KR102348560B1 - Press forming apparatus - Google Patents

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KR102348560B1
KR102348560B1 KR1020200093592A KR20200093592A KR102348560B1 KR 102348560 B1 KR102348560 B1 KR 102348560B1 KR 1020200093592 A KR1020200093592 A KR 1020200093592A KR 20200093592 A KR20200093592 A KR 20200093592A KR 102348560 B1 KR102348560 B1 KR 102348560B1
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KR
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punch
forming apparatus
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press forming
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KR1020200093592A
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Inventor
복현호
박재헌
오경석
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주식회사 포스코
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D24/02—Die-cushions

Abstract

The present invention relates to a press forming apparatus in which the shape of a mold is improved to secure dimensional accuracy of parts and improve shape fixability, the press forming apparatus comprising: a die having a cavity formed therein; a punch having a shape corresponding to the cavity and moving relative to the die; a blank holder positioned around the punch and pressing a plate when the die approaches; and a compression member disposed between the punch and the blank holder and movable relative to the punch, wherein the die includes a first corrugated portion formed at an opening edge of the cavity, and the compression member includes a second corrugated portion formed to correspond to the first corrugated portion on the surface of the die facing the first corrugated portion.

Description

프레스 성형장치{PRESS FORMING APPARATUS}Press forming apparatus {PRESS FORMING APPARATUS}

본 발명은, 부품을 구성하는 벽부의 휨을 억제함으로써 부품의 치수 정밀도를 확보하고 형상 동결성을 향상시킬 수 있는 프레스 성형장치에 관한 것이다. The present invention relates to a press forming apparatus capable of securing the dimensional accuracy of a part and improving shape fixability by suppressing the curvature of a wall part constituting the part.

환경 규제와 에너지 효율의 향상을 위한 경량화 요구, 및 충돌 안전에 대한 기준의 엄격화에 따라 차체에 고강도 금속 판재의 적용이 지속적으로 증가하고 있다. 이와 같은 고강도 및 경량인 차체를 이루는 부품은 프레스 성형 공법을 통해 제조되고 있다. The application of high-strength metal plates to car bodies is continuously increasing in accordance with environmental regulations, demands for weight reduction for improvement of energy efficiency, and stricter standards for crash safety. The parts constituting the high-strength and light-weight car body are manufactured through a press molding method.

판재의 박육화와 고강도화는 성형된 부품의 탄성 복원(Springback)을 심화시켜, 결과적으로 제품의 치수 정밀도와 형상 동결성을 확보하는 데에 방해 요소가 됨으로써, 금형과 공정의 개발에 추가적인 비용과 시간이 소요될 뿐만 아니라 품질 관리에도 세심한 주의를 필요하게 하는 단점이 있다. The thinning and high strength of the plate deepens the springback of the molded part, and as a result, it becomes an obstacle to securing the dimensional accuracy and shape freezeability of the product, resulting in additional cost and time for the development of molds and processes. Not only does it take time, but it also has the disadvantage of requiring careful attention to quality control.

이를 해소하기 위해 판재의 굽힘 부위 혹은 굽힘과 폄을 겪은 부위에 대해 순차적으로 또는 동시에 인장력을 부여하는 방법이 제안되어 있으며, 이와 반대로 압축력 부여하는 방법도 제안되고 있다. In order to solve this problem, a method of sequentially or simultaneously applying a tensile force to a bent portion of a plate or a portion subjected to bending and extension has been proposed, and on the contrary, a method of applying a compressive force is also proposed.

제안된 방법들은 수직 응력을 부품의 단면 전체에 가함으로써, 성형 후 굽힘 부위의 각도 변화나 벽부의 휨을 유발하는 굽힘 모멘트를 약화시키는 것에 주안점을 두고 있다. The proposed methods focus on weakening the bending moment that causes the bending of the wall or the angular change of the bending area after molding by applying a normal stress to the entire cross section of the part.

하지만, 이들 방법은 복잡한 형상의 부품에 적용이 불가능하고, 금형의 공동부(Cavity)에서 멀리 이격된 위치부터 유입 저항이 발생함에 따라 블랭크 홀더에 의한 판재의 홀딩면과 대략 직각인 벽부에 응력이 과도하게 집중되어 부품의 파단으로 이어지는 문제가 있다. However, these methods cannot be applied to parts with complex shapes, and as the inflow resistance occurs from a position far away from the cavity of the mold, stress is applied to the wall portion approximately perpendicular to the holding surface of the plate by the blank holder. There is a problem that excessive concentration leads to breakage of the part.

(특허문헌 1) KR 2014-0094021 A (Patent Document 1) KR 2014-0094021 A

본 발명은 금형의 형상을 개선하여 부품의 치수 정밀도를 확보하고 형상 동결성을 향상시킬 수 있는 프레스 성형장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a press molding apparatus capable of improving the shape of a mold to secure dimensional accuracy of parts and improve shape fixability.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치는, 공동부가 형성된 다이; 상기 공동부에 대응되는 형상을 가지며 상기 다이에 대해 상대이동하는 펀치; 상기 펀치 주위에 위치하고, 상기 다이가 접근하면 판재를 눌러주는 블랭크 홀더; 및 상기 펀치와 상기 블랭크 홀더 사이에 배치되고 상기 펀치에 대해 상대이동 가능한 압착 부재를 포함하고, 상기 다이는 상기 공동부의 개구 모서리에 형성된 제1 파형상부를 포함하며, 상기 압착 부재는 상기 다이의 제1 파형상부를 향한 표면에 상기 제1 파형상부와 대응되게 형성된 제2 파형상부를 포함하고, 상기 다이가 상기 펀치에 대해 상대이동할 때, 판재는 상기 다이의 제1 파형상부와 상기 압착 부재의 제2 파형상부 사이에서 압착되어, 상기 판재가 상기 다이의 공동부로 유입되는 것이 구속될 수 있다.A press forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a die formed with a cavity; a punch having a shape corresponding to the cavity and moving relative to the die; a blank holder positioned around the punch and pressing the plate when the die approaches; and a compression member disposed between the punch and the blank holder and movable relative to the punch, wherein the die includes a first corrugation formed at an opening edge of the cavity, the compression member comprising a second portion of the die. and a second corrugated portion formed to correspond to the first corrugated portion on a surface facing the first corrugated portion, and when the die is moved relative to the punch, the plate material is formed between the first corrugated portion of the die and the second corrugated portion of the pressing member. It can be compressed between the two corrugations to constrain the plate material from entering the cavity of the die.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 금형의 공동부 내에 위치한 부품의 벽부에만 선택적인 인장력을 부여하여 벽부의 휨을 억제하게 됨으로써 치수 정밀도를 확보하고 형상 동결성을 향상시킬 수 있음과 동시에 부품의 파단도 방지할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, a selective tensile force is applied only to the wall portion of the component located in the cavity of the mold to suppress the bending of the wall portion, thereby securing dimensional accuracy and improving shape fixability and preventing breakage of parts There is an effect that can be done.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치의 구성과 작동 상태를 도시한 도면들이다.
도 5의 (a)는 본 발명에 따른 프레스 성형장치의 구성과 작동을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5의 (b)와 (c)는 비교예에 따른 프레스 성형장치의 구성과 작동을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 6a는 유한 요소 해석을 통해, 본 발명에 따른 프레스 성형장치에서 성형 후 부품에 탄성 복원이 발생한 형상을 나타낸 도면이다.
도 6b는 유한 요소 해석을 통해, 제1 비교예에 따른 프레스 성형장치에서 성형 후 부품에 탄성 복원이 발생한 형상을 나타낸 도면이다.
도 6c는 유한 요소 해석을 통해, 제2 비교예에 따른 프레스 성형장치에서 성형 후 부품에 탄성 복원이 발생한 형상을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 프레스 성형장치(a)와 비교예에 따른 프레스 성형장치(b, c) 간 탄성 복원의 억제 효과를 비교한 도면이다. 1 to 4 are views showing the configuration and operating state of the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 (a) is a view schematically showing the configuration and operation of the press forming apparatus according to the present invention, Figure 5 (b) and (c) are schematic views of the configuration and operation of the press forming apparatus according to the comparative example are drawings shown as
6A is a view showing a shape in which elastic restoration occurs in a part after molding in the press forming apparatus according to the present invention through finite element analysis.
6B is a view showing a shape in which elastic restoration occurs in a part after molding in the press molding apparatus according to Comparative Example 1 through finite element analysis.
6C is a view showing a shape in which elastic restoration occurs in a part after molding in the press molding apparatus according to Comparative Example 2 through finite element analysis.
7 is a view comparing the inhibitory effect of elastic restoration between the press forming apparatus (a) according to the present invention and the press forming apparatus (b, c) according to the comparative example.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings.

설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치가 수직하게 배치된 경우를 예로 들어 설명한다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 장치의 구성이 수평 배치형인 경우에도 본 발명의 원리가 적용되는 것이 완전히 배제되지 않음을 밝혀둔다. For convenience of description, a case in which the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention is vertically disposed will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the application of the principles of the present invention is not completely excluded even when the configuration of the device is a horizontal arrangement type.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치의 구성과 작동 상태를 도시한 도면들이다. 1 to 4 are views showing the configuration and operating state of the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치는 다이(10), 펀치(20), 압착 부재(30), 블랭크 홀더(40)를 포함할 수 있다. As shown in these figures, the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention may include a die 10 , a punch 20 , a pressing member 30 , and a blank holder 40 .

다이(10)는 판재(1)를 부품으로 성형하는 형상을 갖도록 형성된 공동부(11)를 포함할 수 있다. 다이는 프레스에 설치된다. The die 10 may include a cavity 11 formed to have a shape for molding the plate material 1 into a part. The die is installed in the press.

공동부(11)의 개구 모서리에는 제1 파형상부(12)가 굴곡지게 형성될 수 있다. 제1 파형상부는 라운드 형상을 가진 적어도 하나의 볼록면(13)과 라운드 형상을 가진 적어도 하나의 오목면(14)이 개구 모서리를 따라 공동부의 안쪽에서 바깥쪽으로 또는 바깥쪽에서 안쪽으로 번갈아 형성될 수 있다. The first wavy portion 12 may be formed to be bent at the opening edge of the cavity 11 . The first wavy portion may have at least one convex surface 13 having a round shape and at least one concave surface 14 having a round shape alternately formed along the opening edge from inside to outside of the cavity or from outside to inside. have.

단위 볼록면(13)의 반경과 단위 오목면(14)의 반경은 공동부(11)의 개구 모서리가 가진 반경보다 작다. 또, 각 단위 볼록면과 각 단위 오목면은 서로 상이하고 독립된 반경을 가질 수 있다. The radius of the unit convex surface 13 and the radius of the unit concave surface 14 are smaller than the radius of the opening edge of the cavity 11 . In addition, each unit convex surface and each unit concave surface may have different and independent radii.

펀치(20)는 다이(10)의 공동부(11)에 대응되는 형상을 갖는다. 펀치는 프레스에 설치된다. The punch 20 has a shape corresponding to the cavity 11 of the die 10 . The punch is installed in the press.

예를 들어, 도면들에는 다이(10)가 프레스의 상부에 위치한 슬라이더(3)에 장착되고 펀치(20)가 프레스의 하부에 위치한 볼스터(4)에 장착된 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 역으로 장착되어도 된다. For example, although the figures show the die 10 mounted on a slider 3 located at the top of the press and the punch 20 mounted on a bolster 4 located at the bottom of the press, it is not necessarily limited to this. No, it may be installed in reverse.

슬라이더(3)는, 구동력에 의해 예컨대 상하로 이동되면서 가압력(수직 하중)을 제공하는 프레스의 램(미도시)의 저면에 설치될 수 있다. 볼스터(4)는 프레스의 베드(미도시)의 위에 설치될 수 있다. The slider 3 may be installed, for example, on a bottom surface of a ram (not shown) of a press that provides a pressing force (vertical load) while moving up and down by a driving force. The bolster 4 may be installed on a bed (not shown) of the press.

이에 따라, 다이(10)는, 프레스의 램이 하강할 때 슬라이더(3)와 함께 펀치(20)에 대해 상대이동하고, 금속으로 된 판재(1)가 펀치에 의해 다이의 공동부(11)로 밀어넣어져 소정 형상의 부품으로 성형될 수 있다. Accordingly, the die 10 is moved relative to the punch 20 together with the slider 3 when the ram of the press is lowered, and the metal sheet 1 is punched into the cavity 11 of the die. It can be pressed into a part and molded into a part having a predetermined shape.

압착 부재(30)는 펀치(20) 주위에서 펀치에 대해 상대이동 가능하게 배치된다. 압착 부재는 프레스에 설치되는데, 펀치와 함께 볼스터(4) 또는 슬라이더(3)에 장착될 수 있다. The compression member 30 is disposed around the punch 20 to be movable relative to the punch. The pressing member is installed in the press, and may be mounted on the bolster 4 or the slider 3 together with the punch.

압착 부재(30)는, 판재(1)에서 다이(10)의 제1 파형상부(12)와 접촉하는 표면의 반대쪽 표면과 접촉하게 된다. 판재는, 프레스의 램이 하강할 때 슬라이더(3)와 함께 하강하는 다이 및 제1 파형상부에 의해 가압될 수 있다. The pressing member 30 is brought into contact with the surface of the plate 1 opposite to the surface which is in contact with the first corrugated portion 12 of the die 10 . The plate material can be pressed by the first corrugation and the die descending together with the slider 3 when the ram of the press is lowered.

다이(10)의 제1 파형상부(12)에 대응하여, 압착 부재(30)에서 다이의 제1 파형상부를 향한 표면에는 제2 파형상부(32)가 굴곡지게 형성될 수 있다. 전술한 다이를 향한 표면은 펀치(20) 쪽으로 점차 상승하는 높이를 가질 수 있어, 제2 파형상부는 펀치를 향해 상승하는 프로파일(Profile)을 가질 수 있다. Corresponding to the first wavy portion 12 of the die 10 , the second wavy portion 32 may be formed to be curved on the surface of the pressing member 30 facing the first wavy portion of the die. The above-described die-facing surface may have a height that gradually rises toward the punch 20 , such that the second wavy portion may have a profile that rises toward the punch.

제2 파형상부(32)는 라운드 형상을 가진 적어도 하나의 오목면(34)과 라운드 형상을 가진 적어도 하나의 볼록면(33)이 번갈아 형성될 수 있다. The second wavy portion 32 may alternately include at least one concave surface 34 having a round shape and at least one convex surface 33 having a round shape.

단위 볼록면(33)의 반경과 단위 오목면(34)의 반경은 압착 부재(30)의 다이(10)를 향한 표면이 가진 반경보다 작다. 또, 각 단위 볼록면과 각 단위 오목면은 서로 상이하고 독립된 반경을 가질 수 있다. The radius of the unit convex surface 33 and the radius of the unit concave surface 34 are smaller than the radius of the pressing member 30 facing the die 10 . In addition, each unit convex surface and each unit concave surface may have different and independent radii.

압착 부재(30)의 제2 파형상부(32)는 다이(10)의 제1 파형상부(12)에 실질적으로 일치하도록 형성되어 반력 또는 가압력이 다이의 제1 파형상부에 균일하게 인가될 수 있다.The second wavy portion 32 of the pressing member 30 is formed to substantially coincide with the first corrugated portion 12 of the die 10 so that a reaction force or urging force can be uniformly applied to the first corrugated portion of the die 10 . .

또한, 압착 부재(30)는, 예컨대 스프링, 유체압 실린더 등으로 구성된 제1 쿠션 부재(31)를 통해 볼스터(4) 또는 슬라이더(3)에 연결되어 지지될 수 있다. In addition, the compression member 30 may be connected to and supported by the bolster 4 or the slider 3 through the first cushion member 31 composed of, for example, a spring, a hydraulic pressure cylinder, or the like.

예를 들어 제1 쿠션 부재(31)를 매개로 하여 압착 부재(30)가 볼스터(4) 또는 슬라이더(3)에 장착되더라도 압착 부재는 다이(10)를 향해 펀치(20)보다 더 돌출될 수 없다. For example, even if the compression member 30 is mounted on the bolster 4 or the slider 3 via the first cushion member 31 , the compression member may protrude further toward the die 10 than the punch 20 . none.

압착 부재(30)의 측면은 펀치(20)의 측면을 따라 미끄럼이동할 수 있게 형성되고 배치될 수 있다. The side surface of the compression member 30 may be formed and arranged to be slidable along the side surface of the punch 20 .

블랭크 홀더(40)는, 펀치(20) 및 압착 부재(30)에 이웃하여 설치되고, 예를 들어 프레스의 램이 슬라이더(3)와 함께 하강할 때 다이(10)가 접근하면, 판재(1)를 일정한 압력으로 눌러준다. 압착 부재는 펀치와 블랭크 홀더 사이에 배치되게 된다. The blank holder 40 is installed adjacent to the punch 20 and the pressing member 30, for example, when the die 10 approaches when the ram of the press is lowered together with the slider 3, the plate material 1 ) with constant pressure. The pressing member is disposed between the punch and the blank holder.

블랭크 홀더(40)는 프레스에 설치되는데, 펀치(20) 및 압착 부재(30)와 함께 볼스터(4) 또는 슬라이더(3)에 장착될 수 있다. 블랭크 홀더는 다이(10)의 공동부(11) 및 제1 파형상부(12)를 제외한 부분에 대응되게 위치될 수 있다. The blank holder 40 is installed in the press, and may be mounted on the bolster 4 or the slider 3 together with the punch 20 and the pressing member 30 . The blank holder may be positioned to correspond to a portion of the die 10 except for the cavity 11 and the first wavy portion 12 .

또한, 블랭크 홀더(40)는 예컨대 스프링, 유체압 실린더 등으로 구성된 제2 쿠션 부재(41)를 통해 볼스터(4) 또는 슬라이더(3)에 연결되어 지지될 수 있다In addition, the blank holder 40 may be connected to and supported by the bolster 4 or the slider 3 through a second cushion member 41 composed of, for example, a spring, a hydraulic cylinder, or the like.

도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치의 작동에 대해 간략히 설명한다. 1 to 4, the operation of the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be briefly described.

예를 들면, 다이(10)가 프레스의 상부에 위치한 슬라이더(3)에 장착되고, 펀치(20)와 압착 부재(30) 및 블랭크 홀더(40)가 프레스의 하부에 위치한 볼스터(4)에 장착될 수 있다. For example, the die 10 is mounted on the slider 3 located at the top of the press, and the punch 20, the pressing member 30 and the blank holder 40 are mounted on the bolster 4 located at the bottom of the press. can be

또한, 제1 파형상부(12)와 제2 파형상부(32)는 3개의 오목면(14, 34)과 3개의 볼록면(13, 33)이 번갈아 형성될 수 있으며, 각 단위 볼록면과 각 단위 오목면은 서로 상이하고 독립된 반경을 가질 수 있다. In addition, the first wavy upper part 12 and the second corrugated upper part 32 may have three concave surfaces 14 and 34 and three convex surfaces 13 and 33 alternately formed, and each unit convex surface and each The unit concave surfaces may have different and independent radii.

도 1은 판재(1)가 펀치(20)와 블랭크 홀더(40) 상에 안착되는 성형 전 상태를 도시한다. 1 shows a state before molding in which the plate material 1 is seated on the punch 20 and the blank holder 40 .

도 2에서, 상부의 다이(10)가 하강함에 따라 판재(1)는 다이의 제1 파형상부(12)와, 제1 쿠션 부재(31)에 의해 지지되고 있는 압착 부재(30)의 제2 파형상부(32) 사이에서 압착된다. In FIG. 2 , as the upper die 10 is lowered, the plate 1 is formed by the first corrugated portion 12 of the die and the second of the pressing member 30 supported by the first cushioning member 31 . It is compressed between the corrugated portions (32).

이때, 압착 정도는 제1 쿠션 부재(31)로 전달되는 쿠션압(Cushion Pressure)에 의해 조절될 수 있다. At this time, the degree of compression may be adjusted by cushion pressure transmitted to the first cushion member 31 .

혹은, 다이(10)의 제1 파형상부(12)와 압착 부재(30)의 제2 파형상부(32) 간의 공극을 일정하게 유지시켜 압착 정도를 조절할 수 있다. 이 경우, 원하는 공극을 가지는 스페이서(Spacer)를 판재(1)의 간섭이 없는 위치에 삽입시킨 후 충분한 쿠션압을 가함으로써 조절이 이루어질 수 있다. Alternatively, the degree of compression may be controlled by maintaining a constant gap between the first corrugated portion 12 of the die 10 and the second corrugated portion 32 of the compression member 30 . In this case, the adjustment can be made by inserting a spacer having a desired air gap at a position where there is no interference of the plate material 1 and then applying sufficient cushion pressure.

이와 같이 판재(1)를 다이(10)의 제1 파형상부(12)와 압착 부재(30)의 제2 파형상부(32) 사이의 공극 내에 파형으로 압착시킨 상태에서 지속적으로 다이를 하강시키면, 도 3에 도시된 것처럼 판재의 외측이 점진적으로 다이의 공동부(11) 내로 유입된다. In this way, if the die is continuously lowered in a state in which the plate material 1 is compressed in a corrugated form in the gap between the first corrugated portion 12 of the die 10 and the second corrugated portion 32 of the compression member 30, As shown in FIG. 3 , the outside of the plate is gradually introduced into the cavity 11 of the die.

펀치(20)는 볼스터(4)에 의해 그 위치가 고정되게 지지되고 있지만, 압착 부재(30) 및 블랭크 홀더(40)는 다이(10)에 의해 가압되면서 하강하고, 압착 부재 및 블랭크 홀더를 지탱하는 제1 쿠션 부재(31) 및 제2 쿠션 부재(41)도 압축된다. 압착 부재는 펀치의 측면을 따라 하강할 수 있다. The punch 20 is fixedly supported in its position by the bolster 4, but the pressing member 30 and the blank holder 40 are lowered while being pressed by the die 10, and support the pressing member and the blank holder. The first cushioning member 31 and the second cushioning member 41 are also compressed. The compression member may descend along the side of the punch.

이러한 유입과 하강은 도 4에 도시된 바와 같이 성형이 완료될 때까지 수행된다.Such inflow and descending is performed until molding is completed as shown in FIG. 4 .

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치는, 블랭크 홀더의 홀딩면 외에, 내측 경계인 공동부의 개구 모서리에 대응되게 압착 부재를 설치함으로써, 판재의 유입을 제어하는 추가적인 유입 통제 수단을 제공하고 있다. In addition to the holding surface of the blank holder, the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention provides an additional inflow control means for controlling the inflow of the plate material by installing a pressing member corresponding to the opening edge of the cavity, which is the inner boundary.

압착 부재가 판재를 압착하기 전(도 3의 이전)에는 판재의 유입이 블랭크 홀더에 의한 유입 저항으로만 제어될 수 있지만, 압착 부재에 의해 압착된 후(도 3의 이후)부터는 해당 다이의 가압력과 파형상부의 형상 자체에 의한 형상적 구속에 의해 추가의 유입 저항이 발휘될 수 있다. Before the pressing member compresses the plate (before in FIG. 3), the inflow of the plate can be controlled only by the inflow resistance by the blank holder, but after being compressed by the pressing member (after in FIG. 3), the pressing force of the die Additional inflow resistance can be exerted by the shape constraint by the shape of the corrugated upper part itself.

도 2의 확대도를 살펴보면, 판재가 다이의 공동부로 유입되면서 다이의 제1 파형상부와 압착 부재(5)의 제2 파형상부 사이의 좁은 공극을 통과할 때 수반되는 여러 차례의 정방향 굽힘 및 역방향 굽힘에 의해서도 유입 저항이 형성됨을 알 수 있다.Referring to the enlarged view of FIG. 2 , when the sheet material flows into the cavity of the die and passes through the narrow gap between the first wavy upper part of the die and the second corrugated upper part of the pressing member 5, several times of forward bending and reverse It can be seen that inflow resistance is also formed by bending.

결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치는, 판재가 다이의 공동부 내로 유입되는 것을 제어하는 추가적인 유입 통제 수단을 제공함은 물론, 판재의 유입 저항을 증가시킬 수 있게 되는 것이다. As a result, the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention provides an additional inflow control means for controlling the inflow of the sheet material into the cavity of the die, as well as increases the inflow resistance of the sheet material.

한편, 종래기술의 경우에는 다이에 형성된 공동부의 개구 모서리의 반경이 작을수록, 성형이 완료된 부품이 금형으로부터 이형(離型)될 때에 보다 작은 양의 탄성 복원이 일어난다. 특히, 성형된 부품의 벽부에서 개구 모서리의 곡률과 동일한 방향으로의 휨(Curl)이 억제된다. On the other hand, in the case of the prior art, the smaller the radius of the opening edge of the cavity formed in the die, the smaller the amount of elastic recovery occurs when the molded part is released from the mold. In particular, curvature in the same direction as the curvature of the opening edge in the wall portion of the molded part is suppressed.

하지만, 공동부의 개구 모서리의 반경이 너무 작아지게 되면 판재의 유입 저항이 너무 커지게 되므로, 성형 도중에 벽부에서 파단이 발생할 위험도 증가하게 된다.However, if the radius of the opening edge of the cavity becomes too small, the inflow resistance of the sheet material becomes too large, and thus the risk of fracture occurring in the wall portion during forming increases.

또한, 블랭크 홀더에 의한 유입 저항이 판재의 외측으로부터 이미 발휘되고 있어, 판재의 유입 방향이 거의 직각으로 급격하게 바뀌는 벽부에 응력이 과도하게 집중된다는 점도 파단의 원인으로 작용할 수 있다.In addition, since the inflow resistance by the blank holder is already exhibited from the outside of the plate, the excessive concentration of stress in the wall portion in which the inflow direction of the plate changes abruptly to a substantially right angle may also act as a cause of fracture.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치에서는, 공동부의 개구 모서리의 반경을 따라 작은 반경을 갖는 복수의 볼록면과 복수의 오목면을 설치하여 전체적인 유입 저항이 지나치게 커지지 않도록 하면서도 이형시 벽부의 휨을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.In the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention, a plurality of convex surfaces and a plurality of concave surfaces having a small radius are installed along the radius of the opening edge of the cavity to prevent the overall inflow resistance from becoming excessively high and to prevent bending of the wall during release inhibitory effect can be obtained.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치는, 블랭크 홀더에 의한 홀딩력을 종래 대비 상대적으로 낮게 부여하더라도, 유입방향의 전환 지점인 압착 부재로부터 적절한 유입 저항을 확보할 수 있으므로 벽부에서 과도한 응력의 집중을 회피할 수 있는 장점이 있다.In addition, in the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention, even if the holding force by the blank holder is given relatively low compared to the prior art, it is possible to secure an appropriate inflow resistance from the compression member, which is the switching point of the inflow direction, so that excessive stress in the wall portion It has the advantage of avoiding the concentration of

특히, 굽힘 성능이 취약한 인장강도 780MPa 이상의 고강도 변태강화강의 경우, 굽힘이 발생하는 순간에 굽힘 부위에서 조기 파단의 위험이 커서, 작은 반경을 가진 공동부의 개구 모서리를 적용할 수 없다.In particular, in the case of high-strength transformation-reinforced steel with a tensile strength of 780 MPa or more, which has weak bending performance, the risk of premature fracture at the bending site at the moment of bending is high, so the opening edge of a cavity with a small radius cannot be applied.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치에서는, 다이에 있는 공동부의 개구 모서리가 작은 반경을 갖더라도, 한 번에 원하는 각도로 굽히지 않고 원하는 각도보다 훨씬 작은 각도로 분할해서 굽히게 되므로, 판재의 굽힘 부위 외측의 변형량이 개구 모서리의 반경이 발생시킬 수 있는 최대 변형량보다 항상 작기 때문에 인장강도 780MPa 이상의 고강도 변태강화강으로 된 판재에도 작은 반경을 가진 공동부의 개구 모서리가 파단의 우려 없이 적용될 수 있다.In the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention, even if the opening edge of the cavity in the die has a small radius, it is not bent at a desired angle at once, but is divided and bent at a much smaller angle than the desired angle, Since the amount of deformation outside the bending area is always smaller than the maximum deformation that the radius of the opening edge can cause, the opening edge of the cavity with a small radius can be applied without fear of breaking even for a plate made of high-strength transformation-reinforced steel with a tensile strength of 780 MPa or more.

더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형장치는, 성형되는 부품의 벽부에만 선택적으로 인장력이 부하되어, 판재의 모든 단면에 걸쳐 잔류 응력이 인장방향으로 정렬됨에 따라 이형시 굽힘 모멘트로 인한 탄성 복원(Springback)이 억제되는 효과를 제공한다. Moreover, in the press forming apparatus according to an embodiment of the present invention, tensile force is selectively applied only to the wall portion of the part to be molded, and as the residual stress is aligned in the tensile direction over all cross sections of the plate, elasticity due to the bending moment during release It provides the effect that springback is suppressed.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 본 발명의 일 실시예와 2가지 유형의 비교예를 대비한 유한 요소 해석(Finite Element Method, FEM)을 나타내고 있다. 5 to 7 show a finite element analysis (FEM) in comparison with one embodiment of the present invention and two types of comparative examples in order to confirm the effect of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이 모델의 좌우 대칭성을 활용하여 절반 모델로 해석을 진행하였다 As shown in Fig. 5, analysis was performed as a half model by utilizing the left-right symmetry of the model.

도 5의 (a)는 본 발명에 따른 파형상부가 형성된 압착 부재(30)를 적용한 프레스 성형장치이고, (b)는 종래의 일반적인 프레스 성형장치로서 압착 부재 없이 성형하는 제1 비교예이며, (c)는 프레스 성형장치에 압착 부재(30")를 적용하지만 단일 곡률을 가진 제2 비교예이다. Figure 5 (a) is a press forming apparatus to which the crimping member 30 having a corrugated upper part according to the present invention is applied, (b) is a conventional general press forming apparatus and a first comparative example of molding without a crimping member, ( c) is a second comparative example in which the pressing member 30" is applied to the press forming apparatus but has a single curvature.

본 발명(a)의 압착 부재(30)와 다이(10)의 파형상부(32, 12)는 2개의 정방향 곡률과 1개의 역방향 곡률을 갖도록 형성되고, 다이의 공동부의 개구 모서리는 전체 5mm의 반경을 갖는다. The corrugated portions 32 and 12 of the pressing member 30 and the die 10 of the present invention (a) are formed to have two forward curvatures and one reverse curvature, and the opening edge of the cavity of the die has a total radius of 5 mm. has

제1 비교예(b) 및 제2 비교예(c)에서 다이(10', 10")의 공동부의 개구 모서리는 5mm의 반경을 갖는 것으로 설정되었다. In the first comparative example (b) and the second comparative example (c), the opening edges of the cavities of the dies 10', 10" were set to have a radius of 5 mm.

펀치(20, 20', 20")는 동일한 구성이 적용되었다. The punches 20, 20', 20" were of the same configuration.

블랭크 홀더(40, 40', 40")에 의한 홀딩력은, 본 발명(a)과 제2 비교예(c)에서 150kN이 부여되고, 제1 비교예(b)에서 200kN이 부여되었다. The holding force by the blank holders 40, 40', 40" was 150 kN in the present invention (a) and the second comparative example (c), and 200 kN in the first comparative example (b).

압착 부재(30; 30")와 다이(10; 10")의 공동부의 개구 모서리 간 공극은 본 발명(a)과 제2 비교예(c)에서 1.1mm로 일정하게 유지되는 조건이 적용되었다.The condition that the gap between the opening edge of the cavity of the pressing member 30; 30" and the die 10; 10" was kept constant at 1.1 mm in the present invention (a) and the second comparative example (c) was applied.

한편, 판재의 폭과 길이 및 두께는 각각 150mm와 200mm 및 1mm이다. 판재의 물성은 인장강도 780 MPa급의 복합조직강으로부터 얻은 기계적 성질이 채택되었다.On the other hand, the width, length, and thickness of the plate is 150mm, 200mm, and 1mm, respectively. The mechanical properties obtained from composite structure steel with tensile strength of 780 MPa were adopted for the physical properties of the plate.

도 6a 내지 도 6c는 이형된 부품의 탄성 복원(Springback)의 정도를 나타낸 도면들로서, 성형 종료 후의 형상과 유효 응력의 분포 상태를 나타내고 있다. 6A to 6C are views showing the degree of springback of the part that has been released, showing the shape and distribution of effective stress after molding is finished.

여기서, 도 6a 내지 도 6c는 성형된 부품에 해당하는 모델의 좌우 대칭성을 활용하여 절반 모델로 해석 결과를 나타내었으며, 탄성 복원의 정도를 명확히 볼 수 있도록 부품이 프레스 성형장치로부터 이형된 후 상하가 거꾸로 놓인 자세로 설정되어 있다. Here, Figs. 6a to 6c show the analysis results as a half model by utilizing the left-right symmetry of the model corresponding to the molded part, and the up and down after the part is released from the press molding device so that the degree of elastic restoration can be clearly seen. It is set in an upside down position.

본 발명(도 5의 (a))에 더 낮은 홀딩력이 부여되었음에도 본 발명에 의해 성형된 부품의 벽부에는 일반적인 프레스 성형장치인 제1 비교예(도 5의 (b))에 의해 성형된 부품의 벽부에서보다 더 큰 값의 유효 응력이 나타난다. 구체적으로, 본 발명의 유효 응력은 1,104MPa이고, 제1 비교예의 유효 응력은 794MPa이다. Although a lower holding force is given to the present invention (FIG. 5 (a)), the wall portion of the part molded by the present invention is a general press forming apparatus of the first comparative example (FIG. 5 (b)) of the molded part. Larger values of effective stress than in the wall are shown. Specifically, the effective stress of the present invention is 1,104 MPa, and the effective stress of Comparative Example 1 is 794 MPa.

이와 같은 결과는, 본 발명의 파형상부를 갖춘 압착 부재와 다이의 개구 모서리가 효과적으로 유입 저항을 발생시켰음을 보여주고 있다. These results show that the opening edge of the die and the crimping member with the corrugated top of the present invention effectively generated inflow resistance.

또한, 탄성 복원을 살펴보아도 본 발명(도 6a 참조)의 형상 변화량이 비교예들(도 6b 및 도 6c 참조)보다 현저히 적음을 보여주고 있다. 특히, 벽부의 휨을 효과적으로 억제시켜 부품의 전체적인 형상 동결성을 향상시킬 수 있음을 나타내고 있다.Also, looking at the elastic restoration, it is shown that the amount of change in shape of the present invention (see FIG. 6a ) is significantly smaller than that of the comparative examples (see FIGS. 6b and 6c ). In particular, it has been shown that the warpage of the wall can be effectively suppressed to improve the overall shape fixability of the part.

여기서, 압착 부재를 적용하지만 파형이 아닌 단일 곡률을 가진 제2 비교예(도 5의 (c))의 경우에는 탄성 복원의 억제 효과가 크지 않음을 알 수 있다(도 6c 참조). Here, it can be seen that in the case of the second comparative example (FIG. 5(c)) in which the compression member is applied but has a single curvature rather than a waveform, the inhibitory effect of elastic restoration is not large (see FIG. 6c).

도 7은 본 발명(a)과 비교예(b, c) 간 탄성 복원의 억제 효과를 비교한 도면으로서, 본 발명(a)에서 탄성 복원의 억제 효과가 가장 우수함을 보여주고 있다.7 is a diagram comparing the inhibitory effect of elastic restoration between the present invention (a) and the comparative examples (b, c), and shows that the inhibitory effect of the elastic restoration is the best in the present invention (a).

이상과 같이 본 발명에 의하면, 치수 정밀도를 확보하고 형상 동결성을 향상시킬 수 있음과 동시에 부품의 파단도 방지할 수 있는 효과가 있게 된다. As described above, according to the present invention, it is possible to secure dimensional accuracy and improve shape fixability, and at the same time to prevent breakage of parts.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 판재 10: 다이
11: 공동부 12: 제1 파형상부
13, 33: 볼록면 14, 34: 오목면
20: 펀치 30: 압착 부재
31: 제1 쿠션 부재 32: 제2 파형상부
40: 블랭크 홀더 41: 제2 쿠션 부재1: plate 10: die
11: cavity 12: first wavy upper part
13, 33: convex surface 14, 34: concave surface
20: punch 30: crimping member
31: first cushion member 32: second wavy upper part
40: blank holder 41: second cushion member

Claims (8)

공동부가 형성된 다이;
상기 공동부에 대응되는 형상을 가지며 상기 다이에 대해 상대이동하는 펀치;
상기 펀치 주위에 위치하고, 상기 다이가 접근하면 판재를 눌러주는 블랭크 홀더; 및
상기 펀치와 상기 블랭크 홀더 사이에 배치되고 상기 펀치에 대해 상대이동 가능한 압착 부재
를 포함하고,
상기 다이는 상기 공동부의 개구 모서리에 형성된 제1 파형상부를 포함하며,
상기 압착 부재는 상기 다이의 제1 파형상부를 향한 표면에 상기 제1 파형상부와 대응되게 형성된 제2 파형상부를 포함하고,
상기 다이가 상기 펀치에 대해 상대이동할 때, 판재는 상기 다이의 제1 파형상부와 상기 압착 부재의 제2 파형상부 사이에서 압착되어, 상기 판재가 상기 다이의 공동부로 유입되는 것이 구속되는 프레스 성형장치.
a die formed with a cavity;
a punch having a shape corresponding to the cavity and moving relative to the die;
a blank holder positioned around the punch and pressing the plate when the die approaches; and
A pressing member disposed between the punch and the blank holder and movable relative to the punch.
including,
wherein the die includes a first ridge formed at an open edge of the cavity;
The compression member includes a second corrugated portion formed on a surface facing the first corrugated portion of the die to correspond to the first corrugated portion,
When the die is moved relative to the punch, the sheet material is compressed between the first wavy portion of the die and the second corrugated portion of the pressing member, so that the sheet material is constrained from flowing into the cavity of the die. .
 제1항에 있어서,
상기 제1 파형상부와 상기 제2 파형상부는 적어도 하나의 볼록면과 적어도 하나의 오목면이 번갈아 형성된 프레스 성형장치.
The method of claim 1,
At least one convex surface and at least one concave surface are alternately formed in the first corrugated portion and the second corrugated press forming apparatus.
 제2항에 있어서,
복수의 볼록면과 복수의 오목면이 형성될 때, 단위 볼록면과 단위 오목면은 서로 상이한 반경을 갖는 프레스 성형장치.
3. The method of claim 2,
When the plurality of convex surfaces and the plurality of concave surfaces are formed, the unit convex surface and the unit concave surface have different radii from each other.
 제2항에 있어서,
상기 제2 파형상부는 상기 펀치를 향해 상승하는 프로파일을 갖는 프레스 성형장치.
3. The method of claim 2,
The second wavy part has a profile rising toward the punch.
 제1항에 있어서,
상기 압착 부재는 제1 쿠션 부재에 의해 지지되는 프레스 성형장치.
The method of claim 1,
The pressing member is a press forming apparatus supported by a first cushion member.
 제1항에 있어서,
상기 압착 부재는 상기 펀치의 측면을 따라 미끄럼이동하도록 배치된 프레스 성형장치.
The method of claim 1,
The pressing member is a press forming apparatus arranged to slide along a side surface of the punch.
 제1항에 있어서,
상기 블랭크 홀더는 제2 쿠션 부재에 의해 지지되는 프레스 성형장치.
According to claim 1,
The blank holder is a press forming apparatus supported by a second cushion member.
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