DE10333200A1

DE10333200A1 - Verfahren zum Richten eines Strukturbauteils

Info

Publication number: DE10333200A1
Application number: DE2003133200
Authority: DE
Inventors: Andreas Martin; Holger Sprecher
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: DE10333200B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten eines vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Strukturbauteils, wobei das Bauteil (10) in einem Prägewerkzeug kalibriert wird. In das Bauteil (10) wird beispielsweise in einem Radienbereich (14) eine Rippe (16) eingebracht, die anschließend in einem Prägewerkzeug plastisch verformt wird. Durch diese plastische Deformation der Rippe (16) wird erreicht, dass das Bauteil nach dem Öffnen des Werkzeugs nicht elastisch zurückfedert, sondern seine durch den Richtvorgang angestrebte Sollform beibehält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten eines vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Strukturbauteils, insbesondere eines Gussbauteils.
Aus dem Stand der Technik ist das Richten von Strukturbauteilen, insbesondere von Gussbauteilen bekannt. Dabei wird ein gegossenes Bauteil nachbearbeitet, um maßliche Abweichungen sowie Abweichungen in der Form nachträglich zu korrigieren, so dass vorgegebene Toleranzen eingehalten werden. Dieses Richten von Strukturbauteilen aus Guss kann mechanisch von Hand oder beispielsweise hydraulisch erfolgen. Bei einer bekannten Methode erfolgt das Richten in sogenannten Klopfmodellen. Dabei wird das Bauteil in einem Negativmodell mit einem Hammer gerichtet und in einer Lehre auf Maßhaltigkeit kontrolliert. Hierbei handelt es sich jedoch um ein prozessunsicheres subjektives Verfahren, da das Ergebnis von der jeweils das Bauteil bearbeitenden Person abhängig ist.
Bei einem anderen bekannten Verfahren erfolgt das Richten durch Schmieden in einem Spindelpressenwerkzeug. Dabei werden die zu richtenden Teile zwischen Oberteil und Unterteil der Presse mit hoher Vertormungsgeschwindigkeit in Endlage gepresst. Das Verfahren erfordert eine lange Werkzeugeinarbeitungszeit. Die Ergebnisse sind nicht immer reproduzierbar.
Nach einer anderen bekannten Methode werden die zu richtenden Werkstücke durch Überbiegen kalibriert. Dabei wird das zu richtende Teil an den Kanten durch gezieltes Überbiegen in seiner Originalkontur fixiert. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, dass die Kanten geometrisch deformiert werden und nicht die Originalkontur abbilden.

Die DE 39 35 666 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung topfförmiger Formteile aus Blech durch Umformtechnik. Durch Spannungen und Toleranzen der Blechwanddicke im Walzmaterial sowie sich ändernde Zugkräfte aufgrund der Rückfederung ergibt sich ein Hohlkörper, der nicht ausreichend form- und passgenau ist. Zur Erzielung einer hohen Form- und Passgenauigkeit sind daher in der Regel nachfolgende Arbeitsschritte notwendig. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, das in einer Umformzone in einen plastischen Zustand gebrachte Blechmaterial am Umfang stellenweise zu stauchen und die gestauchten Stellen durch Einbringen in einen Spalt zu kalibrieren oder die Umfangswand während oder nach ihrer Entstehung an mehreren Stellen entlang des Umfangs durch Prägen zu verformen. Ein derartiges Verfahren eignet sich jedoch nur für Werkstücke, die durch Umformprozesse aus Blechmaterial geformt werden, nicht aber für Gussbauteile.

Die DE 196 11 897 A1 beschreibt die Problematik beim Richten metallischer Werkstücke. Stanz- und Biegeteile mit kleinen Maßtoleranzen erfordern eine manuelle Nachjustage, die oft nur unzureichend ist. Die automatische Justage von richtfähigen Werkstücken muss nach einem aufwendigen iterativen Verfahren erfolgen. Dabei wird das Werkstück solange gerichtet, gemessen, gerichtet und wieder gemessen, bis das Maß innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegt. Es ist somit eine hohe Anzahl von Richt- und Messvorgängen erforderlich, die zu einer hohen Taktzeit pro Werkstück führt. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird vorgeschlagen bei metallischen Werkstücken, die sich mathematisch erfassbar elastisch-plastisch verhalten die Ist-Form des Werkstückes und die Abweichung von der Sollform durch einen Kraft- und einen Wegsensor zu ermitteln, im weiteren Biegeverlauf die ermittelten Werte zur Berechnung der Rückfederung und damit zur Berechnung der bleibenden Verformung nach der Entlastung computergestützt auszuwerten und den Vertormungsvorgang zu beenden, sobald die errechnete bleibende Verformung der zum Erreichen der Sollform notwendigen Sollform entspricht. Ein solches computergeschütztes Verfahren erfordert jedoch einen nicht unerheblichen zeitlichen und apparativen Aufwand.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Richten eines vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Strukturbauteils zu schaffen, welches ein prozesssicheres Richten solcher Bauteile in einem automatisierten Verfahren mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Richten von Strukturbauteilen der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zu richtende Bauteil in einem Prägewerkzeug kalibriert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es quasi, das Bauteil durch plastische Deformation in der sogenannten CAD 0-Lage „einzufrieren". Dabei wird das Bauteil vorzugsweise in einem Prägewerkzeug zwischen Werkzeugober- und Werkzeugunterteil fixiert und in CAD 0-Lage gedrückt. Vorzugsweise wird in das Werkstück mindestens eine plastische Verformung eingebracht. Beispielsweise kann eine Rippe des Werkstücks plastisch verformt werden. Dadurch wird verhindert, dass das Werkstück nach dem Öffnen des Werkzeugs elastisch zurückfedert. Eine solche plastische Verformung kann in mehreren Bereichen des Werkstücks erfolgen. Beispielsweise können Rippen, die vergleichsweise klein ausgebildet sein können und zum Beispiel in einem Radienbereich liegen plastisch verformt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorzugsweise zum Richten von Druckgussbauteilen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist insbesondere geeignet zum Richten von warmbehandelten Strukturbauteilen, die vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das zu richtende Bauteil in einer Pressenendlage durch plastische Verformung einzelner Rippen und/oder anderer Bauteilstrukturen kalibriert.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Strukturbauteil aus Guss, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines derart hergestellten gerichteten Strukturbauteils zur Herstellung eines Kraftfahrzeugteils.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bauteils in einem Ausgangszustand;

2 eine entsprechende schematisch vereinfachte Ansicht des in 1 dargestellten Bauteils nach der plastischen Deformation einer Rippe.

Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen, die eine stark schematisch vereinfachte Darstellung eines Gussbauteils gemäß der Erfindung in der Seitenansicht zeigt, welches insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Die Form dieses Bauteils ist dabei für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weitgehend beliebig. Die gewählte Bauform hat lediglich beispielhaften Charakter. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das Bauteil 10 im Profil in etwa eine Z-Form auf und umfasst einen ersten Schenkel 11. Im Prinzip parallel zu dem ersten Schenkel 11 aber in die entgegengesetzte Richtung verlaufend erstreckt sich ein zweiter Schenkel 12 mit Abstand zu dem ersten Schenkel 11. Etwa rechtwinklig zu dem ersten Schenkel 11 sowie etwa rechtwinklig zu dem zweiten Schenkel 12 verläuft ein diese beiden jeweils endseitig miteinander verbindender Steg 13. Es ergibt sich eine Z-Form dadurch, dass der erste Schenkel 11 von dem Steg 13 aus in die eine Richtung verläuft und der zweite Schenkel 12, der parallel mit Abstand zu dem ersten Schenkel 11 verläuft, sich von dem Steg 13 aus in die andere entgegengesetzte Richtung erstreckt wie der erste Schenkel 11. In den Übergangsbereichen zwischen dem Ende des ersten Schenkels 11 und dem zu diesem etwa rechtwinklig verlaufenden Steg 13, ist ein erster Radienbereich 14 vorgesehen, so dass das Bauteil dort den rechten Winkel zwischen dem ersten Schenkel 11 und dem Steg 13 bogenförmig vollzieht. Ebenso ist ein zweiter Radienbereich 15 im Übergangsbereich zwischen dem dem zweiten Schenkel 12 zugewandten Endbereich des Stegs 13 und dem mit diesem verbundenen Ende des zweiten Schenkels 12 vorgesehen.
Wie man in 1 erkennt, ist nun an der Innenseite des Bauteils in dem ersten Radienbereich 14 zwischen dem ersten Schenkel 11 und dem Steg 13 verlaufend eine zunächst ungeprägte Rippe 16 angeordnet. Das erfindungsgemäße „Einfrieren" des Bauteils 10 in der sogenannten CAD 0-Lage geschieht nun dadurch, dass das Bauteil 10 zum Beispiel in einem Prägewerkzeug zwischen einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil (nicht dargestellt) fixiert wird und damit das Bauteil 10 nach dem Öffnen des Werkzeugs nicht elastisch zurückgefedert wird im Bereich der in 1 im Ausgangszustand dargestellten Rippe 16 eine plastische Verformung eingebracht.
2 zeigt den Zustand der Rippe 16 nach dieser Verformung. Dazu wirkt in dem Werkzeug eine Verformungskraft etwa in Richtung des Pfeils 17 von 1 und 2 auf die Rippe 16 ein, so dass diese eingedrückt wird in Richtung auf den Radienbereich 14. Wie man in 2 erkennt ist die derart geprägte verformte Rippe 16 nun sehr flach und steht verglichen mit ihrer ursprünglichen Form (siehe 1) innenseitig in dem Radienbereich 14 nur noch geringfügig vor. Außerdem folgt die geprägte deformierte Rippe 16 annähernd dem Verlauf des Bauteils an der Innenseite in dem Radienbereich 14 zwischen dem ersten Schenkel 11 und dem Steg 13. Eine solche geprägte Rippe 16 verhindert das Zurückfedern von Teilen des Bauteils 10 nach dem Richtvorgang. Dadurch wird vermieden, dass nach einem Richtvorgang beispielsweise sich Verformungen im Bereich des ersten Schenkels 11, des zweiten Schenkels 12 oder des Stegs 13 ergeben, die wieder zu einer Abweichung in Teilbereichen des Bauteils von der durch den Richtvorgang angestrebten Sollform führen würden. Vielmehr verbleibt das durch die plastische Deformation und das Prägen der Rippe 16 quasi eingefrorene Bauteil 10 in der sogenannten CAD 0-Lage und behält die zuvor beim Richtvorgang erzielte Sollform bei.

10: Gussbauteil
11: erster Schenkel
12: zweiter Schenkel
13: Steg
14: erster Radienbereich
15: zweiter Radienbereich
16: Rippe
17: Pfeil

Claims

Verfahren zum Richten eines vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Strukturbauteils, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in einem Prägewerkzeug kalibriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil im Prägewerkzeug zwischen Werkzeugober- und Werkzeugunterteil fixiert und in CAD 0-Lage gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Werkstück wenigstens eine plastische Verformung eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rippe (16) des Werkstücks (10) plastisch verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Rippe (16) des Werkstücks (10) in einem Radienbereich (14) plastisch verformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine am Werkstück (10) angeformte Rippe (16) durch Prägen plastisch deformiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein Druckgussbauteil ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück ein warmbehandeltes Strukturbauteil, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in einer Pressenendlage durch plastische Verformung einzelner Rippen und/oder anderer Bauteilstrukturen kalibriert wird.
Strukturbauteil aus Guss, dadurch gekennzeichnet, dass dieses nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wurde.
Verwendung eines nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellten Strukturbauteils zur Herstellung eines Kraftfahrzeugteils.