하여 선행부(54)의 슬라이드가 구속된다.

［제3 실시 형태］

도 8은, 본 발명의 제3 실시 형태의 프레스 성형 장치에 있어서의 상형을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 제3 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)는, 제1 및 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)와 비교해, 상형(40)을 변형한 점에서 상위하다. 제3 실시 형태에서는, 제1 다이(52)가 제1 다이 본체(52a)와 선행부(54)로 구성된다. 제3 실시 형태의 선행부(54)는, 제1 안내면(50c)에 관해서는 폭방향의 전역을 구성하고, 제1 내측 측면(50a)에 관해서는 제1 안내면(50c) 근방의 일부를 구성한다. 제1 다이 본체(52a)는, 선행부(54)로부터 제외된 제1 내측 측면(50a)의 잔부를 구성한다. 제1 다이 본체(52a)는, 다이 플레이트(51)에 고정된다. 선행부(54)는, 제1 다이 본체(52a)에 고정된 선행부용 가압 기구(55)를 통하여 지지된다.

제3 실시 형태의 경우, 선행부(54)와 제1 다이 본체(52a) 사이에 금형 분할 라인이 존재한다. 이 금형 분할 라인은 프레스 성형품(10)에 전사될 우려가 있다. 이 때문에, 프레스 성형품(10)의 표면 품질을 확보하는 관점에서는, 상기 제1 및 제2 실시 형태와 같은 선행부(54)를 채용하는 것이 바람직하다.

상기 제1~제3 실시 형태에서는, 선행부(54)가 제1 안내면(50c)의 폭방향의 전역을 구성한다. 단, 소재 금속판(70)에 프레스 성형(드로잉 성형)을 행할 수 있는 한, 선행부(54)가 제1 안내면(50c)의 폭방향의 일부를 구성하는 형상이어도 상관없다.

또, 선행부(54)는, 제1 다이(52)의 길이 방향의 전체 범위에 걸쳐 설치되어도 되지만, 부분적으로 설치되어도 된다. 선행부(54)가 부분적으로 설치되는 경우, 금형 분할 라인이 존재하게 된다. 이 금형 분할 라인은, 예를 들면, 프레스 성형품(10)의 표면 품질의 제약에 따라, 금형 및 프레스기에 걸리는 편하중에 따라, 적당히 더 설정하면 된다. 무엇보다, 프레스 성형품(10)의 표면 품질을 확보하는 관점에서, 선행부(54)는, 제1 다이(52)의 길이 방향의 전체 범위에 걸쳐 설치되는 것이 바람직하다.

도 9는, 선행부가 하사점 시에 맞닿는 영역의 일례를 모식적으로 나타내는 프레스 성형품의 평면도이다. 선행부(54)는, 적어도, 플랜지부 제1 호형상 부위(10l)(도 9 중의 굵은선 참조)의 만곡 내측의 영역(10n)(도 9 중의 음영부 참조)에서 맞닿는다. 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 만곡 내측의 X영역(도 4 참조)에서 두께 감소를 저감하기 위해서이다. 이것과 더불어, 제1 플랜지부(10d)의 Z영역(도 3 참조)에서 깨짐의 발생을 저감하기 위해서이다.

도 10은, 패드가 하사점 시에 맞닿는 영역의 일례를 모식적으로 나타내는 프레스 성형품의 평면도이다. 패드(41)는, 적어도, 천판부 제1 호형상 부위(10j)(도 10 중의 굵은선 참조)의 만곡 외측의 영역(10m)(도 10 중의 음영부 참조)에서 맞닿는다. 천판부(10a)의 Y영역(도 4 참조)에서 주름을 저감하기 위해서이다. 패드(41)가 맞닿는 영역(10m)은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 천판부(10a)의 영역 중에서 만곡 영역의 길이 방향 전방의 영역을 포함해도 된다. 또, 패드(41)가 맞닿는 영역(10m)은, 천판부(10a)의 전체 영역이어도 된다. 이 경우, 패드(41)는, 필요에 따라 길이 방향으로 분할하여 배치해도 된다.

요컨데, 패드(41)는, 적어도, 천판부(10a)의 주름 발생 영역에 맞닿는 바와 같이 배치된다. 대부분의 경우, 주름 발생 영역은, 천판부 제1 호형상 부위(10j)(도 10 중의 굵은선 참조)의 만곡 외측의 Y영역(도 4 참조)에 존재한다. 주름 발생 영역은, FEM 해석에 의해 파악할 수 있다. 또, 주름 발생 영역은, 종래의 일반적인 프레스 성형 방법에 의해 프레스 성형품을 제조하고, 그 프레스 성형품의 표면 성상을 조사하는 것에 의해서도 파악할 수 있다.

여기서, 플랜지부 제1 호형상 부위의 만곡 내측의 Z영역(도 3 참조)에 있어서의 깨짐의 발생은, 상기대로, 소재 금속판(70)의 폭을 확대하여, 제1 플랜지부(10d)의 만곡 내측에 여유 두께부를 형성함으로써 저감할 수 있다. 이 경우, 프레스 성형 시에, 소재 금속판(70) 중에서 길이 방향의 후측에 위치하는 영역이 Z영역 및 그 주변을 향해 유입된다. 이 유입이 저해되는 것을 방지하기 위해, 소재 금속판(70) 중에서 길이 방향의 후측에 위치하는 영역에 패드(41)를 맞닿게 하는 경우, 그 누름 압력을 적당히 설정하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 프레스 성형에서는, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)을 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행하도록 배치한다. 이 선행부(54)의 선행량 m(단위： mm, 도 5 참조)은, 제2 종벽부(10c)의 깊이 d2(단위： mm, 도 3(b) 참조)에서 차지하는 선행량 m의 비율(이하, 「선행량 비율」이라고도 한다) R을 지표로 하여 설정된다. 선행부(54)의 선행량 m은, 프레스 성형품(10)의 형상이나 소재 금속판(70)의 재질에 따라 적당히 설정되며, 예를 들면, 선행량 비율 R이 3~100%가 되도록 설정된다. X영역(도 4 참조)의 깨짐의 발생을 보다 저감하는 관점, 금형 및 프레스기에 부하되는 편하중의 관점, 및 생산 효율을 향상시키면서, 주름의 발생을 저감하는 관점에서, 선행부(54)의 선행량 m은, 선행량 비율 R이 10~70%가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 선행량 m은, 압입 과정에서의 선행부(54)와 제2 다이(53)의 스트로크차(즉, 각각의 하사점까지의 나머지 스트로크의 차)라고도 할 수 있다.

압입 과정의 초반에 있어서의 선행부(54)의 배치는, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)과 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)의 높낮이차 n(단위： mm, 상기 도 5 참조)에 의해 평가할 수 있다. 그 높낮이차 n은, 상기 도 5에 나타내는 바와 같이, 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 튀어 나온 상태를 양의 값으로 하고, 제2 안내면(50d)이 선행부(54)의 제1 안내면(50c)보다 튀어 나온 상태를 음의 값으로 한다.

본 실시 형태의 프레스 성형에서는, 제1 안내면(50c)과 제2 안내면(50d)의 높낮이차 n이, 양의 값, 0(영) 및 음의 값 중 어느 하나여도, X영역에서의 깨짐의 발생을 저감할 수 있다. X영역에서의 깨짐의 발생을 보다 저감하는 관점에서, 제1 안내면(50c)과 제2 안내면(50d)의 높낮이차 n은, 양의 값으로 하고, 압입 과정의 초반에 선행부(54)의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 튀어 나온 상태로 하는 것이 바람직하다. 한편, 금형 및 프레스기에 부하되는 편하중의 관점, 및 생산 효율을 향상시키면서, 주름의 발생을 저감하는 관점에서, 제1 안내면(50c)과 제2 안내면(50d)의 높낮이차 n은, 제1 종벽부(10b)의 깊이 d1보다 작은 값으로 하는 것이 바람직하다.

프레스 성형품(10)의 제2 종벽부(10c)와 제2 플랜지부(10e)의 경계부(10i)는, 천판부(10a)의 만곡 영역을 따라 만곡한 대략 1/4 원호의 호형상 부위(10q)(플랜지부 제2 호형상 부위)를 포함한다(후술하는 도 12 참조). 본 실시 형태의 프레스 성형에서는, 제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격은, 적어도, 그 플랜지부 제2 호형상 부위(10q)의 만곡 외측의 영역에서, 소재 금속판(70)의 판두께보다 큰 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 소재 금속판(70) 중 제2 블랭크 홀더(33)와 맞닿는 부위가 다이(50)의 금형 조각부 내에 유입되는 것을 촉진하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 프레스 성형품(10)의 X영역(도 4 참조)에서 두께 감소를 저감할 수 있다. 또, X영역의 만곡 외측의 제2 종벽부(10c)에서도 두께 감소를 저감할 수 있다.

제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격을 소재 금속판(70)의 판두께보다 큰 상태로 유지하는 구성은, 예를 들면, 제2 블랭크 홀더(33) 및 제2 다이(53)의 서로 대향하는 면에 단차를 형성함으로써 실현할 수 있다. 또, 예를 들면, 제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 사이에서, 서로의 금형의 면맞댐부가 되는 디스턴스 블록을 설치함으로써 실현할 수 있다. 양자의 조합에 의해서도 실현할 수 있다.

제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격을 소재 금속판(70)의 판두께보다 큰 상태로 유지하는 구성을 채용하는 경우, 제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격이 과대하면, W영역(도 3 참조)에 주름이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격은, W영역에 주름이 발생하지 않을 정도로 적당히 설정하면 된다. 제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격 d(mm)는, 예를 들면, 하기 (2) 식을 만족하도록 설정할 수 있다.

tb×1.01≤d≤tb×1.50···(2)

상기 (2) 식 중, tb는 소재 금속판의 판두께(mm)이다.

상기대로, 제1 플랜지부(10d)의 만곡 내측에 여유 두께부를 형성함으로써 Z영역(도 3 참조)의 깨짐을 저감하는 경우, 제2 블랭크 홀더(33)와 제2 다이(53)의 간격을, 제2 플랜지부(10e)의 영역 중, 플랜지부 제2 호형상 부위(10q)로부터 길이 방향 후방의 영역(후술하는 도 12 중의 부호 「10p」로 나타내는 음영부 참조)에서, 소재 금속판(70)의 판두께보다 큰 상태로 유지하는 것이 보다 바람직하다. 이에 더하여, 제1 블랭크 홀더(32)와 제1 다이(52)(선행부(54))의 간격을, 제1 플랜지부(10d)의 영역 중, 플랜지부 제1 호형상 부위(10l)로부터 길이 방향 후방의 영역(후술하는 도 12 중의 부호 「10o」로 나타내는 음영부 참조)에서, 소재 금속판(70)의 판두께보다 큰 상태로 유지하는 것이 보다 바람직하다.

이것에 의해, 프레스 성형품(10)의 X영역(도 4 참조)에서 두께 감소를 저감할 수 있고, 또, X영역의 만곡 외측의 제2 종벽부(10c)에서도 두께 감소를 저감할 수 있다. 이에 더하여, Z영역(도 3 참조)에서의 깨짐을 저감하는 효과가 향상된다.

본 실시 형태의 프레스 성형은, 소재 금속판(70)을 사이에 끼우는 순서에 한정은 없다. 상기 도 6 및 도 7에 나타내는 가공 공정과 같이, 제1 블랭크 홀더(32) 및 제2 블랭크 홀더(33) 사이에 끼운 후에 패드(41) 사이에 끼우는 것이 실행되어도 되고, 그 반대의 순서로 끼우는 것이 실행되어도 된다.

상기 도 5~도 8에 나타내는 프레스 성형 장치에서는, 상형으로서, 다이와 패드를 배치하고, 하형으로서, 펀치와 블랭크 홀더를 배치한 구성이지만, 상하의 금형의 배치가 상하로 반전된 구성이어도 상관없다.

또한, 본 실시 형태의 프레스 성형 후에 리스트라이크 공정이 추가되어도 된다. 리스트라이크 공정에서는, 불완전한 형상의 부위(예： 미소한 R부 등)이 최종 형상으로 완성된다.

본 실시 형태의 프레스 성형에 의해 제조된 특정 프레스 성형품(10)은, 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트 뿐만 아니라, 사이드실 이너, 사이드실 아우터 레인포스먼트 리어, 프런트 사이드 멤버, 리어 사이드 멤버 등의 구조 부재에 적용된다.

이러한 구조 부재에 적용되는 특정 프레스 성형품의 경우, 천판부 제1 호형상 부위(10j) 및 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 중심각은, 예를 들면, 15~120°로 설계된다. 또, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경은, 예를 들면, 30~600mm로 설계된다. 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경은, 예를 들면, 10~600mm, 또는 ∞(직선)로 설계된다. 제1 종벽부(10b)의 깊이 d1은, 예를 들면, 20~300mm로 설계되고, 제2 종벽부(10c)의 깊이 d2는, 예를 들면, 20~300mm로 설계된다.

보다 구체적으로는, 특정 프레스 성형품을 리어 사이드 멤버로서 이용하는 경우, 호형상 부위(10j 및 10k)의 중심각은, 예를 들면, 15~85°로 설정된다. 또, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경은, 예를 들면, 30~600mm로 설정된다. 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경은, 예를 들면, 30~600mm로 설정된다. 제1 종벽부의 깊이 d1은, 예를 들면, 30~300mm로 설정되고, 제2 종벽부의 깊이 d2는, 예를 들면, 30~300mm로 설정된다.

특정 프레스 성형품을 프런트 필러 로우어 아우터 레인포스먼트로서 이용하는 경우, 호형상 부위(10j 및 10k)의 중심각은, 예를 들면, 60~120°로 설정된다. 또, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경은, 예를 들면, 30~200mm로 설정된다. 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경은, 예를 들면, 10~200mm로 설정된다. 제1 종벽부의 깊이 d1 및 제2 종벽부의 깊이 d2는, 예를 들면, 20~200mm로 설정된다.

특정 프레스 성형품을 프런트 필러 이너로서 이용하는 경우, 호형상 부위(10j 및 10k)의 중심각은, 예를 들면, 60~120°로 설정된다. 또, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경은, 예를 들면, 30~200mm로 설정된다. 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경은, 예를 들면, 10~200mm로 설정된다. 제1 종벽부의 깊이 d1 및 제2 종벽부의 깊이 d2는, 예를 들면, 20~200mm로 설정된다.

특정 프레스 성형품을 사이드실 아우터 레인포스먼트 리어로서 이용하는 경우, 호형상 부위(10j 및 10k)의 중심각은, 예를 들면, 15~85°로 설정된다. 또, 천판부 제1 호형상 부위(10j)의 곡률반경은, 예를 들면, 30~400mm로 설정된다. 천판부 제2 호형상 부위(10k)의 곡률반경은, 예를 들면, 70~∞(직선)mm로 설정된다. 제1 종벽부의 깊이 d1 및 제2 종벽부의 깊이 d2는, 예를 들면, 20~200mm로 설정된다.

［제4 실시 형태］

도 11(a)~(g)는, 본 발명의 제4 실시 형태의 프레스 성형에 의한 가공 공정을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 제4 실시 형태에서는, 프레스 성형에 의한 가공 공정이 2개의 스테이지로 나누어진다. 제4 실시 형태의 프레스 성형에 의해 최종적으로 얻어지는 프레스 성형품은, 제1~제3 실시 형태의 프레스 성형에 의해 얻어지는 프레스 성형품과 동일하지만, 제1 스테이지 및 제2 스테이지를 순서대로 거쳐 완성품으로 성형된다. 즉, 스테이지마다 별개의 프레스 성형 장치가 이용되며, 제1 스테이지에서는 소재 금속판으로부터 중간품이 성형되고, 제2 스테이지에서는 그 중간품이 완성품으로 완성된다. 중간품은, 천판부, 이 천판부의 만곡 내측의 제1 종벽부, 및 이 제1 종벽부에 연결되는 제1 플랜지부가 완전하게 성형된 것이지만, 천판부의 만곡 외측의 제2 종벽부, 및 이 제2 종벽부에 연결되는 제2 플랜지부가 도중까지 성형된 것이다.

도 11(a)~(d)는 제1 스테이지의 가공 공정을 나타낸다. 이들 도면 중 도 11(a)는 제1 스테이지의 성형 개시 전의 상태를 나타낸다. 도 11(b)는 블랭크 홀더에 의해 소재 금속판을 사이에 끼운 상태를 나타낸다. 도 11(c)는 패드에 의해 소재 금속판을 사이에 끼운 상태를 나타낸다. 도 11(d)는 제1 스테이지의 성형 완료 시의 상태를 나타낸다. 도 11(e)~(g)는 제2 스테이지의 가공 공정을 나타낸다. 이들 도면 중 도 11(e)는 제2 스테이지의 성형 개시 전의 상태를 나타낸다. 도 11(f) 성형 개시 시의 상태를 나타낸다. 도 11(g)는 제2 스테이지의 성형 완료 시의 상태를 나타낸다.

제1 스테이지에서 이용되는 프레스 성형 장치(20A)는, 도 11(a)~(d)에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)와 비교해, 하기의 점이 상위하다. 상형(40)의 다이(50)에 관해서, 펀치(31)의 만곡 내측에 배치되는 제1 다이(52)와 선행부(54)는 일체이며, 다이 플레이트(51)에 고정된다. 즉, 제1~제3 실시 형태와 같은 선행부용 가압 기구(55)는 설치되어 있지 않다. 제1 다이(52) 및 선행부(54)의 금형 조각부는, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 완성품의 형상을 반영한 것이다.

또, 제1 스테이지에 있어서, 펀치(31)의 만곡 외측에 배치되는 제2 다이(53)는, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 다이 플레이트(51)에 고정된다. 단, 제2 다이(53)의 금형 조각부는, 완성품의 형상의 도중까지가 반영된 것이다. 즉, 제2 다이(53)의 내측 측면(50b)의 프레스 방향의 깊이는, 완성품의 제2 종벽부의 깊이보다 얕다.

제1 스테이지에서 이용되는 하형(30)에 관해서는, 제1~제3 실시 형태와 같은 제1 블랭크 홀더(32)의 슬라이드 이동을 제한하는 스토퍼(56)는 설치되어 있지 않다.

제2 스테이지에서 이용되는 프레스 성형 장치(20B)는, 도 11(e)~(g)에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치(20)와 비교해, 하기의 점이 상위하다. 상형(40)의 다이(50)에 관해서, 펀치(31)의 만곡 내측에 배치되는 제1 다이(52)와 선행부(54)는, 패드(41)를 포함하며 일체이다. 이들 일체의 제1 다이(52), 선행부(54) 및 패드(41)는, 패드용 가압 기구(42)를 통하여 지지되어 있다. 제1~제3 실시 형태와 같은 선행부용 가압 기구(55)는 설치되어 있지 않다. 제1 다이(52), 선행부(54) 및 패드(41)의 금형 조각부는, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 완성품의 형상을 반영한 것이다.

또, 제2 스테이지에 있어서, 펀치(31)의 만곡 외측에 배치되는 제2 다이(53)는, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 다이 플레이트(51)에 고정된다. 또, 제2 다이(53)의 금형 조각부는, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 완성품의 형상을 반영한 것이다.

제2 스테이지에서 이용되는 하형(30)에 관해서는, 펀치(31)의 만곡 내측에 인접하는 제1 블랭크 홀더(32)는, 펀치(31)와 일체이다. 즉, 제1~제3 실시 형태와 같은 제1 블랭크 홀더(32)를 지지하는 쿠션 핀(34)은 설치되어 있지 않다.

도 11(a)~(d)에 나타내는 바와 같이, 제1 스테이지의 프레스 성형 장치(20A)에 의한 프레스 성형에서는, 상형(40)이 하강하고, 펀치(31)와 다이(50)가 프레스 방향으로 상대적으로 이동한다. 이것에 수반하여, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 선행부(54)(제1 다이(52))의 제1 안내면(50c)이 제2 다이(53)의 제2 안내면(50d)보다 선행한다. 그리고, 소재 금속판(70)에, 제1 종벽부(10b) 및 제1 플랜지부(10d)의 형상이 성형된다. 또한, 소재 금속판(70)에는, 제2 종벽부(10c) 및 제2 플랜지부(10e)의 도중까지의 형상이 성형된다. 이러한 제1 스테이지의 프레스 성형에 의해, 중간품(71)이 성형된다.

도 11(e)~(g)에 나타내는 바와 같이, 제2 스테이지의 프레스 성형 장치(20B)에 의한 프레스 성형에서는, 상형(40)이 하강하고, 펀치(31)와 다이(50)가 프레스 방향으로 상대적으로 이동한다. 이것에 수반하여, 제1~제3 실시 형태와 마찬가지로, 제1 블랭크 홀더(32) 및 선행부(54)의 슬라이드가 구속된다. 또한, 제2 다이(53)의 하강에 수반하여, 제2 종벽부(10c) 및 제2 플랜지부(10e)의 형상이 성형된다. 이러한 제1 스테이지 및 제2 스테이지를 순서대로 거친 프레스 성형에 의해, 상기 도 3에 나타내는 특정 프레스 성형품(10)이 제조된다.

제4 실시 형태에 있어서도, 제1 종벽부(10b) 및 제1 플랜지부(10d)의 성형이 제2 종벽부(10c) 및 제2 플랜지부(10e)의 성형보다 선행되기 때문에, 제1~제3 실시 형태와 동일한 효과를 나타낸다.

[실시예]

본 발명의 효과를 확인하기 위해, 하기 실시예 1 및 2의 FEM 해석을 실시했다.

［실시예 1］

실시예 1의 FEM 해석에서는, 상기 제1 실시 형태의 프레스 성형 장치를 이용하여, 소재 금속판을 특정 프레스 성형품으로 성형했다. 얻어진 프레스 성형품에 대해서, 각 부의 판두께 감소율, 깨짐 및 주름을 평가했다.

소재 금속판은, 판두께가 1.6mm이며, 인장강도가 980MPa급인 듀얼 페이즈 고강도 강판으로 했다. 소재 금속판의 형상은, 얻어지는 프레스 성형품에 있어서, 폭이 약 15mm인 제1 플랜지부의 만곡 내측에, 폭이 최대로 97mm 정도의 여유 두께부가 형성되도록 설정했다.

프레스 성형품의 천판부 제1 호형상 부위의 곡률반경은 80mm로 했다. 또, 프레스 성형품의 천판부 제2 호형상 부위의 곡률반경은 36mm로 했다. 제1 종벽부의 깊이 d1은 44mm로 하고, 제2 종벽부의 깊이 d2는 51mm로 했다.

선행부는, 선행량 m이 25mm가 되도록 배치하고, 제1 안내면과 제2 안내면의 높낮이차 n은 18mm로 했다. 패드의 가압력은 약 100kN으로 하고, 제1 블랭크 홀더 및 제2 블랭크 홀더의 가압력은, 제1 플랜지부 및 제2 플랜지부 각각의 길이 방향의 실제 길이에 따라 설정하여, 제1 블랭크 홀더에서 약 160kN으로 하고, 제2 블랭크 홀더에서 약 260kN으로 했다. 또, 선행부의 가압력은 약 600kN으로 했다.

선행부는, 제1 다이의 길이 방향의 전체 범위에 걸쳐 설치했다. 한편, 패드는, 상기 도 10에 나타내는 영역(10m)에 설치했다. 제1 블랭크 홀더의 상면의 일부에 0.1mm의 단차를 형성하고, 제1 블랭크 홀더와 선행부(제1 다이)의 간격을 소재 금속판의 판두께보다 큰 상태로 유지했다. 제2 블랭크 홀더의 상면의 일부에 0.1mm의 단차를 형성하고, 제2 블랭크 홀더와 제2 다이의 간격을 소재 금속판의 판두께보다 큰 상태로 유지했다.

도 12는, 실시예 1의 프레스 성형에 의해 제조되는 프레스 성형품을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 제1 플랜지부(10d)의 영역 중 음영부로 나타내는 영역(10o)은, 제1 블랭크 홀더의 상면에 형성된 단차에 의해, 제1 블랭크 홀더와 선행부(제1 다이)의 간격이 소재 금속판의 판두께보다 큰 상태로 유지되는 영역이다. 제2 플랜지부(10e)의 영역 중 음영부로 나타내는 영역(10p)은, 제2 블랭크 홀더의 상면에 형성된 단차에 의해, 제2 블랭크 홀더와 제2 다이의 간격이 소재 금속판의 판두께보다 큰 상태로 유지되는 영역이다.

제1 플랜지부(10d)의 영역(10o)은, 플랜지부 제1 호형상 부위(10l)의 만곡 내측의 영역과, 그 호형상 부위(10l)로부터 길이 방향 후방의 전체 영역과, 그 호형상 부위(10l)의 길이 방향 전방의 근방 영역으로 했다. 제2 플랜지부(10e)의 영역(10p)은, 플랜지부 제2 호형상 부위(10q)의 만곡 외측의 영역과, 그 호형상 부위(10q)로부터 길이 방향 후방의 전체 영역과, 그 호형상 부위(10q)의 길이 방향 전방의 근방 영역으로 했다.

도 13은, 실시예 1의 프레스 성형에 의해 특정 프레스 성형품을 제조했을 때의 판두께 감소율의 분포를 나타내는 도이다. 도 13에서는, 농담에 의해 판두께 감소율을 나타내고, 프레스 성형 전의 소재 금속판(70)의 형상을 실선으로 나타낸다. 판두께 감소율 rtb(%)는, 상기 (1) 식에 의해 산출했다. 판두께 감소율은, 소재 금속판(70)의 두께를 기준으로 한 판두께의 감소율(%)이다.

도 13의 결과로부터 이하의 것을 나타낸다. 천판부의 X영역에 있어서, 두께 감소가 저감되고, 깨짐의 발생이 억제되었다. 천판부의 Y영역에 있어서, 주름이 억제되었다. 제1 플랜지부의 Z영역에 있어서, 깨짐의 발생이 억제되었다. 제2 플랜지부의 W영역에 있어서, 주름이 억제되었다. 프레스 성형품 전체의 판두께 감소율이 -10~11%가 되고, 판두께의 변화가 저감되었다.

［실시예 2］

실시예 2의 FEM 해석에서는, 실시예 1과 동일한 프레스 성형 장치 및 소재 금속판을 이용하여, 선행부의 선행량 m, 즉 선행부와, 제2 다이의 스트로크차를 다양하게 변경하여, 특정 프레스 성형품으로 성형했다. 얻어진 프레스 성형품에 대해서, 각 부의 판두께 감소율, 깨짐 및 주름을 평가했다. 또한, 실시예 2의 프레스 성형품에 있어서의 제1 종벽부의 깊이 d1 및 제2 종벽부의 깊이 d2는, 실시예 1의 프레스 성형품의 그것보다 깊게 했다. 즉, 실시예 2의 프레스 성형품에서는, 제1 종벽부의 깊이 d1은 55mm로 하고, 제2 종벽부의 깊이 d2는 60mm로 했다.

도 14는, 실시예 2의 프레스 성형에 의해 특정 프레스 성형품을 제조했을 때의 판두께 감소율의 분포의 일례를 나타내는 도이다. 도 15(a)~(c)는, 실시예 2의 결과로서 다이의 스트로크차와 판두께 감소율의 관계를 나타내는 도이다. 이들 도면 중, 도 15(a)는 제1 플랜지부의 Z영역의 결과를 나타낸다. 도 15(b)는 천판부의 X영역의 결과를 나타낸다. 도 15(c)는 천판부의 Y영역의 결과를 나타낸다.

도 14 및 도 15(a)~(c)의 결과로부터 이하의 것을 나타낸다. 선행부와 제2 다이의 스트로크차가 10~40mm의 범위이면, Z영역 및 X영역에서 깨짐이 발생하지 않고, Y영역에서 주름도 발생하지 않았다. 스트로크차, 즉 선행량 m이 10~40mm인 것은, 선행량 비율 R(제2 종벽부의 깊이 d2에서 차지하는 선행량 m의 비율)이 10~70%인 것에 상당한다. 이것으로부터, 선행량 비율 R이 10~70%가 되는 조건이면, 프레스 성형품의 각 부에서 깨짐 및 주름이 저감되는 것을 알 수 있었다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명은, 자동차 차체의 구조 부재의 제조에 유효하게 이용할 수 있다.

10： 프레스 성형품 10a： 천판부
10b： 제1 종벽부 10c： 제2 종벽부
10d： 제1 플랜지부 10e： 제2 플랜지부
20, 20A, 20B： 프레스 성형 장치 30： 하형
31： 펀치 31a： 펀치의 선단면
31b： 펀치의 제1 외측 측면 31c： 펀치의 제2 외측 측면
32： 제1 블랭크 홀더 33： 제2 블랭크 홀더
34： 쿠션 핀 35： 쿠션
36： 제1 블랭크 홀더용 가압 기구 37： 제2 블랭크 홀더용 가압 기구
40： 상형 41： 패드
42： 패드용 가압 기구 50： 다이
50a： 다이의 제1 내측 측면 50b： 다이의 제2 내측 측면
50c： 다이의 제1 안내면 50d： 다이의 제2 안내면
51： 다이 플레이트 52： 제1 다이
52a： 제1 다이 본체 53： 제2 다이
54： 선행부 55： 선행부용 가압 기구
56： 스토퍼 70： 소재 금속판

Claims (8)

1. 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가지는 프레스 성형품을 제조하기 위한 프레스 성형 장치로서,
   상기 프레스 성형품은,
   L자 형상의 만곡 영역을 포함하는 천판부와,
   상기 천판부의 양 측부 중 만곡 내측의 측부에 연결되는 제1 종벽부(縱壁部)와,
   상기 천판부의 양 측부 중 만곡 외측의 측부에 연결되는 제2 종벽부와,
   상기 제1 종벽부에 연결되는 제1 플랜지부와,
   상기 제2 종벽부에 연결되는 제2 플랜지부를 구비하고,
   상기 프레스 성형 장치는,
   상기 천판부, 상기 제1 종벽부 및 상기 제2 종벽부에 각각 대응하는 형상의 선단면, 제1 외측 측면 및 제2 외측 측면을 가지는 펀치와,
   상기 펀치의 만곡 내측에 인접하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능한 제1 블랭크 홀더와,
   상기 펀치의 만곡 외측에 인접하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능한 제2 블랭크 홀더와,
   상기 펀치, 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 제2 블랭크 홀더와 쌍을 이루는 다이이며, 상기 제1 종벽부 및 상기 제2 종벽부에 각각 대응하는 형상의 제1 내측 측면 및 제2 내측 측면과, 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 제2 블랭크 홀더에 각각 대향하는 제1 안내면 및 제2 안내면을 가지는 다이와,
   상기 다이의 일부를 구성하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능한 패드이며, 상기 펀치의 상기 선단면의 전체 영역 중, 적어도 상기 천판부의 상기 만곡 영역에 대응하는 영역에 대향하는 패드와,
   상기 다이의 일부를 구성하고, 프레스 방향으로 슬라이드 가능한 선행부이며, 상기 제1 안내면 및 상기 제1 내측 측면의 전체 영역 중, 적어도 상기 천판부의 상기 만곡 영역에 대응하는 영역을 포함하는 선행부와,
   구속 기구를 구비하고,
   상기 펀치와 상기 다이를 프레스 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 펀치를 상기 다이에 압입(押入)하여 금속판을 상기 프레스 성형품으로 성형할 때, 상기 선행부의 상기 제1 안내면이 상기 다이의 상기 제2 안내면보다 선행하여, 상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부가 형성된 후, 상기 구속 기구에 의해 상기 펀치에 대한 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 선행부의 슬라이드가 구속되고, 이 구속 상태에서 상기 다이로의 상기 펀치의 압입이 계속되어, 상기 제2 종벽부 및 제2 플랜지부가 형성되는, 프레스 성형 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레스 성형 장치는,
   쿠션 핀을 통하여 상기 제1 블랭크 홀더를 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하는 쿠션과,
   상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 제한하는 스토퍼를 더 구비하고,
   상기 구속 기구는, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 상기 스토퍼로 제한하면서 상기 쿠션 핀과 상기 제1 블랭크 홀더를 분리시킴으로써, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 구속하고, 이 제1 블랭크 홀더의 구속에 수반하여 상기 선행부의 슬라이드를 구속하는, 프레스 성형 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 프레스 성형 장치는,
   상기 제1 블랭크 홀더를 프레스 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하는 가압 기구를 더 구비하고,
   상기 구속 기구는, 상기 제1 블랭크 홀더의 슬라이드를 제한함으로써 상기 제1 블랭크 홀더를 구속하고, 이 제1 블랭크 홀더의 구속에 수반하여 상기 선행부의 슬라이드를 구속하는, 프레스 성형 장치.
4. 평면에서 볼 때에 길이 방향을 따라 L자 형상으로 만곡한 외형 형상을 가지는 프레스 성형품의 제조 방법으로서,
   상기 프레스 성형품은,
   L자 형상의 만곡 영역을 포함하는 천판부와,
   상기 천판부의 양 측부 중 만곡 내측의 측부에 연결되는 제1 종벽부와,
   상기 천판부의 양 측부 중 만곡 외측의 측부에 연결되는 제2 종벽부와,
   상기 제1 종벽부에 연결되는 제1 플랜지부와,
   상기 제2 종벽부에 연결되는 제2 플랜지부를 구비하고,
   상기 프레스 성형품의 제조 방법은,
   프레스 성형에 의해, 금속판으로부터 상기 프레스 성형품을 제조할 때,
   상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부의 성형을 상기 제2 종벽부 및 상기 제2 플랜지부의 성형보다 선행하여 실시하여, 상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부의 성형이 완료된 후, 상기 제2 종벽부 및 제2 플랜지부의 성형이 완료되는, 프레스 성형품의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형 장치를 이용하여,
   상기 선행부의 상기 제1 안내면이 상기 다이의 상기 제2 안내면보다 선행한 상태로, 상기 제1 블랭크 홀더, 상기 제2 블랭크 홀더 및 상기 패드에 의해 상기 금속판을 사이에 끼우는 유지 공정과,
   상기 펀치와 상기 다이를 프레스 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 펀치를 상기 다이에 압입하여 상기 금속판을 상기 프레스 성형품으로 성형하는 성형 공정을 포함하고,
   상기 성형 공정은,
   상기 선행부의 상기 제1 안내면이 상기 다이의 상기 제2 안내면보다 선행한 상태로, 상기 다이로의 상기 펀치의 압입을 행하여, 상기 제1 종벽부 및 상기 제1 플랜지부를 성형하는 제1 단계와,
   상기 구속 기구에 의해 상기 펀치에 대한 상기 제1 블랭크 홀더 및 상기 선행부의 슬라이드가 구속되고, 이 구속 상태에서 상기 다이로의 상기 펀치의 압입을 계속하여, 상기 제2 종벽부 및 제2 플랜지부를 성형하는 제2 단계를 포함하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
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