CN111054851B - 用于由金属制造二维或三维成形的扁平导体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于由金属制造二维或三维成形的扁平导体(120)的方法，其带有以下步骤：‑提供带有相应的长度的线材件(110’)；‑弯曲线材件(110’)，其中，产生二维的形状；‑将弯曲的线材件(110’)压平，其中，由二维成形的线材件(110’)产生相应二维成形的扁平型材；‑必要时还弯曲扁平型材，其中，由二维成形的扁平型材(120)产生三维成形的扁平型材(120)。

Description

用于由金属制造二维或三维成形的扁平导体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于由金属制造二维或三维成形的扁平导体(Flachleiter)的方法。
背景技术
这里涉及的类型的扁平导体是由金属或金属合金形成的带有实心的(massiv)扁平横截面的构件并且例如在机动车中被用作电气连接元件用来传输电流、尤其在两位或三位数的安培范围中(例如在功率电子设备(Leistungselektronik)中或用于联结耗电器)。这样的扁平导体有时也称为汇流排(Stromschiene)。与通常可易弯曲地铺设的缆线相对，这样的扁平导体或汇流排是刚性的并且具有通过相应的制造来规定的、与相应的应用目的适配的二维的或平面的亦或者三维的或立体的伸展(Verlauf)。
二维成形的扁平导体例如可由金属片或金属板通过切除(Ausschneiden)借助于剪切(冲裁)、激光束切割、喷水束切割等来制造。在此，然而产生许多废料(脚料)。此外，不利的切削毛刺(Schnittgrat)构造在工件处。激光-和喷水束切割此外具有较长的节拍时间。
文件DE 10 2013 017 748 A1说明了一种三维成形的连接元件。其由优选地带有至少近似矩形的横截面的一件式的型材主体(Profilkoerper)来制造。初始直的带有之前测定的长度的型材主体以不同的方式被多重成型，使得型材主体在其长度延展(Laengenausdehnung)上分布地具有多个不同的成型部(Umformung)，如弯曲部、弯边(Hochkantbiegung)或翘曲部(Tordierung)。成型可按照顺序从型材主体的一端至另一端借助于相应地构造的弯曲装置来实施。不同的成型可相继地在相应地装备的成型站处来进行。
发明内容
本发明目的在于说明一种用于制造二维或三维成形的扁平导体的方法，其不或至少仅减少地具有至少一个伴随现有技术的缺点并且其尤其也适合大批量。
该目的通过一种方法来实现。本发明的有利的改进方案和设计方案由接下来的发明说明以及附图的图得出。
根据本发明的用于由金属制造二维或三维成形的扁平导体的方法(过程链)至少包括以下步骤：
- 提供带有相应的长度的线材件(Drahtstueck)；
- 弯曲线材件，其中，产生二维的形状；
- 将弯曲的线材件压平(Flachpressen)或按平，其中，由二维成形的线材件产生相应二维成形的扁平型材(Flachprofil)；
- 必要时还弯曲扁平型材，其中，由二维成形的扁平型材产生三维成形的扁平型材，假如待制造的扁平导体具有或应具有三维的形状。
在根据本发明的方法中扁平导体由线材件来制造，其首先被成型且之后被按平或压平。线材件以相应的长度来提供，也就是说在考虑待进行的成型的情况下来测定线材件的必需的长度，使得之后尤其不再需要剪裁(Beschnitt)。线材件是实心的、也就是说由实心材料形成，并且优选地具有圆形横截面。直径优选地处于6mm至10mm的范围中。优选地，线材件在前面的步骤中通过线材半成品(Drahthalbzeug)(其例如被从线圈取下)的截切(Abschneiden)或截短(Ablaengen)、尤其通过剪切(剪断)来产生。剪切可借助于切削工具来实现。线材半成品也可以是棒料制品(Stangenware)。
通过线材件的弯曲(线材弯曲(Drahtbiegen))，其中，线材件在多个弯曲部位处根据所设置的最终形状被弯曲(多重弯曲)，产生二维的形状，以此尤其指的是待制造的扁平导体的最后的二维的最终形状或最后的三维的最终形状的平面展开(Abwicklung)。优选地设置成，线材件的弯曲为了产生二维的形状在工序中借助于模弯工具(Gesenkbiegewerkzeug)(线材弯曲模(Drahtbiegegesenk))实现。模弯工具优选地安装在压力机中，使得线材件的弯曲在一行程(挤压行程(Presshub))中实现。与所谓的“自由弯曲”相对，线材件在模弯中在封闭的、容纳线材件的模腔(Gravur)(凹腔)中来成型。该成型可在应用固态的或液态的润滑剂的情况下实现。优选地设置成，在弯曲线材件时、尤其在应用构造有相应的模腔的模弯工具时，在各个关键弯曲部位处亦或在全部弯曲部位处引起针对性的直径减小。由此在接下来的压平中产生优化的材料流。
通过接下来的压平或按平，由之前二维弯曲的线材件产生相应二维成形的扁平型材。这尤其应理解成在压平时线材件的之前产生的二维的纵向伸展保持不变而仅冲镦横截面，其中，由初始的线材横截面(尤其圆形横截面，见上)尤其来成形至少近似矩形的横截面，其在纵向伸展方面尤其保持不变地来构造。名称“扁平型材”尤其表示，即矩形横截面的长宽比明显>1并且优选地处于4:1至10:1的范围中，其中，所产生的扁平型材可具有2mm至5mm的优选的厚度(这相应于较短的横截面侧)。
优选地设置成，之前弯曲的线材件的压平在一工序中借助于一模锻工具(Gesenkschmiedewerkzeug)(线材锻模(Drahtschmiedegesenk))来实现。模锻工具优选地安装在压力机中，使得线材件的锻造在一行程(挤压行程)中实现。与所谓的“自由模锻”相对，线材件在该模锻中在封闭的、完全容纳线材件的模腔(凹腔)中成型，尤其这样使得无毛刺产生(所谓的无毛刺模锻)。该成型可在应用固态的或液态的润滑剂的情况下实现。
但是优选地还设置成，之前弯曲的线材件的压平在两个(或更多个)工序或子步骤中利用两个(或更多个)模锻工具实现，其中，这两个工序优选地彼此直接依次地或相继地来实施。在此尤其设置成，在第一工序中在第一模锻工具中将弯曲部位(弯曲部段)压平并且然后在第二工序中在第二模锻工具中将剩余部段(直部段)压平。
接下来可由二维成形的扁平型材通过弯曲还产生三维成形的扁平型材。优选地设置成，该弯曲(3D弯曲)在工序中借助于适合的弯曲工具实现。弯曲工具优选地在安装在压力机中，使得扁平型材的弯曲在一行程(挤压行程)中实现。
扁平型材尤其可在其端处被打孔，以便产生固定孔。打孔可在压平之后借助于打孔工具实现。打孔必要时也可在压平时已实现，例如通过使模锻工具装备有相应的打孔冲头(Lochstempel)。打孔也可在3D弯曲之后才实现。
根据本发明的方法的各个方法步骤可相继地在相应的工具中来实施，工具全部安装在同一压力机中，其中，工件以压制节拍(Pressentakt)(自动地)被进一步运输至相应下一工具(站)。所需的工具即形成顺序组合工具组(Folgeverbundwerkzeuggruppe)或者也可整合在一所谓的顺序组合工具中。因此仅需要一个压力机。此外使能够在比较少的制造时间中生产较大件数。
对于扁平导体的生产，作为金属优选地应用纯铜、铜合金(黄铜合金和青铜合金也属于此)或者铝合金。但是也可应用钢或其他金属材料。作为原材料可应用线材半成品(见上)或预制的线材件，其由相应的金属形成。
优选地设置成，至少线材件的弯曲和压平在室温下进行。也就是说工件不被加热，而是在冷状态中被加工。然而也可设置成，至少线材件的弯曲和压平在提高的温度下进行。也就是说工件被尤其感应加热(对于纯铜和铜合金例如到300℃至500℃上)并且在热的状态中被加工。
所提供的线材件可设有电绝缘层且以该绝缘层如此来加工，使得其保持功能有效。电绝缘层可已经被施加到线材半成品上。备选地还可在压平之后或必要时在3D弯曲之后来施加电绝缘层。
根据本发明生产的扁平导体作为扁平型材一件式地且实心地(即既不是空心地也不是由单个线材、而是由实心材料)来形成。根据本发明的方法提供该优点，即没有冲压废料和脚料积累，即提供接近100%的材料利用率。此外，根据本发明的方法仅具有少量的且可全自动化的生产步骤并且因此还最好地适合于大批量生产。不仅得到环境优点而且得到成本优点。
附图说明
接下来示例性地且以非限制性的方式参照附图来详细阐述本发明。在附图的示意图中所示出的和/或接下来所阐述的特征可以(还独立于具体的特征组合)是本发明的通用特征并且相应地改进本发明。
图1示出了线材件的截切。
图2示出了线材件的弯曲。
图3示出了弯曲的线材件的压平。
图4示出了所制造的扁平导体。
附图标记清单
100 线材半成品
110 线材件
110’ 弯曲的线材件
120 扁平导体
200 模弯工具
210 上模
220 下模
225 区段
230 模腔
300 模锻工具
310 上模
315 突起
320 下模
330 模腔
B 弯曲部位。
具体实施方式
在图1中形象说明了通过截切线材半成品100(其例如被从线圈取下)产生线材件110。直的线材件110具有圆形横截面。接着，线材件110如在图2中形象说明的那样在模弯工具200中来成型。在此，使线材件110在多个弯曲部位处不同地弯曲，从而产生多个处于一平面中的弯曲部段(弯曲部位)和直部段。模弯工具200具有上模或上工具210以及下模或下工具220，其构造有与线材轮廓适配的模腔230。该弯曲通过上模210的下沉而实现。下模220分段地来构建并且具有中间区段225，其将线材件110在弯曲之前抵靠上模210固定。
在该线材弯曲之后，弯曲的线材件110’在模锻工具300中被压平，如在图3中形象说明的那样。模锻工具300具有上模或上工具310以及下模或下工具320。下模320构造有规定最终形状的模腔330，弯曲的线材件110’被置入其中并且通过上模310的下沉被压平。上模310对此具有冲头式的突起315，其侵入模腔330中并且将线材件110’按平，其中，产生材料流，在其中金属的线材原料分布在此时封闭的模腔330中并且无毛刺形成地呈现其轮廓。在此，线材件110’的圆形横截面被成型成矩形横截面，从而产生带状的扁平型材，其形成扁平导体。
扁平型材接下来还在端部处被打孔。图4a示出以该方式制造的二维成形的扁平导体120。为了在关键的弯曲部位B处优化材料流并且尤其避免材料堆积，已可在模弯工具200(见图2)中弯曲线材件110时在这些弯曲部位处针对性地产生直径减小，如上所述。
从在图4a中示出的二维成形的扁平导体120此时可通过弯曲扁平型材还产生三维成形的扁平导体120，如示例性地在图4b中所示。在图4a中示出的扁平型材因此是在图4b中示出的三维的最终形状的平面展开。由线材件110即首先产生三维的最终形状的二维展开并且然后通过弯曲将其带到三维的最终形状中。

Claims (11)

1.一种用于由金属制造二维或三维成形的扁平导体(120)的方法，其带有以下步骤：
- 提供带有相应的长度的线材件(110)；
- 弯曲所述线材件(110)，其中，产生二维的形状；
- 将弯曲的所述线材件(110’)压平，其中，由二维成形的所述线材件(110’)产生相应二维成形的扁平型材(120)；
- 弯曲所述扁平型材(120)，其中，由二维成形的所述扁平型材(120)产生三维成形的扁平型材(120)。
2.根据权利要求1所述的方法，其带有前面的步骤：
- 通过截切线材半成品(100)产生线材件(110)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述线材件(110)的弯曲在工序中以模弯工具(200)实现。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，弯曲的所述线材件(110’)的压平在工序中以模锻工具(300)实现。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，弯曲的所述线材件(110’)的压平在两个工序中以两个模锻工具实现。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其此外具有以下步骤：
- 将所述扁平型材(120)打孔以产生固定孔。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤相继在工具中来实施，所述工具安装在相同的压力机中，其中，所述工件以压制节拍被进一步运输至相应下一工具。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所产生的所述扁平型材(120)具有矩形横截面，其带有在4:1至10:1的范围中的长宽比。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述线材件(110)的弯曲和压平在室温下进行。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所提供的所述线材件(110)设有电绝缘层。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在第一工序中在第一模锻工具中将弯曲部位(B)压平并且然后在第二工序中在第二模锻工具中将剩余部段压平。
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