KR101868706B1

KR101868706B1 - 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR101868706B1
Application number: KR1020167000477A
Authority: KR
Inventors: 유스케 후지이; 도요히사 신미야; 야스히로 기시가미; 에이지 이이즈카; 유지 야마사키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2018-06-18
Also published as: KR20160019498A; US20160158821A1; MX2016000729A; WO2015008495A1; EP3023168B1; MX369640B; EP3023168A4; EP3023168A1; CN105392575A; JP5765496B2; CN105392575B; US10022766B2; JPWO2015008495A1

Abstract

종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품을 프레스 성형에 의해 제작하는 방법으로서, 종벽부 및 플랜지부에 생기는 신장 플랜지 변형 그 자체를 억제할 수 있는 방법을 제공한다. 종벽부의 형성 공정으로서 전단 변형 공정을 갖는다. 전단 변형 공정에서는, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 변형부 (12) 와의 경계측의 부분 (11a) 과, 변형부 (12) 의 외방부 (12b) 를 따로 따로 구속하고, 변형부 (12) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 판면 내에서 전단 변형시켜, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외연부에, 만곡부로부터 떨어진 부분으로부터 만곡부를 향하는 재료의 흐름 (블랭크 내에서의 재료의 이동) 을 발생시킨다.

Description

프레스 성형 방법 및 프레스 성형 부품의 제조 방법{PRESS FORMING METHOD AND METHOD OF MANUFACTURING PRESS-FORMED PART}

이 발명은, 만곡 채널 부품 등의 만곡한 종벽부를 갖는 프레스 성형 부품으로 성형하기 위한 프레스 성형의 기술에 관한 것이다. 이 발명은, 특히, 성형에 수반하여 신장 플랜지 변형하는 종벽부의 만곡부의 부분에 대한 프레스 성형에 적합한 기술이다.

최근, 자동차의 충돌 안전성과 차체의 경량화를 양립하기 위해, 보다 고강도의 강판이 요구되고 있다. 그러나, 강판은 인장 강도가 향상할수록, 프레스 성형성에 크게 관련되는 연성이 저하되는 경향이 있다. 그 때문에, 프레스 성형품의 형상의 간략화를 실시하는 등, 연성이 열등한 강판이어도 성형할 수 있는 형상의 검토나, 고강도의 강판에 적합한 프레스 성형 방법의 검토가 이루어지고 있다.

연성이 열등한 고강도의 강판을 프레스 성형하는 경우, 드로잉 성형이나 폼 (굽힘) 성형이 채용되는 경우가 많다. 예를 들어, 종벽부와 종벽부에 연속하는 천판부로 이루어지고, 종벽부에 만곡부가 없는 단순한 형상의 채널 부품은, 폼 성형으로 제작된다. 또, 플랜지가 부착된 채널 부품은, 드로잉 성형으로 제작된다.

폼 성형에서는, 블랭크 (평판상의 피가공재) 를 펀치 상에 설치하고, 블랭크를 다이에 의해 접어 구부려 제품 형상으로 한다. 펀치 상부가 맞닿는 블랭크 부분의 주름의 발생을 억제하기 위해, 펀치와 패드로 끼워 블랭크를 누르는 경우도 있다.

드로잉 성형에서는, 먼저, 플랜지부로 하는 위치에 블랭크 홀더를 배치하고, 블랭크를 펀치와 블랭크 홀더 위에 설치하고, 블랭크의 상방에 다이를 설치한다. 다음으로, 다이를 하강함으로써, 블랭크를 다이와 블랭크 홀더로 눌러, 블랭크에 적당한 장력을 부하하면서 블랭크를 접어 구부린다. 이 때, 다이와 블랭크 홀더로 눌러짐으로써 펀치와 다이의 사이에 크게 끌려들어간 재료 (블랭크) 가, 종벽부를 형성한다. 그 때문에, 연성이 부족한 재료여도 종벽부의 성형이 용이해진다.

장력을 조정하는 방법으로서는, 다이로 블랭크 홀더로 블랭크를 가압하는 힘 (쿠션압) 을 변화시키는 방법이나, 누르는 위치에 비드를 설치하는 방법 등이 있다. 블랭크에 가해지는 장력이 너무 약하면 종벽부로의 재료 유입이 과잉이 되어, 주름 (재료 과잉) 이 발생하기 쉬워진다. 한편, 장력을 과잉으로 하면, 종벽부로의 재료 유입이 적어지기 때문에, 종벽부를 형성할 때에 재료를 잡아늘일 필요가 있어, 연성이 부족한 재료에서는 균열이 발생하는 경우가 있다.

자동차용의 프레스 성형품에는, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품 (도 10 에 나타내는 로어 아암 부품 등) 이나, 플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품 (도 3 에 나타내는 센터 필러 부품 등) 도 있다.

종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품을 폼 성형에 의해 제작하는 경우, 재료가 금형의 종벽부 형성 공간 내로 끌려들어가 종벽부를 형성할 때에, 만곡부에서 재료의 선길이가 부족하여, 재료가 만곡부의 원주 방향으로 늘어져 변형된다. 이 변형은 「신장 플랜지 변형」 이라고 칭해지고 있다. 신장 플랜지 변형은, 만곡부 (예를 들어, 도 10 의 부호 42a 의 부분이나, 도 3 의 부호 22a 의 부분) 로부터 떨어진 위치로부터 종벽부 형성 공간 내로 끌려 들어갈수록 크기 때문에, 종벽부의 외연부 부근에서 재료의 연성이 부족하면 균열이 발생한다.

플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품을 드로잉 성형에 의해 제작하는 경우에도, 동일하게, 플랜지부가 상기 서술한 만곡부의 원주 방향으로 늘어짐으로써, 신장 플랜지 변형에서 기인한 균열이 발생하는 경우가 있다.

이 신장 플랜지 변형에서 기인한 균열은, 특히 고강도의 강판 등의 연성이 부족하기 쉬운 재료로 문제가 되고 있다. 또, 강판 이외의 재료여도, 연성이 부족한 재료이면 신장 플랜지 변형에서 기인한 균열이 발생할 수 있다. 예를 들어, 자동차의 차체를 경량화하기 위해서 알루미늄 합금판을 자동차의 외판 패널에 사용하는 경우가 있다. 그 경우, 알루미늄 합금은 강판에 비해 프레스 성형성이 열등한 경향이 있기 때문에, 신장 플랜지 변형을 수반하는 프레스 성형을 실시하면 외판 패널에 균열이 발생할 가능성이 있다.

이 신장 플랜지 변형에서 기인한 균열을 방지하기 위해서, 특허문헌 1 에서는, 프레스 성형에서 신장 플랜지 변형이 생긴다고 상정되는 블랭크의 위치에, 미리 재료 과잉부 (요철상 등) 를 부여해 둠으로써, 프레스 성형 시에 만곡부에서 재료의 선 길이가 부족하지 않도록 하는 방법이 제안되어 있다. 또, 특허문헌 2 에서는, 신장 플랜지 변형을 종벽부의 외연부에서 분산시킴으로써, 국소적인 신장 플랜지 변형의 집중을 방지하는 방법이 제안되어 있다

일본 공개특허공보 2002-1445호 일본 공개특허공보 2009-160655호

특허문헌 1 및 2 에서 제안되어 있는 방법은, 신장 플랜지 변형이 발생해도 재료의 선 길이가 부족한 것을 억제하는 방법으로서, 종벽부나 플랜지부의 외연부에서 균열이 발생하는 원인이 되는, 신장 플랜지 변형 그 자체를 억제하는 방법은 아니다. 그 때문에, 이들의 방법에는 자연히 한계가 있어, 종벽부의 높이나 만곡 형상에 의해 큰 신장 플랜지 변형이 야기되는 경우나, 재료의 프레스 성형성이 열등한 경우에는, 신장 플랜지 변형에서 기인하는 균열을 방지할 수 없다.

이 발명의 목적은, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품 등의 프레스 성형 부품을 프레스 성형에 의해 제작하는 프레스 성형 방법으로서, 종벽부 및 플랜지부에 생기는 신장 플랜지 변형 그 자체를 억제할 수 있는 프레스 성형 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 일 양태인 프레스 성형 방법은, 기부와 그 기부에 연속해서 종벽부가 되는 부분을 포함하는 변형부를 갖는 평판상의 피가공재 (블랭크) 를, 적어도 상기 기부와 상기 종벽부의 경계부에서 접어 구부릴 때에, 상기 기부측에 오목상으로 만곡하는 만곡부를 가진 상기 종벽부가 형성되는 프레스 성형 부품에 프레스 성형하는 프레스 성형 방법으로서, 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 기부의 상기 변형부와의 경계측의 부분과, 상기 변형부의 외방부를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부의 상기 종벽부가 되는 부분을 판면 내에서 전단 변형시켜, 상기 종벽부가 되는 부분의 외연부에, 상기 만곡부로부터 떨어진 부분으로부터 상기 만곡부를 향하는 재료의 흐름을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, (1) 프레스 성형 전후에서 변형되지 않는 기부 (11) 와 변형되는 변형부 (12) 를 가지며, 상기 변형부 (12) 는 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 포함하는 블랭크 (1) 를 사용하여, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품을, 프레스 성형에 의해 제작하는 방법으로서, (2) 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 기부 (11) 의 상기 변형부 (12) 와의 경계측의 부분 (11a) 과, 상기 변형부 (12) 의 외방부 (12b) 를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부 (12) 의 상기 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 판면 내에서 전단 변형시켜, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외연부에, 상기 만곡부로부터 떨어진 부분으로부터 상기 만곡부를 향하는 재료의 흐름 (블랭크 내에서의 재료의 이동) 을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖는다. 상기 외방부 (12b) 는, 플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품을 제작하는 경우에는 플랜지부가 되는 부분이며, 플랜지부 없는 만곡 채널 부품을 제작하는 경우에는 과도적으로 플랜지부로 하는 부분이다.

전단 변형이란, 도 2 에 나타내는 바와 같이, AB 방향과 DC 방향으로, 서로 평행으로 역방향의 힘 (전단력) 을 받았을 때에, 장방형 ABCD 가 평행 사변형 ABC1D1 로 변형하는 형태이다.

이 양태의 방법에 의하면, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외연부에 화살표 X 로 나타내는 (상기 만곡부로부터 떨어진 부분으로부터 상기 만곡부를 향하는) 재료의 흐름이 발생하기 때문에, 상기 만곡부의 외연부에 신장 플랜지 변형이 생기기 어려워진다.

또, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 외방부 (12b) 및 상기 경계측의 부분 (11a) 은 구속되어 있기 때문에, 이들의 부분에 대한 신장 플랜지 변형 및 주름의 발생이 억제된다.

또, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 외방부 (12b) 및 상기 경계측의 부분 (11a) 은 구속되어 있기 때문에, 재료의 이동을 할 수 없고, 상기 종벽부가 되는 부분 (12a) 은 판면 내에서 전단 변형된다. 그 때문에, 상기 전단 변형 공정은, 금형의 표면 조도나 클리어런스, 쿠션력, 블랭크의 강도나 신장, 판두께 등이 양산 제조 중에 변동해도, 안정적으로 실시할 수 있다.

이 양태의 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 종벽부의 형성 공정에서는, 상기 평판상의 피가공재의 판두께 방향에서 보아, 상기 경계측의 부분을 구속하는 제 1 구속부에 대해, 상기 변형부의 외방부를 구속하는 제 2 구속부가 이격된 상태로부터, 상기 경계부를 접어 구부림에 따라, 상기 제 2 구속부를, 제 1 구속부와 제 2 구속부의 이격 거리가 작아지는 방향으로 상대 이동시키도록 하면 된다.

이 양태의 프레스 성형 방법에 있어서, 상기 전단 변형 공정은 하기의 구성 (3) 또는 (4) 방법으로 실시할 수 있다.

(3) 상기 구속된 외방부를, 상기 종벽부가 되는 부분이, 상기 기부와 상기 변형부의 경계선 상의 상기 만곡부의 굴곡점을 중심으로 회전하도록 이동시키는 방법. 도 1 의 (a) 에 있어서, 라인 (L) 이 상기 경계선이며, 점 (B) 이 상기 만곡부의 굴곡점이다.

(4) 상기 구속된 외방부를, 상기 블랭크의 판면에 대한 각도가 30 °이상 60 °이하가 되는 방향으로 직선 이동시키는 방법. 상기 각도는 40 °이상 50 °이하인 것이 바람직하고, 45 °인 것이 보다 바람직하다.

상기 구성 (3) 의 방법에서는, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 종벽부가 되는 부분의 단면 형상 및 치수가, 굴곡부 (종벽부와 천판부 및 플랜지부의 경계부) 에 변화되는 부분 이외에서 변화되기 어렵기 때문에, 상기 종벽부에 신장이나 주름이 생기기 어렵다.

상기 구성 (4) 의 방법에서는, 상기 전단 변형 공정에 있어서 상기 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 단면 형상 및 치수가 변화되지만, 상기 각도를 30 °이상 60 °이하로 함으로써, 상기 종벽부에 생기는 신장은 균열의 발생에 이를 만큼은 크지 않고, 상기 종벽부에 생기는 주름은 후가공에서 제거 가능한 상태로 할 수 있다.

상기 각도가 30 °미만이면, 상기 전단 변형 공정만으로 상기 종벽부를 형성하는 경우, 상기 종벽부가 되는 부분의 변형 (재료가 남아 구부러진 상태) 의 해소 정도가 불충분해져, 상기 종벽부에 생기는 주름을 후가공에서 제거할 수 없는 우려가 있다. 상기 각도가 60 °를 초과하면, 상기 종벽부가 되는 부분의 재료가 크게 늘어져 (이 신장의 방향은 전단 변형의 방향과는 상이하다), 재료의 연성 부족에 의한 균열이 발생하는 경우가 있다.

이 양태의 프레스 성형 방법은, 하기의 구성 (5) ∼ (7) 과 같이, 상기 전단 변형 공정과 종래의 드로잉 성형 공정 및 폼 성형 공정과 조합하여 실시할 수 있다.

(5) 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 실시한 후에 드로잉 성형 공정을 실시한다. (6) 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 드로잉 성형 공정을 실시한 후에 상기 전단 변형 공정을 실시한다. (7) 상기 만곡 채널 부품은 상기 종벽부의 외측에 플랜지부를 갖지 않고, 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 실시한 후에 폼 성형 공정을 실시한다.

상기 구성 (5) (6) 에서는, 종래의 프레스 성형 방법인 드로잉 성형 공정의 전공정 또는 후공정으로서 상기 전단 변형 공정을 실시함으로써, 상기 종벽부를 드로잉 성형 공정만으로 형성한 경우와 비교해서, 만곡 채널 부품의 신장 플랜지 변형이 완화된다.

이 양태의 프레스 성형 방법에서는, 상기 전단 변형 공정 후에, 변형부의 외방부 (12b) 가 종벽부의 외측에 플랜지상으로 존재하기 때문에, 이 양태의 프레스 성형 방법으로, 종벽부의 외측에 플랜지부를 갖지 않는 만곡 채널 부품을 제작할 때에는, 후가공이 필요하게 된다. 그 후가공으로서, 레이저 절단이나 트림 금형을 사용하여, 플랜지상의 외방부 (12b) 를 제거하는 방법이 있다.

상기 후가공으로서, 상기 구성 (7) 에서는, 외방부 (12b) 를 제거하지 않고, 종래의 프레스 성형 방법인 폼 성형 공정을 실시한다. 상기 구성 (7) 에서는, 상기 종벽부를 폼 성형 공정만으로 형성한 경우와 비교해서, 만곡 채널 부품의 신장 플랜지 변형이 완화된다. 또, 상기 전단 변형 공정을 실시한 후에 플랜지상의 외방부 (12b) 를 제거하는 후공정을 실시하는 방법에서도, 상기 종벽부를 폼 성형 공정만으로 형성한 경우와 비교해서, 만곡 채널 부품의 신장 플랜지 변형이 완화된다.

이 양태의 프레스 성형 방법은, 하기의 구성 (8) 또는 (9) 를 가질 수 있다. (8) 상기 전단 변형 공정 후의 상기 종벽부를 금형으로 끼움으로써, 상기 종벽부에 생긴 주름을 펴는 주름 펴기 공정을 갖는다.

이 때, 상기 종벽부에 맞닿는 상기 금형의 프레스면에, 상기 종벽부의 선 길이를 늘이기 위한 요철을 형성해 두면, 더욱 종벽부의 주름이 펴지게 된다.

(9) 상기 전단 변형 공정을, 300 ℃ 이상 1000 ℃ 이하로 가열된 블랭크에 대해 실시한다. 바람직하게는 400 ℃ 이상 900 ℃ 이하이다.

상기 구성 (9) 에서는, 상기 전단 변형 공정에서 블랭크의 재료가 연화되기 때문에, 종벽부가 되는 부분의 전단 변형이 생기기 쉬워져, 종벽부가 되는 부분에주름이 생긴 경우라도 주름이 펴지기 쉽다. 블랭크의 가열 위치는 종벽부가 되는 부분만으로도 되며, 블랭크 전체를 가열해도 된다. 또한, 블랭크 전체를 가열한 경우라도, 구속되는 부분의 재료는 금형으로 냉각되어 경화되기 때문에, 구속에 악영향은 없다.

가열 온도가 300 ℃ 미만에서는, 재료의 연화가 불충분하기 때문에, 그다지 가열하는 이점이 없다. 가열 온도가 1000 ℃ 보다 높으면, 블랭크 (강판) 의 표면에 두꺼운 스케일이 발생한다. 블랭크의 가열 방법으로서는, 가열로에서의 가열, 고주파 가열, 통전 가열 등, 통상적인 방법을 채용할 수 있다.

또한, 이 양태의 프레스 성형 방법에서 사용하는 블랭크의 재질은, 종래의 프레스 성형 방법에서 사용되고 있는 블랭크의 재질의 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 590 MPa 이상의 고강도의 강판이나, 알루미늄 합금판 등의, 종래법에서는 프레스 성형이 어려운 블랭크여도, 이 양태의 프레스 성형 방법을 실시함으로써, 신장 플랜지 변형 및 주름의 발생이 억제된 만곡 채널 부품을 얻을 수 있다.

＜블랭크의 구속 방법에 대해＞

이 양태의 프레스 성형 방법은, 상기 전단 변형 공정에서 블랭크의 기부와 변형부의 외방부를 따로 따로 구속한다. 그 구속 방법으로서는 종래부터 공지된 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 지그로 블랭크를 끼워 고정시키는 방법, 금형에 돌기물을 형성하여 블랭크를 거는 방법, 자력으로 블랭크를 고정시키는 방법 등이 있고, 이들의 방법을 단독으로 혹은 조합하여 채용한다.

구체예로서, 블랭크를 끼우는 지그에 볼트 등의 나사를 형성하는 방법이 있고, 그 방법에서는, 나사의 체결력에 의해 지그로 블랭크를 조이는 힘을 부여할 수 있다. 블랭크를 끼우는 지그에 비드부를 형성하는 방법도 있고, 그 방법에서는, 재료가 비드부를 이동할 때에 받는 굽힘·되굽힘 변형과 마찰 저항을, 재료 이동의 구속력으로서 사용할 수 있다. 블랭크를 끼워 고정시키는 지그에 롤렛 가공 (널링) 에 의해 요철 형상을 실시하는 방법도 있고, 그 방법에서는, 블랭크에 요철 형상이 잠식하기 때문에, 재료의 이동을 방해하기 쉽게 할 수 있다. 롤렛 가공의 방법으로서는, 절삭 가공이나, 요철 형상을 지그에 강하게 꽉 눌러 전사하는 방법이 있지만, 지그에 요철 형상이 부여되면 어떠한 방법이어도 된다.

또한, 지그의 요철 형상으로 된 부분을 경질화하면, 요철 형상의 마모나 결락을 방지할 수 있다. 경질화 방법으로서는, 고주파 퀀칭이나 침탄 퀀칭, 화염 퀀칭, 레이저 퀀칭 등의 퀀칭 처리를 실시하는 방법, 저온 침류 처리, 화학적 증착법이나 물리적 증착법과 같은 표면 개질법을 들 수 있다.

＜구속된 블랭크의 이동 방법에 대해＞

상기 전단 변형 공정을 상기 구성 (3) 또는 (4) 의 방법으로 실시할 때에, 블랭크의 외방부를 구속한 채로 움직이는 방법으로서는, 일반적인 프레스 성형 방법으로 사용하는 프레스 기계의 슬라이드의 움직임을, 상하 방향으로부터 상기 구성 (3) 또는 상기 구성 (4) 에서 실시하는 움직임으로 변환하여 이용하는 방법을 들 수 있다. 그 경우, 캠 기구로 대표되는 경사면을 이용한 기구, 링크 기구, 지렛대를 사용한 기구 등을 채용할 수 있다. 프레스 기계의 구동력을 이용할 뿐만 아니라, 전기나 공기압, 유압을 이용한 실린더를 사용한 방법을 채용해도 된다.

이 발명의 프레스 성형 방법에 의하면, 종벽부에 만곡부를 갖는 프레스 성형 부품에 프레스 성형할 때에, 종벽부 및 플랜지부의 적어도 종벽부에 생기는 신장 플랜지 변형 그 자체를 억제할 수 있다.

이것에 수반하여, 종벽부에 만곡부를 갖는 프레스 성형 부품에 신장 플랜지 변형에서 기인한 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 상기 전단 변형 공정은, 양산 시에 여러 가지 변동이 있어도 안정적으로 실시할 수 있기 때문에, 프레스 제품의 불량율의 저감에도 크게 기여할 수 있다.

또한, 이 발명을, 590 MPa 이상의 고강도의 강판이나, 알루미늄 합금판 등의 프레스 성형이 어려운 재료에 적용함으로써, 여러 가지 형상의 프레스 성형품을 제조할 수 있게 된다. 이 때문에, 이 발명은, 부품의 경량화나 고강도화에 크게 공헌할 수 있다.

도 1 은, 이 발명의 일 양태인 만곡 채널 부품의 프레스 성형 방법을 설명하는 도면이다.
도 2 는, 전단 변형을 설명하는 모식도이다.
도 3 은, 제 1 ∼ 5 실시형태에서 제작하는 만곡 채널 부품을 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 실시형태에서 사용하는 금형 및 블랭크를 설명하는 단면도이다.
도 5 는, 제 1 실시형태의 방법을 설명하는 단면도 (도 1 의 (a) 의 A-A 단면도에 상당) 이다.
도 6 은, 제 2 실시형태의 방법을 설명하는 단면도 (도 1 의 (a) 의 A-A 단면도에 상당) 이다.
도 7 은, 제 3 실시형태의 방법을 설명하는 단면도 (도 1 의 (a) 의 A-A 단면도에 상당) 이다.
도 8 은, 제 4 실시형태의 방법을 설명하는 단면도 (도 1 의 (a) 의 A-A 단면도에 상당) 이다.
도 9 는, 제 5 실시형태의 방법을 설명하는 단면도 (도 1 의 (a) 의 A-A 단면도에 상당) 이다.
도 10 은, 제 6 실시형태에서 제작하는 만곡 채널 부품을 나타내는 사시도이다.
도 11 은, 제 6 실시형태의 방법을 설명하는 단면도 (도 1 의 (a) 의 A-A 단면도에 상당) 이다.
도 12 는, 본 발명의 대상이 되는 만곡 채널 부품의 다른 예를 나타내는 도면으로, (a) 는 사시도, (b) 는 측면도이다.
도 13 은, 실시예에서 실시한 본 발명의 방법을 설명하는 평면도 (a) 와 그 A-A 단면도 (b) 이다.
도 14 는, 실시예에서 실시한 본 발명의 방법을 설명하는 평면도 (a) 와 그 A-A 단면도 (b) 이다.
도 15 는, 실시예에서 실시한 드로잉 성형 공정을 설명하는 평면도 (a) 와 그 A-A 단면도 (b) 이다.
도 16 은, 실시예에서 실시한 드로잉 성형 공정을 설명하는 평면도 (a) 와 그 A-A 단면도 (b) 이다.

이하, 이 발명의 실시형태에 대해 설명하지만, 이 발명은 이 실시형태로 한정되지 않는다. 하기의 각 실시형태에서는, 제작 대상으로 하는 프레스 성형 부품으로서 만곡 채널 부품을 예로 들어 설명한다. 그러나, 이 발명은, 만곡 채널 부품으로 한정되지 않는다. 종벽부가, 성형 시에, 천판부측에 오목상으로 만곡하는 만곡부를 가진 프레스 성형 부품이면, 이 발명의 대상이 된다. 도 3 의 형상에서는, 천판부와 종벽부의 경계부를 곡선상의 절곡선으로 접어 구부릴 때에, 종벽부 (22) 가 천판부 (21) 측으로 오목해지도록, 요컨대 종벽부 (22) 가 천판부 (21) 측으로 끌려 들어가는 방향으로 면외 변형 (만곡) 되어 만곡부가 형성되는 예이다.

［제 1 실시형태］

이 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품을 제작한다. 이와 같은 만곡 채널 부품은, 예를 들어, 자동차의 센터 필라 부품으로서 사용된다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 만곡 채널 부품 (2) 은, 기부에 대응하는 천판부 (21) 와, 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 와, 만곡부가 없는 종벽부 (23) 와, 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 에 연속하는 플랜지부 (24) 와, 만곡부가 없는 종벽부 (23) 에 연속하는 플랜지부 (25) 로 이루어진다. 플랜지부 (24) 는, 종벽부 (22) 의 만곡부 (22a) 에 연속하는 부분에 만곡부 (24a) 를 갖는다.

만곡 채널 부품 (2) 의 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 와, 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 방법으로 형성한다. 여기서, 만곡부 (22a) 이외의 부분을, 통상적인 드로잉 성형 공정으로 형성해도 된다. 또한, 만곡부가 없는 종벽부 (23) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (25) 는, 통상적인 드로잉 성형 공정으로 형성한다.

프레스 성형에서 사용하는 금형은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 평판상의 피가공재를 구성하는 블랭크 (1) 의 하방에 배치하는 펀치 (31) 와, 블랭크 (1) 를 끼워 펀치 (31) 의 상방에 배치하는 제 1 패드 (32) 와, 펀치 (31) 의 옆에 간격 (S0) 을 두고 배치하는 블랭크 홀더 (33) 와, 블랭크 (1) 를 끼워 블랭크 홀더 (33) 의 상방에 배치하는 제 2 패드 (34) 를 갖는다. 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) 은, 제작하는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 의 높이와 동일하게 한다.

블랭크 (1) 는, 균일한 1 매판이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 편의적으로, 프레스 성형 전후에서 변형되지 않는 기부 (11) 와 변형되는 변형부 (12) 로 나누어 생각했을 경우, 변형부 (12) 는 종벽부 (22) 가 되는 부분 (12a) 을 포함한다. 또, 이 실시형태에서는, 플랜지부 (24) 를 갖는 만곡 채널 부품 (2) 을 제작하기 위해, 변형부 (12) 는 플랜지부 (24) 가 되는 부분을 포함한다.

먼저, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (기부 (11) 의 변형부 (12) 와의 경계측의 부분) (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속한다. 기부 (11) 의 중앙 부분 (11b) 은 구속해도 되고, 구속하지 않아도 된다. 이 상태에서는, 펀치 (31) 및 제 1 패드 (32) 와, 블랭크 홀더 (33) 및 제 2 패드 (34) 는, 블랭크 (1) 의 판두께 방향에서 보아, 이격 거리 (S0) 만큼 떨어진 상태로 되어 있다.

여기서, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 는 제 1 구속부를 구성하고, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 는 제 2 구속부를 구성한다.

다음으로, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 종벽부가 되는 부분 (12a) 이, 화살표 A 로 나타내는 바와 같이 경계측 부분 (11a) 과의 경계선 상의 점 (종벽부 (22) 의 만곡부 (22a) 의 굴곡점) (B) 을 중심으로 회전하도록, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, 상대적으로 하측으로 선회시키면서 펀치 (31) 및 제 1 패드 (32) 에 가까워지도록, 화살표 A 를 따라 이동시킨다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다. 이 전단 변형 공정에 의해, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 이, 경계측 부분 (11a) 및 외방부 (12b) 의 경계에서 굴곡하여, 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 가 된다.

이 전단 변형 공정에 있어서, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 화살표 Y 로 나타내는 외방부 (12b) 의 움직임에 수반하여, 블랭크 (1) 에는, 변형부 (12) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 판면 내에 전단 변형이 생기고, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외연부에 화살표 X 로 나타내는 재료의 흐름이 생긴다. 그 때문에, 이 실시형태에서 제작된 만곡 채널 부품 (2) 은, 종벽부 (22) 의 만곡부 (22a) 의 외연부에 신장 플랜지 변형이 생기기 어렵다.

또, 이 실시형태의 방법에서는, 전단 변형 공정에 있어서, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 은, 굴곡부가 되는 이외의 부분에서 단면 형상 및 치수가 변화되지 않기 때문에, 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 에 주름이 생기기 어렵다.

또한, 외방부 (12b) 가 구속된 채로 이동하여 플랜지부 (24) 가 되기 때문에, 플랜지부 (24) 의 만곡부 (24a) 의 외연부에도 신장 플랜지 변형이 생기기 어렵고, 플랜지부 (24) 에도 주름이 생기기 어렵다.

［제 2 실시형태］

이 실시형태에서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 3 에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품 (2) 을 제작한다. 만곡 채널 부품 (2) 의 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 와, 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 6 에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

이 실시형태의 방법은, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 의 이동 방법이 제 1 실시형태의 방법과 달리, 그 이외의 점은 제 1 실시형태의 방법과 동일하다.

먼저, 도 6 에 실선으로 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속한다.

다음으로, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, 도 6 에 화살표 C 로 나타내는 바와 같이, 블랭크의 판두께 방향에서 보아 펀치 (31) 및 제 1 패드 (32) 에 가까워지도록 경사 하방을 향하여 직선 이동시킨다. 구체적으로는, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, 블랭크 (1) 의 판면에 대한 각도 (θ) 가 30 °∼ 60 °가 되는 경사 방향으로 직선 이동시킨다. 이로써, 구속된 외방부 (12b) 가 θ = 30 °∼ 60 °가 되는 방향으로 직선 이동한다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다.

이 전단 변형 공정에 의해, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 은, 도 6 에 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 경계측 부분 (11a) 및 외방부 (12b) 의 경계에서 굴곡할 뿐만 아니라, 중간 부분이 줄어드는 방향으로 변형된 후에 펴져, 최종적으로 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 가 된다. 그 동안, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외방부 (12b) 와의 경계 근방부는, 굴곡하면서 도 6 의 화살표 A 를 따라 이동한다.

이 전단 변형 공정에 있어서, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 화살표 Y 로 나타내는 외방부 (12b) 의 움직임에 수반하여, 블랭크 (1) 에는, 변형부 (12) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 판면 내에 전단 변형이 생기고, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외연부에 화살표 X 로 나타내는 재료의 흐름이 생긴다. 또한, 도 6 에 있어서, 전단 변형 방향은 지면에 수직인 방향이다.

그 때문에, 이 실시형태에서 제작된 만곡 채널 부품 (2) 은, 종벽부 (22) 의 만곡부 (22a) 의 외연부에 신장 플랜지 변형이 생기기 어렵다.

또한, 이 실시형태의 방법에서는, 전단 변형 공정에 있어서, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 단면 형상이 변화된다. θ = 45 °로 외방부 (12b) 를 이동시킨 경우에는, 프레스 성형을 실온에서 실시한 경우라도, 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 에 품질 상 문제가 되는 주름이 존재하기 어렵다.

외방부 (12b) 의 블랭크 (1) 의 판면에 대한 이동 각도 (θ) 가 45 °가 아닌 경우에는, θ 가 45 °의 경우와 비교해서, 종벽부 (22) 에 주름이나 균열이 발생할 가능성이 높아진다. θ 가 30 °이상 60 °이하이면, 종벽부 (22) 에 생기는 신장에서 기인하는 균열을 회피할 수 있어, 종벽부 (22) 에 생기는 주름이 후가공 등으로 제거 가능해진다.

또한, 외방부 (12b) 는, 구속된 채로 이동하여 플랜지부 (24) 가 되기 때문에, 플랜지부 (24) 의 만곡부 (24a) 의 외연부에도 신장 플랜지 변형이 생기기 어렵고, 플랜지부 (24) 에도 주름도 생기기 어렵다.

또한, 도 6 의 상태로부터 더욱 이동시켜, 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 펀치 (31) 의 측면과 제 2 패드 (34) 의 측면에서 끼움으로써, 도 6 의 상태에서 종벽부가 되는 부분 (12a) 에 생기고 있던 주름을, 펀치 (31) 의 측면과 제 2 패드 (34) 의 측면에 의한 끼움으로 펼 수 있다.

［제 3 실시형태］

이 실시형태에서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 3 에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품 (2) 을 제작한다. 만곡 채널 부품 (2) 의 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 7 에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

프레스 성형에서 사용하는 금형은 기본적으로는 도 4 와 동일하지만, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 하방에, 측면 (종벽부와 맞닿는 프레스면) 에 볼록부 (35a) 를 갖는 펀치 (35) 를 배치한다. 블랭크 홀더 (33) 의 상방에, 측면에 오목부 (36a) 를 갖는 제 2 패드 (36) 를 배치한다. 그 이외의 점은 제 2 실시형태와 동일하다.

제 2 실시형태의 방법과 마찬가지로, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (36) 를, 화살표 C 로 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 판면에 대한 각도 (θ) 가 30 °∼ 60 °가 되는 경사 하방향으로 직선 이동시킨다. 이것에 수반하여, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 판면 내에 전단 변형이 생김과 함께, 도 7 에 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 단면 형상이 변화된다. 이 동안, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 외방부 (12b) 와의 경계 근방부는, 굴곡하면서 도 7 의 화살표 A 를 따라 이동한다.

계속해서, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (36) 를 이동시킴으로써, 마지막으로, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 일부 (12f) 는, 펀치 (35) 의 볼록부 (35a) 와 제 2 패드 (36) 의 오목부 (36a) 에서 끼워져, 플랜지부 (24) 의 면에 대해 대략 수직인 면이 된다. 이 공정이, 주름 펴기 공정이다.

이 때, 종벽부가 금형에 끼워짐으로써 종벽부에 주름이 발생하고 있어도, 그 주름이 펴지기 쉬워진다. 특히, 오목부 (36a) 를 따른 분량만큼 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 선 길이가 길어지는, 요컨대 선 길이를 늘일 수 있는 결과, 종벽부에 주름이 발생하고 있어도, 그 주름이 펴지게 된다.

이 주름 펴기 공정은, 제 1 실시형태 등에서 설명한 전단 변형 공정 후의 최종에 실시해도 된다. 전단 변형 공정에 연속하여 주름 펴기 공정을 실시함으로써, 주름 펴기 공정을 위해서 공정 수를 늘리는 것이 방지된다.

［제 4 실시형태］

이 실시형태에서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 3 에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품 (2) 을 제작한다. 만곡 채널 부품 (2) 의 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 8 에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

이 실시형태에서는, 종벽부 (22) 를, 전단 변형 공정을 실시한 후에 드로잉 성형 공정을 실시하는 2 공정으로 형성한다. 그 때문에, 전단 변형 공정에서 구속하는 외방부 (12b) 에, 종벽부 (22) 가 되는 부분의 일부가 포함된다. 또, 종벽부 (22) 가 되는 부분의 내방부 (기부 (11) 측의 부분) (12c) 를 판면 내에서 전단 변형시킨다.

전단 변형 공정에서 사용하는 금형은, 제 2 실시형태와 기본적으로는 동일하지만, 도 8 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) 을, 제작하는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 의 높이 (T2) (도 8 의 (b) 참조) 의 반 혹은 반으로 미리 설정한 여유분만큼 증감한 값으로 하고 있다.

먼저, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (종벽부 (22) 가 되는 부분의 일부와 플랜지부 (24) 가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속한다.

다음으로, 제 2 실시형태의 방법과 마찬가지로, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, 도 8 의 (a) 에 화살표 C 로 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 판면에 대한 각도 (θ) 가 30 °∼ 60 °가 되는 방향으로 직선 이동시킨다. 이것에 수반하여, 구속된 외방부 (12b) 가 θ = 30 °∼ 60 °가 되는 방향으로 직선 이동하고, 블랭크 (1) 의 내방부 (12c) 의 판면 내에 전단 변형이 생긴다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다.

이 전단 변형 공정은, 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 과 변형부 (12) 의 내방부 (12c) 사이의 각도가, 최종 제품의 각도에 이르기 직전까지 실시한다.

다음으로, 도 8 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 제 2 패드 (34) 대신에 다이 (37) 를 설치하고, 다이 (37) 와 블랭크 홀더 (33) 를 화살표 B 를 따라 이동함으로써 드로잉 성형 공정을 실시한다. 이로써, 외방부 (12b) 가 펀치 (31) 측으로 끌려 나오면서 펴짐과 함께, 내방부 (12c) 도 늘어져, 종벽부 (22) 가 형성된다.

［제 5 실시형태］

이 실시형태에서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 3 에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품 (2) 을 제작한다. 만곡 채널 부품 (2) 의 만곡부 (22a) 가 있는 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 9 에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

이 실시형태에서는, 종벽부 (22) 를, 드로잉 성형 공정을 실시한 후에 전단 변형 공정을 실시하는 2 공정으로 형성한다.

먼저, 도 9 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (12d) (종벽부 (22) 가 되는 부분 (12a) 의 일부와 플랜지부 (24) 가 되는 부분) 를, 다이 (37) 와 블랭크 홀더 (33) 에 의해 끼운다. 이 상태에서, 블랭크 (1) 의 변형부 (12) 의 내방부 (12c) 가, 구속되어 있지 않은 상태로 존재한다. 다음으로, 외방부 (12d) 에 소정의 장력을 가한 상태에서, 다이 (37) 와 블랭크 홀더 (33) 를 화살표 B 를 따라 이동함으로써 드로잉 성형 공정을 실시한다.

이로써, 외방부 (12d) 가 펀치 (31) 측으로 끌려 나와 펴지면서 굴곡하고, 블랭크 (1) 가, 종벽부가 되는 부분 (12a) 과 외방부 (12b) 의 사이에 굴곡부를 갖는 형상이 된다. 이 드로잉 성형 공정을, 종벽부가 되는 부분 (12a) 과 다이 (37) 의 측면의 각도 (β) 가, 예를 들어 45 °∼ 60 °가 될 때까지 실시한다.

다음으로, 도 9 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 외방부 (12b) 를 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 로 구속하고, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, 블랭크 (1) 의 판면에 대한 각도 (θ) 가 30 °∼ 60 °가 되는 방향으로 직선 이동시킨다. 이로써, 구속된 외방부 (12b) 가 θ = 30 °∼ 60 °가 되는 방향으로 직선 이동한다. 이것에 수반하여, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 판면 내에 전단 변형이 생기고, 종벽부 (22) 와 플랜지부 (24) 가 형성된다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다.

［제 6 실시형태］

이 실시형태에서는, 도 10 에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품을 제작하는 방법에 대해 설명한다. 이와 같은 만곡 채널 부품은, 예를 들어, 자동차의 로어 아암 부품으로서 사용된다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 만곡 채널 부품 (4) 은, 천판부 (41) 와, 만곡부 (42a) 가 있는 종벽부 (42) 로 이루어진다. 이 실시형태에서는, 종벽부 (42) 를, 전단 변형 공정과 폼 성형 공정의 2 단계로 형성한다. 전단 변형 공정에서 사용하는 금형의 기본 구성은 제 2 실시형태와 동일하다.

도 11 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (과도적으로 플랜지부로 하는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속한다. 이 상태에서는, 다른 실시형태와 마찬가지로, 펀치 (31) 및 제 1 패드 (32) 와, 블랭크 홀더 (33) 및 제 2 패드 (34) 는, 블랭크 (1) 의 판두께 방향에서 보아, 거리 (S0) 만큼 떨어진 상태로 되어 있다.

다음으로, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, 종벽부가 되는 부분 (12a) 이, 화살표 A 로 나타내는 바와 같이 경계측 부분 (11a) 과의 경계점 (B) 을 중심으로 회전하도록 이동시킨다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다. 이 이동을, 종벽부가 되는 부분 (12a) 이 소정 각도 (α, α 는 20 ∼ 70 °인 것이 바람직하고, 도 11 의 (a) 에서는 α = 40 °) 만큼 굴곡하는 위치에서 정지한다. 이 상태에서, 종벽부가 되는 부분 (12a) 은 경사 벽부가 되고, 외방부 (12b) 는 플랜지부로 되어 있다. 또한, α 가 20 °미만의 경우에는 전단 변형이 적어지기 때문에, 신장 플랜지 변형의 발생을 억제하는 효과가 적어진다. 또, α 가 70 °를 초과하는 경우, 종벽을 성형하기 위한 전단 변형 공정만으로 충분히 발생하기 때문에, 전단 변형 공정과 폼 성형 공정의 2 공정으로 나누어 성형할 필요가 없다.

다음으로, 도 11 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 제 2 패드 (34) 와 블랭크 홀더 (33) 를 떼어내어, 종벽부가 되는 부분 (12a) 및 외방부 (12b) 위에 다이 (37) 를 설치한다. 그리고, 다이 (37) 를, 화살표 B 를 따라 이동함으로써 굴곡부를 펴서, 종벽부 (42) 를 형성한다. 이것이 폼 성형 공정에 상당한다.

또한, 폼 성형 공정 전에 실시하는 전단 변형 공정은, 구속된 외방부 (12b) 를 도 11 의 (a) 에 화살표 C 로 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 판면에 대한 각도 (θ) 가 30 °∼ 60 °가 되는 방향으로 직선 이동함으로써 실시해도 된다.

또, 도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품은, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 방법으로 일단 플랜지가 부착된 성형품을 얻은 후에, 플랜지부 (24) 를 절단하는 방법으로 제작할 수도 있다.

［그 밖의 실시형태］

본 발명의 대상이 되는 만곡 채널 부품의 다른 형태를, 도 12 에 나타낸다.

이 만곡 채널 부품 (60) 은, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 천판부 (61) 와 종벽부 (62) 의 경계부를 곡선상의 절곡선으로 접어 구부릴 때에, 종벽부 (62) 가 천판부 (61) 측으로 오목해지도록, 요컨대 종벽부 (62) 가 천판부 (61) 측으로 오목해지도록 높이 방향으로 면내 변형 (만곡) 되어 만곡부가 형성되는 예이다. 종벽부의 만곡에 수반하여, 천판부 (61) 도 종벽부측으로 오목해지도록 만곡한 형상으로 되어 있다.

이 만곡 채널 부품 (60) 에 있어서도 신장 플랜지 변형이 발생하기 쉽다. 본 발명에 관련된 프레스 성형 (예를 들어 제 1 ∼ 제 6 실시형태에서 설명한 프레스 성형) 을 채용함으로써, 신장 플랜지에 의한 균열이 억제 가능해진다.

또한, 천판부 (61) 도 만곡하고 있으므로, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 의 블랭크를 누르는 대향면을, 그 만곡한 천판부를 따른 면형상으로 해 둔다.

또, 종벽부의 만곡은, 면외 방향과 종방향의 양방향으로 변형된 만곡부여도, 본 발명의 대상이 된다.

실시예

제 1 ∼ 제 6 실시형태에 기재된 방법과 종래의 프레스 성형 방법 (드로잉 성형) 에 의해, 도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 의 형성을 실시했다. 또, 제 6 실시형태에 기재된 방법과 종래의 프레스 성형 방법 (폼 성형) 에 의해, 도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품 (4) 의 형성을 실시했다.

드로잉 성형에서는 플랜지부에 위치하는 재료가 종벽부에 끌려 들어가기 때문에, 성형 후의 플랜지부의 형상이 제 1 ∼ 제 5 실시형태의 방법과 다르다. 제 1 ∼ 제 5 실시형태의 방법과 드로잉 성형으로 블랭크의 형상을 바꾸어, 프레스 성형 후에 종벽부의 만곡부 부근의 플랜지 폭이 50 mm 가 되도록 했다. 드로잉 성형용의 블랭크의 형상은, 전 변형 이론에 기초한 역해석에 의해 구했다.

또, 블랭크로서는, 재질이 표 1 에 기재된 5 종류로, 판두께가 1.2 mm 인 것을 준비했다.

또한, 블랭크의 가열은 가열로를 이용하여 실시하고, 성형 전의 블랭크의 온도는 적외선 방사 온도계를 이용하여 측정했다.

＜샘플 No. 1-1＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 5 에 나타내는 제 1 실시형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정만으로 형성했다.

도 13 의 (a) 는, 사용한 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 13 의 (b) 는 그 A-A 단면도이다.

펀치 (31) 및 제 1 패드 (32) 의 내주면의, 만곡부 (22a) 에 대응하는 부분의 곡률 반경 (R1) 은 100 mm 이다. 블랭크 홀더 (33) 및 제 2 패드 (34) 의 외주면의, 만곡부 (22a) 에 대응하는 부분의 곡률 반경 (R2) 은 90 mm 이다. 도 13 의 (b) 에 나타내는 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) 을 100 mm 로 했다. 펀치 (31) 의 상단 모서리부의 모따기 반경 (R3) 을 10 mm, 제 2 패드 (34) 의 하단 모서리부의 모따기 반경 (R4) 을 10 mm 로 했다.

먼저, 도 5 및 도 13 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속했다.

다음으로, 도 5 의 화살표 C 를 따라 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 이동함으로써, 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 도 5 의 화살표 A 를 따라 회전시켰다. 이 회전을, 도 14 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 간격 (S) 이 10 mm 가 될 때까지 실시했다. 이로써, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 전단 변형시켜, 종벽부 (22) 를 형성했다. 도 14 의 (a) 는, 이 상태에서의 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 14 의 (b) 는 그 A-A 단면도이다. 도 14 의 (b) 에 있어서의 종벽부 (22) 의 높이 (T) 는 100 mm 였다.

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서 실시했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열을 표 2 에 나타내는 바와 같이 평가하고, 발생한 주름을 표 3 에 나타내는 바와 같이 평가했다.

그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름) 이었다.

＜샘플 No. 1-2＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 1-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 14 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 로 종벽부 (22) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ◎ (육안 검사로 일절 주름없음) 이었다.

＜샘플 No. 1-3＞

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ◎ (육안 검사로 일절 주름 없음) 이었다.

＜샘플 No. 1-4＞

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다. 또, 도 14 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 로 종벽부 (22) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

얻어진 각 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ◎ (육안 검사로 일절 주름 없음) 이었다.

＜샘플 No. 2-1＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 6 에 나타내는 제 2 실시형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정만으로 형성했다.

금형은, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 의 이동 기구가 상이한 것 이외는, 샘플 No. 1-1 과 동일한 것을 사용했다. 도 13 의 (b) 에 나타내는 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) 을 100 mm 로 했다.

먼저, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속했다.

다음으로, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시켰다. 그 때에, 블랭크 (1) 의 판면에 대한 이동 각도 (θ) 를 30 °로 했다. 이 이동을, 도 14 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 간격 (S) 이 10 mm 가 될 때까지 실시했다. 이로써, 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 전단 변형시켜 종벽부 (22) 를 형성했다. 도 14 의 (a) 는, 이 상태에서의 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 14 의 (b) 는 그 A-A 단면도이다. 도 14 의 (b) 에 있어서의 종벽부 (22) 의 높이 (T) 는 100 mm 였다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름) 이었다.

＜샘플 No. 2-2＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

＜샘플 No. 2-3＞

＜샘플 No. 2-4＞

＜샘플 No. 3-1＞

도 6 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 45 °로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 샘플 No. 3-1 에서는, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름) 이었다.

＜샘플 No. 3-2＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-2 와 동일한 방법으로 제작했다.

＜샘플 No. 3-3＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-3 과 동일한 방법으로 제작했다.

＜샘플 No. 3-4＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-4 와 동일한 방법으로 제작했다.

＜샘플 No. 4-1＞

도 6 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 60 °로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 샘플 No. 4-1 에서는, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름) 이었다.

＜샘플 No. 4-2＞

＜샘플 No. 4-3＞

＜샘플 No. 4-4＞

＜샘플 No. 5-1＞

도 6 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 20 °로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 × (현저한 주름) 였다.

＜샘플 No. 5-2＞

＜샘플 No. 5-3＞

＜샘플 No. 5-4＞

＜샘플 No. 6-1＞

도 6 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 70 °로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 × (종벽부에서의 균열) 이고, 주름에 대해서는 × (현저한 주름) 였다.

＜샘플 No. 6-2＞

＜샘플 No. 6-3＞

＜샘플 No. 6-4＞

＜샘플 No. 7-1＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 9 에 나타내는 제 5 실시형태의 방법에 의해, 드로잉 성형 공정을 실시한 후에 전단 변형 공정을 실시하는 2 공정으로 형성했다.

드로잉 성형 공정에서 사용한 금형은, 도 13 에 나타내는 금형에 있어서, 제 2 패드 (34) 를 다이 (37) 로 대체한 것이다. 다이 (37) 의 하단 모서리부의 모따기 반경은, 도 13 에 나타내는 금형의 제 2 패드 (34) 의 하단 모서리부의 모따기 반경 (R4) 과 동일한 10 mm 이다. 펀치 (31) 와 다이 (37) 의 간격 (L) (도 9 의 (a) 참조) 을 87 mm 로 했다.

먼저, 도 9 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속함과 함께, 블랭크 (1) 의 변형부 (12) 의 외방부 (12d) 를 블랭크 홀더 (33) 와 다이 (37) 사이에 설치했다. 다음으로, 외방부 (12d) 에 장력을 부여하면서, 블랭크 홀더 (33) 와 다이 (37) 를 B 방향으로 50 mm 이동하는 드로잉 성형 공정을 실시했다. 이 드로잉 성형 공정을, 종벽부가 되는 부분 (12a) 과 다이 (37) 의 측면의 각도 (β) 가 60 °가 될 때까지 실시했다. 이로써, 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 높이 (T1) 를 50 mm 로 했다.

다음으로, 다이 (37) 를 제 2 패드 (34) 로 바꾸어, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 샘플 No. 2-1 에서 사용한 것과 동일한 이동 기구에 접속하고, 도 9 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 변형부 (12) 의 외방부 (12d) 를 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 의 사이에 구속했다. 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) 은 87 mm 로 했다.

다음으로, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (12a) 의 판면에 대한 각도 θ 를 60 °로 하여, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시켰다. 이 이동을, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 간격 (S) 이 10 mm 가 될 때까지 실시했다. 이로써, 종벽부가 되는 부분 (12a) 을 전단 변형시켜 종벽부 (22) 를 형성했다. 도 9 의 (b) 에 있어서의 종벽부 (22) 의 높이 (T2) 는 100 mm 였다.

＜샘플 No. 7-2＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 7-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 9 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 로 종벽부 (22) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

＜샘플 No. 7-3＞

＜샘플 No. 7-4＞

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다. 또, 도 9 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 로 종벽부 (22) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

＜샘플 No. 8-1＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 도 8 에 나타내는 제 4 실시형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정을 실시한 후에 드로잉 성형 공정을 실시하는 2 공정으로 형성했다.

전단 변형 공정에서는, 샘플 No. 2-1 에서 사용한 것과 동일한 금형을 사용하여, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) (도 8 의 (a) 참조) 을 50 mm 로 했다.

먼저, 도 8 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속했다. 다음으로, θ = 45 °로 하여, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시킴으로써 전단 변형 공정을 실시했다. 이 전단 변형 공정을, 블랭크 (1) 의 내방부 (12c) 의 높이 (T1) 가 50 mm 가 될 때까지, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서 실시했다.

다음으로, 도 8 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 제 2 패드 (34) 를 다이 (37) 로 바꾸어, 다이 (37) 와 블랭크 홀더 (33) 를 드로잉 성형용의 이동 기구에 접속하고, 다이 (37) 와 블랭크 홀더 (33) 의 사이에 블랭크 (1) 의 외방부 (12b) 를 설치했다. 다음으로, 외방부 (12b) 에 장력을 부여하면서, 다이 (37) 와 블랭크 홀더 (33) 를 B 방향으로 50 mm 이동하는 드로잉 성형 공정을 실시했다. 이 드로잉 성형 공정을 종벽부 (22) 의 높이 (T2) 가 100 mm 가 될 때까지 실시했다.

＜샘플 No. 8-2＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 8-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 8 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 다이 (37) 로 종벽부 (22) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

＜샘플 No. 8-3＞

＜샘플 No. 8-4＞

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다. 또, 도 8 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 다이 (37) 로 종벽부 (22) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

＜샘플 No. 9-1＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 드로잉 성형 공정만으로 형성했다.

도 15 의 (a) 는, 사용한 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 15 의 (b) 는 그 A-A 단면도이다.

프레스 성형에서 사용하는 금형은, 종래의 드로잉 성형의 금형과 동일하고, 다이 (51) 와 펀치 (52) 와 1 쌍의 블랭크 홀더 (53) 를 갖는다. 다이 (51) 의 오목부의 내주면 (51a) 의 만곡부 (22a) 에 대응하는 부분의 곡률 반경 (R1) 은 100 mm 이다. 다이 (51) 의 오목부의 깊이 (F) 는 100 mm 이다. 펀치 (52) 의 외주면 (52a) 의 만곡부 (22a) 에 대응하는 부분의 곡률 반경 (R2) 은 90 mm 이다.

다이 (51) 의 내주면 (51a) 과 펀치 (52) 의 외주면 (52a) 의 간격 (K) 을 10 mm 로 했다. 펀치 (52) 의 상단 모서리부의 모따기 반경 (R3) 을 10 mm, 다이 (51) 의 내주면 (51a) 의 하단 모서리부의 모따기 반경 (R4) 을 10 mm 로 했다.

먼저, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (52) 의 양측에 블랭크 홀더 (53) 를 배치하고, 이들의 위에 블랭크 (1) 를 배치했다. 블랭크 (1) 의 기부 (11) 를 펀치 (52) 위에 배치하고, 변형부 (12) 를 블랭크 홀더 (53) 상에 배치했다. 다음으로, 블랭크 (1) 의 상방에 다이 (51) 를 설치하여, 다이 (51) 를 하강시켰다. 그 때에, 다이 (51) 의 볼록부 (51b) 와 블랭크 홀더 (53) 로 누른 블랭크 (1) 의 변형부 (12) 에 적당한 장력을 가했다. 이 드로잉 성형 공정을 실온에서 실시했다.

이로써, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 변형부 (12) 가, 다이 (51) 의 오목부와 펀치 (52) 로 접어 구부러지면서, 화살표 B 로 나타내는 바와 같이, 다이 (51) 의 볼록부 (51b) 와 블랭크 홀더 (53) 의 사이를 펀치 (52) 측으로 이동하고, 이 펀치 (52) 와 다이 (51) 의 사이에 크게 끌려 들어간 재료가 종벽부 (22) 를 형성한다. 이 드로잉 성형 공정을 실시함으로써, 종벽부 (22) 의 높이 (T) 가 100 mm 인 만곡 채널 부품 (2) 을 얻었다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 균열에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「270」 의 경우에는 △, 그 이외의 경우에는 × (F) 였다. 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「270」 및 「알루미늄 합금」 의 경우에는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름), 그 이외의 경우에는 × (현저한 주름) 였다.

즉, 이 예에서는, 270 MPa 급 강판을 블랭크로서 사용한 경우, 주름 평가에 문제는 없었지만, 종벽부의 단부에 네킹이 발생했다. 고강도의 590, 980, 1180 MPa 급 강판을 블랭크로서 사용한 경우, 종벽부에 현저한 주름이 발생하고, 플랜지부에 균열이 발생했다. 알루미늄 합금판을 블랭크로서 사용한 경우, 주름 평가에 문제는 없었지만, 플랜지부에 균열이 생겼다.

＜샘플 No. 9-2＞

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 9-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 드로잉 성형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 균열에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, × (종벽부에서의 균열) 였다. 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「980」 과 「1180」 의 경우에는 × (현저한 주름), 그 이외의 경우에는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름) 이었다.

＜샘플 No. 10-1＞

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품 (4) 을, 도 11 에 나타내는 제 6 실시형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정을 실시한 후에 폼 성형 공정을 실시하는 2 공정으로 형성했다.

전단 변형 공정에서는, 샘플 No. 2-1 에서 사용한 것과 동일한 금형을 사용하여, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) 을 50 mm 로 했다.

먼저, 도 11 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속했다. 다음으로, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를, θ = 45 °로 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 전단 변형 공정을 실시했다.

이 상태에서, 종벽부가 되는 부분 (12a) 은 경사벽부가 되고, 외방부 (12b) 는 플랜지부로 되어 있다. 이 전단 변형 공정을, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서, 경사벽부의 높이 (T1) 가 25 mm 가 될 때까지 실시했다.

다음으로, 도 11 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 떼어내고, 블랭크 (1) 의 종벽부가 되는 부분 (경사벽부) (12a) 및 외방부 (플랜지부) (12b) 위에 다이 (37) 를 설치했다. 다음으로, 다이 (37) 를 화살표 B 를 따라 이동함으로써 폼 성형 공정을 실시했다. 이로써, 과도적으로 플랜지부로 되어 있는 부분 (12b) 과 경사벽부 (12a) 의 굴곡부가 펴져, 종벽부 (42) 가 형성되었다. 도 11 의 (b) 에 있어서의 종벽부 (42) 의 높이 (T2) 는 100 mm 였다.

＜샘플 No. 10-2＞

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품 (4) 을, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 10-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 11 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 다이 (37) 로 종벽부 (42) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

＜샘플 No. 10-3＞

＜샘플 No. 10-4＞

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다. 또, 도 11 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 다이 (37) 로 종벽부 (42) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

＜샘플 No. 11-1＞

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품 (4) 을, 폼 성형만으로 제작했다.

샘플 No. 9-1 에서 사용한 도 15 에 나타내는 금형으로부터 블랭크 홀더 (53) 를 떼어낸 금형을 사용하여, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 를 펀치 (52) 위에 배치한 후, 블랭크 (1) 의 상방에 다이 (51) 를 설치하고, 다이 (51) 를 하강시킴으로써, 블랭크 (1) 의 변형부 (12) 를 접어 구부림으로써, 종벽부 (42) 를 형성했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 균열에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「270」 의 경우에는 △ 이고, 그 이외의 경우에는 × (K) 였다. 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「270」 및 「알루미늄 합금」 의 경우에는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름), 그 이외의 경우에는 × (현저한 주름) 였다.

즉, 이 예에서는, 270 MPa 급 강판을 블랭크로서 사용한 경우, 주름 평가에 문제는 없었지만, 종벽부의 단부에 네킹이 발생했다. 고강도의 590, 980, 1180 MPa 급 강판을 블랭크로서 사용한 경우, 종벽부의 단부에 균열이 발생했기 때문에, 종벽부에 주름이 발생했다. 알루미늄 합금판을 블랭크로서 사용한 경우, 주름 평가에 문제는 없었지만, 종벽부의 단부에 균열이 생겼다.

＜샘플 No. 11-2＞

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품 (4) 을, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 11-1 과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 폼 성형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 그 결과, 균열에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, × (종벽부에서의 균열) 였다. 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「1180」 의 경우에는 × (현저한 주름), 그 이외의 경우에는 ○ (품질 상 문제가 되지 않을 정도의 미소한 주름) 이었다.

<샘플 No. 12-1>

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-1 과 동일한 방법으로 제작했다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (36) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 45 °로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2 및 3 에 기초하여 평가했다. 샘플 No. 10-1 에서는, 사용한 블랭크의 재질이 어느 경우에서도, 균열에 대해서는 ○ (균열 없음) 이고, 주름에 대해서는 ◎ (육안 검사로 일절 주름 없음) 이었다.

<샘플 No. 12-2>

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-2 와 동일한 방법으로 제작했다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (36) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 45 °로 했다.

<샘플 No. 12-3>

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 연속하는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-3 과 동일한 방법으로 제작했다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (36) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 45 °로 했다.

<샘플 No. 12-4>

도 3 에 나타내는 만곡 채널 부품 (2) 의 종벽부 (22) 와 이것에 계속되는 플랜지부 (24) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 2-4 와 동일한 방법으로 제작했다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (36) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시키는 각도 (θ) 를 45 °로 했다.

<샘플 No. 13-1>

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부 (42) 를, 도 11 에 나타내는 제 6 실시형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정을 실시한 후에 폼 성형 공정을 실시하는 2 공정으로 형성했다.

전단 변형 공정에서는, 샘플 No. 2-1 에서 사용한 것과 동일한 금형을 사용하고, 펀치 (31) 와 제 2 패드 (34) 의 설치 간격 (S0) (도 11 의 (a) 참조) 을 50 mm 로 했다. 먼저, 도 11 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크 (1) 의 기부 (11) 의 경계측 부분 (11a) 을, 펀치 (31) 와 제 1 패드 (32) 에 의해 끼워 구속하고, 변형부 (12) 의 외방부 (플랜지부가 되는 부분) (12b) 를, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 에 의해 끼워 구속했다. 다음으로 θ = 45 °로 하여, 블랭크 홀더 (33) 와 제 2 패드 (34) 를 화살표 C 를 따라 직선 이동시킴으로써 전단 변형 공정을 실시했다. 이 전단 변형 공정을, 블랭크 (1) 의 내방부 (12c) 의 높이 (Tl) 가 50 mm 가 될 때까지, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서 실시했다.

다음으로, 도 11 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 외방부 (12b) 를 구속하고 있는 제 2 패드 (34) 와 블랭크 홀더 (33) 를 떼어내고, 종벽부가 되는 부분 (12a) 및 외방부 (12b) 위에 다이 (37) 를 설치했다. 다음으로, 다이 (37) 를, 화살표 B 를 따라 이동함으로써 굴곡부를 펴서, 종벽부 (42) 를 성형하는 폼 성형 공정을 실시했다. 이 폼 성형 공정은 종벽부 (22) 의 높이 (T2) 가 100 mm 가 될 때까지 실시했다.

<샘플 No. 13-2>

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부 (42) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 11-1 과 동일한 방법으로 제작했다. 이 예에서는, 도 11 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 다이 (37) 로 종벽부 (42) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

<샘플 No. 13-3>

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부 (42) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 11-1 과 동일한 방법으로 제작했다. 이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다.

<샘플 No. 13-4>

도 10 에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부 (42) 를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No. 11-1 과 동일한 방법으로 제작했다. 이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300 ℃ 로 가열된 블랭크를 이용하여 실시했다. 또, 도 11 의 (b) 의 상태에서, 추가로 펀치 (31) 와 다이 (37) 로 종벽부 (42) 를 끼움으로써, 주름 펴기 공정을 실시했다.

이들의 결과를 이하의 표 4 ∼ 6 에 나타낸다. 표 4 는, 플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품을 제작한 No. 1-1 ∼ No. 9-2 의 결과를, 정리하여 나타낸 것이다. 표 5 는, 플랜지부를 갖지 않는 만곡 채널 부품을 제작한 No. 10-1 ∼ No. 11-2 의 결과를, 정리하여 나타낸 것이다. 표 6 은 No. 12-1 ∼ No. 13-4 의 결과를 정리하여 나타낸 것이다.

이들의 결과로부터 이하를 알 수 있다.

샘플 No. 1-1 ∼ No. 4-4 에서는 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 구성 (3) 또는 (4) 의 방법을 채용하고 있다. 따라서, 종벽부를 전단 변형 공정만으로 형성하는 경우에는, 상기 구성 (3) 또는 (4) 의 방법을 채용함으로써, 모든 재료로 균열과 주름의 평가가 양호한 만곡 채널 부품을 얻을 수 있다.

샘플 No. 5-1 ∼ No. 6-4 에서는, 종벽부의 형성 공정으로서, 구속된 외방부를, 상기 블랭크의 판면에 대한 각도 (θ) 가 20 °또는 70 °가 되는 (30 °이상 60 °이하의 범위에서 벗어나는) 방향으로 직선 이동시키는 방법을 채용하고 있다.

그 때문에, 전단 변형 공정에서 종벽부에 생긴 주름이, 블랭크의 가열 및/또는 주름 펴기 공정을 실시해도 (No. 5-2 ∼ 5-4, No. 6-2 ∼ 6-4) 제거할 수 없었다. 또, θ = 70 °인 샘플 No. 6-1 ∼ No. 6-4 에서는, 전단 변형 공정에서 종벽부에 균열이 생겼다.

그러나, 이들의 경우에서도, 전단 변형력만으로 종벽부를 형성하는 것이 아니라, 종벽부가 되는 부분에 적당한 장력도 가하여 재료를 유입시키면서 종벽부를 형성함으로써, 신장 플랜지 변형이 억제되어 균열이 생기지 않고, 주름이 개선된 만곡 채널 부품을 얻을 수 있다.

여기서, 상기 서술한 실시예에서는, 블랭크의 가열을 300 ℃ 로 했다. ＜샘플 No. 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-3, 3-4, 4-3, 4-4, 7-3, 7-4, 8-3, 8-4, 10-3, 10-4, 13-3, 13-4＞ 에 대해, 가열 온도를 600 ℃, 700 ℃, 900 ℃, 1000 ℃ 로 한 경우에 대해 각각 별도 실시했다. 결과는, 상기의 설명과 동일한 결과를 얻었다.

또한, 블랭크를 1100 ℃ 로 가열하고 나서 전단 변형 공정을 실시하여 얻어진 만곡 채널 부품은, 균열과 주름의 평가가 종래법에 비해 우수했지만, 성형품의 표면에는 스케일로 불리는 철의 산화막이 두껍게 생성되어 있었다. 두꺼운 스케일은 용접이나 전착 도장의 방해가 되기 때문에, 산세나 연마, 쇼트 블라스트 등의 제거 공정이 필요하게 되어, 제조 비용의 관점에서 바람직하지 않다.

1 : 블랭크
11 : 블랭크의 기부
11b : 기부의 중앙 부분
11a : 기부의 경계측 부분
12 : 블랭크의 변형부
12a : 변형부 종벽부가 되는 부분
12b : 변형부의 외방부
2 : 만곡 채널 부품
21 : 천판부
22 : 종벽부
22a : 종벽부의 만곡부
24 : 플랜지부
24a : 플랜지부의 만곡부
4 : 만곡 채널 부품
41 : 천판부
42 : 종벽부
42a : 종벽부의 만곡부

Claims

기부와 그 기부에 연속해서 종벽부가 되는 부분을 포함하는 변형부를 갖는 평판상의 피가공재를, 적어도 상기 기부와 상기 종벽부의 경계부에서 접어 구부릴 때에, 상기 기부측에 오목상으로 만곡하는 만곡부를 가진 상기 종벽부가 형성되는 프레스 성형 부품에 프레스 성형하는 프레스 성형 방법으로서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서,
상기 기부의 상기 변형부와의 경계측의 부분과, 상기 변형부의 외방부를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부의 상기 종벽부가 되는 부분을 판면 내에서 전단 변형시켜, 상기 종벽부가 되는 부분의 외연부에, 상기 만곡부로부터 떨어진 부분으로부터 상기 만곡부를 향하는 재료의 흐름을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖고,
상기 종벽부의 형성 공정에서는, 상기 평판상의 피가공재의 판두께 방향에서 보아,
상기 경계측의 부분을 구속하는 제 1 구속부에 대해, 상기 변형부의 외방부를 구속하는 제 2 구속부가 이격된 상태로부터, 상기 경계부를 접어 구부림에 따라, 상기 제 2 구속부를, 상기 제 1 구속부와 상기 제 2 구속부의 이격 거리가 작아지는 방향으로 상대 이동시키고,
상기 전단 변형 공정은, 상기 구속된 외방부를, 상기 피가공재의 판면에 대한 각도가 30 °이상 60 °이하가 되는 방향으로 직선 이동시킴으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 전단 변형 공정은, 상기 종벽부가 되는 부분이 상기 기부와 상기 변형부의 경계선 상의 상기 만곡부의 굴곡점을 중심으로 회전하도록, 상기 구속된 외방부를 이동시킴으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
삭제
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 실시한 후에 드로잉 성형 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서, 드로잉 성형 공정을 실시한 후에 상기 전단 변형 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 프레스 성형 부품은 상기 종벽부의 외측에 플랜지부를 갖지 않고,
상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 실시한 후에 폼 성형 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전단 변형 공정 후에, 상기 종벽부를 금형에 끼움으로써, 상기 종벽부에 생긴 주름을 펴는 주름 펴기 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 종벽부의 면에 맞닿는 상기 금형의 프레스면에는, 상기 종벽부의 선 길이를 늘이기 위한 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전단 변형 공정을, 300 ℃ 이상 1000 ℃ 이하로 가열된 블랭크에 대해 실시하는 프레스 성형 방법.
기부와 그 기부에 연속해서 종벽부가 되는 부분을 포함하는 변형부를 갖는 평판상의 피가공재를, 적어도 상기 기부와 상기 종벽부의 경계부에서 접어 구부릴 때에, 상기 기부측에 오목상으로 만곡하는 만곡부를 가진 상기 종벽부가 형성되는 프레스 성형 부품에 프레스 성형하는 프레스 성형 부품의 제조 방법으로서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서,
상기 기부의 상기 변형부와의 경계측의 부분과, 상기 변형부의 외방부를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부의 상기 종벽부가 되는 부분을 판면 내에서 전단 변형시켜, 상기 종벽부가 되는 부분의 외연부에, 상기 만곡부로부터 떨어진 부분으로부터 상기 만곡부를 향하는 재료의 흐름을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖고,
상기 경계측의 부분을 구속하는 제 1 구속부에 대해, 상기 변형부의 외방부를 구속하는 제 2 구속부가 이격된 상태로부터, 상기 경계부를 접어 구부림에 따라, 상기 제 2 구속부를, 상기 제 1 구속부와 상기 제 2 구속부의 이격 거리가 작아지는 방향으로 상대 이동시키고,
상기 전단 변형 공정은, 상기 구속된 외방부를, 상기 피가공재의 판면에 대한 각도가 30 °이상 60 °이하가 되는 방향으로 직선 이동시킴으로써 실시하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 부품의 제조 방법.