KR101718269B1 - 프레스 성형품의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

고강도재를 소재 금속판으로 한 경우에도, 햇 단면 형상을 갖고 길이 방향으로 천장판부를 상측으로 하여 성형품을 측면측에서 본 때, 길이 방향에 걸쳐 일본어 へ자 형상으로 만곡한 형상을 포함하는 형상을 갖는 프레스 부품을 균열 및 주름의 발생이 없이, 높은 위치 정밀도로 성형할 수 있는 방법을 제공한다. 단면이 양측의 플랜지(1)와 천장판(2)과 양측의 종벽(3)으로 이루어지는 햇 형상이며, 또한 천장판부를 상측으로 하여 성형품을 측면측에서 본 때, 길이 방향에 걸쳐 상하 방향으로 일본어 へ자 형상으로 만곡한 형상을 갖는 프레스 성형품의 제조 방법이다. 소재 금속판을 도중 형상까지 드로잉 성형하여 중간 성형체로 하고, 이 중간 성형체에 트리밍을 행하여 외형상을 조정한 후, 또한 최종 형상까지 굽힘 드로잉 연속 성형한다.

Description

프레스 성형품의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING PRESS-MOLDED ARTICLE}

본 발명은 프레스 성형품의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 햇 단면을 가짐과 함께 길이 방향의 내부에 측면에서 볼 때 산형으로 만곡한 형상의 만곡부를 갖는 프레스 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차의 차체(바디쉘)의 골격 구조는, 금속판(이후의 설명에서는 강판을 예로 듦)을 프레스 성형하여 얻어지는 골격 부재를 다수 조합함으로써, 구성된다. 예를 들어 사이드 실, 크로스 멤버, 프론트 사이드 멤버 리어 등의 골격 부재의 대부분은, 천장판부와, 천장판부의 양측에 연결되는 2개의 종벽과, 2개의 종벽 각각에 연결되는 2개의 플랜지부로 이루어지는 햇 단면을, 길이 방향의 일부 또는 전부에 갖는다. 이들 골격 부품은, 자동차의 충돌 안전을 확보하기 위해 중요한 부품이다. 차체의 경량화를 위한 고강도화가, 충돌 안전 성능의 향상과 함께, 이들 골격 부재에 강하게 요망된다.

도 14는, 햇 단면을 갖고 길이 방향에의 만곡부를 갖는 프레스 부품인 프론트 사이드 멤버 리어(4)의 설명도이며, 도 14의 (a)는 사시도, 도 14의 (b)는 상면에서 볼 때의 도면, 도 14의 (c)는 측면에서 볼 때의 도면 및 도 14의 (d)는 도 14의 (c)에 있어서의 Sec-A에 있어서의 단면도이다.

도 14의 (a)∼도 14의 (d)에 도시한 바와 같이, 프론트 사이드 멤버 리어(4)는, 천장판부(2)와 2개의 측벽(3, 3)과 2개의 플랜지부(1, 1)에 의해 구성되는 햇 단면을 가짐과 함께 길이 방향의 내부의 일부가 측면에서 볼 때 만곡한 형상의 만곡부, 즉 햇 단면 형상을 가짐과 함께, 천장판부를 상측에 배치하여 성형품을 측면측에서 본 때에 길이 방향의 내부에 상하 방향으로 산형으로 만곡한 형상의 만곡부를 갖는다.

프론트 사이드 멤버 리어(4)를 성형하기 위해서는, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 소재 강판(블랭크)에 대해 딥 드로잉을 행하는 것이 일반적이다.

일본 특허 공개 평2-151322호 공보

그런데, 하이텐이라고 불리는 고강도 강판은, 저강도 강판에 비해 신장성이 낮고, 성형성이 나쁘다. 이로 인해, 하이텐으로 이루어지는 블랭크에 드로잉 성형을 행하면, 균열이 성형품의 천장판부(2) 및 종벽부(3)에 발생한다. 또한, 하이텐으로 이루어지는 블랭크에 드로잉 성형을 행하면, 재료가 불규칙하게 신축하여 소재 유입이 일어난다. 또한, 성형 시의 소재 유입량이 근소한 오일 부착량 등의 차이 등에 의해 변동된다. 이로 인해, 성형품의 위치 정밀도가 안정되지 않는다. 또한, 단순하게 굽힘 성형을 행하면 성형품의 균열을 방지할 수 있지만, 주름이 플랜지부(1)에 발생한다. 이로 인해, 굽힘 성형을 채용할 수도 없다.

따라서, 드로잉 성형을 행한 후에 트리밍을 행함으로써 성형품을 원하는 치수로 하는 것이 생각될 수 있다. 그러나, 도 14의 (a)∼도 14의 (d)에 도시하는 프론트 사이드 멤버 리어(4)와 같은 프레스 성형품은, 상술한 바와 같이 복잡한 형상이라고 할 뿐만 아니라, 플랜지부(1)도 만곡되어 있다. 이로 인해, 성형 후에 트리밍을 행하는 것도 곤란하다. 물론, 하이텐으로 이루어지는 평판의 블랭크는 트리밍 가능하지만, 상술한 바와 같이, 드로잉 공정 중에 재료가 불규칙하게 신축하여 소재 유입이 일어나기 때문에, 트리밍을 생략한 경우에는, 성형품의 엣지 위치 정밀도가 안정되지 않고, 성형품의 플랜지 길이를 안정적으로 얻을 수 없다.

이로 인해, 도 14의 (a)∼도 14의 (d)에 도시하는 프레스 성형품(4)을 하이텐을 소재 강판으로 하여 높은 위치 정밀도로 성형하는 것은 어려워, 비교적 저강도로 신장성이 우수한 강판을, 판 두께를 증가시켜 사용할 필요가 있어, 차체 경량화의 요청에 따를 수 없다.

본 발명은 이하에 열기하는 바와 같다.

(1) 고강도 강판으로 이루어지는 블랭크에 예비 가공을 행함으로써 중간 성형체로 하고, 상기 중간 성형체에 본 가공을 행함으로써, 천장판부와 상기 천장판부에 연결되는 2개의 종벽과 상기 2개의 종벽에 각각 연결되는 2개의 플랜지부에 의해 구성되는 햇 단면을 가짐과 함께 길이 방향의 내부에 측면에서 볼 때 산형으로 만곡된 형상의 만곡부를 갖는 최종 성형체인 프레스 성형품을 제조하는 방법이며,

상기 중간 성형체는, 상기 천장판부에 형성되는 중간 천장판부와, 상기 중간 천장판부에 연결되는 2개의 중간 종벽과, 상기 2개의 중간 종벽에 각각 연결되는 2개의 중간 플랜지부에 의해 구성되는 햇 단면을 가짐과 함께, 상기 2개의 중간 종벽의 높이는, 상기 만곡부로 성형되는 영역에서는 상기 최종 성형체의 상기 2개의 종벽의 높이보다 낮고, 또한 상기 길이 방향에 대해 상기 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 2개의 영역에서는, 상기 만곡부로 성형되는 영역으로부터 이격되는 것에 수반하여 서서히 낮아짐과 함께 상기 만곡부로 성형되는 영역으로부터 가장 이격된 위치에서는 대략 0으로 되는 것 및,

상기 본 가공은, 하형 펀치 및 블랭크 홀더와, 상기 하형 펀치 및 블랭크 홀더에 대향하여 배치된 상형 다이 사이이며 상기 하형 펀치 상에, 상기 중간 성형체를 배치하는 제1 스텝과, 상기 중간 플랜지부와 접하도록 상기 블랭크 홀더를 배치하는 제2 스텝과, 상기 상형 다이를 상기 하형 펀치 및 상기 블랭크 홀더가 배치되어 있는 방향으로 움직이게 함으로써 상기 중간 성형체를 블랭크 홀더에 도달할 때까지 성형하여 상기 종벽의 일부를 성형하는 제3 스텝과, 상기 중간 성형체를 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 상형 다이에 압박하여 끼움 지지하는 상태를 유지하면서, 상기 상형 다이 및 상기 블랭크 홀더를 상기 중간 성형체에 대해 상기 블랭크 홀더가 배치된 방향으로 움직이게 함으로써 상기 중간 성형체의 종벽 부분과 종벽에 연결되는 플랜지 부분을 성형하는 제4 스텝을 거쳐, 행해지는 것을 특징으로 하는 프레스 성형품의 제조 방법.

소재 강판에 드로잉 성형 등의 예비 가공을 행하여 중간 형상을 갖는 중간 성형체로 하고, 이 중간 성형체에 단순하게 굽힘 성형을 행하면, 최종 성형체의 플랜지부에 주름이 발생한다. 이에 대해, (1)의 본 발명에 따르면, 중간 천장판부, 2개의 중간 종벽 및 2개의 중간 플랜지부에 의해 구성되는 햇 단면을 갖는 중간 성형체에 있어서의 2개의 중간 종벽의 높이를, 최종 성형체의 만곡부로 성형되는 영역에서는 최종 성형체의 종벽의 높이보다 낮게 하고, 또한 길이 방향에 대해 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 2개의 영역에서는, 만곡부로 성형되는 영역으로부터 이격되는 것에 수반하여 서서히 낮게 함과 함께 만곡부로 성형되는 영역으로부터 가장 이격된 위치에서는 대략 0으로 해 두고, 이 중간 성형체에 대해, 제3 스텝에서의 굽힘 성형과, 제4 스텝에서의 드로잉 성형을 연속해서 순서대로 행한다.

이로 인해, (1)항의 본 발명에 따르면, 통상의 드로잉 성형이나 굽힘 성형에서는 강 가공부로 되는 만곡부의 균열이나, 플랜지부의 주름의 발생을 방지할 수 있다.

(2) 상기 제1 스텝에서는, 또한 상기 최종 성형체의 천장판부의 형상을 가짐과 함께 상기 하형 펀치 및 상기 블랭크 홀더에 대향하여 배치되는 패드를 사용함과 함께, 상기 제2 스텝, 상기 제3 스텝 및 상기 제4 스텝에서는, 상기 패드에 의해 상기 중간 성형체의 천장판부를 상기 하형 펀치에 압박하여 끼움 지지하는 (1)항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(2)항의 본 발명에 따르면, 중간 성형체에 있어서의 중간 천장판부를 구속하는 패드를 사용하여, 제3 스텝(제3∼4 스텝에서의 굽힘 드로잉 연속 성형)의 초기 단계에서 중간 천장판부의 움직임을 억제할 수 있기 때문에, 위치 정밀도가 악화되는 것을 방지할 수 있다.

(3) 상기 하형 펀치는, 상기 천장판부 및 상기 천장판부에 연결되는 2개의 종벽 각각의 형상을 갖고, 상기 블랭크 홀더는, 상기 플랜지부의 형상을 포함하는 형상을 가짐과 함께, 상기 상형 다이는, 상기 천장판부, 상기 천장판부에 연결되는 2개의 종벽 및 상기 2개의 종벽 각각에 연결되는 2개의 플랜지부 각각의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 (1)항 또는 (2)항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(4) 상기 패드는, 상기 천장판부의 형상을 갖는 (2)항 또는 (3)항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(5) 상기 중간 성형체에 대해 상기 본 가공을 행하기 전에, 상기 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 2개의 영역 중에서 상기 최종 성형체를 구성하지 않는 범위를 트리밍하는 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (4)항까지 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(5)항의 본 발명에 따르면, 중간 성형체에 트리밍을 행하여 외형상을 조정하기 때문에, 드로잉 성형 등에 의한 재료의 불규칙한 신축에 의한 불균일한 소재 유입을 흡수할 수 있다.

(6) 상기 만곡부로 성형되는 영역에 있어서의 상기 중간 종벽의 높이는, 상기 만곡부에 있어서의 상기 종벽의 높이의 3∼97％인 것을 (1)항 내지 (5)항까지 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(7) 상기 고강도 강판의 인장 강도는 590∼1800㎫인 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (6)항까지 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(8) 상기 프레스 성형품은, 자동차의 차체의 골격 부재인 (1)항 내지 (7)항까지 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형품의 제조 방법.

(1)∼(8)항의 본 발명에 따르면, 인장 강도가 590∼1800㎫인 하이텐재라고 불리는 고강도 강판을 소재 강판으로 한 경우에도, 햇 단면 형상을 가짐과 함께 길이 방향의 일부가 측면에서 볼 때 만곡한 형상을 갖는 프레스 성형품을, 주름이나 균열을 발생시키지 않고 성형품의 엣지 위치 정밀도가 높게, 프레스 성형할 수 있어, 예를 들어 사이드 실, 크로스 멤버, 프론트 사이드 멤버 리어와 같은 자동차의 차체의 골격 부재의 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명에 관한 프레스 성형품의 제조 방법에 의하면, 인장 강도가 590㎫ 이상, 780㎫ 이상, 또는 980㎫ 이상의 하이텐을 소재 강판으로 한 경우에도, 햇 단면 형상을 가짐과 함께 길이 방향의 일부가 측면에서 볼 때 만곡한 형상을 갖는 프레스 성형품을, 주름이나 균열을 발생시키지 않고 성형품의 높은 엣지 위치 정밀도로, 프레스 성형할 수 있다.

도 1의 (a)∼도 1의 (c)는 예비 성형으로서 드로잉 성형된 중간 성형체의, 각각 사시도, 상면에서 볼 때의 도면, 측면에서 볼 때의 도면이다.
도 2는 중간 성형체에 예비 성형하기 위한 드로잉 성형 공정에서 사용하는 금형의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 3의 (a)∼도 3의 (d)는 트리밍된 트림 후 중간 성형체를 도시하는, 각각 사시도, 상면에서 볼 때의 도면, 측면에서 볼 때의 도면 및 Sec-B에 있어서의 단면도이다.
도 4의 (a)∼도 4의 (d)는 굽힘 성형과 드로잉 성형을 연속해서 순서대로 행하여 성형된 최종 성형체를 도시하는, 각각 사시도, 상면에서 볼 때의 도면, 측면에서 볼 때의 도면 및 Sec-C에 있어서의 단면도이다.
도 5는 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형에 사용되는 금형의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 6a는 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형에 사용되는 트림 후 중간 성형체의 측면도이다.
도 6b는 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형을 행하는 금형 세트 시에 있어서의 도 6a의 Sec-D 단면도이다.
도 6c는 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형을 행하는 금형 세트 시에 있어서의 도 6a의 Sec-E 단면도이다.
도 7a는 굽힘 드로잉 연속 성형 공정의 Sec-D 단면도이다.
도 7b는 굽힘 드로잉 연속 성형 공정의 Sec-D 단면도이다.
도 7c는 굽힘 드로잉 연속 성형 공정의 Sec-D 단면도이다.
도 8의 (a)는 제2 공정에서 굽힘 드로잉 연속 성형을 개시하는 시점에 있어서의 중간 성형체의 중간 플랜지부와 최종 성형체의 플랜지부의, 높이 방향의 거리(즉, 중간 성형체에 있어서의 중간 종벽의 높이와, 최종 성형품에 있어서의 종벽의 높이의 차)를 나타내는 설명도이며, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에 있어서의 Sec-F 단면도이다.
도 9의 (a), 도 9의 (b)는 각각, 실시예에 나타내는 최종 성형체의 측면에서 볼 때의 도면, Sec-G 단면도이다.
도 10은 실시예에 있어서의 X, Y 방향의 변위 평가 위치를 도시하는 도면이다.
도 11은 실시예 1에서 사용한 드로잉 성형 금형의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 12는 실시예 1∼7에서 사용한 소재 강판을 도시하는 설명도이다.
도 13은 실시예 2에서 사용한 굽힘 성형 금형의 구성을 도시하는 설명도이다.
도 14는 햇 단면을 갖고 길이 방향에의 만곡부를 갖는 프레스 부품인 프론트 사이드 멤버 리어(4)의 설명도이며, 도 14의 (a)는 사시도, 도 14의 (b)는 상면에서 볼 때의 도면, 도 14의 (c)는 측면에서 볼 때의 도면 및 도 14의 (d)는 도 14의 (c)에 있어서의 Sec-A에 있어서의 단면도이다.

본 발명을, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

1. 본 발명에 의해 제조되는 프레스 성형품

본 발명에 의해 제조되는 프레스 성형품의 형상은, 도 14의 (a)∼도 14의 (d)에 의해 도시하는 프레스 성형품(4)과 동일하다.

프레스 성형품(4)은 천장판부(2)와, 천장판부에 연결되는 2개의 종벽(3, 3)과, 2개의 종벽(3, 3)에 각각 연결되는 2개의 플랜지부(1, 1)에 의해 구성되는 햇 단면을 갖는다. 또한, 프레스 성형품(4)은 길이 방향의 내부에 측면에서 볼 때 산형상으로 만곡한 형상의 만곡부(0)를 갖는다. 또한, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 프레스 성형품(4)은 천장판부(2)측으로부터 길이 방향을 내려다본 때에, 완만하게 만곡한 형상을 갖지만, 이 만곡이 존재하지 않아도 된다.

본 발명에 관한 제조 방법에서는, 프레스 성형품은 최종 성형체이다.

본 발명에 의해 제조되는 프레스 성형품(이하, 간단히 「프레스 성형품」이라고 함)은, 예를 들어 사이드 실, 크로스 멤버, 프론트 사이드 멤버 리어와 같은 자동차의 차체의 골격 부재로서 사용된다.

프레스 성형품은, 인장 강도가 590㎫ 이상, 780㎫ 이상, 또는 980㎫ 이상이며 1800㎫ 이하의 고강도 강판으로 이루어진다. 자동차의 차체의 골격 부재에서 일반적으로 사용되는 강판의 인장 강도는, 440㎫급이지만, 충돌 안전 성능의 향상을 위해 부품 재질의 고강도화가 요망되고 있어, 590㎫ 이상의 고강도 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 연비 향상의 관점에서 가일층의 경량화가 요망되고 있고, 고강도화에 의해 판 두께의 저감을 도모하기 위해, 780㎫ 이상, 나아가 980㎫ 이상의 고강도 강판을 사용하는 것이 한층 더 바람직하다.

2. 본 발명에 관한 제조 방법

상술한 바와 같이, 복잡한 형상을 갖는 프레스 성형품을, 주름을 생성시키는 일 없이 제조하기 위해, 통상은 드로잉 성형을 행한다. 그러나, 소재 강판이, 가공성이 불충분한 인장 강도 590㎫ 이상의 하이텐인 경우에 드로잉 성형을 행하면, 성형품에 균열이 발생함과 함께, 재료가 불규칙하게 신축하여 소재 유입이 일어나기 때문에 위치 정밀도가 저하된다. 또한, 굽힘 성형을 행하면 플랜지부에 많은 주름이 발생한다.

따라서, 본 발명에 관한 제조 방법에서는, 고강도 강판으로 이루어지는 블랭크에 예비 가공을 행함으로써 중간 성형체로 되는 제1 공정과, 이 중간 성형체에 본 가공을 행하는 제2 공정을 거쳐, 프레스 성형품을 제조한다. 이하, 제1, 2의 공정을 순차 설명한다.

(1) 제1 공정

도 1의 (a)∼도 1의 (c)는 예비 성형으로서 드로잉 성형된 중간 성형체(11)의, 각각 사시도, 상면에서 볼 때의 도면, 측면에서 볼 때의 도면이다. 도 2는 중간 성형체(11)에 예비 성형하기 위한 드로잉 성형 공정에서 사용하는 금형의 구성을 도시하는 설명도이다.

도 1의 (a)∼도 1의 (c) 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 공정에서는, 소재 금속판(35)을 중간 성형체 형상(11)까지 도 2에 도시하는 금형을 사용하여 예비 가공을 행한다. 도 2에 있어서의 부호 5는 예비 가공용 상형 다이를 나타내고, 부호 6은 예비 가공용 하형 펀치를 나타내고, 부호 7은 예비 가공용 블랭크 홀더를 나타낸다.

도 14의 (a)∼도 14의 (d)에 의해 도시하는 프레스 성형품(4)에서는, 천장판부(2)가 가장 높아진 단면[1(Sec-A)]의 부분, 즉 프레스 성형품(4)에 있어서의 만곡부(0)가 가장 성형되기 어려운 부분이다. 또한, 소재 금속판(35)의 외주연부(12g)의 형상을 가능한 한 평판에 가까운 형상으로 유지한 채, 만곡부(0)로 성형되는 부분이 가장 높고, 그 양측을 향하여 완만하게 경사진 산형의 돌기(12)를 드로잉 성형에 의해 형성하여, 중간 성형체(11)로 한다.

즉, 중간 성형체(11)는 천장판부(2)에 형성되는 중간 천장판부(12a)와, 중간 천장판부(12a)에 연결되는 2개의 중간 종벽(12b, 12b)과, 2개의 중간 종벽(12b, 12b)에 각각 연결되는 2개의 중간 플랜지부(12c, 12c)에 의해 구성되는 햇 단면을 갖는다.

또한, 2개의 중간 종벽(12b, 12b)의 높이는, (A) 만곡부(0)로 성형되는 영역(12d)에서는 최종 성형체인 프레스 성형품(4)의 종벽(3, 3)의 높이보다 약간 낮고, (B) 길이 방향에 대해 만곡부(0)로 성형되는 영역(12d)을 제외한 잔여의 2개의 영역(12e, 12f)에서는, 만곡부(0)로 성형되는 영역(12d)으로부터 이격되는 것에 수반하여 서서히 낮아짐과 함께, (C) 만곡부(0)로 성형되는 영역으로부터 가장 이격된 위치에서는 대략 0으로 된다.

도 3의 (a)∼도 3의 (d)는 트리밍된 트림 후 중간 성형체(13)를 도시하는, 각각 사시도, 상면에서 볼 때의 도면, 측면에서 볼 때의 도면 및 Sec-B에 있어서의 단면도이다.

제1 공정에서는, 필요에 따라, 드로잉 성형에 수반하여 중간 성형체(11)에 발생한 재료의 신축에 의한 불균일한 소재 유입의 영향을 해소하기 위해, 중간 성형체(11)에 트리밍을 행하여 트림 후 중간 성형체(13)로 해도 된다.

즉, 후술하는 제2 공정에 의한 본 가공을 중간 성형체(11)에 행하기 전에, 만곡부(0)로 성형되는 영역(12d)을 제외한 잔여의 2개의 영역(12e, 12f) 중에서 최종 성형체(4)를 구성하지 않는 범위인 중간 성형체(11)의 외주연부(12g)를 트리밍한다.

이 트리밍은, 중간 성형체(11)에 있어서의 돌기(12)와 같은 소재의 돌출부가 존재하지 않는, 중간 성형체(11)의 외주연부(12g)에 대해 행한다. 이로 인해, 예를 들어 레이저 절단이라고 하는 특별한 절단 수단이 아니라, 프레스 공정에서 트림 가능한 절단 방법으로, 또한 캠 절단 등의 복잡한 절단 방법을 사용하지 않고, 프레스 방향에 수직한 방향으로 절단할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.

최종 성형품(4)의 형상으로 되도록 돌기(12)의 단부(12h, 12i)를 향하여 점차 폭이 넓어진 형상으로 트리밍한다.

이 트리밍을 행함으로써, 중간 성형체(11)의 외형상을 조정할 수 있고, 드로잉 성형 등에 의한 재료의 불규칙한 신축에 의한 불균일한 소재 유입을 흡수할 수 있다.

(2) 제2 공정

도 4의 (a)∼도 4의 (d)는 굽힘 성형 및 드로잉 성형을 연속해서 순서대로 행하여 성형된 최종 성형체인 프레스 부품(21)을 도시하는, 각각 사시도, 상면에서 볼 때의 도면, 측면에서 볼 때의 도면 및 Sec-C에 있어서의 단면도이다. 또한, 이후의 설명에서는, 제2 공정에서의 성형을 「굽힘 드로잉 연속 성형」이라고도 한다.

트림 후 중간 성형체(13)는 제2 공정에 의해, 도 4의 (a)∼도 4의 (d)에 도시하는 최종 성형체인 프레스 성형품(21)까지 성형된다. 도 4의 (a)∼도 4의 (d)에 있어서의 부호 22, 23, 24는, 프레스 성형품(21)의 천장판부, 종벽, 플랜지를 각각 나타낸다.

도 5는 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형에 사용되는 금형의 구성을 도시하는 설명도이다. 도 6a는, 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형에 사용되는 트림 후 중간 성형체(13)의 측면도이다. 도 5에 있어서, 부호 25는 상형 다이를 나타내고, 부호 26은 하형 펀치를 나타내고, 부호 27은 패드를 나타내고, 부호 28은 블랭크 홀더를 나타낸다.

하형 펀치(26)는 천장판부(22) 및 천장판부(22)에 연결되는 2개의 종벽(23, 23) 각각의 형상을 갖는다. 블랭크 홀더(28)는 2개의 플랜지부(24, 24) 각각의 형상을 포함하는 형상을 갖는다. 상형 다이(25)는 천장판부(22), 천장판부(22)에 연결되는 2개의 종벽(23, 23) 및 2개의 종벽(23, 23) 각각에 연결되는 2개의 플랜지부(24, 24) 각각의 형상을 갖는다.

또한, 필요에 따라, 패드(27)를 사용해도 된다. 패드(27)는 최종 성형체(21)의 천장판부(22)의 형상을 갖는다. 패드(27)는 상형 다이(25)와 함께, 하형 펀치(26) 및 블랭크 홀더(28)에 대향하여 배치된다. 패드(27)는 후술하는 제2 스텝, 제3 스텝 및 제4 스텝에서는, 트림 후 중간 성형체(13)의 천장판(22)에 성형되는 중간 천장판부(12a)를 하형 펀치(26)에 압박하여 끼움 지지하기 때문에, 제3 스텝(제3∼4 스텝에서의 굽힘 드로잉 연속 성형)의 초기 단계에서 이 중간 천장판부(12a)의 움직임을 억제할 수 있어, 성형품의 엣지 위치 정밀도가 악화되는 것을 방지할 수 있다.

도 6b는, 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형을 행하는 금형 세트 시에 있어서의 도 6a의 Sec-D 단면도이며, 도 6c는, 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형을 행하는 금형 세트 시에 있어서의 도 6a의 Sec-E 단면도이며, 도 7a는, 굽힘 드로잉 연속 성형 공정의 Sec-D 단면도이며, 도 7b는, 굽힘 드로잉 연속 성형 공정의 Sec-D 단면도이며, 또한 도 7c는, 굽힘 드로잉 연속 성형 공정의 Sec-D 단면도이다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형의 개시 시에는, 블랭크 홀더(28)는 하형 펀치(26)의 표면보다도 약간 높은 위치에 있다. 먼저, 트림 후 중간 성형체(13)는 하형 펀치(26) 및 블랭크 홀더(28)와, 패드(27) 및 상형 다이(25) 사이에 배치된다.

이어서, 도 7a에 도시한 바와 같이, 트림 후 중간 성형체(13)의 중간 천장판부(12a)를 패드(27)에 의해 하형 펀치(26)에 압박하여 가압, 끼움 지지한다. 이때, 트림 후 중간 성형체(13)의 중간 플랜지부(12c)와 접하도록 블랭크 홀더(28)를 배치한다. 단, 이때, 도 6a의 Sec-E의 단면인 도 6c에 도시한 바와 같이, 트림 후 중간 성형체(13)의 중간 플랜지부(12c)와 블랭크 홀더(28)는 접하고 있지 않아도 된다.

또한, 패드(27)는 위치 정밀도에 영향이 없는 경우에는 사용하지 않아도 된다.

그리고, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상형 다이(25)를 하형 펀치(26) 및 블랭크 홀더(28)가 배치되어 있는 방향으로 움직이게 하여, 트림 후 중간 성형체(13)를 블랭크 홀더(28)에 도달할 때까지 성형함으로써, 최종 성형체(21)의 종벽(23)의 일부를 성형한다.

그 후, 도 7c에 도시한 바와 같이, 트림 후 중간 성형체(13)를 블랭크 홀더(28)에 의해 상형 다이(25)에 압박하여 가압, 끼움 지지하는 상태를 유지하면서, 상형 다이(25)와 블랭크 홀더(28)를 트림 후 중간 성형체(13)에 대해 블랭크 홀더(28)가 배치되어 있는 방향으로 더욱 움직이게 하여, 트림 후 중간 성형체(13)를 가공하여 최종 성형체(21)의 종벽(23)과 종벽(23)에 연결되는 플랜지부(24)를 성형한다.

위치 정밀도에 영향이 없는 경우에는, 트림 후 중간 성형체(13) 대신에, 트림을 행하지 않는 중간 성형체(11)를 사용해도 되는 것은 물론이다.

이와 같이, 제2 공정에서는, 중간 성형체(11) 또는 트림 후 중간 성형체(13)에 대해, 굽힘 성형 및 드로잉 성형을 일련의 동작으로 연속해서 행하는 것(굽힘 드로잉 연속 성형)에 의해, 프레스 성형품(21)을 균열이나 주름을 발생시키는 일 없이, 제조하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형에서는, 블랭크 홀더(28)를 최종 위치보다도 높은 위치에 설정함으로써, 굽힘 성형과 드로잉 성형의 비율을 변경할 수 있다. 즉, 블랭크 홀더(28)가 높은 위치에 있으면 드로잉 성형의 비율이 높아지고, 블랭크 홀더(28)가 낮은 위치에 있으면 굽힘 성형의 비율이 높아진다.

도 8의 (a)는 제2 공정에서 굽힘 드로잉 연속 성형을 개시하는 시점에 있어서의 트림 후 중간 성형체(13)의 중간 플랜지부(12C)와 최종 성형체(21)의 플랜지부(24)의 높이 방향의 거리[트림 후 중간 성형체(13)에 있어서의 중간 종벽의 높이와, 최종 성형체(21)의 종벽의 높이의 비율]를 나타내는 설명도이며, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에 있어서의 Sec-F 단면도이다.

만곡부(21a)로 성형되는 영역에 있어서의 트림 후 중간 성형체(13)의 중간 종벽의 높이는, 최종 성형체(21)의 종벽의 높이의 3∼97％인 것이 바람직하다. 3％ 미만에서는 드로잉의 비율이 높아지고, 플랜지부(24)의 주름 발생은 방지할 수 있지만, 재료가 불규칙하게 신축하여 소재 유입이 일어나기 때문에, 성형품의 엣지 위치 정밀도가 저하된다. 또한, 97％를 초과하면 거의 굽힘 가공과 다르지 않게 되고, 상기한 바와 같이 플랜지부(24)에 주름이 발생하기 쉬워진다. 또한, 가공성이 불충분한 하이텐의 경우, 1공정째의 균열도 우려된다. 동일한 관점에서, 5％ 이상 95％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이와 같이, 이 비율은, 제2 공정에서의 굽힘 드로잉 연속 성형에 있어서의 드로잉 성형의 비율을 나타내고, 소재 강판으로부터 중간 성형체까지에의 성형 비율과도 관계한다.

실시예

도 9의 (a), 도 9의 (b)는 각각, 실시예에 나타내는 최종 성형체의 측면에서 볼 때의 도면, Sec-G 단면도이다.

비교예 1, 2, 3 및 본 발명예 1, 2, 3, 4에서는, 소재 강판으로서, 파단 강도 590㎫ 내지 980㎫, 판 두께 1.6㎜ 내지 2.0㎜의 강판을 사용하고, 종래 기술인 드로잉 성형법, 굽힘 성형법과, 본 발명에 관한 성형 방법과, 본 발명에 관한 성형 방법으로, 또한 본 발명 조건 외의 성형법에 의해, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시하는 형상(단위는 ㎜)의 성형품(31)을 제조하였다.

도 10은, 비교예 1∼3 및 본 발명예 1∼4에 있어서의 X, Y 방향의 변위 평가 위치를 나타내는 도면이며, X, Y 방향의 변위량을 측정하는 기준점 32, 33, 34를 나타낸다.

도 11은, 비교예 1에서 사용한 드로잉 성형 금형의 구성을 도시하는 설명도이며, 도 12는, 비교예 1∼3 및 본 발명예 1∼4에서 사용한 소재 강판(35)을 도시하는 설명도이며, 도 13은, 비교예 2에서 사용한 굽힘 성형 금형의 구성을 도시하는 설명도이다. 도 11의 각 부호는, 도 2의 각 부호와 동일하다. 도 13에 있어서의 부호 40은 상형 다이를 나타내고, 부호 41은 하형 펀치를 나타내고, 부호 42는 패드를 나타내고, 부호 43은 소재 강판을 나타낸다.

비교예 1∼3 및 본 발명예 1∼4에 대한 효과를 표 1에 정리하여 나타낸다.

비교예 1은 종래의 드로잉 성형법에 의한 프레스 성형을 행한 예이다. 비교예 1은 균열이 발생하고, 또한 X, Y 방향의 변위량이 매우 커서, 성형품의 위치 정밀도를 확보할 수 없다.

비교예 2는 종래의 굽힘 성형법에 의한 프레스 성형을 행한 예이다. 비교예 2는 X, Y 방향의 변위량은 억제되지만, 플랜지에 주름이 발생한다.

본 발명예 1∼7은, 만곡부에 있어서의 중간 성형체의 중간 종벽의 높이를, 만곡부에 있어서의 최종 성형체의 종벽의 높이의 5％, 15％, 25％, 50％, 75％, 85％, 95％로 한 예이다. 본 발명예 1∼7에서는, 모두, 프레스 성형품에는 주름의 발생은 없고, X, Y 방향의 변위량도 억제되어, 본 발명의 유효성을 확인할 수 있었다.

비교예 3은 만곡부에 있어서의 중간 성형체의 중간 종벽의 높이를, 만곡부에 있어서의 최종 성형체의 종벽의 높이의 100％로 한 예이다. 비교예 3은 1공정째의 성형 시에 균열이 발생하고, 2공정째의 성형이 불가능하게 된다.

본 발명예 8은 소재 강판을 590㎫급의 고강도 강판으로 함과 함께, 만곡부에 있어서의 중간 성형체의 중간 종벽의 높이를, 만곡부에 있어서의 최종 성형체의 종벽의 높이의 85％로 한 예이다. 본 발명예 8에서는, 프레스 성형품에는 주름의 발생은 없고, X, Y 방향의 변위량도 억제되어, 본 발명의 유효성을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명예 9는 소재 금속판을 780㎫급의 고강도 강판으로 함과 함께, 만곡부에 있어서의 중간 성형체의 중간 종벽의 높이를, 만곡부에 있어서의 최종 성형체의 종벽의 높이의 85％로 한 예이다. 본 발명예 9에서는, 프레스 성형품에는 주름의 발생은 없고, X, Y 방향의 변위량도 억제되어, 본 발명의 유효성을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따르면, 인장 강도가 590㎫ 이상의 고강도 강판을 소재 강판으로 한 경우에도, 햇 단면을 가짐과 함께 길이 방향의 내부에 측면에서 볼 때 산형으로 만곡한 형상의 만곡부를 갖는 프레스 성형품을, 균열 및 주름의 발생이 없이, 높은 위치 정밀도로 성형할 수 있다.

0 : 만곡부
1 : 플랜지
2 : 천장판
3 : 종벽
4 : 프레스 성형품
5 : 예비 가공용 상형 다이
6 : 예비 가공용 하형 펀치
7 : 예비 가공용 블랭크 홀더
11 : 중간 성형체
12 : 돌기
12a : 중간 천장판부
12b : 중간 종벽
12c : 중간 플랜지부
12d : 만곡부로 성형되는 영역
12e : 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 중간 성형품 선단부
12f : 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 중간 성형품 후단부
12g : 최종 성형체를 구성하지 않는 범위인 중간 성형체의 외주연부
12h : 돌기의 중간 성형품 선단부
12i : 돌기의 중간 성형품 후단부
13 : 트림 후 중간 성형체
21 : 최종 성형체
21a : 만곡부
22 : 최종 성형체의 천장판부
23 : 최종 성형체의 종벽
24 : 최종 성형체의 플랜지부
25 : 상형 다이
26 : 하형 펀치
27 : 패드
28 : 블랭크 홀더
31 : 프레스 성형품
32 : X, Y 방향의 변위 평가 기준점 1
33 : X, Y 방향의 변위 평가 기준점 2
34 : X, Y 방향의 변위 평가 기준점 3
35 : 소재 강판

Claims (8)

1. 강판으로 이루어지는 블랭크에 예비 가공을 행함으로써 중간 성형체로 하고, 상기 중간 성형체에 본 가공을 행함으로써, 천장판부와 상기 천장판부에 연결되는 2개의 종벽과 상기 2개의 종벽에 각각 연결되는 2개의 플랜지부에 의해 구성되는 햇 단면을 가짐과 함께 길이 방향의 내부에 측면에서 볼 때 산형으로 만곡된 형상의 만곡부를 갖는 최종 성형체인 프레스 성형품을 제조하는 방법이며,
   상기 중간 성형체는, 상기 천장판부에 형성되는 중간 천장판부와, 상기 중간 천장판부에 연결되는 2개의 중간 종벽과, 상기 2개의 중간 종벽에 각각 연결되는 2개의 중간 플랜지부에 의해 구성되는 햇 단면을 가짐과 함께, 상기 2개의 중간 종벽의 높이는, 상기 만곡부로 성형되는 영역에서는 상기 최종 성형체의 상기 2개의 종벽의 높이보다 낮고, 또한 상기 길이 방향에 대해 상기 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 2개의 영역에서는, 상기 만곡부로 성형되는 영역으로부터 이격되는 것에 수반하여 서서히 낮아짐과 함께 상기 만곡부로 성형되는 영역으로부터 가장 이격된 위치에서는 0으로 되는 것 및,
   상기 본 가공은, 하형 펀치 및 블랭크 홀더와, 상기 하형 펀치 및 블랭크 홀더에 대향하여 배치된 상형 다이 사이이며 상기 하형 펀치 상에, 상기 중간 성형체를 배치하는 제1 스텝과, 상기 중간 플랜지부와 접하도록 상기 블랭크 홀더를 배치하는 제2 스텝과, 상기 상형 다이를 상기 하형 펀치 및 상기 블랭크 홀더가 배치되어 있는 방향으로 움직이게 함으로써 상기 중간 성형체를 블랭크 홀더에 도달할 때까지 성형하여 상기 종벽의 일부를 성형하는 제3 스텝과, 상기 중간 성형체를 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 상형 다이에 압박하여 끼움 지지하는 상태를 유지하면서, 상기 상형 다이 및 상기 블랭크 홀더를 상기 중간 성형체에 대해 상기 블랭크 홀더가 배치된 방향으로 움직이게 함으로써 상기 중간 성형체의 종벽 부분과 종벽에 연결되는 플랜지 부분을 성형하는 제4 스텝을 거쳐, 행해지는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 스텝에서는, 또한 상기 최종 성형체의 천장판 부분의 형상을 가짐과 함께 상기 하형 펀치 및 상기 블랭크 홀더에 대향하여 배치되는 패드를 사용함과 함께, 상기 제2 스텝, 상기 제3 스텝 및 상기 제4 스텝에서는, 상기 패드에 의해 상기 중간 성형체의 천장판부를 상기 하형 펀치에 압박하여 끼움 지지하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하형 펀치는, 상기 천장판부 및 상기 천장판부에 연결되는 2개의 종벽 각각의 형상을 갖고, 상기 블랭크 홀더는, 상기 플랜지부의 형상을 포함하는 형상을 가짐과 함께, 상기 상형 다이는, 상기 천장판부, 상기 천장판부에 연결되는 2개의 종벽 및 상기 2개의 종벽 각각에 연결되는 2개의 플랜지부 각각의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 패드는, 상기 천장판부의 형상을 갖는, 프레스 성형품의 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 중간 성형체에 대해 상기 본 가공을 행하기 전에, 상기 만곡부로 성형되는 영역을 제외한 잔여의 2개의 영역 중에서 상기 최종 성형체를 구성하지 않는 범위를 트리밍하는 것을 특징으로 하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 만곡부로 성형되는 영역에 있어서의 상기 중간 종벽의 높이는, 상기 만곡부에 있어서의 상기 종벽의 높이의 3∼97％인, 프레스 성형품의 제조 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 강판의 인장 강도는 590∼1800㎫인 것을 특징으로 하는, 프레스 성형품의 제조 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 프레스 성형품은, 자동차의 차체의 골격 부재인, 프레스 성형품의 제조 방법.

Images