KR102407168B1

KR102407168B1 - 프레스 부품의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR102407168B1
Application number: KR1020217006648A
Authority: KR
Inventors: 야스하루 다나카; 도시미쓰 아소; 다카시 미야기; 미사오 오가와; 시노부 야마모토; 게이타 이케가미
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2037-06-26
Also published as: CN109414745A; RU2019101905A; EP3476500A1; BR112018077088A2; MX2018015863A; EP3476500A4; KR20210028739A; KR20190021432A; JPWO2018003755A1; RU2019101905A3; WO2018003755A1; JP6281670B1; EP3476500B1; US11135633B2; US20190160510A1; CN109414745B; CA3029405A1

Abstract

인장 강도 1180MPa 이상의 블랭크(8)에서의, 만곡부 외측에 성형되는 부분을 블랭크 홀더(73) 및 다이(71)에 의해 끼워 유지함과 더불어, 블랭크(8)의 천판(11)으로 성형되는 부분을 패드(74) 및 펀치(72)로 끼워 유지하는 제1 공정과, 굽힘 형틀(75)에 의해, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15)를 굽힘 성형함으로써, 블랭크(8)에서의, 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분의 근방에, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분으로의 블랭크(8)의 유입량을 증가하는 재료 유입 촉진부를 하나 또는 2개 이상 형성하는 제2 공정과, 다이(71)를 블랭크 홀더(73)가 배치되어 있는 방향으로 움직여, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12), 오목 능선(16) 및 플랜지(13)를 드로잉 성형하는 제3 공정을 거쳐, L형 프레스 부품을 주름이나 균열을 발생시키지 않고 제조한다.

Description

프레스 부품의 제조 방법 및 제조 장치{THE MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE OF THE PRESS PARTS}

본 발명은, 프레스 부품의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 해트 단면을 가짐과 더불어 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 L형의 형상을 일부 또는 전부에 갖는 프레스 부품의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

자동차의 차체는, 블랭크(이후의 설명에서는 블랭크가 강판인 경우를 예로 듦)를 프레스 성형하여 얻어지는 복수의 골격 부재에 의해 구성된다. 이들 골격 부품은, 자동차의 충돌 안전을 확보하기 위해 극히 중요한 부품이다. 예를 들어 사이드 실, 크로스 멤버, 프론트 필러 등이 골격 부재로서 알려져 있다.

골격 부재의 대부분은, 그 일부 또는 전부에 해트 단면을 가진다. 해트 단면은, 천판과, 2개의 세로벽과, 2개의 오목 능선과, 2개의 플랜지에 의해 구성된다. 2개의 세로벽은 천판의 양측에 연결된다. 2개의 오목 능선은, 2개의 세로벽에 각각 연결된다. 2개의 플랜지는, 2개의 오목 능선에 각각 연결된다. 고강도화가, 충돌 안전 성능의 향상 및 차체의 경량화를 도모하기 위해 골격 부재에 요구된다.

도 16은, 해트 단면을 가짐과 더불어 평면 및 측면에서 볼 때 길이 방향으로 곧은 형상을 갖는 골격 부재(0)의 일례(예를 들어 사이드 실)를 나타내는 사시도이다. 도 17은, 해트 단면을 갖는 골격 부재의 일례인 프론트 필러(0-1)의 설명도로서, 도 17의 (a)는 사시도, 도 17의 (b)는 평면도이다. 나아가 도 18은, 해트 단면을 가짐과 더불어 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 L형의 형상을 갖는 부품(본 명세서에서는 「L형 프레스 부품」이라고도 함)(1)을 나타내는 사시도이다.

본 명세서에서 「평면에서 볼 때」란, 부재에서의 가장 넓은 평면형상의 부분인 천판에 직교하는 방향으로부터 골격 부재를 보는 것을 의미한다. 구체적으로는, 도 17의 (a)에서는 흰 화살표 방향으로부터 골격 부재(0-1)를 보는 것을 의미하고, 도 17의 (b)에서는 지면에 직교하는 방향으로부터 골격 부재(0-1)를 보는 것을 의미한다.

도 16에 예시하는 골격 부재(0)는 길이 방향으로 거의 곧은 형상을 가진다. 이에 반해, 프론트 필러(0-1)는, 도 17의 (a), 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이, 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 L형의 형상을 가진다.

프론트 필러(0-1)는, 도 18에 도시된 바와 같이, 그 하부(0-2)에 해트 단면을 가짐과 더불어 평면에서 볼 때 길이 방향으로 L형으로 만곡된 형상을 포함한다. 구체적으로는, 프론트 필러(0-1)는, 천판(11)과, 천판(11)의 양측에 연결되는 2개의 세로벽(12, 14)과, 2개의 세로벽(12, 14) 각각에 연결되는 2개의 오목 능선(16, 17)과, 2개의 오목 능선(16, 17) 각각에 연결되는 2개의 플랜지(13, 15)에 의해 구성되는 해트형 단면을 가진다. 또한, 프론트 필러(0-1)는, 길이 방향으로 만곡되는 만곡부(1a)를 가짐으로써 평면에서 볼 때 L형으로 만곡된 형상을 일부에 가진다.

골격 부재(0)는, 길이 방향으로 거의 곧은 형상을 가지기 때문에, 주로 블랭크에 굽힘 성형을 행함으로써 제조할 수 있다. 골격 부재(0)는, 단면의 둘레길이가 길이 방향에 대해 크게 변화하지 않는다. 이 때문에, 골격 부재(0)는, 블랭크가 신장성이 낮은 고강도 강판에 의해 구성되어 있어도, 프레스 가공시에 균열이나 주름이 발생하기 어려워 성형이 비교적 용이하다.

특허문헌 1에는, 해트 단면을 갖는 프레스 부품을 굽힘 성형하는 방법이 개시된다. 특허문헌 1에 의해 개시된 방법은, 해트 단면을 가지지만 길이 방향으로 거의 곧은 형상을 갖는 프레스 부품을 제조한다.

도 19는, 굽힘 성형에 의해 제조된 L형 프레스 부품(1)을 나타내는 사시도이다.

특허문헌 1에 의해 개시된 방법에 의해 도 18에 도시된 L형 프레스 부품(1)을 굽힘 성형하면, 도 19에 도시된 바와 같이, 주름이 만곡부(1a)의 외측의 플랜지부(A부)에 발생한다. 이 때문에, L형 프레스 부품(1)은, 일반적으로 드로잉 성형의 프레스 가공에 의해 성형된다. 드로잉 성형에서는, 블랭크의 유입량을 제어하여 주름 발생을 억제하기 위해, 다이 및 펀치에 더하여 블랭크 홀더를 이용하여 블랭크를 성형한다.

도 20은, L형 프레스 부품(2)을 나타내는 설명도로서, 도 20의 (a)는 사시도, 도 20의 (b)는 평면도이다. 도 21은, 드로잉 성형의 경우의 블랭크(3)의 형상과 블랭크(3) 중의 주름 누름 영역(B)을 나타내는 평면도이다. 도 22의 (a)~도 22의 (d)는, 드로잉 성형을 위한 금형의 구조와 드로잉 성형 과정을 나타내는 단면도이다. 나아가 도 23은, 드로잉 성형된 드로잉 패널(5)의 사시도이다.

예를 들어, 도 20에 도시된 L형 프레스 부품(2)을 드로잉 성형에 의해 성형하기 위해, 도 22의 (a)~도 22의 (d)에 도시된 바와 같이, 다이(41), 펀치(42) 및 블랭크 홀더(43)를 이용한다.

우선, 도 22의 (a)에 도시된 바와 같이, 블랭크(3)를 펀치(42) 및 블랭크 홀더(43)와 다이(41)의 사이에 배치한다.

다음에, 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이, 블랭크(3)의 주위의 주름 누름 영역(B)(도 21의 해칭부)을 블랭크 홀더(43)와 다이(41)에 의해 끼워 강하게 유지한다. 다음에, 도 22의 (c)에 도시된 바와 같이, 다이(41)를 상대적으로 펀치(42)의 방향으로 이동한다.

그리고, 도 22의 (d)에 도시된 바와 같이, 최종적으로 다이(41)에서 블랭크(3)를 펀치(42)에 눌러붙여 블랭크(3)를 가공한다. 이와 같이 하여, 도 23에 도시된 드로잉 패널(5)로 성형한다.

드로잉 성형시, 블랭크(3)의 주위의 주름 누름 영역(B)은, 블랭크 홀더(43)와 다이(41)에 의해 끼워져 강하게 유지된다. 이 때문에, 블랭크(3)에서의 주름 누름 영역(B)의 내측 영역은, 성형시에 장력이 부하된 상태로 신장된다.

이에 의해, 주름 발생을 억제하면서 드로잉 패널(5)을 성형할 수 있다. 성형된 드로잉 패널(5)은, 그 주위의 불요한 부분을 잘라버려 도 20의 (a) 및 도 20의 (b)에 도시된 L형 프레스 부품(2)이 제조된다.

드로잉 성형에 의한 프레스 가공에 의하면, L형 프레스 부품(2)이 갖는 복잡한 형상을 성형할 수 있다. 그러나, 도 21에 도시된 바와 같이, 블랭크(3)의 주위에 큰 주름 누름 영역(B)을 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 블랭크(3)를 드로잉 패널(5)로 성형한 후에, 불요한 부분으로서 절단하여 제거하는 부분이 증가하고, 재료의 수율이 저하되어 제조 비용이 상승한다.

또한, 이 드로잉 패널(5)을 성형하는 과정에서는, 도 20의 (a)에 도시된 세로벽(2-2, 2-4)이 동시에 성형된다. 이 때문에, 성형 과정에서 천판(2-1)으로 성형되는 부분의 블랭크(3)가 그다지 유입되지 않고, 도 22의 (b)~도 22의 (d)에 도시된 바와 같이 세로벽(2-2, 2-4)은 천판(2-1)의 양측으로부터 블랭크(3)가 유입됨으로써 성형된다.

특히, 드로잉 패널(5)에서의 평면에서 볼 때 L자 형상으로 만곡되는 만곡부(5a)의 내측의 플랜지(도 23의 D부)는, 이른바 신장 플랜지 성형이라고 불리는 성형 상태가 된다. 이에 의해, 균열이, 블랭크(3)가 신장성이 낮은 고강도 강판으로 이루어진 경우에는 발생한다. 특히 인장 강도가 590MPa 이상의 고강도 강판은 신장이 적기 때문에, D부에서의 균열을 발생하지 않고 가공할 수는 없다.

한편, 도 20의 (a)에서의 만곡부(2a)의 외측의 세로벽(2-2)과 천판(2-1)이 회합하는 모서리부(도 23의 C부)에서는, 외측으로 크게 돌출된 형상이기 때문에, 블랭크(3)가 크게 신장되고, 이에 의해, 균열이 신장성이 낮은 고강도 강판에서는 발생한다.

보다 자세하게 설명한다. 도 24는, 드로잉 성형에서의 재료의 유입을 설명하는 평면도이다.

드로잉 패널(5)을 성형할 때에는, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12)과 내측의 세로벽(14)을 동시에 성형한다. 이 때문에, 천판(11)으로 성형되는 부분의 블랭크(3)는 그다지 유입되지 않고, 도 24에 도시된 바와 같이, 세로벽(12, 14)은 천판(11)의 양측으로부터 재료가 유입됨으로써 성형된다.

특히, 만곡부(1a)의 내측에 성형되는 부분(도 23, 24의 D부)의 블랭크(3)는, 만곡부(1a)의 내측에서 외측으로 이동하여, 만곡부(1a)의 반경 방향으로 크게 신장된다. 「신장 플랜지 성형」이라고 불리는 성형 상태이다. 이 때문에, 균열이 신장성이 낮은 고강도 강판에서는 발생한다.

한편, 도 23의 C부는, 만곡부(1a)의 외측의 모서리부에서 외측으로 크게 돌출된 형상을 가지기 때문에, 블랭크(3)가 크게 신장된다. 이에 의해, C부에서도 D부와 같이, 균열이 신장성이 낮은 고강도 강판에서는 발생한다.

이상의 이유에 의해, 종래는, 신장성이 낮은 고강도 강판, 특히 인장 강도가 590MPa 이상의 고강도 강판으로 이루어진 블랭크(3)를 L형 프레스 부품(2)의 소재로 이용할 수는 없고, 신장성이 우수한 비교적 저강도의 강판을 블랭크(3)에 이용하였다. 이 때문에, 소정의 강도를 확보하기 위해 블랭크(3)의 판두께를 증가하지 않을 수 없어, 차체의 경량화의 요청에 반하였다.

특허문헌 2에는, 블랭크에서의 L형의 만곡부의 내측에 성형되는 부분에 판두께 방향으로 돌출되는 여육부를 형성한 후에, 이 여육부가 형성된 블랭크에 프레스 성형을 행하여 여육부를 눌러 부수면서 L형 프레스 부품을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에 의해 개시된 방법에서는, 블랭크에서의 판두께 방향으로 돌출된 여육부를 프레스 성형에 의해 눌러 부술 필요가 있다. 이 때문에, 블랭크가 신장성이 우수한 비교적 저강도의 강판인 경우에는 균열을 발생시키지 않고 성형 가능하지만, 블랭크가 신장성이 낮은 고강도 강판, 특히 인장 강도가 590MPa 이상의 고강도 강판인 경우에는 균열이 프레스 성형시에 불가피적으로 발생한다.

본 발명자들은, 특허문헌 3에 의해, 인장 강도가 590MPa 이상의 고강도 강판으로 이루어진 블랭크(3)에 프레스 성형을 행해도, 주름이나 균열을 발생시키지 않고 수율 좋게 L형 프레스 부품을 제조할 수 있는 발명을 개시하였다. 이 발명은, 후술하는 도 1의 (a)~도 1의 (e)에 도시된 바와 같이, 하기 제1~3 공정을 거쳐 L형 프레스 부품(1)을 제조한다.

제1 공정: 펀치(72) 및 블랭크 홀더(73)와, 패드(74), 다이(71) 및 굽힘 형틀(75)의 사이에 블랭크(8)를 배치한 후, 블랭크(8)에서의 천판(11)으로 성형되는 부분을 패드(74) 및 펀치(72)에 의해 끼워 유지함과 더불어, 블랭크(8)에서의 천판(11)으로 성형되는 부분보다 만곡부(1a)의 외측이 되는 부분을 블랭크 홀더(73) 및 다이(71)에 끼워 유지한다(도 1의 (a) 및 도 1의 (b) 참조).

제2 공정: 제1 공정 후, 굽힘 형틀(75)을 펀치(72)가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 블랭크(8)를 가공함으로써, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15)를 성형한다(도 1의 (c) 참조).

제3 공정: 제2 공정 후, 블랭크(8)를 블랭크 홀더(73) 및 다이(71)에 의해 끼워 유지한 채로, 다이(71)와 블랭크 홀더(73)를 블랭크(8)에 대해 블랭크 홀더(73)가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 블랭크(8)를 가공함으로써, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12), 오목 능선(16) 및 플랜지(13)를 성형한다(도 1의 (d) 참조). 그리고, 패드(74), 다이(71) 및 굽힘 형틀(75)을 상승함으로써, 성형된 프레스 부품(1)을 취출한다(도 1의 (e) 참조).

제2 공정에서는, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15)를 성형하지만, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12), 오목 능선(16) 및 플랜지(13)는 성형하지 않는다. 이 때문에, 성형 중의 블랭크(8)는 만곡부(1a)의 내측으로부터만 잡아당겨지고, 블랭크(8)에서의 천판(11)으로 성형되는 부분은 만곡부(1a)의 내측으로 유입된다.

이 때문에, 제2 공정에서는, 도 22에 도시된 드로잉 성형과는 달리, 블랭크(8)에서의 만곡부(1a)의 내측에 성형되는 부분은, 성형 과정에서 만곡부(1a)의 내측에서 외측으로 그다지 크게 이동하지 않는다.

나아가 블랭크(8)에서의 길이 방향의 선단이 만곡부(1a)의 내측에 유입됨으로써 블랭크(8)의 전체가 굽혀지기 때문에, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)는 압축된 상태가 된다. 이 때문에, 성형시의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)의 신장량은, 드로잉 성형에 비해 대폭으로 저감된다.

또한, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15)의 성형 과정에서는, 천판(11)으로 성형되는 부분과 플랜지(13)로 성형되는 부분도 만곡부(1a)의 내측에 유입되기 때문에, 길이 방향으로 줄어들어 압축 응력이 남은 상태가 된다.

이 때문에, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12)과 천판(11)의 회합부인 모서리부도, 압축 응력이 잔존한 상태로부터 성형된다. 이에 의해, 압축 응력이 없는 상태로부터 성형되는 드로잉 성형에 비해, 필요로 하는 블랭크의 신장성이 작아도 된다.

이 때문에, 드로잉 성형에서는 고강도의 금속판(예를 들어 인장 강도가 590MPa 이상의 고장력 강판)에서는 균열이 발생하는 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15), 및 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12)과 천판(11)의 회합부인 모서리부에서의 블랭크(8)의 신장을 작게 억제할 수 있다. 이 때문에, 신장성이 낮은 고강도의 금속판을 블랭크(8)로서 이용해도 균열 없이 성형할 수 있다.

나아가 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15)는, 굽힘 형틀(75) 및 펀치(72)에 의해 굽힘 성형된다. 이 때문에, 만곡부(1a)의 내측이나 길이 방향의 선단 부분에 성형되는 부분에, 드로잉 성형에서는 반드시 설치하는 주름 누름 영역을 설치할 필요가 없다. 그만큼 블랭크(8)를 작게 할 수 있고, 재료의 수율을 높일 수도 있다.

일본공개특허 2006-015404호 공보 일본공개특허 소64-66024호 공보 국제공개 제2014/106932호 팜플렛

본 발명자들은, L형 프레스 부품의 성형성을 한층 더 높이기 위해 면밀히 검토를 거듭한 결과, 특허문헌 3에 의해 개시된 제2 공정에 의해 블랭크(8)에 굽힘 성형에 의한 프레스 가공을 행해도, 성형 불량을 발생시키지 않고 L형 프레스 부품(1)을 제조할 수 없는 경우가 있는 것이 판명되었다.

이러한 경우로서, 예를 들어,

(a) 블랭크(8)가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 경우,

(b) L형 프레스 부품(1)의 높이(세로벽(12, 14)의 제품 높이 방향으로의 투영 거리)가 70mm 이상으로 높은 경우,

(c) L형 프레스 부품(1)의 오목 능선(16, 17)의 곡률 반경(R₁)이 10mm 이하로 작은 경우, 또는,

(d) L형 프레스 부품(1)에서의 만곡부(1a)의 평면에서 볼 때의 곡률 반경(R₂)이 100mm 이하로 작은 경우를 들 수 있다. 이들 경우에는, 특허문헌 3에 의해 개시된 제2 공정에서 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)에 균열이 발생한다.

또한, (e) 블랭크(8)가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, L형 프레스 부품(1)의 높이가 55mm 이상인 것, L형 프레스 부품(1)의 오목 능선(16, 17)의 곡률 반경(R₁)이 15mm 이하인 것, 또는, L형 프레스 부품(1)에서의 만곡부(1a)의 내측의 곡률 반경(R₂)이 140mm 이하인 것 중 적어도 2가지를 만족하는 경우에도, 특허문헌 3에 의해 개시된 제2 공정에서 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)에 균열이 발생한다.

본 발명은, 특허문헌 3에 의해 개시된 발명의 성형 한계를 높여, 특허문헌 3의 제2 공정에서의 신규 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명은, 상기 (a)~(e) 중 어느 하나에 해당하는 경우에, 상기 제2 공정에 의한 프레스 가공을 행해도, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)에서의 균열을 발생시키지 않고 L형 프레스 부품(1)을 제조할 수 있는 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들이 상기 과제를 해결하기 위해 면밀히 검토를 거듭한 결과, 이하에 열기하는 지견(A)~(D)가 얻어지고, 더욱 검토를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.

(A) 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14)을 성형하는 제2 공정에 의한 성형시에는, 블랭크(8)에서의, 천판(11)의 연장설치 방향의 단부에 성형되는 부위(L형 아래에 위치하는 부분)가 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14)으로 성형되는 부위를 향하여 유입된다. 이에 의해, 블랭크(8)가 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부위로 공급된다.

이 때문에, 블랭크(8)에서의, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14)으로 성형되는 부위로의, 블랭크(8)에서의, 천판(11)의 연장설치 방향의 단부에 성형되는 부위의 유입량을 높임으로써, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)에서의 균열을 억제할 수 있고, 상기 제2 공정의 성형 한계를 높일 수 있다.

(B) 프레스 가공시에, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14)으로 성형되는 부위로 유입 가능한 블랭크(8)의 한계량은, 블랭크(8)의 유입 방향의 단면의 성형 전후에서의 플랜지(15)의 단면 둘레길이의 변화량에 따라 기하학적으로 결정된다. 이 한계량이 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14)을 성형하는 제2 공정의 성형 한계가 된다.

(C) 블랭크(8)에서의, L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분과 나란히(블랭크(8)에서의, 프레스 부품(1)으로 성형되는 영역의 바람직하게는 외측 영역), 예를 들어 비드 등의 재료 유입 촉진부를 제2 가공시에 함께 성형함으로써, 블랭크(8)에서의, 천판(11)의 연장설치 방향의 단부에 성형되는 부위(L형 아래에 위치하는 부분)가, 블랭크(8)에서의, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부위로 유입되는 양을 증가할 수 있다.

(D) 재료 유입 촉진부의 형상을, 재료 유입 방향(프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)의 변형의 최대 주변형 방향)의 선길이차를 확보할 수 있는 형상으로 함으로써, 재료의 유입량을 증가할 수 있고, 상기 제2 공정의 성형 한계를 높일 수 있다.

본 발명은 이하에 열기한 바와 같다.

(1) 펀치 및 블랭크 홀더와, 패드, 다이 및 굽힘 형틀의 사이에 배치된 블랭크에, 하기 제1~3 공정을 포함하는 프레스 가공을 행함으로써, 길이 방향으로 연장되는 천판과, 당해 천판의 양측에 연결되는 2개의 세로벽과, 당해 2개의 세로벽 각각에 연결되는 2개의 오목 능선과, 당해 2개의 오목 능선 각각에 연결되는 2개의 플랜지에 의해 구성되는 해트 단면을 가짐과 더불어, 상기 천판에 직교하는 방향으로부터 본 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 상기 평면에서 볼 때 L형의 형상을 일부 또는 전부에 갖는 프레스 부품을 제조하는 방법으로서,

하기 조건 1 및 2를 만족하는, 프레스 부품의 제조 방법;

제1 공정: 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분을 상기 패드 및 상기 펀치에 의해 끼워 유지함과 더불어, 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분보다 상기 만곡부의 외측에 성형되는 부분을 상기 블랭크 홀더 및 상기 다이에 의해 끼워 유지한다.

제2 공정: 상기 제1 공정 후에, 상기 굽힘 형틀을 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크에 굽힘 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 상기 만곡부의 내측의 세로벽과, 당해 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 당해 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형한다.

제3 공정: 상기 제2 공정 후에, 상기 블랭크를 당해 블랭크 홀더 및 당해 다이에 의해 끼워 유지한 채로, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더를 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크에 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 상기 만곡부의 외측의 세로벽과, 당해 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 당해 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형한다.

[조건 1] 상기 제2 공정에 의해, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분과 나란히, 재료 유입 촉진부를 하나 이상 형성한다. 단, 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크가 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분으로 유입되는 양을 증가한다.

[조건 2] 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 천판에 직교하는 평면에서 볼 때 상기 만곡부의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 평행하고 또한 상기 천판에 직교하는 방향을 따른 단면에서의 단면 둘레길이가, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로부터 떨어짐에 따라 증가하는 단면 형상을 가진다.

(2) 하기 조건 3 또는 4를 만족하는, (1)에 기재된 프레스 부품의 제조 방법.

[조건 3] 상기 블랭크가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, 상기 프레스 부품의 높이인 상기 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 70mm 이상인 것, 상기 프레스 부품의 상기 오목 능선의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 10mm 이하인 것, 또는, 상기 프레스 부품에서의 상기 만곡부의 내측의 곡률 반경이 상기 평면에서 볼 때 100mm 이하인 것 중 적어도 하나를 만족한다.

[조건 4] 상기 블랭크가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, 상기 프레스 부품의 높이인 상기 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 55mm 이상인 것, 상기 프레스 부품의 상기 오목 능선의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 15mm 이하인 것, 또는, 상기 프레스 부품에서의 상기 만곡부의 내측의 곡률 반경이 상기 평면에서 볼 때 140mm 이하인 것 중 적어도 2가지 이상을 만족한다.

(3) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품으로 성형되는 영역의 외측 영역에 형성되는, (1) 또는 (2)에 기재된 프레스 부품의 제조 방법.

(4) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 단면 둘레길이가 부분적으로 일정한, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 방법.

(5) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 플랜지에서 상기 천판으로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 볼록 비드, 또는 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 천판에서 상기 플랜지로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 오목 비드인, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 방법.

(6) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 단면 둘레길이가 단계적으로 증가하는, (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 방법.

(7) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 제2 공정의 종료시에서의 상기 만곡부의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 수평면 내에서 직교하는 직선을 포함하는 수직 단면에 있어서, 상기 블랭크에서의 상기 만곡부의 내측의 오목 능선 및 상기 플랜지의 회합점으로 성형되는 부위와, 상기 블랭크의 가장자리부를 연결함으로써 얻어지는 외형을 갖는, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 방법.

(8) 상기 제3 공정 후에 하기 제4 공정을 포함하는, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 방법:

제4 공정; 상기 제3 공정에 의해 얻어진 성형품의 주위의 일부에 잔존하는, 상기 재료 유입 촉진부의 전부 또는 일부를 포함하는 불요 부분을 제거한다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 방법에서는,

펀치는, 천판, 만곡부의 내측에 위치하는 세로벽, 이 세로벽에 연결되는 오목 능선 및 이 오목 능선에 연결되는 플랜지 각각의 판두께 이면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 것,

블랭크 홀더는, 만곡부의 외측에 위치하는 세로벽에 연결되는 오목 능선 및 이 오목 능선에 연결되는 플랜지의 판두께 이면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 것,

패드는, 블랭크 홀더에 대향하도록 천판의 판두께 표면측의 형상을 포함하는 형상을 가지며,

다이는, 만곡부의 외측에 위치하는 세로벽, 이 세로벽에 연결되는 오목 능선 및 이 오목 능선에 연결되는 플랜지 각각의 판두께 표면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 것,

굽힘 형틀은, 만곡부의 내측에 위치하는 세로벽, 이 세로벽에 연결되는 오목 능선 및 이 오목 능선에 연결되는 플랜지 각각의 판두께 표면측의 형상을 포함하는 형상을 갖는 것이 각각 바람직하다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 방법에서는, 블랭크는, 예가공된 금속판이어도 된다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 방법에서는, 프레스 부품의 제3 공정의 종료 후에, 블랭크 홀더를 펀치에 대해 상대적으로 움직이지 않도록 고정하고, 블랭크 홀더가 성형된 프레스 부품을 다이에 눌러붙여 가압하지 않도록 하여, 블랭크 홀더와 펀치에 대해, 패드와 다이 및 굽힘 형틀을 상대적으로 분리함으로써 프레스 부품을 금형 중에서 취출하면 된다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 방법에서는, 블랭크는, 판두께가 0.8mm 이상 3.2mm 이하인 것이 바람직하다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 방법에서는, 평면에서 볼 때 천판의 폭은 30mm 이상 400mm 이하이고, 프레스 부품의 높이인 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리는 300mm 이하임과 더불어, 프레스 부품에서의 만곡부의 내측의 곡률 반경이 평면에서 볼 때 5mm 이상인 것이 바람직하다.

(9) 펀치 및 블랭크 홀더와, 당해 펀치 및 블랭크 홀더에 대향하여 배치되는 패드, 다이 및 굽힘 형틀을 구비하고, 블랭크에 하기 제1~3 공정을 포함하는 프레스 가공을 행함으로써, 길이 방향으로 연장되는 천판과, 당해 천판의 양측에 연결되는 2개의 세로벽과, 당해 2개의 세로벽 각각에 연결되는 2개의 오목 능선과, 당해 2개의 오목 능선 각각에 연결되는 2개의 플랜지에 의해 구성되는 해트형 단면을 가짐과 더불어 상기 천판에 직교하는 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 상기 평면에서 볼 때 L형의 형상을 일부 또는 전부에 갖는 프레스 부품을 제조하는 프레스 부품의 제조 장치로서,

하기 조건 1 및 2를 만족하는, 프레스 부품의 제조 장치;

제1 공정: 상기 패드는, 상기 펀치와 함께, 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분을 끼워 유지함과 더불어, 상기 블랭크 홀더는, 상기 다이와 함께, 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분보다 상기 만곡부의 외측에 성형되는 부분을 끼워 유지한다.

제2 공정: 상기 제1 공정 후에, 상기 굽힘 형틀은, 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크를 가공함으로써, 상기 만곡부의 내측의 세로벽과, 당해 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 당해 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형한다.

제3 공정: 상기 제2 공정 후에, 상기 블랭크 홀더가 상기 다이와 함께 상기 블랭크를 끼워 유지한 채로, 상기 다이와 상기 블랭크 홀더가, 당해 블랭크 홀더에 대해 당해 블랭크 홀더가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크를 가공함으로써, 상기 만곡부의 외측의 세로벽과, 당해 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 당해 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형함으로써, 상기 프레스 부품을 성형한다.

[조건 1] 상기 굽힘 형틀 및 상기 펀치는, 상기 제2 공정에 의해, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분과 나란히 재료 유입 촉진부를 하나 이상 형성하는 재료 유입 촉진부 형성 기구를 구비한다. 단, 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크가 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분으로 유입되는 양을 증가한다.

[조건 2] 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를, 상기 천판에 직교하는 평면에서 볼 때 상기 만곡부의 내주의 중앙 위치에 접하는 직선과 평행하고 또한 상기 천판에 직교하는 방향을 따른 단면에서의 단면 둘레길이가, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로부터 떨어짐에 따라 증가하도록 형성한다.

(10) 하기 조건 3 또는 4를 더 만족하는, (9)에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(11) 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품으로 성형되는 영역의 외측 영역에 형성하는, (9) 또는 (10)에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(12) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 단면 둘레길이가 부분적으로 일정한, (9) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(13) 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 플랜지에서 상기 천판으로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 볼록 비드, 또는 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 천판에서 상기 플랜지로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 오목 비드인, (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(14) 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 적어도 상기 제1 공정의 종료시에 상기 블랭크가 접촉하는 영역에 설치되는, (9) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(15) 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를 상기 단면 둘레길이가 단계적으로 증가하도록 형성하는, (9) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(16) 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를, 상기 제2 공정의 종료시에서의 상기 만곡부의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 수평면 내에서 직교하는 직선을 포함하는 수직 단면에 있어서, 상기 블랭크에서의 상기 만곡부의 내측의 오목 능선 및 상기 플랜지의 회합점으로 성형되는 부위와, 상기 블랭크의 가장자리부를 연결함으로써 얻어지는 외형을 갖도록 성형하는, (9) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 장치.

(17) 상기 제3 공정 후에 하기 제4 공정을 행하는 장치를 구비하는, (9) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 프레스 부품의 제조 장치:

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 장치에서는, 성형 완료 후의 이형시에, 블랭크 홀더를 펀치에 대해 상대적으로 움직이지 않도록 고정하는 로크 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 장치에서는, 패드 및 다이를 승강이 자유롭게 지지함과 더불어 굽힘 형틀과 일체로 구성되는 서브 베이스와, 서브 베이스를 출입이 자유롭게 지지하는 다이 베이스를 갖는 것이 바람직하다.

이들 본 발명에 관한 프레스 부품의 제조 장치에서는, 다이를 승강이 자유롭게 지지함과 더불어 굽힘 형틀과 일체로 구성되는 서브 베이스와, 패드를 승강이 자유롭게 지지함과 더불어 서브 베이스를 출입이 자유롭게 지지하는 다이 베이스를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해, 상기 조건 3 또는 4를 만족하는 경우에 특허문헌 3에 의해 개시된 제2 가공을 행해도, 재료의 유입량을 특허문헌 3에 의해 개시된 발명보다 증가하여 성형 한계를 높일 수 있고, 이에 의해, L형 프레스 부품을, 만곡부의 내측의 플랜지에 균열을 발생시키지 않고 수율 좋게 제조할 수 있다.

도 1의 (a)~도 1의 (e)는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치의 구성 및 성형 공정의 개략을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a)~도 2의 (e)는, 본 발명의 실시형태에 관한 다른 금형의 구성예와 성형 공정을 나타내는 단면도이다.
도 2a는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치의 구성예를 부분적으로 나타내는 설명도이다.
도 2b는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치에 의해 프레스 성형된 중간 성형품의 만곡부의 내측의 세로벽을 성형하는 제2 공정의 일례를 부분적으로 나타내는 설명도이다.
도 2c는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치에서의 재료 유입 촉진부 형성 기구 및 오목 능선의 형성부와, 블랭크의 위치 관계를 나타내는 설명도이다.
도 2d는, 재료 유입 촉진부 형성 기구가 설치되지 않은 종래의 펀치에서의, 도 2a의 A-A 단면에 상당하는 단면을 나타내는 설명도이다.
도 2e는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치에서의 재료 유입 촉진부 형성 기구 및 오목 능선 형성부와 블랭크의 위치 관계와, B, C, D 단면의 위치를 나타내는 설명도이다.
도 2f는, B, C, D 단면에서의 펀치의 플랜지 형성부에서의, 종래의 펀치에 대한 단면 둘레길이차를 나타내는 그래프이다.
도 2g는, 재료 유입 촉진부 형성 기구가 설치된 펀치에서의 A-A 단면을 나타내는 설명도이다.
도 2h는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치에서의 재료 유입 촉진부 형성 기구 및 오목 능선 형성부와 블랭크의 위치 관계와, B, C, D 단면의 위치를 나타내는 설명도이다.
도 2i는, 굽힘 형틀 및 펀치에, 오목부 및 볼록부에 의해 구성되는 재료 유입 촉진부 형성 기구를 설치함으로써, 블랭크의 a부에서의 균열이 방지되는 이유를 나타내는 설명도이다.
도 2j의 (a)~도 2j의 (f)는, 펀치에 형성된, 각종 재료 유입 촉진부 형성 기구의 구성요소의 형상예를 나타내는 설명도이다.
도 3의 (a)는 블랭크의 성형 전의 형상을 나타내는 평면도이고, 도 3의 (b)는 블랭크의 성형 과정에서의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에서의 재료의 흐름을 나타내는 평면도이다.
도 5의 (a)~도 5의 (d)는, 본 발명에서 이용하는 금형의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6의 (a)~도 6의 (d)는, 본 발명에서 이용하는 금형의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7의 (a)~도 7의 (d)는, 본 발명에서 이용하는 금형의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은, 도 7에 도시된 금형의 분해 사시도이다.
도 9의 (a)~도 9의 (c)는, 비교예 1~7과 본 발명예 1~7에서 성형하는 프레스 부품을 나타내는 각각 정면도, 평면도, 우측면도이다.
도 10은, 비교예 1~7, 본 발명예 1~7에서 이용한 블랭크의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 11은, 비교예 1~7에서 이용한 금형의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 12는, 본 발명예 8, 9에서 이용한 블랭크의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 13의 (a)~도 13의 (c)는, 본 발명예 8, 9에서 성형한 중간 성형품의 형상을 나타내는 각각 정면도, 우측면도, 평면도이다.
도 14의 (a)~도 14의 (c)는, 본 발명예 8, 9에서 성형한 프레스 부품의 형상을 나타내는 각각 정면도, 우측면도, 평면도이다.
도 15는, 본 발명예 8, 9에서 본 발명에 의해 성형을 행하기 위한 금형의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 16은, 해트 단면을 가짐과 더불어 평면 및 측면에서 볼 때 길이 방향으로 곧은 형상을 갖는 골격 부재의 일례의 사시도이다.
도 17은, 해트 단면을 갖는 골격 부재인 프론트 필러의 설명도로서, 도 17의 (a)는 사시도, 도 17의 (b)는 평면도이다.
도 18은, L형 프레스 부품을 나타내는 사시도이다.
도 19는, 굽힘 성형에 의해 제조된 L형 프레스 부품을 나타내는 사시도이다.
도 20은, L형 프레스 부품을 나타내는 설명도로서, 도 20의 (a)는 사시도, 도 20의 (b)는 평면도이다.
도 21은, 드로잉 성형의 경우의 블랭크의 형상과 블랭크 중의 주름 누름 영역을 나타내는 평면도이다.
도 22의 (a)~도 22의 (d)는, 드로잉 성형을 위한 금형의 구조와 드로잉 성형 과정을 나타내는 단면도이다.
도 23은, 드로잉 성형된 드로잉 패널의 사시도이다.
도 24는, 드로잉 성형에서의 재료의 유입을 설명하는 평면도이다.

본 발명에 의해 제조되는 L형 프레스 부품의 일례와, 본 발명에 관한 L형 프레스 부품의 제조 방법 및 제조 장치의 일례를 순차적으로 설명한다.

1. L형 프레스 부품(1)

도 18에 그 형상을 예시하는 바와 같이, L형 프레스 부품(1)은, 해트 단면과, 평면에서 볼 때 길이 방향으로 L형으로 만곡된 만곡부(1a)를 가진다.

해트 단면은, 천판(11)과, 세로벽(12, 14)과, 오목 능선(16, 17)과, 플랜지(13, 15)에 의해 구성된다. 세로벽(12, 14)은 천판(11)의 양측에 연결된다. 오목 능선(16, 17)은 각각 세로벽(12, 14)에 연결된다. 플랜지(13, 15)는 각각 오목 능선(16, 17)에 연결된다. L형 프레스 부품(1)은, 만곡부(1a)를 가짐으로써, 평면에서 볼 때 L형의 형상을 가진다.

L형 프레스 부품(1)은, 판두께가 0.8mm 이상 3.2mm 이하의 판두께와, 590MPa 이상, 특히 1180MPa 이상 1800MPa 이하의 인장 강도를 갖는 고장력 강판으로 이루어진 블랭크를 소재로 한다. 이 고장력 강판은, 자동차용 골격 부재로서 일반적으로 이용된다.

블랭크의 인장 강도는, 자동차용 골격 부재로서의 강도 등의 성능을 확보하기 위해, 200MPa 이상이고, 바람직하게는 1800MPa 이하이다. 특히, 블랭크의 인장 강도가 500MPa 이상, 바람직하게는 590MPa 이상, 더욱 바람직하게는 1180MPa 이상이면, 블랭크의 판두께를 얇게 할 수 있고, L형 프레스 부품(1)을 경량화할 수 있다.

블랭크에 이들 고장력 강판을 이용하는 경우, 평면에서 볼 때의 천판(11)의 폭이 너무 넓으면, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14) 및 플랜지부(15)를 성형할 때에, 블랭크(8)의 유입 저항이 증가하여, 블랭크(8)의 만곡부(1a)의 내측으로의 유입이 불충분해진다. 이 때문에, 평면에서 볼 때의 천판(11)의 폭은 400mm 이하인 것이 바람직하다. 한편, 평면에서 볼 때의 천판(11)의 폭이 너무 좁으면, 가스 쿠션 등의 패드(74)의 가압 장치를 줄여야 하기 때문에 패드(74)의 가압력을 확보할 수 없게 된다. 이 때문에, 천판(11)의 폭은 30mm 이상인 것이 바람직하다.

측면에서 볼 때의 세로벽(12, 14)의 높이인 세로벽(12, 14)의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 너무 높으면, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지부(15)를 성형할 때에 블랭크(8)의 유입 저항이 증가하여, 만곡부(1a)의 내측으로의 블랭크(8)의 유입이 불충분해진다. 이 때문에, 세로벽(12, 14)의 높이는 300mm 이하인 것이 바람직하다.

세로벽(12, 14)의 높이는 70mm 이상인 것이 바람직하다. 세로벽(12, 14)의 높이가 70mm 미만이면, 본 발명에 따르지 않고 특허문헌 3에 의해 개시한 성형 공법에 의해, 플랜지(15)의 균열을 발생시키지 않고 L형 프레스 부품(1)을 성형할 수 있기 때문이다.

L형 프레스 부품(1)의 오목 능선(16, 17)의 곡률 반경이 너무 작으면, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지부(15)를 성형할 때에, 만곡부(1a)의 내측으로의 블랭크(8)의 유입이 불충분해진다. 이 때문에, 오목 능선(16, 17)의 곡률 반경은 측면에서 볼 때 5mm 이상인 것이 바람직하다.

평면에서 볼 때 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14)의 곡률 반경은 100mm 이하인 것이 바람직하다. 이 곡률 반경이 100mm 초과이면, 본 발명에 따르지 않고 특허문헌 3에 의해 개시한 성형 공법에 의해, 플랜지(15)의 균열을 발생시키지 않고 L형 프레스 부품(1)을 성형할 수 있기 때문이다.

오목 능선(16, 17)의 곡률 반경은 10mm 이하인 것이 바람직하다. 오목 능선(17)의 곡률 반경이 10mm 초과이면, 본 발명에 따르지 않고 특허문헌 3에 의해 개시한 성형 공법에 의해, 플랜지(15)의 균열을 발생시키지 않고 L형 프레스 부품(1)을 성형할 수 있기 때문이다.

블랭크(8)가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, L형 프레스 부품(1)의 높이인 세로벽(12, 14)의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 55mm 이상인 것, L형 프레스 부품(1)의 오목 능선(16, 17)의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 15mm 이하인 것, 또는, L형 프레스 부품(1)에서의 만곡부(1a)의 내측의 곡률 반경이 평면에서 볼 때 140mm 이하인 것 중 적어도 2가지 이상을 만족하는 것이 바람직하다. 이 중 어느 하나, 혹은 어느 것도 만족하지 않는 경우에는, 본 발명에 따르지 않고 특허문헌 3에 의해 개시한 성형 공법에 의해, 플랜지(15)의 균열을 발생시키지 않고 L형 프레스 부품(1)을 성형할 수 있기 때문이다.

나아가 L형 프레스 부품(1)의 판두께의 감소율: {(판두께 최대값-판두께 최소값)/판두께 최대값}×100은 15% 이하이다. 이와 같이 낮은 판두께 감소율을 갖는 L형 프레스 부품(1)은, 지금까지 존재하지 않는다. 자동차 차체의 구조 부재인 L형 프레스 부품(1)의 판두께 감소율이 이와 같이 낮기 때문에, 블랭크로서 인장 강도가 200MPa 이상의 강판, 바람직하게는 인장 강도가 590MPa 이상의 고장력 강판, 더욱 바람직하게는 인장 강도가 1180MPa 이상의 초고장력 강판을 이용함으로써, 블랭크의 판두께를 저감할 수 있고, 우수한 충돌 안전 성능을 갖는 L형 프레스 부품(1)의 경량화를 도모할 수 있다. 또, L형 프레스 부품(1)의 인장 강도는 실용적으로는 1800MPa 이하이다.

2. L형 프레스 부품(1)의 제조 방법 및 제조 장치

도 1의 (a)~도 1의 (e)는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치의 구성 및 성형 공정의 개략을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시형태에서는, 블랭크(8)에 프레스 성형을 행하여 L형 프레스 부품(1)을 성형하기 위해, 도 1의 (a)~도 1의 (e)에 도시된 금형을 이용한다.

이 금형은, 펀치(72) 및 블랭크 홀더(73)와, 펀치(72) 및 블랭크 홀더(73)에 대향하여 배치되는 패드(74), 다이(71) 및 굽힘 형틀(75)을 구비한다.

펀치(72)는, L형 프레스 부품(1)의 천판(11), 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15) 각각의 판두께 이면측의 형상을 포함하는 형상을 가진다.

블랭크 홀더(73)는, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12), 오목 능선(16) 및 플랜지(13)의 판두께 이면측의 형상을 포함하는 형상을 가진다.

패드(74)는, 블랭크 홀더(73)에 대향하도록 천판(11)의 판두께 표면측의 형상을 포함하는 형상을 가진다.

다이(71)는, 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12) 및 플랜지(13) 각각의 판두께 표면측의 형상을 포함하는 형상을 가진다.

나아가 굽힘 형틀(75)은, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15) 각각의 판두께 표면측의 형상을 포함하는 형상을 가진다.

도 2의 (a)~도 2의 (e)는, 본 발명의 실시형태에 관한 다른 금형의 구성과 성형 공정을 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 금형과의 차이는, 펀치(72)에 후술하는 로크 기구(76)가 장착되어 있는 점이다.

로크 기구(76)는, 펀치(72)에 대해 출입이 자유롭게 배치된 핀에 의해 구성된다. 로크 기구(76)는, 성형 개시부터 성형 하사점까지(도 2의 (a)~도 2의 (c))는 펀치(72)에 완전히 수용된다. 로크 기구(76)는, 도 2의 (d)에 도시된 성형 하사점에서 블랭크 홀더(73) 측으로 이동하여 돌출되고, 블랭크 홀더(73)를 펀치(72)에 고정한다.

로크 기구(76)는, 이형시에 블랭크 홀더(73)를 펀치(72)에 고정한 상태로 다이(71), 패드(74) 및 굽힘 형틀(75)을 상승시켜 이형한다. 이와 같이 하여, 로크 기구(76)는, 성형된 L형 프레스 부품(1)이 패드(74)의 가압력에 의해 손상되는 것을 막는다.

로크 기구(76)로서, 패드(74)와 굽힘 형틀(75) 및 다이(71)(드로잉형)의 성형 완료 후의 성형 하사점에서의 위치 관계를 고정(유지)하여 이형하는 기구를 이용해도 된다. 예를 들어,

(a) 패드(74)를 굽힘 형틀(75)과 고정하고, 또한 동시에 다이(71)(드로잉형)를 패드(74) 또는 굽힘 형틀(75)과 고정하여 이형하는 것,

(b) 스페이서를 삽입함으로써 블랭크 홀더(73)와 패드(74)의 성형 하사점에서의 간격을 고정하여 이형하는 것,

(c) 패드(74)와 다이(71)(드로잉형)의 성형 하사점에서의 위치 관계를 고정(유지)하여 이형하는 것이 예시된다.

이들 금형을 이용하여 블랭크를 L형 프레스 부품(1)으로 성형한다.

로크 기구(76)는, 프레스기의 본체측에, 예를 들어, 블랭크 홀더(73)에 연결되는, 프레스기 측의 쿠션 핀의 상승을 멈추는 제어가 가능하면, 블랭크 홀더(73)의 상승을 멈출 수 있기 때문에, 펀치(72) 등의 금형에 설치하지 않아도 된다.

도 2a는, 본 발명의 실시형태에 관한 제조 장치(20)의 구성예를 부분적으로 나타내는 설명도이다. 또, 도 2a~도 2j에서는, 금형의 구성요소 및 블랭크에 도 1, 2에서 부여한 부호와는 다른 부호를 부여하지만, 설명의 편의를 위해서이며, 금형의 구성요소 및 블랭크는 동일한 것을 나타낸다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 제조 장치(20)는, 굽힘 형틀(21), 다이(22), 블랭크 홀더(27)와, 굽힘 형틀(21) 및 다이(22)에 대향하여 배치되는 펀치(23)를 구비한다.

제조 장치(20)는, 다이(22), 굽힘 형틀(21) 및 다이 패드(26)와, 펀치(23) 및 블랭크 홀더(27)의 사이에 배치된 블랭크(24) 또는 예성형된 블랭크(도시생략)에, 냉간 또는 온간으로 프레스 가공을 행함으로써, 도 18에 도시된 외형을 갖는 L형 프레스 부품(1) 또는 그 중간 성형품(1-1)을 제조한다. 본 명세서에 있어서, 「중간 성형품」이란, 후술하는 재료 유입 촉진부를 제거하기 전의 프레스 성형품을 의미한다. 중간 성형품으로부터 재료 유입 촉진부 등의 불요 부분을 제거함으로써 L형 프레스 성형품을 얻을 수 있다.

제조 장치(20)는, 상기 조건 1 또는 2를 만족하는 경우에 적합하게 이용된다. 상기 조건 1 또는 2를 만족하는 경우에, 특허문헌 3에서의 제2 가공을 행하면, 얻어지는 L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)에 균열을 발생시키기 때문에, 제조 장치(20)를 이용하는 유효성을 얻을 수 있기 때문이다.

도 2b는, 제조 장치(20)에 의해 프레스 성형된 중간 성형품(1-1)의 일례를 부분적으로 나타내는 설명도이다. 또한, 도 2c는, 제조 장치(20)에서의 재료 유입 촉진부 형성 기구(25) 및 오목 능선 형성부(23b)와, 블랭크(24)의 위치 관계를 나타내는 설명도이다.

제조 장치(20)는, 특허문헌 3에 의해 개시된 제2 공정에 의한 굽힘 성형에 의한 프레스 가공을 행하는데, 추가로 도 2a, 2c에 도시된 바와 같이, 굽힘 형틀(21), 펀치(23)에는, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)로서, 블랭크(24)에 재료 유입 촉진부(19)를 형성하기 위한 오목부(21a), 볼록부(23a)가 각각 형성되어 있다. 이와 같이, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)는, 굽힘 형틀(21)에 설치된 오목부(21a) 및 펀치(23)에 설치된 볼록부(23a)에 의해 구성된다.

제조 장치(20)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 특허문헌 3에 의해 개시된 제2 공정에 의한 굽힘 성형에 의한 프레스 가공시에, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분의 근방에 나란히 재료 유입 촉진부(19)를 형성한다.

도 2b, 2c에 도시된 바와 같이, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)는, 재료 유입 촉진부(19)를, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)으로 성형되는 영역(도 2c 중의 해칭 영역)의 외측 영역에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, L형 프레스 부품(1)에 재료 유입 촉진부(19)의 흔적을 남기지 않는 것이 가능해진다.

그러나, 재료 유입 촉진부(19)의 흔적이 L형 프레스 부품(1)에 잔존하는 것이 허용되는 경우에는, 재료 유입 촉진부(19)를, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)으로 성형되는 영역(도 2c 중의 해칭 영역)의 내측에 걸쳐 설치해도 된다.

다음에, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 상세하게 설명한다.

도 2d는, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)가 설치되지 않은 종래의 펀치(23-1)에서의, 도 2a의 A-A 단면에 상당하는 단면을 나타내는 설명도이다.

도 2e는, 제조 장치(20)에서의 재료 유입 촉진부 형성 기구(25) 및 오목 능선 형성부(23b)와 블랭크(24)의 위치 관계와, B, C, D 단면의 위치를 나타내는 설명도이다.

도 2f는, B, C, D 단면에서의 펀치(23)의 플랜지 형성부에서의, 종래의 펀치에 대한 단면 둘레길이차를 나타내는 그래프이다. 도 2f의 그래프의 B, C, D 단면에서는 좌측이 종래 공법의 경우를 나타내고, 우측이 본 발명의 실시형태의 경우를 나타낸다. 또한, 도 2f의 그래프 아래의 단면은, B, C, D 단면에서의 블랭크(24)의 형상을 나타낸다.

나아가 도 2g는, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)가 설치된 펀치(23)의 A-A 단면을 나타낸다.

상기 조건 1 또는 2를 만족하는 경우, 종래의 펀치(23-1)를 이용하여 만곡부(1a)의 내주측의 세로벽(14)을 성형하는 제2 가공에 의해 블랭크(24)에 프레스 가공을 행하면, 도 2d에 도시된 a부에서 균열이 발생한다.

도 2e, 2f에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서는, 굽힘 형틀(21)에 설치된 오목부(21a) 및 펀치(23)에 설치된 볼록부(23a)에 의해 구성되는 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 설치함으로써, 프레스 성형된 중간 성형품(1-1)에 재료 유입 촉진부(19)를 형성한다.

재료 유입 촉진부(19)는, B, C, D 단면에서의 단면 둘레길이가 만곡부(1a)의 내면으로부터 떨어짐에 따라 완만하게 증가하도록 형성한다. 여기서, B, C, D 단면은, L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로부터 떨어짐에 따라, 천판(11)에 직교하는 평면에서 볼 때 만곡부(1a)의 내측의 만곡 둘레방향에서의 중앙 위치(a부)에 접하는 직선과 평행하고 또한 상기 천판에 직교하는 방향을 따른 단면(재료 유입 방향 단면: L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)의 변형의 최대 주변형 방향 단면)이다. 이 중앙 위치는, 엄밀한 중앙 위치로 한정되는 것은 아니고, 만곡 둘레방향의 엄밀한 중앙 위치를 포함하는 소정의 영역 내이면 된다.

재료 유입 촉진부(19)의 단면 형상은, L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로부터 떨어짐에 따라, 단조롭게 증가하는 형상으로는 한정되지 않고, 단면 둘레길이가 부분적으로 일정해도 된다.

도 2f에 도시된 바와 같이, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 설치하지 않은 종래의 공법과 비교하여, 본 발명의 실시형태에서는, B, C, D 단면에서의 펀치(23)의 플랜지 형성부에서의, 종래의 펀치에 대한 단면 둘레길이차가 모두 증가한다.

나아가 본 발명의 실시형태에서는, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를, C단면에서의 단면 둘레길이차가 B단면에서의 단면 둘레길이차보다 증가하고, 또한, D단면에서의 단면 둘레길이차가 C단면에서의 단면 둘레길이차보다 증가하도록 설치한다.

바꾸어 말하면, 본 발명의 실시형태에서는, B, C, D 단면의 단면 선길이차(유입량)를 증가시키는 단면 선길이차가 되는 형상을 갖는 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를, 굽힘 형틀(21) 및 펀치(23)에 오목부(21a) 및 볼록부(23a)로서 설치한다.

재료 유입 촉진부(19)는, 예를 들어 도 2g에 도시된 바와 같이, 제2 공정의 종료시에서의 만곡부(1a)의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 수평면 내에서 직교하는 직선을 포함하는 수직 단면에 있어서, 블랭크(24)에서의, 만곡부(1a)의 내측의 오목 능선(17) 및 플랜지(15)의 회합점으로 성형되는 부위와, 블랭크(24)의 가장자리부(24a)를 연결함으로써 얻어지는 외형을 갖도록 형성하는 것이 예시된다.

도 2h는, 제조 장치(20)에서의 재료 유입 촉진부 형성 기구(25) 및 오목 능선 형성부(23b)와 블랭크(24)의 위치 관계와, B, C, D 단면의 위치를 나타내는 설명도이다.

이상 설명한 바와 같이, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)에 의한 재료의 유입량의 변화 차분(도 2f에서의 유입 증가량(재료 유입 촉진부 형성 기구를 설치하지 않은 종래 공법에 따른 유입량에 대한, 본 발명법에 따른 유입량의 증가분)을 의미함)은, 블랭크(24)의 a부로부터 도 2h 중에 굵은 화살표로 나타내는 바와 같이 떨어짐에 따라(B단면⇒C단면⇒D단면) 커진다. 또, 블랭크(24)의 a부에서의 변화 차분은, 보다 균열을 발생시키기 쉬워지기 때문에 거의 설정하지 않아도 된다. 또한, 재료의 유입량의 변화 차분을 설정하는 영역은, 평면에서 볼 때 성형 전의 블랭크(24)의 끝가장자리의 위치까지로 하면 된다.

다음에, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)의 기능을 설명한다.

도 2i는, 굽힘 형틀(21) 및 펀치(23)에, 오목부(21a) 및 볼록부(23a)에 의해 구성되는 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 설치함으로써, 블랭크(24)의 a부에서의 균열이 방지되는 이유를 나타내는 설명도이다.

블랭크(24)의 a부에서의 균열의 원인은, 블랭크(24)에서의, a부의 상부에 위치하는 오목 능선(17)의 둘레방향으로의 높은 장력(F)이다. 본 발명의 실시형태에서는, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 설치하여 프레스 가공을 행함으로써, a부보다 외측에서의 재료의 유입량을 증가시킨다. 이에 의해, a부의 주위로부터의 재료의 유입량이 증가하기 때문에, a부로의 재료의 유입량이 증가한다.

즉, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)에 의해, 블랭크(24)에서의 만곡부(1a)로 성형되는 부분으로의 재료의 유입량이 증가한다. 이 때문에, 이 부분의 변형의 주요 응력 방향은 크게는 변화하지 않지만, 이 부분의 변형량이 저감된다.

이와 같이 하여, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 설치하지 않은 경우보다, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(17)로 성형되는 부분으로의 재료의 유입량이 증가한다.

이 때문에, 블랭크(24)에서의, a부의 상부에 위치하는 오목 능선(17)의 둘레방향으로의 장력(F)이 저감된다. 이에 의해, 블랭크(24)에서의 만곡부(1a)로 성형되는 부분의 변형 부하가 저감되고, 블랭크(24)의 a부에서의 균열이 방지된다.

도 2j의 (a)~도 2j의 (f)는, 펀치(23)에 형성된, 각종 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)의 구성요소의 형상예를 나타내는 설명도이다.

펀치(23)에 설치하는 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)의 구성요소인 볼록부(23a)로서, 도 2j의 (a)에 도시된 바와 같이, 도 2g를 참조하면서 설명한, L형 프레스 부품(1)에서의 천판(11)과 동일한 측을 향하여 볼록해지는 볼록부를 이용할 수 있다.

도 2j의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 2j의 (a)에 도시된 볼록부(23a) 대신에, L형 프레스 부품(1)의 천판(11)과 반대측을 향하여 볼록해지는 오목부(23c)를 이용해도 된다. 이 경우, 굽힘 형틀(21)에, 오목부(23c)에 대응하는 볼록부를 형성하는 것은 말할 필요도 없다.

블랭크(24)가 작은 경우에는, 도 2j의 (c)에 도시된 바와 같이, 블랭크(24)가 접촉하는 범위에 볼록부(23a)를 형성하면 된다.

또한, 도 2j의 (d)에 도시됨과 더불어 상술한 바와 같이, 재료 유입 촉진부(19)의 흔적이 L형 프레스 부품(1)에 잔존하는 것이 허용되는 경우에는, 재료 유입 촉진부(19)가, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)으로 성형되는 영역(도 2c 중의 해칭 영역)의 내측에 걸쳐 설치되도록, 볼록부(23a)를 형성해도 된다.

도 2j의 (e)에 도시된 바와 같이, 볼록부(23a)를 2개 이상 설치해도 된다.

나아가 도 2j의 (f)에 도시된 바와 같이, 볼록부(23a)는, 블랭크(12)의 판두께 방향과 평행한 방향으로 단차형상으로 형성되어 있어도 된다.

이와 같이, 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)는, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)의 길이 방향 단부(1b)로 성형되는 부위의, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(11)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분으로의 재료의 유입량을 증가하는 재료 유입 촉진부(19)를 하나 또는 2개 이상 형성한다.

또, 도 2j의 (a)~도 2의 (f)에서는, 구성요소를 명확하게 하기 위해 볼록부(23a), 오목부(23c)가 엣지를 갖도록 그리고 있지만, 실제로는 재료의 유입을 방해하지 않도록 볼록부(23a), 오목부(23c)의 엣지는 부드러운 R(곡선)로 하는 것은 말할 필요도 없다.

본 발명의 실시형태가 제조 대상으로 하는 L형 프레스 부품(1)은, 전술한 조건 1 또는 2를 만족하는 것이며, 종래의 특허문헌 3에 기재된 공법에서는, 상기 a부에서 균열을 발생시킨다.

도 3의 (a)는, 블랭크(8)의 성형 전의 형상을 나타내는 평면도이고, 도 3의 (b)는 블랭크(8)의 성형 과정에서의 형상을 나타내는 평면도이다. 나아가 도 4는, 본 발명의 실시형태에서의 재료의 흐름을 나타내는 평면도이다. 또, 도 3, 4에서는, 재료 유입 촉진부(19) 및 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)를 생략한다.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 도 3의 (a)에 도시된 형상의 블랭크(8)를, 펀치(72) 및 블랭크 홀더(73)와, 패드(74) 및 다이(71) 및 굽힘 형틀(75)의 사이에 배치한다.

다음에, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 블랭크(8)에서의 천판(11)으로 성형되는 부분을 패드(74) 및 펀치(72)에 의해 끼워 가압 및 유지함과 더불어, 블랭크(8)에서의 천판(11)으로 성형되는 부분보다 만곡부(1a)의 외측이 되는 부분을 블랭크 홀더(73) 및 다이(71)에 의해 끼워 가압 및 유지한다.

다음에, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 굽힘 형틀(75)을 펀치(72)가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 움직여, 블랭크(8)를 가공하여 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지(15)를 성형함으로써, 블랭크(8)를 도 3의 (b)에 도시된 형상으로 성형한다.

이 때, 블랭크(8)는 만곡부(1a)의 내측으로부터만 잡아당겨지기 때문에, 펀치(72) 및 블랭크 홀더(73)와 패드(74) 및 다이(71)에 협지되는 부분도 만곡부(1a)의 내주측으로 유입되어 성형된다.

이 때문에, 만곡부(1a)의 외측과 내측 양쪽으로부터 잡아당겨지는 드로잉 성형의 경우(도 24 참조)와는 달리, 도 4에 도시된 바와 같이, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(D부)에서는, 블랭크(8)는, 성형 과정에서 만곡부(1a)의 내측에서 외측으로 그다지 크게 이동하지 않고, 나아가 블랭크(8)의 길이 방향의 선단이 만곡부(1a)의 내측으로 유입됨으로써 블랭크(8)의 전체가 굽혀진다. 그리고, 그 굽힘의 내측이 되는 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)(D부)는 압축된다. 이 때문에, 성형시에서의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)(D부)의 신장량은, 드로잉 성형에 비해 대폭으로 저감된다.

나아가 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14), 오목 능선(17) 및 플랜지부(15)의 성형이 종료된 후에, 블랭크(8)를 블랭크 홀더(73) 및 다이(71)에 의해 끼워 가압 및 유지한 채로, 다이(71) 및 블랭크 홀더(73)를 블랭크(8)에 대해 블랭크 홀더(73)가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 움직여, 블랭크(8)를 가공하여 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12), 오목 능선(16) 및 플랜지(13)를 성형한다. 이와 같이 하여, 도 18에 도시된 L형 프레스 부품(1)을 성형한다.

이 때, 만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14) 및 플랜지(15)의 성형 과정에서는, 천판(11)으로 성형되는 부분과 플랜지(13)로 성형되는 부분도 만곡부(1a)의 내측으로 유입되기 때문에, 길이 방향으로 줄어들어 압축 응력이 남은 상태가 된다. 이 때문에, 성형 과정에서 크게 신장되는 만곡부(1a)의 외측의 세로벽(12)과 천판(11)의 회합부인 모서리부(도 4의 C부)도, 압축 응력이 남은 상태로부터 외측으로 돌출된 형상으로 성형된다.

따라서, 압축 응력이 없는 상태로부터 성형되는 드로잉 성형의 경우에 비해, 필요로 하는 재료의 신장성이 작아진다. 그 결과, 신장 특성이 낮은 고강도재(예를 들어 590MPa 이상의 고장력 강판)를 블랭크(8)로서 이용해도, 균열 발생을 억제하여 양호하게 성형할 수 있다.

만곡부(1a)의 내측의 세로벽(14) 및 플랜지(15)의 성형시에는, 굽힘 형틀(75)에 의해 굽힘 성형되기 때문에, 만곡부(1a)의 내주측 부분이나 길이 방향의 선단 부분에 주름 누름 영역을 설치할 필요가 없다. 이 때문에, 블랭크(8)를 작게 할 수 있고, 높은 재료 수율로 성형할 수 있다.

나아가 도 2a~2c에 도시된 바와 같이, 굽힘 형틀(21) 및 펀치(23)에 설치된 재료 유입 촉진부 형성 기구(25)에 의한 프레스 가공에 의해, 중간 성형품(1-1)에는, 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분으로의 재료의 유입량을 증가하는 재료 유입 촉진부(19)가 적어도 하나 형성된다.

이 때문에, 본 발명의 실시형태에 의하면, 도 2i를 참조하면서 설명한 바와 같이, 블랭크(24)에서의, L형 프레스 부품(1)의 만곡부(1a)의 내측의 플랜지(15)로 성형되는 부분으로의 재료의 유입량이 증가한다. 이 때문에, 블랭크(24)에서의 a부의 상부에 위치하는 오목 능선(17)의 둘레방향으로의 장력(F)을 저감할 수 있고, 이에 의해, 블랭크(24)의 a부에서의 균열이 방지된다.

마지막으로, 도 1의 (e)에 도시된 바와 같이, L형 프레스 부품(1)의 성형이 완료된 후에, 금형 중에서 성형 후의 L형 프레스 부품(1)을 취출할 때에는, 예를 들어 로크 기구(76)에 의해, 블랭크 홀더(73)를 펀치(72)에 대해 상대적으로 움직이지 않도록 고정한다.

그리고, 블랭크 홀더(73)가 성형 후의 L형 프레스 부품(1)을 다이(71)에 눌러붙여 가압하지 않도록 하여, 블랭크 홀더(73)와 펀치(72)에 대해, 패드(74)와 다이(71) 및 굽힘 형틀(75)을 상대적으로 분리하고 나서 취출한다. 이에 의해, 성형 후의 중간 성형품(1-1)을, 가압된 패드(74)와 블랭크 홀더(73)에 의해 변형되어 손상되지 않고 취출할 수 있다.

그 후, 취출된 중간 성형품(1-1)의 주위의 일부에 잔존하는, 재료 유입 촉진부(19)의 전부 또는 일부를 포함하는 불요 부분을, 적당한 제거 장치(예를 들어 절단 장치 등 이러한 제거 장치로서 관용되는 장치)를 이용하여 제거함으로써, 원하는 형상을 갖는 고강도의 L형 프레스 부품(1)을 제조할 수 있다.

이상이 L형 프레스 부품(1)의 제조 장치의 개요이지만, 금형의 구조에 대해 더욱 자세하게 설명한다.

도 5의 (a)~도 5의 (d)는, 본 발명에서 이용하는 금형의 일례를 나타내는 설명도이다. 로크 기구(76)는 도 5~7에서는 생략되어 있다.

이 금형은, 굽힘 형틀(75)과 다이(드로잉형)(71)와 패드(74)를 각각 다이 베이스(77)에 직접 지지시킴과 더불어, 각각이 다이 베이스(77)에 대해 단독으로 구동한다. 이 금형은, 굽힘 형틀(75)이나 드로잉형(73)을 지지하는 프레임 등을 이용하지 않기 때문에 전체를 소형화할 수 있다.

도 6의 (a)~도 6의 (d)는, 본 발명에서 이용하는 금형의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.

이 금형은, 서브 베이스(75)에서 패드(74)와 다이(71)(드로잉형)를 안는 구조를 가진다. 패드(74)와 다이(71)(드로잉형)의 편심 하중을 굽힘 형틀과 일체인 서브 베이스(75)에서 받음으로써, 도 5의 (a)~도 5의 (d)에 도시된 금형보다 금형의 변형을 개선할 수 있다.

도 7의 (a)~도 7의 (d)는, 본 발명에서 이용하는 금형의 다른 일례를 나타내는 설명도이며, 도 8은, 이 금형의 분해 사시도이다.

이 금형은, 서브 베이스(75)가 아니라 다이 베이스(77)에 패드(74)를 조립함으로써, 서브 베이스(75)에 걸리는 패드(74)의 하중 부담을 회피할 수 있다. 서브 베이스에 걸리는 수직 방향의 하중은 일체인 굽힘 형틀로부터 받게 될 뿐이기 때문에, 도 6의 (a)~도 6의 (d)에 도시된 금형보다 서브 베이스의 금형의 변형을 개선할 수 있다.

도 5의 (a)~도 5의 (d), 도 6의 (a)~도 6의 (d), 도 7의 (a)~도 7의 (d)에 예시하는 금형은, 모두 본 발명에 관한 제조 방법을 실시하는 데에 특히 유효한 구조를 갖는 금형이다. 그러나, 금형의 변형을 억제하는 구조는 금형의 비용이나 크기에 영향을 준다. 이 때문에, 제조하는 부품의 크기나 형상, 나아가 사용하는 블랭크의 강도 등을 감안하여 금형에 필요한 강성을 고려하여 어느 구조를 갖는 금형을 이용할지를 적절히 결정하면 된다.

실시예

도 9의 (a)~도 9의 (c)는, 비교예 1~7과 본 발명예 1~7에서 성형하는 프레스 부품(1)을 나타내는 각각 정면도, 평면도, 우측면도이다. 도 10은, 비교예 1~7 및 본 발명예 1~7에서 이용한 블랭크(8)의 형상을 나타내는 평면도이다. 나아가 도 11은, 비교예 1~7에서 이용한 금형의 구성을 나타내는 사시도이다.

표 1에, 비교예 1~7 및 본 발명예 1~9의 결과를 정리하여 나타낸다.

비교예 1~7 및 본 발명예 1~7에서는, 도 9의 (a)~도 9의 (c)에 도시된 형상의 L형 프레스 부품(1)을, 블랭크로서 인장 강도가 1180, 1470MPa이고 판두께가 1.2mm인 고장력 강판을 이용하고, 제조 방법으로서 종래 기술인 드로잉 성형법, 본 발명법에 의해 각각 제조하였다.

또, 표 1에서의 성형 상태에서는, ○는 균열 발생 없음을 나타내고, ×는 균열 발생 있음 또는 네킹 발생을 나타낸다.

비교예 1~7은, 인장 강도가 1180MPa인 블랭크를 이용한 드로잉 성형법을 이용하였지만, 모두 균열을 발생시키고, 도 9의 (a)~도 9의 (c)에 도시된 형상의 L형 프레스 부품(1)을 성형할 수 없었다. 이에 반해, 본 발명예 1~7에서는, 인장 강도가 1180, 1470MPa인 블랭크를 이용한 경우에서도, 균열을 발생시키지 않고 양호하게 L형 프레스 부품(1)을 성형할 수 있었다.

도 12는, 본 발명예 8, 9에서 이용한 블랭크의 형상을 나타내는 평면도이고, 도 13의 (a)~도 13의 (c)는, 본 발명예 8, 9에서 성형한 중간 성형품의 형상을 나타내는 각각 정면도, 우측면도, 평면도이며, 도 14의 (a)~도 14의 (c)는, 본 발명예 8, 9에서 성형한 프레스 부품(1)의 형상을 나타내는 각각 정면도, 우측면도, 평면도이고, 도 15는, 본 발명예 8, 9에서 본 발명에 의해 성형을 행하기 위한 금형의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.

본 발명예 8, 9는, 도 14의 (a)~도 14의 (c)에 도시된 복잡한 형상을, 신장성이 낮은 인장 강도가 1180, 1470MPa, 판두께 1.2mm의 고강도 강판을 블랭크로서 이용하여 성형한 예이다.

도 12에 도시된 형상의 블랭크를, 도 15에 도시된 구성의 금형을 이용하여, 도 13의 (a)~도 13의 (c)에 도시된 형상의 중간 성형품으로 성형하고, 추가로 후가공함으로써, 도 14의 (a)~도 14의 (c)에 도시된 형상의 프레스 부품(1)을 균열 및 주름 발생 없이 양호하게 성형할 수 있었다.

1 L형 프레스 부품
1a 만곡부
8 블랭크
11 천판
12 만곡부의 외측의 세로벽
13 만곡부의 외측의 플랜지
14 만곡부의 내측의 세로벽
15 만곡부의 내측의 플랜지
16 만곡부의 내측의 오목 능선
17 만곡부의 외측의 오목 능선
2 부품
21 천판
22 L자 형상 만곡의 외측의 세로벽
23 L자 형상 만곡의 외측의 플랜지
24 L자 형상 만곡의 내측의 세로벽
25 L자 형상 만곡의 내측의 플랜지
3 블랭크
41 다이
42 펀치
43 블랭크 홀더
5 드로잉 패널
6 드로잉 패널
71 다이
72 펀치
73 블랭크 홀더
74 패드
75 굽힘 형틀

Claims

볼록부 또는 오목부를 구비하는 펀치 및 블랭크 홀더와, 패드, 다이 및 상기 펀치의 볼록부에 대응하는 오목부 또는 상기 펀치의 오목부에 대응하는 볼록부를 구비하는 굽힘 형틀의 사이에 배치된 블랭크에, 하기 제1~3 공정을 포함하는 프레스 가공을 행함으로써, 길이 방향으로 연장되는 천판과, 상기 천판의 양측에 연결되는 2개의 세로벽과, 상기 2개의 세로벽 각각에 연결되는 2개의 오목 능선과, 상기 2개의 오목 능선 각각에 연결되는 2개의 플랜지에 의해 구성되는 해트 단면을 가짐과 더불어, 상기 천판에 직교하는 방향으로부터 본 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 상기 평면에서 볼 때 L형의 형상을 일부 또는 전부에 갖는 프레스 부품을 제조하는 방법으로서,
하기 조건 1 및 2를 만족하는, 프레스 부품의 제조 방법;
제1 공정: 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분을 상기 패드 및 상기 펀치에 의해 끼워 유지함과 더불어, 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분보다 상기 만곡부의 외측에 성형되는 부분을 상기 블랭크 홀더 및 상기 다이에 의해 끼워 유지한다.
제2 공정: 상기 제1 공정 후에, 상기 굽힘 형틀을 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크에 굽힘 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 상기 만곡부의 내측의 세로벽과, 상기 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 상기 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형한다.
제3 공정: 상기 제2 공정 후에, 상기 블랭크를 상기 블랭크 홀더 및 상기 다이에 의해 끼워 유지한 채로, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더를 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크에 드로잉 성형에 의한 프레스 가공을 행함으로써, 상기 만곡부의 외측의 세로벽과, 상기 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 상기 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형한다.
[조건 1] 상기 제2 공정에서의 상기 굽힘 성형에 의한 프레스 가공에 의해, 상기 펀치의 볼록부 및 상기 굽힘 형틀의 오목부, 또는 상기 펀치의 오목부 및 상기 굽힘 형틀의 볼록부에 의거하여 재료 유입 촉진부를 하나 이상 형성하면서 상기 만곡부의 내측의 상기 세로벽 및 상기 플랜지를 형성하고, 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분과 나란히 형성된다. 단, 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크가 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분으로 유입되는 양을 증가한다.
[조건 2] 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 천판에 직교하는 평면에서 볼 때 상기 만곡부의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 평행하고 또한 상기 천판에 직교하는 방향을 따른 단면에서의 단면 둘레길이가, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로부터 떨어짐에 따라 증가하는 단면 형상을 가진다.
청구항 1에 있어서,
하기 조건 3 또는 4를 만족하는, 프레스 부품의 제조 방법.
[조건 3] 상기 블랭크가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, 상기 프레스 부품의 높이인 상기 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 70mm 이상인 것, 상기 프레스 부품의 상기 오목 능선의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 10mm 이하인 것, 또는, 상기 프레스 부품에서의 상기 만곡부의 내측의 곡률 반경이 상기 평면에서 볼 때 100mm 이하인 것 중 적어도 하나를 만족한다.
[조건 4] 상기 블랭크가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, 상기 프레스 부품의 높이인 상기 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 55mm 이상인 것, 상기 프레스 부품의 상기 오목 능선의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 15mm 이하인 것, 또는, 상기 프레스 부품에서의 상기 만곡부의 내측의 곡률 반경이 상기 평면에서 볼 때 140mm 이하인 것 중 적어도 2가지 이상을 만족한다.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품으로 성형되는 영역의 외측 영역에 형성되는, 프레스 부품의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 단면 둘레길이가 부분적으로 일정한, 프레스 부품의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 플랜지에서 상기 천판으로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 볼록 비드, 또는 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 천판에서 상기 플랜지로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 오목 비드인, 프레스 부품의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 단면 둘레길이가 단계적으로 증가하는, 프레스 부품의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 제2 공정의 종료시에서의 상기 만곡부의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 수평면 내에서 직교하는 직선을 포함하는 수직 단면에 있어서, 상기 블랭크에서의 상기 만곡부의 내측의 오목 능선 및 상기 플랜지의 회합점으로 성형되는 부위와, 상기 블랭크의 가장자리부를 연결함으로써 얻어지는 외형을 갖는, 프레스 부품의 제조 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제3 공정 후에 하기 제4 공정을 포함하는, 프레스 부품의 제조 방법:
제4 공정; 상기 제3 공정에 의해 얻어진 성형품의 주위의 일부에 잔존하는, 상기 재료 유입 촉진부의 전부 또는 일부를 포함하는 불요 부분을 제거한다.
펀치 및 블랭크 홀더와, 상기 펀치 및 블랭크 홀더에 대향하여 배치되는 패드, 다이 및 굽힘 형틀을 구비하고, 블랭크에 하기 제1~3 공정을 포함하는 프레스 가공을 행함으로써, 길이 방향으로 연장되는 천판과, 상기 천판의 양측에 연결되는 2개의 세로벽과, 상기 2개의 세로벽 각각에 연결되는 2개의 오목 능선과, 상기 2개의 오목 능선 각각에 연결되는 2개의 플랜지에 의해 구성되는 해트형 단면을 가짐과 더불어 상기 천판에 직교하는 방향으로부터 본 평면에서 볼 때 길이 방향으로 만곡되는 만곡부를 가짐으로써 상기 평면에서 볼 때 L형의 형상을 일부 또는 전부에 갖는 프레스 부품을 제조하는 프레스 부품의 제조 장치로서,
하기 조건 1 및 2를 만족하는, 프레스 부품의 제조 장치;
제1 공정: 상기 패드는, 상기 펀치와 함께, 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분을 끼워 유지함과 더불어, 상기 블랭크 홀더는, 상기 다이와 함께, 상기 블랭크에서의 상기 천판으로 성형되는 부분보다 상기 만곡부의 외측에 성형되는 부분을 끼워 유지한다.
제2 공정: 상기 제1 공정 후에, 상기 굽힘 형틀은, 상기 펀치가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크를 가공함으로써, 상기 만곡부의 내측의 세로벽과, 상기 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 상기 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형한다.
제3 공정: 상기 제2 공정 후에, 상기 블랭크 홀더가 상기 다이와 함께 상기 블랭크를 끼워 유지한 채로, 상기 다이와 상기 블랭크 홀더가, 상기 블랭크 홀더에 대해 상기 블랭크 홀더가 배치되어 있는 방향으로 상대적으로 이동하여 상기 블랭크를 가공함으로써, 상기 만곡부의 외측의 세로벽과, 상기 세로벽에 연결되는 오목 능선과, 상기 오목 능선에 연결되는 플랜지를 성형함으로써, 상기 프레스 부품을 성형한다.
[조건 1] 상기 굽힘 형틀 및 상기 펀치는, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분과 나란히 재료 유입 촉진부를 하나 이상 형성하는 재료 유입 촉진부 형성 기구를 구비하고, 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 펀치에 설치된 볼록부 및 상기 굽힘 형틀에 설치된 오목부, 또는 상기 펀치에 설치된 오목부 및 상기 굽힘 형틀에 설치된 볼록부를 가지고, 상기 제2 공정에 있어서, 굽힘 성형에 의한 프레스 가공에 의해, 상기 볼록부 및 상기 오목부에 의거하여 상기 재료 유입 촉진부를 하나 이상 형성하면서 상기 만곡부의 내측의 상기 세로벽 및 상기 플랜지를 형성한다. 단, 상기 재료 유입 촉진부는, 상기 블랭크가 상기 만곡부의 내측의 플랜지로 성형되는 부분으로 유입되는 양을 증가한다.
[조건 2] 상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를, 상기 천판에 직교하는 평면에서 볼 때 상기 만곡부의 내주의 중앙 위치에 접하는 직선과 평행하고 또한 상기 천판에 직교하는 방향을 따른 단면에서의 단면 둘레길이가, 상기 프레스 부품의 상기 만곡부의 내측의 플랜지로부터 떨어짐에 따라 증가하도록 형성한다.
청구항 9에 있어서,
하기 조건 3 또는 4를 더 만족하는, 프레스 부품의 제조 장치.
[조건 3] 상기 블랭크가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, 상기 프레스 부품의 높이인 상기 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 70mm 이상인 것, 상기 프레스 부품의 상기 오목 능선의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 10mm 이하인 것, 또는, 상기 프레스 부품에서의 상기 만곡부의 내측의 곡률 반경이 상기 평면에서 볼 때 100mm 이하인 것 중 적어도 하나를 만족한다.
[조건 4] 상기 블랭크가 인장 강도 1180MPa 이상의 초고장력 강판으로 이루어진 것, 상기 프레스 부품의 높이인 상기 세로벽의 제품 높이 방향으로의 투영 거리가 55mm 이상인 것, 상기 프레스 부품의 상기 오목 능선의 곡률 반경이 측면에서 볼 때 15mm 이하인 것, 또는, 상기 프레스 부품에서의 상기 만곡부의 내측의 곡률 반경이 상기 평면에서 볼 때 140mm 이하인 것 중 적어도 2가지 이상을 만족한다.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를, 상기 블랭크에서의, 상기 프레스 부품으로 성형되는 영역의 외측 영역에 형성하는, 프레스 부품의 제조 장치.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 단면 둘레길이가 부분적으로 일정한, 프레스 부품의 제조 장치.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부는, 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 플랜지에서 상기 천판으로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 볼록 비드, 또는 상기 플랜지와 상기 천판의 나열 방향에서 상기 천판에서 상기 플랜지로 향하는 방향을 향하여 볼록해지는 오목 비드인, 프레스 부품의 제조 장치.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 적어도 상기 제1 공정의 종료시에 상기 블랭크가 접촉하는 영역에 설치되는, 프레스 부품의 제조 장치.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를 상기 단면 둘레길이가 단계적으로 증가하도록 형성하는, 프레스 부품의 제조 장치.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 재료 유입 촉진부 형성 기구는, 상기 재료 유입 촉진부를, 상기 제2 공정의 종료시에서의 상기 만곡부의 내측의 중앙 위치에 접하는 직선과 수평면 내에서 직교하는 직선을 포함하는 수직 단면에 있어서, 상기 블랭크에서의 상기 만곡부의 내측의 오목 능선 및 상기 플랜지의 회합점으로 성형되는 부위와, 상기 블랭크의 가장자리부를 연결함으로써 얻어지는 외형을 갖도록 성형하는, 프레스 부품의 제조 장치.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 제3 공정 후에 하기 제4 공정을 행하는 장치를 구비하는, 프레스 부품의 제조 장치:
제4 공정; 상기 제3 공정에 의해 얻어진 성형품의 주위의 일부에 잔존하는, 상기 재료 유입 촉진부의 전부 또는 일부를 포함하는 불요 부분을 제거한다.