KR20150018638A

KR20150018638A - 프레스 성형 금형 및 프레스 성형품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150018638A
Application number: KR1020157000575A
Authority: KR
Inventors: 도오루 요시다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2015-02-23
Also published as: RU2608866C2; CA2879808A1; IN2015DN00477A; WO2014097421A1; CA2879808C; JPWO2014097421A1; EP2878392A4; MX2015002590A; ES2633573T3; KR101663433B1; MX355006B; US9878362B2; JP5783339B2; EP2878392B1; EP2878392A1; CN104470651B; BR112015004208A2; CN104470651A; RU2015106722A; US20150298197A1

Abstract

펀치 금형과, 다이와, 주름 억제 금형을 구비하는 프레스 성형 금형이며, 주름 억제 금형의 제1면에 주름 억제 금형을 프레스 성형 종기에 탄성 변형시키기 위한 반력을 받는 수압부와, 펀치 금형의 플레이트부에 상기 수압부를 향하여 돌출되고 또한 프레스 방향으로 압입되었을 때에 그 역방향에의 상기 반력을 발생시키는 주름 억제력 증가부를 갖는다.

Description

프레스 성형 금형 및 프레스 성형품의 제조 방법{PRESS-FORMING MOLD AND METHOD FOR MANUFACTURING PRESS-FORMED PRODUCT}

본 발명은, 금속 판재용의 프레스 성형 금형, 및 이 프레스 성형 금형을 사용하여 프레스 성형되는 프레스 성형품의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 프레스 성형한 후에 발생하는 스프링백을 저감시켜서 양호한 형상 동결성을 확보하기 위한 프레스 성형 금형 및 프레스 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

강판이나 알루미늄 합금 판재 등의 금속 판재를 사용하여 프레스 성형함으로써 다양한 형상의 부재를 형성할 수 있다. 그로 인해, 자동차의 차량용 부재 등에, 프레스 성형품이 많이 사용된다.

프레스 성형품에서는, 금속 판재를 프레스 성형한 후에 발생하는 스프링백이라고 불리는, 프레스 성형품의 각도 변화나 휨에 기인하는 치수 정밀도 불량(형상 동결 불량)이 문제가 된다.

이 스프링백은, 프레스 성형중에 금속 판재에 도입되는 잔류 응력에 기인하여, 프레스 성형 종료 후에 프레스 성형품이 탄성 회복 변형되므로 발생한다. 금속 판재에 도입되는 이 잔류 응력이, 금속 판재의 판 두께 방향이나 면 내 방향에서 불균일하게 분포할 경우, 스프링백이 발생하기 쉽다.

스프링백을 저감시켜서 프레스 성형품의 치수 정밀도를 개선하기 위해서는, 프레스 성형 종기에, 프레스 성형중의 블랭크재에 대한 주름 억제력을 증가시키는 것이 유효하다.

그러나, 주름 억제력을 프레스 성형 도중에 증가시키기 위해서는, 일반적으로, 서보 밸브 등을 사용한 가변 다이 쿠션 장치를 구비한 프레스 성형 장치가 필요해진다.

이러한 문제에 대하여, 특허문헌 1에서는, 프레스 성형 금형에 스프링 등의 탄성체를 배치하는 프레스 성형 금형을 개시하고 있다. 이 프레스 성형 금형에서는, 가변 다이 쿠션 장치를 구비하고 있지 않아도, 프레스 성형 종기에 주름 억제력을 증가시킬 수 있다.

특허문헌 2에서는, 프레스 성형 금형에 배치하는 스프링을 접시 스프링으로 하는 프레스 성형 금형을 개시하고 있다. 이 프레스 성형 금형에서는, 저스트로크로도 고하중을 발생시킬 수 있는 접시 스프링을 사용함으로써, 가변 다이 쿠션 장치를 구비하고 있지 않아도, 프레스 성형 종기에 증가시키는 주름 억제력을 보다 크게 할 수 있다.

특허문헌 3에서는, 주름 억제 금형을 코너부와 직변부로 분할하는 프레스 성형 금형을 개시하고 있다. 이 프레스 성형 금형에서는, 프레스 성형하는 부위마다 주름 억제력을 증감시킬 수 있다.

일본 특허 공개2002-321013호 공보 일본 특허 공개2004-344925호 공보 일본 특허 공개2003-94119호 공보

특허문헌 1에 개시된 프레스 성형 금형에서는, 주름 억제력을 증가시키고 싶은 부위가 주름 억제부 전체 중 일부의 영역이었다고 해도, 주름 억제부 전체의 주름 억제력을 증가시킬 필요가 있다. 즉, 프레스 성형품의 스프링백을 억제하기 위해서는, 프레스 성형 금형에 배치하는 스프링을 크게 하거나, 또는, 스프링의 수를 많이 할 필요가 있다. 그러나, 프레스 성형 금형 내에서 스프링을 배치할 수 있는 장소는 한정되어 있다. 그로 인해, 고장력강이나 고강도 알루미늄 합금 등의 스프링백이 큰 금속 판재를 블랭크재로서 프레스 성형을 행할 때에는, 주름 억제력을 충분히 증가시키는 것이 곤란하였다.

특허문헌 2에 개시된 프레스 성형 금형에서는, 주름 억제력을 증가시키기 위한 스프링에, 저스트로크로 고하중의 반력을 얻을 수 있는 접시 스프링을 사용하고 있다. 따라서, 주름 억제력을 증가시킬 필요가 있는 프레스 성형 종기에, 약간의 스트로크로, 효과적으로 주름 억제력을 증가시킬 수 있다. 그러나, 이 프레스 성형 금형도 마찬가지로, 주름 억제력을 증가시키고 싶은 부위가 주름 억제부 전체 중 일부의 영역이었다고 해도, 주름 억제부 전체의 주름 억제력을 증가시킬 필요가 있다. 그로 인해, 최근의 고강도화가 더 진행된 금속 판재를 블랭크재로서 프레스 성형을 행할 때에는, 접시 스프링을 사용했다고 해도, 주름 억제력의 증가가 충분하지 않았다.

특허문헌 3에 개시된 프레스 성형 금형에서는, 수축 플랜지 변형 영역이 되는 프레스 성형품의 코너부에서의 주름 발생(스프링백)을 억제하기 위해서, 프레스 성형 초기의 주름 억제력을 증대시킨다. 또한, 이 코너부에서의 파단의 발생을 피하기 위해서, 프레스 성형중의 주름 억제력을 감소시킨다. 또한, 이 코너부에서의 형상 동결 불량을 없애기 위해서, 프레스 성형의 하사점(프레스 성형 종료점) 직전에서 주름 억제력을 다시 증가시킨다. 그러나, 이 프레스 성형 금형에서는, 주름 억제부 전체 중 일부의 영역에서의 주름 억제력을 변화시키기 위해서, 주름 억제 금형을 분할형으로 하고 있다. 주름 억제 금형을 분할형으로 함으로써, 큰 스프링력을 필요로 하지 않고, 필요한 영역에서의 주름 억제력만을 높이고 있다. 단, 일반적으로, 분할 금형은, 일체형의 금형과 비교하여, 금형의 제조, 유지 관리, 수리 교환 및 수명 등에 관한 여러 문제를 갖고 있다. 그로 인해, 분할 금형을 채용함으로써, 프레스 성형품의 제조 공정 관리가 번잡해지고, 그리고 프레스 성형품의 제조 비용이 상승하는 경우가 있다. 따라서, 자동차의 차량용 부재 등을 프레스 성형하는 양산 공정에서는, 분할형이 아닌 일체형의 주름 억제 금형을 사용하여, 주름 억제부 전체 중 일부 영역에서의 주름 억제력을 변화시키는 것이 강하게 요망되고 있다. 또한, 일체형의 주름 억제 금형이란, 프레스 금형의 구조 및 프레스 성형품의 형상 관점에서, 그 이상으로 분할하는 것이 곤란한 최소 부품수로 구성되는 주름 억제 금형을 의미한다.

또한, 특허문헌 3에 개시된 프레스 성형 금형은, 금속 판재의 드로잉 가공용의 프레스 성형 금형이며, 고강도의 금속 판재를 프레스 성형하기에도 적합하지 않다. 구체적으로는, 특허문헌 3에 개시된 프레스 성형 금형에서는, 주로, 강판을 깊은 통 형상으로 드로잉 가공한다. 따라서, 이 프레스 성형 금형으로 얻어지는 프레스 성형품의 형상은, 고강도의 금속 판재가 주로 프레스 성형되는 프레스 성형품의 형상과는 상이하다. 고강도의 금속 판재를 블랭크재로 하는 프레스 성형에서는, 길이 방향의 양단이 개구된 형상(단면 모자 형상)의 프레스 성형품을 얻기 위한 드로잉 굽힘 가공이 실시되는 경우가 많다. 이러한 고강도의 금속 판재를 드로잉 굽힘 가공할 경우에는, 금속 판재를 깊은 통 형상으로 드로잉 가공하는 경우와는 상이한 문제가 발생한다.

금속 판재를 깊은 통 형상으로 성형하는 드로잉 가공에서는, 프레스 성형품의 드로잉 코너 일부가 수축 플랜지 변형 영역이 된다. 한편, 고강도의 금속 판재를 길이 방향의 양단이 개구된 형상(예를 들어, 멤버 부품)으로 성형하는 드로잉 굽힘 가공에서는, 프레스 성형품의 코너부의 일부(예를 들어, 만곡부의 내측에 해당하는 플랜지부)가 신장 플랜지 변형 영역이 된다. 여기서, 수축 플랜지 변형이란 판재 면 내의 2축에서 신장과 수축이 동시에 발생하는 변형을 의미하고, 신장 플랜지 변형이란 판재 면 내의 2축에서 모두 신장이 발생하는 변형을 의미한다. 즉, 특허문헌 3에 개시된 프레스 성형 금형으로 드로잉 가공되는 프레스 성형품에는, 멤버 부품 등과 같이 신장 플랜지 변형 영역이 되는 코너부가 존재하지 않는다. 그리고, 이 드로잉 가공되는 프레스 성형품에서는, 수축 플랜지 변형이 발생하는 플랜지부의 판 두께가 변함없거나 증가한다. 이에 비해, 드로잉 굽힘 가공되는 프레스 성형품에서는, 신장 플랜지 변형이 발생하는 플랜지부의 판 두께가 현저하게 감소한다. 프레스 성형중에 판 두께가 현저하게 감소하는 영역에서는, 주름 억제력을 블랭크재에 전달하는 것이 어렵고, 그 결과, 프레스 성형품의 벽 휨이나 종벽의 굴곡과 같은 치수 정밀도 불량을 일으키기 쉽다. 여기서, 드로잉 가공이란, 신장 플랜지 변형이 발생하는 영역이 없고, 펀치의 진행 방향(프레스 방향)에 직각인 방향의 양단에 개구부가 없는 용기 형상(통 형상)의 프레스 성형품을 얻는 프레스 성형(가공)을 의미한다. 또한, 드로잉 굽힘 가공이란, 신장 플랜지 변형이 발생하는 영역을 갖고, 길이 방향(주름 억제력을 가하는 플랜지부가 연장되는 방향)의 양단에 개구부를 갖는 멤버 형상의 프레스 성형품을 얻는 프레스 성형(가공)을 의미한다. 고강도의 금속 판재를 멤버 부품 등으로 프레스 성형하는 제조 공정에서는, 수축 플랜지 변형 영역 외에 이 신장 플랜지 변형 영역이 되는 부위에서도, 스프링백을 억제하는 것이 가능한 프레스 성형 금형의 개발이 강하게 요망되고 있다.

상기의 실정에 감안하여, 본 발명에서는, 주름 억제 금형이 분할형이 아니라 일체형이며, 또한 고강도의 금속 판재를 블랭크재로서 프레스 성형을 행했다고 해도, 신장 플랜지 변형 영역이 되는 부위에서의 스프링백이 억제 가능한 프레스 성형 금형, 및 이 프레스 성형 금형을 사용하여 프레스 성형되는 프레스 성형품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명에서는, 가변 다이 쿠션 장치를 구비한 프레스 성형 장치를 사용하지 않고 일반적인 프레스 성형 장치를 사용하여, 또한 고장력강이나 고강도 알루미늄 합금 등의 스프링백이 발생하기 쉬운 금속 판재를 블랭크재로서 프레스 성형을 행할 때, 프레스 성형 종기에 블랭크재에 대한 주름 억제력을 충분히 증가시킴으로써, 치수 정밀도가 높은 프레스 성형품을 얻을 수 있는 프레스 성형 금형 및 프레스 성형품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명에서는, 금속 판재를 드로잉 굽힘 가공하는 프레스 성형 금형으로, 또한 수축 플랜지 변형 영역 외에 신장 플랜지 변형 영역을 갖는 프레스 성형품을 높은 치수 정밀도로 프레스 성형할 수 있는 프레스 성형 금형, 및 그 프레스 성형품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 멤버 부품 등의 신장 플랜지 변형 영역을 갖는 프레스 성형품을 대상으로, 주름 억제력을 증가시킬 필요가 있는 부위에, 효율적으로 주름 억제력을 증가시킬 수 있는 금형 구조에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 프레스 성형 금형의 주름 억제 금형의 일부분에 수압부를 설치하고, 또한 프레스 성형 금형의 펀치 금형의 일부분에 주름 억제력 증가부를 설치하는 것을 발견하였다. 이 구성에 의해, 프레스 성형 종기에, 이 수압부와 이 주름 억제력 증가부를 접촉시키고, 주름 억제 금형을 탄성 변형시켜서 휘게 함으로써, 블랭크재의 주름 억제력을 증가시키고 싶은 부위에, 국소적으로 주름 억제력을 추가할 수 있다. 그리고, 멤버 부품 등의 신장 플랜지 변형 영역을 갖는 프레스 성형품의 스프링 팩을 대폭 저감시킬 수 있다. 여기서, 멤버 부품 등의 신장 플랜지 변형 영역을 갖는 부품이란, 길이 방향의 양단이 개구된 단면 모자형 형상인 프레스 성형품을 말한다.

본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1)본 발명의 일형태는, 블랭크재에 형상을 전사하기 위한 펀치부 및 플레이트부를 갖는 펀치 금형과, 상기 펀치 금형과 쌍을 이루고 또한 상기 펀치부와 대향하는 다이와, 상기 플레이트부와 대향하고 또한 프레스 성형 종료점에서 상기 플레이트부와 접하는 제1면, 상기 다이와 대향하고 또한 상기 다이와 함께 상기 블랭크재를 파지하는 제2면 및 상기 제1면과 상기 제2면의 사이에 이어져서 상기 펀치부와 대향하는 제3면을 갖고, 상기 제3 면과 상기 펀치부의 사이에 간극을 두고 배치되는 주름 억제 금형을 구비하는 프레스 성형 금형이며, 상기 주름 억제 금형의 상기 제1면에, 홈부를 포함하는 수압부와, 상기 플레이트부의 상기 제1면과 대향하는 면에, 상기 수압부를 향하여 돌출되고 또한 프레스 성형 종기에 프레스 방향에 압입되었을 때에 그 역방향으로의 반력을 발생시키는 주름 억제력 증가부를 갖는다.

(2)상기 (1)에 기재된 프레스 성형 금형에서는, 상기 프레스 성형 금형으로부터 상기 수압부 및 상기 주름 억제력 증가부를 제외한 경우를 기준으로 하여, 프레스 성형품의 플랜지부에서 판 두께가 최대가 되는 영역을 판 두께 최대부로 하고, 상기 판 두께 최대부에 대하여 상기 판 두께가 0％ 초과 97％ 이하가 되는 영역을 판 두께 감소부로 했을 때, 상기 프레스 방향을 따라서 본 경우, 상기 수압부가, 상기 블랭크재에서의 상기 판 두께 감소부와 대응하는 영역의 일부와 겹쳐도 된다.

(3)상기 (1) 또는 (2)에 기재된 프레스 성형 금형에서는, 상기 수압부가 상기 홈부로 이루어지고, 상기 홈부의 위치에서의 상기 주름 억제 금형의 두께를 단위 mm로 L로 하고, 상기 홈부를 제외하고 또한 상기 블랭크재와 접하는 위치에서의 상기 주름 억제 금형의 두께의 최소값을 단위 mm로 H로 했을 때, 상기 주름 억제 금형이 다음의 식A 또는 식B를 충족하고, 상기 주름 억제력 증가부의 돌출 높이를 단위 mm로 G로 하고, 프레스 성형 개시점부터 상기 프레스 성형 종료점까지의 프레스 스트로크 거리를 단위 mm로 PS로 했을 때, 상기 주름 억제력 증가부의 상기 돌출 높이(G)가 다음의 식C를 충족해도 된다.

40≤H≤50일 때, 20≤L≤0.8×H ···(식A)

50<H≤80일 때, 20≤L≤40 ···(식B)

0.02×PS+H-L≤G≤0.3×PS+H-L ···(식C)

(4)상기 (1) 또는 (2)에 기재된 프레스 성형 금형에서는, 상기 수압부를 구획하는 경계의 일부가 상기 홈부이어도 된다.

(5)상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형 금형에서는, 상기 주름 억제력 증가부가, 상기 반력을 부여하는 탄성체를 가져도 된다.

(6)상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형 금형에서는, 상기 탄성체가, 접시 스프링, 코일 스프링 및 고무 중 적어도 하나이어도 된다.

(7)본 발명의 일형태에 관한 프레스 성형품의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형 금형을 사용하여, 블랭크재를 상기 프레스 성형할 때의 프레스 스트로크의 성형 개시 위치를 100％로 하고, 상기 프레스 스트로크의 성형 종료 위치를 0％로 했을 때, 상기 프레스 스트로크가 2％ 이상 30％ 이하인 위치부터 상기 성형 종료 위치까지의 프레스 성형 종기에, 상기 프레스 성형중의 상기 블랭크재의 일부에 대한 주름 억제력을 증가시키는 공정을 포함한다.

본 발명의 상기 형태에 의하면, 주름 억제 금형의 일부분에 수압부를 설치하고, 또한 펀치 금형의 일부분에 주름 억제력 증가부를 설치한다. 이 수압부와 이 주름 억제력 증가부가 프레스 성형 종기에 접촉하여, 주름 억제 금형이 탄성 변형된다. 그 결과, 주름 억제력 증가부에서 발해지는 주름 억제력이, 프레스 성형 종기에 주름 억제력의 증가가 필요한 블랭크재의 부위에 충분히 전달된다. 즉, 프레스 성형품이 수축 플랜지 변형 영역 외에 신장 플랜지 변형 영역을 갖고 있어도, 이 프레스 성형품의 스프링백을 유효하게 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 프레스 성형 금형으로부터 상기 수압부 및 상기 주름 억제력 증가부를 제외한 종래의 프레스 성형 금형을 사용하여 프레스 성형된 프레스 성형품에 있어서 플랜지부의 판 두께가 얇아지는 부분을 판 두께 감소부로 했을 때, 본 발명의 상기 형태에 의하면, 블랭크재의 상기 판 두께 감소부에 상당하는 영역의 일부(주름 억제력의 증가가 필요한 부위)와 상기 수압부가, 프레스 방향을 따라서 본 경우에 겹친다. 그로 인해, 주름 억제력의 증가가 필요한 부위의 주름 억제력이, 프레스 성형 종기에 바람직하게 높아진다. 그 결과, 프레스 성형품이 수축 플랜지 변형 영역 외에 신장 플랜지 변형 영역을 갖고 있어도, 이 프레스 성형품의 스프링백을 더 저감시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 상기 형태에 의하면, 고장력강이나 고강도 알루미늄 합금 등의 스프링백이 발생하기 쉬운 금속 판재를 블랭크재로 하고, 가변 다이 쿠션 장치를 구비하지 않는 일반적인 프레스 성형 장치이면서 분할형이 아닌 일체형의 주름 억제 금형을 사용하고, 그리고, 프레스 성형품이 수축 플랜지 변형 영역 외에 신장 플랜지 변형 영역을 갖고 있어도, 치수 정밀도가 높은 프레스 성형품을 얻을 수 있다.

도 1a는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.
도 1b는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 펀치 금형의 평면도이다.
도 2는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제 금형을 도시하는 도면이며, 그 제1면측에서 본 사시도이다.
도 3a는, 블랭크재를 프레스 성형할 때의 펀치 금형, 다이 및 주름 억제 금형의 움직임을 모식적으로 도시한 설명도이며, 프레스 성형 개시 시의 사시도이다.
도 3b는, 블랭크재를 프레스 성형할 때의 펀치 금형, 다이 및 주름 억제 금형의 움직임을 모식적으로 도시한 설명도이며, 프레스 성형중의 사시도이다.
도 4a는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제력 증가부를 도시하는 도면이며, 접시 스프링을 복수 겹친 경우에서의 주름 억제력을 증가시키고 있지 않은 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 4b는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제력 증가부를 도시하는 도면이며, 접시 스프링을 복수 겹친 경우에서의 주름 억제력을 증가시키고 있는 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 5는, 도 2에 도시하는 화살표 I방향에서 본 종단면도이다.
도 6a는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형으로 성형되는 프레스 성형품을 도시하는 사시도이다.
도 6b는, 도 6a를 화살표 A방향에서 본 종단면도이다.
도 7a는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.
도 7b는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 펀치 금형의 평면도이다.
도 8은, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제 금형을 도시하는 도면이며, 그 제1면측에서 본 사시도이다.
도 9a는, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.
도 9b는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 펀치 금형의 평면도이다.
도 10a는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.
도 10b는, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 펀치 금형의 평면도이다.
도 11은, 동일 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제 금형을 도시하는 도면이며, 그 제1면측에서 본 사시도이다.
도 12는, 도 11에 도시하는 화살표 C방향에서 본 종단면도이다.
도 13a는, 수압부 및 주름 억제력 증가부를 갖지 않은 종래의 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.
도 13b는, 수압부 및 주름 억제력 증가부를 갖지 않은 종래의 프레스 성형 금형의 펀치 금형을 도시하는 평면도이다.
도 14는, 도 13a에 도시한 종래의 프레스 성형 금형으로 성형되는 프레스 성형품의 플랜지부의 판 두께 분포를 도시하는 설명도이다.
도 15는, 도 13a에 도시한 종래의 프레스 성형 금형으로 성형되는 프레스 성형품의 플랜지부의 판 두께 분포를 도시하는 도면에, 수압부 및 주름 억제력 증가부를 배치하는 위치를 예시한 설명도이다.
도 16a는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 도시하는 사시도이다.
도 16b는, 도 16a를 화살표 B방향에서 본 종단면도이다.
도 17은, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)을 행하는 리스트라이킹 가공 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.
도 18은, 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품의 길이 방향에 수직인 종단면도이며, 벽 휨(스프링백)의 발생 상태를 도시하는 설명도이다.
도 19는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품의 길이 방향에 수직인 종단면도이며, 벽 휨(스프링백)의 발생 상태를 도시하는 설명도이다.
도 20은, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 도시하는 사시도이며, 굴곡의 발생 상태를 도시하는 설명도이다.
도 21a는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 도시하는 사시도이며, 굴곡의 측정 위치를 도시하는 설명도이다.
도 21b는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품의 굴곡 측정 결과의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 22는, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 100％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다.
도 23은, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 90％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다.
도 24는, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 80％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다.
도 25는, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 70％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다.
도 26은, 프레스 성형 금형의 수압부 및 주름 억제력 증가부의 배치 위치를 도시하는 도면이다.
도 27은, 주름 억제 금형의 두께가 일정하지 않은 프레스 성형 금형의 일례를 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다.

이하, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시 형태의 구성에만 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 본 발명의 특징을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 편의상, 주요부가 되는 부분을 확대하여 도시하고 있는 경우가 있어, 각 구성 요소의 치수 비율 등이 실제와 동일하다고는 할 수 없다.

도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 1a는 전체 사시도이며, 도 1b는 프레스 성형 금형을 구성하는 펀치 금형의 평면도이다. 도 1a 중, 부호 1은 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형을 나타낸다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)은, 펀치 금형(10), 다이(20), 주름 억제 금형(25a, 25b)을 구비한다. 펀치 금형(10)은, 블랭크재에 형상을 전사하기 위한 펀치부(12)와 플레이트부(14)를 갖는다. 펀치부(12)와 플레이트부(14)는, 도시하지 않은 체결 부재로 고정되고, 펀치 금형(10)이 된다. 또는, 펀치부(12)와 플레이트부(14)를 일체물로서 펀치 금형(10)을 형성해도 된다. 도 1b에 도시한 바와 같이, 플레이트부(14)의 주름 억제 금형(25a, 25b)과 대향하는 면에는, 주름 억제 금형(25a, 25b)을 향하여 돌출되고 또한 프레스 성형 종기에 프레스 방향으로 압입되었을 때에 그 방향과 역방향에의 반력을 발생시키는 주름 억제력 증가부(16a, 16b)가 배치된다.

다이(20)는, 펀치 금형(10)과 쌍을 이루고, 펀치부(12)와 대향하여 배치된다. 주름 억제 금형(25a, 25b)은, 펀치 금형(10)과 다이(20)의 사이에 배치된다. 본 실시 형태에 관한 주름 억제 금형(25a, 25b)은, 프레스 금형의 구조 및 프레스 성형품의 형상 관점에서, 그 이상으로 분할하는 것이 곤란한 최소 부품수로 구성된다. 즉, 주름 억제 금형(25a, 25b)은, 분할형이 아니라 일체형의 주름 억제 금형이라고 할 수 있다. 이 주름 억제 금형(25a, 25b)은, 펀치 금형(10)의 플레이트부(14)에 대향하고 또한 프레스 성형 종료점에서 플레이트부(14)와 접하는 제1면(31a, 31b)과, 다이(20)에 대향하고 또한 다이(20)와 함께 블랭크재를 파지하는 제2면(32a, 32b)을 갖는다.

제1면(31a)과 제2면(32a)의 사이에 이어지는 측면(제3면)(33a)은, 소정의 간극(클리어런스)을 개재하여 펀치부(12)와 대향한다. 마찬가지로, 제1면(31b)과 제2면(32b)의 사이에 이어지는 측면(제3면)(33b)은, 소정의 간극(클리어런스)을 개재하여 펀치부(12)와 대향한다. 이들 간극을 적정하게 설정함으로써, 프레스 성형품의 주름 발생이나, 프레스 성형품의 깨짐을 바람직하게 방지할 수 있다. 이들 간극의 설정은, 통상법을 따라서 결정하면 된다.

도 2는, 주름 억제 금형(25a, 25b)을 제1면(31a, 31b)측에서 본 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 주름 억제 금형(25a, 25b)은 각각 제1면(31a, 31b)에, 주름 억제 금형(25a, 25b)을 프레스 성형 종기에 탄성 변형시키기 위한 상기 반력을 받는 수압부(홈부)(30a, 30b)를 갖는다. 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)에서는, 상기 수압부(30a, 30b)가 홈부로 이루어진다. 프레스 성형 종기에, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)가 각각 수압부(30a, 30b)와 접촉하여 프레스 방향으로 압입되고, 그리고 그 역방향에의 반력을 발하면, 주름 억제 금형(25a, 25b)이 이 반력을 받아서 탄성 변형된다.

도 3a 및 도 3b는, 블랭크재(5)를 프레스 성형할 때의 펀치 금형(10), 다이(20) 및 주름 억제 금형(25a, 25b)의 움직임을 모식적으로 도시한 설명도이다. 도 3a는 프레스 성형 개시 시를 도시하는 사시도이며, 도 3b는 프레스 성형중을 도시하는 사시도이다.

주름 억제 금형(25a, 25b)의 제2면(32a, 32b)과 펀치부(12)의 선단면(13)이 동일한 높이가 되도록 한 상태에서, 그 위에 블랭크재(5)가 적재된다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 다이(20)가 프레스 방향으로 하강하고, 다이(20)와 주름 억제 금형(25a, 25b)에 의해 블랭크재(5)의 플랜지부가 일정한 하중으로 파지된다.

그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 블랭크재(5)가 다이(20)와 주름 억제 금형(25a, 25b)에 파지된 상태에서, 다이(20)가 프레스 방향, 즉 펀치 금형(10)의 플레이트부(14)의 방향(도 3b에서의 하측 방향)으로 이동함으로써, 펀치부(12)에 의한 블랭크재(5)의 프레스 성형이 진행된다.

프레스 성형 종기의 소정 위치에서, 주름 억제 금형(25a, 25b)의 제1면(31a, 31b)에 설치한 수압부(30a, 30b)가, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)와 접촉한다. 그리고, 프레스 성형 종기의 이 소정 위치부터 프레스 성형 종료점까지의 프레스 성형에 연동하여, 수압부(30a, 30b)가, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 프레스 방향으로 압입한다. 그 결과, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)로부터 프레스 방향의 역방향에의 반력이 발생하고, 수압부(30a, 30b)가 이 반력을 받고, 그리고, 프레스 성형 종기의 블랭크재(5)에 대한 주름 억제력을 증가시킨다.

도 4a 및 도 4b는, 주름 억제력 증가부로서 접시 스프링을 복수 겹친 경우를 도시하는 종단면도이다. 도 4a는 주름 억제력을 증가시키고 있지 않은 상태를 도시하고, 도 4b는 주름 억제력을 증가시키고 있는 상태를 도시한다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 주름 억제력 증가부(16a)는, 핀(40a)과 접시 스프링(42a)을 갖는다. 이와 같이, 주름 억제력 증가부(16a)는, 상기 반력을 부여하는 탄성체를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 12개의 접시 스프링(42a)을 병직렬로 겹치고 있다. 그러나, 접시 스프링(42a)의 개수 및 배열은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 4개의 접시 스프링(42a)을 직렬로 겹쳐도 된다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 주름 억제력 증가부(16b)도 상기와 마찬가지이다.

또한, 접시 스프링(42a) 대신에, 코일 스프링, 고무 등의 탄성체를 사용해도 된다. 단, 저스트로크로 고하중을 얻을 수 있는 점에서, 접시 스프링(42a)을 사용하는 것이 바람직하다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 주름 억제 금형(25a)의 제1면(31a)에 설치한 수압부(30a)가, 핀(40a)을 프레스 방향으로 밀어 내림으로써 접시 스프링(42a)이 수축된다. 그리고, 주름 억제 금형(25a)은, 접시 스프링(42a)으로부터 프레스 방향의 역방향에의 반력을 받는다. 그 결과, 주름 억제 금형(25a)의 제2면(32a)과 다이(20)의 사이에서 파지된 블랭크재(5)에 이 반력이 전달되고, 블랭크재(5)에 대한 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 증가시킬 수 있다.

접시 스프링(42a)으로부터 상기 반력을 받은 주름 억제 금형(25a)은, 홈부로 이루어지는 수압부(30a)를 갖고 있으므로, 블랭크재(5)측에 볼록 형상으로 탄성 변형되어 휜다. 즉, 프레스 방향을 따라서 본 경우에 주름 억제 금형(25a)의 제1면(31a)에 형성된 수압부(30a)와 대응하는 제2면(32a)의 볼록 형상으로 탄성 변형된 일부분이, 상기 반력을 효율적으로 블랭크재(5)에 전달한다. 가령, 주름 억제 금형(25a)이 수압부(30a)를 갖지 않을 경우, 접시 스프링(42a)으로부터의 상기 반력은, 주름 억제 금형(25a) 전체에 확산된다. 그로 인해, 블랭크재(5)에 대하여 국소적으로 반력을 추가할 수 없으므로, 반력을 전달하는 효율이 낮다.

도 5는, 주름 억제 금형(25a)의 두께를 설명하는 도면이며, 주름 억제 금형(25a)을 도 2에 도시하는 화살표 I방향에서 본 종단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 홈부로 이루어지는 수압부(30a)에서의 주름 억제 금형(25a)의 두께를 단위 mm로 L로 하고, 수압부(30a)를 제외하고 또한 블랭크재(5)와 접하는 영역에서의 주름 억제 금형(25a)의 두께를 단위 mm로 H로 한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)에서는, 상기 두께(H)는 일정하다. 그러나, 두께가 일정하지 않은 경우에는, 수압부(30a)를 제외하고 또한 블랭크재(5)와 접하는 영역에서의 두께의 최소값을 H로 하면 된다. 두께(H)가 일정하지 않은 경우란, 예를 들어 도 27에 도시한 바와 같이, 플랜지면의 높이가 일정하지 않은 프레스 성형품을 성형하는 경우이다.

두께(L)의 하한은 20mm로 하는 것이 바람직하다. 두께(L)가 20mm 미만이면, 드로잉 굽힘 가공 시(프레스 성형 시)에, 주름 억제 금형(25a)이 소성 변형되거나, 파손되는 경우가 있다. 한편, 40≤H≤50인 경우, 두께(L)의 상한은 0.8×H로 하는 것이 바람직하다. 두께(L)가 0.8×H를 초과하면, 수압부(30a)가 주름 억제력 증가부(16a)로부터의 반력을 받아도, 주름 억제 금형(25a)이 탄성 변형되지 않고, 블랭크재(5)에 효율적으로 반력을 전달할 수 없는 경우가 있다. 또한, 40≤H≤50인 경우, 바람직한 두께(L)의 상한은 0.6×H이다. 두께(L)의 상한이 0.6×H이면, 주름 억제력 증가부(16a)의 능력이 작은 경우에도, 주름 억제력 증가부(16a)가 발하는 반력을, 블랭크재(5)에 효율적으로 전달시킬 수 있다.

또한, 50<H≤80인 경우, 두께(H)에 관계없이, 두께(L)의 상한은 40mm로 하는 것이 바람직하다. 수압부(30a)가 주름 억제력 증가부(16a)로부터 받는 반력의 최대값은 6.5MPa이다. 따라서, 두께(L)가 40mm를 초과하면, 수압부(30a)의 강성이 높아지고, 상기한 반력의 최대값에서도, 주름 억제 금형(25)이 탄성 변형되지 않는 경우가 있다.

또한, 두께(H)가 40mm 미만이면, 주름 억제 금형(25a) 전체의 강성이 부족하다. 한편, 두께(H)가 80mm를 초과하면, 주름 억제 금형(25a)의 강성이 필요 이상으로 커지고, 또한, 주름 억제 금형(25a)의 재료비도 낭비된다.

주름 억제 금형(25a)의 두께에 대하여 정리하면, 두께(L)와 두께(H)의 관계는, 다음 식(1) 또는 식(2)의 관계를 충족하는 것이 바람직하다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 주름 억제 금형(25b)도 상기와 마찬가지이다.

40≤H≤50일 때, 20≤L≤0.8×H ···(식1)

50<H≤80일 때, 20≤L≤40 ···(식2)

주름 억제력 증가부(16a)로부터의 반력은, 주름 억제 금형(25a)에 설치한 수압부(30a)가, 핀(40a)에 접촉하고 나서 프레스 성형 종료점에 도달할 때까지 발생한다. 또한, 주름 억제 금형(25a)에 설치한 수압부(30a)가 핀(40a)에 접촉하는 위치는, 프레스 성형 종기의 소정 위치로 하면 된다. 또한, 이 수압부(30a)가 핀(40a)에 접촉하는 위치는, 핀(40a)의 선단이 플레이트(14)의 표면으로부터 돌출된 길이(높이)를 바꿈으로써 제어하면 된다.

도 4a에 도시한 핀(40a)의 선단이 플레이트(14)의 표면으로부터 돌출되는 높이(G)는, 플레이트부(14)의 표면부터 프레스 성형 종기에 주름 억제력을 증가시키고 싶은 상기 소정 위치까지의 거리에, 홈부로 이루어지는 수압부(30a)의 홈 깊이(H에서 L을 뺀 값)를 더한 높이로 하면 된다.

구체적으로는, 주름 억제력 증가부(16a)의 핀(40a)의 선단이 플레이트(14)의 표면으로부터의 돌출되는 높이를 단위 mm로 G로 하고, 블랭크재(5)의 소성 변형이 시작되는 프레스 스트로크 위치인 프레스 성형 개시점부터 프레스 성형 종료점까지의 프레스 스트로크 거리를 단위 mm로 PS로 했을 때, 주름 억제력 증가부(16a)의 돌출 높이(G)가 다음의 식(3)을 충족하는 것이 바람직하다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 주름 억제력 증가부(16b)도 상기와 마찬가지이다.

0.02×PS+H-L≤G≤0.3×PS+H-L ···(식3)

핀(40a)의 돌출 높이(G)는, 프레스 스트로크 거리(PS)의 2％(0.02×PS)에 수압부(30a)의 홈 깊이(H-L)를 더한 값 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 프레스 성형 종기에 주름 억제력을 증가시키는 프레스 스트로크의 구간은, 프레스 스트로크 거리(PS)의 2％ 이상인 것이 바람직하다. 돌출 높이(G)가 상기 값(0.02×PS+H-L) 미만이면, 주름 억제력의 증가가 충분하지 않아, 스프링백의 저감 효과가 불안정해지는 경우가 있다. 또한, 스프링백을 더 저감시키기 위해서는, 돌출 높이(G)의 값을 (0.05×PS+H-L) 이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 핀(40a)의 돌출 높이(G)는, 프레스 스트로크 거리(PS)의 30％(0.3×PS)에 수압부(30a)의 홈 깊이(H-L)를 더한 값 이하로 하는 것이 바람직하다. 즉, 프레스 성형 종기에 주름 억제력을 증가시키는 프레스 스트로크의 구간은, 프레스 스트로크 거리(PS)의 30％ 이하인 것이 바람직하다. 돌출 높이(G)가 상기 값(0.3×PS+H-L)을 초과하면, 주름 억제력을 증가시키는 구간이 너무 길므로, 프레스 성형 개시점부터 프레스 성형 종료점까지의 동안에 주름 억제력의 강약의 차가 작아진다. 그로 인해, 프레스 성형 종기에만 주름 억제력을 증가시키는 효과가 약해져서, 스프링백이 오히려 현저해지는 경우가 있다. 또한, 스프링백을 더욱 저감시키기 위해서는, 돌출 높이(G)의 값을 (0.15×PS+H-L) 이하로 하는 것이 바람직하다.

지금까지, 주름 억제 금형(25a)과 주름 억제력 증가부(16a)에 대하여 주로 설명했지만, 주름 억제 금형(25b)과 주름 억제력 증가부(16b)에 대해서도 마찬가지이다.

도 6a 및 도 6b는, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)으로 성형되는 프레스 성형품을 도시한다. 도 6a는 사시도이며, 도 6b는 도 6a를 화살표 A방향에서 본 종단면도이다. 도 6a 및 도 6b 중, 부호 50은 프레스 성형품을 나타낸다.

프레스 성형품(50)은, 플랜지부(54a, 54b), 종벽부(55a, 55b) 및 정상부(55c)를 갖는다. 또한, 프레스 성형품(50)의 양단에 직변부(51a, 51b)와, 이들 직변부(51a, 51b)에 끼워지는 만곡부(52)를 갖는다. 프레스 성형품(50)은, 길이 방향에 직교하는 단면에서 본 경우, 소위 단면 모자 형상이며, 프레스 성형품(50)의 길이 방향 양단은 개구되어 있다. 여기서, 단면 모자 형상이란, 도 6a를 화살표 A방향에서 본 경우, 폭 방향의 중앙부에 설치된 정상부(55c)와, 정상부(55c)의 양단으로부터 정상부(55c)의 한쪽 면측을 향하여 경사져서 설치된 종벽부(55a, 55b)와, 종벽부(55a, 55b)의 선단으로부터 정상부(55c)와 평행해지도록 설치된 플랜지부(54a, 54b)를 갖는 형상이다.

프레스 성형 시, 프레스 성형품(50)의 형상에 따라, 블랭크재(5)의 소성 유동이 일어나 쉬운 부위와, 일어나기 어려운 부위가 발생한다. 이 소성 유동의 발생 용이성의 차이에 따라, 프레스 성형품(50)의 판 두께 방향이나 면 내 방향의 잔류 응력에 불균일함이 발생한다. 그리고, 이 잔류 응력의 불균일함에 기인하여 프레스 성형품(50)에, 예를 들어 종벽부(55a, 55b)의 휨, 비틀림, 굴곡 등의 스프링백이 발생한다. 특히, 프레스 성형품(50)의 형상으로 만곡된 부위가 있으면, 프레스 성형품(50)의 길이 방향에 대하여 수축 플랜지 변형이나 신장 플랜지 변형이 부여된다. 그로 인해, 판 두께 방향이나 면 내 방향의 잔류 응력 불균일함이 증대된다.

일반적으로, 프레스 성형품(50)은, 드로잉 굽힘 가공 후에, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)이 실시된다. 프레스 성형품(50)을, 리스트라이킹 가공에 의해, 후술하는 도 16a 및 도 16b에 도시하는 프레스 성형품(57)과 같은 형상으로 가공하면, 만곡부(52)의 종벽부(55a) 등에 현저한 굴곡이 발생한다. 프레스 성형품(57)의 치수 정밀도 불량을 저감시키기 위하여 스프링백에 의한 변형량을 금형 설계 시의 금형 치수에 미리 계산해 두는 것이 일반적으로 행하여지지만, 스프링백이 굴곡인 경우에는, 이 변형량을 미리 계산하는 것이 곤란하다. 또한, 프레스 성형품(57)의 굴곡을 해결하기 위하여 행하는 금형의 수정은, 시행 착오를 수반하므로, 금형의 수정에 많은 시간과 비용이 필요해진다.

이 굴곡은, 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)에 의해, 만곡부(52)의 종벽부(55a)가 신장 플랜지 변형 영역이 되는 것에 기인한다. 그로 인해, 프레스 성형품(50)의 길이 방향에의 인장 응력이 커져서, 프레스 성형품(50)의 판 두께 방향이나 면 내 방향의 잔류 응력에 불균일함이 조장된다. 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품(50)의 이들 잔류 응력의 불균일함에 기인하여 리스트라이킹 가공 후의 프레스 성형품(57)에 굴곡이 발생한다. 따라서, 만곡부(52)의 굴곡을 해소하기 위해서는, 드로잉 굽힘 가공의 프레스 성형 종기에, 만곡부(52)에서의 주름 억제력을 증가시키는 것이 바람직하다.

프레스 성형 종기에 만곡부(52)에서의 주름 억제력을 직변부(51a, 51b)에 비하여 높이기 위해서, 도 1a 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 주름 억제 금형(25a, 25b) 각각에 수압부(30a, 30b)를 설치한다. 그리고, 프레스 성형 종기에 주름 억제 금형(25a, 25b)을 탄성 변형시키기 위해서, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 플레이트부(14)에 배치한다.

상기와 같이 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 증대시킴으로써, 신장 플랜지 변형이 발생하는 영역인 만곡부(52)의 종벽부(55a)의 장력이 증대된다. 그 결과, 스프링백의 원인이 되는 프레스 성형품(50)의 판 두께 방향이나 면 내 방향의 잔류 응력 불균일함이 저감된다. 또한, 수축 플랜지 변형이 발생하는 영역도 상기와 마찬가지이다. 즉, 상기와 같이 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 증대시킴으로써, 수축 플랜지 변형이 발생하는 영역인 만곡부(52)의 종벽부(55b)의 장력도 증대한다. 그 결과, 이 수축 플랜지 변형이 발생하는 영역에서의 스프링백도 저감된다.

주름 억제 금형(25a, 25b)에 수압부(30a, 30b)를 설치하지 않은 경우, 주름 억제 금형(25a, 25b)이 탄성 변형되지 않는다. 그리고, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)로부터의 반력은, 주름 억제 금형(25a, 25b) 전체에 분산된다. 따라서, 프레스 성형 종기에, 만곡부(52)에서 주름 억제력을 국소적으로 증가시킬 수 없어, 만곡부(52)에 필요한만큼의 주름 억제력을 부여할 수 없다. 그 결과, 만곡부(52)의 종벽부(55a, 55b)에 스프링백을 억제하기 위하여 필요한만큼의 장력을 부여할 수 없다. 그로 인해, 프레스 성형품(50)의 스프링백을 저감시키는 효과가 현저하게 저하된다.

또한, 상기한 주름 억제력 증가부(16a, 16b)로부터의 반력의 분산을, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 능력을 높임으로써 저감시키기 위해서는, 예를 들어 접시 스프링(42a)의 직경을 크게 하거나, 또는, 접시 스프링(42a)의 개수를 증가시키는 것이 필요해진다. 이 경우, 주름 억제력 증가부(16a, 16b) 자체가 커진다.

한편, 고장력강이나 고강도 알루미늄 합금 등의 소성 유동 저항이 크고, 스프링백이 큰 금속 판재를 프레스 성형하기 위해서는, 프레스 성형품(50)의 형상이 만곡되어 있어 신장 플랜지 변형이나 수축 플랜지 변형이 발생하는 영역 등에서, 프레스 성형 종기에 주름 억제력을 특히 크게 할 필요가 있다. 따라서, 고장력강이나 고강도 알루미늄 합금 등을 프레스 성형하는 경우에, 또한, 상기 반력의 분산을 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 능력을 높임으로써 저감시키고자 하는 경우에는, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 매우 크게 하는 것이 필요해진다. 그로 인해, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 프레스 성형 금형(1)에 배치하는 것이 곤란해진다.

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형에 대하여 설명한다. 도 7a 및 도 7b는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 7a는 전체 사시도이며, 도 7b는 프레스 성형 금형을 구성하는 펀치 금형의 평면도이다. 도 8은, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제 금형을, 그 제1면측에서 본 사시도이다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(2)은, 플레이트부(14)에 주름 억제력 증가부(16b)만을 배치한 것, 주름 억제 금형(25b)에만 홈부로 이루어지는 수압부(30b)를 배치한 것 및 주름 억제 금형(25e)이 수압부를 갖지 않은 것 이외는, 상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)과 동일하다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(2)은, 신장 플랜지 변형이 발생하는 영역에서만, 바꾸어 말하면 주름 억제력의 증가가 특히 필요한 부위에서만, 블랭크재(5)에 대한 주름 억제력을 증가시킬 수 있다. 즉, 블랭크재(5)의 인장 강도가 그다지 높지 않은 경우나, 프레스 성형품(50)의 만곡부(52)의 곡률 등에 따라, 수압부(30b) 및 주름 억제력 증가부(16b)를 각각 1개 배치하는 것만으로도 좋다.

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형에 대하여 설명한다. 도 9a 및 도 9b는, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 9a는 전체 사시도이며, 도 9b는 프레스 성형 금형을 구성하는 펀치 금형의 평면도이다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(3)은, 플레이트부(14)에 주름 억제력 증가부(16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f)를 배치한 것 이외는, 상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)과 동일하다. 또한, 도 9a에 도시하는 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(3)의 주름 억제 금형(25a, 25b)은, 도 2에 도시한 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)의 주름 억제 금형(25a, 25b)과 동일하다.

도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(3)은, 프레스 성형 종기에 수압부(30a, 30b)와 접촉하는 주름 억제력 증가부(16a, 16b) 외에, 주름 억제력 증가부(16c 내지 16f)를 갖는다. 그로 인해, 프레스 성형 종기에 블랭크재(5)에 대한 주름 억제력을 정밀하게 제어할 수 있다. 단, 수압부(30a, 30b)가 아닌 제1면(31a, 31b)과 접촉하는 주름 억제력 증가부(16c 내지 16f)는, 수압부(30a, 30b)와 접촉하는 주름 억제력 증가부(16a, 16b)와 비교하여, 블랭크재(5)에 대한 주름 억제력의 증가 효과는 작다. 즉, 수압부(30a, 30b)가 아닌 제1면(31a, 31b)과 접촉하는 주름 억제력 증가부(16c 내지 16f)를 배치할지 여부는, 프레스 성형품의 형상이나 프레스 금형의 구조에 따라서 정하면 된다.

이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형에 대하여 설명한다. 도 10a 및 도 10b는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 10a는 전체 사시도이며, 도 10b는 프레스 성형 금형을 구성하는 펀치 금형의 평면도이다. 도 11은, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형의 주름 억제 금형을, 그 제1면측에서 본 사시도이다. 도 12는, 본 실시 형태에 관한 주름 억제 금형을 설명하는 도면이며, 도 11에 도시하는 화살표 C방향에서 본 주름 억제 금형의 종단면도이다.

본 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(4)은, 주름 억제 금형(25c, 25d)의 수압부(30c, 30d)가 홈부(35c, 35d)를 포함하고, 그리고, 이 홈부(35c, 35d)가 경계의 일부가 되어 수압부(30c, 30d)를 구획하고 있는 것 이외는, 상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)과 동일하다. 또한, 도 10b에 도시하는 본 실시 형태에 관한 펀치 금형(10)은, 제1 실시 형태에 관한 펀치 금형(10)과 동일하다.

본 실시 형태에 관한 주름 억제 금형(25c, 25d)은, 프레스 금형의 구조 및 프레스 성형품의 형상 관점에서, 그 이상으로 분할되는 것이 곤란한 최소 부품수로 구성된다. 즉, 주름 억제 금형(25c, 25d)은, 분할형이 아니라 일체형의 주름 억제 금형이라고 할 수 있다. 이 주름 억제 금형(25c, 25d)은, 펀치 금형(10)의 플레이트부(14)에 대향하고 또한 프레스 성형 종료점에서 플레이트부(14)와 접하는 제1면(31c, 31d)과, 다이(20)에 대향하고 또한 다이(20)와 함께 블랭크재(5)를 파지하는 제2면(32c, 32d)을 갖는다.

주름 억제 금형(25c, 25d)은 각각 제1면(31c, 31d)에, 주름 억제 금형(25c, 25d)을 프레스 성형 종기에 탄성 변형시키기 위한 반력을 받는 수압부(30c, 30d)를 갖는다. 이 수압부(30c, 30d)는, 홈부(35c, 35d)를 포함한다. 이 홈부(35c, 35d)가 경계의 일부가 되어, 제1면(31c, 31d) 상에서 수압부(30c, 30d)가 구획된다. 구체적으로는, 도 11에 도시한 바와 같이, 수압부(30c, 30d)는, 제1면(31c, 31d) 상에서 홈부(35c, 35d)와 제1면(31c, 31d)의 일부의 테두리에 의해 구획된다.

프레스 성형 종기에, 수압부(30c, 30d)와 주름 억제력 증가부(16a, 16b)가 접촉하여, 주름 억제 금형(25c, 25d)이 탄성 변형된다. 그 결과, 블랭크재(5)의 주름 억제력을 증가시키고 싶은 부위에, 국소적으로 주름 억제력을 추가할 수 있다. 그로 인해, 수축 플랜지 변형 영역이나 신장 플랜지 변형 영역의 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 국소적으로 높일 수 있으므로, 효과적으로 스프링백을 억제할 수 있다.

프레스 성형 종기에 주름 억제 금형(25c, 25d)이 주름 억제력 증가부(16a, 16b)로부터의 반력을 수압부(30c, 30d)에서 받을 때, 주름 억제 금형(25c, 25d)이 홈부(35c, 35d)를 갖고 있으므로, 상기 반력이 주름 억제 금형(25c, 25d) 전체에 분산되지 않는다. 주름 억제력 증가부(16a, 16b)로부터 반력을 받으면, 주름 억제 금형(25c, 25d)이, 홈부(35c, 35d)를 경계로 다이(20)(블랭크재5)측에 볼록하게 탄성 변형된다. 그 결과, 블랭크재(5)에 대하여 주름 억제력을 국소적 또한 집중적으로 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 홈부(35c, 35d)의 깊이 및 폭 등은 특별히 한정되지 않는다. 홈부(35c, 35d)는, 프레스 성형품(50)의 형상이나 프레스 금형(4)의 구조에 따라서 적합한 치수로 하면 된다. 또한, 홈부(35c, 35d)를 제외한 수압부(30c, 30d)에서의 주름 억제 금형(25c, 25d)의 두께(L) 및 수압부(30c, 30d)를 제외하고 또한 블랭크재(5)와 접하는 영역에서의 주름 억제 금형(25c, 25d)의 두께(H)도 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 상기 두께(L)와 상기 두께(H)가 동일한 두께인 형태를 나타냈지만, 상기 두께(L)는 20≤L≤H를 만족하면 된다. 또한, 상기 두께(L)가 20≤L≤H를 만족하고 있으면, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 돌출 높이(G)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 0.02×PS+H-L≤G≤0.3×PS+H-L를 만족하면 된다.

이상, 본 발명의 제1 실시 형태로부터 제4 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1 내지 4)에 대하여 설명하였다. 이어서, 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f) 및 수압부(30a 내지 30d)를 배치하는 위치로서 유효한 위치가 어디인지에 대하여 설명한다.

도 13a 및 도 13b는, 수압부 및 주름 억제력 증가부를 갖지 않은 종래의 프레스 성형 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 13a는 전체 사시도이며, 도 13b는 종래의 프레스 성형 금형을 구성하는 펀치 금형을 도시하는 평면도이다. 도 13a 중, 부호 91은 종래의 프레스 성형 금형을 나타낸다.

도 14는, 도 13a에 도시한 종래의 프레스 성형 금형을 사용하여 판 두께 1.0mm의 블랭크재(5)를 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)했을 때의 프레스 성형품의 플랜지부의 판 두께 분포를 도시하는 설명도이다. 즉, 도 14는, 블랭크재(5)를 도 13a에 도시하는 프레스 성형 금형(91)을 사용하여 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)한 후의 프레스 성형품(50)의 상태를 도시하는 도면이며, 다이(20)를 생략하여 프레스 방향을 따라서 본 평면도이다. 도 14 중에, 플랜지부(54a, 54b)의 판 두께 측정 결과를 아울러 기재한다. 플랜지부(54a, 54b)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 만곡 외측부(6a), 만곡 내측부(6b) 및 직선부(6c, 6d, 6e, 6f)를 갖는다.

도 14에 도시한 바와 같이, 만곡 외측부(6a)는 판 두께가 두껍다. 이 만곡 외측부(6a)는, 프레스 성형품(50)의 플랜지부(54a, 54b) 중에서 판 두께가 최대가 되는 판 두께 최대부가 된다. 이에 비해, 만곡 내측부(6b)는 판 두께가 얇다. 이와 같이, 종래의 프레스 성형 금형(91)을 사용하여 프레스 성형한 프레스 성형품(50)에서는, 플랜지부(54a, 54b) 내의 각 부위에서 판 두께가 동일하지 않다. 블랭크재(5)가 파지되는 주름 억제 금형(25e, 25f)의 제2면(32e, 32f)과 다이(20)는 편평하다. 그로 인해, 주름 억제 금형(25e, 25f)과 같은 수압부(30a 내지 30d)를 설치하지 않는 주름 억제 금형(91)에서는, 프레스 성형중에 플랜지부(54a, 54b) 내의 각 부위의 판 두께가 변화된 경우, 주름 억제력이 강하게 작용하는 부위와 약하게 작용하는 부위가 존재하게 된다. 주름 억제력의 크기가 프레스 성형중에 부위에 따라 변화되면, 소성 변형 시의 블랭크재(5)의 소성 유동의 균형이 깨지고, 그 결과, 프레스 성형 후의 프레스 성형품(50)의 치수 정밀도가 저하된다.

상술한 바와 같이 주름 억제력이 강하게 작용하는 부위와 약하게 작용하는 부위가 공존하는 것에 기인하는 프레스 성형품(50)의 치수 정밀도 저하를 억제하기 위해서는, 프레스 성형중에 플랜지부(54a, 54b) 내에서 판 두께가 감소하는 부위의 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 높이는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 프레스 성형 금형(1 내지 4)으로부터 수압부(30a 내지 30d) 및 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)를 제외한 종래의 프레스 성형 금형(91)을 기준으로, 프레스 성형품(50)의 플랜지부(54a, 54b) 내에서 판 두께가 최대가 되는 영역을 판 두께 최대부로 하고, 이 판 두께 최대부에 대하여 판 두께가 0％초과 97％ 이하가 되는 영역을 판 두께 감소부로 했을 때, 프레스 방향을 따라서 본 경우, 주름 억제 금형(25a 내지 25d)의 수압부(30a 내지 30d)가, 블랭크재(5)에서의 상기 판 두께 감소부의 일부와 겹치도록 배치되는 것이 바람직하다. 그 결과, 프레스 성형중에 플랜지부(54a, 54b) 내에서 판 두께가 감소하는 부위의 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 바람직하게 높일 수 있다. 상기 판 두께 최대부에 대하여 판 두께가 0％ 초과 97％ 이하가 되는 상기 판 두께 감소부의 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 바람직하게 높임으로써, 프레스 성형품(50)의 스프링백을 유효하게 저감시킬 수 있다.

도 15는, 도 13a에 도시한 종래의 프레스 성형 금형으로 성형되는 프레스 성형품의 플랜지부의 판 두께 분포를 도시하는 도면에, 수압부 및 주름 억제력 증가부를 배치하는 바람직한 위치를 예시한 설명도이다. 즉, 도 15는, 일례로서, 수압부(30b, 30d) 및 주름 억제력 증가부(16b)를 배치하는 위치를 도 14에 중첩시킨 설명도이다.

도 15에 도시한 바와 같이, 종래의 프레스 성형 금형(91)으로 프레스 성형한 프레스 성형품(50)의 플랜지부(54a, 54b) 내에서 판 두께 최대부가 되는 만곡 외측부(6a)에 대하여 판 두께가 0％ 초과 97％ 이하인 판 두께 감소부가 되는 만곡 내측부(6b)의 일부와 겹치도록, 수압부(30b, 30d)가 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 이 수압부(30b, 30d)를 향하여 돌출하고, 또한 프레스 방향으로 압입되었을 때에 그 역방향에의 반력을 발생시켜서 주름 억제 금형(25b, 25d)을 탄성 변형시키도록, 주름 억제력 증가부(16b)가 배치되는 것이 바람직하다. 그 결과, 프레스 성형중에 플랜지부(54a, 54b) 내에서 판 두께가 감소하는 만곡 내측부(6b)의 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 바람직하게 높일 수 있다.

이와 같이, 수압부(30b, 30d)와 주름 억제력 증가부(16b)를 배치함으로써, 프레스 성형 종기에, 주름 억제 금형(25b, 25d)이 수압부(30b, 30d)에서 블랭크재(5)측에 볼록 형상으로 탄성 변형되고, 주름 억제력을 만곡 내측부(6b)에서 국소적 또한 집중적으로 증가시킬 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 각 형태에 관한 프레스 성형 금형에 대하여 이하에 정리한다.

(1)본 발명의 각 형태에 관한 프레스 성형 금형(1 내지 4)은, 블랭크재(5)에 형상을 전사하기 위한 펀치부(12) 및 플레이트부(14)를 갖는 펀치 금형(10)과, 펀치 금형(10)과 쌍을 이루고 또한 펀치부(12)와 대향하는 다이(20)와, 플레이트부(14)와 대향하고 또한 프레스 성형 종료점에서 플레이트부(14)와 접하는 제1면(31a 내지 31d), 다이(20)와 대향하고 또한 다이(20)와 함께 블랭크재(5)를 파지하는 제2면(32a 내지 32d) 및 제1면(31a 내지 31d)과 제2면(32a 내지 32d)의 사이에 이어져서 펀치부(12)와 대향하는 측면(제3면)(33a, 33b)을 갖고, 측면(제3면)(33a, 33b)과 펀치부(12)의 사이에 간극을 두고 배치되는 주름 억제 금형(25a 내지 25d)을 구비하고: 주름 억제 금형(25a 내지 25d)의 제1면(31a 내지 31d)에, 주름 억제 금형(25a 내지 25d)을 프레스 성형 종기에 탄성 변형시키기 위한 반력을 받는 홈부를 포함하는 수압부(30a 내지 30d)와; 플레이트부(14)의 제1면(31a 내지 31d)과 대향하는 면에, 수압부(30a 내지 30d)를 향하여 돌출되고 또한 프레스 성형 종기에 프레스 방향으로 압입되었을 때에 그 역방향에의 반력을 발생시키는 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 갖는다.

(2)그리고, 프레스 성형 금형(1 내지 4)으로부터 수압부(30a 내지 30d) 및 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 제외한 경우를 기준으로, 프레스 성형품(50)의 플랜지부(54a, 54b)에서 판 두께가 최대가 되는 영역을 판 두께 최대부로 하고, 판 두께 최대부에 대하여 판 두께가 0％ 초과 97％ 이하가 되는 영역을 판 두께 감소부로 했을 때, 프레스 방향을 따라서 본 경우, 수압부(30a 내지 30d)가 블랭크재(5)에서의 판 두께 감소부와 대응하는 영역의 일부와 겹쳐도 된다.

(3)그리고, 수압부(30a, 30b)가 홈부로 이루어지고, 수압부(홈부)(30a, 30b)의 위치에서의 주름 억제 금형(25a, 25b)의 두께를 단위 mm로 L로 하고, 수압부(홈부)(30a, 30b)를 제외하고 또한 블랭크재(5)와 접하는 위치에서의 주름 억제 금형(25a, 25b)의 두께의 최소값을 단위 mm로 H로 했을 때, 주름 억제 금형(25a, 25b)이 다음의 식(1) 또는 식(2)를 충족하고, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 플레이트부(14)의 표면으로부터의 돌출 높이를 단위 mm로 G로 하고, 프레스 성형 개시점부터 프레스 성형 종료점까지의 프레스 스트로크 거리를 단위 mm로 PS로 했을 때, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 돌출 높이(G)가 다음의 식(3)을 충족해도 된다.

40≤H≤50일 때, 20≤L≤0.8×H ···(식1)

50<H≤80일 때, 20≤L≤40 ···(식2)

0.02×PS+H-L≤G≤0.3×PS+H-L ···(식3)

(4)그리고, 수압부(30c, 30d)를 구획하는 경계의 일부가 홈부(35c, 35d)이어도 된다. 구체적으로는, 수압부(30c, 30d)는 홈부(35c, 35d)를 포함하고, 그리고, 이 홈부(35c, 35d)가 경계의 일부가 되어, 제1면(31c, 31d) 상에서, 수압부(30c, 30d)가 구획되어도 된다.

(5)그리고, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)가, 반력을 부여하는 탄성체를 가져도 된다.

(6)그리고, 상기 탄성체가, 접시 스프링(42a), 코일 스프링 및 고무 중 적어도 하나이어도 된다.

이어서, 본 발명의 상기 형태에 관한 프레스 성형 금형(1 내지 4)을 사용하여 프레스 성형되는 프레스 성형품(50)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 일형태에 관한 프레스 성형품(50)의 제조 방법은, 상기 형태에 관한 프레스 성형 금형(1 내지 4)을 사용하여, 블랭크재(5)를 프레스 성형할 때의 프레스 스트로크의 성형 개시 위치를 100％로 하고, 프레스 스트로크의 성형 종료 위치를 0％로 했을 때, 프레스 스트로크가 2％ 이상 30％ 이하인 위치부터 성형 종료 위치까지의 프레스 성형 종기에, 프레스 성형중의 블랭크재(5)의 일부에 대한 주름 억제력을 증가시키는 공정을 포함한다.

상기한 프레스 성형품(50)의 제조 방법에 의하면, 스프링백이 억제되고, 치수 정밀도가 높은 프레스 성형품(50)을 얻을 수 있다. 상기 제조 방법에서, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치가 2％ 미만이면, 주름 억제력의 증가가 충분하지 않아, 스프링백의 저감 효과가 불안정해지는 경우가 있다. 한편, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치가 30％ 초과이면, 주름 억제력을 증가시키는 구간이 너무 길므로, 프레스 스트로크의 성형 개시 위치부터 프레스 스트로크의 성형 종료 위치까지의 동안에 주름 억제력의 강약의 차가 작아진다. 그로 인해, 프레스 성형 종기에만 주름 억제력을 증가하는 효과가 약해져서, 스프링백이 오히려 현저해지는 경우가 있다. 또한, 스프링백을 더욱 저감시키기 위해서는, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치를 5％ 이상 15％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

(실시예)

본 발명의 상기 형태의 효과를 실시예에서 재차 설명한다. 그러나, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 1조건이며, 본 발명은 이 1조건에 한정되지 않는다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

(실시예 1)

고장력 강판을 소정 형상으로 레이저 커트하여 블랭크재(5)를 얻었다. 이 블랭크재(5)를, 형상이 단면 모자형 형상이 되도록 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)을 행하였다. 그리고, 드로잉 굽힘 가공 후에, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)을 행하였다. 상기 각 공정에서의 조건 등을 이하에 기재한다.

판 두께가 1.0mm 및 인장 강도가 590MPa인 고장력 강판을 소재로 하고, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 형상이 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같은 단면 폭: 60mm 및 높이: 80mm가 되도록, 레이저 커트를 행하여 블랭크재(5)를 얻었다.

이 블랭크재(5)를, 도 1a 내지 도 2에 도시한 프레스 성형 금형(1)(상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(1)), 도 7a 내지 도 8에 도시한 프레스 성형 금형(2)(상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(2)) 및 도 9a 및 도 9b에 도시한 프레스 성형 금형(3)(상기 제3 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(3))을 사용하여, 도 6a 및 도 6b에 도시한 형상(단면 모자 형상)이 되도록, 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)을 행하였다.

주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)로서, 도 4a에 도시한 접시 스프링(42a)을 조합한 접시 스프링 유닛을 사용하였다. 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)가 프레스 성형 종기에 주름 억제 금형(25a, 25b)에 부여하는 하중(반력)은, 접시 스프링(42a)의 개수 및 조합 방법(병렬, 직렬, 병직렬)에 따라 변화시켰다. 또한, 도 9a 및 도 9b에 도시한 프레스 성형 금형(3)(상기 제3 실시 형태에 관한 프레스 성형 금형(3))에 대해서는, 수압부(30a, 30b) 이외에도, 주름 억제력 증가부(16c 내지 16f)를 배치하였다.

수압부(30a, 30b)를 제외하고 또한 블랭크재(5)와 접하는 영역에서의 주름 억제 금형(25a, 25b)의 두께(H)와, 수압부(30a, 30b)에서의 주름 억제 금형(25a, 25b)의 두께(L)와, 두께비(L/H)를, 표 1에 나타내었다.

또한, 표 1에는, 주름 억제 금형(25a, 25b)에 부여하는 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)의 하중(반력)을 병기하였다. 이 하중은, 프레스 성형 금형(1 내지 3)에 배치된 접시 스프링 유닛의 하중의 합계값으로 나타냈다.

예를 들어, 본 발명예 No.6에서는, 도 9a 및 도 9b에 도시한 프레스 성형 금형(3)을 사용하였다. 이 경우에는, 6개의 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)가 배치된다. 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f) 내의 1개의 접시 스프링 유닛이, 주름 억제 금형(25a, 25b)에 가하는 하중(반력)은 100kN이다. 따라서, 그들 하중(반력)의 합계는 600kN(100kN×6개)이다.

또한, 종래예 No.14에서는, 도 13a 및 도 13b에 도시한 수압부(30a, 30b) 및 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)를 갖지 않은 프레스 성형 금형(91)을 사용하였다. 또한, 참고예 1에서는, 주름 억제 금형(25a, 25b)의 두께(H)와 두께(L)가 동등한 프레스 성형 금형(1)을 사용하였다. 즉, 참고예 1에서 사용한 프레스 성형 금형(1)은, 수압부를 갖지 않은 주름 억제 금형(25e, 25f)과, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 갖는 펀치 금형(10)을 조합한 프레스 성형 금형이다.

드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)은, 능력 1960kN(200톤)의 프레스 성형 장치를 사용하여 행하였다. 그리고, 주름 억제 하중(주름 억제 금형(25a, 25b)에 부여하는 하중의 합계값): 196kN(20톤)을 가하면서, 도 6b에 도시한 바와 같이 프레스 성형품(50)의 높이가 60mm가 될 때까지 프레스 성형을 행하였다. 종래예 No.14에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 사용한 프레스 성형 장치는, 가변 다이 쿠션 장치 등을 구비하지 않는 일반적인 프레스 성형 장치이다.

본 발명예 및 참고예인 No.1 내지 No.10에 대해서는, 프레스 성형 종기에서의 주름 억제력의 증가를, 프레스 성형 종료점의 바로 앞의 9mm의 높이부터 개시하였다. 즉, 프레스 성형 종기에 수압부(30a, 30b)와 접하는 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 돌출 높이(G)를, 수압부(30a, 30b)의 깊이(H-L)에 9mm를 더한 값으로 설정하였다. 프레스 성형 개시점부터 프레스 성형 종료점까지의 프레스 스트로크 거리(PS)는 60mm이다. 즉, 블랭크재(5)를 프레스 성형할 때의 프레스 스트로크의 성형 개시 위치를 100％로 하고, 프레스 스트로크의 성형 종료 위치를 0％로 했을 때, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치는 15％의 위치이었다. 또한, 여기에서는, 프레스 성형 종기에 수압부(30a, 30b)와 접하는 주름 억제력 증가부(16a, 16b)에 대하여 설명했지만, 프레스 성형 종기에 수압부(30a, 30b)와 접촉하지 않는 주름 억제력 증가부(16c 내지 16f)에 대해서는, 돌출 높이(G)를 9mm로 설정하였다.

또한, 본 발명예 및 참고예인 No.11 내지 No.13에 대해서는, 프레스 성형 종기에서의 주름 억제력의 증가를 다음과 같이 제어하였다. 즉, 표 1에 나타낸 바와 같이, 수압부(30a, 30b)의 깊이(H-L)를 일정하게 하고, 돌출 높이(G)의 값을 바꿈으로써, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 위치를 제어하였다. 본 발명예 No.11에서는 프레스 성형 종료점의 바로 앞의 20mm의 높이(프레스 스트로크가 33％인 위치)부터, 본 발명예 No.12에서는 프레스 성형 종료점의 바로 앞의 1.5mm(프레스 스트로크가 2.5％인 위치)의 높이부터, 그리고 본 발명예 No.13에서는 프레스 성형 종료점의 바로 앞의 1.1mm(프레스 스트로크가 1.8％인 위치)의 높이부터, 주름 억제력을 증가시키기 시작하였다.

상술한 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)에 의해 얻어진 프레스 성형품(50)을 사용하여, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)을 행하였다.

도 16a 및 도 16b는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 도시하는 도면이다. 도 16a는 사시도이며, 도 16b는 도 16a를 화살표 B방향에서 본 종단면도이다. 도 16a 및 도 16b 중, 부호 57은 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 나타낸다.

도 17은, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)을 행하는 리스트라이킹 가공 금형의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 전체를 도시하는 사시도이다. 도 17 중, 부호 92는 리스트라이킹 가공 금형을 나타낸다.

드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)에 의해 얻어진 프레스 성형품(50)은, 종벽부(55a, 55b)와 정상부(55c)로 둘러싸이는 모자부가 리스트라이킹 가공 금형(92)의 펀치부(12)에 끼워 넣어지고, 패드(18)로 정상부(55c)가 눌린다. 그리고, 펀치부(12)와 다이(20)로 마무리 가공(리스트라이킹 가공)된다. 또한, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)은 주름 억제을 행하지 않는다.

마무리 가공(리스트라이킹 가공)은, 능력 1960kN(200톤)의 프레스 성형 장치를 사용하여 행하였다. 그리고, 도 16b에 도시한 바와 같이 프레스 성형품(57)의 높이가 80mm가 될 때까지 리스트라이킹 가공하였다. 이 마무리 가공(리스트라이킹 가공)에 의해, 단면 모자 형상인 프레스 성형품(50)은, 도 16a 및 도 16b에 도시하는 형상의 프레스 성형품(57)이 된다. 또한, 사용한 프레스 성형 장치는, 가변 다이 쿠션 장치 등을 구비하지 않는 일반적인 프레스 성형 장치이다.

이어서, 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형) 후의 프레스 성형품(50) 및 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)에 관한 스프링백의 평가 방법을 설명한다.

도 18은, 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품의 길이 방향에 수직인 종단면도이며, 벽 휨(스프링백)의 발생 상태를 도시하는 설명도이다. 도 18 중에서, W_h는 스프링백이 발생하지 않는 경우의 종벽부(55a)와 종벽부(55b)의 간격을 나타내고, W_h'는 스프링백이 발생한 경우의 종벽부(55a')와 종벽부(55b')의 간격을 나타내고, △W_h는 W_h'와 W_h의 차를 나타낸다. 구체적으로는, 도 18에 도시한 바와 같이, 종벽부(55a)와 플랜지부(54a)의 교점을 P, 종벽부(55b)와 플랜지부(54b)의 교점을 Q로 했을 때, 선분PQ를 W_h로 한다. 또한, 종벽부(55a')와 플랜지부(54a')의 교점을 P', 종벽부(55b')와 플랜지부(54b')의 교점을 Q'로 했을 때, 선분P'Q'를 W_h'로 한다.

W_h', W_h 및 △W_h는, 이하와 같이 구하면 된다. 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형) 후에, 프레스 성형품(50)의 외표면의 점군의 좌표값을, 비접촉식의 CCD 3차원 측정 장치를 사용하여 취득한다. 그리고, 도 6a를 화살표 A방향에서 본 종단면에서, 스프링백이 발생한 상태의 종벽부(55a')와 종벽부(55b')의 간격(W_h')을 측정한다. 이 간격(W_h')을, 프레스 성형품(50)의 설계 시의 CAD 데이터(설계 형상)에서의 종벽부(55a)와 종벽부(55b)의 간격(W_h)과 비교하여 △W_h=W_h'-W_h를 구한다.

이와 같이 하여 구한 △W_h에 기초하여, 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형) 후의 벽 휨(스프링백)을 다음 기준으로 평가하였다.

Good(G): △W_h가 10mm 이하

Not Bad(NB): △W_h가 10mm 초과 15mm 미만

Bad(B): △W_h가 15mm 이상

또한, 도 19는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품의 길이 방향에 수직인 종단면도이며, 벽 휨(스프링백)의 발생 상태를 도시하는 설명도이다. 도 19 중에서, W_C는 스프링백이 발생하지 않는 경우의 종벽부(55a)와 종벽부(55b)의 간격을 나타내고, W_C'는 스프링백이 발생한 경우의 종벽부(55a')와 종벽부(55b')의 간격을 나타내고, △W_C는 W_C'와 W_C의 차를 나타낸다. 구체적으로는, 도 19에 도시한 바와 같이, 종벽부(55a)의 단부를 점R, 종벽부(55b)의 단부를 점S로 했을 때, 선분RS를 W_C로 한다. 또한, 종벽부(55a')의 단부를 점R', 종벽부(55b')의 단부를 점S'로 했을 때, 선분R'S'를 W_C'로 한다.

W_C', W_C 및 △W_C는, 이하와 같이 구하면 된다. 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후에, 프레스 성형품(57)의 외표면의 점군의 좌표값을, 비접촉식의 CCD 3차원 측정 장치를 사용하여 취득한다. 그리고, 도 16a를 화살표 B방향에서 본 종단면에서, 스프링백이 발생한 상태의 종벽부(55a')와 종벽부(55b')의 간격(W_C')을 측정한다. 이 간격(W_C')을, 프레스 성형품(57)의 설계 시의 CAD 데이터(설계 형상)에서의 종벽부(55a)와 종벽부(55b)의 간격(W_C)과 비교하여 △W_C=W_C'-W_C를 구한다.

이와 같이 하여 구한 △W_C에 기초하여, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 벽 휨(스프링백)을 다음 기준으로 평가하였다.

Good(G): △W_C가 7mm 이하

Not Bad(NB): △W_C가 7mm 초과 15mm 미만

Bad(B): △W_C가 15mm 이상

또한, 도 20은, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 도시하는 사시도이며, 굴곡(스프링백)의 발생 상태를 도시하는 설명도이다. 도 20 중에서는, 프레스 성형품(57)의 만곡부(52)의 만곡면(60)에 굴곡(61)이 발생하고 있는 상태가 도시되어 있다.

도 21a는, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품을 도시하는 사시도이며, 굴곡(스프링백)의 측정 위치를 도시하는 설명도이다. 도 21a 중에 점선으로 나타내는 선분(62)으로, 굴곡(61)의 발생 상황을 평가한다. 도 21b는, 굴곡(스프링백)의 측정 결과의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 21b 중에서, 횡축은 도 21a에 나타낸 선분(62)과 대응하고, 종축은 굴곡(61)의 발생 상황(실측값과 설계 형상값의 차)을 나타낸다.

프레스 성형품(57)의 굴곡(61)은 이하와 같이 평가하면 된다. 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후에, 프레스 성형품(57)의 외표면의 점군의 좌표값을, 비접촉식의 CCD3차원 측정 장치를 사용하여 취득한다. 그리고, 만곡면(60) 내의 선분(62)에서의 상기 좌표값의 측정 결과를, 프레스 성형품(57)의 설계 시의 CAD 데이터(설계 형상)와 비교하여, 도 21b에 나타내는 그래프를 그렸다. 만곡면(60) 내에서의 이 그래프에서의 최대값과 최소값의 차의 절대값(△Y_w)을, 도 21b에 도시한 바와 같이 구한다. 또한, 굴곡(61)의 측정 위치인 선분(62)은, 프레스 성형품(57)(역ㄷ자 단면 형상)의 정상부(55c)와 종벽부(55a)에 의해 만들어지는 교선과 평행하며, 이 평행선간의 거리는 70mm이다.

이와 같이 하여 구한 △Y_w에 기초하여, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 굴곡(61)(스프링백)을 다음 기준으로 평가하였다.

Very Good(VG): △Y_w가 3mm 이하

Good(G): △Y_w가 3mm 초과 7mm 이하

Not Bad(NB): △Y_w가 7mm 초과 15mm 미만

Bad(B): △Y_w가 15mm 이상

드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품(50) 및 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)에 관한 스프링백의 평가 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 드로잉 굽힘 가공 및 리스트라이킹 가공 후에, 어느 쪽의 조건에서도 프레스 성형품(50)이나 프레스 성형품(57)에 깨짐은 확인되지 않았다.

먼저, 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품(50)에 관한 스프링백의 평가 결과에 대하여 설명한다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명예 No.3 내지 No.7, No.9 내지 No.12는, 모두, 드로잉 굽힘 가공 후의 △W_h가 양호하여, 벽 휨(스프링백)이 작은 것을 확인할 수 있었다. 한편, 참고예 No.1, No.2, No.8, No.13 및 종래예 No.14는 모두 드로잉 굽힘 가공 후의 △W_h가 본 발명예의 △W_h보다 양호하지 않았다.

또한, 본 발명예 No.3과 No.6을 비교함으로써, 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)를 배치하는 것보다도, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)만을 배치함으로써, 스프링백의 저감 효과가 한층 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)만을 배치하면, 주름 억제력 증가부(16c 내지 16f)를 배치한 경우에 비하여, 주름 억제 금형(25a, 25b)이 프레스 성형 종기에 현저하게 휜다. 그 결과, 프레스 성형품(50)의 스프링백을 보다 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명예 및 참고예인 No.1 내지 No.4를 비교함으로써, 두께(H)와 두께(L)가 상기한 식(1) 또는 식(2)를 충족하는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있었다. 이들 No.1 내지 No.4는, 주름 억제 금형(25a, 25b)의 두께(L)만을 변경하고, 그 밖의 프레스 성형 조건을 동일하게 한 예이다. 또한, No.1 내지 No.4에서는, 돌출 높이(G)의 값이 상이하지만, 모두, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치는 15％로 동일하였다. 이들 No.1 내지 No.4 중에서, No.1 및 No.2는 두께(L)가 0.8×H를 초과하고, No.3 및 No.4는 두께(L)가 0.8×H 이하가 된다. 즉, No.1 내지 No.4 중에서 식(1) 또는 식(2)를 충족하는 예인 No.3 및 No.4에 있어서, 바람직하게 스프링백을 저감시킬 수 있었다.

여기서, 도 22 내지 도 25에, 프레스 성형 종기에 주름 억제 금형(25a, 25b)이 주름 억제력 증가부(16a, 16b)로부터의 반력을 받은 경우의 제2면(32a, 32b)에서의 면압 분포를 도시한다. 이들 도 22 내지 도 25는, 본 발명예 및 참고예인 No.1 내지 No.4와 대응하고 있다. 즉, 도 22는, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 100％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다. 도 23은, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 90％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다. 도 24는, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 80％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다. 도 25는, 주름 억제 금형의 두께비(L/H)가 70％일 때의 주름 억제 금형의 제2면에서의 면압 분포를 도시하는 도면이다. 도 22 내지 도 25 중, 부호 71, 72, 73 및 74는, 제2면(32a, 32b) 중에서 면압이 최대값이 되는 영역을 나타낸다. 또한, 부호 71, 72, 73 및 74의 영역에서는, 면압이 각각 1.5MPa, 2.5MPa, 6.5MPa 및 8.7MPa이었다.

도 22 내지 도 25에 도시한 바와 같이, 두께(H)가 50mm인 경우, 두께비(L/H)가 작아질수록, 주름 억제 금형(25a, 25b)의 제2면(32a, 32b) 내에서, 수압부(30a, 30b)를 설치한 부분과 대응하는 영역에서의 면압이 커진다. 상술한 바와 같이, 프레스 성형품(50)의 플랜지부(54a, 54b)는, 다이(20)와 주름 억제 금형(25a, 25b)의 제2면(32a, 32b) 사이에서 파지되고, 그리고, 주름 억제력이 부여된다. 따라서, 플랜지부(54a, 54b) 내에서 주름 억제력을 특히 증가시키고 싶은 부위와, 제2면(32a, 32b) 내에서 면압이 커지는 영역(수압부(30a, 30b)를 설치하는 영역)의 일부가, 프레스 방향을 따라서 본 경우에 겹쳐지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명예 및 참고예인 No.4, No.11 내지 No.13을 비교함으로써, 주름 억제력 증가부(16a, 16b)의 돌출 높이(G)가 상기한 식(3)을 충족하는 것이 바람직한 것을 확인할 수 있었다. 이들 No.4, No.11 내지 No.13은, 돌출 높이(G)의 값을 바꿈으로써 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치만을 변경하고, 그 밖의 프레스 성형 조건을 동일하게 한 예이다. 이들 No.4, No.11 내지 No.13 중에서, No.11은 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크 위치가 33％이며, No.13은 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크 위치가 1.8％이다. 한편, No.4, No.11 내지 No.13 중에서, No.4는 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크 위치가 15％이며, No.12는 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크 위치가 2.5％이다. 즉, No.4, No.11 내지 No.13 중에서, No.4 및 No.12에서는 돌출 높이(G)가 식(3)을 충족하고 있다. 이와 같이, No.4, No.11 내지 No.13 중에서 식(3)을 충족하는 예인 No.4 및 No.12에 있어서, 바람직하게 스프링백을 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 상술한 바와 같이 참고예 No.1 및 No.2는, 두께(L)가 0.8×H를 초과했으므로, 스프링백을 바람직하게 저감시킬 수 없었던 예이다. 참고예 No.8은, 두께(L)가 40mm를 초과했으므로, 스프링백을 바람직하게 저감시킬 수 없었던 예이다. 또한, 상술한 바와 같이 참고예 No.13은, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크 위치가 1.8％이도록, 프레스 성형 종기의 주름 억제력의 증가가 불충분하기 때문에, 스프링백을 바람직하게 저감시킬 수 없었던 예이다. 종래예 No.14는, 수압부(30a, 30b) 및 주름 억제력 증가부(16a, 16b)를 갖고 있지 않으므로, 스프링백을 저감시킬 수 없었다.

이어서, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)에 관한 스프링백의 평가 결과에 대하여 설명한다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명예 No.3 내지 No.7, No.9 내지 No.12는 모두 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 △W_C 및 △Y_w가 양호하여, 벽 휨 및 굴곡(61)이 작은 것을 확인할 수 있었다. 즉, 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형) 후의 프레스 성형품(50)의 스프링백이 작으면, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)이라도 치수 정밀도가 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 이것은, 드로잉 굽힘 가공의 프레스 성형 종기에, 만곡부(52)의 주름 억제력을 증가시킴으로써, 만곡부(52)의 종벽면(55a, 55b)에서의 프레스 성형품(50)의 길이 방향에의 인장 응력이 저하되는 것에 기인한다. 그 결과, 프레스 성형품(50)의 판 두께 방향이나 면 내 방향의 잔류 응력 불균일함이 완화되므로, 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)의 치수 정밀도도 개선된다. 한편, 참고예 No.1, No.2, No.8, No.13 및 종래예 No.14는 모두 리스트라이킹 가공 후의 △W_C 및 △Y_w가 본 발명예의 △W_C 및 △Y_w보다 양호하지 않았다. 이와 같이, 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품(50)의 스프링백이 크면, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)을 행했다고 해도, 프레스 성형품(57)의 치수 정밀도가 바람직하게 개선되지 않는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 2)

도 26은, 프레스 성형 금형의 수압부 및 주름 억제력 증가부의 배치 위치를 도시하는 도면이다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 수압부(30a, 30b, 30g 내지 30j)와 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)의 배치 위치를 변화시켜서 블랭크재(5)를 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)하였다. 구체적으로는, 판 두께가 1.0mm 및 인장 강도가 590MPa인 고장력 강판을 소재로 하고, 상기 실시예 1과 동일 형상으로 레이저 커트하여 블랭크재(5)를 얻었다. 이 블랭크재(5)를, 도 6a 및 도 6b에 도시한 형상(단면 모자 형상)이 되도록 드로잉 굽힘 가공(프레스 성형)을 행하였다. 표 3에, 수압부(30a, 30b, 30g 내지 30j)와 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)의 배치 위치의 조합을 나타낸다. 예를 들어, 본 발명예 No.16의 프레스 성형 금형은, 두께(H), 두께(L) 및 두께비(L/H)를 제외하고, 상기 실시예 1의 본 발명예 No.5의 프레스 성형 금형(2)과 동일하다. 주름 억제력 증가부(16a 내지 16f)의 접시 스프링 유닛이, 주름 억제 금형(25a, 25b)에 가하는 하중(반력)은 150kN으로 하였다. 또한, 돌출 높이(G)는 19mm로 하였다. 프레스 성형 개시점부터 프레스 성형 종료점까지의 프레스 스트로크 거리(PS)는 60mm이다. 즉, 블랭크재(5)를 프레스 성형할 때의 프레스 스트로크의 성형 개시 위치를 100％로 하고, 프레스 스트로크의 성형 종료 위치를 0％로 했을 때, 주름 억제력을 증가시키기 시작하는 프레스 스트로크의 위치는 6.7％의 위치이었다. 그리고, 드로잉 굽힘 가공 후에, 마무리 가공(리스트라이킹 가공)을 행하였다. 드로잉 굽힘 가공의 조건, 리스트라이킹 가공의 조건 및 스프링백의 평가 방법은, 상기 실시예 1과 마찬가지이다.

드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품(50) 및 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)에 관한 스프링백의 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 드로잉 굽힘 가공 및 리스트라이킹 가공 후에, 어느 쪽의 조건에서도 프레스 성형품(50)이나 프레스 성형품(57)에 깨짐은 확인되지 않았다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명예 No.16은, 드로잉 굽힘 가공 후의 ΔW_h 및 마무리 가공 후의 ΔW_c, ΔY_w 모두가 양호하여, 스프링백이 작은 것을 확인할 수 있었다. 본 발명예 No.16은, 종래의 프레스 성형 금형(91)으로 프레스 성형한 프레스 성형품(50)의 플랜지부(54a, 54b) 내에서 판 두께 최대부가 되는 만곡 외측부(6a)에 대하여 판 두께가 0％ 초과 97％ 이하인 판 두께 감소부가 되는 만곡 내측부(6b)의 일부와 겹치도록, 수압부(30b)를 배치한 예이다. 즉, 본 발명예 No.16은, 종래의 프레스 성형 금형(91)으로 곤란했던 프레스 성형 종기에 주름 억제력의 증가가 필요한 만곡 내측부(6b)에 대한 주름 억제력을, 국소적 또한 집중적으로 증가시킬 수 있는 것을 나타내고 있다.

이에 비해, 참고예 No.15, No.17 내지 No.20은, ΔW_h, ΔW_c 및 ΔY_w 모두가 본 발명예 No.16보다도 양호하지 않았다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 참고예 No.15, No.17 내지 No.20은, 상기 판 두께 감소부가 되는 만곡 내측부(6b)가 아니라, 만곡 외측부(6a), 또는 직선부(6c 내지 6f)의 적어도 일부와 겹치도록, 수압부(30a, 30g 내지 30j)를 배치한 예이다. 그로 인해, 프레스 성형 종기에 주름 억제력의 증가가 필요한 만곡 내측부(6b)에 대한 주름 억제력을 바람직하게 높일 수 없었다. 통상, 프레스 성형품(57)에서는, 프레스 성형품(57)의 전 영역에서 치수가 허용 범위 내인 것이 요구된다. 즉, 1개소에서도 치수가 허용 범위 외가 되는 프레스 성형품(57), 예를 들어 참고예 No.15, No.17 내지 No.20의 프레스 성형품(57)은 바람직하지 않다.

상술한 바와 같이, 주름 억제력의 증가가 필요한 판 두께 감소부의 주름 억제력을 프레스 성형 종기에 높이면, 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품(50) 및 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품(57)의 치수 정밀도를 바람직하게 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 상기 형태에 의하면, 주름 억제 금형의 일부분에 수압부를 설치하고, 또한 펀치 금형의 일부분에 주름 억제력 증가부를 설치한다. 이 수압부와 이 주름 억제력 증가부가 프레스 성형 종기에 접촉하여, 주름 억제 금형이 탄성 변형된다. 그 결과, 주름 억제력 증가부로부터 발해지는 주름 억제력이, 프레스 성형 종기에 주름 억제력의 증가가 필요한 블랭크재의 부위에 충분히 전달된다. 즉, 프레스 성형품이 수축 플랜지 변형 영역 외에 신장 플랜지 변형 영역을 갖고 있어도, 이 프레스 성형품의 스프링백을 유효하게 저감시킬 수 있다. 그로 인해, 산업상 이용 가능성이 높다.

1 내지 4 : 프레스 성형 금형
5 : 블랭크재
6a : 만곡 외측부(판 두께 최대부)
6b : 만곡 내측부(판 두께 감소부)
6c 내지 6f : 직선부
10 : 펀치 금형
12 : 펀치부
14 : 플레이트부
16a 내지 16f : 주름 억제력 증가부(접시 스프링 유닛)
20 : 다이
25a 내지 25f : 주름 억제 금형
30a, 30b, 30g 내지 30j : 수압부(홈부)
30c, 30d : 수압부
31a 내지 31f : 제1면
32a 내지 32f : 제2면
33a, 33b 제3면 : 측면
35c, 35d : 홈부
40a : 핀
42a : 접시 스프링(탄성체)
50 : 드로잉 굽힘 가공 후의 프레스 성형품
51a, 51b : 직변부
52 : 만곡부
54a, 54a', 54b, 54b' : 플랜지부
55a, 55a', 55b, 55b' : 종벽부
55c : 정상부
57 : 마무리 가공(리스트라이킹 가공) 후의 프레스 성형품
60 : 만곡면
61 : 굴곡
62 : 선분
G : 돌출 높이
H, L : 두께
PS : 프레스 스트로크 거리

Claims

블랭크재에 형상을 전사하기 위한 펀치부 및 플레이트부를 갖는 펀치 금형과,
상기 펀치 금형과 쌍을 이루고 또한 상기 펀치부와 대향하는 다이와,
상기 플레이트부와 대향하고 또한 프레스 성형 종료점에서 상기 플레이트부와 접하는 제1면, 상기 다이와 대향하고 또한 상기 다이와 함께 상기 블랭크재를 파지하는 제2면 및 상기 제1면과 상기 제2면의 사이에 이어져서 상기 펀치부와 대향하는 제3면을 갖고, 상기 제3면과 상기 펀치부의 사이에 간극을 두고 배치되는 주름 억제 금형을 구비하는 프레스 성형 금형이며:
상기 주름 억제 금형의 상기 제1면에, 홈부를 포함하는 수압부와 ;
상기 플레이트부의 상기 제1면과 대향하는 면에, 상기 수압부를 향하여 돌출되고 또한 프레스 성형 종기에 프레스 방향에 압입되었을 때에 그 역방향에의 반력을 발생시키는 주름 억제력 증가부를 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 금형.
제1항에 있어서,
상기 프레스 성형 금형으로부터 상기 수압부 및 상기 주름 억제력 증가부를 제외한 경우를 기준으로, 프레스 성형품의 플랜지부에서 판 두께가 최대가 되는 영역을 판 두께 최대부로 하고, 상기 판 두께 최대부에 대하여 상기 판 두께가 0％ 초과 97％ 이하가 되는 영역을 판 두께 감소부로 했을 때,
상기 프레스 방향을 따라서 본 경우, 상기 수압부가, 상기 블랭크재에서의 상기 판 두께 감소부와 대응하는 영역의 일부와 겹치는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 금형.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수압부가 상기 홈부로 이루어지고,
상기 홈부의 위치에서의 상기 주름 억제 금형의 두께를 단위 mm로 L로 하고, 상기 홈부를 제외하고 또한 상기 블랭크재와 접하는 위치에서의 상기 주름 억제 금형의 두께의 최소값을 단위 mm로 H로 했을 때, 상기 주름 억제 금형이 다음의 식(1) 또는 식(2)를 충족하고,
상기 주름 억제력 증가부의 돌출 높이를 단위 mm로 G로 하고, 프레스 성형 개시점부터 상기 프레스 성형 종료점까지의 프레스 스트로크 거리를 단위 mm로 PS로 했을 때, 상기 주름 억제력 증가부의 상기 돌출 높이(G)가 다음의 식(3)을 충족하는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 금형.
40≤H≤50일 때, 20≤L≤0.8×H ···(식1)
50<H≤80일 때, 20≤L≤40 ···(식2)
0.02×PS+H-L≤G≤0.3×PS+H-L ···(식3)
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수압부를 구획하는 경계의 일부가 상기 홈부인 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 금형.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 주름 억제력 증가부가, 상기 반력을 부여하는 탄성체를 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 금형.
제5항에 있어서,
상기 탄성체가, 접시 스프링, 코일 스프링 및 고무 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 프레스 성형 금형.
제1항 또는 제2항에 기재된 프레스 성형 금형을 사용하여 프레스 성형되는 프레스 성형품의 제조 방법이며,
블랭크재를 상기 프레스 성형할 때의 프레스 스트로크의 성형 개시 위치를 100％로 하고, 상기 프레스 스트로크의 성형 종료 위치를 0％로 했을 때, 상기 프레스 스트로크가 2％ 이상 30％ 이하인 위치부터 상기 성형 종료 위치까지의 프레스 성형 종기에, 상기 프레스 성형중의 상기 블랭크재의 일부에 대한 주름 억제력을 증가시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형품의 제조 방법.