DE102015005075B4

DE102015005075B4 - Verfahren und Werkzeug für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile

Info

Publication number: DE102015005075B4
Application number: DE102015005075.3A
Authority: DE
Inventors: Rolf Bretschneider; Andreas Szelig; Wolfgang Horke; Bertram Zeeh
Original assignee: Aweba Werkzeugbau GmbH AUE
Current assignee: Aweba Werkzeugbau GmbH AUE
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: EP3085467A1; DE102015005075A1

Abstract

Durch zeitlich koordiniert ablaufende Verfahrensschritte werden die Außenkanten (1.3) an dem Blechteil-Kragen (1.4) der Blechteile (1) nach innen um bis zu 180° oder um 90° umgelegt, umgeschlagen und stirnseitig fertig abgerundet. Das Abbiegen, das Abrunden und Zubiegen des Blechteil-Kragen (1.4) an den Außenkanten (1.3) ist mittels fünf, das Abbiegen und Abrunden ist mit vier zu realisierenden Verfahrensschritten der entsprechend der Dimension der ovalen sowie hohlen Querschnittsform und des formbehaftet angehobenen Verlaufes des Blechrandes mittels Werkzeugsegmenten (2.3 bis 2.7) durchführbar. Die zur Verfahrensdurchführung vorgeschlagenen Werkzeugausbildungen realisieren die Außenkanten-Bördelung durch entgegengerichtete Linearbewegungen des Ober- oder Außenwerkzeuges (2.1) und des Unter- oder Innenwerkzeuges (2.2) über die in diesen gelagerten, aktiv oder passiv zusätzlich eigenbeweglichen, Werkzeugsegmente (2.3 bis 2.7) einen Blechrand-Umschlag entlang des durch die Blechteil-Ausbildung bedingten Verlaufes der Außenkante (1.3) mit nur einer hin- und hergehenden Bewegung des Formwerkzeuges (2). Die Anwendung erstreckt sich auf im Fahrzeugbau übliche planflächige oder formbehaftete Blechteile und sichert eine gute visuelle Qualität sowie eine griffige und unfallsichere Handhabung bei der Blechteile-Fertigung und beim manuellen Verbau dieser Blechteile (1) an den Fahrzeugen.

Description

Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Verfahren und von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 4 definierten maschinellen Formwerkzeug aus.
Dabei sind die durch Verfahren und Herstellungswerkzeug zu realisierenden Außenkanten-Bördelungen planflächiger oder formbehafteter Blechteile an die Aufgabenstellung geknüpft, die Kanten dieser dünnwandigen Blechteile, die bereits durch örtliche Bombierungen versteift sind, ergänzend durch Außenkanten-Bördelungen in ihrer Steifigkeit zu optimieren, die visuelle Qualität zu verbessern und eine griffige sowie unfallsichere Handhabung bei der Herstellung und beim manuellen Verbau derartiger Blechteile zu gewährleisten.
Stand der Technik ist, dass die Bördel-Herstellungsverfahren als kraft- und formgesteuerte Abbiege- und Abrundungsverfahren und Bördel-Formwerkzeuge auf

– Gesenk- und Rollbiegen sowie Einrollen von Blechkanten mit kreisförmigem Bördelverlauf an Blechgefäßen oder an geradlinigen kurzen Blechkanten von kleinen ebenflächigen sowie rechteckigen Blechteilen sowie auf
– Falzbiegen und Falzen an geradlinigen kurzen Blechkanten, wobei insbesondere zweilagige, abgewinkelte und um 180° umgeschlagene sowie durch Pressdruck verbundene Blechteil-Verbindungen durch diese Art des Kantenbördelns hergestellt werden,

Dieser Stand der Technik ist auch Gegenstand von erfinderischen Verfahrens- und Werkzeugausbildungen.
Beispiele für die Herstellung kreisförmiger Blechrandumschläge durch Gesenk- und Rollbiegen auf Formwerkzeugen mit geradliniger Werkzeugbewegung sind dafür das in

– EP 1712 307 A2 vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung einer teilweise gerollten Kante an einem Blechteil,

– US 1341 589 A eine Werkzeugausbildung, wobei das Rollbiegen mit einer zweistufigen Werkzeugbewegung erfolgt.

Außerdem beinhalten das in

– DD 259 740 A3 vorgeschlagene Werkzeug zum Biegen einer Rolle mittels eines Rollstempels sowie die in
– DE 2647 550 C2 und CZ 226 474 B1 vorgeschlagenen Werkzeugausbildungen, mit denen nur eine Teil-Abrundung der Blech-Randzonen an Blechteil-Außenkanten durchführbar ist.

Beispielhaft für Falzbiegen und Falzen sind die in

Ausbildungen von Falzvorrichtungen mit Rollen oder mit Sonderbacken werden beispielhaft darüber hinausgehend in

Die Nachteile dieser benannten Verfahrens- und Werkzeugausbildungen sind

– die aufwendig nacheinander und abschnittsweise durchzuführenden Mehrfachbiegungen oder Mehrfachabrundungen entlang der zu bördelnden Blechkante mit wiederholtem Werkzeugeinsatz,
– die aneinander gereihten Blechkanten-Abschnitte der jeweils gesondert gefertigten Bördelungen, die zu Unterschieden in der Form, in der Dimensionierung und im dekorativen Aussehen führen,
– die scharfkantig abgewinkelten und umgeschlagenen Falzbördelungen führen darüber hinausgehend zu Rissbildungen und Materialbrüchen bei Anwendungsbelastungen der Blechteile und
– Sonderausbildungen von Bördelwerkzeugen und Sondervorrichtungen sind kostenaufwendiger und an Standardpressen nicht einsetzbar.

Aus den benannten Ausbildungs- und Anwendungsnachteilen des Standes der Technik leitet sich die Problemstellung ab, sowohl das Verfahren wie auch das maschinelle Formwerkzeug für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile als ein linear bewegliches kraft- und formgesteuertes Abbiege-, Abrundungs- und Zubiegeverfahren mit einer dieses kennzeichnenden Spaltbildung zwischen Außenkante und Blech-Randzone am zu bearbeitenden Blechteil auszubilden. Dabei ist der gesamte oder ein großer Anteil des Blechteil-Kragens mittels einer einstufigen Werkzeugbewegung um bis zu 180° umzulegen und fertig in eine Bördelform gebracht abzurunden. Die daraus abgeleitete Aufgabe besteht darin, eine andere Ablauffolge des Verfahrens zur Außenkanten-Bördelung und eine Werkzeugsausbildung zu finden, mit denen im Ergebnis nur einer hin- und hergehenden linearen Stößelbewegung der Standardpresse eine qualitative Bördelung der gesamten zu bördelnden Blech-Außenkante an einem planflächigen oder formbehafteten Blechteil mittleren oder großer Flächenausdehnung herstellbar ist.
Diese Problemstellung wird durch das im Patentanspruch 1 vorgeschlagene Verfahren wie folgt gelöst:
Das Verfahren besteht aus fünf zeitlich koordiniert und federkraft- sowie formgesteuert-, nacheinander aktiv und passiv bewegt, ablaufenden Verfahrensschritten, die im folgenden Teil der Beschreibung mit den Buchstabenkürzeln VSB 1 bis VSB 5 bezeichnet sind.
Dabei beinhaltet:

– VSB 1 ein lineares Anheben des Blech-Mittenteiles mittels eines Hebesegmentes, von einer Innenseite ausgehend, wobei die nachfolgenden
– VSB 2 ein lineares, VSB 1 entgegengerichtetes Abstützen und Niederhalten des Blech-Mittenteiles mittels eines bewegungsbegrenzenden Niederhalte-Segmentes an seiner Außenseite, und
– VSB 3 ein lineares Abstützen der Blech-Randzone parallel und koordiniert zur in VSB 2 verlaufenden Radienformungs-Bewegung als begonnenes Abbiegen der Blech-Randzone von der Außenkante aus, sich nach innen abbiegend formend als getrennt selbständig voneinander agierende VSB, denen die Verfahrensschritte
– VSB 4 ein lineares Anheben einer parallel und koordiniert zu VSB 1 verlaufenden Bewegung einer Abrundmatrize für ein zweites fortgeführtes nach innen gerichtetes Abrunden der Blech-Randzone und
– VSB 5 ein lineares begrenztes Anheben einer entsprechend der Blechteile-Kragenanordnung ausgebildeten aktiven Zubiege-Stempelhülse, als Adapter zwischen Hebesegment und Abrundmatritze angeordnet, mit deren stirnseitiger Kantenausbildung ein drittes gleich dimensionierendes Abrunden und gleichzeitiges Zubiegen der Blech-Randzone in eine Endstellung bei gleichzeitiger Bildung eines Spaltes zwischen Außenkante und Blech-Randzone über die gesamte Länge der Außenkante verlaufend, ohne Verfahrenswiederholungen folgen.

Eine weitere Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens ist in Patentanspruch 2 angegeben.
Das Verfahren für die Außenkanten-Bördelung ist im Unterschied zu dem im Patentanspruch 1 beschriebenen Verfahren ein spezifisches Abrundungsverfahren ohne einen abschließenden Verfahrensschritt Zubiegen. Die Verfahrensschritte dieses Verfahrens sind im folgenden Teil der Beschreibung mit dem Buchstabenkürzeln VSA 1 bis VSA 4 bezeichnet.
Der Patentanspruch 3 benennt weitere, auf die Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2 bezogene Merkmale des zu realisierenden Verfahrensablaufes.
Das Werkzeug für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile ist im Patentanspruch 4 als mehrteilig segmentiert ausgebildet und lagegenau in der jeweiligen Linearposition am Blechteil einstell- und steuerbar.
Bestandteile der Werkzeug-Komponenten für die Innenseiten- und Außenseiten-Bearbeitung nach VSB und VSA sind

– neben dem Hebesegment für Blech-Mittenteile,
– eine Abrundmatrize für das Abrunden der Blech-Randzone und
– eine Zubiege-Stempelhülse, als Adapter zwischen Hebesegment und Abrundmatrize für die Formung der Abrund-Endstellung

Die Erfindung ist in den Figuren vereinfacht dargestellt und bezogen auf die Verfahrens- und Werkzeugausbildungen für die VSB- und für die VSA-Realisierung im folgenden Teil der Patentbeschreibung näher erläutert.
Gezeigt wird in
1: eine Schnitt-Teilansicht eines VSB-Formwerkzeuges nach Abbiegen und vor Abrunden der Blech-Randzone
2: Ansicht 1, nach Abrunden
3: Ansicht 1, nach Zubiegen
4: eine Schnitt-Teilansicht eines VSA-Formwerkzeuges nach Abbiegen und vor Abrunden der Blech-Randzone
5: Ansicht 4, nach Abrunden
6: eine Stirnseiten-Ansicht des Blechteiles und eine Schnitt-Teilansicht des VSB-Formwerkzeuges
7: eine Draufsicht auf Blechteil und Unter- oder Innenwerkzeug als Teilansicht nach 6
Das in 6 und 7 abgebildete, durch Wölbungen und Vertiefungen formbehaftet ausgebildete Blechteil 1 besteht aus einem planflächigen Blech-Mittenteil 1.1 und aus einer, um diesen herum angeordneten Blech-Randzone 1.2.
Das Blechteil 1 liegt zunächst auf dem Unter- oder Innenwerkzeug 2.2 des Formwerkzeuges 2 auf. Gegenstand der Außenkanten-Bördelung des Blechteiles 1 ist die umformende Bearbeitung der Blech-Randzone 1.2 mit deren Blechteil-Kragen 1.4, deren Außenkante 1.3 zu dem Blechrand-Umschlag 1.7, dessen Längen- und Winkelmaß 1.9 ist und die gesamte Außenkante 1.3, gemäß einer beispielhaft angenommenen funktionellen Aufgabe, die das Blechteil 1 zu erfüllen hat, umfasst. Teil dieser Aufgabe ist, den Blechrand-Umschlag 1.7 mit einem durchgängigen Spalt 1.8 auszustatten.
Durch eine nicht dargestellte Standard-Druckpresse werden die Aktivbewegungen und die Passivbewegungen der Werkzeugkomponenten im und mit dem Formwerkzeug 2 realisiert.
In den 1 bis 3 sind der Verfahrensablauf und die Werkzeugkomponenten für eine Außenkanten-Bördelung formbehafteter Blechteile 1, als Verfahren VSB bezeichnet, als

– nach unten und nach innen gerichtetes Abbiegen des in einer ebenen Lage befindlichen Blech-Mittenteiles 1.1 in eine abgewinkelte Schräglage der Blech-Randzone 1.2 und in eine Anfangsstellung für ein Abrunden, wie in 1 dargestellt,
– nach innen gerichtetes Abrunden, wie in 2 dargestellt und als
– nach innen fortgesetztes Abrunden und Zubiegen für die Formung eines flachen nach unten gerichteten Blechrand-Umschlages 1.7 mit einem Spalt 1.8, so dass ein Zugang zu einem ovalen Hohlraum im Blechrand-Umschlag 1.7 mit geformt ist,

In den 4 und 5 sind der Verfahrensablauf und die Werkzeug-Komponenten für eine Außenkanten-Bördelung von Blechteilen 1, als Verfahren VSA bezeichnet, als

– um 90° nach unten abgebogene, der zunächst in einer ebenen Lage befindlichen Blech-Randzone 1.2, als eine Anfangsstellung für ein Abrunden wie in 4 dargestellt, und als
– nach innen gerichtetes Abrunden, wie in 5 dargestellt, für die Formung eines in waagerechten Stellung verbleibenden hohlen Blechrand-Umschlages 1.7 mit Spalt 1.8 abgebildet.

Zur Durchführung beider Außenkanten-Bördelungsverfahren sind die an Standard-Druckpressen zum Einsatz kommenden Formwerkzeuge 2 mit innovativen Werkzeug-Komponenten segmentartig ausgestattet.
Im Ober- oder Außenwerkzeug 2.1 sind

– ein Niederhalte-Segment 2.6 und
– ein Abstützsegment 2.7,

2.2

– ein Hebesegment 2.3,
– eine Abrundmatrize 2.4. und
– eine Zubiege-Stempelhülse 2.5,

Nach Beendigung des Außenkanten-Bördelungsverfahrens sind die Blechteile mittels vier Federelemente 3 aus dem Formwerkzeug 2 entfernbar.

Im Ergebnis sind die Außenkanten der gebördelten Blechteile, die insbesondere im Fahrzeugbau zur Anwendung kommend, in einer guten visuellen Qualität abgerundet. Diese Abrundung gewährleistet eine griffige und sichere Handhabung beim manuellen Verbau dieser Blechteile an den Fahrzeugen. Bezugszeichenliste

VSB 1 bis VSB 5:	Verfahrenschritte des Außenkanten-Abbiegens, -Abrundens und -Zubiegens an 1.
VSA 1 bis VSA 4:	Verfahrenschritte des Außenkanten-Abbiegens und -Abrundens an 1.
1	Blechteil
1.1	Blech-Mittenteil
1.2	Blech-Randzone
1.3	Außenkante	an 1.2
1.4	Blechteil-Kragen
1.5	Außenseite	von 1; 1.2; 1.2
1.6	Innenseite	von 1; 1.2; 1.2
1.7	Blechrand-Umschlag
1.8	Spalt	zwischen/in 1.2
1.9	Längen- und Winkelmaß	von 1.7
2	Formwerkzeug
2.1	Ober- oder Außenwerkzeug
2.2	Unter- oder Innenwerkzeug
2.3	Hebesegment	in/an 2.2
2.4	Abrundmatrize	in/an 2.2
2.5	Zubiege-Stempelhülse	in/an 2.2
2.6	Niederhalte-Segment	in/an 2.1
2.7	Abstützsegment	in/an 2.1
3	Federelement(e)	für 1

Claims

Verfahren für die Außenkanten-Bördelung planflächiger und formbehafteter Blechteile mit Kragenausbildung, welches als ein kraft- und formgesteuertes Abbiege- und Abrundungsverfahren mit einer kennzeichnenden Spaltbildung (1.8) zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone (1.2) am zu bearbeitenden Blechteil (1), mit dem der gesamte oder ein großer Anteil des Blechteil-Kragens (1.4) mit einem aus einem Ober- oder Außenwerkzeug und aus einem Unter- oder Innenwerkzeug bestehenden Formwerkzeug (2), an Standard-Druckpressen um bis zu 180° umlegbar und fertig abrundbar ist, wobei das das Verfahren aus fünf zeitlich koordiniert kraft- und formgesteuert nacheinander aktiv und passiv bewegt ablaufenden bekannten Verfahrensschritten (VSB) besteht, die mit einer einstufigen Werkzeugbewegung als – VSB 1, als ein lineares Anheben des Blech-Mittenteiles (1.1) mittels eines Hebesegmentes (2.3), von seiner Innenseite (1.6) ausgehend, wobei nachfolgend – VSB 2, als ein lineares, VSB 1 entgegengerichtetes Abstützen und Niederhalten des Blech-Mittenteiles (1.1) mittels eines bewegungsbegrenzenden Niederhalte-Segmentes (2.6) an seiner Außenseite (1.5), und – VSB 3, als ein lineares Abstützen der Blech-Randzone (1.2), parallel und koordiniert zur in VSB 2 verlaufenden Radienformungs-Bewegung als begonnenes Abbiegen der Blech-Randzone (1.2) von der Außenkante (1.3) aus, sich nach innen abbiegend formend, als getrennt selbständig voneinander agierende VSB ablaufen, denen die Verfahrensschritte – VSB 4, als ein lineares Anheben einer parallel oder koordiniert zu VSB 1 verlaufenden Bewegung einer Abrundmatrize (2.4) für ein zweites fortgeführtes nach innen gerichtetes Abrunden der Blech-Randzone (1.2) und – VSB 5, als ein lineares Abheben einer entsprechend der Blechteil-Kragenanordnung ausgebildeten und angeordneten aktiven Zubiege-Stempelhülse (2.5), als Adapter zwischen Hebesegment (2.3) und einer Abrundmatrize (2.4) angeordnet, mit deren stirnseitiger Kantenausbildung ein drittes gleich dimensionierendes Abrunden und Zubiegen der Blech-Randzone (1.2) in eine Endstellung bei gleichzeitiger Bildung des Spaltes (1.8) zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone (1.2), über die gesamte Länge der Außenkante (1.3) ohne Verfahrenswiederholungen folgen.
Verfahren für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile, mit dem der gesamte oder ein großer Anteil des Blechteil-Kragen (1.4) um 90° umlegbar und fertig abrundbar ist, nach Patentanspruch 1, wobei das Verfahren aus vier kraft- und formgesteuert nacheinander ablaufenden Verfahrensschritten (VSA) besteht, die mit einer einstufigen Werkzeugbewegung als – VSA 1, als ein lineares Anheben des Blech-Mittenteiles (1.1) mittels eines Hebesegmentes (2.3) von seiner Innenseite (1.6) aus, – VSA 2, als ein lineares, VSA 1 entgegengerichtetes Abstützen und Niederhalten des Blech-Mittenteiles (1.1) mittels eines bewegungsbegrenzenden Niederhalte-Segmentes (2.6) an seiner Außenseite (1.5), – VSA 3, als ein lineares Abstützen der Blech-Randzone (1.2) parallel und koordiniert zur in VSA 2 verlaufenden Radienform-Bewegung als begonnenes Abrunden der Blechrand-Zone (1.2), von der Außenkante (1.3) aus, sich formend und – VSA 4, als ein lineares Anheben einer parallel und koordiniert zu VSA 1 verlaufenden Bewegung einer Abrundmatrize (2.4) für ein gleich dimensionierendes fortgesetztes und unmittelbar folgendes Abrunden der Blech-Randzone (1.2) in der oberen Endstellung der Abrundmatrize (2.4) bei gleichzeitiger Spaltbildung zwischen Außenkante (1.3) und Blech-Randzone (1.2), über die gesamte Länge der Außenkante (1.3) ohne Verfahrenswiederholungen folgen.
Verfahren für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile nach Patentanspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass VSB und VSA dem umlaufenden, auf- und absteigenden Verlauf der Außenkanten (1.3) und Blech-Randzonen (1.2) folgend, mit einer Stößelbewegung in einem Formwerkzeug (2) durchführbar sind.
Werkzeug für die Außenkanten-Bördelung planflächiger oder formbehafteter Blechteile (1), welches an und mit Standard-Druckpressen zur Anwendung kommt, für die Durchführung der Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2 ausgebildet, wobei ein Ober- oder Außenwerkzeug (2.1) und ein Unter- oder Innenwerkzeug (2.2) des einstufigen Formwerkzeuges (2) jeweils mehrteilig segmentiert sind, wobei die benachbarten Komponenten für die Innenbearbeitung und für die Außenbearbeitung mittels Säulenführungen lagegenau zueinander positioniert und in ihrer jeweiligen Linearposition am Blechteil (1) kraftangetrieben beweglich steuer- und einstellbar sind und wobei Bestandteile der Werkzeugkomponenten für die Innenseiten- und Außenseiten-Bearbeitung nach VSB und VSA – neben dem Hebesegment (2.3) für Blech-Mittenteile (1.1) – eine Abrundmatrize (2.4) für das Abrunden der Blech-Randzone (1.2) und – eine Zubiege-Stempelhülse (2.5), als Adapter zwischen Hebesegment und Abrundmaterial für die Formung der Abrund-Endstellung ausgebildet sind.