KR20140059223A

KR20140059223A - 프레스 성형방법 및 프레스 성형장치

Info

Publication number: KR20140059223A
Application number: KR1020147006000A
Authority: KR
Inventors: 히데토 가츠마; 슈지 모리이즈미
Original assignee: 에무즈 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-05-15
Also published as: EP2754509A1; CN104023868A; CN104023868B; EP2754509A4; EP2754509B1; JP2013056367A; JP5319748B2; KR101915829B1; WO2013035520A1

Abstract

판형상 피가공물의 수축을 수반하는 프레스 성형에 있어서, 희생 수축 대응부를 좁게 하여 재료 수율을 크게 향상시킬 수 있고, 펀치 형상의 단면 실제 길이차에 의한 변형을 효과적으로 해소할 수 있고, 높은 성형안정성에 의해 프레스 성형물에 효율 좋게 높은 인장강성을 부여하는 수단을 제공한다. 한쌍의 협지부재(3a, 3b)로 이루어진 복수 그룹의 블랭크 홀더(3)들로 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 구속하면서, 주변측으로부터의 확장을 수반하여 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스함에 있어서, 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접촉되고 나서 프레스될 때까지의 과정에서, 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 펀치(11)의 성형면(10)에 겹치게 하고, 이어서 외측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 확장시키며, 프레스 종료후에 각 블랭크 홀더(3)를 반프레스 방향을 따라서 변위시켜 펀치(11)로부터 프레스 성형물(P1)을 이탈시키고, 또한 양 협지부재(3a, 3b)를 분리시켜 프레스 성형물(P)을 취출한 후, 양 협지부재(3a, 3b)를 내측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 구속전의 초기 위치로 복귀시킨다.

Description

프레스 성형방법 및 프레스 성형장치{PRESS MOLDING METHOD AND PRESS MOLDING DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 자동차의 차체 패널 등의 높은 인장강성이 요구되는 프레스 성형물을 제작하기 위한 프레스 성형방법 및 프레스 성형장치에 관한 것이다.

종래, 금속 박판으로 이루어진 판형상 피가공물로부터 자동차의 차체 패널 등의 프레스 성형물을 제작하는 수단으로서, 스트레치 드로우 공법이라고 불리는 드로잉 프레스 성형법이 널리 사용되고 있다. 상기 드로잉 프레스 성형법은, 예를 들어 도 12에 도시한 바와 같이 램(80)에 고정된 다이(81)의 외주 협지부(82)와 쿠션핀(83)으로 탄력 지지된 블랭크 홀더(84)의 사이에서, 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 협지하여 구속하고, 상기 구속상태의 판형상 피가공물(P1)을 주변측으로부터의 인장으로 수축시키면서, 다이(81)와 베이스(85)에 고정된 펀치(86) 사이에서 프레스함으로써, 필요한 형상의 프레스 성형물(P)로 하는 것이다. 또한, 블랭크 홀더(84)는 펀치(86)를 둘러싸는 환형의 일체물로 이루어진다. 또한, 도면에서는 다이(81)가 상측에 위치한 가동형틀로 되어 있지만, 도시한 것과는 상하 관계가 반대인 구성이나, 펀치(86)를 가동형틀로 하는 구성도 있다.

이와 같은 드로잉 프레스 성형법에 의해 얻어지는 프레스 성형물(P)은, 예를 들어 도 13에 개략적으로 도시한 바와 같이 제품부(A)의 주위를 희생 수축 대응부(B) 및 협지부(C)가 둘러싸는 형태로 되어 있고, 희생 수축 대응부(B)에는 펀치(86)의 성형면(86a)의 둘레 가장자리부(86b), 즉 경사 둘레벽부(86c)(도 12의 (a) 참조)와의 경계부분에 대응한 굴곡부(E)를 포함하며, 또한 협지력을 높이기 위해 협지부(C)에는 다이(81)의 외주 협지부(82)와 블랭크 홀더(84)와의 협지면에서의 요철 끼워맞춤에 의한 홈(G)이 형성되는 것이 일반적이다. 또한, 제품부(A) 및 희생 수축 대응부(B)는 성형시의 연신 작용에 의해, 또한 협지부(C)도 홈(G)의 형성에 의해, 도 12의 (a)에 도시한 판형상 피가공물(P1)에서의 제품 대응부(A1), 희생 수축 대응부(B1), 협지 대응부(C1)보다 각각 확장되어 있다.

그리고, 프레스 성형물(P)의 희생 수축 대응부(B) 및 협지부(C)는 최종적으로 제품부(A)로부터 절단 제거하므로, 재료 수율의 관점에서는 판형상 피가공물(P1)에 차지하는 제품대응부분의 비율을 크게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 협지 대응부(C1)는 성형시의 구속력을 확보하는 데에 있어서 일정한 폭을 요하므로, 재료 수율을 높이기 위해서는 판형상 피가공물(P1)에서의 희생 수축 대응부(B1)를 좁게 할 필요가 있다. 한편, 프레스 성형물(P)로서 고품질인 것을 얻는 데에는, 성형시에 제품부(A)의 확장을 강화하여 높은 인장강성을 부여하는 것이 중요해진다.

그러나, 펀치(86)에서의 성형면(86a)의 둘레 가장자리부(86b)의 굴곡을 강하게 하여 경사 둘레벽부(86c)의 프레스 축방향에 대한 각도를 작게 한 경우, 희생 수축 대응부(B)에서의 연신이 커지고, 그만큼 판형상 피가공물(P1)에서의 희생 수축 대응부(B1)의 영역을 작게 할 수 있는 반면, 굴곡이 강한 둘레 가장자리부(86b)에 의해 재료의 주변측으로의 이동 저항이 커지므로, 제품부(A)에서의 확장이 불충분해져 높은 인장강성을 부여할 수 없게 된다. 또한 반대로, 상기 성형면(86a)의 둘레 가장자리부(86b)의 굴곡을 약하게 하여 경사 둘레벽부(86c)의 상기 각도를 크게 하면, 굴곡이 약한 둘레 가장자리부(86b)에서의 재료의 이동 저항이 작아지므로, 제품부(A)를 충분히 확장하여 높은 인장강성을 부여할 수 있지만, 판형상 피가공물(P1)에서의 희생 수축 대응부(B1)의 영역을 크게 하지 않으면 안되고, 그만큼 재료 수율이 나빠진다. 따라서, 종래의 일반적인 드로잉 프레스 성형에서는 재료 수율을 향상시키는 것과, 프레스 성형물에 높은 인장강성을 부여하는 것은 방법적으로 서로 상반되어 양립시킬 수 없다는 문제가 있었다.

그래서, 인장 성형이나 인장 프레스 성형으로서, 블랭크 홀더에 의해 판형상 피가공물의 주변부를 협지하여 구속하고, 상기 구속된 판형상 피가공물을 블랭크 홀더의 외측 슬라이드에 의해 미리 확장시킨 상태에서, 펀치와 다이 사이에 끼워 프레스 하는 방식이 몇가지 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 ~ 3). 이들 제안 방식에서는, 블랭크 홀더에 의한 판형상 피가공물의 협지위치를 펀치의 성형면의 둘레 가장자리부에 근접한 위치에 설정함으로써, 상기 판형상 피가공물에서의 희생 수축 대응부를 좁게 하여 재료 수율을 향상시키고, 또한 프레스 성형물에 높은 인장강성을 부여할 수 있게 되어 있다.

일본 공고 실용신안공보 소51-1571호 일본 공개 실용신안공보 평6-5723호 일본 특허 제3410613호 공보

그러나, 상기 제안과 같이 미리 판형상 피가공물을 확장시킨 상태에서 펀치와 다이 사이에서 프레스하는 방식은 실제로 채용되기에 이르지는 못했다. 그 요인으로서, 제안방식과 같이 판형상 피가공물을 미리 확장시키면 성형전에 성형 허용량을 감소시키는 것이 되므로, 성형시에 단면 실제 길이가 긴 부위에 재료가 공급되지 않고, 성형 불량을 발생시킨다는 치명적인 문제가 있다. 즉, 펀치의 성형면에 부분적인 요철부가 존재하는 경우, 프레스의 진행에 따라 이 요철부와 그 근방에는 단면 실제 길이차에 의한 재료의 과부족으로 변형이 발생하지만, 성형전의 확장에 의해 재료 이동이 자유롭지 못하고, 변형이나 잔류 응력이 증대되어 치수 정밀도나 면품질의 악화 및 재료 부족이 된 부분에서의 파괴(부서짐) 등을 발생시키는 것을 피할 수 없다.

본 발명은, 전술한 사정을 감안하여 판형상 피가공물로부터 자동차의 차체 패널 등의 프레스 성형물을 제작하는 데에 있어서, 상기 판형상 피가공물에서의 희생 수축 대응부를 매우 좁게 하여 재료 수율을 크게 향상시킬 수 있고, 또한 펀치 형상의 단면 실제 길이차에 의한 변형을 효과적으로 해소할 수 있으며, 우수한 성형 안정성에 의해 파괴나 손상을 발생시키지 않고 높은 인장강성 및 면품질을 갖는 고품위의 프레스 성형물이 얻어지는 프레스 성형방법 및 프레스 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단을 도면의 참조부호를 붙여 나타내면, 청구항 1의 발명에 관한 프레스 성형방법은, 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 상호 독립된 복수 그룹의 블랭크 홀더(blank holder)(3)들로 구속하면서, 펀치(11)과 다이(21)의 사이에서 프레스할 때, 상기 판형상 피가공물(P1)을 주변측으로부터 인장하여 확장시키는 프레스 성형방법에 있어서, 각 블랭크 홀더(3)로서, 분리·접촉 가능하게 대향 배치하여 상호간에 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 끼우는 한쌍의 협지부재(3a, 3b)로 이루어진 것을 사용하고, 이들 블랭크 홀더(3)들로 구속한 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접촉되고 나서 상기 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서, 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향(Y)을 따라서 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 펀치(11)의 성형면(10)에 겹치게 하고, 이어서 외측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 확장시키는 적어도 2단계의 변위 조작을 실시하고, 프레스 종료후에 각 블랭크 홀더(3)를 반프레스 축방향을 따라서 변위시켜 펀치(11)의 성형면(10)으로부터 프레스 성형물(P1)을 이탈시키고, 또한 상기 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)를 분리시킨 후, 또는 그 개방시킨 후에 프레스 성형물(P)을 취출한 후, 양 협지부재(3a, 3b)를 내측방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 구속전의 초기 위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하고 있다.

청구항 2의 발명에서는, 상기 청구항 1의 프레스 성형방법에서, 각 블랭크 홀더(3)는 다이(21)측의 작동에 의한 성형과정에서 판형상 피가공물(P1) 주변부의 구속으로부터 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 겹쳐질 때까지 다이(21)와 일체로 프레스 축방향을 따라서 변위되고, 이어서 성형 종료까지 다이(21)의 작동력에 의해 상기 외측 방향으로 변위되는 구성으로 되어 있다.

청구항 3의 발명에서는, 상기 청구항 1의 프레스 성형방법에서, 블랭크 홀더(3)들로 구속된 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접촉되고 나서 상기 펀치(11)과 다이(21) 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서의 변위 조작은, 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향을 따라서 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 펀치(11)의 성형면(10)에 겹치게 하며, 이어서 프레스 축방향에 대하여 경사진 외측 방향으로 변위시키며, 또한 프레스 축방향에 대하여 직교하는 외측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 확장시키는 3단계로 실시하는 구성으로 되어 있다.

한편, 청구항 4의 발명은, 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 서로 독립된 복수 그룹의 블랭크 홀더(3)들로 구속하면서 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스할 때, 상기 판형상 피가공물(P1)을 주변측으로부터 인장하여 확장시키는 프레스 성형장치에 있어서, 펀치(11)가 고정형틀, 다이(21)가 가동형틀을 구성하고, 각 블랭크 홀더(3)는 대향 배치되어 상호간에 판형상 피가공물(P1)의 주변부가 끼어 구속되는 제1 및 제2 협지부재(3a, 3b)로 이루어지고, 그 제1 협지부재(3a)가 펀치(11)측에서 프레스 축방향으로 탄력 압박된 홀더지지부재(4)에, 제2 협지부재(3b)가 다이(21)측에, 각각 프레스 성형부에 대한 원근 이동 자유롭게 유지되고, 성형 과정에서의 다이(21)의 프레스 축방향으로의 작동력에 의해 각 블랭크 홀더(3)를 외측 방향으로 변위시키는 외측 변위 수단(경사 슬라이딩 접촉부(13, 35))과, 성형 종료후에 각 블랭크 홀더(3)의 개방된 양 협지부재(3a, 3b)를 내측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 구속전의 초기 위치로 되돌리는 내측 변위 수단(에어실린더(6), 경사 유도부(32a, 37a))를 구비하고, 성형시에 다이(21)가 펀치(11)에 접근함에 따라서 각 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b) 사이에서 판형상 피가공물(P1)의 주변부가 구속되고, 이어서 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 억압되어 겹쳐지고 나서 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서, 외측 변위 수단에 의해 각 블랭크 홀더(3)가 외측방향으로 변위되어 상기 판형상 피가공물(P1)을 확장시키고, 성형 종료후에 다이(21)가 펀치(11)로부터 멀어짐에 따라서 각 블랭크 홀더(3)가 홀더지지부재(4)의 탄력 압박에 의해 다이(21)와 함께 변위되고, 이어서 변위 한계에서 정지된 제1 협지부재(3a)에 대하여 제2 협지부재(3b)가 다이(11)와 일체로 변위되어 개방되고, 상기 개방된 양 협지부재(3a, 3b)가 내측 변위 수단에 의해 양 협지부재(3a, 3b)가 초기 위치로 복귀되도록 구성된다.

청구항 5의 발명은, 상기 청구항 4의 프레스 성형장치에 있어서, 내측 변위 수단은 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)를 펀치(11)측으로 이동시키는 유체압 실린더(에어 실린더(6))와, 제1 및 제2 협지부재(3a, 3b)에 설치되어 상호 슬라이딩 가능한 경사 유도부(32a, 37a)로 이루어지고, 유체압 실린더에서 제1 협지부재(3a)가 내측으로 이동한 후, 다이(21)가 다음의 프레스 성형을 위해 프레스 축방향으로 작동하는 도중에, 상기 다이(21)측에 유지된 제2 걸림 고정 부재(3b)와 제1 협지부재(3a)의 경사 유도부(37a, 32a)끼리 슬라이딩 접촉되고, 그 경사 유도 작용으로 제2 걸림 고정 부재(3a)를 내측으로 변위시키는 것으로 하고 있다.

청구항 6의 발명은, 상기 청구항 4의 프레스 성형장치에 있어서, 외측 변위 수단은 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)측과 펀치(11)측에 상대하여 설치된 경사 슬라이딩 접촉부(35, 13)끼리의 슬라이딩 접촉에 수반되는 경사유도작용에 의해, 상기 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향에 대해서 경사진 외측 방향으로 변위시키고, 계속하여 홀더지지부재(4)의 반압박 방향으로의 이동을 스토퍼(7)로 정지시켰을 때의 상기 블랭크 홀더(3)의 관성력에 의해, 상기 블랭크 홀더(3)를 프레스 축 방향에 대하여 직교하는 외측 방향으로 변위시키는 것으로 하고 있다.

청구항 7의 발명은, 상기 청구항 4의 프레스 성형장치에서, 블랭크 홀더(3)의 제2 협지부재(3b)의 다이(21)측에 대한 원근 이동 방향이 먼쪽일수록 펀치(11)측으로부터 떨어지도록 프레스 축방향과의 직교면에 대하여 1 ~ 10°의 각도 범위로 경사지는 구성으로 되어 있다.

다음에, 발명의 효과에 대해서 도면의 참조부호를 붙여 설명한다. 우선, 청구항 1의 발명에 관한 프레스 성형방법에 따르면 블랭크 홀더(3)로 주변부가 구속된 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접촉되고 나서 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서, 우선 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향을 따라서 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 펀치(11)의 성형면(10)에 겹친 후에, 이 단계에서 판형상 피가공물(P1)이 성형 허용량을 거의 감소시키지 않고 펀치(11)의 성형면(10)의 거의 전체에 잘 맞도록 하여, 상기 성형면(10)의 오목부(10a)를 제외한 3차원 형상이 판형상 피가공물(P1)에 전사된다. 이어서, 상기 블랭크 홀더(3)를 외측 방향으로 변위시켜 상기 판형상 피가공물(P1)을 확장시킴으로써 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에서의 저항이 작은 상태에서 중앙측으로부터 주변측으로의 원활한 재료 이동을 발생시킬 수 있다. 따라서, 블랭크 홀더(3)에 의한 판형상 피가공물(P1)의 협지위치를 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에 근접한 위치에 설정함으로써 상기 판형상 피가공물(P1)에서의 희생 수축 대응부(sacrificial constricted part)(B1)를 매우 좁게 하여 재료 수율을 크게 향상시키고, 또한 프레스 성형물(P)에 높은 인장강성을 부여하는 것이 가능하며, 또한 성형면(10)의 요철에 의한 단면 실제 길이가 짧은 부위에 재료 과다에 의한 변형이 발생해도, 확장 과정에서의 재료 이동에 의해 변형 부분의 잉여 재료가 효과적으로 주변측에 인출되는 형태가 되어 변형이 해소된다.

또한, 성형 종료 후에 각 블랭크 홀더(3)를 반프레스 축방향을 따라서 변위시켜 펀치(11)의 성형면(10)으로부터 프레스 성형물(P)을 이탈시키고, 또한 상기 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a,3b)를 분리시킨 후, 또는 그 개방시킨 후에 프레스 성형품(P)을 취출한 후, 양 협지부재(3a, 3b)를 내측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 구속전의 초기 위치로 복귀시키도록 하고 있는 점에서, 프레스 성형물(P)은 펀치(11)의 성형면(10)으로부터 떨어져 블랭크 홀더(3)들에 의한 구속으로부터 해제될 때까지 확장시의 성형 형상을 유지하므로, 양 협지부재(3a, 3b)에 의한 프레스 성형물의 변형이 방지된다. 그러나, 펀치(11)와 블랭크 홀더(3)의 프레스 축방향을 따른 상대 변위는, 펀치(11)가 가동형틀로서 이동해도 좋고, 블랭크 홀더(3)가 다이(21)측과 일체로 또는 단독으로 이동해도 좋다.

청구항 2의 발명에 따르면, 다이(21)측이 작동하는 상기의 프레스 성형방법에서, 블랭크 홀더(3)는 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 구속하고 나서 해당 판형상의 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 겹쳐질 때까지는 다이(21)와 일체로 프레스 축방향을 따라서 변위되고, 이어서 다이(21)의 작동력에 의해 외측 방향으로 변위되는 것으로부터, 블랭크 홀더(3)의 변위용으로서 별도의 구동기구가 사용되지 않으며, 프레스 성형을 위한 장치를 콤팩트하게 기능적으로 구성할 수 있다.

청구항 3의 발명에 따르면, 상기의 프레스 성형방법에서 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 겹쳐진 후, 각 블랭크 홀더(3)의 외측 방향으로의 변위에 의해 상기 판형상 피가공물(P1)이 확장될 때, 우선 블랭크 홀더(3)가 프레스 축방향에 대해서 특정각도범위에서 경사진 외측 방향으로 변위됨으로써 충분한 수축 작용을 발휘할 수 있고, 또한 프레스 축방향에 대해서 직교하는 외측 방향으로 변위됨으로써 인장각도가 얕아지므로, 확장의 종반에서 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에서의 재료 이동의 저항이 감소되고, 재료 이동의 촉진에 의해 판형상 피가공물(P1)의 내부 변형이 효과적으로 감소되어, 보다 높은 치수정밀도 및 인장강성을 구비한 고품위의 프레스 성형물(P)이 안정적으로 얻어진다.

청구항 4의 발명에 따르면, 상기의 프레스 성형에 사용되는 장치로서 다이(21)가 펀치(11)에 접근함에 따라서 각 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b) 사이에서 판형상 피가공물(P1)의 주변부가 구속되고, 이어서 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 억압되어 겹쳐지고 나서 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서, 외측 변위 수단에 의해 각 블랭크 홀더(3)가 외측 방향으로 변위되어 상기 판형상 피가공물(P1)을 확장시키고, 성형 종료후에 다이(21)가 펀치(11)로부터 멀어짐에 따라서 각 블랭크 홀더(3)가 홀더지지부재(4)의 탄력 압박에 의해 다이(21)와 함께 변위되고, 이어서 변위 한계에서 정지된 제1 협지부재(3a)에 대해서 제2 협지부재(3b)가 다이(11)와 일체로 변위되어 개방되고, 상기 개방된 양 협지부재(3a, 3b)가 내측 변위 수단에 의해 초기 위치로 복귀되도록 이루어져 있으므로, 간소한 장치 구성으로 상기의 높은 치수정밀도 및 인장강성을 구비한 고품위의 프레스 성형물(P)을 능률 좋게 안정적으로 만들어 낼 수 있는 것이 제공된다.

청구항 5의 발명에 관한 프레스 성형장치에 따르면, 각 블랭크 홀더(3)의 내측 변위 수단은 유체압 실린더(에어 실린더(6))에서 제1 협지부재(3a)를 내측으로 변위시켜 초기 위치로 복귀시키는 것만으로, 다이(21)가 다음의 프레스 성형을 위해 프레스 축방향으로 작동할 때 제2 걸림 고정 부재(3b)도 자동적으로 내측으로 변위되어 초기 위치로 복귀되도록 이루어져 있으므로, 양 협지부재(3a, 3b)의 각각에 내측 변위용의 동력 기구를 설치하는 경우와 비교하여 장치 구성이 간소하고 또한 기능적이 된다.

청구항 6의 발명에 관한 프레스 성형장치에 따르면, 외측 변위 수단에서 판형상 피가공물(P1)을 확장시킬 때, 우선 블랭크 홀더(3)가 프레스 축방향에 대하여 경사진 외측방향으로 변위됨으로써 충분한 수축 작용을 발휘할 수 있고, 계속해서 상기 블랭크 홀더(3)가 프레스 축방향에 대해서 직교 방향으로 변위되므로, 확장의 종반에서 인장각도가 얕아지고, 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에서의 재료 이동의 저항이 감소되어, 재료 이동의 촉진에 의해 판형상 피가공물(P1)의 내부 변형이 효과적으로 감소되며, 따라서 보다 높은 치수 정밀도 및 인장강성을 구비한 고품위의 프레스 성형물(P)이 안정적으로 얻어진다. 또한, 상기의 경사진 외측 방향으로의 변위를 제1 협지부재(3a)측과 펀치(11)측의 경사 슬라이딩 접촉부(35, 13)끼리의 슬라이딩 접촉에 따른 경사유도작용에 의해 실시하고, 계속되는 프레스 축방향에 대한 직교 방향으로의 변위를 홀더지지부재(4)의 이동 정지에 따른 관성력으로 실시하는 점에서, 두 변위를 생성시키기 위한 구조가 매우 간소해지고 또한 높은 작동신뢰성이 얻어진다.

청구항 7의 발명에 따르면, 상기 프레스 성형장치에서, 블랭크 홀더(3)의 제2 협지부재(3b)의 다이(21)측에 대한 원근이동방향이 먼쪽일수록 펀치(11)측으로부터 떨어지도록 프레스 축방향과의 직교면에 대하여 특정 각도범위로 기울어져 있으므로, 성형 중에 제2 협지부재(3b)가 다이(21)측으로 접근하는 움직임을 확실하게 저지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 프레스 성형장치의 성형 전후의 상태를 나타내는 주요부의 종단측면도이다.
도 2는 도 1의 프레스 성형장치의 펀치측 금형의 길이방향 절반부를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 프레스 성형장치의 홀더지지부재와 블랭크 홀더의 제1 협지부재를 길이방향 절반부로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 프레스 성형장치의 다이측 금형과 블랭크 홀더의 제2 협지부재를 길이방향 절반부로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1의 프레스 성형장치의 주요부를 도시한 도면으로, (a)는 판형상 피가공물 협지 전에 블랭크 홀더의 제2 협지부재가 외측 위치에 있는 상태의 종단측면도, (b)는 상기 제2 협지부재가 내측 변위하는 도중의 종단측면도이다.
도 6은 도 1의 프레스 성형장치의 주요부를 도시한 도면으로, (a)는 판형상 피가공물 협지 전에 블랭크 홀더의 제2 협지부재가 초기위치까지 내측 변위된 상태의 종단 측면도, (b)는 판형상 피가공물을 협지한 단계의 종단측면도이다.
도 7은 도 1의 프레스 성형장치의 주요부를 도시한 도면으로, (a), (b)는 피가공물이 펀치의 성형면에 겹쳐진 단계의 서로 다른 위치에서의 종단 측면도이다.
도 8은 도 1의 프레스 성형장치의 주요부를 도시한 도면으로, (a)는 프레스 종료시의 종단측면도, (b)는 프레스 종료후의 프레스 성형물을 펀치로부터 이탈시킨 단계의 종단측면도이다.
도 9는 도 1의 프레스 성형장치의 주요부를 도시한 도면으로, (a)는 프레스 종료후에 블랭크 홀더의 제1 협지부재와 제2 협지부재를 개방한 상태의 종단측면도, (b)는 프레스 종료 후에 제1 협지부재를 내측 방향으로 변위시킨 상태의 종단측면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 프레스 성형장치의 주요부를 도시한 도면으로, (a)는 블랭크 홀더를 경사진 외측 방향으로 변위시킨 상태의 종단 측면도, (b)는 상기 블랭크 홀더를 프레스 축방향에 대해서 직교하는 방향으로 변위시킨 상태의 종단측면도이다.
도 11은 본 발명의 제1 및 제2 실시형태의 프레스 성형장치에서의 블랭크 홀더의 제1 및 제2 협지부재의 변위 사이클을 도시한 선도(線圖)이다.
도 12는 종래의 프레스 성형장치에 의한 성형동작을 도시한 도면으로, (a)는 성형전의 종단 측면도, (b)는 성형 후의 종단 측면도이다.
도 13은 프레스 성형물의 일례를 개략적으로 도시한 도면으로, (a)는 사시도, (b)는 주요부의 종단면도이다.

이하에, 본 발명에 관한 프레스 성형방법 및 프레스 성형장치에 대해서, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제1 실시형태에 관한 프레스 성형장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 베이스(도시 생략)에 부착된 고정 하형으로서의 펀치측 금형(1)과, 이에 대향하여 도시 생략한 램의 하면측에 고정 설치된 가동 상형으로서의 다이측 금형(2)과, 직사각형 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 각 변 마다 협지하여 구속하는 4개 그룹의 독립된 블랭크 홀더(3)와, 직사각형 형틀형상의 홀더지지부재(4)로 이루어진다. 그리고, 각 블랭크 홀더(3)는 홀더지지부재(4)를 통하여 펀치측에 유지되는 제1 협지부재(3a)와, 다이측에 유지되는 제2 협지부재(3b)로 구성되어 있다.

펀치측 금형(1)은, 도 2에서도 도시한 바와 같이 평면으로 보아 직사각형 형상이고 꼭대기부가 전체로서 볼록형 성형면(10)을 이루는 펀치(11)가 상방을 향하여 돌출되고 또한 상기 펀치(11)의 기부(基部) 전체 둘레로부터 외측으로 뻗어나가는 수평 데크(12)를 구비하고 있다. 또한, 성형면(10)에는 국소적 오목부(10a)를 구비하고 있다. 그 펀치(11)의 각 측면(11a)에는 경사진 상방향 경사면을 형성하는 복수의 경사 슬라이딩 접촉부(13)와, 복수의 수직 슬라이딩 접촉부(14)가 돌출되어 있고, 이들 슬라이딩 접촉부(13, 14)의 표면에는 슬라이드 플레이트(5)가 고정 부착되어 있다. 또한, 수평 데크(12)는 다수의 핀 삽입구멍(15)이 펀치(11)의 각 측면(11a)을 따라서 내외 2열로 일정 간격으로 형성되고, 네 모퉁이에 평면으로 보아 대략 직사각형의 상방 돌출부(12a)들을 구비하고 또한 외단 가장자리에 이들 상방 돌출부(12a)들 사이를 연결하는 돌출 가장자리부(12b)들이 형성되어 있다. 그리고, 수평 데크(12)의 각 상방 돌출부(12a)의 상면에, 가이드핀(16a)이 부착된 형틀 접촉부(16)를 구비하고 또한 이들 상방 돌출부(12a)의 상호 대향하는 각 측면에 직사각형 볼록면 형상의 홀더 슬라이딩 접촉부(17)를 갖고, 또한 길이 방향을 따르는 각 돌출 가장자리부(12b)의 근방에서 각 상방 돌출부(12a)에 가까운 4군데에 홀더지지부재(4)에 대한 빠짐 방지용 안전핀(18)이 세워 설치되어 있다.

다이측 금형(2)은, 도 4에서 도시한 바와 같이 하방을 향하여 돌출된 평면으로 보아 직사각형의 다이(21)와, 그 기부 전체 둘레로부터 외측으로 약간 상방을 향하여 경사져 뻗어나가는 경사 데크(22)로 구성되어 있고, 다이(21)의 하방을 향하는 성형면(20)이 펀치(11)의 성형면(10)에 대응하여 전체로서 오목형을 이루고 또한 펀치(11)측의 국소적 오목부(10a)에 대응한 국소적 볼록부(20a)를 구비하고 있다. 상기 다이(21)의 각 측면(21a)의 복수 부분에는 슬라이드 플레이트(5)를 고정 부착한 직사각형 볼록면 형상의 홀더 접촉부(23)를 갖고 있다. 한편, 경사 데크(22)는 다이(21)의 각 변을 따라 복수매의 슬라이드 플레이트(5)가 고정 부착되고 또한 네 모퉁이에는 평면으로 보아 대략 직사각형의 하방 돌출부(22a)들을 구비하고, 외단 가장자리에 이들 하방 돌출부(22a)들 사이를 연결하는 하방을 향하는 돌출 가장자리부(22b)들이 형성되어 있다. 그리고, 경사 데크(22)의 각 하방 돌출부(22a)의 하면에는 펀치(11)측의 형틀 접촉부(16)에 대응한 핀 구멍(24a)이 부착된 형틀 접촉부(24)가 설치되고, 또한 다이(21)의 각 변에 대응한 양측부에는, 경사 데크(22)의 경사면으로부터 하방으로 멀어진 위치에서, 그 경사면과 평행하여 대향 방향으로 뻗어 나가는 띠형 판형상의 홀더 유지부(25)가 설치되어 있다.

홀더 지지 부재(4)는 도 3에서도 도시한 바와 같이, 상하로 두꺼운 외부형틀부(4a)의 하부로부터 평판부(4b)가 내측을 향하여 수평으로 뻗어 나가고, 하면측에는 다수개의 쿠션핀(41)이 돌출되어 설치되어 있다. 그 평판부(4b)의 상면측에는 복수매의 슬라이드 플레이트(5)가 고정 부착되고, 각 변위 중앙 위치에 피스톤로드(6a)를 외측을 향하여 돌출시킨 복동식(復動式) 에어실린더(6)가 부착되어 있다. 그리고, 외부형틀부(4a)의 직사각형 각(角) 각부분은 내측으로 평면으로 보아 L자형으로 움푹 들어가 있고, 그 L자형의 각 변에 대응하여 상면부로부터 평판부(4b)상으로 뻗어 나가는 띠형 판형상의 홀더 유지부(42)가 설치되며, 또한 외측을 향하여 인접하는 양측면에 각각 슬라이드 플레이트(5)를 고정 부착한 직사각형 볼록면 형상의 수직 슬라이딩 접촉부(43)가 형성되어 있다. 또한, 외부 형틀부(4a)의 각 변 중앙부는 내측을 향하여 움푹 들어가 있고, 그 움푹 들어간 부분에서 에어실린더(6)의 피스톤 로드(6a)의 선단에 고정 부착된 세로로 긴 직사각형의 연결판(61)이 상방으로 돌출되어 있다.

상기 홀더지지부재(4)는 쿠션핀(41)들을 펀치측 금형(1)의 수평 데크(12)의 핀 삽입구멍(15)들에 삽입 통과시킴으로써 펀치측 금형(1)의 수평 데크(12) 상에서 펀치(11)를 둘러싸는 형태로 해당 쿠션핀(41)들을 통하여 승강 가능하게 배치하고, 또한 직사각형의 각 각부에서 각각의 수직 슬라이딩 접촉부(43)가 수평 데크(12)에서의 상방 돌출부(12a)의 홀더 슬라이딩 접촉부(17)와 슬라이딩 접촉되도록 설정되어 있다.

각 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)는, 도 3에서도 도시한 바와 같이 전체가 길고 가는 바 형상을 이루고, 그 내측 가장자리측의 상방을 향하는 협지면(30a)에 길이 방향을 따르는 오목홈(31a)이 형성되며, 그 협지면(30a) 보다도 외측에서 상방으로 돌출되는 각각 복수의 걸어맞춤 돌기(32) 및 걸어맞춤 돌기편(33)을 구비하고, 또한 길이방향 중간부에는 외측을 향하여 홀더지지부재(4)의 에어실린더(6)에 대한 나사 고정부(34)가 형성되고, 또한 내측면에는 경사진 하방을 향하는 경사면을 형성하는 경사 슬라이딩 접촉부(35)와 수직 슬라이딩 접촉부(36)가 각각 복수 부분에 형성되어 있다. 그러나, 각 걸어맞춤 돌기(32)의 내단측에는 경사진 상방향의 경사 유도부(32a)와, 상기 하단에 연속되는 수직 접촉부(32b)를 구비하고 있고, 또한 길이방향 양단에 위치하는 각 걸어맞춤 돌기(32)의 꼭대기면에는 위치 결정용 핀 구멍(301)을 구비하고 있다. 또한, 제1 협지부재(3a)의 상면에는 제2 협지부재(3b)에 대한 대향접촉 스토퍼로서의 복수의 원형 돌기(302)가 설치되어 있다.

각 제1 협지부재(3a)는 홀더지지부재(4)의 평판부(4b)상에 길이방향 양단부가 홀더 유지부(42)를 통하여 유지된 상태에서 내외 방향 이동 자유롭에 지지되고, 또한 나사 고정부(34)에 대하여 에어실린더(6)의 피스톤 로드(6a)의 선단에 고정 부착된 연결판(61)을 나사 고정 연결함으로써 상기 에어실린더(6)의 수축/후퇴 작동으로 내측으로 변위되도록 이루어져 있다. 이 지지상태에서, 제1 협지부재(3a)의 경사 슬라이딩 접촉부(35)와 수직 슬라이딩 접촉부(36)가 펀치(11)의 경사 슬라이딩 접촉부(13)와 수직 슬라이딩 접촉부(14)에 각각 대향하고 있다. 그리고, 상기 제1 협지부재(3a)의 내측 이동 한계에서는 양 수직 슬라이딩 접촉부(36, 14)가 도 1의 좌측 절반부분에서 도시한 바와 같이 접촉되는 한편, 상기 제1 협지부재(3a)의 상승 위치에서는 경사 슬라이딩 접촉부(35, 13)가 멀어지도록 설정되어 있다. 또한, 펀치(11)의 경사 슬라이딩 접촉부(13)와 제1 협지부재(3a)의 경사 슬라이딩 접촉부(35)는 동일한 경사 각도로 설정되어 있다.

한편, 각 블랭크 홀더(3)의 제2 협지부재(3b)는 도 4에서도 도시한 바와 같이, 종단면이 대략 역L자형으로 제1 협지부재(3b)에 대응하는 길이의 길고 가는 바형상을 이루고, 그 내부 가장자리측의 수하부(垂下部)의 하단이 하방을 향하는 협지면(30b)을 구성하며, 상기 협지면(30b)에 길이방향을 따르는 비트(31b)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 수하부의 외면측의 길이방향 복수 부분에는 경사진 하방을 향하는 경사 유도부(37b)와 그 상단에 연속되는 수직 접촉부(37b)를 구성하는 걸어맞춤 볼록부(37)를 갖고, 또한 수직방향의 오목 함몰부(38)가 형성되어 있다. 또한, 상기 수하부의 내면측의 길이방향 복수 부분에는 직사각형 볼록면 형상의 다이 대향접촉부(39)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제2 협지부재(3b)의 기부에는 상면이 외측일수록 높아지도록 완만한 경사로 하고, 또한 양단부에 위치결정핀(303)이 하방을 향하여 돌출되어 있다. 참조부호 "304"는 제1 협지부재(3a)에 대한 대향접촉 스토퍼로서의 원형 돌기, 참조부호 "305"는 다이측 금형(2)에 대한 낙하 방지용 안전핀이다.

각 제2 협지부재(3b)는 다이측 금형(2)의 경사 데크(22)의 하면측에, 길이방향 양단부가 홀더 유지부(25)를 통하여 유지된 상태에서 내외 방향 이동 자유롭게 지지된다. 그러나, 이 제2 협지부재(3b)의 지지상태에서 그 기부의 상면측은 경사 데크(22)의 하면에 대해서 슬라이드 플레이트(5)를 통하여 슬라이딩 접촉하고 또한 내측 이동 한계에서는 다이 대향접촉부(39)가 다이(21)측의 홀더 대향접촉부(23)에 접촉되어 있다.

또한, 각 블랭크 홀더(3)는 제1 및 제2 협지부재(3a, 3b)가 모두 내측 이동 한계에 있을 때, 양 협지부재(3a, 3b)의 협지면(30a, 30b)이 상하로 대향하고, 제1 협지부재(3a)의 오목홈(31a)에 제2 협지부재(3)의 비드(31b)가 끼워 맞추어질 수 있고, 또한 그 끼워 맞춤 상태에서는 양 협지부재(3a, 3b)의 수직 접촉부(32b, 37b)가 접촉되고, 또한 제1 협지부재(3a)의 위치결정용 핀구멍(301)에 제2 협지부재(3)의 위치결정핀(303)이 삽입되고, 또한 제1 협지부재(3a)의 걸어맞춤 돌출편(33)이 제2 협지부재(3)의 오목함몰부(38)에 끼워 맞추어지도록 설정되어 있다.

상기 구성의 프레스 성형장치에 의해 금속 박판으로 이루어진 판형상 피가공물(P1)을 프레스 성형하는 데에는, 우선 도 1의 좌측 절반부분에 도시한 바와 같이, 다이(21)가 펀치(11)로부터 상방으로 떨어지고, 각 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)와 제2 협지부재(3b)가 상하로 멀어진 상태에서, 판형상 피가공물(P1)을 주변부가 4개 그룹의 블랭크 홀더(3)에서의 각 제1 협지부재(3a)의 협지면(30a)상에서 지지되도록 수평으로 배치된다. 이 때, 각 제1 협지부재(31)는 내측 이동 한계에서 상한 위치에 있고, 그 수직 슬라이딩 접촉부(35)가 펀치(11)의 수직 슬라이딩 접촉부(13)에 접속된 상태에서, 협지면(30a)이 펀치(11)의 성형면(10)의 꼭대기단보다 높은 위치에 배치되어 있다. 또한, 제2 협지부재(3b)는 그 협지면(30b)이 제1 협지부재(3a)의 협지면(30a)과 대향하는 위치보다 외측으로 배치된 상태에서, 다이(21)와 일체로 들어 올려져 대기하고 있다.

상기의 대기상태로부터, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 다이측 금형(2)을 화살표 a1과 같이 아래로 움직임으로써 블랭크 홀더(3)의 제2 협지부재(3b)도 다이(21)와 일체로 하강한다. 그 하강 도중에서, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 협지부재(3b)의 경사 유도부(37a)가 제1 협지부재(3a)의 경사 유도부(32a)에 접촉되고, 그 경사유도작용에 의해 제2 협지부재(3b)가 화살표 a2와 같이 내측으로 변위된다. 계속해서, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 양 협지부재(3a, 3b)의 수직 접촉부(32b, 37b)가 접촉되고, 이 단계에서 제2 협지부재(3)의 위치결정핀(303)이 동심이 된 제1 협지부재(3a)의 위치결정용 핀구멍(301)에 끼워 넣어지고, 또한 제2 협지부재(3b)의 다이 대향접촉부(39)가 다이(21)측의 홀더 대향접촉부(23)에 접촉되어 제2 협지부재(3b)는 제1 협지부재(3a)에 대하여 정밀하게 위치 결정된다.

따라서, 다이(21)와 함께 제2 협지부재(3b)가 더욱 하강함으로써, 도 6의 (b)와 같이, 양 협지부재(3a, 3b)의 협지면(30a, 30b) 사이에 판형상 피가공물(P1)의 주변부가 끼워지고, 비드(31b)가 오목홈(31a)에 맞물림으로써 상기 판형상 피가공물(P1)의 둘레 가장자리부에 홈(G)이 형성된다. 이렇게 하여 판형상 피가공물(P1)은 블랭크 홀더(3)에 의해 주변부에서 구속되는데, 이 구속력은 홀더지지부재(4)를 통하여 제1 협지부재(3a)를 지지하고 있는 쿠션핀(41)의 프레스 축방향의 압박 탄력(쿠션패드력)이 담당하고 있다.

또한, 다이(21)가 아래로 이동하면, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 그 하방 이동력에 의해 블랭크 홀더(3) 전체가 수직 슬라이딩 접촉부(36)를 펀치(11)의 수직 슬라이딩 접촉부(14)에 의해 슬라이딩 접촉되면서 다이(21)와 일체로 화살표 a3과 같이 하강하고, 상기 블랭크 홀더(3)에 구속된 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접촉되고, 계속해서 연신되면서 상기 성형면(10)의 거의 전체에 잘 맞도록 겹쳐지고, 따라서 상기 성형면(10)의 오목부(10a)를 제외한 3차원 형상이 충실하게 판형상 피가공물(P1)에 전사된다. 그리고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b) 근방까지 겹쳐진 단계에서, 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)의 경사 슬라이딩 접촉부(35)가 펀치(11)의 경사 슬라이딩 접촉부(13)에 접촉된다.

계속해서 다이(21)가 하방으로 이동해 가면, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 경사 슬라이딩 접촉부(13, 35)의 슬라이딩 접촉에 의한 경사 유도 작용에 의해, 블랭크 홀더(3)는 하강하면서 프레스 성형부로부터 떨어지는 외측 방향, 즉 화살표 a4 방향으로 변위된다. 이 외측 변위에 따라, 블랭크 홀더(3)에서 주변부를 구속받고 있는 판형상 피가공물(P1)이 외측으로 인출되어 확장되고, 원하는 수축 작용이 발휘되며, 또한 하방 이동하는 다이(21)의 성형면(20)이 최종 단계에서 판형상 피가공물(P1)에 압접됨으로써 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스되어 오목부를 포함하는 소정의 성형 형상을 갖는 프레스 성형물(P)이 된다. 또한, 상기 확장 과정에서, 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)는 홀더지지부재(4)를 쿠션핀(41)의 압박에 저항하여 눌러 내리면서, 상기 홀더지지부재(4)의 수평부(4b)상을 슬라이드 플레이트(5)를 통하여 외측으로 슬라이딩하는 형태로, 화살표 a5와 같이 경사진 하방으로 변위한다. 한편, 제2 협지부재(32)는 제1 협지부재(31)와 일체로 외측 방향으로 변위되어 가지만, 다이(21)측의 경사진 상방을 향하게 된 경사 데크(22)와 슬라이드 플레이트(5)를 통하여 슬라이딩 접촉되므로, 하방 이동하는 다이(21)에 대해서는 화살표 a6과 같이 상대적으로 상승하면서 외측으로 변위된다. 또한, 에어실린더(6)는 프레스 과정에서는 신축이 자유로운 상태로 설정되어 있고, 제2 협지부재(32)의 외측 변위에 따라서 피스톤 로드(6a)가 신장한다.

이 프레스 성형의 종료 후, 도 8의 (b)에서 도시한 바와 같이 다이측 금형(2)을 화살표 a7과 같이 상방 이동시키면서, 블랭크 홀더(3)도 쿠션핀(41)의 압박 탄력을 받아 프레스 성형물(P)을 유지한 채로 홀더지지부재(4)와 일체로 화살표 a8과 같이 상승한다. 그리고, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이 상기 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)가 쿠션핀(41)의 압박 탄력에 의한 상승 한계에서 정지해도, 제2 협지부재(3b)는 다이(21)와 일체로 화살표 a9와 같이 상승하므로, 양 협지부재(3a, 3b)가 상하로 개방되고, 그 제1 협지부재(3a) 상에 얹은 프레스 성형물(P)을 취출할 수 있다. 상기 프레스 성형물(P)을 취출한 단계에서는 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)는 프레스 성형부로부터 떨어진 외측 위치에 배치되어 있다.

다음에, 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)는 다음의 프레스 성형을 실시하는 준비로서 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 적정 위치에서 끼워 구속하기 위해, 프레스 성형부에 접근한 초기 위치로 되돌릴 필요가 있다. 그 때문에, 도 9의 (b)에서 도시한 바와 같이, 에어실린더(6)를 수축 작동시킴으로써 홀더지지부재(4)상에서 제1 협지부재(3a)를 내측으로 슬라이딩 변위시키고, 따라서 도 1의 좌측 절반부분과 같이 그 수직 슬라이딩 접촉부(36)가 펀치(11)측의 수직 슬라이딩 접촉부(14)에 접촉되는 초기 위치로 복귀시킨다. 한편, 제2 협지부재(3b)에 대해서는 외측 위치에 배치되어 있어도 이미 설명한 바와 같이 성형 개시시에 다이측 금형(2)이 하방 이동하는 도중에서, 그 경사 유도부(37a)가 제1 협지부재(3a)의 경사 유도부(32a)에 슬라이딩 접촉함으로써 경사 유도 작용으로 자동적으로 내측으로 변위되고, 제1 협지부재(3a)의 오목홈(31a)에 대하여 비드(31b)가 정확하게 대향하는 초기 위치로 복귀된다.

상기 제1 실시형태의 프레스 성형장치에 의한 프레스 성형에서는 블랭크 홀더(3)로 주변부가 구속된 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접하고 나서 펀치(11)와 다이(21) 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서, 우선 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향을 따라서 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 펀치(11)의 성형면(10)에 겹친 후에, 이 단계에서 판형상 피가공물(P1)이 성형허용량을 거의 감소시키지 않고 펀치(11)의 성형면(10)의 거의 전체에 잘 맞게 되고, 상기 성형면(10)의 오목부(10a)를 제외한 3차원 형상이 판형상 피가공물(P1)에 전사된다. 이어서 상기 블랭크 홀더(3)를 경사진 하방을 향하여 외측 방향으로 변위시켜 상기 판형상 피가공물(P1)을 확장함으로써, 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에서의 저항이 작은 상태에서 중앙측으로부터 주변측으로의 원활한 재료 이동을 일으킬 수 있다. 따라서, 블랭크 홀더(3)들에 의한 판형상 피가공물(P1)의 협지 위치를 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에 근접한 위치로 설정함으로써, 상기 판형상 피가공물(P1)에서의 희생 수축 대응부(B1)를 매우 좁게 하여 재료 수율을 크게 향상시키고 또한 프레스 성형물(P)에 높은 인장강성을 부여하는 것이 가능하며, 또한 성형면(10)의 요철에 의한 단면 실제 길이가 짧은 부위에 재료 과다에 의한 변형이 발생해도, 확장 과정에서의 재료 이동에 의한 변형 부분의 잉여재료가 효과적으로 주변측으로 인출되는 형태가 되어 변형이 해소된다.

또한, 성형 종료후에 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향을 따라서 변위시켜 펀치(11)의 성형면(10)으로부터 프레스 성형물(P)을 이탈시키고, 또한 상기 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)를 분리시켜 프레스 성형품(P)을 취출한 후, 개방되어 있는 양 협지부재(3a, 3b)를 내측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 구속전의 초기 위치로 복귀시킴으로써, 프레스 성형물(P)은 펀치(11)의 성형면(10)으로부터 떨어져 블랭크 홀더(3)들에 의한 구속으로부터 해제될 때까지 확장시의 성형 형상을 유지하고, 따라서 프레스 성형물(P)의 변형이 방지된다. 즉, 성형 종료후의 각 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)가 프레스 성형물(P)의 주변부를 구속한 채로, 복귀 스프링의 축력(蓄力) 등에 의해 내측 방향으로 복귀되는 움직임이 있으면, 프레스 성형물(P)은 확장시의 성형 형상이 유지되지 않고 변형된다.

또한, 블랭크 홀더(3)는 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 구속하고 나서 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 겹쳐질 때까지의 공정에서, 하방 이동하는 다이(21)와 일체로 프레스 축방향을 따라서 하강하고, 이어서 성형 종료까지의 공정에서도 다이(21)의 작동력에 의해 경사 슬라이딩 접촉부(13, 35)에서의 슬라이딩을 이용하여 외측 방향으로 변위되는 것으로부터, 그 변위용으로서 별도의 구동기구가 사용되지 않고, 그만큼 프레스 성형장치를 기능적으로 간소하게 구성할 수 있는 것에 추가로, 큰 프레스압 하에서 확실하게 안정된 동작성과 우수한 내구성이 얻어진다는 이점도 있다.

또한, 블랭크 홀더(3)의 제2 협지부재(3b)의 다이(21)측에 대한 원근 이동 방향이 먼쪽일수록 펀치(11)측으로부터 떨어지도록 프레스 축방향과의 직교면에 대하여 경사져 있으므로, 성형 중에 제2 협지부재(3b)가 다이(21)측으로 접근하는 움직임을 저지할 수 있다. 또한, 다이(21)의 작동력을 경사 유도에 의해 블랭크 홀더(3)의 외측 방향으로의 변위력으로 전환하는 경우, 블랭크 홀더(3)의 외측 변위를 용이하게 하는 면에서, 펀치(11)와 다이(21)에 의한 블랭크 홀더(3)의 끼움 각도를 크게 하는 것이 바람직하지만, 제2 협지부재(3b)의 상기 이동방향의 경사분만큼 펀치(11)측에 대한 각도분율을 작게 할 수 있으므로, 상기 협지 각도를 크게 확보해도 경사 슬라이딩 접촉부(13, 35)의 경사각도의 허용폭이 넓어지고, 따라서 설계의 자유도가 향상되며 판형상 피가공물(P1의 재질이나 두께, 프레스 성형물의 요구 특성 등에 대응하기 쉬워진다는 이점도 있다.

다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 프레스 장치에 대해서 설명한다. 이 제2 실시형태의 프레스 장치에서는, 도 2에서 도시한 펀치측 금형(1)의 수평 데크(12)상에, 가상선으로 나타낸 바와 같이 정방형 볼록면 형상의 복수의 스토퍼(7)들을 설치하고 있지만, 다른 구성은 모두 이미 설명한 제1 실시형태의 프레스 장치와 동일하다. 따라서 제2 실시형태에서, 스토퍼(7) 이외의 각 구성부에 대해서는 제1 실시형태와 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

상기 제2 실시형태의 프레스 성형장치에 의한 프레스 성형에서는 상기 제1 실시형태와 동일하게, 판형상 피가공물(P1)의 주변부를 각 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b) 사이에 끼워 구속하고, 다이측 금형(2)의 하방 이동에 수반하여 각 블랭크 홀더(3)를 하강시킴으로써 우선 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)에 접촉되며, 계속해서 연신되면서 상기 성형면(10)의 전체에 잘 맞도록 겹쳐진다(도 7 참조). 그리고, 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b) 근방까지 겹쳐진 단계에서 각 블랭크 홀더(3)의 제1 협지부재(3a)의 경사 슬라이딩 접촉부(35)가 펀치(11)의 경사 슬라이딩 접촉부(13)에 접촉되고, 계속해서 다이측 금형(2)이 하방 이동함으로써 양 경사 슬라이딩 접촉부(13, 35)의 슬라이딩 접촉에 따른 경사 유도 작용으로 각 블랭크 홀더(3)가 경사진 하방을 향하도록 외측 방향으로 변위되고, 상기 외측 변위에 수반하여 판형상 피가공물(P1)이 외측으로 인출되어 확장된다.

이와 같은 각 블랭크 홀더(3)가 경사진 하방을 향하여 외측 방향으로 변위되는 과정에서는 홀더지지부재(4)도 쿠션핀(41)들의 압박에 저항하여 하강하지만, 상기 홀더지지부재(4)는 승강만 가능하므로, 각 블랭크 홀더(3)는 홀더지지부재(4)에 대하여 수평방향으로 상대변위하게 된다. 그러나, 상기 제2 실시형태에서는 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 다이(21)가 판형상 피가공물(P1)에 압접하기 직전의 단계에서, 홀더지지부재(4)가 펀치측 금형(1)의 수평 데크(12)상에 있는 스토퍼(7)에 접촉되어 하강 정지하도록 설정되어 있다. 따라서, 경사진 하방을 향하여 외측 방향으로 변위중인 각 블랭크 홀더(3)는 상기 홀더지지부재(4)의 하강 정지에 수반하여 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이 탄성력에 의해 순간적으로 수평방향 외측으로 변위되고, 그 직후에 판형상 피가공물(P1)이 다이(21)와 펀치(11) 사이에서 프레스 성형된다.

이 제2 실시형태의 프레스 성형에서는, 우선 블랭크 홀더(3)가 프레스 축방향에 대해서 경사진 하방을 향한 외측 방향으로 변위함으로써 상기 실시형태 1의 경우와 동일하게 충분한 수축 작용을 발휘할 수 있고, 계속해서 상기 블랭크 홀더(3)가 수평으로 외측으로 변위되므로, 확장의 종반에서 인장각도가 얕아지거나, 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b)에서의 재료 이동의 저항이 감소되고, 재료 이동의 촉진에 의해 판형상 피가공물(P1)의 내부 변형이 효과적으로 감소되며, 따라서 보다 높은 치수 정밀도 및 인장강성을 구비한 고품위의 프레스 성형물(P)이 안정적으로 얻어진다. 또한, 상기 제2 실시형태에서는, 상기의 경사진 외측 방향으로의 변위를 제1 협지부재(3a)측과 펀치(11)측의 경사 슬라이딩 접촉부(35, 13)끼리의 슬라이딩에 따른 경사 유도 작용에 의해 실시하고, 계속되는 프레스 축방향에 대한 직교방향으로의 변위를 홀더지지부재(4)의 이동 정지에 따른 관성력으로 실시하는 점에서, 양 변위를 발생시키기 위한 구조가 매우 간소해지고 또한 높은 작동 신뢰성이 얻어진다는 이점도 있다.

도 11의 선도는 상기 제1 및 제2 실시형태에서의 블랭크 홀더(3)의 변위 사이클을 도시하고 있고, 하측의 선 A1, A2가 제1 협지부재(3a)의 동작, 상측의 선 B1, B2가 제2 협지부재(3b)의 다이(21)에 대한 상대적인 움직임을 나타내며, 선 A1 및 선 B1은 제1 실시형태, 선 A2 및 선 B2는 제2 실시형태에 대응하고 있다.

즉, 제1 협지부재(3a)는 제1 실시형태의 경우에는, 선 A1으로 도시한 바와 같이 판형상 피가공물(P1)의 구속전에 대기하는 초기 위치(S1)로부터 하강하고, 구속된 판형상 피가공물(P1)이 펀치(11)의 성형면에 거의 겹치는 위치(S2)로부터 경사진 하방을 향하여 외측으로 변위되고, 다이(21)가 펀치(11)에 접촉되는 위치(S3)로부터 상승하며, 그 상승한계 위치(S4)로부터 내측으로 변위되어 초기 위치(S1)로 복귀되는, 4공정의 변위 사이클을 갖는다. 이에 대하여, 제2 실시형태의 경우는, 선 A2로 나타낸 바와 같이 초기 위치(S1)로부터 하강하고, 위치(S2)로부터 동일하게 경사진 하방을 향하여 외측으로 변위되지만, 다이(21)가 펀치(11)에 접촉되기 직전 위치(S5)로부터 수평으로 외측으로 변위되고, 다이(21)가 펀치(11)에 접촉된 위치(S6)로부터 상승하고, 그 상승한계위치(S7)로부터 내측으로 변위되어 초기 위치(S1)로 복귀되는, 5행정의 변위사이클을 갖는다. 한편, 제2 협지부재(3b)의 다이(21)에 대한 상대변위는, 제1 실시형태에서는 판형상 피가공물(P1)의 구속전에 대기하는 초기위치(T1)와 제1 협지부재(3a)측의 위치(S4)에 대응하는 외측 위치(T2) 사이, 제2 실시형태에서는 초기 위치(T1)와 제1 협지부재(3a)측의 위치(S7)에 대응하는 외측 위치(T3) 사이의, 각각 경사방향을 따른 직선 왕복의 변위 사이클이 된다.

여기에서, 위치 S2→S3 사이는, 제1 실시형태에서 제1 협지부재(3a)가 경사진 하방을 향하여 외측으로 변위되는 과정에서의, 판형상 피가공물(P1)의 확장방향과 확장량을 나타내고 있다. 이에 대하여 제2 실시형태에서는, 제1 협지부재(3a)는 위치 S2로부터 제1 실시형태와 동일하게 경사진 하방을 향하여 외측으로 변위되지만, 위치(S3)보다 앞의 위치(S5)로부터 변위 방향이 수평으로 전환되므로, 위치(S6)에 도달한 시점에서 판형상 피가공물(P1)의 확장방향이 선 C로 나타낸 바와 같이 각도 α만큼 완만한 경사로 바뀌고 또한 확장량도 제1 실시형태보다 증대되는 것을 알 수 있다. 또한, 위치(S3)와 위치(S6)의 고저차(h1)는 위치(T2)와 위치(T3)의 고저차(h2)와 동등하다.

판형상 피가공물(P1)의 확장에서의 제1 협지부재(3a)(블랭킹 홀더(3))의 외측으로의 변위방향은 특별히 제약받지 않지만, 도시한 프레스 축방향(Y)에 대한 각도 θ1을 20 ~ 70°의 범위로 하는 것이 추천된다. 즉, 판형상 피가공물(P1)의 확장방향을 상기 각도 범위의 경사 방향으로 하면, 펀치(11)의 성형면(10)의 둘레 가장자리부(10b) 근방에서의 재료이동의 저항을 적게 하여 확장 정도를 강화하고, 또한 충분한 수축 작용을 발휘할 수 있으므로, 프레스 성형물(P)의 제품부(A)에 양호한 인장강성을 부여할 수 있다.

한편, 다이(21)에 대한 제2 협지부재(3b)의 상대변위 방향에 대해서는, 다이(21)를 기준으로 하여 도시한 프레스 방향(Y)에 수직인 방향(예시에서는 수평방향 X)에 대한 각도 θ2를 1 ~ 10°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이 각도 θ2가 너무 작으면, 성형 중에 제2 협지부재(3b)가 다이(21)측으로 접근하는 동작을 확실하게는 저지하기 어려워진다. 반대로 상기 각도 θ2가 너무 크면, 다이(21)로부터 제2 협지부재(3b)로 가해지는 프레스 작동력의 외측 방향분력이 과대해져, 블랭크 홀더(3)에 의한 판형상 피가공물(P1)의 협지력이 불충분해진다.

또한 프레스 성형품(P)의 취출 후에 각 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)를 초기 위치로 복귀시키는 내측 변위 수단으로서는, 양 협지부재(3a, 3b)의 각각에 에어실린더와 같은 내측 변위용 동력기구를 설치해도 좋다. 단, 실시형태와 같이, 제1 협지부재(3a)만을 동력 기구로 내측으로 변위시키고, 제2 협지부재(3b)를 다이(21)의 프레스 방향으로의 작동을 이용한 경사유도작용으로 내측으로 변위시키는 방식을 채용하면, 장치 구성이 간소하고 또한 기능적이 된다. 또한, 내측 변위용 동력 기구로서는 유압을 포함하는 유체압 실린더, 모터 구동에 의한 캠 기구나 크랭크 기구 등도 채용 가능하다.

또한, 성형 종료후의 각 블랭크 홀더(3)의 개방되어 있는 양 협지부재(3a, 3b)는, 상술한 프레스 성형예에서는 프레스 성형물(P)을 취출하고 나서 초기 위치로 복귀되도록 하고 있지만, 본 발명에서는 프레스 성형물(P)의 취출전에 초기 위치로 복귀되는 것도 가능하다. 즉, 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)가 개방된 단계에서, 그 일방측에 프레스 성형물(P)이 주변부에서 지지되어 얹히는 형태가 되지만, 그 주변부는 비구속 상태이므로, 지지되어 있는 협지부재가 초기 위치로 복귀되어도 상기 협지부재상에서 주변부가 어긋날 뿐 프레스 성형물(P) 자체의 변형을 일으키지 않는다. 따라서, 예를 들어 제1 및 제2 실시형태의 프레스 성형장치에서는, 성형 종료후에 각 블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)를 상하로 개방시키면, 프레스 성형물(P)은 제1 협지부재(3a) 상에 얹힌 상태가 되지만, 그대로 에어실린더(6)에 의해 제1 협지부재(3a)를 내측 변위시켜도, 프레스 성형물(P)은 둘레 가장자리부의 홈(G)이 제1 협지부재(3a)의 오목홈(31a)으로부터 떨어질 뿐이고, 이어서 다이(2)측의 작동으로 제2 협지부재(3b)를 초기 위치로 복귀시키기 전에 상기 프레스 성형물(P)을 취출하면 좋다.

본 발명의 프레스 성형방법 및 성형장치에서는, 실시형태와 같이 펀치(11)를 고정 하부형틀, 다이(21)를 가동 상부형틀로 하는 구성 이외에, 펀치(11)와 다이(21)의 상하 관계가 실시형태와는 반대의 구성이나, 펀치(11)가 가동형틀로서 이동하는 구성, 프레스 축방향을 경사진 방향이나 횡방향으로 하는 구성 등도 채용 가능하다. 또한, 블랭크 홀더(3)를 프레스 성형부로부터 떨어지는 외측 방향으로 변위시키기 위한 외측변위수단에 대해서는, 실시형태에서 예시한 펀치(11)측과 블랭크 홀더(3)측의 경사 슬라이딩 접촉부(13, 35)끼리의 슬라이딩 접촉에 의한 경사 유도 방식에 한정되지 않고, 한쪽의 경사 가이드부와 다른쪽 롤러와의 회전 접촉에 의한 경사 유도 방식, 쐐기형 슬라이더를 통한 경사 유도 방식, 캠, 크랭크, 가이드레일, 유니버셜조인트 등을 이용한 변위방식, 그 밖의 가동 프레스형틀의 프레스 방향으로의 동작을 펀치(11)로부터 떨어지는 방향으로 전환하는 여러가지 변위방식, 또한 블랭크 홀더(3)를 유압실린더 등으로 단독으로 변위시키는 방식 등도 채용할 수 있다.

또한, 본 발명의 프레스 성형에서는, 이미 설명한 바와 같이 판형상 피가공물(P1)을 구속한 각 블랭크 홀더(3)를 프레스 축방향(Y)을 따라서 변위시키고, 상기 판형상 피가공물(P1)을 펀치(11)의 성형면(10)에 겹치게 하고, 이어서 상기 블랭크 홀더(3)를 외측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물(P1)을 확장시키지만, 그 변위방향의 전환의 타이밍에는 그다지 엄밀함을 요하지 않는다. 즉, 상기 변위방향의 전환은, 판형상 피가공물(P1)에 펀치(11)의 볼록면 형상이 대강 전사된 단계에서 실시하면 좋고, 상기 판형상 피가공물(P1)이 펀치(1)의 성형면(10)의 둘레 가장자리까지 덮이기 전에 확장을 개시해도 지장없다.

또한, 블랭크 홀더(3)는 상기와 같이 판형상 피가공물(P)이 펀치(1)의 성형면(10)에 겹치고 나서, 이미 설명한 실시형태에서는 경사진 외측 방향으로 1 공정에서 직선적으로 변위되지만, 이 경사진 외측방향으로의 변위를 경사 각도가 다른 복수 공정으로 하거나, 곡선적으로 변위시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 경사유도방식에 의해 경사 각도가 다른 복수 공정으로 하는 경우, 펀치(1)측과 블랭크 홀더(3)(제1 협지부재(3a))측의 경사 슬라이딩 접촉부를 복수 단(段)으로 하고, 그 후단일수록 프레스 축방향에 대한 경사각도가 커지도록 구성하면 좋다. 한편, 곡선적으로 변위시키는 경우는 슬라이딩 접촉부를 곡면으로 설정하면 좋다.

또한, 블랭크 홀더(3)에 대해서는, 실시형태에서는 평면으로 보아 대략 직사각형의 프레스 성형부의 각 변에 대응한 4개 그룹으로 하고 있지만, 예를 들어 프레스 성형부가 평면으로 보아 대략 삼각형이나 원형인 경우에는 3개 그룹, 오각형 이상의 다각형에서는 그 각 변에 대응하는 그룹 수, 가늘고 긴 판형상의 판형상 피가공물(P1)을 폭방향으로만 확장시키는 경우에는 상기 폭방향으로 대향하는 2개 그룹으로 하는 등, 프레스 성형부의 형상이나 요구되는 확장방향에 따라서 2개 그룹 이상의 적절한 수로 설정할 수 있다. 또한, 홀더지지부재(4)에 대해서도 실시형태와 같이 펀치(11)의 외측을 도는 환형상의 일체물로 하지 않고, 1개 그룹 또는 복수 그룹의 블랭크 홀더(3) 마다 대응하여 서로 독립된 복수 부재를 사용할 수도 있다.

블랭크 홀더(3)의 양 협지부재(3a, 3b)에 의한 판형상 피가공물(P1)의 구속형태에 대해서는, 실시형태와 같이 오목홈(31a)과 비드(31b)의 맞물림에 의해 판형상 피가공물(P1)의 주변부에 홈(G)을 형성하는 것에 한정되지 않고, 양 협지부재(3a, 3b) 사이에서 해당 주변부를 L자 형상이나 "ヘ"자 형상으로 굴절시켜 협지하는 등, 여러가지 구속형태를 채용할 수 있다. 그 밖에, 본 발명에서는 펀치(11) 및 다이(21)의 형상 및 구조, 이들의 성형면(10, 20)의 형태 등, 세부 구성에 대해서는 실시형태 이외에 여러가지 설계 변경 가능하다. 또한, 본 발명에서 대상으로 하는 판형상 피가공물(P1)은 예시한 금속박판에 한정되지 않고, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아크릴 등의 열가소성 수지판재, FRP와 같은 섬유강화수지판재, 이들의 적층 판재, 수지 라미네이트 금속판재 등의 여러가지 재질을 포함한다.

1: 펀치측 금형 10: 성형면(프레스 성형부)
11: 펀치
13: 경사 슬라이딩 접촉부(외측 변위 수단)
14: 수직 슬라이딩 접촉부 2: 다이측 금형
20: 성형면(프레스 성형부) 21: 다이
3: 블랭크 홀더 3a: 제1 협지부재
3b: 제2 협지부재 32a: 경사 유도부(내측 변위 수단)
35: 경사 슬라이딩 접촉부 36: 수직 슬라이딩 접촉부
37a: 경사 유도부(내측 변위 수단)
4: 홀더지지부재 41: 쿠션핀
6: 에어실린더(유체압 실린더, 내측 변위 수단)
7: 스토퍼 P: 프레스 성형물
P1: 판형상 피가공물

Claims

판형상 피가공물의 주변부를 서로 독립된 복수 그룹의 블랭크 홀더들로 구속하면서, 펀치와 다이 사이에서 프레스할 때, 상기 판형상 피가공물을 주변측으로부터 인장하여 확장시키는 프레스 성형방법에 있어서,
각 블랭크 홀더로서, 분리·접촉 가능하게 대향 배치하여 상호간에 판형상 피가공물의 주변부를 끼우는 한쌍의 협지부재로 이루어진 것을 사용하고,
이들 블랭크 홀더들로 구속한 판형상 피가공물이 펀치의 성형면에 접촉되고 나서 상기 펀치와 다이 사이에서 프레스 될 때까지의 과정에서, 각 블랭크 홀더를 프레스 축방향을 따라서 변위시켜 판형상 피가공물을 펀치의 성형면에 겹치게 하고, 이어서 외측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물을 확장시키는 적어도 2단계의 변위조작을 실시하며,
프레스 종료후에 각 블랭크 홀더를 반프레스 축방향을 따라서 변위시켜 펀치의 성형면으로부터 프레스 성형물을 이탈시키고, 또한 상기 블랭크 홀더의 양 협지부재를 분리시킨 후, 또는 그 분리후에 프레스 성형면을 취출한 후, 양 협지부재를 내측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물을 구속전의 초기 위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형방법.
제 1 항에 있어서,
각 블랭크 홀더는 다이측의 작동에 의한 성형 과정에서 판형상 피가공물 주변부의 구속으로부터 상기 판형상 피가공물이 펀치의 성형면에 겹쳐질 때까지 다이와 일체로 프레스 축방향을 따라서 변위되고, 이어서 성형 종료까지 다이의 작동력에 의해 상기 외측 방향으로 변위되는, 프레스 성형방법.
제 1 항에 있어서,
상기 블랭크 홀더들로 구속된 판형상 피가공물이 펀치의 성형면에 접하고 나서 상기 펀치와 다이 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서의 상기 변위 조작은, 각 블랭크 홀더를 프레스 축방향을 따라서 변위시켜 판형상 피가공물을 펀치의 성형면에 겹치게 하며, 이어서 프레스 축방향에 대하여 경사진 외측 방향으로 변위시키고, 또한 프레스 축방향에 대하여 직교하는 외측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물을 확장시키는 3단계로 실시하는, 프레스 성형방법.
판형상 피가공물의 주변부를 서로 독립된 복수 그룹의 플랭크 홀더들로 구속하면서, 펀치와 다이 사이에서 프레스할 때, 상기 판형상 피가공물을 주변측으로부터 인장하여 확장시키는 프레스 성형장치에 있어서,
상기 펀치가 고정형틀, 상기 다이가 가동형틀을 구성하고,
각 블랭크 홀더는 대향 배치되어 상호간에 판형상 피가공물의 주변부가 끼워 구속되는 제1 및 제2 협지부재로 이루어지고, 상기 제1 협지부재가 펀치측에서 프레스 축방향으로 탄력 압박된 홀더지지부재에, 제2 협지부재가 다이측에, 각각 프레스 성형부에 대한 원근 이동 자유롭게 유지되며,
성형 과정에서의 다이의 프레스 축방향으로의 작동력에 의해 각 블랭크 홀더를 외측 방향으로 변위시키는 외측 변위 수단과, 성형 종료후에 각 블랭크 홀더의 개방된 양 협지부재를 내측 방향으로 변위시켜 판형상 피가공물을 구속전의 초기 위치로 복귀시키는 내측 변위 수단을 구비하고,
성형시에 다이가 펀치에 접근함에 따라서, 각 블랭크 홀더의 양 협지부재 사이에서 판형상 피가공물의 주변부가 구속되고, 이어서 상기 판형상 피가공물이 펀치의 성형면에 억압되어 겹쳐지고 나서 펀치와 다이 사이에서 프레스될 때까지의 과정에서, 상기 외측 변위 수단에 의해 각 블랭크 홀더가 상기 외측 방향으로 변위되어 상기 판형상 피가공물을 확장시키고, 성형 종료후에 다이가 펀치로부터 멀어지게 함에 따라서, 각 블랭크 홀더가 상기 홀더지지부재의 탄력 압박에 의해 다이와 함께 변위되고, 이어서 변위 한계에서 정지된 제1 협지부재에 대해서 제2 협지부재가 다이와 일체로 변위되어 개방되며, 상기 개방된 양 협지부재가 상기 내측 변위 수단에 의해 상기 초기위치로 복귀되도록 구성되는, 프레스 성형장치.
제 4 항에 있어서,
상기 내측 변위 수단은 블랭크 홀더의 제1 협지부재를 펀치측으로 이동시키는 유체압 실린더와, 제1 및 제2 협지부재에 설치되어 상호 슬라이딩 가능한 경사 유도부로 이루어지고, 상기 유체압 실린더에서 제1 협지부재가 내측으로 이동한 후, 다이가 다음의 프레스 성형을 위해 프레스 축방향으로 작동하는 도중에, 상기 다이측에 유지된 제2 걸림고정부재와 제1 협지부재의 경사유도부끼리 슬라이딩 접촉되고, 그 경사유도작용으로 제2 걸림 고정 부재를 내측으로 변위시키는, 프레스 성형 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 외측변위수단은 블랭크 홀더의 제1 협지부재측과 펀치측에 상대하여 설치된 경사 슬라이딩 접촉부끼리의 슬라이딩 접촉에 수반되는 경사 유도 작용에 의해, 상기 블랭크 홀더를 프레스 축방향에 대해서 20 ~ 70°를 이루는 경사진 외측 방향으로 변위시키고, 계속해서 홀더지지부재의 반압박 방향으로의 이동을 스토퍼로 정지시켰을 때의 상기 블랭크 홀더의 관성력에 의해, 상기 블랭크 홀더를 프레스 축방향에 대하여 직교하는 외측 방향으로 변위시키는, 프레스 성형장치.
제 4 항에 있어서,
블랭크 홀더의 제2 협지부재의 다이측에 대한 원근 이동 방향이 먼쪽일수록 펀치측으로부터 떨어지도록 프레스 축방향과의 직교면에 대하여 1 ~ 10°의 각도 범위로 경사지는, 프레스 성형장치.