KR20190130424A - 냉간성형방법으로 생산된 자동차용 비필러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법에 관한 것으로서, 초고강도강 냉간성형 부품
용 프레스 금형 구조 설계 방법은 금형을 모델링한 후 금형구조해석에 사용될 쉘 요소를 이용하여 금형에 작용하
는 성형하중을 파악하고 금형에서 발생되는 성형하중의 분포도 및 변형량을 분석하는 성형해석단계와, 성형해석
단계를 통해 금형에 발생하는 성형하중을 분산시키기 위해 주물부의 리브 구조 및 형상을 설계하는 리브설계단계
와, 리브설계단계를 통해 설계된 리브를 주물부에 적용한 후 금형구조해석을 통해 금형에서 발생되는 성형하중의
분포도 및 변형량을 검증하는 검증단계를 포함하는 것을 특징으로 한다

Description

냉간성형방법으로 생산된 자동차용 비필러{B pillar for vehicles produced by cold formed method}

본 발명은 냉간성형방법으로 생산된 자동차용 비필러에 관한 것이며, 구체적으로 판재의 두께 및 프레스가공방법을 개선하여 크랙이나 주름없이 자동차용 비필러를 생산하는 방법에 관한 것이다.

최근 자동차 업계에서 경량화 요구와 안전성 및 최근 탄소배출 규제가 강화로 전 세계적으로 연비에 대한 관심

이 높아지고 있으며 초고강도 강판 적용을 확대하면서 차량 경량화에 적극 대응하고 있다

또한 국내외 완성차 업체에서는 고안전 경량차체 개발을 위한 노력으로 10GPa급 인장강도 이상 초고강도 강판

적용 비율을 계속적으로 증가시키고 있으며 최근에는 최대 인장강도 15GPa급의 초고강도 강판의 사용이 시작되

고 있다

이로 인해 차량 부품 제조 및 금형 제작 업체에서는 소재의 고강도화가 급속히 진행되면서 동일 부품을 가공할

경우 일반 강판에 비해 초고강도 강판일수록 금형제작의 난이도가 높아지므로 많은 어려움을 겪고 있다

하지만, 등록특허 제10-1484400호와 같은 종래기술의 경우 시간이 오래걸리고 구조 취약부를 찾는 과정이 복잡해지는 불편함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이며, 금형에 가해지는 성형하중을 구조 해석을 통해 파악한

후 금형에 성형하중이 집중되는 부위를 보강하여 성형하중이 분산되도록 하는 초고강도강 냉간성형 부품용 프레

스 금형 구조 설계 방법을 제공하려는 것이다

냉간성형으로 생산되는 자동차용 비필러를 제공한다.

성형하중이 집중되는 부위를 보강하여 금형변형에 의한 성형성 불량 발생을 줄이는

초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법을 제공하는 것이다

본 발명에 따른 초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법에 의하면 금형에

가해지는 성형하중을 구조 해석을 통해 파악한 후 금형에 성형하중이 집중되는 부위를 보강하여 성형하중이 분

산되는 효과가 있다

도 1 내지 도 8은 본 발명에 의한 성형방법을 위한 설명도.

본 발명에 따른 초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법은 금형을

등록특허 10-1835357

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모델링한 후 금형구조해석에 사용될 쉘 요소를 이용하여 금형에 작용하는 성형하중을 파악하고 금형에서 발생되

는 성형하중의 분포도 및 변형량을 분석하는 성형해석단계(S10)와, 성형해석단계(S10)를 통해 금형에 발생하는

성형하중을 분산시키기 위해 주물부의 리브 구조 및 형상을 설계하는 리브설계단계(S20)와, 리브설계단계(S20)

를 통해 설계된 리브를 주물부에 적용한 후 금형구조해석을 통해 금형에서 발생되는 성형하중의 분포도 및 변형

량을 검증하는 검증단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 한다

성형해석단계(S10)는 금형을 3차원 모델링 프로그램으로 작성한 후 상형과 하형의 [0026] 표면만 2차원 쉘 요소로 변환

하여 성형 중 발생하는 성형하중을 측정하는 성형하중측정단계(S11)와, 성형하중측정단계(S11)에서 활용한 금형

표면의 쉘 요소를 기본적으로 활용하여 3차원 유한요소로 모델링 한 후 성형하중을 금형에 적용하여 성형하중의

분포도 및 변형량을 분석하는 금형구조해석단계(S12)로 나누어진다

성형하중측정단계(S11)는 먼저 금형(100)을 3차원으로 모델링한 후 도 2와 같이 초고강도 강판인 블랭크(130)와

밀착되는 상형(110)과 하형(120)의 표면만을 2차원 쉘 요소로 변환하여 사용된다

도 2의 블랭크(130)의 요소크기는 적응형 요소분할을 실시하여 최초 요소 크기보다 작은 크기로 분할되도록 설

정하여 성형중 상세한 형상을 모사할 수 있도록 하는 것이 바람직하다

금형의 곡률부는 또한 각도를 설정하여 일정한 간격으로 분할시키게 되며 성형해석 시간의 단축을 위하여 요소

크기가 작아지는 부분에 밀도를 증가시켜주는 방법(Mass scaling)을 적용한다

또한 초고강도 강판을 이용하여 제품을 제조하는 금형의 경우 하부 주물의 리브 구조를 메인리브와 트러스리브

로 변경하여 사용하는 경우 종래의 금형에 비해 형합불량, 성형성 불량과 같은 문제점을 감소시킬 수 있으며,

생산되는 제품 형상이 변경되더라도 메인리브와 트러스리브의 두께만 변경시키거나 보조리브를 추가로 구성하는

경우 이러한 문제점을 해결할 수 있게 된다

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법에 의하면 금형에

가해지는 성형하중을 구조 해석을 통해 파악한 후 금형에 성형하중이 집중되는 부위를 보강하여 성형하중이 분

산되며, 성형하중이 집중되는 부위를 보강하여 금형변형에 의한 성형성 불량 발생을 줄이고, 금형을 보강할 때

리브의 구조, 위치를 성형하중에 따라 달리함으로써 수량을 최소화하여 금형의 구조강도를 확보하고 소재가 절

감되는 효과가 있다

이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지

식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본

발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다

100 : 비필러

Claims (2)

1. 냉간성형으로 생산되는 자동차용 비필러.
   
2. 인서트부와 주물부를 가지는 초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법에 있어서,
   금형을 모델링한 후 금형구조해석에 사용될 쉘 요소를 이용하여 상기 금형에 작용하는 성형하중을 파악하고 상
   기 금형에서 발생되는 성형하중의 분포도 및 변형량을 분석하는 성형해석단계와;
   상기 성형해석단계를 통해 상기 금형에 발생하는 성형하중을 분산시키기 위해 상기 주물부의 리브 구조 및 형상
   을 설계하는 리브설계단계와;
   상기 리브설계단계를 통해 설계된 상기 리브를 상기 주물부에 적용한 후 금형구조해석을 통해 상기 금형에서 발
   생되는 성형하중의 분포도 및 변형량을 검증하는 검증단계;를 포함하며
   상기 리브설계단계는
   상기 금형의 성형하중을 가장 많이 받는 부위에 대해 성형하중 분포를 고려하여 상기 주물부의 중심부를 기점으
   로 길이 및 폭 방향으로 형성되는 메인리브를 설계하는 메인리브설계단계와;
   상기 길이 방향으로 형성된 메인리브에서 폭 방향을 향해 대각선으로 기울어져 성형하중을 분산시키는 트러스리
   브를 설계하는 트러스리브설계단계;로 이루어지고,
   상기 성형해석단계는 상기 금형의 상형이 하형까지 이동되는 행정거리와, 금형이 가압되면서 발생되는 형성하중
   데이터를 이용하여 행정거리-성형하중 그래프를 형성하고,
   하사점에서 블랭크 두께의 2배 만큼 이격시킨 지점에서 접하는 행정거리-성형하중 기울기를 구한 후 기울기를
   하사점까지 연장하여 성형하중을 도출하는 것을 특징으로 하는
   초고강도강 냉간성형 부품용 프레스 금형 구조 설계 방법.

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