KR102007106B1 - 버링 가공 방법 - Google Patents

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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

판상 부재에 버링 가공을 실시할 때에, 판상 부재의 펀칭 가공을 행하는 펀칭 공정과, 펀칭 공정에서 형성된 펀칭 구멍의 구멍 확장 가공을 행하는 구멍 확장 공정과, 구멍 확장 공정에서 밀어 확장된 펀칭 구멍의 주변부에 대하여 재펀칭 가공을 행하는 재펀칭 공정과, 재펀칭 공정에서 형성된 펀칭 구멍인 재펀칭 구멍의 주변부를 압입하여 종벽을 형성하는 버링 성형 공정을 행한다.

Description

버링 가공 방법
본 발명은 판상 부재의 버링 가공에 관한 것이다.
자동차의 서스펜션 부품 등은 고장력 강판 등의 금속판에 프레스 가공이나 다른 가공을 실시함으로써 제조된다. 그 제조 과정에 있어서는 금속판에 버링 구멍을 형성하는 버링 가공을 행하는 경우도 있다. 종래의 버링 가공은, 도 1에 도시한 바와 같이 먼저 금속판(51)에 펀칭 구멍(52)을 형성하고, 그 후, 도 2에 도시한 바와 같이 펀칭 구멍(52)을 밀어 확장하여 종벽(53)을 형성함으로써 행해진다. 종벽(53)의 성형 공정(이하, "버링 성형 공정")에서는 펀칭 구멍(52)을 밀어 확장할 때에 펀칭 구멍(52)에 큰 인장 응력이 작용한다. 이 때문에, 종래의 버링 가공 방법에서는 버링 성형 공정에 있어서 종벽(53)에 균열(이하, "버링 균열")이 발생하는 경우가 있었다.
이 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1에서는 1회째의 프레스 공정에서 금속판이 U자 단면 형상이 되도록 드로잉 가공을 행한 후, 2회째의 프레스 공정에서 저면부에 펀칭 구멍을 형성하고, 3회째의 프레스 공정에서 종벽을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에서는 1회째의 프레스 공정의 드로잉 숄더 반경을 크게 설정하여 드로잉 가공을 행한 후, 2회째의 프레스 공정에 있어서 드로잉 숄더부를 리스트라이크함과 함께, 가공 말기에 저면 전체를 편칭 가공하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-223583호 공보 일본 특허 공개 평6-87039호 공보
그러나, 특허문헌 1의 가공 방법은 제품의 종벽의 높이를 확보할 목적으로 1회째의 프레스 공정을 실시하고 있지만, 예를 들어 고장력 강판과 같은 난성형 재료에서는 1회째의 프레스 공정인 드로잉 가공 시에 있어서, 저면 숄더부에 균열이 발생한다는 과제가 있었다.
또한, 특허문헌 2의 가공 방법은 저면 숄더부에 발생하는 균열을 회피하는 것을 목적으로 하여 1회째의 프레스 공정을 실시하고 있지만, 소재로서 예를 들어, 고장력 강판을 사용한 경우에는, 특허문헌 1과 마찬가지로 1회째의 프레스 공정인 드로잉 가공 시에 저면 숄더부에 균열이 발생하는 등의 과제가 있었다.
이와 같이, 종래의 버링 가공 방법에서는 가공 대상이 되는 재료가 한정되어, 버링 균열의 발생이 억제되지 않는 경우도 있었다. 이 때문에, 버링 균열을 억제하기 위한 새로운 버링 가공 방법이 요망되고 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 버링 균열을 억제하는 버링 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명자들은 버링 균열을 억제하는 프레스 성형 방법에 대하여 예의 검토했다. 그 결과, 펀칭 구멍을 밀어 확장할 때에 발생하는 변형이 버링 균열의 원인이 되는 것에 착안하여, 버링 성형 공정 전에 그 변형을 제거함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다는 지견을 얻었다.
즉, 상기 과제를 해결하는 본 발명의 요지는, 판상 부재에 대하여 버링 가공을 실시할 때에, 상기 판상 부재의 펀칭 가공을 행하는 펀칭 공정과, 상기 펀칭 공정에서 형성된 펀칭 구멍의 구멍 확장 가공을 행하는 구멍 확장 공정과, 상기 구멍 확장 공정에 있어서 밀어 확장된 펀칭 구멍의 주변부에 대하여 재펀칭 가공을 행하는 재펀칭 공정과, 상기 재펀칭 공정에서 형성된 펀칭 구멍인 재펀칭 구멍의 주변부를 압입하여 종벽을 형성하는 버링 성형 공정을 실시하는 데 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 "판상 부재"란, 프레스 성형 가능한 판상의 부재이고, 예를 들어 강판, 알루미늄 합금판, 티타늄 합금판, 스테인리스 합금판, 금속과 수지로 이루어지는 복합 재료, 이종 금속으로 이루어지는 복합 재료 등의 금속판이나, 탄소 섬유 등의 부재를 가리킨다.
본 발명에 따르면, 판상 부재의 버링 가공 시에 발생하는 버링 균열을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 버링 가공 방법의 공정을 설명하는 도면이고, 1회째의 프레스 공정에 있어서의 판상 부재의 형상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 버링 가공 방법의 공정을 설명하는 도면이고, 2회째의 프레스 공정에 있어서의 판상 부재의 형상을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 버링 가공 방법의 공정을 설명하는 도면이고, 1회째의 프레스 공정에 있어서의 판상 부재의 형상을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 버링 가공 방법의 공정을 설명하는 도면이고, 2회째의 프레스 공정에 있어서의 판상 부재의 형상을 모식적으로 도시한 단면도이다. 본 도면에서는 판상 부재에만 해칭을 실시하고, 프레스 금형의 구성 부품의 해칭은 생략하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 버링 가공 방법의 공정을 설명하는 도면이고, 3회째의 프레스 공정에 있어서의 판상 부재의 형상을 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 버링 가공 방법의 공정을 설명하는 도면이고, 4회째의 프레스 공정에 있어서의 판상 부재의 형상을 모식적으로 도시한 단면도이다. 본 도면에서는 판상 부재에만 해칭을 실시하고, 프레스 금형의 구성 부품의 해칭은 생략하고 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 버링 가공 방법에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
본 실시 형태에 있어서의 버링 가공 방법은 판상 부재에 대하여 4회의 프레스 공정을 실시한다. 각 공정의 상세는 다음과 같다.
<펀칭 공정>
본 실시 형태의 버링 가공 방법에서는, 먼저 1회째의 프레스 공정으로서 판상 부재에 대하여 펀칭 가공을 행한다. 이에 의해, 도 3에 도시한 바와 같은 구멍 직경 Φ1의 펀칭 구멍(2)을 갖는 중간품(1)이 얻어진다. 또한, 이때의 구멍 직경 Φ1은 도 1과 같은 종래의 버링 가공에 있어서의 펀칭 구멍(52)의 구멍 직경보다도 작게 되어 있다.
<구멍 확장 공정>
이어서, 도 4에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 2회째의 프레스 공정으로서, 통상의 펀치(5)를 사용하여 펀칭 구멍(2)의 주변부를 프레스하고, 펀칭 구멍(2)의 구멍 확장 가공을 행한다. 이에 의해, 구멍 직경 Φ2의 펀칭 구멍(3)을 갖는 중간품(1)이 얻어진다. 이 중간품(1)은 구멍 확장 전의 펀칭 구멍(2)의 주변부가 밀어 확장됨으로써 펀칭 구멍(3)의 주변부의 변형이 크게 되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 펀칭 구멍(3)의 주변부의 변형이 크게 되어 있는 부분을 "변형 집중부"라고 한다.
구멍 확장 공정에서는 구멍 확장 전의 펀칭 구멍(2)의 주변부가 프레스됨으로써, 펀칭 구멍(3)이 형성된 면 S가 블랭크의 기준면 P에 비해 높아진다. 이에 의해, 후술하는 버링 성형 후의 종벽(9)(도 6)에 상당하는 부분인 종벽 상당부(4)가 형성된다. 또한, "기준면"이란, 다이스(6)와 홀더(7)로 고정된 판상 부재의 고정 위치에 있어서의 수평면을 가리킨다. 또한, 이하의 설명에서는 기준면 P로부터 펀칭 구멍(3)의 형성면 S까지의 높이를 "종벽 상당부의 높이"라고 한다.
구멍 확장 공정에 있어서 종벽 상당부(4)의 높이 H1을 너무 낮게 하면, 종벽 높이 H3을 충분히 확보할 수 없다. 한편, 종벽 상당부(4)의 높이 H1을 너무 높게 하면, 펀칭 구멍(3)의 주변부에 발생하는 변형이 너무 커져 버려, 구멍 확장 가공 시에 펀칭 구멍(3)의 주변부에 균열이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 구멍 확장 공정의 종벽 상당부(4)의 높이 H1은 종벽 높이 H3과 재료의 구멍 확장성을 고려하여 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 종벽 상당부(4)의 높이 H1이 종벽(9)의 높이 H3보다도 낮게 되어 있다.
또한, 구멍 확장 공정에 있어서 종벽 상당부(4)의 경사면과 기준면 P가 이루는 각 θ0(이하, "종벽 상당부의 각도")을 너무 크게 하면, 펀칭 구멍(3)의 주변부에 발생하는 변형이 너무 커져 버린다. 한편, 구멍 확장 공정에 있어서 종벽 상당부의 각도 θ0을 너무 작게 하면, 후술하는 버링 성형 공정에서 종벽(9)을 형성할 때에 종벽 상당부(4)를 일으키는 각도를 크게 해야만 한다. 이 경우, 종벽 선단부의 변형이 커져, 버링 균열이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 구멍 확장 공정에 있어서는, 종벽 상당부(4)의 각도 θ0이 도 6에 도시하는 최종 제품의 종벽(9)과 기준면 P가 이루는 각 θ(이하, "종벽 각도")에 대하여 20 내지 70％의 각도가 되도록 프레스 성형을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 구멍 확장 공정에 있어서 펀칭 구멍(3)의 주연부의 균열을 억제하기 위해서는, 펀치(5) 및 다이스(6)의 숄더 반경 사이즈는 작을수록 바람직하다. 단, 펀치(5) 및 다이스(6)의 숄더 반경이 너무 작으면, 재료에 따라서는 구멍 확장 가공 시에 균열이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 구멍 확장 공정에 있어서의 펀치(5)의 숄더 반경 RP 및 다이스(6)의 숄더 반경 RD는 재료의 굽힘성을 고려하여 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
<재펀칭 공정>
구멍 확장 공정의 종료 후, 본 실시 형태의 3회째의 프레스 공정으로서, 펀칭 구멍(3)의 주변부를 프레스하여 펀칭하는 펀칭 가공을 행한다. 이에 의해, 도 5에 도시한 바와 같은 구멍 직경 Φ3의 펀칭 구멍(8)을 갖는 중간품(1)이 얻어진다. 또한, 본 명세서에서는 구멍 확장 공정 후에 펀칭 가공을 다시 행하는 본 공정을 "재펀칭 공정"이라고 한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 재펀칭 공정에서 형성되는 펀칭 구멍을 "재펀칭 구멍"이라고 한다.
본 공정에 의해 전술한 구멍 확장 공정에서 형성되는 펀칭 구멍(3)(도 4)의 주변부가 펀칭된다. 이에 의해, 구멍 확장 공정에서 발생하는 펀칭 구멍 주변의 변형 집중부가 제거된다. 즉, 본 공정에서 얻어지는 중간품(1)의 재펀칭 구멍(8)(도 5)의 주변부는 구멍 확장 공정 후의 펀칭 구멍(3)의 주변부보다도 변형이 작게 되어 있다. 이 때문에, 후술하는 버링 성형 공정에 의해 종벽 선단부의 변형이 커져도, 변형의 축적을 종래보다도 작게 할 수 있기 때문에, 버링 균열이 일어나기 어려워진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 재펀칭 공정에 있어서 구멍 확장 공정 종료 후의 펀칭 구멍(3)의 형성면 S를 남기도록 하여 펀칭 가공을 실시하고 있다. 한편 재펀칭 공정에서는, 예를 들어 종벽 상당부(4)의 경사 부분을 펀칭함으로써 펀칭 구멍 형성면 S가 남지 않도록 가공을 실시하는 것도 가능하다. 이 경우라도, 종벽 상당부(4)의 변형 집중부를 제거할 수 있기 때문에, 버링 균열을 억제할 수 있다. 단, 재펀칭 공정에 있어서 펀칭 구멍 형성면 S가 남지 않는 펀칭 가공을 행하면, 펀칭 날이 손상되는 경우가 있고, 펀칭 구멍(8)의 단부면에 흠집이 생길 우려가 있다. 이 흠집은 후술하는 버링 성형 공정에 있어서의 균열의 원인이 되기 때문에, 버링 균열의 억제 효과를 향상시키기 위해서는, 재펀칭 공정에서 펀칭 구멍 형성면 S가 남도록 펀칭 구멍(3)의 주변부를 펀칭하는 것이 바람직하다.
또한, 재펀칭 공정 종료 후의 종벽 상당부(4)의 높이 H2는 당해 공정에 있어서의 펀칭 가공에서 펀칭 구멍 형성면 S 혹은 종벽 상당부(4)의 경사 부분을 펀칭함으로써, 전술한 구멍 확장 공정에 있어서의 종벽 상당부(4)의 높이 H1과 대략 동일한 높이 혹은 높이 H1보다도 낮게 되어 있다. 또한, 재펀칭 공정에서 사용하는 펀치의 직경은 펀칭 구멍(3)의 변형 집중부를 제거할 수 있도록 전술한 펀칭 공정에서 사용하는 펀치의 직경에 비해 충분히 크게 하는 것이 바람직하다. 펀칭 공정의 펀치 직경과 재펀칭 공정의 펀치 직경의 차가 너무 작으면, 펀칭 구멍(3)의 변형 집중부를 충분히 제거할 수 없다. 이 경우, 후술하는 버링 성형 공정에 있어서, 재펀칭 구멍(8)의 주변에 변형 집중부가 남은 상태에서 종벽 상당부(4)를 일으키게 되기 때문에, 변형 집중부에 축적되는 변형이 더욱 커지고, 버링 균열이 발생하기 쉬워진다.
<버링 성형 공정>
재펀칭 공정의 종료 후, 본 실시 형태에 4회째의 프레스 공정으로서, 도 6에 도시한 바와 같이 재펀칭 구멍(8)의 주변부를 압입하고, 종벽 상당부(4)(도 5)를 일으키도록 하여 종벽(9)을 형성하는 버링 성형 가공을 행한다. 이에 의해, 도 6에 도시한 바와 같은 구멍 직경 Φ4의 버링 구멍(10)이 형성된 최종 형상의 프레스 부품이 얻어진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 버링 가공 방법에 의하면, 구멍 확장 공정에서 발생하는 펀칭 구멍 주변의 변형 집중부가 재펀칭 공정에서 한번 제거된다. 그 결과, 버링 성형 공정에서 종벽 선단부에 축적되는 변형이 종래보다도 작아져, 버링 균열의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
버링 균열의 발생을 억제할 수 있는 본 실시 형태의 버링 가공 방법을 사용하면, 종래의 가공 방법을 사용하는 경우에 비해, 구멍 확장성이 우수한 고강도의 재료를, 저강도의 재료를 사용하는 경우의 제품 형상과 동형상으로 가공하기 쉬워진다. 예를 들어, 인장 강도가 440㎫급인 강판과 동등한 구멍 확장률을 가진 590㎫급의 강판에 버링 가공을 실시하는 경우, 종래와 같은 블랭크를 펀칭한 후에 그대로 버링 성형하는 가공 방법에서는, 440㎫급의 강판을 사용한 경우의 제품 형상과 동형상으로 가공하려고 했을 때에 버링 균열이 발생하는 경우도 있다. 한편, 본 실시 형태의 버링 가공 방법에서는 그와 같은 강판을 사용했을 때에도 버링 균열을 발생시키지 않고 440㎫급의 강판을 사용한 경우의 제품 형상과 동형상으로 가공하는 것도 가능해진다. 즉, 종래의 가공 방법에서는 얻어지지 않던 440㎫급의 강판을 사용한 경우의 버링 형상과 동등한 버링을 형성하고, 강도만이 향상된 부품을 제조하는 것도 가능해진다. 이 때문에, 제품 설계의 자유도를 넓히는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서 설명한 펀칭 공정, 구멍 확장 공정, 재펀칭 공정, 버링 성형 공정의 각각의 공정 자체는 종래의 부품 제조 공정에 있어서도 통상 실시되는 공정이다. 즉, 본 실시 형태의 버링 가공 방법은 종래의 부품 제조 공정에 대하여 특별한 공정을 늘리지 않고 채용할 수 있다. 예를 들어, 어떤 부품을 제조하기 위해 필요한 공정이 6공정인 경우, 상기 펀칭 공정, 구멍 확장 공정, 재펀칭 공정, 버링 성형 공정은 그 6공정 중에 통상 포함되는 공정이다. 이 때문에, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 펀칭 공정을 실시하는 경우는, 종래의 펀칭 공정에서 원래 형성되는 펀칭 구멍에 더하여, 버링 가공용 펀칭 구멍을 1개소 늘리도록 프레스 성형을 행하면 된다. 다른 구멍 확장 공정, 재펀칭 공정, 버링 성형 공정에 대해서도 마찬가지이다. 즉, 본 실시 형태의 버링 가공을 위해, 종래 6공정에 추가하여 다른 공정을 늘릴 필요가 없는 점에서, 본 실시 형태에 관한 버링 가공 방법은 생산성을 떨어뜨리지 않고, 버링 균열을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 버링 가공 방법은 버링 가공의 대상 재료가 고장력 강판(예를 들어, 인장 강도가 440㎫ 이상인 것)인 경우에 특히 유용하다. 버링 가공의 대상 재료가 고장력 강판인 경우에는 재료의 신장 특성이 악화되는 점에서, 종래의 가공 방법에서는 가공의 과정에서 균열이 발생하여 버링을 형성할 수 없거나, 버링을 형성할 수 있어도 버링 균열이 발생하기 쉽다. 한편, 본 실시 형태의 버링 가공 방법에 의하면, 버링 성형 전에 변형을 제거하는 재펀칭 가공을 행하기 때문에, 고장력 강판이라도 버링을 형성하는 것이 가능하고, 또한 버링 균열을 억제할 수 있다. 즉, 버링 가공의 대상 재료가 고장력 강판인 경우에는, 종래 기술에 대한 본 발명의 버링 균열 억제의 효과가 현저하게 나타난다.
또한, 본 실시 형태의 버링 가공 방법은 버링 가공의 대상 재료가 열연 강판인 경우에 특히 유용하다. 예를 들어, 냉연 강판에 버링 가공을 실시하는 경우에는, 돌출 가공, 펀칭 가공, 버링 성형 등의 가공에 의해 버링을 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 버링부의 종벽 높이 H3이 높은 부품을 제조할 때에, 열연 강판에 그와 같은 가공 방법을 적용하면, 버링을 형성할 수 없을 우려가 있다. 한편, 열연 강판은 우수한 구멍 확장 특성(λ값)을 갖고 있고, 본 실시 형태의 버링 가공 방법은 재료의 구멍 확장성을 이용하는 가공 방법이다. 이 때문에, 열연 강판에 본 실시 형태의 버링 가공 방법을 적용하면, 버링부의 종벽 높이 H3이 높은 부품을 제조하는 경우에 있어서도 용이하게 버링을 형성하는 것이 가능해지고, 종래 기술에 대한 본 발명의 버링 균열 억제의 효과가 현저하게 나타난다.
또한, 구멍 확장 가공 시나 버링 성형 시의 균열을 더욱 억제하기 위해서는, 펀칭 단부면 성상을 양호하게 하는 것이 중요하다. 단부면 성상을 양호하게 하는 방법으로서는, 펀칭 공정 및 재펀칭 공정의 적어도 어느 한쪽의 공정에 있어서, 펀칭 구멍의 버 등을 제거하는 마무리 가공으로서, 리머 가공 등의 기계 가공이나 레이저 가공의 적어도 어느 한쪽을 실시하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 버링 균열의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 펀칭 공정, 구멍 확장 공정, 재펀칭 공정, 버링 성형 공정을 4회의 프레스로 행하는 것으로 했지만, 프레스 횟수는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구멍 확장 공정에 있어서 2회의 프레스로 원하는 구멍 직경이 얻어지도록 구멍 확장 가공을 실시해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 구멍 확장 공정에 있어서 종벽 상당부(4)의 높이 H1을 종벽 높이 H3보다도 낮게 하도록 구멍 확장 가공을 실시했지만, 종벽 상당부(4)의 높이 H1이 종벽 높이 H3 이상이 되도록 구멍 확장 가공을 실시해도 된다. 이 경우라도, 구멍 확장 가공에 기인하여 발생하는 펀칭 구멍 주변의 변형 집중부를 한번 제거할 수 있기 때문에, 버링 성형 공정에 있어서의 버링 균열을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 버링부의 종벽 각도 θ가 수직이 되도록 버링 성형을 실시했지만, 종벽 각도 θ는 수직이 아니어도 된다. 버링 균열은 펀칭 구멍의 주변부를 프레스하여 종벽을 형성할 때에 발생하는 변형에 의해 발생하기 때문에, 기준면 P에 수직인 면에 대하여 종벽이 버링 구멍의 중심 방향을 향해 경사진 형상이라도, 종벽의 선단 부분에는 변형 집중부가 형성된다. 한편, 본 발명에 관한 버링 가공 방법에 의하면, 최종 제품 형상이 그와 같은 형상이라도, 변형 집중부를 한번 제거한 후에 버링 성형을 행하기 때문에, 버링 균열을 억제하는 것이 가능해진다.
단, 도 6에 도시하는 버링 성형 공정에서 종벽(9)을 일으키는 각도가 크면 클수록, 종벽(9)의 선단부의 변형이 커진다. 즉, 버링 성형 공정에 있어서 종벽 각도 θ가 수직이 되는 프레스 성형을 실시할 때에는 버링 균열이 발생하기 쉬워진다. 종래의 가공 방법에서는 버링 성형 공정에 있어서 변형 집중부가 남아 있는 점에서, 버링 균열을 충분히 억제할 수 없다. 한편, 본 발명에 관한 버링 가공 방법은 종벽 각도 θ가 수직이 되는 버링 성형을 실시해도, 재펀칭 공정에 있어서 변형 집중부를 제거하고 있는 점에서, 버링 균열을 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 버링 성형 공정에 있어서 종벽 각도 θ가 수직인 버링을 형성할 때에는, 종래 기술에 비하여 본 발명에 관한 버링의 균열 억제의 효과가 현저하게 나타난다. 또한, 본 명세서에 있어서, 종벽 각도 θ에 관한 "수직"이란 엄밀한 의미에 있어서의 수직이 아니라, 대략 수직의 개념도 포함되는 문언이다.
실시예
(실시예 1)
본 발명에 관한 실시예로서, 판 두께 3.0㎜이고, 인장 강도가 780㎫급인 강판을 사용하고, 직경 180㎜의 블랭크에 대하여 버링 성형 시험을 실시했다.
실시예 1의 성형 방법은 다음과 같다. 먼저, 1회째의 프레스 공정에서는 직경 35㎜의 펀칭 구멍을 형성했다. 이어서, 2회째의 프레스 공정에서는 통상의 직경 60㎜의 펀치 및 숄더 반경 3㎜의 다이스로 구성되는 프레스 금형을 사용하여, 12㎜의 스트로크에 의한 구멍 확장 가공을 행하였다. 그 후, 3회째의 프레스 공정에서는 구멍 확장 가공에서 직경 42㎜까지 확대한 펀칭 구멍의 주변부에 대하여 펀칭 가공을 행하여, 직경 57㎜의 펀칭 구멍을 형성했다. 최종 공정이 되는 4회째의 프레스 공정에서는 직경 70㎜의 버링 펀치를 사용하여 프레스 성형을 행하였다. 최종적인 버링부의 높이는 15㎜로 했다.
그 후, 프레스 성형에 의해 얻어진 부재에 대하여 버링 균열의 유무에 대하여 평가했다. 또한, 그때의 종벽 선단부의 변형도 측정했다. 종벽 선단부의 변형은 버링 가공이 실시되는 블랭크의 표면에 스크라이브드 서클을 전사하고, 그 형상 변화로부터 산출했다.
실시예 1에 있어서는, 프레스 성형 후의 부재에는 버링 균열이 발생하지 않는 것이 확인되었다. 또한, 종벽 선단부의 변형은 28％였다.
(비교예 1)
이어서, 비교예 1로서, 실시예 1과 동일 재료, 동일 사이즈의 블랭크를 사용하여 버링 성형 시험을 실시했다. 먼저, 1회째의 프레스 공정에서는 상기 실시예 1과 동일 형상이 되도록 직경 47㎜의 펀칭 구멍을 형성했다. 그 후, 2회째의 프레스 공정으로서, 직경 70㎜의 버링 펀치를 사용하여 프레스 성형을 행하였다. 얻어진 부재에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 평가한바, 비교예 1에서는 버링 균열이 발생하였다. 또한, 균열이 발생하지 않은 부위의 변형은 40％로 높음을 알았다.
(비교예 2)
비교예 2로서, 실시예 1과 동일 재료, 동일 사이즈의 블랭크를 사용하고, 특허문헌 1에 기재된 가공 방법으로 성형 시험을 실시했다. 먼저, 1회째의 프레스 공정에서는 통상의 직경 60㎜의 펀치 및 숄더 반경 3㎜의 다이스로 구성되는 프레스 금형을 사용하여, 12㎜의 스트로크에 의한 돌출 가공을 행하였다. 그러나, 비교예 2에서는 1회째의 프레스 공정에 있어서 소재의 저면 숄더부에 균열이 발생하여, 그 이상 가공을 계속할 수 없고, 버링을 형성할 수 없었다.
실시예 1의 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 관한 버링 가공 방법에 의하면, 프레스 부품의 버링 테두리부에 발생하는 변형량을 저감할 수 있고, 버링 균열을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
(실시예 2)
이어서, 실시예 1과 동일 재료, 동일 사이즈의 블랭크를 사용하고, 소재에 형성된 펀칭 구멍의 마무리 가공으로서 기계 가공을 실시하여 프레스 성형 시험을 실시했다. 펀칭 구멍에 대하여 기계 가공을 실시하는 것 이외의 조건은 실시예 1과 동일한 조건이다. 그 결과, 기계 가공을 실시하지 않은 가공품에 비해, 버링 가공 후의 제품 단부면에 발생하는 미소 크랙이 적은 것이 확인되었다. 실시예 2의 결과에 의하면, 펀칭 공정 및 재펀칭 공정의 적어도 어느 한쪽에 있어서는, 버 등을 제거하는 마무리 가공으로서 기계 가공이나 레이저 가공을 실시하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
본 발명은 고장력 강판 등의 판상 부재의 버링 가공에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 버링 가공이 실시된 판상 부재는 자동차를 포함하는 각종 차량, 일반 기계, 가전, 선박 등의 부재로서 사용할 수 있다.
1 : 중간품
2 : 펀칭 구멍
3 : 구멍 확장 후의 펀칭 구멍
4 : 종벽 상당부
5 : 펀치
6 : 다이스
7 : 홀더
8 : 재펀칭 구멍
9 : 종벽
10 : 버링 구멍
51 : 금속판
52 : 펀칭 구멍
53 : 종벽
H1 : 종벽 상당부의 높이
H2 : 재펀칭 후의 종벽 상당부의 높이
H3 : 종벽 높이
S : 펀칭 구멍 형성면
P : 기준면
RD : 다이스의 숄더 반경
RP : 펀치의 숄더 반경
Φ1 : 펀칭 구멍의 직경
Φ2 : 구멍 확장 후의 펀칭 구멍의 직경
Φ3 : 재펀칭 구멍의 직경
Φ4 : 버링 구멍의 직경
θ : 종벽 각도
θ0 : 종벽 상당부의 각도

Claims (7)

  1. 판상 부재의 버링 가공 방법이며,
    상기 판상 부재의 펀칭 가공을 행하는 펀칭 공정과,
    상기 펀칭 공정에서 형성된 펀칭 구멍 주위의 판상 부재를 다이스와 홀더로 끼워 고정한 상태에서 구멍 확장 가공을 행하는 구멍 확장 공정과,
    상기 구멍 확장 공정에 있어서 밀어 확장된 펀칭 구멍의 주변부에 대하여 재펀칭 가공을 행하는 재펀칭 공정과,
    상기 재펀칭 공정에서 형성된 펀칭 구멍인 재펀칭 구멍의 주변부를 압입하여 종벽을 형성하는 버링 성형 공정을 갖고,
    상기 구멍 확장 공정에서 형성되는, 상기 종벽에 상당하는 부분을 종벽 상당부라 칭하고, 상기 다이스와 상기 홀더로 끼워 고정한 상기 판상 부재의 고정 위치에 있어서의 수평면을 기준면이라 칭할 때, 상기 구멍 확장 공정에서 상기 종벽 상당부와 상기 기준면이 이루는 각(θ0)이 상기 종벽과 상기 기준면이 이루는 각(θ)에 대하여 20 내지 70%의 각도가 되도록 프레스 성형을　실시하는 버링 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 재펀칭 공정에서, 상기 구멍 확장 공정 종료 후의 펀칭 구멍의 형성면을 남기도록 해당 펀칭 구멍의 주변부를 펀칭하는 버링 가공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판상 부재는 고장력 강판인 버링 가공 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 판상 부재는 열연 강판인 버링 가공 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 버링 성형 공정에서 종벽 각도가 수직이 되도록 상기 종벽을 형성하는 버링 가공 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펀칭 공정에서, 상기 펀칭 구멍의 마무리 가공으로서 기계 가공 및 레이저 가공 중 적어도 어느 한쪽을 행하는 버링 가공 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 재펀칭 공정에서, 상기 재펀칭 구멍의 마무리 가공으로서 기계 가공 및 레이저 가공의 적어도 어느 한쪽을 행하는 버링 가공 방법.
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