KR102036062B1 - 프레스 가공 장치 및 프레스 가공 방법 - Google Patents

Abstract

단면에 U자상 부분을 포함하는 성형품을 얻기 위한 프레스 가공에 있어서, 코너부의 자유로운 성형을 실현한다. 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 장치이며, 성형품은 천장부, 종벽부 및 천장부와 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하고, U자상 부분을 수용하는 오목부가 형성된 다이와, 오목부의 저면과의 사이에서 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치와, 제1 펀치보다도 늦게 오목부 안에 압입되고, 오목부의 측면과의 사이에서 종벽부를 구속함과 함께, 저면과의 사이에서 피가공재를 끼워 넣어 천장부의 주변 영역 및 코너부를 성형하는 제2 펀치를 구비하고, 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 제2 펀치의 제1 펀치로부터의 후퇴량은, 코너부의 목표 판 두께에 기초하여 설정되는, 프레스 가공 장치가 제공된다.

Description

프레스 가공 장치 및 프레스 가공 방법

본 발명은 프레스 가공 장치, 프레스 가공 방법 및 프레스 성형품에 관한 것으로, 특히 단면에 U자상 부분을 포함하는 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 장치, 프레스 가공 방법 및 그러한 장치 또는 방법에 의해 얻어지는 프레스 성형품에 관한 것이다.

프레스 가공에 의해 성형되는 긴 형상의 채널재나 해트형재는, 예를 들어 차량 등의 골격 부재로서 일반적으로 사용되고 있다. 차량의 골격 부재에서는, 충돌 안전성이나 차체 강성 등을 확보하기 위하여 높은 강도가 요구된다. 또한, 동일하게 프레스 가공에 의해 성형되는 축 대칭의 컵형재는, 예를 들어 차량의 트랜스미션에 있어서의 드럼이나 허브 등의 회전 부재로서 일반적으로 사용되고 있다. 회전 부재에서도, 전달되는 토크에 견디기 위하여 높은 강도가 요구된다.

상기와 같은 채널재나 해트형재 및 컵형재는 모두 단면에 U자상 부분을 포함한다는 점에서 공통된다. U자상 부분은, 종벽부, 천장부 및 종벽부와 천장부 사이의 코너부를 포함한다. 상기한 바와 같이 부재의 강도가 요구되는 경우, 이 U자상 부분에서 부재의 판 두께가 충분히 확보되어 있을 필요가 있다. 그래서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 프레스 가공에 있어서 다이와 펀치의 간격을 피가공재의 판 두께보다도 크게 하여, U자상 부분의 개형이 형성된 후에 종벽부의 단부를 압입함으로써, 코너부로 이루어지는 U자상 부분의 전체의 판 두께를 증가시키는(증육시키는) 기술이 알려져 있다.

일본 특허 공개 제2009-208149호 공보

상기와 같은 종래의 기술에서는, 종벽부의 단부를 압입했을 때에, 종벽부와 천장부 사이에서 재료를 유동시킴으로써 U자상 부분의 전체를 증육시킨다. 그로 인해, 코너부의 외측을 곡률을 갖는 형상으로 하며, 또한 곡률 반경을 어느 정도 크게 할 필요가 있어, 이 점이 설계상의 제약이 되고 있었다. 또한, U자상 부분을 전체적으로 증육시키기 위하여, 예를 들어 코너부만을 원하는 판 두께로 증육시키는 가공은 곤란했다.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 단면에 U자상 부분을 포함하는 성형품을 얻기 위한 프레스 가공에 있어서, 코너부의 자유로운 성형을 실현하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 프레스 가공 장치, 프레스 가공 방법 및 프레스 성형품을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 한 관점에 의하면, 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 장치이며, 성형품은 천장부, 종벽부 및 천장부와 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하고, U자상 부분을 수용하는 오목부가 형성된 다이와, 오목부의 저면과의 사이에서 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치와, 제1 펀치보다도 늦게 오목부 안에 압입되고, 오목부의 측면과의 사이에서 종벽부를 구속함과 함께, 저면과의 사이에서 피가공재를 끼워 넣어 천장부의 주변 영역 및 코너부를 성형하는 제2 펀치를 구비하고, 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 제2 펀치의 제1 펀치로부터의 후퇴량은, 코너부의 목표 판 두께에 기초하여 설정되는, 프레스 가공 장치가 제공된다.

상기한 프레스 가공 장치에 있어서, 피가공재는, 프레스 가공의 개시 시에 있어서 평판상이며, 제1 프레스에 의해 제1 펀치 및 제2 펀치는, 제2 펀치가 제1 펀치보다도 후퇴한 상태를 유지한 채 평판상의 피가공재를 오목부에 압입하여, 종벽부 및 천장부의 중앙 영역을 성형해도 된다.

제2 펀치는, 제2 프레스 가공에 의해 오목부 안에 압입되고, 저면과의 사이에서 피가공재를 끼워 넣어 천장부의 주변 영역 및 코너부를 성형해도 된다.

또한, 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 제2 펀치의 후퇴량은, 제1 프레스 가공에 의해 성형되는 천장부의 중앙 영역과 종벽부 사이의 테이퍼부의 단면적과, 제2 프레스 가공에 의해 성형되는 코너부가 목표 판 두께가 된 성형품의 능선부의 단면적이 일치하도록 설정해도 된다.

예를 들어, 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 제2 펀치의 후퇴량은, 하기 식 (A)를 만족시키도록 설정해도 된다.

여기서, H₁은 제2 펀치의 후퇴량, W₁은 폭 방향에 있어서의 테이퍼부의 길이, R_p는 코너부의 내측의 곡률 반경, t는 피가공재의 판 두께이다.

상기한 프레스 가공 장치에 있어서, 성형품은, U자상 부분이 채널 형상을 형성하는 긴 형상 부재여도 되고, U자상 부분이 컵 형상을 형성하는 축 대칭 부재여도 된다. 또한, 코너부는, 종벽부 및 천장부보다도 판 두께가 커지도록 성형되어도 된다. 코너부의 외측은, 대략 직각으로 성형되어도 된다.

상기한 프레스 가공 장치는, 종벽부의 코너부와는 반대측의 단부면에 맞닿아져, 코너부의 성형 후에 저면을 향하여 프레스되는 제3 펀치를 더 구비해도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 방법이며, 성형품은 천장부, 종벽부 및 천장부와 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하고, 제1 펀치가 오목부의 저면과의 사이에서 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 프레스 가공 공정과, 제2 펀치가 제1 펀치보다도 늦게 다이의 오목부 안에 압입되고, 오목부의 측면과의 사이에서 종벽부를 구속함과 함께, 저면과의 사이에서 피가공재를 끼워 넣어 천장부의 주변 영역 및 코너부를 성형하는 제2 프레스 가공 공정을 포함하고, 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 제2 펀치의 제1 펀치로부터의 후퇴량은, 코너부의 목표 판 두께에 기초하여 설정되어 있는, 프레스 가공 방법이 제공된다.

피가공재는, 프레스 가공의 개시 시에 있어서 평판상이며, 제1 프레스 가공 공정에서는, 제1 펀치 및 제2 펀치가, 제2 펀치가 제1 펀치보다도 후퇴한 상태를 유지한 채 평판상의 피가공재를 오목부에 압입하여, 종벽부 및 천장부의 중앙 영역을 성형해도 된다.

제2 프레스 가공 공정에서는, 제2 펀치가 오목부 안에 압입되고, 저면과의 사이에서 피가공재를 끼워 넣어 천장부의 주변 영역 및 코너부를 성형하게 해도 된다.

제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 제2 펀치의 후퇴량은, 제1 프레스 가공에 의해 성형되는 천장부의 중앙 영역과 종벽부 사이의 테이퍼부의 단면적과, 제2 프레스 가공에 의해 성형되는 코너부가 목표 판 두께가 된 성형품의 능선부의 단면적이 일치하도록 설정해도 된다.

예를 들어, 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 제2 펀치의 후퇴량은, 하기 식 (B)를 만족시키도록 설정해도 된다.

여기서, H₁은 제2 펀치의 후퇴량, W₁은 폭 방향에 있어서의 테이퍼부의 길이, R_p는 코너부의 내측의 곡률 반경, t는 피가공재의 판 두께이다.

또한, 프레스 가공 방법은, 제1 프레스 가공 공정 전에, 피가공재를 소정의 온도로 가열하는 가열 공정을 포함해도 된다.

또한, 프레스 가공 방법은, 제1 프레스 가공 공정 전에, 다이에 형성된 오목부에, 성형품의 U자상 부분을 수용시키는 수용 공정을 더 포함해도 된다.

프레스 가공 방법은, 천장부와, 종벽부와, 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 제2 피가공재로서, 제2 성형품의 형상에 대응한 형상이며, 제2 피가공재를 수용하는 오목부를 갖고, 적어도 제2 피가공재의 천장부를 지지하는 제2 다이와, 제2 다이와 함께 제2 피가공재의 천장부를 끼움 지지하는 제4 펀치와, 제2 피가공재의 종벽부의 단부면을 압입하여, 제2 성형품을 성형하는 제5 펀치를 구비하는 제2 프레스 가공 장치를 사용하여, 제2 피가공재의 천장부를 제2 다이 및 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 제5 펀치에 의해 제2 피가공재의 종벽부의 단부면을 압입하여, 제2 성형품을 성형하는 부가 성형 공정을 더 포함해도 된다.

여기서, 제2 프레스 가공 장치의 제2 다이의 오목부는, 제2 피가공재의 종벽부에 대응하는 면 사이의 길이가, 제2 피가공재의 종벽부의 외면 사이의 길이보다도 크게 형성되고, 부가 성형 공정에 있어서, 제2 피가공재의 천장부를 제2 다이 및 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 제5 펀치에 의해 제2 피가공재의 종벽부의 단부면을 압입하여, 제2 피가공재의 종벽부를 증육시켜도 된다.

혹은, 제2 프레스 가공 장치의 제2 다이 중 제2 피가공재의 천장부를 지지하는 부분을, 중앙 영역을 지지하는 고정 다이와, 단부를 지지하고, 종벽부의 연장 형성 방향으로 이동 가능한 가동 다이로 구성하고, 부가 성형 공정에서는, 제2 피가공재의 천장부를 제2 다이 및 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 제5 펀치에 의해 제2 피가공재의 종벽부의 단부면을 압입하여, 가동 다이를 이동시켜, 종벽부에 연장 형성되는 종벽 연장 형성부를 형성시켜도 된다.

또한, 제2 프레스 가공 장치의 제2 다이 중 제2 피가공재의 종벽부를 지지하는 부분에는, 제2 피가공재의 천장부에 대응하는 위치에, 종벽부로부터 이격하는 방향으로 오목해진 단차부를 형성하고, 부가 성형 공정에서는, 제2 피가공재의 천장부를 제2 다이 및 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 제5 펀치에 의해 제2 피가공재의 종벽부의 단부면을 압입하여, 천장부에 연장 형성되는 천장 연장 형성부를 형성해도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형되고, 천장부, 종벽부 및 천장부와 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하는 프레스 성형품이며, 코너부는 종벽부 및 천장부보다도 판 두께가 큰 프레스 성형품이 제공된다. 또한, 본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형되고, 천장부, 종벽부 및 천장부와 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하는 프레스 성형품이며, 코너부의 외측은 대략 직각인, 프레스 성형품이 제공된다.

여기서, 코너부의 내측의 곡률 반경 R1, 코너부의 외측의 곡률 반경 R2, 피가공재의 천장부 및 종벽부의 판 두께 t는, 하기 식 (C)의 관계를 만족시키도록 해도 된다.

또한, 프레스 성형품의 코너부의 경도는, 피가공재의 경도보다도 높다.

예를 들어, 프레스 성형품의 코너부의 경도는, 피가공재의 경도 1.5배 이상이다.

또한, 프레스 성형품의 천장부는, 중앙 영역과, 중앙 영역과 코너부 사이에 있고, 코너부로부터 소정의 거리 내의 영역인 주변 영역으로 이루어지고, 중앙 영역과 주변 영역의 경계 부분의 경도는, 피가공재의 경도보다도 높고, 코너부의 경도보다 낮게 되어 있다.

여기서, 코너부로부터의 소정의 거리는, 피가공재의 판 두께와, 코너부의 내측의 곡률 반경에 기초하여 결정되어도 된다.

프레스 성형품의 천장부의 중앙 영역은, 제1 프레스 가공에 의해 성형된 영역이며, 프레스 성형품의 천장부의 주변 영역은, 제1 프레스 가공 후의 제2 프레스 가공에 의해 성형된 영역이어도 된다.

또한, 프레스 성형품의 종벽부의 판 두께는, 천장부의 판 두께보다 커도 된다.

프레스 성형품은, 종벽부가 연장 형성된 종벽 연장 형성부를 더 구비해도 된다.

혹은, 프레스 성형품은, 천장부가 연장 형성된 천장 연장 형성부를 더 구비해도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 단면에 U자상 부분을 포함하는 성형품을 얻기 위한 프레스 가공에 있어서, 코너부의 자유로운 성형을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 5는 제2 프레스 후의 피가공재의 형상에 관한 치수를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 성형품의 단면에 있어서의 코너부의 형상의 예에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 성형품의 단면에 있어서의 코너부의 형상의 예에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 프레스 가공에 의해 성형된 피가공재의 코너부 및 천장부의 일부에 대하여, 소성 변형 분포를 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시하는 피가공재의 경도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 성형품의 예를 나타내는 도면이다.
도 9b는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 성형품의 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 동작을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 동작을 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 성형품의 단면 형상의 예에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 16은 종래 기술에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 딥 드로잉 성형 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 17은 종래 기술에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 딥 드로잉 성형 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공(딥 드로잉 성형) 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공(딥 드로잉 성형) 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공(딥 드로잉 성형) 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레스 가공에 의해 성형되는 성형품의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 22는 종벽부를 증육시키는 프레스 가공의 초기 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 23은 종벽부를 증육시키는 프레스 가공의, 종벽부의 증육 후의 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레스 가공에 의해 성형되는 성형품의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 25는 종벽부를 연장 형성시키는 프레스 가공의 초기 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 26은 종벽부의 연장 형성 후의 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 27은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 프레스 가공에 의해 성형되는 성형품의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 28은 천장부를 연장 형성시키는 프레스 가공의 초기 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 29는 천장부의 연장 형성 후의 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 30은 실시예에 있어서 시험 대상으로 하는 플랜지를 갖는 채널 형상의 프레스 성형의 성형 방법을 도시하는 설명도이다.
도 31은 실시예에 있어서 시험 대상으로 하는 프레스 성형품의 사시도이다.
도 32는 실시예에 있어서 시험 대상으로 하는 프레스 성형품의 정면도이다.
도 33은 실시예에 있어서 시험 대상으로 하는 프레스 성형품의 형상을 도시하는 설명도이다.
도 34는 3점 굽힘 시험을 설명하는 설명도이다.
도 35는 시험 1 내지 5에서 사용한 프레스 성형품의 증육률과 최대 하중비를 나타내는 그래프이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 도면에 있어서 동일한 부호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.

(1. 제1 실시 형태: 코너부의 증육)

(1-1. 프레스 가공 장치의 동작)

도 1 내지 도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 프레스 가공 장치(100)는 다이(120)와 펀치(140)를 포함한다. 다이(120)는 고정 다이(122)와 가동 다이(패드)(124)를 포함한다. 펀치(140)는 고정 펀치(142)와 외측 가동 펀치(패드)(144)와 내측 가동 펀치(패드)(146)를 포함한다. 즉, 펀치(140)는 제1 펀치로서 내측 가동 펀치(146), 제2 펀치로서 외측 가동 펀치(144), 제3 펀치로서 고정 펀치(142)를 구비하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 프레스 가공의 개시 시에 있어서, 피가공재(10)는 평판상이다. 가동 다이(124)는 고정 다이(122)에 형성된 오목부(126)의 저부에 연결된 쿠션(128)에 의해, 그 상면이 피가공재(10)에 맞닿도록 지지되어 있다. 한편, 펀치(140)에서는 내측 가동 펀치(146)가 피가공재(10)의 중앙부에 맞닿아져, 가동 다이(124)의 상면과의 사이에서 피가공재(10)를 끼움 지지하고 있다. 외측 가동 펀치(144)는 고정 펀치(142)에 연결된 쿠션(148)과, 내측 가동 펀치(146)에 연결된 쿠션(150)에 의해, 내측 가동 펀치(146)보다도 소정의 후퇴량만큼 후퇴한(즉, 피가공재(10) 및 다이(120)로부터 먼) 위치에서 지지되어 있다.

프레스 가공의 개시 후, 펀치(140)가 오목부(126)의 저면을 향하여 프레스되면(제1 프레스), 먼저 쿠션(128)이 수축되고, 가동 다이(124)가 내측 가동 펀치(146)와의 사이에서 피가공재(10)의 중앙부를 끼움 지지한 채 오목부(126) 안에 압입된다. 이 시점에서 쿠션(148, 150)은 수축되지 않기 때문에, 펀치(140)는 외측 가동 펀치(144)가 내측 가동 펀치(146)보다도 후퇴한 위치 관계를 유지한 상태에서 오목부(126)에 압입된다. 즉, 외측 가동 펀치(144)는 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(126)에 압입되게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가동 다이(124)가 오목부(126)의 바닥에 닿은 시점에, 가동 다이(124)와 내측 가동 펀치(146) 사이에 끼움 지지된 상태에서 오목부(126)에 압입된 피가공재(10)의 중앙부를 천장부(14a)(최종적으로 형성되는 천장부(14)의 중앙 영역), 그것에 수반하여 외측 가동 펀치(144)와 오목부(126)의 측면(130) 사이에 접어 넣어진 피가공재(10)의 주변부를 종벽부(12)로 하는, U자상 부분의 개형이 형성된다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서, 종벽부(12)는 외측 가동 펀치(144)와 오목부(126)의 측면(130) 사이에 구속되어 있다. 즉, 프레스 가공 장치(100)에 있어서, 외측 가동 펀치(144)는 측면(130)과의 간격이 피가공재(10)의 판 두께에 대략 일치하도록 설계되어 있다. 또한, 내측 가동 펀치(146)에 압입된 가동 다이(124)가 오목부(126)의 바닥에 닿은 시점에서는, 외측 가동 펀치(144)는 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(126)에 압입되어 있기 때문에, 천장부(14a)와 종벽부(12) 사이에는 테이퍼부(16)가 형성되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 더욱 계속하여 펀치(140)가 프레스되면(제2 프레스), 이번에는 쿠션(150)이 수축되고, 외측 가동 펀치(144)가 오목부(126) 안에 더 압입되어 내측 가동 펀치(146)에 따라 붙는다. 이때, 외측 가동 펀치(144)는 저면(132)과의 사이에서 피가공재(10)(테이퍼부(16))를 끼워 넣어, 천장부(14b)(천장부의 주변 영역) 및 천장부(14)와 종벽부(12) 사이의 코너부(18)를 성형한다. 여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면 명백한 바와 같이, 피가공재(10)의 단면에 있어서, 테이퍼부(16)의 길이는, 천장부의 주변 영역(14b)과 코너부(18)를 합한 길이보다도 길다. 따라서, 프레스 가공 장치(100)에서는, 코너부(18)를 증육시키는, 즉 코너부(18)를 종벽부(12)나 천장부(14)보다도 판 두께가 커지도록 성형하는 것이 가능하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 부가적인 공정으로서, 이 후, 펀치(140)를 오목부(126)의 저면(132)을 향하거나 더 프레스해도 된다. 이 경우, 쿠션(148)이 수축되고, 고정 펀치(142)가 오목부(126) 안에 압입된다. 고정 펀치(142)는 종벽부(12)의 단부면(19)에 맞닿아져 있으며, 종벽부(12)를 외측 가동 펀치(144)와 측면(130) 사이에 압입함으로써 코너부(18)를 더 증육시킨다. 또한, 단부면(19)은, 종벽부(12)의 단부 중 코너부(18)와는 반대측에 위치하는 단부의 면이다. 도면에 도시한 예에서는, 고정 펀치(142)가 종벽부(12)를 압입함으로써 외측 가동 펀치(144)와 측면(130) 및 저면(132) 사이가 메워져, 코너부(18)의 외측이 대략 직각으로 성형되어 있다.

이와 같이 피가공재(10)를 가공하는 프레스 가공 장치(100)에서는, 제1 프레스에 의해 성형되는 테이퍼부(16)의 길이가, 천장부의 주변 영역(14b)과 코너부(18)를 합한 길이보다도 길어지도록 가공함으로써, 코너부(18)를 종벽부(12)나 천장부(14)보다도 판 두께가 커지도록 성형한다. 이로 인해, 테이퍼부(16)의 길이를 규정하는, 피가공재(10)의 천장부(14)의 중앙 영역(14a)을 끼움 지지하는, 내측 가동 펀치(146)의 상면의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 외측 가동 펀치(144)의 내측 가동 펀치(146)로부터의 후퇴량이 적절하게 설정되어 있을 필요가 있다. 구체적으로는, 코너부(18)를, 종벽부(12)나 천장부(14)보다도 판 두께가 커지도록 성형하기 위해서는, 테이퍼부(16)를 구성하는 피가공재의 양이, 코너부(18)를 목표 판 두께로 하기 위하여 필요한 피가공재의 양과 동일하거나 혹은 그 이상이면 된다. 즉, 테이퍼부(16)의 단면적이, 테이퍼부(16)로 형성되는 코너부(18)를 포함하는 부분(후술하는 능선부에 상당)의 단면적과 동일하거나 혹은 그 이상이면, 코너부(18)를 목표 판 두께 이상으로 할 수 있다.

먼저, 테이퍼부(16)로 형성되는 코너부(18)를 포함하는 부분의 단면적은, 이하와 같이 산출된다. 이러한 설명을 위하여, 도 5에, 도 3에 도시한 제2 프레스 후의 피가공재(10)의 일례를 도시한다. 도 5는 제2 프레스 후의 피가공재(10)의 형상에 관한 치수를 설명하기 위한 도면이다.

제2 프레스 후의 피가공재(10)는, 도 5에 도시한 바와 같이 종벽부(12)와 천장부(14)와 코너부(18)를 포함한다. 당해 피가공재(10)는 모든 위치에 있어서의 판 두께를 t로 한다. 또한, 코너부(18)의 내측의 곡률 반경을 R_p로 하고, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경을 R_p+t로 한다. 그리고, 코너부(18)를 포함하고, 피가공재(10)의 종벽부(12)의 외측과 천장부(14)의 외측을 공유하는 정사각형의 영역 S를 설정한다. 영역 S의 1변의 길이는, 판 두께 t와 곡률 반경 R_p의 합으로 한다. 즉, 영역 S에는 반경 R_p+t의 원 및 반경 R_p의 원이 각각 1/4 포함되어 있다. 이하, 피가공재(10) 중 영역 S 내의 부분을 능선부라고도 칭한다.

도 5에 도시하는 능선부의 단면적 S_A는, 하기 식 (1)로 표현된다. 식 (1)의 능선부의 단면적 S_A는 하나의 능선부의 단면적을 나타내고 있는데, 예를 들어 도 5이면 좌우 어느 능선부의 단면적을 나타내고 있다.

또한, 코너부(18)의 외측을 직각으로 한 경우에는, 피가공재(10)의 능선부의 단면적 S_B는 하기 식 (2)로 표현된다.

한편, 테이퍼부(16)의 단면적 S_T는, 도 2에 도시한 바와 같이, 압입 방향에 있어서의 테이퍼부(16)의 길이를 H₁, 폭 방향에 있어서의 테이퍼부(16)의 길이를 W₁로 하면, 하기 식 (3)으로 표현된다. 하기 식 (3)으로 표현되는 테이퍼부(16)의 단면적 S_T도 하나의 테이퍼부(16)의 단면적을 나타내고 있는데, 예를 들어 도 2이면 좌우 어느 테이퍼부(16)의 단면적을 나타내고 있다.

이상으로부터, 테이퍼부(16)의 단면적 S_T가, 적어도 상기 식 (1)로 표현되는 단면적 S_A 이상이면, 코너부(18)의 판 두께를 피가공재(10)의 판 두께로부터 감육시키는 일이 없어진다. 또한, 코너부(18)의 외측이 대략 직각이 되도록 하기 위해서는, 테이퍼부(16)의 단면적 S_T가 상기 식 (2)로 표현되는 단면적 S_B와 동등해지도록 하면 된다. 이와 같이, 코너부(18)의 목표 판 두께에 따라 테이퍼부(16)의 단면적 S_T를 설정하면 된다.

프레스 가공 장치(100)에 있어서는, 테이퍼부(16)의 단면적 S_T를 규정하는 압입 방향에 있어서의 테이퍼부(16)의 길이 H₁은, 프레스 가공 장치(100)의 압입 방향에 있어서의 외측 가동 펀치(144)의 내측 가동 펀치(146)로부터의 후퇴량에 대응한다. 또한, 테이퍼부(16)의 단면적 S_T를 규정하는 폭 방향에 있어서의 테이퍼부(16)의 길이 W₁은, 고정 다이(122)의 오목부(126)의 폭과 내측 가동 펀치(146)의 상면의 폭의 차분의 1/2에 대응한다. 내측 가동 펀치(146)의 상면의 폭은, 천장부(14)의 중앙 영역(14a)을 끼움 지지하는 끼움 지지 폭이다. 고정 다이(122)의 오목부(126)의 폭은 성형품의 사이즈로서 결정되어 있기 때문에, 테이퍼부(16)의 폭 방향의 길이 W₁은, 내측 가동 펀치(146)의 상면의 폭에 따라 조정된다.

따라서, 테이퍼부(16)의 단면적 S_T는, 프레스 가공 장치(100)의 압입 방향에 있어서의 외측 가동 펀치(144)의 내측 가동 펀치(146)로부터의 후퇴량과, 내측 가동 펀치(146)의 상면의 폭(즉, 끼움 지지 폭)을 조정함으로써 소정의 크기로 되도록 할 수 있다. 그래서, 코너부(18)의 목표 판 두께에 의해 테이퍼부(16)의 단면적 S_T를 결정하고, 결정된 단면적 S_T를 갖는 테이퍼부(16)가 얻어지도록, 프레스 가공 장치(100)를 구성함으로써, 코너부(18)가 증육된 성형품을 얻을 수 있다.

(1-2. 성형품의 특징)

도 6a 및 도 6b는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 성형품의 단면에 있어서의 코너부의 형상의 예에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 6a는 코너부(18)가 종벽부(12) 및 천장부(14)보다도 판 두께가 커지도록 성형된 예이다. 도 6b는 코너부(18)의 외측이 대략 직각으로 성형된 예이다.

이미 설명한 바와 같이, 종래 기술에서는, 코너부의 외측의 곡률 반경을 크게 함으로써 종벽부와 천장부 사이에서 재료를 유동시켜, 단면의 U자상 부분의 전체를 증육시키고 있었다. 이 경우, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작으면, 재료의 유동이 저해됨으로써 접혀 들어감 등의 흠집이 발생한다. 이에 반하여, 본 실시 형태에서는, 종벽부(12) 및 천장부(14)의 중앙 영역의 성형 후에, 테이퍼부(16)를 외측 가동 펀치(144)가 눌러 으깸으로써 코너부(18)가 성형되기 때문에, 종벽부(12)와 천장부(14) 사이에서의 재료 유동은 발생하지 않고, 따라서 코너부(18)의 외측의 곡률 반경을 작게 하거나 또는 코너부(18)의 외측을 대략 직각으로 하는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이, 도 6a에 도시한 예에서는, 피가공재(10)의 코너부(18)가, 종벽부(12) 및 천장부(14)보다도 판 두께가 커지도록 성형되어 있다. 즉, 이 예에서는, 코너부(18)가 증육되어 있다. 이 경우, 피가공재(10)의 단면에 있어서, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경 R2는, 내측의 곡률 반경 R1에 종벽부(12) 및 천장부(14)의 판 두께 t를 더한 것보다도 작아진다(R2<R1+t). 도시된 예와 같이, 외측의 곡률 반경 R2를 내측의 곡률 반경 R1보다도 작게 하는(R2<R1) 것도 가능하다. 또한, 코너부(18)가 종벽부(12) 및 천장부(14)와 동일한 판 두께인 경우에는, R2=R1+t이다. 또한, 코너부(18)의 판 두께가 종벽부(12) 및 천장부(14)보다도 작은 경우에는, R2>R1+t이다. 따라서, 코너부(18)가 증육되는 것은, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경 R2가, 내측의 곡률 반경 R1에 판 두께 t를 더한 것보다도 작은 것과 등가이다.

구체적인 예로서, 피가공재(10)의 종벽부(12) 및 천장부(14)의 판 두께 t가 5㎜인 경우, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경 R2를 0.5㎜(판 두께 t의 10％)로 하고, 내측의 곡률 반경 R1을 7.5㎜(판 두께 t의 1.5배)로 하여, 흠집을 발생시키지 않고 프레스 가공을 실시하는 것이 가능하다. 또한, 도 6b에 도시하는 예와 같이, 코너부(18)의 외측은 직각으로 하는 것도 가능하기 때문에, 곡률 반경 R2는 0.5㎜보다 작아도 된다. 또한, 상기와 같은 종래 기술의 관계에 있어서는 곡률 반경 R2를 작게 한 경우에 본 실시 형태의 유리성이 현저하기는 하지만, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경 R2가 큼으로써 본 실시 형태의 적용이 저해되는 것은 아니기 때문에, 곡률 반경 R2는 0.5㎜보다도 커도 된다. 코너부(18)의 내측의 곡률 반경 R1에 대해서는, 곡률 반경 R2에 대하여 너무 크면 재료의 접혀 들어감 등에 의한 흠집이 발생할 가능성이 있지만, 적어도 곡률 반경 R1이 판 두께 t에 대하여 상기한 예와 같은 범위에 있는 경우에는, 흠집을 발생시키지 않고 프레스 가공을 실시하는 것이 가능하다.

한편, 도 6b에 도시한 예에서는, 피가공재(10)의 단면에 있어서, 코너부(18)의 외측이 대략 직각으로 성형되어 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「코너부(18)의 외측이 대략 직각인」 경우에는, 코너부(18)의 외측이 엄밀하게 직각인 경우뿐만 아니라, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경이 한없이 작아, 0에 가까운 경우도 포함된다. 이 경우, 코너부(18)의 내측도 대략 직각으로 성형하는 것도 가능한데, 코너부(18)에 대한 응력 집중을 피하는 관점에서, 코너부(18)의 내측에 대해서는 어느 정도의(0에 가까운 정도는 아닌) 곡률 반경 R1을 부여하는 것이 바람직하다. 이 경우, 코너부(18)의 외측의 곡률 반경은, 내측의 곡률 반경 R1에 판 두께 t를 더한 것보다도 작다고 이해할 수 있다. 따라서, 도 6b에 도시한 예에 있어서도, 코너부(18)는 증육되어 있다고 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 피가공재는, 코너부가, 다른 부분과 비교하여 단단하게 되어 있다. 일례로서, 도 7 및 도 8에, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치를 사용하여 270㎫급 강판을 프레스 가공했을 때의, 종벽부, 코너부 및 천장부의 경도 분포를 측정한 결과를 도시한다. 도 7은 프레스 가공에 의해 성형된 피가공재의 코너부 및 천장부의 일부에 대하여, 소성 변형 분포를 도시하는 도면이다. 도 8은, 도 7에 도시하는 피가공재의 경도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 8에서는, 피가공재의 외표면으로부터 두께 방향으로 200㎛의 위치에 있어서의 경도를, 코너부로부터 종벽부 및 천장부측을 향하여 각각 1㎜마다 측정했다. 경도는, 비커스 경도로 나타내고 있고, 값이 클수록 단단해진다. 또한, 측정 거리 w는, 코너부의 위치를 원점으로 하여, 천장부 방향을 정(+)의 값으로 나타내고, 종벽부 방향을 부(-)의 값으로 나타내고 있다.

본 예의 피가공재의 프레스 가공 전의 두께는 1.6㎜이며, 그 경도(이하, 「소재 경도」라고도 한다) HV₀은 85였다. 제1 프레스 가공에 의해 형성된 테이퍼부는, 폭 방향의 길이 10㎜, 압입 방향의 길이 10㎜였다. 그리고, 제2 프레스 가공에 의해 코너부 및 천장부의 주변 영역을 성형한 후, 피가공재의 외표면으로부터 두께 방향으로 200㎛의 위치에 있어서의 경도를, 코너부로부터 종벽부 및 천장부측을 향하여 각각 1㎜마다 측정했다.

도 7에 도시하는 소성 변형 분포보다, 코너부 및 천장부의 일부에 있어서 변형이 커지고 있음을 알 수 있다. 또한, 피가공재의 경도 분포를 보면, 도 8에 도시한 바와 같이, 다른 부분과 비교하여 코너부를 나타내는 원점 위치에서의 경도가 높아지고 있다. 또한, 원점 위치로부터 천장부측을 향하여 경도는 낮아지지만, 측정 거리가 약 10㎜의 위치에서 다시 경도가 높아지고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 피가공재는, 코너부와, 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부에서, 소재 경도보다도 단단해진다. 이들 위치에서는, 소성 변형이 증대되었기 때문에, 가공 경화가 커진 것으로 생각된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 예에서는, 소재 경도 HV₀이 85인 것에 반하여, 코너부(측정 거리 w=0)에서의 경도는 212이며, 소재 경도 HV₀의 약 2.5배였다. 또한, 코너부로부터 10㎜ 떨어진 위치(측정 거리 w=10㎜)에서의 천장부의 경도는 127이며, 소재 경도 HV₀의 약 1.5배였다. 이와 같이, 코너부와, 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부에 있어서, 경도가 높아진다. 또한, 코너부의 경도는, 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부보다도 높아진다. 여기서, 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부는, 천장부의 주변 영역과 중앙 영역의 경계 부분에 대응한다.

보다 구체적으로는, 제1 프레스 가공에 의해 다이의 오목부 중에서 내측 가동 펀치에 의해 끼움 지지되어 있는 부분에 인접하는, 테이퍼부의 천장부 측단부 영역에 대응한다. 천장부의 중앙 영역은 제1 프레스 가공에 의해 끼움 지지되기 때문에, 소재 경도 HV₀의 경도를 거의 유지하는데, 테이퍼부의 천장부 측단부 영역은, 제1 프레스 가공에 따라서는 끼움 지지되지 않는다. 이로 인해, 제1 프레스 가공 후에 행하여지는 제2 프레스 가공에 의해, 테이퍼부의 천장부 측단부 영역에 가공 경화가 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 피가공재는, 도 8에 도시한 바와 같은 경도 분포를 갖는다.

비교로서, 예를 들어 1회의 프레스 가공에 의해 코너부를 성형하면, 응력이 코너부에 집중하여 가해져, 코너부에만 소성 변형이 발생한다. 한편, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치와 같이 다단의 프레스 가공에 의해 코너부를 성형하면, 제1 프레스 가공에 의해 천장부의 중앙 영역에 대해서는 소재 경도 HV₀의 경도를 거의 유지할 수 있고, 또한, 제1 프레스 가공 후의 제2 프레스 가공에서의 하중을, 제1 프레스 가공으로 성형된 테이퍼부 전체에 분산시키기 쉬워진다. 이로 인해, 테이퍼부로부터 성형되는 코너부에 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있어, 테이퍼부로부터 코너부 및 천장부의 주변 영역을 성형할 때의 하중도 작게 할 수 있다.

또한, 본 예의 피가공재는 270㎫급 강판이며, 가공 경화능이 큰 연강이었지만, 예를 들어 고장력 강판 등의 가공 경화능이 작은 강판에서도, 코너부와, 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부에 있어서, 경도가 높아진다는 경향은 마찬가지로 나타난다. 이 경우, 본 예와 같은 연강보다도, 테이퍼부 및 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부에서의 경도의 상승률은 낮아진다. 구체적으로는, 코너부에서의 경도는, 소재 경도 HV₀의 1.5배 정도, 코너부로부터 소정의 거리만큼 이격된 위치의 천장부에서의 경도는, 소재 경도 HV₀의 1.1배 정도가 된다.

도 9a 및 도 9b는, 본 실시 형태에 있어서의 성형품의 예를 나타내는 도면이다. 도 9a의 예로 도시한 긴 형상의 성형품(50)은, 채널 형상(52)을 포함한다. 채널 형상(52)은, 종벽부(54)와 천장부(56)를 포함한다. 이 예에 있어서, 도 3이나 도 4에 도시된 바와 같은 피가공재(10)의 단면(U자상 부분을 포함한다)은, 도 9a에 도시한 성형품(50)의 A-A 단면에 대응한다. 또한, 이 예의 경우, 프레스 가공 장치(100)에서는, 다이(120)에 형성되는 오목부(126)가 홈을 형성하고 있으며, 다이(120)와 펀치(140)를 사용하여 피가공재(10)의 굽힘 성형이 실시되게 된다.

한편, 도 9b의 예에 도시된 축 대칭 형상의 성형품(60)은, 컵 형상(62)을 포함한다. 컵 형상(62)은 종벽부(64)와 천장부(66)를 포함한다. 이 예에 있어서, 도 3이나 도 4에 도시된 바와 같은 피가공재(10)의 단면(U자상 부분을 포함한다)은, 도 9b에 도시한 성형품(60)의 B-B 단면에 대응한다. 또한, 이 예의 경우, 프레스 가공 장치(100)에서는, 다이(120)에 형성되는 오목부(126)가 구멍을 형성하고 있으며, 다이(120)와 펀치(140)를 사용하여 피가공재(10)의 드로잉 성형이 실시되게 된다.

상기에서 설명한 성형품(50, 60)은, 모두 프레스 가공에 의해 성형되고, 단면에 U자상 부분을 포함하는 성형품이다. 이들 성형품에서는, 예를 들어 상기에서 설명한 바와 같이, U자상 부분의 코너부가 증육되어 있거나 또는 코너부의 외측이 대략 직각이라는 특징이 보인다. 또한, 상세하게는 후술하겠지만, 특히 성형품이 컵 형상을 갖는 경우에는, 단면의 U자상 부분의 성형 공정에 있어서 코너부에 감육이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우에 본 실시 형태를 적용하여 감육을 억제한 경우, 성형품의 코너부의 외측의 곡률 반경이, 내측의 곡률 반경에 판 두께를 더한 것과 동일하거나, 그것보다도 작은 경우도 있을 수 있다.

(1-3. 변형예)

도 10 및 도 11은, 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 동작을 도시하는 개략적인 단면도이다. 본 변형예에서는, 상기에서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 마찬가지의 공정에 의해, 피가공재(10)의 단면의 U자상 부분을 구성하는 종벽부(12) 및 천장부(14a)가 성형된다(이 공정에 대해서는, 이미 설명했기 때문에 도시를 생략한다). 계속하여, 펀치(140)가 저면(132)을 향하여 더욱 프레스되고, 쿠션(150)이 수축됨으로써 외측 가동 펀치(144)가 오목부(126) 안에 더욱 압입된다. 이때, 외측 가동 펀치(144)는 이미 저면(132)과의 사이에서 천장부(14a)를 끼움 지지하고 있는 내측 가동 펀치(146)에 달하게 되는데, 본 변형예에서는, 도 10에 도시된 바와 같이 외측 가동 펀치(144)가 내측 가동 펀치(146)에 달하기 전에, 피가공재(10)의 테이퍼부(16)를 확대하여 형성되는 코너부(18)의 외측이 오목부(126)의 측면(130) 및 저면(132)에 밀착되어, 대략 직각으로 되어 있다.

이 후, 펀치(140)가 저면(132)을 향하여 더욱 프레스되면, 코너부(18)의 내측이 외측 가동 펀치(144)에 의해 확대됨으로써, 종벽부(12)가 상방으로 압출된다. 이때, 고정 펀치(142)는 종벽부(12)의 단부면(19)에 밀려올라가, 외측 가동 펀치(144)에 대하여 후퇴한다. 즉, 본 변형예에 있어서, 고정 펀치(142)는 단부면(19)에 대하여 상기한 도 4에 도시한 예와는 반대의 움직임을 한다. 이 결과, 도 11에 도시된 바와 같이, 외측 가동 펀치(144)를 따라 코너부(18)의 내측이 성형되어, 피가공재(10)의 성형이 완료된다.

본 변형예에서는, 예를 들어 프레스 가공의 개시 시에 있어서의 외측 가동 펀치(144)와 내측 가동 펀치(146)의 위치의 차(쿠션(150)의 초기 길이)의 설정에 의해 테이퍼부(16)의 길이를 조절하여, 상기에서 도 4에 도시한 예와 같이 고정 펀치(142)에 의한 부가적인 프레스를 실시하지 않고, 코너부(18)의 외측을 대략 직각으로 성형하고 있다. 이 경우, 외측 가동 펀치(144)에 의한 프레스의 과정에서, 코너부(18)에서 남은 재료에 의해 종벽부(12)가 밀려올라갈 가능성이 있다. 그러한 경우, 상기에서 설명한 바와 같이, 고정 펀치(142)로 단부면(19)을 압박하면서 종벽부(12)의 상승을 허용함으로써, 단부면(19)을 고정밀도로 성형할 수 있다.

도 12는 본 실시 형태의 다른 변형예에 관한 프레스 가공 장치에 의해 성형된 성형품의 단면 형상의 예에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 도시한 예에서는, 외측 가동 펀치(144)의 하면에 펀치(140)의 외측을 향한 테이퍼를 부여함으로써, 외측 가동 펀치(144)에 의해 성형되는 피가공재(10)의 천장부(14)의 중앙 영역 Ra 이외의 영역 Rb를 중앙 영역 Ra로부터 코너부(18)를 향하여 서서히 증육시키고 있다. 이 경우, 천장부(14)와 코너부(18) 사이에서의 판 두께 변화가 완만해짐으로써, 코너부(18)에 대한 응력 집중을 완화시킬 수 있다.

(1-4. 정리)

이상에서 설명한 본 발명의 제1 실시 형태에서는, 프레스 가공 장치(100)를 사용한 피가공재(10)의 프레스 가공에 있어서, 외측 가동 펀치(144)가 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(126) 안에 압입됨으로써, 종벽부(12)와 천장부(14a) 사이에 테이퍼부(16)가 형성된다. 테이퍼부(16)의 길이는 최종적으로 형성되는 천장부의 주변 영역(14b) 및 코너부(18)를 합한 길이보다도 길기 때문에, 테이퍼부(16)를 확대하여 코너부(18)를 성형함으로써, 종벽부(12)와 천장부(14) 사이에서 재료를 유동시키지 않아도 코너부(18)를 증육시킬 수 있다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 종래 기술에 비하여 코너부(18)의 외측의 곡률 반경을 작게 하거나 또는 코너부(18)의 외측을 대략 직각이 되도록 할 수 있다. 또한, 종벽부(12) 및 천장부(14)를 증육시키지 않고, 코너부(18)만을 증육시킬 수도 있다.

본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(100)에서는, 펀치(140)를 압입하는 일련의 프레스 공정 중에서, 쿠션(150)의 작용에 의해 외측 가동 펀치(144)를 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(126) 안에 압입하고, 그것에 의하여 코너부(18)의 자유로운 성형을 가능하게 하고 있다. 따라서, 프레스 가공 장치(100)는 단축이어도 되어, 펀치의 복수의 부분을 서로 독립적으로 프레스하는 다축의 프레스 가공 장치는 필요로 하지 않는다.

또한, 상술한 예에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 피가공재(10)가 평판상인 상태로부터 프레스 가공이 개시되었지만, 본 실시 형태는 이러한 예에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 피가공재(10)의 U자상 부분을 형성하는 종벽부(12) 및 천장부(14a)(중앙 영역)를 성형하는 공정이 1차 성형으로서 다른 장치로 실시되고, 프레스 가공 장치(100)에서는 이것으로 이어지는 2차 성형으로서, 예를 들어 상기에서 도 2에 도시한 바와 같이, 피가공재(10)의 단면의 U자상 부분이 오목부(126)에 수용된 상태로부터 프레스 가공이 개시되어도 된다. 이러한 경우, 가동 다이(124)는 반드시 설치되지 않아도 된다. 또한, 본 실시 형태는, 단면이 종벽부(12)의 단부(코너부(18)와는 반대측의 단부)에 연속하는 플랜지부를 더 포함하는 해트상 부분을 갖는 성형품을 얻기 위한 프레스 가공에도 적용 가능하다.

(1-5. 보충: 코너부의 외측에 곡률을 부여한 경우)

본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예로서, 예를 들어 다이에 형성되는 오목부에 있어서, 측면과 저면 사이에 코너면을 형성해도 된다. 이 코너면을 따라 피가공재를 성형함으로써, 종벽부와 천장부 사이의 코너부의 외측을, 곡률이 부여된 형상으로 고정밀도로 가공할 수 있다. 이하, 코너부의 외측에 곡률을 만드는 경우의 프레스 성형 가공에 대하여 설명한다. 또한, 그 이외의 점에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 중복된 설명은 생략한다.

도 13 내지 도 15는, 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 13 내지 도 15를 참조하면, 프레스 가공 장치(200)는 다이(220)와 펀치(140)를 포함한다. 다이(220)는 고정 다이(222)와 가동 다이(패드)(224)를 포함한다. 또한, 펀치(140)의 구성은, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 프레스 가공의 개시 시에 있어서, 피가공재(20)는 평판상이다. 가동 다이(224)는 고정 다이(222)에 형성된 오목부(226)의 저부에 연결된 쿠션(228)에 의해, 그 상면이 피가공재(20)에 맞닿도록 지지되어 있다. 한편, 펀치(140)에서는, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 내측 가동 펀치(146)가 피가공재(20)의 중앙부에 맞닿아져, 가동 다이(224)의 상면과의 사이에서 피가공재(20)를 끼움 지지하고 있다. 또한, 외측 가동 펀치(144)는 내측 가동 펀치(146)보다도 후퇴한 위치에서 지지되어 있다.

프레스 가공의 개시 후, 펀치(140)가 오목부(126)의 저면을 향하여 프레스되면, 먼저 쿠션(228)이 수축되고, 가동 다이(224)가, 내측 가동 펀치(146)와의 사이에서 피가공재(20)의 중앙부를 끼움 지지한 채 오목부(226) 안에 압입된다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 펀치(140)는 외측 가동 펀치(144)가 내측 가동 펀치(146)보다도 후퇴한 위치 관계를 유지한 상태에서 오목부(126)에 압입된다. 따라서, 외측 가동 펀치(144)는 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(226)에 압입되게 된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 가동 다이(224)가 오목부(226)의 바닥에 닿은 시점에, 가동 다이(224)와 내측 가동 펀치(146) 사이에 끼움 지지된 상태에서 오목부(226)에 압입된 피가공재(20)의 중앙부를 천장부(24a)(최종적으로 형성되는 천장부(24)의 중앙 영역), 그것에 수반하여 외측 가동 펀치(144)와 오목부(226)의 측면(230) 사이에 접어 넣어진 피가공재(20)의 주변부를 종벽부(22)로 하는, U자상 부분의 개형이 형성된다.

여기서, 제1 실시 형태와의 차이로서, 본 실시 형태에서는, 오목부(226)의 저면(232)과 측면(230) 사이에, 곡률을 갖는 코너면(234)이 개재된다. 저면(232)은 바닥에 닿은 가동 다이(224)에 의해 형성되고, 측면(230) 및 코너면(234)은 고정 다이(222)에 의해 형성되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서, 가동 다이(224)의 외형 치수는, 코너면(234)만큼 오목부(226)의 안쪽 치수보다도 작아진다. 본 실시 형태에서도 외측 가동 펀치(144)가 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(126)에 압입됨으로써 테이퍼부(26)가 형성되지만, 테이퍼부(26)는 코너면(234)에 접하고 있지 않다.

도 15에 도시된 바와 같이, 더욱 계속하여 펀치(140)가 프레스되면, 이번에는 쿠션(150)이 수축되고, 외측 가동 펀치(144)가 오목부(226) 안에 더욱 압입되어 내측 가동 펀치(146)에 따라 붙는다. 이때, 외측 가동 펀치(144)는 저면(232) 및 코너면(234)과의 사이에서 피가공재(20)(테이퍼부(26))를 끼워 넣어, 천장부(24b)(천장부의 주변 영역) 및 코너부(28)를 성형한다. 코너부(28)의 내측은 외측 가동 펀치(144)를 따라, 외측은 오목부(226)의 코너면(234)을 따라 각각 성형된다. 코너면(234)은 곡률을 갖는 면이기 때문에, 코너부(28)의 외측도 곡률을 갖는 형상으로 성형된다.

본 실시예에서도 도 14 및 도 15를 참조하면 명백한 바와 같이, 피가공재(20)의 단면에 있어서, 테이퍼부(26)의 길이는, 천장부(24b)와 코너부(28)를 합한 길이보다도 길다. 따라서, 프레스 가공 장치(200)에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 코너부(28)를 증육시키는 것이 가능하다. 이 경우, 이미 설명한 바와 같이, 피가공재(20)의 단면에 있어서, 코너부(28)의 외측의 곡률 반경 R2는, 내측의 곡률 반경 R1에 종벽부(22) 및 천장부(24)의 판 두께 t를 더한 것보다도 작아진다(R2<R1+t). 외측의 곡률 반경 R2를 내측의 곡률 반경 R1보다도 작게 하는(R2<R1) 것도 가능하다. 또한, 본 실시 형태에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 코너부(28)의 감육를 억제한 경우에는 코너부(28)의 곡률 반경이 R2≥R1+t가 되는 일도 있을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(200)에 의해 성형된 성형품은, 상기한 바와 같이 단면에 있어서 코너부의 외측이 곡률을 갖는 형상으로 성형되어 있는 것 이외는, 상기한 제1 실시 형태에 있어서의 성형품과 마찬가지의 특징을 갖는다. 즉, 본 실시 형태의 성형품에서는, 예를 들어 제1 실시 형태에 있어서 도 6a에 도시한 예와 마찬가지로 코너부가 증육되어 있다는 특징이 보인다. 이때, 종벽부 및 천장부는 반드시 증육되어 있지 않아도 된다. 혹은, 본 실시 형태의 성형품에서는, 종래 기술에서는 발생하고 있던 코너부에 있어서의 감육이 억제되고 있다는 특징이 보인다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 성형품의 형상은, 예를 들어 상기한 제1 실시 형태에 있어서 도 9a에 도시한 바와 같은 긴 형상(U자상 부분이 채널 형상을 형성한다)이어도 되고, 축 대칭 형상(U자상 부분이 컵 형상을 형성한다)이어도 된다. 또한, 본 실시 형태도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 단면이 종벽부(22)의 단부에 연속하는 플랜지부를 더 포함하는 해트상 부분을 갖는 성형품을 얻기 위한 프레스 가공에 적용 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명의 제1 실시 형태의 다른 변형예에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 프레스 가공 장치(200)를 사용한 피가공재(20)의 프레스 가공에 있어서, 외측 가동 펀치(144)가 내측 가동 펀치(146)보다도 늦게 오목부(226) 안에 압입됨으로써 테이퍼부(26)가 형성된다. 테이퍼부(26)의 길이는 최종적으로 형성되는 천장부(24b) 및 코너부(28)를 합한 길이보다도 길기 때문에, 테이퍼부(26)를 확대하여 코너부(18)를 성형함으로써, 종벽부(22)와 천장부(24) 사이에서 재료를 유동시키지 않아도 코너부(28)를 증육시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 오목부(226)에 코너면(234)이 형성되어 있음으로써, 코너부(28)의 외측을 곡률을 갖는 형상으로 안정적으로 성형할 수 있지만, 상기한 바와 같이 종벽부(22)와 천장부(24) 사이에서 재료를 유동시킬 필요는 없기 때문에, 코너면(234)에 의해 규정되는 코너부(28)의 외측의 곡률 반경을, 예를 들어 종래 기술에 있어서의 것보다도 작게 하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로 프레스 가공 장치(200)는 단축이어도 된다.

또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 본 실시예에서도 반드시 도 13에 도시하는 바와 같이 피가공재(20)가 평판상인 상태로부터 프레스 가공 장치(200)에서의 프레스 가공이 개시되지 않아도 되는데, 예를 들어 피가공재(20)의 1차 성형을 다른 장치로 실시해도 된다. 이 경우, 프레스 가공 장치(200)에서는, 2차 성형으로서, 도 14에 도시한 바와 같이 피가공재(20)의 단면의 U자상 부분이 오목부(226)에 수용된 상태로부터 프레스 가공이 개시된다. 이러한 경우, 프레스 가공 장치(200)에는, 가동 다이(224)가 설치되지 않아도 된다.

(2. 제2 실시 형태: 딥 드로잉 성형)

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 단면의 U자상 부분에 의해 형성되는 컵 형상을 포함하는 축 대칭 형상의 성형품을 얻기 위한, 소위 딥 드로잉 성형이 실시된다. 이하의 설명에서는, 종래 기술에 의한 딥 드로잉 성형과 비교하면서, 본 실시 형태에 의한 딥 드로잉 성형과 그 이점에 대하여 설명한다. 또한, 이미 설명한 대로, 상기한 제1 실시 형태도, 컵 형상을 포함하는 축 대칭 형상의 성형품을 얻기 위한 딥 드로잉 성형에 적용하는 것이 가능하다. 즉, 별도의 설명이 없어도, 본 실시 형태의 딥 드로잉 성형에 있어서, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 채용하는 것은 가능하다. 마찬가지로, 제1 실시 형태를 딥 드로잉 성형에 적용하는 경우에, 본 실시 형태와 마찬가지의 구성을 채용하는 것도 가능하다.

도 16 및 도 17은, 종래 기술에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 딥 드로잉 성형 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 16 및 도 17을 참조하면, 피가공재(90)의 딥 드로잉 성형을 실시하는 프레스 가공 장치(900)는 다이(920)와 펀치(940)와 블랭크 홀더(960)를 포함한다. 다이(920)는 고정 다이(922)와 쿠션(928)으로 연결된 가동 다이(패드)(924)를 포함한다. 펀치(940)는 본 실시 형태와는 달리, 단일의 블록이다. 도 16에 도시하는 상태로부터 펀치(940)가 프레스되면, 평판상의 피가공재(90)가 고정 다이(922)에 형성된 오목부(926)에 압입된다. 이에 의해, 도 17에 도시하는 바와 같이 단면의 U자상 부분이 성형된다. 이때, 블랭크 홀더(960)는 고정 다이(922)의 상면과의 사이에서 피가공재(90)의 주변 부분을 구속하여, 주름의 발생을 억제하고 있다.

종래 기술의 경우, 종벽부(92)와 천장부(94) 사이의 코너부(98)가 펀치(940)의 견부(952)에 의해 단순히 꺾여 구부러지기 때문에, 외측과 내측의 주위의 길이차에 의해, 코너부(98)의 판 두께가 종벽부(92)나 천장부(94)에 비하여 작아진다(코너부(98)가 감육된다). 이러한 감육은, 예를 들어 단면에 있어서 코너부(98)의 내측의 곡률 반경을 작게 한 경우에 있어서 현저하다. 코너부(98)에서는 오히려 종벽부(92)나 천장부(94)보다도 높은 강도가 필요하게 된 경우도 있기 때문에, 코너부(98)에 있어서의 감육의 발생은 일반적으로 바람직하지 않다.

본 실시 형태에 있어서의 딥 드로잉 성형에서는, 상기와 같은 종래 기술에 있어서의 코너부의 감육의 문제가 개선된다.

도 18 내지 도 20은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치의 구성을 프레스 가공(딥 드로잉 성형) 시의 동작과 함께 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 18 내지 도 20을 참조하면, 프레스 가공 장치(300)는 다이(120)와 펀치(340)와 블랭크 홀더(360)를 포함한다. 펀치(340)는 고정 펀치(344)와 가동 펀치(패드)(346)를 포함한다. 또한, 다이(120)의 구성은, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

도 18에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 프레스 가공의 개시 시에 있어서, 피가공재(30)는 평판상이다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 가동 다이(124)는 그 상면이 피가공재(30)에 맞닿도록 지지되어 있다. 한편, 펀치(340)는 가동 펀치(346)가 피가공재(30)의 중앙부에 맞닿아져, 가동 다이(124)의 상면과의 사이에서 피가공재(30)를 끼움 지지하고 있다. 고정 펀치(344)와 가동 펀치(346) 사이에는 쿠션(350)이 개재되어, 고정 펀치(344)가 가동 펀치(346)보다도 후퇴한 위치 관계가 유지되고 있다.

프레스 가공의 개시 후, 펀치(340)가 오목부(126)의 저면을 향하여 프레스되면, 먼저 쿠션(128)이 수축되고, 가동 다이(124)가 오목부(126) 안에 압입된다. 이 시점에서 쿠션(350)은 수축되지 않기 때문에, 펀치(340)는 고정 펀치(344)가 가동 펀치(346)보다도 후퇴한 위치 관계를 유지한 상태에서 오목부(126)에 압입된다. 즉, 고정 펀치(344)는 가동 펀치(346)보다도 늦게 오목부(126)에 압입되게 된다. 이때, 블랭크 홀더(360)는 고정 다이(122)의 상면과의 사이에서 피가공재(30)의 주변 부분을 구속하여, 주름의 발생을 억제하고 있다. 또한, 이러한 블랭크 홀더는, 예를 들어 상기한 제1 실시 형태의 구성으로 딥 드로잉 성형을 실시할 때에도, 마찬가지로 설치되어도 된다.

도 19에 도시된 바와 같이, 가동 다이(124)가 오목부(126)의 바닥에 닿은 시점에, 가동 다이(124)와 가동 펀치(346) 사이에 끼움 지지된 상태에서 오목부(126)에 압입된 피가공재(30)의 중앙부를 천장부(34a)(최종적으로 형성되는 천장부(34)의 중앙 영역), 그것에 수반하여 고정 펀치(344)와 오목부(126)의 측면(130) 사이에 접어 넣어진 피가공재(30)의 주변부를 종벽부(32)로 하는, U자상 부분의 개형이 형성된다. 이 시점에서는, 고정 펀치(344)는 가동 펀치(346)보다도 늦게 오목부(126)에 압입되어 있기 때문에, 천장부(34a)와 종벽부(32) 사이에는 테이퍼부(36)가 형성되어 있다.

도 20에 도시된 바와 같이, 더욱 계속하여 펀치(340)가 프레스되면, 이번에는 쿠션(350)이 수축되고, 고정 펀치(344)가 오목부(126) 안에 더욱 압입되어 가동 펀치(346)에 따라 붙는다. 이때, 고정 펀치(344)는 오목부(126)의 저면(132)과의 사이에서 피가공재(30)(테이퍼부(36))를 끼워 넣어, 천장부(34b)(천장부의 주변 영역) 및 코너부(38)를 성형하도록 프레스된다. 도 19 및 도 20을 참조하면 명백한 바와 같이, 피가공재(30)의 단면에 있어서, 테이퍼부(36)의 길이는, 천장부(34b)와 코너부(38)를 합한 길이보다도 길다. 따라서, 프레스 가공 장치(300)에서는, 코너부(38)의 감육를 억제하여, 적절한 판 두께로 코너부(38)를 성형하는 것이 가능하다.

구체적인 예로서, 본 실시 형태에서는, 피가공재(30)의 종벽부(32) 및 천장부(34)의 판 두께가 2㎜인 경우에, 프레스 가공 장치(300)를 사용하여, 코너부(38)의 판 두께가 2㎜로 유지되도록 딥 드로잉 성형을 실시하는 것이 가능하다. 또한, 동일한 경우에, 종래 기술에 의한 딥 드로잉 성형에서는, 코너부의 판 두께가 1.57㎜까지 감육되었다.

이상에서 설명한 본 발명의 제2 실시 형태에서는, 프레스 가공 장치(300)를 사용한 피가공재(30)의 딥 드로잉 성형에 있어서, 고정 펀치(344)가 가동 펀치(346)보다도 늦게 오목부(126) 안에 압입됨으로써, 종벽부(32)와 천장부(34a) 사이에 테이퍼부(36)가 형성된다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 테이퍼부(36)를 확대하여 코너부(38)를 성형함으로써, 코너부(38)의 감육를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로 프레스 가공 장치(300)는 단축이어도 된다.

또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 본 실시예에서도 반드시 도 18에 도시하는 바와 같이 피가공재(30)가 평판상인 상태로부터 프레스 가공 장치(300)에서의 프레스 가공이 개시되지 않아도 되는데, 예를 들어 피가공재(30)의 1차 성형을 다른 장치로 실시해도 된다. 이 경우, 프레스 가공 장치(300)에서는, 2차 성형으로서, 도 19에 도시한 바와 같이 피가공재(30)의 단면의 U자상 부분이 오목부(126)에 수용된 상태로부터 프레스 가공이 개시된다. 이러한 경우, 프레스 가공 장치(300)에는, 가동 다이(124)나 블랭크 홀더(360)가 설치되지 않아도 된다.

또한, 제1 실시 형태에서는, 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치와, 종벽부를 구속하면서 천장부의 주변 영역 및 코너부를 성형하는 제2 펀치가 모두 가동 펀치로서 설치되었지만, 본 실시 형태에서는 제2 펀치가 고정 펀치로 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 같이, 종벽부의 단부면에 맞닿아지는 제3 펀치는 설치되지 않는다. 제1 실시 형태에서도 마찬가지로, 제3 펀치를 설치하지 않고, 또한 제2 펀치를 고정 펀치로 하는 구성이 가능하다.

또한, 본 실시 형태는, 딥 드로잉 성형에 있어서의 코너부의 감육를 억제하는 것으로서 설명했지만, 마찬가지의 코너부의 감육은 긴 형상의 성형품을 얻기 위한 굽힘 성형에서도 발생할 수 있다. 따라서, 굽힘 성형에서도 코너부의 감육를 억제하기(즉, 코너부가 반드시 증육되지는 않는다) 위하여 본 실시 형태의 구성이 채용되어도 된다.

(3. 제3 실시 형태: 종벽부의 증육)

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태(이하, 간단히 「상술한 실시 형태」라고도 한다) 중 어느 방법에 의해 성형된 성형품을 프레스 가공하여, 천장부보다도 종벽부가 두꺼운 성형품을 성형하는 부가 성형 공정을 더 추가하고 있다. 상술한 실시 형태에 의해 성형된 성형품을 사용하여 종벽부가 증육된 성형품을 프레스 성형함으로써, 내부의 코너면이 중첩되지 않게 종벽부를 증육할 수 있다. 이하에서는, 상술한 실시 형태에 의해 성형된 성형품을 사용하는 것을 전제로 하여, 종벽부를 증육하는 부가 성형 공정에 대하여 설명한다.

도 21은, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공에 의해 성형되는 성형품(70A)의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 21에 도시하는 성형품(70A)은, 종벽부(74)와 천장부(76)를 포함하고, 종벽부(74)와 천장부(76)로 형성되는 오목부(72)를 갖는 컵 형상의 성형품이다. 이 성형품(70A)은, 예를 들어 도 9b에 도시한, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 컵 형상의 성형품(60)을, 이하 설명하는 제2 프레스 가공 장치에 의해 더욱 프레스 가공함으로써 성형된다.

본 실시 형태에 관한 제2 프레스 가공 장치인, 종벽부(74)를 증육하기 위한 프레스 가공 장치(400)의 구성을, 도 22 및 도 23에 도시한다. 도 22는 종벽부를 증육시키는 프레스 가공의 초기 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 23은 종벽부의 증육 후의 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 22 및 도 23을 참조하면, 프레스 가공 장치(400)는 다이(420)와 펀치(440)를 포함한다. 다이(420)는 고정 다이이다. 펀치(440)는 고정 펀치(442)와 가동 펀치(패드)(444)를 포함한다.

도 22에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 프레스 가공의 개시 시에 있어서, 피가공재(40)는 상술한 어느 실시 형태에 의해 성형된 성형품이며, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각으로 되어 있다. 예를 들어, 피가공재(40)는 도 9b에 도시한 컵 형상의 성형품(60)이며, 이 경우, 프레스 가공 장치(400)에 의해, 도 21에 도시한 종벽부(74)가 증육된 컵 형상의 성형품(70A)이 성형된다. 또한, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고, 프레스 가공 장치(400)에 의해, 예를 들어 도 9a에 도시한 채널 형상을 갖는 긴 형상의 성형품(50)으로부터, 종벽부가 증육된 채널 형상을 갖는 긴 형상의 성형품을 얻는 것도, 마찬가지로 실시 가능하다.

다이(420)는 피가공재(40)가 수용되는 오목부(430)를 갖는다. 오목부(430)의 형상은, 피가공재(40)에 의해 제조되는 성형품의 형상에 대응하여 형성되어 있다. 따라서, 피가공재(40)의 종벽부(42)가 대향하는 방향에 있어서의 오목부(430)의 길이는, 대향하는 종벽부(42)의 외면 사이의 길이보다도 크게 형성되어 있다. 피가공재(40)는 오목부(430)에 수용된 상태에서, 피가공재(40)의 종벽부(42)의 외부측에 당해 프레스 가공에 의해 증육되는 만큼의 공간이 존재하도록, 컵 형상의 개구측을 펀치(440)측을 향하여 오목부(430)에 배치된다.

한편, 펀치(440)의 가동 펀치(444)는 피가공재(40)의 컵 형상에 대응하는 형상을 갖고 있다. 가동 펀치(444)는 피가공재(40)의 개구로부터 삽입되고, 그 하면 및 측면이 피가공재(40)의 컵 형상의 내면(즉, 저면(432) 및 측면(434))과 접하도록 배치된다. 이때, 가동 펀치(444)는 고정 펀치(442)와 연결된 쿠션(446)에 의해 피가공재(40)를 압박하여, 다이(420)의 오목부(430)의 저면(432)과의 사이에서 피가공재(40)의 천장부(44)를 끼움 지지하고 있다. 또한, 피가공재(40)의 종벽부(42)의 단부면(49)에는 고정 펀치(442)가 맞닿아진다.

프레스 가공 장치(400)에 의한 프레스 가공을 개시하면, 도 23에 도시한 바와 같이 고정 펀치(442)와 가동 펀치(444) 사이에 설치된 쿠션(446)이 수축되고, 고정 펀치(442)가 오목부(430)의 저면(432)을 향하여 이동한다. 이에 의해, 피가공재(40)의 종벽부(42)를 구성하고 있는 재료가 다이(420)의 오목부(430)와의 사이에 존재하는 공간으로 유동하여, 당해 공간을 메운다. 이와 같이 하여, 도 23에 도시한 바와 같이, 피가공재(40)의 종벽부(42)를 프레스 가공 전보다도 증육시킴과 함께, 프레스 가공 후의 코너부(48)의 외측의 곡률 반경을, 프레스 가공 전과 마찬가지로, 작거나 혹은 대략 직각으로 할 수 있다.

여기서, 본 실시 형태에 의해 성형되는 성형품은, 상술한 실시 형태에 의해 성형된 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 성형품을, 프레스 가공 장치(400)에 의해 프레스 가공함으로써 얻어진다. 피가공재의 코너부의 외측의 곡률 반경이 크고, 코너부의 판 두께가 얇으면, 프레스 가공 장치(400)에 의해 종벽부의 단부를 압박했을 때, 종벽부 및 천장부의 재료가 유동되어 버려, 코너부의 내부에 접혀 들어감 등의 흠집이 발생한다. 접혀 들어감 부분은 종벽부와 천장부의 내면끼리 접촉하여 겹쳐 있는 부분이며, 종벽부와 천장부의 겹침이 해제되어 개방되기 쉽기 때문에, 다른 부분에 비하여 강도가 저하된다. 또한, 접혀 들어감 부분은 피로 파괴의 요인으로도 된다.

이에 반하여, 본 실시 형태와 같이, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 피가공재로서 사용한 경우, 피가공재(40)의 천장부(44)가 오목부(430)의 저면(432)과 가동 펀치(444)의 하면에 의해 끼움 지지된 상태에서, 코너부(48)의 재료가 유동되어, 오목부(430)의 저면(432) 및 측면(434) 사이가 메워진다. 따라서, 코너부(48)의 내부에 접혀 들어감이 발생하지 않으며, 또한 코너부(48)의 외측의 곡률 반경을, 프레스 가공 전과 마찬가지로 작거나, 혹은 대략 직각으로 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 제3 실시 형태에서는, 프레스 가공 장치(400)를 사용한 피가공재(40)의 프레스 가공에 있어서, 피가공재(40)로서, 상술한 실시 형태로 성형된, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 사용한다. 그리고, 프레스 가공 장치(400)에 의해, 피가공재(40)의 천장부(44)를 끼움 지지한 상태에서 종벽부(42)의 단부면(49)에 하중을 가함으로써, 종벽부(42)와 천장부(44) 사이에서 재료를 유동시키지 않아도 종벽부(42)를 증육시킴과 함께, 종래 기술에 비하여 코너부(48)의 외측의 곡률 반경을 작게 하거나 또는 코너부(48)의 외측을 대략 직각으로 할 수 있으므로, 성형 후의 코너부(48)도 증육시킬 수 있다.

(4. 제4 실시 형태: 종벽부의 압출)

이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태 중 어느 방법에 의해 성형된 성형품을 더 프레스 가공하여, 천장부에 대하여 종벽부가 연장 형성된 성형품을 성형하는 부가 성형 공정을 추가하고 있다. 상술한 실시 형태에 의해 성형된 성형품을 사용하여 천장부에 대하여 종벽부가 연장 형성된 성형품을 프레스 성형함으로써, 내부의 코너면이 중첩되지 않게 종벽부를 압출하여, 종벽부를 연장 형성할 수 있다. 이하에서는, 상술한 실시 형태에 의해 성형된 성형품을 사용하는 것을 전제로 하여, 종벽부를 연장 형성하는 부가 성형 공정에 대하여 설명한다.

도 24는 본 실시 형태에 관한 프레스 가공에 의해 성형되는 성형품(70B)의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 24에 도시하는 성형품(70B)은, 종벽부(74)와 천장부(76)와 종벽 연장 형성부(78)를 포함하고, 종벽부(74)와 천장부(76)로 형성되는 오목부(72)를 갖는 컵 형상의 성형품이다. 이 성형품(70B)도, 예를 들어 도 9b에 도시한, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 컵 형상의 성형품(60)을, 이하 설명하는 제2 프레스 가공 장치에 의해 더 프레스 가공함으로써 성형된다.

본 실시 형태에 관한 제2 프레스 가공 장치인, 종벽부(74)를 연장 형성하기 위한 프레스 가공 장치(500)의 구성을, 도 25 및 도 26에 도시한다. 도 25는 종벽부를 연장 형성시키는 프레스 가공의 초기 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 26은 종벽부의 연장 형성 후의 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 25 및 도 26을 참조하면, 프레스 가공 장치(500)는 다이(520)와 펀치(540)를 포함한다. 다이(520)는 종벽 고정 다이(522)와 천장 고정 다이(523)와 가동 다이(패드)(524)를 포함한다. 펀치(540)는 고정 펀치(542)와 가동 펀치(패드)(544)를 포함한다.

도 25에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 프레스 가공의 개시 시에 있어서, 피가공재(40)는 제3 실시 형태와 마찬가지로, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태 중 어느 방법에 의해 성형된 성형품이며, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각으로 되어 있다. 예를 들어, 피가공재(40)는 도 9b에 도시한 컵 형상의 성형품(60)이며, 이 경우, 프레스 가공 장치(500)에 의해, 도 24에 도시한 종벽부(74)가 연장 형성된 컵 형상의 성형품(70B)이 성형된다. 또한, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고, 프레스 가공 장치(500)에 의해, 예를 들어 도 9a에 도시한 채널 형상을 갖는 긴 형상의 성형품(50)으로부터, 종벽부가 연장 형성된 채널 형상을 갖는 긴 형상의 성형품을 얻는 것도, 마찬가지로 실시 가능하다.

다이(520)는 종벽 고정 다이(522), 천장 고정 다이(523) 및 가동 다이(524)에 의해, 피가공재(40)가 수용되는 오목부를 형성한다. 종벽 고정 다이(522)는 피가공재(40)의 종벽부(42)를 지지하고, 천장 고정 다이(523) 및 가동 다이(524)는 피가공재(40)의 천장부(44)를 지지한다. 천장 고정 다이(523)의 내면은, 도 24에 도시한 바와 같이, 피가공재(40)의 천장부(44)와 접촉 가능한 중앙 영역(양측의 종벽부(42)가 연장 형성되는 부분을 제외한 영역)(523a)과, 당해 중앙 영역(523a)보다도 펀치(540)와 반대측으로 오목해진 단부 영역(523b)을 포함한다. 천장 고정 다이(523)의 양측에 종벽 고정 다이(522)를 배치하면, 단부 영역(523b)에 공간이 형성된다. 가동 다이(524)는 천장 고정 다이(523)의 단부 영역(523b)과 연결된 쿠션(526)에 의해 지지된 상태에서 이 공간에 배치된다. 다이(520)의 오목부에 피가공재(40)가 배치되면, 가동 다이(524)는 피가공재(40)의 천장부(44)에 의해, 천장부(44)가 천장 고정 다이(523)의 내면 중앙 영역(523a)과 맞닿는 위치까지 압입된다.

한편, 펀치(540)의 가동 펀치(544)는 피가공재(40)의 컵 형상에 대응하는 형상을 갖고 있다. 가동 펀치(544)는 피가공재(40)의 개구로부터 삽입되고, 그 하면 및 측면이 피가공재(40)의 컵 형상의 내면(즉, 저면 및 측면)과 접하도록 배치된다. 이때, 고정 펀치(542)와 쿠션(546)에 의해 연결된 가동 펀치(544)는 피가공재(40)를 압박하여, 천장 고정 다이(523)와의 사이에서 피가공재(40)의 천장부(44)를 끼움 지지하고 있다. 또한, 피가공재(40)의 종벽부(42)의 단부면(49)에는, 고정 펀치(542)가 맞닿아진다. 초기 상태에 있어서는, 고정 펀치(542)가 피가공재(40)의 종벽부(42)의 단부면(49)에 맞닿아도 피가공재(40)는 변형되지 않는다.

프레스 가공 장치(500)에 의한 프레스 가공을 개시하면, 도 26에 도시한 바와 같이, 고정 펀치(542)와 가동 펀치(544) 사이에 설치된 쿠션(546)이 수축되어, 고정 펀치(542)가 오목부의 저면을 향하여 이동한다. 이에 의해, 피가공재(40)의 종벽부(42)를 구성하고 있는 재료가, 가동 다이(524)를 압입하고, 쿠션(526)을 수축시키면서, 가동 다이(524) 대신 종벽 고정 다이(522)와 천장 고정 다이(523)의 중앙 영역 사이의 공간을 메워지도록 이동한다. 이와 같이 하여, 도 26에 도시한 바와 같이, 피가공재(40)의 종벽부(42)를 프레스 가공 전보다도 연장 형성시킬 수 있다.

이때, 프레스 가공 후의 피가공재(40)는 오목부 내의 제1 내측 코너부(48a)와, 종벽부(42)가 연장 형성된 종벽 연장 형성부(46)와 천장부(44)에 의해 형성되는 제2 내측 코너부(48b)를 갖는다. 본 실시 형태에 의해 성형되는 성형품도, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 상술한 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태 중 어느 것에 의해 성형된 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 성형품을, 프레스 가공 장치(500)에 의해 프레스 가공함으로써 얻어진다. 가령, 피가공재의 코너부의 외측의 곡률 반경이 크고, 코너부의 판 두께가 얇으면, 프레스 가공 장치(500)에 의해 종벽부의 단부를 압박했을 때, 종벽부 및 천장부의 재료가 유동되어 버려, 제1 내측 코너부(48a)에 접혀 들어감 등의 흠집이 발생한다. 접혀 들어감 부분은, 다른 부분에 비하여 강도가 낮아, 피로 파괴의 요인으로도 된다.

이에 반하여, 본 실시 형태와 같이, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 피가공재로서 사용한 경우, 피가공재(40)의 천장부(44)가 오목부의 저면과 가동 펀치(544)의 하면에 의해 끼움 지지된 상태에서, 코너부(48)의 재료가, 가동 다이(524)를 밀어 내리면서 유동한다. 따라서, 코너부(48)의 내부에 접혀 들어감이 발생하지 않는다. 또한, 제2 내측 코너부(48b)는, 제1 내측 코너부(48a)와 마찬가지로, 코너부(48)에 대한 응력 집중을 피하는 관점에서, 코너부(48)의 내측에 대해서는 어느 정도의(0에 가까운 정도가 아닌) 곡률 반경을 부여하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 내측 코너부(48b)에, 제1 내측 코너부(48a)와 동일 정도의 곡률 반경을 부여하도록 해도 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 제4 실시 형태에서는, 프레스 가공 장치(500)를 사용한 피가공재(40)의 프레스 가공에 있어서, 피가공재(40)로서, 상술한 실시 형태로 성형된, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 사용한다. 그리고, 프레스 가공 장치(500)에 의해, 피가공재(40)의 천장부(44)의 중앙 영역(523a)을 끼움 지지한 상태에서 종벽부(42)의 단부면(49)에 하중을 가한다. 이에 의해, 종벽부(42)와 천장부(44) 사이에서 재료를 유동시키지 않아도 종벽부(42)를 연장 형성시킬 수 있어, 제1 내측 코너부(48a)에 접혀 들어감을 발생시키는 일이 없다.

(5. 제5 실시 형태: 천장부의 압출)

이어서, 본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에서는, 상술한 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태 중 어느 방법에 의해 성형된 성형품을 더 프레스 가공하여, 천장부가 연장 형성된 성형품을 성형하는 부가 성형 공정을 추가하고 있다. 상술한 실시 형태에 의해 성형된 성형품을 사용하여 천장부가 연장 형성된 성형품을 프레스 성형함으로써, 내부의 코너면이 중첩되지 않게 천장부를 압출하여, 천장부를 연장 형성할 수 있다. 이하에서는, 상술한 실시 형태에 의해 성형된 성형품을 사용하는 것을 전제로 하여, 천장부를 연장 형성하는 부가 성형 공정에 대하여 설명한다.

도 27은 본 실시 형태에 관한 프레스 가공에 의해 성형되는 성형품(70C)의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 27에 도시하는 성형품(70C)은, 종벽부(74)와 천장부(76)와 천장 연장 형성부(79)를 포함하고, 종벽부(74)와 천장부(76)로 형성되는 오목부(72)를 갖는 컵 형상의 성형품이다. 이 성형품(70C)도, 예를 들어 도 9b에 도시한, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 컵 형상의 성형품(60)을, 이하 설명하는 제2 프레스 가공 장치에 의해 더 프레스 가공함으로써 성형된다.

본 실시 형태에 관한 제2 프레스 가공 장치인, 천장부(76)를 연장 형성하기 위한 프레스 가공 장치(600)의 구성을, 도 28 및 도 29에 도시한다. 도 28은 천장부를 연장 형성시키는 프레스 가공의 초기 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 29는 천장부의 연장 형성 후의 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 28 및 도 29를 참조하면, 프레스 가공 장치(600)는 다이(620)와 펀치(640)를 포함한다. 다이(620)는 종벽 고정 다이(622)와 천장 고정 다이(623)를 포함한다. 펀치(640)는 고정 펀치(642)와 가동 펀치(패드)(644)를 포함한다.

도 28에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 프레스 가공의 개시 시에 있어서, 피가공재(40)는 제3 실시 형태 및 제4 실시 형태와 마찬가지로, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태 중 어느 방법에 의해 성형된 성형품이며, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각으로 되어 있다. 예를 들어, 피가공재(40)는, 도 9b에 도시한 컵 형상의 성형품(60)이며, 이 경우, 프레스 가공 장치(600)에 의해, 도 27에 도시한 천장부(76)가 연장 형성된 컵 형상의 성형품(70C)이 성형된다. 또한, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않고, 프레스 가공 장치(600)에 의해, 예를 들어 도 9a에 도시한 채널 형상을 갖는 긴 형상의 성형품(50)으로부터, 종벽부가 연장 형성된 채널 형상을 갖는 긴 형상의 성형품을 얻는 것도, 마찬가지로 실시 가능하다.

다이(620)는 종벽 고정 다이(622) 및 천장 고정 다이(623)에 의해, 피가공재(40)가 수용되는 오목부를 형성한다. 종벽 고정 다이(522)는 피가공재(40)의 종벽부(42) 중 천장부(44)가 연장 형성되는 부분 이외의 영역을 지지한다. 또한, 종벽 고정 다이(522)의, 천장부(44)가 연장 형성되는 부분의 영역에 대응하는 부분에는, 형성하는 천장 연장 형성부(47)의 형상에 대응하도록, 피가공재(40)의 종벽부(42)로부터 이격하는 방향으로 오목해진 단차부(622a)가 형성되어 있다. 종벽 고정 다이(622)를 천장 고정 다이(623) 위에 설치함으로써, 종벽 고정 다이(622)의 단차부(622a)와 천장 고정 다이(624)에 의해, 천장 연장 형성부(47)의 형상에 대응한 공간(632)이 형성된다. 다이(620)의 오목부에 배치된 피가공재(40)는 도 28에 도시한 바와 같이, 종벽부(42)의 일부 영역과, 천장부(44)가 지지된 상태가 된다.

한편, 펀치(640)의 가동 펀치(644)는 피가공재(40)의 컵 형상에 대응하는 형상을 갖고 있다. 가동 펀치(644)는 피가공재(40)의 개구로부터 삽입되고, 그 하면 및 측면이 피가공재(40)의 컵 형상의 내면(즉, 저면 및 측면)과 접하도록 배치된다. 이때, 가동 펀치(644)는 고정 펀치(642)와 연결된 쿠션(646)에 의해 피가공재(40)를 압박하여, 천장 고정 다이(623)와의 사이에서 피가공재(40)의 천장부(44)를 끼움 지지하고 있다. 또한, 피가공재(40)의 종벽부(42)의 단부면(49)에는, 고정 펀치(642)가 맞닿아진다. 초기 상태에 있어서는, 고정 펀치(642)가 피가공재(40)의 종벽부(42)의 단부면(49)에 맞닿아도 피가공재(40)는 변형되지 않는다.

프레스 가공 장치(600)에 의한 프레스 가공을 개시하면, 도 29에 도시한 바와 같이, 고정 펀치(642)와 가동 펀치(644) 사이에 설치된 쿠션(646)이 수축되어, 고정 펀치(642)가 오목부의 저면을 향하여 이동한다. 이에 의해, 코너부(48)의 재료가, 종벽 고정 다이(622)의 단차부(622a)와 천장 고정 다이(624) 사이의 공간(632)을 메워지도록 이동한다. 이와 같이 하여, 도 29에 도시한 바와 같이, 피가공재(40)의 천장부(44)를 프레스 가공 전보다도 연장 형성시킬 수 있다.

본 실시 형태에 의해 성형되는 성형품도, 제3 실시 형태 및 제4 실시 형태와 마찬가지로, 상술한 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태 중 어느 것에 의해 성형된 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 성형품을, 프레스 가공 장치(600)에 의해 프레스 가공함으로써 얻어진다. 가령, 피가공재의 코너부의 외측의 곡률 반경이 크고, 코너부의 판 두께가 얇으면, 프레스 가공 장치(600)에 의해 종벽부의 단부를 압박했을 때, 종벽부 및 천장부의 재료가 유동되어 버려, 코너부(48)의 내측에 접혀 들어감 등의 흠집이 발생한다. 접혀 들어감 부분은, 다른 부분에 비하여 강도가 낮아, 피로 파괴의 요인으로도 된다.

이에 반하여, 본 실시 형태와 같이, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 피가공재로서 사용한 경우, 피가공재(40)의 천장부(44)가 오목부의 저면과 가동 펀치(644)의 하면에 의해 끼움 지지된 상태에서, 코너부(48)의 재료가 유동되어, 공간(632)이 메워진다. 따라서, 종벽부(42)의 내면과 천장부(44)에 의해 형성되는 제1 내측 코너부(48a)에 접혀 들어감이 발생하지 않는다. 또한, 천장부(44)가 연장 형성된 천장 연장 형성부(47)의 형성에 의해, 종벽부(42)의 외면과 천장 연장 형성부(47)에 의해, 제3 내측 코너부(48c)가 형성된다. 제3 내측 코너부(48c)는, 제1 내측 코너부(48a)와 마찬가지로, 코너부(48)에 대한 응력 집중을 피하는 관점에서, 코너부(48)의 내측에 대해서는 어느 정도의(0에 가까운 정도가 아닌) 곡률 반경을 부여하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제3 내측 코너부(48c)에, 제1 내측 코너부(48a)와 동일 정도의 곡률 반경을 부여하도록 해도 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 제5 실시 형태에서는, 프레스 가공 장치(600)를 사용한 피가공재(40)의 프레스 가공에 있어서, 피가공재(40)로서, 상술한 실시 형태로 성형된, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각인 U자상 부분을 단면에 포함하는 성형품을 사용한다. 그리고, 프레스 가공 장치(600)에 의해, 피가공재(40)의 천장부(44)를 끼움 지지한 상태에서 종벽부(42)의 단부면(49)에 하중을 가한다. 이에 의해, 종벽부(42)와 천장부(44) 사이에서 재료를 유동시키지 않아도 천장부(44)를 연장 형성시킬 수 있어, 제1 내측 코너부(48a)에 접혀 들어감을 발생시키지 않는다.

(6. 정리)

이상 설명한, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 의하면, 프레스 가공 장치를 사용한 피가공재의 프레스 가공에 있어서, 종벽부와 천장부 사이에 테이퍼부가 형성된 후, 테이퍼부를 확대하여 코너부를 성형한다. 이에 의해, 종벽부와 천장부 사이에서 재료를 유동시키지 않아도 코너부를 증육시킬 수 있다. 그로 인해, 종래 기술에 비하여 코너부의 외측의 곡률 반경을 작게 하거나 또는 코너부의 외측을 대략 직각으로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 의하면, 일 공정에서 평판으로부터, 코너부의 외측의 곡률 반경을 작거나, 혹은 대략 직각으로 성형하는 것이 아니고, 단계적으로 압입 코너부의 외측의 형상을 성형해 감으로써, 종래 기술보다도 작은 하중으로 프레스 성형하는 것이 가능하다. 따라서, 강도가 높은 철강 재료의 프레스 성형도, 성형 시에 균열 등을 발생시키지 않고 가공하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형 방법에 의해 성형 가능한 재료는, 철강 이외에도, 알루미늄 등도 포함된다.

또한, 본 발명의 제3 내지 제5 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치에 의해 성형된, 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각의 성형품을 제2 피가공재로서 사용하고, 또한 프레스 가공을 행하여, 다른 형상의 성형품을 형성한다. 코너부의 외측의 곡률 반경이 작거나, 혹은 대략 직각의 성형품을 제2 피가공재로서 사용함으로써 종벽부의 증육, 종벽부혹은 천장부의 연장 형성를 프레스 가공에 의해 행했을 때, 코너부의 내측에 접어 넣기 등의 흠집을 발생시키지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 내지 제5 실시 형태의 프레스 성형 장치에 의해 성형된 성형품은, 복잡한 형상의 성형품이며, 종래는, 복수의 부품을 용접 등에 의해 접속하여 형성되는 것이 일반적이었다. 그러나, 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 프레스 성형 장치를 사용한 프레스 성형과, 제3 내지 제5 실시 형태의 프레스 성형 장치를 사용한 프레스 성형을 조합함으로써, 복잡한 형상의 성형품을 일 부품으로서 제조하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 부품 개수를 적게 하는 것이 가능하고, 부품 중량도 작고, 또한 제조 비용도 삭감할 수 있다.

실시예

본 발명의 프레스 가공 장치에 의해 성형된 프레스 성형품에 관한 충격 흡수 성능을 평가하기 위하여, 충돌 시험을 실시했다. 본 실시예에서는, 종벽부로부터 연장되는 플랜지부가 형성된, U자상 부분을 갖는 채널 형상의 프레스 성형품에 대하여 3점 굽힘 시험을 실시하고, 단위 체적당 흡수 에너지로부터 충격 흡수 성능을 평가했다. 시험은, 코너부의 형상이 상이한 5개의 프레스 성형품에 대하여 실시했다. 피가공재에는 980㎫급 강판을 사용했다. 시험 대상으로 한 프레스 성형품은, 제1 실시 형태에 나타낸 프레스 가공 장치(100)를 플랜지부도 아울러 성형 가능하도록 구성한 프레스 가공 장치를 사용하여 성형했다.

여기서, 시험 대상으로 하는, 플랜지부를 갖는 프레스 성형품을 성형하는 프레스 성형품의 성형 방법을, 도 30에 도시한다. 또한, 도 30에서는, 프레스 가공 장치(700)의 우측 절반만을 나타내고 있으며, 실제로는, 중심선에 대하여 좌우 대칭의 부재를 구비하고 있다. 프레스 가공 장치(700)는, 도 30에 도시한 바와 같이 다이(720)와 펀치(740)를 포함한다. 다이(720)는 고정부(722)와 내측 가동 다이(패드)(724)와 외측 가동 다이(패드)(726)를 포함한다. 내측 가동 다이(724)는 쿠션(723)에 의해 고정부(722)에 지지되어 있고, 외측 가동 다이(726), 쿠션(725)에 의해 고정부(722)에 지지되어 있다. 한편, 펀치(740)는 고정 펀치(742)와 가동 펀치(패드)(744)를 포함한다. 가동 펀치(744)는 쿠션(750)에 의해 고정 펀치(742)에 지지되어 있다.

먼저, 프레스 가공을 개시하는 데 있어서, 가동 펀치(744)와 내측 가동 다이(724)에 의해 평판상의 피가공재(10)를 끼움 지지시킨다(STEP1). 그리고, 외측 가동 다이(726)가 고정 펀치(742)에 맞닿을 때까지 다이(720)를 펀치(740)측에 압입하고, 고정 펀치(742)의 돌기부(742a)와 외측 가동 다이(726) 사이에서 종벽부를 구속하여, 가동 펀치(744)와 내측 가동 다이(724)에 의해 천장부의 중앙 영역을 성형한다(STEP2). 이때, 천장부의 중앙 영역과 종벽부 사이에 테이퍼부가 형성된다. 또한, 피가공재(10) 중 외측 가동 다이(726)와 고정 펀치(742)에 끼움 지지된 부분은, 플랜지부가 된다.

그 후, 다이(720)를 펀치(740)측으로 더 압입하면, 쿠션(750)이 수축되어 가동 펀치(744)가 고정 펀치(742)에 맞닿는다. 이때, 가동 펀치(744)의 단부면과 고정 펀치(742)의 돌기부(742a)의 단부면이 동일 평면상이 된다. 이러한 상태로 됨으로써, 천장부의 주변 영역과 코너부가 성형된다. 이와 같이, 가동 펀치(744)가 고정 펀치(742)에 늦게 압입되도록 함으로써, 코너부가 증육된다.

도 31 및 도 32에, 도 30에 도시한 프레스 가공 장치(700)에 성형되는 프레스 성형품(80)의 외형을 도시한다. 도 31은 프레스 성형품(80)의 사시도이며, 도 32는 프레스 성형품(80)의 정면도이다. 또한, 도 31 및 도 32에서는, 설명을 위하여, 프레스 성형품(80)의 플랜지부(88)와 평판(89)이 이격되어 있는 상태를 나타내고 있지만, 실제로는 접촉하여 용접되어 있다. 프레스 성형품(80)은, 채널 형상(82)을 포함하는 긴 형상의 성형품이다. 프레스 성형품(80)은, 종벽부(84), 천장부(86) 및 플랜지부(88)를 갖고 있다. 충격 흡수 시험 시에, 프레스 성형품(80)의 채널 형상(82)의 개구를 막도록 평판(89)을 배치하고, 플랜지부(88)로 평판(89)을 스폿 용접했다.

본 실시예에서는, 도 31 및 도 32에 도시한 형상의 프레스 성형품(80)을, 높이 H를 50㎜, 채널 형상(82)의 개구폭 W_a를 80㎜, 플랜지부(88)를 포함한 프레스 성형품의 폭 W_b를 120㎜로 하여 성형했다. 피가공재의 판 두께는 1.6㎜였다. 그리고, 도 33 및 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 코너부(87)의 내측 C1의 곡률 반경 R1을 1.0㎜로 공통으로 하고, 코너부(87)의 외측 C2의 곡률 반경 R2를 변화시켜, 각 시험 대상의 프레스 성형품을 성형했다. 코너부(87)의 판 두께가 피가공재의 판 두께와 마찬가지인 시험 1의 프레스 성형품을 기준으로 했을 때의 증육률은, 표 1 대로이다. 또한, 프레스 성형품(80)의 긴 쪽 방향(X 방향)의 길이 L은 300㎜였다.

3점 굽힘 시험은, 도 34에 도시한 바와 같이, 도 31에 도시한 평판(89)이 용접된 프레스 성형품(80)을, 긴 쪽 방향의 단부가 시험기의 지지부(5)에 지지되도록 설치하여 실시했다. 지지부(5) 사이의 거리 L_B는 200㎜였다. 지지부(5)의 코너부의 곡률 반경 R_B는 15㎜였다. 그리고, 지지부(5) 사이의 중앙부에 있어서, 압자(3)에 의해 프레스 성형품(80)의 천장부(86)를 압박했다. 압자(3)는 선단부가 곡면에 형성된 원기둥 부재이며, 무게가 300㎏, 직경 D_A는 100㎜, 선단부 R_A의 곡률 반경은 50㎜였다. 압자(3)는 프레스 성형품(80)의 천장부(86)로부터 상방으로 1m 이격된 위치로부터, 4.4m/s의 부하 속도로 프레스 성형품(80)으로 충격을 부여했다.

3점 굽힘 시험의 결과로서, 도 35에 시험 1 내지 5에서 사용한 프레스 성형품의 증육률과 최대 하중비를 나타낸다. 여기에서는, 시험 1의 프레스 성형품의 코너부의 판 두께 및 최대 하중을 기준으로 하고 있다. 도 35에 도시한 바와 같이, 코너부의 증육률이 높아짐에 따라 최대 하중비도 커져, 시험 4의 프레스 성형품의 최대 하중비는 약 1.5배로 되어 있다. 이와 같이, 코너부의 증육률을 높임으로써, 초기 하중 부하를 효과적으로 흡수할 수 있는데, 예를 들어 자동차 등의 충격 흡수 부재로서 사용한 경우에는, 충돌 안전성의 향상을 기대할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 사용한 시험 2 내지 시험 5의 프레스 성형품은, 코너부의 판 두께가 피가공재의 판 두께보다도 증육되어 있는 것 외에도, 상술한 프레스 가공 장치(700)에 의해 성형됨으로써, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 천장부 및 코너부에 가공 경화된 부위를 갖고 있다. 이에 의해, 3점 굽힘 시험에 있어서도, 시험 2 내지 시험 5의 프레스 성형품은, 높은 압궤 하중을 나타내고 있는 것으로 이해된다. 또한, 종래의 프레스 성형 장치에 의해 프레스 성형된, U자상 부분을 갖는 프레스 성형품은, 코너부에만 가공 경화된 부위를 갖는다. 또한, 가공 경화에 의한 강도 상승도 작다. 따라서, 종래의 방법에 의해 성형된 프레스 성형품은, 본 발명의 방법에 의해 성형된 프레스 성형품과 같은, 높은 충격 흡수 성능을 가질 수는 없다고 생각된다. 또한, 상술한 실시 형태나 본 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 프레스 성형품을 성형하는 프레스 가공 방법은 간이하여, 3점 굽힘 하중에 대하여 높은 압궤 하중을 갖는 충격 흡수 부재를 용이하며, 또한 저비용으로 제공하는 것도 가능하다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하여, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 피가공재로서 강판을 일례로서 들었지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 프레스 가공 장치에 의해 가공되는 피가공재로서는, 철, 알루미늄, 티타늄, 스테인리스 등의 금속판이나, 복합 재료(금속-수지, 이종 금속), 탄소 섬유 등에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 피가공재를 소정의 온도로 가열하여 연질화시킨 상태에서 프레스 가공을 행하는 핫 스탬프에도 적용 가능하다. 이 경우, 본 발명의 프레스 가공 장치 및 프레스 가공 방법은, 피가공재의 가열 후 프레스 가공 시에 적용, 실시된다. 핫 스탬프에 의해 성형된 프레스 성형품도, U자상 부분의 코너부가 증육된 것이 된다. 또한, 당해 프레스 가공 장치에 의해 성형된 프레스 성형품은, 예를 들어 자동차용 혹은 자동차용 부품에 이용 가능할 뿐만 아니라, 각종 차량, 일반 기계, 가전, 선박 등에도 이용 가능하다.

10, 20, 30, 40: 피가공재
12, 22, 32, 42: 종벽부
14, 24, 34, 44: 천장부
18, 28, 38, 48: 코너부
19, 49: 단부면
50, 60, 70A, 70B, 70C: 성형품
100, 200, 300: 프레스 가공 장치
400, 500, 600: 프레스 가공 장치(제2 프레스 가공 장치)
120, 220, 420, 520, 620: 다이
122, 222: 고정 다이
124, 224, 524: 가동 다이
126, 226, 430: 오목부
140, 340, 440, 540, 640: 펀치
142, 344, 442, 542, 642: 고정 펀치
144: 외측 가동 펀치
146: 내측 가동 펀치
346, 444, 544, 644: 가동 펀치
360: 블랭크 홀더

Claims (32)

1. 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 장치이며, 상기 성형품은 천장부, 종벽부 및 상기 천장부와 상기 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하고,
   상기 U자상 부분을 수용하는 오목부가 형성된 다이와,
   상기 오목부의 저면과의 사이에서 상기 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 펀치와,
   상기 제1 펀치보다도 늦게 상기 오목부 안에 압입되고, 상기 오목부의 측면과의 사이에서 상기 종벽부를 구속함과 함께, 상기 저면과의 사이에서 상기 피가공재를 끼워 넣어 상기 천장부의 주변 영역 및 상기 코너부를 성형하고, 소정의 곡률 반경을 갖는 펀치 견부를 갖는, 제2 펀치를 구비하고,
   상기 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 상기 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 상기 제2 펀치의 상기 제1 펀치로부터의 후퇴량은, 상기 코너부의 목표 판 두께에 기초하여, 이하의 관계식 Ⅰ 또는 관계식 Ⅱ를 만족하도록 설정되는, 프레스 가공 장치.
   S_T≥S_A … (Ⅰ)
   S_T＝S_B … (Ⅱ)
   여기서, S_T는, 하기 식 (A)로 표현되는, 제 1 프레스 가공에 의해 성형되는 상기 천장부의 중앙 영역과 상기 종벽부 사이의 테이퍼부의 단면적, S_A는, 하기 식 (B)로 표현되는, 제2 프레스 가공에 의해 성형되는 상기 코너부가 상기 목표 판 두께가 된 상기 성형품의 능선부의 단면적, S_B는, 하기 식 (C)로 표현되는, 제2 프레스 가공에 의해 성형되는 상기 코너부가 상기 목표 판 두께가 된 상기 성형품의 능선부의 단면적이다.
   

   

   
   여기서, H₁은 상기 제2 펀치의 후퇴량에 대응하는, 압입 방향에 있어서의 상기 테이퍼부의 길이, W₁은 폭 방향에 있어서의 상기 테이퍼부의 길이, R_P는 상기 코너부의 내측의 곡률 반경, t는 상기 피가공재의 판 두께이다.
2. 제1항에 있어서, 상기 피가공재는, 상기 프레스 가공의 개시 시에 있어서 평판상이며,
   상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치는, 상기 제1 프레스 가공에 의해 상기 제2 펀치가 상기 제1 펀치보다도 후퇴한 상태를 유지한 채 상기 평판상의 피가공재를 상기 오목부에 압입하여, 상기 종벽부 및 상기 천장부의 중앙 영역을 성형하는, 프레스 가공 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 펀치는, 상기 제2 프레스 가공에 의해 상기 오목부 안에 압입되고, 상기 저면과의 사이에서 상기 피가공재를 끼워 넣어 상기 천장부의 주변 영역 및 상기 코너부를 성형하는, 프레스 가공 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형품은, 상기 U자상 부분이 채널 형상을 형성하는 긴 형상 부재인, 프레스 가공 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형품은, 상기 U자상 부분이 컵 형상을 형성하는 축 대칭 부재인, 프레스 가공 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코너부는, 상기 종벽부 및 상기 천장부보다도 판 두께가 커지도록 성형되는, 프레스 가공 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코너부의 외측은, 직각으로 성형되는, 프레스 가공 장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종벽부의 상기 코너부와는 반대측의 단부면에 맞닿아져, 상기 코너부의 성형 후에 상기 저면을 향하여 프레스되는 제3 펀치를 더 구비하는, 프레스 가공 장치.
9. 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 방법이며, 상기 성형품은 천장부, 종벽부 및 상기 천장부와 상기 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하고,
   제1 펀치가 다이의 오목부 저면과의 사이에서 상기 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 프레스 가공 공정과,
   소정의 곡률 반경을 갖는 펀치 견부를 갖는 제2 펀치가 상기 제1 펀치보다도 늦게 상기 다이의 상기 오목부 안에 압입되고, 상기 오목부의 측면과의 사이에서 상기 종벽부를 구속함과 함께, 상기 저면과의 사이에서 상기 피가공재를 끼워 넣어 상기 천장부의 주변 영역 및 상기 코너부를 성형하는 제2 프레스 가공 공정을 포함하고,
   상기 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 상기 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 상기 제2 펀치의 상기 제1 펀치로부터의 후퇴량은, 상기 코너부의 목표 판 두께에 기초하여, 이하의 관계식 Ⅲ 또는 관계식 Ⅳ를 만족하도록 설정되는, 프레스 가공 방법.
   S_T≥S_A … (Ⅲ)
   S_T＝S_B … (Ⅳ)
   여기서, S_T는, 하기 식 (D)로 표현되는, 제 1 프레스 가공에 의해 성형되는 상기 천장부의 중앙 영역과 상기 종벽부 사이의 테이퍼부의 단면적, S_A는, 하기 식 (E)로 표현되는, 제2 프레스 가공에 의해 성형되는 상기 코너부가 상기 목표 판 두께가 된 상기 성형품의 능선부의 단면적, S_B는, 하기 식 (F)로 표현되는, 제2 프레스 가공에 의해 성형되는 상기 코너부가 상기 목표 판 두께가 된 상기 성형품의 능선부의 단면적이다.
   

   

   
   여기서, H₁은 상기 제2 펀치의 후퇴량에 대응하는, 압입 방향에 있어서의 상기 테이퍼부의 길이, W₁은 폭 방향에 있어서의 상기 테이퍼부의 길이, R_P는 상기 코너부의 내측의 곡률 반경, t는 상기 피가공재의 판 두께이다.
10. 제9항에 있어서, 상기 피가공재는, 상기 프레스 가공의 개시 시에 있어서 평판상이며,
    상기 제1 프레스 가공 공정에서는, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치가, 상기 제2 펀치가 상기 제1 펀치보다도 후퇴한 상태를 유지한 채 상기 평판상의 피가공재를 상기 오목부에 압입하여, 상기 종벽부 및 상기 천장부의 중앙 영역을 성형하는, 프레스 가공 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 공정에서는, 상기 제2 펀치가 상기 오목부 안에 압입되고, 상기 저면과의 사이에서 상기 피가공재를 끼워 넣어 상기 천장부의 주변 영역 및 상기 코너부를 성형하는, 프레스 가공 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 프레스 가공 공정 전에, 상기 피가공재를 소정의 온도로 가열하는 가열 공정을 포함하는, 프레스 가공 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 제1 프레스 가공 공정 전에, 상기 다이에 형성된 상기 오목부에, 상기 성형품의 상기 U자상 부분을 수용시키는 수용 공정을 더 포함하는, 프레스 가공 방법.
14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천장부와, 상기 종벽부와, 상기 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하는 상기 성형품을 제2 피가공재로서,
    제2 성형품의 형상에 대응한 형상이며, 상기 제2 피가공재를 수용하는 오목부를 갖고, 적어도 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 지지하는 제2 다이와, 상기 제2 다이와 함께 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 끼움 지지하는 제4 펀치와, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 제2 성형품을 성형하는 제5 펀치를 구비하는 제2 프레스 가공 장치를 사용하여,
    상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 제2 성형품을 성형하는 부가 성형 공정을 더 포함하는, 프레스 가공 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 장치의 상기 제2 다이의 상기 오목부는, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부에 대응하는 면 사이의 길이가, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 외면 사이의 길이보다도 크게 형성되어 있고,
    상기 부가 성형 공정에서는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부를 증육시키는, 프레스 가공 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 장치의 상기 제2 다이 중 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 지지하는 부분은, 중앙 영역을 지지하는 고정 다이와, 단부를 지지하고, 상기 종벽부의 연장 형성 방향으로 이동 가능한 가동 다이로 이루어지고,
    상기 부가 성형 공정에서는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 가동 다이를 이동시켜, 상기 종벽부에 연장 형성되는 종벽 연장 형성부를 형성하는, 프레스 가공 방법.
17. 제14항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 장치의 상기 제2 다이 중 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부를 지지하는 부분에는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부에 대응하는 위치에, 상기 종벽부로부터 이격하는 방향으로 오목해진 단차부가 형성되어 있고,
    상기 부가 성형 공정에서는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 천장부에 연장 형성되는 천장 연장 형성부를 형성하는, 프레스 가공 방법.
18. 피가공재의 프레스 가공에 의해 성형품을 얻기 위한 프레스 가공 방법이며, 상기 성형품은 천장부, 종벽부 및 상기 천장부와 상기 종벽부 사이의 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하고,
    제1 펀치가 다이의 오목부 저면과의 사이에서 상기 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 제1 프레스 가공 공정과,
    제2 펀치가 상기 제1 펀치보다도 늦게 상기 다이의 상기 오목부 안에 압입되고, 상기 오목부의 측면과의 사이에서 상기 종벽부를 구속함과 함께, 상기 저면과의 사이에서 상기 피가공재를 끼워 넣어 상기 천장부의 주변 영역 및 상기 코너부를 성형하는 제2 프레스 가공 공정을 포함하고,
    상기 천장부의 중앙 영역을 끼움 지지하는 상기 제1 펀치의 끼움 지지 폭 및 압입 방향에 있어서의 상기 제2 펀치의 상기 제1 펀치로부터의 후퇴량은, 상기 코너부의 목표 판 두께에 기초하여 설정되고,
    상기 천장부와, 상기 종벽부와, 상기 코너부로 이루어지는 U자상 부분을 단면에 포함하는 상기 성형품을 제2 피가공재로서,
    제2 성형품의 형상에 대응한 형상이며, 상기 제2 피가공재를 수용하는 오목부를 갖고, 적어도 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 지지하는 제2 다이와, 상기 제2 다이와 함께 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 끼움 지지하는 제4 펀치와, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 제2 성형품을 성형하는 제5 펀치를 구비하는 제2 프레스 가공 장치를 사용하여,
    상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 제2 성형품을 성형하는 부가 성형 공정을 더 포함하는, 프레스 가공 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 장치의 상기 제2 다이의 상기 오목부는, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부에 대응하는 면 사이의 길이가, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 외면 사이의 길이보다도 크게 형성되어 있고,
    상기 부가 성형 공정에서는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부를 증육시키는, 프레스 가공 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 장치의 상기 제2 다이 중 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 지지하는 부분은, 중앙 영역을 지지하는 고정 다이와, 단부를 지지하고, 상기 종벽부의 연장 형성 방향으로 이동 가능한 가동 다이로 이루어지고,
    상기 부가 성형 공정에서는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 가동 다이를 이동시켜, 상기 종벽부에 연장 형성되는 종벽 연장 형성부를 형성하는, 프레스 가공 방법.
21. 제18항에 있어서, 상기 제2 프레스 가공 장치의 상기 제2 다이 중 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부를 지지하는 부분에는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부에 대응하는 위치에, 상기 종벽부로부터 이격하는 방향으로 오목해진 단차부가 형성되어 있고,
    상기 부가 성형 공정에서는, 상기 제2 피가공재의 상기 천장부를 상기 제2 다이 및 상기 제4 펀치로 끼움 지지한 상태에서, 상기 제5 펀치에 의해 상기 제2 피가공재의 상기 종벽부의 단부면을 압입하여, 상기 천장부에 연장 형성되는 천장 연장 형성부를 형성하는, 프레스 가공 방법.
    
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