DE102011009890A1

DE102011009890A1 - Method for producing sheet metal components and forming tool

Info

Publication number: DE102011009890A1
Application number: DE102011009890A
Authority: DE
Inventors: Dr. Hielscher Christian; Otto Buschsieweke
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02
Also published as: US20120192611A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen (2'), mit dem es möglich ist, abgewalzte Blechplatinen (2) mittels Kalt- und/oder Warmumformung mit besonders hoher Genauigkeit unter Berücksichtigung der Bauteiltoleranzen umzuformen. Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Umformwerkzeug (1) zum Umformen von abgewalzten Blechplatinen (2).The present invention relates to a method for manufacturing sheet metal components (2 ') with which it is possible to form rolled sheet metal blanks (2) by means of cold and / or hot forming with particularly high accuracy, taking into account the component tolerances. The present invention also comprises a forming tool (1) for forming rolled sheet metal blanks (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Umformwerkzeug zum Umformen einer abgewalzten Blechplatine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 14.The present invention relates to a method for producing sheet metal components according to the features in claim 1. The present invention further relates to a forming tool for forming a rolled sheet metal blank according to the features in the preamble of claim 14.

Metallbauteile finden häufig in der Automobilindustrie Verwendung. Durch maßgeschneiderte Variation des Wanddickenprofils ist es möglich, Belastungen besser auf das Bauteil zu verteilen und ein optimiertes Crashverhalten herbeizuführen. Als Ausgangsmaterial für derartige Bauteile sind Platinen, die beispielsweise mit zusätzlichen Patches verstärkt werden oder aber aus mehreren miteinander verschweißten Einzelbauteilen bestehen, bekannt.Metal components are commonly used in the automotive industry. By customized variation of the wall thickness profile, it is possible to better distribute loads on the component and to achieve an optimized crash behavior. As starting material for such components are boards that are reinforced, for example, with additional patches or consist of several individual components welded together, known.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, durch einen entsprechend angepassten Walzprozess, Platinen mit variabler Blechdicke zu produzieren. Beispielsweise wird der Abstand von zwei Walzen während eines Walzprozesses derart kontrolliert verfahren, sodass eine definierte Dickenänderung des Metalls erreicht wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 22 45 650 A1 bekannt.From the prior art, it is also known to produce by a suitably adapted rolling process, boards with variable sheet thickness. For example, the distance between two rollers during a rolling process is controlled in such a way that a defined change in thickness of the metal is achieved. Such a method is for example from the DE 22 45 650 A1 known.

Bei Platinen, die mit zuvor beschriebenen Walzprozessen hergestellt werden, verläuft die Dickenänderung symmetrisch zu einer Mittelebene des Metallbandes bzw. der Metallplatine. Der Abstand der Mittelebene ist somit zur Oberseite und Unterseite bei dem betrachteten Flächenbereich immer gleich. Die Dickenvariation kommt dann durch eine Variierung des Abstandes zustande, wobei der Abstand von der Mittelebene zur Oberseite und zur Unterseite immer gleichsam variiert. Bei einer Blechplatine mit 2 unterschiedlichen Blechdicken entsteht somit ein Dickensprung zwischen den beiden Bereichen unterschiedlicher Blechdicke.In the case of printed circuit boards which are produced by means of previously described rolling processes, the change in thickness runs symmetrically with respect to a center plane of the metal strip or the metal plate. The distance of the median plane is thus always the same for the top and bottom in the area considered. The thickness variation is then achieved by a variation of the distance, wherein the distance from the center plane to the top and bottom always varies as it were. In a sheet metal blank with 2 different sheet thicknesses thus creates a thickness jump between the two areas of different sheet thickness.

Für die Weiterverarbeitung derartig hergestellter Blechplatinen mit verschiedenen Dickenbereichen ist der Dickensprung insbesondere bei Koppelungsprozessen beispielsweise thermischem Fügen oder Kleben nur suboptimal. Entweder müssen die zu koppelnden Bauteile eine Oberflächengeometrie aufweisen, die der des Dickensprunges an einer Seite entspricht, oder aber es muss durch vermehrte Hinzugabe von Schweißzusatzwerkstoffen oder Klebstoffen der Dickensprung ausgeglichen werden. Dies führt jedoch zu einer nur suboptimalen Koppelung in diesen Bereichen. Bei einer Klebung leidet die Festigkeit der Klebeverbindung durch überschüssigen Klebstoff bzw. zu dick aufgetragenen Klebstoff, im Falle einer Schweißung ist durch Hinzugabe von den Dickensprung ausgleichenden Schweißzusatzwerkstoff ein erhöhter Wärmeeintrag und somit eine Festigkeitsänderung in diesem Bereich zu verzeichnen.For the further processing of such manufactured sheet metal blanks with different thickness ranges of the thickness jump is particularly suboptimal especially in coupling processes such as thermal joining or gluing. Either the components to be coupled must have a surface geometry that corresponds to the thickness jump on one side, or it must be compensated by increased addition of welding consumables or adhesives of the thickness jump. However, this leads to only suboptimal coupling in these areas. In the case of bonding, the strength of the adhesive bond suffers from excess adhesive or too thickly applied adhesive. In the case of a weld, the addition of thickness-compensating welding filler material results in an increased heat input and thus a change in strength in this area.

Gerade unter Berücksichtigung der Ausbildung gezielt deformierbarer bzw. steifer Bereiche in Kraftfahrzeugstrukturbauteilen, beispielsweise in Kraftfahrzeugsäulen oder aber Fahrzeugtüren oder ähnlichem, ist es hier jedoch von besonderer Bedeutung, eine hohe Produktionsgenauigkeit bei gleichzeitiger Möglichkeit von gezielt einstellbaren Produkteigenschaften herzustellen.Especially with regard to the formation of selectively deformable or rigid areas in motor vehicle structural components, for example in motor vehicle pillars or vehicle doors or the like, it is of particular importance here to produce a high production accuracy with simultaneous possibility of specifically adjustable product properties.

Ein hierzu bekannter Lösungsansatz ist etwa aus der DE 100 41 280 A1 bekannt. Hierbei wird der Dickenübergang durch einen komplexen Walzprozess derart erzeugt, dass nur eine Seite der herzustellenden Blechplatine mit Bereichen von einander unterschiedlichen Blechdicken erzeugt wird. Ein komplexes und aufwändiges Steuerungs- und Regelungsverfahren steuert dabei den Abstand der Walzenpaare, die Walzgeschwindigkeit mit denen die Blechplatinen durch den Walzvorgang bearbeitet werden.A known approach to this end is approximately from the DE 100 41 280 A1 known. Here, the thickness transition is generated by a complex rolling process such that only one side of the sheet metal blank to be produced with areas of different thicknesses of sheet metal is produced. A complex and complex control and regulation method controls the distance of the roller pairs, the rolling speed with which the sheet metal blanks are processed by the rolling process.

Weiterhin ist aus der DE 100 41 281 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken formtechnisch derart bearbeitet wird, dass an einer Außenseite der Blechplatine eine durchgehende Planfläche erzeugt wird. Dieses Verfahren erfordert hohe Umformkräfte und bildet im Bereich des Dickenübergangs eine starke Kornverschiebung und Gefügeumwandlung aus. Diese Umwandlung wirkt sich negativ auf die herzustellenden Festigkeitswerte eines solchen Bauteils aus. Das Verfahren ist weiterhin von einer hohen Produktionsgenauigkeit der walztechnisch hergestellten Blechplatine abhängig, da die Werkzeuge eine exakte Positionierung des Dickenüberganges erfordern. Erfolgt diese exakte Positionierung nicht, ist das aus der DE 100 41 281 A1 bekannte Verfahren fehleranfällig und führt zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß bzw. beim Warmformen zu einer nicht optimalen Abkühlung.Furthermore, from the DE 100 41 281 A1 a method is known in which a sheet metal blank with different sheet thicknesses is machined such that on an outer side of the sheet metal blank a continuous plane surface is produced. This process requires high forming forces and forms a strong grain displacement and microstructural transformation in the region of the thickness transition. This conversion has a negative effect on the strength values of such a component to be produced. The method is further dependent on a high production accuracy of the sheet-metal plate produced by rolling, since the tools require an exact positioning of the thickness transition. If this exact positioning is not, that is from the DE 100 41 281 A1 known method error-prone and leads to increased tool wear or during thermoforming to a non-optimal cooling.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, Blechplatinen umformtechnisch mit hoher Präzision unter Berücksichtigung von auftretenden Bauteiltoleranzen zu bearbeiten.Object of the present invention is therefore starting from the prior art to show a method with which it is possible to machine sheet metal forming technology with high precision, taking into account occurring component tolerances.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Umformwerkzeug aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, abgewalzte Blechplatinen umformtechnisch so zu bearbeiten, dass geringe Umformkräfte notwendig sind und eventuelle Bauteiltoleranzen der Blechplatine durch das Umformwerkzeug ausgeglichen werden.Furthermore, it is an object of the present invention to show a forming tool, with which it is possible to process rolled sheet metal plates forming technology so that low forming forces are necessary and any component tolerances of the sheet metal blank are compensated by the forming tool.

Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The above object is achieved by a method for producing sheet metal components having the features in claim 1.

Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird mit einem Umformwerkzeug zum Umformen einer abgewalzten Blechplatine gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 14 gelöst.The objective part of the object is achieved with a forming tool for forming a rolled sheet metal plate according to the features in claim 14.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

– Walztechnisches Bearbeiten einer Blechplatine, so dass die Blechplatine mindestens zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen Materialdicken aufweist, nämlich einen Dickbereich und einen Dünnbereich, wobei ein Dickenprofil im Wesentlichen symmetrisch zu einer Mittelebene der Blechplatine verläuft;
– Einlegen der Blechplatine in ein Umformwerkzeug mit einem Stempel und einer Matrize;
– Anlegen des Stempels auf einer Stempelseite der Blechplatine, so dass ein an dem Stempel ausgebildeter Anpressnocken zur Anlage an der Stempelseite kommt;
– Umformen der Blechplatine zu einem Blechbauteil.

The method according to the invention for producing sheet metal components is characterized by the following method steps:

- Roll machining a sheet metal blank, so that the sheet metal plate has at least two areas with mutually different material thicknesses, namely a thick area and a thin area, wherein a thickness profile is substantially symmetrical to a median plane of the sheet metal blank;
- Inserting the sheet metal blank into a forming tool with a punch and a die;
- Applying the stamp on a stamp page of the sheet metal blank, so that a formed on the stamp Anpressnocken comes to rest on the stamp page;
- Forming the sheet metal blank to a sheet metal component.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eventuell auftretende Bauteiltoleranzen einer abgewalzten Blechplatine beim Einlegen der Blechplatine in das Werkzeug durch die umformtechnische Bearbeitung mittels Nocken auszugleichen. Im Rahmen der Erfindung besteht eine abgewalzte Blechplatine maßgeblich aus mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Dicke, wobei ein Dickbereich eine höhere Materialdicke gegenüber einem Dünnbereich aufweist. Die beiden Bereiche werden von einem Übergangsbereich miteinander verbunden. Ein solcher Übergangsbereich kann nur wenige Millimeter breit sein, kann jedoch auch bis zu mehreren hundert Millimeter betragen. Die Dickenabnahme im Übergangsbereich beträgt dabei unter Umständen nur 0,5 mm, sie kann jedoch auch bis zu mehreren Millimeter betragen.With the method according to the invention, it is possible to compensate for any component tolerances of a rolled sheet metal blank when inserting the sheet metal blank into the tool by means of the forming machining by means of cams. In the context of the invention, a rolled sheet-metal plate substantially consists of at least two regions of different thickness, wherein a thick region has a higher material thickness compared to a thin region. The two areas are connected by a transition area. Such a transition region can only be a few millimeters wide, but can also be up to several hundred millimeters. The thickness decrease in the transition region is under certain circumstances only 0.5 mm, but it can also be up to several millimeters.

Bei Abwalzfehler behafteten Blechplatinen oder aber bei falsch eingelegten Blechplatinen sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass durch mindestens einen Anpressnocken zunächst die Blechplatine an die Matrize anpresst und beim weiteren Schließen des Umformwerkzeuges die Blechplatine an die zweite Werkzeughälfte angepresst wird. Hierdurch wird ein Verspannen des Bleches über den Nocken erreicht und gleichzeitig eine minimale Sicke ausgebildet.For plate-faulty sheet metal blanks or incorrectly inserted blanks, the method according to the invention provides that the sheet metal blank is first pressed against the die by at least one press-on cam and the sheet metal blank is pressed against the second tool half during the further closing of the forming tool. As a result, a distortion of the sheet is achieved via the cam and at the same time formed a minimum bead.

Vorzugsweise sind Hohlräume gegenüber dem Nocken eingebracht, so dass ein Ausgleich oder ein Verschieben des Bleches beim Einlegen möglich ist. Der Hohlraum bietet ebenfalls die Möglichkeit der Kompensation von Dickenfehlern, insbesondere wenn das Blech im Bereich des Nockens dicker als erwartet ist. Die Blechplatine in Verbindung mit dem Nocken folgt dabei dem Prinzip eines Kettenspanners, wodurch ein vollständiges Schließen des Umformwerkzeuges realisiert wird. Insbesondere ist ein Vorteil des Verfahrens, dass es beim Kaltformen zu einer kontrollierten Umformung im Bereich des Nockens kommt, ohne dass eine undefinierte Wellenbildung auftritt. Beim Warmformen hingegen ist immer ein mindestens einseitiger Kontakt zum Werkzeug gegeben, so dass die zum Presshärten notwendige Abkühlung des Bleches sichergestellt wird.Preferably cavities are introduced relative to the cam, so that a compensation or a displacement of the sheet during insertion is possible. The cavity also offers the possibility of compensating for thickness errors, especially when the sheet is thicker than expected in the area of the cam. The sheet metal plate in conjunction with the cam follows the principle of a chain tensioner, whereby a complete closing of the forming tool is realized. In particular, an advantage of the method is that it comes to a controlled deformation in the area of the cam during cold forming without an undefined wave formation occurs. When thermoforming, however, there is always at least a one-sided contact with the tool, so that the cooling of the sheet necessary for press hardening is ensured.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stempel an die Matrize angepresst, so dass die dazwischen befindliche Blechplatine zu dem gewünschten Blechbauteil umgeformt wird, wobei ein Matrizennocken an der Matrize auf der Matrizenseite des Blechbauteils eine Sicke ausbildet. In diesem Fall sind zwei Nocken ausgebildet, zum einen ein Anpressnocken, zum anderen ein Matrizennocken, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine doppelte Spannung des Bleches beim Schließen des Umformwerkzeugs führen. Es wird somit an dem Blech ein im Querschnittsverlauf S-förmiger oder Z-förmiger Spannbereich ausgebildet, der dafür sorgt, dass keine unkontrollierte Wellenbildung auftritt bzw. eventuelle Bauteillängentoleranzen oder aber Dickentoleranzen kompensiert werden.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the stamp is pressed against the die, so that the sheet metal plate located therebetween is formed into the desired sheet metal component, wherein a die cam forms a bead on the die on the die side of the sheet metal component. In this case, two cams are formed, on the one hand a Anpressnocken, on the other hand a Matrizennocken, which lead in the inventive method for a double clamping of the sheet during closing of the forming tool. It is thus formed on the sheet a cross-sectional course S-shaped or Z-shaped clamping area, which ensures that no uncontrolled wave formation occurs or any component length tolerances or thickness tolerances are compensated.

In einer weiteren erfindungsgemäß vorteilhaften Ausführungsvariante des Verfahrens wird bei geschlossenem Umformwerkzeug ein sich von dem Anpressnocken in Richtung Blechbauteilrand erstreckender Abschnitt vollständig an den Stempel angelegt, wobei auf der dem Abschnitt gegenüberliegenden Matrizenseite des Blechbauteils zumindestens abschnittsweise zwischen der Matrizenseite und der Matrize ein Hohlraum gebildet wird. Durch die Anlage an dem Stempel selber ergibt sich insbesondere hier die Möglichkeit der genauen Formgebung. Das herzustellende Blechbauteil erfährt dadurch die exakt durch das Werkzeug vorgegebene Geometrie auf der Stempelseite. Durch den vorgegebenen Hohlraum auf der Matrizenseite werden eventuelle Bauteiltoleranzen ausgeglichen, ohne sich nachteilig auf das herzustellende Blechbauteil auszuwirken. Weiterhin werden nur geringe Umformkräfte benötigt, da bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens stets ein vollständiges Schließen des Umformwerkzeugs sichergestellt ist.In a further embodiment variant of the method which is advantageous according to the invention, a section extending from the pressing cam in the direction of the sheet metal component edge is completely applied to the punch when the forming tool is closed, a cavity being formed on the side of the sheet metal component opposite the section at least in sections between the die side and the die. By investing in the stamp itself arises in particular the possibility of accurate shaping. The sheet metal component to be produced thereby experiences the exact geometry predetermined by the tool on the stamp side. By the given cavity on the Matrizenseite any component tolerances are compensated without adversely affecting the sheet metal component to be produced. Furthermore, only small forming forces are required because in the application of the method according to the invention, a complete closing of the forming tool is always ensured.

Vorzugsweise wird bei geschlossenem Umformwerkzeug ein sich von den Matrizennocken in Richtung Blechbauteilrand erstreckender Abschnitt vollständig an der Matrize angelegt, wobei auf der diesem Abschnitt gegenüberliegenden Stempelseite des Blechbauteils zumindest abschnittsweise zwischen der Stempelseite und dem Stempel ein Hohlraum gebildet wird. Hierzu ergeben sich die analogen Vorteile, wie bereits zuvor ausgeführt. Insgesamt ergeben sich somit nur geringe Betriebskosten bei der Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei gleichzeitig hoher Genauigkeit der herzustellenden Blechbauteile.Preferably, when the forming tool is closed, a section extending from the die cams toward the sheet metal component edge is applied completely to the die, with the section opposite to this section Stamp side of the sheet metal part, at least in sections, a cavity is formed between the punch side and the punch. This results in the analogous advantages, as already stated above. Overall, this results in only low operating costs in the application of a method according to the invention, at the same time high accuracy of the sheet metal components to be produced.

Insbesondere wird das erfindungsgemäße Verfahren auf einem Warmformwerkzeug durchgeführt. Weiterhin besonders bevorzugt wird das umgeformte Blechbauteil in dem Umformwerkzeug durch Abschrecken pressgehärtet. Das Abschrecken kann bereits während des Umformens oder aber nach Abschluss des Umformens durchgeführt werden. Hierbei wird vorzugsweise eine auf über AC₃-Temperatur erhitzte Blechplatine warmumgeformt und durch Abkühlen in dem Werkzeug pressgehärtet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit bei dem Einsatz von nur geringen Umformkräften, Blechbauteile hoher Genauigkeit und mit hohen Härteraten, bei gleichzeitig homogener Härtung des Blechbauteils, herstellen. Durch die zumindest immer einseitig sichergestellte Anlage an dem Umformwerkzeug ist eine optimale Wärmeabfuhr während des Abschreckens gegeben, weshalb die Taktzeiten bei der Herstellung von Blechbauteilen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gesenkt werden können, bei zumindest gleichbleibender oder steigender Produktqualität.In particular, the method according to the invention is carried out on a thermoforming tool. Furthermore, particularly preferably, the formed sheet metal component is press-hardened in the forming tool by quenching. Quenching can already be performed during forming or after completion of forming. In this case, preferably, a metal sheet heated to above AC ₃ temperature is hot-worked and press-hardened by cooling in the mold. With the method according to the invention can thus with the use of only small forming forces, sheet metal components of high accuracy and high rates of hardening, at the same time homogeneous hardening of the sheet metal component produced. By at least always one-sided ensured investment in the forming tool optimal heat dissipation during quenching is given, which is why the cycle times in the production of sheet metal parts can be reduced by the inventive method, at least constant or increasing product quality.

Weiterhin besonders bevorzugt wird beim Umformen der Blechplatine zu dem Blechbauteil an dem Blechbauteil im Querschnittsverlauf durch einen Versatz des Matrizennockens zu dem Anpressnocken eine Wellenform ausgebildet. Diese Wellenform kann S-förmig, Z-Förmig oder ähnlich der Mischform ausgebildet werden. An dem Werkzeug selber sind die beiden Nocken in Blechebenenrichtung versetzt. Durch das Umformen selber wird somit über den Versatz eine Sicke an Stempelseite und Matrizenseite des herzustellenden Blechbauteils selbst ausgebildet. Der Querschnittsverlauf an diesem Sickenversatz selber hat eine wellenförmige, insbesondere Z- oder S-förmige Geometrie. Auch hier kommt wiederum ein Prinzip eines Federspanners zur Anwendung.Further particularly preferably, when forming the sheet metal blank to the sheet metal component on the sheet metal component in the cross-sectional profile formed by a displacement of the Matrizennockens to the Anpressnocken a waveform. This waveform can be S-shaped, Z-shaped or similar to the hybrid form. On the tool itself, the two cams are offset in sheet metal plane direction. By reshaping itself, a bead is thus formed on the punch side and die side of the sheet metal component to be produced itself via the offset. The cross-sectional profile at this bead offset itself has a wave-shaped, in particular Z or S-shaped geometry. Again, in turn, a principle of a spring tensioner is used.

Bevorzugt wird hierbei an der Matrizenseite eine Sicke ausgebildet und an der Stempelseite eine Sicke ausgebildet, wobei die Sicken aufgrund des Versatzes des Matrizennockens zu dem Anpressnocken einen Sickenversatz zueinander aufweisen.In this case, a bead is preferably formed on the die side and a bead is formed on the punch side, wherein the beads have a bead offset relative to one another due to the offset of the die cam to the contact pressure cam.

Besonders bevorzugt werden bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Blechplatinen mit einer Materialdicke zwischen 0,5 und 5 mm, insbesondere zwischen 0,8 und 3,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 1,2 und 2,5 mm verarbeitet.In the application of the method according to the invention, sheet metal blanks having a material thickness of between 0.5 and 5 mm, in particular between 0.8 and 3.5 mm and particularly preferably between 1.2 and 2.5 mm, are particularly preferably processed.

Während des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Abwalzgrad an der gewalzten Blechplatine von maximal 50% der Materialdicke selber hergestellt. Der nachfolgende Umformverfahrensschritt kompensiert hier optimal in Verbindung mit den zuvor genannten Blechdicken auftretenden Produktionstoleranzen des walztechnischen Bearbeitens. Insbesondere besitzt die Sicke eine Breite im Querschnitt von mindestens dem 0,75-fachen des Dünnbereichs an der Blechplatine. Vorzugsweise wird während des Umformens selber keine wesentliche Veränderung der Blechdicke erzeugt.During the process according to the invention, a degree of rolling on the rolled sheet metal blank of at most 50% of the material thickness itself is produced. The subsequent forming process step here optimally compensates in connection with the above-mentioned sheet thicknesses occurring production tolerances of the rolling technical processing. In particular, the bead has a width in the cross section of at least 0.75 times the thin area on the sheet metal blank. Preferably, no significant change in the sheet thickness is generated during the forming itself.

Weiterhin besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren ergänzt durch ein fügetechnisches Weiterverarbeiten des hergestellten Blechbauteils. Hierbei wird insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig gefügt. Beispielsweise wird ein Schweißprozess oder aber ein Klebeprozess und/oder ein Durchsetzfügen, beispielsweise Clinchen, angewendet. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere dazu, für die nachfolgende Fügeoperation herzustellende Fügeflächen mit besonders hoher Produktionsgenauigkeit herzustellen. Insbesondere werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Seiten des Blechbauteils präzise hergestellt, die für die anschließende Fügeoperation von wichtiger Bedeutung sind.With particular preference, the method according to the invention is supplemented by a further technical processing of the sheet metal component produced. In this case, in particular, material-fit and / or non-positive and / or positive fit is added. For example, a welding process or an adhesive process and / or a clinching, such as clinching, applied. The method according to the invention is particularly suitable for producing joining surfaces to be produced for the subsequent joining operation with particularly high production accuracy. In particular, the sides of the sheet metal component are produced precisely with the method according to the invention, which are of importance for the subsequent joining operation.

Hierzu wird insbesondere die Sicke durch den Matrizennocken und/oder den Stempelnocken derart ausgebildet, dass die dadurch erzeugten schiefen Bereiche in Bereichen des Blechbauteils liegen, die nicht für eine spätere Fügeoperation benötigt werden.For this purpose, in particular, the bead is formed by the die cam and / or the stamp cam such that the oblique areas generated thereby lie in areas of the sheet metal component, which are not needed for a subsequent joining operation.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Umformwerkzeug zum Umformen einer abgewalzten Blechplatine zu einem Blechbauteil, wobei das Umformwerkzeug eine Matrize und einen Stempel aufweist. Erfindungsgemäß ist das Umformwerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel und/oder die Matrize einen Nocken in einem Dickenübergangsbereich der abgewalzten Blechplatine aufweist, wobei bei geschlossenem Umformwerkzeug auf der dem Nocken gegenüberliegenden Seite zwischen dem Blechbauteil und der Matrize und/oder Stempel zumindest abschnittsweise ein Hohlraum ausgebildet ist.The present invention further relates to a forming tool for forming a rolled sheet metal blank to a sheet metal component, wherein the forming tool has a die and a punch. According to the invention, the forming tool is characterized in that the punch and / or the die has a cam in a thickness transition region of the rolled sheet metal plate, wherein at least partially formed a cavity when the forming tool is closed on the side opposite the cam between the sheet metal part and the die and / or punch is.

Erfindungsgemäß können abgewalzte Blechplatinen mit dem Umformwerkzeug derart bearbeitet werden, dass bei Einsatz von nur geringen Umformkräften stets ein vollständiges Schließen des Umformwerkzeuges gegeben ist. Die Blechplatinen weisen dazu einen Dickbereich und einen Dünnbereich auf, wobei der Dickbereich und der Dünnbereich durch einen Dickenübergangsbereich miteinander gekoppelt ist. Durch den zumindest einen eingebrachten Hohlraum auf der gegenüberliegenden Seite des Nockens, ist ein Ausgleich bei einem Verschieben des Bleches beim Einlegen möglich. Ebenso ist ein Ausgleich von auftretenden Produktionstoleranzen der Blechdicke des abgewalzten Bleches möglich. Die Größe und die Länge des Hohlraums kann dabei entsprechend der zu erwartenden Einlegetoleranzen und/oder Produktionstoleranzen ausgelegt sein.Rolled sheet metal blanks can be machined with the forming tool in such a way that complete closing of the forming tool is always ensured when only slight forming forces are used. For this purpose, the sheet metal blanks have a thick area and a thin area, wherein the thick area and the thin area are coupled to one another by a thickness transition area. Due to the at least one introduced cavity on the opposite side of the cam, a compensation in one Moving the sheet when inserting possible. Likewise, a compensation of occurring production tolerances of the sheet thickness of the rolled sheet is possible. The size and the length of the cavity can be designed according to the expected insertion tolerances and / or production tolerances.

Im Rahmen der Erfindung ist eine weitere Ausführungsvariante des Umformwerkzeuges dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken über eine komplette Werkzeughälfte zumindest bereichsweise ausgebildet ist und nur auf der dem Nocken gegenüberliegenden Seite ein Hohlraum bei eingelegter Blechplatine und geschlossenem Umformwerkzeug vorhanden ist. Beispielsweise kann der gesamte Stempel nockenförmig ausgebildet sein, so dass ein Hohlraum im Wesentlichen über einen großen Bereich der Matrize verläuft und somit eine zumindest einseitige Anlage der Blechplatine sichergestellt ist. Durch die einseitige vollständige Anlage besitzt die Blechplatine bzw. das hergestellte Blechbauteil auf dieser Seite eine entsprechend hohe Genauigkeit bezüglich der hergestellten Bauteilgeometrie.In the context of the invention, a further embodiment of the forming tool is characterized in that the cam is at least partially formed over a complete mold half and only on the side opposite the cam a cavity with inserted sheet metal blank and closed forming tool is present. For example, the entire stamp may be cam-shaped, so that a cavity extends substantially over a large area of the die, and thus an at least one-sided contact of the sheet metal blank is ensured. Due to the one-sided complete system, the sheet metal plate or the sheet metal component produced on this page has a correspondingly high accuracy with respect to the manufactured component geometry.

In einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist der Nocken im Wesentlichen mit einer Höhe ausgebildet, die der Blechdicke des Dickbereiches minus der Blechdicke des Übergangsbereichs an der Position des Nockens entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine entsprechende Spannung durch die Nocken hergestellt wird und ein entsprechend präzises Blechbauteil geformt ist. Weiterhin bevorzugt ist das erfindungsgemäße Umformwerkzeug als Warmformwerkzeug zum Warmumformen und Presshärten ausgebildet.In a further embodiment of the present invention, the cam is formed substantially at a height corresponding to the thickness of the sheet of the thick area minus the sheet thickness of the transition area at the position of the cam. This ensures that a corresponding voltage is produced by the cams and a correspondingly precise sheet metal component is formed. Further preferably, the forming tool according to the invention is designed as a hot forming tool for hot forming and press hardening.

Die einzelnen zuvor genannten Merkmale können für sich jeweils einzeln oder in Kombination angewandt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenfalls ist eine freie Kombination der zuvor und nachfolgend genannten Merkmale untereinander Bestandteil des erfindungsgemäßen Grundgedankens.The individual aforementioned features can be applied individually or in combination, without departing from the scope of the invention. Likewise, a free combination of the features mentioned above and below is part of the basic concept according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der folgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsformen sind in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are part of the following description. Preferred embodiments are shown in schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:

1 ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug und 1 an inventive forming tool and

2 eine Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges. 2 an embodiment of a forming tool according to the invention.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug 1 zum Umformen einer abgewalzten Blechplatine 2 zu einem Blechbauteil 2'. Die Blechplatine 2 weist dazu einen Dickbereich 3, einen Dünnbereich 4 und einen den Dickbereich 3 und den Dünnbereich 4 verbindenden Übergangsbereich 5 auf. Die Wanddicke W3 des Dickbereiches 3 ist damit größer als die Wanddicke W4 des Dünnbereiches 4. Von der Wanddicke W3 des Dickbereiches 3 aus nimmt die Wanddicke W5 des Übergangsbereiches 5 bis zur Wanddicke W4 des Dünnbereiches 4 ab. Die Abnahme kann dabei progressiv, degressiv oder aber linear verlaufen. 1 shows a forming tool according to the invention 1 for forming a rolled sheet metal blank 2 to a sheet metal component 2 ' , The sheet metal plate 2 has a thick area 3 , a thin area 4 and one the thick area 3 and the thin area 4 connecting transition area 5 on. The wall thickness W3 of the thick area 3 is thus greater than the wall thickness W4 of the thin region 4 , From the wall thickness W3 of the thick area 3 from takes the wall thickness W5 of the transition region 5 up to the wall thickness W4 of the thin area 4 from. The decrease can be progressive, degressive or linear.

Das erfindungsgemäße Umformwerkzeug 1 weist weiterhin einen Stempel 6 und eine Matrize 7 auf, die einen dazwischenliegenden Formhohlraum 8 bilden. An dem Stempel 6 ist ein Anpressnocken 9 ausgebildet und an der Matrize 7 ist ein Matrizennocken 10 ausgebildet. Zwischen dem Anpressnocken 9 und dem Matrizennocken 10 ist in Blechebene E ein Versatz 11 ausgebildet. Der jeweils gegenüberliegende Bereich 12 des Anpressnockens 9 bzw. des Matrizennockens 10 ist durch einen Hohlraum 13 gekennzeichnet, in dem die abgewalzte Blechplatine 2 mit der Matrizenseite 14 und/oder Stempelseite 15 jeweils nicht an der Matrize 7 und/oder an dem Stempel 6 anliegt. Durch die durchgeführte Umformoperation selber wird an dem Bauteil jeweils durch den Anpressnocken 9 und den Matrizennocken 10 eine Sicke 16 ausgebildet. Die Sicke 16 auf der Stempelseite 15 weist gegenüber der Sicke 16 auf der Matrizenseite 14 einen Sickenversatz 17 auf, der durch den Versatz 11 der beiden Nocken 9, 10 zueinander hergestellt wird.The forming tool according to the invention 1 still has a stamp 6 and a die 7 on, having an intermediate mold cavity 8th form. On the stamp 6 is a Anpressnocken 9 trained and on the die 7 is a mold cam 10 educated. Between the Anpressnocken 9 and the Matrizennocken 10 is in sheet plane E an offset 11 educated. The opposite area 12 of the pressing cam 9 or the Matrizennockens 10 is through a cavity 13 in which the rolled sheet metal blank 2 with the die side 14 and / or stamp page 15 each not on the die 7 and / or on the stamp 6 is applied. Due to the performed Umformoperation itself is on the component in each case by the Anpressnocken 9 and the matrices cam 10 a bead 16 educated. The bead 16 on the stamp side 15 points to the bead 16 on the die side 14 a bead offset 17 on that by the offset 11 the two cams 9 . 10 is made to each other.

2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeuges 1, wobei hier der gesamte Stempel 6 zumindest abschnittsweise als Nocken ausgebildet ist und auf der gegenüberliegenden Matrizenseite 14 zwischen der Matrize 7 und dem Blechbauteil 2' ein Hohlraum 8 ausgebildet ist. 2 shows a further embodiment of a forming tool according to the invention 1 , where here the entire stamp 6 at least partially formed as a cam and on the opposite side of the die 14 between the die 7 and the sheet metal component 2 ' a cavity 8th is trained.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Umformwerkzeugforming tool
22: abgewalzte Blechplatinerolled sheet metal plate
2'2 ': Blechbauteilsheet metal component
33: Dickbereichthickness range
44: Dünnbereichthin section
55: ÜbergangsbereichTransition area
66: Stempelstamp
77: Matrizedie
88th: Formhohlraummold cavity
99: AnpressnockenAnpressnocken
1010: MatrizennockenMatrizennocken
11 11: Versatzoffset
1212: BereichArea
1313: Hohlraumcavity
1414: Matrizenseitedie side
1515: Stempelseitestamp page
1616: SickeBeading
1717: SickenversatzSick-displacement
Ee: Blechebenesheet plane
W3W3: Wanddicke zu 3Wall thickness to 3
W4W4: Wanddicke zu 4Wall thickness to 4
W5W5: Wanddicke zu 5Wall thickness to 5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2245650 A1 [0003]
DE 10041280 A1 [0007]
DE 10041281 A1 [0008, 0008]

Claims

Method for producing sheet metal components ( 2 ' ), characterized by the following method steps: - rolling technical processing of a sheet metal blank ( 2 ), so that the sheet metal blank ( 2 ) at least two areas ( 12 ) having mutually different material thicknesses, namely a thick area ( 3 ) and a thin area ( 4 ), wherein a thickness profile substantially symmetrical to a median plane of the sheet metal blank ( 2 ) runs; - inserting the sheet metal blank ( 2 ) in a forming tool ( 1 ) with a stamp ( 6 ) and a die ( 7 ); - creation of the stamp ( 6 ) on a stamp page ( 15 ) of the sheet metal blank ( 2 ), so that one on the stamp ( 6 ) trained Anpressnocken ( 9 ) to the plant on the stamp side ( 15 ) comes; - forming the sheet metal blank ( 2 ) to a sheet metal component ( 2 ' ).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the stamp ( 6 ) to the die ( 7 ) is pressed so that the sheet metal plate located therebetween ( 2 ) to the desired sheet metal component ( 2 ' ), wherein a die cam ( 10 ) on the die ( 7 ) on the die side ( 14 ) of the sheet metal component ( 2 ' ) a bead ( 16 ) trains.

A method according to claim 1, characterized in that when closed Umformwerkezug ( 1 ) from the Anpressnocken ( 9 ) in the direction of sheet metal component edge extending portion completely on the stamp ( 6 ) is applied, wherein on the opposite side of the section template ( 14 ) of the sheet metal component ( 2 ' ) at least in sections between the die side ( 14 ) and the die ( 7 ) a cavity ( 13 ) is formed.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that when closed Umformwerkezug ( 1 ) from the die cam ( 10 ) in the direction of sheet metal component edge extending portion completely on the die ( 7 ) is applied, wherein on the opposite side of the stamp ( 15 ) of the sheet metal component ( 2 ' ) at least in sections between the stamp side ( 15 ) and the stamp ( 6 ) a cavity ( 13 ) is formed.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the forming is carried out on a thermoforming tool.

A method according to claim 5, characterized in that the formed sheet metal component ( 2 ' ) in the forming tool ( 1 ) is press-cured by quenching.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that during the forming of the sheet metal blank ( 2 ) to the sheet metal component ( 2 ' ) on the sheet metal component ( 2 ' ) in the cross section through an offset of the Matrizennockens ( 10 ) to the Anpressnocken ( 9 ) a waveform is formed.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the die side ( 14 ) a bead ( 16 ) and on the stamp side ( 15 ) a bead ( 16 ) is formed, wherein the beads ( 16 ) due to an offset ( 11 ) of the die cam ( 10 ) to the Anpressnocken ( 9 ) a bead offset ( 17 ) to each other.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that sheet metal blanks ( 2 ), which have a material thickness between 0.5 mm and 5 mm, in particular 0.8 mm to 3.5 mm and particularly preferably 1.2 mm to 2.2 mm.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that a degree of rolling of the rolled sheet metal blanks ( 2 ) of a maximum of 50% of the material thickness (W3) is produced.

Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the bead ( 16 ) having a width in cross-section of at least 0.75 times the thin area ( 4 ) Sheet thickness (W4) is produced.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the produced sheet metal component ( 2 ' ) is further processed by cohesive and / or non-positive and / or positive joining with another component.

Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that the position of Matrizennocken ( 10 ) and / or Anpressnocken ( 9 ) is selected such that the beads produced thereby ( 16 ) in an area of the sheet-metal component which is not to be joined ( 2 ' ) getting produced.

Forming tool for forming a rolled sheet metal blank ( 2 ) to a sheet metal component ( 2 ' ), comprising a die ( 7 ) and a stamp ( 6 ), characterized in that the stamp ( 6 ) and / or the die ( 7 ) a cam ( 9 . 10 ) in a thickness transition region of the rolled sheet metal blank ( 2 ), wherein when the forming tool is closed ( 1 ) on the cam ( 9 . 10 ) opposite side between sheet metal component ( 2 ' ) and die ( 7 ) and / or stamps ( 6 ) at least in sections a cavity ( 13 ) is trained.

Forming tool according to claim 14, characterized in that the cam ( 9 . 10 ) has a height substantially equal to the sheet thickness of the thick area ( 3 ) minus the sheet thickness of the Transition area ( 5 ) at the position of the cam ( 9 . 10 ) corresponds.

Forming tool according to claim 14 or 15, characterized in that it is a thermoforming tool.