KR20230045052A

KR20230045052A - 프레스 부품의 제조 방법, 금형의 설계 방법, 금형 형상 설계 장치 및, 금형

Info

Publication number: KR20230045052A
Application number: KR1020237007385A
Authority: KR
Inventors: 킨야 나카가와; 토요히사 신미야; 유지 야마사키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-04-04
Also published as: US20230311186A1; JPWO2022049904A1; EP4209287A4; CN116033980A; MX2023002183A; EP4209287A1; JP6996671B1

Abstract

크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도 적용 가능한 프레스 부품의 제조 방법을 제공한다. 프레스 공정을 포함하는 2공정 이상의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에, 금속판을 1회의 프레스 공정으로 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 경우에 있어서의, 최종 부품 형상의 단면 선 길이의 성형 전에 대한 증가량에 기초하여, 최종 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 구하고, 구한 재료의 유입량을 최종의 프레스 공정을 포함하는 각 공정에 분배하고, 분배한 유입량에 기초하여 최종의 프레스 공정 이외의 공정에서의 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정한다. 단면으로서, 금속판을 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정한다.

Description

프레스 부품의 제조 방법, 금형의 설계 방법, 금형 형상 설계 장치 및, 금형

본 발명은, 드로잉(drawing) 성형을 포함하는 복수의 프레스 공정으로 목적으로 하는 프레스 부품을 제조하기 위한 기술에 관한 것이다.

경량화, 공력 성능(空力性能), 의장성, 충돌 안전성 등 여러 가지 관점에서, 자동차 부품에 요구되는 성능은, 최근 점점 높아지고 있다. 그 때문에, 통상의 프레스 방법에서는 성형 곤란한 부품 형상의 제조가 요구되고 있다. 또한, 차량 가격의 문제, 자원 절약화나 CO₂ 삭감의 문제로부터, 제품을 제작할 때에 사용하는 재료의 삭감, 즉 재료 수율의 향상이 요구되고 있다.

프레스 성형에서의 성형성을 향상시키는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 방법이 있다. 특허문헌 1에는, 복수 공정의 장출(張出) 성형에서의 각 공정의 금형 형상을 적정화함으로써, 성형성을 향상하는 수법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 프레스 금형의 국소 영역을 개별의 가동 펀치로서 구동 가능하게 하고 있다. 그리고, 특허문헌 2에는, 미리 블랭크를 형(型) 내로 불러 들이고 나서, 상기 가동 펀치로 성형을 행함으로써, 성형 문제를 회피하는 방법이 개시되어 있다.

일본특허 제5867657호 공보 일본공개특허공보 2007-326112호

특허문헌 1에 기재된 방법은, 장출 성형 혹은 유입량이 작은 드로잉 장출 성형을 대상으로 하고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 부품 형상에는 적용이 곤란하다. 구체적으로는, 특허문헌 1에 기재된 방법은, 최종 형상의 초기 상태에 대한 선 길이의 증가분이 재료의 균일 신장분을 훨씬 초과하는 바와 같은 성형을 행할 때에는, 적용이 곤란하다.

특허문헌 2에 기재된 방법은, 미리 가동 펀치로 불러 들인 부위를 가압하면서 성형한다. 이 때문에, 가압되어 있는 부위에는 재료 이동이나 변형이 그 이상 일어나지 않아, 효과가 한정적이다. 또한, 특허문헌 2에는, 금형의 상세한 설계 방법이나 가동 펀치의 설정 범위 등에 대해서 개시되어 있지 않다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도 적용 가능한, 프레스 부품의 제조 방법 및 금형의 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양은, 복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 프레스 부품의 제조 방법으로서, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 했을 때, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고, 상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정 공정과, 각 단면마다, 단면에서 절단한(cut by the cross section) 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상을 상기 선택 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출 공정과, 각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배 공정과, 상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출 공정과, 상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하는 것을 요지로 한다.

또한, 본 발명의 태양은, 복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 이용되는 금형의 설계 방법으로서, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 했을 때, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고, 상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정 공정과, 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상을 상기 선택 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출 공정과, 각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배 공정과, 상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출 공정과, 상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서 이용하는 금형 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하는 것을 요지로 한다.

또한, 본 발명의 태양은, 복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 있어서의, 최종의 프레스 공정을 제외한 각 공정에서 사용하는 금형의 금형 형상을 구하는 금형 형상 설계 장치로서, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 했을 때, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고, 상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정부와, 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상을 상기 선택 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출부와, 각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배부와, 상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출부와, 상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의 금형 형상을 결정하는 형상 결정부를 구비하는 것을 요지로 한다.

본 발명의 태양에 의하면, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도, 보다 확실하게 프레스 부품의 제조가 가능해진다. 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상이란, 예를 들면, 단면이 급준한 장출 형상을 갖는 프레스 부품 형상이다.

즉, 본 발명의 태양에 의하면, 복수 공정의 프레스 가공을 통하여 재료의 신장을 충분히 얻는 데다가, 과부족 없이 재료를 제품 내에 유입시킬 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 태양에 의하면, 제품 내의 균열, 주름을 억제하면서 최대한으로 재료 수율을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 기초하는 실시 형태에 따른 형상 결정의 처리를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 기초하는 실시 형태에 따른 선택 부품 형상(최종 부품 형상)의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 복수의 단면을 규정하는 선의 설정예를 나타내는 평면도이다.
도 4는 복수의 단면의 설정예를 나타내는 도면이다.
도 5는 선택 부품 형상(최종 부품 형상)과 기준 형상(블랭크 형상)의 관계예를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예에서의 설정예를 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태의 프레스 부품의 제조 방법은, 2공정 이상의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 프레스 부품의 제조 방법이다. 단, 2공정 이상의 프레스 공정은, 드로잉 성형으로 실행되는 프레스 공정을 포함한다.

예를 들면, 본 실시 형태의 프레스 부품의 제조 방법은, 드로잉 성형으로 실행되는 프레스 공정을 포함하는 2공정 이상의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상(목적의 부품 형상)으로 프레스 성형한다. 이 프레스 부품의 제조를 행할 때에, 금속판을 1회의 프레스 공정으로 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 경우에 있어서의, 성형 전의 금속판에 대한 최종 부품 형상에서의 단면 부품 형상의 선 길이의 증가량을 구한다. 그 선 길이의 증가량에 기초하여, 최종 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 구한다. 구한 재료의 유입량을 각 공정에 분배하고, 최종의 프레스 공정 이외의 공정에서의, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정한다.

그 구한 예비 성형 형상을 실현하기 위한 각 공정에서의 금형을 설계한다. 그리고, 그 설계한 금형을 이용하여 각 공정의 프레스 성형을 실행함으로써, 상기 목적으로 하는 최종 부품 형상의 제품(프레스 부품)을 제조한다.

다음으로, 상기의 최종 부품 형상의 제품(프레스 부품)을 성형하기 위한 각 공정에서의, 프레스 성형 후의 각 예비 성형 형상을 구하는 방법 및, 그 구한 예비 성형 형상을 실현하기 위한 각 공정에서의 금형을 설계하는 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 기능 블록 10∼13을 갖는 금형 형상 설계 장치를 이용하여, 각 공정에서의 예비 성형 형상을 결정하고, 각 공정에서의 금형을 설계한다.

(금형 형상 설계 장치)

금형 형상 설계 장치는, 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 제공되고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 단면 설정 공정을 구성하는 단면 설정부(10), 필요 유입량 연산 공정을 구성하는 필요 유입량 연산부(11), 단면 부품 선 길이 연산부(12), 형상 결정 공정을 구성하는 형상 결정부(13)를 구비하고, 이 순서대로 처리가 행해진다.

여기에서, 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하고, 선택한 공정을 선택 공정이라고 기재한다. 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상(1)이라고 기재한다. 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정이라고 기재한다. 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상(6)이라고 기재한다.

그리고, 기준 공정에서 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하도록 설정한다.

본 실시 형태에서는, 선택 공정을 최종 프레스 공정으로 한 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, 선택 부품 형상(1)은, 최종 부품 형상이 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기준 공정을 최초의 프레스 공정으로 한 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, 기준 형상(6)은, 평판 등의 프레스 성형 전의 블랭크 형상이 된다(도 5 참조).

본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 선택 부품 형상(1)의 일부에, 단면이 급준하게 기립한 1조(條)의 장출부를 갖는 경우를 예로 설명한다. 1조의 장출부를 갖는 부품은, 예를 들면, 스포일러부를 갖는 자동차 패널 부재이다. 즉, 본 실시 형태의 선택 부품 형상은, 급준하게 기립한 장출부가 소정 방향(상기 1조의 연재 방향)을 향하여 연재한다. 그리고, 금속판을 1공정으로 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향에 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치에 재료가 유입되는 드로잉 영역(1A)을 갖는다.

이와 같은, 단면이 급준한 장출부의 형상은, 장출 방향으로 깊게 또한 날카롭게 성형할 필요가 있다. 이 때문에, 드로잉 성형으로 성형하는 경우에, 상기 장출부가 난(難)성형 개소가 된다.

(단면 설정부(10))

단면 설정부(10)는, 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로, 선택 부품 형상(1)을 절단하는 복수의 단면을 설정한다. 판두께 방향을 따른 방향이란, 예를 들면 프레스 방향이다.

본 실시 형태의 단면 설정부(10)는, 기준 형상(6)의 금속판을 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에, 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정한다. 본 실시 형태의 단면 설정부(10)는, 설정한 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면을 상정하고, 그 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정한다.

여기에서, 재료가 유입되는 방향이란, 대표적인 재료의 흐름 방향을 가리키고, 예를 들면, 소정량 이상의 재료가 유입되는 방향이나, 대략적인 재료의 이동 방향을 가리킨다. 또한, 상기의 「유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선」은, 예를 들면, 재료의 이동량이 가장 큰 위치(영역) 혹은 그 근방에서 설정한다.

도 2에 나타내는 바와 같은 선택 부품 형상(1)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때에 있어서, 재료는, 드로잉 영역(1A)의 장출부의 연재 방향에 대하여 직교 혹은 대략 직교하는 방향으로부터, 당해 장출부가 되는 영역을 향하여 유입된다. 드로잉 영역(1A)에서는, 상기 설정하는 선의 부분은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때, 상기 장출부의 연재 방향을 따른 직선 형상으로 설정된다. 그리고, 주된 재료가 유입되는 방향은, 상기 장출부의 연재 방향을 따라 나열되는, 동일 방향이 된다.

도 3 중, 화살표로 나타내는 선은, 재료가 유입되는 방향을 나타낸다. 선(α)은, 곡선이어도 상관없다. 1조의 장출부가 곡선 형상으로 연재하고 있는 경우, 선(α)도 그 곡선 형상을 따른 곡선으로 구성된다.

그리고, 단면 설정부(10)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 그 드로잉 영역(1A)으로 설정한 선(α)에 대하여, 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 n개의 평면을 상정하고, 그 n개의 평면에서 각각 절단한 복수의 단면을 설정한다. 각 단면은, 판두께를 따른 방향으로 연재하고, 또한 서로 상이한 평면이다.

본 실시 형태에서는, 선(α)을 직선으로서 설정했기 때문에, n개의 평면은 서로 평행한 면으로 되어 있다. 즉, 복수의 단면은, 선(α)을 포함하는 평면이다. 이 때문에, 도 4와 같이, 각 단면(3)은, 선(α)의 연재 방향을 따라 나열된 바와 같은 배치로 되어 있다. 평면에서 보았을 때에 있어서의, 단면(3) 간의 거리는 등간격으로 설정할 필요는 없다. 예를 들면, 재료의 유입양이 큰 개소 근방을 통과하도록 각 단면 위치(평면)를 설정한다. 또한, 선(α)을 포함하는 평면이란, 선(α)을 통과하는 평면을 가리킨다.

상기와 같이 복수의 단면을 설정함으로써, 각 단면을 규정하는 평면은, 재료의 흐름 방향을 따른 방향으로 설정된다. 이 결과, 적정하게 재료의 흐름량의 분배가 가능해진다.

여기에서, 본 실시 형태에서는, 드로잉 성형으로 난성형 개소가 되는 드로잉 영역(1A)에만, 선(α)을 설정하고, 각 공정에서의 단면의 예비 성형 형상을 구하는 경우로 설명한다.

드로잉 성형으로 난성형 개소가 되는 드로잉 영역(1A)이 복수 개소, 존재하는 경우에는, 각 드로잉 성형마다, 본 실시 형태의 처리를 실시해도 좋다. 또는, 복수의 드로잉 영역(1A)에 대하여, 한 번에 본 실시 형태의 처리를 실행해도 좋다. 각 드로잉 영역(1A)으로 설정한 선은, 반드시 연속시킬 필요는 없다.

또한, 장출부가 1조의 소정 방향으로 연재하는 형상이 아닌 경우라도, 본 실시 형태는 적용 가능하다. 예를 들면, 급준한 장출부가, 평면에서 보았을 때, 원형 형상인 경우, 장출부를 향하여 외주 방향 전체 둘레로부터 재료의 유입이 있다. 이 경우, 유입에 직교하도록 선(α)을 설정함으로써, 선(α)은, 예를 들면, 장출부를 둘러싸는 무단 환상의 선으로서 설정된다.

또한, 본 실시 형태에서, 평면에서 보았을 때란, 프레스 방향 혹은 성형 전의 금속판의 판두께 방향에서 보았을 경우를 가리킨다.

<선택 부품 형상(1)의 예>

여기에서, 전술한 바와 같은(도 2 참조) 형상의 선택 부품 형상(1)의 예는, 자동차의 백 도어를 모방한 것이다. 그리고, 스포일러부를 깊고, 날카롭게 성형하는 것은 일반적으로 곤란하다. 이 형상을 드로잉 성형으로 성형하는 경우, 스포일러부에 대하여 재료가 유입되는 방향은 도 3에 나타나는 방향이 된다. 이 때문에, 이 재료가 유입되는 방향에 대략 수직 또한 z축에 평행한 방향이 선(α)으로서 설정된다(도 3). 그리고, 선(α)과 직교하고 또한 판두께 방향으로 연재하는 수직인 n개의 평면군이 설정된다(도 4). 이 평면군에 의한 n개의 목표 형상의 절단면이, 구하는 부품 단면 형상이 된다. n은, 1 이상의 정수이면 좋지만 많을수록 보다 정밀하게 유입량을 추측하여, 금형을 설계하는 것이 가능해진다. 이 때문에 5≤n으로 하는 것이 바람직하다.

(필요 유입량 연산부(11))

필요 유입량 연산부(11)는, 각 단면마다, 단면에서 절단한 선택 부품 형상(1)의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 기준 형상(6)에서의 단면 선 길이와, 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 기준 형상(6)을 선택 부품 형상(1)으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구한다.

필요 유입량 연산부(11)는, 선 길이 산출부(11A)와 유입량 산출부(11B)를 구비한다.

여기에서, 본 명세서에서는, 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 한다. 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이를 L_i1, 기준 형상(6)에서의 선 길이를 L_i2로 한다. 재료의 균일 신장을 El로 한다. 기준 공정에서 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 한다. 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한다.

<선 길이 산출부(11A)>

선 길이 산출부(11A)는, 설정한 각 단면에서, 선택 부품 형상(1)을 절단한 각 부품 단면 형상을 S_i(여기에서, 1≤i≤n)로 한다. 그리고, 동일한 단면에서의 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이(L_i1) 및, 기준 형상(6)에서의 선 길이(L_i2)를 각각 산출한다. 즉 단면마다, 도 5에 나타내는 바와 같이, 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이(L_i1) 및 그 단면을 프레스 방향으로 투영했을 때의 기준 형상(6)(본 실시 형태에서는 평면 형상)에서의 선 길이(L_i2)를 각각 산출한다.

<유입량 산출부(11B)>

유입량 산출부(11B)는, 금속판의 재료의 균일 신장(El)과, 선 길이 산출 공정이 산출한 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이(L_i1) 및 기준 형상(6)에서의 선 길이(L_i2)로부터, 각 단면마다, 각 단면에서 선택 부품 형상(1)의 성형에 필요한 유입량(L_i3)을 산출한다.

본 실시 형태에서는, (1)식으로부터, 성형에 필요한 유입량(L_i3)을 산출한다.

L_i3＝L_i1－L_i2－aEl ···(1)

단, 0＜a＜1이다.

여기에서, L_i1은, 선택 부품 형상(1)(본 실시 형태에서는 최종 부품 형상)에서의 i번째의 단면의 단면 선 길이다. L_i2는, 기준 형상(6)(본 실시 형태에서는 초기 상태)에서의 i번째의 단면의 단면 선 길이다. 이 때문에, 초기 상태로부터 최종 상태의 단면 선 길이가 되기 위해서는, (L_i1－L_i2)의 길이만큼, 선 길이를 신장시킬(증가시킬) 필요가 있다. 이 신장시키는 길이는, 재료가 신장하는 양(aEl)과 유입량(L_i3)의 합으로 보충할 필요가 있다.

재료가 신장하는 양에는 재료의 균일 신장(El)에 따라 한계가 있고, 그래서 보충할 수 없는 만큼, 유입시킬 필요가 있다.

재료의 균일 신장의 한계에 대하여, 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하는 정수가, 식 (1) 중의 계수 a이다. a＝0인 경우는, 재료는 전혀 신장하지 않고, 부족한 선 길이는 모두 유입으로 보충하는 것을 의미한다. a＝1인 경우는, 재료는 설계 영역 내 전체에서 한계까지 신장하고, 그럼에도 부족한 양을 유입으로 보충하는 것을 의미한다. 이론적으로는, a는, 0 이상 1 이하의 모든 실수를 취할 수 있다. 그러나, a＝0인 경우는 재료의 신장이 전혀 없는 것을 상정하고 있어, 본 발명의 방법을 사용하는 의미가 없다. 또한, a＝1인 경우는 설계 범위 내 전체를 한계까지 신장시킬 필요가 있지만, 통상의 프레스 성형에서는 그러한 성형은 매우 곤란하다. 이 때문에, 0과 1은, a의 범위로부터 제외하고 있다. 바람직한 a의 범위는, 0.2≤a≤0.8이다.

(단면 부품 선 길이 연산부(12))

단면 부품 선 길이 연산부(12)는, 각 단면마다, 구한 유입량을, 기준 공정에서 선택 공정까지의 각 공정에 분배한다. 그리고, 분배된 유입량에 기초하여, 기준 공정에서 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의 단면 선 길이를 각각 연산한다.

단면 부품 선 길이 연산부(12)는, 유입량 배분 공정을 구성하는 유입량 분배부(12A)와, 단면 선 길이 산출 공정을 구성하는 단면 선 길이 산출부(12B)를 구비한다.

<유입량 분배부(12A)>

유입량 분배부(12A)는, 각 단면마다, 구한 유입량을, 기준 공정에서 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 처리를 실행한다.

필요 유입량 연산부(11)에서 얻어진 유입량 L_i3은, 기준 공정에서 선택 공정까지의 모든 공정의 유입량의 합으로서 유입시키면 좋다. 이 때문에, 각 공정에서 유입량을 분배하는 것이 가능하다.

유입량 분배부(12A)에서는, 단면마다, i번째의 단면에 있어서의, k회째의 공정의 유입량을, b_k·L_i3으로서 분배한다.

여기에서, k는, 공정의 번호이다. 기준 공정이 k＝1, 선택 공정이 k＝m이 된다. 또한, i는 각 단면의 번호이다. 계수 b_k로, 전체 m회의 프레스 공정 중, k회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정한다.

또한, Σ_k＝1 ^m(b_k·L_i3)＝L_i3이기 때문에, Σ_k＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하도록 설정한다. 또한, 0≤b_k≤1로 설정한다.

예를 들면, 2공정으로 성형을 행하는 경우(m＝2)는, 1공정째의 유입량을 b₁×L_i3, 2공정째의 유입량을 b₂×L_i3으로 설정하게 된다. 단, b₁＋b₂＝1이다. 이 때, b₁＝0인 경우는, 1공정째에서 재료를 완전히 유입시키지 않는 것을 의미한다. 또한, b₂＝0인 경우는, 동일하게 2공정째에서 재료를 완전히 유입시키지 않는 것을 의미한다.

일반적으로, 최종의 프레스 공정에서는, 외관, 부품 형상 정밀도 등의 관점에서 유입을 억제하고, 부품에 장력을 주는 것이 바람직하다. 이 때문에, b_m＜1인 것이 바람직하다. 한편, 그 이전의 성형에서는 b_m을 가능한 범위에서 작게 한다. 이 때문에, b_k＞0(k＜m)인 것이 바람직하다.

<단면 선 길이 산출부(12B)>

단면 선 길이 산출부(12B)는, 분배된 유입량에 기초하여, 기준 공정에서 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출한다.

각 단면에 있어서, 각 공정에서의 단면 선 길이(L_i4)는, 그 공정까지로 유입시킨 재료의 합과, 초기 상태의 선 길이의 합이다. 이 때문에, 식 (2)로 나타난다.

단면 선 길이 산출부(12B)는, (2)식에 의해, 각 단면에 있어서, j회째의 공정에서의 단면 선 길이(L_i4)를 구한다. 또한, j는, 1≤j≤m－1의 값을 취한다. j회째의 공정에서의 단면 선 길이는, 선택 부품 형상(1)의 단면이기 때문에, 구할 필요가 없다.

L_i4＝L_i2＋(b₁＋…＋b_j)·L_i3

＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)

(형상 결정부(13))

형상 결정부(13)는, 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 기준 공정에서 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정한다. 그리고, 그 결정한 예비 성형 형상이 되는 금형 형상을 결정한다.

본 실시 형태의 형상 결정부(13)는, 조정 공정을 구성하는 조정부(13A)와 형상 설정부(13B)를 구비한다. 조정부(13A)는 형성하지 않아도 좋다.

<조정부(13A)>

조정부(13A)는, 단면 선 길이 산출부(12B)가 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정한다. 이 조정은, 기준 공정으로부터 선택 공정의 1개 전의 공정의 각 공정마다 실행한다. 조정부(13A)는, 예를 들면, 프레스 방향에서 보아, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정한다. 예를 들면, 서로 이웃하는 단면 간의 선 길이 차끼리의 차가 작아지도록 조정한다.

본 실시 형태의 조정부(13A)는, 대상으로 하는 공정에서의, 단면 선 길이 L₁4∼L_n4의 총합이 바뀌지 않는다는 조건에 기초하여, 단면 선 길이 L₁4∼L_n4의 분포를 조정하고, 조정 후의 단면 선 길이 L₁5∼L_n5를 산출한다.

여기에서, 단면 선 길이 산출부(12B)가, 각 프레스 공정에서의 예비 성형 형상을 규정하는, 단면마다의 단면 선 길이 L_i4를 산출한다. 이들 각 단면 선 길이 중, 어느 공정의 1개 전의 공정에서의 단면 선 길이 L_(i－1)4와 1개 후의 공정에서의 단면 선 길이 L_(i＋1)4에 대하여, 극단적으로, 어느 공정에서의 단면 선 길이 L_i4가 길거나, 혹은 짧은 바와 같은 단면이 존재하는 경우가 있다. 이 경우, 그 장소에서, 급격하게 부품 형상이 변화하고 있는 것을 의미한다. 이 경우, 성형 중에, 그 개소에 대하여, 극단적으로 변형 혹은 재료 여분이 집중해 버려, 균열이나 주름이 발생할 가능성이 있다. 그를 막기 위해, 본 실시 형태의 조정부(13A)에서는, 서로 이웃하는 공정에서의 단면 선 길이 차인, L_i4와 L_(i－1)4 및 L_(i＋1)4와의 선 길이 차가 작아지도록, 둘레 방향의 선 길이 분포를 변화시켜, 단면 선 길이 L_i5를 구한다.

구체적으로는, 하기의 (3)식 및, (4)식을 충족하도록, L_i5를 결정한다.

L_i5≤c·(L_(i－1)4＋L_(i＋1)4)/2 ···(3)

단, 0.75≤c≤1.25이다.

L₁5＋…＋L_i5＋…L_n5＝L₁4＋…＋L_i4＋…L_n4 ···(4)

(3)식 중의 c에 의해, 서로 이웃하는 단면과의 선 길이의 차의 상하한을 규정한다. c의 범위는, 0.75≤c≤1.25, 바람직하게는 0.85≤c≤1.15이다.

또한, L_i5는 (4)식을 충족할 필요가 있다. 즉, L_i4의 모든 합과 L_i5의 모든 합이 동일해지도록 규정한다.

단면 선 길이의 합은, 단면의 수 n이 커지면 커질수록 표면적에 가까워져 간다. 이 관점에서도, n은, 큰 수를 취하는 편이 좋다. 즉, L_i4의 모든 합과 L_i5의 모든 합이 동일해지도록 규정하는 것은, 표면적을 바꾸지 않고 단면 형상을 바꾸는 것에 상당한다. 표면적을 바꾸지 않고 부분적으로 선 길이를 조정함으로써, 전체적으로서의 재료의 신장은 바꾸지 않고, 국소적인 재료의 신장을 억제할 수 있다.

(3)식까지의 처리를 행한 후에 (4)식의 조건을 충족하고 있지 않은 경우, 하기의 (5)식의 조작을 행하여, (4)식을 충족하도록 L_i5를 조정한다.

L_i5≤d·(L_(i－1)5＋L_(i＋1)5)/2 ···(5)

단, 0.75≤d≤1.25로 한다.

d의 범위는, 바람직하게는 0.85≤d≤1.15이다.

<형상 설정부(13B)>

형상 설정부(13B)는, 상기 모든 처리를 거쳐 얻어진 단면 선 길이 L_i5를 이용하여, (m－1)공정분의 예비 성형 형상의 설계를 행한다. (m－1)공정이란, 기준 공정에서 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 공정이다.

각 공정의 설계는, i번째의 위치의 단면이 L_i5의 선 길이를 갖고, 또한, 서로 이웃하는 (i－1)번째 및 (i＋1)번째의 단면과 매끄럽게 연결되는 바와 같은 연속 곡면을 조합하여 행한다. 설계 형상은, (1)∼(4)의 조건을 충족하는 것이 바람직하다.

(1) 설계 부위 이외의 형상과 매끄럽게 접속한다

(2) 단면은 매끄러운 곡선이며 단면 중에 특이점을 갖지 않는다

(3) 다음 공정의 금형에 세트했을 때에 금형에 간섭하지 않는다

(4) 다음 공정에서 블랭크 홀드 전에 다이에 접촉하지 않는다

그리고, 구한 형상의 예비 성형 형상에 대응하는, 금형의 금형 형상을 설계한다.

여기에서, 현재의 프레스 공정수로는, 필요한 재료의 유입량의 분배를 잘 할 수 없는 경우에는, 프레스 공정수를 늘리고, 재차, 상기의 처리를 실행하면 좋다. 또한, 각 공정에서의 유입량의 분배에 소정 이상의 여유가 있는 경우에는, 공정수를 줄이고, 상기의 각 공정에서의 예비 성형 형상(금형 형상)의 설계를 실행해도 상관없다. 본 실시 형태의 처리에 의해, 최종 부품 형상에 기초하여, 공정수의 최적화를 행하도록 해도 좋다.

(금형)

본 실시 형태의 금형 형상 설계 장치로 설계된, 각 공정에서 사용하는 금형의 예에 대해서 설명한다.

이하에 설명하는 금형은, 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에서 사용되는 각 금형이다. 그 각 금형의 성형면은, 다음과 같이 되어 있다.

선택 공정의 금형의 성형면은, 상기 선택 부품 형상을 모방한 형상이다.

여기에서, 기준 형상의 금속판을, 선택 공정의 금형을 이용하여, 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에, 재료가 유입되는 방향과 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정한다.

또한, 설정한 선에 연재 방향을 따라 나열되는 각 단면마다, 단면에서 절단한 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여 설정된 재료의 유입량으로부터, 각 공정의 금형의 성형면에 있어서의, 복수의 단면에서 절단한 각 단면 형상이 설정된다.

또한, 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 선택 부품 형상에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한다.

이 경우, 상기 설정된 재료의 유입량에 대해서, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 설정된다.

그리고, j회째의 공정에서 이용하는 금형의 성형면에 있어서의, 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 나타난다.

또한, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족한다.

L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)

단, 0＜a＜1로 한다

L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)

단, 0≤b_k≤1로 한다

여기에서, 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정인 것으로 할 수 있다.

또한, 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정에서 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에, 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향과 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치를 향하여 재료가 유입되는 드로잉 영역을 갖는 경우에 적합하다. 이 경우, 상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정하면 좋다.

또한, 상기 각 공정마다의 금형의 성형면에 있어서, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차가, 미리 설정한 설정값 이하인 것이 바람직하다.

예를 들면, 대상으로 하는 공정에서의 성형면에 있어서의, 단면 선 길이 L₁4∼L_n4의 총합이 바뀌지 않는다는 조건에 기초하여, 단면 선 길이 L₁4∼L_n4의 분포를 조정하고, 조정 후의 단면 선 길이 L₁5∼L_n5를 설정한다.

여기에서, 각 프레스 공정에서의 성형면의 형상을 규정하는, 단면마다의 단면 선 길이 L_i4를 산출한다. 이들 각 단면 선 길이 중, 어느 공정의 1개 전의 공정에서의 단면 선 길이 L_(i－1)4와 1개 후의 공정에서의 단면 선 길이 L_(i＋1)4에 대하여, 극단적으로, 어느 공정에서의 단면 선 길이 L_i4가 길거나, 혹은 짧은 바와 같은 단면이 존재하는 경우가 있다. 이 경우, 그 장소에서, 급격하게 부품 형상이 변화하고 있는 것을 의미한다. 이 경우, 성형 중에, 그 개소에 대하여, 극단적으로 변형 혹은 재료 여분이 집중해 버려, 균열이나 주름이 발생할 가능성이 있다. 그를 막기 위해, 서로 이웃하는 공정에서의 단면 선 길이 차인, L_i4와 L_(i－1)4 및 L_(i＋1)4와의 선 길이 차가 작아지도록, 둘레 방향의 선 길이 분포를 변화시켜, 단면 선 길이 L_i5를 구한다.

L_i5≤c·(L_(i－1)4＋L_(i＋1)4)/2 ···(3)

단, 0.75≤c≤1.25이다.

L₁5＋…＋L_i5＋…L_n5＝L₁4＋…＋L_i4＋…L_n4 ···(4)

L_i5≤d·(L_(i－1)5＋L_(i＋1)5)/2 ···(5)

단, 0.75≤d≤1.25로 한다.

d의 범위는, 바람직하게는 0.85≤d≤1.15이다.

(동작 그 외)

본 실시 형태에서는, 드로잉 성형으로 실행되는 프레스 공정을 포함하는 2공정 이상의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형한다. 이 프레스 부품의 제조 시에, 각 단면에 있어서의 각 공정에서의 유입량을 적정한 값으로 설정하고, 각 공정에서의 각 예비 성형 형상(금형 형상)을 설정한다.

이 때문에, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도, 각 프레스 공정에서 들여오는 재료의 유입량을 적정하게 설정할 수 있다. 이 결과, 제조한 프레스 부품에 있어서, 균열, 주름의 발생이 억제 가능해진다.

또한, 프레스 성형 시의 쿠션압이나, 금형의 비드 형상 등을 조정하고, 각 개소의 유입량이 단면 선 길이 L_i3에 가까운 값이 되도록 조정을 행한다. 이 결과, 재료의 유입을 최소한으로 하고, 수율을 향상시키는 것이 가능해진다.

즉, 본 실시 형태는, 예를 들면, 복수 공정에서 드로잉 성형을 행할 때에, 최종의 프레스 공정에서 얻어지는 부품 형상과 초기 상태의 블랭크로부터 프레스 방향에 거의 평행한 복수의 단면을 설정한다. 그리고, 그들 단면으로부터 최종적으로 필요한 단면 선 길이, 초기의 단면 형상을 산출한다. 그 산출 결과와 사용하는 재료의 균일 신장을 기초로, 성형에 필요한 유입량을 계산한다. 구한 유입량을 각 공정에 분배하고, 각 공정에서의 단면 선 길이를 산출한다. 그리고, 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 각 공정(최종의 프레스 공정은 불요)의 금형 형상(예비 성형 형상)을 설계한다. 그 설계한 금형을 이용하여 각 공정의 프레스 성형을 행함으로써, 균열이나 주름이 없고, 또한 수율을 최대한으로 향상시킨 프레스 부품(최종 부품 형상의 프레스 부품)을 얻을 수 있는 것이 가능해진다.

여기에서, 드로잉 성형으로 성형을 행할 때, 재료의 유입량이 과소이면, 프레스 부품 내에서 재료가 부족하여 재료의 신장이 한계를 초과함으로써, 균열이 발생한다. 반대로, 재료의 유입량이 과대하면, 프레스 부품 내의 재료는 충분해지기 때문에 균열은 발생하기 어렵다. 그러나, 불러 들이는 재료가 지나치게 많으면, 주름이 발생하는 것이 우려된다. 또한, 재료 수율의 관점에서 불리해지기 때문에, 유입량을 적정화하는 것이 중요해진다.

또한, 일반적인 성형 방법으로 성형을 행한 경우, 드로잉 성형에서는, 마찰 저항, 펀치 숄더에서의 굽힘 저항 등에 의해, 펀치 바닥의 재료에 도입되는 변형은 작다. 이 때문에, 펀치 숄더, 다이 숄더, 혹은 그 중간의 벽부에서 변형이 커져, 그 개소에서 깨지는 경우가 많다. 그 때문에, 프레스 부품 전체적으로서는, 도입되는 변형량이 작음에도 불구하고, 국소적으로 변형이 집중하여 깨져버릴 우려가 있다. 즉, 재료의 신장을 충분히 살리고 있다고는 말하기 어려운 경우가 많다.

그에 대하여, 본 실시 형태에서는, 목표 형상을 드로잉 성형으로 성형할 때에 필요한 유입량을 과부족 없이 추측하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 그 유입량을 각 공정으로 분할하여 유입시키면서, 적정한 단면 선 길이를 갖는 형상으로 성형한다. 이 결과, 통상의 성형에서는 변형이 들어가기 어려운 펀치 바닥 부근에, 전(前) 공정에서 미리 변형을 도입해둠으로써 성형성 및 수율의 향상을 도모하는 것도 가능해진다.

(그 외)

본 개시는, 다음의 구성도 취할 수 있다.

(1) 복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 프레스 부품의 제조 방법으로서, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상(1)으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상(6)으로 했을 때, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고, 상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정 공정과, 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상(1)의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상(6)에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상(6)을 상기 선택 부품 형상(1)으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출 공정과, 각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배 공정과, 상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출 공정과, 상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비하는 구성으로 한다.

이 때, 상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정이라고 할 수 있다.

이 구성에 의하면, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도 적용 가능한, 프레스 부품의 제조 방법을 제공 가능해진다.

(2) 상기 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정으로 상기 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향에 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치에 재료가 유입되는 드로잉 영역(1A)을 갖고, 상기 단면 설정 공정은, 상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역(1A)을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정한다.

이 구성에 의하면, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 드로잉 영역(1A)을 1 또는 2 이상 갖는 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도 적용 가능한, 프레스 부품의 제조 방법을 제공 가능해진다.

(3) 상기 형상 결정 공정은, 상기 기준 공정으로부터 상기 선택 공정의 1개 전의 공정의 각 공정마다, 상기 단면 선 길이 산출 공정이 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정하는 조정 공정을 갖고, 상기 형상 결정 공정은, 상기 조정 공정에서 조정 후의 각 단면마다의 단면 선 길이에 기초하여, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정한다.

예를 들면, 상기 조정 공정에서는, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정한다.

이 구성에 의하면, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도, 추가로, 각 프레스 공정에서 들여오는 재료의 유입량을 적정하게 설정할 수 있다.

여기에서, 선택 부품 형상(1)이, 1회의 프레스 공정으로 성형했을 때에, 소정 방향을 향하여 연재하는, 단면이 급준한 장출부를 갖는 경우, 선(α)으로 규정되는 복수의 단면은, 상기 연재 방향으로 나열되어 배치된다. 그리고, 각 단면 위치가, 재료의 주된 흐름 방향을 따른 방향으로 설정되기 쉬워져, 재료의 흐름량의 분배가 보다 적정하게 행해지게 된다.

또한, 선을 기준으로 복수의 단면을 형성함으로써, 복수의 단면이, 평면에서 보았을 때, 선(α)을 따라 나열되어 설정되기 때문에, 조정부(13A)에 있어서의, 단면 간의 선 길이의 조정을 용이 또한 확실하게 실행할 수 있게 된다.

(4) 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상(6)에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우, 상기 유입량 산출 공정에서 산출하는, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 구하고, 상기 단면 선 길이 산출 공정에서 산출하는, j회째의 공정에서의 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 구하고, (1)식 중의 계수 a에 의해, 재료의 균일 신장에 대하여 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하고, (2)식 중의 계수 b_k에 의해, 전체 m회의 프레스 공정 중, j회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정하고, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하도록 설정한다.

L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)

단, 0＜a＜1로 한다

L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)

단, 0≤b_k≤1로 한다

이 구성에 의하면, 보다 확실하게 각 공정에서의 적절한 단면 선 길이를 설정 가능해진다.

(5) 드로잉 성형으로 실행되는 프레스 공정을 포함하는 2공정 이상의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 이용되는 금형의 설계 방법으로서, 상기 금속판을 1회의 프레스 공정으로 상기 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 경우에 있어서의, 상기 최종 부품 형상의 단면 선 길이의 성형 전에 대한 증가량에 기초하여, 상기 최종 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 구하고, 구한 재료의 유입량을, 최종의 프레스 공정을 포함하는 각 공정에 분배하고, 분배한 유입량에 기초하여, 최종의 프레스 공정 이외의 공정에서 이용하는 금형 형상을 결정한다.

예를 들면, 복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 이용되는 금형의 설계 방법으로서, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상(1)으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상(6)으로 했을 때, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고, 상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정 공정과, 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상(1)의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상(6)에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상(6)을 상기 선택 부품 형상(1)으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출 공정과, 각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배 공정과, 상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출 공정과, 상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서 이용하는 금형 형상을 결정하는 형상 결정 공정을 구비한다.

상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정이라고 하는 것이 가능하다.

이 구성에 의하면, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도 적용 가능한, 각 공정의 금형 형상을 설계 가능해진다.

(6) 상기 형상 결정 공정은, 상기 기준 공정으로부터 상기 선택 공정의 1개 전의 공정의 각 공정마다, 상기 단면 선 길이 산출 공정이 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정하는 조정 공정을 갖고, 상기 형상 결정 공정은, 상기 조정 공정에서 조정 후의 각 단면마다의 단면 선 길이에 기초하여, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정한다.

상기 조정 공정에서는, 예를 들면, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정한다.

이 구성에 의하면, 크게 드로잉하지 않으면 성형할 수 없는 바와 같은 프레스 부품 형상을 제조하는 경우라도, 추가로, 각 프레스 공정에서 들여오는 재료의 유입량을 적정하게 설정할 수 있는 금형을 설계 가능해진다.

(7) 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상(6)에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우, 상기 유입량 산출 공정에서 산출하는, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 구하고, 상기 단면 선 길이 산출 공정에서 산출하는, j회째의 공정에서의 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 구하고, (1)식 중의 계수 a에 의해, 재료의 균일 신장에 대하여 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하고, (2)식 중의 계수 b_k에 의해, 전체 m회의 프레스 공정 중, j회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정하고, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하도록 구성한다.

L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)

단, 0＜a＜1로 한다

L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)

단, 0≤b_k≤1로 한다

이 구성에 의하면, 보다 확실하게 각 공정에서의 적절한 단면 선 길이를 설정한 금형 형상을 설계 가능해진다.

(8) 상기의 금형의 설계 방법으로 설계한 금형을 이용한 프레스 부품의 제조 방법을 제공한다.

(9) 복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 있어서의, 최종의 프레스 공정을 제외한 각 공정에서 사용하는 금형의 금형 형상을 구하는 금형 형상 설계 장치로서, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상(1)으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상(6)으로 했을 때, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고, 상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향에 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정부(10)와, 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상(1)의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상(6)에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상(6)을 상기 선택 부품 형상(1)으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출부(11B)와, 각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배부(12A)와, 상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출부(12B)와, 상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의 금형 형상을 결정하는 형상 결정부(13)를 구비한다.

상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정이라고 할 수 있다.

(10) 상기 형상 결정부(13)는, 상기 기준 공정으로부터 상기 선택 공정의 1개 전의 공정의 각 공정마다, 상기 단면 선 길이 산출부(12B)가 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정하는 조정부(13A)를 갖고, 상기 형상 결정부(13)는, 상기 조정부(13A)로 조정 후의 각 단면마다의 단면 선 길이에 기초하여, 금형 형상을 결정한다.

예를 들면, 상기 조정부(13A)에서는, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정한다.

상기 선택 부품 형상(1)은, 1회의 프레스 공정으로 성형했을 때에, 평면에서 보았을 때, 판의 외주의 복수 방향으로부터 중앙측을 향하여 재료의 유입이 있는 형상인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 선택 부품 형상(1)은, 천판부와, 천판부의 외주 전체 둘레에 연속하는, 평면에서 보았을 때 무단 환상의 측벽부를 구비하는 형상으로 한다.

(11) 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상(1)에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상(6)에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우, 상기 유입량 산출부(11B)로 산출하는, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 구하고, 상기 단면 선 길이 산출부(12B)로 산출하는, j회째의 공정에서의 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 구하고, (1)식 중의 계수 a에 의해, 재료의 균일 신장에 대하여 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하고, (2)식 중의 계수 b_k에 의해, 전체 m회의 프레스 공정 중, j회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정하고, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하는, 구성으로 한다.

L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)

단, 0＜a＜1로 한다

L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)

단, 0≤b_k≤1로 한다

(12) 복수의 프레스 공정을 거쳐 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형하여 프레스 부품을 제조할 때에, 각 공정에서 이용되는 각 금형으로서,

상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 하고, 추가로, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고,

상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에서 사용되는 각 금형의 성형면에 대해서,

상기 선택 공정의 금형의 성형면은, 상기 선택 부품 형상을 모방한 형상이고,

상기 기준 형상의 금속판을, 상기 선택 공정의 금형을 이용하여, 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에, 재료가 유입되는 방향과 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하고,

상기 설정한 선에 연재 방향을 따라 나열되는 상기 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여 설정된 재료의 유입량으로부터, 각 공정의 금형의 성형면에 있어서의, 상기 복수의 단면에서 절단한 각 단면 형상이 설정되고,

상기 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우,

상기 설정된 재료의 유입량에 대해서, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 설정되고,

j회째의 공정에서 이용하는 금형의 성형면에 있어서의, 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 나타나고,

계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족한다.

L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)

단, 0＜a＜1로 한다

L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)

단, 0≤b_k≤1로 한다

(13) 상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정이다.

(14) 상기 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정으로 상기 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에, 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향과 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치를 향하여 재료가 유입되는 드로잉 영역을 갖고,

상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정한다.

(15) 상기 각 공정마다의 금형의 성형면에 있어서, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차가, 미리 설정한 설정값 이하이다.

실시예

금속판으로 이루어지는 블랭크를 도 2에 나타내는 바와 같은 최종 부품 형상으로 프레스 성형하여 제조하는 경우에 대해서 검토했다.

본 실시 형태에 기초하는 실시예 1에서는, 단면의 수 n＝20, 프레스 공정의 수 m＝2, 계수 a＝0.5, 계수 b＝0.9의 조건으로 1회째의 프레스 공정에서의 예비 성형 형상을 설계했다. 그 예비 성형 형상을 도 6(a)에 나타낸다. 또한, 도 6(b)는 최종 부품 형상을 나타낸다. 이 실시예 1에서는, 조정 공정(조정부(13A))의 처리는 생략했다. 이 예에서는, 제1회째의 프레스 공정(최초의 프레스 공정)은, 드로잉 성형을 갖는다.

또한, 금속판으로서, 재료의 인장 강도 270㎫급의 GA 강판(합금화 용융 아연 도금 강판)을 사용하고, 두께를 0.65mmt로 했다.

이 금속판을 상기 예비 성형 형상의 금형 형상을 이용하여 2회의 프레스 공정으로 프레스 성형해 본 결과, 최종 부품 형상으로 성형함으로써 균열, 주름 없이 양호한 제품을 얻을 수 있었다.

한편, 1회의 프레스 공정으로, 블랭크로부터 최종 부품 형상으로 프레스 성형한 경우, 드로잉 영역(1A)의 일부에 큰 균열이 발생하여 제품으로서의 성능을 충족하고 있지 않았다.

이상과 같이, 본 발명에 기초하여 각 공정에서의 예비 성형 형상(금형 형상)을 설계함으로써, 균열, 주름 없이 양호한 제품을 얻는 것이 가능해지는 것을 알 수 있었다.

여기에서, 본원이 우선권을 주장하는, 일본국특허출원 2020-147655(2020년 9월 2일 출원)의 전체 내용은, 참조에 의해 본 개시의 일부를 이룬다. 여기에서는, 한정된 수의 실시 형태를 참조하면서 설명했지만, 권리 범위는 그들에 한정되는 것이 아니라, 상기의 개시에 기초하는 각 실시 형태의 개변은 통상의 기술자에게 있어서 자명한 것이다.

1 : 선택 부품 형상
1A : 드로잉 영역
6 : 기준 형상
10 : 단면 설정부
11 : 필요 유입량 연산부
11A : 선 길이 산출부
11B : 유입량 산출부
12 : 단면 부품 선 길이 연산부
12A : 유입량 분배부
12B : 단면 선 길이 산출부
13 : 형상 결정부
13A : 조정부
13B : 형상 설정부
α : 선

Claims

복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형하는 프레스 부품의 제조 방법으로서,
상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 했을 때,
상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고,
상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향과 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정 공정과,
각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상을 상기 선택 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출 공정과,
각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배 공정과,
상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출 공정과,
상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정하는 형상 결정 공정,
을 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정인 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정으로 상기 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에, 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향과 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치를 향하여 재료가 유입되는 드로잉 영역을 갖고,
상기 단면 설정 공정은, 상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형상 결정 공정은, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정마다, 상기 단면 선 길이 산출 공정이 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정하는 조정 공정을 갖고,
상기 형상 결정 공정은, 상기 조정 공정에서 조정 후의 각 단면마다의 단면 선 길이에 기초하여, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정하는,
것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
제4항에 있어서,
상기 조정 공정에서는, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우,
상기 유입량 산출 공정에서 산출하는, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 구하고,
상기 단면 선 길이 산출 공정에서 산출하는, j회째의 공정에서의 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 구하고,
(1)식 중의 계수 a에 의해, 재료의 균일 신장에 대하여 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하고, (2)식 중의 계수 b_k에 의해, 전체 m회의 프레스 공정 중, j회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정하고, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하는,
것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)
단, 0＜a＜1로 한다
L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)
단, 0≤b_k≤1로 한다
복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 이용되는 금형의 설계 방법으로서,
상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 했을 때,
상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고,
상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향과 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정 공정과,
각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상을 상기 선택 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출 공정과,
각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배 공정과,
상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출 공정과,
상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서 이용하는 금형 형상을 결정하는 형상 결정 공정,
을 구비하는 것을 특징으로 하는 금형의 설계 방법.
제7항에 있어서,
상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정인 것을 특징으로 하는 금형의 설계 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정으로 상기 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에, 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향과 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치를 향하여 재료가 유입되는 드로잉 영역을 갖고,
상기 단면 설정 공정은, 상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 금형의 설계 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형상 결정 공정은, 상기 기준 공정으로부터 상기 선택 공정의 1개 전의 공정의 각 공정마다, 상기 단면 선 길이 산출 공정이 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정하는 조정 공정을 갖고,
상기 형상 결정 공정은, 상기 조정 공정에서 조정 후의 각 단면마다의 단면 선 길이에 기초하여, 프레스 성형 후의 예비 성형 형상을 결정하는,
것을 특징으로 하는 금형의 설계 방법.
제10항에 있어서,
상기 조정 공정에서는, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 금형의 설계 방법.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우,
상기 유입량 산출 공정에서 산출하는, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 구하고,
상기 단면 선 길이 산출 공정에서 산출하는, j회째의 공정에서의 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 구하고,
(1)식 중의 계수 a에 의해, 재료의 균일 신장에 대하여 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하고, (2)식 중의 계수 b_k에 의해, 전체 m회의 프레스 공정 중, j회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정하고, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하는,
것을 특징으로 하는 금형의 설계 방법.
L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)
단, 0＜a＜1로 한다
L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)
단, 0≤b_k≤1로 한다
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 금형의 설계 방법으로 설계한 금형을 이용한 것을 특징으로 하는 프레스 부품의 제조 방법.
복수의 프레스 공정을 거쳐, 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형할 때에 있어서의, 최종의 프레스 공정을 제외한 각 공정에서 사용하는 금형의 금형 형상을 구하는 금형 형상 설계 장치로서,
상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 했을 때,
상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고,
상기 기준 형상의 금속판을 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에 재료가 유입되는 방향과 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하는 단면 설정부와,
각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여, 상기 기준 형상을 상기 선택 부품 형상으로 성형하기 위해 필요한 재료의 유입량을 각각 구하는 유입량 산출부와,
각 단면마다, 구한 상기 유입량을, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에 분배하는 유입량 분배부와,
상기 분배된 유입량에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에 있어서의, 각 단면마다의 단면 선 길이를 각각 산출하는 단면 선 길이 산출부와,
상기 산출한 단면 선 길이에 기초하여, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정의 1개 전의 공정까지의 각 공정에서의 금형 형상을 결정하는 형상 결정부,
를 구비하는 것을 특징으로 하는 금형 형상 설계 장치.
제14항에 있어서,
상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정인 것을 특징으로 하는 금형 형상 설계 장치.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정으로 상기 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향과 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치를 향하여 재료가 유입되는 드로잉 영역을 갖고,
상기 단면 설정부는, 상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 금형 형상 설계 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형상 결정부는, 상기 기준 공정으로부터 상기 선택 공정의 1개 전의 공정의 각 공정마다, 상기 단면 선 길이 산출부가 산출한 각 단면마다의 단면 선 길이의 총합을 바꾸지 않는다는 조건에서, 각 단면마다의 단면 선 길이의 길이를 조정하는 조정부를 갖고,
상기 형상 결정부는, 상기 조정부에서 조정 후의 각 단면마다의 단면 선 길이에 기초하여, 금형 형상을 결정하는,
것을 특징으로 하는 금형 형상 설계 장치.
제17항에 있어서,
상기 조정부에서는, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차에 기초하여, 단면 선 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 금형 형상 설계 장치.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우,
상기 유입량 산출부에서 산출하는, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 구하고,
상기 단면 선 길이 산출부에서 산출하는, j회째의 공정에서의 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 구하고,
(1)식 중의 계수 a에 의해, 재료의 균일 신장에 대하여 어느 정도 재료를 신장시킬지를 설정하고, (2)식 중의 계수 b_k에 의해, 전체 m회의 프레스 공정 중, j회째의 공정에서 어느 정도 재료를 유입시킬지를 설정하고, 계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하는,
것을 특징으로 하는 금형 형상 설계 장치.
L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)
단, 0＜a＜1로 한다
L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)
단, 0≤b_k≤1로 한다
복수의 프레스 공정을 거쳐 금속판을 최종 부품 형상으로 프레스 성형하여 프레스 부품을 제조할 때에, 각 공정에서 이용되는 각 금형으로서,
상기 복수의 프레스 공정으로부터 1의 공정을 선택하여 선택 공정으로 하고, 그 선택 공정에서 얻어지는 부품 형상을 선택 부품 형상으로 하고, 상기 복수의 프레스 공정으로부터 선택되고, 상기 선택 공정보다도 전에 실행되는 1의 프레스 공정을 기준 공정으로 하고, 그 기준 공정에서 프레스 성형하기 전의 금속판의 형상을 기준 형상으로 하고, 추가로, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정에, 드로잉 성형을 갖는 프레스 공정을 포함하고,
상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 각 공정에서 사용되는 각 금형의 성형면에 대해서,
상기 선택 공정의 금형의 성형면은, 상기 선택 부품 형상을 모방한 형상이고,
상기 기준 형상의 금속판을, 상기 선택 공정의 금형을 이용하여, 상기 선택 부품 형상으로 1공정으로 드로잉 성형했을 때에, 재료가 유입되는 방향과 평면에서 보았을 때 직교하는 선을 설정하고, 그 선에 평면에서 보았을 때 직교하고 또한 성형 전의 금속판의 판두께 방향을 따른 방향으로 연장되는 평면에서 각각 절단하는 복수의 단면을 설정하고,
상기 설정한 선에 연재 방향을 따라 나열되는 상기 각 단면마다, 단면에서 절단한 상기 선택 부품 형상의 단면 선 길이와, 그 단면과 동일한 단면에서 절단한 상기 기준 형상에서의 단면 선 길이와, 상기 금속판의 재료의 균일 신장에 기초하여 설정된 재료의 유입량으로부터, 각 공정의 금형의 성형면에 있어서의, 상기 복수의 단면에서 절단한 각 단면 형상이 설정되고,
상기 복수의 단면의 수를 n으로 하고, 각 단면을 식별하는 첨자를 i(1≤i≤n)로 하고, 각 단면마다, 동일한 단면에서 절단한, 상기 선택 부품 형상에서의 선 길이를 L_i1, 상기 기준 형상에서의 선 길이를 L_i2로 하고, 재료의 균일 신장을 El로 하고, 상기 기준 공정에서 상기 선택 공정까지의 프레스 공정의 수를 m으로 하고, 그 프레스 공정을 식별하는 첨자를 j(1≤j≤m)로 한 경우,
상기 설정된 재료의 유입량에 대해서, 단면 i에서의 유입량(L_i3)은, 하기 (1)식으로 설정되고,
j회째의 공정에서 이용하는 금형의 성형면에 있어서의, 단면 i의 단면 선 길이(L_i4)는, 하기 (2)식으로 나타나고,
계수 b_k(1≤k≤m)는, Σ_j＝1 ^m(b_k)＝1을 만족하는,
것을 특징으로 하는 금형.
L_i3＝L_i1－L_i2－a·El ···(1)
단, 0＜a＜1로 한다
L_i4＝L_i2＋Σ_k＝1 ^j(b_k·L_i3)···(2)
단, 0≤b_k≤1로 한다
제20항에 있어서,
상기 선택 공정은, 최종의 프레스 공정이고, 상기 기준 공정은, 최초의 프레스 공정인 것을 특징으로 하는 금형.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 선택 부품 형상은, 장출부가 소정 방향을 향하여 연재하고, 금속판을 1공정으로 상기 선택 부품 형상으로 드로잉 성형했을 때에, 평면에서 보았을 때 상기 소정 방향과 교차하는 방향으로부터 당해 장출부가 되는 위치를 향하여 재료가 유입되는 드로잉 영역을 갖고,
상기 설정하는 선 중, 상기 드로잉 영역을 통과하는 선 부분을 상기 소정 방향을 따른 선으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 금형.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 공정마다의 금형의 성형면에 있어서, 서로 이웃하는 단면 간의 단면 선 길이의 차가, 미리 설정한 설정값 이하인 것을 특징으로 하는 금형.