KR20190022838A - 프레스 성형품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

서로 이웃하는 직선부를 만곡부로 연결한 길이 방향 형상을 갖는 프레스 성형품에서 발생하는 스프링 백을 크게 저감시킬 수 있는 프레스 성형품의 제조 방법을 제공한다. 해트형 또는 コ 자형의 횡단면 형상을 가짐과 함께 복수의 직선부와 서로 이웃하는 직선부 사이를 연결하는 만곡부를 구비하는 길이 방향 형상을 갖는 제품 형상으로 금속판을 프레스 성형한다. 만곡부가 천판부측으로 볼록한 만곡인 경우, 만곡부에서의 천판부의 길이 방향의 선 길이가 제품 형상에서의 선 길이보다 길어지도록 만곡부의 곡률 반경을 제품 형상에서의 곡률 반경보다 작게 하고, 만곡부가 천판부측으로 오목한 만곡인 경우, 만곡부에서의 천판부의 길이 방향의 선 길이가 제품 형상에서의 선 길이보다 짧아지도록 만곡부의 곡률 반경을 제품 형상에서의 곡률 반경보다 크게 한 중간 부품으로 성형하는 제 1 공정과, 중간 부품을 제품 형상으로 프레스 성형하는 제 2 공정을 갖는다.

Description

프레스 성형품의 제조 방법

본 발명은, 측면에서 볼 때, へ 자 형상 등, 길이 방향을 따른 1 군데 또는 2 군데에서 부분적으로 만곡된 길이 방향 형상을 갖는 횡단면 コ 자형 또는 해트형의 제품 형상으로 금속판을 성형하는, 프레스 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 차체의 충돌 안전성 향상과 경량화를 양립시키기 위해서, 차체 구조 부품에 대하여 590 MPa 이상인 하이텐재의 적용이 진행되고 있다. 그러나, 하이텐재는 항복 강도, 인장 강도가 높기 때문에, 프레스 성형을 실시하는 데에 스프링 백 등의 성형 불량이 과제가 된다.

차체 구조 부품에 사용되는 프레스 성형품의 하나로서, 멤버 프런트 사이드 이너와 같은 부품이 있다. 이 프레스 성형품은, 길이 방향으로 나열된 2 개의 직선부를, 천판부측으로 볼록하게 만곡된 만곡부로 연결한, 측면에서 볼 때, へ 자 형상의 해트형 단면 부품이다. 이와 같은 부품 형상으로 금속판을 프레스 성형한 경우, 성형 하사점에서 천판부에 인장 응력이 발생함과 함께 플랜지부에 압축 응력이 발생하고, 이들 응력 차이에 따라 프레스 성형품에 스프링 백 (캠버 백) 이 발생한다.

이와 같은 부품에 대하여 하이텐재를 적용한 경우, 전술한 하사점에서의 응력 차이가 더 커져, 스프링 백이 증가된다와 같은 과제를 갖는다.

스프링 백 대책의 종래 기술로는, 예를 들어 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 기술이 있다.

특허문헌 1 에 기재된 프레스 성형 방법은, 천판부측으로 볼록해지도록 길이 방향으로 만곡된 형상을 갖는 프레스 부품으로 성형하는 방법이다. 특허문헌 1 에서는, 제 1 성형 공정에서 천판부의 면에 엠보스를 형성하여, 길이 방향 전체 길이의 선 길이가 최종 제품의 길이 방향에 있어서의 선 길이보다 길어지도록 성형한 후, 제 2 성형 공정에서 상기 엠보스가 없어지도록 제품 형상으로 프레스 성형함으로써, 천판부에 압축 응력을 부여하여 스프링 백을 저감시킨다.

특허문헌 2 에 기재된 프레스 성형 방법은, 길이 방향으로 만곡된 형상을 갖는 부품을 성형하는 방법이다. 특허문헌 2 는, 핀을 배치한 펀치에 의해 성형 도중에 천판부의 면에 볼록부를 부분적으로 성형하고, 성형 후기의 프레스 하중에 의해 핀이 하강함으로써, 천판부의 면에 압축 응력을 부여하여 스프링 백을 저감시키는 방법이다.

특허문헌 3 에 기재된 프레스 성형 방법은, 해트형 또는 コ 자형의 횡단면 형상을 가짐과 함께 중간부의 만곡부와 그 두 이웃하는 직선부를 지닌 길이 방향 형상을 갖는 제품을 성형하는 방법이다. 특허문헌 3 은, 제품의 길이보다 긴 블랭크재를 사용하고, 만곡부의 길이에 대하여 만곡부에 대응하는 블랭크재를 넘치게 성형함으로써 천판면에 압축 응력을 부여하여 스프링 백을 저감시키는 방법이다.

일본 특허공보 제4709659호 일본 공개특허공보 2008-200709호 일본 특허공보 제5812312호

그러나, 특허문헌 1 에 기재된 프레스 성형 방법을, 멤버 프런트 사이드 이너와 같은 측면에서 볼 때, へ 자 형상으로 되어 있는 부품의 프레스 성형에 적용하고자 한 경우, 국소적으로 존재하는 만곡 부분에 집중되게 엠보스를 형성하는 것이 생각된다. 그러나, 만곡 부분이 작기 때문에, 볼록 형상의 복수 돌기를 형성함으로써 만곡부에 균열이 발생할 가능성이나 압축 후에 주름이 남을 가능성이 있다. 그래서, 돌기의 배치 그 밖의 설계가 복잡해질 가능성이 있다.

또 특허문헌 2 에 기재된 프레스 성형 방법에서는, 핀을 펀치에 배치하고 프레스 성형 도중에 핀이 움직이는 프레스 구조로 할 필요가 있기 때문에, 금형이 복잡한 형상이 된다. 또한 멤버 프런트 사이드 이너와 같은 측면에서 볼 때, へ 자 형상으로 되어 있는 부품에 적용하고자 한 경우, 만곡 부분이 작기 때문에, 핀으로 재료를 들어 올렸을 때에 균열이 발생할 가능성이 있다.

또 특허문헌 3 에 기재된 프레스 성형 방법에서는, 만곡부용과 그 두 이웃에 존재하는 직선부용으로 분할되어 있는 금형을 사용하기 때문에, 금형의 구조가 복잡해진다. 또한 제품보다 긴 블랭크를 사용하여 성형할 필요가 있기 때문에, 원형상에서 압축 응력이 부여되는 플랜지 부분 등에서는 압축 응력이 더 증가하고, 경우에 따라서는 스프링 백이나 주름이 증가될 가능성이 있다.

이상과 같은 과제는, 인장 강도가 높은 하이텐재에 적용한 경우에 보다 현저해진다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 주목하여 이루어진 것으로, 간이하게 서로 이웃하는 직선부를 만곡부로 연결한 길이 방향 형상을 갖는 프레스 성형품에서 발생하는 스프링 백을 크게 저감시킬 수 있는 프레스 성형품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태의 프레스 성형품의 제조 방법은, 천판부의 폭 방향 양측에 측벽부를 가지며 해트형 또는 コ 자형의 횡단면 형상을 갖고 또한 복수의 직선부와 서로 이웃하는 상기 직선부를 연결하고 천판부측으로 볼록 또는 오목하게 만곡된 1 또는 2 이상의 만곡부를 구비하는 길이 방향 형상을 갖는 제품 형상으로 금속판을 프레스 성형하여 제조할 때에,

상기 만곡부가 상기 천판부측으로 볼록한 만곡인 경우, 그 만곡부에서의 상기 천판부의 길이 방향의 선 길이가 상기 제품 형상에서의 선 길이보다 길어지도록 당해 만곡부의 곡률 반경을 상기 제품 형상에서의 곡률 반경보다 작게 하고, 상기 만곡부가 상기 천판부측으로 오목한 만곡인 경우, 그 만곡부에서의 상기 천판부의 길이 방향의 선 길이가 상기 제품 형상에서의 선 길이보다 짧아지도록 당해 만곡부의 곡률 반경을 상기 제품 형상에서의 곡률 반경보다 크게 한 중간 부품으로 성형하는 제 1 공정과, 상기 중간 부품을 상기 제품 형상으로 프레스 성형하는 제 2 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 서로 이웃하는 직선부를 연결하는 만곡부의 곡률 반경을 제품 형상보다 작게 성형한다와 같은 간이한 예비 성형 (제 1 공정) 을 하고 나서 본 성형 (제 2 공정) 을 실시함으로써, 길이 방향을 따라 부분적으로 소정 곡률로 만곡된 만곡부를 갖는 해트형 또는 コ 자형 단면의 부품의 스프링 백을 저감시킬 수 있다.

이 결과, 본 발명의 일 양태에 따르면, 치수 정밀도가 높은 부품이 얻어짐으로써, 수율 향상으로 이어진다. 또한, 스프링 백이 저감됨으로써, 예를 들어 해트 단면 형상의 부품을 사용하여 차체 구조 부품으로 할 때에, 부품의 조립을 용이하게 실시할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명에 의거하는 실시형태에 관련된 제품 형상의 예를 나타내는 도면으로, 도 1(a) 는 측면도, 도 1(b) 는 사시도이다.
도 2 는 프레스 성형에 의해 발생하는, 길이 방향 응력 분포에 있어서의, 천판측에서의 인장 응력의 응력 발생 영역과, 플랜지측에서의 압축 응력의 응력 발생 영역의 예를 나타내는 개략도이다.
도 3 은 펀치 바닥 만곡부에 여유 두께를 성형하여 선 길이를 취하는 (곡률 반경을 작게 한다) 경우를 설명하는 개념도이다.
도 4 는 본 발명에 의거하는 실시형태에 관련된 프레스 성형을 나타내는 개략도로, 도 4(a) 는 제 1 공정을, 도 4(b) 는 제 2 공정을 예시하는 도면이다.
도 5 는 본 발명이 적용 가능한 제품 형상의 다른 예를 나타내는 개략 측면도이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 제조하는 프레스 성형품의 제품 형상 (1) 이, 도 1 에 나타내는 바와 같은, 천판부 (1a) 의 폭 방향 양측이 측벽부 (1b) 를 개재하여 플랜지부 (1c) 에 연속되어 있는 해트형 횡단면 형상임과 함께, 길이 방향의 1 군데 (도 1 에서는 우측 근처의 위치) 에 대하여 천판부 (1a) 측으로 볼록하게 만곡된 만곡부 (11) 를 갖고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 측면에서 볼 때, へ 자 형상의 길이 방향 형상을 갖는 프레스 성형품 형상의 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 본 실시형태의 프레스 성형품은, 길이 방향을 따라 2 개의 직선부 (10) 를 천판부 (1a) 측으로 볼록한 만곡부 (11) 로 연결한 형상으로 되어 있는 경우이다.

상기 형상의 프레스 성형품으로 프레스 성형한 경우, へ 자의 정점부 (만곡부 (11) 의 정점) 를 중심으로 하여, 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 의 면에 인장 잔류 응력이 발생함과 함께, 플랜지부 (1c) 의 면에 압축 잔류 응력이 발생한다 (도 2 참조). 그리고, 이들 응력이 개방됨으로써, 만곡부 (11) 로 연결된 서로 이웃하는 직선부 (10) 가 멀어지는 방향 (천판부측) 으로 스프링 백이 발생한다 (도 1 참조). 그리고, 재료 강도의 증가에 따라, 이 잔류 응력이 증가되어, 스프링 백량이 커진다. 즉, 590 MPa 이상인 하이텐재를 채용하면 스프링 백이 커진다.

본 실시형태의 프레스 성형품의 제조 방법에서는, 이 스프링 백을 저감시키기 위해서, 프레스 성형의 공정으로서, 제 1 공정 (예비 성형 공정) 과 제 1 공정보다 이후에 실시되는 제 2 공정 (본 성형 공정) 을 적어도 갖는다.

제 1 공정에서는, 금속판 (20) (블랭크재) 을, 상형 (16) 과 하형 (15) 으로 프레스하여 (도 4(a) 참조), 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이를, 제품 형상 (1) 에서의 선 길이보다 길어지도록 당해 만곡부 (11) 의 곡률 반경을 상기 제품 형상 (1) 에서의 곡률 반경보다 작은 중간 부품 (21) 으로 성형한다.

또한 이 때, 제품 형상이, 도 1 과 같이 천판부 (1a) 의 폭 방향 양측에 측벽부 (1b) 를 개재하여 플랜지부 (1c) 를 갖는 해트형 횡단면 형상인 경우에는, 만곡부 (11) 에서의 플랜지부 (1c) 의 길이 방향의 선 길이가 제품 형상에서의 선 길이보다 짧아지도록 설정하는 것이 바람직하다.

만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이는, 예를 들어 길이 방향 양측의 직선부 (10) 의 천판부 (1a) 사이를 연결하는 곡선 부분의 선 길이를 채용하면 된다 (도 2 참조). 또한, 만곡부 (11) 에서의 플랜지부 (1c) 의 길이 방향의 선 길이도, 예를 들어 플랜지부 (1c) 에서의 길이 방향 양측의 직선부 사이를 연결하는 곡선 부분의 선 길이를 채용하면 된다 (도 2 참조).

만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이를, 보다 정밀도 좋게 설정하는 경우에는, 금속판 (20) 을 제품 형상 (1) 으로 성형하는 CAE 해석을 실시하고, 그 결과에 따라 천판부 (1a) 에 길이 방향 인장 응력이 발생하는 응력 발생 영역을, 만곡부 (11) 의 길이 방향 위치에 설정하고, 그 위치에서의 선 길이를 채용한다. 마찬가지로, 만곡부 (11) 에서의 플랜지부 (1c) 의 길이 방향의 선 길이를, 보다 정밀도 좋게 설정하는 경우에는, 금속판 (20) 을 제품 형상 (1) 으로 성형하는 CAE 해석을 실시하고, 그 결과에 따라 플랜지부 (1c) 에 길이 방향 압축 응력이 발생하는 응력 발생 영역을, 플랜지부 (1c) 에서의 길이 방향 위치에 설정하고, 그 위치에서의 선 길이를 채용한다.

여기서, 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이를, 상기 제품 형상 (1) 에서 L1o 로 정의하고, 상기 중간 부품 (21) 에서 L1' 로 정의했을 때, 하기 (1) 식을 만족시키도록 설계하는 것이 바람직하다.

L1o ＜ L1' ≤ 1.01 × L1o … (1)

여기서, L1' 가 (1.01 × L1o) 보다 큰 경우, 제 1 공정에 있어서 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 정점에서 발생하는 장력이 과대해져, 초 (超) 하이텐재에 적용한 경우에, 균열이 발생할 가능성이 증대된다. 한편, L1' 가 L1o 보다 작은 경우, 제 2 공정에 있어서 천판부 (1a) 의 면에 충분한 압축 응력이 가해지지 않기 때문에, 스프링 백이 충분히 저감되지 않을 우려가 있다.

또한, 만곡부 (11) 에서의 플랜지부 (1c) 의 길이 방향의 선 길이를, 제품 형상에서 L2o 로 정의하고, 중간 부품에서 L2' 로 정의했을 때, 하기 (3) 식을 만족시키도록 설계하는 것이 바람직하다.

L2o ＞ L2' ≥ 0.99 × L2o … (3)

제 1 공정에 있어서 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 곡률 반경을, 제품 형상 (1) 보다 작게 하는 방법으로는, 2 개의 직선부 (10) 의 장축끼리의 교각 자체를 제품 형상 (1) 에 비해서 작아지는 금형을 사용하여, 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이보다 긴 값으로 성형하는 방법도 있다.

본 실시형태에서는, 서로 이웃하는 2 개의 직선부 (10) 의 축을 연장한 선의 교각 자체를 제품 형상 (1) 에서의 교각과 동일하거나 또는 거의 동일한 각도로 하는 조건에서, 제 1 공정의 성형을 실시하는 경우를 예로 들어 설명한다.

즉, 도 3 과 같이 측면에서 볼 때, 대상으로 하는 만곡부 (11) 를 사이에 두고 위치하는 2 개의 직선부 (10) 의 천판부 (1a) 를 만곡부 (11) 의 정점 (WP0) 측을 향해 연장된 가상선 (L11, L12) 을 생각한다. 그 2 개의 가상선 (L11, L12) 의 교점을 LP 로 한다. 도 3 의 부호 W0 는, 제품 형상 (1) 에서의 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 의 프로필이고, 부합 W1 이 중간 부품 (21) 에서의 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 의 프로필이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제품 형상 (1) 에서의 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 와 교점 (LP) 의 간격 (ΔH0) 보다, 중간 부품 (21) 에서의 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 와 교점 (LP) 의 간격 (ΔH1) 이 작아지도록 설정한다.

즉, 제 1 공정의 성형에 의해, 가상선 (L11, L12) 의 교점 (LP) 과 제품 형상 (1) 에서의 만곡부 (11) 의 정점 (WP0) 의 간격 (ΔH0) 이 작아지도록, 요컨대 여유 두께 (Y) 를 부여하도록 성형함으로써, 중간 부품 (21) 에 있어서의 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 선 길이를, 제품 형상 (1) 보다 길어지도록 설정하고, 중간 부품 (21) 에 있어서의 만곡부 (11) 에서의 곡률 반경을, 제품 형상 (1) 보다 곡률 반경을 작아지도록 성형한다.

그리고, 제 1 공정에서는, 천판부 (1a) 에 대해서 도 3 과 같이 만곡부 (11) 의 형상이 WP1 의 프로필이 되는 상하 금형 (15, 16) 으로 금속판 (20) (블랭크재) 을 프레스하여 중간 부품 (21) 을 성형한다 (도 4(a) 참조).

다음으로, 제 2 공정에서는, 천판부 (1a) 에 대해서 도 3 과 같이 만곡부 (11) 의 형상이 WP0 의 윤곽이 되는 상하 금형 (17, 18) 으로 상기 중간 부품 (21) 을 프레스하여 제품 형상 (1) 으로 제조한다.

제 1 공정에서 상기와 같이 여유 두께 (Y) 를 성형함으로써, 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이 복수의 볼록 형상을 배치하는 것보다 간단히 이전 공정의 형상을 설계할 수 있고, 또한 제 2 공정의 성형시에 여유 두께 (Y) 를 늘린 선 길이분이 다른 부분으로 흐르기 어려워져, 압축 응력을 가하기 쉬워진다.

또한 이에 더불어, 제 1 공정에서 만곡부 (11) 에서의 플랜지부 (1c) 의 선 길이를 짧게 설계함으로써, 플랜지부 (1c) 에 대하여 인장 응력을 가하기 쉬워진다.

여기서, 예를 들어, 제 1 공정에서는 드로 성형 또는 폼 성형을 적용하고, 제 2 공정에서는 제품 형상 (1) 으로 성형하는 리스트라이크 공정으로 한다. 또한, 성형하는 금속판 (20) 은, 강판이나 알루미늄 합금 등 프레스 성형 가능한 금속 재료로 이루어지는 금속판 (20) 이면 적용할 수 있지만, 금속판 (20) 의 재료 강도가 590 MPa 이상인 초하이텐재의 경우에 보다 유효하게 길이 방향을 따른 스프링 백을 저감시킬 수 있게 된다.

상기 실시형태에서는, 도 1 과 같은 측면에서 볼 때, へ 자 형상의 해트형 단면의 제품 형상 (1) 으로 성형하는 경우를 예시하고 있지만, 플랜지부 (1c) 가 없는, へ 자 형상의 コ 자형 단면 부품으로 성형하는 경우에도, 본 발명은 적용할 수 있다. 단, 본 발명은, 단면 해트형 형상의 제품 형상 (1) 에 특히 효과를 발휘한다.

또한, 제품 형상 (1) 은, 도 1 과 같은, 만곡부 (11) 가 길이 방향을 따라 1 군데에만 존재하는 제품 형상 (1) 에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 길이 방향을 따라 2 군데 이상에 만곡부 (11) 가 형성되고, 서로 이웃하는 직선부 (10) 가 그 만곡부 (11) 로 연결되는 형상의 길이 방향 형상을 갖는 제품 형상이어도, 본 발명은 적용 가능하다.

이 때, 도 5(b) 와 같이 각 만곡부 (11) 가 천판부 (1a) 측으로 볼록한 만곡 형상인 경우에는, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 공정에 있어서 각 만곡부 (11) 에 대해서 제품 형상보다 중간 부품에서의 천판부 (1a) 의 선 길이가 길어지도록 하고, 제품 형상보다 중간 부품에서의 곡률 반경이 작아지도록 제 1 공정의 금형을 설계하면 된다.

또한, 도 5(a) 와 같이 만곡부 (11) 가 천판부 (1a) 측으로 오목한 만곡 형상의 부분에 대해서는, 제 1 공정에 있어서 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이를, 제품 형상에서의 선 길이보다 짧아지도록, 당해 만곡부 (11) 의 곡률 반경을 제품 형상 (1) 에서의 곡률 반경보다 큰 중간 부품이 되도록 설정한다. 만곡부 (11) 가 천판부 (1a) 측으로 오목한 만곡 형상의 부분에서는, 예를 들어 만곡을 형성하는 오목 부분에 여유 두께를 부여하도록 성형함으로써 선 길이를 짧게 하여 제품 형상 (1) 에서의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경으로 조정한다.

이 때, 만곡부 (11) 에서의 상기 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이를, 제품 형상에서 L1o 로 정의하고, 상기 중간 부품에서 L1' 로 정의했을 때, 하기 (2) 식을 만족시키도록 설정하는 것이 바람직하다.

L1o ＞ L1' ≥ 0.99 × L1o … (2)

또한, 만곡부 (11) 가 천판부 (1a) 측으로 오목한 만곡 형상의 부분에 대해서, 그 만곡부 (11) 에서의 플랜지부 (1c) 의 길이 방향의 선 길이를, 제품 형상에서 L2o 로 정의하고, 중간 부품에서 L2' 로 정의했을 때, 하기 (4) 식을 만족시키도록 설계하는 것이 바람직하다.

L2o ＜ L2' ≤ 1.01 × L2o … (4)

실시예

본 발명에 관련된 프레스 성형 방법에 의한 스프링 백 저감 효과를 확인하기 위해, 유한 요소법 (FEM) 에 의한 프레스 성형 해석 및 스프링 백 해석을 실시하였다.

본 실시예에서는, 제품 형상 (1) 을, 도 1 에 나타내는 측면에서 볼 때, へ 자 형상으로 되어 있고, へ 자의 정점부에 있어서 길이 방향으로 소정의 곡률로 만곡된 해트형 단면 부품이라는 조건으로 설정하였다. 또한, 프레스 성형에 사용하는 금속판 (20) 은 판두께 t ＝ 2.0 mm 이며, 인장 강도가 590 MPa 급 ∼ 1180 MPa 급의 강판으로 하였다.

그 해석에 따른 해석 조건과 그 때의 평가 결과를, 표 1 에 나타낸다.

샘플 No. 1 ∼ 3 은, 제 1 공정을 실시하지 않고, 제 2 공정에 의해 금속판 (20) 을 제품 형상 (1) 으로 프레스 성형한다는 조건에서 스프링 백 해석을 실시한 비교의 예이다. 이 샘플 No. 1 ∼ 3 의 경우에는, 제품 형상과의 최대 괴리량이 5.7 mm 이상 발생하였고, 또한 재료 강도가 높아질수록 제품 형상과의 최대 괴리량이 커져 가는 것을 알 수 있다. 그리고, 제품 형상과의 최대 괴리량은, 1180 MPa 재에서 10.4 mm 발생하는 것을 알 수 있다.

샘플 No. 4 ∼ 12 는, 본 발명에 의거하는 프레스 조건에서 해석한 것이다. 이 샘플 예에서는, 중간 부품에 있어서의 만곡부 (11) 에서의 천판부 (1a) 의 길이 방향의 선 길이 (L1') 를, 제품 형상 (1) 에서의 선 길이 (L1o) 에 대하여 (1.005 × L1o) 또는 (1.01 × L1o) 로 설정하여 제 1 공정을 실시한 후에, 제 2 공정에서 제품 형상 (1) 으로 프레스 성형하는 것으로 한 조건에서 평가한 것이다.

샘플 No. 4 ∼ 6 에서는, 제 1 공정에서 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 의 선 길이 (L1') 를 제품 형상 (1) 의 1.005 배의 길이로 변형한 후에, 제 2 공정에서 제품 형상 (1) 으로 프레스 성형한다는 조건에서 해석한 것이다. 단, 제 1 공정에서의 만곡부 (11) 의 플랜지부 (1c) 의 선 길이 (L2') 를 제품 형상 (1) 에서의 선 길이 (L2o) 와 동일한 길이로 설정하였다. 이 조건에서 스프링 백 해석을 실시한 경우, 최대 스프링 백량은, 1180 MPa 재에서 2.9 mm 이고, 샘플 No. 3 과 비교해서 대폭적으로 스프링 백이 저감되는 것을 알 수 있다.

또한, 샘플 No. 7 ∼ 9 에서는, 샘플 No. 4 ∼ 6 과 마찬가지로, 제 1 공정에서 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 의 선 길이 (L1') 를 제품 형상 (1) 의 1.005 배의 길이로 변형한 후에, 제 2 공정에서 제품 형상 (1) 으로 프레스 성형한다는 조건에서 해석한 것이다. 단, 제 1 공정에서의 만곡부 (11) 의 플랜지부 (1c) 의 선 길이 (L2') 를 제품 형상 (1) 에서의 선 길이 (L2o) 의 0.995 배의 길이로 설정하였다. 이 조건에서 스프링 백 해석을 실시한 경우, 최대 스프링 백량은, 1180 MPa 재에서 －1.3 mm 이고, 샘플 No. 3 과 비교해서 대폭적으로 스프링 백이 저감되고, 또한 샘플 No. 6 에 비해서도 스프링 백의 절대값이 작아져 있음을 알 수 있다.

또한, 샘플 No. 10 ∼ 12 에서는, 제 1 공정에서 만곡부 (11) 의 천판부 (1a) 의 선 길이 (L1') 를 제품 형상 (1) 의 1.01 배의 길이로 변형한 후에, 제 2 공정에서 제품 형상 (1) 으로 프레스 성형한다는 조건에서 해석한 것이다. 단, 제 1 공정에서의 만곡부 (11) 의 플랜지부 (1c) 의 선 길이 (L2') 를 제품 형상 (1) 에서의 선 길이 (L2o) 와 동일한 길이로 설정하였다. 이 조건에서 스프링 백 해석을 실시한 경우, 최대 스프링 백량은, 1180 MPa 재에서 1.2 mm 이고, 샘플 No. 3 과 비교해서 대폭적으로 스프링 백이 저감되는 것을 알 수 있다.

이상, 본원이 우선권을 주장하는 일본국 특허출원 제2016-156816호 (2016년 8월 9 일 출원) 의 전체 내용은, 참조에 의해 본 개시의 일부를 이룬다.

여기서는, 한정된 수의 실시형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 그것들에 한정되는 것이 아니라, 상기 개시에 의거하는 각 실시형태의 개변은 당업자에게 있어서 자명한 것이다.

1 : 제품 형상
1a : 천판부
1b : 측벽부
1c : 플랜지부
10 : 직선부
11 : 만곡부
15, 16 : 제 1 공정에서의 금형
17, 18 : 제 2 공정에서의 금형
20 : 금속판
21 : 중간 부품
L1o : 제품 형상에서의 천판부의 선 길이
L1' : 중간 부품에서의 천판부의 선 길이
L2o : 제품 형상에서의 플랜지부의 선 길이
L2' : 중간 부품에서의 플랜지부의 선 길이
L11, L12 : 가상선
LP : 교점
WP0 : 정점
Y : 여유 두께

Claims (10)

1. 천판부의 폭 방향 양측에 측벽부를 가지며 해트형 또는 コ 자형의 횡단면 형상을 갖고 또한 복수의 직선부와 서로 이웃하는 상기 직선부를 연결하고 천판부측으로 볼록 또는 오목하게 만곡된 1 또는 2 이상의 만곡부를 구비하는 길이 방향 형상을 갖는 제품 형상으로 금속판을 프레스 성형하여 제조할 때에,
   상기 만곡부가 상기 천판부측으로 볼록한 만곡인 경우, 그 만곡부에서의 상기 천판부의 길이 방향의 선 길이가 상기 제품 형상에서의 선 길이보다 길어지도록 당해 만곡부의 곡률 반경을 상기 제품 형상에서의 곡률 반경보다 작게 하고, 상기 만곡부가 상기 천판부측으로 오목한 만곡인 경우, 그 만곡부에서의 상기 천판부의 길이 방향의 선 길이가 상기 제품 형상에서의 선 길이보다 짧아지도록 당해 만곡부의 곡률 반경을 상기 제품 형상에서의 곡률 반경보다 크게 한 중간 부품으로 성형하는 제 1 공정과,
   상기 중간 부품을 상기 제품 형상으로 프레스 성형하는 제 2 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 만곡부에서의 상기 천판부의 길이 방향의 선 길이를, 상기 제품 형상에서 L1o 로 정의하고, 상기 중간 부품에서 L1' 로 정의했을 때,
   상기 만곡부가 상기 천판부측으로 볼록한 경우에는, 하기 (1) 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
   L1o ＜ L1' ≤ 1.01 × L1o … (1)
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 만곡부에서의 상기 천판부의 길이 방향의 선 길이를, 상기 제품 형상에서 L1o 로 정의하고, 상기 중간 부품에서 L1' 로 정의했을 때,
   상기 만곡부가 상기 천판부측으로 오목한 경우에는, 하기 (2) 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
   L1o ＞ L1' ≥ 0.99 × L1o … (2)
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 만곡부의 범위는, 상기 금속판을 상기 제품 형상으로 성형하는 CAE 해석의 결과에 따라, 상기 천판부에 길이 방향 인장 응력 또는 길이 방향 압축 응력이 발생하는 응력 발생 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제 1 공정에 있어서 상기 만곡부가 상기 천판부측으로 볼록한 경우, 대상으로 하는 만곡부를 사이에 두고 위치하는 2 개의 직선부의 천판부를 만곡부의 정점부측을 향해 연장된 가상선의 교점과 상기 만곡부의 정점의 간격이 작아지도록 여유 두께를 성형하고, 상기 만곡부의 곡률 반경을 작게 하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제품 형상은, 천판부의 폭 방향 양측에 측벽부를 개재하여 플랜지부를 갖는 해트형 횡단면 형상이고,
   상기 제 1 공정에서 상기 만곡부가 상기 천판부측으로 볼록한 만곡인 경우, 그 만곡부에서의 상기 플랜지부의 길이 방향의 선 길이가 상기 제품 형상에서의 선 길이보다 짧아지도록 설정하고, 상기 만곡부가 상기 천판부측으로 오목한 만곡인 경우, 그 만곡부에서의 상기 플랜지부의 길이 방향의 선 길이가 상기 제품 형상에서의 선 길이보다 길어지도록 설정하여, 중간 부품으로 성형하는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 만곡부에서의 상기 플랜지부의 길이 방향의 선 길이를, 상기 제품 형상에서 L2o 로 정의하고, 상기 중간 부품에서 L2' 로 정의했을 때,
   상기 만곡부가 상기 천판부측으로 볼록한 경우에는, 하기 (3) 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
   L2o ＞ L2' ≥ 0.99 × L2o … (3)
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 만곡부에서의 상기 플랜지부의 길이 방향의 선 길이를, 상기 제품 형상에서 L2o 로 정의하고, 상기 중간 부품에서 L2' 로 정의했을 때,
   상기 만곡부가 상기 천판부측으로 오목한 경우에는, 하기 (4) 식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
   L2o ＜ L2' ≤ 1.01 × L2o … (4)
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제 1 공정에서는 드로 성형 또는 폼 성형을 적용하고, 제 2 공정에서는 제품 형상으로 성형하는 리스트라이크 공정인 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속판의 재료 강도가 590 MPa 이상인 강판인 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.

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