KR102362486B1 - 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법 - Google Patents

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배기현
박남수
이종섭
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 판재를 드로잉 성형할 수 있는 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법에 관한 것으로서, 성형 금형의 하형에 형성되어, 상기 성형 금형에 안착된 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 펀치부와, 상기 성형 금형에서 상기 펀치부의 일측에 형성되어, 상기 펀치부가 상기 판재를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부와, 상기 성형 금형에서 상기 펀치부의 타측에 형성되어, 상기 펀치부가 상기 판재를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부 및 상기 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 금형의 상형을 하강 운동시키는 프레스 램의 이동 스트로크에 따라 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절할 수 있도록, 상기 제 1 홀딩부 또는 상기 제 2 홀딩부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법{Press forming apparatus and press forming method}
본 발명은 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 판재를 드로잉 성형할 수 있는 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법에 관한 것이다.
프레스 가공은 프레스 성형 장치를 이용하여 주로 판상의 소재를 절단하거나 또는 변화시켜 소재의 형상을 변형케 함으로써 소정의 형상을 가지는 제품으로 성형시킬 수 있는 소성 가공의 일종으로서, 예를 들면, 전단, 펀칭, 트리밍, 벤딩, 버링, 컬링 및 드로잉 등의 여러 형태의 소재로 가공할 수 있다.
일반적으로, 모자 형태의 차체 부품은 상술한 프레스 가공 중 주로 드로잉 성형으로 제작되고 있다. 이러한, 드로잉 성형 시, 판재는 굽힘 변형에 의해 판재의 두께 방향으로 인장응력 및 압축응력이 작용하여, 성형 금형으로부터 취출 후 탄성복원에 의해 스프링백(탄성복원)이 발생하게 된다. 또한, 최근 차체 안전 및 경량화를 위해 고강도의 판재를 사용함에 따라 드로잉 성형 후 높은 강도에 따른 스프링백에 의한 치수 불량 문제가 더욱 대두되고 있다. 이에 따라, 판재의 드로잉 성형 시, 스프링백 발생을 감안하여 오버 벤딩을 하는 등 스프링백 보정 금형설계를 실시하거나, 판재의 홀딩력을 증대시켜 스프링백 발생량을 줄이기 위해 드로우비드를 적용한 성형 금형을 이용한 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법을 주로 이용하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법은, 판재의 드로잉 성형 시 발생하는 스프링백을 일부 완화할 뿐 완전히 해소하지 못하여, 스프링백에 따른 형상 치수 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 판재의 드로잉 성형 시 스프링백의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레스 성형 장치가 제공된다. 상기 프레스 성형 장치는, 성형 금형의 하형에 형성되어, 상기 성형 금형에 안착된 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 펀치부; 상기 성형 금형에서 상기 펀치부의 일측에 형성되어, 상기 펀치부가 상기 판재를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부; 상기 성형 금형에서 상기 펀치부의 타측에 형성되어, 상기 펀치부가 상기 판재를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부; 및 상기 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 금형의 상형을 하강 운동시키는 프레스 램의 이동 스트로크에 따라 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절할 수 있도록, 상기 제 1 홀딩부 또는 상기 제 2 홀딩부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 프레스 램의 전체 이동 스트로크 중 적어도 일부 구간인 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 홀딩부를 제어하여 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정하고, 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 홀딩부를 제어하여 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역을 고정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 홀딩부는, 상기 성형 금형의 상기 하형에서 상기 펀치부의 일측에 형성되어, 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역의 일면을 가압하는 제 1 홀더; 및 상기 성형 금형의 상기 상형에서 상기 판재를 기준으로 상기 제 1 홀더와 대향되게 형성되어, 상기 제 1 홀더에 의해 가압되는 상기 제 1 홀딩 영역의 타면을 지지하는 제 1 다이;를 포함하고, 상기 제 2 홀딩부는, 상기 성형 금형의 상기 하형에서 상기 펀치부의 타측에 형성되어, 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역의 일면을 가압하는 제 2 홀더; 및 상기 성형 금형의 상기 상형에서 상기 판재를 기준으로 상기 제 2 홀더와 대향되게 형성되어, 상기 제 2 홀더에 의해 가압되는 상기 제 2 홀딩 영역의 타면을 지지하는 제 2 다이;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 프레스 램이 상기 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 홀더를 전진시켜 상기 제 1 홀딩 영역을 가압하고, 상기 프레스 램이 상기 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 홀더를 전진시켜 상기 제 2 홀딩 영역을 가압할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 홀딩부는, 상기 제 1 홀더 또는 상기 제 1 다이의 표면에 승하강 가능하게 형성되고, 돌출량에 따라 상기 제 1 홀더와 상기 제 1 다이 간의 간극을 조절하는 제 1 돌출 블록;을 더 포함하고, 상기 제 2 홀딩부는, 상기 제 2 홀더 또는 상기 제 2 다이의 표면에 승하강 가능하게 형성되고, 돌출량에 따라 상기 제 2 홀더와 상기 제 2 다이 간의 간극을 조절하는 제 2 돌출 블록;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 프레스 램이 상기 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 돌출 블록을 하강시켜 상기 제 1 홀더와 상기 제 1 다이 간의 간극을 줄이고, 상기 프레스 램이 상기 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 돌출 블록을 하강시켜 상기 제 2 홀더와 상기 제 2 다이 간의 간극을 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프레스 성형 방법이 제공된다. 상기 프레스 성형 방법은, 드로잉 성형할 판재를 성형 금형의 상형과 하형 사이에 안착하는 안착 단계; 프레스 램이 상기 성형 금형의 상기 상형을 하강 운동 시 상기 성형 금형의 상기 하형에 형성된 펀치부가 상기 성형 금형에 안착된 상기 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 성형 단계; 및 상기 프레스 램이 상기 성형 금형의 상기 상형을 상승 운동 후 드로잉 성형이 완료된 성형품을 상기 성형 금형으로부터 취출하는 취출 단계;를 포함하고, 상기 성형 단계에서, 상기 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 금형의 상기 상형을 하강 운동시키는 상기 프레스 램의 이동 스트로크에 따라, 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부 및 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부가 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 성형 단계에서, 상기 프레스 램의 전체 이동 스트로크 중 적어도 일부 구간인 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 홀딩부가 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정하고, 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 홀딩부가 상기 판재의 제 2 홀딩 영역을 고정할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 판재의 드로잉 성형 과정에서 성형 금형의 상형을 하강 운동시키는 프레스 램의 이동 스트로크에 따라 판재의 양측 홀딩 영역의 홀딩력을 다르게 조절하여, 판재의 성형 영역을 가압하는 펀치부의 가압 위치에 따라 성형 영역으로의 판재의 유입량을 조절함으로써, 판재의 드로잉 성형 과정에서 탄성복원을 최소화하여 성형되도록 할 수 있다.
이에 따라, 판재의 드로잉 성형 후 스프링백의 발생을 효과적으로 억제하여 스프링백에 따른 최종 성형품의 형상 치수 정밀도 저하를 줄임으로써, 드로잉 성형의 불량률을 줄이고 생산성을 향상시키는 효과를 가지는 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 프레스 성형 장치의 성형 금형의 여러 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 성형 금형에서 판재가 드로잉 성형되는 과정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 종래의 드로잉 성형으로 성형된 판재와 본 발명에 따른 드로잉 성형으로 성형된 판재의 스프링백 발생량을 비교한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 프레스 성형 장치(1000)의 성형 금형(100)의 여러 실시예를 개략적으로 나타내는 단면도들이다. 그리고, 도 4 내지 도 7은 도 2의 성형 금형(100)에서 판재(S)가 드로잉 성형되는 과정을 순서대로 나타내는 단면도들이고, 도 8은 종래의 드로잉 성형으로 성형된 판재와 본 발명에 따른 드로잉 성형으로 성형된 판재(S)의 스프링백 발생량을 비교한 그래프이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 장치(1000)는, 크게, 성형 금형(100)과, 프레스 램(200)과, 구동부(300)와, 크랭크축(400)과, 고정 플레이트(500) 및 이들이 설치되는 프레임(600)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프레스 성형 장치(1000)는, 고정 플레이트(500)와 고정 플레이트(500)를 향해 왕복 운동하는 프레스 램(200)에 성형 금형(100)을 부착하여 성형 금형(100)의 하형(M1)과 상형(M2) 사이에 안착된 판재(S)를 가압 또는 타격하는 구조로 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로, 프레스 성형 장치(1000)는, 프레스 램(200)을 승하강시키는 구조에 따라 크랭크 프레스, 너클 프레스, 마찰 프레스, 스크류 프레스, 랙 프레스, 링크 프레스 및 캡 프레스 등으로 분류될 수 있으며, 본 발명의 프레스 성형 장치(1000)와 같은 크랭크 프레스는, 프레임(600)의 상부에 구동부(300)를 설치하고 구동부(300)의 회전축을 크랭크축(400)으로 하여 프레스 램(200)과 연계시킴으로써, 프레임(600)에서 프레스 램(200)이 상승 및 하강하면서 고정 플레이트(500)에 설치된 성형 금형(100)의 하형(M1)과 프레스 램(200)에 설치된 상형(M2) 사이에서 판재(S)를 가압하여 드로잉 성형할 수 있다. 본 실시예에서는 프레스 성형 장치(1000)가 크랭크 프레스 구조에 의해 구동하는 것을 예로 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고 성형 금형(100)에 의해 판재(S)를 드로잉 성형할 수 있는 상술한 다양한 구동 방식이 적용될 수 있다.
이러한, 프레스 성형 장치(1000)에 장착되어 판재(S)를 드로잉 성형할 수 있는 성형 금형(100)의 구조를 더욱 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 성형 금형(100)은, 성형 금형(100)의 하형(M1)에 형성되어, 성형 금형(100)에 안착된 판재(S)의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 펀치부(110)와, 성형 금형(100)에서 펀치부(110)의 일측에 형성되어, 펀치부(110)가 판재(S)를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 판재(S) 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부(120) 및 성형 금형(100)에서 펀치부(110)의 타측에 형성되어, 펀치부(110)가 판재(S)를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 판재(S) 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부(130)를 포함할 수 있다.
이때, 성형 금형(100)은, 판재(S)의 드로잉 성형 시, 성형 금형(100)의 상형(M2)을 하강 운동시키는 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절할 수 있도록, 프레스 성형 장치(1000)에 설치된 제어부(미도시)에 의해 제 1 홀딩부(120) 또는 제 2 홀딩부(130)가 선택적으로 제어될 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 홀딩부(120)는, 성형 금형(100)의 하형(M1)에서 펀치부(110)의 일측에 형성되어, 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역의 일면을 가압하는 제 1 홀더(121) 및 성형 금형(100)의 상형(M2)에서 판재(S)를 기준으로 제 1 홀더(121)와 대향되게 형성되어, 제 1 홀더(121)에 의해 가압되는 상기 제 1 홀딩 영역의 타면을 지지하는 제 1 다이(122)를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 홀딩부(130)는, 성형 금형(100)의 하형(M1)에서 펀치부(110)의 타측에 형성되어, 판재(S)의 상기 제 2 홀딩 영역의 일면을 가압하는 제 2 홀더(131) 및 성형 금형(100)의 상형(M2)에서 판재(S)를 기준으로 제 2 홀더(131)와 대향되게 형성되어, 제 2 홀더(131)에 의해 가압되는 상기 제 2 홀딩 영역의 타면을 지지하는 제 2 다이(132)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 제 1 홀딩부(120)와 제 2 홀딩부(130)의 홀딩력(F1, F2)을 성형 금형(100)의 상형(M2)이 설치된 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라 조절하여, 펀치부(110)에 의한 판재(S)의 드로잉 성형 시 상기 성형 영역으로 유입되는 판재(S)의 유입량을 좌/우 선택적으로 조절할 수 있다.
예컨대, 성형 금형(100)의 상형(M2)이 설치된 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라 제 1 홀딩부(120)를 제어하여 제 1 홀더(121)를 판재(S)를 가압하는 방향으로 전진시켜 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역의 홀딩력(F1)을 증가시키거나, 제 2 홀딩부(130)를 제어하여 제 2 홀더(131)를 판재(S)를 가압하는 방향으로 전진시켜 판재(S)의 상기 제 2 홀딩 영역의 홀딩력(F2)을 증가시킴으로써, 판재(S)의 상기 성형 영역의 양측의 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩할 수 있다.
이외에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는, 금형 블록을 사용하여 제 1 홀딩부(120)의 제 1 홀더(121)와 제 1 다이(122) 간의 간극(G1) 및 제 2 홀딩부(130)의 제 2 홀더(131)와 제 2 다이(132) 간의 간극(G2)을 제어하여, 펀치부(110)에 의한 판재(S)의 드로잉 성형 시 상기 성형 영역으로 유입되는 판재(S)의 유입량을 좌/우 선택적으로 조절할 수도 있다.
예컨대, 제 1 홀딩부(120)는, 제 1 홀더(121) 또는 제 1 다이(122)의 표면에 승하강 가능하게 형성되고, 돌출량에 따라 제 1 홀더(121)와 제 1 다이(122) 간의 간극(G1)을 조절하는 제 1 돌출 블록(123)을 더 포함하고, 제 2 홀딩부(130)는, 제 2 홀더(131) 또는 제 2 다이(132)의 표면에 승하강 가능하게 형성되고, 돌출량에 따라 제 2 홀더(131)와 제 2 다이(132) 간의 간극(G2)을 조절하는 제 2 돌출 블록(133)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 성형 금형(100)의 상형(M2)이 설치된 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라, 제 1 돌출 블록(123)을 하강시켜 제 1 홀더(121)와 제 1 다이(122) 간의 간극(G1)을 줄이거나, 제 2 돌출 블록(133)을 하강시켜 제 2 홀더(131)와 제 2 다이(132) 간의 간극(G2)을 줄임으로써, 판재(S)의 상기 성형 영역의 양측의 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩할 수도 있다.
이러한, 선택적 유입을 통한 판재(S)의 드로잉 성형 과정을 도 4 내지 도 6을 예로 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 제어부는, 프레스 램(200)의 전체 이동 스트로크 중 적어도 일부 구간인 제 1 스트로크 구간(D1)을 이동하는 동안에는 제 1 홀딩부(120)를 제어하여 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정하고, 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간(D2)을 이동하는 동안에는 제 2 홀딩부(130)를 제어하여 상기 판재(S)의 상기 제 2 홀딩 영역을 고정할 수 있다.
예컨대, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는, 프레스 램(200)이 제 1 스트로크 구간(D1)을 이동하는 동안에는 제 1 홀딩부(120)의 제 1 홀더(121)를 전진시켜 상기 제 1 홀딩 영역을 가압함으로써, 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정할 수 있다.
이때, 펀치부(110)는 제 1 스트로크 구간(D1)에 대응하는 높이(H1) 만큼 판재(S)의 상기 성형 영역을 가압하여 드로잉 성형을 할 수 있으며, 판재(S)가 드로잉 성형되는 과정에서 제 1 홀딩부(120)에 의해 고정된 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역은 고정된 상태를 유지함으로써, 판재(S)의 상기 제 2 홀딩 영역의 일부 소재가 상기 성형 영역을 향해 선택적으로 유입될 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 프레스 램(200)이 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간(D2)을 이동하는 동안에는 제 2 홀딩부(130)의 제 2 홀더(131)를 전진시켜 상기 제 2 홀딩 영역을 가압함으로써, 판재(S)의 상기 제 2 홀딩 영역을 고정할 수 있다.
이때, 펀치부(110)는 제 1 스트로크 구간(D1)과 제 2 스트로크 구간(D2)에 대응하는 높이(H2) 만큼 판재(S)의 상기 성형 영역을 가압하여 드로잉 성형을 할 수 있으며, 판재(S)가 드로잉 성형되는 과정에서 제 2 홀딩부(130)에 의해 고정된 판재(S)의 상기 제 2 홀딩 영역은 고정된 상태를 유지함으로써, 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역의 일부 소재가 상기 성형 영역을 향해 선택적으로 유입될 수 있다.
이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 장치(1000)는, 판재(S)를 드로잉 성형하는 과정에서 판재(S) 양측의 홀딩 영역을 성형 금형(100)의 상형(M2)이 설치된 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라 선택적으로 고정함으로써, 판재(S)의 상기 성형 영역으로의 소재 좌/우 유입량을 선택적으로 조절하여 목표 형상으로 성형할 수 있다.
이와 같이 성형된 드로잉 성형품은, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 도 8의 (b)에 도시된 종래의 드로잉 성형으로 성형된 드로잉 성형품의 스프링백 발생과 비교해, 스프링백 발생이 거의 일어나지 않는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 성형 장치(1000)는, 판재(S)의 드로잉 성형 과정에서 성형 금형(100)의 상형(M2)을 하강 운동시키는 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라 판재(S)의 양측 홀딩 영역의 홀딩력을 다르게 조절하여, 판재(S)의 상기 성형 영역을 가압하는 펀치부(110)의 가압 위치에 따라 상기 성형 영역으로의 판재(S)의 유입량을 조절함으로써, 판재(S)의 드로잉 성형 과정에서 탄성복원을 최소화하여 성형되도록 할 수 있다.
그러므로, 판재(S)의 드로잉 성형 후 스프링백의 발생을 효과적으로 억제하여 스프링백에 따른 최종 성형품의 형상 치수 정밀도 저하를 줄임으로써, 드로잉 성형의 불량률을 줄이고 생산성을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.
이하에서는 상술한 프레스 성형 장치(1000)를 이용한 프레스 성형 방법에 대해서 설명하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 방법은, 드로잉 성형할 판재(S)를 성형 금형(100)의 상형(M2)과 하형(M1) 사이에 안착하는 안착 단계와, 프레스 램(200)이 성형 금형(100)의 상형(M2)을 하강 운동 시 성형 금형(100)의 하형(M1)에 형성된 펀치부(110)가 성형 금형(100)에 안착된 판재(S)의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 성형 단계 및 프레스 램(200)이 성형 금형(100)의 상형(M2)을 상승 운동 후 드로잉 성형이 완료된 성형품을 성형 금형(100)으로부터 취출하는 취출 단계 순으로 진행될 수 있다.
이때, 상기 성형 단계에서, 판재(S)의 드로잉 성형 시, 성형 금형(100)의 상형(M2)을 하강 운동시키는 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라, 상기 성형 영역에 인접한 판재(S) 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부(120) 및 상기 성형 영역에 인접한 판재(S) 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부(130)가 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 성형 단계에서, 프레스 램(200)의 전체 이동 스트로크 중 적어도 일부 구간인 제 1 스트로크 구간(D1)을 이동하는 동안에는 제 1 홀딩부(120)가 판재(S)의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정하고, 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간(D2)을 이동하는 동안에는 제 2 홀딩부(130)가 판재(S)의 제 2 홀딩 영역을 고정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 성형 방법은, 판재(S)의 드로잉 성형 과정에서 성형 금형(100)의 상형(M2)을 하강 운동시키는 프레스 램(200)의 이동 스트로크에 따라 판재(S)의 양측 홀딩 영역의 홀딩력을 다르게 조절하여, 판재(S)의 상기 성형 영역을 가압하는 펀치부(110)의 가압 위치에 따라 상기 성형 영역으로의 판재(S)의 유입량을 조절함으로써, 판재(S)의 드로잉 성형 과정에서 탄성복원을 최소화하여 성형되도록 할 수 있다.
그러므로, 판재(S)의 드로잉 성형 후 스프링백의 발생을 효과적으로 억제하여 스프링백에 따른 최종 성형품의 형상 치수 정밀도 저하를 줄임으로써, 드로잉 성형의 불량률을 줄이고 생산성을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 성형 금형
110: 펀치부
120: 제 1 홀딩부
121: 제 1 홀더
122: 제 1 다이
123: 제 1 돌출 블록
130: 제 2 홀딩부
131: 제 2 홀더
132: 제 2 다이
133: 제 2 돌출 블록
200: 프레스 램
300: 구동부
400: 크랭크축
500: 고정 플레이트
600: 프레임
M1: 하형
M2: 상형
S: 판재
1000: 프레스 성형 장치

Claims (8)

  1. 성형 금형의 하형에 형성되어, 상기 성형 금형에 안착된 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 펀치부;
    상기 성형 금형에서 상기 펀치부의 일측에 형성되어, 상기 펀치부가 상기 판재를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부;
    상기 성형 금형에서 상기 펀치부의 타측에 형성되어, 상기 펀치부가 상기 판재를 가압 시 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부; 및
    상기 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 금형의 상형을 하강 운동시키는 프레스 램의 이동 스트로크에 따라 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절할 수 있도록, 상기 제 1 홀딩부 또는 상기 제 2 홀딩부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 성형 영역으로의 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역과 상기 제 2 홀딩 영역의 유입량을 선택적으로 조절할 수 있도록, 상기 프레스 램의 전체 이동 스트로크 중 적어도 일부 구간인 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 홀딩부를 제어하여 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정함으로써 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역의 일부 소재가 상기 성형 영역을 향해 선택적으로 유입될 수 있도록 하고, 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 홀딩부를 제어하여 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역을 고정함으로써 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역의 일부 소재가 상기 성형 영역을 향해 선택적으로 유입될 수 있도록 하는, 프레스 성형 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 홀딩부는,
    상기 성형 금형의 상기 하형에서 상기 펀치부의 일측에 형성되어, 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역의 일면을 가압하는 제 1 홀더; 및
    상기 성형 금형의 상기 상형에서 상기 판재를 기준으로 상기 제 1 홀더와 대향되게 형성되어, 상기 제 1 홀더에 의해 가압되는 상기 제 1 홀딩 영역의 타면을 지지하는 제 1 다이;를 포함하고,
    상기 제 2 홀딩부는,
    상기 성형 금형의 상기 하형에서 상기 펀치부의 타측에 형성되어, 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역의 일면을 가압하는 제 2 홀더; 및
    상기 성형 금형의 상기 상형에서 상기 판재를 기준으로 상기 제 2 홀더와 대향되게 형성되어, 상기 제 2 홀더에 의해 가압되는 상기 제 2 홀딩 영역의 타면을 지지하는 제 2 다이;
    를 포함하는, 프레스 성형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 프레스 램이 상기 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 홀더를 전진시켜 상기 제 1 홀딩 영역을 가압하고, 상기 프레스 램이 상기 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 홀더를 전진시켜 상기 제 2 홀딩 영역을 가압하는, 프레스 성형 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 홀딩부는,
    상기 제 1 홀더 또는 상기 제 1 다이의 표면에 승하강 가능하게 형성되고, 돌출량에 따라 상기 제 1 홀더와 상기 제 1 다이 간의 간극을 조절하는 제 1 돌출 블록;을 더 포함하고,
    상기 제 2 홀딩부는,
    상기 제 2 홀더 또는 상기 제 2 다이의 표면에 승하강 가능하게 형성되고, 돌출량에 따라 상기 제 2 홀더와 상기 제 2 다이 간의 간극을 조절하는 제 2 돌출 블록;
    을 더 포함하는, 프레스 성형 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 프레스 램이 상기 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 돌출 블록을 하강시켜 상기 제 1 홀더와 상기 제 1 다이 간의 간극을 줄이고, 상기 프레스 램이 상기 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 돌출 블록을 하강시켜 상기 제 2 홀더와 상기 제 2 다이 간의 간극을 줄이는, 프레스 성형 장치.
  7. 드로잉 성형할 판재를 성형 금형의 상형과 하형 사이에 안착하는 안착 단계;
    프레스 램이 상기 성형 금형의 상기 상형을 하강 운동 시 상기 성형 금형의 상기 하형에 형성된 펀치부가 상기 성형 금형에 안착된 상기 판재의 성형 영역의 일면의 적어도 일부분을 가압하여 드로잉 성형하는 성형 단계; 및
    상기 프레스 램이 상기 성형 금형의 상기 상형을 상승 운동 후 드로잉 성형이 완료된 성형품을 상기 성형 금형으로부터 취출하는 취출 단계;를 포함하고,
    상기 성형 단계에서,
    상기 판재의 드로잉 성형 시, 상기 성형 금형의 상기 상형을 하강 운동시키는 상기 프레스 램의 이동 스트로크에 따라, 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 일측의 제 1 홀딩 영역을 홀딩하는 제 1 홀딩부 및 상기 성형 영역에 인접한 상기 판재 타측의 제 2 홀딩 영역을 홀딩하는 제 2 홀딩부가 상기 제 1 홀딩 영역 또는 상기 제 2 홀딩 영역을 선택적으로 홀딩하거나 홀딩력을 조절하여, 상기 성형 영역으로의 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역과 상기 제 2 홀딩 영역의 유입량을 선택적으로 조절할 수 있도록, 상기 프레스 램의 전체 이동 스트로크 중 적어도 일부 구간인 제 1 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 1 홀딩부를 제어하여 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역을 고정함으로써 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역의 일부 소재가 상기 성형 영역을 향해 선택적으로 유입될 수 있도록 하고, 나머지 구간인 제 2 스트로크 구간을 이동하는 동안에는 상기 제 2 홀딩부를 제어하여 상기 판재의 상기 제 2 홀딩 영역을 고정함으로써 상기 판재의 상기 제 1 홀딩 영역의 일부 소재가 상기 성형 영역을 향해 선택적으로 유입될 수 있도록 하는, 프레스 성형 방법.
  8. 삭제
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