KR20230071167A - 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치 - Google Patents

자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230071167A
KR20230071167A KR1020237013583A KR20237013583A KR20230071167A KR 20230071167 A KR20230071167 A KR 20230071167A KR 1020237013583 A KR1020237013583 A KR 1020237013583A KR 20237013583 A KR20237013583 A KR 20237013583A KR 20230071167 A KR20230071167 A KR 20230071167A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
die
punch
elastic body
character line
side elastic
Prior art date
Application number
KR1020237013583A
Other languages
English (en)
Inventor
야스히로 기시가미
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Publication of KR20230071167A publication Critical patent/KR20230071167A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/10—Stamping using yieldable or resilient pads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법은, 금속 소판(101)을, 캐릭터 라인(113)과 패널면부(115) 및 패널면부(117)를 갖는 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 것으로서, 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시키고, 패널면부(117)를 성형하는 펀치측 성형면부(3c)로부터 돌출하여 형성된 펀치측 탄성체(9)와, 패널면부(115)를 성형하는 다이측 성형면부(5b)로부터 돌출하여 형성된 다이측 탄성체(11)를 금속 소판(101)에 맞닿게 하는 스텝과, 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)를 금속 소판(101)에 맞닿게 한 채로 다이(5)를 펀치(3)측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 펀치측 탄성체(9) 및 다이측 탄성체(11)를 압궤하면서 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형하는 스텝을 포함한다.

Description

자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치
본 발명은, 금속 소판(metal sheet)을 캐릭터 라인(character-line)이 형성된 자동차용 외판 패널(outer panel of automobile)로 프레스 성형(press forming)하는, 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 있어서, 금속 소판이란, 열연 강판(hot-rolled steel sheet), 냉연 강판(cold-rolled steel sheet), 혹은 강판에 표면 처리(surface treatment)(전기 아연 도금(electrogalvanization), 용융 아연 도금(hot-dip galvanizing), 유기 피막 처리(organic coating treatment) 등)가 실시된 표면 처리 강판(surface-treated steel sheet)을 비롯하여 스테인리스강(stainless steel), 알루미늄(aluminum), 마그네슘(magnesium) 등, 각종 금속으로 구성되는 판(sheet)을 말한다.
자동차의 도어 아우터(door outer), 프론트 펜더(front fender) 혹은 리어 펜더(rear fender) 등에 사용되는 자동차용 외판 패널은, 자동차의 디자인성(designability) 및 인장 강성(tensile rigidity)을 높이는 관점에서, 그의 외표면에 캐릭터 라인이 부착되는 경우가 많다. 캐릭터 라인은, 통상, 프레스 금형의 펀치(punch)에 형성된 능선부(ridgeline)에 금속 소판(블랭크(blank))을 눌러대고, 다이(die)의 곡선부(valley-line)에서 협지함으로써 부여된다. 특히 최근에는, 자동차의 디자인성의 더 한층의 향상을 도모하기 위해, 샤프한(즉 능선부의 곡률(curvature)이 큰(곡률 반경(curvature radius)이 작은)) 캐릭터 라인을 부여하는 것이 요구되고 있다.
그런데, 이러한 종류의 프레스 성형에서는, 캐릭터 라인이 부여되어야 하는 부위(portion) 이외의 부위에 펀치의 능선부가 접촉되어 선상 모양(linear pattern)이 발생하는 경우가 있다. 이러한 선상 모양은, 도장(coating) 후에도 잔류하여, 외판 패널의 선 어긋남 불량이라고 불리우는 외관 불량으로 되어 있다. 이 선 어긋남 불량은, 샤프한 캐릭터 라인을 부여하기 위해, 단면 반경(radius of section)이 작은 원호에 의해 능선부의 선단이 형성되어 있는 펀치를 이용하여 프레스 성형을 행하는 경우에 특히 현저해지는 점에서, 자동차의 디자인성 향상의 저해 요인이 되고 있다.
이러한 선상 모양의 발생을 억제하여 캐릭터 라인을 부여하는 기술이 지금까지 몇 가지 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 다이스와 블랭크 홀더에 의장 오목부(design recess portion)의 성형 보조 단면 형상(forming auxiliary cross-sectional shape)을 형성하여 블랭크의 주연(periphery)을 협지함으로써, 당해 블랭크의 중앙부를 펀치의 성형면을 따르도록 미리 굽힘 변형(bending deformation)시키고, 그 후에 펀치로 성형하여 의장면을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 캐릭터 라인을 성형하는 선상 볼록부(linear convex portion)가 형성된 프레스면에 흡인구(suction port)가 형성되고, 당해 흡인구로부터 기체 유로(gas flow path)를 개재하여 흡인하는 흡인 장치에 의해 금속판을 상기 프레스면에 흡착(adhesion)시켜 프레스 가공함으로써, 금속판의 이동을 억제하여 선 어긋남(skid line)을 방지하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는, 펀치(punch)각과 쿠션 패드(cushion pad)에 의해 소재를 1차 성형 가공한 후, 펀치를 하강시키면서 드로잉 성형(deep drawing) 및 장출 성형(stretch forming)을 행함으로써, 상기 펀치각이 맞닿은 금속 소재의 부위에 생기는 선 어긋남을 방지하는 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 4에는, 능선부를 구비한 프레스 성형품을 제조 시에 있어서, 중간 형상(preforming shape)을 성형하는 제1 프레스 성형 공정과, 당해 중간 형상을 추가로 성형하는 제2 프레스 성형 공정에 의해, 선 어긋남을 해소하여 고품질의 프레스 성형품을 얻는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, 펀치의 선단부에 탄성체(elastic body)를 형성하고, 펀치의 초기 접촉에 의한 굽힘 습성(bending tendency)의 발생을 억제함과 함께, 발생한 굽힘 습성이 캐릭터 라인으로부터 이동하는 것을 억제함으로써, 캐릭터 라인 성형 시에 있어서의 선 어긋남을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 6에는, 탄성체로 이루어지는 다이 패드(die pad)와 펀치의 선단부로 블랭크에 캐릭터 라인을 성형하고, 당해 성형된 캐릭터 라인을 상기 다이 패드와 상기 펀치로 구속한 채로 다이와 펀치로 캐릭터 라인 이외의 부위를 성형하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 7에는, 캐릭터 라인을 성형하는 볼록 R부(convex R portion)를 갖는 하형(lower die)에 판 형상의 워크(workpiece)를 밀어붙이고, 당해 워크가 상기 볼록 R부에 어우러진(hold) 이후에 당해 볼록 R부의 근방에 압압 패드(press pad)를 워크에 맞닿게 하여, 워크의 미끄러짐을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
일본특허 제5876786호 공보 일본공개특허공보 2015-199102호 일본특허공보 소63-58652호 일본특허 제5959702호 공보 일본공개특허공보 2018-103249호 일본공개특허공보 2018-158351호 일본공개특허공보 2018-183786호
그러나, 특허문헌 1∼특허문헌 7에 개시되어 있는 기술에는, 이하와 같은 과제가 있었다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에서는, 성형 보조 단면 형상을 형성한 다이스(die)와 블랭크 홀더(blank holder)에 의한 변형은 펀치에 의한 구속(restriction)이 없고, 의장 오목부에 대응하는 블랭크 양단부밖에 구속할 수 없기 때문에, 당해 굽힘 변형은 직선 형상으로 제한되어 있었다. 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술에서는, 통상의 프레스 성형에서는 사용되지 않는 흡인 장치가 필요해지고, 또한, 흡인구의 형상이 성형품 표면에 전사되는 과제가 있었다. 특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, 성형 도중에 부분적으로 최종 제품 형상(final product shape)을 성형하기 때문에, 성형 미완료 부위(forming incomplete portion)와의 사이에 면 변형(surface deflection)이 생기는 과제가 있었다.
특허문헌 4에 개시되어 있는 기술에서는, 중간 형상을 성형하는 금형(die)과 목표 형상을 성형하는 금형이 상이하여, 금형 교환 등의 공정수가 증가하여 문제였다. 특허문헌 5에 개시되어 있는 기술에서는, 능선부의 볼록측을 탄성체로 성형하기 때문에, 능선부의 형상대로 성형되지 않는 과제가 있었다. 특허문헌 6에 개시되어 있는 기술에서는, 캐릭터 라인을 탄성체로 이루어지는 다이 패드로 성형하기 때문에, 복수의 캐릭터 라인이 근접하는 경우, 당해 캐릭터 라인을 목표로 하는 형상대로 성형할 수 없는 과제가 있었다. 특허문헌 7에 개시되어 있는 기술에서는, 표면의 조형(form)이 복잡한 경우, 압압 패드를 워크에 맞닿게 하는 적절한 타이밍을 설정할 수 없어, 압압 패드에 의해 워크에 접촉 흔적(defective)이 발생하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그의 목적은, 프레스 성형의 공수(工數)를 증가시키지 않고 선 어긋남을 방지하여, 목표로 하는 캐릭터 라인을 형성하는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법은, 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 것으로서, 상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부(forming surface portion)와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부(character-line equivalent portion)를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력(tension)이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고, 상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고, 상기 다이와 상기 블랭크 홀더로 상기 금속 소판의 양단부를 협지한 상태로 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시키고, 상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 각각 상기 금속 소판에 맞닿게 하는 탄성체 맞닿음 스텝(elastic body contact step)과, 상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 상기 금속 소판에 맞닿게 한 채로 상기 다이를 상기 펀치측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 상기 능선부와 상기 곡선부로 상기 캐릭터 라인이 형성된 상기 자동차용 외판 패널을 프레스 성형하는 프레스 성형 스텝을 포함하고, 상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 탄성체 맞닿음 스텝에 있어서 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록(be flush with) 설정하고, 상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 탄성체 맞닿음 스텝에 있어서 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형(plastic deformation)하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 프레스 성형 스텝에 있어서 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중(load)과 당해 다이측 탄성체의 상기 금속 소판과의 마찰 계수(friction coefficient)의 곱으로 부여되는 마찰력(friction force)이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정한다.
본 발명에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법은, 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부(panel surface portion)를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 것으로서, 상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고, 상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고, 상기 다이와 상기 블랭크 홀더로 상기 금속 소판의 양단부를 협지한 상태로 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시키고, 상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 각각 상기 금속 소판에 맞닿게 하는 탄성체 맞닿음 스텝과, 상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 상기 금속 소판에 맞닿게 한 채로 상기 다이를 상기 펀치측에 성형 하사점(bottom dead center)까지 상대 이동시키고, 상기 능선부와 상기 곡선부로 상기 캐릭터 라인이 형성된 상기 자동차용 외판 패널을 프레스 성형하는 프레스 성형 스텝을 포함하고, 상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정하고, 상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 탄성체 맞닿음 스텝에 있어서 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 프레스 성형 스텝에 있어서 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체의 상기 금속 소판과의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정한다.
상기 펀치측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 펀치측 탄성체를 상기 다이측에 가압하여 지지하는 펀치측 가동체(movable body)를 개재하여 상기 펀치측에 형성하면 좋다.
상기 다이측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 다이측 탄성체를 상기 펀치측에 가압하여 지지하는 다이측 가동체를 개재하여, 상기 다이측에 형성하면 좋다.
본 발명에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치는, 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 것으로서, 상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고, 상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고, 상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정되고, 상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체 및 상기 금속 소판의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정되어 있다.
본 발명에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치는, 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 것으로서, 상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고, 상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고, 상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정되고, 상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체의 상기 금속 소판과의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정되어 있다.
상기 펀치측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 펀치측 탄성체를 상기 다이측에 가압하여 지지하는 펀치측 가동체를 개재하여 상기 펀치측에 형성되어 있으면 좋다.
상기 다이측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 다이측 탄성체를 상기 펀치측에 가압하여 지지하는 다이측 가동체를 개재하여 상기 다이측에 형성되어 있으면 좋다.
본 발명에 의하면, 능선부를 갖는 펀치와, 당해 펀치에 대향하여 곡선부를 갖는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 상기 능선부와 상기 곡선부로 형성된 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 과정에 있어서, 펀치측 성형면부로부터 돌출시킨 펀치측 탄성체를 금속 소판에 있어서의 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치에 맞닿게 하여 지지함으로써 펀치의 능선부에 의한 금속 소판의 초기 굽힘 흔적(bending defective)의 발생을 방지할 수 있고, 또한, 다이측 성형면부로부터 돌출시킨 다이측 탄성체를 펀치측 탄성체와 반대측으로서 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치에 맞닿게 하여 압압함으로써, 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 금속 소판의 양측에 작용하는 장력차에 비하여, 다이측 성형면부로부터 돌출시켜 압궤된(compressed) 다이측 탄성체와 금속 소판의 마찰력을 크게함으로써 상기 장력차에 의한 상기 금속 소판의 이동을 방지할 수 있고, 선 어긋남을 저감하여 캐릭터 라인이 형성된 자동차용 외판 패널을 프레스 성형할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 의한 프레스 성형 과정에 있어서, 압궤된 다이측 탄성체에 의해 금속 소판을 압압하는 하중 P와, 금속 소판에 생기는 장력 F1 및 F2를 설명하는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 1의 다른 태양에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태 2의 다른 태양에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은, 실시예에 있어서 성형 대상으로 한 외판 패널과, 외판 패널의 패널면부의 형상과 선 어긋남을 평가할 때의 배치를 설명하는 도면이다.
도 7은, 실시예에 있어서, 프레스 성형 해석에 의해 구해진 외판 패널의 단면 형상의 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시예에 있어서, 프레스 성형 해석에 의해 구해진 외판 패널의 면 변형의 평가값 Δs의 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, 종래의 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치의 동작과, 프레스 성형 과정에 있어서 생기는 선 어긋남을 설명하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
본 발명의 실시 형태 1 및 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치를 설명함에 앞서, 캐릭터 라인을 갖는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형에 있어서 생기는 선 어긋남에 대해서 설명한다.
<선 어긋남이 생기는 이유>
본 발명에서 대상으로 하는 자동차용 외판 패널(111)은, 일 예로서 도 9(d)에 나타내는 바와 같이, 캐릭터 라인(113)과 그의 양측에 연속하는 패널면부(115) 및 패널면부(117)를 갖는 것으로서, 지면(紙面) 표리 방향으로 연재하는 능선부(53a)를 갖는 펀치(53)와, 지면 표리 방향으로 연재하는 곡선부(55a)를 갖는 다이(55)와, 다이(55)의 양단부에 대향하는 블랭크 홀더(57)를 구비한 프레스 성형 장치(51)를 이용하여, 이하와 같이 드로잉 성형된다.
우선, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 금속 소판(101)의 단부(101a) 및 단부(101b) 각각을 다이(55)와 블랭크 홀더(57)에 협지한다. 그리고, 금속 소판(101)을 협지한 상태인 채, 도 9(a)∼(d)에 나타내는 바와 같이, 다이(55) 및 블랭크 홀더(57)를 펀치(53)측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 펀치(53)의 능선부(53a)와 다이(55)의 곡선부(55a)로 캐릭터 라인(113)이 형성된 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형한다.
이 프레스 성형 과정에 있어서, 다이(55)를 펀치(53)측으로 상대 이동시키면, 우선, 펀치(53)의 능선부(53a)가 금속 소판(101)에 맞닿아, 금속 소판(101)에 초기 굽힘이 발생한다(도 9(b)). 그리고, 다이(55)와 펀치(53)에 의해 드로잉 성형이 진행하는 과정에 있어서, 금속 소판(101)에는 초기 굽힘 흔적을 경계로 하여 단부(101a)측과 단부(101b)측의 각각으로 향하는 방향으로 장력이 발생한다(도 9(b), (c)).
이러한 금속 소판(101)에 발생하는 장력은, 초기 굽힘 흔적에서 단부(101a) 및 단부(101b)까지의 각각의 거리나 프레스 성형 방향에 대한 패널면부(115) 및 패널면부(117)(도 9(d))의 각도, 또는, 이들에 의한 능선부(53a)에서 단부(101a) 및 단부(101b)까지의 성형 방향 깊이 등의 차이에 의해, 초기 굽힘 흔적을 경계로 하여 차이가 생긴다.
예를 들면, 펀치(53)의 능선부(53a)로부터 프레스 성형 방향으로 그은 선을 기준으로 하여 패널면부(115)와의 예각(acute angle)을 θa, 패널면부(117)와의 예각을 θb로 하고, 패널면부(117)의 각도 θb가 패널면부(115)의 각도 θa에 비하여 작은 경우(도 9(d) 참조), 프레스 성형 과정에 있어서는 금속 소판(101)에 있어서의 단부(101a)측(부위(105))에 생기는 장력에 비하여, 단부(101b)측(부위(107))에 생기는 장력 쪽이 커진다(도 9(b), (c)).
그리고, 이와 같이 초기 굽힘 흔적을 경계로 하여 장력차가 생기면, 금속 소판(101)에 있어서는 장력이 큰 측으로의 미끄러짐이 생기고, 초기 굽힘 흔적은 장력이 큰 단부(101b)측으로 어긋난다(도 9(c)). 그리고, 초기 굽힘 흔적은, 성형 하사점에 있어서 펀치(53)와 다이(55)에 의해 짓눌려, 선상의 모양, 즉 선 어긋남이 발생한다(도 9(d)).
이와 같이, 캐릭터 라인(113)이 형성된 자동차용 외판 패널(111)에 있어서의 선 어긋남은, 그의 드로잉 성형 과정에 있어서 금속 소판(101)에 생기는 장력의 불균형이 발생 요인이 된다. 그리고, 장력의 불균형이 발생하는 요인으로서는, 전술과 같이, 펀치(53)의 능선부(53a)가 맞닿는 부위에서 금속 소판(101)의 단부(101a) 및 단부(101b)까지의 각각의 거리나 각도의 차이를 원인으로 하는 금속 소판(101)의 단부(101a) 및 단부(101b)에 있어서의 성형 깊이(forming depth)의 차이를 들 수 있다.
즉, 금속 소판(101)의 단부(101a)측과 단부(101b)측에서 성형 깊이가 다른 경우, 드로잉 성형 과정에 있어서 성형 깊이가 큰 단부(101b)측에 생기는 장력 쪽이 커져, 성형 깊이가 작은 단부(101a)측과의 장력차에 의해 금속 소판(101)이 단부(101b)측으로 미끄러져, 선 어긋남이 발생한다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태 1 및 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 동일 또는 대응하는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 피하는 것으로 했다.
[실시 형태 1]
<프레스 성형 장치>
본 실시 형태 1에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치(1)(이하, 간단히 「프레스 성형 장치(1)」라고 함)는, 일 예로서 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속 소판(101)을, 캐릭터 라인(113)과 그의 양측에 연속하는 패널면부(115) 및 패널면부(117)를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 것으로서, 펀치(3)와, 다이(5)와, 블랭크 홀더(7)와, 펀치측 탄성체(9)와, 다이측 탄성체(11)를 구비한 것이다.
여기에서, 도 1(a)는 성형 개시 전의 상태, (b)는 펀치측 탄성체(9) 및 다이측 탄성체(11)가 금속 소판(101)에 맞닿아 있는 상태, (c)는 펀치측 탄성체(9)에 의해 금속 소판(101)을 지지하고 있는 상태, (d)는 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)을 압압하고 있는 상태, (e)는 성형 하사점에서의 상태를 나타낸다.
또한, 본 실시 형태 1에서 성형 대상으로 하는 자동차용 외판 패널(111)(도 1(e))은, 전술한 도 9에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형 과정에 있어서, 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)를 경계로 단부(101a)측에 생기는 장력에 비하여 단부(101b)측에 생기는 장력 쪽이 큰 것으로 한다(도 2 참조).
≪펀치≫
펀치(3)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 능선부(3a)와, 능선부(3a)를 사이에 끼워 양측에 위치하는 펀치측 성형면부(3b) 및 펀치측 성형면부(3c)와, 홈부(groove)(3d)를 갖는다.
능선부(3a)는, 캐릭터 라인(113)(도 1(e))을 형성하는 것이다.
펀치측 성형면부(3b) 및 펀치측 성형면부(3c)는, 각각, 패널면부(115) 및 패널면부(117)(도 1(e))를 성형한다. 펀치측 성형면부(3b)는, 프레스 성형 과정에 있어서 금속 소판(101)에 작용하는 장력이 작은 측의 부위(105)를 패널면부(115)(도 1(e))로 성형한다. 한편, 펀치측 성형면부(3c)는, 프레스 성형 과정에 있어서 금속 소판(101)에 작용하는 장력이 큰 측의 부위(107)를 패널면부(117)(도 1(e))로 성형한다.
홈부(3d)는, 펀치측 성형면부(3c)에 오목 형상으로 형성된 것으로서, 펀치측 탄성체(9)가 형성된다.
≪다이≫
다이(5)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 곡선부(5a)와, 곡선부(5a)를 사이에 두고 양측에 연속하는 다이측 성형면부(5b) 및 다이측 성형면부(5c)와, 홈부(5d)를 갖는다.
곡선부(5a)는, 펀치(3)의 능선부(3a)와 협동하여 캐릭터 라인(113)을 형성한다.
다이측 성형면부(5b)는, 펀치측 성형면부(3b)와 협동하여 패널면부(115)를 성형하고, 다이측 성형면부(5c)는, 펀치측 성형면부(3c)와 협동하여 패널면부(117)를 성형한다.
다이측 성형면부(5b)는, 프레스 성형 과정에 있어서 금속 소판(101)에 작용하는 장력이 작은 측의 부위(105)를 패널면부(115)로 성형한다. 한편, 다이측 성형면부(5c)는, 프레스 성형 과정에 있어서 금속 소판(101)에 작용하는 장력이 큰 측의 부위(107)를 패널면부(117)로 성형한다.
홈부(5d)는, 다이측 성형면부(5b)에 오목 형상으로 형성된 것으로서, 다이측 탄성체(11)가 형성된다.
≪블랭크 홀더≫
블랭크 홀더(7)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 다이(5)의 양단부에 대향하여 배치되고, 다이(5)와 협동하여 금속 소판(101)의 단부(101a) 및 단부(101b)를 협지하는 것이다.
≪펀치측 탄성체≫
펀치측 탄성체(9)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인(113)에 상당하는 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼운 양측의 부위(105) 및 부위(107) 중, 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위(107)이다. 또한, 펀치측 탄성체(9)는, 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 맞닿음 가능해지도록, 펀치측 성형면부(3c)보다도 다이(5)측으로 돌출하여 홈부(3d)에 설치된 것으로서, 금속 소판(101)에 맞닿는 펀치측 맞닿음면부(9a)를 갖는다.
펀치측 탄성체(9)의 펀치측 성형면부(3c)로부터의 돌출량은, 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시켰을 때에, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿기 전에 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 금속 소판(101)에 맞닿도록 설정되어 있다.
그리고, 펀치측 탄성체(9)는, 성형 하사점까지는 펀치측 성형면부(3c)보다도 돌출하여 금속 소판(101)에 맞닿아 지지한 상태로 능선부(3a)에 의한 금속 소판(101)의 굽힘 형상을 완만하게 하고, 또한, 성형 하사점(도 1(e))에 있어서 금형 형상(펀치측 성형면부(3c)의 형상)을 따라 변형, 즉, 펀치측 맞닿음면부(9a)가 펀치측 성형면부(3c)와 면일이 될 때까지 변형(프레스 성형 방향으로 수축)할 수 있는 경도와 형상을 갖는 것이면 좋다. 이러한 펀치측 탄성체(9)의 구체적인 재료로서는, 쇼어 경도(Shore hardness)가 40∼100HS인 고무 재료(rubber material) 또는 우레탄 재료(urethane material)를 예시할 수 있다.
≪다이측 탄성체≫
다이측 탄성체(11)는, 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼운 양측의 부위(105) 및 부위(107) 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위(105)로서, 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 다이측 성형면부(5b)보다도 펀치(3)측으로 돌출하여 설치된 것으로서, 금속 소판(101)에 맞닿는 다이측 맞닿음면부(11a)를 갖는다.
다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5b)로부터의 돌출량은, 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시켰을 때에, 금속 소판(101)에 펀치(3)의 능선부(3a)가 맞닿아 금속 소판(101)이 소성 변형하기 전에 다이측 맞닿음면부(11a)가 맞닿도록 설정되어 있다. 또한, 이 돌출량은, 프레스 성형 과정에 있어서 압궤된 다이측 탄성체(11)의 수축에 의해 금속 소판(101)의 부위(105)를 압압하는 하중과, 다이측 탄성체(11)(다이측 맞닿음면부(11a))의 금속 소판(101)의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 사이의 마찰력이, 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 양측의 부위(105) 및 부위(107)에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정되어 있다.
능선부(3a)에 의한 금속 소판(101)의 소성 변형은, 예를 들면, 금속 소판(101)에 있어서의 능선부(3a)가 맞닿은 부위의 변형(strain)이 하기의 식 (1)에 의해 산출되는 변형 ε0을 초과했을 때에 생긴다고 판단할 수 있다.
ε0＝t/2R ··· (1)
여기에서, R은 캐릭터 라인(113)의 굽힘의 곡률 반경, t는 금속 소판(101)의 판두께(thickness)이다.
또한, 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 사이의 마찰력은, 하기의 식 (2)를 충족하도록 한다.
｜F1－F2｜≤P×μe ··· (2)
여기에서, F1 및 F2는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 양측의 부위(105) 및 부위(107)의 각각에 작용하는 장력, P는, 다이측 탄성체(11)의 수축에 의해 금속 소판(101)을 압압하는 하중(도 2), μe는, 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 마찰 계수이다.
하중 P는, 다이측 맞닿음면부(11a)가 다이측 성형면부(5b)와 면일이 될 때까지 압궤됐을 때의 수축량에 의해 산출되는 것으로 하면 좋고, 다이측 탄성체(11)의 수축량은, 다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5b)로부터의 돌출량과 동일한 것으로 한다.
마찰 계수 μe는, 미리 슬라이딩 시험(sliding test) 등에 의해 측정하면 좋다. 혹은, 다이측 탄성체(11)로서 후술하는 바와 같이 고무 재료 또는 우레탄 재료를 이용한 경우, 마찰 계수 μe는, 일반적으로, μe＝0.1∼0.3(윤활유(lubricant)), μe≒0.5∼0.6(건조(dry))이기 때문에, 이들 값을 이용해도 좋다.
프레스 성형 과정에 있어서 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 양측의 부위(105) 및 부위(107)에 작용하는 장력의 차(식 (2) 중의 F1－F2)는, 미리, 실제로 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 과정에 있어서 금속 소판(101)에 작용하는 장력을 변형 게이지 등을 이용하여 측정한 실험, 혹은, 자동차용 외판 패널(111)의 유한 요소법(finite element method)(FEM) 등에 의한 프레스 성형 해석(press forming analysis)에 의해 구하면 좋다.
또한, 다이측 탄성체(11)는, 성형 하사점에 있어서 금형 형상(다이측 성형면부(5b)의 형상)을 따라 변형, 즉, 다이측 맞닿음면부(11a)가 다이측 성형면부(5b)와 면일이 될 때까지 변형(프레스 성형 방향으로 수축)할 수 있는 경도와 형상을 갖는 것이면 좋다. 이러한 다이측 탄성체(11)의 구체적인 재료로서는, 쇼어 경도가 40∼100HS인 고무 재료 또는 우레탄 재료를 예시할 수 있다.
<프레스 성형 방법>
본 실시 형태 1에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 펀치(3)와 다이(5)와 블랭크 홀더(7)와 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)를 구비한 프레스 성형 장치(1)를 이용하여, 금속 소판(101)을, 캐릭터 라인(113)과 그의 양측에 연속하는 패널면부(115) 및 패널면부(117)를 갖는 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 것으로서, 탄성체 맞닿음 스텝과, 프레스 성형 스텝을 포함한다.
펀치측 탄성체(9)는, 전술한 대로, 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼운 양측의 부위(105) 및 부위(107) 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위(107)로서, 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 맞닿음 가능해지도록 펀치측 성형면부(3c)보다도 다이(5)측으로 돌출하여 홈부(3d)를 설치한다.
다이측 탄성체(11)는, 전술한 대로, 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼운 양측의 부위(105) 및 부위(107) 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위(105)로서, 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록 다이측 성형면부(5b)보다도 펀치(3)측으로 돌출하여 홈부(5d)에 설치한다. 이하, 탄성체 맞닿음 스텝 및 프레스 성형 스텝의 각 스텝에 대해서 설명한다.
≪탄성체 맞닿음 스텝≫
탄성체 맞닿음 스텝은, 도 1(a)∼(b)에 나타내는 바와 같이, 다이(5)와 블랭크 홀더(7)로 금속 소판(101)의 단부(101a) 및 단부(101b)를 협지한 상태로 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시키고, 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)와 다이측 탄성체(11)의 다이측 맞닿음면부(11a)를 각각 금속 소판(101)에 맞닿게 하는 스텝이다.
펀치측 탄성체(9)의 펀치측 성형면부(3c)로부터의 돌출량은, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿기 전에 펀치측 맞닿음면부(9a)가 금속 소판(101)에 맞닿고, 또한, 성형 하사점에 있어서 펀치측 맞닿음면부(9a)가 펀치측 성형면부(3c)와 면일이 되도록 설정한다.
다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5b)로부터의 돌출량은, 금속 소판(101)에 있어서의 펀치(3)의 능선부(3a)가 맞닿은 부위가 소성 변형하기 전에 다이측 맞닿음면부(11a)가 금속 소판(101)에 맞닿고, 성형 하사점에 있어서 다이측 맞닿음면부(11a)가 다이측 성형면부(5b)와 면일이 되도록 설정한다. 능선부(3a)에 의한 금속 소판(101)의 소성 변형은, 예를 들면, 전술한 식 (1)을 이용하여 구한 변형 ε0에 의해 판단할 수 있다.
또한, 다이측 탄성체(11)의 돌출량은, 전술한 식 (2)에 나타내는 바와 같이, 탄성체 맞닿음 스텝 후에 계속되는 프레스 성형 스텝에 있어서 압궤된 다이측 탄성체(11)의 프레스 성형 방향에 있어서의 수축(변형)에 의한 하중 P와, 다이측 탄성체(11) 및 금속 소판(101)의 마찰 계수 μe의 곱으로 부여되는 마찰력이, 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 단부(101a) 및 단부(101b)측의 각각에 작용하는 장력 F1 및 F2의 차의 절댓값 ｜F1－F2｜ 이상이 되도록 설정한다. 여기에서, 하중 P, 마찰 계수 μe 및 장력의 차의 절댓값 ｜F1－F2｜는, 전술한 식 (2)를 충족하도록 하면 좋다.
≪프레스 성형 스텝≫
프레스 성형 스텝은, 도 1(b)∼(e)에 나타내는 바와 같이, 펀치측 맞닿음면부(9a)와 다이측 맞닿음면부(11a)를 금속 소판(101)에 맞닿게 한 채로 다이(5)를 펀치(3)측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 능선부(3a)와 곡선부(5a)로 캐릭터 라인(113)이 형성된 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형하는 스텝이다.
<선 어긋남이 방지되는 이유>
본 실시 형태 1에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 의해, 선 어긋남을 방지하여 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형할 수 있는 이유를, 도 1 및 도 2에 기초하여 이하에 설명한다.
우선, 다이(5)가 펀치(3)측으로 상대 이동하고, 펀치(3)의 능선부(3a)에 선행하여 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 금속 소판(101)에 있어서의 부위(107)의 펀치(3)측에 맞닿고, 또한, 다이측 탄성체(11)의 다이측 맞닿음면부(11a)가 부위(105)의 다이(5)측에 맞닿는다(도 1(a)∼(b)).
계속해서, 다이(5)를 펀치(3)측에 추가로 상대 이동시키면, 펀치측 탄성체(9)가 부위(107)에 맞닿으면서 변형하여 부위(107)를 지지함으로써, 금속 소판(101)에 있어서는 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 부위(107)에 걸쳐 서서히 굽힘 변형하여 완만한 형상이 된다(도 1(c)). 그 때문에, 금속 소판(101)에 능선부(3a)가 맞닿았다고 해도, 당해 맞닿은 부위가 소성 변형한 초기 굽힘 흔적의 발생을 방지할 수 있다.
게다가, 다이(5)를 펀치(3)측에 추가로 상대 이동시키는 과정에 있어서는, 다이측 탄성체(11)가 부위(105)에 맞닿아 변형하여, 부위(105)를 펀치측 성형면부(3b)에 압압한다(도 1(d)).
이 때, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿으면, 금속 소판(101)에 있어서는 캐릭터 라인 상당부(103)를 경계로 하여 단부(101a) 및 단부(101b)의 각각으로 향하는 방향으로 장력 F1 및 F2가 발생한다(도 2). 이 단부(101a)측의 장력 F1과 단부(101b)측의 장력 F2의 사이에는 차가 있기 때문에, 금속 소판(101)에 있어서는 장력이 작은 단부(101a)측으로부터 큰 단부(101b)측으로의 미끄러짐이 생길 우려가 있다(도 9 참조).
그러나, 장력이 작은 측의 부위(105)에 맞닿아 압궤된 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 마찰에 의해, 장력이 큰 단부(101a)측으로의 금속 소판(101)의 미끄러짐을 막아, 능선부(3a)에 의해 소성 변형한 캐릭터 라인 상당부(103)의 어긋남(misalignment)을 막을 수 있다(도 1(d)).
이와 같이, 펀치측 탄성체(9)에 의해 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 부위(107)에 걸쳐 굽힘 변형을 완화하고, 또한, 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)이 장력이 큰 단부(101b)측으로 미끄러지는 것을 막고, 다이(5)를 성형 하사점까지 상대 이동시킬 수 있다(도 1(d)∼(e)).
그리고, 성형 하사점에 있어서, 펀치(3)의 능선부(3a)와 다이(5)의 곡선부(5a)에 의해 캐릭터 라인(113)이 형성되고, 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 펀치측 성형면부(3c)와 면일로 변형하여 패널면부(117)가 성형되고, 다이측 탄성체(11)의 다이측 맞닿음면부(11a)가 다이측 성형면부(5b)와 면일로 변형하여 패널면부(115)가 성형된다(도 1(e)).
그 결과, 선 어긋남을 방지하여 캐릭터 라인(113)이 형성된 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형할 수 있다.
<다른 태양>
전술한 본 발명의 실시 형태 1에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 펀치측 탄성체(9)는, 홈부(3d)의 저부에 지지된 것이고, 다이측 탄성체(11)는, 홈부(5d)의 저부에 지지된 것이었다.
다만, 본 실시 형태 1의 다른 태양으로서, 도 3에 일 예로서 나타내는 프레스 성형 장치(21)와 같이, 펀치측 탄성체(9)는, 펀치측 가동체(23)를 개재하여 홈부(3d)에 형성되고, 다이측 탄성체(11)는, 다이측 가동체(25)를 개재하여 홈부(5d)에 형성된 것이라도 좋다.
여기에서, 도 3(a)는 성형 개시 전의 상태, (b)는 펀치측 탄성체(9) 및 다이측 탄성체(11)가 금속 소판(101)에 맞닿아 있는 상태, (c)는 펀치측 탄성체(9)에 의해 금속 소판(101)을 지지하고 있는 상태, (d)는 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)을 압압하고 있는 상태, (e)는 성형 하사점에서의 상태를 나타낸다. 또한, 도 3에 있어서, 프레스 성형 장치(21)를 구성하는 각 부에 대해서, 도 1에 나타내는 프레스 성형 장치(1)와 동일 및 대응하는 부분에는 도 1에 붙인 것과 동일한 부호를 붙이고 있다.
펀치측 가동체(23)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 펀치측 탄성체(9)를 다이(5)측에 가압하여 지지하는 것으로서, 펀치측 탄성체(9)가 부착되어 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능한 패드(23a)와, 패드(23a)에 압력을 작용시키는 압력원(pressure source)(23b)을 구비하여 이루어진다. 여기에서, 압력원(23b)으로서는, 공기압이나 유압, 우레탄 등을 예시할 수 있다.
그리고, 펀치측 가동체(23)는, 도 3(b)∼(e)에 나타내는 프레스 성형 과정에 있어서 압궤된 펀치측 탄성체(9)가 홈부(3d)의 저부측으로 되밀리고, 성형 하사점에 있어서는, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 압궤되어 변형(수축)한 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 펀치측 성형면부(3c)와 면일이 되도록, 펀치측 탄성체(9)를 다이(5)측에 가압하는 압력원(23b)의 압력이 설정되어 있다.
여기에서, 펀치측 가동체(23)에 의해 지지된 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 성형면부(3c)로부터의 돌출량은, 전술한 실시 형태 1과 마찬가지로 설정되어 있다.
다이측 가동체(25)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 다이측 탄성체(11)를 펀치(3)측에 가압하여 지지하는 것으로서, 다이측 탄성체(11)가 부착되어 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능한 패드(25a)와, 패드(25a)에 압력을 작용시키는 압력원(25b)을 구비하여 이루어진다. 여기에서, 압력원(25b)으로서는, 공기압이나 유압, 우레탄 등을 예시할 수 있다.
그리고, 다이측 가동체(25)는, 도 3(b)∼(e)에 나타내는 프레스 성형 과정에 있어서 압궤된 다이측 탄성체(11)가 홈부(5d)의 저부측으로 되밀리고, 성형 하사점에 있어서는, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 압궤되어 변형(수축)한 다이측 탄성체(11)의 다이측 맞닿음면부(11a)가 다이측 성형면부(5b)와 면일이 되도록, 다이측 탄성체(11)를 펀치(3)측에 가압하는 압력원(25b)의 압력이 설정되어 있다.
여기에서, 다이측 가동체(25)에 의해 지지된 다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5b)로부터의 돌출량은, 전술한 식 (2)에 나타내는 바와 같이, 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 마찰력(하중 P와 마찰 계수 μe의 곱)이, 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 양측에 작용하는 장력의 차의 절댓값(｜F1－F2｜) 이상이 되도록 설정되어 있다. 또한, 하중 P는, 압궤된 다이측 탄성체(11)의 수축에 의한 하중으로 한다.
본 실시 형태 1의 다른 태양에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치의 작용 효과는 이하와 같다.
본 실시 형태 1의 다른 태양에 있어서, 펀치측 탄성체(9)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 펀치측 가동체(23)의 압력원(23b)에 의해 다이(5)측에 가압되어 지지되어 있다. 그 때문에, 도 3(b)∼(d)에 나타내는 바와 같이, 다이(5)의 펀치(3)측으로의 상대 이동에 의해 펀치측 탄성체(9)가 변형(수축)해도, 펀치측 탄성체(9)를 다이(5)측에 가압한 채로 금속 소판(101)에 맞닿게 하여 지지할 수 있다.
이에 따라, 전술한 본 실시 형태 1(도 1 참조)과 비교하면, 펀치측 탄성체(9)의 재질이나 형상·치수의 변경에 더하여 펀치측 탄성체(9)를 지지하는 압력원(23b)의 압력을 조정함으로써, 금속 소판(101)에 있어서의 능선부(3a)와 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 맞닿는 부위의 굽힘 변형을 완만한 형상으로 하고, 능선부(3a)에 의한 초기 굽힘 흔적의 발생을 막기 위한 자유도를 늘려 프레스 성형하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태 1의 다른 태양에 있어서, 다이측 탄성체(11)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 다이측 가동체(25)의 압력원(25b)에 의해 펀치(3)측에 가압되어 지지되어 있다. 그 때문에, 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 사이에 충분한 마찰력이 얻어지지 않는 경우나, 다이측 탄성체(11)의 수축에 의해 금속 소판(101)을 압압하는 하중이 충분히 커지기 전에 금속 소판(101)에 있어서의 장력차(F1－F2)가 커지는 경우 등이라도, 압력원(25b)에 의해 다이측 탄성체(11)가 부착된 패드(25a)에 추가로 하중을 작용시킴으로써, 금속 소판(101)이 미끄러지는 것을 막기 위해 금속 소판(101)을 압압하는 다이측 탄성체(11)의 하중을 조정하는 자유도가 늘어난다.
이상, 본 실시 형태 1의 다른 태양에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 있어서도, 선 어긋남을 보다 효과적으로 막아 캐릭터 라인(113)을 형성한 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형할 수 있다.
본 실시 형태 1 및 다른 태양에 있어서, 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)을 압압하는 위치에 대해서, 전술한 바와 같이(도 1 및 도 3 참조), 부위(105)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 다이측 탄성체(11)가 맞닿아 압압하도록 되어 있다.
그리고, 홈부(5d)는, 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치로서, 비교적 평탄하고 응력(stress)이 높지 않은 패널면부(115)를 성형하는 다이측 성형면부(5b)에 있다. 그 때문에, 특허문헌 7에 기재되는 기술과 같이, 캐릭터 라인 상당부(103) 근방에 홈부(5d)를 형성한 경우에 홈부(5d)의 모서리가 캐릭터 라인 상당부(103) 근방에 맞닿아 선상 흔적을 발생시킬 문제는 없다.
또한, 다이측 탄성체(11)를 수납하는 홈부(5d)는, 홈부(5d)의 캐릭터 라인 상당부(103)측의 모서리가, 곡선부(5a)로부터 다이측 성형면부(5b)의 폭의 10％ 이상의 거리를 떨어지도록 하면 좋다.
마찬가지로, 본 실시 형태 1 및 다른 태양에 있어서, 펀치측 탄성체(9)에 의해 금속 소판(101)을 압압하는 위치는, 전술한 바와 같이, 부위(107)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치(도 1 및 도 3)를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 펀치측 탄성체(9)를 맞닿게 하도록 되어 있다.
이 점, 특허문헌 7에 기재된 기술과 같이, 캐릭터 라인 상당부(103) 근방에 펀치측 탄성체(9)를 설치하면, 당해 근방은 캐릭터 라인(113)이 성형되는 응력이 높은 위치이기 때문에, 홈부(3d)의 모서리(corner)가 캐릭터 라인 상당부(103) 근방에 맞닿아 선상 흔적을 발생시키기 쉽다.
이에 대하여 본 실시 형태 1 및 다른 태양에서는, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 홈부(3d)는 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치이고, 비교적 평탄하고 응력이 높지 않은 패널면부(117)를 성형하는 펀치측 성형면부(3b)에 있다. 그 때문에, 특허문헌 6에 기재된 기술과 같이, 캐릭터 라인 상당부(103) 근방에 홈부(3d)를 형성한 경우의 상기 선상 흔적을 발생시킬 문제는 없다.
또한, 펀치측 탄성체(9)를 수납하는 홈부(3d)는, 홈부(3d)의 캐릭터 라인 상당부(103)측의 모서리가, 능선부(3a)로부터 펀치측 성형면부(3c)의 폭의 10％ 이상의 거리를 떨어지도록 하면 좋다.
또한, 본 실시 형태 1 및 다른 태양에 의해, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이 금속 소판(101)을 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형할 때에 있어서, 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)를 금속 소판(101)에 맞닿게 하는 순서에 대해서는, 특별히 제한은 없다.
구체적으로는, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿기 전에 펀치측 탄성체(9)가 금속 소판(101)에 맞닿도록 펀치측 탄성체(9)의 돌출량이 설정되고, 또한, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿아 소성 변형하기 전에 다이측 탄성체(11)가 금속 소판(101)에 맞닿도록 다이측 탄성체(11)의 돌출량이 설정되어 있으면, 펀치측 탄성체(9)가 먼저 맞닿거나, 다이측 탄성체(11)가 먼저 맞닿거나, 또는, 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)가 동시에 맞닿는 것 중 어느 것이라도 좋다.
[실시 형태 2]
전술한 본 발명의 실시 형태 1은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 금속 소판(101)을 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 과정에 있어서, 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 장력이 큰 측의 부위(107)에 펀치측 탄성체(9)를 맞닿게 하여 지지하고, 장력이 작은 측의 부위(105)에 다이측 탄성체(11)를 맞닿게 하여 압압하는 것이었다.
이에 대하여, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치 및 프레스 성형 방법은, 도 4에 일 예로서 나타내는 프레스 성형 장치(31)와 같이, 금속 소판(101)을 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 과정에 있어서, 금속 소판(101)에 있어서의 장력이 작은 측의 부위(105)에 펀치측 탄성체(9)를 맞닿게 하여 지지하고, 금속 소판(101)에 있어서의 장력이 큰 측의 부위(107)에 다이측 탄성체(11)를 맞닿게 하여 압압하는 것이다.
여기에서, 도 4(a)는 성형 개시 전의 상태, (b)는 펀치측 탄성체(9) 및 다이측 탄성체(11)가 금속 소판(101)에 맞닿아 있는 상태, (c)는 펀치측 탄성체(9)에 의해 금속 소판(101)을 지지하고 있는 상태, (d)는 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)을 압압하고 있는 상태, (e)는 성형 하사점에서의 상태를 나타낸다. 또한, 도 4에 있어서, 프레스 성형 장치(31)를 구성하는 각 부에 대해서, 도 1에 나타내는 프레스 성형 장치(1)와 동일 및 대응하는 부분에는 도 1에 붙인 것과 동일한 부호를 붙이고 있다.
펀치측 탄성체(9)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 부위(105)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 맞닿음 가능해지도록, 펀치측 성형면부(3b)보다도 다이(5)측으로 돌출하여 홈부(3d)에 설치된 것이다.
다이측 탄성체(11)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 부위(107)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치를 캐릭터 라인 상당부(103)를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 다이측 성형면부(5c)보다도 펀치(3)측으로 돌출하여 홈부(5d)에 설치된 것이다.
펀치측 탄성체(9)의 펀치측 성형면부(3b)로부터의 돌출량 및, 다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5c)로부터의 돌출량은, 각각, 전술한 실시 형태 1과 마찬가지로 설정되어 있다.
그리고, 본 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법은, 도 1에 나타낸 실시 형태 1과 마찬가지로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 펀치(3)와 다이(5)와 블랭크 홀더(7)와 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)를 구비한 프레스 성형 장치(31)를 이용하여, 금속 소판(101)을, 캐릭터 라인(113)과 그의 양측에 연속하는 패널면부(115) 및 패널면부(117)를 갖는 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 것으로서, 탄성체 맞닿음 스텝과, 프레스 성형 스텝을 포함한다.
탄성체 맞닿음 스텝은, 도 4(a)∼(b)에 나타내는 바와 같이, 다이(5)와 블랭크 홀더(7)로 금속 소판(101)의 양측의 단부(101a) 및 단부(101b)를 협지한 상태로 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시키고, 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)와 다이측 탄성체(11)의 다이측 맞닿음면부(11a)를 각각 금속 소판(101)에 맞닿게 하는 스텝이다.
프레스 성형 스텝은, 도 4(b)∼(e)에 나타내는 바와 같이, 펀치측 맞닿음면부(9a)와 다이측 맞닿음면부(11a)를 금속 소판(101)에 맞닿게 한 채로 다이(5)를 펀치(3)측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 능선부(3a)와 곡선부(5a)로 캐릭터 라인(113)이 형성된 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형하는 스텝이다.
<선 어긋남이 방지되는 이유>
본 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 의해, 선 어긋남을 방지하여 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형할 수 있는 이유를, 주로 도 4에 기초하여 이하에 설명한다.
우선, 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시키고, 펀치(3)의 능선부(3a)에 선행하여 펀치측 성형면부(3b)에 형성된 펀치측 탄성체(9)가 금속 소판(101)에 있어서의 부위(105)의 펀치(3)측에 맞닿고, 또한, 다이측 성형면부(5c)에 형성된 다이측 탄성체(11)가 부위(107)의 다이(5)측에 맞닿는다(도 4(a)∼(b)).
이어서, 펀치측 맞닿음면부(9a)가 부위(105)의 펀치(3)측에 맞닿아 지지하고, 또한, 다이측 맞닿음면부(11a)가 부위(107)에 맞닿아 압압한 상태인 채, 다이(5)를 펀치(3)측으로 상대 이동시키면, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 있어서의 캐릭터 라인 상당부(103)에 맞닿는다(도 4(c)).
계속해서, 다이(5)를 펀치(3)측에 추가로 상대 이동시키면, 프레스 성형이 진행됨에 따라 펀치측 탄성체(9)가 변형한다. 그 때문에, 능선부(3a)가 맞닿는 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 펀치측 탄성체(9)가 맞닿는 부위(105)에 걸쳐서는 서서히 굽힘 변형하여 완만한 형상이 된다.
이에 따라, 다이측 탄성체(11)가 부위(107)를 압압하기 전에 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿은 경우에 소성 변형하여 초기 굽힘 흔적이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다이(5)를 펀치(3)측에 추가로 상대 이동시키는 과정에 있어서, 장력이 큰 측이 되는 부위(107)에 맞닿아 압궤된 다이측 탄성체(11)와 금속 소판(101)의 마찰에 의해, 장력이 큰 단부(101b)측으로의 금속 소판(101)의 미끄러짐을 막아, 능선부(3a)에 의해 소성 변형한 캐릭터 라인 상당부(103)의 어긋남을 막을 수 있다(도 4(c)∼(d)).
이와 같이, 펀치측 탄성체(9)에 의해 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 부위(105)에 걸쳐 굽힘 변형을 완화하고, 또한, 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)이 장력이 큰 단부(101b)측으로 미끄러지는 것을 막고, 다이(5)를 성형 하사점까지 상대 이동시킬 수 있다(도 4(d)∼(e)).
그리고, 성형 하사점에 있어서, 펀치(3)의 능선부(3a)와 다이(5)의 곡선부(5a)에 의해 캐릭터 라인(113)이 형성되고, 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 펀치측 성형면부(3b)와 면일로 변형하여 패널면부(115)가 성형되고, 다이측 탄성체(11)의 다이측 맞닿음면부(11a)가 다이측 성형면부(5c)와 면일로 변형하여 패널면부(117)가 성형된다(도 4(e)).
그 결과, 선 어긋남을 방지하여 캐릭터 라인(113)이 형성된 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형할 수 있다.
<다른 태양>
전술한 본 발명의 실시 형태 2에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 펀치측 탄성체(9)는, 펀치측 성형면부(3b)에 형성된 홈부(3d)의 저부에 지지되고, 다이측 탄성체(11)는, 다이측 성형면부(5c)에 형성된 홈부(5d)의 저부에 지지된 것이었다.
다만, 본 실시 형태 2의 다른 태양으로서, 도 5에 일 예로서 나타내는 프레스 성형 장치(41)와 같이, 펀치측 탄성체(9)는, 펀치측 가동체(23)를 개재하여 홈부(3d)의 저부에 지지되고, 다이측 탄성체(11)는, 다이측 가동체(25)를 개재하여 홈부(5d)의 저부에 지지된 것이라도 좋다.
여기에서, 도 5(a)는 성형 개시 전의 상태, (b)는 펀치측 탄성체(9) 및 다이측 탄성체(11)가 금속 소판(101)에 맞닿아 있는 상태, (c)는 펀치측 탄성체(9)에 의해 금속 소판(101)을 지지하고 있는 상태, (d)는 다이측 탄성체(11)에 의해 금속 소판(101)을 압압하고 있는 상태, (e)는 성형 하사점에서의 상태를 나타낸다. 또한, 도 5에 있어서, 프레스 성형 장치(41)를 구성하는 각 부에 대해서, 도 1에 나타내는 프레스 성형 장치(1)와 동일 및 대응하는 부분에는 도 1에 붙인 것과 동일한 부호를 붙이고 있다.
그리고, 본 실시 형태 2의 다른 태양에 있어서, 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 성형면부(3b)로부터의 돌출량 및, 다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5c)로부터의 돌출량은, 각각, 전술한 실시 형태 1의 다른 태양과 마찬가지로 설정되어 있다.
이와 같이, 펀치측 가동체(23)에 의해 펀치측 탄성체(9)를 지지함으로써, 도 5(b)∼(d)에 나타내는 프레스 성형 과정에 있어서는, 전술한 실시 형태 1의 다른 태양과 마찬가지로, 금속 소판(101)에 있어서의 능선부(3a)와 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 맞닿음면부(9a)가 맞닿는 부위의 굽힘 변형을 완만한 형상으로 하여 초기 굽힘 흔적의 발생을 막기 위한 자유도를 늘려 프레스 성형하는 것이 가능해진다.
추가로, 다이측 가동체(25)에 의해 다이측 탄성체(11)를 지지함으로써, 도 5(b)∼(e)에 나타내는 프레스 성형 과정에 있어서는, 전술한 실시 형태 1의 다른 태양과 마찬가지로, 금속 소판(101)이 미끄러지는 것을 막기 위해 부위(107)를 압압하는 다이측 탄성체(11)의 하중을 조정하는 자유도가 늘어난다.
이상, 본 실시 형태 2의 다른 태양에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 있어서도, 선 어긋남을 보다 효과적으로 막아 캐릭터 라인(113)을 형성한 자동차용 외판 패널(111)을 프레스 성형할 수 있다.
또한, 펀치측 탄성체(9)를 수납하는 홈부(3d)(도 4 및 도 5)는, 홈부(3d)의 캐릭터 라인(113)측의 모서리가, 능선부(3a)로부터 펀치측 성형면부(3b)의 폭의 10％ 이상의 거리를 떨어지도록 하면 좋다. 다이측 탄성체(11)를 수납하는 홈부(5d)(도 4 및 도 5)는, 홈부(5d)의 캐릭터 라인(113)측의 모서리가, 곡선부(5a)로부터 다이측 성형면부(5c)의 폭의 10％ 이상의 거리를 떨어지도록 하면 좋다. 이에 따라, 전술한 특허문헌 7에 기재된 기술과 같이, 홈부(3d)의 모서리 또는 홈부(5d)의 모서리가 캐릭터 라인 상당부(103)의 근방에 맞닿아 선상 흔적을 발생시킬 문제는 없다.
또한, 본 실시 형태 2 및 다른 태양에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 의해, 금속 소판(101)을 자동차용 외판 패널(111)로 프레스 성형하는 과정에 있어서는, 전술한 실시 형태 1 및 다른 태양과 마찬가지로, 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)를 금속 소판(101)에 맞닿게 하는 순서에 대해서는, 특별히 제한은 없다.
또한, 본 발명에 있어서, 펀치측 탄성체를 수용하는 홈부는, 프레스 성형 과정에 있어서의 펀치측 탄성체의 변형을 수납하기 위해, 당해 홈부의 폭을 펀치측 탄성체보다도 넓게 해 둘 필요가 있다. 마찬가지로, 다이측 탄성체를 수용하는 홈부는, 프레스 성형 과정에 있어서의 다이측 탄성체의 변형을 수납하기 위해, 당해 홈부의 폭을 다이측 탄성체보다도 넓게 해 둘 필요가 있다.
실시예
본 발명에 따른 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치에 의해, 자동차용 외판 패널을 프레스 성형하여 캐릭터 라인을 형성했을 때의 선 어긋남의 방지 효과를 검증하는 실시예를 행했기 때문에, 이하, 이에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 캐릭터 라인을 갖는 자동차용 외판 패널을 모의한 외판 패널을 본 발명에 따른 프레스 성형 방법에 의해 프레스 성형하는 프레스 성형 해석을 행하고, 당해 프레스 성형된 외판 패널의 선 어긋남 발생의 유무를 평가했다.
프레스 성형 해석에서는, 금속 소판으로서 두께 0.7㎜의 강판 SGCC-F를 이용하고, 도 6에 나타내는, 캐릭터 라인(123)과 그의 양측에 연속하는 패널면부(125) 및 패널면부(127)를 갖는 외판 패널(121)을 해석 대상으로 했다.
여기에서, 캐릭터 라인(123)의 곡률 반경은 3㎜, 패널면부(125) 및 패널면부(127)의 프레스 성형 방향에 대한 각도는 각각 θa＝85° 및 θb＝65°로 하고, 패널면부(125) 및 패널면부(127)의 폭(캐릭터 라인과의 경계에서 단부까지의 길이)은, 모두, 50㎜로 했다.
본 실시예에서는, 종래예로서, 펀치와 다이와 블랭크 홀더를 구비한 프레스 성형 장치에 의해 금속 소판을 외판 패널로 드로잉 성형하는 과정(도 9 참조)의 프레스 성형 해석을 행했다.
그리고, 각도가 작은(θb＝65°) 패널면부(127)측과 각도가 큰(θa＝85°) 패널면부(125)측의 프레스 성형 과정에 있어서 생기는 장력의 차를 구한 결과, 202kN이었다.
다음으로, 발명예로서, 도 1에 나타내는 바와 같은, 펀치(3)와 다이(5)와 블랭크 홀더(7)와 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)를 구비한 프레스 성형 장치(1)를 이용하여, 금속 소판(101)을 외판 패널(121)(도 6)로 프레스 성형하는 프레스 성형 해석을 행했다.
당해 프레스 성형 해석에 있어서, 펀치측 탄성체(9)는, 펀치측 성형면부(3c)로부터 다이(5)측으로 돌출시켜 펀치측 성형면부(3c)의 홈부(3d)에 형성했다. 그리고, 프레스 성형 방향과의 이루는 예각이 작은 패널면부(127)에 상당하는 부위로서 캐릭터 라인(123)에 상당하는 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치(펀치(3)의 홈부(3d)의 캐릭터 라인 상당부(103)측의 경계가 펀치측 성형면부(3c)의 폭의 10％ 위치)에 펀치측 탄성체(9)를 맞닿게 하도록 설정했다. 여기에서, 펀치측 탄성체(9)의 펀치측 성형면부(3c)로부터의 돌출량은, 펀치(3)의 능선부(3a)가 금속 소판(101)에 맞닿기 전에 펀치측 맞닿음면부(9a)가 금속 소판(101)에 맞닿도록, 5㎜로 설정했다.
한편, 다이측 탄성체(11)는, 다이측 성형면부(5b)로부터 펀치(3)측으로 돌출시켜 다이측 성형면부(5b)의 홈부(5d)에 형성했다. 그리고, 프레스 성형 방향과의 이루는 예각이 큰 패널면부(125)에 상당하는 부위로서, 캐릭터 라인 상당부(103)로부터 떨어진 위치(다이(5)의 홈부(5d)의 캐릭터 라인 상당부(103)측의 경계가, 다이측 성형면부(5b)의 폭의 10％ 위치)에 맞닿게 하여 압압시키는 것으로 했다(도 1 참조). 여기에서, 다이측 탄성체(11)의 다이측 성형면부(5b)로부터의 돌출량은, 종래예에 따른 프레스 성형 과정(도 9 참조)에 있어서, 캐릭터 라인 상당부(103)를 사이에 끼워 양측에 작용하는 장력의 차(＝202kN)에 기초하여 12㎜로 설정했다.
또한, 당해 프레스 성형 해석에 있어서, 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)의 재질은 모두 경질 우레탄으로 하고, 펀치측 탄성체(9)와 다이측 탄성체(11)는 모두, 금속 소판(101)과의 마찰 계수는 0.6, 탄성 계수(elastic modulus)는 253N/㎜로 했다.
도 7에, 프레스 성형 해석에 의해 얻어진 외판 패널(121)의 단면 형상의 결과를 나타낸다. 여기에서 도 7은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형 방향에 대한 각도가 작은 측의 패널면부(127)가 수평이 되도록 외판 패널(121)의 단면 형상의 결과를 회전시켜 배치하고, 패널면부(127)에 평행한 수평 방향(＝패널면부(127)의 폭 방향)을 가로축으로 하고, 패널면부(127)에 대하여 직교 방향(＝프레스 성형 방향)을 세로축으로 한 좌표 평면(coordinate plane) 상에 있어서, 외판 패널(121)에 있어서의 캐릭터 라인(123)을 중심으로 하는 부위의 단면 형상을 확대하여 나타낸 것이다.
도 7로부터, 발명예와 비교하면, 종래예에 있어서는, 단위 면적당의 장력이 큰 측이 되는 패널면부(127)에 선 어긋남에 기인하는 오목 형상 및 볼록 형상(도 7 중에 있어서 점선 타원으로 둘러싼 부위)이 보였다.
도 8에, 프레스 성형 해석에 의해 얻어진 외판 패널(121)에 대해서 면 변형을 평가한 결과를 나타낸다. 도 8은, 전술한 도 6에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형 방향에 대한 예각이 작은 측의 패널면부(127)가 수평이 되도록 배치했을 때의 패널면부(127)의 수평 방향의 좌표를 가로축으로 하고, 각 수평 방향 위치에 있어서의 면 변형의 평가값 Δs를 세로축으로 한 그래프이다.
여기에서, 면 변형의 평가값 Δs는, 이하에 나타내는 공지의 참고 문헌에 기재한 대로, 3점 게이지(고정 스팬 L)에 의한 산(山) 높이의 최대·최소차로 나타낸 것이다.
(참고문헌) 박강판 성형 기술 연구회 편, 프레스 성형 난이 핸드북 제4판, 「제5장 면 형상 정밀도 불량과 성형 난이 평가」, pp.218-221, 닛칸고교신분사, (2017)
도 8로부터, 면 변형의 평가값 Δs의 최대값과 최소값의 차는, 종래예에 있어서는 0.017인 것에 대하여, 발명예에 있어서는 0.006이었다. 이로부터, 펀치측 탄성체(9)를 금속 소판(101)에 맞닿게 하여 굽힘 변형이 완만한 형상이 되도록 지지하고, 다이측 탄성체(11)로 금속 소판(101)을 압압하여 프레스 성형함으로써, 패널면부(127)에 있어서의 면 변형이 감소한 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명에 의하면, 선 어긋남을 방지하여 캐릭터 라인이 형성시킨 자동차용 외판 패널을 프레스 성형할 수 있는 것이 실증되었다.
또한, 도 7 및 도 8은, 전술한 실시 형태 1과 마찬가지로, 펀치측 탄성체(9)를 금속 소판(101)에 있어서의 장력이 큰 측의 부위(107), 다이측 탄성체(11)를 장력이 작은 측의 부위(105)에 형성한 경우의 결과였다.
다만, 펀치측 탄성체(9)를 장력이 작은 측의 부위(105), 다이측 탄성체(11)를 장력이 큰 측의 부위(107)에 형성한 경우(도 4)나, 펀치측 가동체(23)로 펀치측 탄성체(9)를 지지하고, 또한, 다이측 가동체(25)로 다이측 탄성체(11)를 지지한 경우(도 3 및 도 5)에 대해서도 마찬가지로 프레스 성형 해석을 행했다. 이들 결과는 지면의 형편상 생략했지만, 어느 경우에 있어서도, 선 어긋남을 방지하여 캐릭터 라인이 형성된 외판 패널을 프레스 성형할 수 있는 것을 확인했다.
본 발명에 의하면, 프레스 성형의 공수를 증가시키지 않고 선 어긋남을 방지하여, 목표로 하는 캐릭터 라인을 형성하는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치를 제공할 수 있다.
1 : 프레스 성형 장치
3 : 펀치
3a : 능선부
3b : 펀치측 성형면부
3c : 펀치측 성형면부
3d : 홈부
5 : 다이
5a : 곡선부
5b : 다이측 성형면부
5c : 다이측 성형면부
5d : 홈부
7 : 블랭크 홀더
9 : 펀치측 탄성체
9a : 펀치측 맞닿음면부
11 : 다이측 탄성체
11a : 다이측 맞닿음면부
21 : 프레스 성형 장치
23 : 펀치측 가동체
23a : 패드
23b : 압력원
25 : 다이측 가동체
25a : 패드
25b : 압력원
31 : 프레스 성형 장치
41 : 프레스 성형 장치
51 : 프레스 성형 장치(종래 기술)
53 : 펀치
53a : 능선부
55 : 다이
55a : 곡선부
57 : 블랭크 홀더
101 : 금속 소판
101a : 단부
101b : 단부
103 : 캐릭터 라인 상당부
105 : 부위
107 : 부위
111 : 자동차용 외판 패널
113 : 캐릭터 라인
115 : 패널면부
117 : 패널면부
121 : 외판 패널(실시예)
123 : 캐릭터 라인
125 : 패널면부
127 : 패널면부

Claims (8)

  1. 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법으로서,
    상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고,
    상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고,
    상기 다이와 상기 블랭크 홀더로 상기 금속 소판의 양단부를 협지한 상태로 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시키고, 상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 각각 상기 금속 소판에 맞닿게 하는 탄성체 맞닿음 스텝과,
    상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 상기 금속 소판에 맞닿게 한 채로 상기 다이를 상기 펀치측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 상기 능선부와 상기 곡선부로 상기 캐릭터 라인이 형성된 상기 자동차용 외판 패널을 프레스 성형하는 프레스 성형 스텝을 포함하고,
    상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 탄성체 맞닿음 스텝에 있어서 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정하고,
    상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 탄성체 맞닿음 스텝에 있어서 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 프레스 성형 스텝에 있어서 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체의 상기 금속 소판과의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정하는,
    자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법.
  2. 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법으로서,
    상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고,
    상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고,
    상기 다이와 상기 블랭크 홀더로 상기 금속 소판의 양단부를 협지한 상태로 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시키고, 상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 각각 상기 금속 소판에 맞닿게 하는 탄성체 맞닿음 스텝과,
    상기 펀치측 탄성체와 상기 다이측 탄성체를 상기 금속 소판에 맞닿게 한 채로 상기 다이를 상기 펀치측에 성형 하사점까지 상대 이동시키고, 상기 능선부와 상기 곡선부로 상기 캐릭터 라인이 형성된 상기 자동차용 외판 패널을 프레스 성형하는 프레스 성형 스텝을 포함하고,
    상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정하고,
    상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 탄성체 맞닿음 스텝에 있어서 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 프레스 성형 스텝에 있어서 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체의 상기 금속 소판과의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정하는,
    자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 펀치측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 펀치측 탄성체를 상기 다이측에 가압하여 지지하는 펀치측 가동체를 개재하여 상기 펀치측에 형성하는, 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 다이측 탄성체를 상기 펀치측에 가압하여 지지하는 다이측 가동체를 개재하여 상기 다이측에 형성하는, 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법.
  5. 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치로서,
    상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고,
    상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고,
    상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정되고,
    상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체 및 상기 금속 소판의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정되어 있는,
    자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치.
  6. 펀치와, 당해 펀치에 대향하는 다이와, 당해 다이의 단부에 대향하는 블랭크 홀더를 이용하여, 금속 소판을, 캐릭터 라인과 그의 양측에 연속하는 패널면부를 갖는 자동차용 외판 패널로 프레스 성형하는 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치로서,
    상기 펀치는, 상기 캐릭터 라인을 형성하는 능선부와, 상기 패널면부를 성형하는 펀치측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인에 상당하는 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 작은 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿음 가능해지도록, 상기 펀치측 성형면부보다도 상기 다이측으로 돌출하여 지지된 펀치측 탄성체를 갖고,
    상기 다이는, 상기 능선부와 협동하여 상기 캐릭터 라인을 형성하는 곡선부와, 상기 패널면부를 성형하는 다이측 성형면부와, 상기 금속 소판에 있어서의 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼운 양측의 부위 중 프레스 성형 과정에 있어서 장력이 큰 측의 부위로서, 상기 캐릭터 라인 상당부로부터 떨어진 위치를 당해 캐릭터 라인 상당부를 따라 맞닿아 압압 가능해지도록, 상기 다이측 성형면부보다도 상기 펀치측으로 돌출하여 지지된 다이측 탄성체를 갖고,
    상기 펀치측 탄성체의 상기 펀치측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 펀치의 상기 능선부가 상기 금속 소판에 맞닿기 전에 상기 펀치측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한 성형 하사점에 있어서 상기 펀치측 성형면부와 면일이 되도록 설정되고,
    상기 다이측 탄성체의 상기 다이측 성형면부로부터의 돌출량은, 상기 다이를 상기 펀치측으로 상대 이동시켰을 때에 상기 금속 소판에 상기 펀치의 상기 능선부가 맞닿아 상기 금속 소판이 소성 변형하기 전에 상기 다이측 탄성체가 상기 금속 소판에 맞닿고, 또한, 상기 금속 소판을 압압하는 상기 다이측 탄성체의 하중과 당해 다이측 탄성체의 상기 금속 소판과의 마찰 계수의 곱으로 부여되는 마찰력이, 상기 캐릭터 라인 상당부를 사이에 끼워 양측의 부위에 작용하는 장력의 차의 절댓값 이상이 되도록 설정되어 있는,
    자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 펀치측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 펀치측 탄성체를 상기 다이측에 가압하여 지지하는 펀치측 가동체를 개재하여 상기 펀치측에 형성되어 있는, 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이측 탄성체는, 프레스 성형 방향을 따라 이동 가능, 또한, 상기 다이측 탄성체를 상기 펀치측에 가압하여 지지하는 다이측 가동체를 개재하여 상기 다이측에 형성되어 있는, 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 장치.
KR1020237013583A 2020-10-26 2021-06-09 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치 KR20230071167A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2020-178824 2020-10-26
JP2020178824A JP6996605B1 (ja) 2020-10-26 2020-10-26 自動車用外板パネルのプレス成形方法及びプレス成形装置
PCT/JP2021/021932 WO2022091472A1 (ja) 2020-10-26 2021-06-09 自動車用外板パネルのプレス成形方法及びプレス成形装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230071167A true KR20230071167A (ko) 2023-05-23

Family

ID=80815863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237013583A KR20230071167A (ko) 2020-10-26 2021-06-09 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230390820A1 (ko)
EP (1) EP4219039A4 (ko)
JP (1) JP6996605B1 (ko)
KR (1) KR20230071167A (ko)
CN (1) CN116390821A (ko)
MX (1) MX2023004573A (ko)
WO (1) WO2022091472A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6358652A (ja) 1986-08-29 1988-03-14 Toshiba Corp フロツピ−デスク装置
JP2015199102A (ja) 2014-04-09 2015-11-12 新日鐵住金株式会社 プレス成形装置およびプレス成形方法
JP5876786B2 (ja) 2012-07-31 2016-03-02 株式会社神戸製鋼所 アウタパネルのプレス成形方法
JP5959702B1 (ja) 2015-08-05 2016-08-02 株式会社Uacj プレス成形品の製造方法及びプレス成形型
JP2018103249A (ja) 2016-12-28 2018-07-05 新日鐵住金株式会社 キャラクターラインを有するパネルの製造装置および製造方法
JP2018158351A (ja) 2017-03-22 2018-10-11 新日鐵住金株式会社 キャラクターラインを有するパネルの製造装置および製造方法
JP2018183786A (ja) 2017-04-24 2018-11-22 トヨタ自動車株式会社 プレス成形における線ずれ抑制方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5752525A (en) 1980-09-17 1982-03-29 Toyota Motor Corp Method for press forming
JP2007268608A (ja) 2006-03-08 2007-10-18 Kobe Steel Ltd アルミニウム合金板のプレス成形方法およびプレス装置
JP6753502B1 (ja) 2019-09-30 2020-09-09 Ｊｆｅスチール株式会社 自動車用外板パネルのプレス成形方法及びプレス成形装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6358652A (ja) 1986-08-29 1988-03-14 Toshiba Corp フロツピ−デスク装置
JP5876786B2 (ja) 2012-07-31 2016-03-02 株式会社神戸製鋼所 アウタパネルのプレス成形方法
JP2015199102A (ja) 2014-04-09 2015-11-12 新日鐵住金株式会社 プレス成形装置およびプレス成形方法
JP5959702B1 (ja) 2015-08-05 2016-08-02 株式会社Uacj プレス成形品の製造方法及びプレス成形型
JP2018103249A (ja) 2016-12-28 2018-07-05 新日鐵住金株式会社 キャラクターラインを有するパネルの製造装置および製造方法
JP2018158351A (ja) 2017-03-22 2018-10-11 新日鐵住金株式会社 キャラクターラインを有するパネルの製造装置および製造方法
JP2018183786A (ja) 2017-04-24 2018-11-22 トヨタ自動車株式会社 プレス成形における線ずれ抑制方法

Also Published As

Publication number Publication date
MX2023004573A (es) 2023-05-08
EP4219039A1 (en) 2023-08-02
WO2022091472A1 (ja) 2022-05-05
EP4219039A4 (en) 2024-03-20
US20230390820A1 (en) 2023-12-07
JP6996605B1 (ja) 2022-02-04
JP2022069887A (ja) 2022-05-12
CN116390821A (zh) 2023-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101067047B1 (ko) 알루미늄 합금판의 프레스 성형 방법 및 프레스 장치
CN107405668B (zh) 冲压成形方法、部件的制造方法以及部件
CN112154036B (zh) 冲压部件的制造方法
JP5876786B2 (ja) アウタパネルのプレス成形方法
WO2021065054A1 (ja) 自動車用外板パネルのプレス成形方法及びプレス成形装置
KR20180110077A (ko) 패널형 성형품의 제조 방법
JP2015096271A (ja) 自動車用外板パネルのプレス成形方法およびプレス成形装置
JP6629891B2 (ja) プレス成形装置及びアウタパネル
JP6717269B2 (ja) 自動車用外板パネルのプレス成形方法
KR20230071167A (ko) 자동차용 외판 패널의 프레스 성형 방법 및 프레스 성형 장치
WO2021065139A1 (ja) 自動車用外板パネルのプレス成形方法及びプレス成形装置
CN113766980B (zh) 冲压成型方法
CN113226584B (zh) 冲压成形方法
KR102142092B1 (ko) 고강도 저비중 경량강재를 이용한 차량용 판재 제조방법
CN113727791A (zh) 冲压成型方法
Tobita et al. Development of Forming Technology to Reduce Dimensional Scattering of Automotive Parts with Cambers by Using Bauschinger Effect
CN116568421A (zh) 冲压成形方法
JP2021062381A (ja) 自動車用パネルの製造方法
JP2017056463A (ja) プレス成形方法