DE102008003067B4 - Method and bending tool for bending a workpiece - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Biegen eines Werkstücks, bei dem (a) das Werkstück (1) mittels einer Halteeinrichtung (7, 8) in einem Halteeingriff gehalten, (b) in einem von der Halteeinrichtung (7, 8) in Längsrichtung vorragenden Biegeabschnitt (3, 4) mittels Reibschluss zwischen Biegewangen (11, 12) geklemmt (c) und durch Biegen umgeformt wird, indem die Biegewangen (11, 12) mit dem geklemmten Biegeabschnitt (3, 4) relativ zu der Halteeinrichtung (7, 8) mittels einer Rotationsbewegung aus einer ersten Biegewangenposition in eine zweite Biegewangenposition bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass (d) zumindest ein überwiegender Teil der das Biegen bewirkenden Biegekraft mittels einer im Reibschluss wirkenden Reibkraft in den Biegeabschnitt (3, 4) eingeleitet wird.Method for bending a workpiece, in which (a) the workpiece (1) is held in a holding engagement by means of a holding device (7, 8), (b) in a bending section (3, 4) protruding in the longitudinal direction from the holding device (7, 8) ) by means of frictional engagement between bending cheeks (11, 12) clamped (c) and formed by bending, by the bending cheeks (11, 12) with the clamped bending portion (3, 4) relative to the holding means (7, 8) by means of a rotational movement a first bending cheek position are moved to a second bending cheek position, characterized in that (d) at least a predominant part of the bending force causing bending by means of a frictionally acting frictional force in the bending portion (3, 4) is introduced.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines Werkstücks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Biegewerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13. Ein derartiges Verfahren bzw. Biegewerkzeug ist aus
Karosserien von Kraftfahrzeugen werden aus einer Vielzahl von Strukturelementen gefügt. Durch eine Reduzierung der Fügeoperationen können Kosten eingespart werden. Eine Reduzierung der Anzahl der gefügten Bauteile wirkt sich auch positiv auf die Toleranzkette aus. Hinsichtlich der Kosten spielt auch eine Rolle, dass Änderungen in der Geometrie der Strukturelemente, beispielsweise von Fahrzeugmodell zu Fahrzeugmodell, mit kostspieligen Anpassungen der Fertigungswerkzeuge verbunden sind, insbesondere bei Einsatz aufwändiger Umformverfahren wie beispielsweise Tiefziehen.Automotive bodies are joined by a variety of structural elements. By reducing the joining operations costs can be saved. A reduction in the number of joined components also has a positive effect on the tolerance chain. With regard to the cost also plays a role that changes in the geometry of the structural elements, for example, from vehicle model to vehicle model, associated with costly adjustments of the production tools, especially when using complex forming processes such as deep drawing.
Ein im Vergleich mit Tiefziehen preiswerteres Umformverfahren ist das Biegen, einhergehend allerdings mit einer Beschränkung der durch Biegeoperationen herstellbaren Geometrien. Aus der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Umformung eines Werkstücks zu schaffen, mit dem insbesondere ein ebenes Blech oder offenes Blechprofil auf preiswerte Weise mit einer in der Ebene des Blechs oder eines Schenkels des Blechprofils verlaufenden Krümmung versehen werden kann. Des Weiteren soll ein Umformwerkzeug geschaffen werden, das sich für die Durchführung des Verfahrens eignet.It is an object of the invention to provide a method for forming a workpiece, with which in particular a flat metal sheet or open sheet metal profile can be provided in an inexpensive manner with a running in the plane of the sheet or a leg of the sheet metal profile curvature. Furthermore, a forming tool is to be created, which is suitable for carrying out the method.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Biegen eines Werkstücks mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie ein Biegewerkzeug nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for bending a workpiece with the features of
Nach der Erfindung wird die das Biegen bewirkende Biegekraft oder zumindest ein überwiegender Teil der Biegekraft mittels einer im Reibschluss der Biegewangen und des Biegeabschnitts wirkenden Reibkraft in den Biegeabschnitt eingeleitet. Auf diese Weise können Werkstücke, deren Dicke mehrfach kleiner als deren Breite und Länge ist, um eine Achse gebogen werden, die sich orthogonal zu der Längsrichtung und der Breitenrichtung, also parallel zu der Richtung erstreckt, in die die Dicke des Werkstücks gemessen wird. Die Erfindung ermöglicht ein Biegeumformen beispielsweise eines ebenen Blechs um die ”hohe Kante”, also um eine in Dickenrichtung des Blechs erstreckte Achse. Ebenso können offene Profile, vorzugsweise Blechprofile, um eine Achse gebogen werden, die orthogonal zu einem im Querschnitt ebenen Schenkel des Profils weist, indem der betreffende Schenkel zwischen den Biegewangen im Reibschluss geklemmt wird. So eignet sich das Verfahren insbesondere für das Biegen von Winkelprofilen, beispielsweise L-, T-, U- oder Doppel-T-Profilen, wobei vorzugsweise ein langer Schenkel des Profils geklemmt und erfindungsgemäß in der Ebene des betreffenden Schenkels durch Biegen umgeformt wird. Die Erfindung ist zwar besonders vorteilhaft für die Umformung ebener Bleche und offener Blechprofile mit wenigstens einem ebenen Schenkel, sie ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern beispielsweise auch für rund gewölbte, vorzugsweise flache Bleche oder Profile mit entsprechenden Profilschenkeln geeignet.According to the invention, the bending force causing the bending or at least a predominant part of the bending force is introduced into the bending section by means of a frictional force acting in the frictional engagement of the bending cheeks and the bending section. In this way, workpieces whose thickness is several times smaller than their width and length can be bent about an axis orthogonal to the longitudinal direction and the width direction, that is, parallel to the direction in which the thickness of the workpiece is measured. The invention enables a bending deformation, for example, of a flat sheet around the "high edge", ie about an axis extending in the thickness direction of the sheet. Likewise, open profiles, preferably sheet-metal profiles, can be bent about an axis which is orthogonal to a leg of the profile which is flat in cross-section, by frictionally clamping the leg in question between the bending cheeks. Thus, the method is particularly suitable for bending angle profiles, such as L, T, U or double-T profiles, wherein preferably a long leg of the profile is clamped and deformed according to the invention in the plane of the respective leg by bending. Although the invention is particularly advantageous for the transformation of flat sheets and open sheet metal profiles with at least one flat leg, it is not limited thereto, but for example also suitable for round curved, preferably flat sheets or profiles with corresponding profile legs.
In bevorzugten Ausführungen bleibt von dem Werkstück bei dem Biegen oder im Falle eines bevorzugt inkrementellen Biegens bei jedem Biegeschritt ein Teilabschnitt des Biegeabschnitts frei von Klemmkräften. Das Werkstück weist bei dem Biegen oder jedem Biegeschritt jeweils einen in dem Halteeingriff mit der Halteeinrichtung befindlichen Halteabschnitt, im Biegeabschnitt einen zwischen den Biegewangen geklemmten Teilabschnitt und zwischen diesem Teilabschnitt und dem Halteabschnitt den frei bleibenden Teilabschnitt auf, der dem Biegeabschnitt zugerechnet wird. Die durch die Bewegung der Biegewangen in die zweite Biegewangenposition bewirkte Biegeumformung findet zumindest zu einem überwiegenden Teil in dem freien Teilabschnitt statt. Theoretisch ist zwar denkbar, dass der freie Teilabschnitt bei der Biegeumformung den gesamten Umformbereich des Werkstücks ausmacht. Das Werkstück wird jedoch bei Biegeumformungen, bei denen es im Umformbereich Zugspannungen unterliegt, im Zugspannungsbereich gedehnt und dadurch ausgedünnt, so dass im ausgedünnten Bereich der Reibschluss schwächer wird und sich dementsprechend die Klemmkraft verringert. Bei Biegeumformungen, bei denen es im Umformbereich Druckspannungen unterliegt, wird es im Druckspannungsbereich gestaucht und dadurch aufgedickt, so dass im aufgedickten Bereich der Reibschluss verstärkt wird und sich dementsprechend die Klemmkraft vergrößert. Das Werkstück kann bei der Biegeumformung auch an seiner Bogenaußenseite auf Zug und zur gleichen Zeit an seiner Bogeninnenseite auf Druck beansprucht werden, falls nämlich eine neutrale Faser innerhalb des Werkstücks verläuft. Das Werkstück kann aufgrund der im Biegebereich auftretenden Spannungsunterschiede auch im Klemmbereich der Biegewangen und bei reibschlüssigem Halteeingriff auch im Klemmbereich der Halteeinrichtung gestreckt oder gestaucht werden. Der Ausdehnung des Umformbereichs in den Klemmbereich kann beispielsweise durch eine Erhöhung der Klemmkraft im jeweiligen Klemmbereich oder durch eine erhöhte Nachgiebigkeit der Klemmflächen der Biegewangen oder der Halteeinrichtung begegnet werden. Das Wort ”oder” wird hier wie auch überall sonst im üblichen logischen Sinne verstanden, umfasst also sowohl die Bedeutung von ”entweder ... oder” als auch die Bedeutung von ”und”, soweit sich aus dem jeweiligen Zusammenhang nichts anderes nur ergeben kann.In preferred embodiments of the workpiece in the bending or in the case of a preferably incremental bending at each bending step, a portion of the bending section remains free of clamping forces. The workpiece has in the bending or each bending step respectively in a holding engagement with the holding device holding portion, in the bending section clamped between the bending cheeks section and between this section and the holding section on the free portion which is attributed to the bending section. The bending deformation caused by the movement of the bending cheeks into the second bending cheek position takes place at least for the most part in the free part section. Theoretically, it is conceivable that the free section in the bending forming the entire forming area of the workpiece. The workpiece, however, is stretched and thus thinned out in the tensile stress region during bending transformations in which it experiences tensile stresses in the deformation region, so that in the thinned region the frictional engagement becomes weaker and accordingly the clamping force is reduced. In bending transformations where compressive stresses occur in the forming area, it is compressed in the compressive stress area and thickened, so that the frictional connection is increased in the thickened area and accordingly the clamping force is increased. The workpiece can be claimed in the bending deformation at its outer edge on train and at the same time on its inside sheet on pressure, if indeed a neutral fiber runs inside the workpiece. Due to the differences in tension occurring in the bending region, the workpiece can also be stretched or compressed in the clamping region of the bending cheeks and in frictionally engaged holding engagement in the clamping region of the holding device. The expansion of the deformation region into the clamping region can be counteracted, for example, by an increase in the clamping force in the respective clamping region or by an increased flexibility of the clamping surfaces of the bending cheeks or the holding device. The word "or" is understood here as everywhere else in the usual logical sense, thus encompassing both the meaning of "either ... or" as well as the meaning of "and", as far as nothing else can only result from the context ,
Die Biegewangen werden bei der Biegeumformung aus der ersten Biegewangenposition rotatorisch, beispielsweise nur gedreht oder längs einer Kurvenbahn in die zweite Biegeposition bewegt. Die Kurvenbahn kann grundsätzlich einen beliebig gekrümmten Verlauf aufweisen, vorzugsweise ist die Kurvenbahn ein Kreisbogen. Die Kurvenbahn kann beispielsweise mittels eines Kurvengetriebes, d. h. im Eingriff einer Führungsbahn und eines die Führungsbahn abfahrenden Eingriffsglieds vorgegeben werden, bevorzugt sind die Biegewangen jedoch drehbar oder schwenkbar angeordnet, also um eine reale und nicht nur virtuelle Rotationsachse rotatorisch bewegbar, zweckmäßigerweise mit einem einzigen Freiheitsgrad der Rotationsbewegung. Die Rotationsachse, um die der Biegeabschnitt des Werkstücks umgeformt wird, ist vorzugsweise eine ortsfeste Werkzeugachse, kann grundsätzlich jedoch auch im Verlaufe der Biegeumformung dem Ort nach verändert werden.The bending cheeks are rotationally in the bending deformation from the first bending cheek position, for example, only rotated or moved along a curved path in the second bending position. The curved path may in principle have an arbitrarily curved course, preferably the curved path is a circular arc. The curved path can, for example, by means of a cam gear, d. H. However, the bending cheeks are preferably arranged rotatable or pivotable, that is rotatable about a real and not only virtual axis of rotation rotatably, expediently with a single degree of freedom of the rotational movement in the engagement of a guideway and a guideway departing engagement member. The axis of rotation about which the bending portion of the workpiece is formed, is preferably a stationary tool axis, but in principle can also be changed in the course of the bending deformation of the place.
Das erfindungsgemäße Biegeverfahren ist der Klasse der Schwenkbiegeverfahren zuzuordnen, allerdings mit gegenüber den konventionellen Schwenkbiegeverfahren modifizierten Verhältnissen hinsichtlich der Ausrichtung der im Reibschluss wirkenden Reibkraft und der sich daraus ergebenden Klemmkraft einerseits und der Orientierung der Kurvenbahn der Biegewangen, in bevorzugt einfachen Ausführungen der Ausrichtung der Rotationsachse, andererseits.The bending method according to the invention is assigned to the class of the swivel bending method, but with respect to the alignment of the frictionally acting frictional force and the resulting clamping force on the one hand and the orientation of the curved path of the bending cheeks, in preferred simple embodiments of the orientation of the axis of rotation, on the other hand.
Das Werkstück ist vorzugsweise ein Blech und kann insbesondere ein Stahlblech oder auch ein Blech einer anderen Metalllegierung, beispielsweise ein Leichtmetallblech sein. Es weist eine Dicke von vorzugsweise höchstens 5 mm und vorzugsweise wenigstens 0.5 mm auf, wobei die Dicke in Anpassung an die bei der Biegeumformung auftretenden Zug- oder Druckkräfte über die Breite des Werkstücks variieren kann. Die quer zur Dicke und den bei der Biegeumformung auftretenden Zug- oder Druckkräften gemessene Breite beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20 cm, ist grundsätzlich jedoch nicht limitiert. Breiten zwischen 5 und 15 cm werden besonders bevorzugt. Die Länge des umzuformenden Werkstücks ist beliebig, solange ein Halten durch die Halteeinrichtung und ein Klemmen durch die Biegewangen gewährleistet ist.The workpiece is preferably a metal sheet and may in particular be a steel sheet or else a metal sheet of another metal alloy, for example a light metal sheet. It has a thickness of preferably at most 5 mm and preferably at least 0.5 mm, wherein the thickness can vary over the width of the workpiece in adaptation to the tensile or compressive forces occurring during the bending deformation. The width measured transversely to the thickness and the tensile or compressive forces occurring during the bending deformation is preferably not more than 20 cm, but in principle is not limited. Widths between 5 and 15 cm are particularly preferred. The length of the workpiece to be formed is arbitrary, as long as a holding by the holding device and a clamping is ensured by the bending cheeks.
Die Halteeinrichtung hält das Werkstück in einem Halteabschnitt mit ausreichender Haltekraft, damit die Umformkräfte im Werkstück in Abhängigkeit vom Ort der Rotationsachse als Zugkräfte oder Druckkräfte wirken, das Werkstück also gestreckt oder gestaucht wird. Falls die Drehachse sich durch das Werkstück erstreckt, unterliegt das Werkstück bei der Biegeumformung über seine Breite gesehen auf der einen Seite der neutralen Faser einer Zugbeanspruchung und auf der anderen Seite einer Druckbeanspruchung. Die Halteeinrichtung hält den Halteabschnitt des Werkstücks vorzugsweise ausschließlich reibschlüssig durch Spannen. Obgleich weniger bevorzugt, ist grundsätzlich jedoch auch denkbar, dass die Halteeinrichtung den Halteabschnitt formschlüssig oder sowohl form- als auch reibschlüssig hält, um die bei der Biegeumformung auftretenden Zug- oder Druckkräfte aufzunehmen. Die Halteeinrichtung kann vorteilhafterweise zusätzlich eine Seitenführung für das Werkstück bilden.The holding device holds the workpiece in a holding section with sufficient holding force so that the forming forces in the workpiece depending on the location of the axis of rotation act as tensile or compressive forces, the workpiece is thus stretched or compressed. If the axis of rotation extends through the workpiece, the workpiece undergoes tensile stress on one side of the neutral fiber and on the other side compressive stress as seen in bending over its width. The holding device holds the holding portion of the workpiece preferably by friction only by clamping. Although less preferred, it is also conceivable, in principle, for the holding device to hold the holding section in a form-fitting or both positive and frictionally engaged manner in order to absorb the tensile or compressive forces occurring during the bending deformation. The holding device can advantageously also form a side guide for the workpiece.
Das erfindungsgemäße Biegeverfahren eignet sich insbesondere zum inkrementellen Biegen von Werkstücken, bei dem das Werkstück schrittweise gebogen wird, um es nach Ausführung eines ersten Biegeschritts in wenigstens einem weiteren Biegeschritt, vorzugsweise in mehreren weiteren kleinen Biegeschritten, weiter zu biegen. Der durch die Biegeumformung geschaffene Bogen setzt sich somit aus mehreren Bogeninkrementen zusammen, die nacheinander erzeugt werden. Nach Ausführung einer ersten Biegeumformung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu diesem Zeitpunkt in der zweiten Biegewangenposition befindlichen Biegewangen geöffnet und somit der Reibschluss mit dem Werkstück gelöst. Die Biegewangen können nun in die erste Biegewangenposition zurückbewegt werden. Ferner wird nach Ausführung des Biegeschritts der Halteeingriff der Halteeinrichtung gelöst, vorzugsweise nach dem Lösen des Reibschlusses der Biegewangen und vorzugsweise auch erst, wenn die Biegewangen wieder die erste Biegewangenposition einnehmen. Grundsätzlich können der Reibschluss der Biegewangen und der Halteeingriff der Halteeinrichtung auch gleichzeitig gelöst werden. Nachdem der Halteeingriff gelöst ist, wird das Werkstück relativ zu der Halteeinrichtung in die Richtung, in die der Biegeabschnitt von der Halteeinrichtung vorragt, bis in eine neue Werkstückposition vorwärts bewegt. In der neuen Werkstückposition wird der Halteeingriff wieder hergestellt, und das Werkstück wird in seinem nun weiter von der Halteeinrichtung vorragenden Biegeabschnitt von den Biegewangen erneut im Reibschluss geklemmt. Dann wird der nächste Biegeschritt ausgeführt. Die sukzessive ausgeführten Biegeschritte können untereinander identisch sein. Grundsätzlich ist aber auch denkbar, dass die Biegewangen mit dem geklemmten Biegeabschnitt einen längeren oder einen kürzeren Weg als bei einem zuvor ausgeführten Biegeschritt zurücklegen oder die Rotationsachse der Biegeumformung dem Ort nach verändert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet eine derartige Flexibilität zumindest dem Grunde nach, da auf eine Kante, um die gebogen wird, oder eine andere Art der Anlage, an die das Werkstück bei der Biegeumformung angelegt wird, verzichtet werden kann.The bending method according to the invention is particularly suitable for the incremental bending of workpieces, in which the workpiece is bent stepwise to further bend it after performing a first bending step in at least one further bending step, preferably in several other small bending steps. The arc created by the bending deformation is thus composed of several arc increments, which are generated one after the other. After execution of a first bending deformation according to the inventive method located at this time in the second bending cheek position bending cheeks are opened and thus solved the frictional engagement with the workpiece. The bending cheeks can now be moved back to the first bending cheek position. Further, after execution of the bending step of the holding engagement of the holding device is released, preferably after the release of the frictional engagement of the bending cheeks and preferably only when the bending cheeks again occupy the first bending cheek position. In principle, the frictional engagement of the bending cheeks and the holding engagement of the holding device can also be achieved simultaneously. After the holding engagement is released, the workpiece is moved forward to a new workpiece position relative to the holding device in the direction in which the bending section protrudes from the holding device. In the new workpiece position, the holding engagement is restored, and the workpiece is now in its further from the holding device projecting bending section of the bending cheeks clamped again in frictional engagement. Then the next bending step is carried out. The successive executed bending steps can be identical to each other. In principle, however, it is also conceivable that the bending cheeks with the clamped bending section cover a longer or a shorter path than in the case of a previously performed bending step or the axis of rotation of the bending deformation is changed in place. The method according to the invention provides such flexibility, at least in principle, since it is possible to dispense with an edge to be bent or another type of installation to which the workpiece is applied during bending deformation.
In bevorzugten einfachen Ausführungen ist die Bewegung der Biegewangen wie bereits erwähnt eine einfache Dreh- oder Schwenkbewegung um eine für das Biegewerkzeug ortsfeste Rotationsachse. Der Dreh- oder Schwenkwinkel kann bei jedem Biegeschritt der gleiche sein oder auch verändert werden, beispielsweise in Anpassung an eine in Längsrichtung des Werkstücks variierende Dicke oder Werkstofffestigkeit oder eine variierende Breite, was auch den Fall einer Variation in mehreren dieser Parameter einschließt.In preferred simple embodiments, as already mentioned, the movement of the bending cheeks is a simple turning or pivoting movement about a rotational axis fixed for the bending tool. The turning or swiveling angle may be the same at each bending step or may be changed, for example, in adaptation to a varying thickness or material strength or a varying width in the longitudinal direction of the workpiece, which also includes the case of a variation in several of these parameters.
Ein für die Durchführung des Biegeverfahrens geeignetes Biegewerkzeug weist die Halteeinrichtung und die Biegewangen auf, nämlich eine erste Biegewange und wenigstens eine weitere, zweite Biegewange, zwischen denen das Werkstück im Biegeabschnitt mit einer Klemmkraft klemmbar ist. Die Biegewangen sind für die Biegeumformung relativ zu der Halteeinrichtung rotatorisch um die genannte Rotationsachse bewegbar. Die Rotationsachse kann bei einem inkrementellen Biegen zwischen aufeinander folgenden Biegeschritten veränderbar, beispielsweise parallel versetzbar sein, in bevorzugt einfachen Ausführungen ist sie jedoch in Bezug auf das Biegewerkzeug ortsfest. Erfindungsgemäß ist die Rotationsachse zu der von den Biegewangen auf das Werkstück ausgeübten Klemmkraft parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel, wobei als im Wesentlichen parallel auch noch eine Rotationsachse aufgefasst wird, die zu der Klemmkraft eine Neigung von höchstens 30° aufweist.A bending tool suitable for carrying out the bending process has the holding device and the bending cheeks, namely a first bending cheek and at least one further, second bending cheek, between which the workpiece can be clamped in the bending section with a clamping force. The bending cheeks are rotationally movable relative to the holding device about the said axis of rotation for the bending deformation. The rotational axis may be variable in an incremental bending between successive bending steps, for example, be displaced parallel, but in preferred simple embodiments, it is stationary with respect to the bending tool. According to the invention, the axis of rotation relative to the clamping force exerted by the bending cheeks on the workpiece is parallel or at least substantially parallel, whereby a rotation axis which has an inclination of at most 30 ° to the clamping force is also considered substantially parallel.
Die Biegewangen weisen einander zugewandte Klemmflächen auf, die zum Klemmen gegen den Biegeabschnitt des Werkstücks gepresst werden, um dieses reibschlüssig zu spannen. Der Klemmeingriff mit dem Werkstück kann rein reibschlüssig sein, kann alternativ aber auch einen Formschluss umfassen. Es kann eine der Biegewangen oder es können beide Biegewangen in ihrer jeweiligen Klemmfläche erhaben aufragende Prägeflächen aufweisen, um im Klemmeingriff das Werkstück zu prägen.The bending cheeks have mutually facing clamping surfaces, which are pressed for clamping against the bending portion of the workpiece in order to clamp this frictionally. The clamping engagement with the workpiece may be purely frictional, but may alternatively include a positive connection. It may be one of the bending cheeks or it may have both bending cheeks raised in their respective clamping surface upstanding embossing surfaces to stamp the workpiece in clamping engagement.
Weist das Werkstück im Querschnitt ein offenes Profil auf mit einem zwischen den Biegewangen zu klemmenden ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel, vorzugsweise kürzeren Schenkel, der zu dem ersten Schenkel eine Neigung aufweist, ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schenkel bei der Biegeumformung seitlich gestützt wird, um einer Änderung der Neigung entgegenzuwirken, vorzugsweise eine Änderung gänzlich zu verhindern. Die betreffende Biegewange bildet in derartigen Ausführungen eine Anlagefläche für den zweiten Schenkel. Bei Zugbeanspuchung besteht die Tendenz, dass der zweite Schenkel in Richtung auf den geklemmten ersten Schenkel gezogen und die Neigung dadurch verringert wird. Eine seitliche Abstützung und in diesem Sinne Führung ist nicht nur für einen bezüglich der Biegeumformung äußeren zweiten Schenkel, sondern auch für einen bei der Biegeumformung am inneren Rand des geklemmten ersten Schenkels verlaufenden zweiten Schenkel vorteilhaft. Zum Biegen beispielsweise eines U- oder Doppel-T-Profils, bei dem zwei oder vier zweite Schenkel längs des mittleren ersten Schenkels verlaufen, ist eine seitliche Abstützung jedes der zweiten Schenkel von Vorteil. Wird ein als Seitenführung dienender Stempel einer Biegewange einteilig ausgeführt, ist die längs der Biegelinie des Werkstücks gemessene Länge des Stempels und dementsprechend die Länge der Seitenführung begrenzt. Um die Seitenführung zu verlängern, ist eine Segmentierung des Stempels von Vorteil, um die seitliche Abstützung im Biegeabschnitts zu verlängern.If the workpiece has in cross-section an open profile with a first leg to be clamped between the bending cheeks and a second leg, preferably a shorter leg, which has an inclination to the first leg, it is advantageous if the second leg is laterally supported during the bending deformation in order to counteract a change in the inclination, preferably to prevent a change entirely. The bending cheek in question forms in such embodiments a contact surface for the second leg. Tensile stress tends to pull the second leg toward the clamped first leg and thereby reduce the incline. A lateral support and guidance in this sense is advantageous not only for a bending with respect to the outer second leg, but also for a bending in the inner edge of the clamped first leg extending second leg. For bending, for example, a U-shaped or double-T profile in which two or four second legs extend along the middle first leg, lateral support of each of the second legs is advantageous. If a stamp of a bending cheek serving as a side guide is made in one piece, the length of the punch measured along the bending line of the workpiece and accordingly the length of the side guide is limited. To extend the side guide, segmentation of the punch is advantageous in order to extend the lateral support in the bending section.
Ungeachtet der Frage einer seitlichen Abstützung kann für das Biegen von offenen Profilen mittels einer Segmentierung der Biegewangen die Klemmfläche verlängert und dadurch vergrößert werden. Wie auch im Falle einer nur seitlichen Abstützung sind die einzelnen Segmente miteinander beweglich verbunden, so dass sie gemeinsam eine der Biegekontur des Werkstücks folgende Klemmfläche bilden. Bei einer segmentierten Biegewange können sämtliche Segmente Klemmflächen zum Klemmen des Werkstücks bilden. Bei mehr als zwei Segmenten kann alternativ ein weiteres, drittes Segment an seiner dem Werkstück zugewandten Seite eine Freistellung aufweisen und dementsprechend keine Klemmfläche für das Werkstück bilden, sondern lediglich als seitliche Abstützung dienen. Grundsätzlich gilt dies auch umgekehrt, d. h. eines oder mehrere der Segmente können auch lediglich als Klemmsegmente, aber nicht gleichzeitig als seitliche Abstützung dienen. Bei einer Segmentierung in beispielsweise genau zwei Segmente kann das eine, vorzugsweise das näher bei der Halteeinrichtung angeordnete Segment, als Klemm- und Abstützsegment und das andere Segment nur als Abstützsegment oder nur als Klemmsegment oder bevorzugt ebenfalls als Klemm- und Abstützsegment dienen, indem es eine Klemmfläche zum Werkstück aufweist und während der Biegeumformung in jedem Zeitpunkt bis zu dem zweiten Schenkel des Werkstücks reicht. Entsprechendes gilt für eine Segmentierung in mehr als zwei Segmente hinsichtlich jedes der Segmente, wobei vorzugsweise zumindest das der Halteeinrichtung nächste Segment als Klemmsegment und vorzugsweise auch als Abstützsegment ausgeführt ist.Regardless of the question of lateral support, the clamping surface can be lengthened and thereby increased for bending open profiles by segmenting the bending cheeks. As in the case of only lateral support, the individual segments are movably connected to each other so that together they form a clamping surface following the bending contour of the workpiece. In a segmented bending cheek, all segments can form clamping surfaces for clamping the workpiece. In the case of more than two segments, alternatively, a further, third segment may have an open position on its side facing the workpiece and accordingly form no clamping surface for the workpiece, but merely serve as a lateral support. Basically, this also applies vice versa, ie one or more of the segments can also serve only as clamping segments, but not at the same time as a lateral support. When segmenting into, for example, exactly two segments, one, preferably the segment arranged nearer to the holding device, can serve as a clamping and support segment and the other segment only as a support segment or only as a clamping segment or, preferably, also as a clamping and support segment Clamping surface to the workpiece and during the Biegeumformung at any time up to the second leg of the workpiece extends. The same applies to a segmentation in more than two segments with respect to each of the segments, wherein preferably at least that of the holding device next segment is designed as a clamping segment and preferably also as a support segment.
Eine Antriebseinrichtung, mittels der die rotatorische Bewegung der Biegewangen bewirkt werden kann, ist vorzugsweise Bestandteil des Biegewerkzeugs, indem sie an einer Basis des Werkzeugs abgestützt und mit den Biegewangen gekoppelt ist. Auf diese Weise wird der Kraftfluss für den Antrieb der Biegewangen innerhalb des Biegewerkzeugs geschlossen. Die Basis, an der sich die Antriebseinrichtung abstützt, kann beispielsweise eine Grundplatte des Biegewerkzeugs sein, über die das Werkzeug an einer Presse abgestützt ist. Die Presse stellt vorteilhafterweise eine Zustelleinrichtung zur Verfügung, mittels der die Biegewangen zur Erzeugung der Klemmkraft aufeinander zu bewegbar und gegen den Biegeabschnitt des Werkstücks pressbar sind. Die Presse kann auch das Abstellen besorgen. In einer Modifikation kann das Biegewerkzeug als solches mit einer Abstelleinrichtung ausgestattet sein, so dass eine Zu- und Abstelleinrichtung entweder von der Presse oder von der Presse in Kombination mit dem Biegewerkzeug verwirklicht ist. Die Zu- und Abstelleinrichtung besorgt vorzugsweise auch das Herstellen und Lösen des Halteeingriffs der Halteeinrichtung. Ferner kann eine Vorschubeinrichtung vorgesehen sein, die das Werkstück zwischen den einzelnen Biegeschritten jeweils ein Stück weit vorwärts bewegt, vorzugsweise auf einem Unterteil der Halteeinrichtung aufliegend vorwärts schiebt. Die Vorschubeinrichtung kann ebenfalls noch innerhalb des Biegewerkzeugs oder an einem übergeordneten, das Biegewerkzeug lagernden Gestell, beispielsweise der genannten Presse, abgestützt sein. Schließlich ist in bevorzugten Ausführungen, insbesondere in Ausführungen für inkrementelles Biegen, eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die die Antriebseinrichtung der Biegewangen, die Vorschubeinrichtung und die Zu- und Abstelleinrichtung steuert, so dass die Bewegungsabläufe aufeinander abgestimmt von den betreffenden Einrichtungen ausgeführt werden.A drive means, by means of which the rotational movement of the bending cheeks can be effected, is preferably part of the bending tool, by being supported on a base of the tool and coupled to the bending cheeks. In this way, the power flow for driving the bending cheeks is closed within the bending tool. The base on which the drive device is supported, for example, be a base plate of the bending tool, via which the tool is supported on a press. The press advantageously provides a delivery device by means of which the bending cheeks for generating the clamping force are movable toward one another and can be pressed against the bending section of the workpiece. The press can also get the parking. In one modification, the bending tool as such can be equipped with a stop device, so that a supply and Abstellinrichtung is realized either from the press or from the press in combination with the bending tool. The supply and Abstelleinrichtung preferably also worried the manufacture and release of the retaining engagement of the holding device. Further, a feed device may be provided, which moves the workpiece between the individual bending steps in each case a bit forward, preferably pushes forward on a lower part of the holding device forward. The feed device can also be supported within the bending tool or on a superordinate frame supporting the bending tool, for example the press mentioned. Finally, in preferred embodiments, in particular in embodiments for incremental bending, a control device is provided which controls the drive means of the bending cheeks, the feed device and the supply and Abstellinrichtung so that the movements are coordinated with each other by the respective institutions.
Die Erfindung hat über das Biegeverfahren und das Biegewerkzeug hinaus auch ein Bauteil zum Gegenstand, das durch die erfindungsgemäße Biegeumformung aus dem Werkstück geformt wurde. Das Bauteil wird bevorzugt als Strukturelement eines Fahrzeugs verwendet, vorzugsweise in einem oder für ein Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen ebenso wie Personenkraftwagen. Es kann stattdessen auch ein Strukturelement eines Schienenfahrzeugs oder eines Luft- oder Wasserfahrzeugs bilden, bevorzugt eine Spantstruktur, oder für einen Einbau in solch ein Fahrzeug vorgesehen sein. Es kann insbesondere als Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs vorgesehen oder eingebaut sein, beispielsweise als Längsträger in einer Kraftfahrzeugkarosserie. Längsträger von Kraftfahrzeugkarosserien sind oftmals nicht nur um eine oder mehrere zur Breitenrichtung des Längsträgers parallele Achse(n) gebogen, sondern können auch einen gebogenen Verlauf mit einem oder mehreren Bogenabschnitt(en) aufweisen, der oder die sich um eine Achse oder mehrere Achsen erstreckt oder erstrecken, die parallel zu der Richtung ist oder sind, in die jeweils die Materialdicke des Strukturelements gemessen wird. Die erfindungsgemäße Biegeumformung eignet sich insbesondere zur Formung solcher Bögen.In addition to the bending method and the bending tool, the invention also relates to a component which has been shaped from the workpiece by the bending deformation according to the invention. The component is preferably used as a structural element of a vehicle, preferably in or for a motor vehicle, trucks as well as passenger cars. Instead, it can also form a structural element of a rail vehicle or an aircraft or watercraft, preferably a frame structure, or be provided for installation in such a vehicle. It may in particular be provided or installed as a body structure of a motor vehicle, for example as a longitudinal member in a motor vehicle body. Side members of motor vehicle bodies are often not only bent around one or more axes parallel to the width direction of the side member, but may also have a curved course with one or more arc portions extending around one or more axes extend, which is or are parallel to the direction in which the material thickness of the structural element is measured in each case. The bending deformation according to the invention is particularly suitable for shaping such sheets.
Weitere bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und in den Kombinationen der Unteransprüche beschrieben.Further preferred features are also described in the subclaims and in the combinations of the subclaims.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to figures. The features disclosed in the exemplary embodiments form each individually and in each combination of features the subject-matter of the claims and also the embodiments described above. Show it:
In
Das Werkstück
Mit dem inkrementellen Schwenkbiegen können insbesondere Flachbleche und offene Blechprofile zu Strukturelementen mit einem in der Ebene des Flachblechs oder eines Hauptschenkels des Profils bogenförmigen Verlauf geformt werden, die bislang aus mehreren Teilen gefügt werden mussten. Der Hauptschenkel bildet in dem zu formenden Strukturelement vorzugsweise einen Haupttraggurt. Mit dem Verfahren können flexibel unterschiedliche Radien ausgeformt werden, da die Position der Rotationsachse R in der X, Y-Ebene relativ zu dem Werkstück
Eine praktisch vernünftige Grenze für den Zugspannungsfall ist die Gleichmaßdehnung, die in der am stärksten auf Zugspannung beanspruchten Faser des Werkstücks
Für die Flexibilität des Biegewerkzeugs hinsichtlich der Geometrie des erzeugbaren Bogens ist vorteilhaft, dass die Rotationsbeweglichkeit der Biegewangen
Die
In der Modifikation der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Werkstückworkpiece
- 1a1a
- langer Schenkellong thigh
- 1b1b
- kurzer Schenkelshort thigh
- 22
- Halteabschnittholding section
- 33
- Biegeabschnittbending section
- 44
- Biegeabschnittbending section
- 55
- Pressentischpress table
- 66
- Grundplattebaseplate
- 77
- Halteeinrichtung, UnterteilHolding device, lower part
- 88th
- Halteeinrichtung, OberteilHolding device, upper part
- 99
- Deckplattecover plate
- 1010
- Rotationsteilrotating part
- 1111
- erste Biegewangefirst bending cheek
- 1212
- zweite Biegewangesecond bending cheek
- 12a12a
- Pressplatte, StempelPress plate, stamp
- 12b12b
- Oberteiltop
- 12c12c
- Oberteiltop
- 1313
- Federfeather
- 1414
- Gleitplattesliding plate
- 1515
- Gleitplattesliding plate
- 1616
- Gelenkelementjoint element
- 1717
- Gelenkelementjoint element
- 1818
- Gelenkelementjoint element
- 1919
- Gelenkelementjoint element
- 2020
- Führungssäuleguide column
- 2121
- 2222
- Antriebseinrichtungdriving means
- 2323
- Gelenkelementjoint element
- 2424
- Gelenkelementjoint element
- 25a–d25a-d
- Segmentesegments
- 26a–f26a-f
- Segmentesegments
- FF
- Zugkrafttraction
- KK
- Klemmkraftclamping force
- PP
- PressenkraftPress force
- RR
- Rotationsachseaxis of rotation
- VV
- Vorschubrichtungfeed direction
- ra r a
- Außenradiusouter radius
- X, Y, ZX, Y, Z
- WerkstückachsenWorkpiece axes
- αα
- Schwenkwinkelswivel angle
- ββ
- NeigungTilt
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