KR101305927B1

KR101305927B1 - 폐구조 부재의 제조 방법, 프레스 성형 장치 및 폐구조 부재

Info

Publication number: KR101305927B1
Application number: KR1020117007612A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 히가이; 유지 야마사키; 다카아키 히라; 가츠히로 오치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2013-09-09
Also published as: US8844581B2; US20110174409A1; EP2351624B1; WO2010035887A1; CA2738292C; EP2351624A1; JP2010075945A; KR20110049914A; CN102164692A; CA2738292A1; EP2351624A4; JP5390152B2; CN102164692B

Abstract

폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 감소시켜, 폐구조 부재를 효율적으로 제조한다. 헤밍 프레스 공정에서는, 펀치 (84) 를 더욱 프레스 위치측으로 하강시켜, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 슬릿 홈 (102) 안으로 삽입하면서, 헤밍 돌기 (28) 를 굴곡시켜 헤밍 돌기 (28) 에 의해 타방의 플랜지부 (22) 를 사이에 끼우고, 일방의 플랜지부 (20) 를 타방의 플랜지부 (22) 에 접합시키는 동시에, 펀치 (84) 에 있어서의 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 에 의해 금속판을 가압하여, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정 형상으로 프레스 성형한다. 이로써, 일방의 플랜지부 (20) 를 헤밍 돌기 (28) 에 의해 타방의 플랜지부 (22) 에 고정 (헤밍 접합) 시킬 수 있는 동시에, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

Description

폐구조 부재의 제조 방법, 프레스 성형 장치 및 폐구조 부재{METHOD OF MANUFACTURING CLOSED STRUCTURAL MEMBER, PRESS-FORMING DEVICE, AND CLOSED STRUCTURAL MEMBER}

본 발명은 금속판을 프레스 성형형(型)에 의해 프레스 성형하면서, 금속판에 있어서의 1 쌍의 접합 단부(端部)에 각각 형성된 플랜지부끼리를 헤밍(hemming) 가공에 의해 서로 고정시켜, 금속판으로부터 폐(閉)단면 형상을 갖는 폐(閉)구조 부재를 제조하기 위한 프레스 성형 방법, 이 프레스 성형 방법에 사용되는 프레스 성형 장치, 및 이 프레스 성형 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재와 용접 공정에 의해 플랜지부를 용접한 폐구조 부재에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에 있어서의 사이드 멤버, 사이드 도어 등의 폐단면 구조를 갖는 구조 부재 (폐구조 부재) 를 제조할 때에는, 예를 들어 강판 등의 금속판을 소재로 하여 프레스 성형 등에 의해 폐구조 부재를 구성하는 복수 개의 부품 (프레스 부품) 을 각각 성형한 후, 어느 1 개의 프레스 성형 부품을 다른 프레스 부품에 설치하고, 이들 프레스 부품끼리를 헤밍 가공, 용접 등의 고정 방법에 의해 서로 고정시킴으로써 복수 개의 프레스 부품으로 폐구조 부재를 제조한다.

상기와 같은 폐구조 부재로는, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재된 차량의 도어 구조가 알려져 있다. 특허문헌 1 에 기재된 차량의 도어는, 각각 오목 형상이 되도록 형성된 이너 패널 및 아우터 패널로 이루어진다. 상기 이너 패널의 가장자리부에는 상기 아우터 패널측으로 되접어 꺾여 형성된 헤밍 플랜지가 구비되어 있고, 상기 헤밍 플랜지가 아우터 패널의 가장자리부를 사이에 두도록 절곡되어 이너 패널이 아우터 패널에 헤밍 접합되어 있다.

또, 특허문헌 2 의 단락〔0002〕∼〔0003〕및 도 5 ∼ 도 10 에는, 아우터 패널과 이너 패널을 접합시키기 위한 헤밍 (프레스 헤밍) 을 실시하는 헤밍 가공 장치가 기재되어 있다. 이 헤밍 가공 장치에 의해 아우터 패널과 이너 패널을 접합시킬 때에는, 이너 패널과 아우터 패널을 중첩시키고, 아우터 패널의 헤밍 플랜지의 선단부에 프리블레이드를 맞닿게 하여 기울기 하방으로 가압하여 절곡시킨 후, 헴(hem) 블레이드를 하강시켜 헤밍 플랜지를 더욱 절곡하여, 이너 패널의 가장자리부를 아우터 패널의 헤밍 플랜지에 의해 사이에 둠으로써 아우터 패널과 이너 패널을 서로 접합 (헤밍 접합) 시킨다.

또, 차량 충돌시에 있어서의 충격 흡수용 폐구조 부품인 프론트 사이드 멤버를 제조하는 경우에는, 예를 들어 복수 개의 프레스 부품에 각각 형성된 플랜지부끼리를 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 용접에 의해 강고하게 접합시킨다.

그런데, 상기한 바와 같은 폐단면 구조를 갖는 폐구조 부재를 제조하는 경우에는, 폐구조 부재를 구성하는 복수 개의 프레스 부품을 각각 강판 등을 프레스 가공함으로써 성형한 후, 이들 프레스 부품을 서로 중첩시킨 상태로 하고, 이들 프레스 부품에 각각 형성된 플랜지부끼리를 헤밍 접합시키거나 혹은 용접함으로써 복수 개의 프레스 부품을 폐구조 부재에 설치한다.

일본 공개특허공보 2007-176361호 일본 공개특허공보 평5-228557호

그러나, 폐단면 구조를 갖는 폐구조 부재의 중량은, 일반적으로는 그 폐구조 부재를 구성하는 프레스 부품의 점수가 증가함에 따라서 증대한다. 즉, 프레스 부품의 점수가 증가하면, 각 프레스 부품에 각각 접합용 플랜지부를 각각 형성할 필요가 있는 것에 더하여, 이와 같은 플랜지부를, 적어도 프레스 부품에 있어서의 내부 공간을 사이에 둔 양측 부분에 각각 형성해 둘 필요가 있기 때문에, 프레스 부품의 점수가 증가함에 따라서 폐구조 부재 전체 중량에 대한 플랜지부의 중량 비율이 높아져, 결과적으로 폐구조 부재의 중량을 증가시키는 큰 요인이 된다.

또, 상기와 같은 폐구조 부재는, 적어도 폐구조 부품을 구성하는 복수 개의 프레스 부품을 각각 전용의 프레스 성형형 등을 사용하여 성형하는 프레스 공정, 및 각 프레스 부품 간을 헤밍 접합시키는 경우에는 헤밍 공정을 거쳐 제조되는데, 최근, 제조 비용을 저감시킬 것이 강력하게 요구되고 있기 때문에, 폐구조 부재를 더욱 효율적으로 제조할 것이 요청되고 있다.

본 발명의 목적은, 상기 사실을 고려하여, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 감소시켜, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있는 폐구조 부재의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하고, 또한 구성 부품의 점수를 감소시킬 수 있는 경량인 폐구조 부재를 제공하는 것에 있다.

본 발명 [1] 의 폐구조 부재의 제조 방법은, 금속판을 프레스 성형형에 의해 프레스 가공하면서, 금속판에 있어서의 1 쌍의 접합 단부에 각각 형성된 플랜지부 (20), 플랜지부 (22) 끼리를 서로 고정시켜, 금속판으로부터 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조하기 위한 제조 방법으로서, 일방의 상기 플랜지부 (20) 의 선단으로부터 돌출되는 헤밍 돌기 (28) 를, 상기 플랜지부 (22) 측에 대해 굴곡시키는 예비 헤밍 공정과, 상기 예비 헤밍 공정의 완료 후, 상기 프레스 성형형의 1 쌍의 삽입 가이드면 (104) 을, 상기 헤밍 돌기를 갖는 플랜지부의 선단부에 부딪치게 하면서, 상기 프레스 성형형을 소정의 프레스 방향으로 구동시켜, 1 쌍의 상기 삽입 가이드면이 각각 발생시키는 프레스 직교 방향을 따른 분력에 의해 1 쌍의 상기 플랜지부를 근접시켜, 그 1 쌍의 플랜지부를 상기 프레스 성형형에 있어서의 1 쌍의 상기 삽입 가이드면 사이에 형성된 슬릿 홈 (102) 안으로 안내하는 폐입 공정과, 상기 폐입 공정의 완료 후, 상기 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 더욱 구동시켜, 1 쌍의 상기 플랜지부를 상기 슬릿 홈 안으로 삽입하면서, 그 슬릿 홈의 내면부로부터 상기 헤밍 돌기의 선단부로 전달되는 압압력 (押壓力) 에 의해 그 헤밍 돌기 (28) 를 굴곡시켜, 그 헤밍 돌기에 의해 타방의 상기 플랜지부 (22) 를 사이에 끼우고, 일방의 상기 플랜지부 (20) 를 타방의 상기 플랜지부 (22) 에 고정시키는 동시에, 상기 프레스 성형형에 있어서의 1 쌍의 상기 삽입 가이드면의 외측에 각각 형성된 프레스 성형면에 의해 금속판을 가압하여, 금속판에 있어서의 1 쌍의 상기 플랜지부의 외측 부분을 소정 형상으로 프레스 성형하는 헤밍 프레스 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 예비 헤밍 공정의 완료 후, 폐입 공정에서, 프레스 성형형에 형성된 1 쌍의 삽입 가이드면을 각각 1 쌍의 플랜지부의 선단부에 부딪치게 하면서, 프레스 성형형을 소정의 프레스 방향으로 구동시켜, 1 쌍의 상기 삽입 가이드면이 각각 발생시키는 프레스 직교 방향을 따른 분력에 의해 1 쌍의 플랜지부를 서로 근접시켜, 그 1 쌍의 플랜지부를 상기 프레스 성형형에 있어서의 1 쌍의 삽입 가이드면 사이에 형성된 슬릿 홈 안으로 안내함으로써, 폐구조 부재의 소재가 되는 금속판의 변형 저항 (스프링 백) 에 저항하여, 1 쌍의 1 쌍의 플랜지부를 프레스 직교 방향을 따라 서로 근접시켜, 1 쌍의 플랜지부 간의 간격을 슬릿 홈의 개구 폭에 대응하는 것으로 할 수 있기 때문에, 1 쌍의 플랜지부 간의 간격에 대한 허용값 등에 따라 슬릿 홈의 개구 폭을 적절히 설정하면, 1 쌍의 플랜지부 간의 간격을 충분히 작게 하여, 그 간격을 슬릿 홈 내에서 유지할 수 있다.

또, [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 폐입 공정의 완료 후, 헤밍 프레스 공정에서, 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 더욱 구동시켜, 1 쌍의 플랜지부를 슬릿 홈 안으로 삽입하면서, 헤밍 돌기 (28) 를 굴곡시켜 헤밍 돌기에 의해 타방의 플랜지부 (22) 를 사이에 끼우고, 일방의 플랜지부 (20) 를 타방의 플랜지부에 접합시키는 동시에, 프레스 성형형에 있어서의 1 쌍의 삽입 가이드면의 외측에 각각 형성된 프레스 성형면에 의해 금속판을 가압하여, 금속판에 있어서의 1 쌍의 상기 플랜지부의 외측 부분을 소정 형상으로 프레스 성형함으로써, 1 쌍의 플랜지부 간의 간격을 충분히 작게 한 후, 일방의 플랜지부를 헤밍 돌기에 의해 타방의 플랜지부에 고정 (헤밍 접합) 시킬 수 있는 동시에, 금속판 (폐구조 부재) 에 있어서의 1 쌍의 플랜지부의 외측 부분을 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

따라서, [1] 에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 의하면, 1 장의 금속판을 소재로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 플랜지부를 헤밍 접합시키는 작업과 플랜지부의 외측 부분을 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있기 때문에, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, [2] 의 폐구조 부재의 제조 방법은, [1] 의 폐구조 부재의 제조 방법에 있어서, 상기 헤밍 프레스 공정의 완료 후에, 1 쌍의 상기 플랜지부끼리를 용접에 의해 서로 고정시키는 용접 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 [3] 의 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치는, [1] 또는 [2] 에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법에 사용되는 프레스 성형 장치로서, 상기 프레스 성형형과, 상기 폐입 공정 및 상기 헤밍 프레스 공정의 실행시에, 상기 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 구동시키는 구동 수단을 갖고, 상기 프레스 성형형은, 상기 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 상기 플랜지부의 외측 부분에 각각 대응하는 형상을 갖는 1 쌍의 프레스 성형면, 상기 프레스 직교 방향을 따라 1 쌍의 상기 프레스 성형면의 외측에 각각 배치되고, 상기 프레스 방향 및 상기 프레스 직교 방향에 대해 경사진 1 쌍의 삽입 가이드면, 및 상기 프레스 직교 방향을 따른 1 쌍의 상기 삽입 가이드면 사이에 형성된 슬릿 홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 [3] 에 관련된 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치에 의하면, 1 장의 금속판을 프레스 성형형에 장전하고, 이 프레스 성형형을 구동 수단에 의해 소정의 프레스 방향으로 구동시킴으로써, 1 쌍의 플랜지부 간의 간격을 슬릿 홈 내에서 충분히 작게 한 후, 일방의 플랜지부를 헤밍 돌기에 의해 타방의 플랜지부에 고정 (헤밍 접합) 시킬 수 있음과 함께, 금속판 (폐구조 부재) 에 있어서의 1 쌍의 플랜지부의 외측 부분을 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있기 때문에, 1 장의 금속판을 소재로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 플랜지부를 헤밍 접합시키는 작업과 플랜지부의 외측 부분을 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있기 때문에, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, [4] 의 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치는, [3] 에 기재된 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치에 있어서, 상기 슬릿 홈의 상기 삽입 가이드면으로부터의 깊이를 3 ㎜ 이상, 50 ㎜ 이하로 함과 함께, 상기 프레스 직교 방향을 따른 개구 폭을, 상기 폐구조 부재의 소재가 되는 금속판 두께의 2 배 이상이고 10 배 이하로 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 [5] 의 폐구조 부재는, [1] 또는 [2] 에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조되는 폐구조 부재로서, 폐단면 형상을 갖는 본체부와, 상기 본체부에 있어서의 1 쌍의 접합 단부에 각각 형성된 플랜지부와, 일방의 상기 플랜지부의 선단으로부터 돌출되고, 타방의 상기 플랜지부를 사이에 두도록 헤밍 가공되어, 일방의 상기 플랜지부를 타방의 상기 플랜지부에 고정시키는 헤밍 돌기를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 [5] 에 관련된 폐구조 부재에서는, 본체부, 1 쌍의 플랜지부 및 헤밍 돌기가 각각 1 장의 금속판을 소재로 하여 형성됨과 함께, 일방의 플랜지부의 선단으로부터 돌출되는 헤밍 돌기가, 타방의 상기 플랜지부를 사이에 두도록 헤밍 가공되어, 일방의 플랜지부가 타방의 플랜지부에 고정 (헤밍 접합) 됨으로써, 폐구조 부재를 구성하는 주요한 구성 부분인 본체부, 1 쌍의 플랜지부 및 헤밍 돌기를 각각 1 장의 금속판으로부터 일체적으로 형성할 수 있음과 함께, 1 쌍의 플랜지부만으로 본체부에 있어서의 접합 단부 사이를 접합시켜 이 본체부를 폐단면 형상으로 할 수 있기 때문에, 2 개 이상의 독립된 부품에 의해 구성되는 폐구조 부재와 비교하여 폐구조 부재를 구성하는 부품 점수를 감소시킬 수 있음과 함께, 폐구조 부재의 전체 중량에 대한 플랜지부의 중량이 차지하는 비율을 저감시켜, 폐구조 부재의 중량을 효율적으로 저감시킬 수 있다.

또, [6] 에 관련된 폐구조 부재는, [5] 에 기재된 폐구조 부재에 있어서, 일방의 상기 플랜지부에, 그 폭 방향을 따라 복수 개의 상기 헤밍 돌기를 소정의 이간 간격 (PH) 으로 배치하고, 상기 헤밍 돌기의 폭을 판 두께의 2 배 이상이고, 제품 길이 이하로 함과 함께, 상기 헤밍 돌기의 상기 플랜지부의 선단으로부터의 돌출 길이를 상기 폐구조 부재의 소재가 되는 금속판 두께의 1 배 이상이고, 플랜지 높이의 1.5 배 이하로 하고, 상기 이간 간격 (PH) 을 5 ㎜ 이상이고, 상기 제품 길이에서 헤밍 돌기 폭을 뺀 길이 이하로 설정한 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법 및 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치에 의하면, 폐구조 부재의 부품 점수 및 제조 공정수를 감소시켜, 폐구조 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, 본 발명에 관련된 폐구조 부재에 의하면, 구성 부품의 점수를 감소시킬 수 있음과 함께 경량화가 가능해진다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 제 1 프레스 성형 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 제 2 프레스 성형 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 헤밍 프레스 장치의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 헤밍 프레스 장치의 변형예의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 관련된 헤밍 프레스 장치에 의해 행해지는 헤밍 프레스 공정을 설명하기 위한 인서트 코어 및 펀치의 정면도이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부품에 있어서의 플랜지부 및 헤밍 돌기의 구성을 나타내는 정면도 및 측면부이다.
도 8 은 실시예 1 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 9 는 실시예 2 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 10 은 비교예 1 에 관련된 폐구조 부재의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11 은 비교예 2 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 12 는 비교예 3 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 13 은 비교예 4 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 14 는 실시예 0 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 15 는 실시예 3 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 16 은 실시예 4 에 관련된 폐구조 부재 및 펀치의 구성을 나타내는 사시도 및 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법, 이 제조 방법에 사용되는 제조 장치, 및 이 제조 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

(폐구조 부재의 구성)

도 1(A) ∼ 도 1(D) 에는 각각 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조된 폐구조 부재가 도시되어 있다. 이들 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 는, 자동차 등의 차체에 있어서의 사이드 멤버의 일부로서 사용되는 것으로서, 금속판 (본 실시형태에서는 고장력 강판) 을 소재로 하여 형성되어 있다. 이들 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 는, 도 1(A) ∼ 도 1(D) 에 각각 도시되는 바와 같이, 차량에 탑재된 상태를 기준으로 하여, 차량의 전후 방향을 길이 방향 (화살표 LP 방향) 으로 하는 가늘고 긴 통 형상으로 형성되고, 길이 방향을 따른 양 단이 각각 개구단으로 되어 있다.

폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에는 길이 직각 방향을 따라 폐단면 형상을 갖는 본체부 (18) 가 형성됨과 함께, 이 본체부 (18) 에 있어서의 1 쌍의 접합 단부에 각각 플랜지부 (20, 22) 가 본체부 (18) 와 일체적으로 형성되어 있다. 이들 본체부 (18) 및 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 는, 1 장의 고장력 강판을 소재로 하여 각각 프레스 성형에 의해 형성되어 있다.

폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 본체부 (18) 는, 차체에 있어서의 설치 스페이스나 요구되는 강도 등에 따라 여러 가지의 단면 형상을 가지고 있다. 구체적으로는, 예를 들어 폐구조 부재 (10) (도 1(A) 참조) 에서는, 본체부 (18) 의 단면 형상이 차량의 좌우 방향을 길이 방향으로 하는 대략 직사각형으로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (12) (도 1(B) 참조) 에서는, 본체부 (18) 의 단면 형상이 대략 정육각형으로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (14) (도 1(C) 참조) 에서는, 본체부 (18) 의 단면 형상이 상단측의 양측의 코너부가 각각 하방을 향하여 테이퍼 형상으로 넓어지는 변칙 육각형으로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (16) (도 1(D) 참조) 에서는, 본체부 (18) 의 단면 형상이 상단측의 양측의 코너부가 각각 하방을 향하여 테이퍼 형상으로 넓어짐과 함께, 하단측의 양측의 코너부가 각각 하방을 향하여 테이퍼 형상으로 좁아지는 변칙 팔각형으로 되어 있다.

또한, 본체부 (18) 의 단면 형상에 대해서는, 도 1(A) ∼ 도 1(D) 에 각각 도시되는 형상에 한정되는 것은 아니며 다른 다각형 형상으로 해도 되고, 혹은 본체부 (18) 의 단면 형상의 일부 또는 전부를 원호, 타원 곡선 등의 곡선을 따른 형상으로 할 수도 있다.

폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에는 상하 방향 (화살표 HP 방향) 을 따른 상단부에 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 가 형성되어 있고, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 는, 폭 방향 (화살표 WP 방향) 에서 서로 대칭적인 형상으로 되어 있다. 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 는, 본체부 (18) 에 있어서의 길이 직각 방향을 따른 양 단부 (1 쌍의 접합 단부) 가 각각 상방으로 굴곡됨으로써 형성되어 있다. 이들 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 는, 도 1(A) ∼ 도 1(D) 에 도시되는 상태 (완성 상태) 에서는, 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 각종 용접 방법에 의해 서로 접합되어 있다.

상기와 같은 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 부품으로서 포함하는 사이드 멤버를 제조할 때에는, 예를 들어 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 길이 방향 양 단부에 각각 고강성의 캡 부재를 끼워넣어 고정시킴과 함께, 필요에 따라 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 외주측 및 내주측에 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 보강하기 위한 보강 부재나, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 차량측으로 연결하기 위한 브래킷, 볼트, 너트 등을 장착함으로써 차체의 일부를 구성하는 사이드 멤버가 제조된다.

(폐구조 부재의 제조 장치)

도 2 ∼ 도 4 에는 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 제 1 프레스 성형 장치, 제 2 프레스 성형 장치 및 헤밍 프레스 장치의 구성이 각각 도시됨과 함께, 이들 장치에 의해 가공되고 있는 제조 도중의 폐구조 부재가 도시되어 있다. 또한, 도 2 ∼ 도 4 에 각각 도시된 제 1 프레스 성형 장치 (30), 제 2 프레스 성형 장치 (60) 및 헤밍 프레스 장치 (80) 는, 대략 정육각형의 단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (12) (도 1(B) 참조) 를 제조하기 위한 것이다.

도 2 에 도시되는 바와 같이, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 는, 1 쌍의 프레스 성형형인 다이스 (32) 및 펀치 (34) 를 구비함과 함께, 펀치 (34) 의 구동 수단인 유압 액추에이터 (36) 를 구비하고 있다. 다이스 (32) 는, 그 상면측이 프레스 성형면 (38) 으로 되어 있고, 이 프레스 성형면 (38) 의 폭 방향 (화살표 WM 방향) 중앙부에는, 양 단부에 대해 오목 형상으로 움푹 패인 프레스 오목부 (40) 가 형성되어 있다. 프레스 오목부 (40) 는, 그 폭 방향을 따른 단면 형상이 대략 사다리꼴 형상으로 되어 있고, 폭 방향 양 단부에 상방을 향하여 테이퍼 형상으로 폭이 넓어지는 1 쌍의 경사면 (42) 이 형성되어 있다.

펀치 (34) 는, 그 하면측이 프레스 성형면 (44) 으로 되어 있고, 이 프레스 성형면 (44) 의 폭 방향 중앙부에는, 양 단부에 대해 볼록 형상으로 돌출되는 프레스 볼록부 (46) 가 형성되어 있다. 이 프레스 볼록부 (46) 는, 폭 방향을 따른 단면 형상이 프레스 오목부 (40) 에 대응하는 대략 사다리꼴 형상으로 되어 있고, 그 폭 방향 양 단부에는, 각각 프레스 오목부 (40) 의 경사면 (42) 에 대응하는 경사면 (48) 이 형성되어 있다.

유압 액추에이터 (36) 는, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 의 지지 프레임 (도시 생략) 측에 고정된 실린더 (50), 및 이 실린더 (50) 의 내주측에 배치되고, 실린더 (50) 에 의해 높이 방향 (화살표 HM 방향) 을 따라 슬라이드할 수 있게 지지된 플런저 (52) 를 구비하고 있으며, 플런저 (52) 의 하단부는 펀치 (34) 의 상면 중앙부에 연결되어 있다. 유압 액추에이터 (36) 는, 유압 제어부 (도시 생략) 로부터의 유압 제어에 따라서, 펀치 (34) 를 그 프레스 볼록부 (46) 가 다이스 (32) 의 프레스 오목부 (40) 에 끼워 맞춰지는 프레스 위치 (도 2 참조) 와 다이스 (32) 의 상방으로 이간되는 대기 위치 사이에서 이동시킨다.

도 3 에 도시되는 바와 같이, 제 2 프레스 성형 장치 (60) 는, 제 1 프레스 성형 장치 (30) 와 마찬가지로, 1 쌍의 프레스 성형형인 다이스 (62) 및 펀치 (64) 를 구비함과 함께, 펀치 (64) 의 구동 수단인 유압 액추에이터 (66) 를 구비하고 있다. 다이스 (62) 에는 그 상면 중앙부에 양 단부에 대해 대략 V 자 형상으로 움푹 패인 블랭크 삽입부 (67) 가 형성되어 있다. 블랭크 삽입부 (67) 에는 그 바닥 단부에 1 쌍의 경사면으로 이루어지는 오목 형상의 프레스 성형면 (68) 이 형성됨과 함께, 이 프레스 성형면 (68) 의 양 단부로부터 상방을 향하여 테이퍼 형상으로 넓어지는 1 쌍의 블랭크 지지면 (70) 이 형성되어 있다.

펀치 (64) 는, 그 단면 형상이 높이 방향 (화살표 HM) 을 길이로 하는 대략 직사각형으로 되어 있고, 그 하단면에는 오목 형상의 프레스 성형면 (68) 에 대응하는 볼록 형상의 프레스 성형면 (74) 이 형성되어 있다.

유압 액추에이터 (66) 는, 제 2 프레스 성형 장치 (60) 의 지지 프레임 (도시 생략) 측에 고정된 실린더 (76), 및 이 실린더 (76) 의 내주측에 배치되고, 실린더 (76) 에 의해 높이 방향을 따라 슬라이드할 수 있게 지지된 플런저 (78) 를 구비하고 있으며, 이 플런저 (78) 의 하단부는 펀치 (64) 의 상단면 중앙부에 연결되어 있다. 유압 액추에이터 (66) 는, 유압 제어부 (도시 생략) 로부터의 유압 제어에 따라서, 펀치 (64) 를 그 프레스 성형면 (74) 이 다이스 (62) 의 프레스 성형면 (68) 에 끼워 맞춰진 프레스 위치 (도 3 참조) 와 다이스 (62) 의 상방으로 이간되는 대기 위치 사이에서 이동시킨다.

도 4(A) 에 도시되는 바와 같이, 헤밍 프레스 장치 (80) 는, 완성 부품인 폐구조 부재 (12) (도 1(B) 참조) 에 있어서의 본체부 (18) 의 단면 형상에 대응하는 단면 형상을 갖는 인서트 코어 (82), 및 이 인서트 코어 (82) 의 상측에 배치된 펀치 (84) 를 각각 프레스 성형형으로서 구비함과 함께, 인서트 코어 (82) 의 하측에 배치된 지지 패드 (86), 및 인서트 코어 (82) 의 폭 방향 외측에 배치된 1 쌍의 압압 캠 (88) 을 구비하고 있다. 또, 헤밍 프레스 장치 (80) 는, 펀치 (84) 의 구동 수단인 유압 액추에이터 (90), 및 이 유압 액추에이터 (90) 에 연동해서 작동하는 캠 구동 기구 (92) 를 구비하고 있다.

지지 패드 (86) 에는 그 상면측에 1 쌍의 경사면으로 이루어지는 오목 형상의 블랭크 지지면 (94) 이 형성되어 있다. 이 블랭크 지지면 (94) 은, 그 형상이 본체부 (18) 의 바닥판부 (54) 에 대응하는 형상으로 되어 있다. 또, 펀치 (84) 에는 그 하단면에 있어서의 폭 방향을 따른 양 단부에 각각 경사면으로 이루어지는 프레스 성형면 (96) 이 형성되어 있다. 이들 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 은, 그 형상이 본체부 (18) 에 있어서의 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 외측 부분인 숄더부 (26) 에 대응하는 형상으로 되어 있다.

한편, 인서트 코어 (82) 에는, 그 상단면에 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 에 각각 대응하는 경사면으로 이루어지는 프레스 성형면 (98) 이 형성됨과 함께, 하단면에 지지 패드 (86) 에 있어서의 블랭크 지지면 (94) 에 대응하는 볼록 형상의 블랭크 지지면 (100) 이 형성되어 있다. 또, 압압 캠 (88) 은, 그 폭 방향 내측의 측면부가 인서트 코어 (82) 의 측면부 (83) 에 대응하는 압압면 (89) 으로 되어 있다.

도 6(A) 또는 도 9(B) 에 도시되는 바와 같이, 펀치 (84) 에는 폭 방향을 따라 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 간의 중앙부에 슬릿 홈 (102) 이 형성됨과 함께, 슬릿 홈 (102) 과 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 사이에 삽입 가이드면 (104) 이 형성되어 있다. 여기에서, 슬릿 홈 (102) 의 개구 폭을 WA, 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 을 기준으로 하는 슬릿 홈 (102) 의 깊이를 DG 로 하면, 본 실시형태에서는, 개구 폭 (WA) 이 폐구조 부재 (12) 의 소재가 되는 고장력 강판 두께의 2 배 이상이고, 10 배 이하의 범위 내에서 적절히 설정되고, 또 깊이 (DG) 가 3 ㎜ 이상이고, 50 ㎜ 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다.

1 쌍의 삽입 가이드면 (104) 은, 각각 곡률 반경이 일정한 볼록 형상의 만곡면에 의해 형성되어 있어, 프레스 성형면 (96) 의 측단부와 슬릿 홈 (102) 의 하단부를 매끄럽게 연결하고 있다. 여기에서, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경을 RG 로 하면, 이 곡률 반경 (RG) 은 0 ㎜ (직각) 여도 되고, 곡률을 갖게 해도 되어 적절히 설정되어 있다.

유압 액추에이터 (90) 는, 헤밍 프레스 장치 (80) 의 지지 프레임 (도시 생략) 측에 고정된 실린더 (106), 및 이 실린더 (106) 의 내주측에 배치되고, 실린더 (106) 에 의해 높이 방향을 따라 슬라이드할 수 있게 지지된 플런저 (108) 를 구비하고 있으며, 이 플런저 (108) 의 하단부는 펀치 (84) 의 상단면 중앙부에 연결되어 있다. 유압 액추에이터 (90) 는, 유압 제어부 (도시 생략) 로부터의 유압 제어에 따라서, 펀치 (84) 를 그 프레스 성형면 (96) 이 인서트 코어 (82) 의 프레스 성형면 (98) 에 끼워 맞춰지는 프레스 위치 (도 4(C) 참조) 와 인서트 코어 (82) 의 상방으로 이간되는 대기 위치 사이에서 이동시킨다.

1 쌍의 캠 구동 기구 (92) 는, 유압 액추에이터 (90) 의 동작에 연동하여, 각각 압압 캠 (88) 을 폭 방향을 따라 인서트 코어 (82) 의 측면부로부터 이간시키는 대기 위치 (도 4(A) 참조) 와, 압압 캠 (88) 을 폭 방향을 따라 인서트 코어 (82) 의 측면부에 눌러 닿게 하는 가압 위치 사이에서 이동시킨다. 구체적으로는, 캠 구동 기구 (92) 는, 유압 액추에이터 (90) 가 펀치 (84) 를 대기 위치에서 프레스 위치로 하강시키면, 압압 캠 (88) 을 대기 위치에서 가압 위치로 이동시키고, 유압 액추에이터 (90) 가 펀치 (84) 를 프레스 위치에서 대기 위치로 상승시키면, 압압 캠 (88) 을 가압 위치에서 대기 위치로 이동시킨다.

도 2 ∼ 도 5 에 나타내는 상기 장치는, 유압 액추에이터를 사용하여 펀치를 구동시키는 방식의 프레스 성형 장치를 나타내고 있지만, 본 발명의 프레스 성형 장치는 이것에 한정되지 않고, 크랭크 프레스를 포함하여 메카프레스기 (일반적인 프레스기) 를 사용해도 된다.

(폐구조 부재의 제조 방법)

다음으로, 상기한 제조 장치를 사용하여 폐구조 부재 (12) 를 제조하는 방법 (폐구조 부재의 제조 방법) 에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 먼저, 도 2 에 나타내는 제 1 프레스 성형 장치 (30) 를 사용하여 제 1 프레스 공정이 행해진다. 이 제 1 프레스 공정에서는, 미리 소정 형상으로 절단 가공된 고장력 강판인 블랭크재 (24) 를 제 1 프레스 성형 장치 (30) 에 있어서의 다이스 (32) 의 프레스 성형면 (38) 과 펀치 (34) 의 프레스 성형면 (44) 사이에 장전한다. 이 후, 유압 액추에이터 (36) 에 의해 대기 위치에 있는 펀치 (34) 를 프레스 위치까지 하강시킨다. 이로써, 도 2 에 도시되는 바와 같이, 블랭크재 (24) 가 프레스 성형면 (38, 44) 에 대응하는 형상으로 성형 (프레스 성형) 된다. 이 때, 블랭크재 (24) 에는 그 폭 방향을 따른 양 단부에 각각 플랜지부 (20, 22) 가 형성됨과 함께, 1 쌍의 경사면 (42, 48) 에 의해 본체부 (18) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 가 형성된다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 제 1 프레스 공정의 완료 후에, 도시되지 않은 범용의 프레스 성형 장치를 사용하여 예비 헤밍 공정이 행해진다. 이 예비 헤밍 공정에 사용되는 범용의 프레스 성형 장치로는, 예를 들어 평판 형상의 고장력 강판의 단부를 대략 직각으로 굴곡시킬 수 있는 것이 사용된다. 또, 도 9(A) 에 나타내는 바와 같이, 블랭크재 (24) 에 있어서의 일방의 플랜지부 (20) 에 대응하는 측단부에는, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 가 미리 형성되어 있다. 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 에 각각 대응하여 복수 개의 돌출변부 (27) 가 미리 형성되어 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 돌출변부 (27) 는, 블랭크재 (24) 의 측단으로부터 돌출되는 방형 형상으로 형성되어 있다.

여기에서, 복수 개의 돌출변부 (27) 의 길이 방향을 따른 이간 간격을 PH, 블랭크재 (24) 의 측단으로부터의 돌출 길이를 LH, 각 돌출변부 (27) 의 폭을 BH 로 하면, 이간 간격 (PH) 은 5 ㎜ 이상이고, 제품 길이에서 헤밍 돌기의 길이를 뺀 길이 이하의 범위에서 적절히 설정되고, 또 돌출 길이 (LH) 는 블랭크재 (24) 두께의 1 배 이상이고, 플랜지 높이의 1.5 배 이하의 범위에서 적절히 설정되고, 또 폭 (BH) 은 판 두께의 2 배 이상이고, 제품 길이 이하의 범위에서 적절히 설정된다.

도시되지 않은 예비 헤밍 공정에서는, 도 2 에 나타내는 제 1 프레스 공정에서 블랭크재 (24) 에 형성된 일방의 플랜지부 (20) 의 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 돌출변부 (27) 가 각각 타방의 플랜지부 (22) 측으로 대략 직각으로 굴곡된다. 이로써, 복수 개의 돌출변부 (27) 가 각각 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 간을 접합 (헤밍 접합) 시키기 위한 헤밍 돌기 (28) 가 된다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 예비 헤밍 공정의 완료 후에, 도 3 에 나타내는 제 2 프레스 성형 장치 (60) 를 사용하여 제 2 프레스 공정이 행해진다. 이 제 2 프레스 공정에서는, 제 1 프레스 공정 및 예비 헤밍 공정을 거쳐, 1 쌍의 숄더부 (26) 및 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 가 형성된 블랭크재 (24) 를 제 2 프레스 성형 장치 (60) 에 있어서의 다이스 (62) 의 블랭크 삽입부 (67) 상에 장전한 후, 유압 액추에이터 (66) 에 의해 대기 위치에 있는 펀치 (64) 를 프레스 위치까지 하강시킨다. 이로써, 도 3 에 도시되는 바와 같이, 블랭크재 (24) 의 폭 방향 중앙부가 프레스 성형면 (68, 74) 에 대응하는 형상으로 성형 (프레스 성형) 된다. 이 때, 블랭크재 (24) 에는 그 폭 방향 중앙부에 본체부 (18) 에 있어서의 바닥판부 (54) 가 형성됨과 함께, 1 쌍의 숄더부 (26) 와 바닥판부 (54) 사이가 각각 측판부 (56) 가 되고, 이들 1 쌍의 측판부 (56) 가 각각 1 쌍의 블랭크 지지면 (70) 에 의해 지지되면서 바닥판부 (54) 에 대해 소정의 경사각이 되도록 굴곡된다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 제 2 프레스 공정의 완료 후에, 헤밍 프레스 장치 (80) 를 사용하여 폐입 공정 및 프레스 헤밍 공정이 행해진다. 이 폐입 공정 및 프레스 헤밍 공정에서는, 도 4(A) 에 도시되는 바와 같이, 블랭크재 (24) 의 바닥판부 (54) 를 지지 패드 (86) 의 블랭크 지지면 (94) 과 인서트 코어 (82) 의 블랭크 지지면 (100) 사이에 끼운다. 이 때, 대기 위치에 있는 압압 캠 (88) 은, 그 압압면 (89) 을 블랭크재 (24) 에 있어서의 숄더부 (26) 와 측판부 (56) 의 경계부 부근에 맞닿게 한다.

이어서, 도 4(B) 에 도시되는 바와 같이, 캠 구동 기구 (92) 에 의해 대기 위치에 있는 압압 캠 (88) 을 가압 위치측으로 이동시킨다. 이로써, 압압 캠 (88) 의 압압면 (89) 에 의해 측판부 (56) 가 각각 인서트 코어 (82) 의 측면부 (83) 측으로 이동하여 (경사져) 눌려 닿음과 함께, 유압 액추에이터 (90) 에 의해 대기 위치에 있는 펀치 (84) 를 프레스 위치측으로 하강시킨다. 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 선단부가 펀치 (84) 에 있어서의 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 및 삽입 가이드면을 따라 슬릿 홈 (102) 측으로 이동한다.

도 4(C) 에 도시되는 바와 같이, 1 쌍의 압압 캠 (88) 이 각각 가압 위치까지 이동하여, 1 쌍의 압압면 (89) 에 의해 1 쌍의 측판부 (56) 가 각각 인서트 코어 (82) 의 측면부 (83) 에 눌려 닿으면, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 는 폭 방향을 따라 실질적으로 닫힌 상태가 된다. 이 후, 대기 위치와 프레스 위치의 중간에 있었던 펀치 (84) 가 유압 액추에이터 (90) 에 의해 프레스 위치까지 하강한다. 이로써, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 및 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 가 슬릿 홈 (102) 안으로 삽입된다. 이 때, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 는, 슬릿 홈 (102) 안으로 삽입되면, 그 선단부를 슬릿 홈 (102) 의 내면부에 압접시킨 상태가 되고, 펀치 (84) 가 하강함에 따라서 슬릿 홈 (102) 의 내면부를 통하여 전달되는 하방으로의 압압력에 의해 플랜지부 (20) 와의 경계부 부근을 지지점으로 하여 하방으로 절곡되어, 타방의 플랜지부 (22) 의 선단부를 사이에 둔다. 이로써, 일방의 플랜지부 (20) 가 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 개재하여 타방의 플랜지부 (22) 에 접합 (헤밍 접합) 된다.

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 헤밍 프레스 공정의 완료 후에, 스폿 용접 장치, 레이저 용접 장치, 아크 용접 장치 등의 범용의 용접 장치를 사용하여 용접 공정이 행해진다. 이 용접 공정에서는, 헤밍 돌기 (28) 에 의해 서로 접합된 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 끼리를 스폿 용접, 레이저 용접, 아크 용접 등의 용접 방법에 의해 서로 고정시킨 후, 프론트 사이드 멤버 등의 부품과 같이 플랜지부를 다른 용도로서 사용하지 않는 경우, 추가로 중량 감소를 달성하기 위해, 플랜지부 (20, 22) 에 있어서의 용접부에 대해 선단측의 부분을 전단, 용단 등의 절단 방법에 의해 잘라낸다. 또, 로커 등 타부품과의 접합이 필요한 부위 (로커의 경우에는 로커/플로어의 접합) 에 대해서는, 플랜지부는 잘라내지 않고, 타부품과의 접합용 플랜지로서 사용할 수 있다. 이로써, 도 1(B) 에 도시되는 폐구조 부재 (12) 가 제조된다.

또한, 폐구조 부재 (12) 이외의 폐구조 부재 (10, 14, 16) 를 제조하는 경우에 대하여, 제 1 프레스 성형 장치 (30), 제 2 프레스 성형 장치 (60) 및 헤밍 프레스 장치 (80) 에 대해, 제조하는 폐구조 부재의 형상에 대응하는 다이스 (32, 62), 펀치 (34, 64, 84), 지지 패드 (86), 압압 캠 (88) 및 인서트 코어 (82) 를 장전함과 함께, 유압 액추에이터 (36, 66, 90) 및 캠 구동 기구 (92) 의 스트로크 등을 적절히 조정하는 것만으로 폐구조 부재 (12) 와 기본적으로 동일한 공정을 거쳐 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 헤밍 프레스 장치 (80) 는, 도 4(A) ∼ 도 4(C) 에 도시되는 바와 같이, 프레스 성형형으로서 인서트 코어 (82) 및 펀치 (84) 를 각각 구비하여, 이들 인서트 코어 (82) 및 펀치 (84) 그리고 지지 패드 (86) 및 1 쌍의 압압 캠 (88) 을 사용하여 헤밍 프레스 공정을 실시하는 것이다. 그러나, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에 있어서의 치수 정밀도 및 형상 정밀도의 약간의 저하가 허용되는 경우나 블랭크재 (24) 로서 소성 가공성이 양호한 것을 사용하는 경우에는, 도 5(A) ∼ 도 5(C) 에 도시되는 바와 같이, 헤밍 프레스 장치 (80) 로부터 인서트 코어 (82) 를 생략하여, 인서트 코어 (82) 에 의해 블랭크재 (24) 를 내측으로부터 지지하지 않고, 펀치 (84), 지지 패드 (86) 및 1 쌍의 압압 캠 (88) 만을 사용하여 헤밍 프레스 공정 (프레스 성형 및 헤밍 가공) 을 실시할 수도 있다.

다음으로, 도 6 및 도 7 을 참조하여, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 있어서의 헤밍 프레스 공정에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 여기에서는, 블랭크재 (24) 로 도 1(A) 에 도시되는 폐구조 부재 (10) 를 제조할 때의 헤밍 프레스 공정에 대하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 일방의 플랜지부 (20) 의 선단으로부터 돌출되는 헤밍 돌기 (28) 는, 미리 예비 헤밍 공정이 행해짐으로써, 도 7(A) 및 도 7(B) 에 도시되는 바와 같이, 타방의 플랜지부 (22) 측으로 굴곡되어 있다. 이 때, 플랜지부 (20) 와 헤밍 돌기 (28) 의 각도 (θP) 는 90°내지 90°보다 약간 큰 각도로 하는 것이 바람직하다. 즉, 각도 (θP) 는 90°보다 작아지면, 예비적으로 굴곡된 헤밍 돌기 (28) 를 타방의 플랜지부 (22) 에 대해 도 7(D) 와 같이 할 수 없게 된다.

폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정에서는, 도 6(A) 에 도시되는 바와 같이, 펀치 (84) 의 프레스 성형면 (96) 이 블랭크재 (24) 에 접하기 전에, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 측판부 (56) 가 각각 1 쌍의 압압 캠 (88) 에 의해 인서트 코어 (82) 의 측면부 (83) 에 눌려 닿는다. 이로써, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 선단부의 간격이 펀치 (84) 에 있어서의 1 쌍의 삽입 가이드면 (104) 의 외측단 간의 치수보다 좁아진다.

이어서, 도 6(B) 에 도시되는 바와 같이, 유압 액추에이터 (90) 에 의해 펀치 (84) 를 하강시키면, 플랜지부 (20) 의 선단부가 각각 1 쌍의 삽입 가이드면 (104) 에 맞닿아, 삽입 가이드면 (104) 으로부터의 압압력을 받는다. 이 때, 삽입 가이드면 (104) 이 펀치 (84) 의 이동 방향 (프레스 방향) 및 폭 방향 (프레스 직교 방향) 에 대해 경사져 있기 때문에, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 선단부에는 폭 방향을 따라 서로 근접하는 분력이 작용한다. 이 분력에 의해 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 가 서로 근접한다.

도 6(C) 에 도시되는 바와 같이, 펀치 (84) 가 더욱 하강하면, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 선단부 및 헤밍 돌기 (28) 가 각각 슬릿 홈 (102) 안으로 삽입된다. 이 때, 헤밍 돌기 (28) 의 선단부는, 슬릿 홈 (102) 의 내면부에 소정의 접촉각 (θC) 으로 압접된 상태가 된다. 여기에서, 접촉각 (θC) 은 90°보다 큰 각도가 되어, 헤밍 돌기 (28) 의 선단부와 슬릿 홈 (102) 의 내면부 사이에는 큰 마찰 저항이 생긴다.

도 6(D) 에 도시되는 바와 같이, 펀치 (84) 가 도 6(C) 에 도시되는 위치에서 프레스 위치까지 하강하면, 펀치 (84) 에 있어서의 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 및 인서트 코어 (82) 에 있어서의 1 쌍의 프레스 성형면 (98) 에 의해 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 가 각각 소정 형상으로 성형되는 동시에, 헤밍 돌기 (28) 가 슬릿 홈 (102) 의 내면부로부터 전달되는 마찰력 (압압력) 에 의해 플랜지부 (20) 와의 경계부 부근을 지지점으로 하여 하방으로 절곡된다. 이로써, 도 7(C) 및 도 7(D) 에 도시되는 바와 같이, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 가 각각 타방의 플랜지부 (22) 의 선단부를 사이에 두고, 일방의 플랜지부 (20) 가 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 개재하여 타방의 플랜지부 (22) 에 접합 (헤밍 접합) 된다.

1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 가 헤밍 접합에 의해 서로 접합되면, 헤밍 프레스 장치 (80) 는, 도 6(E) 에 도시되는 바와 같이, 유압 액추에이터 (90) 에 의해 펀치 (84) 를 프레스 위치에서 대기 위치로 상승시킨 후, 인서트 코어 (82) 를 폐구조 부재 (10) 의 길이 방향을 따라 블랭크재 (24) (본체부 (18)) 로부터 빼낸다. 이로써, 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (10) 가 형상적으로 성형 완료된다. 본 실시형태에서는, 헤밍 프레스 공정이 행해진 블랭크재 (24) 에 있어서의 플랜지부 (20, 22) 간을 용접하고, 경량화를 위해 플랜지부 (20, 22) 의 선단측을 절제함으로써 폐구조 부재 (10) 의 부품으로서의 제조가 완료되는데, 폐구조 부재가 과대한 하중을 받지 않는 구조 부품으로서 사용되는 경우나, 변형 또는 파괴가 허용되는 부품으로서 사용되는 경우에는, 헤밍 프레스 공정이 행해진 블랭크재 (24) 를 그대로 폐구조 부재 (완성 부품) 로서 사용해도 된다.

(본 실시형태에 관련된 작용)

본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 예비 헤밍 공정의 완료 후, 폐입 공정에서, 펀치 (84) 에 있어서의 1 쌍의 삽입 가이드면 (104) 을 플랜지부 (20) 의 선단부에 부딪치게 하면서, 펀치 (84) 를 프레스 위치측으로 하강시켜, 1 쌍의 삽입 가이드면 (104) 이 각각 발생시키는 분력에 의해 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 근접시켜, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 펀치 (84) 에 있어서의 슬릿 홈 (102) 안으로 안내함으로써, 블랭크재 (24) 의 변형 저항 (스프링 백) 에 저항하여, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 서로 근접시켜, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 간의 간격을 슬릿 홈 (102) 의 개구 폭 (WA) 에 대응하는 것으로 할 수 있기 때문에, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 간의 간격에 대한 허용값 등에 따라 슬릿 홈 (102) 의 개구 폭 (WA) 을 적절히 설정하면, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 간의 간격을 충분히 작게 하여, 그 간격을 슬릿 홈 (102) 내에서 유지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에서는, 폐입 공정의 완료 후, 헤밍 프레스 공정에서, 펀치 (84) 를 더욱 프레스 위치측으로 하강시켜, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 슬릿 홈 (102) 안으로 삽입하면서, 헤밍 돌기 (28) 를 굴곡시켜 헤밍 돌기 (28) 에 의해 타방의 플랜지부 (22) 를 사이에 끼우고, 일방의 플랜지부 (20) 를 타방의 플랜지부 (22) 에 접합시키는 동시에, 펀치 (84) 에 있어서의 1 쌍의 프레스 성형면 (96) 에 의해 금속판을 가압하여, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정 형상으로 프레스 성형함으로써, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 간의 간격을 충분히 작게 한 후, 일방의 플랜지부 (20) 를 헤밍 돌기 (28) 에 의해 타방의 플랜지부 (22) 에 고정 (헤밍 접합) 시킬 수 있는 동시에, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있다.

따라서, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 의하면, 1 장의 고장력 강판을 블랭크재 (24) 로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에 있어서의 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 헤밍 접합시키는 작업과, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있기 때문에, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 장치인 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의하면, 1 장의 금속판을 블랭크재 (24) 로 하여 인서트 코어 (82) 및 펀치 (84) 에 장전하고, 펀치 (84) 를 유압 액추에이터 (90) 에 의해 대기 위치에서 프레스 위치로 하강시킴으로써, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 간의 간격을 슬릿 홈 (102) 내에서 충분히 작게 한 후, 일방의 플랜지부 (20) 를 헤밍 돌기 (28) 에 의해 타방의 플랜지부 (22) 에 고정 (헤밍 접합) 시킬 수 있음과 함께, 블랭크재 (24) 에 있어서의 1 쌍의 숄더부 (26) 를 소정 형상으로 프레스 성형할 수 있기 때문에, 1 장의 금속판을 블랭크재 (24) 로 하여 폐단면 형상을 갖는 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 제조할 수 있음과 함께, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에 있어서의 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 헤밍 접합시키는 작업과 1 쌍의 숄더부 (26) 를 프레스 성형하는 작업을 동시에 실시할 수 있기 때문에, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 부품 점수 및 제조 공정수를 각각 감소시킬 수 있어, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 효율적으로 제조할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관련된 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에서는, 본체부 (18), 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 및 헤밍 돌기 (28) 가 각각 1 장의 고장력 강판 (블랭크재 (24)) 을 소재로 하여 형성됨과 함께, 일방의 플랜지부 (20) 의 선단으로부터 돌출되는 헤밍 돌기 (28) 가, 타방의 플랜지부 (22) 를 사이에 두도록 헤밍 가공되어, 일방의 플랜지부 (20) 가 타방의 플랜지부 (22) 에 고정 (헤밍 접합) 됨으로써, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 구성하는 주요한 구성 부분인 본체부 (18), 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 및 헤밍 돌기 (28) 를 각각 1 장의 블랭크재 (24) 로부터 일체적으로 형성할 수 있음과 함께, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 만으로 본체부 (18) 에 있어서의 접합 단부 사이를 접합시켜 이 본체부 (18) 를 폐단면 형상으로 할 수 있기 때문에, 2 개 이상의 독립된 부품에 의해 구성되는 폐구조 부재와 비교하여 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 를 구성하는 부품 점수를 감소시킬 수 있음과 함께, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 전체 중량에 대한 플랜지부 (20, 22) 의 중량이 차지하는 비율을 저감시켜, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 중량을 효율적으로 저감시킬 수 있다.

실시예

(헤밍 프레스 장치의 실시예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 헤밍 프레스 장치 (80) 에 있어서의 펀치 (84) 의 주요 부분의 치수 및 그 의의를 실시예로서 설명한다.

전술한 바와 같이, 펀치 (84) 에 있어서의 슬릿 홈 (102) 의 개구 폭 (WA) 은, 폐구조 부재 (10) 의 소재가 되는 블랭크재 (24) 두께의 2 배 이상이고, 10 배 이하의 범위 내에서 적절히 설정되어 있다. 이것은 개구 폭 (WA) 이 블랭크재 (24) 두께의 2 배 미만인 경우에는, 펀치 (84) 의 하강시에, 슬릿 홈 (102) 의 내면부와 플랜지부 (20, 22) 의 마찰 저항이 과대해져 블랭크재 (24) 에 파단, 크랙이 생길 우려가 있고, 또 개구 폭 (WA) 이 블랭크재 (24) 두께의 10 배를 초과하는 경우에는, 펀치 (84) 를 프레스 위치까지 하강시켜도, 헤밍 돌기 (28) 를 타방의 플랜지부 (22) 에 압접하도록 헤밍 가공할 수 없어, 플랜지부 (20, 22) 간에 간극 (덜거덕거림) 이 생길 우려가 있기 때문이다.

또, 펀치 (84) 에 있어서의 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 는, 3 ㎜ 이상이고 50 ㎜ 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 이것은 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 는 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이보다 깊게 할 필요가 있고, 깊이 (DG) 가 3 ㎜ 미만인 경우에는, 플랜지부 (20, 22) 의 높이가 좁아져, 헤밍 접합 후에 플랜지부 (20, 22) 간을 용접에 의해 접합시키기 곤란해지고, 또 깊이 (DG) 를 50 ㎜ 보다 크게 하면, 펀치 (84) 의 강성을 확보하기 곤란해지기 때문이다.

(헤밍 돌기의 실시예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 에 있어서의 헤밍 돌기 (28) 의 치수 및 그 의의를 실시예로서 설명한다.

전술한 바와 같이, 헤밍 돌기 (28) 의 돌출 길이 (LH) 는, 블랭크재 (24) 두께의 1 배 이상이고, 플랜지 높이의 1.5 배 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 이것은 돌출 길이 (LH) 가 블랭크재 (24) 두께의 1 배 미만인 경우에는, 헤밍 돌기 (28) 에 의해 접합된 플랜지부 (20, 22) 간의 접합 강도를 충분히 크게 할 수 없어, 플랜지부 (20, 22) 를 확실하게 헤밍 접합시키기 곤란해지고, 또 돌출 길이 (LH) 가 플랜지 높이의 1.5 배를 초과하는 경우에는, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 전체 중량에서 차지하는 헤밍 돌기 (28) 의 중량이 과대해져, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 중량 증가로 이어지기 때문이다.

또, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 의 이간 간격 (PH) 은 5 ㎜ 이상이고, 제품 길이에서 헤밍 돌기 폭을 뺀 길이 이하의 범위에서 적절히 설정되어 있다. 이것은 이간 간격 (PH) 이 5 ㎜ 미만인 경우에는, 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 전체 중량에서 차지하는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 의 중량이 과대해져 폐구조 부재 (10 ∼ 16) 의 중량 증가로 이어지고, 또 이간 간격 (PH) 이 제품 길이에서 헤밍 돌기 폭을 뺀 길이 이하이면 된다.

헤밍 돌기 폭이 판 두께의 2 배 미만에서는, 플랜지부 (20, 22) 간의 접합 강도를 충분히 크게 할 수 없어, 확실하게 헤밍 접합시키기 곤란해지고, 또 헤밍 돌기 폭은 제품 길이 이하이면 된다.

(폐구조 부재의 실시예 및 비교예)

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 따라서 제조된 폐구조 부재를 각각 실시예 0 ∼ 4 로서 설명함과 함께, 본 발명의 실시형태에 관련된 폐구조 부재의 제조 방법에 반하는 조건에서 제조된 폐구조 부재를 각각 비교예 1 ∼ 4 로서 설명한다.

비교예 1 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 10 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (120) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (120) 는 대략 직사각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 폭 (B) 이 120 ㎜, 높이 (H) 가 80 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (120) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 단, 폐구조 부재 (120) 에는 본 발명에 관련된 1 쌍의 플랜지부 및 헤밍 돌기가 각각 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 공정을 실시한 경우에도 당연히 헤밍 돌기에 대한 헤밍 가공은 행해지지 않는다. 따라서, 펀치 (84) 에 있어서의 삽입 가이드면 (104) 및 슬릿 홈 (102) 의 유무는, 폐구조 부재 (120) 의 형상 등에 영향을 주지 않는다.

또, 비교예 2 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 11(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (122) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (122) 는 대략 직사각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 폭 (B) 이 120 ㎜, 높이 (H) 가 80 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (122) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하였다. 단, 폐구조 부재 (122) 에는 본 발명에 관련된 1 쌍의 헤밍 돌기가 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 블랭크재 (24) 에 대해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시한 경우에 있어서는, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 서로 근접시키는 폐입 공정은 유효하게 행해지지만, 당연히 헤밍 돌기에 대한 헤밍 가공은 행해지지 않는다.

또, 펀치 (84) 로는 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다.

또, 비교예 3 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 12(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (124) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (124) 는 대략 직사각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 폭 (B) 이 120 ㎜, 높이 (H) 가 80 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (124) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

여기에서, 헤밍 돌기 (28) 의 폭 (BH) 은 10 ㎜ 로 되어 있고, 돌출 길이 (LH) 도 10 ㎜ 로 되어 있다. 또, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 의 이간 간격 (PH) 은 250 ㎜ 로 되어 있다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 12(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 20 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다. 여기에서, 개구 폭 (WA) 은 블랭크재 (24) 두께의 약 17 배로 되어 있어, 적정 범위 (2 배 이상 ∼ 10 배 이하) 에서 일탈하고 있다.

또, 비교예 4 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 13(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (126) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (126) 는 대략 직사각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 폭 (B) 이 120 ㎜, 높이 (H) 가 80 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (126) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

여기에서, 헤밍 돌기 (28) 의 폭 (BH) 은 10 ㎜ 로 되어 있고, 돌출 길이 (LH) 는 1 ㎜ 로 되어 있다. 또, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 의 이간 간격 (PH) 은 780 ㎜ 로 되어 있다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 13(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다.

또, 실시예 0 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 14(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (128) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (128) 는 대략 정육각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 한 변의 길이 (S) 가 40 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (128) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

여기에서, 헤밍 돌기 (28) 의 폭 (BH) 은 10 ㎜ 로 되어 있고, 돌출 길이 (LH) 는 10 ㎜ 로 되어 있다. 또, 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 의 이간 간격 (PH) 은 250 ㎜ 로 되어 있다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 14(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 1 ㎜ 인 것을 사용하였다.

한편, 실시예 1 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 8(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (130) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (130) 는 대략 직사각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 폭 (B) 이 120 ㎜, 높이 (H) 가 80 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (130) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 8(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다.

또, 실시예 2 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 9(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (132) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (132) 는 대략 정육각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 한 변의 길이 (S) 가 40 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (132) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 9(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다.

또, 실시예 3 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 15(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (134) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (134) 는 변칙 육각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 바닥판부 (54) 의 폭 (B) 이 120 ㎜, 측판부와 정상판부 사이를 연결하는 경사부 (58) 의 폭 (BS) 이 30 ㎜, 높이 (H) 가 70 ㎜ 로 되어 있다. 또, 폐구조 부재 (134) 의 전체 길이는 800 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 15(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다.

또, 실시예 4 에서는 두께 1.2 ㎜, 인장 강도가 1180 ㎫ 인 냉연 강판을 블랭크재 (24) 로서 사용하여, 이 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 장치 (80) 에 의해 폐입 공정 및 헤밍 프레스 공정을 실시하여, 도 16(A) 에 도시되는 중간 부품인 폐구조 부재 (136) 를 성형 (프레스 성형) 하였다.

폐구조 부재 (136) 는 변칙 8 각형의 단면 형상을 가지고 있으며, 그 바닥판부 (54) 및 측판부 (56) 의 폭 (B) 이 각각 60 ㎜, 빗변부 (30) 의 폭 (BS) 및 플랜지부 (20, 22) 의 외측에 위치하는 1 쌍의 정상판부 (59) 의 폭 (BN) 가 각각 30 ㎜ 로 되어 있다. 또, 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 의 돌출 길이 (LF) 는 15 ㎜ 로 하고, 일방의 플랜지부 (20) 에는 그 선단으로부터 돌출되는 복수 개의 헤밍 돌기 (28) 를 일체적으로 형성하였다. 이들 헤밍 돌기 (28) 는, 블랭크재 (24) 가 헤밍 프레스 장치 (80) 에 장전되기 전에 예비 헤밍 공정이 행해져 예비적으로 굴곡된다.

또, 펀치 (84) 로는, 도 16(B) 에 도시되는 바와 같이, 슬릿 홈 (102) 의 깊이 (DG) 가 30 ㎜, 개구 폭 (WA) 이 5 ㎜, 삽입 가이드면 (104) 의 곡률 반경 (RG) 이 30 ㎜ 인 것을 사용하였다.

다음으로, 비교예에 관련된 폐구조 부재 (120, 122, 124, 126) 및 실시예에 관련된 폐구조 부품 (128, 130, 132, 134, 136) 에 대한 평가 방법에 대하여 설명한다. 헤밍 프레스 장치 (80) 를 사용하여 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 공정을 실시하기 직전의 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) (폐구조 부재 (120) 는 1 쌍의 접합단) 간의 간극의 거리 (GB) (최대값), 및 블랭크재 (24) 에 대해 헤밍 프레스 공정을 실시한 직후의 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) (폐구조 부재 (120) 는 1 쌍의 접합단) 간의 간극 거리 (GA) (최대값) 를 각각 측정하였다. 여기에서, 간극 거리 (GA) 는 용접성의 관점에서 작을수록 바람직하여, 대체로 0.3 ㎜ 라면 외부로부터 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 구속하지 않고 1 쌍의 플랜지부 (20, 22) 를 확실하게 용접할 수 있다.

폐구조 부재 (120, 122, 124, 126) 및 폐구조 부품 (128, 130, 132, 134, 136) 에 대한 평가를 하기〔표 1〕에 나타낸다.

10, 12, 14, 16 폐구조 부재, 18 본체부, 20, 22 플랜지부, 24 블랭크재, 26 숄더부, 27 돌출변부, 28 헤밍 돌기, 30 제 1 프레스 성형 장치, 32 다이스, 34 펀치, 36 유압 액추에이터, 38 프레스 성형면, 40 프레스 오목부, 42 경사면, 44 프레스 성형면, 46 프레스 볼록부, 48 경사면, 50 실린더, 52 플런저, 54 바닥판부, 56 측판부, 58 경사부, 58 빗변부, 59 정상판부, 60 제 2 프레스 성형 장치, 62 다이스, 64 펀치, 66 유압 액추에이터, 67 블랭크 삽입부, 68 프레스 성형면, 70 블랭크 지지면, 74 프레스 성형면, 76 실린더, 78 플런저, 80 헤밍 프레스 장치, 82 인서트 코어 (프레스 성형형), 83 측면부, 84 펀치 (프레스 성형형), 86 지지 패드, 88 압압 캠, 89 압압면, 90 유압 액추에이터 (구동 수단), 92 캠 구동 기구, 94 블랭크 지지면, 96 프레스 성형면, 98 프레스 성형면, 100 블랭크 지지면, 102 슬릿 홈, 104 삽입 가이드면, 106 실린더, 108 플런저, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136 폐구조 부재, 301 경사부

Claims

금속판을 프레스 성형형(型)에 의해 프레스 가공하면서, 금속판에 있어서의 1 쌍의 접합 단부(端部)에 각각 형성된 플랜지부끼리를 서로 고정시켜, 금속판으로부터 폐(閉)단면 형상을 갖는 폐(閉)구조 부재를 제조하기 위한 제조 방법으로서,
일방의 상기 플랜지부의 선단으로부터 돌출되는 헤밍(hemming) 돌기를, 그 플랜지부의 기단(基端)측에 대해 굴곡시키는 예비 헤밍 공정과,
상기 예비 헤밍 공정의 완료 후, 상기 프레스 성형형에 형성된 1 쌍의 삽입 가이드면을, 상기 헤밍 돌기를 갖는 플랜지부의 선단부에 부딪치게 하면서, 상기 프레스 성형형을 프레스 방향으로 구동시켜, 1 쌍의 상기 삽입 가이드면이 각각 발생시키는 프레스 직교 방향을 따른 분력에 의해 1 쌍의 상기 플랜지부를 근접시켜, 그 1 쌍의 플랜지부를 상기 프레스 성형형에 있어서의 1 쌍의 상기 삽입 가이드면 사이에 형성된 슬릿 홈 안으로 안내하는 폐입 공정과,
상기 폐입 공정의 완료 후, 상기 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 더욱 구동시켜, 1 쌍의 상기 플랜지부를 상기 슬릿 홈 안으로 삽입하면서, 그 슬릿 홈의 내면부로부터 상기 헤밍 돌기의 선단부로 전달되는 압압력에 의해 그 헤밍 돌기를 굴곡시켜, 그 헤밍 돌기에 의해 타방의 상기 플랜지부를 사이에 끼우고, 일방의 상기 플랜지부를 타방의 상기 플랜지부에 고정시키는 동시에, 상기 프레스 성형형에 있어서의 1 쌍의 상기 삽입 가이드면의 외측에 각각 형성된 프레스 성형면에 의해 금속판을 가압하여, 금속판에 있어서의 1 쌍의 상기 플랜지부의 외측 부분을 프레스 성형하는 헤밍 프레스 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 헤밍 프레스 공정의 완료 후에, 1 쌍의 상기 플랜지부끼리를 용접에 의해 서로 고정시키는 용접 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법에 사용되는 프레스 성형 장치로서,
상기 프레스 성형형과,
상기 폐입 공정 및 상기 헤밍 프레스 공정의 실행시에, 상기 프레스 성형형을 상기 프레스 방향으로 구동시키는 구동 수단을 갖고,
상기 프레스 성형형은, 상기 폐구조 부재에 있어서의 1 쌍의 상기 플랜지부의 외측 부분에 각각 대응하는 형상을 갖는 1 쌍의 프레스 성형면, 상기 프레스 직교 방향을 따라 1 쌍의 상기 프레스 성형면의 외측에 각각 배치되고, 상기 프레스 방향 및 상기 프레스 직교 방향에 대해 경사진 1 쌍의 삽입 가이드면, 및 상기 프레스 직교 방향을 따른 1 쌍의 상기 삽입 가이드면 사이에 형성된 슬릿 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 슬릿 홈의 상기 삽입 가이드면으로부터의 깊이를 3 ㎜ 이상, 50 ㎜ 이하로 함과 함께, 상기 슬릿 홈의 상기 프레스 직교 방향을 따른 개구 폭을, 상기 폐구조 부재의 소재가 되는 금속판 두께의 2 배 이상이고 10 배 이하로 한 것을 특징으로 하는 폐구조 부재의 제조에 사용하는 프레스 성형 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 폐구조 부재의 제조 방법을 사용하여 제조되는 폐구조 부재로서,
폐단면 형상을 갖는 본체부와,
상기 본체부에 있어서의 1 쌍의 접합 단부에 각각 형성된 플랜지부와,
일방의 상기 플랜지부의 선단으로부터 돌출되고, 타방의 상기 플랜지부를 사이에 두도록 헤밍 가공되어, 일방의 상기 플랜지부를 타방의 상기 플랜지부에 고정시키는 헤밍 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 폐구조 부재.
제 5 항에 있어서,
일방의 상기 플랜지부에, 그 폭 방향을 따라 복수 개의 상기 헤밍 돌기를 5 ㎜ 이상의 이간 간격 (PH) 으로 배치하고, 상기 헤밍 돌기의 폭을 판 두께의 2 배 이상이고, 제품 길이 이하로 함과 함께, 상기 헤밍 돌기의 상기 플랜지부의 선단으로부터의 돌출 길이를 상기 폐구조 부재의 소재가 되는 금속판 두께의 1 배 이상이고, 플랜지 높이의 1.5 배 이하로 하고, 상기 제품 길이에서 헤밍 돌기 폭을 뺀 길이 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 폐구조 부재.