CN102933328A - 制造空心型材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种方法，利用该方法可以制造具有更强弯曲的空心型材而基本避免裂纹和/或褶皱，该目的通过制造含有具有曲形中心(7′，107a′，107b′)的曲形部分的空心型材的方法实现，其中通过将冲头引入第一铸模将板材(1，101)预成型为U形型材(1′，101′)并且该U形型材(1′，101′)通过第二铸模成型为带有至少一个纵向缝的O形型材(1″′，101″′)，其中板材(1，101)预成型为U形型材(1′，101′)，其远离曲形中心(7′，107a′，107b′)、从属于曲形部分的外边(8′，108a′，108b′)至少部分高于(H1，H1′)靠近曲形中心(7′，107a′，107b′)、从属于曲形部分的内边(9′，109a′，109b′，H2，H2′)。

Description

制造空心型材的方法
技术领域
本发明涉及一种制造空心型材的方法，该空心型材含有具有曲形中心的曲形部分，其中通过将冲头引入第一铸模将板材成型U形型材并且该U形型材通过第二铸模成型带有至少一个纵向缝的O形型材。本发明同样涉及用于实施该方法的支撑芯。最后，本发明的主题是一个含有具有曲形中心的曲形部分的空心型材。
背景技术
制造具有曲形部分的空心型材的方法在文献DE 102004025857中有所描述。在已知的方法中首先准备一个平的板材，其具有第一纵向区域、接着该第一纵向区域的过渡区域和接着过渡区域的第二纵向区域。其中第一区域的第一纵向中轴线以相对于第二纵向区域的第二纵向中轴线呈一定角度地延伸。然后沿着第一区域、过渡区域和第二区域将材料切割预成型为在纵侧上圆倒角且具有角度的U形型材，该U形型材具有基本上同样长度的两个边。然后将U形型材继续成型为O形型材，O形型材的相邻位于最高点中间的边缘彼此焊接在一起。可以看出，用已知方法制造的特别是具有较强弯曲的空心型材在弯曲部分可能发生裂纹或褶皱。
发明内容
由此本发明基于的目的是，提供一种方法，利用该方法可以制造具有较强弯曲的空心型材而避免裂纹和/或褶皱，和相应的空心型材。同样应该给出实施该方法的支撑芯。
根据第一原理，该目的由制造含有具有曲形中心的曲形部分的空心型材的方法实现，其中通过将冲头引入第一铸模将板材成型为U形型材，并且该U形型材通过第二铸模成型为带有至少一个纵向缝的O形型材，其中板材预成型为U形型材，其远离曲形中心、从属于曲形部分的外边至少部分高于靠近曲形中心、从属于曲形部分的内边。由于至少部分或者区域性的较高的外边能在该部位提供更多的材料，此处U形型材在成型为具有纵向缝的O形型材的过程中经历更高强度的延展。在较强弯曲的空心主体的该区域产生延展缝隙的风险由此降低。此外该方法避免了使用特殊的（鉴于延展特性）优化材料。
这样空心主体可以选择特别价廉的、轻的或者高强度的原料作为材料。
根据本方法的第一设计方案，通过由板材预成型为U形型材和/或U形型材成型为O形型材，板材在从属于外边的区域内设置的缺口压缩为一个斜缝。通过该方法，由压迫形成的在外边的波浪或褶皱可以被抵消。
本方法的另一个设计方案提供了，U形型材成型为具有至少一个纵向缝和斜缝的O形型材，纵向缝和斜缝彼此相连。由此一方面实现较强的曲率半径。彼此相连的纵向缝和斜缝可以简化边缘的材料配合的连接，因为在空心型材中具有较小张力的相对的边缘可以引入到焊接位置。由此可以简单地将待生产的零件的边缘接合在一起并焊接。
在另一个设计方案中，O形型材的纵向缝和斜缝通过材料配合的相连，特别是边缘的黏粘、钎焊、焊接闭合成纵向接合缝和斜接合缝。通过封住缝隙，在负载情况下的空心型材的耐抗力进一步得到提高。具有以这种方式封闭的横截面的空心型材可以特别用于制造机动车的用于保护乘客的组件。
本方法可以这样进一步扩展，在U形型材成型为具有纵向缝的O形型材之前，在U形型材内引入，特别是从侧面推入一个支撑芯特别是一个分段的支撑芯。通过该支撑芯避免在U形型材成型为具有纵向缝的O形型材的过程中外边和/或内边的断裂。此外所制造的空心型材的尺寸精度可以得到提高。分段支撑芯可以在U形型材成型为具有纵向缝的O形型材之后无损地取出并多次利用。
另一个设计方案提供了，应用具有至少一个成型部件的支撑芯并且在将支撑芯引入U形型材之前和之后该成型部件可以引入U形型材。成型部件可以用作，在U形型材成型为O形型材的过程中从内部支撑咬边。只有在支撑芯引入后成型部件的移出才允许自由选择将支撑芯引入U形型材的方向。例如也可以将支撑芯从一个方向引入U形型材，其横截面不允许引入移出的成型部件。另一方面可以更好地控制成型部件的准确位置，该成型部件在支撑芯引入U形型材之前就已经移出。
在另一个设计方案中，在通过O形型材的边的材料配合的连接将O形型材的缝隙封住之前或者之后将支撑芯拉出。在连接之前拉出可以简化支撑芯的移出。例如降低了意外地将支撑芯与O形型材材料配合的连接的风险。另一方面，将支撑芯移出提高了待装配空心型材的尺寸精度。
在下一个设计方案中，由“激光拼焊板”或者“拼缝板”形成板材，由该板材制成空心型材。作为“激光拼焊板”指的是由不同厚度、强度和/或表面镀膜的单块片材集合成的板材。由此一方面可以在具有较高负载的位置施用较厚和/或较大强度的材料。另一方面可以在其它位置应用较薄或者软的片材。激光拼焊板由此实现质量减少。此外还允许，高价值和贵的材料只应用于真正需要的部位，由此实现成本节约。对于“拼缝板”，是通过将单一的额外的加固片固定来增强局部的基板。基板和加固片随后可以很容易地一起塑形。由此可以避免后续组件增强的操作复杂的、昂贵的装配。特别是激光拼焊板作为拼缝板的基板，其中可以通过加固片实现小范围局部的加固，由此可以选择进一步减小的厚度或者其它材料作为激光拼焊板的单个片。当然板材也可以形成为单块的或者“定制轧制板”，即由一种材料构成并且在“定制轧制板”的情况下具有不同的材料厚度。优选应用钢/合金钢。
进而，在本方法的一个设计方案中，制造一个具有凸缘或者不具有凸缘的空心型材。在具有凸缘的空心型材的凸缘处可以更容易地与其它组件材料配合和/或形状配合地连接。特别是粘连可以通过在凸缘处足够的粘贴面完成。另一方面不具有凸缘的空心型材节省重量。具有凸缘或者不具有凸缘的空心型材也可以例如通过激光焊接与其它组件以工艺可靠性的方式连接。
最后，本方法的一个设计方案提供了，在板材预成型为U形型材和/或U形型材成型为具有至少一个纵向缝的O形型材的过程中，对板材进行切边和/或穿孔。当例如，额外的部件，例如电缆穿过空心型材而进行铺设时，空心型材的切边或穿孔是必要的，。通过在预成型过程和成型过程中整合穿孔和/或切边，可以进一步减少制造空心型材所需的工作步骤。工作步骤的减少实现较短的周期时间从而实现空心型材的廉价制造。
根据第二原理，上述目的通过这样的支撑芯实现，该支撑芯具有至少一个支撑芯部件，该支撑芯部件含有至少一个可以移出的成型部件。
在第一设计方案中，支撑芯具有至少两个支撑芯部件。具有至少两部分的支撑芯实现复杂的，例如交叉的空心型材在U形型材成型为具有纵向缝的O形型材的过程中从内部得到支撑，然而在O形型材成型后或者纵向缝封住后容易地移出。
根据本发明的另一个原理，上述目的通过这样的空心型材实现，该空心型材具有一个第一纵向缝或者第一纵向接合缝，并且该第一纵向缝或者第一纵向接合缝在曲形部分与曲形中心偏心地位移地延伸。该经过位移的纵向接合缝作用为减少在空心型材内存在的延展力。
在第一设计方案中，空心型材具有另一个纵向缝或者纵向接合缝和/或斜缝或斜接合缝且该另一个纵向缝或者纵向接合缝和/或斜缝或斜接合缝与第一纵向缝或者第一纵向接合缝相连。一个这样的空心型材可以根据制造过程特别廉价地制造。
根据下一个设计方案，空心型材由一个单块板材、激光拼焊板或者拼缝板制成。鉴于与此相关的优点在根据本发明的方法的实施例中引用。
进而，一个设计方案提供了，空心型材具有至少一个位于内部的咬边。位于内部的咬边实现空心型材在该区域的加固。位于内部的咬边同样还作用于，接纳连接部件例如螺栓头。
最后，空心型材可以这样扩展，其形成为结点特别是T形件。结点在本发明的意义上是指由多个管状区域组合成的空心型材，其中多个管状区域这样彼此连接，其形成连通的内腔。在最简单的情况下，从一个纵向管状区域分支出另一个垂直的管状区域，由此空心型材形成一个T形件。结点也可以理解成十字型或者Y形空心型材。借助结点可以以简单的方式形成支承结构，例如用于机动车车身，其优点为重量轻。
附图说明
下面借助实施例的示图详细阐述本发明。图中示出：
图1用于制造空心型材的第一板材；
图2图1所示的第一板材成型为第一U形型材；
图3由图2所示的U形型材制成的根据本发明的空心型材的第一实施例；
图4适用于制造空心型材的支撑芯；
图5用于制造空心型材的第二板材；
图6图5所示的第二板材成型为第二U形型材；
图7在移出状态下的适用于制造图6所示的第二空心型材的芯；
图8在成型状态下的图7所示的芯；
图9由图6所示的U形型材制成的根据本发明的空心型材的第二实施例。
具体实施方式
图1中以立体图示出的板材1具有一个基本上呈矩形的第一区域2、一个接着第一区域的过渡区域3和一个接着过渡区域基本上呈矩形的第二区域4。边缘5和6在成型后形成待制造空心型材的侧面连接。板材1在的过渡区域设置缺口7。图示的板材1是激光拼焊板。
在第一步骤中，板材1通过将未示出的冲头引入同样未示出的第一铸模成型为图2所示的U形型材1′。该U形型材具有基本上呈矩形第一区域2的纵向部分2′和基本上呈矩形的第二区域4的纵向部分4′。过渡区域3预成型为具有曲形中心7′的曲形部分3′。远离曲形中心7′的外边8′至少部分高于（H1）靠近曲形中心的内边9’(H2)。
图3所示的分段支撑芯10″以平行于外边8′和内边9′的方向引入到U形型材1′。在接下来U形型材1′借助未示出的第二铸模成型为图4所示的O形型材1″′过程中，支撑芯10″从内部支撑U形型材1′，由此可以避免外边8′和内边9′的断裂。在组装状态下彼此刚性连接的支撑芯10″的组成部件11″可以在支撑芯10″的纵向伸展方向上被拉伸并且彼此相对地弯曲。由此支撑芯可以在U形型材1′成型为具有纵向缝的O形型材1″′后在侧面从O形型材1″′中拉出。在板材1成型为U形型材1′和接着成型为O形型材1″′的过程中，缺口7收紧为斜缝。该斜缝和纵向缝接下来通过已形成的工形接头的激光焊接闭合为斜接合缝13″′和与之相连的纵向接合缝12″′。还可以考虑，在O形型材1″′的纵向缝和/或斜缝材料配合地闭合之后才引入支撑芯10″。
在O形型材1″′的侧面端部区域没有压缩或者延伸，这是因为其展开就成为板材的对应区域2和4。如果想要所示O形型材1″′由与其他组件相连的面积更大，根据本发明的方法中，作为无凸缘的端部区域的替代，制造具有凸缘的端部区域。此外对于较复杂的组件可以设置多个缺口，该缺口在组件成型过程中可以收紧成多个斜缝并且通过焊接闭合为多个斜接合缝。
图5示出了用于制造具有两个曲形部分的空心型材的另一个板材101。该板材101如此设置，其成型为T形空心型材。其具有基本上呈矩形的第一区域103a，与第一区域相连的过渡区域104和与过渡区域相连的基本上呈矩形的第二区域103b。此外设置基本上呈矩形的第三区域105，其侧面与过渡区域104相连接。
板材101首先放在位于冲头和第一铸模之间的未示出的设备中，并通过冲头和第一铸模的共同运动成型为图6所示的U形型材101′。该U形型材101′具有T形结构，其中T的垂直区域105′由基本上呈矩形的第三区域105形成。垂直区域105′通过两个由过渡区域形成的曲形部分104a′、104b′（其分别具有一个曲形中心107a′、107b′）到达T的由板材101的基本上呈矩形的第一和第二区域103a、104a形成的水平区域103′。本实施例中的U形型材101′的远离对应曲形中心107a′、107b′的外边108a′、108b′始终高于（H1′）靠近曲形中心107a′、107b′的内边109a′、109b′(H2′)。也可以考虑，远离曲形中心的外边只部分或区域式地高于靠近曲形中心的内边。
图7和8所示的支撑芯110″引入预成型的U形型材101′。支撑芯110″由第一支撑芯部件114″和第二支撑芯部件115″构成。第一支撑芯部件114″和第二支撑芯部件115″分别具有可以改变方向的成型部件116″、118″和117″、119″。支撑芯110″引入U形型材101′，具体方式是首先将具有成型部件116″、118″的第一支撑芯部件114″沿T的水平区域103′方向从侧面推入。紧接着同样具有成型部件117″、119″的第二支撑芯部件115″沿T的垂直区域105′方向推入U形型材101′，由此其以齐平的方式连接到第一支撑芯部件114″上。在支撑芯部件114″、115″的这种设置中，成型部件116″、117″、118″、119″稍后被移出，如图8所示。
在下一个步骤中，U形型材101′借助未示出的第二冲头成型为图9所示的具有第一纵向缝112a″′和第二纵向缝112b″′的O形型材101″′，两个纵向缝彼此连接并且通过激光焊接闭合。在形成咬边120a″′和120b″′的过程中，两个纵向缝从内测受到成型部件116″、117″、118″、119″支撑。咬边120a″′和120b″′支撑T的垂直区域105″′和水平区域103″′的连接区域，由此垂直于O形型材101″′的垂直区域105″′作用的力保证可以传导至水平区域103″′。在边缘焊接之前或之后，将成型部件116″、117″、118″、119″再次引入并且将支撑芯部件114″、115″沿推入方向的反方向从空心型材101″′中拉出。
为了制造在图4至9所示的空心型材1″′、101″′对于真正的U-O成型过程只需要唯一一个力密集的运动方向。因此该方法可以通过标准化的因而可廉价提供的设备实施。

Claims (17)

1.一种用于制造含有具有曲形中心(7′、107a′、107b′)的曲形部分的空心型材的方法，其中通过冲头将板材(1、101)压入到第一铸模中使之预成型为U形型材(1′、101′)并且所述U形型材(1′、101′)通过第二铸模成型为带有至少一个纵向缝的O形型材(1″′、101″′)，其特征在于，所述板材(1、101)预成型为U形型材(1′、101′)，所述U形型材的远离所述曲形中心(7′、107a′、107b′)、从属于所述曲形部分的外边(8′、108a′、108b′)至少部分高于(H1、H1′)其靠近所述曲形中心(7′、107a′、107b′)、从属于所述曲形部分的内边(9′、109a′、109b′、H2、H2′)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述板材预成型为所述U形型材和/或所述U形型材成型为所述带有一个纵向缝的O形型材，在板材的从属于外边的区域内设置的缺口收紧为斜缝。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述U形型材成型为带有至少一个纵向缝和一个斜缝的O形型材，所述纵向缝和斜缝彼此相连。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的方法，其特征在于，所述O形型材(1″′、101″′)的纵向缝和/或斜缝通过边缘的材料配合的连接，特别是黏粘、钎焊、焊接闭合成纵向接合缝(12″′、112a″′、112b″′)和斜接合缝(13″′)。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的方法，其特征在于，在所述U形型材(1′、101′)成型为所述O形型材(1″′、101″′)前，将一个支撑芯(10″、110″)，特别是分段支撑芯(10″)引入，特别是从侧面插入U形型材(1′、101′)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，应用具有至少一个成型部件（116″、117″、118″、119″）的所述支撑芯(110″)并且在引入之前或之后移出所述成型部件（116″、117″、118″、119″）。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在通过对所述O形型材(1′、101″′)的边缘进行材料配合的连接使O形型材(1′、101′″)的缝隙闭合之前或者之后，将所述支撑芯(10″、110″)拉出，其中在使用具有所述成型部件（116″、117″、118″、119″）的支撑芯(110″)时，所述成型部件在拉出之前移入。
8.根据权利要求1至7的任意一项所述的方法，其特征在于，所述空心型材(1″′、101″′)由作为“激光拼焊板”或者“拼缝板”形成的板材（1、101）制成。
9.根据权利要求1至8的任意一项所述的方法，其特征在于，制造具有凸缘或者不具有凸缘的空心型材(1″′、101″′)。
10.根据权利要求1至9的任意一项所述的方法，其特征在于，所述板材(1、101)在预成型为U形型材(1′、101′)和/或闭合成为带有纵向缝的O形型材(1″′、101″′)的过程中进行切边和/或穿孔。
11.根据权利要求1至10的任意一项所述的用于实施方法的支撑芯，其特征在于，所述支撑芯(110″)具有至少一个含有至少一个可移出的成型部件（116″、117″、118″、119″）的支撑芯部件（114″、115″）。
12.根据权利要求11所述的支撑芯，其特征在于，所述支撑芯(110″)具有至少两个支撑芯部件（114″、115″）。
13.含有曲形部分的空心型材，特别是根据权利要求1至10的任意一项所述的方法制造的空心型材，其特征在于，所述空心型材(1″′、101″′)具有一个第一纵向缝/一个第一纵向接合缝(12″′、112a″′、112b″′)并且所述第一纵向缝/第一纵向接合缝(12″′、112a″′、112b″′)具有在曲形部分中与曲形中心(7′、107a′、107b′)偏心的走向。
14.根据权利要求13所述的空心型材，其特征在于，所述空心型材(1″′、101″′)具有另一个纵向缝或另一个纵向接合缝(112b″′、112a″′)和/或斜缝或斜接合缝(13″′)，并且所述另一个纵向缝或另一个纵向接合缝(112b″′、112a″′)和/或斜缝或斜接合缝(13″′)与所述第一纵向缝或第一纵向接合缝(12″′、112a″′、112b″′)相连。
15.根据权利要求13或14所述的空心型材，其特征在于，所述空心型材(1″′)由激光拼焊板（1）或者拼缝版制成。
16.根据权利要求13至15的任意一项所述的空心型材，其特征在于，所述空心型材(101″′)具有位于内部的咬边(120a″′、120b″′).
17.根据权利要求13至16的任意一项所述的空心型材，其特征在于，所述空心型材(101″′)形成为结点，特别是T形件。
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