KR102504571B1 - 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법 및 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법 가공금형에 대하여 개시한다.
본 발명은 후판 고장력강판재를 형성을 위한 프레스가공으로 리어 트레일링 암 성형을 위한 소재가 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정; 소정형태로 절단된 상기 소재를 상형과 하형 다이로 진입되어 로딩가공 시 상형과 하형에서 가해지는 복합패딩균압에 의해 소재에서 성형되는 내, 외측 플랜지 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공되게 하는 포밍드로우공정; 상기 소재의 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정; 상기 로딩가공된 소재의 로우 소재와 어퍼 소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 끼움 결합된 부분에 대해 용접하여 리어 트레일링 암조립체를 이루는 용접공정을 포함한다.

Description

자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법 및 금형{Rear Trailing Arm Processing Method and Mold of Automotive Suspension Device}

본 발명은 자동차의 현가장치에 구성되는 차량의 바퀴와 축을 지지하기 위해 리어 크로스 멤버와 캐리어 조립되어 타이어 상하 유동 흡수로 승차감이 향상되게 하는 리어 트레일링 암 가공방법 및 금형에 관한 것이다.

자동차의 현가장치는 차체와 차축 사이에 있고 노면의 요철이나 단차 외에 선회시나 급제동시의 차체의 상하나 좌우로 움직임을 허용하고 또한 충격완화의 역할을 갖게 하기 위한 것으로 통상 후판 고장력강 판으로 프레스가공으로 성형되어 차축에 설치된다.

이러한 현가장치에서 차축과 연결되는 소재인 리어 트레일링 암은 통상 타이어가 설치되어 지면과의 마찰로부터 발생되는 상하유동을 흡수하여 승차감 향상을 꾀하는 것으로, 자동차의 안정성을 위해 기존에는 리어 트레일링 암 성형시에 후판 고장력강 판(SAPH-P440) 소재를 사용하여 프레스장치를 이용한 포밍 금형과 드로잉 금형으로 생산하였으며, 현가장치의 소재특성을 유지하기 위하여 MPa 4.5t 소재를 사용하였다.

그러나, 종래의 후판 고장력강 판(SAPH-P440) 소재를 프레스 가공할 때에는 플랜지 끝단부의 벽면에서 벽 휨과 굴곡현상이 발생되어 자동차 현가장치의 부품으로 사용하기에 안정상에 영향을 주는 문제점이 있고, 후판 고장력 강판을 MPa 4.5t를 사용하므로 중량이 상승되는 원인이 되어 자동차의 연비에 비효율적인 영향을 끼치고, 이로 인한 배기가스 배출로 인한 환경오염의 주된 원인이 되었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 프레스 부품 제조방법이 대한민국 특허청에 등록특허 제 10-1701082호(이하 선 발명이라 한다)로 제안된 바 있다.

선 발명은 소재 금속판에 프레스 가공을 행함으로써, 천장판부와, 상기 천장판의 양측에 연결되는 2개의 종벽과, 상기 2개의 종벽 각각에 연결되는 2개의 플랜지에 의해 구성되는 햇 형상의 단면을 가짐과 함께 평면에서 보아 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 L자 형상 햇 단면 형상을 갖는 프레스 부품, 혹은, 상기 L자 형상 햇 단면 형상을 그 일부에 갖는 프레스 부품에 성형하는 프레스 부품의 제조 방법이며, 펀치 및 블랭크 홀더와, 패드, 다이 및 굽힘 형 사이에 소재 금속판을 배치하고, 상기 소재 금속판에 있어서의 상기 천장판부에 성형되는 부분을 상기 패드에 의해 상기 펀치에 압박해서 끼움지지하고, 또한, 상기 소재 금속판에 있어서의 상기 천장판부에 성형되는 부분보다 상기 만곡부의 외측이 되는 부분을 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 다이에 압박해서 끼움 지지하고, 상기 굽힘 형을 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동해서 상기 소재 금속판을 가공함으로써, 상기 만곡부의 내주측의 종벽과, 상기 종벽에 연결되는 플랜지부를 성형한 후에, 상기 소재 금속판을 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 다이에 압박해서 끼움 지지하는 상태를 유지하면서, 상기 다이와 상기 블랭크 홀더를 상기 소재 금속판에 대하여 상기 블랭크 홀더가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동해서 상기 소재 금속판을 가공함으로써, 상기 만곡부의 외주측의 종벽과 상기 종벽에 연결되는 플랜지부를 성형함으로써, 상기 프레스 부품을 성형하는 구성으로 이루어진다.

상기의 선 발명에서는 금속판소재로 사용되는 후판 고장력 강판이 프레스 가공될 때, 블랭크공정을 통해 로딩과정에서 제품 특성상 제품의 곡률이 깊어 상형의 포밍 펀치가 하강하는 순간, 소재가 상형 리프터 핀에 의해 불규칙적으로 미끄러지면서 부품의 벽 휨과 두께변화 등, 인장 플랜징 성형으로 인한 폭과 길이, 치수산포 및 굴곡이 발생되고, 이후 드로우공정을 거쳐 리스트라이커공정에서 폭 치수 보정작업, 피어싱/캠 피어싱 공정에서 구멍 가공을 한 후에 최종적으로 노칭 공정을 거치면서 프레스가공이 완성되며, 성형과정에서 탄성응력이 비선형적으로 발생되면서 프레스가공으로 형성되는 리어 테일링암의 어퍼와 로우 부품 2개를 □(사각) 형태로 용접하여 조립체를 형성하게 되는데 조립시 제품의 상, 하 갭(Gap)의 품질산포로 인해 용접작업 사이클 타임과 재작업 공수가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

프레스 공정개선기술로 후판 부품에 대한 기술적 방향성은 다양한 방법으로 진행할 수 있지만 본 Rear Trailing Arm 부품은 폭이 좁고 깊이가 깊은 부품임을 감안하여 성형적인 측면을 고려할 필요가 있다.

특히, 후판 소재는 박판 소재와 비교하여 압축응력을 많이 받기 때문에 비선형적으로 발생되는 품질문제인 긁힘과 찍힘, 살 몰림, 스프링 백, 벽 휨, 벽두께의 불균일, 트위스트, 변형, 각종 버어(Burr) 발생과 거스러미, 분진, 칩, 표면 스크래치 등의 제품 불량으로 이어지므로 성형 초기부터 제품의 로딩(Loading)과 홀딩(Holding) 방법에 대한 선제적인 연구가 요구된다.

KR등록특허 10-1701082호(2017.01.23 등록)

본 발명은 후판 고장력강 판재 성형시 벽 휨과 굴곡현상이 동결되는 상태로 성형되게 함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 후판 고장력 강판 성형을 위한 금형 내구성 향상 및 구조 안정성을 확보하여 경량 신소재로 현가장치 부품을 생산하는 기술을 확보하여 배기가스 배출 규제강화에 적합한 친환경 자동차 개발이 가능하게 함을 목적으로 한다.

종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 후판 고장력강판재를 형성을 위한 프레스가공으로 리어 트레일링 암 성형을 위한 소재가 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정; 소정형태로 절단된 상기 소재를 상형과 하형 다이로 진입되어 로딩가공시 상형과 하형에서 가해지는 복합패딩균압에 의해 소재에서 성형되는 내, 외측 플랜지 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공되게 하는 포밍드로우공정; 상기 소재의 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위 내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정; 상기 로딩 가공된 소재의 로우 소재와 어퍼 소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 끼움결합 된 부분에 대해 용접하여 리어 트레일링 암조립체를 이루는 용접공정;이 순차적으로 이행되는 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법을 포함하여서 되는 구성을 제공함에 의하여 본 발명의 목적은 충분히 달성된다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 포밍드로우 공정에는, 상기 상형과 하형 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재가 로딩되기 전 상기 상형과 하형에 구비된 상패드와 하패드에 의해 균일한 압으로 가압된 상태에서 성형 되게 한 것을 특징으로 하는 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법을 구비되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 포밍드로우 공정에는, 상기 상형에 의한 로딩시, 상형에 구비된 펀치에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압되어 상기 소재의 측벽 플랜지에 성형 (-)음의 클리어런스가 적용되는 구성함이 바람직하다.

상기 제1항 내지 3항의 방법으로 구동되는 상형과 하형으로 이루어진 프레스 금형에는, 후판 고장력강판재에서 블랭크된 상기 소재를 리어 트레일링 암으로 성형시 상기 소재의 양면을 균일하게 가압하는 패드가 형성되고, 상기 상형의 펀치에는 상기 소재의 측면과 2단 접촉되는 스프링백면이 더 구비되어 로딩된 상기 소재의 플랜지 끝단부 벽에 대한 휨과 굴곡 및 스프링백이 해소되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 상형의 펀치에 구비된 스프링백면에 의해 로딩된 상기 소재의 음(-)클리어런스는 R ≤ 0.5t이 되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 압력원은, 상기 상형에 설치되는 제1패드와, 상기 하형의 다이에 설치되는 제2패드로 이루어지게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 압력원은, 상기 상형에 설치되는 패드가 직사각형 타입의 면압력으로 소재의 상단 면을 가스 실린더 압으로 잡아주는 패딩력과, 상기 하형에 내장되어 블랭크 홀더를 들어 올리는 가스실린더의 압에 의한 홀딩력으로 상기 블랭크된 소재가 구속되게 구성함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 구성에서 상기 상형의 펀치는, 상기 상형의 펀치 하단면 평면부가 블랭크된 상기 소재 상면에 접촉되는 상태로 하강될 때 상기 펀치의 모서리부의 곡면에 의해 1단 절곡이 이루어지고, 상기 펀치의 최종 하강시 음(-)의 클리어런스가 부여된 상기 펀치의 돌출곡면에 의해 2단 접촉되어 상기 소재의 플랜지면의 절곡부위가 스프링 백 없는 90도가 유지되게 한 것을 특징으로 하는 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공금형이 이루어지게 구성함이 바람직하다.

본 발명은 실린더 핀 타입의 구조에서 균압용 복합패드를 상형과 하형에 장착하여 블랭크 소재를 양측에서 강력한 패딩력으로 강하게 구속하는 포밍드로우(Form/Drawing) 2단 접촉 동시 성형되는 공정으로 인해 프레스 공정의 산포를 줄이고 품질의 안정화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 포밍드로우(Form/Draw)공법은 일반적으로 블랭킹 홀딩력 (Blanking Holding Force)에 의해 판재를 강하게 구속하거나 주름을 억제할 수 있도록 상형과 하형 다이 양측에서 동시에 압력원(PAD)을 취부하여 초기 성형에서부터 주름, 크랙, 비틀림, 벽 휨, 벽두께 치수변형 등 탄성응력을 최소화하여 제조원가를 크게 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 자동차현가장치부의 사시도.
도 2는 본 발명이 적용되는 현가장치의 리어트레일링조립체에 대한 사시도.
도 3은 본 발명의 리어트레일링조립체의 작업순서도.
도 4는 본 발명이 적용되는 프레스금형에 대한 외관구조도.
도 5는 본 발명이 적용되는 프레스금형의 펀치와 패드의 구조를 보인 분리도.
도 6은 본 발명이 적용되는 프레스 금형에 대한 내부구조도.
도 7은 본 발명의 프레스 금형에서 소재가 포밍드로우공정 중 상형과하형의 구동상태를 보인 단면도.
도 8은 본 발명의 후판 고장력강판재가 성형되는 상태도.
도 9는 본 발명의 프레스 가공방법으로 생산된 리어트레일링암의 단면구조도.
도 10은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 물성 평가도.
도 11은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 CAE분석평가도.

본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예는 예시하는 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상 세히 설명될 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명이 적용되는 자동차 리어 트레일링 암(Rear Trailing Arm) 조립품의 경우, 프레스 성형을 할 때 고장력강의 기계적 특성인 고인장강도와 고항복점 때문에 불규칙적으로 일어나는 벽 휨, 벽두께 증육 및 굴곡현상과 스프링 백 불량과 형상 뒤틀림, 주름, 크랙 폭과 치수 등의 품질 산포에 대한 대책이 요구되고, 금형 내구성 확보방안으로 금형의 펀치와 다이의 마찰력을 감소할 수 있는 기술이 요구된다.

또한, 열응력에 강한 금형 소재의 선택 및 열처리 방법의 개발과 금형 마모 저감 방안으로 마찰특성이 우수한 표면처리 기술의 연구도 요구되는 상황이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 자동차현가장치부의 사시상태를 나타낸다.

본 발명이 적용되는 리어트레일링암(200)은 자동차의 타이어(T)와 차대 프레임 사이에 설치되는 현가장치(100)에서 일단이 차축(H)에 연결되고, 타단은 차대 프레임에 부싱(B)으로 마운트(M)되는 부품으로 운행상에 발생하는 여러 가지 충격과 하중을 흡수 및 유지되게 한다.

따라서 리어트레일링암(200)은 통상 프레스 금형에서 가공되며, 소재는 차량의 안전성을 고려하여 후판 고장력강판재를 사용한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 현가장치의 리어트레일링암 조립체에 대한 사시상태를 나타내며, 도 3은 본 발명의 리어트레일링암이 생산되는 작업순서를 나타낸다.

본 발명에서 도 1의 굵은 선으로 표시된 리어트레일링암(200)은 후판 고장력강판재 중 SPFH 590 MPa 3.2t의 규격에 해당되는 소재를 사용함이 바람직하다.

이는 기존의 프레스 공정에서 적용했던 SAPH-P440 MPa 4.5t 규격의 소재보다 두께와 무게면에서 경량이어서 재료의 박육화(薄育化) 및 30% 경량화 특성이 제공된다.

본 발명에서 특정한 소재(SPFH 590 MPa 3.2t)로 리어트레일링암(200)을 생산함에 있어 해당 소재의 후판 고장력 강판소재는 프레스가공을 통해 리어트레일링암(200)으로 성형되는데, 먼저, 상기 소재가 프레스 금형에서 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정(S100)이 이행된다.

상기 블랭크공정(S100)이 이행되면 후판 고장력 강판소재는 리어트레일링암의 로어와 어퍼로 성형하기에 적당한 형태로 절단된다.

상기 소재는 다음 단계의 성형을 위해 상형(310)과 하형(330) 다이측으로 진입되어 상형(310)과 하형(330)을 통과되면서 상형(310)에 구비된 펀치의 형상에 의해 설계된 단면형태로 로딩 가공되는 포밍드로우공정(S200)이 이행된다.

상기 포밍드로우공정(S200)에서 소재가 상형(310)과 하형(330) 구동에 의해 설계단면 형태로 가공될 때 상형과 하형에 구비된 복합패딩균압장치에서는 압력원에 의한 복합패딩성형력을 소재에 가압하게 되어 성형되는 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부의 벽면에는 휨과 두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공된다.

상기 포밍드로잉공정의 복합패딩성형력으로 소재가 가공될 때, 리어트레일링암(200)의 조립을 이루기 위해 로우(220)과 어퍼(210)를 각각 형성하게 되는데, 상기 로우(220)과 어퍼(210)의 소재에 형성되는 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위 내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정(S300)이 이행된다.

상기 검증공정(S300)을 통해 스프링 백이 설계적 허용 범위를 충족된 로우(220)와 어퍼(210) 소재들을 선택하여 각 소재의 개방단에서 절곡된 플랜지(211,222)가 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립되는 로우(220)과 어퍼(210)의 결합부분에 대해 용접작업을 이루어 리어트레일링암(200) 조립체를 이루는 용접공정(S300);이 순차적으로 이행된다.

상기 포밍드로우공정(S200)에는, 상기 상형(300A)과 하형(300B) 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재가 로딩되기 전 상기 상형(300A)과 하형(300B)에 구비된 상패드와 하패드에 의해 균일한 압으로 가압된 상태에서 성형 되게 한다.

상기 포밍드로우공정(S200)에는, 상기 상형에 의한 로딩시, 상형(300A)에 구비된 펀치(322)에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압될 때 벽 휨과 굴곡형상동결을 위해 다이에는 R ≤ 0.5t 및 백테이퍼 3앵글(Angle)조건을 적용하고 상기 소재의 측벽 플랜지(211,222)에 성형 (-)음의 클리어런스가 바람직하게는 0.05% 적용되게 한다.

상기 포밍드로우공정(S200)에서 소재가 상형(310)과 하형(330) 구동에 의해 설계단면 형태로 가공될 때 상형과 하형에 구비된 복합패당균압발생장치의 압력원에 의한 성형력이 소재를 균일한 압으로 가압하게 되므로 성형되는 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부의 벽면에는 휨과 두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공된다.

상기 포밍드로잉공정에서 균일한 압으로 소재가 가공되면, 소재는 리어트레일링암(200)의 조립을 이루는 로우(220)와 어퍼(210)로 각각 형성되는데, 상기 로우(220)와 어퍼(210)의 소재에 형성되는 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위 내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정(S300)이 이행된다.

상기 검증공정(S300)을 통해 스프링 백의 설계적 허용 범위를 충족하는 로우(220)와 어퍼(210) 소재들을 선택하여 각 소재의 개방단에서 절곡된 플랜지(211,222)가 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립되는 로우(220)과 어퍼(210)의 결합부분에 대해 용접작업을 이루어 리어트레일링암(200) 조립체를 이루는 용접공정(S300);이 순차적으로 이행된다.

상기 포밍드로우공정(S200)은, 상기 상형(300A)과 하형(300B) 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재는 로딩되기 전 상기 상형(300A)과 하형(300B)에 구비된 상패드와 하패드의 압력원에 의한 압력으로 가압되는 상태에서 성형된다.

이러한 포밍드로우공정(S200)에서 상기 상형에 의한 로딩시, 상형(300A)에 구비된 펀치(322)에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압될 때 벽 휨과 굴곡형상동결을 위해 다이에는 R

0.5t 및 백테이퍼 3앵글(Angle)조건을 적용하고 상기 소재의 측벽 플랜지(211,222)에 성형 (-)음의 클리어런스가 바람직하게는 0.05% 적용되게 한다.

본 발명의 프레스금형(300)의 상형(300A)에는 리어트레일링암의 로어 및 어퍼를 성형하기 위한 펀치(322)가 돌출형태로 구비된다.

상기 펀치(322)는 리어트레일링암(200)의 로어(220) 및 어퍼(210)의 형태로 성형하기 위한 형상, 굴곡면, 측벽면 등의 설계형상이 양각으로 돌출된 부분에 구비된다.

상기 하형은 상형 하방위치에 설치되며 하형의 다이에 포켓홀이 구비되고 포켓홀 중앙에 상기 펀치(322)와 대응한 형상으로 되어 형상, 굴곡면, 측벽면 등이 음각으로 형성된 패드(351)를 설치하며 상기 패드(351)의 양측면으로 다이 인서트가 설치되는 구성이 구비된다.

이러한 구조로 상형(300A)과 하형(300B)은 소정의 형태로 절단된 소재에 대하여 포밍드로우공정을 이행하게 되는데, 하강하는 펀치(322)는 하강 압력으로 소재를 패드(351)에 강력하게 누르는 상태로 하형(300B)의 다이 포겟홀 속으로 진입되고 펀치(322)가 접촉되지 않는 소정의 형태로 절단된 소재주변은 패드(351)의 양측면 위치에 있는 다이 인서트에서 강하게 눌림 상태를 유지하는 포밍드로우공정을 이행하게 된다.

상기와 같은 상형(300A)과 하형(300B)의 포밍드로우공정은 도 6과 같이 펀치(322)와 패드(351)의 위치가 반대로 설치된 구조에서도 동일하게 진행된다.

도 7은 본 발명의 프레스 금형에서 소재가 포밍드로우공정 중 상형과하형의 구동상태를 보인 단면이고, 도 8은 본 발명의 후판 고장력강판재가 성형되는 상태이다.

본 발명에서 포밍드로우공정이 이행되는 구조는 상형(300A)과 하형(300B)의 형합시 펀치(322)가 압력으로 패드에 위치한 소정의 형태로 절단된 소재 중앙 위치를 가압하여 가공할 때 소정의 형태로 절단된 소재의 중앙위치 주변은 다이와 블랭크홀더에 의해 가압되는 상태를 유지하여 강력한 힘으로 하강되는 펀치(351)의 힘에 소재가 끌려가지 않는 상태가 유지되어 리어트레일링 암(200) 형상으로 가공된다.

이러한 성형을 복합패딩성형력이라 하며 본 발명의 특징적인 기술적 구성이다.

상기 복합패딩성형력이라 함은 상형의 패드면이 원형이 아닌 직사각형(면) 타입의 면압력으로 소재의 가압면을 가스 실린더 압으로 일정한 압력으로 잡아 주게 된 상태에서, 하형의 블랭크 홀더에서 생성되는 들어 올리는 압력(Blank Holder Force) 구조에 의해 하형 금형에 내장된 일체형 가스실린더 압력원을 동시에 사용하여 상형패딩력과 하형의 블랭크 홀딩력을 복합으로 사용하여 블랭크 소재를 강하게 구속하면서 성형하는 구조이기 때문에 제품의 측면 벽부에 굴곡이 없는 성형이 되는 가공 상태를 말한다.

이러한 복합패딩력으로 상형과 하형 사이에 소재를 견고히 고정시키는 상태에서 펀치구동이 소재의 측면 플랜지 부분을 수직으로 가압하게 된다.

본 발명에서 포밍드로우공정이 이행되는 구조는 상형(300A)과 하형(300B)의 형합시 펀치(322)가 압력으로 패드에 위치한 소정의 형태로 절단된 소재 중앙 위치를 가압하여 가공할 때 소정의 형태로 절단된 소재의 중앙위치 주변은 다이와 블랭크홀더에 의해 압력이 균일하게 가압되는 상태로 인해 강력한 힘으로 하강되는 펀치(351)의 힘으로 소재를 가공하여도 끌려가지 않는 상태로 성형되어 리어트레일링 암(200) 형상으로 가공된다.

이러한 성형상태를 본 발명에서 복합패딩성형력이라 하며, 본 발명의 특징적인 기술적 구성이다.

상기 복합패딩성형력은 상형의 패드면이 원형이 아닌 직사각형(면) 타입의 면압력으로 소재의 가압면을 가스 실린더 압으로 일정한 압력으로 잡아 주게 된 상태에서, 하형의 블랭크 홀더에서 생성되는 들어 올리는 압력(Blank Holder Force) 구조에 의해 하형 금형에 내장된 일체형 가스실린더 압력원을 동시에 사용하여 상형패딩력과 하형의 블랭크 홀딩력을 복합으로 사용하여 블랭크 소재를 강하게 구속하면서 성형하는 구조이기 때문에 제품의 측면 벽부에 굴곡면 없이 성형되는 가공 상태를 말한다.

이러한 복합패딩성형력이 생성되는 압력원에 의한 균일한 압력으로 상형과 하형 사이에 소재가 견고히 고정되는 상태에서 펀치구동이 소재의 측면 플랜지 부분을 수직으로 가압하게 된다.

즉, 도 7(d)에 도시한 구성처럼 소재가 성형될 때 2단 펀치 접촉구조로써 블랭크 소재를 펀치 하단면 평면부(a)가 블랭크 소재 상면을 접촉한 후, 펀치의 하강(식입)이 급속 진행되면 펀치의 모서리(b)의 곡면(R)에서 1단 접촉이 이루어지고 펀치가 최종 식입량까지 하강하면 음(-)의 클리어런스가 부여된 돌출곡면(c)에 구성된 2단 접촉형상이 소재의 플랜지 면을 강하게 구속하여 영구변형이 생기게 하면서 스프링 백을 제거하는 구조이므로 플랜지면은 90도 직각상태로 성형된다.

이후, 상기 포밍드로우공정(S200)을 거친 리어트레일링 암의 로어소재 및 어퍼소재의 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡에 대한 스프링 백이 요구되는 설계적 허용 범위에 적합한지 여부를 확인하게 되는데, 로어소재 및 어퍼소재의 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡에 대한 스프링 백이 요구되는 설계적 허용범위로 성형되면 로우(220)소재와 어퍼(210)소재의 개방단의 플랜지(211,222)가 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에 틈새가 없이 균일하게 접촉된 상태가 확인 되므로 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위내에 충족되는 소재인지 여부를 판별한다.

이러한 “ ㄷ ”형상의 어퍼(210) 암과 로어(220) 암의 오목하게 절곡된 내, 외측 플랜지(211,222) 즉, 플랜지(211,222) 개방단 입구를 맞닿는 상태로 조립하고 맞닿은 부분에 용접작업에 의해 각각의 어퍼(210) 암과 로어(220) 암은 일체의 형상으로 되는 리어트레일링암(200)이 형성된다.

도 10은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 물성 평가 그래프이고, 도 11은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 CAE분석평가 그래프이다

본 발명에 따른 프레스공정으로 생산되는 리어트레일링암(200)은 생산 중에 적용되는 포밍드로우(Form/Draw) 공정에 의해 일반적으로 블랭킹 홀딩력 (Blanking Holding Force)에 의해 판재를 강하게 구속하거나 주름을 억제할 수 있도록 상형과 하형 다이 양측에서 동시에 압력원(PAD)을 취부하여 초기 성형에서부터 주름, 크랙, 비틀림, 벽 휨, 벽두께 치수변형 등 탄성응력을 최소화하여 제조원가를 크게 절감할 수 있는 데이터가 제공된다.

이상과 같이 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100 : 현가장치 200 : 리어트레일링암
210 : 어퍼 211 : 플랜지
220 : 로어 222 : 플랜지
300 : 프레스 금형 300A: 상형
310 : 어퍼홀더 320 : 어퍼다이
322 : 펀치 330 : 가이드포스트
300B: 하형 340 : 로어다이블록
350 : 로어홀더 351 : 패드
360 : 블랭크홀더 370 : 쿠션핀

Claims (8)

1. 후판 고장력강판재를 형성을 위한 프레스가공으로 리어 트레일링 암 성형을 위한 소재가 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정;
   소정형태로 절단된 상기 소재가 상형과 하형 다이로 진입되어 로딩가공 시 상형과 하형에서 가해지는 압력에 의해 소재에서 성형되는 내, 외측 플랜지 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공되게 하는 포밍드로우공정;
   상기 소재의 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정;
   상기 로딩 가공된 소재의 로우 소재와 어퍼 소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 끼움 결합된 부분에 대해 용접하여 리어 트레일링 암조립체를 이루는 용접공정;이 순차적으로 이행되는 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 포밍드로우공정에는,
   상기 상형과 하형 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재가 로딩되기 전 상기 상형과 하형에 구비된 상패드와 하패드에 의해 균일한 압으로 가압된 상태에서 성형되게 한 것을 특징으로 하는, 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 포밍드로우공정에는,
   상기 상형에 의한 로딩시, 상형에 구비된 펀치에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압되어 상기 소재의 측벽 플랜지에 성형 (-)음의 클리어런스가 적용되는 것을 특징으로 하는 자동차 현가장치의 리어 트레일링 암 가공방법.
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