KR101850633B1 - 모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

모자형 단면 부품의 제조 장치(500)는, 소재 금속판(601)의 양측 부분(601b, 601c)을 가압하는 다이(502)와, 소재 금속판(601)의 중앙 부분(601a)을 가압하는 펀치(504)와, 형 체결 시에 소재 금속판(601)의 중앙 부분(601a)을 펀치(504)의 사이에 가압 끼움지지하는 패드(503)와, 형 체결 시에 소재 금속판(601)의 양측 부분(601b, 601c)을 다이(502)의 사이에 가압 끼움지지하는 블랭크 홀더(505)를 구비하고, 또한, 이형 시의 만곡 부품(501)의 변형을 억제하기 위해서, 만곡 부품(501)의 성형 완료 시에 블랭크 홀더(505)와 일체로 이동하고, 패드(503)와 블랭크 홀더(505)의 사이에 통해 성형된 만곡 부품(501)이 이형 시에 패드(503)와 블랭크 홀더(505) 사이에서 가압되는 것을 제한하는 플로팅 블록(514)을 포함하는 가압 제한 장치(510)를 구비한다.

Description

모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법{DEVICE FOR MANUFACTURING AND METHOD FOR MANUFACTURING COMPONENT WITH HAT-SHAPED CROSS-SECTIONAL SURFACE}
본 발명은, 모자형 단면으로 된 부품을 제조하는 모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법에 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 필요하다.
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, 단면 모자 형상의 모자형 단면 부품의 성형 후 이형 시에 상기 홀더와 함께 이동하고, 상기 패드와 상기 홀더의 사이에 개재하여, 상기 패드와 상기 홀더에 의한 상기 모자형 단면 부품에의 가압을 제한하는 가압 제한부를 포함하여 구성된 가압 제한 장치를 구비하고 있다.
또한, 상기 과제를 해결하는 모자형 단면 부품의 제조 방법은, 상기 모자형 단면 부품의 제조 장치를 사용하고, 상기 펀치와 상기 패드로 상기 금속판의 중앙 부분을 끼움지지함과 동시에 상기 다이와 상기 홀더로 상기 금속판의 양측 부분을 끼움지지함으로써 상하로 만곡된 금속판으로 하고, 상기 홀더 및 상기 다이와 상기 펀치 및 상기 패드를 상하로 상대 이동시킴으로써, 상기 모자형 단면 부품을 성형하는 성형 공정과, 상기 패드와 가압 제한부를 접촉시킨 상태에서, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 한쪽 또는 양쪽을 이형 방향으로 이동시킴으로써 상기 모자형 단면 부품을 이형하는 이형 공정을 거친다.
상기 과제를 해결하는 모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법에 의하면, 펀치와 패드로 금속판의 중앙 부분을 끼움지지시킴과 동시에 다이와 홀더로 금속판의 양측 부분을 끼움지지시켜서, 홀더 및 다이와 펀치 및 패드를 상하로 상대 이동시킴으로써, 단면 모자 형상의 모자형 단면 부품이 형성된다. 그리고, 가압 제한부를 패드와 홀더의 사이에 개재시켜서, 패드와 홀더에 의한 모자형 단면 부품에의 가압을 제한한 상태에서, 다이 및 블랭크 홀더의 한쪽 또는 양쪽을 이형 방향으로 이동시킨다. 이에 의해, 성형된 모자형 단면 부품이 이형 시에 패드와 홀더 사이에서 가압되는 것이 제한된 상태에서, 모자형 단면 부품이 금형(홀더, 다이, 펀치 및 패드)으로부터 취출된다.
본 발명의 모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법에 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, 가압 제한 장치를 도시하는 사시도이다.
도 12b는, 펀치가 고정된 기판 및 가압 제한 장치의 일부를 구성하는 플로팅 블록을 도시하는 사시도이다.
도 12c는, 블랭크 홀더를 도시하는 사시도이다.
도 12d는, 블랭크 홀더에 내장된 플로팅 블록을 도시하는 사시도이다.
도 12e는, 모자형 단면 부품의 제조 장치에 있어서 가압 제한 장치가 설치된 부위를 도시하는 부분 평면 단면도이다.
도 13a는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이다.
도 13b는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13a보다도 후의 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 13c는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13b보다도 후의 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 13d는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13c보다도 후의 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 13e는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13d보다도 후의 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 13f는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13e보다도 후의 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 13g는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 A-A선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13f보다도 후의 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14a는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13a와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14b는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13b와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14c는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13c와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14d는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13d와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14e는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13e와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14f는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13f와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 14g는, 도 12b, 도 12c, 도 12e에 도시된 B-B선을 따라 절단한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 설명도이며, 도 13g와 동일한 시간의 단면을 도시하고 있다.
도 15a는, 다른 형태의 홀드 아암을 도시하는 사시도이다.
도 15b는, 다른 형태의 플로팅 블록을 도시하는 사시도이다.
도 16a는, 도 12b에 도시된 기판에 설치된 보유 지지 해제부를 도시하는 측면도이다.
도 16b는, 도 16a에 도시된 보유 지지 해제부를 구비한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 도 13d에 대응하는 설명도이다.
도 16c는, 도 16a에 도시된 보유 지지 해제부를 구비한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 도 13f에 대응하는 설명도이다.
도 16d는, 도 16a에 도시된 보유 지지 해제부를 구비한 모자형 단면 부품의 제조 장치의 단면을 경시적으로 도시하는 도 13g에 대응하는 설명도이다.
도 17a는, 종벽에 발생하는 응력을 모식적으로 도시하는 만곡 부품의 사시도이다.
도 17b는, 종벽에 발생하는 전단 주름을 도시하는 만곡 부품의 사시도이다.
도 17c는, 종벽에 발생하는 전단 주름을 도시하는 만곡 부품의 측면도이다.
도 18a는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 모자형 단면 부품의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 18b는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 만곡 부품의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 18c는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 모자형 단면 부품의 제조 장치를 도시하는 단면도이다.
도 18d는, 전단 주름의 발생을 방지하기 위한 각 부의 치수 등을 설명하기 위한 만곡 부품의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 19a는, 도 5에 도시된 모자형 단면 부품의 제조 장치에 의해 제조된 만곡 부품을 도시하는 사시도이다.
도 19b는, 도 19a에 도시된 만곡 부품을 상방에서 본 평면도이다.
도 19c는, 도 19a에 도시된 만곡 부품의 측면도이다.
도 19d는, 도 19a에 도시된 만곡 부품을 한쪽 단부에서 본 정면도이다.
도 20은, 표 1에서의 클리어런스(b)를 도시하는 금형의 단면도이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법에 대해서 설명한다. 이하, 우선 모자형 단면 부품의 구성에 대해서 설명하고, 계속해서 모자형 단면 부품의 제조 장치 및 제조 방법에 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 방향으로 연장되는 천장판(11)과, 천장판(11)의 짧은 방향의 양측으로부터 각각 천장판(11)의 두께 방향 일측을 향해서 굴곡하여 연장되는 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 연장되는 외향 플랜지(13a)와, 종벽(12b)의 천장판(11)과는 반대측의 단으로부터 종벽(12a)과 이격되는 측을 향해서 굴곡하여 연장되는 외향 플랜지(13b)를 구비하고 있다.
천장판(11)과 종벽(12a, 12b) 각각의 사이에는, 만곡 부품(10)의 길이 방향을 따라서 연장되는 능선(14a, 14b)이 형성되어 있다. 또한, 종벽(12a, 12b) 각각과 외향 플랜지(13a, 13b)의 사이에는 만곡 부품(10)의 길이 방향을 따라서 연장되는 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 일정하게 되어 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 발생시키지 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, 블랭크 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 가능하게 되어 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 방향에 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, 블랭크 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 엔드에 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 이격할 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 신장하면 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 신장하면 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 장치(510)의 구성)
도 12a에 도시된 바와 같이, 가압 제한 장치(510)는, 구형 블록 형상으로 형성된 가압 제한부로서의 플로팅 블록(514)을 구비하고 있다. 또한, 가압 제한 장치(510)는, 만곡 부품(501)의 성형 완료 시에 플로팅 블록(514)과 결합함으로써 상기 플로팅 블록(514)과 블랭크 홀더(505)를 일체화시키는, 즉, 플로팅 블록(514)이 블랭크 홀더(505)와 일체로 이동하는 것을 가능하게 하는 보유 지지부로서의 한 쌍의 홀드 아암(511)을 구비하고 있다. 또한, 가압 제한 장치(510)는, 홀드 아암(511)에 의한 플로팅 블록(514)의 보유 지지를 해제시키는 보유 지지 해제부(515)를 구비하고 있다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 2개의 플로팅 블록(514)은, 기판(508) 상에 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 플로팅 블록(514)을 2개 사용하는 경우에 대해서 설명하는데, 성형하는 만곡 부품(501)의 형상이나 치수에 따라서는 플로팅 블록을 1개만 사용하는 것으로 해도 되고, 패드 하중이 큰 경우에는, 3개 이상 사용하는 것으로 해도 된다.
2개의 플로팅 블록(514)은, 패드(503)의 가압력을 받아도 좌굴이나 소성 변형을 발생하지 않는 강성이나 강도를 갖는 블록 형상의 강재를 사용해서 형성되어 있다. 또한, 2개의 플로팅 블록(514)은, 기판(508) 상에서 펀치(504)의 길이 방향 양측에 각각 승강 가능하게 배치되어 있다. 또한, 도 12a에 도시된 바와 같이, 플로팅 블록(514)의 상방측 부위는, 측면에서 볼 때 폭 치수가 대략 일정한 치수로 된 블록 상부(514a)로 되어 있고, 플로팅 블록(514)의 하방측 부위는, 측면에서 볼 때 폭 치수가 블록 상부(514a)의 폭 치수 이상의 치수로 되어 있음과 함께 상방측을 향함에 따라서 폭 치수가 점차 좁아지도록 형성된 블록 하부(514b)로 되어 있다. 블록 상부(514a)에는, 후술하는 보유 지지 해제부(515)가 설치되어 있다. 또한, 도 12c, 도 12d 및 도 12e에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀더(505)의 길이 방향의 양단부에는, 블록 상부(514a)가 삽입 관통되는 블록 상부 삽입 관통 구멍(505a)이 형성되어 있다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 블록 하부(514b)의 하단부에는, 후술하는 홀드 아암(511)의 결합부(511c)가 결합되는 오목 형상의 피결합부(514c)가 형성되어 있다.
도 12a 및 도 12d에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 홀드 아암(511)은, 블록 상부 삽입 관통 구멍(505a)과 일체로 형성된 홀드 아암 수용 구멍(505b) 내에 배치되어 있고, 또한 한 쌍의 홀드 아암(511)은, 측면에서 볼 때 상하 방향을 길이 방향으로 하는 블록 형상으로 형성된 회전 블록(511a)과, 회전 블록(511a)으로부터 상방측으로 연장된 막대 형상의 연장부(511b)를 구비하고 있다. 회전 블록(511a)의 하단부는, 플로팅 블록(514)의 블록 하부(514b)에 형성된 피결합부(514c)에 결합하는 훅 형상의 결합부(511c)로 되어 있다. 또한, 회전 블록(511a)의 상부는, 핀(516)을 통해서 블랭크 홀더(505)으로 회전 가능하게 지지되어 있다.
성형 하사점에 있어서, 즉, 만곡 부품(501)(도 6d 참조)의 성형 완료 시에 있어서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 회전 블록(511a)이 일측으로 회전되는(화살표 C1 방향으로 회전되는) 것에 의해 회전 블록(511a)의 결합부(511c)가 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)에 결합하도록 되어 있다. 이에 의해, 도 12d에 도시된 바와 같이, 플로팅 블록(514)이 블랭크 홀더(505)와 일체로 이동하는 것이 가능해진다. 또한, 도 12a에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 롤러(513)가 설치된 한 쌍의 스프링(512)이 기판(508)(도 12b 참조)에 고정되어 있다. 그리고, 성형 하사점에 있어서, 한 쌍의 스프링(512)이 롤러(513)를 통해 홀드 아암(511)의 회전 블록(511a)을 가압함으로써, 회전 블록(511a)이 일측으로 회전되어(화살표 C1 방향으로 회전되어), 회전 블록(511a)의 결합부(511c)가 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)에 결합하도록 되어 있다. 그리고, 플로팅 블록(514)이 블랭크 홀더(505)와 함께 상승하고 있는 과정에 있어서는, 패드(503)의 일부가 플로팅 블록(514)의 상단부에 접촉하고 있다. 이에 의해, 패드(503) 및 펀치(504)의 접근 방향으로의 이동이 가압 제한 장치(510)에 의해 저지되어, 성형된 만곡 부품(501)(도 6d 참조)이 이형 시에 패드(503)와 블랭크 홀더(505) 사이에서 가압 없는, 또는 작은 압력밖에 작용하지 않도록 되어 있다.
도 12a에 도시된 상태로부터, 회전 블록(511a)이 타측으로 회전되는(화살표 C2 방향으로 회전되는) 것에 의해, 회전 블록(511a)의 결합부(511c)와 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)의 결합이 해제되도록 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 보유 지지 해제부(515)의 일부가, 홀드 아암(511)의 연장부(511b)를 가압함으로써, 회전 블록(511a)이 타측으로 회전되어(화살표 C2 방향으로 회전되어), 회전 블록(511a)의 결합부(511c)와 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)의 결합이 해제되도록 되어 있다.
보유 지지 해제부(515)는, 경도판(518)을 갖고 있다. 이 경도판(518)은, 블록 상부(514a)의 측방측이 개방된 개구(514d) 내에 배치되어 있음과 함께 중간부가 핀(517)을 통해 경도(傾倒) 가능하게 지지되어 있다. 경도판(518)의 상방측에는, 블록 상부(514a)의 상단부와 개구(514d)를 연통하는 개구(514e) 내에 배치된 패드 하중 전달 막대(519)가 설치되어 있다. 또한, 경도판(518)의 하방측에는, 코일 스프링(520)이 설치되어 있다.
경도판(518)의 일단부(518a)는 플로팅 블록(514)으로부터 측방측을 향해서 돌출되어 있고, 또한 경도판(518)의 일단부(518a)는, 도 12a 및 도 12d에 도시된 바와 같이, 플로팅 블록(514)과 블랭크 홀더(505)가 일체화된 상태에 있어서, 홀드 아암(511)의 연장부(511b)의 상방측에 배치되어 있다.
패드 하중 전달 막대(519)는, 경도판(518)의 타단부(518b)의 상방측에 배치되어 있다. 이 패드 하중 전달 막대(519)가, 패드(503)에 의해 하방측으로 가압됨으로써, 패드 하중 전달 막대(519)가, 경도판(518)의 타단부(518b)를 가압하도록 되어 있다. 이에 의해, 패드(503)가 블록 상부(514a)의 상단부에 접촉한 상태에서는, 경도판(518)의 일단부(518a)가 홀드 아암(511)의 연장부(511b)와 이격하도록 되어 있다. 그리고, 홀드 아암(511)의 화살표 C1 방향에의 회전이 가능해지고, 도 12a에 도시된 바와 같이, 홀드 아암(511)의 결합부(511c)가 플로팅 블록(514)의 피결합부(514C)에 결합하는 것이 가능해진다.
코일 스프링(520)은, 경도판(518)의 타단부(518b)의 하방측에 배치되어 있고, 이 코일 스프링(520)은, 경도판(518)의 타단부(518b)를 상방측을 향해서 가압하고 있다. 이에 의해, 패드(503)가 블록 상부(514a)의 상단부로부터 이격된 상태에서는, 경도판(518)의 일단부(518a)가 홀드 아암(511)의 연장부(511b)측을 향해서 경도하여, 경도판(518)의 일단부(518a)가 홀드 아암(511)의 연장부(511b)를 가압한다. 이에 의해, 스프링(512)에 의한 롤러(513)의 가압력에 저항해서 회전 블록(511a)이 화살표 C2 방향으로 회전되어, 회전 블록(511a)의 결합부(511c)와 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)의 결합이 해제되는, 즉, 홀드 아암(511)에 의한 플로팅 블록(514)의 보유 지지가 해제되도록 되어 있다.
이어서, 가압 제한 장치(510)의 작동에 대해서 설명한다.
도 13a 및 도 14a는 만곡 부품(501)의 성형 개시 전의 상황을 도시한다. 도 13b 및 도 14b에 도시한 타이밍에서는, 패드(503) 및 펀치(504)와, 다이(502) 및 블랭크 홀더(505)에 의해 소재 금속판(601)이 끼움지지된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 패드(503)와 플로팅 블록(514)의 사이에는, 조정용 블록(521)이 개재 장착되어 있다. 이에 의해, 소재 금속판(601)의 판 두께 변동 등에 의한 클리어런스의 조정이 이루어지고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 조정용 블록(521)은 패드(503)의 길이 방향의 양단부에 각각 고정되어 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 조정용 블록(521)이 플로팅 블록(514)에 접촉하고 있다는 것은, 패드(503)가 플로팅 블록(514)에 직접 접촉하고 있는 것을 포함하는 것으로 한다. 또한, 도 13b 및 도 14b에 도시한 타이밍에 있어서, 패드(503)의 길이 방향의 양단부가 조정용 블록(521)을 통해 플로팅 블록(514)의 상단부에 접촉한다.
도 13c 및 도 14c에 도시한 타이밍에서는, 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)가 하방측으로 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 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)이 형성되어 간다. 그리고, 도 13d 및 도 14d에 도시한 타이밍에서는, 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)가 성형 하사점까지 이동하여, 만곡 부품(501)의 성형이 완료된다. 이 상태에 있어서도, 패드(503)의 길이 방향의 양단부는 조정용 블록(521)을 통해 플로팅 블록(514)의 상단부에 접촉하고 있다.
또한, 블랭크 홀더(505)가 성형 하사점에 이동했을 때, 도 12a에 도시된 바와 같이, 조정용 블록(521)이 패드 하중 전달 막대(519)의 정상부를 화살표 Z방향으로 밀어 내리므로, 경도판(518)의 일단부(518a)가 홀드 아암(511)의 연장부(511b)로부터 이격되어, 홀드 아암(511)의 결합부(511c)가 스프링(512)의 가압력에 의해 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)에 결합한다. 이에 의해, 블랭크 홀더(505)와 플로팅 블록(514)이 연결되고, 이후의 이형 공정에서는, 블랭크 홀더(505)와 플로팅 블록(514)은 일체가 되어 상승한다.
또한, 이 성형 하사점 이후에, 도 13e 및 도 13f 및 도 14e 및 도 14f에 도시된 바와 같이, 블랭크 홀더(505)가 플로팅 블록(514)과 함께 상승하면, 펀치(504)의 상면에 접하고 있었던 만곡 부품(501)의 천장판(501c)이 펀치(504)의 상면으로부터 이격된다. 여기서, 블랭크 홀더(505)가 플로팅 블록(514)과 함께 상승하고 있을 때에 있어서는, 플로팅 블록(514)은 홀드 아암(511)을 통해 블랭크 홀더(505)와 연결되어 있고, 패드(503)와 블랭크 홀더(505)는 상하 접근 방향의 상대 이동이 저지되어 있다. 이로 인해, 이형 공정중에 패드 가압 장치(506) 및 블랭크 홀더 가압 장치(507)(도 11b 참조)로부터의 힘으로 접근하는 방향으로의 힘을 받아도, 성형된 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505) 사이에서 변형될 정도의 가압이 되지 않게 된다.
그리고, 도 13g 및 도 14g에 도시된 바와 같이, 다이(502)가 상사점까지 상승함으로써, 만곡 부품(501)을 취출할 수 있다. 또한, 다이(502)가 상사점에 도달했을 때, 패드(503)가 플로팅 블록(514)으로부터 이격되면, 즉, 패드(503)에 설치된 조정용 블록(521)이 플로팅 블록(514)으로부터 이격되면, 도 12d에 도시된 바와 같이, 코일 스프링(520)의 가압력으로 경도판(518)의 일단부(518a)가 홀드 아암(511)의 연장부(511b)를 가압한다. 이에 의해, 회전 블록(511a)이 화살표 C2 방향으로 회전되어, 회전 블록(511a)의 결합부(511c)와 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)의 결합이 해제된다. 그리고, 도 13g에 도시된 바와 같이, 플로팅 블록(514)은, 블록 상부 삽입 관통 구멍(505a) 및 홀드 아암 수용 구멍(505b)(도 12c 참조) 내를 낙하해서 기판(508) 상의 정위치로 복귀한다(도 12b 참조).
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 상기 가압 제한 장치(510)를 구비한 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)를 사용함으로써, 성형된 만곡 부품(501)을 손상시키지 않고 이형할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)에 의하면, 상기 가압 제한 장치(510)를 구비하고 있지 않은 종래의 제조 장치에 비해서 사이클 타임을 일절 증가시키지 않고 만곡 부품(501)을 이형할 수 있다. 이에 의해, 만곡 부품(501)을 저비용으로 양산할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 홀드 아암(511)을 사용함으로써 플로팅 블록(514)과 블랭크 홀더(505)가 일체로 이동 가능해지도록 구성한 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 즉, 성형 하사점에 있어서 플로팅 블록(514)을 보유 지지함과 함께, 패드가 2개의 플로팅 블록(514)으로부터 이격된 후에 플로팅 블록(514)을 이격할 수 있는 기구라면, 동일하게 적용 가능하다. 이러한 기구로서는,
(1) 래치식(플로팅 블록(514)에 래치 아암을 설치하는 타입)
(2) 푸쉬핀식(플로팅 블록(514) 또는 블랭크 홀더(505)로부터 스프링식의 핀을 고정용의 구멍에 넣어 일체화시키는 방식)
(3) 기어식(플로팅 블록(514)에 내장한 기어를 패드(503)의 가압으로 보유 지지하고, 블랭크 홀더(505)에 내장한 기어로 로크함)
(4) 캠식(블랭크 홀더(505)가 하강하는 움직임에 따라서 수평하게 움직이는 캠을 내장하고, 캠 선단에서 플로팅 블록(514)을 로크함)
이 예시된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 홀드 아암(511)의 회전 블록(511a)에 형성된 훅 형상의 결합부(511c)를 플로팅 블록(514)의 블록 하부(514b)에 형성된 피결합부(514c)에 결합시킨 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 홀드 아암(511)의 회전 블록(511a)에 형성된 결합부로서의 결합 오목부(511d)를, 플로팅 블록(514)의 블록 하부(514b)에 형성된 피결합부로서의 결합 볼록부(514f)에 결합시켜도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 보유 지지 해제부(515)가, 플로팅 블록(514)의 블록 상부(514a)에 설치되어 있는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 16a에 도시된 바와 같이, 상기 보유 지지 해제부(515)와 동일한 기능을 갖는 보유 지지 해제부(522)를 베이스부로서의 기판(508)의 길이 방향의 양단부에 세워 설치된 프레임부(508a)(도 12b도 참조)에 설치할 수도 있다. 이 보유 지지 해제부(522)는, 기판(508)의 프레임부(508a)에 브래킷(523)을 통해 경도 가능하게 지지된 경도부(524)와, 경도부(524)의 선단측(524a)을 하방측으로 가압하는 코일 스프링(525)을 포함하여 구성되어 있다. 상기 보유 지지 해제부(522)에서는, 도 16b에 도시된 성형 하사점으로부터 블랭크 홀더(505) 및 다이(502)가 소정 거리 상승했을 때, 홀드 아암(511)의 연장부(511b)가 경도부(524)의 선단측(524a)에 접촉하여, 홀드 아암(511)의 연장부(511b)가 경도부(524)의 선단측(524a)에 의해 하방측으로 가압되도록 되어 있다. 이에 의해, 도 16c 및 도 16d에 도시된 바와 같이, 회전 블록(511a)의 결합부(511c)와 플로팅 블록(514)의 피결합부(514c)의 결합이 해제되도록 되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 패드(503)의 일부가 조정용 블록(521)을 통해 플로팅 블록(514)의 상단부에 접촉함으로써, 성형된 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505) 사이에서 가압되는 것을 억제한 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 패드(503)와 함께 이동하는 부재가 플로팅 블록(514)의 상단부에 접촉함으로써, 성형된 만곡 부품(501)이 패드(503)와 블랭크 홀더(505) 사이에서 가압되는 것을 억제해도 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 12a 내지 도 14g에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상술한 가압 제한 장치(510)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(510)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 17a에는, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)에 발생하는 응력이 도시되어 있다. 또한, 도 17b 및 도 17c에는, 만곡 부품(501)의 종벽(501a, 501b)에 발생하는 전단 주름이 도시되어 있다.
도 17a에 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 17b 및 도 17c에 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 18a 내지 도 18d에 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 19a는, 만곡 부품(501)을 도시한 사시도이며, 도 19b는, 도 19a의 만곡 부품(501)을 상방에서 본 평면도이며, 도 19c는, 도 19a의 만곡 부품(501)의 측면도이며, 도 19d는, 도 19c에 도시된 A-A선을 따라 절단한 만곡 부품(501)의 단면을 도시한 단면도이다. 또한, 도 20은, 금형의 단면도이다.
[표 1]
Figure 112016032067942-pct00001
또한, 상기 표 1에서의 각도(θ)는, 도 19d에 도시된 바와 같이, 종벽(501a, 501b)과 천장판(501c)이 이루는 내각(θ)이다. 또한, 표 1에서의 클리어런스(b)는, 도 20에 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.
또한, 상기에 있어서는, 모자형 단면 부품의 제조 장치(500)(도 5 참조)를 사용해서 만곡한 모자형 단면 부품(만곡 부품(501))을 성형한 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 길이 방향을 따라서 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, 상기 이외에도 다양하게 변형되어 실시하는 것이 가능한 것은 물론이다.
또한, 2013년 10월 24일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-221522호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 도입된다.

Claims (8)

  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 개구의 외측에서 상기 다이와 대향 배치되고, 상기 다이를 향해서 이동가능하며, 형 체결 시에 상기 금속판의 양측 부분을 상기 다이와의 사이에 가압 끼움지지하는 성형면이 상기 다이의 성형면과 대응하는 성형면으로 된 홀더와,
    상기 펀치에 대하여 이형 방향으로 이동 가능하게 되고, 상기 홀더 및 다이가 성형 하사점까지 이동한 상태로 상기 패드와 상기 홀더와의 사이에 개재하여 상기 패드에 접촉하고 있는 플로팅 블록과, 상기 홀더에 설치되고, 상기 홀더가 성형 하사점까지 이동하면, 상기 플로팅 블록에 결합되고, 이형 시에 상기 패드가 상기 플로팅 블록으로부터 이격되면, 상기 플로팅 블록과의 결합이 해제되는 홀드 아암을 포함하여 구성되고, 성형 후 이형 시에 상기 플로팅 블록을 상기 홀더와 함께 이동시키고, 상기 패드와 상기 홀더와의 사이에 개재하는 상기 플로팅 블록에 의해 상기 패드와 상기 홀더에 의한 단면 모자 형상의 모자형 단면 부품에의 가압을 제한하는 가압 제한 장치를 구비한 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 제한 장치는, 상기 홀더가 소정의 거리 이동했을 때에 상기 플로팅 블록을 상기 홀더에 대하여 상대 이동 가능하게 하는 보유 지지 해제부를 포함하여 구성되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홀드 아암은, 상기 홀더에 회전 가능하게 지지되어 있고,
    상기 홀드 아암이 일측으로 회전됨으로써 상기 홀드 아암이 상기 플로팅 블록에 결합하고,
    상기 홀드 아암이 타측으로 회전됨으로써 상기 홀드 아암과 상기 플로팅 블록의 결합이 해제되는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    보유 지지 해제부가, 상기 홀드 아암에 접촉함으로써, 상기 홀드 아암과 상기 플로팅 블록의 결합이 해제되는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    보유 지지 해제부가, 상기 플로팅 블록과 일체로 설치되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  7. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    보유 지지 해제부가, 상기 펀치가 고정되는 베이스 부재에 설치되어 있는, 모자형 단면 부품의 제조 장치.
  8. 제1항에 기재된 모자형 단면 부품의 제조 장치를 사용하고,
    상기 펀치와 상기 패드로 상기 금속판의 중앙 부분을 끼움지지함과 함께 상기 다이와 상기 홀더로 상기 금속판의 양측 부분을 끼움지지함으로써 상하로 만곡된 금속판으로 하고, 상기 홀더 및 상기 다이와 상기 펀치 및 상기 패드를 상하로 상대 이동시킴으로써, 상기 모자형 단면 부품을 성형하는 성형 공정과,
    상기 패드와 플로팅 블록을 접촉시킨 상태에서, 상기 다이 및 상기 홀더의 한쪽 또는 양쪽을 이형 방향으로 이동시킴으로써 상기 모자형 단면 부품을 이형하는 이형 공정을 거치는, 모자형 단면 부품의 제조 방법.
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