KR102091775B1

KR102091775B1 - 프레스 장치 및 프레스 성형품의 제조 방법

Info

Publication number: KR102091775B1
Application number: KR1020187024045A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 이토
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2020-03-20
Also published as: RU2706398C1; JP6645519B2; BR112018014338A2; WO2017131042A1; KR20180104693A; EP3409395A1; JPWO2017131042A1; MX2018009039A; EP3409395A4; CA3011213C; CN108602106B; US10933457B2; CN108602106A; US20190015887A1; CA3011213A1

Abstract

프레스 성형품의 제조 방법은, 제1 공정과 제2 공정을 구비한다. 제1 공정에서는, 펀치(13)와 제1 다이(11)를 이용하여, 블랭크(S)에 오목부(8)를 프레스 성형한다. 펀치(13)는, 프레스 성형품의 전체 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제1 다이(11)는, 적어도 오목부(8)의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제2 공정에서는, 펀치(13)와 제2 다이(12)를 이용하여, 블랭크(S)에 종벽부(5) 및 능선부(6)를 프레스 성형한다. 제2 다이(12)는, 제1 다이(11)의 옆에 배치된다. 제2 다이(12)는, 적어도 종벽부(5) 및 능선부(6)의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제1 공정은, 제2 공정보다 후에 종료된다. 프레스 성형품의 제조 방법은, 내피로성이 우수한 프레스 성형품을 제조할 수 있다.

Description

프레스 장치 및 프레스 성형품의 제조 방법

본 발명은, 프레스 성형에 의해 소재 금속판으로부터 프레스 성형품(예: 자동차용 로어 암)을 제조하기 위한 프레스 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차에 있어서, 차륜은 현가 장치(서스펜션)를 통해 차체에 부착된다. 이 현가 장치를 구성하는 부재 중 하나가 로어 암이다. 자동차용 로어 암(이하, 간단히 「로어 암」이라고도 함)의 일단부는, 현가 장치의 프레임(구체적으로는 서스펜션 멤버)을 통해 차체에 부착된다. 로어 암의 타단부에는 차륜(구체적으로는 휠)이 부착된다.

도 1에 로어 암의 일례를 나타낸다. 도 1에 나타내는 프레스 성형품(1)은, 본체부(2)와 돌기부(3)를 포함한다. 본체부(2)는, L자형상 또는 활형상이다. 본체부(2)의 양단 중, 한쪽의 단부(이하, 「제1 단부」라고도 함)(2a)는, 자동차 차체에 부착되는 단부이다. 다른쪽의 단부(이하, 「제2 단부」라고도 함)(2b)는, 자동차 차륜에 부착되는 단부이다. 또한, 도 1에는, 차륜에 연결되는 측을 부호 「WH」로 나타내고, 차체에 연결되는 측을 부호 「B」로 나타낸다.

돌기부(3)는, 본체부(2)의 만곡의 외측으로 돌출한다. 도 1에서는, 본체부(2)의 길이 방향의 거의 중간(환언하면, 제1 단부(2a)와 제2 단부(2b)의 거의 중간)에 돌기부(3)가 설치되어 있다. 돌기부(3)도 자동차 차체에 부착되는 부분이다.

본체부(2) 및 돌기부(3)의 단면 형상은 모두 홈형이다. 즉, 본체부(2) 및 돌기부(3)는 각각, 천판부(4)와, 2개의 종벽부, 즉 5a, 5b 및 5c 중에서 2개를 구비한다. 종벽부(5a)는, 프레스 성형품(1)의 본체부(2)의 제1 단부(2a)와 본체부(2)의 제2 단부(2b)의 사이를 연장한다. 종벽부(5b)는, 본체부(2)의 제1 단부(2a)와 돌기부(3)의 사이를 연장한다. 종벽부(5c)는, 본체부(2)의 제2 단부(2b)와 돌기부(3)의 사이를 연장한다. 이하, 종벽부는 도 1 중의 종벽부(5a)를 나타내고, 부호는 5로 한다. 종벽부(5)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 돌기부(3)측으로 만곡한다(이하, 간단히 「내측으로 만곡한다」라고도 함). 천판부(4)는 종벽부(5)에 능선부(6)를 통해 이어진다. 능선부(6)는 천판부(4)측으로 만곡한다. 천판부(4)는, 가장자리부(7)와 오목부(8)를 포함한다. 가장자리부(7)는 능선부(6)에 인접한다. 오목부(8)는 가장자리부(7)를 따른다. 또한, 오목부(8)는, 저면(8b)과 내벽면(8c)을 갖는다. 오목부(8)의 저면(8b)은 단부(8a)를 갖는다.

도 1에서는, 오목부(8)는, 본체부(2)의 천판부(4)의 표면의, 돌기부(3)와 제1 단부(2a)와 제2 단부(2b)의 근방까지의 영역에 설치된다.

이러한 형상의 프레스 성형품(1)은, 소재 금속판(블랭크)을 프레스 성형하여 제조된다. 프레스 성형에 관한 종래 기술에 대해서는 하기의 것이 있다.

일본국 특허공개 2007-144507호 공보(특허 문헌 1)에는, 형상 동결성이 우수한 프레스 성형품의 제조 방법이 개시되어 있다. 프레스 성형품의 종벽부를 성형할 때, 종벽부는 굽힘, 굽힘 되돌림 변형을 받기 때문에, 종벽부가 휘기 쉽다(스프링백되기 쉽다). 이 휨을 해소하기 위해서 특허 문헌 1의 제조 방법에서는, 종벽부가 파판(波板) 형상으로 성형된다. 이에 의해, 종벽부의 휨(스프링백)이 억제된다고 특허 문헌 1에는 기재되어 있다.

일본국 특허공개 2007-144507호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법을 로어 암으로 대표되는 자동차의 차륜 관련 부품(서스펜션 부품) 등의 제조에 적용한 경우, 성형된 부품의 성능(내피로성 포함)이 저하될 수 있다. 특히, 차륜 관련 부품은, 자동차의 주행시의 진동에 의해 반복 하중이 부하되기 때문에, 내피로성이 필요하게 된다.

도 2a~도 2c는, 로어 암에 사용되는 프레스 성형품의 일반적인 제조 공정의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 프레스 성형품(1)을 제조하는 경우를 설명한다. 도 2a는, 일반적인 제조 방법에 있어서의 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다. 도 2b는, 일반적인 제조 방법에 있어서의 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다. 도 2c는, 일반적인 제조 방법에 있어서의 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 프레스 성형품(1)을 제조하는 경우, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 상형(上型)으로서 제1 다이(101) 및 제2 다이(102)가 이용되고, 하형으로서 상형과 대향하는 펀치(103)가 이용된다. 제1 다이(101) 및 제2 다이(102)는, 상부 홀더(104)의 하측에 배치된다. 펀치(103)는 하부 홀더(105)에 지지된다. 상부 홀더(104)는, 도시하지 않는 슬라이드에 부착된다.

처음에, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 금속판 등으로 이루어지는 블랭크(S)를 펀치(103)의 소정의 위치에 배치한다. 블랭크(S)는, 미리 프레스 성형에 의해 성형된 오목부(106)를 구비한다. 블랭크(S)는, 최종 제품인 프레스 성형품의 오목부와 동일한 형상의 오목부를 구비한다. 그 후, 도시하지 않는 슬라이드가 강하하고, 제1 다이(101) 및 제2 다이(102)도 강하한다.

다음에, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 먼저, 제1 다이(101)와 펀치(103)로 블랭크(S)의 오목부(106)를 사이에 끼운다. 그 후, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 슬라이드가 더 강하하고, 제2 다이(102)와 펀치(103)에 의한 성형이 종료된다. 즉, 제1 다이(101) 및 펀치(103)에 의해 블랭크(S)의 오목부(106)를 구속한 상태에서, 제2 다이(102)와 펀치(103)에 의해 종벽부(107)를 성형하여, 프레스 성형품(100)을 얻을 수 있다.

도 3은, 도 2c 중의 프레스 성형품의 능선부 근방의 확대도이다. 제2 다이(102)가 성형 하사점에 도달했을 때, 프레스 성형품(100)의 능선부(108)의 이측(裏側)(도 3 중의 펀치(103)측)에는 압축 응력이 발생한다. 제1 다이(101) 및 제2 다이(102)가 이형(離型)하고, 구속이 풀리면, 도 3 중의 화살표 방향으로 복원력이 작용하여, 프레스 성형품(100)은 성형 전의 형상으로 되돌아가려고 한다(이하, 이 현상을 스프링백이라고도 함). 복원력에 의한 변위량(이하, 스프링백량이라고 함)이 크면, 프레스 성형품(100)의 능선부(108)의 이측에는, 압축 응력을 대신하여 인장 응력이 발생하여 잔존한다(이하, 잔존하는 인장 응력을 잔류 인장 응력이라고도 함). 잔류 인장 응력을 갖는 프레스 성형품은, 반복 하중이 부하되면, 잔류 인장 응력을 갖는 부분에 균열이 생기기 쉽다. 즉, 프레스 성형품이 잔류 인장 응력을 가지면, 내피로성이 저하한다. 특히, 도 1에 나타내는 내측으로 만곡하는 종벽부(5)를 갖는 로어 암의 내피로성은 저하되기 쉽다. 내측으로 만곡하는 종벽부(5)의 성형은 신장 플랜지 성형이기 때문에, 성형 하사점에 있어서 능선부(6)의 이측(단면의 내측)에 압축 응력이 발생하기 쉽고, 스프링백량이 커지기 쉽기 때문이다.

로어 암 등의 프레스 성형품의 제조에 특허 문헌 1의 제조 방법을 적용한 경우, 능선부의 잔류 응력은 충분히 저감되지 않는다. 그 때문에, 특허 문헌 1의 제조 방법에서는, 상술한 프레스 성형품의 내피로성의 저하를 초래하는 스프링백을 억제하기에는 충분하지 않다.

또한, 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법은, 일정 단면을 갖는 부품을 대상으로 하고 있다. 그 때문에, 예를 들어, 로어 암과 같은, 오목부를 갖는 천판부 및 부품 길이 방향으로 만곡하는 종벽부(능선부)를 갖는 부품에 적용해도, 우수한 내피로성은 확보할 수 없다.

본 발명은 상기의 실정을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 내피로성의 저하가 억제된 프레스 성형품을 제조하기 위한 프레스 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시 형태에 의한 프레스 장치는, 펀치, 제1 다이, 제2 다이를 구비한다. 펀치는, 정상면과, 측면과, 정상면과 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖는다. 펀치 어깨는 정상면측으로 만곡한다. 정상면에는 오목부가 형성된다. 제1 다이는, 펀치의 오목부에 대향하여 배치된다. 제1 다이는, 오목부에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는다. 오목부에 대응하는 형상의 볼록부란, 오목부와 형상이 반전된 볼록부를 의미한다. 엄밀하게는 블랭크의 두께만큼, 오목부보다 볼록부는 작다. 제2 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제2 다이는, 펀치의 펀치 어깨 및 측면에 대응하는 오목형상을 갖는다. 펀치의 펀치 어깨 및 측면에 대응하는 오목형상이란, 펀치의 펀치 어깨 및 측면의 형상과 반전된 형상을 의미한다. 프레스 성형에서는, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다. 그렇게 하기 위해서, 프레스 장치는 제1 다이와 제2 다이의 움직임을 기계적 또는 전기적으로 제어한다.

기계적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 또한, 제1 다이와 제2 다이의 상측에 배치되는 상부 홀더와, 상부 홀더와 제1 다이의 사이에 배치되는 제1 가압 부재와, 상부 홀더와 제2 다이의 사이에 배치되는 제2 가압 부재를 구비한다. 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 제1 다이의 볼록부로부터 연장되는 제2 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다.

또한, 상부 홀더와 제2 가압 부재의 사이에 제1 다이의 일부가 배치되어도 된다. 이 경우, 프레스 장치는, 제1 다이의 상측에 배치되는 상부 홀더와, 상부 홀더와 제1 다이의 사이에 배치되는 제1 가압 부재와, 제2 다이의 상측에 있어서 제1 다이와 제2 다이의 사이에 배치되는 제2 가압 부재를 구비한다. 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 제1 다이의 볼록부로부터 연장되는 제2 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다. 제1 가압 부재의 가압력은 제2 가압 부재의 가압력보다 크다. 제1 가압 부재의 가압력보다 제2 가압 부재의 가압력이 크면, 제1 다이로 프레스 성형할 수 없게 되기 때문이다.

전기적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 또한, 제1 다이 및 제2 다이의 이동을 담당하는 제어 기구를 구비한다. 제어 기구는, 제2 다이를 성형 하사점에 도달시킨 후에 제1 다이를 성형 하사점에 도달시킨다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다.

본 발명의 실시 형태에 의한 프레스 장치는, 펀치, 제1 다이, 제2 다이, 제3 다이를 구비한다. 펀치는, 정상면과, 측면과, 정상면과 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖는다. 펀치 어깨는 정상면측으로 만곡한다. 정상면에는 저면과 내벽면을 갖는 오목부가 형성된다. 제1 다이는, 펀치의 오목부 중 적어도 내벽면에 대향하여 배치된다. 제1 다이는, 오목부의 내벽면에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는다. 내벽면에 대응하는 형상의 볼록부란, 내벽면과 형상이 반전된 볼록부를 의미한다. 제2 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제2 다이는, 펀치의 펀치 어깨 및 측면에 대응하는 오목형상을 갖는다. 제3 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제3 다이는, 제1 다이를 사이에 끼고 제2 다이와는 반대측에 배치된다. 프레스 성형에서는, 제3 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한다. 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다. 그렇게 하기 위해서, 프레스 장치는 제1 다이, 제2 다이 및 제3 다이의 움직임을 기계적 또는 전기적으로 제어한다.

기계적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 또한, 상부 홀더, 제1 가압 부재, 제2 가압 부재, 제3 가압 부재를 구비한다. 상부 홀더는, 제1 다이와 제2 다이와 제3 다이의 상측에 배치된다. 제1 가압 부재는, 상부 홀더와 제1 다이의 사이에 배치된다. 제2 가압 부재는, 상부 홀더와 제2 다이의 사이에 배치된다. 제3 가압 부재는, 상부 홀더와 제3 다이의 사이에 배치된다. 제3 다이의 제1 다이에 인접하는 펀치측의 가장자리는, 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 제1 다이의 볼록부로부터 연장되는 제2 다이와 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제3 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한다. 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다.

또한, 제2 가압 부재와 제3 가압 부재 중 적어도 한쪽과 상부 홀더의 사이에 제1 다이의 일부가 배치되어도 된다. 이 경우, 프레스 장치는, 제1 다이와 제2 다이의 상측에 배치되는 상부 홀더와, 상부 홀더와 제1 다이의 사이에 배치되는 제1 가압 부재와, 제2 다이의 상측에 배치되는 제2 가압 부재와, 제3 다이의 상측에 배치되는 제3 가압 부재를 구비한다. 제2 가압 부재와 제3 가압 부재 중 적어도 한쪽은, 제1 다이의 하측에 배치된다. 제3 다이의 제1 다이에 인접하는 펀치측의 가장자리는, 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 제1 다이의 볼록부로부터 연장되는 제2 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제3 다이, 제2 다이, 제1 다이의 순으로 성형 하사점에 도달한다. 제1 가압 부재의 가압력은, 제1 다이의 아래에 배치되는 제2 가압 부재와 제3 가압 부재의 가압력의 합계보다 크다. 제1 가압 부재의 가압력보다 제1 다이의 아래에 배치되는 제2 가압 부재와 제3 가압 부재의 가압력의 합계가 크면, 제1 다이로 프레스 성형할 수 없게 되기 때문이다.

전기적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 또한, 제1 다이, 제2 다이 및 제3 다이의 이동을 담당하는 제어 기구를 구비한다. 제어 기구는, 제3 다이를 성형 하사점에 도달시킨 후, 제2 다이를 성형 하사점에 도달시킨다. 그 후에, 제어 기구는, 제1 다이를 성형 하사점에 도달시킨다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제3 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한다. 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다.

본 발명의 실시 형태에 의한 프레스 성형품의 제조 방법은, 제1 공정과 제2 공정을 구비한다. 프레스 성형품은, 천판부와, 종벽부와, 천판부와 종벽부를 잇는 능선부를 구비한다. 능선부는 천판부측으로 만곡한다. 천판부에는 오목부가 형성된다. 제1 공정에서는, 펀치와 제1 다이를 이용하여, 블랭크에 오목부를 프레스 성형한다. 펀치는, 프레스 성형품의 전체 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제1 다이는, 적어도 오목부의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 오목부의 형상에 대응하는 형상이란, 오목부와 형상이 반전된 볼록부를 의미한다. 제1 다이의 볼록부에 의해 천판부의 오목부는 성형된다. 제2 공정에서는, 펀치와 제2 다이를 이용하여, 블랭크에 종벽부 및 능선부를 프레스 성형한다. 제2 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제2 다이는, 적어도 종벽부 및 능선부의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 종벽부 및 능선부의 형상에 대응한다는 것은, 종벽부와 능선부의 형상에 따른 오목형상을 구비하는 것을 의미한다. 제1 공정은, 제2 공정보다 후에 종료된다.

본 발명의 실시 형태에 의한 프레스 성형품의 제조 방법은, 제1 공정과 제2 공정을 구비한다. 프레스 성형품은, 천판부와, 종벽부와, 천판부와 종벽부를 잇는 능선부를 구비한다. 능선부는 천판부측으로 만곡한다. 천판부에는, 저면과 내벽면을 갖는 오목부가 형성된다. 제1 공정에서는, 펀치와 제1 다이를 이용하여, 블랭크에 적어도 내벽면을 프레스 성형한다. 펀치는, 프레스 성형품의 전체 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제1 다이는, 적어도 오목부의 내벽면의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제2 공정에서는, 펀치와 제2 다이를 이용하여, 블랭크에 종벽부 및 능선부를 프레스 성형한다. 제2 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제2 다이는, 적어도 종벽부 및 능선부의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제1 공정 및 제2 공정에서는, 펀치와 제3 다이를 이용하여 블랭크를 사이에 끼운다. 제3 다이는, 프레스 성형품의 오목부의 저면의 적어도 일부의 형상에 대응하는 형상을 구비한다. 제1 공정은, 제2 공정보다 후에 종료된다.

본 발명의 프레스 장치 및 제조 방법은, 프레스 성형품의 내피로성의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은, 로어 암으로서 성립되는 프레스 성형품의 형상예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2a는, 일반적인 제조 방법에 있어서, 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다.
도 2b는, 일반적인 제조 방법에 있어서, 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다.
도 2c는, 일반적인 제조 방법에 있어서, 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.
도 3은, 도 2c 중의 프레스 성형품의 능선부 근방의 확대도이다.
도 4는, 제1 실시 형태의 프레스 장치를 나타내는 단면도이다.
도 5a는, 제1 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다.
도 5b는, 제1 실시 형태의 프레스 성형 공정에 있어서, 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다.
도 5c는, 제1 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 5c 중의 로어 암의 능선부의 근방을 확대한 단면도이다.
도 7a는, 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다.
도 7b는, 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다.
도 7c는, 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.
도 8은, 도 7a~도 7c와는 다른 블랭크를 이용한 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는, 제3 실시 형태의 프레스 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은, 도 9 중의 펀치 어깨 근방의 확대도이다.
도 11a는, 제3 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다.
도 11b는, 제3 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다.
도 11c는, 제3 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.
도 12는, 제1 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 13은, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 14는, 제1 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 15는, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 16은, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다.

본 실시 형태에 의한 프레스 장치는, 펀치, 제1 다이, 제2 다이를 구비한다. 펀치는, 정상면과, 측면과, 정상면과 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖는다. 펀치 어깨는 정상면측으로 만곡한다. 정상면에 오목부가 형성된다. 제1 다이는, 펀치의 오목부에 대향하여 배치된다. 제1 다이는, 오목부에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는다. 제2 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제2 다이는, 펀치의 펀치 어깨 및 측면에 대응하는 형상의 오목부를 갖는다. 프레스 성형에서는, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다. 그렇게 하기 위해서, 제1 다이와 제2 다이의 움직임을 기계적 또는 전기적으로 제어한다.

전기적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 제1 다이 및 제2 다이의 이동을 담당하는 제어 기구를 구비한다. 제어 기구는, 제2 다이를 성형 하사점에 도달시킨 후에 제1 다이를 성형 하사점에 도달시킨다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다.

본 실시 형태의 프레스 장치에 의하면, 제1 다이에 의한 성형이 제2 다이에 의한 성형보다 후에 종료된다. 즉, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다. 즉, 프레스 성형품의 종벽부를 성형한 후, 오목부가 성형된다. 이에 의해, 제1 다이에 의해 블랭크(피가공재)가 가공될 때, 블랭크는 펀치의 오목부를 향해 인입(引入)된다. 이 때, 블랭크의 재료가, 종벽부측으로부터 오목부측으로 유입된다. 오목부측으로 재료가 유입되면, 프레스 성형품의 능선부의 이측에 인장 방향의 힘이 부하되기 때문에, 압축 응력이 저감한다. 그 결과, 종벽부의 스프링백량이 저감되며, 능선부의 이측의 잔류 응력은 종래보다 저감된다. 따라서, 로어 암(1)의 내피로성의 저하가 억제된다.

프레스 성형품의 길이 방향에 수직인 단면에서 보았을 때, 종벽부를 편측에만 갖는 프레스 성형품을 제조하는 경우, 이하와 같은 프레스 장치를 적용할 수 있다.

본 실시 형태에 의한 프레스 장치는, 펀치, 제1 다이, 제2 다이, 제3 다이를 구비한다. 펀치는, 정상면과, 측면과, 정상면과 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖는다. 펀치 어깨는 정상면측으로 만곡한다. 정상면에 저면과 내벽면을 갖는 오목부가 형성된다. 제1 다이는, 펀치의 오목부 중 적어도 내벽면에 대향하여 배치된다. 제1 다이는, 오목부의 내벽면에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는다. 제2 다이는, 제1 다이의 옆에 배치된다. 제2 다이는, 펀치의 펀치 어깨 및 측면에 대응하는 형상의 오목부를 갖는다. 제3 다이는, 제1 다이의 옆이며, 제1 다이를 사이에 끼고 제2 다이와는 반대측에 배치된다. 프레스 성형에서는, 제3 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제2 다이가 성형 하사점에 도달한다. 또한 제2 다이가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이가 성형 하사점에 도달한다. 그렇게 하기 위해서, 제1 다이와 제2 다이와 제3 다이의 움직임을 기계적 또는 전기적으로 제어한다.

기계적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 또한, 제1 다이와 제2 다이의 상측에 배치되는 상부 홀더와, 상부 홀더와 제1 다이의 사이에 배치되는 제1 가압 부재와, 상부 홀더와 제2 다이의 사이에 배치되는 제2 가압 부재와, 상부 홀더와 제3 다이의 사이에 배치되는 제3 가압 부재를 구비한다. 제3 다이의 제1 다이에 인접하는 펀치측의 가장자리는, 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 제2 다이의 오목형상으로부터 연장되는 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 제1 다이의 볼록부로부터 연장되는 제2 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 프레스 성형에서는, 제3 다이, 제2 다이, 제1 다이의 순으로 성형 하사점에 도달한다.

전기적으로 제어하는 경우, 프레스 장치는, 제1 다이, 제2 다이 및 제3 다이의 이동을 담당하는 제어 기구를 구비한다. 제어 기구는, 제3 다이, 제2 다이, 제1 다이의 순으로 성형 하사점에 도달시키는 어느 경우에도, 제3 다이의 성형 하사점 도달부터 제1 다이의 성형 하사점 도달까지의 동안, 제3 다이는 성형 하사점에 있다. 제2 다이의 성형 하사점 도달부터 제1 다이의 성형 하사점 도달까지의 동안, 제2 다이는 성형 하사점에 있다.

상기의 프레스 장치에 있어서, 펀치 어깨의 단면에 있어서의 곡률 반경은 2mm 이상, 10mm 이하인 것이 바람직하다. 펀치 어깨의 최대 만곡 반경은 100mm 이상, 250mm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 펀치 어깨와 펀치의 오목부 사이의 폭은 15mm 이하인 것이 바람직하다. 펀치의 오목부의 깊이는 3mm 이상, 20mm 이하인 것이 바람직하다.

프레스 성형품의 능선에 수직인 단면에서 보았을 때, 종벽부를 편측에만 갖는 프레스 성형품을 제조하는 경우, 이하와 같은 제조 방법을 적용할 수 있다.

상기의 제조 방법에 있어서, 제1 공정 전에, 블랭크로서, 프레스 성형품의 오목부에 대응하는 영역에 오목부의 깊이보다 얕은 함몰부를 갖는 블랭크를 준비해도 된다.

상기의 제조 방법에 있어서, 능선부의 단면에 있어서의 곡률 반경은 2mm 이상, 10mm 이하인 것이 바람직하다. 종벽부의 높이는 17mm 이상, 35mm 이하인 것이 바람직하다. 능선부의 최대 만곡 반경은 100mm 이상, 250mm 이하인 것이 바람직하다. 천판부에 있어서의 능선부와 오목부 사이의 폭은 15mm 이하인 것이 바람직하다. 천판부에 있어서의 오목부의 깊이는 3mm 이상, 20mm 이하인 것이 바람직하다.

상기의 제조 방법은, 자동차의 차륜 관련 부품의 제조에 특히 적합하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명한다.

[제1 실시 형태]

[프레스 성형품]

제1 실시 형태의 제조 방법에 의해 제조되는 프레스 성형품에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다. 프레스 성형품(1)은, 종벽부(5)와 천판부(4)를 구비한다. 종벽부(5)는, 프레스 성형품(1)의 본체부(2)의 제1 단부(2a)와 본체부(2)의 제2 단부(2b)의 사이를 연장하고, 내측으로 만곡한다. 천판부(4)는, 종벽부(5)에 능선부(6)를 통해 이어진다. 천판부(4)에는, 능선부(6)에 인접하는 가장자리부(7)를 따라 오목부(8)가 형성되어 있다. 이러한 프레스 성형품(1)은 로어 암에 적용된다. 이하에서는, 프레스 성형품(1)으로서 도 1에 나타내는 로어 암을 제조하는 경우를 예시한다.

[프레스 장치]

제1 실시 형태의 제조 방법에서 이용하는 프레스 장치에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는, 제1 실시 형태의 프레스 장치의 단면도이다. 프레스 장치(10)는, 하형으로서 펀치(13)를 구비하고, 상형으로서 제1 다이(11)와 제2 다이(12)를 구비한다. 펀치(13)에는, 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 전체 형상이 형성되어 있다. 펀치(13)는, 정상면(14), 측면(15), 펀치 어깨(16)를 구비한다. 또한, 정상면(14)은 오목부(17)와 펀치 어깨(16) 사이의 영역도 포함한다. 정상면(14)에는, 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 천판부(4)의 형상이 형성되어 있다. 즉, 정상면(14)은 오목부(17)를 갖는다. 측면(15)에는, 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 종벽부(5)의 형상이 형성되어 있다. 펀치 어깨(16)는, 정상면(14)과 측면(15)을 잇는다. 펀치 어깨(16)의 윤곽은 원호이다. 펀치 어깨(16)는, 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 능선부(6)의 형상이 형성되어 있다. 펀치 어깨(16)는 정상면(14)측으로 만곡한다. 즉, 펀치 어깨(16)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 내측(천판부(4)측)으로 만곡한 로어 암(1)의 능선부(6)를 성형한다.

제1 다이(11)는, 펀치(13)의 오목부(17)와 대향한다. 제1 다이(11)는, 펀치(13)의 오목부(17)에 대응하는 형상의 볼록부(18)를 갖는다. 즉, 볼록부(18)의 형상은 오목부(17)가 요철 반전된 형상이다. 엄밀하게는 블랭크의 두께만큼, 볼록부(18)는 오목부(17)보다 작다. 요컨대, 제1 다이(11)에는, 적어도 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 오목부(8)의 형상이 형성되어 있다.

제2 다이(12)는, 제1 다이(11)의 옆에 배치된다. 제2 다이(12)는, 펀치(13)의 펀치 어깨(16) 및 측면(15)에 대응하는 형상의 오목형상(19)을 갖는다. 즉, 오목형상(19)의 형상은 펀치 어깨(16)와 측면(15)이 요철 반전된 형상이다. 또한, 엄밀하게는 블랭크의 두께만큼, 오목형상(19)의 형상은 펀치 어깨(16)와 측면(15)에서 어긋나 있다. 요컨대, 제2 다이(12)에는, 적어도 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 종벽부(5) 및 능선부(6)의 형상이 형성되어 있다.

제1 다이(11) 및 제2 다이(12)는 상부 홀더(20)의 하측에 배치된다. 제1 다이(11) 및 제2 다이(12)와 상부 홀더(20)의 사이에는 각각, 제1 가압 부재(61) 및 제2 가압 부재(62)가 설치된다. 제1 가압 부재(61) 및 제2 가압 부재(62)는, 유압 실린더, 가스 실린더, 스프링, 고무 등이다. 상부 홀더(20)는, 도시하지 않는 슬라이드에 부착된다. 펀치(13)는 하부 홀더(21)에 고정된다. 하부 홀더(21)는, 도시하지 않는 볼스터 플레이트에 부착된다. 제1 가압 부재(61) 및 제2 가압 부재(62)가 무부하 상태(상부 홀더(20)가 올라가 있음)일 때, 제2 다이(12)의 오목형상(19)으로부터 연장되는 제1 다이(11)에 인접하는 가장자리는, 제1 다이(11)의 볼록부(18)로부터 연장되는 제2 다이(12)와 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 상부 홀더(20)가 강하하여, 제2 다이(12)가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이(11)가 성형 하사점에 도달한다.

프레스 장치(10)는, 도 4에 나타내는 경우에 한정되지 않는다. 변형예에 대해서 설명한다.

도 14는, 제1 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 4와의 상이점은, 제1 다이(11)는 제2 다이(12)의 상측까지 있고, 제2 다이의 상측에 있는 제2 가압 부재(62)는, 제1 다이(11)와 제2 다이(12)의 사이에 있는 것이다. 제2 다이(12)는 제1 다이(11)의 볼록부(18)로부터 연장되는 가장자리에 인접하여, 제1 다이(11)의 하측에 배치된다. 이 변형예에서도, 제1 가압 부재(61) 및 제2 가압 부재(62)가 무부하 상태(상부 홀더(20)가 올라가 있음)일 때, 제2 다이(12)의 오목형상(19)으로부터 연장되는 제1 다이(11)에 인접하는 가장자리(72)는, 제1 다이(11)의 볼록부(18)로부터 연장되는 제2 다이(12)와 인접하는 가장자리(71)보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 상부 홀더(20)가 강하하여, 제2 다이(12)가 성형 하사점에 도달한 후, 제1 다이(11)가 성형 하사점에 도달한다.

다른 변형예에 대해서 설명한다. 프레스 장치(10)는, 도 4에 나타내는 경우에 한정되지 않는다.

도 12는, 제1 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 제1 다이(11) 및 제2 다이(12)는, 각각 개별적으로 가동하는 슬라이드에 부착되어도 된다. 이 경우, 개별적으로 가동하는 슬라이드가 제1 가압 부재(61) 및 제2 가압 부재(62)이다. 프레스 장치(10)는, 제어 기구(23)를 더 구비한다. 제어 기구(23)는 제어 컴퓨터이며, 제1 가압 부재(61) 및 제2 가압 부재(62)에 지시를 내려, 제1 다이(11) 및 제2 다이(12)의 이동을 담당한다. 제어 기구(23)는, 제2 다이(12)를 성형 하사점에 도달시킨다. 그 후, 제1 다이(11)를 성형 하사점에 도달시킨다.

[제조 방법]

상술한 프레스 장치를 이용하여 도 1에 나타내는 로어 암(1)을 제조하는 방법을 설명한다. 제1 실시 형태의 제조 방법은, 준비 공정, 블랭크 배치 공정, 제1 공정, 제2 공정을 포함한다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.

[준비 공정]

준비 공정에서는, 금속판으로 이루어지는 블랭크를 준비한다. 블랭크는, 예를 들어, 금속판을 구멍뚫기 가공(블랭킹)하여 얻을 수 있다. 금속판은, 예를 들어, 강판, 알루미늄, 알루미늄 합금 등이다. 금속판이 강판인 경우, 제1 실시 형태의 제조 방법은, 강판의 두께 t가, 1.8mm 이상, 6.0mm 이하인 경우에 특히 유효하다. 이와 같이 블랭크는 자작해도 되고, 적당한 형상의 금속판이 판매되고 있으면, 그것을 구입하여 블랭크로 해도 된다.

[블랭크 배치 공정]

블랭크 배치 공정에서는, 준비 공정에서 준비한 블랭크가 프레스 장치의 제1 다이(11)와 펀치(13)의 사이에 배치된다. 이 때, 블랭크의 단부측은 프레스 장치의 제2 다이(12)와 펀치(13)의 사이에 배치된다. 블랭크의 단부는 프레스 장치의 제2 다이(12)와 펀치(13)의 사이에 있어도 되고, 제2 다이(12)와 펀치(13)의 사이에서 밀려나와 있어도 된다.

상술한 바와 같이, 일반적인 로어 암의 제조 방법에서는, 제1 다이(101) 및 펀치(103)에 의해 오목부(106)를 사이에 끼운 상태에서, 제2 다이(102)에 의해 종벽부(107)가 성형된다(도 2a~도 2c 참조). 구체적으로는, 종벽부(107)를 성형할 때, 오목부(106)는 제1 다이(101)와 펀치(103)에 의해 사이에 끼워져 있다. 이 때문에, 종벽부(107)를 성형하는 중에, 재료가 오목부(106)측으로 유입되기 어렵다. 이러한 일반적인 제조 방법으로, 오목부를 갖는 천판부 및 내측으로 만곡하는 종벽부를 구비하는 로어 암을 제조하면, 로어 암의 내피로성이 저하한다.

그래서, 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 로어 암의 내피로성의 저하를 억제하기 위해, 제1 다이의 압입(押入)에 의한 성형이, 제2 다이의 압입에 의한 성형보다 후에 종료되도록 프레스 성형을 행한다.

[제1 공정 및 제2 공정]

도 5a~도 5c는, 로어 암으로서 성립되는 프레스 성형품에 관한 것으로, 제1 실시 형태의 제조 방법에 의한 제1 공정 및 제2 공정의 일례를 설명하는 단면도이다. 도 5a는, 제1 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다. 도 5b는, 제1 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다. 도 5c는, 제1 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.

도 5a에 나타내는 바와 같이, 블랭크(S)를 프레스 장치(10)의 소정의 위치에 배치한다. 그 후, 도시하지 않는 슬라이드가 하강하여, 먼저, 제2 다이(12)와 펀치(13)에 의해 종벽부(5)가 성형된다(도 5b 참조).

도 5b에 나타내는 바와 같이, 제2 다이(12)에 의한 블랭크(S)의 가공이 종료되었을 때, 제1 다이(11)에 의한 블랭크(S)의 가공은 종료되어 있지 않다. 따라서, 블랭크(S) 중, 로어 암(1)의 오목부(8)로 성형되는 영역과 펀치 저면(13a)의 사이에는 공간(SP)이 존재한다. 이 상태에서, 슬라이드가 더 하강하여, 최종적으로, 제1 다이(11)에 의해 오목부(8)가 성형된다(도 5c 참조). 또한, 이 오목부(8)의 성형에 수반하여, 가장자리부(7)도 성형된다.

제1 다이(11)에 의해 블랭크(S)가 가공될 때, 이 공간(SP)이 존재하는 만큼, 블랭크(S)는 펀치(13)의 저면(13a)을 향해 인입된다. 이 때, 블랭크(S)의 재료가, 종벽부(5)측으로부터 오목부(8)측으로 유입된다(도 5c 참조). 오목부(8)측으로 재료가 유입되면, 능선부(6)의 이측에 인장 방향의 힘이 부하되기 때문에, 압축 응력이 저감한다. 압축 응력의 저감에 수반하여, 종벽부(5)의 복원력도 작아지고, 이형 후, 종벽부(5)의 스프링백량이 저감된다. 스프링백량이 저감되면, 능선부(6)의 이측의 잔류 응력은, 압축 방향 그대로이거나, 혹은 잔류 응력이 인장 방향으로 작용했다고 해도, 작은 인장 응력이며, 잔류 인장 응력은 종래보다 저감할 수 있다. 따라서, 로어 암(1)의 내피로성의 저하가 억제된다.

도 5c에 나타내는 바와 같이, 제1 다이(11)에 의한 블랭크(S)의 가공이 종료되면, 오목부(8)가 성형되고, 도 1에 나타내는 로어 암(1)을 얻을 수 있다.

여기서, 제1 다이(11)와 제2 다이(12)의 분할선에 대해서 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은, 도 5c 중의 로어 암의 능선부(6) 근방을 확대한 단면도이다. 제1 실시 형태의 로어 암(1)에 있어서, 능선부(6)는, 도 6 중의 경계(P1)~경계(P2)까지의 영역을 말한다. 경계(P1)는, 능선부(6)와 종벽부(5)의 경계이다. 경계(P2)는, 능선부(6)와 가장자리부(7)의 경계이다. 경계(P1)와 경계(P2)는 능선부(6)의 윤곽이다. 가장자리부(7)는, 경계(P2)~경계(P3)까지의 영역을 말한다. 경계(P3)는, 가장자리부(7)와 오목부(8)의 경계이다. 또한, 도 6에서는, 오목부(8)의 단부(8a)의 윤곽이 원호인 경우를 나타낸다. 이 경우, 경계(P3)는 단부(8a)의 일단이다.

제1 다이(11)와 제2 다이(12)의 분할선은, 경계(P2)~경계(P3)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 제1 다이(11)와 제2 다이(12)의 분할선이, 경계(P2)보다 외측(종벽부(5)측)이면, 제1 다이(11)의 단부가 예리해진다. 그 결과 제1 다이(11)가 파손되기 쉬워진다. 또한, 제1 다이(11)와 제2 다이(12)의 분할선이, 경계(P3)보다 내측(오목부(8)측)이면, 제1 다이(11)에 의해 오목부(8)가 성형될 때, 제2 다이(12) 및 펀치(13)에 의한 마찰 저항이 커진다. 제2 다이(12) 및 펀치(13)에 의한 마찰 저항이 크면, 재료가 오목부(8)측으로 유입되기 어렵다. 그 결과, 제2 다이(12)의 단부가 예리해져, 제2 다이(12)가 파손되기 쉬워진다.

[제2 실시 형태]

제1 실시 형태에서는, 블랭크(S)가 평판인 경우를 설명했다. 그러나, 블랭크(S)는 평판인 경우에 한정되지 않는다. 예를 들어, 블랭크(S)는 금속판에 예비적으로 1공정 또는 복수 공정의 프레스 성형이 실시되어 이루어지는 중간 성형품이어도 된다.

제2 실시 형태는, 준비 공정에서 준비되는 블랭크(S)가 함몰부를 갖는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 제2 실시 형태의 제조 방법의 그 외의 구성은, 제1 실시 형태와 동일하다. 이하에서는, 제1 실시 형태와 중복하는 설명은 적절히 생략한다.

[준비 공정]

제2 실시 형태의 준비 공정에서는, 함몰부를 가지며, 금속판으로 이루어지는 블랭크(S)를 준비한다. 함몰부는, 제1 공정 및 제2 공정 전에, 미리 소재 금속판에 프레스 성형을 실시함으로써 성형된다. 제2 실시 형태의 블랭크(S)의 함몰부는, 제품인 프레스 성형품의 오목부의 깊이보다 얕다. 후술하는 바와 같이, 블랭크(S)와 펀치 저면의 사이에 공간을 설치하여, 오목부를 성형할 때에 재료를 유동시키기 위함이다.

도 7a~도 7c는, 로어 암으로서 성립되는 프레스 성형품에 관한 것으로, 제2 실시 형태의 제조 방법에 의한 제1 공정 및 제2 공정의 일례를 설명하는 단면도이다. 도 7a는, 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 전의 단계를 나타내는 도면이다. 도 7b는, 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 중의 단계를 나타내는 도면이다. 도 7c는, 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 프레스 성형 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.

도 7a에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태에서는, 준비 공정에서 준비되는 블랭크(S)는 함몰부(9a)를 갖는다. 함몰부(9a)는, 로어 암(1)의 오목부(8)에 대응하는 영역에 설치된다. 함몰부(9a)의 깊이는, 오목부(8)의 깊이보다 얕다. 함몰부(9a)는, 제1 다이(11)와 펀치(13)에 의해 오목부(8)로 성형된다. 이 경우, 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 제1 다이(11)에 의한 블랭크(S)의 성형량이 적다. 따라서, 성형된 로어 암(1)의 오목부(8)에 균열 등의 결함이 발생하기 어렵다. 이 경우여도, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 제2 다이(12)에 의한 성형이 종료되었을 때, 블랭크(S)의 함몰부(9a)와 펀치 저면(13a)의 사이에 공간(SP)이 설치된다. 제1 다이(11)가 블랭크(S)를 가공하고 있는 동안, 재료를 종벽부(5)측으로부터 오목부(8)측으로 유입시키기 위함이다(도 7c 참조).

도 8은, 도 7a~도 7c와는 다른 블랭크를 이용한 제2 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 8은, 제2 다이에 의한 프레스 성형이 종료된 단계를 나타낸다. 도 8에 나타내는 블랭크(S)는, 상기 함몰부(9a) 대신에 융기부(9b)를 갖는다. 융기부(9b)는, 로어 암(1)의 오목부(8)에 대응하는 영역에 설치된다. 융기부(9b)의 높이는, 오목부(8)의 깊이보다 낮다. 융기부(9b)는, 제1 다이(11)와 펀치(13)에 의해 오목부(8)로 성형된다. 이 경우여도, 블랭크(S)의 융기부(9b)와 펀치 저면(13a)의 사이에 공간(SP)이 설치된다. 따라서, 상기 함몰부(9a)의 경우와 마찬가지로, 이형 후, 종벽부(5)의 스프링백량이 저감되어, 로어 암(1)의 내피로성의 저하가 억제된다. 함몰부(9a)의 깊이 및 융기부(9b)의 높이는, 재료의 강도, 판두께, 연성 등을 고려하여 적절히 설정된다.

[제3 실시 형태]

제3 실시 형태는, 제1 실시 형태를 기본으로 한다. 그러나, 제3 실시 형태에서는, 프레스 성형품이 편측에만 종벽부를 갖는 점이 제1 실시 형태와 상이하다. 또한, 이러한 프레스 성형품을 제조하기 위해, 제1 실시 형태의 프레스 장치에, 제3 다이가 더 추가되는 점도 제1 실시 형태와 상이하다. 제3 실시 형태의 프레스 장치 및 제조 방법에 의해 제조되는 프레스 성형품은, 예를 들어, 로어 암의 보강 부재(리인포스먼트), 자동차의 차체 프레임 부품 등이다. 이하에서는, 프레스 성형품이 로어 암의 보강 부재(이하, 간단히 「보강 부재」라고도 함)인 경우를 설명한다.

[프레스 성형품]

제3 실시 형태의 제조 방법에 의해 제조되는 보강 부재는, 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 종벽부(5a)만을 갖는다. 바꾸어 말하면, 도 1에 나타내는 로어 암(1)의 종벽부(5b 및 5c)가 존재하지 않는다. 보강 부재의 그 외의 구성은, 제1 실시 형태의 로어 암(1)과 동일하다. 즉, 제3 실시 형태의 보강 부재도 도 1에 나타내는 로어 암과 동일하게, 내측으로 만곡하는 종벽부 및 능선부를 갖는다. 제3 실시 형태의 보강 부재는, 예를 들어, 도 1에 나타내는 로어 암의 이측에 부착된다. 보강 부재는, 도 1에 나타내는 로어 암의 만곡하는 능선부(6) 근방을 보강한다. 이와 같은 보강 부재를 종래의 제조 방법으로 제조하면, 상술한 로어 암과 마찬가지로, 보강 부재의 내피로성이 저하하기 쉽다.

[프레스 장치]

제3 실시 형태의 제조 방법에서 이용하는 프레스 장치에 대해서 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 단면도이다. 프레스 장치(30)는, 하형으로서 펀치(34)를 구비하고, 상형으로서 제1 다이(31)와 제2 다이(32)와 제3 다이(33)를 구비한다. 펀치(34)에는, 보강 부재의 전체 형상이 형성되어 있다. 펀치(34)는, 정상면(35), 측면(36), 펀치 어깨(37)를 구비한다. 정상면(35)에는, 보강 부재의 천판부의 형상이 형성되어 있다. 측면(36)은, 보강 부재의 종벽부의 형상이 형성되어 있다. 펀치 어깨(37)는, 정상면(35)과 측면(36)을 잇는다. 펀치 어깨(37)의 윤곽은 원호이다. 펀치 어깨(37)는, 보강 부재의 능선부의 형상이 형성되어 있다. 펀치 어깨(37)는, 펀치(34)의 연장 방향(보강 부재의 길이 방향)을 따라 정상면(35)측으로 만곡하고 있다. 따라서, 성형되는 보강 부재의 능선부는, 내측(천판부측)으로 만곡한다.

도 10은, 도 9 중의 펀치 어깨 근방의 확대도이다. 여기서, 측면(36)은 경계(P4)~경계(P5)까지의 영역을 말한다. 경계(P4)는 펀치(34)의 측면(36)의 하단을 나타낸다. 경계(P5)는 펀치(34)의 측면(36)과 펀치 어깨(37)의 경계이다. 펀치 어깨(37)의 윤곽의 일단을 나타낸다. 경계(P6)는 펀치 어깨(37)와 정상면(35)의 경계이다. 펀치 어깨(37)는 경계(P5)~경계(P6)까지의 영역이다. 경계(P5)와 경계(P6)는 펀치 어깨(37)의 윤곽이다. 정상면(35)은, 경계(P6)로부터 제3 다이측(도 10 중의 좌측)의 영역을 나타낸다.

정상면(35)은, 평탄부(35a)와 오목부(35b)를 갖는다. 평탄부(35a)는 경계(P6)~경계(P7)의 영역이다. 경계(P7)는 평탄부(35a)와 오목부(35b)의 경계이다. 또한 오목부(35b)는 내벽면(40)과 저면(39)을 갖는다. 내벽면(40)은 경계(P7)~경계(P8)까지의 영역이다. 내벽면(40)의 양단부의 윤곽은 원호이다. 즉, 경계(P7 및 P8)는 내벽면(40)의 끝이다. 또한, 경계(P8)는 내벽면(40)과 저면(39)의 경계이다. 오목부(35b)의 저면(39)은, 경계(P8)~펀치(34)의 끝까지의 영역이다.

제1 다이(31)는, 펀치(34)의 오목부(35b) 중 적어도 내벽면(40)과 프레스 방향으로 대향한다. 제1 다이(31)는, 펀치(34)의 오목부(35b)의 내벽면(40)에 대응하는 형상의 볼록부(41)를 갖는다. 환언하면, 제1 다이(31)는 펀치(34)의 오목부(35b)와 요철이 반전된 볼록부(41)를 갖는다. 즉, 제1 다이(31)에는, 적어도 보강 부재의 내벽면(8c)(도 1 참조)의 형상이 형성되어 있다. 여기서, 제1 다이(31)는, 펀치(34)의 평탄부(35a)와 프레스 방향으로 대향해도 된다. 제1 다이(31)는, 펀치 어깨(37)와는 프레스 방향으로 대향하지 않는다. 상술한 바와 같이, 제1 다이(31)의 단부가 예리해져 파손되기 쉽기 때문이다. 또한, 제1 다이(31)는 펀치(34)의 저면(39)과 프레스 방향으로 대향해도 된다. 그러나, 제1 다이(31)는 펀치(34)의 저면(39)의 전역과는 프레스 방향으로 대향하지 않는다. 후술하는 제3 다이(33)가 블랭크(S)를 사이에 끼우는 영역을 남기기 위함이다.

제2 다이(32)는, 제1 실시 형태의 제2 다이(12)(도 4 참조)와 동일하다. 즉, 제2 다이(32)는, 제1 다이(31)의 옆에 배치된다. 제2 다이(32)는, 펀치(34)의 펀치 어깨(37) 및 측면(36)에 대응하는 형상의 오목형상(42)을 갖는다. 환언하면, 제2 다이(32)는, 펀치(34)의 펀치 어깨(37) 및 측면(36)의 요철이 반전된 형상의 오목형상(42)을 구비한다. 즉, 제2 다이(32)에는, 적어도 보강 부재의 종벽부(5) 및 능선부(6)(도 1 참조)의 형상이 형성되어 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 제3 다이(33)는, 제1 다이(31)의 옆에 배치된다. 여기서, 제3 다이(33)는, 제1 다이(31)를 사이에 끼고 제2 다이(32)와는 반대측에 배치된다. 제3 다이(33)에는, 보강 부재의 오목부의 저면의 적어도 일부의 형상에 대응하는 형상이 형성되어 있다. 제3 다이(33)는, 펀치(34)의 저면(39)과 대향한다. 제3 다이(33)가 펀치(34)의 저면(39)과 대향하는 영역은 특별히 한정되지 않는다. 제3 다이(33)가 펀치(34)의 저면(39)과 대향하는 영역은, 제1 다이(31)의 크기에 따라 적절히 설정된다. 그러나, 제3 다이(33)는, 펀치(34)의 내벽면(40)과는 프레스 방향으로 대향하지 않는다. 상술한 바와 같이, 펀치(34)의 내벽면은 제1 다이(31)와 프레스 방향으로 대향한다. 이에 의해, 제1 다이(31)가 프레스 성형 중에 블랭크의 재료를 유입시킬 수 있기 때문이다.

제1 다이(31), 제2 다이(32) 및 제3 다이(33)는, 상부 홀더(43)의 하측에 배치된다. 제1 다이(31), 제2 다이(32) 및 제3 다이(33)와 상부 홀더(43)의 사이에는 각각, 제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)가 설치된다. 상부 홀더(43)는, 도시하지 않는 슬라이드에 부착된다. 펀치(34)는 하부 홀더(44)에 고정된다. 하부 홀더(44)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 도시하지 않는 볼스터 플레이트에 부착된다.

제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)가 무부하 상태(상부 홀더(43)가 올라가 있음)일 때, 제3 다이(33)의 제1 다이(31)에 인접하는 펀치(34)측의 가장자리(73)는, 제2 다이(32)의 오목형상(42)으로부터 연장되는 제1 다이(31)에 인접하는 가장자리(72)보다 낮은 위치에 있다. 가장자리들의 높이의 차이는, 펀치(34)의 평탄부(35a)와 펀치(34)의 저면(39)의 높이의 차이보다 크다. 제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)가 무부하 상태(상부 홀더(43)가 올라가 있음)일 때, 제2 다이(32)의 오목형상(42)으로부터 연장되는 제1 다이(31)에 인접하는 가장자리(72)는, 제1 다이(31)의 볼록부(41)로부터 연장되는 제2 다이(32)와 인접하는 가장자리(71)보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 상부 홀더(43)가 강하하여, 제3 다이(33), 제2 다이(32), 제1 다이(31)의 순으로 성형 하사점에 도달한다.

프레스 장치(30)는, 도 9에 나타내는 경우에 한정되지 않는다. 변형예에 대해서 설명한다.

도 15는, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 도 9와의 상이점은, 제1 다이(31)는 제2 다이(32)의 상측까지 있고, 제2 다이(32)의 상측에 있는 제2 가압 부재(62)는, 제1 다이(31)와 제2 다이(32)의 사이에 있는 것이다. 제2 다이(32)는 제1 다이(31)의 볼록부(41)로부터 연장되는 가장자리(71)에 인접하여, 제1 다이(31)의 하측에 배치된다. 이 변형예에서도, 제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)가 무부하 상태(상부 홀더(43)가 올라가 있음)일 때, 제3 다이(33)의 제1 다이(31)에 인접하는 펀치(34)측의 가장자리(73)는, 제2 다이(32)의 오목형상(42)으로부터 연장되는 제1 다이(31)에 인접하는 가장자리(72)보다 낮은 위치에 있다. 가장자리들의 높이의 차이는, 펀치(34)의 평탄부(35a)와 펀치(34)의 저면(39)의 높이의 차이보다 크다. 제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)가 무부하 상태(상부 홀더(43)가 올라가 있음)일 때, 제2 다이(32)의 오목형상(42)으로부터 연장되는 제1 다이(31)에 인접하는 가장자리(72)는, 제1 다이(31)의 볼록부(41)로부터 연장되는 제2 다이(32)와 인접하는 가장자리(71)보다 낮은 위치에 있다. 이 때문에, 상부 홀더(43)가 강하하여, 제3 다이(33), 제2 다이(32), 제1 다이(31)의 순으로 성형 하사점에 도달한다.

도 16은, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 다른 예로서, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1 다이(31)는 제3 다이(33)의 상측까지 있고, 제3 다이(33)의 상측에 있는 제3 가압 부재(63)는, 제1 다이(31)와 제3 다이(33)의 사이에 있어도 된다.

다른 변형예에 대해서 설명한다. 프레스 장치(30)는, 도 9에 나타내는 경우에 한정되지 않는다.

도 13은, 제3 실시 형태의 프레스 장치의 변형예를 나타내는 단면도이다. 예를 들어, 제1 다이(31), 제2 다이(32) 및 제3 다이(33)는, 각각 개별적으로 가동하는 슬라이드에 부착되어도 된다. 이 경우, 개별적으로 가동하는 슬라이드가 제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)이다. 프레스 장치(30)는, 제어 기구(24)를 더 구비한다. 제어 기구(24)는, 제1 다이(31), 제2 다이(32) 및 제3 다이(33)의 이동을 담당한다. 제어 장치는 제3 다이(33), 제2 다이(32), 제1 다이(31)의 순으로 성형 하사점에 도달시키는 지시를 한다. 제1 가압 부재(61), 제2 가압 부재(62) 및 제3 가압 부재(63)는 제어 기구(24)의 지시를 받아, 제1 다이, 제2 다이와 제3 다이를 이동시킨다.

[제조 방법]

제3 실시 형태의 프레스 장치를 이용하여 보강 부재를 제조하는 방법을 설명한다. 제3 실시 형태의 제조 방법은, 제1 실시 형태의 제조 방법을 기본으로 한다. 제3 실시 형태의 제조 방법은, 제1 공정 및 제2 공정에 있어서 제3 다이로 블랭크를 압입한 상태에서, 제1 다이 및 제2 다이에 의해 프레스 성형을 실시하는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 제3 실시 형태의 제조 방법에 있어서 준비 공정은, 제1 실시 형태와 동일하므로 설명은 생략한다. 이하, 제3 실시 형태의 제조 방법의 제1 공정 및 제2 공정에 대해서 설명한다.

[제1 공정 및 제2 공정]

제3 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 단면에서 볼 때, 편측에만 종벽부를 갖는 보강 부재를 제조한다. 따라서, 종벽부를 성형하는 제2 다이는 편측에만 배치된다. 이러한 프레스 장치로 프레스 성형을 행하면, 제2 다이가 블랭크를 프레스 성형할 때, 블랭크는 구속되어 있지 않다. 이 때문에, 제2 다이가 프레스 성형 중에 블랭크가 움직일 수 있으며, 안정적으로 프레스 성형을 실시하기 어렵다. 그래서, 제3 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 프레스 장치에 제3 다이를 추가한다. 그리고, 이 제3 다이에 의해 블랭크를 구속한 상태에서, 제1 실시 형태와 동일하게 제1 다이 및 제2 다이에 의해 블랭크를 프레스 성형하여, 보강 부재를 제조한다. 이에 의해, 편측에만 종벽부를 갖는 보강 부재를 제조하는 경우, 안정적으로 프레스 성형을 실시할 수 있다. 또한, 제1 다이가 프레스 성형 중에 블랭크의 재료를 유입시킬 수 있어, 성형된 보강 부재의 내피로성의 저하를 억제할 수 있다.

도 11a~도 11c는, 제3 실시 형태의 제조 방법에 의한 제1 공정 및 제2 공정의 일례를 설명하는 단면도이다. 도 11a는, 제3 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 가공 전의 단계를 나타내는 도면이다. 도 11b는, 제3 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 가공 중의 단계를 나타내는 도면이다. 도 11c는, 제3 실시 형태의 제1 공정 및 제2 공정에 있어서, 가공 종료시의 단계를 나타내는 도면이다.

도 11a에 나타내는 바와 같이, 블랭크(S)를 프레스 장치(30)의 소정의 위치에 배치한 후, 도시하지 않는 슬라이드가 하강하여, 먼저 제3 다이(33)와 펀치(34)에 의해 블랭크(S)를 사이에 끼운다. 여기서, 블랭크(S)를 사이에 끼울 때, 제3 다이(33)와 펀치(34)에 의해 블랭크(S)를 성형해도 된다.

도 11b에 나타내는 바와 같이, 제3 다이(33)에 의해 구속된 상태에서, 제2 다이(32)와 펀치(34)에 의해 블랭크(S)를 프레스 성형한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 다이(32)에 의한 블랭크(S)의 가공이 종료되었을 때, 제1 다이(31)에 의한 블랭크(S)의 가공은 종료되어 있지 않다. 이 상태에서, 슬라이드가 더 하강하고, 최종적으로, 제1 다이(31)에 의해 보강 부재(50)의 오목부(51)가 성형된다(도 11c 참조). 또한, 이 오목부(51)의 성형에 수반하여, 가장자리부(52)도 성형된다. 이에 의해, 제3 실시 형태에서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 이형 후, 종벽부의 스프링백량이 저감되어, 보강 부재(50)의 내피로성의 저하가 억제된다.

이상, 제3 실시 형태의 로어 암의 보강 부재의 제조 방법에 대해서 설명했다.

이하, 상술한 제1~제3 실시 형태의 프레스 장치의 바람직한 양태를 나타낸다.

[펀치 어깨의 곡률 반경］

펀치 어깨(16)의 단면에 있어서의 곡률 반경은 2mm 이상, 10mm 이하가 바람직하다. 여기서, 펀치 어깨(16)의 단면이란, 도 4에 나타내는 바와 같은 펀치 어깨(16)의 연장 방향(로어 암의 연장 방향)에 수직인 단면을 말한다. 펀치 어깨(16)의 곡률 반경이 2mm 미만이면, 프레스 성형시, 제2 다이(12)에 의해 성형되는 종벽부가 급격하게 꺾인다. 그 때문에, 제1 다이(11)에 의해 로어 암의 오목부가 성형되고 있을 때, 재료가 종벽부측으로부터 오목부측으로 흘러들어가기 어렵다. 펀치 어깨(16)의 곡률 반경이 10mm보다 크면, 성형된 로어 암의 능선부의 곡률 반경이 커진다. 이에 의해, 로어 암의 단면 2차 모멘트가 작기 때문에, 로어 암(1)의 강도가 불충분해진다.

[펀치 어깨의 최대 만곡 반경]

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 로어 암(1)의 종벽부(5)는 내측으로 만곡한다. 상술한 바와 같이, 종벽부(5)는 신장 플랜지 성형에 의해 가공된다. 종벽부(5)에 이어지는 능선부(6)는 만곡한다. 능선부(6)의 만곡 반경이 작을수록, 성형된 로어 암(1)의 능선부(6)의 이측에 발생하는 잔류 인장 응력이 커져, 로어 암(1)의 내피로성이 저하하기 쉽다.

능선부(6)는 펀치(13)의 펀치 어깨(16)와 제2 다이(12)에 의해 성형된다. 펀치(13)의 펀치 어깨(16)도 능선부(6)의 형상과 마찬가지로 내측(정상면측)으로 만곡한다. 이 만곡하는 펀치 어깨(16)의 최대 만곡 반경은 100mm 이상, 250mm 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 펀치 어깨(16)의 최대 만곡 반경이 100mm 미만이면, 성형되는 능선부(6) 및 종벽부(5)가 급격하게 내측으로 만곡하기 때문에, 능선부(6)를 따르는 방향의 잔류 인장 응력이 커지기 쉽다. 펀치 어깨(16)의 최대 만곡 반경이 250mm보다 크면, 자동차의 서스펜션 멤버의 배치 장소가 제한되어, 설계 자유도가 적어진다. 또한, 펀치 어깨(16)의 최대 만곡 반경은, 펀치 어깨(16)의 곡률 반경이 위치에 따라 다른 경우는, 그들 중 최대의 곡률 반경을 말한다.

[펀치 어깨와 펀치의 오목부 사이의 폭]

펀치 어깨와 펀치의 오목부 사이의 폭에 대해서, 도 10에 나타내는 제3 실시 형태의 프레스 장치를 예로서 참조하여 설명한다. 이하의 펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b) 사이의 폭에 관한 한정은, 제1 및 제2 실시 형태의 프레스 장치에도 적용할 수 있다.

펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b) 사이의 폭은 15mm 이하인 것이 바람직하다. 펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b) 사이의 폭은, 도 10에 나타내는 경계(P6)와 경계(P7) 사이의 거리를 말한다. 펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b) 사이의 폭이 15mm보다 크면, 제2 다이(32) 및 펀치(34)에 의한 마찰 저항이 커진다. 이 때문에, 제1 다이(31)에 의한(도시 생략) 프레스 성형품의 오목부의 성형에 의해, 재료가 프레스 성형품의 오목부측으로 유입되기 어렵다. 또한, 펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b) 사이의 폭의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b) 사이의 폭은 0이어도 된다. 이 경우, 펀치 어깨(37)와 펀치(34)의 오목부(35b)는 매끄럽게 이어진다.

[펀치의 오목부의 깊이]

펀치의 오목부의 깊이에 대해서, 도 10에 나타내는 제3 실시 형태의 프레스 장치를 예로서 참조하여 설명한다. 이하의 펀치(34)의 오목부(35b)의 깊이에 관한 한정은, 제1 및 제2 실시 형태의 프레스 장치에도 적용할 수 있다.

펀치(34)의 오목부(35b)의 깊이는 3mm 이상, 20mm 이하인 것이 바람직하다. 펀치(34)의 오목부(35b)의 깊이는, 도 10에 나타내는 펀치(34)의 평탄부(35a)로부터 오목부(35b)의 저면(39)까지의 거리를 말한다. 펀치(34)의 오목부(35b)의 깊이가 3mm 미만이면, 제1 다이(31)에 의해 행해지는(도시 생략) 프레스 성형품의 오목부의 성형에 의한 프레스 성형품의 오목부측으로의 재료의 유입량이 충분하지 않다. 펀치(34)의 오목부(35b)의 깊이가 20mm보다 크면, 제1 다이(31)에 의한 성형량이 많기 때문에, 블랭크가 깨지기 쉽다.

이하, 상술한 제1~제3 실시 형태의 프레스 성형품의 제조 방법의 바람직한 양태를 나타낸다.

[능선부의 곡률 반경]

도 6에 나타내는 바와 같이, 로어 암의 능선부(6)의 윤곽은 원호이다. 능선부(6)의 단면에 있어서의 곡률 반경은 2mm 이상, 10mm 이하가 바람직하다. 여기서, 능선부(6)의 단면이란, 능선부(6)에 있어서의 로어 암(1)의 연장 방향에 수직인 단면을 말한다. 능선부(6)의 곡률 반경이 2mm 미만이면, 종벽부(5)가 급격하게 꺾이기 때문에, 제1 다이(11)에 의해 오목부(8)가 성형되고 있을 때, 재료가 종벽부(5)측으로부터 오목부(8)측으로 흘러들어가기 어렵다. 능선부(6)의 곡률 반경이 10mm보다 크면, 로어 암의 단면 2차 모멘트가 작기 때문에, 로어 암(1)의 강도가 불충분해진다.

[종벽부의 높이]

도 6에 나타나는 종벽부(5)의 높이(h)는 17mm 이상, 35mm 이하인 것이 바람직하다. 종벽부(5)의 높이(h)는, 가장자리부(7)와 종벽부(5)의 단부 사이의 거리를 말한다. 종벽부(5)의 높이(h)가 17mm 미만이면, 로어 암(1)의 단면 2차 모멘트가 작기 때문에, 로어 암(1)의 강도가 불충분해진다. 종벽부(5)의 높이가 35mm보다 높으면, 제2 다이(12) 및 펀치(13)에 의한 마찰 저항이 크기 때문에, 제1 다이(11)에 의해 오목부(8)가 성형되고 있을 때, 재료가 종벽부(5)측으로부터 오목부(8)측으로 흘러들어가기 어렵다.

[능선부의 최대 만곡 반경]

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 로어 암(1)의 능선부(6)는 내측으로 만곡한다. 능선부(6)의 만곡 반경이 작을수록, 성형된 로어 암(1)의 능선부(6)의 이측에 발생하는 잔류 인장 응력이 커져, 로어 암(1)의 내피로성이 저하하기 쉽다. 이 만곡하는 능선부(6)의 최대 만곡 반경은 100mm 이상, 250mm 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 능선부(6)의 최대 만곡 반경이 100mm 미만이면, 능선부(6)가 급격하게 내측으로 만곡하기 때문에, 능선부(6)를 따르는 방향의 잔류 인장 응력이 커지기 쉽다. 능선부(6)의 최대 만곡 반경이 250mm보다 크면, 자동차의 서스펜션 멤버의 배치 장소가 제한되어, 설계 자유도가 적어진다. 또한, 능선부(6)의 최대 만곡 반경은, 능선부(6)의 곡률 반경을 말하며, 능선부(6)의 곡률 반경이 위치에 따라 다른 경우는, 그들 중 최대의 곡률 반경을 말한다.

[가장자리부의 폭]

가장자리부(7)의 폭(W)은 15mm 이하인 것이 바람직하다. 가장자리부(7)의 폭(W)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 경계(P2)와 경계(P3) 사이의 거리를 말한다. 가장자리부(7)의 폭(W)이 15mm보다 크면, 제2 다이(12) 및 펀치(13)에 의한 마찰 저항이 커진다. 이 때문에, 제1 다이(11)에 의해 오목부(8)가 성형되고 있을 때, 재료가 오목부(8)측으로 유입되기 어렵다. 또한, 가장자리부(7)의 폭(W)의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 가장자리부(7)의 폭(W)은 0이어도 된다. 이 경우, 능선부(6)와 오목부(8)의 단부(8a)는 매끄럽게 이어진다.

[오목부의 깊이]

오목부(8)의 깊이(D)는 3mm 이상, 20mm 이하인 것이 바람직하다. 오목부(8)의 깊이(D)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 가장자리부(7)로부터 오목부(8)의 저면(8b)까지의 거리를 말한다. 오목부(8)의 깊이(D)가 3mm 미만이면, 제1 다이(11)에 의해 오목부(8)가 성형되고 있을 때, 오목부(8)측으로의 재료의 유입량이 충분하지 않다. 오목부(8)의 깊이(D)가 20mm보다 크면, 제1 다이(11)에 의한 성형량이 많기 때문에, 블랭크(S)가 깨지기 쉽다.

상술에서는, 본 실시 형태의 제조 방법에 의해 제조되는 프레스 성형품이 자동차용 로어 암인 경우를 설명했다. 그러나, 프레스 성형품은 로어 암에 한정되지 않는다. 본 실시 형태의 제조 방법은, 오목부 및 내측으로 만곡하는 종벽부를 가지며, 우수한 내피로성이 요구되는 프레스 성형품의 제조에 유효하다. 그러한 프레스 성형품은, 예를 들어, 자동차의 차륜 관련 부품이다. 차륜 관련 부품은, 로어 암 외에, 어퍼 암 등이 있다.

본 실시 형태의 프레스 장치(10)는, 상형으로서 제1 다이(11) 및 제2 다이(12)를 갖고, 하형으로서 펀치(13)를 갖는 경우를 나타낸다. 그러나, 이들의 배치는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 프레스 장치(10)는, 제1 다이(11) 및 제2 다이(12)와 펀치(13)의 배치는 상하 반전되어도 된다. 요컨대, 제1 다이(11) 및 제2 다이(12)가, 펀치(13)에 대하여 상대적으로 이동하는 구성이면 된다.

[실시예]

본 발명의 효과를 확인하기 위해, FEM 해석에 의한 하기의 시험을 실시했다. FEM 해석에서는, 소재 금속판을 프레스 성형함으로써, 로어 암으로서 성립되는 프레스 성형품을 제조하는 것을 상정했다. 본 발명예로서, 도 7a~도 7c에 나타내는 제2 실시 형태의 제조 방법을 상정했다. 비교예로서, 도 2a~도 2c에 나타내는 일반적인 제조 방법을 상정했다. 즉, 본 발명예는, 제1 다이(11)에 의한 성형이, 제2 다이(12)에 의한 성형보다 후에 종료하는 점에서 비교예와 다르다. 또한, 본 발명예에서는 블랭크(S)가 함몰부(9a)를 갖는데 반해, 비교예에서는 블랭크(S)가 미리 성형된 오목부(106)를 갖는 점에서 다르다. 그 이외의 조건은, 본 발명예와 비교예에서 동일했다. 각 제조 방법으로 제조된 프레스 성형품에 있어서, 성형 하사점에서의 프레스 성형품의 능선부에 부하되는 응력 및 이형 후의 프레스 성형품의 잔류 응력을 평가했다.

본 발명예 및 비교예에서는, 도 1에 나타내는 형상의 프레스 성형품을 제작했다. 소재 금속판은, 판두께가 2.6mm이고, 인장 강도가 980MPa인 강판이었다. 성형한 프레스 성형품의 능선부의 곡률 반경은 8mm였다. 성형한 프레스 성형품의 종벽부의 높이는 23mm였다. 성형한 프레스 성형품의 능선부의 최대 만곡 반경은 160mm였다.

[해석 결과]

본 발명예에 있어서, 이형 후의 능선부에 부하되는 응력은 인장 응력이며, 그 최대치는 50MPa였다.

비교예에 있어서, 이형 후의 능선부에 부하되는 응력은 인장 응력이며, 그 최대치는 340MPa였다.

이러한 점에서, 본 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 성형 후의 프레스 성형품의 능선부에 있어서의 잔류 인장 응력을 저감할 수 있어, 프레스 성형품의 내피로성의 저하를 억제할 수 있음이 밝혀졌다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 프레스 성형품의 제조 방법은, 자동차용 로어 암에 준한 형상의 프레스 성형품의 제조에 유용하다. 특히, 본 발명의 제조 방법은, 우수한 내피로성을 갖는 로어 암의 제조에 유용하다.

1: 프레스 성형품(로어 암) 2: 본체부
3: 돌기부 5: 종벽부
6: 능선부 7: 가장자리부
8: 오목부 9a: 함몰부
9b: 융기부 10, 30: 프레스 장치
11, 31: 제1 다이 12, 32: 제2 다이
33: 제3 다이 13, 34: 펀치
13a: 펀치 저면 14: 펀치 정상면
15: 펀치 측면 16: 펀치 어깨
17: 펀치의 오목부 18: 제1 다이의 볼록부
19: 제2 다이의 오목형상 20: 상부 홀더
21: 하부 홀더 61: 제1 가압 부재
62: 제2 가압 부재 63: 제3 가압 부재
B: 차체측 WH: 차륜측
D: 오목부의 깊이 h: 종벽부의 높이
W: 가장자리부의 폭 S: 블랭크
SP: 블랭크와 펀치 사이의 공간

Claims

정상면과, 측면과, 상기 정상면과 상기 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖고, 상기 펀치 어깨의 능선이 상기 정상면측으로 만곡하고, 상기 정상면에 오목부가 형성된 펀치와,
상기 펀치의 상기 오목부에 대향하여 배치되며, 상기 오목부에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는 제1 다이와,
상기 제1 다이의 옆에 배치되며, 상기 펀치의 상기 펀치 어깨 및 상기 측면에 대응하는 오목형상을 갖는 제2 다이와,
상기 제1 다이와 상기 제2 다이의 상측에 배치되는 상부 홀더와,
상기 상부 홀더와 상기 제1 다이의 사이에 배치되는 제1 가압 부재와,
상기 상부 홀더와 상기 제2 다이의 사이에 배치되는 제2 가압 부재를 구비하고,
상기 제2 다이의 상기 오목형상으로부터 연장되는 상기 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 상기 제1 다이의 상기 볼록부로부터 연장되는 상기 제2 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있는, 프레스 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 홀더와 상기 제2 가압 부재의 사이에 상기 제1 다이의 일부가 배치되는, 프레스 장치.
정상면과, 측면과, 상기 정상면과 상기 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖고, 상기 펀치 어깨의 능선이 상기 정상면측으로 만곡하고, 상기 정상면에 오목부가 형성된 펀치와,
상기 펀치의 상기 오목부에 대향하여 배치되며, 상기 오목부에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는 제1 다이와,
상기 제1 다이의 옆에 배치되며, 상기 펀치의 상기 펀치 어깨 및 상기 측면에 대응하는 오목형상을 갖는 제2 다이와,
상기 제1 다이 및 상기 제2 다이의 이동을 담당하고, 상기 제2 다이를 성형 하사점에 도달시킨 후에 상기 제1 다이를 성형 하사점에 도달시키는 제어 기구를 구비한, 프레스 장치.
정상면과, 측면과, 상기 정상면과 상기 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖고, 상기 펀치 어깨의 능선이 상기 정상면측으로 만곡하고, 상기 정상면에 저면과 내벽면을 갖는 오목부가 형성된 펀치와,
상기 펀치의 상기 오목부 중 적어도 상기 내벽면에 대향하여 배치되며, 상기 오목부의 상기 내벽면에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는 제1 다이와,
상기 제1 다이의 옆에 배치되며, 상기 펀치의 상기 펀치 어깨 및 상기 측면에 대응하는 오목형상을 갖는 제2 다이와,
상기 제1 다이의 옆이며, 상기 제1 다이를 사이에 끼고 상기 제2 다이와는 반대측에 배치된 제3 다이와,
상기 제1 다이와 상기 제2 다이와 상기 제3 다이의 상측에 배치되는 상부 홀더와,
상기 상부 홀더와 상기 제1 다이의 사이에 배치되는 제1 가압 부재와,
상기 상부 홀더와 상기 제2 다이의 사이에 배치되는 제2 가압 부재와,
상기 상부 홀더와 상기 제3 다이의 사이에 배치되는 제3 가압 부재를 구비하고,
상기 제3 다이의 상기 제1 다이에 인접하는 상기 펀치측의 가장자리는, 상기 제2 다이의 상기 오목형상으로부터 연장되는 상기 제1 다이에 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있고,
상기 제2 다이의 상기 오목형상으로부터 연장되는 상기 제1 다이에 인접하는 가장자리는, 상기 제1 다이의 상기 볼록부로부터 연장되는 상기 제2 다이와 인접하는 가장자리보다 낮은 위치에 있는, 프레스 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 가압 부재와 상기 제3 가압 부재 중 적어도 한쪽과 상기 상부 홀더의 사이에 상기 제1 다이의 일부가 배치되는, 프레스 장치.
정상면과, 측면과, 상기 정상면과 상기 측면을 잇는 펀치 어깨를 갖고, 상기 펀치 어깨의 능선이 상기 정상면측으로 만곡하고, 상기 정상면에 저면과 내벽면을 갖는 오목부가 형성된 펀치와,
상기 펀치의 상기 오목부 중 적어도 상기 내벽면에 대향하여 배치되며, 상기 오목부의 상기 내벽면에 대응하는 형상의 볼록부를 갖는 제1 다이와,
상기 제1 다이의 옆에 배치되며, 상기 펀치의 상기 펀치 어깨 및 상기 측면에 대응하는 오목형상을 갖는 제2 다이와,
상기 제1 다이의 옆이며, 상기 제1 다이를 사이에 끼고 상기 제2 다이와는 반대측에 배치된 제3 다이와,
상기 제1 다이, 상기 제2 다이 및 상기 제3 다이의 이동을 담당하고, 상기 제3 다이를 성형 하사점에 도달시킨 후, 상기 제2 다이를 성형 하사점에 도달시키고, 그 후에 상기 제1 다이를 성형 하사점에 도달시키는 제어 기구를 구비한, 프레스 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펀치 어깨의 단면에 있어서의 곡률 반경은 2mm 이상, 10mm 이하인, 프레스 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펀치 어깨의 최대 만곡 반경은 100mm 이상, 250mm 이하인, 프레스 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펀치 어깨와 상기 펀치의 상기 오목부 사이의 폭은 15mm 이하인, 프레스 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펀치의 상기 오목부의 깊이는 3mm 이상, 20mm 이하인, 프레스 장치.
프레스 성형품의 제조 방법으로서,
상기 프레스 성형품은, 천판부와, 종벽부와, 상기 천판부와 상기 종벽부를 잇는 능선부를 구비하고, 상기 능선부는 상기 천판부측으로 만곡하고, 상기 천판부에 오목부가 형성되며,
상기 제조 방법은,
상기 프레스 성형품의 전체 형상에 대응하는 형상을 구비하고, 정상면에 오목부가 형성된 펀치와, 적어도 상기 오목부의 형상에 대응하는 형상을 구비한 제1 다이를 이용하여 상기 펀치의 상기 오목부에 블랭크를 인입하면서, 상기 블랭크에 상기 오목부를 프레스 성형하는 제1 공정과,
상기 펀치와, 상기 제1 다이의 옆에 배치되며 적어도 상기 종벽부 및 상기 능선부의 형상에 대응하는 형상을 구비한 제2 다이를 이용하여, 상기 블랭크에 상기 종벽부 및 상기 능선부를 프레스 성형하는 제2 공정을 구비하고,
상기 제1 공정은, 상기 제2 공정보다 후에 종료되는, 프레스 성형품의 제조 방법.
프레스 성형품의 제조 방법으로서,
상기 프레스 성형품은, 천판부와, 종벽부와, 상기 천판부와 상기 종벽부를 잇는 능선부를 구비하고, 상기 능선부는 상기 천판부측으로 만곡하고, 상기 천판부에 저면과 내벽면을 갖는 오목부가 형성되며,
상기 제조 방법은,
상기 프레스 성형품의 전체 형상에 대응하는 형상을 구비하고, 정상면에 저면과 내벽면을 가지는 오목부가 형성된 펀치와, 적어도 상기 오목부의 상기 내벽면의 형상에 대응하는 형상을 구비한 제1 다이를 이용하여 상기 펀치의 상기 오목부에 블랭크를 인입하면서, 상기 블랭크에 적어도 상기 내벽면을 프레스 성형하는 제1 공정과,
상기 펀치와, 상기 제1 다이의 옆에 배치되며 적어도 상기 종벽부 및 상기 능선부의 형상에 대응하는 형상을 구비한 제2 다이를 이용하여, 상기 블랭크에 상기 종벽부 및 상기 능선부를 프레스 성형하는 제2 공정을 구비하고,
상기 제1 공정 및 상기 제2 공정에서는, 상기 펀치와, 상기 프레스 성형품의 상기 오목부의 상기 저면의 적어도 일부의 형상에 대응하는 형상을 구비한 제3 다이를 이용하여, 상기 블랭크를 사이에 끼우고, 상기 제1 공정은, 상기 제2 공정보다 후에 종료되는, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 블랭크는, 상기 프레스 성형품의 상기 오목부에 대응하는 영역에 상기 오목부의 깊이보다 얕은 함몰부를 갖는, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 능선부의 단면에 있어서의 곡률 반경은 2mm 이상, 10mm 이하인, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 종벽부의 높이는 17mm 이상, 35mm 이하인, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 능선부의 최대 만곡 반경은 100mm 이상, 250mm 이하인, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 천판부에 있어서의 상기 능선부와 상기 오목부 사이의 폭은 15mm 이하인, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 천판부에 있어서의 상기 오목부의 깊이는 3mm 이상, 20mm 이하인, 프레스 성형품의 제조 방법.
청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
상기 프레스 성형품은 자동차의 차륜 관련 부품인, 프레스 성형품의 제조 방법.