KR20180110077A - 패널형 성형품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이 패널형 성형품의 제조 방법은, 인장 강도가 390㎫ 이상 980㎫ 이하인 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 준비하는 준비 공정과; 프레스 가공 장치를 사용하여, 냉간으로 상기 블랭크재에 프레스 가공을 실시하여, 상기 블랭크재를 패널형 성형품으로 성형하는 프레스 성형 공정을 갖고, 상기 프레스 성형 공정에서, 다이에 대하여, 블랭크 홀더, 제1 펀치 및 제2 펀치를 상대적으로 이동시켜, 상기 블랭크재에 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 압입하고, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입보다도 먼저 완료된다.

Description

패널형 성형품의 제조 방법
본 발명은 패널형 성형품의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차용 도어 이너 패널에 적합한 패널형 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2016년 3월 16일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2016-052766호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
자동차의 도어는, 주로 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널을 조합하여 제조된다. 자동차의 도어에는 윈도우, 윈도우 구동 장치, 음향 스피커 및 손잡이 등이 설치된다. 이것들을 수납하기 위해, 도어 이너 패널과 도어 아우터 패널 사이에 공간이 필요하다. 그 때문에, 예를 들어 도어 이너 패널에는 종벽부가 설치된다. 또한, 자동차의 도어가 폐쇄되었을 때, 도어에 의해 차내를 밀폐할 필요가 있다. 그 때문에, 예를 들어 도어 이너 패널의 종벽부에 단차부가 형성된다. 종벽부의 단차부가 차체의 필러 등과 대향함으로써, 차내의 밀폐성이 확보된다.
자동차의 사이드 도어 등에 사용되는 도어 이너 패널은 강판 등의 금속판을 프레스 가공하여 성형된다. 일반적으로, 도어 이너 패널의 형상은 복잡하기 때문에, 금속판을 도어 이너 패널에 성형할 때에 금속판을 크게 변형시키는 경우가 있다. 이 경우, 성형된 도어 이너 패널에, 균열 또는 주름 등이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 도어 이너 패널의 소재로서 가공성이 높은 금속판이 사용된다. 가공성이 높은 금속판은 강도가 낮기 때문에, 이 금속판으로 성형된 도어 이너 패널의 강도도 낮아진다. 따라서, 도어 이너 패널에는, 벨트 라인 리인포스먼트 또는 도어 임팩트 빔 등의 보강 부재가 설치되는 경우가 많다.
여기서, 특허문헌 1 내지 4에는 금속판을 프레스 가공하여, B 필러 등의 자동차 부재를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
구체적으로는, 특허문헌 1에서는 종벽부를 갖는 제1 성형체 및 제2 성형체를 용접하고, 그 용접 성형체를 열간 프레스 또는 롤에 의해 가공함으로써, 단위 중량당의 내하중 성능을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에서는 성형 중에 발생하는 휜 벽의 곡률과 주름 압박력의 관계를 미리 구해 두고, 이 관계에 기초하여, 휜 벽의 곡률이 작아지도록 주름 압박력을 부여함으로써, 치수 정밀도가 높은, 고강도 강판의 사다리꼴 부재를 성형하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 3에서는 프레스 가공 장치의 다이 및 홀더를 연동시켜 피가공판을 프레스 가공함으로써, 성형 도중의 피가공판의 파단 또는 주름의 발생을 방지함과 함께, 성형 종료 후의 성형품의 치수 정밀도를 확보하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 4에서는 열간 프레스 성형을 할 때에, 다이와 홀더의 간격을 제어함으로써, 성형품의 주름을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 2013-189173호 공보 일본 특허 공개 2001-38426호 공보 일본 특허 공개 2011-147970호 공보 일본 특허 공개 2011-50971호 공보
그러나, 특허문헌 1 내지 4에 개시된 방법은 금속판을 성형 난이도가 낮은 형상으로 성형하는 것이다. 그 때문에, 특허문헌 1 내지 4에 개시된 방법에 의해, 도어 이너 패널과 같은, 성형 난이도가 높은 형상(인접하는 각 종벽부가 단차부를 갖는 형상)을 성형한 경우, 균열 또는 주름 등의 성형 불량이 발생하는 경우가 있다.
또한, 일반적으로, 열간 프레스 성형은 냉간 프레스 성형과 비교하여, 성형성이 높기 때문에, 고강도의 강판을, 성형 불량 발생을 억제하면서 프레스 성형할 수 있다. 그러나, 열간 프레스 성형을 행하는 경우에는, 열간 프레스 성형용의 설비를 도입할 필요가 있어, 설비비 등의 비용이 증대된다. 그 때문에, 냉간 프레스 성형으로 고강도 강판을 고정밀도로 가공하는 것의 기술적 의의는 크다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 금속판을 프레스 가공하여 성형 난이도가 높은 형상으로 성형할 때에, 균열 또는 주름 등의 성형 불량 발생을 억제하는 것이 가능한 패널형 성형품의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하를 채용한다.
(1) 본 발명의 일 형태에 관한 패널형 성형품의 제조 방법은, 다각형의 천장판부와, 상기 천장판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 연장되는 종벽부와, 상기 종벽부 중, 인접하는 종벽부의 조의 적어도 1조의 각 종벽부에 형성된 단차부를 갖는 패널형 성형품을 제조하는 방법이며, 인장 강도가 390㎫ 이상 980㎫ 이하인 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 준비하는 준비 공정과; 냉간으로 상기 블랭크재에 프레스 가공을 실시하여, 상기 블랭크재를 상기 패널형 성형품으로 성형하는 프레스 성형 공정을 갖고, 상기 프레스 성형 공정에서, 상기 패널형 성형품의 형상이 조형된 형 조각부를 갖는 다이와, 상기 다이에 대향하고 또한, 상기 천장판부의 형상이 조형된 선단면을 갖는 제1 펀치와, 상기 제1 펀치의 외측에 인접하고 또한 상기 다이에 대향함과 함께, 상기 단차부의 형상이 조형된 선단면을 갖는 제2 펀치와, 상기 제2 펀치의 외측의 적어도 일부에 인접하고 또한, 상기 다이에 대향하는 블랭크 홀더를 갖는 프레스 가공 장치를 사용하고, 상기 다이와, 상기 블랭크 홀더, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치 사이에 상기 블랭크재를 배치하고, 상기 다이에 대하여, 상기 블랭크 홀더, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 상대적으로 이동시켜, 상기 블랭크재에 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 압입하고, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입보다도 먼저 완료된다.
(2) 상기 (1)에 기재된 형태에 있어서, 상기 프레스 성형 공정에서, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 완료되었을 때 또는 그 압입이 완료된 후에, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 개시되어도 된다.
(3) 상기 (1)에 기재된 형태에 있어서, 상기 프레스 성형 공정에서, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 완료되기 전에, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 개시되어도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 프레스 가공 장치의 상기 다이의 상기 형 조각부는, 상기 블랭크 홀더와 대향하는 기준면으로부터 상기 제2 펀치와 대향하는 단차면까지의 깊이를 d1(㎜)이라고 하고, 상기 기준면으로부터 상기 제1 펀치와 대향하는 형 저면까지의 깊이를 d2(㎜)라고 했을 때, d2≥40 및 d1/d2<0.8을 만족시켜도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 블랭크재가 강판이어도 된다.
(6) 상기 (5)에 기재된 형태에 있어서, 상기 강판이 테일러드 블랭크여도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 블랭크재가, 상기 천장판부에 대응하는 위치에 개구부를 갖고 있어도 된다.
본 발명의 상기 각 형태에 의하면, 금속판을 프레스 가공하여 성형 난이도가 높은 형상으로 성형할 때에, 균열 또는 주름 등의 성형 불량 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도어 이너 패널을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3a는 상기 프레스 가공 장치를 도시하는 단면도이며, 성형 초기의 상태를 도시하는 도면이다.
도 3b는 상기 프레스 가공 장치를 도시하는 단면도이며, 성형 중기의 상태를 도시하는 도면이다.
도 3c는 상기 프레스 가공 장치를 도시하는 단면도이며, 성형 종기의 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 종래의 프레스 가공 장치를 도시하는 부분 단면도이며, 성형 도중의 상태를 도시하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치를 도시하는 단면도이며, 성형 초기의 상태를 도시하는 도면이다.
도 5b는 상기 프레스 가공 장치에 의한 제조 방법의 계속을 도시하는 단면도이다.
도 5c는 상기 프레스 가공 장치에 의한 제조 방법의 계속을 도시하는 단면도이며, 성형 중기의 상태를 도시하는 도면이다.
도 5d는 상기 프레스 가공 장치에 의한 제조 방법의 계속을 도시하는 단면도이며, 성형 종기의 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 제1 펀치 및 제2 펀치의 동작 타이밍과, 판 두께 감소율 및 곡률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 상기 제1 실시 형태에 관한 도어 이너 패널의 변형예를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써, 그것들의 중복 설명을 생략한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도어 이너 패널(1)(패널형 성형품)을 도시하는 사시도이다. 도어 이너 패널(1)은 금속판이고, 또한 개구부(31)를 갖는 블랭크재(S)(도 2 참조)를 프레스 성형함으로써 제조된다.
블랭크재(S)의 재질은, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 마그네슘 또는 강 등의 금속이다. 또한, 블랭크재(S)로서, 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 블랭크재(S)로서, 복층 강판을 사용할 수도 있다.
블랭크재(S)는 균일한 판 두께를 가짐과 함께, 그 판 두께가, 예를 들어 0.6 내지 1.8㎜이다. 또한, 블랭크재(S)의 인장 강도는 390 내지 980㎫인 것이 바람직하고, 590 내지 980㎫인 것이 보다 바람직하고, 790 내지 980㎫인 것이 더욱 바람직하다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도어 이너 패널(1)은 개구부(3)를 갖는 천장판부(2)와, 이 천장판부(2)의 외연에 형성되고 또한, 단차부(5)를 갖는 종벽부(4)와, 이 종벽부(4)의 외연에 형성된 플랜지부(6)를 구비하고 있다. 또한, 도어 이너 패널(1)은, 상술한 바와 같이 균일한 판 두께를 갖는 블랭크재(S)로 제조되기 때문에, 도어 이너 패널(1)의 판 두께는 전체 영역에 걸쳐서 일정하게 되어 있다. 단, 엄밀하게는 프레스 성형에 의해, 판 두께의 약간의 증감은 발생한다.
천장판부(2)의 평면 형상은 오각형이다. 또한, 천장판부(2)의 평면 형상은 오각형에 한정되지 않고, 예를 들어 사각형이어도 된다. 즉, 천장판부(2)의 평면 형상은 다각형이면 된다. 또한, 천장판부(2)의 코너부에는 R부를 형성해도 된다.
또한, 도 1에 있어서, 부호 BL로 나타내는, 천장판부(2)의 1변은 도어 이너 패널(1)이 자동차 차체에 배치되었을 때에 벨트 라인 BL이 된다. 즉, 도어 이너 패널(1)은 상기한 1변 BL이 차량 상측에 위치하도록, 자동차 차체에 배치된다. 그리고, 벨트 라인 BL이 윈도우의 출입구측이 된다. 그 때문에, 벨트 라인 BL에는 종벽부는 존재하고 있지 않다.
종벽부(4)는 오각형의 천장판부(2)의 5개의 변 중, 차량 상측의 변(벨트 라인 BL)을 제외한 4개의 변(2A, 2B, 2C 및 2D)으로부터 연장되어 있다. 그리고, 이들 4개의 변으로부터 연장되는 각 종벽부(4)는 서로 인접하고 있다. 또한, 종벽부(4)는 상기 4개의 변으로부터 연장되는 경우에 한정되지 않고, 천장판부(2)의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 연장되어 있으면 된다.
이와 같이, 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)에는 종벽부(4)가 형성되어 있기 때문에, 도어 이너 패널(1)과 도어 아우터 패널을 조합했을 때에, 이들 사이에 윈도우 등을 수납하기 위한 공간이 형성된다.
4개의 인접하는 종벽부(4)의 각각은 천장판부측 종벽부(4A)와, 플랜지부측 종벽부(4B)와, 이들을 접속하는 단차부(5)를 갖고 있다. 구체적으로는, 단차부(5)는 천장판부(2)에 대하여 대략 수직으로 연결되는 천장판부측 종벽부(4A)로부터 외측을 향하고 또한, 천장판부(2)에 대하여 대략 평행하게 연장되어 있다. 즉, 단차부(5)의 면은 천장판부(2)의 표면에 대하여 평행이 되어 있다. 그리고, 단차부(5)의 외연은, 플랜지부(6)에 대하여 대략 수직으로 연결되는 플랜지부측 종벽부(4B)에 연결되어 있다.
또한, 도 1에서는 4개의 인접하는 종벽부(4)가 단차부(5)를 갖는 경우를 도시하고 있다. 즉, 인접하는 종벽부(4)의 조가 3개 있고, 그 3개조가 모두 단차부(5)를 갖는 경우를 도시하고 있다. 그러나, 단차부(5)를 갖는 종벽부(4)의 조수는 3조에 한정되지 않고, 인접하는 종벽부(4)의 조 중 적어도 1조가 단차부(5)를 갖고 있으면 된다. 또한, 도 1에서는 1단의 단차부(5)가 종벽부(4)에 형성되는 경우를 도시하고 있지만, 단차부(5)의 단수는 1단에 한정되지 않고, 복수단이어도 된다.
천장판부(2)는 그 주연부를 남기도록 형성된 오각 형상의 개구부(3)를 갖고 있다. 개구부(3)의 형상은 오각형에 한정되지 않고, 예를 들어 원, 타원 또는 오각형 이외의 다각형 등이어도 된다. 그리고, 도어 이너 패널(1)에서는 개구부(3)에 음향 스피커 및 손잡이 등이 설치된다.
또한, 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)는 개구부(3)를 갖고 있지 않아도 된다. 단, 도어 이너 패널(1)이 강판을 프레스 성형하여 제조되는 경우, 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)는 강판의 신장 플랜지 변형에 의해 성형된다. 그 때문에, 개구부(3)를 갖는 천장판부(2)를 성형하는 경우, 개구부(3)를 갖지 않는 천장판부(2)를 성형하는 경우에 비해, 강판이 신장 플랜지 변형되기 쉬워지고, 성형 불량이 발생하기 어려워진다. 따라서, 이 관점에서는, 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)가 개구부(3)를 갖고 있는 것이 바람직하다.
여기서, 도어 이너 패널(1)과 같이, 서로 인접하는 종벽부(4)에 단차부(5)가 형성되는 패널형 성형품은 성형의 난이도가 높기 때문에, 프레스 성형 시에 균열 또는 주름 등의 성형 불량이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 종래, 복잡한 형상의 성형품을 성형하는 경우, 소재로서 연성이 높은 저강도 강판을 사용하고 있었다. 저강도 강판은 인장 강도가 340㎫ 미만인 강판이다. 그 결과, 패널형 성형품의 충돌 특성의 향상에 한계가 있었다. 패널형 성형품의 충돌 특성을 향상시키기 위해, 저강도 강판으로 이루어지는 도어 이너 패널에는 벨트 라인 리인포스먼트, 또는 도어 임팩트 빔 등의 보강 부재가 설치된다. 그러나, 보강 부재의 설치는 제조 비용이 높다.
그래서, 본 발명자들은 고강도(인장 강도가 390㎫ 이상)의 블랭크재를 성형 난이도가 높은 형상으로 성형하는 방법을 검토했다. 블랭크재의 강도가 높으면, 성형된 도어 이너 패널의 강도도 높다. 이에 의해, 도어 이너 패널을, 벨트 라인 리인포스먼트 등의 보강 부재에 의해 보강하지 않게 된다. 즉, 사실상, 도어 이너 패널과 벨트 라인 리인포스먼트 등이 일체화된다. 또한, 도어 이너 패널에 보강 부재를 설치하는 경우라도, 종래의 보강 부재보다도 저염가의 재료(박육재 또는 저강도재 등)를 사용해도 충돌 특성을 만족시킬 수 있다. 또한, 추가로 설치하는 보강 부재의 형상을 간소하게 할 수 있다. 그 때문에, 고강도의 블랭크재를 사용하는 것은, 예를 들어 제조 비용의 관점에서 우위성을 갖는다.
이하, 상술한 도어 이너 패널(1)의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 제조 방법에서는, 인장 강도가 390㎫ 이상의 강판으로 이루어지는 블랭크재(S)로 도어 이너 패널(1)을 제조하는 경우를 예시한다.
[제조 방법]
본 실시 형태에 관한 도어 이너 패널의 제조 방법은 준비 공정과, 프레스 성형 공정을 갖는다. 준비 공정에서는 강판으로 이루어지는 블랭크재(S)를 준비한다. 프레스 성형 공정에서는 블랭크재(S)를 프레스 가공하고, 블랭크재(S)를 도어 이너 패널(1)에 성형한다.
또한, 본 실시 형태에서는 블랭크재(S)를, 개구부(3)를 갖는 도어 이너 패널(1)에 성형하기 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 블랭크재(S)는 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)에 대응하는 위치에 개구부(31)를 갖고 있다.
[프레스 가공 장치(10)]
도 2는 본 실시 형태에 관한 도어 이너 패널(1)을 제조하기 위한 프레스 가공 장치(10)를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 프레스 가공 장치(10)는 상형으로서, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)와, 하형으로서, 다이(15)를 구비하고 있다.
펀치(11)는 다이(15)에 대향하는 제1 펀치(12)와, 이 제1 펀치(12)의 외측에 인접하고 또한 다이(15)에 대향하는 제2 펀치(13)를 갖고 있다. 바꾸어 말하면, 제1 펀치(12)는 그 선단면(12A)이 다이(15)의 형 저면(16A)과 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 제2 펀치(13)는 그 내면(13B)이 제1 펀치(12)의 측면(12B)과 대향하고 또한, 선단면(13A)이 다이(15)의 단차면(16B)에 대향하도록 배치되어 있다.
그리고, 펀치(11)는 블랭크재(S)를 다이(15)의 형 조각부(16)에 압입하고, 블랭크재(S)를 도어 이너 패널(1)에 성형한다. 그 때문에, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)에는 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)의 형상이 조형되어 있다. 또한, 제2 펀치(13)의 선단면(13A)에는 도어 이너 패널(1)의 단차부(5)의 형상이 조형되어 있다.
블랭크 홀더(14)는 제2 펀치(13)의 외측의 적어도 일부에 인접하여 배치되어 있다. 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)은 다이(15)의 기준면(16C)과 대향하고 있다. 그리고, 블랭크 홀더(14)는 다이(15)의 기준면(16C)과의 사이에 블랭크재(S)를 집는다.
다이(15)는 형 조각부(16)를 갖고 있다. 형 조각부(16)는 형 저면(16A), 단차면(16B) 및 기준면(16C)을 갖고 있다. 형 저면(16A)은 제1 펀치(12)의 선단면(12A)과 대향하고 있다. 단차면(16B)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 대향하고 있다.
제1 펀치(12), 제2 펀치(13) 및 블랭크 홀더(14)는 슬라이드(도시하지 않음)에 설치된 상형 홀더(17)에 지지되어 있다. 제2 펀치(13) 및 블랭크 홀더(14)와, 상형 홀더(17) 사이에는 가압 부재(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 가압 부재는, 예를 들어 유압 실린더, 가스 실린더, 스프링, 또는 고무 등이다.
다이(15)는 볼스터 플레이트(도시하지 않음)에 설치된 하형 홀더(18)에 고정되어 있다.
또한, 프레스 가공 장치(10)는 도 2에 도시하는 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 제1 펀치(12), 제2 펀치(13) 및 블랭크 홀더(14)가, 각각 개별로 가동하는 슬라이드에 설치되어도 된다.
다이(15)의 형 저면(16A) 및 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)를 성형한다. 다이(15)의 단차면(16B) 및 제2 펀치(13)의 선단면(13A)은 도어 이너 패널(1)의 단차부(5)를 성형한다. 다이(15)의 기준면(16C) 및 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)은 도어 이너 패널(1)의 플랜지부(6)를 성형한다.
다이(15)에서는 기준면(16C)으로부터 단차면(16B)까지의 깊이 d1과, 기준면(16C)으로부터 형 저면(16A)까지의 깊이 d2가, d2≥40㎜, 또한 d1/d2<0.8의 조건을 만족시키도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 깊이 d1 및 깊이 d2는 각각, 도 1에 도시하는 도어 이너 패널(1)의 높이 h1 및 높이 h2에 대응한다. 또한, 높이 h1은 플랜지부(6)로부터 단차부(5)까지의 높이[플랜지부(6)의 외면(6A)으로부터 단차부(5)의 외면(5A)까지의 거리: 도 1 참조]이고, 높이 h2는 플랜지부(6)로부터 천장판부(2)까지의 높이[플랜지부(6)의 외면(6A)으로부터 천장판부(2)의 외면(2E)까지의 거리: 도 1 참조]이다.
상기한 조건을 만족시키도록 d1 및 d2를 설정하는 이유는, d2<40㎜의 경우, 윈도우 등을 수납하는 공간이 지나치게 작기 때문이고, d1/d2≥0.8의 경우, 천장판부(2)와 단차부(5)의 거리가 가까우므로, 차내의 밀폐성이 낮아지기 때문이다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 제조 방법의 각 공정에 대하여 설명한다.
[준비 공정]
준비 공정에서는 강판으로 이루어지는 블랭크재를 준비한다. 본 실시 형태에 관한 제조 방법은 블랭크재(S)의 인장 강도가 390㎫ 이상 980㎫ 이하인 경우에 특히 유효하다. 블랭크재의 인장 강도가 390㎫ 미만인 경우, 성형된 도어 이너 패널의 충돌 특성이 낮아지고, 블랭크재(S)의 인장 강도가 980㎫보다도 큰 경우, 블랭크재(S)의 가공성이 낮아져, 성형 난이도가 높은 형상의 도어 이너 패널을 성형하기 어렵기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에 관한 제조 방법은 강판의 두께 t가 0.6㎜ 이상 1.8㎜ 이하인 경우에 특히 유효하다. 두께 t가 0.6㎜ 미만인 경우, 성형된 도어 이너 패널의 충돌 특성이 낮고, 두께 t가 1.8㎜보다도 큰 경우, 차체의 경량화의 관점에서 우위성이 낮아지기 때문이다.
[프레스 성형 공정]
도 3a 내지 도 3c는 프레스 가공 장치(10)를 도시하는 단면도이며, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 블랭크 홀더(14)와 다이(15)에 의해 블랭크재(S)를 집은 상태를 도시한다. 도 3b는 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 도시한다. 도 3c는 제1 펀치(12)에 의한 압입이 완료되었을 때의 상태를 도시한다.
그리고, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 공정은 냉간으로 실시된다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 블랭크재(S)는 프레스 가공 장치(10)의 다이(15)의 바로 위에 배치된다. 그리고, 블랭크재(S)가 배치된 후, 슬라이드(도시하지 않음)가 하강한다. 이에 의해, 블랭크 홀더(14)의 선단면(14A)과 다이(15)의 기준면(16C)으로 블랭크재(S)를 집는다.
또한, 블랭크 홀더(14)와 다이(15)에 의한 블랭크재(S)의 누르기는 펀치(11)에 의한 성형 개시 전에 완료되어 있을 필요는 없고, 제2 펀치의 성형이 완료될 때까지 행해지면 된다.
도 3a에 도시하는 상태로부터 슬라이드가 더욱 하강하면, 펀치(11)가 블랭크재(S)를 압입하여, 블랭크재(S)가 다이(15) 내에 인입된다. 그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 제2 펀치(13)와 다이(15)에 의해 블랭크재를 누를 때까지[제2 펀치(13)가 바닥에 닿을 때까지] 펀치(11)가 하강하면, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)의 압입이 완료된다.
여기서, 「블랭크재를 누른다」란, 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 다이(15)의 단차면(16B) 사이에 블랭크재가 완전히 끼워 넣어져, 그 이상 압입할 수 없게 되는 것을 의미한다. 또한, 개개의 펀치에 의한 「블랭크재의 압입 완료」란, 블랭크재를 누르는 상태가 되는 것을 의미한다.
또한, 도 3b는 제1 펀치(12)의 선단면(12A) 및 제2 펀치(13)의 선단면(13A)이 동일한 높이가 되도록, 제2 펀치(13)의 하사점까지 펀치(11)를 하강시킨 경우[제1 펀치(12)의 선단면(12A)과 제2 펀치(13)의 선단면(13A)이 동일 평면의 상태를 유지하도록, 펀치(11)를 하강시킨 경우]를 나타내고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료된 것과 동시에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 개시된다.
그 때문에, 도 3b의 상태에서는[제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되었을 때], 다이(15)의 기준면(16C)으로부터 제1 펀치(12)의 선단면(12A)까지의 거리 p1(㎜)과, 깊이 d1(㎜)이 동등하게 되어 있다.
또한, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이 위치는 제2 펀치(13)의 선단면(13A)과 동일한 높이 위치에 한정되지 않는다. 즉, 제2 펀치(13)의 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다도 높은 위치에 있어도 된다. 즉, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료된 후에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 개시되어도 된다.
단, 어느 경우라도, 제1 펀치(12)에 의한 압입은 제2 펀치(13)에 의한 압입보다도 먼저 완료되지 않는다.
제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료된 후, 도 3c에 도시한 바와 같이, 제1 펀치(12)는 더욱 하강하고, 블랭크재(S)는 제1 펀치(12)에 의해 압입된다. 그리고, 제1 펀치(12)가 하사점까지 하강함으로써, 블랭크재(S)의 가공이 완료되어, 도어 이너 패널(1)을 얻을 수 있다. 이때, 블랭크재(S) 중, 제2 펀치(13)에 의해 압입된 부분은 제2 펀치(13)에 의해 구속되어 있다. 이에 의해, 도어 이너 패널(1)의 단차부(5)에 주름이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이하, 이 점에 대하여 설명한다.
[균열 및 주름의 억제]
도 4는 종래의 프레스 가공 장치(200)를 사용하여, 개구부를 갖지 않는 블랭크재 V를 프레스 가공한 경우에 있어서의 가공 도중의 상태를 도시하는 부분 단면도이다. 또한, 도 4에서는 종래의 프레스 가공 장치(200)의 다이(220)의 단차면 부근을 확대하여 도시하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 프레스 가공 장치(200)에서는 펀치(210)의 선단면(210A 및 210B)이 펀치(210)에 일체적으로 조형되어 있다. 그 때문에, 펀치(210)의 선단면(210A 및 210B)은 다이(220)의 형 저면(220A) 및 단차면(220B)에 동시에 도달한다. 여기서, 선단면(210A)은 선단면(210B)보다도 블랭크재 V를 압입하는 거리가 길다. 그 때문에, 도 4에 도시한 바와 같이, 펀치(210)를 하강시키면, 처음에 선단면(210A)이 블랭크재 V를 압입한다. 이때, 블랭크재 V의 일부분 V1은 펀치(210)의 선단면(210B) 및 다이(220)의 단차면(220B)에 의해 구속되어 있지 않다.
도 4에 도시한 바와 같이, 펀치(210)를 하강시켜, 펀치(210)의 선단면(210A)이 블랭크재 V를 압입하면, 블랭크재 V는 다이(220)의 형 저면(220A)측에 인입된다. 그 때문에, 블랭크재 V의 재료가, 블랭크 홀더(230)와 다이(220)에 의해 끼워져 있는 영역으로부터, 영역 V1로 유입되기 쉽다. 영역 V1에 재료가 유입된 상태에서, 영역 V1이 프레스 가공되면, 영역 V1에 주름이 발생하기 쉽다. 그리고, 영역 V1에 주름이 발생한 상태에서, 블랭크재 V에 펀치(210)의 선단면(210A)이 압입되면, 이 주름에 의해, 영역 V1로부터 영역 V2로의 재료의 유입이 저해된다. 그 결과, 영역 V2에 대응하는 도어 이너 패널(1)의 천장판부측 종벽부(4A)(도 1 참조)에 균열이 발생하기 쉬워진다. 특히, 블랭크재의 판 두께가 얇은 경우, 균열이 발생하기 쉽다.
이에 비해, 본 실시 형태에 관한 도어 이너 패널의 제조 방법에서는, 상술한 바와 같이 제1 펀치(12) 및 제2 펀치(13)를 갖는 프레스 가공 장치(10)를 사용한다(도 2 참조). 그리고, 도 1에 도시하는 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2) 및 단차부(5)는 서로 분리된 별개의 펀치[제1 펀치(12), 제2 펀치(13)]로 성형된다. 또한, 제2 펀치(13)에 의한 압입은 제1 펀치(12)에 의한 압입보다도 먼저 완료된다.
이들에 의해, 제2 펀치(13)에 의해 압입되는 블랭크재(S)의 일부에 다른 부분으로부터의 재료의 유입이 억제된다. 그 때문에, 제2 펀치(13)의 압입에 의한, 단차부(5)의 주름 발생을 억제할 수 있다. 또한, 블랭크재가 개구부를 갖는 경우[블랭크재(S)를 사용하는 경우], 제1 펀치(12)에 의해 압입되는 블랭크재(S)의 부위로 재료가 천장판부로부터 유입된다. 따라서, 블랭크재(S)로 도어 이너 패널(1)을 제조할 때에, 단차부(5)의 주름 발생 및 천장판부측 종벽부(4A)의 균열 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 개구부(31)를 갖는 블랭크재(S)를 사용하는 경우를 나타냈다[블랭크재(S)의 개구부(31)는 도어 이너 패널(1)의 개구부(3)에 상당함]. 즉, 블랭크재(S)를, 그 개구부(31)와 다이(15)의 형 저면(16A)이 대향하도록 프레스 가공 장치(10)에 적재하고, 펀치(11)를 하사점까지 하강시킴으로써, 천장판부(2)에 개구부(3)를 갖는 도어 이너 패널(1)을 제조하는 경우를 나타냈다.
이에 비해, 예를 들어 개구부를 갖지 않는 도어 이너 패널(1)을 제조하는 경우에는, 개구부를 갖지 않는 블랭크재(S)를 프레스 가공하면 된다.
단, 블랭크재(S)가 개구부를 갖는 경우(즉, 개구부를 갖는 도어 이너 패널을 제조하는 경우), 천장판부(2)는 신장 플랜지 성형에 의해 성형된다. 구체적으로는, 제1 펀치(12)가 블랭크재(S)를 가공할 때, 개구부의 외연은 개구부가 넓어지는 방향으로 신장된다. 그 때문에, 제1 펀치(12)를 압입할 때에 균열이 발생하기 어렵다. 이와 같은 관점에서는, 개구부를 갖는 블랭크재(S)를 프레스 가공하는 것이 바람직하다.
(제2 실시 형태)
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
상기한 제1 실시 형태에서는, 프레스 가공 장치(10)를 사용하여, 블랭크재(S)를 프레스 가공하는 경우를 나타냈다. 이에 비해, 본 실시 형태에서는, 도 5a 내지 도 5d에 도시하는 프레스 가공 장치(10')를 사용하여, 블랭크재(S)를 도어 이너 패널(1)에 성형한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10')는 상기한 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10)에 대하여, 제1 펀치(12) 및 제2 펀치(13)의 동작 타이밍이 상이하다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 공정에서는 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)이 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다도 하방에 위치하고 있다. 구체적으로는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되었을 때, 다이(15)의 기준면(16C)으로부터 제1 펀치(12)의 선단면(12A)까지의 거리 p1(㎜)이 d1(㎜)보다도 크게 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 프레스 성형 공정에서는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되기 전에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 개시되고(도 5b 참조), 또한 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되었을 때(도 5c 참조), 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되어 있지 않다.
그리고, 도 5c에 도시하는 상태로부터, 제1 펀치(12)를 하사점까지 더욱 하강시킴으로써, 블랭크재(S)가 제1 펀치(12)에 의해 더욱 압입되고, 블랭크재(S)의 프레스 가공이 완료된다(도 5d 참조).
본 실시 형태에 관한 제조 방법에서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 펀치(12)에 의한 압입이 완료되기 전에, 제2 펀치(13)가 블랭크재를 누른다. 그 때문에, 단차부(5)의 주름 발생 및 천장판부측 종벽부(4A)의 균열 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 제조 방법에서는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되기 전에, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 개시된다. 이에 비해, 상기 제1 실시 형태에 관한 제조 방법에서는, 제2 펀치(13)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입이 개시된다(도 3b 및 도 3c 참조). 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 제조 방법은 상기 제1 실시 형태에 관한 제조 방법과 비교하여, 천장판부(2)의 판 두께 감소율을 저감시킬 수 있다.
이 점에 대하여 상세하게 설명하면, 상기 제1 실시 형태의 경우, 제1 펀치(12)에 의한 블랭크재(S)에 대한 압입 시, 블랭크재(S) 중, 제2 펀치(13)에 의해 구속되어 있는 부분보다 내측의 부분(도 3b 참조)에는 상기 구속되어 있는 부분으로부터 재료가 유입되기 어려워지기 때문에, 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)의 판 두께 감소율이 커진다. 한편, 본 실시 형태의 경우, 도 5c에 도시한 바와 같이 제2 펀치(13)에 의해 블랭크재(S)가 구속되기 전에, 제1 펀치(12)가 블랭크재(S)를 어느 정도 압입하고 있기 때문에, 천장판부(2)의 판 두께 감소율이, 상기 제1 실시 형태의 경우에 비해 작아진다. 따라서, 단차부(5) 및 천장판부측 종벽부(4A)에 있어서의 성형 불량 발생을 억제하면서, 천장판부(2)의 균열 발생을 억제하는 관점에서는, 본 실시 형태의 쪽이 바람직하다.
실시예
이어서, 본 발명의 작용 효과를 확인하기 위해 행한 실시예에 대하여 설명한다.
<실시예 1>
상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10) 및 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10')를 사용한, 개구부를 갖는 블랭크재(S)(도 2 참조)의 프레스 가공을 상정하고, 각 프레스 가공의 해석을 행하였다. 해석 결과로부터, 각 프레스 가공에 의해 얻어지는 도어 이너 패널의 판 두께 감소율 및 곡률을 평가했다. 여기서, 본 발명예 1로서, 상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10)를 사용한 프레스 가공을 상정했다. 또한, 본 발명예 2로서, 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10')를 사용한 프레스 가공을 상정했다. 또한, 비교예로서, 도 4에 도시한 종래의 프레스 가공 장치(200)를 사용한 프레스 가공을 상정했다.
[해석 조건]
블랭크재로서, 이하의 표 1에 나타내는 5종류의 강판을 사용했다. 또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 이들 5종류의 강판은 화학 성분 및 인장 강도가 서로 상이하다. 또한, 이들 5종류의 강판의 두께는 0.8㎜로 했다.
기계 특성의 변형 속도 의존성을 고려하여, 다이에 대한 제1 및 제2 펀치의 이동 속도는 40㎜/s 상당으로 했다. 펀치, 다이 및 블랭크 홀더에 대한 블랭크재의 마찰 계수는 0.4로 했다. 해석에는 범용의 FEM(유한 요소법) 소프트(LIVERMORE SOFTWARE TECHNOLOGY사제, 상품명 「LS-DYNA」)를 사용했다.
Figure pct00001
또한, 도어 이너 패널의 성형 깊이 h2(㎜)(도 1 참조)와, 본 발명의 작용 효과의 관계를 검증하기 위해, 깊이 치수가 상이한 다이를 2종류 사용했다. 구체적으로는, 성형 깊이가 얕은 도어 이너 패널[40<h2(㎜)<80]을 성형하기 위해, 상기 2종류의 다이의 한쪽은 깊이 d2가 75㎜, 깊이 d1이 30㎜라고 했다. 또한, 성형 깊이가 깊은 도어 이너 패널[80<h2(㎜)<120]을 성형하기 위해, 상기 2종류의 다이의 다른 쪽은 깊이 d2가 115㎜, 깊이 d1이 30㎜라고 했다. 즉, 상기 한쪽의 다이를 사용하여 성형된 도어 이너 패널은 h2가 75㎜이고, h1이 30㎜이다. 또한, 상기 다른 쪽의 다이를 사용하여 성형된 도어 이너 패널은 h2가 115㎜이고, h1이 30㎜이다.
본 발명예 1에서는 제1 펀치와 제2 펀치가 동시에 블랭크재에 접촉하도록 설정했다. 즉, 본 발명예 1에서는, 도 3b에 도시한 바와 같이 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이 위치와, 제2 펀치(13)의 선단면(13A)의 높이 위치가 동일했다.
한편, 본 발명예 2에서는, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)은 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다도 하방에 위치하고 있었다. 즉, 본 발명예 2에서는, 도 5c에 도시한 바와 같이 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)이 제2 펀치(13)의 선단면(13A)보다도 40㎜ 하방에 위치하도록 설정했다. 비교예에서는 분리되지 않고 일체화한 펀치를 사용했다.
[평가 방법]
상기한 각 프레스 성형의 해석에 의해 얻어진 도어 이너 패널의 판 두께 감소율 P(％) 및 상기 도어 이너 패널의 표면 곡률 Q(1/㎜)의 분포를 조사했다. 여기서, 판 두께 감소율 P(％)는 프레스 성형 전의 판 두께 t1(㎜)(블랭크재의 판 두께) 및 프레스 성형 후의 판 두께 t2(㎜)로부터 하기의 식 (1)에 의해 구했다.
Figure pct00002
또한, 곡률 Q(1/㎜)는 도어 이너 패널의 곡률 반경 r(㎜)로부터 하기의 식 (2)에 의해 구했다.
Figure pct00003
여기서, 식 (2)의 곡률 반경 r은 도어 이너 패널의 표면에 수직인 복수의 단면의 각각에 있어서의, 도어 이너 패널의 표면의 곡률 반경의 절댓값으로 했다. 즉, 식 (2)에 의해 얻어진 곡률 Q도 절댓값이 된다. 또한, 곡률은 제1 펀치가 하사점에 도달하기 1㎜ 전의 상태에서 평가했다.
그리고, 얻어진 판 두께 감소율 및 곡률의 분포로부터, 판 두께 감소율 및 곡률 각각에 대하여 최댓값을 구했다. 그리고, 판 두께 감소율의 최댓값이 20％보다도 큰 경우, 도어 이너 패널에 균열이 발생했다고 판단했다. 또한, 곡률의 절댓값이 0.01㎜-1보다도 큰 경우, 도어 이너 패널에 주름이 발생했다고 판단했다.
[해석 결과]
이하의 표 2 및 표 3에 해석 결과를 나타낸다. 표 2는 깊이 d2가 75㎜, 깊이 d1이 30㎜인 다이를 사용하여 도어 이너 패널을 성형한 결과(성형 깊이가 얕은 경우에 상당)이다. 한편, 표 3은 깊이 d2가 115㎜, 깊이 d1이 30㎜인 다이를 사용하여 도어 이너 패널을 성형한 결과(성형 깊이가 깊은 경우에 상당)이다.
또한, 표 2 및 표 3에 있어서, 도어 이너 패널에 균열(판 두께 감소율이 20％ 초과) 또는 주름(곡률의 절댓값이 0.01㎜-1 초과)의 적어도 한쪽이 발생한 경우에는 성형 불량이 발생했다고 판단하여, 「NG」라고 표시하고 있다. 한편, 도어 이너 패널에 균열 및 주름의 양쪽이 발생하지 않은 경우에는 성형 불량이 발생하지 않았다고 판단하여, 「OK」라고 표시하고 있다.
Figure pct00004
Figure pct00005
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명예 1에서는 인장 강도가 980㎫인 강판을 프레스 가공한 경우에는 성형 불량[도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)에 균열]이 발생했다. 한편, 다른 강판(인장 강도가 270㎫, 390㎫, 590㎫, 780㎫인 강판)을 프레스 가공한 경우에는 성형 불량이 발생하지 않았다. 또한, 본 발명예 2에서는 어느 강판을 프레스 가공한 경우라도, 성형 불량이 발생하지 않았다.
이들에 비해, 비교예에서는 인장 강도가 270㎫인 강판을 프레스 가공한 경우에는 성형 불량이 발생하지 않았지만, 다른 강판(인장 강도가 390㎫, 590㎫, 780㎫, 980㎫인 강판)을 프레스 가공한 경우에는, 성형 불량[도어 이너 패널(1)의 천장판부측 종벽부(4A)에 균열 및 단차부(5)에 주름]이 발생했다.
표 2에 나타내는 결과에 의해, 본 발명예 1 및 2는 비교예와 비교하여, 보다 고강도의 강판을 프레스 가공한 경우라도, 천장판부측 종벽부(4A)의 균열 발생 및 단차부(5)의 주름 발생을 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명예 1과 본 발명예 2를 비교하면, 본 발명예 2의 쪽이, 더 고강도의 강판을, 천장판부(2)의 균열 발생을 억제하면서 프레스 가공할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명예 1에서는 인장 강도가 780㎫, 980㎫인 강판을 프레스 가공한 경우에, 천장판부(2)에 균열이 발생했다. 이에 비해, 본 발명예 2에서는 표 2의 결과와 마찬가지로, 어느 강판을 사용해도 성형 불량이 발생하지 않았다.
표 2 및 표 3의 결과를 비교함으로써, 본 발명예 2는 본 발명예 1에 비해, 성형 깊이가 깊은 경우라도, 성형 불량 발생을 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명예 2에서는 성형 깊이가 깊은 도어 이너 패널(1)[천장판부(2)의 높이 h2가 80㎜ 초과 120㎜ 미만]을 적합하게 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.
<실시예 2>
이어서, 실시예 2로서, 상기 제1 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10)와, 상기 제2 실시 형태에 관한 프레스 가공 장치(10')를 사용하여, 제1 펀치 및 제2 펀치의 동작 타이밍과, 판 두께 감소율 및 곡률의 관계를 조사했다.
[해석 조건]
블랭크재로서, 실시예 1의 표 1 중, 인장 강도가 590㎫인 강판을 사용했다. 또한, 강판의 두께는 실시예 1의 경우와 동일한 0.8㎜로 했다.
또한, 실시예 1에서 사용한 다이와 상이한 치수의 다이를 1종류 준비했다. 구체적으로는, 깊이 d1이 30㎜, 깊이 d2가 60㎜인 다이를 준비했다.
그리고, 프레스 가공 장치(10) 및 프레스 가공 장치(10')의 각각에 있어서, 제2 펀치(13)가 바닥에 닿는 시점[제2 펀치(13)가 하사점에 도달한 시점]의 제1 펀치(12)의 위치[다이(15)의 기준면(16C)으로부터 제1 펀치(12)의 선단면(12A)까지의 거리 p1: 도 3b 및 도 5c 참조]를 바꾼 조건에서, 도어 이너 패널(1)을 제조했다.
이들 이외의 해석 조건은 실시예 1의 해석 조건과 동일하다.
[평가 방법]
상기한 식 (1)을 사용하여, 천장판부의 판 두께 감소율의 분포를 조사했다. 그리고, 이 분포로부터, 천장판부의 판 두께 감소율의 최댓값을 구했다. 이것 이외에 대해서는, 실시예 1의 평가 방법과 동일하다.
[해석 결과]
도 6에 해석 결과를 도시한다. 도 6에 있어서, 횡축은 d1에 대한 p1의 비율 p1/d1을 나타내고, 종축은 판 두께 감소율(％) 및 곡률의 절댓값(1/㎜)을 나타내고 있다. 또한, 판 두께 감소율(％)은 천장판부의 판 두께 감소율의 최댓값이다.
여기서, p1/d1이 1 이하인 플롯은 프레스 가공 장치(10)를 사용하여 얻어진 결과를 나타낸다. 그리고, p1/d1＝1의 플롯은 제2 펀치(13)에 의한 압입이 완료되었을 때에, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이 위치와, 제2 펀치(13)의 선단면(13A)의 높이 위치가 동일한 조건(도 3b 참조)에서 도어 이너 패널을 제조한 경우의 결과이다. 또한, p1/d1<1의 플롯은 제2 펀치(13)가 바닥에 닿은 시점에서, 제1 펀치(12)의 선단면(12A)의 높이 위치가, 다이(15)의 기준면(16C) 및 단차면(16B) 사이에 있는 조건(0<p1<d1)에서 도어 이너 패널을 제조한 경우의 결과이다.
또한, p1/d1>1의 플롯은 프레스 가공 장치(10')를 사용하여 얻어진 결과를 나타낸다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 깊이 d1이 30㎜, 깊이 d2가 60㎜인 다이를 사용한 점에서, p1/d1＝2의 플롯은 제1 펀치(12) 및 제2 펀치(13)의 압입이 동시에 완료되는 경우, 즉, 종래의 프레스 가공 장치(200)(도 4 참조)를 사용하여 제조한 경우에 상당한다.
도 6에 도시한 바와 같이, p1/d1＝1을 경계로 하여, p1/d1이 클수록 곡률이 커졌다. 이 결과로부터, 프레스 가공 장치(10)(제1 실시 형태)의 쪽이, 프레스 가공 장치(10')(제2 실시 형태)에 비해, 주름의 발생을 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
한편, p1/d1＝1을 경계로 하여, p1/d1이 클수록 천장판부의 판 두께 감소율이 작아졌다. 이 결과로부터, 프레스 가공 장치(10')(제2 실시 형태)의 쪽이, 프레스 가공 장치(10)(제1 실시 형태)에 비해, 천장판부의 균열 발생을 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 1.1≤p1/d1≤1.7의 경우, 판 두께 감소율이 15％ 이하이고 또한, 곡률이 0.01㎜-1 이하가 되었다. 즉, p1/d1을 이 범위로 설정함으로써, 천장판부의 균열 및 단차부의 주름의 양쪽을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 각 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이고, 본 발명의 범위가 이들 실시 형태만으로 한정되는 것은 아니다. 이들 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함되면 마찬가지로, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.
예를 들어, 상기 제1 실시 형태에서는 4개의 인접하는 종벽부(4)[3조의 종벽부(4)]가 단차부(5)를 갖는 경우를 나타냈다. 그러나, 도 7에 도시한 바와 같이 3개의 인접하는 종벽부(4)[2조의 종벽부(4)]가 단차부(5)를 갖는 도어 이너 패널로 해도 된다.
또한, 예를 들어 상기 제1 실시 형태에서는 1개의 제1 펀치(12)와, 1개의 제2 펀치(13)를 갖는 프레스 가공 장치(10)에 의해, 도어 이너 패널(1)을 제조하는 경우를 설명했다. 그러나, 예를 들어 제2 펀치(13)가 복수로 분할되어 있어도 된다. 즉, 1개의 제1 펀치와, 2개의 제2 펀치를 갖는 프레스 가공 장치를 사용해도 된다.
또한, 예를 들어 상기 제1 실시 형태에서는 프레스 가공 장치(10)가, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)를 상방에 가짐과 함께, 다이(15)를 하방에 갖는 경우를 나타냈다. 그러나, 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)와, 다이(15)의 배치를 상하 반전해도 된다. 즉, 프레스 가공 장치(10)는 펀치(11) 및 블랭크 홀더(14)가 다이(15)에 대하여 상대적으로 이동하는 구성으로 해도 된다.
또한, 예를 들어 상기 제1 실시 형태에서는 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)가 1개의 개구부(3)를 갖는 경우를 나타냈다. 그러나, 도어 이너 패널(1)의 천장판부(2)가 복수의 개구부(3)를 갖고 있어도 된다.
또한, 예를 들어 상기 각 실시 형태에 관한 제조 방법에 사용한 블랭크재(S)로서 강판을 사용하는 경우, 이 강판을 테일러드 블랭크로 해도 된다. 테일러드 블랭크는 테일러드 용접 블랭크(이하, 「TWB」라고도 함)와, 테일러드 롤드 블랭크(이하, 「TRB」라고도 함)로 크게 구별된다. TWB는 판 두께, 인장 강도 등이 상이한 복수종의 강판을 용접(예를 들어, 맞대기 용접)에 의해 일체화한 것이다. 한편, TRB는 강판을 제조할 때에 압연 롤의 간격을 변경함으로써, 판 두께를 변화시킨 것이다. 이 테일러드 블랭크를 사용하면, 필요한 개소만 고강도화할 수 있기 때문에, 판 두께를 감소할 수도 있다. 또한, 테일러드 블랭크를 사용한 패널형 성형품도 자동차용의 도어 이너 패널에 적용할 수 있다. 이에 의해, 도어 이너 패널의 충돌 특성을 향상시킬 수 있고, 더욱 경량화를 기대할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는 패널형 성형품으로서 자동차용 도어 이너 패널을 제조하는 경우를 나타냈다. 그러나, 상기한 용도만으로 한정되지 않고, 예를 들어 차량, 건설 기계 또는 항공기 등에 사용할 수 있다.
1 : 도어 이너 패널(패널형 성형품)
2 : 천장판부
3 : 개구부
4 : 종벽부
4A : 천장판부측 종벽부
4B : 플랜지부측 종벽부
5 : 단차부
6 : 플랜지부
10 : 프레스 가공 장치
12 : 제1 펀치
13 : 제2 펀치
14 : 블랭크 홀더
15 : 다이
BL : 벨트 라인
S : 블랭크재

Claims (7)

  1. 다각형의 천장판부와, 상기 천장판부의 변 중 적어도 2 이상의 인접하는 변으로부터 연장되는 종벽부와, 상기 종벽부 중, 인접하는 종벽부의 조의 적어도 1조의 각 종벽부에 형성된 단차부를 갖는 패널형 성형품을 제조하는 방법이며,
    인장 강도가 390㎫ 이상 980㎫ 이하인 금속판으로 이루어지는 블랭크재를 준비하는 준비 공정과;
    냉간으로 상기 블랭크재에 프레스 가공을 실시하여, 상기 블랭크재를 상기 패널형 성형품으로 성형하는 프레스 성형 공정
    을 갖고,
    상기 프레스 성형 공정에서,
    상기 패널형 성형품의 형상이 조형된 형 조각부를 갖는 다이와,
    상기 다이에 대향하고 또한, 상기 천장판부의 형상이 조형된 선단면을 갖는 제1 펀치와,
    상기 제1 펀치의 외측에 인접하고 또한 상기 다이에 대향함과 함께, 상기 단차부의 형상이 조형된 선단면을 갖는 제2 펀치와,
    상기 제2 펀치의 외측의 적어도 일부에 인접하고 또한, 상기 다이에 대향하는 블랭크 홀더
    를 갖는 프레스 가공 장치를 사용하고,
    상기 다이와, 상기 블랭크 홀더, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치 사이에 상기 블랭크재를 배치하고, 상기 다이에 대하여, 상기 블랭크 홀더, 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 상대적으로 이동시켜, 상기 블랭크재에 상기 제1 펀치 및 상기 제2 펀치를 압입하고,
    상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입보다도 먼저 완료되는
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레스 성형 공정에서, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 완료되었을 때 또는 그 압입이 완료된 후에, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 개시되는
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프레스 성형 공정에서, 상기 제2 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 완료되기 전에, 상기 제1 펀치에 의한 상기 블랭크재에 대한 압입이 개시되는
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스 가공 장치의 상기 다이의 상기 형 조각부는,
    상기 블랭크 홀더와 대향하는 기준면으로부터 상기 제2 펀치와 대향하는 단차면까지의 깊이를 d1(㎜)이라고 하고, 상기 기준면으로부터 상기 제1 펀치와 대향하는 형 저면까지의 깊이를 d2(㎜)라고 했을 때, d2≥40 및 d1/d2<0.8을 만족시키는
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블랭크재가 강판인
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 강판이 테일러드 블랭크인
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블랭크재가, 상기 천장판부에 대응하는 위치에 개구부를 갖는
    것을 특징으로 하는 패널형 성형품의 제조 방법.
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