KR20230149561A - 자동차 서브프레임 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 서브프레임 성형방법에 대하여 개시한다.
본 발명은 후판 고장력강판재를 형성을 위한 프레스가공으로 리어 트렐링 암 성형을 위한 소재가 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정; 소정형태로 절단된 상기 소재를 상형과 하형 다이로 진입되어 로딩가공 시 상형과 하형에서 가해지는 복합패딩균압에 의해 소재에서 성형되는 내, 외측 플랜지 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공되게 하는 포밍드로우공정; 상기 소재의 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위 내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정: 상기 로딩가공된 소재의 로우 소재와 어퍼 소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 끼움 결합된 부분에 대해 용접하여 서브프레임을 이루는 용접공정을 포함한다.

Description

자동차 서브프레임 성형방법{AUTOMOBILE SUB-FRAME MOLDING METHOD}

본 발명은 자동차의 바디가 설치되는 프레임에 대해 상하형 부품을 박스 형태로 조립하는 한편 겹침 용접을 필요로 하는 자동차 서브프레임 성형방법에 관한 것이다.

자동차의 프레임은 상부에 바디가 설치되고 전, 후 위치로 현가장치 및 타이어 구동장치들이 설치되는 공간을 제공하기 위한 서브프레임이 설치되어 노면의 요철이나 단차 외에 선회시나 급제동시의 차체의 상하나 좌우로 움직임을 허용하고 또한 충격완화의 역할을 갖게 하기 위한 것으로 통상 후판 고장력 강판으로 프레스가공으로 성형된다.

자동차의 안정성을 위해 기존의 서브프레임은 차량하부에서 뼈대를 이루는 서스펜션의 핵심부품으로 차체와 차축을 연결하며, 주행 중 외부하중을 지지서스펜션이나 파워트레인의 진동, 소음을 차단하는 역할을 하는 것으로, 부품들을 링크해주는 피어싱의 절대 위치와 “ㄷ” 자 형태의 어퍼와 로우 패널의 박싱 용접 조립을 위한 조립 공차와 형상 정밀도가 요구 되는 부품이다.

후판 고장력강 판(SAPH-P440) 소재를 사용하여 프레스장치를 이용한 포밍금형과 드로잉 금형으로 생산하였으며, 현가장치의 소재특성을 유지하기 위하여 MPa 4.5t 소재를 사용하였다.

그러나, 종래의 후판 고장력강판(SAPH-P440) 소재를 프레스 가공할 때에는 플랜지 끝단부의 벽면에서 벽 휨과 굴곡현상이 발생되어 자동차 현가장치의 부품으로 사용하기에 안정상에 영향을 주는 문제점이 있고, 후판 고장력강 판을 MPa 4.5t를 사용하므로 중량이 상승되는 원인이 되어 자동차의 연비에 비효율적인 영향을 끼치고, 이로 인한 배기가스 배출로 인한 환경오염의 주된 원인이 되었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 프레스 부품 제조방법이 대한민국 특허청에 등록특허 제 10-1701082호(이하 선 발명이라 한다)로 제안된 바 있다.

선 발명은 소재 금속판에 프레스 가공을 행함으로써, 천장판부와, 상기 천장판의 양측에 연결되는 2개의 종벽과, 상기 2개의 종벽 각각에 연결되는 2개의 플랜지에 의해 구성되는 햇 형상의 단면을 가짐과 함께 평면에서 보아 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 L자 형상 햇 단면 형상을 갖는 프레스 부품, 혹은, 상기 L자 형상 햇 단면 형상을 그 일부에 갖는 프레스 부품에 성형하는 프레스 부품의 제조 방법이며, 펀치 및 블랭크 홀더와, 패드, 다이 및 굽힘 형 사이에 소재 금속판을 배치하고, 상기 소재 금속판에 있어서의 상기 천장판부에 성형되는 부분을 상기 패드에 의해 상기 펀치에 압박해서 끼움지지하고, 또한, 상기 소재 금속판에 있어서의 상기 천장판부에 성형되는 부분보다 상기 만곡부의 외측이 되는 부분을 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 다이에 압박해서 끼움 지지하고, 상기 굽힘 형을 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동해서 상기 소재 금속판을 가공함으로써, 상기 만곡부의 내주측의 종벽과, 상기 종벽에 연결되는 플랜지부를 성형한 후에, 상기 소재 금속판을 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 다이에 압박해서 끼움 지지하는 상태를 유지하면서, 상기 다이와 상기 블랭크 홀더를 상기 소재 금속판에 대하여 상기 블랭크 홀더가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동해서 상기 소재 금속판을 가공함으로써, 상기 만곡부의 외주측의 종벽과 상기 종벽에 연결되는 플랜지부를 성형함으로써, 상기 프레스 부품을 성형하는 구성으로 이루어진다.

상기의 선 발명에서는 금속판소재로 사용되는 후판 고장력 강판이 프레스 가공될 때, 블랭크공정을 통해 로딩과정에서 제품 특성상 제품의 곡률이 깊어 상형의 포밍 펀치가 하강하는 순간, 소재가 상형 리프터 핀에 의해 불규칙적으로 미끄러지면서 부품의 벽 휨과 두께변화 등, 인장 플랜징 성형으로 인한 폭과 길이, 치수산포 및 굴곡이 발생되고, 이후 드로우공정을 거쳐 리스트라이커공정에서 폭 치수 보정작업, 피어싱/캠 피어싱공정에서 구멍가공을 한 후에 최종적으로 노칭공정을 거치면서 프레스가공이 완성되며, 성형과정에서 탄성응력이 비선형적으로 발생되면서 프레스가공으로 형성되는 리어 테일링암의 어퍼와 로우 부품 2개를 □(사각) 형태로 용접하여 조립체를 형성하게 되는데 조립시 제품의 상, 하 갭(Gap)의 품질산포로 인해 용접작업 사이클 타임과 재작업 공수가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

프레스 공정개선기술로 후판 부품에 대한 기술적 방향성은 다양한 방법으로 진행할 수 있지만 서브프레임 부품은 폭이 좁고 깊이가 깊은 부품임을 감안하여 성형적인 측면을 고려할 필요가 있다.

특히, 후판 소재는 박판 소재와 비교하여 압축응력을 많이 받기 때문에 비선형적으로 발생되는 품질문제인 긁힘과 찍힘, 살 몰림, 스프링 백, 벽 휨, 벽두께의 불균일, 트위스트, 변형, 각종 버어(Burr) 발생과 거스러미, 분진, 칩, 표면 스크래치 등의 제품 불량으로 이어지므로 성형 초기부터 제품의 로딩(Loading)과 홀딩(Holding) 방법에 대한 선제적인 연구가 요구된다.

KR등록특허 10-1701082호(2017.01.23 등록)

본 발명은 자동차의 서브프레임 제조용 후판 고장력강 판재 성형 시 절곡 성형되는 측벽면의 휨과 굴곡현상이 동결되는 상태로 성형되게 함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 후판 고장력 강판 성형을 위한 금형 내구성 향상 및 구조 안정성을 확보하여 경량 신소재로 서브프레임 부품을 생산하는 기술을 확보하여 배기가스 배출 규제강화에 적합한 친환경 자동차 개발이 가능하게 함을 목적으로 한다.

종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 후판 고장력강판재를 형성을 위한 프레스가공으로 서브프레임 성형을 위한 소재가 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정; 소정형태로 절단된 상기 소재를 상형과 하형 다이로 진입되어 로딩가공시 상형과 하형에서 가해지는 복합패딩균압에 의해 소재에서 성형되는 내, 외측 플랜지 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공되게 하는 포밍드로우공정; 상기 소재의 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위 내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정: 상기 로딩가공된 어퍼소재의 로우소재와 어퍼 소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 끼움 결합된 부분에 대해 용접하여 서브프레임을 이루는 용접공정;이 순차적으로 이행되는 방법을 제공함에 의하여 본 발명의 목적은 충분히 달성된다.

본 발명의 목적이 달성되는 방법에서 상기 포밍드로우 공정에는, 상기 상형과 하형 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재가 로딩되기 전 상기 상형과 하형에 구비된 상패드와 하패드에 의해 균일한 압으로 가압된 상태에서 폭이 좁고 깊게 성형되는 수단으로 제공함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 방법에서 상기 포밍드로우 공정에는, 상기 상형에 의한 로딩시, 상형에 구비된 펀치에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압되어 상기 소재의 측벽 플랜지에 성형 (-)음의 클리어런스가 적용되는 수단으로 제공함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 방법에서, 상기 상형과 하형에는, 후판 고장력강판재에서 블랭크된 상기 소재가 공급되는 상기 상형과 하형에 소재의 양면을 복합균일가압하는 압력원이 구비되고, 상기 상형의 펀치에는 성형 시 상기 소재의 성형되는 측면에 대해 2단 접촉되는 스프링백면이 더 구비되어 상기 압력원에 의한 균압성형력으로 로딩 된 상기 소재의 플랜지 끝단부 벽에 대한 변형 없이 성형되게 하는 수단으로 제공함이 바람직하다.

본 발명의 목적이 달성되는 방법에서, 상기 상형의 펀치에 구비된 스프링백면에 의해 2단 접촉으로 성형되는 소재측면의 음(-)클리어런스는 R*?*0.5t인 것을 이루는 수단으로 제공함이 바람직하다.

본 발명은 실린더 핀 타입의 구조에서 균압용 복합패드를 상형과 하형에 장착하여 블랭크 소재를 양측에서 강력한 패딩력으로 강하게 구속하는 포밍드로우(Form/Drawing) 2단 접촉 동시 성형되는 공정으로 인해 프레스 공정의 산포를 줄이고 품질의 안정화를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 포밍드로우(Form/Draw)공법은 일반적으로 블랭킹 홀딩력 (Blanking Holding Force)에 의해 인장강도 590MPa 후판 고장력강재를 강하게 구속하거나 주름을 억제할 수 있도록 상형과 하형 다이 양측에서 동시에 압력원(PAD)을 취부하여 초기 성형에서부터 주름, 크랙, 비틀림, 벽 휨, 벽두께 치수변형 등 탄성응력을 최소화하여 제조원가를 크게 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 자동차 바디부에서 서브프레임 배치도.
도 2는 본 발명이 적용되는 프론트 서브프레임에 대한 사시도.
도 3은 본 발명의 프론트 서브프레임 중 크로스멤버의 발췌도.
도 4는 본 발명에 의한 서브프레임 성형 시 단면구조를 보인 확대도.
도 5은 본 발명이 적용되는 프레스 금형에 대한 내부구조도.
도 6은 본 발명의 프레스금형에서 포밍드로우공정의 성형 순서도.
도 7은 본 발명의 포밍드로우공법으로 생산된 서브프레임의 단면구조도.
도 8는 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 물성 평가도
도 9은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 CAE분석평가도

본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예는 예시하는 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상 세히 설명될 뿐만 아니라, 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명이 적용되는 자동차의 서브프레임(Sub Frame)부품의 경우, 프레스 성형을 할 때 고장력강의 기계적 특성인 고인장강도와 고항복점 때문에 불규칙적으로 일어나는 벽 휨, 벽두께 증육 및 굴곡현상과 스프링 백 불량과 형상 뒤틀림, 주름, 크랙 폭과 치수 등의 품질 산포에 대한 대책이 요구되고, 금형 내구성 확보방안으로 금형의 펀치와 다이의 마찰력을 감소할 수 있는 기술이 요구된다.

또한, 열응력에 강한 금형 소재의 선택 및 열처리 방법의 개발과 금형 마모 저감 방안으로 마찰특성이 우수한 표면처리 기술의 연구도 요구되는 상황이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 자동차 바디부에서 서브프레임 배치상태를 나타낸다.

본 발명이 적용되는 서브프레임(200)은 자동차의 프레임(100)에 설치되어 현가장치 및 타이어 구동장치 등이 연결되는 부품으로 운행 상에 발생하는 여러 가지 충격과 하중을 흡수 및 유지되게 한다.

따라서 서브프레임(200)은 통상 프레스 금형에서 가공되며, 소재는 차량의 안전성을 고려하여 후판 고장력강판재를 사용한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 프론트 서브프레임에 대한 사시상태를 나타내며, 도 3은 본 발명의 프론트 서브프레임 중 크로스멤버의 발췌상태를 나타낸다.

도 2의 파란색으로 표시된 서브프레임(200)은 후판 고장력강판재 중 SPFH 590 MPa 3.2t의 규격에 해당되는 소재를 사용함이 바람직하며 서브프레임(200)의 구조적 안정을 위해 도 3과 같은 크로스멤버(200A)가 가로질러 설치되는 구조를 이룬다.

이는 기존의 프레스 공정에서 적용했던 SAPH-P440 MPa 4.5t 규격의 소재보다 두께와 무게면에서 경량이어서 재료의 박육화(薄育化) 및 30%경량화특성이 제공된다.

도 4는 본 발명에 의한 서브프레임 성형시 단면구조를 나타내는 것으로, 프레스금형의 성형공정으로 성형되는 서브프레임(200)은 폭이 좁고 깊게 성형되는 어퍼소재의 로우소재와 어퍼소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 맞닿은 개방단을 용접가공을 통해 “ ㅁ ”단면을 이루는 부품으로 된다.

도 5은 본 발명이 적용되는 프레스 금형에 대한 내부구조를 나타내고 본 발명의 프레스가공의 블랭크 공정에서 서브프레임(200)의 로어(220)와 어퍼(210)를 성형하기에 적당한 형태로 절단된 소재는 설계형상으로의 가공을 위한 프레스금형(300)으로 공급된다.

본 발명의 프레스 공정이 이행되는 프레스금형(300)은 소정 크기로 절단된 소재에 수직압력을 가하여 설계형상으로 가공되게 하는 구성으로 된 상형(300A)과, 소정의 형태로 절단된 소재를 강력한 압력원으로 취부하는 고정상태에서 수직압력을 받도록 하는 구성으로 된 하형(300B)으로 이루어진다.

본 발명의 프레스금형(300)의 상형(300A)에는 서브프레임의 로어 및 어퍼를 성형하기 위한 펀치(322)가 돌출형태로 구비된다.

상기 펀치(322)는 서브프레임(200)의 로어(220) 및 어퍼(210)의 형태로 성형하기 위한 형상, 굴곡면, 측벽면 등의 설계형상이 양각으로 돌출된 부분에 구비된다.

상기 하형(300B)은 상형 하방위치에 설치되며 하형의 다이에 포켓홀이 구비되고 포켓홀 중앙에 상기 펀치(322)와 대응한 형상으로 되어 형상, 굴곡면, 측벽면 등이 음각으로 형성된 패드(351)를 설치하며 상기 패드(351)의 양측면으로 다이 인서트가 설치되는 구성이 구비된다.

이러한 구조로 상형(300A)과 하형(300B)은 소정의 형태로 절단된 소재에 대하여 포밍드로우공정을 이행하게 되는데, 하강하는 펀치(322)는 하강 압력으로 소재를 패드(351)에 강력하게 누르는 상태로 하형(300B)의 다이 포겟홀 속으로 진입되고 펀치(322)가 접촉되지 않는 소정의 형태로 절단된 소재주변은 패드(351)의 양측면 위치에 있는 다이 인서트에서 강하게 눌림 상태를 유지하는 포밍드로우공정을 이행하게 된다.

상기와 같은 상형(300A)과 하형(300B)의 포밍드로우공정은 도 6과 같이 펀치(322)와 패드(351)의 위치가 반대로 설치된 구조에서도 동일하게 진행된다.

본 발명에서 포밍드로우공정이 이행되는 구조는 상형(300A)과 하형(300B)의 형합시 펀치(322)가 압력으로 패드에 위치한 소정의 형태로 절단된 소재 중앙 위치를 가압하여 가공할 때 소정의 형태로 절단된 소재의 중앙위치 주변은 다이와 블랭크홀더에 의해 가압되는 상태를 유지하여 강력한 힘으로 하강되는 펀치(351)의 힘에 소재가 끌려가지 않는 상태가 유지되어 서브프레임(200)으로 성형된다.

도 6은 본 발명의 프레스금형에서 포밍드로우공정의 성형 순서를 나타낸다.

본 발명에서 특정한 소재(SPFH 590 MPa 3.2t)로 서브프레임(200)을 생산함에 있어 해당 소재의 후판 고장력 강판 소재는 프레스가공을 통해 서브프레임(200)으로 성형되는데, 먼저, 상기 소재가 프레스금형에서 소정형태로 절단되게 하는 블랭크공정(S100)이 이행된다.

상기 블랭크공정(S100)이 이행되면 후판 고장력 강판 소재는 서브프레임의 로어와 어퍼로 성형하기에 적당한 형태로 절단된다.

상기 소재는 다음 단계의 성형을 위해 상형(300A)과 하형(300B) 다이측으로 진입되어 상형(300A)과 하형(300B)을 통과되면서 상형(300A)과 하형(300B)에 구비된 펀치와 다이형상에 의해 설계된 단면형태로 로딩 가공되는 포밍드로우공정(S200)이 이행된다.

상기 포밍드로우공정(S200)에서 소재가 상형(300A)과 하형(300B) 구동에 의해 설계단면 형태로 가공될 때 상형과 하형에 구비된 복합패딩균압장치에서는 압력원에 의한 복합패딩성형력을 소재에 가압하게 되어 성형되는 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부의 벽면에는 휨과 두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공된다.

특히, 복합패딩성형력이라 함은 상형의 패드면이 원형이 아닌 직사각형(면) 타입의 면압력으로 소재의 가압면을 가스 실린더 압으로 일정한 압력으로 잡아주게 상태에서, 하형의 블랭크 홀더에서 생성되는 들어 올리는 압력(Blank Holder Force) 구조에 의해 하형 금형에 내장된 일체형 가스 실린더 압력원을 동시에 사용하여 상형패딩력과 하형의 블랭크 홀딩력을 복합으로 사용하여 블랭크 소재를 강하게 구속하면서 성형하는 구조이기 때문에 제품의 측면 벽부에 굴곡이 없는 성형이 되는 가공 상태를 말한다.

이후, 상기 포밍드로우공정(S200)을 거친 서브프레임의 로어소재 및 어퍼소재의 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡에 대한 스프링 백이 요구되는 설계적 허용 범위에 적합한지 여부를 확인하게 되는데, 로어소재 및 어퍼소재의 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡에 대한 스프링 백이 요구되는 설계적 허용범위로 성형되면 로우(220)소재와 어퍼(210)소재의 개방단의 플랜지(211,222)가 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에 틈새가 없이 균일하게 접촉된 상태가 확인 되므로 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정(S300)을 이행한다.

상기 포밍드로잉공정의 복합패딩성형력으로 소재가 가공될 때, 도 4 및 도 7에 도시한 서브프레임(200)의 조립을 이루기 위해 로우(220)과 어퍼(210)를 각각 형성하게 되는데, 로우(220)과 어퍼(210)의 개방단의 플랜지(211,222)가 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립되는 로우(220)와 어퍼(210)의 결합부분에 대해 용접작업을 이루어 서브프레임(200) 조립체를 이루는 용접공정(S400);이 순차적으로 이행된다.

상기 포밍드로우공정(S200)에는, 상기 상형(300A)과 하형(300B) 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재가 로딩되기 전 상기 상형(300A)과 하형(300B)에 구비된 상패드와 하패드에 의해 균일한 압으로 가압된 상태에서 성형 되게 한다.

상기 포밍드로우공정(S200)에는, 상기 상형에 의한 로딩 시, 상형(300A)에 구비된 펀치(322)에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압될 때 벽 휨과 굴곡형상동결을 위해 다이에는 R

0.5t 및 백테이퍼 3앵글(Angle)조건을 적용하고 상기 소재의 측벽 플랜지(211,222)에 성형 (-)음의 클리어런스가 바람직하게는 0.05% 적용되게 한다.

도 7은 본 발명의 포밍드로우공법으로 생산된 서브프레임의 단면구조를 표현한 것으로, 본 발명의 포밍드로우(Form/Draw) 공법에 의해 후판 고장력강판재가 가공되면 소재는 자동차의 서브프레임(200)을 생산할 수 있는 어퍼(210)와 로어(220)가 성형된다.

상기 어퍼(210)와 로어(220)는 “ㄷ” 단면형상을 이루는 것으로, 소재가 성형될 때 측벽 개방단 즉, 내, 외측 플랜지(211,222) 끝단부에 벽 휨과 벽두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공된다.

특히, 복합패딩성형력은 상형의 패드면이 원형이 아닌 직사각형(면) 타입의 면압력으로 소재의 가압면을 가스 실린더 압으로 일정한 압력으로 잡아주게 상태에서, 하형의 블랭크 홀더에서 생성되는 들어 올리는 압력(Blank Holder Force) 구조에 의해 하형 금형에 내장된 일체형 가스 실린더 압력원을 동시에 사용하여 상형패딩력과 하형의 블랭크 홀딩력을 복합으로 사용하여 블랭크 소재를 강하게 구속하면서 성형하는 구조이기 때문에 제품의 측면 벽부에 굴곡이 없는 상태로 성형된다.

즉, 도 7(d)에 도시한 구성처럼 소재가 성형될 때 2단 펀치 접촉구조로써 블랭크 소재를 펀치 하단면 평면부(Point a)가 블랭크 소재 상면을 접촉한 후, 펀치의 하강(식입)이 급속 진행되면 펀치모서리(Point b)의 곡면(R)에서 1단 접촉이 이루어지고 펀치가 최종 식입량까지 하강하면 음(-)의 클리어런스가 부여된 펀치의 2단 접촉부(Point c) 가 제품의 플랜지 면을 강하게 구속하여 영구변형이 생기게 하면서 스프링 백을 제거하는 구조이므로 플랜지면은 90도 직각상태로 된다.

이러한 “ ㄷ ”형상의 어퍼(210)와 로어(220)의 오목하게 절곡된 내, 외측 플랜지(211,222) 즉, 플랜지(211,222) 개방단 입구를 맞닿는 상태로 조립하고 맞닿은 부분에 용접작업에 의해 각각의 어퍼(210)와 로어(220) 는 일체의 형상으로 되는 서브프레임(200)이 형성된다.

도 8은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 물성 평가 그래프이고, 도 9은 본 발명으로 생산된 성형품에 대한 CAE분석평가 그래프이다

본 발명에 따른 프레스공정으로 생산되는 서브프레임(200)은 생산 중에 적용되는 포밍드로우(Form/Draw) 공정에 의해 일반적으로 블랭킹 홀딩력 (Blanking Holding Force)에 의해 판재를 강하게 구속하거나 주름을 억제할 수 있도록 상형과 하형 다이 양측에서 동시에 압력원(PAD)을 취부하여 초기 성형에서부터 주름, 크랙, 비틀림, 벽 휨, 벽두께 치수변형 등 탄성응력을 최소화하여 제조원가를 크게 절감할 수 있는 데이터가 제공된다.

이상과 같이 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

S100 : 블랭크공정 S200 : 포밍드로우공정
S300 : 검증공정 S400 : 용접공정
100 : 바디 200 : 서브프레임
210 : 어퍼 211 : 플랜지
220 : 로어 222 : 플랜지
300 : 프레스 금형 300A: 상형
300B: 하형

Claims (5)

1. 후판 고장력강판재를 프레스금형의 상형과 하형을 통해 서브프레임 성형을 위한 소정형태 소재로 절단되게 하는 블랭크공정;
   상기 블랭크공정 후 소정형태로 절단된 상기 소재가 상형과 하형 다이로 진입되어 로딩가공 시 상형과 하형에서 가해지는 복합패딩균압에 의해 소재의 내, 외측 플랜지 끝단부의 측벽 휨과 측벽 두께의 굴곡이 없는 상태로 로딩 가공되게 하는 포밍드로우공정;
   상기 소재의 내,외측 플랜지의 개방단을 상호 마주보는 상태로 접근시켜 조립시키면 맞닿은 끝단부에서 틈새의 생성 여부를 기준으로 스프링 백이 설계적 허용 범위 내에 충족되는 소재인지 여부를 판별하는 검증공정:
   상기 로딩가공된 소재의 로우 소재와 어퍼 소재의 개방단이 상호 마주보는 상태로 끼움 결합시켜 끼움 결합된 부분에 대해 용접하여 서브프레임을 이루는 용접공정;이 순차적으로 이행되는 자동차 서브프레임 성형방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 포밍드로우 공정에는,
   상기 상형과 하형 사이로 진입된 소재를 가압할 때, 상기 소재가 상기 상형과 하형에 구비된 상패드와 하패드에 의해 균일한 압으로 가압된 상태에서 폭이 좁고 깊게 성형되게 한 것을 특징으로 하는 자동차 서브프레임 성형방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 포밍드로우 공정에는,
   상기 상형에 의한 로딩 시, 상형에 구비된 펀치에 의해 로딩되는 상기 소재의 측벽에 대해 2단으로 가압으로 성형되는 측벽 플랜지에 성형 (-)음의 클리어런스가 적용되는 것을 특징으로 하는 자동차 서브프레임 성형방법.
   
4. 제2항에 있어서
   상기 상형과 하형에는,
   후판 고장력강판재에서 블랭크된 상기 소재가 공급되는 상기 상형과 하형에 소재의 양면을 복합균일가압하는 압력원이 구비되고, 상기 상형의 펀치에는 성형 시 상기 소재가 “ㄷ”단면형상으로 성형되는 측면에 대해 2단 접촉되는 스프링백면이 더 구비되어 상기 압력원에 의한 균압성형력으로 로딩 된 상기 소재의 플랜지 끝단부 벽에 대한 변형 없이 성형되게 하는 자동차 서브프레임 성형방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 상형의 펀치에 구비된 스프링백면에 의해 2단 접촉으로 성형되는 소재의 측면 “ㄷ”형상 단면은 음(-)클리어런스는 R

   

   0.5t인 것을 특징으로 하는 자동차 서브프레임 성형방법.