KR20210141652A - 프레스 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 천판부(3)와 종벽부(5)와 플랜지부(7)를 갖는 단면 해트 형상이며, 측면에서 보았을 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위(11)를 갖는 프레스 성형품(1)을 성형하는 것으로서, 천판 상당부(23)와, 길이 방향을 따라 비틀어진 형상의 비틀림 종벽부(25a)를 포함하는 종벽 상당부(25)가 형성되고, 오목 형상 만곡 상당 부위(31)를 갖는 중간 성형품(21)을 프레스 성형하는 제1 성형 공정과, 중간 성형품(21)을 목표 형상의 프레스 성형품(1)으로 프레스 성형하는 제2 성형 공정을 포함하고, 상기 제1 성형 공정에 있어서의 비틀림 종벽부(25a)는, 천판 상당부(23)와 이루는 각도가 오목 형상 만곡 상당 부위(31)의 길이 방향 중앙에 비해 단부측이 작아지도록 비틀어져 있다.

Description

프레스 성형 방법
본 발명은, 프레스 성형(press forming) 방법에 관한 것으로서, 특히, 천판부(web portion), 종벽부(side wall portion) 및 플랜지부(flange portion)를 갖는 단면 해트 형상(hat-shaped cross section)으로서, 측면에서 보았을 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는(concavely curved) 프레스 성형품의 프레스 성형 방법에 관한 것이다.
프레스 성형이란, 강판(steel sheet) 등의 금속 재료(metal sheet)를 금형(die of press forming)으로 협압함으로써, 금형의 형상을 전사하여 가공을 행하는 방법이다. 특히, 자동차 부품(automotive parts)의 대부분은 프레스 성형에 의해 제조되어 있다. 작금에는, 자동차 차체의 경량화(weight reduction of automotive body)의 관점에서 차체 부품에 고강도인 강판(고장력 강판(high-strength steel sheet))을 사용하는 경향이 강해지고 있다. 그러나, 강판이나 그 외 금속 재료의 특성으로서 강도가 증가하면 연성(elongation)은 부족해지는 경향이 있음으로써, 고장력 강판의 프레스 성형에서는 균열(fracture)이나 주름(wrikles)과 같은 성형 불량이 자주 발생하여 문제가 되고 있다.
자동차 차체의 골격 부품 중에서, 프런트 사이드 멤버(front side member)나 리어 사이드 멤버(rear side member) 등 급준하게 만곡한 형상을 갖는 만곡 부품(curved part)은, 프레스 성형에 의해 제조하면 균열이나 주름이 발생하기 쉽기 때문에, 난성형 부품으로 되어 있다. 최근에는, 자동차 회사나 부품 회사는 자동차 차체의 더 한층의 경량화를 목표로 하여, 그들 만곡 부품의 제조에 고장력 강판을 적용하는 검토가 이루어져 있고, 균열이나 주름을 어떻게 방지하면서 프레스 성형을 행할지가 과제가 되고 있다.
지금까지, 균열이나 주름을 억제하여 만곡 부품을 프레스 성형하는 기술이 몇 가지 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 상면에서 보았을 때 만곡한 L자 부품(L-shaped part)의 프레스 성형에 있어서, 플랜지와 종벽을 성형하는 성형력(forming load)을 이용하여 재료의 펀치(punch) 저면에서 슬라이드시켜 성형함으로써, 펀치 바닥의 주름과 플랜지의 균열을 회피하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 상하 방향으로 만곡한 부품에 대하여, 패드(pad)로 블랭크(blank)의 펀치 바닥을 판두께(thickness) 방향으로 가압하면서 드로우 성형(drawing forming)을 행함으로써, 면 외 변형(out-of-plane deformation)을 방지하여 주름을 억제하는 방법이 제안되어 있다.
특허문헌 3에는, 길이 방향으로 만곡한 단면 해트 형상의 만곡 프레스 부품의 프레스 성형에 있어서, 예비 성형(preforming)으로 블랭크재의 폭 방향 단부에 절곡부(folding portion)를 부여하고, 당해 절곡부를 남긴 상태로 상기 만곡 프레스 부품을 프레스 성형함으로써, 플랜지부에 있어서의 주름의 발생을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 당해 기술에 의하면, 예비 성형에 있어서 블랭크재의 폭 방향 단부에 부여한 절곡부에 의해 폭 방향 단부의 강성(stiffness)이 높아지고, 길이 방향으로 줄어드는 힘에 대하여 대항력(resistance)이 커지기 때문에, 만곡 형상에 기인한 두께 초과(excess metal)에 의해 길이 방향으로 줄어드는 힘이 작용해도, 플랜지부에 있어서의 주름의 발생을 억제할 수 있다고 되어 있다.
또한, 균열이나 주름의 발생을 억제하는 것을 목적으로 하여, 비드(bead)를 부여하여 만곡 부품을 프레스 성형하는 기술이 몇 가지 제안되어 있다. 특허문헌 4에는, 소재의 단부를 평면에서 보았을 때에 곡률(curvature)을 갖고, 또한 측면에서 보았을 때에 종벽면의 하방에 플랜지면을 갖는 형상으로 1 공정으로 프레스 가공(press forming)함에 있어서, 종벽면에 볼록 형상 비드를 부여하고, 그의 바로 아래의 플랜지면에는 오목 형상 비드를 부여함으로써, 소재 성형부의 주름 발생을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
일본특허 제5168429호 공보 일본특허 제5733475호 공보 일본특허 제5965159호 공보 일본공개특허공보 2010-115674호
그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 펀치 바닥에 좌면(mounted surface) 등의 형상이 있는 경우나, 봉지 형상과 같은 닫힌 형상인 경우는 재료를 크게 움직이게 할 수 없기 때문에, 적용 가능한 부품이 한정적이었다.
특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에서는, 블랭크 홀더(blank holder)와 패드를 동시에 사용하여 성형하고, 성형품을 금형으로부터 떼어낼 때, 블랭크 홀더나 패드가 가압한 그대로의 상태이면, 성형품을 압궤해버리기 때문에, 움직임을 막는 락킹 기구(locking structure)가 필요해진다. 그러나, 이 기구가 탑재되어 있는 프레스 장치(press machine)는 일반적이지 않기 때문에, 범용성이 결여된다.
특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, 플랜지부의 절곡 형상은 다음 공정에서 평탄하게 성형할 필요가 있지만, 굽힘 습성(curling)이 잔존해 버릴 우려가 있었다. 특히, 자동차 부품의 경우, 플랜지는 다른 부품과의 접합면(surface for joining)이 되는 경우가 많고, 높은 면 정밀도가 요구되기 때문에, 본 성형 방법의 적용에는 주의가 필요했다.
특허문헌 4에 개시되어 있는 기술은, 1 공정으로 프레스 가공하는 것으로서, 주름 발생이나 균열을 방지하기 위해 부여한 비드가 그대로 남아 버린다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 천판부, 종벽부 및 플랜지부를 갖는 단면 해트 형상으로서, 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을, 균열이나 주름을 억제하여 양호한 형상으로 프레스 성형할 수 있는 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 천판부와, 당해 천판부로부터 연속하는 종벽부와, 당해 종벽부로부터 연속하는 플랜지부를 갖는 단면 해트 형상이며, 상기 천판부 및/또는 상기 플랜지부가 측면에서 보았을 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위를 갖는 프레스 성형품을 성형하는 것으로서, 상기 천판부에 상당하는 천판 상당부(portion corresponding to web)와, 상기 종벽부에 상당하여, 길이 방향을 따라 비틀어진 형상의 비틀림 종벽부(twisted side wall portion)를 포함하는 종벽 상당부(portion corresponding to side wall)가 형성되고, 상기 오목 형상 만곡 부위(concave curved portion)에 상당하는 오목 형상 만곡 상당 부위(portion corresponding to concave curve)를 갖는 중간 성형품(preformed part)을 프레스 성형하는 제1 성형 공정과, 당해 중간 성형품을 상기 프레스 성형품으로 프레스 성형하는 제2 성형 공정을 포함하고, 상기 제1 성형 공정에 있어서의 비틀림 종벽부는, 상기 천판 상당부와 이루는 각도가, 상기 오목 형상 만곡 상당 부위의 길이 방향 중앙에 비해 단부측이 작아지도록 비틀어져 있다.
상기 제1 성형 공정에 있어서의 비틀림 종벽부는, 하식으로 부여되는 비틀림량 T가 10° 이상 20° 이하의 범위가 되도록 설정되어 있으면 좋다.
T＝Δθ×(H/L)
단,
Δθ: 각도차(＝θ2－θ1)
θ1: 오목 형상 만곡 상당 부위의 길이 방향 중앙에 있어서의 비틀림 종벽부와 천판 상당부가 이루는 각도(°)
θ2: 비틀림 종벽부의 길이 방향 단부에 있어서의 비틀림 종벽부와 천판 상당부가 이루는 각도(°)
H: 비틀림 종벽부의 종벽 높이(㎜)
L: 비틀림 종벽부의 길이 방향 길이(㎜)
본 발명에 의하면, 비틀림 종벽부에 전단 변형(shear deformation)을 발생시킬 수 있고, 균열과 주름의 발생을 억제하여 프레스 성형품을 양호한 형상으로 프레스 성형할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 있어서 프레스 성형되는 중간 성형품과 목표 형상인 프레스 성형품을 설명하는 도면이다((a-1) 중간 성형품의 사시도, (a-2) 중간 성형품에 있어서의 오목 형상 만곡 부위의 중앙의 단면과 길이 방향의 단부의 단면을 겹쳐 나타낸 도면, (b) 프레스 성형품의 사시도).
도 2는, 본 발명에 있어서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품을 설명하는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 3은, 본 발명에 있어서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품의 길이 방향에 직각인 단면도이다.
도 4는, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품을 종래의 프레스 성형 방법으로 프레스 성형했을 때의 재료의 움직임과, 당해 프레스 성형품에 있어서의 인장 변형(tensile deformation) 및 압축 변형(compressive deformation)이 생기는 부위를 설명하는 도면이다.
도 5는, 본 발명에 이른 경위에 있어서, 전단 변형을 발생시켜 종벽부를 프레스 성형했을 때의 재료의 움직임을 설명하는 도면이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법의 제1 성형 공정으로 프레스 성형되는 중간 성형품을 설명하는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 7은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 비틀림 종벽부에 있어서의 면 내 전단 변형(in-plane shear deformation)을 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 비틀림 종벽부의 비틀림량을 부여하는 종벽 높이와 길이 방향 길이를 나타내는 도면이다.
도 9는, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 비틀림 종벽부의 종벽 높이를 변경한 경우를 나타내는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 10은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 비틀림 종벽부의 길이 방향 길이를 변경한 경우를 나타내는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 11은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 비틀림 종벽부와 역방향으로 비틀어진 곡면 형상의 비틀림 종벽부를 갖는 중간 성형품을 나타내는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 12는, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 비틀림 종벽부와 역방향으로 비틀어진 비틀림 종벽부에 있어서의 면 내 전단 변형을 나타내는 도면이다.
도 13은, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법으로 프레스 성형되는 중간 성형품의 다른 예를 나타내는 도면이다((a) 사시도, (b) 상면도, (c) 측면도).
도 14는, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품의 다른 예를 나타내는 도면이다((a) 천판부만 오목 형상으로 만곡, (b) 플랜지부만 오목 형상으로 만곡).
도 15는, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에서 적용하는 드로우 성형 및 폼 성형(crash forming)을 설명하는 도면이다((a), (b) 드로우 성형, (c), (d) 폼 성형).
도 16은, 본 실시예에 있어서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품의 길이 방향에 직각인 단면 형상을 설명하는 도면이다.
도 17은, 본 실시예에 있어서 프레스 성형한 중간 성형품의 비틀림 종벽부의 길이 방향에 직각인 단면 형상을 설명하는 도면이다((a): 오목 형상 만곡 중앙, (b) 길이 방향 단부).
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법을 설명함에 앞서, 본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품과, 당해 프레스 성형품을 프레스 성형할 때에 균열이나 주름이 발생하는 이유, 나아가서는, 본 발명에 이른 경위에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 프레스 성형품의 높이 방향은, 당해 프레스 성형품의 프레스 성형 방향과 일치하는 것으로 하고 있다.
<프레스 성형품>
본 발명에서 성형 대상으로 하는 프레스 성형품(1)은, 도 2 및 도 3에 일 예로서 나타내는 바와 같이, 천판부(3)와, 천판부(3)로부터 연속하는 종벽부(5)와, 종벽부(5)로부터 연속하는 플랜지부(7)를 갖는 단면 해트 형상이며, 측면에서 보았을 때(도 2(c)) 천판부(3)와 플랜지부(7)가 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위(11)를 갖는 것으로서, 오목 형상 만곡 부위(11)의 길이 방향 양측에는, 직선 형상으로 연재하는 직선 부위(13)가 형성되어 있다. 여기에서, 오목 형상 만곡 부위(11)가 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡한다는 것은, 측면에서 보았을 때에 있어서 오목 형상으로 만곡한 원호의 중심이 천판부(3)측에 위치하는 것을 말한다.
프레스 성형품(1)을 측면에서 보았을 때의 프레스 성형 중에 있어서의 재료의 움직임을 도 4에 나타낸다. 블랭크(금속판)를 프레스 성형하는 과정에 있어서, 당해 블랭크는 천판부(3)와 종벽부(5)의 사이의 펀치 숄더 R부(punch corner portion)(4)에서 굽혀지고, 펀치 숄더 R부(4)의 굽힘 능선(ridgeline)에 대하여 직교 방향(도 4 중의 화살표의 방향)으로 재료가 움직인다.
그 때문에, 오목 형상 만곡 부위(11)에 있어서는, 천판부(3)에서는 재료가 모여 길이 방향 길이는 짧아지는 것에 대하여, 플랜지부(7)의 길이 방향 길이는 길어져, 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차가 생긴다. 이에 따라, 플랜지부(7)에서는 인장 변형이 작용하여 균열이 생기기 쉽고, 천판부(3)에서는 압축 변형이 작용하여 주름이 생기기 쉽다.
이 점에서, 프레스 성형품(1)을 프레스 성형할 때에 균열이나 주름의 발생을 억제하기 위해서는, 오목 형상 만곡 부위(11)에 있어서의 플랜지부(7)에 인장 변형이나 천판부(3)에 압축 변형을 발생시키지 않도록 프레스 성형 과정에서의 재료의 움직임을 바꿈으로써, 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차를 저감하는 것이 중요하다고 생각된다.
그래서, 오목 형상 만곡 부위(11)에 있어서의 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차를 발생시키지 않고 프레스 성형하는 이상 상태를 생각한다. 도 5에, 이상 상태에서의 재료의 움직임을 나타낸다. 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차를 발생시키지 않기 위해서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 블랭크에 있어서의 종벽부(5)에 상당하는 부위(이하 「종벽 상당부」라고 함)에 전단 변형을 발생시켜 재료를 프레스 성형 방향과 동일한 방향으로 움직이게 할 필요가 있다. 그러나, 프레스 성형에 있어서는, 기본적으로 금형은 상하 방향의 이동뿐이고, 이 한정된 금형의 이동에 의해 종벽 상당부의 재료에 면 내 전단 변형을 발생시키는 것은 용이하지 않다.
발명자들은 재료에 면 내 전단 변형을 발생시키는 방법의 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 블랭크에 있어서의 종벽 상당부를 길이 방향을 따라 면 외로 비틀어진 곡면 형상으로 프레스 성형함으로써, 당해 종벽 상당부에 면 내 전단 변형을 발생시킬 수 있는 것을 발견했다. 본 발명은, 이러한 검토에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 대해서 설명한다.
<프레스 성형 방법>
본 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법은, 도 1(b) 및 도 2에 예시하는 프레스 성형품(1)을 목표 형상으로 하여 프레스 성형하는 것으로서, 블랭크를 중간 성형품(21)(도 1(a-1), (a-2))으로 예비 성형하는 제1 성형 공정과, 중간 성형품(21)을 목표 형상인 프레스 성형품(1)으로 프레스 성형하는 제2 성형 공정을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 제공하는 블랭크는, 강판뿐만 아니라, 박판(sheet)의 소성체(plastic material)이면 좋고, 예를 들면, 알루미늄 합금판(aluminum alloy sheet), 마그네슘 합금판(magnesium alloy sheet), 티탄 합금판(titanium alloy sheet), 수지판(plastic sheet) 등을 들 수 있다. 또한, 블랭크의 재질 강도(material strength)에 있어서도 특별히 제한은 없다.
≪제1 성형 공정≫
제1 성형 공정은, 블랭크를 중간 성형품(21)(도 1(a-1), (a-2))으로 예비 성형하는 공정이다.
중간 성형품(21)은, 도 1(a-1)에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품(1)의 천판부(3)에 상당하는 천판 상당부(23)와, 프레스 성형품(1)의 종벽부(5)에 상당하고, 종벽부(5)에 비해 길이 방향을 따라 비틀어진 곡면 형상의 비틀림 종벽부(25a)를 포함하는 종벽 상당부(25)와, 프레스 성형품(1)의 플랜지부(7)에 상당하는 플랜지 상당부(27)를 갖는 단면 해트 형상으로서, 프레스 성형품(1)의 오목 형상 만곡 부위(11)에 상당하는 오목 형상 만곡 상당 부위(31)와, 직선 부위(13)에 상당하는 직선 상당 부위(33)를 갖는 것이다.
중간 성형품(21)에 있어서, 비틀림 종벽부(25a)는, 종벽 상당부(25)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 도 1(a-2)에, 오목 형상 만곡 상당 부위(31)의 길이 방향의 중앙(이하, 「오목 형상 만곡 중앙」이라고 함)과, 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향의 단부(이하, 「길이 방향 단부」라고 함) 각각에 있어서의 중간 성형품(21)의 길이 방향에 직교하는 단면의 형상을 나타낸다. 도 1(a-2)에 나타내는 단면 형상은, 설명의 편의상, 플랜지 상당부(27)의 높이 방향의 위치를 함께 나타내고 있다.
비틀림 종벽부(25a)는, 도 1(a-2)에 나타내는 바와 같이, 천판 상당부(23)와의 이루는 각도를 θ로 했을 때, 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 각도 θ1에 비해, 길이 방향 단부에 있어서의 각도 θ2의 쪽이 작아지도록 비틀어져 있다. 그리고, 이 비틀림에 수반하여, 비틀림 종벽부(25a)와 천판 상당부(23)가 이루는 각도 θ는, 길이 방향을 따라 연속적으로 변화하고 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 중간 성형품(21)의 천판 상당부(23)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품(1)의 천판부(3)(도 2)와 동일 형상인 것으로 한다. 이에 대하여, 중간 성형품(21)의 플랜지 상당부(27)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 종벽부(5)와 상이한 형상인 비틀림 종벽부(25a)를 포함하는 종벽 상당부(25)에 연속하기 때문에, 도 6(b), (c)에 나타내는 바와 같이 프레스 성형품(1)(도 2(b), (c))의 플랜지부(7)와 평면에서 보았을 때 및 측면에서 보았을 때 상이한 형상이다.
또한, 중간 성형품(21)의 천판 상당부(23)와 비틀림 종벽부(25a)가 이루는 각도는, 오목 형상 만곡 중앙(θ1)에 비해 길이 방향 단부(θ2)의 쪽이 작다(도 1(a-2) 참조). 그 때문에, 중간 성형품(21)의 높이 방향에 있어서의 성형품 높이는, 길이 방향을 따라 일정하지 않고, 프레스 성형품(1)의 높이 방향에 있어서의 성형품 높이와 상이하다.
또한, 중간 성형품(21)의 천판 상당부(23)와 종벽 상당부(25)의 사이의 펀치 숄더 R부(24)(도 6)의 능선 길이, 또는, 종벽 상당부(25)와 플랜지 상당부(27)의 사이의 다이 숄더 R부(die corner portion)(26)(도 6)의 능선 길이에 대해서도, 프레스 성형품(1)의 펀치 숄더 R부(4) 및 다이 숄더 R부(6)(도 2) 각각의 능선 길이와 상이하다.
예를 들면, 천판 상당부(23)를 목표 형상인 프레스 성형품(1)의 천판부(3)와 동일 형상으로 성형한 경우, 펀치 숄더 R부(24)의 능선 길이는 프레스 성형품(1)과 동일하지만, 다이 숄더 R부(26)의 능선 길이는 프레스 성형품(1)과는 상이하다. 또한, 플랜지 상당부(27)를 목표 형상인 프레스 성형품(1)의 플랜지부(7)와 동일 형상으로 성형한 경우, 다이 숄더 R부(26)의 능선 길이는 프레스 성형품(1)과 동일하다고 해도, 펀치 숄더 R부(24)의 능선 길이는 프레스 성형품(1)과는 상이하다.
≪제2 성형 공정≫
제2 성형 공정은, 중간 성형품(21)(도 1(a-1), (a-2))을 목표 형상인 프레스 성형품(1)(도 1(b))으로 프레스 성형하는 공정이다. 제2 성형 공정에 의해, 천판 상당부(23)와의 이루는 각도가 길이 방향을 따라 변화하는 비틀림 종벽부(25a)를 포함하는 종벽 상당부(25)는, 목표 형상의 종벽부(5)로 성형된다. 또한, 플랜지 상당부(27)는, 목표 형상의 플랜지부(7)로 성형된다.
≪균열과 주름을 억제할 수 있는 이유≫
다음으로, 본 실시 형태에 따른 프레스 성형 방법에 의해, 측면에서 보았을 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을, 균열과 주름을 억제하여 프레스 성형할 수 있는 이유에 대해서 설명한다.
제1 성형 공정에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품(1)의 종벽부(5)에 상당하는 종벽 상당부(25)에, 길이 방향을 따라 면 외로 비틀어진 곡면 형상의 비틀림 종벽부(25a)를 형성한다. 이와 같이, 재료(블랭크)가 면 외로 비틀어진 곡면 형상으로 성형되면, 당해 재료에 있어서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 면 외의 전단 변형에 더하여 면 내의 전단 변형을 받는다.
이에 따라, 오목 형상 만곡 상당 부위(31)에 있어서의 천판 상당부(23)의 길이 방향의 중앙으로의 재료의 이동이 억제됨과 함께, 플랜지 상당부(27)에 있어서의 길이 방향의 단부측으로의 재료의 이동도 억제된다. 그 때문에, 비틀림 종벽부(25a)에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 플랜지 상당부(27)의 길이 방향의 선길이와 천판 상당부(23)의 길이 방향의 선길이의 선길이차가 감소한다. 그 결과, 제2 성형 공정에 있어서 중간 성형품(21)을 목표 형상으로 프레스 성형한 프레스 성형품(1)에 있어서는, 플랜지부(7)의 균열이 억제됨과 함께 천판부(3)의 주름이 억제된다.
≪비틀림 종벽부의 비틀림량의 적합 범위≫
본 발명에 따른 프레스 성형 방법은, 전술의 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 성형 공정에 있어서 비틀림 종벽부(25a)에 면 내 전단 변형을 발생시킴으로써, 목표 형상인 프레스 성형품(1)(도 2)의 플랜지부(7)에 있어서의 균열과 천판부(3)에 있어서의 주름을 억제하는 것이다.
여기에서, 비틀림 종벽부(25a)에 있어서의 면 내 전단 변형의 크기는, 비틀림 종벽부(25a)의 비틀림의 정도에 의존한다. 그리고, 본 발명에서는, 비틀림 종벽부(25a)의 비틀림의 정도는, 비틀림 종벽부(25a)의 각도 변화 및 애스펙트비를 이용하여 나타낼 수 있다.
비틀림 종벽부(25a)의 각도 변화는, 비틀림 종벽부(25a)와 천판 상당부(23)가 이루는 각도의 오목 형상 만곡 중앙(오목 형상 만곡 상당 부위(31)의 길이 방향의 중앙)에 있어서의 각도 θ1과, 길이 방향 단부(비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향의 단부)에 있어서의 각도 θ2의 각도차 Δθ(＝θ1－θ2)로 부여한다(도 1(a-2) 참조).
비틀림 종벽부(25a)의 애스펙트비(aspect ratio)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 비틀림 종벽부(25a)의 종벽 높이 H와 길이 방향 길이 L의 비 H/L로 부여한다. 여기에서, 비틀림 종벽부의 종벽 높이 H 및 길이 방향 길이 L은, 비틀림 종벽부(25a)의 면 내에 있어서 길이 방향에 직교하는 방향의 높이 및 길이 방향의 길이로 한다.
그리고, 비틀림량 T(°)는, 아래식 (1)에 의해 부여한다.
T＝Δθ×(H/L)＝(θ1－θ2)×(H/L) (1)
식 (1)로부터, 비틀림량 T를 바꾸기 위해서는, (1) 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 비틀림 종벽부(25a)와 천판 상당부(23)가 이루는 각도 θ1, (2) 길이 방향 단부에 있어서의 비틀림 종벽부(25a)와 천판 상당부(23)가 이루는 각도 θ2, (3) 비틀림 종벽부(25a)의 종벽 높이 H, (4) 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향 길이 L을 변경하면 좋은 것을 알 수 있다.
도 9에, 비틀림 종벽부(25a)의 높이 H를 변화시킨 중간 성형품(41)의 일 예를, 도 10에, 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향 길이 L을 변화시킨 중간 성형품(61)의 일 예를, 각각 나타낸다.
전술의 도 1 및 도 6에 나타내는 중간 성형품(21)은, 그의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐 비틀림 종벽부(25a)가 형성된 것이었다. 한편, 도 10에 나타내는 중간 성형품(61)은, 비틀림 종벽부(65a)의 길이 방향 길이 L을 프레스 성형품(1)의 종벽부(5)의 길이 방향 길이보다 짧게 한 것이다. 그 때문에, 중간 성형품(61)의 종벽 상당부(65)는, 길이 방향을 따라 비틀어진 비틀림 종벽부(65a)와, 비틀림 종벽부(65a)의 길이 방향 단부로부터 연장 돌출하여 비틀어져 있지 않은 면부(65b)를 갖는다. 그리고, 중간 성형품(61)에 있어서는, 길이 방향 단부에 있어서의 비틀림 종벽부(65a)와 천판 상당부(63)가 이루는 각도 θ2는, 중간 성형품(61) 전체의 길이 방향의 단부가 아니라, 비틀림 종벽부(65a)만의 길이 방향의 단부에서의 각도이다.
또한, 제1 성형 공정으로 프레스 성형하는 중간 성형품(21)의 비틀림 종벽부(25a)와 천판 상당부(23)가 이루는 각도에 대해서는, 전술한 바와 같이, 길이 방향 단부에 있어서의 각도 θ2를 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 각도 θ1보다도 작게 하는 것이 필요하다. 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이, 길이 방향 단부에 있어서의 각도 θ2를 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 각도 θ1보다 크게 한 경우, 도 12에 나타내는 바와 같이, 비틀림 종벽부(25a)에 있어서의 면 내 전단 변형은, 도 7에 나타내는 비틀림 종벽부(25a)와는 역방향이 된다. 그 때문에, 중간 성형품(81)을 목표 형상인 프레스 성형품(1)으로 프레스 성형해도, 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차를 작게 할 수 없고, 균열이나 주름의 억제 효과가 얻어지지 않는다.
또한, 균열이나 주름을 억제하는 데에 적합한 비틀림량 T에 대해서, 유한 요소법(finite element method)(FEM)에 의한 시뮬레이션에 의해 검토했다. 그 결과, 비틀림량 T가 10° 이상 20° 이하의 범위가 되도록 설정되어 있으면, 균열과 주름의 쌍방을 억제하는 데에 바람직한 것을 발견했다. 비틀림량 T가 10° 미만인 경우, 비틀림 종벽부(25a)의 면 내 전단 변형이 충분하지 않은 경우가 있다. 또한, 비틀림량 T가 20° 초과인 경우, 제1 성형 공정에서 비틀림 종벽부(25a)가 과대한 전단 변형을 받아 종벽 상당부에 전단 주름(wrinkles by shear deformation)이 생기는 경우가 있다.
또한, 비틀림 종벽부(25a)의 애스펙트비 H/L는, 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향 길이의 중앙(오목 형상 만곡 중앙과 길이 방향 단부의 중간 위치)에 있어서의 종벽 높이 H와, 종벽 높이 방향의 중앙에 있어서의 길이 방향 길이 L을 이용하여 부여하면 좋다.
≪중간 성형품 및 프레스 성형품의 형상에 대해서≫
상기의 설명에서는, 중간 성형품(21)(도 1, 도 6)이나 중간 성형품(41)(도 9), 중간 성형품(61)(도 10)은, 모두 천판 상당부가 목표 형상의 천판부와 동일한 형상이고, 플랜지 상당부가 목표 형상의 플랜지부(7)와는 상이한 형상의 것이었다.
다만 본 발명은, 도 13에 나타내는 중간 성형품(101)과 같이, 플랜지 상당부(107)를 목표 형상의 플랜지부(7)(도 2)와 동일한 형상으로 하고, 천판 상당부(103)를 목표 형상의 천판부(3)와 상이한 형상으로 하는 것이어도 좋다.
이러한 중간 성형품(101)에 있어서도, 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 비틀림 종벽부(105a)와 천판 상당부(103)가 이루는 각도 θ1에 비해, 길이 방향 단부에 있어서의 비틀림 종벽부(105a)와 천판 상당부(103)가 이루는 각도 θ2가 작으면, 종벽 상당부(105)에 형성된 비틀림 종벽부(105a)는 도 7에 나타내는 바와 같은 면 내 전단 변형을 받아 프레스 성형된다. 그 때문에, 중간 성형품(101)을 목표 형상으로 프레스 성형한 프레스 성형품(1)에 있어서는, 플랜지부(7)의 균열과 천판부(3)의 주름의 쌍방을 억제할 수 있다.
단, 도 6에 나타내는 바와 같이 중간 성형품(21)의 천판 상당부(23)가 목표 형상의 천판부(3)와 동일 형상이면, 제2 성형 공정에서 이용하는 금형의 펀치 상에 중간 성형품(21)을 두었을 때, 덜컹거림(wobble)이 없이 안정적으로 프레스 성형을 행할 수 있기 때문에, 목표 형상의 천판부(3)와 동일한 형상으로 한 천판 상당부(23)의 중간 성형품(21)을 성형하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 설명에 있어서 성형 대상으로 한 프레스 성형품(1)은, 천판부(3)와 플랜지부(7)가 함께 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡한 것이었지만, 본 발명은, 도 14에 나타내는 바와 같이, 천판부(123)만이 오목 형상으로 만곡한 프레스 성형품(121)이나, 플랜지부(147)만이 오목 형상으로 만곡한 프레스 성형품(141)을 성형 대상으로 하는 것이어도 좋다.
또한, 상기의 설명은, 도 2에 예시한 프레스 성형품(1)과 같이, 오목 형상 만곡 부위(11)의 곡률 반경이 길이 방향에 있어서 일정한 것을 성형 대상으로 하는 경우에 대한 것이었다. 다만, 본 발명은, 곡률 반경이 상이한 오목 형상 만곡 부위가 복수 연속하는 바와 같은 프레스 성형품을 성형 대상으로 하는 것이어도 좋다.
이러한 경우, 곡률 반경이 일정한 오목 형상 만곡 부위마다, 당해 오목 형상 만곡 부위에 있어서의 비틀림 종벽부가 당해 오목 형상 만곡부의 길이 방향의 중앙으로부터 단부측을 향하여 비틀어진 곡면 형상이 되도록 하면 좋다. 그리고, 각 오목 형상 만곡 부위에 있어서, 당해 오목 형상 만곡 부위의 길이 방향의 중앙에 비해 당해 오목 형상 만곡 부위의 비틀림 종벽부의 길이 방향 단부에 있어서의 천판 상당부와 비틀림 종벽부가 이루는 각도가 작아지도록 하면 좋다.
또한, 본 실시 형태에서 성형 대상으로 한 프레스 성형품(1)은, 오목 형상 만곡 부위(11)의 길이 방향 양측에 직선 부위(13)를 갖는 것이었지만, 본 발명은, 오목 형상 만곡 부위의 길이 방향의 편측에 직선 부위를 갖는 프레스 성형품이나, 오목 형상 만곡 부위만을 갖는 프레스 성형품을 성형 대상으로 하는 것이어도 좋다.
또한, 도 2에 예시한 프레스 성형품(1)은, 천판부(3)와 종벽부(5)가 이루는 각도가 길이 방향을 따라 일정, 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형품(1)의 오목 형상 만곡 중앙(오목 형상 만곡 부위(11)의 길이 방향의 중앙)에 있어서의 각도 θ1,0과 길이 방향 단부(종벽부(5)의 길이 방향의 단부)에 있어서의 각도 θ2,0이 동일한 것이었다. 다만, 본 발명은, 천판부와 종벽부가 이루는 각도가 길이 방향을 따라 변화하는, 즉, 종벽부가 길이 방향을 따라 비틀어진 곡면 형상인 프레스 성형품을 성형 대상으로 하는 것이어도 좋다.
이러한 경우, 중간 성형품의 비틀림 종벽부의 길이 방향의 단부에 있어서의 각도와 오목 형상 만곡 상당 부위의 길이 방향의 중앙에 있어서의 각도의 각도차를, 목표 형상의 프레스 성형품의 오목 형상 만곡 부위의 길이 방향의 중앙(오목 형상 만곡 중앙)에 있어서의 각도와, 종벽부의 길이 방향의 단부(길이 방향 단부)에 있어서의 각도의 각도차보다도 커지도록 하고, 중간 성형품의 비틀림 종벽부를 목표 형상의 종벽부보다도 더욱 길이 방향을 따라 비틀어진 곡면 형상으로 하면 좋다.
예를 들면, 중간 성형품의 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 천판 상당부와 비틀림 종벽부가 이루는 각도를 목표 형상의 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 천판부와 종벽부가 이루는 각도로 하고, 중간 성형품의 길이 방향 단부에 있어서의 천판 상당부와 비틀림 종벽부가 이루는 각도를, 목표 형상의 길이 방향 단부에 있어서의 천판부와 종벽부가 이루는 각도보다도 작게 하면 좋다.
≪프레스 공법에 대해서≫
상기와 같이 제1 성형 공정에 있어서 비틀림 종벽부(25a)를 형성하여 면 내 전단 변형을 발생시켰다고 해도, 천판 상당부(23)에 있어서는 압축 변형을 받아 주름의 발생이 우려되는 경우가 있다. 이러한 경우, 제1 성형 공정은, 블랭크 홀더와 다이로 블랭크의 단부를 협압하면서 프레스 성형하는 드로우 성형이 바람직하다.
한편, 제2 성형 공정에서는, 다이와 펀치로 사이에 끼워넣고 성형하는 폼 성형이나, 천판부의 주름이 우려되는 경우는, 패드를 이용한 폼 성형으로 해도 좋다.
도 15에, 제1 성형 공정으로 패드를 이용한 폼 성형(패드 적용 폼 성형)과, 제2 성형 공정으로 패드를 이용하지 않는 폼 성형으로 한 경우의 금형과 블랭크의 단면도를 나타낸다.
제1 성형 공정에 있어서의 패드 적용 폼 성형(도 15(a), (b))에서는, 우선, 블랭크(201)를 펀치(213) 상에 설치한다. 이어서, 다이(211)와 패드(215)가 펀치(213)측으로 하강하여 블랭크(201)와 접했을 때, 블랭크(201)에 있어서의 천판 상당부(203a)(도 15(c) 참조)에 상당하는 부위(201a)를 패드(215)와 펀치(213)로 보유지지(保持)한 상태가 된다. 그리고, 패드(215)는 하방으로 가압한 상태인 채 다이(211)가 추가로 하강함으로써, 중간 성형품(203)을 성형한다. 그 후, 제2 성형 공정에 있어서의 패드를 이용하지 않는 폼 성형(도 15(c), (d))에서는, 펀치(223) 상에 중간 성형품(203)을 설치하고, 다이(221)를 펀치(223)측으로 하강시켜 펀치(223)와 사이에 끼워넣고, 목표 형상인 프레스 성형품(205)을 성형한다.
실시예
본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 의한 작용 효과에 대해서, 구체적인 프레스 성형 실험을 행했기 때문에, 이하에 설명한다.
프레스 성형 실험에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 천판부(3)와 종벽부(5)와 플랜지부를 갖는 단면 해트 형상으로서, 측면에서 보았을 때 천판부(3)와 플랜지부(7)가 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위(11)와 그의 길이 방향 양측으로 연재하는 직선 부위(13)를 갖는 프레스 성형품(1)을 성형 대상으로 했다.
프레스 성형품(1)의 치수는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 천판부(3)의 폭을 60㎜, 종벽부(5)의 종벽 높이를 70㎜, 플랜지부(7)의 폭 20㎜, 천판부(3)와 종벽부(5)가 이루는 각도를 80°로 했다. 추가로, 길이 방향 길이를 385㎜, 오목 형상 만곡 부위(11)의 만곡의 곡률 반경을 R150㎜, 측면에서 보았을 때의 직선 상당 부위(33)에 있어서의 천판부(3)와 프레스 성형 방향이 이루는 각도 중 예각측의 각도를 70°로 했다. 또한, 실험에 있어서 프레스 성형에 제공한 재료는, 판두께 1.4㎜, 인장 강도 1180㎫급의 강판을 사용했다.
여기에서, 제1 성형 공정에서의 프레스 공법은, 패드를 이용한 폼 성형(도 15(a), (b) 참조)으로 하고, 제2 성형 공정에서의 프레스 공법은 폼 성형(도 15(c), (d) 참조)으로 했다. 여기에서, 제1 공정에 있어서, 패드 하중(load)은 10tonf로 했다.
제1 성형 공정은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 천판 상당부(23)와, 길이 방향을 따라 비틀어진 형상의 비틀림 종벽부(25a)를 포함하는 종벽 상당부(25)와, 플랜지 상당부(27)가 형성되고, 오목 형상 만곡 상당 부위(31)를 갖는 중간 성형품(21)을 프레스 성형하는 것으로 했다. 여기에서, 비틀림 종벽부(25a)는, 길이 방향 길이 L을 250㎜, 종벽 높이 H를 70㎜로 했다(도 8 참조).
도 17에, 중간 성형품(21)의 단면 형상을 나타낸다. 본 실시예에서는, 오목 형상 만곡 상당 부위(31)의 길이 방향의 중앙(도 17(a))에 있어서의 천판 상당부(23)와 비틀림 종벽부(25a)가 이루는 각도 θ1에 비해, 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향의 단부(도 17(b))에 있어서의 천판 상당부(23)가 이루는 각도 θ2의 쪽이 작은 것을 본 발명예로 했다. 그리고, 이 2개의 각도 θ1 및 각도 θ2를 바꿈으로써 각도차 Δθ(＝θ1－θ2)를 여러 가지로 변경시켜 중간 성형품(21)을 제1 성형 공정으로 프레스 성형하고, 계속해서 제2 성형 공정에서 목표 형상으로 프레스 성형한 프레스 성형품(1)에 있어서의 균열과 주름의 유무에 의해, 프레스 성형성을 평가했다.
균열의 평가에 대해서는, 균열이 있는 경우는 「×」, 균열은 없지만 판두께 감소에 의한 잘록함이 있는 경우는 「△」, 균열·잘록함이 일절 없는 경우는 「○」라고 했다. 주름의 평가에 대해서는, 현저한 주름이 있는 경우는 「×」, 미소한 주름이 있는 경우는 「△」, 주름이 일절 없는 경우는 「○」로 했다.
또한, 본 실시예에서는, 폼 성형 또는 드로우 성형의 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 프레스 성형하는 것 및, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정의 2 공정으로 프레스 성형품(1)을 프레스 성형하는 것으로서, 제1 성형 공정으로 프레스 성형된 중간 성형품(21)의 종벽 상당부(25)가 길이 방향을 따라 비틀어진 곡면 형상이 아닌 것을 종래예로 했다.
또한, 제1 성형 공정과 제2 성형 공정의 2 공정으로 프레스 성형품(1)을 프레스 성형하는 것으로서, 제1 성형 공정으로 프레스 성형되는 중간 성형품(21)의 비틀림 종벽부(25a)가, 천판 상당부(23)와 이루는 각도가 오목 형상 만곡 상당 부위(31)의 길이 방향 중앙에 비해 단부측이 커지도록 비틀어져 있는, 즉, 오목 형상 만곡 중앙에 있어서의 각도 θ1과 길이 방향 단부에 있어서의 각도 θ2의 각도차 Δθ(＝θ1－θ2)가 부(負)의 값인 것을 비교예로 했다.
그리고, 종래예 및 비교예에 따른 프레스 성형품에 대해서도, 본 발명예와 마찬가지로 균열과 주름의 유무를 평가했다. 표 1에, 프레스 성형 조건과 프레스 성형성의 평가 결과를 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 있어서, 오목 형상 만곡 중앙 각도 θ1은, 중간 성형품(21)의 오목 형상 만곡 상당 부위(31)의 길이 방향의 중앙에 있어서의 천판 상당부(23)와 비틀림 종벽부(25a)가 이루는 각도이고(도 17(a)), 길이 방향 단부 각도 θ2는, 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향의 단부에 있어서의 천판 상당부(23)와 비틀림 종벽부(25a)(또는 종벽 상당부(25))가 이루는 각도이다(도 17(b)). 또한, 각도차 Δθ, 길이 방향 길이 L 및 종벽 높이 H는, 전술의 실시 형태와 마찬가지로 부여한 것으로서, 비틀림량 T는, 각도차 Δθ, 길이 방향 길이 L 및 종벽 높이 H를 전술의 식 (1)에 대입하여 구한 것이다.
표 1에 있어서, 종래예 2∼종래예 4, 비교예 1∼비교예 3 및 본 발명예 1∼본 발명예 10은, 각도차 Δθ가 동일한 조건마다 정리하여 나타내고 있다. 또한, 종래예 1은, 폼 성형의 1 공정으로 프레스 성형품(1)을 성형한 것이다. 천판부(3)와 종벽부(5)가 이루는 각도는 목표 형상인 100°이다.
종래예 1에 있어서는, 천판부(3)에 있어서의 주름의 발생은 보이지 않기는 했지만, 플랜지부(7)에 균열이 발생했다.
종래예 2∼종래예 4는, 오목 형상 만곡 중앙 각도 θ1과 길이 방향 단부 각도 θ2의 각도차 Δθ가 0이기 때문에, 종벽 상당부(25)에 면 내 전단 변형을 부여하여 중간 성형품(21)을 프레스 성형할 수 없었다. 그 때문에, 중간 성형품(21)을 목표 형상으로 프레스 성형한 프레스 성형품(1)에 있어서는, 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차가 발생하고, 천판부(3)에 있어서의 주름과 플랜지부(7)에 있어서의 균열의 쌍방을 동시에 억제할 수 없었다.
비교예 1∼비교예 3은, 오목 형상 만곡 중앙 각도 θ1에 비해 길이 방향 단부 각도 θ2의 쪽이 큰 것이다. 그 때문에, 제1 성형 공정에서는 오목 형상 만곡 중앙 각도 θ1과 길이 방향 단부 각도 θ2의 각도차 Δθ가 0이 아니라, 비틀림 종벽부(25a)는 면 내 전단 변형을 받아 성형되어 있다. 그러나, 당해 면 내 전단 변형의 방향이 본 발명예에 따른 비틀림 종벽부에 있어서의 전단 변형의 방향과 역방향(도 12 참조)이기 때문에, 천판 상당부(23)와 플랜지 상당부(27)의 길이 방향의 선길이차가 감소하는 것은 아니었다. 그 결과, 목표 형상의 프레스 성형품(1)에 있어서는, 천판부(3)에 있어서의 주름과 플랜지부(7)에 있어서의 균열의 쌍방을 동시에 억제할 수 없었다.
본 발명예 1∼본 발명예 13은, 오목 형상 만곡 중앙 각도 θ1에 비해 길이 방향 단부 각도 θ2의 쪽이 작은 것으로서, 오목 형상 만곡 중앙 각도 θ1, 길이 방향 단부 각도 θ2, 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향 길이 L 및 종벽 높이 H를 변경한 것이다.
표 1로부터, 본 발명예 1∼본 발명예 4(Δθ＝20°), 본 발명예 5∼본 발명예 7(Δθ＝40°), 본 발명예 8∼본 발명예 9(Δθ＝60°), 본 발명예 10(Δθ＝80°)이나, 길이 방향 단부 각도 θ2가 목표 형상의 천판부(3)와 종벽부(5)가 이루는 각도(＝100°)보다도 작은 본 발명예 11(θ2＝95°), 비틀림 종벽부(25a)의 길이 방향 길이 L 및 종벽 높이 H를 변경한 본 발명예 12(L＝125㎜) 및 본 발명예 13(H＝35㎜)의 어느 것에 있어도, 균열과 주름의 쌍방을 동시에 억제하여 프레스 성형품이 프레스 성형할 수 있는 것이 나타났다.
이는, 본 발명예 1∼본 발명예 13에 따른 중간 성형품(21)에 있어서는, 비틀림 종벽부(25a)는 전술의 도 7에 나타내는 면 내 전단 변형을 받아 성형됨에 따라, 천판부(3)와 플랜지부(7)의 길이 방향의 선길이차가 생기는 것을 저감했기 때문이라고 생각된다.
또한, 비틀림량 T가 본 발명의 적합 범위 내(10° 이상 20° 이하)인 본 발명예 5∼본 발명예 7(T＝11.2°), 본 발명예 8∼본 발명예 9(T＝16.8°), 본 발명예 11(T＝18.2°)에 있어서는, 프레스 성형품(1)에 균열과 주름의 발생은 일절 보이지 않고, 양호한 결과가 얻어졌다.
이상, 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 의하면, 측면에서 보았을 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 단면 해트 형상의 프레스 성형품을, 균열과 주름의 쌍방을 억제하여 프레스 성형할 수 있는 것이 실증되었다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 천판부, 종벽부 및 플랜지부를 갖는 단면 해트 형상으로서, 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 프레스 성형품을, 균열이나 주름을 억제하여 양호한 형상으로 프레스 성형할 수 있는 프레스 성형 방법을 제공할 수 있다.
1 : 프레스 성형품
3 : 천판부
4 : 펀치 숄더 R부
5 : 종벽부
6 : 다이 숄더 R부
7 : 플랜지부
11 : 오목 형상 만곡 부위
13 : 직선 부위
21 : 중간 성형품
23 : 천판 상당부
24 : 펀치 숄더 R부
25 : 종벽 상당부
25a : 비틀림 종벽부
26 : 다이 숄더 R부
27 : 플랜지 상당부
31 : 오목 형상 만곡 상당 부위
33 : 직선 상당 부위
41 : 중간 성형품
43 : 천판 상당부
45 : 종벽 상당부
45a : 비틀림 종벽부
47 : 플랜지부
51 : 오목 형상 만곡 상당 부위
53 : 직선 상당 부위
61 : 중간 성형품
63 : 천판 상당부
65 : 종벽 상당부
65a : 비틀림 종벽부
65b : 면부
67 : 플랜지부
71 : 오목 형상 만곡 상당 부위
73 : 직선 상당 부위
81 : 중간 성형품
83 : 천판 상당부
85 : 종벽 상당부
85a : 비틀림 종벽부
87 : 플랜지부
91 : 오목 형상 만곡 상당 부위
93 : 직선 상당 부위
101 : 중간 성형품
103 : 천판 상당부
105 : 종벽 상당부
105a : 비틀림 종벽부
107 : 플랜지 상당부
111 : 오목 형상 만곡 상당 부위
113 : 직선 상당 부위
121 : 프레스 성형품
123 : 천판부
125 : 종벽부
127 : 플랜지부
131 : 오목 형상 만곡 부위
133 : 직선 부위
141 : 프레스 성형품
143 : 천판부
145 : 종벽부
147 : 플랜지부
151 : 오목 형상 만곡 부위
153 : 직선 부위
201 : 블랭크
201a : 부위
203 : 중간 성형품
203a : 천판 상당부
205 : 프레스 성형품
211 : 다이
213 : 펀치
215 : 패드
221 : 다이
223 : 펀치

Claims (2)

  1. 천판부와, 당해 천판부로부터 연속하는 종벽부와, 당해 종벽부로부터 연속하는 플랜지부를 갖는 단면 해트 형상이며, 상기 천판부 및/또는 상기 플랜지부가 측면에서 보았을 때 길이 방향을 따라 높이 방향으로 오목 형상으로 만곡하는 오목 형상 만곡 부위를 갖는 프레스 성형품을 성형하는 프레스 성형 방법으로서,
    상기 천판부에 상당하는 천판 상당부와, 상기 종벽부에 상당하여, 길이 방향을 따라 비틀어진 형상의 비틀림 종벽부를 포함하는 종벽 상당부가 형성되고, 상기 오목 형상 만곡 부위에 상당하는 오목 형상 만곡 상당 부위를 갖는 중간 성형품을 프레스 성형하는 제1 성형 공정과,
    당해 중간 성형품을 상기 프레스 성형품으로 프레스 성형하는 제2 성형 공정을 포함하고,
    상기 제1 성형 공정에 있어서의 비틀림 종벽부는, 상기 천판 상당부와 이루는 각도가, 상기 오목 형상 만곡 상당 부위의 길이 방향 중앙에 비해 단부측이 작아지도록 비틀어져 있는, 프레스 성형 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성형 공정에 있어서의 비틀림 종벽부는, 하식으로 부여되는 비틀림량 T가 10° 이상 20° 이하의 범위가 되도록 설정되어 있는, 프레스 성형 방법.
    T＝Δθ×(H/L)
    단,
    Δθ: 각도차(＝θ1－θ2)
    θ1: 오목 형상 만곡 상당 부위의 길이 방향 중앙에 있어서의 비틀림 종벽부와 천판 상당부가 이루는 각도(°)
    θ2: 비틀림 종벽부의 길이 방향 단부에 있어서의 비틀림 종벽부와 천판 상당부가 이루는 각도(°)
    H: 비틀림 종벽부의 종벽 높이(㎜)
    L: 비틀림 종벽부의 길이 방향 길이(㎜)
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