KR20160088345A - 스트레치 성형품의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

로크 비드에 의해 블랭크를 구속하면서 행해지는 스트레치 성형에서의 재료의 수율을 향상시킬 수 있는, 스트레치 성형품의 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다. 스트레치 성형품의 제조 장치는, 서로 대향하는 구속면을 갖는 다이 및 블랭크 홀더와, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 의해 판재의 블랭크의 주연부를 구속한 상태에서, 상기 블랭크의 성형 영역을 상기 다이측에 상대적으로 압입함으로써 상기 블랭크의 성형 영역의 스트레치 성형을 행하는 펀치와, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 서로 상사형으로 설치되고, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 외곽으로부터 중앙부를 향하여, 제1 면과, 상기 제1 면에 교차하는 제2 면과, 상기 제2 면에 교차하는 제3 면을 가짐과 함께, 상기 제1 면이 복수의 요철부를 갖는 로크 비드를 구비한다.

Description

스트레치 성형품의 제조 장치 및 제조 방법 {MANUFACTURING APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD FOR STRETCH FORMED PRODUCTS}

본 발명은 스트레치 성형품의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 블랭크가 성형 영역으로 유입되지 않도록 다이 및 블랭크 홀더로 블랭크의 주연부를 구속한 상태에서, 블랭크를 펀치와 다이의 사이에서 스트레치 가공하는 스트레치 성형품의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

박판의 프레스 성형은, 일반적으로 굽힘 성형, 스트레치 성형 및 드로잉 성형의 3가지로 크게 구별된다. 굽힘 성형이란, 블랭크의 주연부를 구속하지 않고, 다이와 펀치를 사용하여 굽힘 가공함으로써 블랭크를 성형하는 방법이다. 이에 대해, 스트레치 성형 및 드로잉 성형은, 블랭크의 주연부를 다이와 블랭크 홀더에 의해 구속한 상태에서, 블랭크의 중앙부에 위치하는 성형 영역에 대하여 펀치를 압박하여 블랭크를 성형하는 방법이다.

도 13은 스트레치 성형의 모습을 도시하는 설명도이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 스트레치 성형에서는, 주로 블랭크(1)의 주연부에 설치되는 피구속부(1a)가, 다이(2) 및 블랭크 홀더(3)에 설치된 로크 비드의 일 형태로서의 사다리꼴 비드(2a, 3a)에 의해 구속된 상태에서, 펀치(4)가 다이(2)에 대하여 상대적으로 압입된다. 이에 의해, 제품부에 상당하는 블랭크(1)의 성형 영역(1b)을 향하여 블랭크(1)의 주연부가 실질적으로 유입(이동)되지 않도록 블랭크(1)를 스트레치하여 스트레치 성형품이 성형된다. 예를 들어, 자동차 부품 중, 도어 아우터 패널이나 후드 아우터 패널, 루프 패널과 같은 비교적 단순한 형상을 갖는 대형 부품은, 스트레치 성형에 의해 제조되는 것이 일반적이다.

이에 대해, 드로잉 성형에서는, 주로 블랭크의 주연부에 설치되는 피구속부가, 다이 및 블랭크 홀더에 설치된 드로우 비드에 의해 구속된 상태에서, 펀치가 다이에 대하여 상대적으로 압입된다. 드로잉 성형에서는, 성형 중에, 블랭크의 주연부로부터, 제품부에 상당하는 블랭크의 성형 영역을 향하여 유입되는 블랭크의 양이, 드로우 비드에 의해 부위마다 적절히 제어된다. 이에 의해, 제품에 균열이나 주름 등이 발생하지 않도록 성형성이 제어된다. 예를 들어, 자동차 부품의 사이드 패널 아우터 등, 비교적 복잡한 형상을 갖는 부품은, 드로잉 성형에 의해 제조되는 것이 일반적이다.

이와 같이, 스트레치 성형에서 사용되는 로크 비드나 드로잉 성형에서 사용되는 드로우 비드는, 모두 블랭크의 성형 영역(제품부)에, 균열이나 주름, 과대한 면 변형과 같은 성형 불량이 발생하지 않도록, 블랭크에 부하되는 장력을 조정하는 것이다. 단, 스트레치 성형은, 블랭크의 주연부로부터 성형 영역으로 블랭크를 실질적으로 유입시키지 않는 것임에 대해, 드로잉 성형은, 블랭크의 주연부로부터 성형 영역으로 블랭크를 유입시키는 것이다. 따라서, 스트레치 성형에서 사용되는 로크 비드는, 블랭크의 주연부로부터 성형 영역으로의 블랭크의 유입을 실질적으로 없앤다고 하는 점에 있어서, 블랭크의 유입량을 제어하는 드로잉 성형에서 사용되는 드로우 비드와는 상이한 것이다.

이제까지, 블랭크가 성형 영역으로 유입되지 않도록 하기 위해 다이와 블랭크 홀더에 설치되고, 블랭크 주연부를 구속하는 비드로서, 도 13에 도시하는 바와 같은 사다리꼴 비드가 일반적으로 알려져 있다. 사다리꼴 비드는, 단면이 대략 사다리꼴 형상이며, 사다리꼴 코너부의 굽힘 및 굽힘 복원 변형의 변형 저항과, 다이(2) 및 블랭크 홀더(3)에 각각 설치된 각 비드(2a, 3a)와, 블랭크(1)와의 접촉에 의한 마찰 저항에 의해, 블랭크(1)가 유입되지 않도록 블랭크(1)를 구속한다.

도 14는, 비드에 의해 구속되는 피구속부(1a)와, 블랭크(1)에서의 제품부(리어 도어 아우터 패널)에 상당하는 성형 영역(1b)을 갖는, 스트레치 성형에 사용되는 블랭크(1)의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 14는, 1매의 블랭크(1)로부터 2매의 리어 도어 아우터 패널을 제조하는 경우의 블랭크(1)의 예이다.

도 14에 예시하는 바와 같이, 블랭크(1)에서의 피구속부(1a)의 외주부(1c)는, 피구속부(1a)와 함께, 트림 라인(1d)을 따라 절단되어 잘라 버려진다. 이로 인해, 스트레치 성형에 필요한 블랭크 구속력을 확보한 후, 외주부(1c)나 피구속부(1a)를 가능한 한 작게 설정할 수 있으면, 그만큼 블랭크(1)의 전체 크기가 작아진다. 이에 의해, 스트레치 성형에서의 재료 수율이 향상된다. 특히, 스트레치 성형은, 상술한 바와 같이 비교적 대형인 부품의 성형에 사용되기 때문에, 블랭크(1)의 소형화에 의한 재료 사용량의 저감량, 즉 재료 수율의 향상 효과가 크다.

도 15∼도 17은, 일반적인 사다리꼴 비드(2a, 3a)를 갖는 금형을 사용하여 스트레치 성형하는 경우에 있어서의, 사다리꼴 비드(2a) 부근의 모습을 도시하는 설명도이다. 도 15는, 다이(2) 및 블랭크 홀더(3)에 의해 블랭크(1)를 구속하기 전후의 모습을 도시하는 사시도이다. 도 16은, 블랭크(1)의 피구속부(1a), 외주부(1c) 및 트림 라인(1d)을 포함하는, 사다리꼴 비드(2a, 3a) 부근을 도시하는 단면도이다. 도 17은, 블랭크(1)의 피구속부(1a), 외주부(1c) 및 트림 라인(1d)을 포함하는, 사다리꼴 비드(2a, 3a) 부근을 도시하는 상면도이다. 또한, 도 15∼도 17에 있어서, 제품 내외의 경계가 파선에 의해 표시되어 있지만, 길이(L1)의 영역은, 비드(2a, 3a)에 의해 구속되는 블랭크(1)의 비드 상당부이며, 통상 버려지는 부분이다.

사다리꼴 비드(2a, 3a)는, 4개의 사다리꼴 코너부(2a-1, 2a-2, 3a-1, 3a-2)의 굽힘 및 굽힘 복원 변형 저항을 발생시킴으로써, 스트레치 성형에 충분한 블랭크 구속력을 얻도록 하는 것이다. 양산 성형시에, 사다리꼴 비드(2a)가 파괴되지 않도록 하기 위해, 또한 사다리꼴 코너부(2a-1, 2a-2)의 굽힘 및 굽힘 복원 변형 저항을, 각각의 코너부에서 독립적으로 발생시키기 위해, 단면 직변부(2a-3)의 길이가 어느 정도 길게 될 필요가 있다. 그로 인해, 불가피적으로 트림 라인(1d)에 직교하는 방향에의 사다리꼴 비드(2a, 3a)의 누름 길이(L1)가 길어진다. 따라서, 사다리꼴 비드(2a, 3a)에서는, 누름 길이(L1)를 짧게 하여 블랭크(1)를 소형화하는 것은 어렵다.

특허문헌 1에는, 다이와 펀치와 블랭크 홀더를 구비하는 드로잉 성형 장치에 있어서, 재료의 드로잉 프로파일에 평행한 선에 대하여 비평행한 연속되는 비드 부분을 갖는 드로잉 비드를 주름 억제면에 형성한 블랭크 홀더와 대향 다이에 의해 재료를 유지한 상태에서 재료를 드로잉 성형하는 드로잉 성형 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 다이와 펀치와 블랭크 홀더를 구비하는 드로잉 성형 장치에 있어서, 다이 페이스부를 구성하는, 다이 본체에 대하여 가동인 가동 다이 페이스와, 가동 다이 페이스에 대향하는, 블랭크 홀더 본체에 대하여 가동인 가동 블랭크 홀더를 설치하고, 가동 다이 페이스 및 가동 블랭크 홀더를 다이의 성형 오목부를 향하여 외측으로부터 내측으로 진퇴 가능하게 하고, 블랭크의 압입에 수반하여 가동 다이 페이스 및 가동 블랭크 홀더를 외측으로부터 내측으로 구동함으로써, 제품 부분에 쇼크 라인이 들어가지 않도록, 또한 수율 높게 드로잉 성형하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 한쪽 금형에서의 비드를 형성함과 함께, 다른쪽 금형에서의 비드에 대향하는 부위에 비드를 수용하는 비드 수용부를 형성하여 드로잉, 스트레치 가공을 행하는 프레스용 금형 장치에 있어서, 비드의 선단부에 개개의 돌출 높이가 측방을 향하여 점점 감소하는 단차부를 설치함과 함께, 비드 수용부의 내부에이 단차부에 상응하는 단차상 오목부를 형성하고, 서로의 사이에 블랭크재를 끼움 지지한 경우에 블랭크재의 테두리부에 단차부에 대응한 요철을 형성함으로써, 하중 능력이 낮은 프레스 기계에 적용한 경우에도, 주름의 발생을 방지할 수 있는 프레스용 금형 장치가 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 드로잉 다이의 주름 억제면에 설치되는 비드이며, 종벽부와, 당해 종벽부에 연속 설치되어 형성되어 있고 단면이 파형인 파형부로 구성된 드로잉 비드가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평9-29348호 공보 일본 특허 공개 평9-225552호 공보 일본 특허 공개 평8-267154호 공보 일본 특허 공개 제2007-245188호 공보

특허문헌 1에 기재된 방법은, 단면이 사다리꼴 형상이며, 또한 상면에서 보아 파형상인 비드를 사용하여, 재료가 비드의 외측으로부터 비드의 내측으로 유입되지 않도록 재료를 로크하려고 하는 것이다. 이러한 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 사다리꼴 코너부의 굽힘 및 굽힘 복원 변형의 변형 저항과, 블랭크에 대한 비드의 면압과, 파형상에 따른 신축 변형 저항에 의해 블랭크가 구속된다. 특허문헌 1에 기재된 방법은, 비드에 의해 구속되는 부분보다 외측의 영역으로까지 재료가 연장됨으로써, 재료의 비드 통과 저항이 증대될 수 있다. 따라서, 특허문헌 1에 기재된 방법은, 드로잉 프로파일에서 절단되어 버려지는 부분이 많아져, 재료 수율을 향상시킬 수 없다.

특허문헌 2에 기재된 방법은, 재료의 수율 향상을 목적으로 하고 있기는 하지만, 재료의 유입을 수반하는 드로잉 성형을 대상으로 하는 것이다. 따라서, 특허문헌 2에 기재된 방법은, 재료 유입을 수반하지 않는 스트레치 성형에서의 재료의 수율을 향상시킬 수 없다.

특허문헌 3에 기재된 방법은, 재료의 유입 방향과 직교하는 방향으로의 비드 길이가 불가피적으로 증가하기 때문에, 스트레치 성형에서의 재료의 수율을 향상시킬 수 없다.

특허문헌 4에 기재된 드로잉 비드는, 소재의 유입을 억제하여, 강재의 수율 향상을 목적으로 하는 비드이기는 하지만, 드로잉 성형에 사용되는 드로우 비드를 의도하는 것이다. 따라서, 특허문헌 4에 기재된 드로잉 비드는, 스트레치 성형에 사용되는 로크 비드에 있어서, 소재의 유입을 방지하여 재료의 수율을 향상시키는 것은 아니다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 로크 비드에 의해 블랭크를 구속하면서 행해지는 스트레치 성형에서의 재료의 수율을 향상시킬 수 있는, 스트레치 성형품의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결함에 있어서, 본 발명의 일 관점에 따르면, 서로 대향하는 구속면을 갖는 다이 및 블랭크 홀더와, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 의해 판재의 블랭크의 주연부를 구속한 상태에서, 상기 블랭크의 성형 영역을 상기 다이측에 압입함으로써 상기 블랭크의 성형 영역의 스트레치 성형을 행하는 펀치와, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 서로 상사형으로 설치되고, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 외곽으로부터 중앙부를 향하여, 제1 면과, 상기 제1 면에 교차하는 제2 면과, 상기 제2 면에 교차하는 제3 면을 가짐과 함께, 상기 제1 면이 복수의 요철부를 갖는 로크 비드를 구비하는, 스트레치 성형품의 제조 장치가 제공된다.

상기 복수의 요철부를 상기 다이 또는 상기 블랭크 홀더의 외곽으로부터 상기 중앙부를 향하여 보았을 때, 상기 복수의 요철부가, 사다리꼴 형상, 직사각 형상 및 삼각 형상 중 어느 하나의 형상 또는 그것들을 조합한 형상을 가져도 된다.

상기 복수의 요철부는, 서로 교차하는 제4 면 및 제5 면을 갖고, 상기 제4 면 및 상기 제5 면이 상기 제2 면에 교차함과 함께, 상기 제4 면 및 상기 제5 면 중 적어도 하나의 면이 상기 제1 면에 교차해도 된다.

상기 복수의 요철부는, 서로 대향하는 상기 제4 면 및 제6 면과, 상기 제4 면 및 상기 제6 면에 교차하는 상기 제5 면을 갖고, 상기 제4 면, 상기 제5 면 및 상기 제6 면이 상기 제2 면에 교차함과 함께, 상기 제4 면, 상기 제5 면 및 상기 제6 면 중 적어도 하나의 면이 상기 제1 면에 교차해도 된다.

상기 복수의 요철부가 삼각 형상을 갖는 경우, 상기 삼각 형상을 1 피치라고 했을 때의 상기 복수의 요철부의 피치 간격이 5∼50mm의 범위 내이고, 또한 상기 요철부의 면의 상승 각도가 10∼40도의 범위 내여도 된다.

상기 복수의 요철부가 사다리꼴 형상 또는 직사각 형상을 갖는 경우, 볼록 형상 및 오목 형상의 조를 1 피치라고 했을 때의 상기 복수의 요철부의 피치 간격이 5∼50mm의 범위 내이고, 또한 상기 요철부의 높이가 1.0∼10.0mm의 범위 내여도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 판재의 블랭크의 주연부에 상당하는 위치에, 다이 및 블랭크 홀더의 외곽으로부터 중앙부를 향하여, 제1 면과, 상기 제1 면에 교차하는 제2 면과, 상기 제2 면에 교차하는 제3 면을 가짐과 함께, 상기 제1 면이 복수의 요철부를 갖고, 서로 상사형으로 설치된 로크 비드를 구비한 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 의해 판재의 블랭크의 주연부를 구속하는 공정과, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 블랭크의 주연부를 구속한 상태에서, 펀치에 의해 상기 블랭크의 성형 영역을 상기 다이측에 압입함으로써 상기 블랭크를 스트레치 성형하는 공정을 구비하는, 스트레치 성형품의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 로크 비드에 의해 블랭크를 구속하면서 행해지는 스트레치 성형에서의 재료의 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 스트레치 성형품의 제조 장치의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는, 동 실시 형태에 따른 로크 비드에 의해 블랭크를 구속하기 전후의 모습을 도시하는 사시도이다.
도 3은, 로크 비드와, 블랭크의 외주부 및 트림 라인을 도시하는 단면도이다.
도 4는, 로크 비드와, 블랭크의 외주부 및 트림 라인을 도시하는 상면도이다.
도 5는, 별도의 로크 비드에 의해 블랭크를 구속하기 전후의 모습을 도시하는 사시도이다.
도 6은, 별도의 로크 비드와, 블랭크의 외주부 및 트림 라인을 도시하는 단면도이다.
도 7은, 별도의 로크 비드와, 블랭크의 외주부 및 트림 라인을 도시하는 상면도이다.
도 8은, 실시예에서의 평가 1의 시험 수순을 나타내는 설명도이다.
도 9는, 실시예에서의 평가 1의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 로크 성능의 판정 차이에 의한 블랭크의 유입 흔적의 차를 설명하기 위한 사진이다.
도 11은, 실시예에서의 평가 3에서 제조한 스트레치 성형품의 블랭크의 개략 형상을 도시하는 정면도이다.
도 12는, 실시예에서의 평가 3에서 제조한 스트레치 성형품의 각 부 치수를 나타내는 사시도이다.
도 13은, 스트레치 성형의 모습을 도시하는 설명도이다.
도 14는, 스트레치 성형에 사용되는 블랭크의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 15는, 종래의 사다리꼴 비드를 구비하는 금형을 사용한 스트레치 성형에 있어서 블랭크를 구속하기 전후의 모습을 도시하는 사시도이다.
도 16은, 종래의 사다리꼴 비드 부근을 도시하는 단면도이다.
도 17은, 종래의 사다리꼴 비드 부근을 도시하는 상면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다. 이후의 설명에서는, 스트레치 성형품이 도어 아우터 패널인 경우를 예로 들어 설명하지만, 스트레치 성형품은 도어 아우터 패널에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 후드 아우터 패널이나 루프 패널 등, 다른 스트레치 성형품에도 동일하게 적용된다.

<1. 스트레치 성형품의 제조 장치>

도 1은, 본 실시 형태에 따른 스트레치 성형품의 제조 장치(10)의 구성을 도시하는 개략 설명도이다. 도 1은, 제조 장치(10)를 일부 생략함과 함께 간략화하여 도시한 사시도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 제조 장치(10)는, 다이(11)와 블랭크 홀더(12)와 펀치(13)를 갖는다. 도 1에 있어서, 블랭크(14)의 윤곽이 이점쇄선으로 나타내어져 있다.

(1-1. 기본 구성)

다이(11)는 블랭크(14)를 구속하는 구속면(11a)을 갖는다. 구속면(11a)은, 성형시에 펀치(13)가 수용되는 펀치 수용부와, 블랭크(14)의 주연부의 외측을 따라 설치된 쐐기상 비드(15)를 갖는다. 쐐기상 비드(15)는 로크 비드의 일 형태이다. 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 도 1에서는 다이(11) 및 쐐기상 비드(15)는 일점쇄선에 의해 간략화하여 도시되어 있다. 쐐기상 비드(15)의 상세는, 도 2를 참조하면서 후술한다. 또한, 도 1에서는 펀치 수용부는 생략되어 있다.

블랭크(14)는, 중앙부에 위치하고, 제품(도 1에 도시하는 예에서는 리어 도어 아우터 패널)으로 되는 부분에 상당하는 성형 영역(14b)과, 다이(11) 및 블랭크 홀더(12)에 의해 구속되는 피구속부(14a)와, 트림 라인(14d)을 갖는다. 피구속부(14a) 및 외주부(14c)는 트림 라인(14d)으로 절단되어 버려진다. 또한, 도 1에서는 트림 라인(14d)은 생략되어 있다.

쐐기상 비드(15)는, 블랭크(14)의 전체 둘레에 배치되어 있어도 된다. 혹은, 블랭크(14)에, 재료 유입을 수반하는 드로잉 성형이 실시되는 부위와, 재료 유입을 수반하지 않는 스트레치 성형이 실시되는 부위가 있는 경우에는, 스트레치 성형이 실시되는 부위에만 쐐기상 비드(15)가 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 드로잉 성형이 실시되는 부위에는 공지된 드로잉 성형용의 각종 드로우 비드를 설치할 수 있다.

블랭크 홀더(12)는, 다이(11)에 대향하여 배치된다. 블랭크 홀더(12)는, 펀치(13)가 수용된 펀치 수용부와, 다이(11)의 구속면(11a)과 협동하여 블랭크(14)를 구속하는 구속면(12a)을 갖는다. 구속면(12a)에는, 블랭크(14)의 주연부를 따라 쐐기상 비드(16)가 설치되어 있다. 쐐기상 비드(16)는, 다이(11)에 설치된 쐐기상 비드(15)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 쐐기상 비드(16)의 상세는, 도 2를 참조하면서 후술한다.

펀치(13)는, 다이(11)의 펀치 수용부에 대향하여, 블랭크 홀더(12)의 펀치 수용부에 배치된다. 펀치(13)는, 성형시에 있어서, 다이(11)에 대하여 상대적으로 압입된다. 이에 의해, 블랭크(14)의 성형 영역(14b)이 스트레치 성형되고, 성형 영역(14b)이 도어 아우터 패널에 성형된다.

다이(11)나 블랭크 홀더(12), 펀치(13)의 재질이나 기능은, 이러한 종류의 다이, 블랭크 홀더, 펀치로서 공지된 것과 동일해도 되며, 당업자에게 있어서는 주지이므로, 다이(11)나 블랭크 홀더(12), 펀치(13)에 관한 더 이상의 설명은 생략한다.

(1-2. 로크 비드(쐐기상 비드))

다이(11)에 설치되는 쐐기상 비드(15) 및 블랭크 홀더(12)에 설치되는 쐐기상 비드(16)는, 서로 위치 및 형상을 대응시켜 설치된다. 성형시에는, 쐐기상 비드(15, 16)에 의해 블랭크(14)의 피구속부(14a)가 끼움 지지되어 구속되고, 블랭크(14)가 성형 영역(14b)으로 유입되지 않게 된다.

도 2∼도 4는, 스트레치 성형시에 있어서의 쐐기상 비드(15, 16)의 모습을 도시하는 설명도이다. 도 2는, 블랭크(14)를 구속하기 전후의 모습을 도시하는 사시도이다. 도 3은, 쐐기상 비드(15, 16)와, 블랭크(14)의 외주부(14c) 및 트림 라인(14d)을 도시하는 단면도이다. 도 4는, 쐐기상 비드(15)와, 블랭크(14)의 외주부(14c) 및 트림 라인(14d)을 도시하는 상면도이다. 길이(L1)의 영역은, 쐐기상 비드(15, 16)에 의해 구속되는 부분이며, 통상 버려지는 부분이다.

또한, 이하의 설명에서는, 주로 다이(11)에 설치된 쐐기상 비드(15)에 대하여 설명한다. 블랭크 홀더(12)에 설치된 쐐기상 비드(16)는, 쐐기상 비드(15)와 위치 및 형상이 대응하고 있으므로, 적절히 바꾸어 읽음으로써 이해된다.

도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 쐐기상 비드(15)는, 다이(11)의 외곽으로부터 중앙부를 향하여(도 3에서의 좌측으로부터 우측을 향하여), 제1 면(15-1)과 제2 면(15-2)과 제3 면(15-3)으로 이루어지는 단차 형상을 갖는다. 즉, 제1 면(15-1)과 제2 면(15-2)과 제3 면(15-3)은, 블랭크 홀더(12) 및 다이(11)의 외곽으로부터 중앙부를 향하여 단차를 이룬다. 제2 면(15-2)은 제1 면(15-1)에 교차(도시한 예에서는 직교)한다. 제3 면(15-3)은 제2 면(15-2)에 교차(도시한 예에서는 직교)한다.

도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 쐐기상 비드(15)의 제1 면(15-1)은, 제4 면(15-4)과 제5 면(15-5)과 제6 면(15-6)에 의해 구성된 복수의 요철부를 갖는다. 제5 면(15-5)은 제4 면(15-4)에 교차한다. 제6 면(15-6)은 제5 면(15-5)에 교차함과 함께 제4 면(15-4)에 대향한다. 즉, 제4 면(15-4)과 제6 면(15-6)은 서로 대향한다.

제4 면(15-4), 제5 면(15-5) 및 제6 면(15-6)은, 쐐기상 비드(15)의 연장 방향, 즉 다이(11)의 외곽으로부터 중앙부를 향하는 방향에 직교하는 방향을 향하여, 제4 면(15-4), 제5 면(15-5), 제6 면(15-6) 및 제5 면(15-5)의 순으로 연속하여 형성되어 있다. 이에 의해, 제1 면(15-1)에는, 쐐기상 비드(15)의 연장 방향을 향하여, 요철 형상이 교대로 배열된다. 제2 면(15-2)과 평행한 단면에 있어서, 쐐기상 비드(15)의 제4 면(15-4), 제5 면(15-5) 및 제6 면(15-6)은, 대략 사각형의 3변을 형성한다. 도시한 예에서는 사다리꼴의 3변을 이루고 있지만, 직사각형의 3변을 이루고 있어도 된다.

이 사각형의 높이나, 피치, 제4 면(15-4) 및 제6 면(15-6)의 상승 각도, 제4 면(15-4) 또는 제6 면(15-6)과 제5 면(15-5)이 이루는 코너부의 곡률 반경은, 적절히 설정할 수 있다. 단, 사각형의 높이가 지나치게 낮거나, 피치가 지나치게 크거나 하면, 요철 형상이 평면상으로 굽힘 복원될 때의 변형 저항(이하, 「굽힘 복원 변형 저항」이라고도 함)의 증대 효과가 얻어지기 어려워져, 블랭크 구속력이 저하되는 경우가 있다. 또한, 사각형의 높이가 지나치게 높으면, 블랭크(14)의 구속시에 블랭크(14)가 파단될 우려가 있다. 또한, 제4 면(15-4) 및 제6 면(15-6)의 상승 각도가 지나치게 작으면, 굽힘 복원 변형 저항의 증대 효과가 얻어지기 어려워져, 블랭크 구속력이 저하되는 경우가 있다.

이들 점을 고려하여, 쐐기 형상이 사각형(사다리꼴 및 직사각형을 포함함)인 쐐기상 비드(15)로 하는 경우에는, 사각형의 볼록 형상 및 오목 형상을 1조로 하는 1 피치마다의 간격이 5∼50mm의 범위 내, 또한 사각형의 높이가 1.0∼10.0mm의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 쐐기 형상이 사다리꼴 등인 경우의 피치 간격이란, 사다리꼴의 높이가 2분의 1의 위치를 기준으로 하여, 사다리꼴의 볼록 형상 및 오목 형상의 조를 1 피치라고 했을 때의 피치 간격을 의미한다.

또한, 제2 면(15-2)의 높이에 관하여, 제3 면(15-3)과 제5 면(15-5)의 낙차가 지나치게 작으면, 요철부의 블랭크(14)의 굽힘 변형과, 제2 면(15-2) 및 제3 면(15-3)의 경계에서의 굽힘 변형을 개별적으로 발생시킬 수 없고, 굽힘 복원 변형 저항의 증대 효과를 얻지 못할 우려가 있다. 또한, 당해 낙차가 지나치게 크면, 블랭크(14)의 재료 수율이 저하될 우려가 있다. 따라서, 당해 낙차는 1.5∼8.0mm의 범위 내인 것이 바람직하다.

블랭크 홀더(12)에 설치된 쐐기상 비드(16)의 제4 면(16-4), 제5 면(16-5), 제6 면(16-6)은, 각각 다이(11)에 설치된 쐐기상 비드(15)의 제4 면(15-4), 제5 면(15-5), 제6 면(15-6)에 대응하는 위치에 배치된다. 따라서, 다이(11)와 블랭크 홀더(12)에 의해 블랭크(14)를 구속하는 상태에 있어서, 쐐기상 비드(15)의 제4 면(15-4), 제5 면(15-5), 제6 면(15-6)은, 각각 블랭크(14)를 개재하여, 쐐기상 비드(16)의 제4 면(16-4), 제5 면(16-5), 제6 면(16-6)에 대향한다.

또한, 이상의 설명에서는, 쐐기상 비드(15, 16)의 제1 면(15-1, 16-1)이 제3 면(15-3, 16-3)보다 하방에 위치하는 단차 형상으로 된 경우를 예로 들었지만, 단차 형상은 반대여도 된다. 즉, 쐐기상 비드(15, 16)의 제1 면(15-1, 16-1)이 제3 면(15-3, 16-3)보다 상방에 위치하는 단차 형상으로 되어도 된다.

(1-3. 로크 비드(쐐기상 비드)의 변형예)

도 5∼도 7은, 로크 비드의 변형예로서, 스트레치 성형에 사용되는 별도의 쐐기상 비드(17, 18)를 도시하는 설명도이다. 도 5는, 블랭크(14)를 구속하기 전후의 모습을 도시하는 사시도이다. 도 6은, 쐐기상 비드(17, 18)와, 블랭크(14)의 외주부(14c) 및 트림 라인(14d)을 도시하는 단면도이다. 도 7은, 쐐기상 비드(17)와, 블랭크(14)의 외주부(14c) 및 트림 라인(14d)을 도시하는 상면도이다. 길이(L1)의 영역은, 쐐기상 비드(17, 18)에 의해 구속되는 부분이며, 통상 버려지는 부분이다.

또한, 이하에서는, 상술한 설명과 마찬가지로, 주로 다이(11)에 설치된 쐐기상 비드(17)에 대하여 설명한다. 이 예에서도, 블랭크 홀더(12)에 설치된 쐐기상 비드(18)는, 쐐기상 비드(17)와 위치 및 형상이 대응하고 있으므로, 적절히 바꾸어 읽음으로써 이해된다.

도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 쐐기상 비드(17)는, 다이(11)의 외곽으로부터 중앙부를 향하여(도 6에서의 좌측으로부터 우측을 향하여), 제1 면(17-1)과 제2 면(17-2)과 제3 면(17-3)으로 이루어지는 단차 형상을 갖는다. 즉, 제1 면(17-1)과 제2 면(17-2)과 제3 면(17-3)은, 블랭크 홀더(12) 및 다이(11)의 외곽으로부터 중앙부를 향하여 단차를 이룬다. 제2 면(17-2)은 제1 면(17-1)에 교차(도시한 예에서는 직교)한다. 제3 면(17-3)은 제2 면(17-2)에 교차(도시한 예에서는 직교)한다.

도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 쐐기상 비드(17)의 제1 면(17-1)은, 쐐기상 비드(17)의 연장 방향, 즉 다이(11)의 외곽으로부터 중앙부를 향하는 방향에 직교하는 방향을 향하여, 제4 면(17-4)과 제5 면(17-5)이 교대로 연속하여 형성된 복수의 요철부를 갖는다. 이에 의해, 제1 면(17-1)에는, 쐐기상 비드(17)의 연장 방향을 향하여, 요철 형상이 교대로 배열된다. 제2 면(17-2)과 평행한 단면에 있어서, 쐐기상 비드(17)의 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)은 삼각형의 2변을 형성한다.

이 삼각형의 높이나, 피치, 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)의 상승 각도, 제4 면(17-4)과 제5 면(17-5)이 이루는 코너부의 곡률 반경은, 적절히 설정할 수 있다. 단, 삼각형의 높이가 지나치게 낮거나, 피치가 지나치게 크거나 하면, 굽힘 복원 변형 저항의 증대 효과가 얻어지기 어려워져, 블랭크 구속력이 저하되는 경우가 있다. 또한, 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)의 상승 각도가 지나치게 작으면, 삼각형의 피치가 커지는 결과, 굽힘 복원 변형 저항의 증대 효과가 얻어지기 어려워져, 블랭크 구속력이 저하되는 경우가 있다. 또한, 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)의 상승 각도가 크고, 삼각형의 높이가 지나치게 높아지면, 블랭크(14)의 구속시에 블랭크(14)가 파단되거나, 블랭크(14)에 주름이 발생하거나 할 우려가 있다.

이 점을 고려하여, 쐐기 형상이 삼각형인 쐐기상 비드(17)로 하는 경우에는, 삼각형의 피치 간격이 5∼50mm의 범위 내, 또한 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)의 상승 각도가 10∼40도의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 쐐기 형상이 삼각형인 경우의 피치 간격이란, 삼각형의 저변의 길이를 의미한다.

또한, 제2 면(17-2)의 높이에 관하여, 제3 면(17-3)과 삼각형의 정점의 낙차가 지나치게 작으면, 요철부의 블랭크(14)의 굽힘 변형과, 제2 면(17-2) 및 제3 면(17-3)의 경계에서의 굽힘 변형을 개별적으로 발생시킬 수 없고, 굽힘 복원 변형 저항의 증대 효과를 얻지 못할 우려가 있다. 또한, 당해 낙차가 지나치게 크면, 블랭크(14)의 재료 수율이 저하될 우려가 있다. 따라서, 당해 낙차는 1.5∼8.0mm의 범위 내인 것이 바람직하다.

블랭크 홀더(12)에 설치된 쐐기상 비드(18)의 제4 면(18-4) 및 제5 면(18-5)은, 각각 다이(11)에 설치된 쐐기상 비드(17)의 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)에 대응하는 위치에 배치된다. 따라서, 다이(11)와 블랭크 홀더(12)에 의해 블랭크(14)를 구속하는 상태에 있어서, 쐐기상 비드(18)의 제4 면(18-4) 및 제5 면(18-5)은, 각각 블랭크(14)를 개재하여, 쐐기상 비드(17)의 제4 면(17-4) 및 제5 면(17-5)에 대향한다.

또한, 이상의 설명에서는, 쐐기상 비드(17, 18)의 제1 면(17-1, 18-1)이 제3 면(17-3, 18-3)보다 하방에 위치하는 단차 형상으로 된 경우를 예로 들었지만, 단차 형상은 반대여도 된다. 즉, 쐐기상 비드(17, 18)의 제1 면(17-1, 18-1)이 제3 면(17-3, 18-3)보다 상방에 위치하는 단차 형상으로 되어도 된다.

<2. 스트레치 성형품의 제조 방법>

이어서, 본 실시 형태에 따른 스트레치 성형품의 제조 장치를 사용한 스트레치 성형품의 제조 방법에 대하여, 로크 비드의 작용과 함께 설명한다. 이하의 예에서는, 다이(11) 및 블랭크 홀더(12)가 각각 도 2∼도 4에 도시한 쐐기상 비드(15, 16)를 구비하는 경우를 예로 들어, 도 1∼도 4를 적절히 참조하면서 설명한다. 다이(11) 및 블랭크 홀더(12)가 각각 도 5∼도 7에 도시하는 쐐기상 비드(17, 18)를 구비하는 경우도 마찬가지로 이해된다.

본 실시 형태에 따른 스트레치 성형품의 제조 방법에 있어서, 스트레치 성형의 전체 공정 자체는, 종래 공지된 스트레치 성형과 마찬가지의 공정으로 할 수 있다. 간단하게 설명하면, 우선, 블랭크(14)가 블랭크 홀더(12) 상에 위치 정렬되어 적재된다. 계속해서, 다이(11)를 블랭크 홀더(12)측으로 상대적으로 이동시킴으로써, 쐐기상 비드(15, 16)가 설치된 다이(11) 및 블랭크 홀더(12)의 구속면(11a, 12a)에 의해, 블랭크(14)의 주연부가 구속된다.

그 상태에서, 펀치(13)를 다이(11)측으로 상대적으로 이동시킴으로써, 블랭크(14)의 중앙부에 위치하는 성형 영역(14b)이 다이(11)측으로 상대적으로 압입된다. 이때, 블랭크(14)의 외측 테두리부로부터 성형 영역(14b)을 향하여 블랭크(14)가 유입되지 않도록, 구속면(11a, 12a)에 설치된 쐐기상 비드(15, 16)에 의해 블랭크(14)의 피구속부(14a)가 구속되어 있다. 이에 의해, 성형 영역(14b)으로의 블랭크(14)의 유입이 없는 스트레치 성형품이 성형된다.

이때, 블랭크(14)를 구속할 때, 예를 들어, 전체로서 200t 정도의 하중이 필요하게 되는 경우가 있다. 따라서, 엄청난 하중을 부가하여 블랭크(14)를 구속하면서도, 성형 영역(14b)으로의 블랭크(14)의 유입을 방지하기 위해서는, 쐐기상 비드(15, 16)에 의한 구속 기능이 중요하게 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 2∼도 4에 도시하는 바와 같이, 쐐기상 비드(15, 16)는, 다이(11) 및 블랭크 홀더(12) 각각의 외곽으로부터 중앙부를 향하여, 제1 면(15-1, 16-1)과 제2 면(15-2, 16-2)과 제3 면(15-3, 16-3)에 의해 형성되는 단차 형상을 갖는다. 제2 면(15-2, 16-2)은 제1 면(15-1, 16-1)에 교차한다. 제3 면(15-3, 16-3)은 제2 면(15-2, 16-2)에 교차한다.

제1 면(15-1, 16-1)은, 쐐기상 비드(15, 16)의 연장 방향을 향하여, 서로 대향하는 제4 면(15-4, 16-4) 및 제6 면(15-6, 16-6)을 갖는다. 또한, 제1 면(15-1, 16-1)은, 제4 면(15-4, 16-4) 및 제6 면(15-6, 16-6)의 사이에 배치되고, 제4 면(15-4, 16-4) 및 제6 면(15-6, 16-6)에 교차하는 제5 면(15-5, 16-5)을 갖는다.

쐐기상 비드(15, 16)가 이와 같이 구성됨으로써, 쐐기상 비드(15, 16)에 구속된 블랭크(14)의 피구속부(14a)는, 블랭크(14)의 외측 테두리부로부터 성형 영역(14b)을 향하는 방향에 직교하는 방향의 단면이 비직선상으로 된다. 이에 의해, 쐐기상 비드(15, 16)에 구속된 블랭크(14)의 굽힘 강성이 향상되고, 블랭크(14)가 성형 영역(14b)측으로 흐르고자 할 때의 굽힘 복원 저항이 커진다.

또한, 블랭크(14)의 피구속부(14a)에 있어서, 쐐기상 비드(15, 16)의 제1 면(15-1, 16-1)과 제2 면(15-2, 16-2)의 경계 부분에 상당하는 코너부 중, 쐐기상 비드(15, 16)의 제2 면(15-2, 16-2)과 제3 면(15-3, 16-3)의 경계 부분에 상당하는 코너부에 대하여 비평행으로 되는 부분의 길이가 길어진다. 이에 의해서도, 블랭크(14)가 성형 영역(14b)측으로 흐르고자 할 때의 굽힘 복원 저항이 커진다.

그로 인해, 쐐기상 비드(15, 16)의 제1 면(15-1, 16-1)과 제2 면(15-2, 16-2)과 제3 면(15-3, 16-3)에 의해 형성되는 단차의 코너 부분에서의 굽힘 및 굽힘 복원 변형의 변형 저항, 및 쐐기상 비드(15, 16)와 블랭크(14)의 마찰 저항과 더불어, 블랭크(14)의 외주부(14c)로부터 성형 영역(14b)으로의 블랭크(14)의 유입을 효과적으로 방지할 수 있다.

따라서, 블랭크(14)의 외주부(14c)로부터 성형 영역(14b)을 향하는 방향을 따르는, 쐐기상 비드(15, 16)에 의한 누름 길이(L1)를 짧게 한 경우라도, 스트레치 성형에 필요한 블랭크 구속력이 확보된다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태에서는, 블랭크(14)에서의 쐐기상 비드(15, 16)에 의한 누름 길이(L1)를 짧게 할 수 있는 만큼, 블랭크(14)의 재료 수율을 향상시킬 수 있다.

<실시예>

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

(평가 1)

평가 1에서는, 다이 및 블랭크 홀더에 각 형태의 비드가 형성된 블랭크 구속부를 구비한 재료 미끄럼 이동 시험 장치를 사용하여, 후술하는 시험 수순에 따라, 각 비드의 블랭크 구속 성능(블랭크의 로크력)을 평가하였다. 사용한 블랭크(시험재)는, 판 두께가 0.7mm이고, JIS Z 2241에 준거한 인장 시험에 의해 측정되는 인장 강도가 340MPa급인 합금화 용융 아연 도금 강판이다.

실시예 1에서는, 도 2∼도 4에 도시하는 쐐기상 비드(15, 16)가 형성된 블랭크 구속부를 구비한 재료 미끄럼 이동 시험 장치를 사용하여, 쐐기상 비드(15, 16)의 블랭크 구속 성능(블랭크의 로크 성능)을 평가하였다. 실시예 2에서는, 도 5∼도 7에 도시하는 쐐기상 비드(17, 18)가 형성된 블랭크 구속부를 구비한 재료 미끄럼 이동 시험 장치를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 쐐기상 비드(17, 18)의 블랭크 구속 성능을 평가하였다.

비교예 1에서는, 도 15∼도 17에 도시하는, 종래의 사다리꼴 비드(2a, 3a)가 형성된 블랭크 구속부를 구비한 재료 미끄럼 이동 시험 장치를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 사다리꼴 비드(2a, 3a)의 블랭크 구속 성능을 평가하였다. 또한, 비교예 2에서는, 도 2나 도 5에서의 제1 면(15-1, 16-1, 17-1, 18-1)이 평탄상인 단차 형상만으로 이루어지는 단차 비드가 형성된 블랭크 구속부를 구비한 재료 미끄럼 이동 시험 장치를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 단차 비드의 블랭크 구속 성능을 평가하였다.

[시험 수순]

도 8에 도시하는 바와 같이, 각 제조 장치의 다이(61) 및 블랭크 홀더(62)에 의해, 비드의 연장 방향을 따른 단위 길이당 가압력을 30kgf/mm로 하여, 판 폭 60mm의 블랭크(54)를 구속한다. 다이(61) 및 블랭크 홀더(62)의 구속면에 의해 구속되는 블랭크(54)의 누름 길이(L1)는 이하와 같이 하였다.

실시예 1(쐐기상 비드): L1=9.5mm

실시예 2(쐐기상 비드): L1=9.0mm

비교예 1(사다리꼴 비드): L1=19.0mm

비교예 2(단차 비드): L1=9.0mm

각 비드를 갖는 다이(61) 및 블랭크 홀더(62)의 구속면에 의해 구속되는 피구속부(55)의 단부까지의 길이가 135mm로 되는 위치에서, 척(58)에 의해 블랭크(54)를 끼움 지지한다. 이 상태로부터, 척(58)을 이동시켜, 블랭크(54)를 다이(61) 및 블랭크 홀더(62)로부터 인발한다. 그 때, 인발 길이를 여러가지 변경하여 복수회 시험을 행하고, 각각의 시험 후의 블랭크(54)에 발생한 미끄럼 이동 흔적으로부터 유입 길이를 평가하였다.

여기서, 유입 길이가 약 1mm로 될 때를 로크 한계, 즉 로크 비드로서의 기능 불량이라고 정의하였다. 그리고, 상술한 시험에서 얻어지는 "인발력-유입 길이의 데이터"를 내부 삽입함으로써, 로크 한계(유입 길이=1mm)에서의 인발력, 즉 로크력을 산출하여 평가하였다. 도 9는 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 도 9에서는, 종래의 사다리꼴 비드(2a, 3a)의 로크력을 100％로 하여, 로크력이 상대값으로 나타내어져 있다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 비교예 1의 사다리꼴 비드(2a, 3a)는 높은 로크력을 나타내기는 하지만, 다이 및 블랭크 홀더에 의한 누름 길이(L1)가 19.0mm로서, 누름 길이(L1)를 짧게 하여 블랭크(54)를 소형화하는 것은 곤란하다. 따라서, 비교예 1은 블랭크(54)의 재료 수율은 낮다. 또한, 비교예 2의 단차 비드는, 누름 길이(L1)가 9.0mm로서, 누름 길이(L1)를 짧게 하는 것이 가능하기는 하지만, 로크력이 70％ 정도로 되어 있다. 따라서, 비교예 2는 스트레치 성형에 필요한 로크력을 확보할 수 없다.

이에 대해, 실시예 1 및 2의 쐐기상 비드(15, 16, 17, 18)는, 누름 길이(L1)가 각각 9.5mm, 9.0mm로서, 비교예 2와 동등하게 누름 길이(L1)를 짧게 하는 것이 가능함과 함께, 로크력이 각각 89％, 85％로 되어 있다. 특히, 실시예 1의 쐐기상 비드는, 제4 면, 제5 면과 함께 제6 면을 갖고 있기 때문에, 실시예 2의 쐐기상 비드보다 높은 로크력이 확보되어 있었다. 이와 같이, 실시예 1 및 2의 쐐기상 비드(15, 16, 17, 18)는 스트레치 성형에 필요한 높은 로크 성능을 나타낸다. 또한, 실시예 1 및 2의 쐐기상 비드(15, 16, 17, 18)는, 종래의 사다리꼴 비드보다 누름 길이(L1)를 대폭 저감할 수 있기 때문에, 블랭크(54)의 재료 수율을 대폭 향상시킬 수 있다.

(평가 2)

평가 2에서는, 도 2∼도 4에 도시하는 쐐기상 비드(15, 16) 및 도 5∼도 7에 도시하는 쐐기상 비드(17, 18)의 형상을 바꾸면서, 평가 1과 마찬가지로 척을 사용하여 블랭크를 인발하고, 블랭크 구속 성능(블랭크의 로크력), 재료 수율, 피구속부의 외관 및 제품면에의 영향을 각각 평가하였다. 사용한 블랭크(시험재)는, 평가 1과 마찬가지로, 판 두께가 0.7mm이고, JIS Z 2241에 준거한 인장 시험에 의해 측정되는 인장 강도가 340MPa급인 합금화 용융 아연 도금 강판이다. 표 1은 쐐기상 비드의 형상 및 평가 결과를 나타낸다. 실시예 3∼9 및 비교예 3∼7은 쐐기 형상이 사다리꼴(사각형을 포함함)인 쐐기상 비드(15, 16)이고, 실시예 10∼14 및 비교예 8∼12는 쐐기 형상이 삼각형인 쐐기상 비드(17, 18)이다.

비교예 7 및 12에 있어서 「단차 무」로 되어 있는 것은, 도 2 및 도 5에서의 제2 면(15-2, 16-2, 17-2, 18-2) 및 제3 면(15-3, 16-3, 17-3, 18-3)이 형성되어 있지 않고, 평탄면에 쐐기상 비드가 형성되어 있는 형태를 나타낸다. 쐐기 형상이 사다리꼴인 경우의 쐐기 피치란, 쐐기 높이가 2분의 1의 위치를 기준으로 하여, 사다리꼴의 볼록 형상 및 오목 형상의 조를 1 피치라고 했을 때의 피치 간격에 상당한다. 또한, 쐐기 형상이 삼각형인 경우의 쐐기 피치란, 삼각형의 저변의 길이에 상당한다. 쐐기벽 각도란, 쐐기 형상이 사다리꼴인 경우에는 제4 면(15-4, 16-4) 및 제6 면(15-6, 16-6)의 상승 각도를 의미하고, 쐐기 형상이 삼각형인 경우에는 제4 면(17-4, 18-4) 및 제5 면(17-5, 18-5)의 상승 각도를 의미한다.

도 10은, 로크 성능의 판정이 ○인 경우 및 ×인 경우 각각의 블랭크의 미끄럼 이동 흔적을 나타낸다. 도 10의 위에 도시하는 사진은, 로크 성능의 판정이 ×인 경우의 블랭크를 블랭크 홀더측에서 촬영한 것이고, 도 10의 아래에 도시하는 사진은, 로크 성능의 판정이 ○인 경우의 블랭크를 블랭크 홀더측에서 촬영한 것이다. 로크 판정이 ×인 경우, 제2 면과 제3 면의 경계의 코너로부터 제3 면측에 블랭크의 미끄럼 이동 흔적이 보이고 있다. 이에 대해, 로크 판정이 ○인 경우, 블랭크에 미끄럼 이동 흔적은 거의 보이지 않는다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 쐐기 형상이 사다리꼴인 쐐기상 비드의 경우, 피치 간격이 80mm인 비교예 3, 쐐기 높이가 0.5mm인 비교예 4, 쐐기벽 각도가 15도인 비교예 5 및 단차가 없는 비교예 7은, 로크 성능이 저하되어, 스트레치 성형에 필요한 로크력을 확보할 수 없었다. 이 중, 비교예 7에 대해서는, 제품면에의 영향도 보였다. 비교예 5에 대해서는, 쐐기벽 각도가 작은 것과 함께, 쐐기 피치가 커지는 것의 영향을 받고 있다고 생각된다. 또한, 쐐기 높이가 20.0mm인 비교예 6에서는, 피구속부의 블랭크가 파단되어 버려, 로크력의 평가가 불가능하고, 재료 수율도 저하되었다.

한편, 쐐기 형상이 사다리꼴인 쐐기상 비드의 경우, 피치 간격이 5∼50mm, 쐐기 높이가 1.0∼10.0mm의 범위에 있으면, 스트레치 성형에 필요한 로크력을 확보할 수 있음과 함께, 블랭크의 재료 수율도 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 쐐기 형상이 삼각형인 쐐기상 비드의 경우, 쐐기벽 각도가 4도 혹은 6도로 되어 있는 비교예 8, 9, 11, 12는, 로크 성능이 저하되어, 스트레치 성형에 필요한 로크력을 확보할 수 없었다. 또한, 쐐기 높이가 10.0mm인 비교예 10에서는, 쐐기벽 각도가 45도로 되고, 피구속부의 블랭크가 파단되거나, 블랭크에 주름이 발생하거나 해 버려, 로크력의 평가가 불가능하고, 재료 수율도 저하되었다.

한편, 쐐기 형상이 삼각형인 쐐기상 비드의 경우, 피치 간격이 5∼50mm, 쐐기벽 각도가 10∼40도의 범위에 있으면, 스트레치 성형에 필요한 로크력을 확보할 수 있음과 함께, 블랭크의 재료 수율도 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

(평가 3)

평가 3에서는, 쐐기상 비드를 사용한 경우와, 종래의 사다리꼴 비드를 사용한 경우에 대하여, 블랭크의 재료 수율을 각각 평가하였다. 도 11 및 도 12는, 실시예 및 비교예에 있어서 제조한 스트레치 성형품의 블랭크 및 성형품의 개략 형상을 도시하는 도면이다. 도 11이 스트레치 성형품의 블랭크의 정면도이고, 도 12가 스트레치 성형품의 각 부 치수를 나타내는 사시도이다. 이러한 스트레치 성형품은, 도어 아우터 패널을 모방하여 성형한 성형품이다.

실시예에서는, 도 2∼도 4에 도시하는 쐐기상 비드(15, 16)를 갖는 다이 및 블랭크 홀더를 사용하여 스트레치 성형을 행하여, 도 11 및 도 12에 도시하는 스트레치 성형품을 제조하였다. 또한, 비교예로서, 도 15∼도 17에 도시하는 종래의 사다리꼴 비드를 갖는 다이 및 블랭크 홀더를 사용하여 스트레치 성형을 행하여, 도 11 및 도 12에 도시하는 스트레치 성형품을 제조하였다. 사용한 블랭크는 모두 판 두께가 0.7mm이고, JIS Z 2241에 준거한 인장 시험에 의해 측정되는 인장 강도가 340MPa급인 합금화 용융 아연 도금 강판이었다. 어느 경우든, 블랭크는 스트레치 성형에 지장을 초래하지 않는 최소 면적의 것을 사용하였다.

각 로크 비드에 의해 구속되는 블랭크의 피구속부의 누름 길이(L1)는, 실시예에서는 9.5mm이고, 비교예에서는 19.0mm였다. 그 결과, 실시예에서의 블랭크의 면적은 약 1.372㎡였던 것에 대해, 비교예에서의 블랭크의 면적은 1.425㎡였다. 따라서, 실시예의 쐐기상 비드를 사용한 경우, 비교예의 사다리꼴 비드를 사용한 경우와 비교하여, 스트레치 성형에서의 재료의 수율이 약 4％ 향상되었다. 현재, 스트레치 성형에서의 재료의 수율 향상은 거의 한계에 도달한 상황에 있으며, 재료의 수율을 약 4％ 향상시킬 수 있는 것은 극히 현저한 효과이다.

10: 제조 장치
11: 다이
11a: 구속면
12: 블랭크 홀더
12a: 구속면
13: 펀치
14: 블랭크
14a: 피구속부
14b: 성형 영역
14c: 외주부
14d: 트림 라인
15, 16, 17, 18: 쐐기상 비드(로크 비드)
15-1, 16-1, 17-1, 18-1: 제1 면
15-2, 16-2, 17-2, 18-2: 제2 면
15-3, 16-3, 17-3, 18-3: 제3 면
15-4, 16-4, 17-4, 18-4: 제4 면
15-5, 16-5, 17-5, 18-5: 제5 면
15-6, 16-6: 제6 면
54: 블랭크
55: 피구속부
58: 척
61: 다이
62: 블랭크 홀더

Claims (7)

1. 서로 대향하는 구속면을 갖는 다이 및 블랭크 홀더와,
   상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 의해 판재의 블랭크의 주연부를 구속한 상태에서, 상기 블랭크의 성형 영역을 상기 다이측에 상대적으로 압입함으로써 상기 블랭크의 성형 영역의 스트레치 성형을 행하는 펀치와,
   상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 상기 구속면에 서로 상사형으로 설치되고, 상기 다이 및 상기 블랭크 홀더의 외곽으로부터 중앙부를 향하여, 제1 면과, 상기 제1 면에 교차하는 제2 면과, 상기 제2 면에 교차하는 제3 면을 가짐과 함께, 상기 제1 면이 복수의 요철부를 갖는 로크 비드를 구비하는, 스트레치 성형품의 제조 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 요철부를 상기 블랭크 홀더의 외곽으로부터 상기 중앙부를 향하여 보았을 때, 상기 복수의 요철부가, 사다리꼴 형상, 직사각 형상 및 삼각 형상 중 어느 하나의 형상 또는 그것들을 조합한 형상을 갖는, 스트레치 성형품의 제조 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 요철부는, 서로 교차하는 제4 면 및 제5 면을 갖고, 상기 제4 면 및 상기 제5 면이 상기 제2 면에 교차함과 함께, 상기 제4 면 및 상기 제5 면 중 적어도 하나의 면이 상기 제1 면에 교차하는, 스트레치 성형품의 제조 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 요철부는, 서로 대향하는 상기 제4 면 및 제6 면과, 상기 제4 면 및 상기 제6 면에 교차하는 상기 제5 면을 갖고, 상기 제4 면, 상기 제5 면 및 상기 제6 면이 상기 제2 면에 교차함과 함께, 상기 제4 면, 상기 제5 면 및 상기 제6 면 중 적어도 하나의 면이 상기 제1 면에 교차하는, 스트레치 성형품의 제조 장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 복수의 요철부가 삼각 형상을 갖는 경우, 상기 삼각 형상을 1 피치라고 했을 때의 상기 복수의 요철부의 피치 간격이 5∼50mm의 범위 내이고, 또한 상기 요철부의 면의 상승 각도가 10∼40도의 범위 내인, 스트레치 성형품의 제조 장치.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 요철부가 사다리꼴 형상 또는 직사각 형상을 갖는 경우, 볼록 형상 및 오목 형상의 조를 1 피치라고 했을 때의 상기 복수의 요철부의 피치 간격이 5∼50mm의 범위 내이고, 또한 상기 요철부의 높이가 1.0∼10.0mm의 범위 내인, 스트레치 성형품의 제조 장치.
7. 서로 대향하는 구속면에, 외곽으로부터 중앙부를 향하여, 제1 면과, 상기 제1 면에 교차하는 제2 면과, 상기 제2 면에 교차하는 제3 면을 가짐과 함께, 상기 제1 면이 복수의 요철부를 갖고, 서로 상사형으로 설치된 로크 비드를 구비한 다이 및 블랭크 홀더의 사이에 판재의 블랭크를 적재하는 공정과,
   상기 다이 및 상기 블랭크 홀더에 의해 상기 블랭크의 주연부를 구속하는 공정과,
   상기 블랭크의 주연부를 구속한 상태에서, 펀치에 의해 상기 블랭크의 성형 영역을 상기 다이측에 상대적으로 압입함으로써 상기 블랭크를 스트레치 성형하는 공정을 구비하는, 스트레치 성형품의 제조 방법.
   

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