KR101708581B1

KR101708581B1 - 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법 및 제조용 금형

Info

Publication number: KR101708581B1
Application number: KR1020157017873A
Authority: KR
Inventors: 유스케 후지이; 도요히사 신미야; 긴야 나카가와; 유지 야마사키; 가츠히로 오치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2017-02-20
Also published as: US10500625B2; CN104936717A; CN104936717B; US10029293B2; KR20150093207A; US20180281043A1; EP2946849A1; EP2946849B1; US20150360272A1; EP2946849A4; WO2014112391A1

Abstract

입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 종래의 프레스 성형 금형으로 제조하면, 단순한 공정에서는 균열, 주름이 발생하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 목표 형상을 달성할 수 없고, 공정 간소화와 제품 경량화의 양립은 매우 곤란하다. 금속판으로부터 잘라낸, 양단을 갖는 곡선상의 굽은 가장자리부 (15) 를 갖는 블랭크 (10) 를 소재로 하고, 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체로 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법으로서, 상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 것의 절곡 단면의 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하인 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정을 1 공정째로 하고, 이어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단부를, 그 양단의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정을 2 공정째로 한다.

Description

입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법 및 제조용 금형{METHOD FOR MANUFACTURING METAL COMPONENT WITH THREE-DIMENSIONAL EDGE AND DIE SETS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법 및 제조용 금형에 관한 것으로서, 상세하게는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 프레스 성형에 의해 제조하기 위한 것으로서, 금속판 (예를 들어 인장 강도 (TS) 가 590 ㎫ 이상인 고강도 강판) 의 블랭크에 형성한 곡선상의 가장자리부 혹은 나아가 이것에 인접하는 블랭크 부분을 성형 가공에 의해 입체화하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법 및 그 금속 부품을 제조할 때에 사용하는 제조용 금형에 관한 것이다.

여기서, 상기 입체 가장자리에 있어서의 입체는, 세로벽, 산형 (山形), 혹은 이들의 일방에 타방이 이어지는 입체이다. 또, 블랭크란, 성형 가공용 소재로서, 원판으로부터 잘라내지고, 그 잘라낼 때, 상기 성형 가공 후의 입체 형상에 대응된 평면 윤곽 형상이 부여된 단일 평판이다.

굽은 가장자리에 입체, 예를 들어 세로벽을 갖는 금속 부품을 얻는 수단으로서, 종래 금속 단판에 굽힘, 드로잉, 신장 플랜지의 각종 성형 양식을 복합한 프레스 성형 (이후, 종래 프레스 성형이라고 한다) 이 실시되고 있고, 치수 정밀도를 얻기 위한 방법으로서 세로벽부에 밑이 넓어지는 형상의 단차를 형성하는 방법 (특허문헌 1) 이나, 플랜지부를 2 단계로 나누어 성형하는 방법 (특허문헌 2) 이 제안되어 있고, 뒤틀림을 방지하는 방법으로서 2 단계로 나누어 굽힘 성형을 실시하는 방법 (특허문헌 3) 이나, 세로벽부에 응력을 부여하는 방법 (특허문헌 4) 이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2010-5651호 일본 공개특허공보 2006-289480호 일본 공개특허공보 2009-241109호 일본 공개특허공보 2006-305627호

경량화의 요청에 따른 강판의 고강도화는, 동시에 강판의 드로잉, 장출 (張出), 신장 플랜지 성형성의 저하를 초래한다. 고강도 강판의 블랭크를 성형 가공하여, 가장자리에 입체 예를 들어 세로벽을 갖는 부품을 제조하는 경우, 가장자리부가 직선상이면 굽힘 가공에 의해 세로벽으로 성형하는 것이 가능하지만, 가장자리부가 곡선상일 때에는, 통상적인 프레스 성형 (신장 플랜지 성형, 혹은 드로잉 성형) 에 의해 세로벽으로 성형하고자 하면, 세로벽부로 하는 가장자리부 영역의 블랭크 가장자리측 경계 곡선과 피절곡부측 경계 곡선에서 선 길이가 상이하기 때문에, 신장 플랜지 성형을 실시한 경우에는 균열이 발생하고, 드로잉 성형을 실시한 경우에는 주름이 발생한다. 이 때, 주름 누름 등의 성형 조건의 최적화 혹은 부품 형상 변경에 의해, 어느 정도까지 균열, 주름의 발생 억제를 도모하는 것은 가능하지만, 그러한 방법에서는, 경량화 요구에 응하기 위한, 예를 들어 TS 로 980 ㎫ 이상의 추가적인 고강도화에 대응하는 데에는 한계가 있다고 할 수 있다.

또, 2 단계로 나누어 성형하거나, 세로벽부에 단차를 형성하거나, 세로벽부에 응력을 부여하는 것 등의 방법에서는 모두 공정이 증가하거나, 수율이 떨어지는 것 등의 문제가 있으며, 나아가서는 상기 세로벽부의 균열, 주름은, 세로벽부로 하는 가장자리부 영역의 블랭크 가장자리측 경계 곡선과 피절곡부측 경계 곡선의 선 길이 차이에서 기인하고 있기 때문에, 균열, 주름의 대책이 될 수는 없다.

즉, 특히 블랭크가 고강도 강판인 경우 등에 있어서, 굽은 가장자리부를 입체화하는 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 종래의 프레스 성형 금형으로 제조하면, 단순한 공정에서는 균열, 주름이 발생하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 목표 형상을 달성할 수 없고, 공정 간소화와 제품 경량화의 양립은 매우 곤란하다는 과제가 있었다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하는 수단을 검토하여, 종이접기를 힌트로, 다음의 지견을 얻었다. 즉, 종이는 연신도 수축도 되지 않는 소재이지만, 간소한 접기 방법에 의해 종이 블랭크 가장자리부에 구부러진 능선을 갖는 입체를 형성할 수 있다. 그 접기 방법을 금속 블랭크에 적용함으로써, 피가공재는 드로잉, 장출, 신장 플랜지의 각 변형을 거의 하지 않고 굽힘 변형되기 때문에, 간소한 성형 공정으로 고강도 금속 블랭크로부터, 균열, 주름이 없는 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 세로벽이나 굽힘선의 입체화를 누름으로써 국소적인 변형을 피할 수 있고, 넓은 범위를 원하는 형상으로 입체화할 수 있는 것을 알았다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 금속판으로부터 잘라낸, 양단을 갖는 곡선상의 굽은 가장자리부를 갖는 블랭크를 소재로 하고, 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체로 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법으로서, 상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 것의 절곡 단면의 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하가 되도록 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정을 1 공정째로 하고, 이어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단부를, 그 양단의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정을 2 공정째로 하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.

(2) 상기 1 공정째에는, 평탄한 협지부, 및 그 협지부로부터 상기 블랭크의 본체 부분인 하나 또는 복수 중의 적어도 하나의 접기선이 부여되는 부분의 양단 혹은 중도부로 이어지는 중간부를 상기 블랭크에 부여하는, 상기 (1) 에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.

(3) 상기 접기선은, 복수의 곡선으로 되고, 그 복수 중 적어도 1 개의 곡선의 일부가 그 일부의 양측으로 이어지는 곡선 부분보다 큰 곡률로 되는, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.

(4) 상기 2 공정째에서는, 상기 입체화하는 굽은 가장자리부에 인접하는 부위인 세로벽부를 누르는, 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.

(5) 상기 2 공정째에서는, 굽은 가장자리부의 입체화에 수반하여 상기 접기선을 누르는, 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.

(6) 상기 2 공정째에는, 상기 입체화하는 도중의, 또는 상기 입체화 후의, 굽은 가장자리부의 형상을 교정하는 구성으로 된, 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.

(7) 금속판으로부터 잘라낸, 양단을 갖는 곡선상의 굽은 가장자리부를 갖는 블랭크를 소재로 하고, 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체로 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조할 때에 사용하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형으로서, 상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 것의 절곡 단면의 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하인 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정에 사용하는 1 공정째 금형과 이어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단부를, 그 양단의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정에 사용하는 2 공정째 금형을 갖는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형.

(8) 상기 1 공정째 금형은, 평탄한 협지부, 및 그 협지부로부터 상기 블랭크의 본체 부분인 하나 또는 복수 중의 적어도 하나의 접기선이 부여되는 부분의 양단 혹은 중도부로 이어지는 중간부를 상기 블랭크에 부여하는 구성으로 된, 상기 (7) 에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형.

(9) 상기 접기선은, 복수의 곡선으로 되고, 그 복수 중 적어도 1 개의 곡선의 일부가 그 일부의 양측으로 이어지는 곡선 부분보다 큰 곡률로 되는, 상기 (7) 또는 (8) 에 기재된 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형.

본 발명에 의하면, 피가공재 (재료) 는, 드로잉, 장출, 신장 플랜지의 각 변형은 거의 하지 않고 굽힘 변형하기 때문에, 굽은 가장자리부를, 균열, 주름의 발생 없이 세로벽 또는 산형으로 입체 성형할 수 있어, 고강도 강판의 단판으로부터도, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 연신, 축소 변형을 거의 시키지 않고 성형하는 것이 가능하기 때문에, 종래에는 상기 입체 성형을 할 수 없었던 곡률 반경 R 이 작은 굽은 가장자리부에 대해서도, 상기 입체 성형이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태예 (1) 을 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태예 (2) 를 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태예 (3) 을 나타내는 개략도이다.
도 4 는, 본 발명의 실시형태예 (4) 를 나타내는 개략도이다.
도 5 는, 본 발명의 실시형태예 (5) 를 나타내는 개략도이다.
도 6 은, 본 발명의 실시형태예 (6) 을 나타내는 개략도이다.
도 7 은, 본 발명의 실시형태예 (7) 을 나타내는 개략도이다.
도 8 은, 본 발명의 실시형태예 (8) 을 나타내는 개략도이다.
도 9 는, 본 발명의 실시형태예 (9) 를 나타내는 개략도이다.
도 10 은, 본 발명의 실시형태예 (10) 을 나타내는 개략도이다.
도 11 은, 본 발명의 실시형태예 (11) 을 나타내는 개략도이다.

본 발명은, 금속판으로부터 잘라낸, 양단을 갖는 곡선상의 굽은 가장자리부를 갖는 블랭크를 소재로 하고, 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체로 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법 및 그 금속 부품을 제조할 때에 사용하는 제조용 금형이다.

상기 제조 방법은, 상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정을 1 공정째로 하고, 이어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단부를, 그 양단의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정을 2 공정째로 하고 있다. 여기서, 상기 양단을 갖는 곡선은, 양단을 갖는 접기선도 포함하는 것으로 한다.

상기 제조용 금형은, 상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정에 사용하는 1 공정째 금형과, 이어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단부를, 그 양단의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정에 사용하는 2 공정째 금형을 갖는다. 여기서, 상기 양단을 갖는 곡선은, 양단을 갖는 접기선도 포함하는 것으로 한다.

상기 접기선 부여 공정에 있어서 접기선을 부여하면, 다음 공정인 입체 성형 공정에 있어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단부를, 그 양단의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써 상기 접기선을 경계로 하는 양측의 선 길이 차이로부터, 이들 양측의 일방이 타방에 대하여 자연스럽게 떠오르거나, 혹은 가라앉고, 그러므로 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가, 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 것이 가능하고 또한 용이해진다. 상기 접기선 부여 공정 없이는, 상기 입체 성형 공정에 의한 입체화는 매우 곤란하다.

또한, 상기 접기선 부여 공정에 사용하는 1 공정째 금형은, 블랭크에 접기선을 부여할 수 있는 것인 한, 롤 성형이나 축차 성형, 액압 성형, 고무 성형, 폼 성형, 드로잉 성형, 장출 성형 등 어떠한 성형에 사용하는 금형이어도 된다. 가장, 접기선의 위치 정밀도나 생산 효율을 생각하면, 접기선에 대응하는 금형 형상을 갖는 프레스 가공용 금형이 바람직하다.

또한, 접기선의 절곡 단면의 형상은 굽힘 반경 0.5 ㎜ 이상 또한 30 ㎜ 이하인 것으로 한다. 고강도 강판은 굽힘 가공성이 연강보다 열등하기 때문에, 접기선의 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 미만이면 굽힘부에서 균열이 발생할 가능성이 있다. 한편, 30 ㎜ 를 초과하면 입체 성형 공정에서, 입체화의 기점이 되기 어렵다. 또한, 입체 성형 공정을 보다 효율적인 것으로 하고, 또한 굽힘부에서의 균열을 보다 효과적으로 방지하는 데에는, 굽힘 반경 1 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

1 공정째 성형품 (상기 접기선 부여 공정을 거쳐 이루어지는 성형품) 에 대하여, 2 공정째 금형은, 굽은 가장자리부의 양단의 간격을 넓히거나 좁히도록 움직이는 구성으로 된다. 이러한 구성은, 지그에 의해 양단측 또는 편단측에 힘을 가하여, 외방 또는 내방을 향하여 움직이는 기구를 갖는다.

입체 성형 공정에서는, 굽은 가장자리부의 양단부가 이동함에 따라서 양단부 자체도 입체화되기 때문에, 양단부가 입체화되어도 힘이 가해지는 기구가 필요해진다는 문제가 있다. 또한, 입체화의 기점이 되는 위치를 중심으로 굽은 가장자리부의 양단부는 회전 운동을 하기 때문에, 양단부가 회전해도 힘이 가해질 필요도 있다. 그러나, 그러한 움직임을 금형으로 재현하는 데에는 기구가 복잡해진다는 문제도 있다.

상기 제문제의 해결책으로는, 힘을 가하는 부위를 곡면 형상으로 하는 것이 바람직하다. 굽은 가장자리부의 단부를, 금형에 형성한 곡면 형상으로 누르는 기구를 사용하면, 상기의 입체화와 회전 운동에 수반하여, 1 공정째 성형품과 금형의 접점이 곡면 상에서 순차 그 위치를 바꾼다. 그것에 의해, 금형은 간단한 움직임, 예를 들어 직선 운동을 하는 것만으로 상기의 문제를 해결할 수 있다. 구체적으로는, 블랭크 혹은 1 공정째 성형품에 둥근 구멍을 뚫고, 원주상의 핀으로 구멍을 누르는 기구가 있으면 된다. 또, 다른 수단으로는, 블랭크 혹은 1 공정째 성형품의 단부를 원호 형상으로 하는 방법도 있다.

보다 안정적으로 성형을 실시하기 위해서는 1 공정째 성형품이 금형 내로부터 튀어나오거나 하지 않도록 양단부를 협지하면서 양단, 혹은 편단을 움직이는 기구가 좋다. 협지를 하는 경우, 간단히 상하의 금형 등으로 협지하여 1 공정째 성형품의 유지부를 수평으로 유지한 채로 움직이게 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그렇다고 해서 단순히 수평으로 유지한 채로 움직이면 협지되어 있는 부분이 성형 중 솟아오르는 것이 저해되어, 1 공정째 성형품에 원하는 입체 가장자리가 형성된 금속 부품 형상을 부여할 수 없게 되는 부분이 발생한다. 그래서, 1 공정째 금형은, 평탄한 협지부, 및 그 협지부로부터 상기 블랭크의 본체 부분인 하나 또는 복수 중의 적어도 하나의 접기선이 부여되는 부분의 양단 혹은 중도부로 이어지는 중간부를 상기 블랭크에 부여하는 구성으로 되는 것이 바람직하다. 성형 중에 수평에 대한 각도가 연속적으로 변화하는 부분에 중간부를 댐으로써, 협지부는 수평으로 유지한 채로 용이하게 양단부를 움직일 수 있게 된다.

또한, 상기 협지부에 2 공정째 금형과의 접점을 곡면으로 하는 수법을 적용하는 것이 바람직하다. 또, 1 공정째 성형품에 형성한 둥근 구멍과 2 공정째 금형의 원주상의 핀을 동일한 직경으로 하면, 굽은 가장자리부의 단 (端) 과 핀은 항상 동일한 거리를 유지한 채로 동일한 평면 상을 회전하기 때문에, 협지부의 유지를 용이하게 할 수 있다. 이것은, 블랭크 혹은 1 공정째 성형품의 단부를 원호 형상으로 하는 실시형태에서도 동일하다.

또한, 1 공정째 성형품의 굽은 가장자리부의 양단부를 움직이는 금형의 기구는, 프레스 기계의 슬라이드의 상하 운동을 펀치 등의 지그를 개재하여 직접 전달하는 기구 이외에도, 상기의 상하 운동의 방향을 변환하여 이용하는 방법으로서, 캠 기구로 대표되는 경사면을 이용한 기구, 링크 기구, 지레를 사용한 기구이어도 된다. 또, 프레스기의 구동력 이외에도, 전기나 공기압, 유압을 이용한 실린더를 사용해도 된다.

입체 성형 공정에 있어서는, 1 공정째 성형품이 접기선을 기점으로 입체화하는 것보다 용이하게 변형되는 부위가 있으면, 그 쪽이 우선적으로 변형되게 된다. 접기선의 좌굴 등의 성형 불량을 방지하기 위해서는, 균열이나 주름의 발생이 우려되는 1 공정째 성형품의 굽은 가장자리부를 우선적으로 입체화시키는 것이 유효하다. 그러기 위해서는, 상기 우선적으로 입체화시키고자 하는 굽은 가장자리부의 주위에 있어서, 접기선은, 복수의 곡선으로 되고, 그 복수 중 적어도 1 개의 곡선의 일부가 그 일부의 양측으로 이어지는 곡선 부분보다 큰 곡률로 되는 것이 바람직하다. 접기선의 곡률을 크게 하면, 굽은 가장자리부의 양단부의 이동량에 대하여, 상기 접기선을 경계로 하는 양측의 선 길이 차이가 커진다. 그 때문에, 굽은 가장자리부가 용이하게 입체화되게 된다.

한편, 굽은 가장자리부의 입체화가 국소화되면, 그 밖의 굽은 가장자리부의 입체화가 불충분해지는 경우가 있다. 그 대책으로는, 굽은 가장자리부가 입체화되는 도중에, 국소적으로 입체화되는 굽은 가장자리부에 인접하는 부위인 세로벽부를 누르도록 2 공정째 금형을 구성하는 것이 유효하다. 입체화되는 굽은 가장자리부를 누르면, 그 주위가 입체화되지 않을 수 없다. 그 때문에, 요소 요소에 누름 지그를 배치한 구성의 2 공정째 금형으로 하면, 광범위를 입체화할 수 있다.

또, 2 공정째 금형에 의해 굽은 가장자리부를 입체화하는 도중, 또는 입체화 후에 굽은 가장자리부의 형상을 교정함으로써, 굽은 가장자리부를 원하는 형상으로 성형할 수도 있다. 교정 방법은 폼 성형이나 코이닝, 아이어닝 가공, 리스트라이크에 의한 재성형 등, 형상을 교정할 수 있는 방법이면 어떠한 방법이어도 된다. 보다 바람직하게는, 캠 기구를 사용한 리스트라이크에 의해, 굽은 가장자리부를 재성형하는 것이 좋다. 폼 성형이나 코이닝, 아이어닝 가공, 리스트라이크 등의 가공에는, 성형품을 가공하기 위한 수형, 암형의 한 쌍의 지그, 또는 성형품을 고정시키기 위한 지그가 필요해진다. 그러나, 굽은 가장자리부를 입체화할 때에는 굽은 가장자리부 주변의 형상이 흐트러지기 쉽기 때문에, 굽은 가장자리부의 입체화가 완료될 때까지 지그와 완성품의 형상이 맞지 않는 경우나, 지그가 성형품에 간섭함으로써 설치가 곤란해지는 경우가 있다. 그래서, 캠 기구를 사용하여 지그를 움직이면, 굽은 가장자리부의 형상을 교정할 때 이외에는, 성형품에 간섭하지 않는 위치에 지그를 퇴피시켜 둘 수 있다. 또, 리스트라이크용의 지그를 사용하면, 국소적으로 입체화된 굽은 가장자리부나 주름의 교정을 할 수 있다.

1 공정째 성형품의 접기선과 굽은 가장자리부, 혹은 접기선끼리의 간격이 등간격이 아닌 경우, 2 공정째 금형에 있어서, 굽은 가장자리부의 입체화에 수반하여, 상기의 기점을 정상점으로 하여 접기선이 수평면에서 보아 활 형상으로 입체화되고자 한다. 이 때, 접기선을 누르면, 1 공정째 성형품의 변형이 다른 위치로 분산되기 때문에, 접기선이 활 형상으로 입체화되는 것을 방지할 수 있다. 누르는 위치는 활 형상의 정상점의 주위만이 바람직하고, 누르는 방법은 금속판을 접기선 부근에 설치하는 것 등, 어떠한 방법이어도 된다. 또, 접기선의 입체화가 지나치게 진행되면 기점 부근에서 접기선이 좌굴을 일으킬 우려가 있기 때문에, 좌굴을 방지하는 효과도 있다. 또한, 좌굴을 방지함으로써, 굽은 가장자리부의 양단측의 1 공정째 성형품 부위를 보다 원활히 움직일 수 있기 때문에, 굽은 가장자리부를 보다 효과적으로 입체화할 수도 있다.

또한, 상기 제조용 금형은, 상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정에 사용하는 1 공정째 금형과, 이어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단 간의 중앙 부분을 눌러, 그 양단의 간격이 좁아지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정에 사용하는 2 공정째 금형을 갖도록 해도 된다. 여기서, 상기 양단을 갖는 곡선은, 양단을 갖는 접기선도 포함하는 것으로 한다.

상기 접기선 부여 공정에 있어서 접기선을 부여하면, 다음 공정인 입체 성형 공정에 있어서, 상기 굽은 가장자리부의 양단 간의 중앙 부분을 눌러, 그 양단의 간격이 좁아지도록 움직임으로써 상기 접기선을 경계로 하는 양측의 선 길이 차이로부터, 이들 양측의 일방이 타방에 대하여 자연스럽게 떠오르거나, 혹은 가라앉고, 그러므로 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 나아가, 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 것이 가능하고 또한 용이해진다. 상기 접기선 부여 공정 없이는, 상기 입체 성형 공정에 의한 입체화는 매우 곤란하다.

1 공정째 성형품 (상기 접기선 부여 공정을 거쳐 이루어지는 성형품) 에 대하여, 2 공정째 금형은, 굽은 가장자리부의 양단 간의 중앙 부분을 눌러, 그 양단의 간격이 좁아지도록 움직이는 구성으로 된다. 이러한 구성은, 지그에 의해 상기 중앙 부분에 힘을 가하고, 그것에 의해 상기 양단을 회전시키면서 상기 굽은 가장자리부를 솟아오르게 하는 기구를 갖는다. 종래 프레스 성형에서는, 굽은 가장자리부를 솟아오르게 하고자 하면 지그와의 접촉부에서 소재의 선 길이가 부족하여, 신장 플랜지 균열을 일으킨다. 이것에 대하여, 본 발명에서는, 입체화의 기점이 되는 위치를 중심으로 굽은 가장자리부의 양단부는 회전 운동을 함으로써, 부족한 소재의 선 길이를 보충할 수 있다. 또한 여기서, 1 공정째 성형품을 유지하기 위해서는, 굽은 가장자리부가 입체화되는 기점이 되는 접기선의 주변을 누르는 것이 바람직하다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태예 (1) 을 나타내는 개략도이다. 도 1 의 (a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 산접기선 (산접기의 접기선) (110) 을 블랭크 (10) 에 부여하고, V 자 단면을 갖는 부재를 제조하기 위한 1 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 이 1 공정째 금형은 상기 제품의 V 자 단면에 대응하는 형 단면 형상으로 된 다이스 (1) 와 펀치 (2) 를 갖는다. 또한, 15 는 굽은 가장자리부, 16 은 굽은 가장자리부의 단이다. 또, SOA, COA 는 각각, 블랭크 (10) 로부터 제조한 제품의 주름 발생 유무의 관찰 부위, 균열 발생 유무의 관찰 부위이다 (이하 동일).

덧붙여서, 도 1 의 (d) 는, 도 1 의 (a), (b), (c) 에 나타낸 1 공정째 금형에 의해 얻어진 1 공정째 성형품을, 나아가, 후술하는 2 공정째 금형에 의해 성형함으로써 얻어지는 2 공정째 성형품 (입체 가장자리가 형성된 금속 부품) 의 형상을 나타내고 있다.

도 2 는, 본 발명의 실시형태예 (2) 를 나타내는 개략도이다. 도 2 의 (a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 실시형태예 (1) 에 있어서 블랭크 (10) 에 산접기선 (111) 과 골접기선 (골접기의 접기선) (120) 을 추가함으로써 중간부 (6) 와 협지부 (5) (도 1 중의 굽은 가장자리부의 단 (16) 과 대응한다) 를 부여하는 구성으로 한 1 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

덧붙여서, 도 2(d) 는, 도 2 의 (a), (b), (c) 에 나타낸 1 공정째 금형에 의해 얻어진 1 공정째 성형품을, 나아가, 후술하는 2 공정째 금형에 의해 성형함으로써 얻어지는 2 공정째 성형품 (입체 가장자리가 형성된 금속 부품) 의 형상을 나타내고 있다.

도 3 은, 본 발명의 실시형태예 (3) 을 나타내는 개략도이다. 도 3 의 (a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, M 자 단면을 갖는 부재를 제조하기 위해서, 실시형태예 (1) 에 있어서 산접기선 (111, 112) 과 골접기선 (121, 122) 을 추가함으로써 중간부 (6) 와 협지부 (5) 를 부여하는 구성으로 한 1 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

덧붙여서, 도 3(d) 는, 도 3 의 (a), (b), (c) 에 나타낸 1 공정째 금형에 의해 얻어진 1 공정째 성형품을, 나아가, 후술하는 2 공정째 금형에 의해 성형함으로써 얻어지는 2 공정째 성형품 (입체 가장자리가 형성된 금속 부품) 의 형상을 나타내고 있다.

도 4 는, 본 발명의 실시형태예 (4) 를 나타내는 개략도이다. 도 4 의 (a), (b), (c) 에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 실시형태예 (3) 에 있어서, 산접기선 (111), 골접기선 (121) 대신에, 각각 다른 부분보다 곡률이 큰 부분 (50) 을 갖는 산접기선 (113), 골접기선 (123) 으로 한 경우의 1 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

덧붙여서, 도 4(d) 는, 도 4 의 (a), (b), (c) 에 나타낸 1 공정째 금형에 의해 얻어진 1 공정째 성형품을, 나아가, 후술하는 2 공정째 금형에 의해 성형함으로써 얻어지는 2 공정째 성형품 (입체 가장자리가 형성된 금속 부품) 의 형상을 나타내고 있다.

도 5 는, 본 발명의 실시형태예 (5) 를 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 2 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 1 공정째 성형품 (11) 의 굽은 가장자리부의 단 (16) 을 고정 블록 (하, 상) (21, 22) 으로 유지하고, 이것을 누르는 기구로서, 캠 슬라이더 (24) 및 캠 드라이버 (25) 를 구비하였다. 굽은 가장자리부의 단 (16) 은 고정 블록 (상) (22) 의 맞닿음면에서 눌려 대향단과의 간격이 좁아진다.

도 6 은, 본 발명의 실시형태예 (6) 을 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 실시형태예 (5) 에 있어서, 1 공정째 성형품 (11) 의 유지 기구로서, 원주상의 파일럿 핀 (23) 을 추가한 2 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 1 공정째 성형품 (11) 에는 블랭크의 단계에서 파일럿 핀 (23) 을 통과시키기 위한 둥근 구멍 (30) 이 형성되어 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 7 은, 본 발명의 실시형태예 (7) 을 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 실시형태예 (5) 에 있어서, 1 공정째 성형품 (11) 의 유지 기구로서, 굽은 가장자리부의 단을 볼록 원호상으로 함과 함께, 고정 블록 (상) (22) 의 맞닿음면을 오목 원호상으로 하여, 양자가 원호상 접촉부 (31) 를 형성하도록 한 경우의 2 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 8 은, 본 발명의 실시형태예 (8) 을 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 2 공정째 금형이, 굽은 가장자리부의 솟아오름 (41) (화살표 (41)) 시에 국소적으로 입체화되는 굽은 가장자리부를 누르는 누름 지그 (40) 를 구비한 경우를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

여기서, 도 8 의 A-A' 단면에서 보면, 굽은 가장자리부 (15) 는 산접기선 (110) 을 중심으로 화살표 (41) 방향으로 회전하면서 입체화된다. 그 때, 누름 지그 (40) 가 도면의 위치에 고정 (대기) 되어 있으면 굽은 가장자리부 (15) 는 누름 지그 (40) 에 충돌한다. 그 때문에, 굽은 가장자리부 (15) 가 더욱 회전하면서 입체화되고자 해도 지그 (40) 에 의해 눌린다.

도 9 는, 본 발명의 실시형태예 (9) 를 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 2 공정째 금형이, 활 형상으로 입체화되는 산접기선 (110) 의 원호상의 부분의 솟아오름 (43) 이 과잉이 되는 것을 억제하는 누름 블록 (42) 을 구비한 경우를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 10 은, 본 발명의 실시형태예 (10) 을 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 2 공정째 금형이, 2 공정째 후 혹은 도중의 성형품 (12) 의 국소적으로 입체화되는 굽은 가장자리부 (15) 를 원하는 형상으로 교정하는 리스트라이크 공구 (오목형, 볼록형) (60, 61) 를 구비한 경우를 나타내고 있다. 또한, 전술한 도면과 동일부 또는 상당부에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 11 은, 본 발명의 실시형태예 (11) 을 나타내는 개략도이다. 본 예에서는, 2 공정째 금형의 구조를 나타내고 있다. 본 예는, 1 공정째 성형품 (11) 의 굽은 가장자리부 (15) 의 중앙 부분에 맞닿게 하는 펀치 (73) 를 캠 슬라이더 (24) 및 캠 드라이버 (25) 로 탄성 지지하여 상기 중앙 부분에 압입 (80) 을 가하여 양단을 회전 (81) 시킴으로써 상기 양단의 간격을 좁히는 구성으로 되었다. 또한, 1 공정째 성형품 (11) 의 문제적인 상하 운동을 구속하기 위해서, 펀치 (73) 에 의해 눌리는 상기 중앙 부분에 산접기선 (110) 을 사이에 두고 인접하는 비굽은 가장자리부를 피유지부 (32) 로 하고, 그 피유지부를 판 누름 패드 (하, 상) (71, 72) 로 수평 슬라이딩만 가능하게 유지하도록 하였다. 또, 펀치 (73), 캠 슬라이더 (24), 캠 드라이버 (25), 판 누름 패드 (하, 상) (71, 72) 는 모두, 홀더 (20) 로 지지하도록 하였다.

실시예

먼저, 1 공정째에 있어서의 절곡 단면의 굽힘 반경의 영향을 확인하기 위해서, 표 1 에 나타내는 기계적 특성을 갖는 강판으로부터 잘라낸 블랭크를 소재로 하고, 표 2 에 나타내는 성형 방법으로 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하여, 얻어진 부품에 대하여 균열, 주름의 발생 유무를 판정하였다.

또한, 육안에 의해 목표 형상과의 일치 정도를 관찰하여, 목표 형상과의 일치 정도가 불량하면 ×, 목표 형상과의 일치 정도가 양호하면 ○, 더욱 양호한 경우에는 형상 평가를 ◎ 로 하였다.

그 결과, 표 2 에 나타내는 바와 같이, 1 공정째에 있어서의 절곡 단면의 굽힘 반경을 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하로 한 경우에 양호한 결과가 얻어지는 것이 확인되었다.

다음으로, 표 1 에 나타내는 기계적 특성을 갖는 강판으로부터 잘라낸 블랭크를 소재로 하고, 표 3 (표 3-1 내지 표 3-3) 에 나타내는 성형 방법으로 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하여, 얻어진 부품에 대하여 균열, 주름의 발생 유무를 판정하였다.

또한, 육안에 의해 목표 형상과의 일치 정도를 관찰하여, 실시예 No. 5 와 비교하여 목표 형상과의 일치 정도가 동등하면 ○, 더욱 양호한 경우에는 형상 평가를 ◎ 로 하였다.

여기서, 본 발명예에 있어서, 산접기선, 골접기선의 접기 각도는 90 도로 하였다. 또, 1 공정째에 있어서의 절곡 단면의 굽힘 반경을 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하로 하였다. 비교예 No. 1 ∼ 4 에 있어서, 제조 대상 부품은 각각 본 발명의 실시형태예 (1) ∼ (4) 의 그것과 동일하게 하였다. 균열 발생 유무는 도 1 ∼ 4 의 관찰 부위 (COA) 를 육안으로 관찰하여 판정하고, 주름 발생 유무는 관찰 부위 (SOA) 를 육안으로 관찰하여 판정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 2 로부터, 고강도 강판을 소재로 한 블랭크의 굽은 가장자리부를 입체 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조할 때, 종래 프레스 성형에서는 균열, 주름이 발생했지만, 본 발명에서는, 균열, 주름을 발생시키지 않고, 원하는 부품을 제조할 수 있었다.

또한, 실시형태예 (8) ∼ (9) 를 병용함으로써, 목표 형상과의 일치 정도가 더욱 양호한 (형상 평가가 ◎) 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조할 수 있었다.

[표 1]

[표 2]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 3-3]

1 : 다이스
2 : 펀치
5 : 협지부
6 : 중간부
10 : 블랭크
11 : 1 공정째 성형품
12 : 2 공정째 후 혹은 도중의 성형품
15 : 굽은 가장자리부
16 : 굽은 가장자리부의 단
20 : 홀더
21 : 고정 블록 (하)
22 : 고정 블록 (상)
23 : 파일럿 핀
24 : 캠 슬라이더
25 : 캠 드라이버
30 : 둥근 구멍
31 : 원호상 접촉부
32 : 피유지부
40 : 누름 지그
41 : 굽은 가장자리부의 솟아오름
42 : 누름 블록
43 : 원호상의 솟아오름
50 : 다른 부분보다 곡률이 큰 부분
60 : 리스트라이크 공구 (오목형)
61 : 리스트라이크 공구 (볼록형)
71 : 판 누름 패드 (하)
72 : 판 누름 패드 (상)
73 : 펀치
80 : 압입
81 : 회전
110, 111, 112, 113 : 산접기선
120, 121, 122, 123 : 골접기선

Claims

금속판으로부터 잘라낸, 두 개의 단 (ends) 을 가지는 곡선상의 굽은 가장자리부를 갖는 블랭크를 소재로 하고, 상기 굽은 가장자리부 혹은 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체로 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조하는 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법으로서,
상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 것의 절곡 단면의 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하가 되도록 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정을 1 공정째로 하고, 이어서,
상기 굽은 가장자리부의 두 개의 단을, 상기 두 개의 단 중 1 이상의 단이 1 공정째 성형품의 외측 또는 내측 방향을 향하여 움직이도록 하여, 상기 두 개의 단 사이의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정을 2 공정째로 하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 1 공정째에는, 평탄한 협지부, 및 그 협지부로부터 상기 블랭크의 본체 부분인 하나 또는 복수 중의 적어도 하나의 접기선이 부여되는 부분의 양단 혹은 중도부로 이어지는 중간부를 상기 블랭크에 부여하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 접기선은, 복수의 곡선으로 되고, 그 복수 중 적어도 1 개의 곡선의 일부가 그 일부의 양측으로 이어지는 곡선 부분보다 큰 곡률로 되는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 2 공정째에서는, 상기 입체화하는 굽은 가장자리부에 인접하는 부위인 세로벽부를 누르는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 2 공정째에서는, 굽은 가장자리부의 입체화에 수반하여 상기 접기선을 누르는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 2 공정째에는, 상기 입체화하는 도중의, 또는 상기 입체화 후의, 굽은 가장자리부의 형상을 교정하는 구성으로 된, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
금속판으로부터 잘라낸, 두 개의 단 (ends) 을 가지는 곡선상의 굽은 가장자리부를 갖는 블랭크를 소재로 하고, 상기 굽은 가장자리부 혹은 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체로 성형하여 입체 가장자리가 형성된 금속 부품을 제조할 때에 사용하는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형으로서,
상기 굽은 가장자리부에, 그 굽은 가장자리부의 굽어짐을 따른 산접기 또는 골접기 중 어느 것의 절곡 단면의 굽힘 반경이 0.5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하인 접기선을 부여하는 접기선 부여 공정에 사용하는 1 공정째 금형과 이어서,
상기 굽은 가장자리부의 두 개의 단을, 상기 두 개의 단 중 1 이상의 단이 1 공정째 성형품의 외측 또는 내측 방향을 향하여 움직이도록 하여, 상기 두 개의 단 사이의 간격이 좁아지거나 혹은 넓어지도록 움직임으로써, 상기 접기선을 기점으로 하여 상기 굽은 가장자리부 혹은 그 굽은 가장자리부에 인접하는 블랭크 부분을 입체화하는 입체 성형 공정에 사용하는 2 공정째 금형을 갖는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형.
제 7 항에 있어서,
상기 1 공정째 금형은, 평탄한 협지부, 및 그 협지부로부터 상기 블랭크의 본체 부분인 하나 또는 복수 중의 적어도 하나의 접기선이 부여되는 부분의 양단 혹은 중도부로 이어지는 중간부를 상기 블랭크에 부여하는 구성으로 된, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 접기선은, 복수의 곡선으로 되고, 그 복수 중 적어도 1 개의 곡선의 일부가 그 일부의 양측으로 이어지는 곡선 부분보다 큰 곡률로 되는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조용 금형.
제 3 항에 있어서,
상기 2 공정째에서는, 상기 입체화하는 굽은 가장자리부에 인접하는 부위인 세로벽부를 누르는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 2 공정째에서는, 굽은 가장자리부의 입체화에 수반하여 상기 접기선을 누르는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 2 공정째에서는, 굽은 가장자리부의 입체화에 수반하여 상기 접기선을 누르는, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 2 공정째에는, 상기 입체화하는 도중의, 또는 상기 입체화 후의, 굽은 가장자리부의 형상을 교정하는 구성으로 된, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 2 공정째에는, 상기 입체화하는 도중의, 또는 상기 입체화 후의, 굽은 가장자리부의 형상을 교정하는 구성으로 된, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 2 공정째에는, 상기 입체화하는 도중의, 또는 상기 입체화 후의, 굽은 가장자리부의 형상을 교정하는 구성으로 된, 입체 가장자리가 형성된 금속 부품의 제조 방법.