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TECHNISCHES GEBIET
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Das vorliegende Dokument bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Herstellung und Montage und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur lokalisierten Plattenabstimmung über mehrere verbundene Stapeldicken hinweg auf Niet/Matrizen-Kommunalität und Herstellungseffizienz.
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HINTERGRUND
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Fertigungsstraßen- und Herstellungskomplexität kann durch Beschränken der Anzahl an Kombinationen aus Schlagniet(SPR – Self-Piercing Rivet)-Pistolen und Robotern, die für eine gegebene Montage-/Herstellungsanwendung erforderlich sind, reduziert werden. Dazu ist es erforderlich, dass Schlagniete speziell dazu konstruiert sind, einen Materialstapel einer bestimmten Dicke zu verstemmen oder zu verbinden.
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In 1 werden drei Verbindungen gezeigt: Verbindung 1, Verbindung 2 und Verbindung 3. Jede Verbindung umfasst zwei Platten. Die erste Verbindung umfasst Platte P1 und Platte P2, die zweite Verbindung umfasst Platte P3 und Platte P4, und die dritte Verbindung umfasst Platte P5 und Platte P6. Wie dargestellt wird, teilen Platte P2, P4 und P6 eine gemeinsame Dicke, während Platte P1 eine größere Dicke als Platte P3 aufweist, die eine größere Dicke als Platte P5 aufweist. Dadurch ist die Schlagnietpassflächendicke T1 von Verbindung 1 größer als die Schlagnietpassflächendicke T2 von Verbindung 2, die größer als die Schlagnietpassflächendicke T3 von Verbindung 3 ist. Es versteht sich, dass jede verschiedene Schlagnietpassflächendicke T1, T2, T3 zur Durchführung der Montage eine andere Kombination aus Niet/Matrize und Roboter erfordert.
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Das vorliegende Dokument bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Metallplatte, die eine lokalisierte Abstimmung der Schlagnietpassflächendicke eines Materialstapels bereitstellt, um eine gemeinsame Schlagnietpassflächendicke für mehrere Stapel bereitzustellen, wodurch gestattet wird, dass diese mehreren Stapel unter Verwendung einer einzigen Kombination aus Niet/Matrize und Roboter verbunden werden. Vorteilhafterweise bietet dieser Ansatz eine Reihe von eindeutigen Vorteilen, darunter unter anderem eine Reduzierung der Kosten für die Verbindungsentwicklung, die Aufrechterhaltung der Verbindungsrealisierbarkeit bei Produktionsänderungen, die Aufrechterhaltung der Herstellungsflexibilität/-kommunalität, die Reduzierung der Herstellungskosten, die Reduzierung der Herstellungskomplexität, die Reduzierung von Fertigungsstraßeninvestments und die Vorteile gemeinsamer Niet-/Matrizenwerkzeuge.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß den hier beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird ein Verfahren zum Vorbereiten mehrerer Materialstapel für die Verbindung mit gemeinsamen Schlagnieten bereitgestellt. Das Verfahren kann als die folgenden Schritte: (a) Bestimmen einer gemeinsamen Schlagnietpassflächensolldicke für die mehreren Materialstapel und (b) Schlagbearbeiten mindestens einer Metallplatte eines ersten individuellen Materialstapels auf einer Schlagnietpassfläche zur Reduzierung der Dicke davon in einem abgestimmten Bereich und Versehen des ersten individuellen Materialstapels mit der Schlagnietpassflächensolldicke unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des ersten individuellen Materialstapels umfassend beschrieben werden.
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Bei einer möglichen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Ausbilden von Übergangsversteifungen in dem abgestimmten Bereich während des Schlagbearbeitens, um verdrängtes Metall aufzunehmen und eine Verformung um den abgestimmten Bereich herum auf ein Minimum zu reduzieren. Dies kann radiales Anordnen der Übergangsversteifungen bezüglich eines Punkts in dem abgestimmten Bereich umfassen.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner Schlagbearbeiten mindestens einer Metallplatte eines zweiten individuellen Materialstapels auf einer Schlagnietpassfläche zur Reduzierung der Dicke davon in einem zweiten abgestimmten Bereich und Versehen des zweiten individuellen Materialstapels mit der Schlagnietpassflächensolldicke unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des zweiten individuellen Materialstapels.
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Bei einer möglichen Ausführungsform kann dieses Verfahren ferner Ausbilden von zweiten Übergangsversteifungen in dem zweiten abgestimmten Bereich während des Schlagbearbeitens, um verdrängtes Metall aufzunehmen und eine Verformung um den zweiten abgestimmten Bereich herum auf ein Minimum zu reduzieren, umfassen.
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Ferner kann das Verfahren Identifizieren des Materialstapels der mehreren Materialstapel mit der dünnsten Schlagnietpassflächendicke basierend auf der Ausgangsgesamtmetalldicke der mehreren Materialstapel und Auswählen der dünnsten Schlagnietpassflächendicke als die Schlagnietpassflächensolldicke für alle Materialstapel umfassen.
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Gemäß einem zusätzlichen Aspekt beschreibt und bezieht sich das vorliegende Dokument auf ein Verfahren, das bei einem Herstellungsprozess mit mehreren Materialstapeln verwendet wird. Das Verfahren umfasst Abstimmen von Platten auf Schlagnietverbindungskommunalität und eine einfache Herstellung durch Versehen jedes der mehreren Materialstapel mit einer gemeinsamen Schlagnietpassflächendicke. Insbesondere umfasst dieses Verfahren lokalisiertes Schlagbearbeiten einer Metallplatte eines individuellen Materialstapels auf einer Schlagnietpassfläche zur Reduzierung der Dicke davon in einem abgestimmten Bereich und Versehen des individuellen Materialstapels mit der gemeinsamen Schlagnietpassflächendicke unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des individuellen Materialstapels.
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Weiterhin umfasst das Verfahren Ausbilden von Übergangsversteifungen in dem abgestimmten Bereich während des Schlagbearbeitens, um verdrängtes Metall aufzunehmen und eine Verformung um den abgestimmten Bereich herum auf ein Minimum zu reduzieren.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird eine Metallplatte zum Einfügen in einen Materialstapel mit Schlagnieten bereitgestellt. Die Metallplatte umfasst ein geformtes Blech mit einem abgestimmten Bereich einer reduzierten Dicke, der eine Schlagnietpassfläche zur Aufnahme eines Schlagniets bildet.
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Bei einer möglichen Ausführungsform umfasst der abgestimmte Bereich eine untere Wand und eine Seitenwand. Des Weiteren umfasst die Metallplatte mehrere Übergangsversteifungen, die sich zwischen der Seitenwand und der unteren Wand des abgestimmten Bereichs erstrecken. Diese mehreren Übergangsversteifungen können radial um den abgestimmten Bereich angeordnet sein und beabstandete Zwickel zwischen der Seitenwand und der unteren Wand bilden. Bei noch einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Platte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird ein Materialstapel, der die beschriebene Metallplatte enthält, bereitgestellt.
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In der folgenden Beschreibung werden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens und der abgestimmten Platte gezeigt und beschrieben. Es versteht sich, dass andere, verschiedene Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens und der abgestimmten Platte möglich sind und verschiedene Einzelheiten davon im Hinblick auf verschiedene offensichtliche Aspekte modifiziert werden können, ohne von dem Verfahren und der Platte, wie sie in den folgenden Ansprüchen dargelegt und beschrieben werden, abzuweichen. Entsprechend sind die Zeichnungen und Beschreibungen als Darstellung und nicht als Einschränkung zu betrachten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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Die beiliegenden Zeichnungsfiguren, die hier enthalten sind und Teil der Beschreibung bilden, stellen verschiedene Aspekte des Herstellungsverfahrens und der abgestimmten Platte dar und dienen in Verbindung mit der Beschreibung der Erläuterung bestimmter Prinzipien davon. In den Zeichnungsfiguren zeigen:
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1 drei Materialstapelverbindungen und drei verschiedene Schlagnietpassflächendicken, die zur Durchführung der Montage drei verschiedene Kombinationen aus Niet/Matrize und Roboter erfordern.
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2 dieselben drei Verbindungen, dahingehend gemäß den Lehren des vorliegenden Dokuments abgestimmt, eine gemeinsame Schlagnietpassflächensolldicke aufzuweisen, wodurch eine Verbindung aller drei Verbindungen durch eine einzige Kombination aus Niet/Matrize und Roboter gestattet wird.
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3 eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie eine Platte dahingehend abgestimmt werden kann, eine Konstruktionsänderung zu berücksichtigen, die eine Platte mit einer größeren Stärke erfordert, unter gleichzeitiger Beibehaltung der Ausgangs- oder gemeinsamen Schlagnietpassflächendicke, so dass der Materialstapel weiter durch dieselbe Kombination aus Niet/Matrize und Roboter, die zur Verbindung des Ausgangsmaterialstapels verwendet wurde, verbunden werden kann.
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4a–4c die Schlagbearbeitung einer Platte des Materialstapels, um einen abgestimmten Bereich zur Beibehaltung einer gemeinsamen Schlagnietpassflächensolldicke des Materialstapels, in dem die Platte vorgesehen ist, bereitzustellen.
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5 eine detaillierte perspektivische Ansicht, die einen in einer Platte bereitgestellten abgestimmten Bereich darstellt, der eine Seitenwand, eine untere Wand und mehrere Übergangsversteifungen, die sich zwischen der Seitenwand und der unteren Wand zur Bildung voneinander beabstandeter Zwickel dazwischen erstrecken, enthält.
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Es wird nun im Detail Bezug auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens und der abgestimmten Platte genommen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungsfiguren dargestellt werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun erneut Bezug auf 1 genommen, die drei verschiedene Verbindungen, Verbindung 1, Verbindung 2 und Verbindung 3, zeigt, die drei verschiedene Schlagnietpassflächendicken T1, T2, T3 umfassen, die alle separate oder individuelle Kombinationen aus Niet/Matrize und Roboter erfordern. Das Erfordernis von drei verschiedenen Kombinationen aus Niet/Matrize und Roboter zur Durchführung der drei Verbindungen trägt wesentlich zur Erhöhung von Herstellungsinvestments, Komplexität und Produktionskosten bei.
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Diese Probleme können durch Abstimmen mindestens einer Platte P1 in dem Materialstapel zur Gewährleistung von Schlagnietverbindungskommunalität und einfacher Herstellung bewältigt werden. Insbesondere kann dies durch Versehen jedes der Materialstapel mit einer gemeinsamen Schlagnietpassflächendicke bewerkstelligt werden. Wie in 2 dargestellt wird, enthält die Platte P1 einen abgestimmten Bereich A1, der eine Schlagnietpassflächendicke T1 bereitstellt. Gleichermaßen ist die Platte P3 mit einem abgestimmten Bereich A2 versehen, der eine Schlagnietpassflächengesamtdicke T1 bereitstellt.
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Es versteht sich, dass die Schlagnietpassflächendicke T1 nun von allen drei Materialstapeln an den Verbindungen 1, 2 und 3 geteilt wird, so dass alle drei Materialstapel unter Verwendung einer einzigen Kombination aus Niet/Matrize und Roboter verbunden werden können.
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Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die oben einen Materialstapel 10 darstellt, der eine erste Platte 12 und eine zweite Platte 14 enthält, wobei die Platten eine Stärke einer Ausgangskonstruktion aufweisen, die zur Durchführung der Verbindung der Platten eine bestimmte Kombination aus Niet/Matrize und Roboter erfordert.
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Wie weiter in 3 dargestellt wird, umfasst ein zweiter Materialstapel 16 eine erste Platte 18 und eine zweite Platte 20. Es kam zu einer Konstruktionsänderung und dadurch weist die erste Platte 18 des zweiten Materialstapels 16 eine größere Stärke als die erste Platte 12 des ersten Materialstapels 10 auf. Somit ist die Schlagnietpassflächendicke TM des zweiten Stapels 16 größer als die Schlagnietpassflächendicke T des ersten Materialstapels 10. Dieser Anstieg der Dicke würde eine Änderung in der Fertigungsstraße erfordern, um die Konstruktionsänderung zu berücksichtigen. Insbesondere würde zur Durchführung der Verbindung der Platten 18, 20 des zweiten Stapels 16 eine andere Kombination aus Niet/Matrize und Roboter als die für Platten 12, 14 des ersten Stapels 10 erforderlich.
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Zur Vermeidung dieser Komplikation enthält der in 3 dargestellte dritte Materialstapel 22 die erste Platte 18 mit der neuen größeren Stärke und die zweite Platte 20, wie sie im zweiten Stapel 16 vorgesehen ist. Es versteht sich jedoch, dass die erste Platte 18 einen abgestimmten Bereich enthält, der allgemein durch das Bezugszeichen 24 gekennzeichnet wird. Dieser abgestimmte Bereich 24 umfasst eine untere Wand 26, eine Seitenwand 28 und eine Reihe von Übergangsversteifungen 30.
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Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die darstellt, wie die Platte 18 abgestimmt wird.
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Zuerst wird eine gemeinsame Schlagnietpassflächensolldicke bestimmt. Wie in 4a–4c dargestellt wird, erfolgt danach ein Schlagbearbeiten der Metallplatte 18 auf der Schlagnietpassfläche 32 mit einem Stanzwerkzeug oder einer Matrize 34, um die Dicke davon in dem abgestimmten Bereich 24 zu reduzieren und den Materialstapel 22, in dem die Platte 18 vorgesehen ist, unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des Materialstapels mit einer Schlagnietpassflächensolldicke zu versehen. Wie in 4c und 5 dargestellt wird, umfasst dies Ausbilden der Übergangsversteifungen 30 in dem abgestimmten Bereich 24 während der Schlagbearbeitung. Die Versteifungen 30 nehmen verdrängtes Metall auf und reduzieren eine Verformung um den abgestimmten Bereich 24 herum auf ein Minimum. Solch ein Ansatz ist insbesondere dann nützlich, wenn die Platte 18 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
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Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform sind die Übergangsversteifungen 30 radial um einen Punkt 36 in dem abgestimmten Bereich 24, bei dem es sich um die Mittellinie für den Verbindungsniet handelt, angeordnet.
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Aus dem Einsatz des hier offenbarten Verfahrens und der hier offenbarten abgestimmten Platte 18 ergeben sich zahlreiche Vorteile. Die Schlagnietpassflächendickenkommunalität zwischen mehreren Materialstapeln kann aufrechterhalten werden. Es ist möglich, die Kommunalität selbst dann aufrechtzuerhalten, wenn Konstruktionsänderungen die Verwendung einer Platte mit einer neuen dickeren Stärke erfordern. Dies wird einfach durch Schlagbearbeiten der Platte mit der modifizierten Stärke zur Bereitstellung eines abgestimmten Bereichs 24 gemäß der Beschreibung erzielt. Dadurch werden Verbindungsentwicklungskosten reduziert und die Verbindungsrealisierbarkeit bei Produktionsänderungen wird aufrechterhalten. Des Weiteren wird die Herstellungsflexibilität/-kommunalität aufrechterhalten während gleichzeitig sowohl Herstellungskosten als auch Herstellungskomplexität und Fertigungsstraßeninvestments reduziert werden.
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Das Vorstehende ist zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt worden. Es soll nicht erschöpfend sein oder die Ausführungsformen auf die exakte offenbarte Form beschränken. Angesichts der obigen Lehren sind offensichtliche Modifikationen und Variationen möglich. Alle solche Modifikationen und Variationen liegen im Schutzbereich der angehängten Ansprüche, wenn diese gemäß der Breite interpretiert werden, zu der sie in fairer, gesetzlicher und gerechter Weise berechtigt sind.
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Es ist ferner beschrieben:
- A. Verfahren zum Vorbereiten mehrerer Materialstapel für die Verbindung mit gemeinsamen Schlagnieten, das Folgendes umfasst:
Bestimmen einer gemeinsamen Schlagnietpassflächensolldicke für die mehreren Materialstapel; und
Schlagbearbeiten mindestens einer Metallplatte eines ersten individuellen Materialstapels auf einer Schlagnietpassfläche zur Reduzierung der Dicke davon in einem abgestimmten Bereich und Versehen des ersten individuellen Materialstapels mit der Schlagnietpassflächensolldicke unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des ersten individuellen Materialstapels.
- B. Verfahren nach A, das ferner Ausbilden von Übergangsversteifungen in dem abgestimmten Bereich während des Schlagbearbeitens, um verdrängtes Metall aufzunehmen und eine Verformung um den abgestimmten Bereich herum auf ein Minimum zu reduzieren, umfasst.
- C. Verfahren nach B, das ferner radiales Anordnen der Übergangsversteifungen bezüglich eines Punkts in dem abgestimmten Bereich umfasst.
- D. Verfahren nach B, das ferner Schlagbearbeiten mindestens einer Metallplatte eines zweiten individuellen Materialstapels auf einer Schlagnietpassfläche zur Reduzierung der Dicke davon in einem zweiten abgestimmten Bereich und Versehen des zweiten individuellen Materialstapels mit der Schlagnietpassflächensolldicke unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des zweiten individuellen Materialstapels umfasst.
- E. Verfahren nach D, das ferner Ausbilden von zweiten Übergangsversteifungen in dem zweiten abgestimmten Bereich während des Schlagbearbeitens, um verdrängtes Metall aufzunehmen und eine Verformung um den zweiten abgestimmten Bereich herum auf ein Minimum zu reduzieren, umfasst.
- F. Verfahren nach A, das ferner Identifizieren, welcher Materialstapel der mehreren Materialstapel die dünnste Schlagnietpassflächendicke aufweist, basierend auf der Ausgangsgesamtmetalldicke der mehreren Materialstapel und Auswählen der dünnsten Schlagnietpassflächendicke als die Schlagnietpassflächensolldicke für alle Materialstapel umfasst.
- G. Verfahren bei einem Herstellungsprozess mit mehreren Materialstapeln, das Folgendes umfasst:
Abstimmen von Platten auf Schlagnietverbindungskommunalität und eine einfache Herstellung durch Versehen jedes der mehreren Materialstapel mit einer gemeinsamen Schlagnietpassflächendicke.
- H. Verfahren nach G, das lokalisiertes Schlagbearbeiten einer Metallplatte eines individuellen Materialstapels auf einer Schlagnietpassfläche zur Reduzierung der Dicke davon in einem abgestimmten Bereich und Versehen des individuellen Materialstapels mit der gemeinsamen Schlagnietpassflächendicke unabhängig von der Ausgangsgesamtmetalldicke des individuellen Materialstapels umfasst.
- I. Verfahren nach H, das Ausbilden von Übergangsversteifungen in dem abgestimmten Bereich während des Schlagbearbeitens, um verdrängtes Metall aufzunehmen und eine Verformung um den abgestimmten Bereich herum auf ein Minimum zu reduzieren, umfasst.
- J. Metallplatte zum Einfügen in einen Materialstapel mit Schlagnieten, die Folgendes umfasst:
ein geformtes Blech mit einem abgestimmten Bereich einer reduzierten Dicke, der eine Schlagnietpassfläche zur Aufnahme eines Schlagniets bildet.
- K. Metallplatte nach J, wobei der abgestimmte Bereich eine untere Wand und eine Seitenwand umfasst.
- L. Metallplatte nach K, die ferner mehrere Übergangsversteifungen, die sich zwischen der Seitenwand und der unteren Wand des abgestimmten Bereichs erstrecken, umfasst.
- M. Metallplatte nach L, wobei die mehreren Übergangsversteifungen radial um den abgestimmten Bereich angeordnet sind und voneinander beabstandete Zwickel zwischen der Seitenwand und der unteren Wand bilden.
- N. Metallplatte nach M, wobei die Platte aus einem aus einer aus Aluminium und einer Aluminiumlegierung bestehenden Gruppe ausgewählten Material hergestellt ist.
- O. Metallplatte nach K, wobei die Platte aus einem aus einer aus Aluminium und einer Aluminiumlegierung bestehenden Gruppe ausgewählten Material hergestellt ist.
- P. Metallplatte nach L, wobei die Platte aus einem aus einer aus Aluminium und einer Aluminiumlegierung bestehenden Gruppe ausgewählten Material hergestellt ist.
- Q. Materialstapel, der die Metallplatte nach J enthält.