CN105745455A - 用于固定构件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于固定构件(10、18；26)、尤其是车身制造中的金属板件的方法，包括以下步骤：提供第一构件(10)，该第一构件在第一构件(10)的板状区域中具有至少一个容纳孔(12)，在此从容纳孔(12)的边缘(12a)朝孔中心的方向延伸出多个夹紧区段(14)；提供第二构件(18)，该第二构件具有至少一个从第二构件(18)的表面延伸出的突出部(16)；并且在使夹紧区段(14)弯曲的情况下将突出部(16)插入容纳孔(12)中。

Description

用于固定构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用于固定构件、尤其是车身制造中的金属板件的方法。
背景技术
在机动车车身制造中，金属板件在焊接之前相对于彼此定位并且被固定在预规定的位置中。这例如借助夹紧框进行，在夹紧框中金属板件借助复杂的容纳和夹紧技术被固定。
发明内容
本发明的任务在于，在维持对定位精度的高要求下简化构件的固定并且使之成本更低。
该任务通过具有权利要求1特征的、用于固定构件的方法来解决。本发明方法的有利和适宜方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的用于固定构件、尤其是车身制造中的金属板件的方法包括以下步骤：
－提供第一构件，该第一构件在第一构件的板状区域中具有至少一个容纳孔，从容纳孔的边缘朝孔中心的方向延伸出多个夹紧区段；
－提供第二构件，该第二构件具有至少一个从第二构件的表面延伸出的突出部；并且
－在使夹紧区段弯曲的情况下将突出部插入容纳孔中。
本发明基于下述认识：在固定构件、尤其是车身制造中的金属板件时，如果可通过有效夹紧所述构件实现精确且稳定的定位，就可省却复杂的夹紧框和类似物。本发明方法以下述方式恰恰实现了这点，即：将第二构件的突出部插入第一构件的设有夹紧区段的容纳孔中。
夹紧区段最初朝容纳孔中心的方向延伸(在此并非强制性要求夹紧区段精确地与构件的包围容纳孔的区域设置在同一平面中)。夹紧区段可简单地与容纳孔一同冲压出或以其它方式冲裁出。夹紧区段代替目前常见的紧固元件、如粗螺纹螺栓、座点焊螺母或类似物，其必须在一个复杂的工作步骤中被焊接。
在插入时夹紧区段通过突出部弯曲。夹紧区段沿突出部的插入方向的弯曲至少部分弹性地进行。因此夹紧区段在相反方向上向突出部施加夹紧力，该夹紧力如所表明的那样大得令人惊奇。尤其是在设置多于一个突出部－容纳孔对时，夹紧力在任何情况下足以将具有突出部的第二构件定义且可靠地保持在容纳孔中。待接合的构件在此可由夹持机器手抓取并且相对于彼此运动，以致突出部插入容纳孔中。
本发明的一个重要优点在于，夹紧区段在适合的布置结构中自动使突出部在容纳孔中对中。本发明所需的容纳孔和突出部可借助现代技术在位置、形状和尺寸方面精确地制造，以致满足车辆车身制造中对构件固定的高要求。因此，借助本发明方法可以以简单的方式在不采用目前常用的容纳和夹紧技术的情况下构造复杂的车身。
理想的是，容纳孔的形状和尺寸适配突出部的横截面形状和横截面尺寸。由此实现对构件的规定的、无间隙的定位和固定。
优选地，突出部具有圆柱形区段，该圆柱形区段可简单地制造。与此相适配地，容纳孔的直径应适配圆柱形区段的直径。“适配”表示容纳孔的直径不小于、而是最好略大于突出部的直径，在此应考虑不可避免的公差和夹紧区段的弯曲半径。
根据本发明的一种优选实施方式，突出部的远离第二构件表面的端面是封闭的。突出部的这种设计的优点在于，在固定构件后不存在敞开的孔，否则必须密封这些孔。这在车身制造中尤为有利，因为由此在很大程度上防止了水的进入，这对于防腐蚀保护十分重要。此外，封闭的突出部减弱了不希望的声音传播。
在安装方面，突出部优选朝向其远离表面的端部变细。这种造型有利于突出部插入相配的容纳孔中，因为锥形成形的端部使夹紧区段的弯曲简单化。
为了使力均匀地分布在突出部上，夹紧区段应均匀地分布在容纳孔的圆周上。由此避免突出部被不必要地压向一侧。夹紧区段的均匀分布也确保突出部在容纳孔中的最佳对中。
在弯曲夹紧区段时应注意，夹紧区段在容纳孔的圆周方向上的间距这样确定，使得夹紧区段在弯曲时不相互接触。否则将实现次优的夹紧效果。
一种用于提高夹紧区段的抗弯强度的措施在于，在弯曲区域中设置成形冲压部。例如可通过横向延伸经过弯曲轴线的加强筋来产生附加的阻力矩，以便提高用于弯曲夹紧区段所需的力消耗。由此反过来提高作用于突出部的夹紧力。
根据本发明的一种扩展方案，三个或更多个构件可相对于彼此固定，其方式是，首先这样上下重叠设置至少两个具有大致重合的容纳孔的构件，使得容纳孔的中轴线重合并且上下重叠设置的构件的夹紧区段不重叠。接着在使上下重叠设置的构件的夹紧区段弯曲的情况下将另一构件以突出部插入容纳孔中。
如上所述，容纳孔和夹紧区段可有利地仅在一个冲压步骤中制出。通常不需要再加工。这意味着，具有容纳孔和夹紧区段的构件可在工具减少的情况下在冲压机中制出。
根据本发明的突出部在最简单的情况下通过深冲第二构件制出。该技术很早就已证明是有效的并且能实现突出部的精确造型。
在借助突出部和容纳孔(暂时)定位和固定后，所述构件可在没有其它定位辅助装置的情况下尤其是通过焊接相互接合，以便在进一步的加工或存放之前“冻结”固定或最终使构件彼此连接。
附图说明
本发明的其它特征和优点由下述说明和所引用附图给出。附图如下：
图1a至1d为具有容纳孔和夹紧区段的构件的不同实施方式的俯视图；
图2为容纳孔的俯视图和突出部的侧剖视图；
图3a和3b为在本发明方法的两个接连步骤中的容纳孔和突出部的两个侧剖视图；
图4为两个上下叠置的具有容纳孔和夹紧区段的构件的俯视图；
图5为固定在图4中的构件的容纳孔中的突出部的侧剖视图；
图6a和6b为在制造突出部时的两个接连步骤中的冲压机的侧剖视图。
具体实施方式
在图1a至1d中分别示出第一构件10的板状(即平坦)区域，该板状区域具有一个容纳孔12和多个夹紧区段14。所述夹紧区段14从容纳孔12的边缘12a朝孔中心的方向延伸。在所示实施方案中，夹紧区段14均匀分布在容纳孔12的边缘12a上，即：在圆周方向上相邻夹紧区段14之间的间距始终相等。虽然夹紧区段14的均匀分布对于其后面所解释的功能是有利的，尤其是在夹紧区段14的数量少的情况下，但这并不是强制性的。在图1a中设置八个、在图1b中设置六个、在图1c中设置四个并且在图1d中设置两个夹紧区段14。当然，也可设置奇数个夹紧区段14。但最少数量是两个。
图2示出突出部16，该突出部从第二构件18的表面(在图2中不可见)延伸出。突出部16在此是管状的，并且背离构件表面的端面20是封闭的。根据所示实施例，突出部16是旋转对称的，更确切地说是圆柱形的。仅突出部16的背离构件表面的端部区段22锥形变细。突出部的圆柱形区段的直径与容纳孔12的直径相协调，即突出部的直径略小。
图3a和3b示出两个构件10、18如何固定。第二构件18接近第一构件10，以致突出部16插入相配的容纳孔12中，这通过锥形成形的端部区段22简单化。在插入突出部16时，该突出部与夹紧区段14接触并且使各夹紧区段围绕容纳孔12的(就此而言虚拟的)边缘12a弯曲。因此夹紧区段14以阻力抵抗突出部16的插入。该阻力反过来用于将突出部16固定在容纳孔12中。由于夹紧区段14的变形至少部分弹性地进行，因此夹紧区段14向突出部16施加一个相对大的夹紧力。由此第二构件18可靠地保持在第一构件上。
设置在四周的夹紧区段14还确保突出部16的自动对中，该对中可以极小的公差实现。全部具有相同形状并且均匀分布在容纳孔12的圆周上的数量多的夹紧区段14有利于对中。
为了确定第二构件18相对于第一构件10的轴向位置，可设置限定插入深度的止挡或类似的辅助装置。
虽然作用于突出部16上的夹紧力已经非常大，但仍可设置补充措施用于“冻结”所述固定。因而可将夹紧区段14与突出部焊接，例如通过夹紧区段14的自由支承边缘上的角焊或通过堆焊，以便将夹紧区段14的支承面和突出部16连接。
在容纳孔12上的夹紧区段14的数量通常取决于容纳孔12所在的构件区域的厚度。原则上，材料越薄，夹紧区段14的数量就越多。用于弯曲八个0.8mm厚的夹紧区段14所需的力大致等于用于弯曲四个1.3mm厚的夹紧区段14所需的力。
另一种调整或精调用于将突出部16插入相配的容纳孔12中的力消耗并因此调整或精调夹紧力的可能性在于，改变夹紧区段14的接片14a的宽度(参见图1a)。具有较短接片宽度的夹紧区段14比具有较长接片宽度的夹紧区段14更容易弯曲。
如果应(再进一步)提高夹紧力，则可在一些或所有夹紧区段14上设置尤其是以加强筋的形式的成形冲压部24。在图1a所示的实施例中，成形冲压部24在夹紧区段14的中间横向延伸经过接片14a，在此各个成形冲压部24的纵轴线分别大致垂直于接片14a定向。在突出部16插入容纳孔12中时，成形冲压部24提供附加的阻力矩，该阻力矩加大夹紧区段14弯曲的难度。
如果应固定例如大的钢构件，突出部16的尺寸可根据直径和长度的具体要求及制造技术条件从毫米范围达到厘米甚至米范围。每个容纳孔12的直径适配相配的突出部16的直径。
突出部16并非必须具有圆形横截面，而也可以是椭圆形或多边形的，在此可相应调整相配容纳孔12的形状。尤其是在多边形造型中由此可预规定两个待固定构件10、18的特定定向。
在较大的构件中通常设置多个突出部-容纳孔对。在此一个构件不仅可具有容纳孔12而且也可具有突出部16，它们分别配置给另一构件的相应突出部16或容纳孔12。
图4和5示出两个构件10、18如何与第三构件26相对于彼此固定。两个构件10和26分别具有直径相同的容纳孔12。如图4可见，两个构件10、26上下重叠设置，以致容纳孔12的中轴线重合。这样选择伸入容纳孔12中的夹紧区段14的数量和两个构件10、26关于容纳孔12的中轴线的(旋转)布置结构，使得两个构件10、26的夹紧区段14不相互重叠。这意味着，构件10的夹紧区段14位于构件26的夹紧区段14之间的间隙中并且反之亦然。
然后，如图5所示，当第二构件18的突出部16插入容纳孔12中时，突出部16不仅使第一构件10的夹紧区段14而且也使第三构件26的夹紧区段14弯曲。由此第一和第三构件10、26保持在第二构件18的突出部16上。这样选择两个构件10、26的夹紧区段14的数量和布置结构，使得各夹紧区段在弯曲时不相互接触。
通过这种方式可固定更多上下堆叠的构件。突出部16的长度则选择为足够大。
尤其是在金属板件的情况下，容纳孔12和夹紧区段14可简单地通过冲压制出，在此只需要一个唯一的冲压步骤。
突出部16可通过深冲制出，例如在图6a和6b中所示出的那样。在冲头32下压以便成形突出部16之前(图6b)，构件18被放入拉环28和弹性压板30之间(图6a)。冲头32的形状基本决定突出部16的形状。
附图标记列表
10第一构件
12容纳孔
12a边缘
14夹紧区段
14a接片
16突出部
18第二构件
20端面
22端部区段
24成形冲压部
26第三构件
28拉环
30压板
32冲头

Claims (12)

1.用于固定构件(10、18；26)、尤其是车身制造中的金属板件的方法，包括以下步骤：
－提供第一构件(10)，该第一构件在第一构件(10)的板状区域中具有至少一个容纳孔(12)，从容纳孔(12)的边缘(12a)向孔中心方向延伸出多个夹紧区段(14)；
－提供第二构件(18)，该第二构件具有至少一个从第二构件(18)的表面延伸出的突出部(16)；并且
－在使夹紧区段(14)弯曲的情况下将突出部(16)插入容纳孔(12)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，容纳孔(12)的形状和尺寸适配突出部(14)的横截面形状和横截面尺寸。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述突出部(16)具有圆柱形区段，并且容纳孔(12)的直径适配所述圆柱形区段的直径。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述突出部(18)的远离所述表面的端面(20)是封闭的。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述突出部(16)朝向其远离所述表面的端部变细。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述夹紧区段(14)均匀分布在容纳孔(12)的圆周上。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，夹紧区段(14)在容纳孔(12)的圆周方向上的间距这样确定，使得夹紧区段(14)在弯曲时不相互接触。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了提高夹紧区段(14)的抗弯强度，在弯曲区域中设置尤其是以加强筋的形式的成形冲压部(24)，其横向延伸经过夹紧区段(14)的弯曲轴线。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少三个构件(10、18；26)相对于彼此固定，其方式是，首先这样上下重叠设置至少两个具有大致重合的容纳孔(12)的构件(10、26)，使得各个容纳孔(12)的中轴线重合并且各个上下重叠设置的构件(10、26)的夹紧区段(14)不重叠，接着在使各个上下重叠设置的构件(18、26)的夹紧区段(14)弯曲的情况下将另一构件(18)以突出部(16)插入容纳孔(12)中。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述容纳孔(12)和所述夹紧区段(14)仅在一个冲压步骤中制出。
11.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述突出部(16)通过深冲第二构件(18)形成。
12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，经固定的各个构件(10、18；26)在没有其它定位辅助装置的情况下相互接合，尤其是通过焊接相互接合。
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