-
Hintergrund der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Vor-Form für
das hydrostatische Formen und noch genauer, betrifft ein Verfahren
zur Herstellung einer Plattenstapel-Vorform zum hydrostatischen
Formen eines Produktes, das einen Rahmen und eine Verstärkung enthält, die
innerhalb des Rahmens angeordnet ist und eine X-Form oder eine Kreuzform
im Querschnitt hat.
-
Die
erste Veröffentlichung
der
Japanischen Patentanmeldung
Nr. 2003-320960 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
eines Rahmenteils, z. B. eine seitliche Lagerung, eine Mittelsäule und
eine seitliche Dachschiene durch ein so genanntes hydrostatisches
Formverfahren, das auch als ein hydrostatisches Verfahren oder ein
hydrostatisches Wölbungsbildungsverfahren
bezeichnet wird. In dem Verfahren der zugehörigen Technik wird, um ein
Rahmenteil mit einer Verstärkung
zu schaffen, das einen X-Form oder Kreuzform im Querschnitt vom
Gesichtspunkt der Steifigkeit hat, eine vier-Plattenstapel-Vorform
verwendet. Die vier-Plattenstapel-Vorform enthält zwei äußere Platten und einen Verstärkungsstapel
zwischen den zwei äußeren Platten,
der durch zwei überlappende
Verstärkungsplatten
gebildet ist, die verbunden sind, um in der Form eine abgeflachten
X-Form oder Kreuzform im Querschnitt zu haben. Die zwei Verstärkungsplatten
werden miteinander an einem Punkt verschweißt, der einem Schnittpunkt
der X-Form oder
Kreuzform im Querschnitt der Verstärkung entspricht, und werden
an den zwei äußeren Platten
entlang der Umfangskanten derselben verschweißt. Die zwei äußeren Platten werden
entlang gegenüberliegender
Umfangskanten derselben miteinander verschweißt. Während des hydrostatische Formen
wird die vier-Plattenstapel-Vorform in ein Werkzeug eingesetzt und
mit einem Hydraulikdruck beauflagt, um dadurch die äußeren Platten
zu wölben,
bis die Platten in engen Kontakt mit einer inneren Oberfläche des
Werkzeuges kommen und die abgeflachte X-Form oder Kreuzform in der
X-Form oder Kreuzform
der Verstärkung
entwickelt wird. Somit wird das Rahmenteil mit der Verstärkung, das
die X-Form oder Kreuzform hat, hergestellt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
In
dem Verfahren der zuvor beschriebenen zugehörigen Technik ist es erforderlich,
fünf kontinuierliche
Schweißverbindungen
zwischen den Verstärkungsplatten
und zwischen den Verstärkungsplatten und
den äußeren Platten
durch Laserschweißen
oder Lichtbogenschweißen,
zusätzlich
zu den kontinuierlichen Schweißverbindungen
zwischen den äußeren Platten
zu schaffen. Dies führt
zu einer unerwünschten
Erhöhung
in der Schweißfläche und
der Schweißzeit
und wird dadurch eine signifikante Reduzierung in der Produktivität und eine
Erhöhung
in den Produktionskosten hervorrufen.
-
Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Plattenstapel-Vorform für
das hydrostatische Formen zu schaffen, das die Produktivität erhöht. Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren von Anspruch 1 gelöst.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1A ist
eine beispielhafte Darstellung, die ein Verfahren eines ersten Ausführungsbeispieles entsprechend
der vorliegenden Erfindung darstellt, das eine Schnittdarstellung
eines Plattenstapels zeigt, der dem Schweißen unterworfen wird.
-
1B ist
eine Schnittdarstellung einer Vorform, die durch das verfahren des
ersten Ausführungsbeispieles,
wie in der 1A gezeigt, hergestellt wird.
-
2 ist
eine beispielhafte Darstellung, die die Positionen der Schweißverbindungen
an dem Plattenstapel veranschaulicht, die eine Spitzendraufsicht
des in der 1a gezeigten Plattenstapels zeigt.
-
3 ist
eine Draufsicht einer leitenden Schweiß-Verhinderungsplatte, die
in dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
4 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
einer Elektrodenspitze für
Punktschweißen, die
in den Schweißverfahren,
wie in der 1A gezeigt, verwendet wird.
-
5 ist
eine Schnittdarstellung eines Fahrzeugrahmenteils ist, das durch
hydrostatisches Formen unter Verwenden der Vorform, die in der 1B gezeigt
ist, hergestellt wird.
-
6 ist
eine zu der 1A ähnliche Ansicht, die aber ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
7A ist
eine zu der 1A ähnliche Ansicht, die aber ein
drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
7B ist
eine zu der 1B ähnliche Ansicht, die aber eine
Vorform zeigt, die durch das Verfahren des dritten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
-
Im
Folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Zur Erleichterung des Verständnisses werden verschiedene Richtungsbegriffe,
z. B. wie oberer, unterer, aufwärts, abwärts und
dergleichen in der folgenden Beschreibung verwendet. Jedoch bezeichnen
die Begriffe lediglich die Richtungen in den Zeichnungen. In Bezug auf
die 1A–4 wird
ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert. 1A zeigt
ein Verfahren des ersten Ausführungsbeispieles. 1B zeigt
eine Schnittdarstellung der Vorform 1, die durch das Verfahren,
wie in der 1A gezeigt, hergestellt wird,
genommen entlang einer seitlichen Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung der
Vorform 1.
-
Die
Vorform ist während
der Herstellung eines hohlen Rahmenteils durch hydrostatisches Formen
verwendbar. In diesem Ausführungsbeispiel wird
die Vorform 1, wie in der 5 gezeigt,
während der
Herstellung des Fahrzeugrahmenteils 2 verwendet. 5 stellt
eine Schnittdarstellung des Fahrzeugrahmenteils 2 dar,
das in der Schnittdarstellung langgestreckt und geschlossen ist,
genommen entlang der seitlichen Richtung, rechtwinklig zu einer Längsrichtung
des Rahmenteils 2. Wie in der 5 dargestellt,
enthält
das Rahmenteil 2 einen Rohrkörper und eine Verstärkung 3 innerhalb
des Rohrkörpers,
die eine so genannte X-Form oder Kreuzform im Querschnitt hat.
-
Wie
in der 1b dargestellt, ist die Vorform 1 in
der Form eines Plattenstapels, der aus vier überlappenden Platten gebildet
ist. Insbesondere enthält die
Plattenstapel-Vorform 1 einen
flachen Rohr-förmigen
oder Taschen-förmigen
Körper
und den Verstärkungsstapel 4,
der in dem Rohr-förmigen
Körper enthalten
ist. Der Rohr-förmige
Körper
enthält
obere und untere Platten 5 und 6, jede gebildet
in einer flachen langgestreckten Platte. Der Verstärkungsstapel 4 enthält obere
und untere Verstärkungsplatten 7 und 8 mit
einer flachen langgestreckten Plattenform. Die oberen und unteren
Platten 5 und 6 sind größer in einer Abmessung als
die oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8.
Der Verstärkungsstapel 4 hat eine
abgeflachte X-Form oder Querschnittsform, die, wie in der 5 gezeigt,
in die X-Form oder in die Querschnittsform von der Verstärkung 3 während des
hydrostatische Formverfahrens entwickelt wird. Der Verstärkungsstapel 4 hat
Schweißverbindungen 9,
die einer Schnittstelle der X-Form oder der Kreuzform der Verstärkung 3 entsprechen.
Obere und untere Verstärkungsplatten 7 und 8 sind
miteinander an der Schweißverbindung 9 verbunden.
Die Schweißverbindung 9 kann
durch Punktschweißen
oder durch kontinuierliches Verschweißen, das Laser schweißen und
Nahtschweißen
enthält,
gebildet werden. Die obere Verstärkungsplatte 7 hat
gegenüberliegende
Seitenumfänge,
die zueinander in einer seitlichen Richtung rechtwinklig zu der
Längsrichtung gegenüberliegend
und an der oberen Platte 5 des Rohr-förmigen Körpers an der Schweißverbindung 10 befestigt
sind. Ähnlich
hat die untere Platte 8 gegenüberliegende Seitenumfänge, die
zueinander in einer seitlichen Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung
gegenüberliegend
und an der unteren Platte 6 des Rohr-förmigen Körpers an der Schweißverbindung 11 befestigt
sind. Die Schweißverbindungen 10 und 11 werden
durch Punktschweißen
gebildet. Jede der oberen und unteren Platten 5 und 6 hat
gegenüberliegende
Seitenumfänge,
die einander in einer seitlichen Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung gegenüberliegend
sind. Die gegenüberliegenden Seitenumfänge der
oberen Platte 5 sind mit den gegenüberliegenden Seitenumfängen der
unteren Platte 6 an den Schweißverbindungen 12 verbunden,
um dadurch den flachen Rohr-förmigen
Körper
zu bilden. Die Schweißverbindungen 12 können durch
kontinuierliches Verschweißen,
z. B. durch Laserschweißen, gebildet
werden. Der flache Rohr-förmige
Körper
hat eine geschlossene Fläche
im Querschnitt. In der der Verstärkungsstapel 4 angeordnet
ist.
-
Nachstehend
wird in Bezug auf die 1 das erste
Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zum Herstellen der Vorform 1 erläutert. Zuerst
wird der Verstärkungsstapel 4 in
der folgenden Weise präpariert.
Die oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 werden
in einer im Wesentlichen Ausrichtung in einer vertikalen Richtung
miteinander überlappt und
dann an einem Punkt, der dem Schnittpunkt der X-Form oder der Kreuzform
der Verstärkung
entspricht, miteinander verschweißt. Die Schweißverbindung 9,
die die oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 verbindet,
ist somit an dem Punkt, wie in der 1A gezeigt,
verbunden. Das Schweißen kann
durch Punktschweißen
oder durch kontinuierliches Verschweißen, das Laserschweißen und
Nahtschweißen
enthält,
ausgeführt
werden.
-
Als
nächstes
werden die obere und untere Platte 5 und 6 auf
dem Verstärkungsstapel 4 überlappt,
um in einer geeigneten Position relativ zu dem Verstärkungsstapel 4 platziert
zu sein und in einer im Wesentlichen Ausrichtung miteinander in
der vertikalen Richtung platziert zu sein. Somit ist ein Stapel
der vier Platten 5, 6, 7 und 8 gebildet.
Anschließend
wird die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 zwischen
die vertikal gegenüberliegenden
Seitenumfänge
der oberen und unteren Verstärküngsplatten 7 und 8 eingesetzt,
die, wie in der 1A gezeigt, auf der linken Seite
derselben angeordnet sind. Dazu ähnlich wird
die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 zwischen
die vertikal gegenüberliegenden
Seitenumfänge
der oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 auf
der rechten Seite derselben eingesetzt. Der vier-Plattenstapel mit
den leitenden Schweiß-Verhinderungsplatten 13 wird
dann dem Überlappungs-Widerstandsschweißen unterworfen,
um gleichzeitig zu leiten, was die obere Platte 5 und die
obere Verstärkungsplatte 7 verbindet
und die untere Platte 6 und die untere Verstärkungsplatte 8 verbindet.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird das Punktschweißen
verwendet.
-
Insbesondere
ist, wie in der 1A gezeigt, der vier-Plattenstapel,
der die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 zwischen
den oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 hält, dazwischen eingebracht
und zwischen die obere Elektrodenspitze 14 und die untere
Elektrodenspitze 15 gepresst. Zu dieser Zeit sind die obere
Elektrodenspitze 14 und die untere Elektrodenspitze 15 in
der Position auf oberen und unteren Platten 5 und 6 platziert,
in den die Elektrodenspitzen 14 und 15 in einer
im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung mit den gegenüberliegenden
Seitenumfängen
der oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 sind.
In diesem Zustand wird ein elektrischer Strom an die Elektrodenspitzen 14 und 15 angewandt,
so dass die obere Platte 5 und der Seitenumfang der oberen
Verstärkungsplatte 7 an
der Schweißverbindung
zusammen verbunden werden, und zu derselben Zeit die untere Platte
und der Seitenumfang der unteren Verstärkungsplatte 8 an
der Schweißverbindung 11 zusammen
verbunden werden. Die 1A zeigt nur ein Paar der Elektrodenspitzen 14 und 15,
die in einer Position platziert sind, die den vertikal gegenüberliegenden
Seitenumfängen
der Verstärkungsplatten 7 und 8 auf
der linken Seite entsprechen, aber ein weiteres Paar der Elektrodenspitzen
ist in der Position platziert, die den vertikal gegenüberliegenden
Seitenumfängen
der Verstärkungsplatten 7 und 8 auf
der rechten Seite entspricht, und wobei das Punktschweißen unter
Verwendung eines weiteren Paares der Elektrodenspitzen in derselben
Weise, wie zuvor beschrieben, ausgeführt wird. 2 zeigt
Schweißpunkte
P, nämlich Schweißverbindungen 10,
die durch Punktschweißen
entlang der Längsrichtung
der oberen und unteren Platten 5 und 6 und der
unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 des
Verstärkungsstapels 4 gebildet werden.
-
Die
leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 ist
aus einem geeigneten Material mit einer ausgezeichneten elektrischen
Leitfähigkeit
hergestellt und kann z. B. aus Kupfer, Kupferlegierungen und dergleichen
hergestellt werden. Außerdem
sind die Elektrodenspitzen 14 und 15 aus im Wesentlichen denselben
Material wie das der leitenden Schweiß-Verhinderungsplatte 13 hergestellt.
Die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 kann
die oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 daran hindern,
während des
Anlegens des elektrischen Stroms an die Elektrodenspitzen 14 und 15 miteinander
verschweißt
zu werden.
-
Vorzugsweise
hat die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 einen
konischen Seitenumfang, der, wie in der 1A gezeigt,
im Hinblick auf die Effektivität
des Einsetzvorgangs zwischen den gegenüberliegenden Seitenumfängen der
oberen und unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 des
Verstärkungsstapels 4 in
einer Messerkantenform gebildet ist. Durch das Anordnen des Verstärkungsstapels 4 mit der
leitenden Schweiß-Verhinderungsplatte 13 zwischen
den oberen und unteren Platten 5 und 6 wird das
Positionieren des Verstärkungsstapels 4 im
Verhältnis
zu den oberen und unteren Platten 5 und 6 erleichtert.
-
Außerdem kann,
wie in der 3 gezeigt, eine leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 in
einer im Wesentlichen Kammform gebildet werden. Die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13 enthält einen
lang gestreckten rechteckigen Körper,
der mit einer Mehrzahl von Ausschnitten 13a an einem Seitenumfang
desselben gebildet ist. Die seitlichen Ausschnitte 13a erstrecken
sich von einer Seitenkante und sind voneinander entlang der Längsrichtung
des rechtwinkligen Körpers
beabstandet. Eine Mehrzahl von Vorsprüngen ist zwischen den Ausschnitten 13a gebildet
und entsprechen, wie in der 2 gezeigt, den
Schweißpunkten
P, nämlich
den Positionen der Schweißverbindungen 10 und 11.
Die Ausschnitte 13a der leitenden Schweiß-Verhinderungsplatte 13 können einen
nächsten
Schweißpunkt
P daran hindern, durch einen Temperaturanstieg, der an dem vorhergehenden
Schweißpunkt
P verursacht wird, nachteilig beeinflusst zu werden.
-
Jede
der Elektrodenspitzen 14 und 15 hat ein Kontaktoberfläche, die
mit den oberen und unteren Platten 5 und 6 in
Kontakt kommt, Die Kontaktoberfläche
ist in entweder der rechtwinkligen Schlitzform, wie in der 4 gezeigt,
oder in einer elliptischen Form, die in der Schweißrichtung
lang gestreckt ist, gebildet.
-
Wenn
der Schweißvorgang
des Verstärkungsstapels 4 der
oberen und unteren Platten 5 und 6 abgeschlossen
ist, wird die leitende Schweiß-Verhinderungsplatte 13,
die sich zwischen den oberen und den unteren Verstärkungsplatten 7 und 8 des Verstärkungsstapels 4 befindet,
entfernt. Anschließend
werden die gegenüberliegenden
Seitenumfänge
der oberen Platte 5 mit den gegenüberliegenden Seitenumfängen der
unteren Platte 6 durch ein kontinuierliches Verschweißen, z.
B. durch Laserschweißen,
Nahtschweißen
und dergleichen verbunden. Die Schweißverbindungen 12,
die die oberen und unteren Platten 5 und 6 verbinden,
sind, wie in der 1B gezeigt, an linken und rechten
Seitenumfängen
der oberen und unteren Platten 5 und 6 gebildet. Die
vier-Platten-Vorform 1 wird somit, wie in der 1B gezeigt,
gebildet.
-
In
dem Verfahren des ersten Ausführungsbeispiels
kann, wie zuvor beschrieben, der Verbindungsvorgang der oberen Platte 5 und
der oberen Verstärkungsplatte 7 des
Verstärkungsstapels 4 und der
Verbindungsvorgang der unteren Platte 6 und der unteren
Verstärkungsplatte 8 derselben
durch gleichzeitiges Verschweißen
ausgeführt
werden. Dies kann die Anzahl der Schweißvorgänge, wenn mit dem verfahren
der herkömmlichen
Art verglichen wird, auf die Hälfte
reduzieren, was zu einer Erhöhung
der Produktivität
und einer Reduzierung in den Kosten beiträgt.
-
Außerdem bilden
während
des Verbindens der Verstärkungsplatten 7 und 8 des
Verstärkungsstapels 4 und
der oberen und unteren Platten 5 und 6 durch Punktschweißen, die
Elektrodenspitzen 14 und 15 mit der Form der Kontaktoberfläche, die
in der Schweißrichtung
lang gestreckt ist, z. B. die Schlitzform, wie in der 4 gezeigt,
die Schweißverbindungen 10 und 11 mit
einer lang gestreckten Form, die der Form der Kontaktoberfläche entspricht.
Demzufolge kann trotz des Punktschweißens eine Spannung, die durch
die Schweißverbindungen 10 und 11 während eines
hydrostatischen Bildungsverfahrens verursacht wird, reduziert werden,
so dass das Auftreten von einem Bruch an den Schweißverbindungen 10 und 11 unterdrückt werden
kann.
-
In
Bezug auf die 6 wird ein zweites Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei bezeichnen gleiche
Bezugszahlen die gleichen Teile und demzufolge wird eine ausführliche
Erläuterung
derselben weggelassen. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
in der Form der oberen Platte 25 von der Form der oberen
Platte 5 des ersten Ausführungsbeispiels. Wie in der 6 dargestellt,
ist die obere Platte vorher aufwärts
gekrümmt
und mit einem konvexen Abschnitt gebildet, um eine erhöhte Abmessung
in der seitlichen Richtung zu haben. Nach dem Überlappen der oberen Platte 25 auf
der oberen Verstärkungsplatte 7 des
Verstärkungsstapels 4 und
der unteren Platte 6 auf der unteren Verstärkungsplatte 8 derselben,
werden der Schweißvorgang
der oberen Platte 25 und der oberen Verstärkungsplatte 7 und
der Schweißvorgang
der unteren Platte 6 und der unteren Verstärkungsplatte 8 gleichzeitig
unter Verwendung der Elektrodenspitzen 14 und 15 ausgeführt. In diesem
Ausführungsbeispiel
wird, wenn der gleichzeitige Schweißvorgang ausgeführt wird,
die obere Platte 25 an der oberen Verstärkungsplatte 7 an
einem Abschnitt, der zu dem konvexen Abschnitt benachbart ist, ausgeführt. Als
ein Ergebnis ist der konvexe abschnitt zwischen den Schweißverbindungen 10 angeordnet.
Das zweite Ausführungsbeispiel
hat dieselben Wirkungen wie die, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschriebenen worden sind.
-
In
Bezug auf die 7A und 7b wird
ein drittes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erläutert. Das dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem die
Elektrodenspitzen verwendet werden, dadurch, dass Elektrodenwalzen verwendet
werden. Wie in der 7A dargestellt, wird ein Paar
von Elektrodenwalzen 34 und 35 für das so
genannte Überlappungs-Nahtschweißen verwendet.
Jede der Elektrodenwalzen 34 und 35 hat eine im
Wesentlichen Scheibenform. Durch das Ausführen des Überlappungs-Nahtschweißens mit
den Elektrodenwalzen 34 und 35 werden der Schweißvorgang
der oberen Platte 5 und der oberen Verstärkungsplatte 7 des
Verstärkungsstapels 4 und
der Schweißvorgang
der unteren Platte 6 und der unteren Verstärkungsplatte 8 derselben
kontinuierlich und gleichzeitig ausgeführt. Wie in der 7B dargestellt werden
die obere Platte 5 und die gegenüberliegenden Seitenumfänge der
oberen Verstärkungsplatte 7 an
den Schweißverbindungen 20 zusammen
verbunden, und die untere Platte 6 und die gegenüberliegenden
Seitenumfänge
der unteren Verstärkungsplatte 8 werden
an den Schweißverbindungen 21 verbunden.
Das dritte Ausführungsbeispiel
hat dieselben Wirkungen wie die, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben worden sind.
-
Obwohl
die Erfindung zuvor in Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele
begrenzt. Modifikationen und Veränderungen
werden für
diejenigen, die auf dem gebiet der Technik Fachleute sind, im licht
der zuvor beschriebenen Lehre auftreten. Der Umfang der Erfindung
wird in Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.