KR20170139646A

KR20170139646A - 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형

Info

Publication number: KR20170139646A
Application number: KR1020177033929A
Authority: KR
Inventors: 료 아게바; 아키노부 이시와타리; 지로 히라모토
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-12-19
Also published as: CN107635684B; JP6011680B1; WO2016194503A1; KR102003631B1; MX2017015331A; JP2016221558A; CN107635684A

Abstract

본 발명에 관련된 프레스 성형 방법은, 천판부와, 천판부의 적어도 편측에 연속하는 사벽부를 갖고, 사벽부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품을 펀치 (3) 와 다이 (5) 로 성형하는 것으로서, 다이 숄더부를 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부에 상당하는 부위에 맞닿게 한 상태로, 다이 (5) 를 펀치 (3) 측으로 상대 이동시켜 성형하는 제 1 스텝과, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 다이 (5) 와 펀치 (3) 로 협지하는 제 2 스텝과, 상기 단부측의 부위를 협지한 상태로, 다이 (5) 를 펀치 (3) 측으로 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 사벽부를 성형하는 제 3 스텝을 포함한다.

Description

프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형{PRESS FORMING METHOD AND TOOL OF PRESS FORMING}

본 발명은, 프레스 성형 (press forming) 방법 및 프레스 성형 금형 (tool of press forming) 에 관한 것으로, 특히, 폼 성형 (crash forming) 에 있어서 주름 (wrinkles) 의 발생을 억제하는 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형에 관한 것이다.

최근, 환경 문제에서 기인한 차체의 경량화 (weight reduction of automotive body) 를 위하여, 자동차 부품 (automotive part) 에 고강도 강판 (high-strength steel sheet) 이 다용되고 있다. 자동차 부품의 제작에는, 제작 비용이 우수한 프레스 성형이 사용되는 경우가 많다. 그런데, 고강도 강판은 강도가 낮은 강판과 비교하여 연성이 떨어진다. 그 때문에, 블랭크재 (blank) 의 단부를 블랭크 홀더 (blank holder) 에 의해 파지하여 주름 가압력 (blank holder force) 을 부여하는 드로 성형 (deep drawing) 에 있어서는, 블랭크재의 단부 근방에 큰 변형 (strain) 이 발생하여 재료 파단 (material fracture) 에 이르기 쉽다. 그 때문에, 고강도 강판에 있어서는, 블랭크 홀더를 사용하지 않는 굽힘 가공 (bending deformation) 주체의 폼 성형을 적용하는 케이스가 많다. 그러나, 폼 성형에서는 강판에 걸리는 장력이 비교적 작다. 이 때문에, 부품 형상에 의한 재료 여분 (excess metal) 이 주름 발생의 직접 요인이 되기 쉬워, 목표 형상의 프레스 성형품을 얻는 것은 어렵다.

특허문헌 1 에는, 프레스 가공에 의한 L 형 제품의 제조 방법이 나타나 있다. 당해 방법에 의하면, 주름 가압 패드 (pad) 를 사용하여 프레스 가공함으로써, L 형 제품 상벽 (upper wall) 에 있어서의 주름의 발생 및 신장 플랜지 성형 (stretch flange forming) 에 있어서의 균열 (fracture) 을 회피할 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 2 에는, 모서리부에 원호상부를 갖는 부품을, 종벽 (side wall) 에 주름을 발생시키지 않고 제조하는 방법이 개시되어 있다. 당해 방법은, 원호상부를 성형하지 않는 중간 성형품 (preformed part) 을 제작하는 공정과, 그 공정에 의해 제작된 중간 성형품으로부터 원호상부를 드로잉 성형하여 모서리부를 완성시키는 공정으로 이루어지고, 원호상부에 이르지 않는 부분에 플랜지부 (flange portion) 의 에지측으로부터 시작되는 절결을 1 개 이상 넣음으로써 주름의 발생을 회피할 수 있다고 되어 있다.

특허문헌 3 에는, 금속판 (metal sheet) 소재를 해트형 단면 (hat-shaped cross section) 으로 굽힘 가공하고, 굽힘 가공 완료한 직후에 금속판 소재의 종벽부에 압축력 (compressive stress) 을 부여하도록 한 프레스형 (tool of press forming) 이 개시되어 있다.

국제 공개 제2012/070623호 일본 특허공보 평6-47135호 일본 공개특허공보 2005-254279호

프레스 성형시에 주름의 발생을 억제하는 종래 수법에는, 프레스기 (press forming machine) 와는 다른 동력의 주름 가압 패드 기구를 사용하여, 주름이 발생하는 부위에 미리 패드 하중 (load) 을 부여해 둠으로써, 재료 여분에 의한 블랭크재의 좌굴 (buckling) 을 방지하는 방법이 있다. 그런데, 당해 방법은, 프레스 성형 초기에 펀치 (punch) 와 패드에 의해 협지 (挾持) 할 수 있는 부품 상면에 적용하는 것은 가능하지만, 프레스기의 구동 방향 (프레스 성형 방향) 에 대해 경사각을 갖는 사벽부 (inclined wall portion) 에 적용하는 것은, 그 기구상 불가능하다.

특허문헌 1 에 기재된 프레스 가공에 의한 L 형 제품의 제조 방법은, 펀치와 패드에 의해 블랭크재를 협압 (挾壓) 하고, 그대로 패드의 높이를 유지함으로써, L 형 제품의 상벽 만곡부 (arched portion) 근방의 주름을 억제하는 것이다. 그런데, 이 방법은, 제품 상벽에 발생하는 주름만을 억제할 수 있는 것으로서, 프레스 성형품의 사벽부에 발생하는 주름의 억제에는 적용할 수 없다.

특허문헌 2 에 기재된 방법은, 부품의 제조에 적어도 2 공정이 필요해지기 때문에 생산성에 어려움이 있다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 블랭크재에 절결 (incision) 을 넣을 필요가 있으므로, 본래 얻어야 할 제품 형상과 현저하게 상이한 것이 되는 문제가 있었다.

특허문헌 3 에 기재된 프레스형은, 상형에 슬라이딩 (sliding) 가능하게 장착된 매달린 슬라이더 (suspended slider) 에 의해 다이 (die) 의 상측 굽힘날 (bending blade) 이 횡방향으로 이동하고, 프레스 성형품의 종벽부의 상측 절반을 협지함과 함께 하측 절반에 가압하여 종벽부를 압축하는 것이다. 그러나, 본원이 취급하는 길이 방향을 따라 만곡된 사벽부를 갖는 부품의 프레스 성형에서는, 굽힘 가공하는 과정에 있어서 상기 사벽부의 만곡의 곡률 (curvature) 이 변화된다. 이 때문에, 상기 프레스형의 상측 굽힘날의 형상을 굽힘 가공 과정에 있어서의 만곡의 곡률에 맞추어 변화시켜야만 한다. 그런데, 특허문헌 3 에 기재된 프레스형에서는 상측 굽힘날의 형상을 굽힘 가공 과정에 있어서 변화시킬 수 없다. 그 때문에, 특허문헌 3 에 기재된 프레스형에서는 볼록상으로 만곡되는 사벽부를 갖는 프레스 성형품을 제조할 수 없다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 천판부 (top portion) 와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품의 프레스 성형에 있어서, 블랭크재에 절결을 넣지 않고, 또, 상기 사벽부를 1 공정으로 성형할 수 있고, 그 사벽부에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있는 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련된 프레스 성형 방법은, 천판부와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품을, 오목상의 다이와 볼록상의 펀치로 성형하는 프레스 성형 방법으로서, 상기 다이의 다이 숄더부 (shoulder portion) 를 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위에 맞닿게 한 상태로, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켜 폼 성형하는 제 1 스텝과, 상기 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 상기 다이와 상기 펀치로 협지하는 제 2 스텝과, 상기 단부측의 부위를 협지한 상태로, 상기 다이를 상기 펀치측으로 성형 하사점 (bottom dead center) 까지 상대 이동시켜, 상기 사벽부를 성형하는 제 3 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 프레스 성형 방법은, 상기 발명에 있어서, 적어도 상기 제 1 스텝에 있어서, 상기 블랭크재에 있어서의 상기 천판부에 상당하는 부위를 패드로 가압하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 프레스 성형 금형은, 천판부와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품을 성형하는 프레스 성형 금형으로서, 블랭크재가 재치 (載置) 되고 상기 천판부를 성형하는 천판 성형부, 상기 사벽부를 성형하는 사벽 성형부 및 그 사벽 성형부로부터 연속하는 펀치측 걸림부 (locking portion) 를 갖는 펀치와, 상기 펀치의 사벽 성형부와 협동하여 상기 프레스 성형품의 사벽부를 성형하는 사벽 성형부 및 그 사벽 성형부로부터 연속하는 다이측 걸림부를 갖는 다이를 구비하고, 상기 펀치측 걸림부 및 상기 다이측 걸림부는, 각각 프레스 성형 방향에 평행한 평행벽으로서, 성형 하사점 전에 상기 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 협지 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 프레스 성형 금형은, 상기 발명에 있어서, 상기 블랭크재에 있어서의 상기 천판부에 상당하는 부위의 적어도 일부를, 상기 펀치와 협동하여 가압하는 패드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련된 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형에 의하면, 천판부와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품의 프레스 성형에 있어서, 블랭크재에 절결을 넣지 않고, 또, 상기 사벽부를 1 공정으로 성형할 수 있고, 그 사벽부에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 프레스 성형 금형의 설명도이다.
도 2 는, 본 발명에 관련된 프레스 성형품의 사시도이다.
도 3 은, 종래 형상의 프레스 성형 금형의 설명도이다.
도 4 는, 종래 형상의 프레스 성형 금형을 사용하여 폼 성형한 프레스 성형품의 문제점을 설명하는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법을 설명하는 설명도이다.
도 6 은, 실시예에 있어서 대상으로 하는 프레스 성형품의 사시도이다.
도 7 은, 실시예에 있어서 사용한 본 발명예의 프레스 성형 금형의 사시도이다.
도 8 은, 실시예에 있어서 본 발명예의 프레스 성형 금형을 사용하여 성형한 경우의 성형 과정을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 실시예에 있어서 본 발명예의 프레스 성형 금형을 사용하여 성형한 프레스 성형품의 사시도이다.
도 10 은, 실시예에 있어서 종래 형상의 프레스 성형 금형을 사용하여 성형한 블랭크재의 사시도이다.

본 발명의 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 천판부 (43) 와, 천판부 (43) 의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부 (45) 를 갖고, 사벽부 (45) 의 전체 혹은 일부가 프레스 성형품 (41) 의 길이 방향을 따라 평면에서 보았을 때 사벽부 (45) 측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품 (41) 을, 볼록상의 펀치와 오목상의 다이를 갖는 프레스 성형 금형으로 성형하는 것이다. 그 프레스 성형 방법에 사용하는 상기 프레스 성형 금형의 일례로는, 도 1 에 나타내는 바와 같은 프레스 성형 금형 (1) 이 있다.

이하, 본 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형 (1) 을 설명하기에 앞서, 먼저, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품 (41) 에 대해 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 있다.

＜프레스 성형품＞

본 실시형태에 있어서 프레스 성형의 목표 형상이 되는 프레스 성형품 (41) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 천판부 (43) 와, 천판부 (43) 의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부 (45) 를 갖고, 사벽부 (45) 의 전체 혹은 일부가 프레스 성형품 (41) 의 길이 방향을 따라 평면에서 보았을 때 사벽부 (45) 측으로 볼록상으로 만곡된 것이다. 사벽부 (45) 는, 접속부 (47) 를 개재하여 천판부 (43) 에 연속하고, 프레스 성형품 (41) 을 성형할 때에 다이 (5) 를 펀치 (3) 측으로 상대 이동하는 방향 (프레스 성형 방향) 에 대해 경사각 (θ) 을 갖는다.

도 2 에 나타내는 바와 같은 프레스 성형품 (41) 을, 도 3 에 나타내는 바와 같은 종래 형상의 프레스 성형 금형 (11) 을 사용하여 폼 성형하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품 (41) 의 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 가 어느 값 이상이 되면, 사벽부 (45) 의 선단에 축소 변형 (shrink deformation) 이 집중되어, 사벽부 (45) 에 주름 (49) 이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 주름 (49) 이 발생하는 경우, 프레스 성형품 (41) 에 있어서의 볼록상의 만곡의 곡률이나 천판부 (43) 에 연속하는 접속부 (47) 의 펀치 숄더 반경, 혹은 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 를 작게 하거나 하여, 부품 형상을 변경하는 것이 행해져 왔다.

＜프레스 성형 금형＞

본 실시형태에 관련된 프레스 성형 금형 (1) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (9) 가 재치되고 천판부 (43) 를 성형하는 천판 성형부 (3a), 사벽부 (45) 를 성형하는 사벽 성형부 (3b) 및 사벽 성형부 (3b) 로부터 연속하는 펀치측 걸림부 (3c) 를 갖는 펀치 (3) 와, 펀치 (3) 의 사벽 성형부 (3b) 와 협동하여 프레스 성형품 (41) 의 사벽부 (45) 를 성형하는 사벽 성형부 (5b) 및 사벽 성형부 (5b) 로부터 연속하는 다이측 걸림부 (5c) 를 갖는 다이 (5) 를 구비한 것이다.

펀치측 걸림부 (3c) 및 다이측 걸림부 (5c) 는, 각각 프레스 성형 방향 (프레스기의 구동 방향) 에 대해 평행한 평행벽이며, 성형 하사점 전에 상기 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 협지 가능하게 구성된 것이다. 여기서, 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 사이의 클리어런스는 블랭크재 (9) 의 판두께 정도로 함으로써, 성형 도중에 있어서, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를, 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 가 협동하여 협지할 수 있다. 또, 상기 단부측의 부위를 협지한 상태로 성형 하사점까지 성형함으로써, 사벽부 (45) 에 있어서 주름의 발생을 억제한 목표 형상의 프레스 성형품 (41) 을 얻을 수 있다.

＜프레스 성형 방법＞

본 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법은, 예를 들어 도 1 에 나타내는 바와 같은 프레스 성형 금형 (1) 을 사용하여 성형하는 것으로서, 다이 (5) 를 펀치 (3) 측으로 상대 이동시켜 폼 성형하는 제 1 스텝과, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 협지하는 제 2 스텝과, 상기 단부측의 부위를 협지한 상태로 다이 (5) 를 펀치 (3) 측으로 더욱 성형 하사점까지 상대 이동시켜 프레스 성형품 (41) 의 사벽부 (45) 를 성형하는 제 3 스텝을 포함한다. 이하, 상기 각 스텝을, 도 5 를 참조하여 상세하게 설명한다.

≪제 1 스텝≫

제 1 스텝은, 블랭크재 (9) 를 펀치 (3) 의 천판 성형부 (3a) 에 재치하고, 다이 (5) (예를 들어 다이 숄더부) 를 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위에 맞닿게 한 상태로, 펀치 (3) 측으로 상대 이동시켜 블랭크재 (9) 의 폼 성형을 실시하는 스텝이다 (도 5(a) ∼ (b)).

다이 (5) 를 블랭크재 (9) 에 맞닿게 하여 폼 성형하면, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (9) 는 펀치 (3) 의 사벽 성형부 (3b) 와는 맞닿지 않고, 휨 (deflection) 이 발생한다. 이 휨은, 블랭크재 (9) 에 인장 강도 (tensile strength) 가 높은 강판을 사용한 경우에 커지고, 특히, 인장 강도 980 ㎫ 급 (class) 이상인 고강도 강판을 사용한 경우에 현저하다.

≪제 2 스텝≫

제 2 스텝은, 폼 성형을 실시하는 제 1 스텝 후의 성형 하사점 전에 있어서, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를, 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 가 협동하여 협지하는 스텝이다 (도 5(c)). 전술한 바와 같이, 제 1 스텝에 있어서 블랭크재 (9) 에 휨이 생기기 때문에, 블랭크재 (9) 는 펀치 (3) 의 사벽 성형부 (3b) 와는 맞닿지 않고, 블랭크재 (9) 에 있어서의 상기 단부의 부위는 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 에 의해 협지된다.

≪제 3 스텝≫

제 3 스텝은, 펀치측 걸림부 (3c) 및 다이측 걸림부 (5c) 에 의해 블랭크재 (9) 에 있어서의 상기 단부측의 부위를 협지한 상태로, 다이 (5) 를 펀치 (3) 측으로 성형 하사점까지 더욱 상대 이동시켜 프레스 성형품 (41) 의 목표 형상을 얻는 스텝이다 (도 5(d)).

펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 에 의해 블랭크재 (9) 에 있어서의 상기 단부측의 부위를 협지한 상태로 성형함으로써, 블랭크재 (9) 에 생긴 휨을 판두께 방향으로 좌굴시키지 않고 다이 (5) 의 사벽 성형부 (5b) 와 펀치 (3) 의 사벽 성형부 (3b) 에 의해 블랭크재 (9) 가 가압되어, 사벽부 (45) (도 2) 가 성형된다.

본 발명의 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형 (1) 에 의해, 사벽부 (45) 에 있어서 주름의 발생을 억제할 수 있는 이유를 이하에 설명한다.

전술한 바와 같이, 도 3 에 나타내는 바와 같은 종래 형상의 프레스 성형 금형 (11) 을 사용하여, 폼 성형에 의해 프레스 성형품 (41) 을 제조하면, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 사벽부 (45) 의 선단 부근으로부터 주름 (49) 이 발생하는 경우가 있었다.

이 주름 (49) 은, 성형 과정에 있어서 큰 압축 변형 (compressive strain) 이 발생하고, 또한, 주위의 재료로부터 구속되지 않는 블랭크재 (9) 의 단부가 판두께 방향으로 좌굴됨으로써 발생한다. 따라서, 성형 과정에 있어서 블랭크재 (9) 의 단부가 판두께 방향으로 좌굴되기 직전에, 당해 단부의 판두께 방향에 대한 면외 변형 (off-plane deformation) 을 구속함으로써, 사벽부 (45) 에 있어서의 주름 (49) 의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.

본 실시형태에 관련된 프레스 성형 금형 (1) 에 있어서, 판두께 방향으로 좌굴되지 않도록 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 판두께 방향에 대해 구속하는 수단의 양태로서, 도 1 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 펀치 (3) 와 다이 (5) 각각에 프레스 성형 방향에 대해 평행한 평행벽으로 한 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 를 갖는 것이 있다.

펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 의 쌍방을 프레스 성형 방향에 평행한 평행벽으로 함으로써, 제 2 스텝 이후에 있어서 다이 (5) 와 펀치 (3) 의 상대 위치가 변화해도, 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 사이의 클리어런스가 변화하지 않은 채, 성형 하사점까지 성형할 수 있다.

그리고, 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 의 클리어런스를 블랭크재 (9) 의 판두께 정도로 함으로써, 블랭크재 (9) 에 있어서의 상기 단부측의 부위를 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 로 협지함으로써 판두께 방향에 대해 구속하고, 판두께 방향의 좌굴을 방지하는 것이 가능해진다.

펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 에 의해 협지된 블랭크재 (9) 에 있어서의 상기 단부측의 부위는, 리스트라이크나 트림과 같은 다음 공정에 의해 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 도 1 및 도 5 에 있어서의 프레스 성형 금형 (1) 은 블랭크재 (9) 의 상면을 가압하는 패드 (7) 를 구비한 것이지만, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 패드 (7) 를 구비하지 않고 프레스 성형품 (41) 을 성형하는 것이어도 된다. 이 경우에 있어서는, 다이 (5) 는 프레스 성형품 (41) 의 천판부 (43) 를 성형하는 천판 성형부 (도시 생략) 를 구비한 것이 바람직하다.

무엇보다, 본 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법에 있어서는, 프레스 성형 금형 (1) 이 패드 (7) 를 구비하고, 적어도 제 1 스텝에 있어서는 패드 (7) 에 의해 블랭크재 (9) 의 상면을 가압하여 성형하는 것이 바람직하다.

이것은, 성형 과정에 있어서 천판 성형부 (3a) 에 재치한 블랭크재 (9) 의 상면을 패드 (7) 에 의해 가압하여 블랭크재 (9) 의 어긋남 (displacement) 을 방지함으로써, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위의 프레스 성형 방향에 있어서의 위치를 변화시키지 않고, 제 2 스텝에 있어서 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 에 의해 상기 단부측의 부위를 소정의 위치에서 확실하게 협지하기 위해서이다.

또, 본 실시형태에 관련된 프레스 성형 방법은 펀치측 걸림부 (3c) 와 다이측 걸림부 (5c) 를 사용하는 것에 한정되지 않고, 성형 도중에 있어서, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 펀치 (3) 와 다이 (5) 로 협지할 수 있는 것이면, 다른 양태여도 상관없다. 예를 들어, 펀치측 걸림부 (3c) 또는 다이측 걸림부 (5c) 에 상당하는 펀치 (3) 또는 다이 (5) 의 일부가 성형 도중에 이동하여, 성형 도중의 블랭크재 (9) 의 단부를 협지하도록 해도 된다.

실시예

본 발명에 관련된 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형에 의한 작용 효과를 확인하기 위한 검증 실험을 실시하였다. 그 결과에 대해 이하에 설명한다.

본 실시예에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 천판부 (43) 와, 천판부 (43) 의 편측에 연속하는 사벽부 (45) 를 갖고, 사벽부 (45) 의 전체 혹은 일부가 프레스 성형품 (41) 의 길이 방향을 따라 평면에서 보았을 때 사벽부 (45) 측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품 (41) 을 대상으로 하여, 프레스 성형품 (41) 의 사벽부 (45) 에 발생하는 주름의 유무를 검증하였다.

프레스 성형품 (41) 의 치수는, 천판부 (43) 와 사벽부 (45) 를 접속하는 접속부 (47) 의 펀치 숄더 반경 (R) 이 7 ㎜, 사벽부 (45) 가 프레스 성형품 (41) 의 높이 방향과 이루는 경사각 (θ) 이 30°, 사벽부 (45) 의 볼록상의 만곡의 곡률 반경이 1600 ㎜, 길이 방향의 길이 (L) 가 830 ㎜ 이며, 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 를 20 ㎜ ∼ 40 ㎜ 의 범위에서 변경하였다. 프레스 성형품 (41) 의 성형에 사용하는 블랭크재 (9) 는, 판두께 1.2 ㎜, 인장 강도 980 ㎫ 급의 강판을 사용하였다.

도 7 에 나타내는 본 발명에 관련된 프레스 성형 금형 (21) (본 발명예) 및, 도 3 에 나타내는 종래 형상의 프레스 성형 금형 (11) (종래예) 의 각각을 사용하여 프레스 성형품 (41) 을 성형하고, 각 경우에 있어서 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 를 변경하여, 주름의 발생 유무를 구하였다.

본 발명예에 있어서의 프레스 성형 금형 (21) 은, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 천판 성형부 (23a), 사벽 성형부 (23b) 및 펀치측 걸림부 (23c) 를 갖는 펀치 (23) 와, 다이측 걸림부 (25c) 및 사벽 성형부 (25b) 를 갖는 다이 (25) 를 구비한 것이며, 펀치측 걸림부 (23c) 및 다이측 걸림부 (25c) 각각의 위치는, 블랭크재 (9) 의 선단으로부터 1 ㎜ 정도의 범위의 단부가 협지되도록, 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 에 따라 변경하였다.

본 발명에 관련된 프레스 성형 금형 (21) 을 사용한 경우 (본 발명예) 에 있어서의 성형 과정의 프레스 성형 금형 (21) 및 블랭크재 (9) 의 형상을 도 8 에, 성형 하사점까지 성형하여 얻어진 프레스 성형품 (41) 의 형상을 도 9 에 나타낸다.

또, 종래 형상의 프레스 성형 금형 (11) 을 사용한 경우 (종래예) 에 있어서의 성형 과정의 프레스 성형 금형 (11) 및 블랭크재 (9) 의 형상의 결과를 도 10 에 나타낸다.

또한, 표 1 에 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 를 변경한 경우에 있어서의 주름의 발생 유무의 결과를 나타낸다. 또한, 프레스 성형 후에 사벽부 (45) 의 단부에 주름이 발생한 경우를 ×, 주름이 발생하지 않은 경우를 ○　로 나타낸다.

종래예에 있어서는, 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 가 35 ㎜ 이상이 되면, 사벽부 (45) 에 주름이 발생하였다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 성형 도중까지는 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위에 주름을 발생시키지 않고 성형 가능했지만, 성형 하사점 부근에 있어서 블랭크재 (9) 의 휨을 펀치 (13) 의 사벽 성형부 (13b) 와 다이 (15) 의 사벽 성형부 (15b) 로 가압하는 과정에서 주름이 발생하였다.

본 발명예에 있어서는, 성형 도중에 있어서, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 협지함으로써 (도 8(c) 중의 A), 사벽부 (45) 의 경사 길이 (S) 가 40 ㎜ 라도, 사벽부 (45) 에 주름을 발생시키지 않고 성형할 수 있어, 종래예에 비해 양호한 결과가 되었다.

이상으로부터, 성형 도중에 있어서, 블랭크재 (9) 에 있어서의 사벽부 (45) 에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 펀치측 걸림부 (23c) 와 다이측 걸림부 (25c) 에 의해 협지하고, 그 단부측의 부위를 협지한 상태로 성형 하사점까지 성형함으로써, 사벽부 (45) 에 있어서의 주름의 발생을 억제할 수 있는 것이 실증되었다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 천판부와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품의 프레스 성형에 있어서, 블랭크재에 절결을 넣지 않고, 또, 상기 사벽부를 1 공정으로 성형할 수 있고, 그 사벽부에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있는 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 금형을 제공할 수 있다.

1 : 프레스 성형 금형
3 : 펀치
3a : 천판 성형부
3b : 사벽 성형부
3c : 펀치측 걸림부
5 : 다이
5b : 사벽 성형부
5c : 다이측 걸림부
7 : 패드
9 : 블랭크재
11 : 프레스 성형 금형 (종래 형상)
13 : 펀치
13b : 사벽 성형부
15 : 다이
15b : 사벽 성형부
21 : 프레스 성형 금형 (본 발명예)
23 : 펀치
23a : 천판 성형부
23b : 사벽 성형부
23c : 펀치측 걸림부
25 : 다이
25b : 사벽 성형부
25c : 다이측 걸림부
41 : 프레스 성형품
43 : 천판부
45 : 사벽부
47 : 접속부
49 : 주름

Claims

천판부와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품을, 오목상의 다이와 볼록상의 펀치로 성형하는 프레스 성형 방법으로서,
상기 다이의 다이 숄더부를 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위에 맞닿게 한 상태로, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켜 폼 성형하는 제 1 스텝과,
상기 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 상기 다이와 상기 펀치로 협지하는 제 2 스텝과,
상기 단부측의 부위를 협지한 상태로, 상기 다이를 상기 펀치측으로 성형 하사점까지 상대 이동시켜, 상기 사벽부를 성형하는 제 3 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
제 1 항에 있어서,
적어도 상기 제 1 스텝에 있어서, 상기 블랭크재에 있어서의 상기 천판부에 상당하는 부위를 패드로 가압하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 방법.
천판부와, 그 천판부의 적어도 편측에 연속하고 선단에 플랜지가 없는 사벽부를 갖고, 그 사벽부의 전체 혹은 일부가 평면에서 보았을 때 프레스 성형품의 길이 방향에 있어서 상기 사벽부측으로 볼록상으로 만곡된 프레스 성형품을 성형하는 프레스 성형 금형으로서,
블랭크재가 재치되고 상기 천판부를 성형하는 천판 성형부, 상기 사벽부를 성형하는 사벽 성형부 및 그 사벽 성형부로부터 연속하는 펀치측 걸림부를 갖는 펀치와,
상기 펀치의 사벽 성형부와 협동하여 상기 프레스 성형품의 사벽부를 성형하는 사벽 성형부 및 그 사벽 성형부로부터 연속하는 다이측 걸림부를 갖는 다이를 구비하고,
상기 펀치측 걸림부 및 상기 다이측 걸림부는, 각각 프레스 성형 방향에 평행한 평행벽으로서, 성형 하사점 전에 상기 블랭크재에 있어서의 상기 사벽부에 상당하는 부위보다 단부측의 부위를 협지 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 금형.
제 3 항에 있어서,
상기 블랭크재에 있어서의 상기 천판부에 상당하는 부위의 적어도 일부를, 상기 펀치와 협동하여 가압하는 패드를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형 금형.