-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten eines, vorzugsweise aus Aluminium bestehenden, als Strukturbauteil ausgebildeten 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 Verformungsgeschwindigkeit 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 Verformungsvorgang 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
DE 29 14 445 A1 beschreibt eine Maschine zum Richten von Kontaktfahnen elektrischer Bauelemente.
-
Die
DE 197 19 411 A1 beschreibt eine Richtpresse, mit der ein zweiseitiges Richten unter einfachem Umsetzen eines Werkstückes möglich ist.
-
Die
DE 198 47 233 C2 beschreibt eine Richtmaschine für langgestreckte zylindrische Werkstücke, insbesondere Drähte und Rohre.
-
Aus der
EP 08 67 241 B1 geht ein Verfahren zum kontinuierlichen Richten von dünnen Metallbändern hervor.
-
Die
DE 195 30 122 C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Verkleidungselementen, die aus zwei Metallschichten und einer Kunststoffschicht bestehen, die unter Druck miteinander verbunden werden.
-
Die
DE 196 13 169 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Geraderichten eines rotationssymmetrischen Werkstückes mit einer Gruppe von Richtwerkzeugen.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Richten eines, vorzugsweise aus Aluminium bestehenden, als Strukturbauteil ausgebildeten Gussbauteils 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. Es ist vorgesehen, dass das Strukturbauteil als Gussbauteil (10) ausgebildet ist, im Prägewerkzeug zwischen Werkzeugober- und Werkzeugunterteil fixiert wird, in CAD 0-Lage gedrückt wird und in das Gussbauteil (10) wenigstens eine plastische Verformung eingebracht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es quasi, das Gussbauteil durch plastische Deformation in der sogenannten CAD 0-Lage „einzufrieren”. Beispielsweise kann eine Rippe des Gussbauteil plastisch verformt werden. Dadurch wird verhindert, dass das Gussbauteil nach dem Öffnen des Werkzeugs elastisch zurückfedert. Eine solche plastische Verformung kann in mehreren Bereichen des Gussbauteils 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 Gussbauteil in einer Pressenendlage durch plastische Verformung einzelner Rippen und/oder anderer Bauteilstrukturen kalibriert.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Strukturbauteil, das als Gussbauteil ausgebildet ist und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines derart hergestellten gerichteten Gussbauteils beziehungsweise 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 Gussbauteils in einem Ausgangszustand;
-
2 eine entsprechende schematisch vereinfachte Ansicht des in 1 dargestellten Gussbauteils 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 Gussbauteils ist dabei für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens weitgehend beliebig. Die gewählte Bauform hat lediglich beispielhaften Charakter. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das Gussbauteil 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 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 Gussbauteils 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 Gussbauteils 10 in der sogenannten CAD 0-Lage geschieht nun dadurch, dass das Gussbauteil 10 zum Beispiel in einem Prägewerkzeug zwischen einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil (nicht dargestellt) fixiert wird und damit das Gussbauteil 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 Gussbauteils 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 Gussbauteils 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 Gussbauteils von der durch den Richtvorgang angestrebten Sollform führen würden. Vielmehr verbleibt das durch die plastische Deformation und das Prägen der Rippe 16 quasi eingefrorene Gussbauteil 10 in der sogenannten CAD 0-Lage und behält die zuvor beim Richtvorgang erzielte Sollform bei.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Gussbauteil
- 11
- erster Schenkel
- 12
- zweiter Schenkel
- 13
- Steg
- 14
- erster Radienbereich
- 15
- zweiter Radienbereich
- 16
- Rippe
- 17
- Pfeil
