KR102102305B1 - 프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형 - Google Patents

프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형 Download PDF

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Abstract

판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품에 사용되는 설비 구성의 소형화 및 단순화가 가능함과 아울러 폭넓은 형상의 보스부의 성형도 가능한 프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형을 제공한다. 프레스 부품(90)의 성형에는 피어스 다이스(110), 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)를 사용한다. 피어스 다이스(110)는 받이부(111), 외형 성형부(112) 및 다이스측 절단날(113)을 구비하고 있다. 또, 피어스 펀치(130)는 내형 성형부(131), 펀치측 절단날(132) 및 직선부(133)를 구비하고 있다. 프레스 부품(90)을 성형할 때에는 블랭크(BL)에 예비 보스부(92')를 성형한 예비 성형품(90')에 대하여 피어스 펀치(130)를 눌러서 예비 보스부(92')를 외형 성형부(112)에 유동시킨 후, 외형 성형부(112)에 유동하고 남은 예비 보스부(92')를 절제함으로써 보스부(92)를 성형한다.

Description

프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형{FORMING METHOD FOR PRESSED COMPONENT, MANUFACTURING METHOD FOR PRESSED COMPONENT, AND FORMING TOOL FOR PRESSED COMPONENT}
본 발명은 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형에 관한 것이다.
종래부터 기계 장치를 구성하는 소위 기계 부품의 조립에는 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품이 사용되고 있다. 일반적으로 이들 프레스 부품은 드로잉 가공, 버링 가공, 펀칭 가공 및 절삭 가공에 의해 성형되고 있다.
예를 들면, 하기 특허문헌 1에는 평판형상의 블랭크 상에 돌출된 상태에서 통체의 중앙부가 폐색된 예비 성형부를 성형한 후, 이 예비 성형부에 있어서의 폐색된 부분을 피어스 가공에 의해 절제함으로써 관통한 통형상의 보스부를 성형하는 프레스 부품의 성형 방법이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2010-260078호
그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 프레스 부품의 성형 방법에 있어서는, 평판형상의 블랭크에 보스부의 최종 형상에 가까운 예비 성형부를 성형하기 때문에, 블랭크의 판두께가 두꺼워질수록 예비 성형부의 성형에 큰 압축 하중을 필요로 하기 때문에, 금형을 포함하는 설비 구성이 대형화 및 복잡화한다는 문제가 있다. 특히, 프레스 부품으로 성형한 보스부의 내주면에 탭 가공에 의해 암나사를 성형하는 경우, 암나사의 강성을 향상시키기 위해서 보스부의 두께를 두껍게할수록 보스부의 프레스에 의한 성형 가공이 곤란하게 된다는 문제가 있었다.
또, 상기 종래의 프레스 부품의 성형 방법에 있어서는, 프레스 부품으로 성형하는 보스부의 형상의 제약이 많다는 문제도 있었다. 즉, 종래의 프레스 부품의 성형 방법에 있어서는, 예비 성형부에 있어서의 폐색 부분의 전부가 하측 구멍(下孔)의 피어스 가공에 의해 스크랩이 되어 재료의 사용 효율이 낮기 때문에, 보스부에 있어서의 돌출량 및 두께를 확보하기 어렵다. 또, 재료에 관통 구멍을 성형하는 피어스 가공에 있어서는, 일반적으로 재료의 판두께 이하의 공경의 관통 구멍을 펀칭할 수 없기 때문에, 종래의 프레스 부품의 성형 방법에 있어서는, 보스부의 내경의 크기가 블랭크의 판두께 이상으로 제한된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제에 대처하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품에 사용되는 설비 구성의 소형화 및 단순화가 가능함과 아울러 폭넓은 형상의 보스부의 성형도 가능한 프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 특징은, 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 성형 방법으로서, 프레스 부품에 있어서의 보스부의 외형에 대응하는 형상으로 형성된 통형상의 외형 성형부 및 동일 외형 성형부에 대하여 보스부의 두께분만큼 내측으로 튀어나와 형성된 다이스측 절단날을 각각 가지는 피어스 다이스와, 봉형상체의 선단부에 포탄형상의 내형 성형부가 형성됨과 아울러 동일 내형 성형부에 대하여 튀어나온(張出) 상태에서 다이스측 절단날과 쌍을 이루는 펀치측 절단날을 가지는 피어스 펀치를 각각 준비해 두고, 포탄형상으로 형성된 선단부를 가진 포탄형 펀치를 사용하여 판형상의 블랭크를 압압(押壓)함으로써 동일 블랭크의 일부를 볼록형상으로 돌출시킨 예비 보스부를 성형하는 예비 보스부 성형 공정과, 예비 보스부의 선단부에 관통 구멍으로 이루어지는 하측 구멍을 형성하는 하측 구멍 성형 공정과, 예비 보스부의 외측에 대향 배치한 피어스 다이스와 예비 보스부의 내측에 대향 배치한 피어스 펀치를 상대 변위시켜 예비 보스부 내에 내형 성형부를 진입시킴으로써 동일 예비 보스부의 일부를 외형 성형부측으로 유동시킨 후, 동일 예비 보스부의 다른 일부를 다이스측 절단날과 펀치측 절단날에 의해 절단하는 보스부 성형 공정을 포함하는 것에 있다.
이와 같이 구성한 본 발명의 특징에 의하면, 프레스 부품의 성형 방법은 프레스 부품의 재료가 되는 블랭크에 대하여 볼록형상으로 돌출하는 예비 보스부를 성형한 후, 이 예비 보스부의 선단부에 하측 구멍을 성형하고 있다. 그리고, 프레스 부품의 성형 방법은 하측 구멍이 형성된 예비 보스부 내에 피어스 펀치의 내형 성형부를 진입시킴으로써 동일 예비 보스부의 일부를 피어스 다이스의 외형 성형부측으로 유동시킨 후, 동일 예비 보스부의 다른 일부를 다이스측 절단날과 펀치측 절단날에 의해 절단하고 있다. 즉, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법은 블랭크에 보스부를 성형할 때에 볼록형상의 예비 보스부를 성형함과 아울러 예비 보스부의 선단부에 하측 구멍을 성형하고 있다. 이것에 의해, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의하면, 블랭크에 대하여 단순한 형상인 볼록형상의 예비 보스부를 성형함과 아울러 동일 예비 보스부의 선단부에 하측 구멍을 성형한 후, 피어스 펀치 및 피어스 다이스를 사용하여 보스부를 성형하기 때문에, 1공정에 필요한 압축 하중을 작게 억제할 수 있다. 또, 예비 보스부의 선단부측을 얇게 성형할 수 있기 때문에, 블랭크의 판두께보다 작은 내경의 하측 구멍을 용이하게 성형할 수 있음과 아울러 피어스 펀치와 피어스 다이스에 의해 절제하는 부분의 체적을 최소한으로 억제할 수 있다. 이들에 의해, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의하면, 프레스 부품의 성형에 사용하는 설비 구성의 소형화 및 단순화가 가능함과 아울러 폭넓은 형상, 구체적으로는 종래기술에 비해 돌출량 및 두께를 증가시킨 보스부를 성형할 수 있다.
또, 본 발명의 다른 특징은, 상기 프레스 부품의 성형 방법에 있어서, 예비 보스부 성형 공정은 예비 보스부의 일부를 판재의 1/10 이하의 두께로 성형하는 것에 있다.
이와 같이 구성한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 프레스 부품의 성형 방법은 예비 보스부 성형 공정에 있어서 예비 보스부의 선단부를 판재의 1/10 이하의 두께로 성형하기 때문에, 하측 구멍 성형 공정에 있어서 판재의 판두께보다 작은 내경의 하측 구멍을 용이하게 성형할 수 있다.
또, 본 발명은 프레스 부품의 성형 방법의 발명으로서 실시할 수 있을 뿐만아니라, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형의 발명으로서도 실시할 수 있는 것이다.
구체적으로는 프레스 부품의 제조 방법은 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 제조 방법으로서, 프레스 부품에 있어서의 보스부의 외형에 대응하는 형상으로 형성된 통형상의 외형 성형부 및 동일 외형 성형부에 대하여 보스부의 두께분만큼 내측으로 튀어나와 형성된 다이스측 절단날을 각각 가지는 피어스 다이스와, 봉형상체의 선단부에 포탄형상의 내형 성형부가 형성됨과 아울러 동일 내형 성형부에 대하여 튀어나온 상태에서 다이스측 절단날과 쌍을 이루는 펀치측 절단날을 가지는 피어스 펀치를 각각 준비해 두고, 포탄형상으로 형성된 선단부를 가진 포탄형 펀치를 사용하여 판형상의 블랭크를 압압함으로써 동일 블랭크의 일부를 볼록형상으로 돌출시킨 예비 보스부를 성형하는 예비 보스부 성형 공정과, 예비 보스부의 선단부에 관통 구멍으로 이루어지는 하측 구멍을 형성하는 하측 구멍 성형 공정과, 예비 보스부의 외측에 대향 배치한 피어스 다이스와 예비 보스부의 내측에 대향 배치한 피어스 펀치를 상대 변위시켜 예비 보스부 내에 내형 성형부를 진입시킴으로써 동일 예비 보스부의 일부를 외형 성형부측으로 유동시킨 후, 동일 예비 보스부의 다른 일부를 다이스측 절단날과 펀치측 절단날에 의해 절단하는 보스부 성형 공정을 포함하도록 하면 된다.
또, 프레스 부품의 성형용 금형은 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 성형용 금형으로서, 프레스 부품에 있어서의 보스부의 외형에 대응하는 형상으로 형성된 통형상의 외형 성형부 및 동일 외형 성형부에 대하여 보스부의 두께분만큼 내측으로 튀어나와 형성된 다이스측 절단날을 각각 가지는 피어스 다이스와, 봉형상체의 선단부에 포탄형상의 내형 성형부가 형성됨과 아울러 동일 내형 성형부에 대하여 튀어나온 상태에서 다이스측 절단날과 쌍을 이루는 펀치측 절단날을 가지는 피어스 펀치를 구비하도록 하면 된다.
본 발명에 의하면, 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품에 사용되는 설비 구성의 소형화 및 단순화가 가능함과 아울러 폭넓은 형상의 보스부의 성형도 가능한 프레스 부품의 성형 방법, 프레스 부품의 제조 방법 및 프레스 부품의 성형용 금형이 제공될 수 있다.
도 1(A), (B)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 부품의 성형 방법으로 성형되는 프레스 부품의 외관 구성의 개략을 나타내고 있고, (A)는 프레스 부품의 평면도이며, (B)는 (A)에 나타내는 A-A선에서 본 프레스 부품의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 사용하는 성형용 금형 및 동일 성형용 금형에 의한 프레스 부품의 가공 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의한 프레스 부품의 프레스 성형의 가공 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 사용하는 예비 성형품을 성형하기 전의 재료가 되는 블랭크의 외관 구성의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 프레스 부품의 성형에 사용하는 블랭크에 예비 보스부를 성형하는 예비 성형용 금형 및 동일 예비 성형용 금형에 의한 예비 보스부의 가공 공정을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 예비 보스부에 하측 구멍을 성형한 예비 성형품의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 변형예에 따른 프레스 부품의 성형에 사용하는 블랭크에 예비 보스부를 성형하는 예비 성형용 금형 및 동일 예비 성형용 금형에 의한 예비 보스부의 가공 공정을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법의 일 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1(A), (B)는 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의해 성형되는 프레스 부품(90)의 개략 구성을 나타내고 있고, (A)는 프레스 부품(90)의 평면도이며, (B)는 (A)에 나타내는 A-A에서 본 프레스 부품(90)의 단면도이다. 또, 도 2는 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의해 프레스 부품(90)을 성형 가공하는 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 본 명세서에 있어서 참조하는 각 도면은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 일부의 구성 요소를 과장하여 나타내는 등 모식적으로 나타내고 있다. 이 때문에, 각 구성 요소간의 치수나 비율 등은 상이한 경우가 있다.
우선, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의해 성형되는 프레스 부품(90)에 대해서 간단히 설명한다. 이 프레스 부품(90)은 각종 기계 장치를 구성하는 소위 기계 부품의 조립에 사용되는 부품이며, 강판재(예를 들면, SPCC, SPCD, SPCE, S35C 등의 탄소강 및 고장력강 등)를 프레스 가공한 성형품이다. 이 프레스 부품(90)은 판형상의 베이스부(91) 상에 통형상의 보스부(92)가 돌출된 상태로 형성되어 구성되어 있다. 이 경우, 프레스 부품(90)에는 베이스부(91) 및 보스부(92)를 각각 관통한 상태에서 관통 구멍(93)이 형성되어 있다. 그리고, 이 프레스 부품(90)에 있어서의 관통 구멍(93)이 탭 가공의 하측 구멍, 코킹 가공용의 구멍 또는 베어링 등의 기계 부품의 부착 구멍 등으로서 이용되는 것이다.
(성형 금형(100)의 구성)
다음에, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의해 프레스 부품(90)을 프레스 성형하기 위한 성형 금형(100)에 대해서 설명한다. 이 성형 금형(100)은 주로 피어스 다이스(110), 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)에 의해 구성되어 있다.
피어스 다이스(110)는 홀드체(120)와 협동하여 프레스 부품(90)의 반가공품인 예비 성형품(90')을 고정 지지함과 아울러 피어스 펀치(130)와 협동하여 예비 성형품(90')을 압압 및 절단함으로써 프레스 부품(90)을 성형하기 위한 금형이며, 다이스강을 대략 원통형상으로 형성하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는 피어스 다이스(110)는 주로 받이부(111), 외형 성형부(112) 및 다이스측 절단날(113)을 구비하고 있다.
받이부(111)는 예비 성형품(90')에 있어서의 베이스부(91)를 홀드체(120)와 함께 끼우고 고정 지지하는 부분이며, 원통형상으로 형성된 피어스 다이스(110)에 있어서의 홀드체(120)에 대향하는 단면(도시 상측면)에 편평한 링형상으로 형성되어 있다. 이 받이부(111)의 내주측에는 외형 성형부(112)가 연속적으로 형성되어 있다.
외형 성형부(112)는 프레스 부품(90)의 보스부(92)에 있어서의 외주 부분을 성형하기 위한 부분이며, 동일 보스부(92)의 외주형상에 대응하는 형상, 즉 보스부(92)의 외주형상을 반전한 오목형상의 형상으로 형성되어 있다. 이 외형 성형부(112)의 바닥부는 보스부(92)에 있어서의 링형상의 단면을 성형하기 위해서 보스부(92)의 두께에 대응하는 폭으로 외형 성형부(112)의 내측을 향하여 링형상으로 튀어나와 형성됨과 아울러 내주단부에 다이스측 절단날(113)이 형성되어 있다.
다이스측 절단날(113)은 피어스 펀치(130)와 협동하여 절단 가공함으로써 예비 성형품(90')에 있어서의 후술하는 예비 보스부(92')의 일부를 절단 제거하기 위한 링형상의 날부이다. 이 다이스측 절단날(113)에는 피어스 다이스(110)를 관통하여 형성된 안내 구멍(114)이 연결되어 있다. 안내 구멍(114)은 외형 성형부(112)와 함께 다이스측 절단날(113)을 구성하면서 피어스 펀치(130)를 안내하기 위한 구멍이며, 피어스 펀치(130)가 슬라이딩 가능한 내경으로 형성되어 있다.
홀드체(120)는 피어스 다이스(110)와 협동하여 예비 성형품(90')을 고정 지지하기 위한 금형이며, 다이스강을 대략 원통형상으로 형성하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는 홀드체(120)는 주로 압압부(121) 및 안내 구멍(122)을 구비하고 있다. 압압부(121)는 예비 성형품(90')에 있어서의 베이스부(91)를 피어스 다이스(110)의 받이부(111)와 함께 끼우고 고정 지지하는 부분이며, 원통형상으로 형성된 홀드체(120)에 있어서의 피어스 다이스(110)에 대향하는 단면(도시 하측면)에 편평한 링형상으로 형성되어 있다. 또, 안내 구멍(122)은 피어스 펀치(130)를 안내하기 위한 구멍이며, 피어스 펀치(130)가 슬라이딩 가능한 내경으로 형성되어 있다.
피어스 펀치(130)는 피어스 다이스(110)와 협동하여 예비 성형품(90')을 압압 및 절단함으로써 프레스 부품(90)을 성형하기 위한 봉형상의 금형이며, 다이스강을 대략 원기둥형상으로 형성하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는 피어스 펀치(130)는 주로 내형 성형부(131), 펀치측 절단날(132) 및 직선부(133)를 구비하고 있다.
내형 성형부(131)는 예비 성형품(90')에 있어서의 예비 보스부(92')를 내측으로부터 밀어 넓혀 피어스 다이스(110)의 외형 성형부(112)측으로 유동시켜 프레스 부품(90)의 베이스부(91) 및 보스부(92)에 있어서의 각 내주부, 즉 관통 구멍(93)을 성형하기 위한 부분이며, 외경이 포물선형상으로 증가하는 포탄형상으로 형성됨과 아울러 동일 포탄형상으로 형성된 부분의 단부로부터 직선부(133)를 향하여 테이퍼형상으로 직경확대하여 형성되어 있다. 이 경우, 내형 성형부(131)에 있어서의 가장 큰 외경은 프레스 부품(90)의 관통 구멍(93)의 내경에 대응하고 있다. 이 내형 성형부(131)와 직선부(133)의 경계 부분에는 펀치측 절단날(132)이 형성되어 있다.
펀치측 절단날(132)은 피어스 다이스(110)와 협동하여 절단 가공함으로써 예비 성형품(90')에 있어서의 예비 보스부(92')의 일부를 절단 제거하기 위한 링형상의 날부이다. 직선부(133)는 내형 성형부(131)를 지지하면서 펀치측 절단날(132)을 형성함과 아울러 프레스 부품(90)에 있어서의 관통 구멍(93)의 내주부를 성형하기 위한 부분이며, 둥근 봉형상으로 형성되어 있다. 이 경우, 직선부(133)의 외경은 프레스 부품(90)에 있어서의 관통 구멍(93)의 내경에 대응하고 있다.
이 성형 금형(100)을 구성하는 이들 피어스 다이스(110), 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)는 예비 성형품(90')을 프레스 가공함으로써 프레스 부품(90)을 성형하는 도시하지 않는 프레스 가공기에 부착되어 사용된다. 이 경우, 피어스 다이스(110)는 프레스 가공기에 고정적으로 설치된다. 한편, 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)는 프레스 가공기 내에 있어서 피어스 다이스(110)에 대하여 동일축 상에서 또한 피어스 다이스(110)에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 변위 가능한 상태로 설치된다.
(프레스 부품(90)의 성형)
다음에, 상기한 바와 같이 구성한 성형 금형(100)을 사용한 프레스 부품의 성형 방법의 작동에 대해서 도 3에 나타내는 공정 흐름도를 참조하면서 설명한다. 도 3은 프레스 부품(90)의 프레스 성형 가공의 작업 공정을 나타내는 흐름도이다.
우선, 작업자는 제1 공정에서 블랭크(BL)를 준비한다. 구체적으로는 작업자는 도 4에 나타내는 바와 같이 강판(예를 들면, SPCC, SPCD, SPCE, S35C 등의 탄소강 및 고장력강 등)재를 원형상으로 형성한 평판형상의 블랭크(BL)를 준비한다.
다음에, 작업자는 제2 공정에서 블랭크(BL) 상에 예비 보스부(92')를 성형한다. 여기서, 예비 보스부(92')는 도 5에 나타내는 바와 같이 블랭크(BL) 상으로부터 외형이 대략 구면형상으로 돌출됨과 아울러 내형이 포탄형상으로 함몰된 형상으로 형성된 볼록형상의 부분이다. 이 예비 보스부(92')의 성형 공정은 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같은 예비 성형 금형(200)을 구비한 드로잉 가공기(도시하지 않음)를 사용하여 행해진다.
예비 성형 금형(200)은 평판형상의 블랭크(BL)를 소성 가공함으로써 블랭크(BL) 상에 예비 보스부(92')를 성형하기 위한 금형이며, 주로 워크 척(210), 펀치(220) 및 이젝터(230)에 의해 구성되어 있다. 이들 중, 워크 척(210)은 블랭크(BL)에 있어서의 둘레가장자리부를 끼우고 고정 지지하기 위한 한 쌍의 가동형(211) 및 고정형(212)으로 이루어지는 금형이며, 다이스강을 각각 대략 원통형상으로 형성하여 구성되어 있다.
펀치(220)는 블랭크(BL)의 중앙부를 압압함으로써 예비 보스부(92')의 내형을 성형하기 위한 가동형의 금형이며, 다이스강을 대략 원기둥형상으로 형성하여 구성되어 있다. 보다 구체적으로는 펀치(220)는 원기둥형상으로 연장되는 원기둥부(221)와 이 원기둥부(221)의 단부에 테이퍼부를 통하여 포탄형상으로 형성된 포탄부(222)로 구성되어 있다. 또, 이젝터(230)는 블랭크(BL)에 있어서의 펀치(220)에 의해 압압된 부분을 받아들여 예비 보스부(92')의 외형의 일부를 성형함과 아울러 고정형(212)의 구멍부에 끼워진 예비 보스부(92')를 동일 구멍부로부터 압출하기 위한 가동형의 금형이며, 다이스강을 대략 원기둥형상으로 형성하여 구성되어 있다. 이 경우, 이젝터(230)에 있어서의 블랭크(BL)를 받아들이는 받이부(231)는 평면형상으로 형성되어 있다.
따라서, 작업자는 예비 성형 금형(200) 내에 블랭크(BL)를 세트하여 예비 성형 금형(200)을 구비한 드로잉 가공기를 조작함으로써 예비 보스부(92')의 성형 가공을 개시시킨다. 이 지시에 응답하여 드로잉 가공기는 워크 척(210)에 의해 고정 지지한 블랭크(BL)의 중앙부에 대하여 펀치(220) 및 이젝터(230)를 각각 근접시킴과 아울러 펀치(220)를 블랭크(BL)에 압압하여 박는다. 이 경우, 작업자는 드로잉 가공기를 조작함으로써 예비 보스부(92')의 선단부의 두께(t)가 블랭크(BL)의 두께 이하의 두께가 되도록 펀치(220)와 이젝터(230)의 간격을 조절한다. 이 예비 보스부(92')의 선단부의 두께(t)는 본 발명자들의 실험에 의하면, 블랭크(BL)의 두께의 1/10 이하가 적합하다.
본 실시형태에 있어서는, 블랭크(BL)의 두께(t)가 4mm에 대하여 예비 보스부(92')의 선단부의 두께가 0.3mm로 설정되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서는, 작업자는 펀치(220)의 원기둥부(221)에 있어서의 포탄부(222)측의 일부를 블랭크(BL)에 박는다. 이들에 의해, 블랭크(BL)에는 펀치(220)의 압압에 의해 외형이 구면형상으로 부풀어오름과 아울러 내형이 펀치(220)의 선단부에 대응하는 형상으로 성형된 예비 보스부(92')가 성형된다. 본 실시형태에 있어서는, 예비 보스부(92')의 내형에는 포탄부(222) 이외에 원기둥부(221)의 일부에 의해 예비 보스부(92')의 기립 부분에 원통부(94)가 성형된다. 이 원통부(94)는 다음의 제3 공정 및 제4 공정에서 각각 위치 결정 구멍으로서 사용되는 것이며, 원통부(94)를 이용하지 않는 위치 결정 방법을 채용하는 경우에는 원통부(94) 생략, 즉 펀치(220)의 압입량을 포탄부(222)만으로 할 수 있다.
그리고, 드로잉 가공기는 블랭크(BL)에 예비 보스부(92')를 성형한 후에 있어서는 워크 척(210)을 개방한다. 이것에 의해, 작업자는 예비 성형 금형(200)으로부터 예비 보스부(92')가 형성된 블랭크(BL)를 취출할 수 있다.
다음에, 작업자는 제3 공정에서 예비 보스부(92')에 하측 구멍(95)을 형성한다. 여기서, 하측 구멍(95)은 도 6에 나타내는 바와 같이, 예비 보스부(92')를 버링 가공에 의해 보스부(92)로 성형할 때에 재료를 양호하게 소성 변형시키기 위한 관통 구멍이다. 이 하측 구멍(95)의 성형 가공은 이미 공지의 구멍 뚫기 가공(피어스 가공이나 펀칭 가공이라고도 함)에 의해 행해지기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 본 실시형태에 있어서는, 블랭크(BL)의 두께가 4mm에 대하여 3.4mm의 하측 구멍을 성형한다.
이들 제2 공정에 있어서의 예비 보스부(92')의 성형 공정과 제3 공정에 있어서의 하측 구멍(95)의 성형 공정에 의해 블랭크(BL)에 하측 구멍(95)을 구비한 예비 보스부(92')가 형성되어 예비 성형품(90')이 성형된다. 즉, 제2 공정에 있어서의 예비 보스부(92')의 성형 공정이 본 발명에 따른 예비 보스부 성형 공정에 상당함과 아울러, 제3 공정에 있어서의 하측 구멍(95)의 성형 공정이 본 발명에 따른 하측 구멍 성형 공정에 상당한다.
다음에, 작업자는 제4 공정에서 프레스 부품(90)을 성형한다. 구체적으로는 작업자는 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정에 의해 성형한 예비 성형품(90')을 성형 금형(100) 내에 세트하여 도시하지 않는 프레스 가공기를 조작함으로써 예비 성형품(90')으로의 프레스 가공을 개시한다. 이 경우, 작업자는 피어스 다이스(110)의 외형 성형부(112) 내에 예비 성형품(90')에 있어서의 예비 보스부(92')가 위치하도록 예비 성형품(90')을 배치한다. 그리고, 이 프레스 부품(90)의 성형 가공은 도 2에 나타내는 바와 같이 프레스 가공기가 홀드체(120)를 피어스 다이스(110)측으로 이동시켜 피어스 다이스(110)와 홀드체(120)에 의해 예비 성형품(90')에 있어서의 예비 보스부(92')의 외측 부분인 베이스부(91)를 끼우고 고정 지지한 상태에서 행해진다. 보다 구체적으로는 프레스 부품(90)의 성형 가공은 피어스 펀치(130)를 피어스 다이스(110)측으로 이동을 개시시킨 후, 다음의 서브 스텝 1, 2의 각 공정을 거쳐 행해진다.
서브 스텝 1 : 우선, 예비 성형품(90')은 예비 보스부(92')가 버링 가공에 의해 보스부(92)로 성형된다. 구체적으로는 피어스 펀치(130)가 피어스 다이스(110)측으로 이동함으로써 피어스 다이스(130)의 내형 성형부(131)가 예비 보스부(92')의 내측에 진입한 후, 예비 보스부(92')의 내측면을 외측으로 압압한다. 이것에 의해, 예비 보스부(92')는 하측 구멍(95)이 확장하면서 피어스 다이스(110)의 외형 성형부(112)를 향하여 유동하여 외형 성형부(112)에 대응하는 형상으로 성형된다.
서브 스텝 2 : 다음에, 예비 성형품(90')은 예비 보스부(92')의 일부가 절제된다. 구체적으로는 피어스 펀치(130)가 예비 보스부(92')의 선단부를 뚫고 진행한 후, 피어스 다이스(110)의 외형 성형부(112)로 유동하고 남은 예비 보스부(92')의 일부를 피어스 펀치(130)의 펀치측 절단날(132)과 피어스 다이스(110)의 다이스측 절단날(113)로 절단한다. 이것에 의해, 피어스 다이스(110)의 외형 성형부(112)로 유동한 예비 보스부(92')에 의해 보스부(92)가 성형됨과 아울러, 동일 외형 성형부(112)로 유동하고 남은 예비 보스부(92')의 일부가 스크랩(S)으로서 폐기된다. 즉, 이들 서브 스텝 1에 있어서의 예비 보스부(92')의 유동 공정 및 서브 스텝 2에 있어서의 예비 보스부(92')의 절제 공정이, 본 발명에 따른 보스부 성형 공정에 상당한다. 또, 이 보스부(92)의 외주부의 성형시에 있어서는, 피어스 펀치(130)의 직선부(133)에 의해 관통 구멍(93)도 성형된다.
이 보스부(92)의 성형 공정 후, 프레스 가공기는 피어스 펀치(130) 및 홀드체(120)를 피어스 다이스(110)로부터 이격시키는 방향으로 이동시킴으로써, 성형 금형(100)을 개방, 즉, 성형된 프레스 부품(90)을 성형 금형(100)으로부터 취출 가능한 상태로 한다. 이것에 의해, 작업자는 개방된 성형 금형(100) 내로부터 프레스 부품(90)을 취출함으로써, 프레스 부품(90)의 성형 가공 작업을 종료한다.
상기 작동 설명으로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 실시형태에 의하면, 프레스 부품의 성형 방법은 프레스 부품(90)의 재료가 되는 블랭크(BL)에 대하여 포탄형상으로 돌출하는 예비 보스부(92')를 성형한 후, 이 예비 보스부(92')의 선단부에 하측 구멍(95)을 성형하고 있다. 그리고, 프레스 부품의 성형 방법은 하측 구멍(95)이 형성된 예비 보스부(92') 내에 피어스 펀치(130)의 내형 성형부(131)를 진입시킴으로써 동일 예비 보스부(92')의 일부를 피어스 다이스(110)의 외형 성형부(112)측으로 유동시킨 후, 동일 예비 보스부(92')의 다른 일부를 다이스측 절단날(113)과 펀치측 절단날(132)에 의해 절단하고 있다. 즉, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법은 블랭크(BL)에 보스부(92)를 성형할 때에 포탄형상의 예비 보스부(92')를 성형함과 아울러 예비 보스부(92')의 선단부에 하측 구멍(95)을 성형하고 있다. 이것에 의해, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의하면, 블랭크(BL)에 대하여 단순한 형상인 포탄형상의 예비 보스부(92')를 성형함과 아울러 동일 예비 보스부(92')의 선단부에 하측 구멍(95)을 성형한 후, 피어스 펀치(130) 및 피어스 다이스(110)를 사용하여 보스부(92)를 성형하기 때문에, 1공정에 필요한 압축 하중을 작게 억제할 수 있다. 또, 예비 보스부(92')의 선단부측을 얇게 성형할 수 있기 때문에, 블랭크(BL)의 판두께보다 작은 내경의 하측 구멍(95)을 용이하게 성형할 수 있음과 아울러 피어스 펀치(130)와 피어스 다이스(110)에 의해 절제하는 부분의 체적을 최소한으로 억제할 수 있다. 이들에 의해, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법에 의하면, 프레스 부품(90)의 성형에 사용하는 설비 구성의 소형화 및 단순화가 가능함과 아울러 폭넓은 형상, 구체적으로는 종래기술에 비해 돌출량 및 두께를 증가시킨 보스부(92)를 성형할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시에 있어서는, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 한 각종 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에 있어서는, 피어스 다이스(110)에 대하여 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)를 이동시키도록 구성했다. 그러나, 피어스 다이스(110), 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)의 이동은 상대적인 것이기 때문에, 어느 것이 이동측 및 고정측이어도 되는 것은 당연하다. 예를 들면, 홀드체(120) 및 피어스 펀치(130)에 대하여 피어스 다이스(110)가 이동하도록 구성되어 있어도 된다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 예비 보스부(92')의 선단부의 두께(t)는 블랭크(BL)의 두께의 1/10 이하로 성형했다. 그러나, 예비 보스부(92')의 선단부의 두께(t)는 블랭크(BL)의 두께 이하로 하측 구멍(95)이 성형 가능한 두께이면 되고, 반드시 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 예비 보스부(92')를 성형하는 펀치(220)에 있어서의 포탄부(222) 및 보스부(92)를 성형하는 피어스 펀치(130)의 내형 성형부(131)를 각각 외경이 포물선형상으로 증가하는 포탄형상으로 형성했다. 그러나, 예비 보스부(92')를 성형하는 펀치(220)에 있어서의 포탄부(222) 및 보스부(92)를 성형하는 피어스 펀치(130)의 내형 성형부(131)의 형상은 선단부로부터 서서히 외형이 증가하는 형상이면 되고, 예를 들면, 원추 등의 송곳형상으로 형성할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 예비 성형 금형(200)에 있어서의 이젝터(230)의 받이부(231)를 평면형상으로 형성했다. 그러나, 이젝터(230)의 받이부(231)는 볼록형상으로 돌출하는 예비 보스부(92')를 성형할 수 있는 형상이면, 반드시 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이젝터(230)의 받이부(231)는 도 7에 나타내는 바와 같이 이젝터(230)의 선단면 중앙부가 송곳형상으로 돌출하는 형상으로 형성할 수 있다. 이것에 의하면, 예비 보스부(92')에 있어서의 선단부의 주위의 두께를 확보하여 스크랩(S)을 적게 하여 체적 손실을 적게 할 수 있고, 보스부(92)의 돌출량 및 두께를 증가시킬 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 프레스 부품(90)은 이 프레스 부품(90)이 각종 기계 장치를 구성하는 소위 기계 부품의 조립에 사용되는 부품을 상정했지만, 이들 이외의 부품이어도 된다. 즉, 본 발명에 따른 프레스 부품의 성형 방법은 판형상의 베이스부(91) 상에 통형상의 보스부(92)가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품에 널리 적용할 수 있다. 이 경우, 프레스 부품(90)은 원통형상에 한정되지 않고, 원 이외의 타원, 삼각이나 사각 등의 다각형상 등의 소위 이형상이어도 된다. 또, 프레스 부품(90)은 보스부(92)의 외주부나 내주부에 치형(예를 들면, 인벌류트 치형, 스플라인 또는 세레이션 등)이 형성된 부품이나 치형 등을 구비하여 기계 요소로서 기능하는 부품이어도 된다. 이들 경우, 프레스 부품(90)의 형상에 맞추어 성형 금형(100) 및 예비 성형 금형(200)의 형상이 적당히 설정되는 것은 당연하다.
또, 프레스 부품(90)을 구성하는 블랭크(BL)의 재질도 SPCC, SPCD 및 SPCE 등 드로잉 가공에 특히 적합한 강판 이외의 금속 재료여도 채용할 수 있다. 특히, 일반적으로 드로잉 가공이나 버링 가공에 적합하지 않은 고탄소강이나 고장력강을 재료에 대해서도 깨짐이나 균열 등의 성형 불량을 발생시키지 않고 정밀도 좋게 성형 가공을 행할 수 있다.
BL…블랭크
t…예비 보스부의 선단부의 두께
S…스크랩
90…프레스 부품
91…베이스부
92…보스부
93…관통 구멍
94…원통부
95…하측 구멍
90'…예비 성형품
92'…예비 보스부
100…성형 금형
110…피어스 다이스
111…받이부
112…외형 성형부
113…다이스측 절단날
114…안내 구멍
120…홀드체
121…압압부
122…안내 구멍
130…피어스 펀치
131…내형 성형부
132…펀치측 절단날
133…직선부
200…예비 성형 금형
210…워크 척
211…가동형
212…고정형
220…펀치
221…원기둥부
222…포탄부
230…이젝터
231…받이부

Claims (4)

  1. 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 성형 방법으로서,
    상기 프레스 부품에 있어서의 상기 보스부의 외형에 대응하는 형상으로 형성된 통형상의 외형 성형부 및 동일 외형 성형부에 대하여 상기 보스부의 두께분만큼 내측으로 튀어나와 형성된 다이스측 절단날을 각각 가지는 피어스 다이스와,
    봉형상체의 선단부에 포탄형상의 내형 성형부가 형성됨과 아울러 동일 내형 성형부에 대하여 튀어나온 상태에서 상기 다이스측 절단날과 쌍을 이루는 펀치측 절단날을 가지는 피어스 펀치를 각각 준비해 두고,
    포탄형상으로 형성된 선단부를 가진 포탄형 펀치를 사용하여 판형상의 블랭크를 압압함으로써 동일 블랭크의 일부를 볼록형상으로 돌출시킨 예비 보스부를 성형하는 예비 보스부 성형 공정과,
    상기 예비 보스부의 선단부에 관통 구멍으로 이루어지는 하측 구멍을 형성하는 하측 구멍 성형 공정과,
    상기 예비 보스부의 외측에 대향 배치한 상기 피어스 다이스와 상기 예비 보스부의 내측에 대향 배치한 상기 피어스 펀치를 상대 변위시켜 상기 예비 보스부 내에 상기 내형 성형부를 진입시킴으로써 동일 예비 보스부의 일부를 상기 외형 성형부측으로 유동시킨 후, 동일 예비 보스부의 다른 일부를 상기 다이스측 절단날과 상기 펀치측 절단날에 의해 절단하는 보스부 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 성형 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 예비 보스부 성형 공정은 상기 예비 보스부의 선단부를 상기 블랭크의 1/10 이하의 두께로 성형하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 성형 방법.
  3. 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 제조 방법으로서,
    상기 프레스 부품에 있어서의 상기 보스부의 외형에 대응하는 형상으로 형성된 통형상의 외형 성형부 및 동일 외형 성형부에 대하여 상기 보스부의 두께분만큼 내측으로 튀어나와 형성된 다이스측 절단날을 각각 가지는 피어스 다이스와,
    봉형상체의 선단부에 포탄형상의 내형 성형부가 형성됨과 아울러 동일 내형 성형부에 대하여 튀어나온 상태에서 상기 다이스측 절단날과 쌍을 이루는 펀치측 절단날을 가지는 피어스 펀치를 각각 준비해 두고,
    포탄형상으로 형성된 선단부를 가진 포탄형 펀치를 사용하여 판형상의 블랭크를 압압함으로써 동일 블랭크의 일부를 볼록형상으로 돌출시킨 예비 보스부를 성형하는 예비 보스부 성형 공정과,
    상기 예비 보스부의 선단부에 관통 구멍으로 이루어지는 하측 구멍을 형성하는 하측 구멍 성형 공정과,
    상기 예비 보스부의 외측에 대향 배치한 상기 피어스 다이스와 상기 예비 보스부의 내측에 대향 배치한 상기 피어스 펀치를 상대 변위시켜 상기 예비 보스부 내에 상기 내형 성형부를 진입시킴으로써 동일 예비 보스부의 일부를 상기 외형 성형부측으로 유동시킨 후, 동일 예비 보스부의 다른 일부를 상기 다이스측 절단날과 상기 펀치측 절단날에 의해 절단하는 보스부 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
  4. 판형상의 베이스부 상에 통형상의 보스부가 기립하여 형성된 금속제의 프레스 부품의 성형용 금형으로서,
    상기 프레스 부품에 있어서의 상기 보스부의 외형에 대응하는 형상으로 형성된 통형상의 외형 성형부 및 동일 외형 성형부에 대하여 상기 보스부의 두께분만큼 내측으로 튀어나와 형성된 다이스측 절단날을 각각 가지는 피어스 다이스와,
    봉형상체의 선단부에 포탄형상의 내형 성형부가 형성됨과 아울러 동일 내형 성형부에 대하여 튀어나온 상태에서 상기 다이스측 절단날과 쌍을 이루는 펀치측 절단날을 가지는 피어스 펀치를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 성형용 금형.
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