CN110935759B - 围绕三个空间轴线弯曲的构件的u-o成形 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助U‑O成形由板坯(1)制造板材改形构件的方法，首先通过U成形产生预成形件，接着通过O成形执行最终造型以制成最终成形件。本发明的特征在于如下方法步骤：·提供平面的板坯，·将板坯U成形为U形预成形件，·将该U形预成形件接近最终轮廓地进行切割，·将该U形预成形件放入到中间成形模具(15)中并将该U形成形件的突起的各边部(8)、尤其是该U形成形件的各端部(9)折弯，填充体(13)安放在U形预成形件中并使各边部(8)区段式地搭接填充体(13)并且填充体在折弯之后从预成形件中拉出，使得产生被折弯的各端部的弹性变形和可选的塑性变形，·对这样制成的中间成形件(16)进行O成形。

Description

围绕三个空间轴线弯曲的构件的U-O成形
技术领域
本发明涉及一种用于借助U-O成形由板坯制造板材改形构件的方法。
背景技术
由现有技术已知的是通过改形制造板材构件。为此，提供金属板坯，在改形模具中将该金属板坯改形成板材改形构件。在此，板材改形构件具有三维轮廓。该改形在大多数情况下借助压挤改形模具进行，因此在上模与下模之间进行。
如果现在要制造在横截面方面闭合的空心型材，那么由现有技术已知U-O成形。为此，首先提供平面的板坯，将该平面的板坯U形地预成形并且接着这个进行O形的改形，以便具有在横截面方面闭合的轮廓。
例如由CA 2,962,236 A1已知这种制造方法。
发明内容
本发明的任务是，从现有技术出发，改善在围绕至少两个空间轴线弯曲的通过U-O成形制造的构件情况下的造型可行性。
为此，本发明提出一种用于借助U-O成形由板坯制造板材改形构件的方法，其中，首先通过U成形产生预成形件并且接着通过O成形执行最终造型以制成最终成形件，其特征在于如下方法步骤：
·提供平面的板坯，
·在改形模具上将所述板坯改形而具有围绕第一空间轴线的第一弯曲部，
·将改形冲头移入到经改形而具有所述第一弯曲部的板坯中，其中，通过所述改形冲头产生所述板坯的围绕第二空间轴线的第二弯曲部并且同时地制造围绕第三空间轴线的第三弯曲部，其中，该第二空间轴线基本上正交于第一空间轴线，该第三空间轴线基本上正交于第一空间轴线并且正交于第二空间轴线，其中，通过上述方法步骤产生U形预成形件，其中，所述改形冲头的移入在所述U形预成形件上产生所述第二弯曲部，
·在U成形之后将填充体引入到U形预成形件中，以便形成中间成形件，在O成形之前在U形预成形件的边部的端部区域弹性变形的情况下沿与U形预成形件的纵向方向垂直的方向拉出该填充体，
·对这样制成的中间成形件进行O成形。
在此，用于借助U-O成形在板坯的情况下制造板材改形构件的方法规定，首先通过U成形产生预成形件并且接着通过O成形执行最终造型。按照本发明，该方法的特征在于如下方法步骤：
·提供平面的板坯，
·将该板坯U成形为U形预成形件，
·将该U形预成形件接近最终轮廓地进行切割，
·将该U形预成形件放入到中间成形模具中并且将该U形成形件的突起的各边部、尤其是该U形成形件的各端部折弯，其中，填充体安放在该U形预成形件中并且使各边部通过折弯区段式地搭接填充体，并且填充体在所述折弯之后从预成形件中拉出，使得产生经折弯的各端部的弹性变形，
·对这样制成的中间成形件进行O成形。
替代地或补充地，执行具有如下方法步骤的用于借助U-O成形在板坯的情况下制造板材改形构件的方法：
·提供平面的板坯，
·在改形模具上将板坯改形而具有围绕第一空间轴线的弯曲部，
·将改形冲头移入到经改形具有第一弯曲部的板坯中，其中，通过该改形冲头产生该板坯围绕第二空间轴线的第二弯曲部并且同时地制造围绕第三空间轴线的第三弯曲部，其中，该第二空间轴线优选地基本上正交于第一空间轴线，该第三空间轴线基本上正交于第一空间轴线并且正交于第二空间轴线，其中，通过这两个方法步骤产生U形预成形件，其中，该改形冲头的移入在该U形预成形件上产生第一弯曲部，
·对这样制成的U形预成形件进行O成形。
按照本发明，因此可基于中间成形步骤利用填充体明显提高造型自由度。尤其是，通过在U形成形件或者说U形预成形件情况下产生至少三个弯曲部(这三个弯曲部各自围绕一个空间轴线弯曲)也可提升造型自由度，其中，所有三个空间轴线基本上垂直于彼此。
尤其是，也可将这两个之前说明的方法相组合。这在本发明的意义下意味着，首先产生围绕三个空间轴线分别具有至少一个各自围绕一个空间轴线的弯曲部的U形预成形件，并且然后将该U形预成形件接近最终轮廓地进行切割并且接着放入到中间成形模具中。
一种有利的按照本发明的扩展方案规定，在对这样制成的U形成形件进行O成形时，将该U形成形件放置到构件容纳部上并且在至少一侧、优选地在两侧分别在端部侧将芯轴移入。在此，这些芯轴将该U形成形件保持或者说固定在构件容纳部上。然后，使成形颚爪侧向地移动贴靠到该U形成形件上。在时间上重合地和/或错开地，使阴模沿竖直方向下降。然后，通过侧向的成形颚爪和上侧的阴模至少长度区段式地、尤其是在整个长度上在横截面方面执行O成形，使得在横截面方面产生闭合的空心型材。由此，可将两个加工级结合成一个加工级或者说结合在一个模具中。这涉及U形成形件的各边部通过成形颚爪的侧向的折弯或卷起以及各端部的卷起和空心型材的因此在横截面方面的闭合。代替U形成形件，也可将之后提到的中间成形件通过这样说明的O成形进行进一步加工。
平面的板坯可具有均匀的壁厚，然而也可具有相互不同的壁厚，例如作为拼接板。
第一弯曲部在横截面方面通过构造该U形成形件实现。然而，该构件优选地也围绕第二空间轴线弯曲，该第二空间轴线基本上横向于U形成形件的该空间轴线。因此，在O成形开始时，可能发生意外的压入，从而在O成形件上在相应的横截面方面出现凹状的拱弯部。因此，一部分向内拱弯，然而按照本发明这刚好通过中间成形避免。
因此，将填充体在中间成形模具上又从预成形件中拉出。在此，产生被折弯的各边部或者说被折弯的各端部的弹性变形。该变形也可部分地塑性地进行。然而，通过该填充体确保，在中间成形件上不产生向内指向的拱弯部。
然后，在另一个改形步骤中，执行O成形，尤其是将各端部的端侧彼此贴靠。这些端侧例如也可被纵向焊缝焊接。还可使内部高压改形过程接着该O成形。
按照本发明表明，优选地，在两个步骤中执行O成形，其中，首先将被折弯的各端部自由地进一步向内弯曲并且接着在另一个方法步骤中使各端部的端侧抵达彼此。
在这些端侧彼此贴靠的情况下，优选地使用压挤改形模具，该压挤改形模具在横截面方面在闭合的状态下具有闭合的成形空腔。
为此，该中间成形件在放入到O成形模具中时优选地具有的最大宽度小于同一O成形模具的成形空腔的宽度。因此，在O成形期间，该中间成形件的高度被压扁并且由此宽度增大，从而在成形空腔闭合的情况下通过O成形制造的板材改形构件全面地贴靠在O成形模具的成形空腔上。
此外，按照本发明，预成形件或中间成形件可制造具有沿纵向方向变化的横截面和/或变化的壁厚。刚好通过经由中间成形提升造型自由度也可制造在该构件的长度上变化的横截面。
也可加工具有不同壁厚的板坯(所谓的拼接板)。
在另一种优选的设计变型方案中，该O成形以热改形的方式执行，尤其是包括后续的模压淬火
Figure GDA0003969193070000041
从而在能硬化的钢合金的情况下可实现超过1000MPa的高的抗拉强度。
附图说明
本发明的其它优点、特征、特性和方面是后续说明的主题。优选的设计变型方案在各示意图中示出。这些图是为了便于理解本发明。
附图中：
图1a、1b、1c和1d示出拉深模具，用以由首先提供的平面的金属板坯在用于U成形的拉深模具上成形并且因此被成形为预成形件；
图2示出改形冲头移入到拉深模具中并且围绕第二空间轴线Y产生第二弯曲部；
图3a、图3b和图3c示出U形预成形件具有围绕第一空间轴线X的第一弯曲部和围绕第二空间轴线Y的第二弯曲部以及围绕第三空间轴线Z的第三弯曲部；
图4、图5a和图5b示出按照本发明的中间成形；
图6和图7示出跟随着该中间成形步骤的两个另外的方法步骤；
图8、图9和图10示出O成形的另一个后续的方法步骤；以及
图11至14示出该方法关于O成形的一种替代的实施变型方案，其中，图11和图12示出在不同时间点通过相同的模具的横截面，图13和图14示出同一模具在不同时间点的相应的侧视图以及横截面视图。
具体实施方式
图1a、1b、1c和1d示出拉深模具2，用以由首先提供的平面的金属板坯1在用于U成形的拉深模具2上成形并且因此被成形为预成形件。将板坯1放入到拉深模具2中，并且将压紧器4下降到阴模3上(在图1b中示出)。在这里，围绕空间轴线X产生第一弯曲部5，从而板坯1以弧形部或波浪形部进行预成形。也可使两个或三个弯曲部分别平行错开地围绕第一空间轴线X产生、例如根据波浪形型廓的原理产生。
然后，改形冲头6移入到拉深模具2中并且围绕第二空间轴线Y产生第二弯曲部7(在图2中示出)。然而同时，冲头6也沿其纵向方向围绕第三空间轴线Z弯曲。这尤其是在按照图1c的俯视图中可见。因此，通过将改形冲头6移入到板坯1中，在U形预成形件11上不仅产生围绕第二空间轴线Y的第二弯曲部7而且产生围绕第一空间轴线X的第一弯曲部5，并且也产生围绕第三空间轴线Z的第三弯曲部29。也可分别围绕空间轴线Z出现多个第三弯曲部，从而如也在按照图1c的俯视图中或之后也在按照图3b的U形预成形件中以俯视图示出的那样产生波浪形状。
优选地，第二空间轴线Y和第一空间轴线X和第三空间轴线Z横向于彼此延伸，然而它们不必相交。然而，空间轴线X、空间轴线Y和空间轴线Z也可在60至110度、尤其是70至100度的角度范围内相对彼此设置。这些空间轴线不必相交，它们可相对彼此错开地延伸。如果将两个空间轴线投影到一个平面中，则这两个空间轴线在上面提到的角度范围内延伸或横向于彼此延伸。
因此，制出U形预成形件11，该U形预成形件按照图3a、图3b和图3c具有围绕第一空间轴线X的第一弯曲部5和围绕第二空间轴线Y的第二弯曲部7以及围绕第三空间轴线Z的第三弯曲部29。这里，为了清楚起见，第二空间轴线Y跟着围绕第一空间轴线X的弯曲部5示出。U形预成形件11具有U形成形件，该U形成形件的边部8分别在各端部9上被切割。尤其是，该切割接近最终轮廓地进行。因此，在各端部9上产生端侧10。端侧10在U形预成形件11的长度L上延伸。从现在起，进行按照本发明的中间成形(在图4、图5a和图5b示出)。
将U形预成形件11搁放在垫砧12上并且将填充体13引入到预成形件11中。然后，通过中间成形模具15的另外的模具部件14将各边部8折弯并且尤其是在这些边部的端部区域9中折弯。这进行为使得各边部8的端部9朝着彼此指向地折弯。因此，这些边部至少区段式地搭接填充体13(在图5a中示出)。在此之后将模具部件14打开，通过虚线箭头表明。为了可将填充体13从现在起从利用该填充体制造的中间成形件16中拉出，设有至少一个销17，该销穿过填充体13并且压向中间成形件16的底部18，从而在将该填充体拉出时各边部8弹性地向外变形，这在图5b中示出。在此，也可附加地发生各边部8的轻微的塑性变形。
然后，O成形跟随着该中间成形步骤，特别优选地，以两个另外的方法步骤跟随着该中间成形步骤。首先，将这样制成的中间成形件16又放下到另一个垫砧19上并且利用O成形模具的模具部件20使各边部8和尤其是各边部8的端部9进一步向内弯曲(在图7中示出)。在此，设有保持销21，该保持销将中间成形件的底部18压到垫砧19上，从而各边部8被进一步朝着彼此弯曲(在图6和图7中示出)。
然后，在O成形的另一个后续的方法步骤中使用压挤改形模具24，该压挤改形模具具有上模22和下模23。成形空腔25按照图10具有宽度B25，该宽度B25比O成形的第一方法步骤之后的中间成形件16的宽度B16更宽(参照图10)。由此，使压挤改形模具24闭合(在图9中示出)。产生闭合的成形空腔。在此，各端部的端侧彼此贴靠并且制造在横截面方面闭合的板材改形构件26(也称为成形构件)。该板材改形构件尤其是利用其外周面27全面包围地贴靠在成形空腔25的内周面28上。
图11、图12、图13和图14示出按照本发明的方法在O成形方面的一种替代的实施变型方案。图11和图12示出在不同时间点通过相同的模具的横截面。图13和图14示出同一模具在不同时间点的相应的侧视图以及横截面视图。按照图11和图13，首先制成的U形成形件或中间成形件被搁放在构件容纳部30上。该U形成形件可以是指通过U成形制造的U形成形件或者说按照本发明制造的U形预成形件。然而，也可以是指利用图5b中的生产步骤制造的中间成形件16。在该中间成形件16的情况下，则相对于图6至图9变型地使用仅一个用于进一步O成形的模具。在此，首先通过侧向的成形颚爪31沿横向方向Q使各边部8朝着彼此弯曲。在时间上错开地亦或同时地，上阴模32开始下降，从而尤其是各边部8的端部9被朝着彼此地成形并且由此完成O成形、亦即完成在横截面方面闭合的空心型材的制造。在图12和图14中，该改形过程结束，在各图中示出制成的板材改形构件33。为了从现在起尤其是使中间成形件或者说U形成形件在搁放在构件容纳部30上之后不倾翻，在端部侧将芯轴34移入。芯轴34的这种移入针对部分地沿中间成形件16的纵向方向的长度区段进行。由此，在改形过程期间将中间成形件16固定并且阻止其在构件容纳部30上发生倾翻或其它滑动。在图14中所示出的O成形过程结束之后，则(然而这未详细示出)将芯轴34关于图像方向倾斜地向左上方和倾斜地向右上方从制成的板材改形构件33中侧向地或端部侧地拉出。
附图标记列表
1 板坯
2 拉深模具
3 阴模
4 压紧器
5 第一弯曲部
6 冲头
7 第二弯曲部
8 边部
9 8的端部
10 9的端侧
11 U形预成形件
12 垫砧
13 填充体
14 模具部件
15 中间成形模具
16 中间成形件
17 销
18 底部
19 垫砧
20 模具部件
21 保持销
22 上模
23 下模
24 压挤改形模具
25 成形空腔
26 板材改形构件
27 外周面
28 25的内周面
29 第三弯曲部
30 构件容纳部
31 成形颚爪
32 上阴模
33 板材改形构件
34 芯轴
X 第一空间轴线
Y 第二空间轴线
Z 第三空间轴线
L 长度
Q 横向方向
B16 16的宽度
B25 25的宽度

Claims (12)

1.用于借助U-O成形由板坯(1)制造板材改形构件的方法，其中，首先通过U成形产生预成形件并且接着通过O成形执行最终造型以制成最终成形件，其特征在于如下方法步骤：
·提供平面的板坯(1)，
·在改形模具上将所述板坯(1)改形而具有围绕第一空间轴线(X)的第一弯曲部(5)，
·将改形冲头(6)移入到经改形而具有所述第一弯曲部(5)的板坯(1)中，其中，通过所述改形冲头(6)产生所述板坯(1)的围绕第二空间轴线(Y)的第二弯曲部(7)并且同时地制造围绕第三空间轴线(Z)的第三弯曲部(29)，其中，该第二空间轴线基本上正交于第一空间轴线(X)，该第三空间轴线基本上正交于第一空间轴线(X)并且正交于第二空间轴线(Y)，其中，通过上述方法步骤产生U形预成形件(11)，其中，所述改形冲头(6)的移入在所述U形预成形件(11)上产生所述第二弯曲部(7)，
·在U成形之后将填充体(13)引入到U形预成形件(11)中，以便形成中间成形件(16)，在O成形之前在U形预成形件(11)的边部(8)的端部区域(9)弹性变形的情况下沿与U形预成形件(11)的纵向方向垂直的方向拉出该填充体(13)，
·对这样制成的中间成形件(16)进行O成形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在两个步骤中执行O成形，其中，首先将被折弯的各端部自由地进一步向内弯曲并且接着在另一个方法步骤中使各端部的端侧(10)抵达彼此。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述端侧(10)贴靠在彼此上的情况下使用压挤改形模具(24)，该压挤改形模具在横截面方面具有闭合的成形空腔(25)。
4.根权利要求3所述的方法，其特征在于，中间成形件(16)在放入到O成形模具中的情况下具有的最大宽度(B16)小于所述成形空腔(25)的宽度(B25)。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，预成形件和/或中间成形件(16)被制造为具有沿纵向方向变化的横截面和/或变化的壁厚。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，中间成形件(16)的横截面的最大宽度(B16)比所述成形空腔(25)的横截面的最大宽度(B25)小至少超过5％。
7.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，至少将O成形以热成形的方式执行。
8.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，U形预成形件(11)或者说中间成形件(16)的O成形在模具中执行，其中，将所述U形预成形件(11)或者说所述中间成形件(16)放置到构件容纳部(30)上并且通过成形颚爪(31)的侧向的移动贴靠和阴模(32)在上侧的下降而改形成O成形件。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，中间成形件(16)的横截面的最大宽度(B16)比所述成形空腔(25)的横截面的最大宽度(B25)小超过10％。
10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，中间成形件(16)的横截面的最大宽度(B16)比所述成形空腔(25)的横截面的最大宽度(B25)小超过15％。
11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，中间成形件(16)的横截面的最大宽度(B16)比所述成形空腔(25)的横截面的最大宽度(B25)小超过20％。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少将O成形以热成形的方式执行，包括后续的模压淬火。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: G. Fordmeier

Inventor after: A. Schroeder

Inventor after: M. Kerner

Inventor after: E. Sebel

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