KR20170036026A

KR20170036026A - 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170036026A
Application number: KR1020177005097A
Authority: KR
Inventors: 유스케 후지이; 토요히사 신미야; 야스히로 기시가미; 에이지 이이즈카; 유지 야마사키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-03-31
Also published as: JP2016043403A; KR101940165B1; CN106714997A; CN106714997B; JP5954380B2; WO2016031159A1; MX2017002416A

Abstract

종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품을 프레스 성형에 의해 제작하는 방법으로서, 종벽부 및 플랜지부에 발생하는 수축 플랜지 변형 그 자체를 억제할 수있는 방법을 제공한다. 종벽부의 형성 공정으로서 전단 변형 공정을 갖는다. 전단 변형 공정에서는, 블랭크(1)의 기부(11)의 변형부(12)와의 경계측의 부분(11a)과, 변형부(12)의 외방부(12b)를 따로 따로 구속하고, 변형부(12)의 종벽부가 되는 부분(12a)을 판면 내에서 전단 변형시켜, 종벽부가 되는 부분(12a)의 외연부에, 만곡부에서 당해 만곡부로부터 떨어진 부분을 향하는 재료의 흐름(블랭크 내에서의 재료의 이동)을 발생시킨다.

Description

프레스 성형 방법 및 프레스 성형 부품의 제조 방법{PRESS-MOLDING METHOD AND METHOD FOR PRODUCING PRESS-MOLDED COMPONENT}

본 발명은, 만곡 채널 부품 등의 만곡한 종벽부(縱壁部)를 갖는 프레스 성형 부품으로 성형하기 위한 프레스 성형의 기술에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 성형에 수반하여 수축 플랜지 변형하는 종벽부의 만곡부의 부분에 대한 프레스 성형에 적합한 기술이다.

최근, 자동차의 충돌 안전성과 차체의 경량화를 양립시키기 위하여, 보다 고강도의 강판이 요구되고 있다. 그러나, 강판은 인장 강도가 향상할수록, 프레스 성형성에 크게 관련되는 연성이 저하하는 경향이 있다. 그 때문에, 프레스 성형품의 형상의 간략화를 행하는 등, 연성이 뒤떨어지는 강판이라도 성형할 수 있는 형상의 검토나, 고강도의 강판에 적합한 프레스 성형 방법의 검토가 행해지고 있다.

연성이 뒤떨어지는 고강도의 강판을 프레스 성형하는 경우, 드로잉(drawing) 성형이나 폼(form; 굽힘) 성형이 채용되는 경우가 많다. 예를 들면, 종벽부와 종벽부에 연속하는 천판부로 이루어지고, 종벽부에 만곡부가 없는 단순한 형상의 채널 부품은 폼 성형으로 제작되고, 플랜지 부착의 채널 부품은 드로잉 성형으로 제작된다. 폼 성형에서는, 블랭크(blank; 평판 형상의 피가공재)를 펀치(punch) 상에 설치하고, 블랭크를 다이(die)에 의해서 절곡하여 제품 형상으로 한다. 펀치 상부가 맞닿는 블랭크 부분의 주름의 발생을 억제하기 위하여, 펀치와 패드(pad)로 끼워 블랭크를 누르는 경우도 있다.

드로잉 성형에서는, 우선, 플랜지부로 하는 위치에 주름 누름 부재를 배치하고, 블랭크를 펀치와 주름 누름 부재 상에 설치하고, 블랭크의 상방에 다이를 설치한다. 다음으로, 다이를 하강함으로써, 블랭크를 다이와 주름 누름 부재로 누르고, 블랭크에 적당한 장력을 부하하면서 블랭크를 절곡한다. 이 때, 다이와 주름 누름 부재로 눌러짐으로써 펀치와 다이의 사이에 크게 인입된 재료(블랭크)가, 종벽부를 형성한다. 그 때문에, 연성이 부족한 재료라도 종벽부의 성형이 용이해진다.

장력을 조정하는 방법으로서는, 다이와 주름 누름 부재로 블랭크를 밀어붙이는 힘(쿠션압)을 변화시키는 방법이나, 누르는 위치에 비드(bead)부를 설치하는 방법 등이 있다. 블랭크에 걸리는 장력이 너무 약하면 종벽부로의 재료 유입이 과잉으로 되어, 주름(두께 여분)이 발생하기 쉬워진다.

자동차용의 프레스 성형품에는, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품(도 10에 나타내는 로어 아암(lower arm) 부품 등)이나, 플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품(도 3에 나타내는 부품 등)도 있다. 또한, 종벽부의 만곡에 수반하여 천판부 등에도 만곡부를 갖는 부품 형상(도 12에 나타내는 부품 형상 등)도 있다.

여기에서, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품을 폼 성형에 의해 제작하는 경우, 재료가 금형의 종벽부 형성 공간 내로 인입되어 종벽부를 형성할 때에 재료가 만곡부의 원주(円周) 방향으로 압축되어 변형하는 경우가 있다. 예를 들면, 성형시에, 천판부와 종벽부의 절곡의 경계선이 천판부측으로 볼록한 곡선이 되도록, 천판부측으로 볼록 형상으로 만곡하는 만곡부에서는, 재료의 선 길이가 과잉으로 남아, 재료가 만곡부의 원주 방향으로 압축되어 변형한다. 이 변형은 「수축 플랜지 변형」이라고 불리고 있다. 수축 플랜지 변형은, 만곡부(예를 들면, 도 10의 부호 42a의 부분이나, 도 3의 부호 22a의 부분)로부터 떨어진 위치로부터 종벽부 형성 공간내로 인입될수록 크기 때문에, 종벽부의 외연부 부근에서 압축 응력이 재료의 좌굴 내력(耐力)을 초과하면 주름이 발생한다.

플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품을 드로잉 성형에 의해 제작하는 경우에도, 동일하게, 플랜지부가 전술의 만곡부의 원주 방향으로 압축됨으로써, 수축 플랜지 변형에 기인한 주름이 발생하는 경우가 있다.

이 수축 플랜지 변형에 기인한 주름은, 특히 고강도의 강판 등의 항복 강도가 높은 재료에서 문제가 되고 있다. 또한, 강판 이외의 재료라도, 항복 강도가 높은 재료이면 수축 플랜지 변형에 기인한 주름이 발생할 수 있다.

이에 대한 기술로서는, 특허문헌 1, 2에 기재된 기술이 있다. 특허문헌 1, 2에서는, 이 수축 플랜지 변형을 막기 위하여, 종벽부나 플랜지부의 엣지(edge)를 인장하는 방법이 제안되어 있다.

일본공개특허공보 평07-39954호 일본공개특허공보 평11-123469호

특허문헌 1 및 2에 제안되어 있는 방법은, 수축 플랜지 변형에 의한 압축에 대하여 인장을 가하는 방법인데, 고강도의 강판이나 알루미늄 합금판 등의 연성이 뒤떨어지는 금속판은 엣지에 인장 응력을 가하면 엣지에서 균열이 발생하기 쉽다고 하는 과제가 있다. 그 때문에, 이들 방법에는 스스로 한계가 있어, 종벽부의 높이나 만곡 형상에 의해서 큰 수축 플랜지 변형이 일어나는 경우나, 재료의 항복 강도가 높은 경우에는, 수축 플랜지 변형에 기인하는 주름을 막을 수 없다.

본 발명의 목적은, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품 등의 프레스 성형 부품을 프레스 성형에 의해 제작하는 방법으로서, 종벽부 및 플랜지부에 발생하는 수축 플랜지 변형을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태는, 기부(基部)와 당해 기부에 연속하여 종벽부가 되는 부분을 포함하는 변형부를 갖는 평판 형상의 피가공재(블랭크)를, 적어도 상기 기부와 상기 종벽부의 경계부에서 절곡할 때에, 상기 기부측으로 볼록 형상으로 만곡하는 만곡부를 갖는 상기 종벽부가 형성되는 프레스 성형 부품으로 프레스 성형할 때에, 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 기부의 상기 변형부와의 경계측의 부분과, 상기 변형부의 외방부(外方部)를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부의 상기 종벽부가 되는 부분을 판면 내에서 전단 변형시켜, 상기 종벽부가 되는 부분의 외연부에, 상기 만곡부에서, 당해 만곡부로부터 떨어진 부분을 향하는 재료의 흐름을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 형태에 의하면, 종벽부에 만곡부를 갖는 프레스 성형 부품으로 프레스 성형할 때에, 종벽부 및 플랜지부 중 적어도 종벽부에 발생하는 수축 플랜지 변형을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 만곡 채널 부품의 프레스 성형을 설명하는 도면이다.
도 2는 전단 변형을 설명하는 개략도이다.
도 3은 제1∼5 실시 형태로 제작하는 만곡 채널 부품을 나타내는 사시도이다.
도 4는 실시 형태에서 사용하는 금형 및 블랭크를 설명하는 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태의 방법을 설명하는 단면도(도 1(a)의 A-A 단면도에 상당)이다.
도 6은 제2 실시 형태의 방법을 설명하는 단면도(도 1(a)의 A-A 단면도에 상당)이다.
도 7은 제3 실시 형태의 방법을 설명하는 단면도(도 1(a)의 A-A 단면도에 상당)이다.
도 8은 제4 실시 형태의 방법을 설명하는 단면도(도 1(a)의 A-A 단면도에 상당)이다.
도 9는 제5 실시 형태의 방법을 설명하는 단면도(도 1(a)의 A-A 단면도에 상당)이다.
도 10은 제6 실시 형태로 제작하는 만곡 채널 부품을 나타내는 사시도이다.
도 11은 제6 실시 형태의 방법을 설명하는 단면도(도 1(a)의 A-A 단면도에 상당)이다.
도 12는 본 발명의 대상이 되는 만곡 채널 부품의 다른 예를 나타내는 도면으로, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다.
도 13은 실시예에서 행한 본 발명의 방법을 설명하는 평면도(a)와 그 A-A 단면도(b)이다.
도 14는 실시예에서 행한 본 발명의 방법을 설명하는 평면도(a)와 그 A-A 단면도(b)이다.
도 15는 실시예에서 행한 드로잉 성형 공정을 설명하는 평면도(a)와 그 A-A 단면도(b)이다.
도 16은 실시예에서 행한 드로잉 성형 공정을 설명하는 평면도(a)와 그 A-A 단면도(b)이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

단, 본 발명은, 이하의 실시 형태 및 실시예에 한정되지 않는다. 하기의 각 실시 형태에서는, 제작 대상으로 하는 프레스 성형 부품으로서 만곡 채널 부품을 예로 들어 설명하지만, 만곡 채널 부품에 한정되지 않는다. 종벽부가, 성형 시에, 천판부측으로 볼록 형상으로 만곡하는 만곡부를 갖는 프레스 성형 부품이면 대상이 된다. 도 3의 형상에서는, 천판부와 종벽부의 경계부를 곡선형상의 절곡선(경계선)으로 절곡할 때에, 종벽부(22)가 천판부(21)측으로 볼록하게 되도록, 즉 종벽부(22)가 천판부(21)에 대하여 뻗어나가는 방향으로 면외(面外) 변형(만곡)하여 만곡부가 형성되는 예이다.

본 발명에 기초하는 실시 형태는, 예를 들면, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, (1) 프레스 성형 전후에서 변형하지 않는 기부(11)와 변형하는 변형부(12)를 갖고, 상기 변형부(12)는 종벽부가 되는 부분(12a)을 포함하는 블랭크(1)를 이용하여, 종벽부에 만곡부를 갖는 만곡 채널 부품을, 프레스 성형에 의해 제조하는 방법으로서, (2) 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 기부(11)의 상기 변형부(12)와의 경계측의 부분(11a)과, 상기 변형부(12)의 외방부(12b)를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부(12)의 상기 종벽부가 되는 부분(12a)을 판면 내에서 전단 변형시키고, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 종벽부가 되는 부분(12a)의 외연부에, 상기 만곡부에서, 당해 만곡부로부터 떨어진 부분을 향하는 재료의 흐름(블랭크 내에서의 재료의 이동)을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖는다. 상기 외방부(12b)는, 플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품을 제작하는 경우는 플랜지부가 되는 부분이며, 플랜지부가 없는 만곡 채널 부품을 제작하는 경우는 과도적으로 플랜지부로 하는 부분이다.

전단 변형이란, 도 2에 나타내는 바와 같이, AB 방향과 DC 방향으로, 서로 평행하고 역방향의 힘(전단력)을 받았을 때에, 장방형 ABCD가 평행 사변형 ABC1D1로 변형하는 형태를 말한다.

이 실시 형태의 방법에 의하면, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 종벽부가 되는 부분(12a)의 외연부에 화살표 X로 나타내는(상기 만곡부에서, 당해 만곡부로부터 떨어진 부분을 향하는) 재료의 흐름이 발생하기 때문에, 상기 만곡부의 외연부에 수축 플랜지 변형이 발생하기 어려워진다.

또한, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 외방부(12b) 및 상기 경계측의 부분(11a)은 구속되어 있기 때문에, 이들 부분에 대한 수축 플랜지 변형 및 주름의 발생이 억제된다.

또한, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 외방부(12b) 및 상기 경계측의 부분(11a)은 구속되어 있기 때문에, 재료의 이동을 할 수 없고, 상기 종벽부가 되는 부분(12a)은 판면 내에서 전단 변형된다. 그 때문에, 상기 전단 변형 공정은, 금형의 표면 거칠기나 클리어런스(clearance), 쿠션력(cushion), 블랭크의 강도나 신장, 판두께 등이 양산 제조 중에 변동해도, 안정되게 행할 수 있다.

이 실시 형태의 방법에 있어서, 상기 종벽부의 형성 공정에서는, 상기 평판 형상의 피가공재의 판두께 방향으로 보아, 상기 경계측의 부분을 구속하는 제1 구속부에 대하여, 상기 변형부의 외방부를 구속하는 제2 구속부가 이격된 상태에서, 상기 경계부를 절곡함에 따라서, 상기 제2 구속부를, 제1 구속부와 제2 구속부의 이격 거리가 작아지는 방향으로 상대 이동시키도록 하면 된다.

이 실시형태의 방법에 있어서, 상기 전단 변형 공정은 하기의 구성(3) 또는 (4)의 방법으로 행할 수 있다.

(3) 상기 구속된 외방부를, 상기 종벽부가 되는 부분이, 상기 기부와 상기 변형부의 경계선 상의 상기 만곡부의 굴곡점을 중심으로 회전하도록 이동시키는 방법. 도 1(a)에 있어서, 라인 L이 상기 경계선이며, 점 B가 상기 만곡부의 굴곡점이다.

(4) 상기 구속된 외방부를, 상기 블랭크의 판면에 대한 각도가 30°이상 60° 이하로 되는 방향으로 직선 이동시키는 방법. 상기 각도는 40° 이상 50° 이하인 것이 바람직하고, 45°인 것이 보다 바람직하다.

상기 구성 (3)의 방법에서는, 상기 전단 변형 공정에 있어서, 상기 종벽부가 되는 부분의 단면 형상 및 치수가, 굴곡부(종벽부와 천판부 및 플랜지부의 경계부)로 변화하는 부분 이외에서 변화하기 어렵기 때문에, 상기 종벽부에 신장이나 주름이 발생하기 어렵다.

상기 구성 (4)의 방법에서는, 상기 전단 변형 공정에 있어서 상기 종벽부가 되는 부분(12a)의 단면 형상 및 치수가 변화하지만, 상기 각도를 30°이상 60°이하로 함으로써, 상기 종벽부에 발생하는 수축은 주름의 발생에 이를 정도로 크지는 않고, 상기 종벽부에 주름이 발생해도, 그 주름은 후 가공에서 제거 가능한 상태로 할 수 있다.

상기 각도가 30° 미만이면, 상기 전단 변형 공정만으로 상기 종벽부를 형성하는 경우, 상기 종벽부가 되는 부분의 변형(재료가 남아 구부러진 상태)의 해소 정도가 불충분해져, 상기 종벽부에 주름이 남아 있는 경우에, 그 주름을 후가공으로 제거할 수 없을 우려가 있다. 상기 각도가 60°를 초과하면, 상기 종벽부가 되는 부분의 재료가 크게 늘려져(이 신장 방향은 전단 변형의 방향과는 상이하다), 재료의 연성 부족에 의한 균열이 발생하는 경우가 있다.

이 실시 형태의 방법은, 하기의 구성(5)∼(7)과 같이, 상기 전단 변형 공정과 종래의 드로잉 성형 공정 및 폼 성형 공정과 조합하여 행할 수 있다.

(5) 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 행한 후에 드로잉 성형 공정을 행한다. (6) 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 드로잉 성형 공정을 행한 후에 상기 전단 변형 공정을 행한다. (7) 상기 만곡 채널 부품은 상기 종벽부의 외측에 플랜지부를 갖지 않고, 상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 행한 후에 폼 성형 공정을 행한다.

상기 구성 (5), (6)에서는, 드로잉 성형 공정의 전 공정 또는 후 공정으로서 상기 전단 변형 공정을 행함으로써, 상기 종벽부를 드로잉 성형 공정만으로 형성한 경우와 비교하여, 만곡한 프레스 성형 부품의 수축 플랜지 변형이 완화된다.

이 실시 형태의 방법에서는, 상기 전단 변형 공정 후에, 변형부의 외방부(12b)가 종벽부의 외측에 플랜지 형상으로 존재하기 때문에, 이 실시 형태의 방법으로, 종벽부의 외측에 플랜지부를 갖지 않는 만곡 채널 부품을 제작할 때에는, 후 가공이 필요해진다. 그 후 가공으로서, 레이저 절단이나 트림(trim) 금형을 사용하여, 플랜지 형상의 외방부(12b)를 제거하는 방법이 있다.

상기 후 가공으로서, 상기 구성 (7)에서는, 외방부(12b)를 제거하지 않고 폼 성형 공정을 행한다. 상기 구성 (7)에서는, 상기 종벽부를 폼 성형 공정만으로 형성한 경우와 비교하여, 만곡한 프레스 성형 부품의 수축 플랜지 변형이 완화된다. 또한, 상기 전단 변형 공정을 행한 후에 플랜지 형상의 외방부(12b)를 제거하는 후 공정을 행하는 방법에서도, 상기 종벽부를 폼 성형 공정만으로 형성한 경우와 비교하여, 만곡한 프레스 성형 부품의 수축 플랜지 변형이 완화된다.

이 실시형태의 방법은, 하기의 구성 (8) 또는 (9)를 가질 수 있다.

(8) 상기 전단 변형 공정 후의 상기 종벽부를 금형에 끼워넣음으로써, 상기 종벽부에 발생한 주름을 펴는 주름 펴기 공정을 갖는다.

이 때, 상기 종벽부에 맞닿는 상기 금형의 프레스면에, 상기 종벽부의 선 길이를 벌기 위한 요철을 형성해 두면, 더욱 종벽부의 주름이 펴지게 된다.

(9) 상기 전단 변형 공정을, 300℃ 이상 1000℃ 이하로 가열된 블랭크에 대하여 행한다. 바람직하게는 400℃ 이상 900℃ 이하이다.

상기 구성 (9)에서는, 상기 전단 변형 공정에서 블랭크의 재료가 연화하기 때문에, 종벽부가 되는 부분의 전단 변형이 발생하기 쉬워져, 종벽부가 되는 부분에 주름이 발생한 경우라도, 주름이 펴지기 쉽다. 블랭크의 가열 위치는 종벽부가 되는 부분만이라도 좋고, 블랭크 전체를 가열해도 좋다. 또한, 블랭크 전체를 가열한 경우라도, 구속되는 부분의 재료는 금형으로 냉각되어 경화하기 때문에, 구속에 악영향은 없다.

가열 온도가 300℃ 미만에서는, 재료의 연화가 불충분하기 때문에, 오히려 가열하는 이점이 없다. 가열 온도가 1000℃보다 높으면, 블랭크(강판)의 표면에 두꺼운 스케일(scale)이 발생한다. 블랭크의 가열 방법으로서는, 가열로에서의 가열, 고주파 가열, 통전 가열 등, 통상의 방법을 채용할 수 있다.

또한, 이 실시형태의 방법으로 사용하는 블랭크의 재질은, 공지의 프레스 성형에 사용되고 있는 블랭크의 재질 중 어느 것이라도 좋다. 예를 들면, 590MPa 이상의 고강도의 강판이나, 알루미늄 합금판 등의, 종래법에서는 프레스 성형이 어려운 블랭크라도, 이 실시형태의 방법을 행함으로써, 수축 플랜지 변형이 억제된 만곡 채널 부품 등의 부품을 얻을 수 있다.

<블랭크의 구속 방법에 대해서>

이 실시형태의 방법은, 상기 전단 변형 공정에서 블랭크의 기부와 변형부의 외방부를 따로 따로 구속한다. 그 구속 방법으로서는 종래부터 공지의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 지그(jig)로 블랭크를 끼워 고정하는 방법, 금형에 돌기물을 형성하여 블랭크를 거는 방법, 자력(磁力)으로 블랭크를 고정하는 방법 등이 있고, 이들 방법을 단독으로 혹은 조합하여 채용한다.

구체예로서, 블랭크를 끼우는 지그에 볼트 등의 나사를 형성하는 방법이 있고, 그 방법에서는, 나사의 체결력에 의해 지그로 블랭크를 조이는 힘을 부여할 수 있다. 블랭크를 사이에 끼워넣는 지그에 비드부를 형성하는 방법도 있고, 그 방법에서는, 재료가 비드부를 이동할 때에 받는 굽힘·굽힘을 펴는 변형과 마찰 저항을, 재료 이동의 구속력으로서 사용할 수 있다. 블랭크를 끼워 고정하는 지그에 널링(knurling) 가공에 의해 요철 형상을 실시하는 방법도 있고, 그 방법에서는, 블랭크에 요철 형상이 파고들어가기 때문에, 재료의 이동을 방해하기 쉽게 할 수 있다. 널링 가공의 방법으로서는, 절삭 가공이나, 요철 형상을 지그에 강하게 눌러대 전사하는 방법이 있는데, 지그에 요철 형상이 부여되면 어떠한 방법이라도 좋다.

또한, 지그의 요철 형상으로 된 부분을 경질화하면, 요철 형상의 마모나 결핍을 막을 수 있다. 경질화 방법으로서는, 고주파 퀀칭(quenching)이나 침탄 퀀칭, 화염 퀀칭, 레이저 퀀칭 등의 퀀칭 처리를 실시하는 방법, 저온 침류 처리, 화학적 증착법이나 물리적 증착법과 같은 표면 개질법을 들 수 있다.

<구속된 블랭크의 이동 방법에 대해서>

상기 전단 변형 공정을 상기 구성 (3) 또는 (4)의 방법으로 행할 때에, 블랭크의 외방부를 구속한 채로 움직이는 방법으로서는, 일반적인 프레스 성형으로 사용하는 프레스 기계의 슬라이드의 움직임을, 상하 방향으로부터 상기 구성 (3) 또는 상기 구성 (4)에서 행하는 움직임으로 변환하여 이용하는 방법을 들 수 있다. 그 경우, 캠 기구로 대표되는 경사면을 이용한 기구, 링크 기구, 지렛대를 이용한 기구 등을 채용할 수 있다. 프레스 기계의 구동력을 이용할 뿐만 아니라, 전기나 공기압, 유압을 이용한 실린더를 이용한 방법을 채용해도 좋다.

본 실시 형태에 의하면, 종벽부에 만곡부를 갖는 프레스 성형 부품으로 프레스 성형할 때에, 종벽부 및 플랜지부 중 적어도 종벽부에 발생하는 수축 플랜지 변형을 억제할 수 있다.

즉, 종벽부에 만곡부를 갖는 프레스 성형 부품에 수축 플랜지 변형에 기인한 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 전단 변형 공정은, 양산시에 다양한 변동이 있어도 안정되게 행할 수 있기 때문에, 프레스 제품의 불량률의 저감에도 기여할 수 있다.

그리고, 이 실시 형태를, 590MPa 이상의 고강도의 강판이나, 알루미늄 합금판 등의 프레스 성형이 어려운 재료에 적용함으로써, 다양한 형상의 프레스 성형품을 제조할 수 있게 되기 때문에, 부품의 경량화나 고강도화에 공헌할 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태의 구체적인 예를 설명한다.

［제1 실시 형태］

제1 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품을 제작한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 만곡 채널 부품(2)은, 기부에 대응하는 천판부(21)와, 만곡부(22a)가 있는 종벽부(22)와, 종벽부(22)에 연속하는 플랜지부(24)를 갖는다. 플랜지부(24)는, 종벽부(22)의 만곡부(22a)에 연속하는 부분에 만곡부(24a)를 갖는다.

만곡 채널 부품(2)의 만곡부(22a)가 있는 종벽부(22)와, 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 방법으로 형성한다. 여기서, 만곡부(22a) 이외의 부분을, 통상의 드로잉 성형 공정으로 형성해도 좋다.

프레스 성형으로 사용하는 금형은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 평판 형상의 피가공재를 구성하는 블랭크(1)의 하방에 배치하는 펀치(31)와, 블랭크(1)를 끼워 펀치(31)의 상방에 배치하는 제1 패드(32)와, 펀치(31)의 가로로 간격 S0을 두고 배치하는 주름 누름 부재(33)와, 블랭크(1)를 사이에 두고 주름 누름 부재(33)의 상방에 배치하는 제2 패드(34)를 갖는다. 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0는, 제작하는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)의 높이와 동일하게 하는 것이 바람직하다.

블랭크(1)는, 균일한 1매판이지만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 편의적으로, 프레스 성형 전후에서 변형하지 않는 기부(11)와 변형하는 변형부(12)로 나누어 생각한 경우, 변형부(12)는 종벽부(22)가 되는 부분(12a)을 포함한다. 또한, 이 실시 형태에서는, 플랜지부(24)를 갖는 만곡 채널 부품(2)을 제작하기 위하여, 변형부(12)는 플랜지부(24)가 되는 부분(12b)을 포함한다.

우선, 도 4에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(기부(11)의 변형부(12)와의 경계측의 부분)(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 사이에 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속한다. 기부(11)의 중앙 부분(11b)은, 구속해도 좋고, 구속하지 않아도 좋다. 이 상태에서는, 펀치(31) 및 제1 패드(32)와, 주름 누름 부재(33) 및 제2 패드(34)는, 블랭크(1)의 판두께 방향으로 보아 , 이격 거리 S0만큼 떨어진 상태로 되어 있다.

여기서, 펀치(31)와 제1 패드(32)는 제1 구속부를 구성하고, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)는 제2 구속부를 구성한다.

다음으로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 종벽부가 되는 부분(12a)이, 화살표 A로 나타내는 바와 같이 경계측 부분(11a)과의 경계선 상의 점(종벽부(22)의 만곡부(22a)의 굴곡점) B를 중심으로 회전하도록, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를, 상대적으로 하측으로 선회시키면서 펀치(31) 및 제1 패드(32)에 가까워지도록, 화살표 C를 따라서 이동시킨다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다. 이 전단 변형 공정에 의해, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)이, 경계측 부분(11a) 및 외방부(12b)의 경계에서 굴곡하여, 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)가 된다.

이 전단 변형 공정에 있어서, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 화살표 Y로 나타내는 외방부(12b)의 움직임에 수반하여, 블랭크(1)에는, 변형부(12)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 판면 내에 전단 변형이 발생하고, 종벽부가 되는 부분(12a)의 외연부에 화살표 X로 나타내는 재료의 흐름이 발생한다. 이 때문에, 이 실시 형태에서 제작된 만곡 채널 부품(2)은, 종벽부(22)의 만곡부(22a)의 외연부에 수축하여 플랜지 변형이 발생하기 어렵다.

또한, 이 실시 형태의 방법에서는, 전단 변형 공정에 있어서, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)은, 굴곡부가 되는 이외의 부분에서 단면 형상 및 칫수가 변화하지 않기 때문에, 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)에 주름이 발생하기 어렵다.

또한, 외방부(12b)가 구속된 채로 이동하여 플랜지부(24)로 되기 때문에, 플랜지부(24)의 만곡부(24a)의 외연부에도 수축 플랜지 변형이 발생하기 어렵고, 플랜지부(24)에도 주름이 발생하기 어렵다.

[제2 실시 형태]

제2 실시 형태에서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 도 3에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품(2)을 제작한다. 제2 실시 형태에서는, 만곡 채널 부품(2)의 만곡부(22a)가 있는 종벽부(22)와, 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 6에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

이 실시 형태의 방법은, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)의 이동 방법이 제1 실시 형태의 방법과 상이하고, 그 이외에 대해서는 제1 실시 형태의 방법과 동일하다.

우선, 도 6에 실선으로 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속한다.

다음으로, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를, 도 6에 화살표 C로 나타내는 바와 같이, 블랭크의 판두께 방향으로 보아 펀치(31) 및 제1 패드(32)에 근접하도록 비스듬히 하방을 향하여 직선 이동시킨다. 구체적으로는, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를, 블랭크(1)의 판면에 대한 각도(θ)가 30°∼60°범위의 각도가 되는 경사 방향으로 직선 이동시킨다. 이에 따라, 구속된 외방부(12b)가 30°∼60°의 범위에서 선택한 각도(θ)가 되는 방향으로 직선 이동한다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다.

이 전단 변형 공정에 의해, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)은, 도 6에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 경계측 부분(11a) 및 외방부(12b)의 경계에서 굴곡할 뿐만 아니라, 중간 부분이 수축하는 방향으로 변형한 후에 연신하고, 최종적으로 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)가 된다. 그 사이, 종벽부가 되는 부분(12a)의 외방부(12b)와의 경계 근방부는, 굴곡하면서 도 6의 화살표 A를 따라서 이동한다.

이 전단 변형 공정에 있어서, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 화살표 Y로 나타내는 외방부(12b)의 움직임에 수반하여, 블랭크(1)에는, 변형부(12)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 판면 내에 전단 변형이 발생하고, 종벽부가 되는 부분(12a)의 외연부에 화살표 X로 나타내는 재료의 흐름이 발생한다. 또한, 도 6에 있어서, 전단 변형 방향은 지면에 수직인 방향이다.

그 때문에, 이 실시 형태에서 제작된 만곡 채널 부품(2)은, 종벽부(22)의 만곡부(22a)의 외연부에 수축 플랜지 변형이 발생하기 어렵다.

또한, 이 실시 형태의 방법에서는, 전단 변형 공정에 있어서, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 단면 형상이 변화하지만, θ＝45°로 외방부(12b)를 이동시킨 경우에는, 프레스 성형을 실온으로 행한 경우라도, 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)에 품질상 문제가 되는 주름이 존재하기 어려운 것을 확인하고 있다.

외방부(12b)의 블랭크(1)의 판면에 대한 이동 각도(θ)가 45°가 아닌 경우에는, θ가 45°인 경우와 비교하여, 종벽부(22)에 주름이 발생할 가능성이 높아지지만, θ가 30° 이상 60° 이하이면, 종벽부(22)에 발생하는 수축에 기인하는 주름의 발생을 회피할 수 있어, 종벽부(22)에 주름이 발생해도, 그 주름이 후 가공 등에서 제거 가능한 작은 것이 되는 것을 확인하고 있다.

또한, 외방부(12b)는, 구속된 채로 이동하여 플랜지부(24)가 되기 때문에, 플랜지부(24)의 만곡부(24a)의 외연부에도 수축 플랜지 변형이 발생하기 어려워, 플랜지부(24)에도 주름도 발생하기 어렵다.

또한, 도 6의 상태에서 더욱 이동시켜, 종벽부가 되는 부분(12a)을 펀치(31)의 측면과 제2 패드(34)의 측면으로 끼워넣음으로써, 도 6의 상태에서 종벽부가 되는 부분(12a)에 발생한 주름을, 펀치(31)의 측면과 제2 패드(34)의 측면에 의한 끼워넣음으로 펼 수 있다.

[제3 실시 형태］

제3 실시 형태에서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 도 3에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품(2)을 제작한다. 제3 실시 형태에서는, 만곡 채널 부품(2)의 만곡부(22a)가 있는 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 7에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

프레스 성형에 사용하는 금형은 기본적으로는 도 4와 동일하지만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 하방에, 측면(종벽부와 맞닿는 프레스면)에 볼록부(35a)를 갖는 펀치(35)를 배치한다. 주름 누름 부재(33)의 상방에, 측면에 오목부(36a)를 갖는 제2 패드(36)를 배치한다. 그 이외에 대해서는 제2 실시 형태와 동일하다.

제2 실시 형태의 방법과 동일하게, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를, 화살표 C에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 판면에 대한 각도(θ)가 30°∼60°가 되는 비스듬히 하방향으로 직선 이동시킨다. 이에 수반하여, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 판면 내에 전단 변형이 발생함과 함께, 도 7에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 단면 형상이 변화한다. 이 사이, 종벽부가 되는 부분(12a)의 외방부(12b)와의 경계 근방부는, 굴곡하면서 도 7의 화살표 A를 따라서 이동한다.

계속하여, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를 이동시킴으로써, 마지막에, 종벽부가 되는 부분(12a)의 일부(12f)는, 펀치(35)의 볼록부(35a)와 제2 패드(36)의 오목부(36a)의 사이에 끼워넣어져, 플랜지부(24)의 면에 대하여 대략 수직인 면이 된다. 이 공정이, 주름 펴기 공정이다.

이 때, 종벽부가 금형에 끼워넣어짐으로써, 종벽부에 주름이 발생하고 있어도, 그 주름이 펴지기 쉬워진다. 특히, 오목부(36a)에 따른 분(分)만큼 종벽부가 되는 부분(12a)의 선 길이가 길어지는, 즉 선 길이를 벌 수 있는 결과, 종벽부에 주름이 발생하고 있어도, 그 주름이 펴지게 된다.

이 주름 펴기 공정은, 제1 실시 형태 등에서 설명한 전단 변형 공정 후의 최종에 행해도 좋다. 전단 변형 공정에 연속하여 주름 펴기 공정을 행함으로써, 주름 펴기 공정을 위해서 공정수를 늘리는 일이 없다.

［제4 실시 형태］

제4 실시 형태에서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 도 3에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품(2)을 제작한다. 제4 실시 형태에서는, 만곡 채널 부품(2)의 만곡부(22a)가 있는 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 8에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

이 실시 형태에서는, 종벽부(22)를, 전단 변형 공정을 행한 후에 드로잉 성형 공정을 행하는 2공정으로 형성한다. 그 때문에, 전단 변형 공정에서 구속하는 외방부(12b)에, 종벽부(22)가 되는 부분의 일부가 포함된다. 또한, 종벽부(22)가 되는 부분의 내방부(기부(11)측의 부분)(12c)를 판면 내에서 전단 변형시킨다.

전단 변형 공정에 사용하는 금형은, 제2 실시 형태와 기본적으로는 동일하지만, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0를, 제작하는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)의 높이 T2(도 8(b) 참조)의 반 혹은 반에 미리 설정한 여유값분만큼 증감한 값으로 하고 있다.

우선, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(종벽부(22)가 되는 부분의 일부와 플랜지부(24)가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속한다.

다음으로, 제2 실시 형태의 방법과 동일하게, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를, 도 8(a)에 화살표 C로 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 판면에 대한 각도(θ)가 30°∼60°의 범위가 되는 각도가 되는 방향으로 직선 이동시킨다. 이에 수반하여, 구속된 외방부(12b)가 30°∼60°의 범위에서 선택한 각도 θ가 되는 방향으로 직선 이동하여, 블랭크(1)의 내방부(12c)의 판면 내에 전단 변형이 발생한다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다.

이 전단 변형 공정은, 기부(11)의 경계측 부분(11a)과 변형부(12)의 내방부(12c)의 사이의 각도가, 최종 제품의 각도에 이르기 직전까지 행한다.

다음으로, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 외방부(12b)를 구속하고 있는 제2 패드(34)를 대신하여 다이(37)를 설치하고, 다이(37)와 주름 누름 부재(33)를 화살표 B를 따라서 이동함으로써 드로잉 성형 공정을 행한다. 이에 따라, 외방부(12b)가 펀치(31)측으로 인출되면서 연신됨과 함께, 내방부(12c)도 연신되어, 종벽부(22)가 형성된다.

[제5 실시 형태］

제5 실시 형태에서도, 제1 실시 형태와 동일하게, 도 3에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품(2)을 제작한다. 제5 실시 형태에서는, 만곡 채널 부품(2)의 만곡부(22a)가 있는 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 9에 나타내는 이하의 방법으로 형성한다.

이 실시 형태에서는, 종벽부(22)를, 드로잉 성형 공정을 행한 후에 전단 변형 공정을 행하는 2 공정으로 형성한다.

우선, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(12d)(종벽부(22)가 되는 부분(12a)의 일부와 플랜지부(24)가 되는 부분)를, 다이(37)와 주름 누름 부재(33)에 의해 끼운다. 이 상태에서, 블랭크(1)의 변형부(12)의 내방부(12c)가, 구속되어 있지 않은 상태로 존재한다. 다음으로, 외방부(12d)에 소정의 장력을 가한 상태에서, 다이(37)와 주름 누름 부재(33)를 화살표 B를 따라서 이동함으로써 드로잉 성형 공정을 행한다.

이에 따라, 외방부(12d)가 펀치(31)측으로 인출되어 연신되면서 굴곡하고, 블랭크(1)가, 종벽부가 되는 부분(12a)과 외방부(12b)의 사이에 굴곡부를 갖는 형상이 된다. 이 드로잉 성형 공정을, 종벽부가 되는 부분(12a)과 다이(37)의 측면의 각도 β가, 예를 들면 45°∼60°의 범위의 각도가 될 때까지 행한다.

다음으로, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 외방부(12b)를 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)로 구속하고, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를, 블랭크(1)의 판면에 대한 각도(θ)가 30°∼60°의 범위의 각도가 되는 방향으로 직선 이동시킨다. 이에 따라, 구속된 외방부(12b)가 30°∼60°의 범위에서 선택한 각도(θ)가 되는 방향으로 직선 이동한다. 이에 수반하여, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 판면 내에 전단 변형이 발생하여, 종벽부(22)와 플랜지부(24)가 형성된다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다.

［제6 실시 형태］

제6 실시 형태에서는, 도 10에 나타내는 형상의 만곡 채널 부품을 제작하는 방법에 대해서 설명한다. 이러한 만곡 채널 부품은, 예를 들면, 자동차의 로어 아암 부품으로서 사용된다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 만곡 채널 부품(4)은, 천판부(41)와, 만곡부(42a)가 있는 종벽부(42)로 이루어진다. 이 실시 형태에서는, 종벽부(42)를, 전단 변형 공정과 폼 성형 공정의 2단계로 형성한다. 전단 변형 공정에서 사용하는 금형의 기본 구성은 제2 실시 형태와 동일하다.

도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 우선, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(과도적으로 플랜지부로 하는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속한다. 이 상태에서는, 다른 실시 형태와 동일하게, 펀치(31) 및 제1 패드(32)와, 주름 누름 부재(33) 및 제2 패드(34)는, 블랭크(1)의 판두께 방향으로 보아, 거리 S0만큼 떨어진 상태로 되어 있다.

다음으로, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를, 종벽부가 되는 부분(12a)이, 화살표 A로 나타내는 바와 같이 경계측 부분(11a)과의 경계점 B를 중심으로 회전하도록 이동시킨다. 이것이 전단 변형 공정에 상당한다. 이 이동을, 종벽부가 되는 부분(12a)이 소정 각도 α만큼 굴곡하는 위치에서 멈춘다. 이 상태에서, 종벽부가 되는 부분(12a)은 경사 벽부가 되고, 외방부(12b)는 플랜지부가 되어 있다.

소정 각도 α는 20° 이상 70° 이상인 것이 바람직하고, 도 11(a)에서는 α＝40°인 경우를 예시하고 있다. 여기서, 소정 각도 α가 20° 미만인 경우는 전단 변형이 적어지기 때문에, 연신 플랜지 변형의 발생을 억제하는 효과가 적어진다. 또한, 소정 각도 α가 70°를 초과하는 경우, 종벽을 형성하기 위한 전단 변형 공정만으로 충분히 발생하기 때문에, 전단 변형 공정과 폼 성형 공정의 2공정으로 나누어 성형할 필요가 없다.

다음으로, 외방부(12b)를 구속하고 있는 제2 패드(34)와 주름 누름 부재(33)를 떼어내고, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 종벽부가 되는 부분(12a) 및 외방부(12b) 상에 다이(37)를 설치한다. 그리고, 다이(37)를, 화살표 B를 따라서 이동함으로써 굴곡부를 연신하여, 종벽부(42)를 형성한다. 이것이 폼 성형 공정에 상당한다.

또한, 폼 성형 공정의 전에 행하는 전단 변형 공정은, 구속된 외방부(12b)를 도 11(a)에 화살표 C로 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 판면에 대한 각도(θ)가 30°∼60°의 범위의 각도가 되는 방향으로 직선 이동함으로써 행해도 된다.

또한, 도 10에 나타내는 만곡 채널 부품은, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 방법으로 일단 플랜지 부착의 성형품을 얻은 후에, 플랜지부(24)를 절단하는 방법으로 제작할 수도 있다.

［그 외의 실시 형태］

본 발명의 대상이 되는 만곡 채널 부품의 다른 형태를, 도 12에 나타낸다.

이 만곡 채널 부품(60)은, 도 12에 나타내는 바와 같이, 천판부(61)와 종벽부(62)의 경계부를 천판부측으로 볼록하게 되는 곡선상의 절곡선으로 절곡함으로써, 종벽부(62)가 천판부(61)측으로 볼록하게 되도록, 즉 종벽부(62)가 천판부(61)측으로 볼록하게 되도록 높이 방향으로 면내 변형(만곡)하여 만곡부가 형성되는 예이다. 종벽부의 만곡에 수반하여, 천판부(61)도 종벽부측으로 오목하게 되도록 만곡한 형상으로 되어 있다. 또한, 이 예에서는 플랜지부(64)에도 면외 방향의 만곡이 형성되어 있다.

이 만곡 채널 부품(60)에 있어서도 수축 플랜지 변형이 발생하기 쉽지만, 본 발명에 따른 프레스 성형(예를 들면 제1∼제6 실시 형태에서 설명한 프레스 성형)을 채용함으로써, 수축 플랜지 변형에 의한 주름의 발생을 억제 가능해진다.

또한, 천판부(61)도 만곡하고 있기 때문에, 펀치(31)와 제1 패드(32)의 블랭크를 누르는 대향면을, 그 만곡한 천판부를 따른 면 형상으로 해둔다.

또한, 종벽부의 만곡은, 면외 방향과 세로 방향의 양 방향으로 변형한 만곡부라도, 본 발명의 대상이 된다.

실시예 1

제1∼제5 실시 형태에 기재된 방법과 종래의 프레스 성형(드로잉 성형)에 의해, 도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)의 형성을 행했다. 또한, 제6 실시 형태에 기재된 방법과 종래의 프레스 성형(폼 성형)에 의해, 도 10에 나타내는 만곡 채널 부품(4)의 형성을 행했다.

드로잉 성형에서는 플랜지부에 위치하는 재료가 종벽부에 인입되기 때문에, 성형 후의 플랜지부의 형상이 제1∼제5 실시 형태의 방법과 상이하다. 제1∼제5 실시 형태의 방법과 드로잉 성형으로 블랭크의 형상을 바꾸고, 프레스 성형 후에 종벽부의 만곡부 부근의 플랜지폭이 50㎜가 되도록 했다. 드로잉 성형용의 블랭크의 형상은, 전체 변형 이론에 기초한 역해석에 의해 구했다.

또한, 블랭크로서는, 재질이 표 1에 기재된 5종류이고, 판두께가 1.2㎜인 것을 준비했다.

또한, 블랭크의 가열은 가열로를 이용하여 행하고, 성형전의 블랭크의 온도는 적외선 방사 온도계를 이용하여 측정했다.

<샘플 No.1-1>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 5에 나타내는 제1 실시 형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정만으로 형성했다.

도 13(a)는, 사용한 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 13(b)는 그 A-A 단면도이다.

펀치(31) 및 제1 패드(32)의 내주면의, 만곡부(22a)에 대응하는 부분의 곡률 반경 R1은 100㎜이다. 주름 누름 부재(33) 및 제2 패드(34)의 외주면의, 만곡부(22a)에 대응하는 부분의 곡률 반경 R2는 90㎜이다. 도 13(b)에 나타내는 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0를 100㎜로 했다. 펀치(31)의 상단 모서리부의 모따기 반경 R3을 10㎜, 제2 패드(34)의 하단 모서리부의 모따기 반경 R4를 10㎜로 했다.

우선, 도 5 및 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 사이에 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 사이에 끼워 구속했다.

다음으로, 도 5의 화살표 C를 따라서 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 이동시킴으로써, 종벽부가 되는 부분(12a)을 도 5의 화살표 A를 따라서 회전시켰다. 이 회전을, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 펀치(31)와 제2 패드(34)의 간격 S가 10㎜가 될 때까지 행했다. 이에 따라, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)을 전단 변형시켜, 종벽부(22)를 형성했다. 도 14(a)는, 이 상태에서의 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 14(b)는 그 A-A 단면도이다. 도 14(b)에 있어서의 종벽부(22)의 높이 T는 100㎜였다.

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서 행했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 표 2에 나타내는 바와 같이 평가했다.

그 결과, 샘플 No.1-1에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.1-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.1-1과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 14(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 제2 패드(34)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ◎(육안 검사로 일절 주름 없음)였다.

<샘플 No.1-3>

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다.

<샘플 No.1-4>

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다. 또한, 도 14(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 제2 패드(34)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

얻어진 각 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ◎(육안 검사로 일절 주름 없음)였다.

<샘플 No.2-1>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 6에 나타내는 제2 실시 형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정만으로 형성했다.

금형은, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)의 이동 기구가 상이한 것 이외에는, 샘플 No.1-1과 동일한 것을 사용했다. 도 13(b)에 나타내는 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0을 100㎜로 했다.

우선, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 사이에 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 사이에 끼워 구속했다.

다음으로, 도 6에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시켰다. 그 때에, 블랭크(1)의 판면에 대한 이동 각도(θ)를 30°로 했다. 이 이동을, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 펀치(31)와 제2 패드(34)의 간격 S가 10㎜가 될 때까지 행했다. 이에 따라, 종벽부가 되는 부분(12a)을 전단 변형시켜 종벽부(22)를 형성했다. 도 14(a)는, 이 상태에서의 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 14(b)는 그 A-A 단면도이다. 도 14(b)에 있어서의 종벽부(22)의 높이 T는 100㎜였다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.2-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-1과 동일한 방법으로 제작했다.

<샘플 No.2-3>

<샘플 No.2-4>

<샘플 No.3-1>

도 6에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 45°로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 샘플 No.2-1에서는, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.3-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-2와 동일한 방법으로 제작했다.

<샘플 No.3-3>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-3과 동일한 방법으로 제작했다.

<샘플 No.3-4>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-4와 동일한 방법으로 제작했다.

<샘플 No.4-1>

도 6에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 60°로 했다.

<샘플 No.4-2>

<샘플 No.4-3>

<샘플 No.4-4>

<샘플 No.5-1>

도 6에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 20°로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ×(현저한 주름)였다.

<샘플 No.5-2>

<샘플 No.5-3>

<샘플 No.5-4>

<샘플 No.6-1>

도 6에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 70°로 했다.

<샘플 No.6-2>

<샘플 No.6-3>

<샘플 No.6-4>

<샘플 No.7-1>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 9에 나타내는 제5 실시 형태의 방법에 의해, 드로잉 성형 공정을 행한 후에 전단 변형 공정을 행하는 2공정으로 형성했다.

드로잉 성형 공정에 사용한 금형은, 도 13에 나타내는 금형에 있어서, 제2 패드(34)를 다이(37)에 대신한 것이다. 다이(37)의 하단 모서리부의 모따기 반경은, 도 13에 나타내는 금형의 제2 패드(34)의 하단 모서리부의 모따기 반경 R4와 동일한 10㎜이다. 펀치(31)와 다이(37)의 간격 L을 87㎜로 했다.

우선, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속함과 함께, 블랭크(1)의 변형부(12)의 외방부(12d)를 주름 누름 부재(32)와 다이(37)의 사이에 설치했다. 다음으로, 외방부(12d)에 장력을 부여하면서, 주름 누름 부재(32)와 다이(37)를 B방향으로 50㎜ 이동하는 드로잉 성형 공정을 행했다. 이 드로잉 성형 공정을, 종벽부가 되는 부분(12a)과 다이(37)의 측면의 각도 β가 60°가 될 때까지 행했다. 이에 따라, 종벽부가 되는 부분(12a)의 높이 T1을 50㎜로 했다.

다음으로, 다이(37)를 제2 패드(34)로 교체하고, 주름 누름 부재(32)와 제2 패드(34)를 샘플 No.2-1에서 사용한 것과 동일한 이동 기구에 접속하고, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 변형부(12)의 외방부(12d)를 주름 누름 부재(32)와 제2 패드(34)의 사이에 구속했다. 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0은 87㎜로 했다.

다음으로, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(12a)의 판면에 대한 각도(θ)를 60°로 하고, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시켰다. 이 이동을, 펀치(31)와 제2 패드(34)의 간격 S가 10㎜가 될 때까지 행했다. 이에 따라, 종벽부가 되는 부분(12a)을 전단 변형시켜 종벽부(22)를 형성했다. 도 9(b)에 있어서의 종벽부(22)의 높이 T2는 100㎜였다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 샘플 No.7-1에서는, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.7-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.7-1과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 9(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 제2 패드(34)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.7-3>

<샘플 No.7-4>

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다. 또한, 도 9(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 제2 패드(34)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.8-1>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 도 8에 나타내는 제4 실시 형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정을 행한 후에 드로잉 성형 공정을 행하는 2공정으로 형성했다.

전단 변형 공정에서는, 샘플 No.2-1에서 사용한 것과 동일한 금형을 사용하여, 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0을 50㎜로 했다.

우선, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속했다. 다음으로, θ＝45°로 하여, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시킴으로써 전단 변형 공정을 행했다. 이 전단 변형 공정을, 블랭크(1)의 내방부(12c)의 높이 T1이 50㎜가 될 때까지, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서 행했다.

다음으로, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 제2 패드(34)를 다이(37)로 교체하여, 다이(37)와 주름 누름 부재(33)를 드로잉 성형용의 이동 기구에 접속하고, 다이(37)와 주름 누름 부재(33)의 사이에 블랭크(1)의 외방부(12b)를 설치했다. 다음으로, 외방부(12b)에 장력을 부여하면서, 다이(37)와 주름 누름 부재(33)를 B방향으로 50㎜ 이동하는 드로잉 성형 공정을 행했다. 이 드로잉 성형 공정을 종벽부(22)의 높이 T2가 100㎜가 될 때까지 행했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 샘플 No.8-1에 대해서, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.8-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.8-1과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 8(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 제2 패드(34)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.8-3>

<샘플 No.8-4>

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다. 또한, 도 8(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 제2 패드(34)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.9-1>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 드로잉 공정만으로 형성했다.

도 15(a)는, 사용한 금형 및 블랭크의 평면도이며, 도 15(b)는 그 A-A 단면도이다.

프레스 성형으로 사용하는 금형은, 종래의 드로잉 성형의 금형과 동일하고, 다이(51)와, 펀치(52)와, 주름 누름 부재(53)를 갖는다. 다이(51)의 오목부의 내주면(51a)의 만곡부(22a)에 대응하는 부분의 곡률 반경 R1은 100㎜이다. 다이(51)의 오목부의 깊이 F는 100㎜이다. 펀치(52)의 외주면(52a)의 만곡부(22a)에 대응하는 부분의 곡률 반경 R2는 90㎜이다.

다이(51)의 내주면(51a)과 펀치(52)의 외주면(52a)의 간격 K를 10㎜로 했다. 펀치(52)의 상단 모서리부의 모따기 반경 R3을 10㎜, 다이(51)의 내주면(51a)의 하단 모서리부의 모따기 반경 R4를 10㎜로 했다.

우선, 도 15에 나타내는 바와 같이, 펀치(52)의 양측에 주름 누름 부재(53)를 배치하고, 이들 위에 블랭크(1)를 배치했다. 블랭크(1)의 기부(11)를 펀치(52)의 위에 배치하고, 변형부(12)를 주름 누름 부재(53) 상에 배치했다. 다음으로, 블랭크(1)의 상방에 다이(51)를 설치하고, 다이(51)를 하강시켰다. 그 때에, 다이(51)의 볼록부(51b)와 주름 누름 부재(53)로 누른 블랭크(1)의 변형부(12)에 적당한 장력을 가했다. 이 드로잉 공정을 실온에서 행했다.

이에 따라, 도 16에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 변형부(12)가, 다이(51)의 오목부와 펀치(52)에서 절곡되면서, 화살표 B로 나타내는 바와 같이, 다이(51)의 볼록부(51b)와 주름 누름 부재(53)의 사이를 펀치(52)측으로 이동하고, 이 펀치(52)와 다이(51)의 사이에 크게 인입된 재료가 종벽부(22)를 형성한다. 이 드로잉 성형 공정을 행함으로써, 종벽부(22)의 높이 T가 100㎜인 만곡 채널 부품(2)을 얻었다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「270」 및 「알루미늄 합금」인 경우는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름), 그 이외의 경우는 ×(현저한 주름)였다.

즉, 이 예에서는, 고강도의 590, 980, 1180MPa급 강판을 블랭크로서 이용한 경우, 종벽부에 현저한 주름이 발생하여, 플랜지부에 균열이 발생했다.

<샘플 No.9-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.9-1과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 드로잉 성형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「980」과 「1180」인 경우는 ×(현저한 주름), 그 이외의 경우는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.10-1>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품(4)을, 도 11에 나타내는 제6 실시 형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정을 행한 후에 폼 성형 공정을 행하는 2공정으로 형성했다.

우선, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속했다. 다음으로, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를, θ＝45°로 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 전단 변형 공정을 행했다.

이 상태에서, 종벽부가 되는 부분(12a)은 경사벽부가 되고, 외방부(12b)는 플랜지부가 되어 있다. 이 전단 변형 공정을, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용해 실온에서, 경사 벽부의 높이 T1이 25㎜가 될 때까지 행했다.

다음으로, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 외방부(12b)를 구속하고 있는 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 떼어내고, 블랭크(1)의 종벽부가 되는 부분(경사 벽부)(12a) 및 외방부(플랜지부)(12b)의 위에 다이(37)를 설치했다. 다음으로, 다이(37)를 화살표 B를 따라서 이동함으로써 폼 성형 공정을 행했다. 이에 따라, 과도적으로 플랜지부가 되어 있는 부분(12b)과 경사벽부(12a)의 굴곡부가 연신되어, 종벽부(42)가 형성되었다. 도 11(b)에 있어서의 종벽부(42)의 높이 T2는 100㎜였다.

<샘플 No.10-2>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품(4)을, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.10-1과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 도 11(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 다이(37)의 사이에 종벽부(42)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.10-3>

<샘플 No.10-4>

이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다. 또한, 도 11(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 다이(37)의 사이에 종벽부(42)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.11-1>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품(4)을, 폼 성형만으로 제작했다.

샘플 No.9-1에서 사용한 도 15에 나타내는 금형으로부터 주름 누름 부재(53)를 떼어낸 금형을 사용하여, 블랭크(1)의 기부(11)를 펀치(52)의 위에 배치한 후, 블랭크(1)의 상방에 다이(51)를 설치하고, 다이(51)를 하강시킴으로써, 블랭크(1)의 변형부(12)를 절곡함으로써, 종벽부(42)를 형성했다.

즉, 이 예에서는, 270MPa급 강판을 블랭크로서 이용한 경우, 주름 평가에 문제는 없었지만, 종벽부의 단부에 네킹(necking)이 발생했다. 고강도의 590, 980, 1180MPa급 강판을 블랭크로서 이용한 경우, 종벽부에 주름이 발생했다.

<샘플 No.11-2>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품(4)을, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.11-1과 동일한 방법으로 제작했다.

이 예에서는, 폼 성형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 주름에 대해서는, 사용한 블랭크의 재질이 「980」「1180」인 경우는 ×(현저한 주름), 그 이외의 경우는 ○(품질상 문제가 되지 않는 정도의 미소한 주름)였다.

<샘플 No.12-1>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-1과 동일한 방법으로 제작했다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 45°로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 샘플 No.10-1에서는, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ◎(육안 검사로 일절 주름 없음)였다.

<샘플 No.12-2>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-2와 동일한 방법으로 제작했다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 45°로 했다.

<샘플 No.12-3>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-3과 동일한 방법으로 제작했다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 45°로 했다.

얻어진 만곡 채널 부품에 대해서, 발생한 균열과 주름을 상기 표 2에 기초하여 평가했다. 그 결과, 사용한 블랭크의 재질이 어떠한 경우라도, 주름에 대해서는 ◎(육안 검사로 일절 주름 없음)였다.

<샘플 No.12-4>

도 3에 나타내는 만곡 채널 부품(2)의 종벽부(22)와 이에 연속하는 플랜지부(24)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.2-4와 동일한 방법으로 제작했다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(36)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시키는 각도(θ)를 45°로 했다.

<샘플 No.13-1>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부(42)를, 도 11에 나타내는 제6 실시 형태의 방법에 의해, 전단 변형 공정을 행한 후에 폼 성형 공정을 행하는 2공정으로 형성했다.

전단 변형 공정에서는, 샘플 No.2-1에서 사용한 것과 동일한 금형을 사용하고, 펀치(31)와 제2 패드(34)의 이격 거리 S0(도 8(a) 참조)을 50㎜로 했다. 우선, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(1)의 기부(11)의 경계측 부분(11a)을, 펀치(31)와 제1 패드(32)에 의해 끼워 구속하고, 변형부(12)의 외방부(플랜지부가 되는 부분)(12b)를, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)에 의해 끼워 구속했다. 다음으로, θ＝45°로 하고, 주름 누름 부재(33)와 제2 패드(34)를 화살표 C를 따라서 직선 이동시킴으로써 전단 변형 공정을 행했다. 이 전단 변형 공정을, 블랭크(1)의 내방부(12c)의 높이 T1이 50㎜가 될 때까지, 가열되어 있지 않은 블랭크를 이용하여 실온에서 행했다.

다음으로, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 외방부(12b)를 구속하고 있는 제2 패드(34)와 주름 누름 부재(33)를 떼어내고, 종벽부가 되는 부분(12a) 및 외방부(12b)의 위에 다이(37)를 설치했다. 다음으로, 다이(37)를, 화살표 B를 따라서 이동함으로써 굴곡부를 연신하고, 종벽부(42)를 성형하는 폼 성형 공정을 행했다. 이 폼 성형 공정은 종벽부(22)의 높이 T2가 100㎜가 될 때까지 행했다.

<샘플 No.13-2>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부(42)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.11-1과 동일한 방법으로 제작했다. 이 예에서는, 도 11(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 다이(37)의 사이에 종벽부(22)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

<샘플 No.13-3>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부(42)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.11-1과 동일한 방법으로 제작했다. 이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다.

<샘플 No.13-4>

도 10에 나타내는 만곡 채널 부품의 종벽부(42)를, 이하의 점을 제외하고, 샘플 No.11-1과 동일한 방법으로 제작했다. 이 예에서는, 전단 변형 공정을, 300℃로 가열된 블랭크를 이용하여 행했다. 또한, 도 11(b)의 상태에서, 추가로 펀치(31)와 다이(37)의 사이에 종벽부(42)를 끼워넣음으로써, 주름 찌부러트림 공정을 행했다.

이들 결과를 이하의 표 3∼표 5에 나타낸다. 표 3은, 플랜지부를 갖는 만곡 채널 부품을 제작한 No.1-1∼No.9-2의 결과를, 정리하여 나타낸 것이다. 표 4는, 플랜지부를 갖지 않는 만곡 채널 부품을 제작한 No.10-1∼No.11-2의 결과를, 정리하여 나타낸 것이다. 표 5는 No.12-1∼No.13-4의 결과를 정리하여 나타낸 것이다.

이들 결과로부터 이하의 것을 알 수 있다.

샘플 No.1-1∼No.4-4에서는 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 구성(3) 또는 (4)의 방법을 채용하고 있다. 따라서, 종벽부를 전단 변형 공정만으로 형성하는 경우는, 상기 구성 (3) 또는 (4)의 방법을 채용함으로써, 모든 재료에서 주름의 평가가 양호한 만곡 채널 부품을 얻을 수 있다.

샘플 No.5-1∼No.6-4에서는, 종벽부의 형성 공정으로서, 구속된 외방부를, 상기 블랭크의 판면에 대한 각도(θ)가 20°또는 70°가 되는 (30° 이상 60°이하의 범위로부터 벗어남) 방향으로 직선 이동시키는 방법을 채용하고 있다.

그 때문에, 전단 변형 공정에서 종벽부에 발생한 주름이, 블랭크의 가열 및/또는 주름 찌부러트림 공정을 행해도(No.5-2∼5-4, No.6-2∼6-4) 제거할 수 없었다.

그러나, 이들 경우에도, 전단 변형력만으로 종벽부를 형성하는 것이 아니라, 종벽부가 되는 부분에 적당한 장력도 가하여 재료를 유입시키면서 종벽부를 형성함으로써, 수축 플랜지 변형이 억제되어 주름이 발생하지 않고, 주름이 개선된 만곡 채널 부품을 얻을 수 있다.

여기서, 상술의 실시예에서는, 블랭크의 가열을 300℃로 했다. <샘플 No.1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-3, 3-4, 4-3, 4-4, 7-3, 7-4, 8-3, 8-4, 10-3, 10-4, 13-3, 13-4>에 대해서, 가열 온도를 600℃, 700℃, 900℃, 1000℃로 한 경우에 대해서 각각 별도 실시했다. 결과는, 상기의 설명과 동일한 결과를 얻었다.

또한, 블랭크를 1100℃로 가열하고 나서 전단 변형 공정을 행하여 얻어진 만곡 채널 부품은, 주름의 평가가 종래법에 비해 우수했지만, 성형품의 표면에는 스케일이라고 불리는 철의 산화막이 두껍게 생성되어 있다. 두꺼운 스케일은 용접이나 전착 도장의 방해가 되기 때문에, 산 세정이나 연마, 숏 블라스팅 등의 제거 공정이 필요해져, 제조 비용의 관점에서 바람직하지 않다.

이상, 본원이 우선권을 주장하는, 일본특허출원 2014-171690(2014년 8월 26일 출원)의 전체 내용은, 참조에 의해 본 개시의 일부를 이룬다.

여기서는, 한정된 수의 실시 형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 그들에 한정되는 것이 아니라, 상기의 개시에 기초하는 각 실시 형태의 개변(改變)은 통상의 기술자에게 있어서 자명한 것이다.

1 : 블랭크
11 : 블랭크의 기부
11a : 기부의 경계측 부분
11b : 기부의 중앙 부분
12 : 블랭크의 변형부
12a : 변형부 종벽부가 되는 부분
12b : 변형부의 외방부
2 : 만곡 채널 부품
21 : 천판부
22 : 종벽부
22a : 종벽부의 만곡부
24 : 플랜지부
24a : 플랜지부의 만곡부
4 : 만곡 채널 부품
41 : 천판부
42 : 종벽부
42a : 종벽부의 만곡부

Claims

기부(基部)와, 당해 기부에 연속하여 종벽부가 되는 부분을 포함하는 변형부를 갖는 평판 형상의 피가공재를, 적어도 상기 기부와 상기 종벽부의 경계부에서 절곡할 때에, 상기 기부측으로 볼록 형상으로 만곡하는 만곡부를 갖는 상기 종벽부가 형성되는 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 프레스 성형 방법으로서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서,
상기 기부의 상기 변형부와의 경계측의 부분과, 상기 변형부의 외방부를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부의 상기 종벽부가 되는 부분을 판면 내에서 전단 변형시켜, 상기 종벽부가 되는 부분의 외연부에, 상기 만곡부에서, 당해 만곡부로부터 떨어진 부분을 향하는 재료의 흐름을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제1항에 있어서,
상기 종벽부의 형성 공정에서는, 상기 평판 형상의 피가공재의 판두께 방향으로 보아,
상기 경계측의 부분을 구속하는 제1 구속부에 대하여, 상기 변형부의 외방부를 구속하는 제2 구속부가 이격한 상태에서, 상기 경계부를 절곡함에 따라서, 상기 제2 구속부를, 상기 제1 구속부와 상기 제2 구속부의 이격 거리가 작아지는 방향으로 상대 이동시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제2항에 있어서,
상기 전단 변형 공정은, 상기 구속된 외방부를, 상기 종벽부가 되는 부분이, 상기 기부와 상기 변형부의 경계선 상의 상기 만곡부의 굴곡점을 중심으로 회전하도록 이동시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제2항에 있어서,
상기 전단 변형 공정은, 상기 구속된 외방부를, 상기 피가공재의 판면에 대한 각도가 30° 이상 60° 이하로 되는 방향으로 직선 이동시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 행한 후에 드로잉(drawing) 성형 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서, 드로잉 성형 공정을 행한 후에 상기 전단 변형 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레스 성형 부품은 상기 종벽부의 외측에 플랜지부를 갖지 않고,
상기 종벽부의 형성 공정으로서, 상기 전단 변형 공정을 행한 후에 폼 성형 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전단 변형 공정 후에, 상기 종벽부를 금형에 끼워넣음으로써, 상기 종벽부에 발생한 주름을 펴는 주름 펴기 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제8항에 있어서,
상기 종벽부의 면에 맞닿는 상기 금형의 프레스면에는, 상기 종벽부의 선 길이를 벌기 위한 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전단 변형 공정을, 300℃ 이상 1000℃ 이하로 가열된 블랭크(blank)에 대하여 행하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
기부와, 당해 기부에 연속하여 종벽부가 되는 부분을 포함하는 변형부를 갖는 평판 형상의 피가공재를, 적어도 상기 기부와 상기 종벽부의 경계부에서 절곡할 때에, 상기 기부측으로 볼록 형상으로 만곡하는 만곡부를 갖는 상기 종벽부가 형성되는 프레스 성형 부품으로 프레스 성형하는 프레스 성형 부품의 제조 방법으로서,
상기 종벽부의 형성 공정으로서,
상기 기부의 상기 변형부와의 경계측의 부분과, 상기 변형부의 외방부를 따로 따로 구속하고, 상기 변형부의 상기 종벽부가 되는 부분을 판면 내에서 전단 변형시켜, 상기 종벽부가 되는 부분의 외연부에, 상기 만곡부에서, 당해 만곡부로부터 떨어진 부분을 향하는 재료의 흐름을 발생시키는 전단 변형 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 부품의 제조 방법.