EP0879657A2 - Method and apparatus for producing a hollow body - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for producing a hollow body, preferably from Sheet metal, such as an automobile hood, door or Like., in which the so-called hydroforming (IHU) process is used.
- IHU hydroforming
- German patent application 42 32 161 describes a process for producing a hollow body under Use of a basic body made of circuit boards, in which the hollow body by a combined application of the IHU and deep drawing processes becomes.
- This proposal is characterized in that first the base body from two identical edge dimensions having printed circuit boards is produced, the one another placed and welded together at the edge will. After inserting the base body into a mold and the closing of the base body takes place by means of the above-mentioned process to a hollow body. After the forming process is finished, more will follow Processing steps.
- the object of the invention based on a method for producing a hollow body in view of the constantly increasing time and cost pressure, especially in the automotive industry, more efficiently and thus more cost-effective and more flexible.
- the method according to the invention solves this problem the features of the main claim.
- the procedure is suitable especially for the production of multi-walled components, which are particularly suitable for body construction, such as automobile hoods and doors, tailgates and roofs, and can advantageously be in just one Tool.
- the boards in Connection area preferably in the folded corner area plastically pressed, resulting in a more reliable seal leads.
- the special IHU tool at least one further processing step during, overlapping and / or after the IHU process carried out.
- processing steps include punching, punching, sealing including the at least prepared attachment of Fasteners and the like.
- FIG. 1 is a special hydroforming tool 1, namely an hydroforming (IHB) tool shown with a plunger 2 and a press table 3.
- the plunger 2 is up and down according to arrow A. removable.
- the plunger 2 enters at the bottom Tool upper part 4.
- Correspondingly is on the press table 3 attached the associated lower tool part 5.
- Tool upper 4 and lower tool part 5 form when closed IHB tool 1 the hollow body negative mold, i.e. the boundary surface against which the one to be manufactured Hollow body is pressed through the IHU process, and what it gets its final, repeatable shape. It is conceivable to use this negative form with movable counter pressure parts for variable shaping of the ones to be manufactured To design hollow bodies.
- a pressure medium supply is furthermore in the IHB tool 1 6 integrated in the manner of a docking system, too a lance 7 and a connection 8 with one not shown media storage belongs.
- the docking system 6 is in this embodiment in the lower tool part 5 installed that his lance 7 towards of the hollow body 9 to be produced is movable and a constant supply of pressure medium through the connection 8 is guaranteed.
- the docking system 6 could also between Tool upper part 4 and lower part 5 arranged the medium feed from the side in the hollow body 9 would take place.
- IHB tool 1 To carry out further processing steps in the same IHB tool 1 makes it possible to add this timed and spatially corresponding to each other integrate associated tools, such as Punching tools 11 for making perforations and / or large openings in the hollow body.
- Punching tools 11 for making perforations and / or large openings in the hollow body.
- These recesses can be used, for example, for attachment of lanyards, the laying of lines and in the case of fluid receiving components for the supply or Outflow of the fluids can be used. Big breakthroughs are suitable for improving the vibration properties.
- the starting sheet metal boards - at one Automotive hood can be the outer skin board 12 and one Inner frame board 13 - on a coil system cut and if possible the front sides - Based on the hood to be manufactured -
- the outer skin boards 12 at an angle greater than 90 ° angled. The reason for bending at an angle greater than 90 ° is explained below. Should this Bending process cannot be integrated into the coil tool be a fold after cutting in one Preforming tool possible.
- the ones to be connected Boards 12, 13 can be inserted into the IHB tool 1 with adhesive strips on the inside of the outer skin board 12 pre-fixed on the bevelled end faces will. These adhesive strips have in addition to the pre-fixing Effect the task of sealing the boards against each other as well as absorb vibrations and corrosion to avoid between the boards.
- the lance 7 is designed such that during the forming no pressure medium can escape from the hollow body. This is done, for example, with a conical lance end reached.
- These processing steps include enforcement of the flanks 14 for connecting the boards 12, 13 by means of individual stamps 18 which can be moved horizontally Ledge stamp 16 stored and relative to this are also horizontally movable, for example Hole operations in the outer skin board 12 and / or in the inner frame board 13 and the insertion larger openings in the inner frame board 13, the functions of which were explained above.
- Punching can be done in different process variants be performed. For example, here are punching "inside”, punching “outside” and punching "with slugs remaining on the component”.
- the punching or cutting tool moves with its punch end 19 during or too after hydroforming (s) into high pressure acted upon hollow body, remains during the forming there and thereby prevents the Print medium.
- the punched slugs then remain in the hollow body.
- Punching "outwards” takes place in two steps.
- the hole or cutting tool moves in a first step 19 during the IHU process against the hollow body and penetrates so far into the wall that a predetermined breaking line arises; in the second step the tool 19 at high speed with maximum internal high pressure suddenly pulled back.
- 3 to 7 is a particularly preferred embodiment the invention shown in his essential structure although the previously described corresponds, but by changing some details brings special advantages, namely on the one hand an optimized seal at the connection areas of the boards and on the other hand a simplified, in contrast to the previously described embodiment stationary docking system.
- the optimized sealing is in this embodiment achieved according to the invention in that a Sealing edge made in the corner of the edge (see also Fig. 6) is, namely at the transition from the so-called “Frame” (that's the angled one in the drawings sheet metal or board edge area running vertically downwards) to the actual hollow body (here bonnet).
- This eliminates angling or folding the boards before inserting them into the IHU tool Generate the side edges 14 - rather this area accordingly during the closing of the tool deformed - as well as the stamps 15, 16 and 18, which is a considerable Saving in construction costs means and the tool both in terms of its construction and also its additional controls essential simplified.
- This is achieved through a modified Design of both the lower tool part 5 and also the upper tool part 4, which, as shown in FIG.
- Corner weld like the one shown in Fig. 6 Force directions show from above or below and is not reached from the side, is denser and to manufacture more precisely because otherwise a relative large area to be sealed. It can also be used Adhesive strips for fixing the relative position and / or additional Seals are dispensed with.
- the depressions 26a adapted head (27a) in the socket 26 is screwed so that the inner board 13 in the hole area according to the representation according to Fig. 7 funnel-shaped in adaptation to the conical head 27a and the depression 26a deformed.
- FIG. 5 shows the arrangement of two such docking points, where docking point B is venting and the docking point C filling with one of the media mentioned the one that forms between the two boards Void serves in this area, as in FIG. 6 represented by the distance between the boards given is.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlkörpers, vorzugsweise aus Blech, wie beispielsweise eine Automobilhaube, -tür oder dgl., bei dem das sogenannte Innenhochdruckumform(IHU)-Verfahren zur Anwendung kommt.The invention relates to a method and a device for producing a hollow body, preferably from Sheet metal, such as an automobile hood, door or Like., in which the so-called hydroforming (IHU) process is used.
Die deutsche Offenlegungsschrift 42 32 161 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers unter Verwendung eines aus Platinen hergestellten Grundkörpers, bei dem der Hohlkörper durch eine kombinierte Anwendung des IHU- und des Tiefziehverfahrens hergestellt wird. Dieser Vorschlag zeichnet sich dadurch aus, daß zunächst der Grundkörper aus zwei identische Randabmessungen aufweisenden Platinen hergestellt wird, die aufeinander gelegt und randseitig miteinander verschweißt werden. Nach Einlegen des Grundkörpers in eine Werkzeugform und deren Schließen erfolgt das Umformen des Grundkörpers mittels oben erwähnter Verfahren zu einem Hohlkörper. Nach Beendigung des Umformvorgangs folgen weitere Bearbeitungsschritte.The German patent application 42 32 161 describes a process for producing a hollow body under Use of a basic body made of circuit boards, in which the hollow body by a combined application of the IHU and deep drawing processes becomes. This proposal is characterized in that first the base body from two identical edge dimensions having printed circuit boards is produced, the one another placed and welded together at the edge will. After inserting the base body into a mold and the closing of the base body takes place by means of the above-mentioned process to a hollow body. After the forming process is finished, more will follow Processing steps.
Abgesehen davon, daß bei diesem Vorschlag zuvor gesondert ein Grundkörper hergestellt werden muß, der dann in die Werkzeugform eingelegt wird - was mindestens zwei zusätzliche Arbeitsschritte erfordert - haftet diesem Verfahren der Nachteil an, daß schweißnahtbedingt nur hinsichtlich ihres Ober- und Unterteils symmetrische Werkstücke hergestellt werden können. Darüber hinaus muß der Hohlkörper nach dem Umformen wegen Oberflächenschädigung durch das Tiefziehen im Randbereich des Bauteils nachbehandelt werden; es schließen sich noch weitere notwendige Bearbeitungsschritte an, wie beispielsweise Abschneiden des durch die Umformart bedingt breiten Flansches und/oder Nachpunkten der Verbindung der Platinen, was in weiteren gesonderten Stationen zu geschehen hat. Das Verfahren zeichnet sich also durch eine Vielzahl von nacheinander durchzuführenden Bearbeitungsschritten aus und ist hinsichtlich der Produktpalette äußerst limitiert.Apart from that, separately in this proposal a basic body must be produced, which is then in the tool shape is inserted - which is at least two requires additional work steps - this is liable Processes the disadvantage that only due to weld seams symmetrical with regard to their upper and lower parts Workpieces can be manufactured. In addition, must the hollow body after forming due to surface damage by deep drawing in the edge area of the component be treated; others close necessary processing steps, such as Cutting the width due to the type of forming Flange and / or post connection of the boards, what to happen in further separate stations Has. The process is characterized by a large number of processing steps to be carried out one after the other and is regarding the product range extremely limited.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Hohlkörpers im Hinblick auf den ständig wachsenden Zeit- und Kostendruck, insbesondere in der Automobilindustrie, effizienter und somit kostengünstiger sowie variabler zu gestalten. Against this background, the object of the invention based on a method for producing a hollow body in view of the constantly increasing time and cost pressure, especially in the automotive industry, more efficiently and thus more cost-effective and more flexible.
Diese Aufgabe löst das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Das Verfahren eignet sich insbesondere auch zum Herstellen mehrwandiger Bauteile, die speziell für den Karosseriebau geeignet sind, wie beispielsweise Automobilhauben und -türen, Heckklappen und Dächer, und kann vorteilhafterweise in nur einem Werkzeug durchgeführt werden.The method according to the invention solves this problem the features of the main claim. The procedure is suitable especially for the production of multi-walled components, which are particularly suitable for body construction, such as automobile hoods and doors, tailgates and roofs, and can advantageously be in just one Tool.
Nach dem Zuschneiden der Ausgangsplatinen werden diese in ein erfindungsgemäß gestaltetes, noch zu beschreibendes spezielles Innenhochdruckumform(IHU)-Werkzeug eingelegt, in ihren Randbereichen dicht gegeneinander gehalten und anschließend mittels des Innenhochdruckumform(IHU)-Verfahrens zu einem Hohlkörper ausgeformt. Zur Stabilisierung und endgültigen Verbindung der Platinen werden diese an geeigneten Stellen durchsetzgefügt. Diese Fertigungsschritte - Dichthalten, Umformen, Durchsetzfügen - lassen sich erfindungsgemäß mit erheblichem Vorteil in nur einem Werkzeug und in nahezu beliebiger Reihenfolge sowie überlagernd durchführen.After cutting the original boards, they become into a design to be described according to the invention special hydroforming (IHU) tool inserted, held close together in their edge areas and then using the hydroforming process (IHU) formed into a hollow body. For Stabilization and final connection of the boards they are enforced at appropriate points. These manufacturing steps - sealing, forming, clinching - Can be according to the invention with considerable Advantage in only one tool and in almost any Carry out sequence as well as overlapping.
Wenn hier von "gegeneinander dicht gehalten" oder "Dichthalten" gesprochen wird, ist damit ein Abdichten der beiden Platinen gegeneinander gemeint, das die Anwendung des IHU-Verfahrens ermöglicht, ohne daß zumindest nennenswert Druckmedium bei der Verformung der Platinen während des Entstehens des Hohlraums bzw. der Hohlräume zwischen ihnen nach außen entweichen kann. Das kann beispielsweise durch das Aufbringen von Klebestreifen zwischen den Platinen, durch ein Umbördeln der Flanschbereiche der Platinen sowie eine Kombination aus beidem erreicht werden, wobei die Flanschbereiche bzw. die Dichtungslinie(n) während des Umformens durch entsprechende Vorrichtungen zusätzlich mit einem zum Abdichten ausreichenden Druck beaufschlagt werden können, und zwar über das entsprechend ausgebildete Werkzeug. Die Dichtigkeit entsteht also durch Formschluß. Bei entsprechendem Dichtdruck (Anpreßkraft entlang der Dichtlinie) werden die Platinen zusätzlich zumindest stellenweise kaltverschweißt, was für das erfindungsgemäße Verfahren zwar nicht zwingend jedoch vorteilhaft ist.If here from "kept close together" or "Keeping tight" is thus sealing of the two boards against each other that meant the application enables the IHU procedure without at least noteworthy pressure medium in the deformation of the boards during the formation of the cavity or the Cavities between them can escape to the outside. The can, for example, by applying adhesive strips between the boards, by flanging the Flange areas of the boards as well as a combination of both can be achieved, the flange areas or the sealing line (s) during forming by appropriate Devices additionally with one for sealing sufficient pressure can be applied, using the appropriately trained tool. The tightness is created by positive locking. With appropriate Sealing pressure (contact pressure along the sealing line) the boards are also at least in places cold welded, what for the inventive method is not mandatory but is advantageous.
In Ausgestaltung der Erfindung werden die Platinen im Verbindungsbereich, vorzugsweise im Abkanteckbereich plastisch verpreßt, was zu einer zuverlässigeren Abdichtung führt. Dazu wird das Werkzeug - wie unten näher ausgeführt - modifiziert, nämlich durch einen zusätzlich vorgesehenen Ziehring als Teil des unteren Ziehstempels.In one embodiment of the invention, the boards in Connection area, preferably in the folded corner area plastically pressed, resulting in a more reliable seal leads. To do this, use the tool - as detailed below executed - modified, namely by an additional provided drawing ring as part of the lower drawing punch.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird in dem speziellen IHU-Werkzeug mindestens ein weiterer Bearbeitungsschritt während, überlagernd und/oder nach dem IHU-Prozeß durchgeführt. Zu diesen Bearbeitungsschritten zählen beispielsweise Stanzen, Lochen, Dichten einschließlich dem zumindest vorbereiteten Anbringen von Verbindungselementen und dgl..In a further embodiment of the invention, the special IHU tool at least one further processing step during, overlapping and / or after the IHU process carried out. About these processing steps include punching, punching, sealing including the at least prepared attachment of Fasteners and the like.
Der Vollständigkeit halber sei hier erwähnt, daß auch Bauteile anderer Industriezweige, wie beispielsweise Plattenheizkörper oder ähnliche Bauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können.For the sake of completeness it should be mentioned here that too Components from other industries, such as Panel radiators or similar components with the invention Processes can be made.
Im folgenden werden bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines IHU-Werkzeuges;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf das Unterteil des in Fig. 1 dargestellten IHU-Werkzeuges mit erfindungsgemäß eingebauten Hilfswerkzeugen;
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, entlang der Linie III-III in Fig. 4 geschnitten;
- Fig. 4
- einen hälftigen Querschnitt des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels, entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 geschnitten;
- Fig. 5
- eine hälftige Draufsicht auf das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung der Lage der Andockstellen;
- Fig. 6
- den Ausschnitt X aus Fig. 3 vergrößert zur Verdeutlichung des Bereichs der Platinen-Kaltverschweißung; und
- Fig. 7
- eine Andockstelle des für die Variante gemäß Fig. 3 vorgesehenen stationären Andocksystems.
- Fig. 1
- a cross section through a preferred embodiment of an IHU tool;
- Fig. 2
- a plan view of the lower part of the IHU tool shown in Figure 1 with auxiliary tools installed according to the invention;
- Fig. 3
- a cross section through a particularly preferred embodiment, cut along the line III-III in Fig. 4;
- Fig. 4
- a half cross section of the embodiment shown in Figure 3, taken along the line IV-IV in Fig. 3.
- Fig. 5
- a half plan view of the embodiment shown in Figure 3 to illustrate the location of the docking points.
- Fig. 6
- the section X from FIG. 3 enlarged to clarify the area of the cold plate welding; and
- Fig. 7
- a docking point of the stationary docking system provided for the variant according to FIG. 3.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beispielhaft anhand
der Herstellung einer Automobilhaube beschrieben. In Figur
1 ist ein spezielles Innenhochdruckumform(IHU)-Werkzeug
1, nämlich ein Innenhochdruckblechumform(IHB)-Werkzeug
mit einem Stößel 2 und einem Pressentisch 3 dargestellt.
Der Stößel 2 ist gemäß Pfeil A senkrecht auf- und
abbewegbar. An der Unterseite trägt der Stößel 2 ein
Werkzeugoberteil 4. Entsprechend ist auf dem Pressentisch
3 das zugehörige Werkzeugunterteil 5 befestigt.
Werkzeugober- 4 und Werkzeugunterteil 5 bilden bei geschlossenem
IHB-Werkzeug 1 die Hohlkörper-Negativform,
d.h. die Begrenzungsfläche, gegen die der herzustellende
Hohlkörper durch den IHU-Prozeß gedrückt wird, und wodurch
er seine endgültige, wiederholgenaue Form erhält.
Es ist denkbar, diese Negativform durch bewegliche Gegendruckteile
zur variablen Formgebung der herzustellenden
Hohlkörper auszugestalten.The method according to the invention is illustrated by way of example
described the manufacture of an automobile hood. In figure
1 is a special hydroforming tool
1, namely an hydroforming (IHB) tool
shown with a
In das IHB-Werkzeug 1 ist des weiteren eine Druckmedium-Zuführung
6 in Art eines Andocksystems integriert, zu
der eine Lanze 7 und eine Verbindung 8 mit einem nicht
dargestellten Druckmediumspeicher gehört. Das Andocksystem
6 ist in dieser Ausführungsform so in das Werkzeugunterteil
5 eingebaut, daß seine Lanze 7 in Richtung
des herzustellenden Hohlkörpers 9 verfahrbar ist und eine
ständige Zufuhr an Druckmedium durch die Verbindung 8
gewährleistet ist. Das Andocksystem 6 könnte auch zwischen
Werkzeugober- 4 und Werkzeugunterteil 5 angeordnet
werden, wobei dann die Medium-Zuführung von der Seite in
den Hohlkörper 9 erfolgen würde.A pressure medium supply is furthermore in the IHB tool 1
6 integrated in the manner of a docking system, too
a lance 7 and a
Zur Durchführung weiterer Bearbeitungsschritte in demselben
IHB-Werkzeug 1 ist es möglich, in dieses zusätzliche
zeitlich gesteuerte und räumlich entsprechend einander
zugeordnete Werkzeuge zu integrieren, wie beispielsweise
Stanzwerkzeuge 11 für das Einbringen von Lochungen
und/oder großen Durchbrüchen in den Hohlkörper.
Diese Ausnehmungen können beispielsweise für das Anbringen
von Verbindungsmitteln, das Verlegen von Leitungen
und im Falle Fluide aufnehmender Bauteile für den Zu- oder
Abfluß der Fluide genutzt werden. Große Durchbrüche
eignen sich zur Verbesserung der Schwingungseigenschaften.To carry out further processing steps in the same
IHB tool 1 makes it possible to add this
timed and spatially corresponding to each other
integrate associated tools, such as
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern aus Platinen erfolgt in einer vorteilhaften Ausführung gemäß den folgenden Schritten:The method according to the invention for producing hollow bodies An advantageous embodiment is made of circuit boards according to the following steps:
Zunächst werden die Ausgangsblechplatinen - bei einer
Automobilhaube kann das eine Außenhautplatine 12 und eine
Innengerippeplatine 13 sein - auf einer Coilanlage
zugeschnitten und nach Möglichkeit die Stirnseiten
- bezogen auf die herzustellende Automobilhaube
- der Außenhautplatinen 12 in einem Winkel größer 90°
abgewinkelt. Der Grund für das Abwinkeln in einem Winkel
größer 90° wird weiter unten erläutert. Sollte dieser
Abkantvorgang nicht mit in das Coilwerkzeug integrierbar
sein, so ist ein Abkanten nach dem Zuschneiden in einem
Vorformwerkzeug möglich. Die miteinander zu verbindenden
Platinen 12,13 können vor Einlegen in das IHB-Werkzeug 1
mittels Klebestreifen auf der Innenseite der Außenhautplatine
12 auf den abgekanteten Stirnflächen vorfixiert
werden. Diese Klebestreifen haben neben der vorfixierenden
Wirkung die Aufgabe, die Platinen gegeneinander abzudichten
sowie Schwingungen aufzunehmen und Korrosion
zwischen den Platinen zu vermeiden.First, the starting sheet metal boards - at one
Automotive hood can be the
Sobald die Innengerippeplatine 13 in die Außenhautplatine
12 gelegt und beide in das IHB-Werkzeug 1 eingelegt
sind, wird dieses durch Absenken des Stößels 2 geschlossen.
Dabei werden die abgewinkelten Stirnflächen der Außenhautplatine
12 automatisch umgebördelt, da sie schon
um mehr als 90° abgewinkelt worden sind, so daß diese
die Flanken der Stirnseiten der Platine des Innengerippes
13 nach Schließen des Werkzeugs fest umschließen.
Gleichzeitig werden die Seitenflanken 14 beider Platinen
12,13 mit ebenfalls auf- und abbewegbaren, eine gewisse
Vorschubkraft aufbringenden, im Werkzeugoberteil 3 eingebauten
Stempeln 15 abgewinkelt - vorzugsweise um
90° - und dann durch waagerecht verfahrbare, über die
gesamte Kantenlänge sich erstreckende, im Werkzeugunterteil
5 integrierte, leistenförmige Stempel 16 so stark
aneinander gepreßt, daß die Platinen 12,13 entlang ihrer
gesamten Länge so dicht gegeneinander gehalten werden,
daß kein Umformmedium entweichen kann. Dabei kann sogar
teilweise oder vollständig ein Kaltverschweißen stattfinden.
An den Stirnflächen des Hohlkörpers 9, die während
bzw. durch das Herabfahren des Stößels 2 umgebördelt
worden sind, sorgt die Umbördelung für die erforderliche
Dichtigkeit. An dieser Stelle sei erwähnt, daß
Abwinkeln in dem IHB-Werkzeug 1 auch entlang einer in
sich geschlossenen Linie - also entlang sämtlicher Außenflanken
- erfolgen kann; ebenso ist es denkbar, daß
sämtliche Flanken vor dem Einlegen in das IHB-Werkzeug 1
abgewickelt und durch Absenken des Stößels 2 umgebördelt
werden.Once the
Auf diese Weise werden die Platinen 12,13 entlang ihrer
Randflächen dicht gegeneinander gehalten, so daß während
des anschließenden Innenhochdruckumformens kein Druckmedium
aus dem Hohlraum 17 zwischen den Platinen 12,13
entweichen kann und sich so der zum Ausformen nötige
Hochdruck in dem Hohlkörper aufbauen kann. Auf die seitlich
abgewinkelten Flanken 14 können nach dem Herstellungsprozeß
Kantengummies zum Schutz der Wasserrinne im
Frontbereich des PKW's aufgesteckt werden.In this way, the
Weiterhin wird während des Schließens des IHB-Werkzeugs
1 die Lanze 7 des Andocksystems 6 in Richtung der Platine
des Innengerippes 13 bewegt. Mit Hilfe der Lanze 7
wird während des Innenhochdruckumformens das Druckmedium
in den Hohlraum 17 zwischen den Platinen 12,13 gefördert
und ein Innenhochdruck aufgebaut. Dazu ist es erforderlich,
eine der beiden gegeneinander dicht gehaltenen
Platinen 12,13 mit der Lanze 7 zu durchstoßen, falls
nicht von vornherein eine Druckmedium-Eintrittsöffnung
in einer der Platinen 12,13 oder im Randbereich zwischen
diesen vorgesehen ist. Es muß jedoch vermieden werden,
beide Platinen 12,13 zu durchstoßen, da sonst die für
den Aufbau eines Innenhochdruckes erforderliche Dichtigkeit
nicht gegeben ist.Furthermore, while the IHB tool is closing
1 the lance 7 of the
Für das Durchstoßen einer der Platinen 12,13 gibt es
verschiedene Möglichkeiten; hier sei beispielhaft das
Ansaugen der Platine, durch die die Lanze 7 des Andocksystems
6 dringen soll, mittels eines "Feeders" erwähnt,
wodurch die aufeinanderliegenden Platinen 12,13
auseinander gezogen werden und ein Durchstoßen beider
Platinen 12,13 vermieden wird.There are for piercing one of the
Sollte das Einbringen dieser Durchtrittsstelle aufgrund
der Geometrie des herzustellenden Bauteils nicht möglich
sein, so muß vor dem Verbinden der Platinen 12,13, beispielsweise
während des Zuschneidens auf der Coilanlage,
an der Stelle der Platine ein Loch eingebracht werden,
an der sich nach dem Einlegen die Druckmedium-Zuführung
6 in dem IHB-Werkzeug 1 befindet.Should the introduction of this passage point be due
the geometry of the component to be manufactured is not possible
must be before connecting the
Die Lanze 7 ist derart gestaltet, daß während des Umformens kein Druckmedium aus dem Hohlkörper austreten kann. Das wird beispielsweise durch ein konisches Lanzenende erreicht.The lance 7 is designed such that during the forming no pressure medium can escape from the hollow body. This is done, for example, with a conical lance end reached.
Sobald das IHB-Werkzeug 1 geschlossen ist und somit die
Stirnflächen umgebördelt sind, sowie die Seitenflanken
14 der Platinen 12,13 aneinander gepreßt sind und das
Andocksystem 6 mit dem Werkstück verbunden ist, wird das
Umformmedium in den Innenraum 17 des Hohlkörpers 9 zwischen
die Platinen 12,13 gefördert. Als Umformmedium
kommen sowohl Fluide als auch Gase und Schäume in Frage;
letztere können nach Beendigung des Umformvorgangs bei
bestimmten Anwendungsfällen im Hohlkörper bleiben, da
sie sich positiv auf die Dämpfungs- bzw. Schwingungseigenschaften
des gesamten Bauteils auswirken.As soon as the IHB tool 1 is closed and thus the
End faces are flanged, as well as the side flanks
14 of the
Durch das Eindringen des Umformmediums in den Innenraum 17 und den Aufbau des Druckes erfolgt die Ausformung sowie bei Erreichen des Höchstdruckes die End-Kalibrierung (Ausformung z.B. feiner Eckradien) der Platinen 12,13 in ihre endgültige Form.By penetrating the forming medium into the interior 17 and the build-up of the pressure takes place as well the final calibration when the maximum pressure is reached (Forming e.g. fine corner radii) of the boards 12.13 in their final form.
An dieser Stelle sei erwähnt, daß es für die spätere
Qualität des Bauteils wichtig ist, daß im Bereich der
Verbindungsstellen der Platinen 12,13, hier im Bereich
ihrer Stirnkanten und Seitenflanken 14, während des Umformvorgangs
aufgrund der aufrechterhaltenen Klemmwirkung
bei geschlossenem Werkzeug kein Tiefziehprozeß
stattfindet, was ein besonderer Vorteil der Erfindung
ist, da somit kein Materialfluß in diesen Bereichen
stattfindet, was sich negativ auf die Bauteileigenschaften,
insbesondere die Oberflächenqualität, auswirken
würde.At this point it should be mentioned that it is for the later
The quality of the component is important in the area of
Joints of the
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in zeit- und kostensparender Weise möglich, weitere Bearbeitungsschritte an dem Hohlkörper sowohl während, als auch überlagernd sowie nach Beendigung des Innenhochdruckumformens durchzuführen. Diese zusätzlichen Bearbeitungsschritte werden vorteilhaft in dem IHB-Werkzeug 1 durchgeführt. Ein Entnehmen und erneutes Einlegen in ein weiteres Werkzeug entfallen somit.With the help of the method according to the invention it is in time and cost saving possible, further processing steps on the hollow body both during and also overlapping and after completion of hydroforming perform. These additional processing steps become advantageous in the IHB tool 1 performed. Removal and reinsertion in another tool is therefore not required.
Zu diesen Bearbeitungsschritten gehören das Durchsetzfügen
der Flanken 14 zur Verbindung der Platinen 12,13
mittels einzelner Stempel 18, die in den horizontal verfahrbaren
Leistenstempel 16 gelagert und relativ zu diesen
ebenfalls horizontal verfahrbar sind sowie beispielsweise
Lochoperationen in der Außenhautplatine 12
und/oder in der Innengerippeplatine 13 sowie das Einbringen
größerer Durchbrüche in die Innengerippeplatine
13, deren Funktionen oben erläutert wurden.These processing steps include enforcement
of the flanks 14 for connecting the
Das Lochen kann in verschiedenen Verfahrensvarianten durchgeführt werden. Beispielsweise seien hier das Lochen "nach innen", das Lochen "nach außen" sowie das Lochen "mit am Bauteil verbleibenden Butzen" genannt.Punching can be done in different process variants be performed. For example, here are punching "inside", punching "outside" and punching "with slugs remaining on the component".
Beim Lochen "nach innen" fährt das Loch- bzw. Schneidwerkzeug
mit seinem Stanzende 19 während des oder auch
nach dem Innenhochdruckumformen(s) in den mit Hochdruck
beaufschlagten Hohlkörper, verbleibt während des Umformens
dort und verhindert dadurch einen Austritt des
Druckmediums. Die ausgestanzten Butzen verbleiben dann
im Hohlkörper. When punching "inwards", the punching or cutting tool moves
with its
Das Lochen "nach außen" erfolgt in zwei Schritten. In
einem ersten Schritt verfährt das Loch- bzw. Schneidwerkzeug
19 während des IHU-Prozesses gegen den Hohlkörper
und dringt soweit in dessen Wand ein, daß eine Sollbruchlinie
entsteht; im zweiten Schritt wird das Werkzeug
19 mit hoher Geschwindigkeit bei maximalem Innenhochdruck
schlagartig zurückgefahren. Dabei bricht der
Platinenwerkstoff entlang der Sollbruchlinie und wird
als Butzen nach außen gedrückt; es erfolgt zwar ein gewisser
Austritt des Druckmediums und somit ein Druckabfall
im Hohlkörper, der aber vernachlässigbar ist.Punching "outwards" takes place in two steps. In
The hole or cutting tool moves in a
Beim Lochen "mit am Bauteil verbleibenden Butzen" ist das Loch- bzw. Schneidwerkzeug an einer Stelle der Stanzkante stumpf ausgebildet, so daß in einem Teil des Lochbereichs eine Verbindung bestehen bleibt, wodurch der ausgestanzte Butzen nach innen umgeklappt wird und mit der Platine verbunden bleibt und somit nicht lose im Hohlkörper verbleibt. Das Stanzende des Loch- bzw. Schneidwerkzeugs kann solange im Hohlkörper belassen werden, bis der Innenhochdruck wieder abgebaut ist. Der auf diese Weise verbleibende Butzen bringt darüber hinaus beim Lackieren keine Probleme mit sich, da im Bereich des umgeklappten Butzens ein Farbauftrag deshalb möglich ist, weil der Butzen nicht bis zur Anlage an die Innenfläche der Wand abgeklappt wird.When punching "with slugs remaining on the component" the hole or cutting tool in one place Stamped edge blunt so that in part of the Hole area remains a connection, whereby the punched slug is folded inwards and remains connected to the board and therefore not loose in the Hollow body remains. The punching end of the hole or The cutting tool can remain in the hollow body until the internal high pressure is reduced again. Of the in this way, remaining slugs also brings no problems with painting because in the area of the folded up piece therefore a paint application is possible because the slug does not touch the system Inner surface of the wall is folded down.
Sobald alle Bearbeitungsschritte abgeschlossen sind, erfolgt
das Absaugen des Umformmediums aus dem Innenraum
17 des Bauteils - es sei denn, im Falle der Verwendung
von Schaum als Druckmedium, soll dieser aus den oben angegebenen
Gründen im Werkstück verbleiben - sowie dem
IHB-Werkzeug 1 entweder durch die Druckmedium-Zuführung
6 oder durch eine weitere spezielle, integrierte, hier
nicht dargestellte Vorrichtung.As soon as all processing steps have been completed
the suction of the forming medium from the
Nach dem Öffnen des IHB-Werkzeugs 1 liegt ein komplett fertiges Bauteil vor, an das nur noch - falls erforderlich - Halterungen für die Aufnahme von Verbindungselementen, sowie der Schließmechanismus angeschraubt, genietet oder gepunktet werden müssen.After opening the IHB tool 1 there is a complete finished component, to which only - if necessary - Brackets for the connection of fasteners, and the locking mechanism screwed, riveted or need to be dotted.
In den Fig. 3 bis 7 ist ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das in seinem wesentlichen Aufbau zwar dem zuvor beschriebenen entspricht, jedoch durch die Änderung einiger Einzelheiten besondere Vorteile mit sich bringt, nämlich einerseits eine optimierte Abdichtung an den Verbindungsbereichen der Platinen und andererseits ein vereinfachtes, im Unterschied zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel stationäres Andocksystem.3 to 7 is a particularly preferred embodiment the invention shown in his essential structure although the previously described corresponds, but by changing some details brings special advantages, namely on the one hand an optimized seal at the connection areas of the boards and on the other hand a simplified, in contrast to the previously described embodiment stationary docking system.
Das optimierte Abdichten wird bei diesem Ausführungsbeispiel
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine
Dichtkante in der Abkantecke (siehe auch Fig. 6) hergestellt
wird, nämlich am Übergang von der sogenannten
"Zarge" (das ist der abgewinkelte, in den Zeichnungen
senkrecht nach unten verlaufende Blech- bzw. Platinenrandbereich)
zum eigentlichen Hohlkörper (hier Motorhaube).
Dadurch entfallen ein Abwinkeln bzw. Abkanten
der Platinen vor dem Einlegen in das IHU-Werkzeug zum
Erzeugen der Seitenflanken 14 - vielmehr wird dieser Bereich
während des Schließens des Werkzeuges entsprechend
verformt - sowie die Stempel 15, 16 und 18, was eine erhebliche
Einsparung im baulichen Aufwand bedeutet und
das Werkzeug sowohl hinsichtlich seiner Konstruktion als
auch seiner zusätzlichen Bedienungseinrichtungen wesentlich
vereinfacht. Erreicht wird dies durch eine geänderte
Gestaltung sowohl des Werkzeugunterteils 5 als
auch des Werkzeugoberteils 4, das, wie Fig. 3 zeigt,
seitlich über das Mittelstück des Werkzeugunterteils
heruntergezogen ist, das seinerseits in einen zentrischen,
beweglichen Ziehstempel 21 und einen diesen umgebenden
Ziehring 22 geteilt ist. Zwischen dem Ziehring 22
und dem Werkzeugoberteil 4 befindet sich ein Niederhalter
23, der zudem einen nach oben ragenden, den beweglichen
Ziehstempel 21 ebenfalls umfassenden kragenartigen
Abschnitt 22a (siehe auch Fig. 3 und 4) außenseitig umgibt.The optimized sealing is in this embodiment
achieved according to the invention in that a
Sealing edge made in the corner of the edge (see also Fig. 6)
is, namely at the transition from the so-called
"Frame" (that's the angled one in the drawings
sheet metal or board edge area running vertically downwards)
to the actual hollow body (here bonnet).
This eliminates angling or folding
the boards before inserting them into the IHU tool
Generate the side edges 14 - rather this area
accordingly during the closing of the tool
deformed - as well as the
Fig. 6 zeigt im dort eingezeichneten Kreis den Bereich
der Platinen-Kaltverschweißung, die durch das Zusammenwirken
der Kraft FS des Ziehrings 22 und der Matrizenkraft
FM bewirkt wird, wenn das Werkzeug geschlossen
wird. Es entfällt dadurch das beim zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel vorgesehene hydraulische Verpressen
der Zarge von der Seite über die hydraulischen Zylinder
sowie das Abwinkeln bzw. Abkanten vor dem Einlegen der
Platinen in das IHU-Werkzeug bzw. alternativ das Abwinkeln
im Werkzeug über die Stempel 15, da dieser Vorgang
automatisch beim Schließen des Werkzeuges nach dem zuvor
beschriebenen Einlegen der Werkstücke (Platinen) mit der
Folge des Kaltverschweißens erfolgt. Damit ist gleichzeitig
der weitere Vorteil verbunden, daß keine definierten
Zuordnungen der vor dem Einlegen in das Werkzeug
vorverformten Blechbereiche zueinander mehr nötig ist,
was bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform für eine
zuverlässige Abdichtung der Bleche zueinander Bedingung
ist.6 shows in the circle drawn there the area of the cold plate welding which is brought about by the interaction of the force F S of the drawing
Diese beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel erreichte Eckverschweißung, die, wie die in Fig. 6 angegebenen Kraftrichtungen zeigen, von oben bzw. unten und nicht von der Seite her erreicht wird, ist dichter und präziser herzustellen, weil andernfalls eine relativ große Fläche abzudichten ist. Es kann damit auch auf Klebestreifen zur Fixierung der Relativlage und/oder zusätzliche Abdichtungen verzichtet werden.This achieved in the embodiment described here Corner weld, like the one shown in Fig. 6 Force directions show from above or below and is not reached from the side, is denser and to manufacture more precisely because otherwise a relative large area to be sealed. It can also be used Adhesive strips for fixing the relative position and / or additional Seals are dispensed with.
Es ist noch zu erwähnen, daß aufgrund der Funktion des
Niederhalters beim Schließen des Werkzeuges ein gesteuerter
Materialfluß im Zargenbereich erreicht wird, der
aus den nachfolgend angegebenen Gründen von ganz erheblichem
Vorteil ist. Dazu ist zum Fertigungsablauf zu erwähnen,
daß der Niederhalter 23 in der Ausgangslage im
Randbereich der Innenplatine von unten anliegt, während
die Matrize von oben her der Außenplatine 14 anliegt,
und beim Schließen des Werkzeuges zwischen dem Niederhalter
23 und der Matrize 4 die Randbereiche derart eingeklemmt
werden, daß über die Außenkante des Ziehringkragens
22a im späteren Platinenverbindungs- und dichtbereich
eine Verformung nach unten erfolgt, so daß sich
zunächst ein Z-förmiger Querschnitt für den Randbereich
ergibt, nämlich beginnend von dem der oberen Stirnfläche
des Kragens 22a anliegenden Bereich über den vertikalen
Bereich zwischen der Außenfläche des Kragens 22a und der
Innenfläche der nach unten gezogenen Matrize 4 zum
schließlich dann im wesentlichen wieder horizontal verlaufenden,
zwischen der Matrize 4 und dem Niederhalter
23 eingeklemmten Randbereich.It should also be mentioned that due to the function of the
Hold-down device controlled when closing the tool
Material flow in the frame area is reached
of considerable importance for the reasons given below
Advantage is. It should be mentioned about the manufacturing process,
that the hold-down 23 in the starting position in
Edge area of the inner board from below, while
the die rests on the outer board 14 from above,
and when closing the tool between the hold-down
Beim weiteren Niederfahren der Matrize wird der zwischen
der Matrize 4 und dem Niederhalter 23 eingeklemmte Bereich
entsprechend der Abwärtsbewegung freigegeben, bis
er dann zur Bildung der Zarge komplett vertikal verläuft,
also in den vertikalen Zargenbereich eingeformt
wird. Die äußerst vorteilhafte Folge ist ein faltenfreies
Spannen über den Kragen 22a, das insbesondere
dazu führt, daß aufgrund des zuvor beschriebenen gesteuerten
Materialflusses im Abdichtbereich keine Falten
auftreten können und somit die gewünschte Verbindung und
Dichtheit garantiert ist.When the die is lowered further, the between
the
Wie bereits erwähnt, wird bei diesem Ausführungsbeispiel
kein mobiles, sondern ein stationäres Andocksystem für
die Befüllung und Entlüftung während des IHU-Prozesses
verwendet, das in seiner wesentlichen Ausführung in Fig.
7 dargestellt ist und dessen Andockstellen sich aus Fig.
5 ergeben. Dieses Andocksystem wird deshalb stationär
genannt, weil es im stationären Ziehring 22 vorgesehen
ist, und zwar in dessen Kragen 22a, der an seiner oberen
Stirnseite eine Ausnehmung 24 aufweist, in die passend
und über geeignete Mittel 25 nachgiebig abgestützt eine
Buchse 26 eingefügt ist, die mit einem Innengewinde und
an ihrer freien, nach oben weisenden Stirnfläche mit einer
konischen Einsenkung 26a versehen ist. Nach dem Einlegen
der Platine (hier der Innenplatine 13), die an den
den Andockstellen zugeordneten Positionen mit entsprechenden
Bohrungen versehen ist und sich zu diesem Zeitpunkt
randseitig auf dem Kragen 22a abstützt bzw. auf
diesem aufliegt, wird eine mit Außengewinde versehene
Hohlschraube 27 mit konisch sich erweiterndem, der Einsenkungen
26a angepaßtem Kopf (27a) (siehe Fig. 7) in
die Buchse 26 geschraubt, so daß sich die Innenplatine
13 im Lochbereich entsprechend der Darstellung gemäß
Fig. 7 trichterförmig in Anpassung an den konischen Kopf
27a sowie an die Einsenkung 26a verformt.As already mentioned, in this embodiment
not a mobile, but a stationary docking system for
filling and venting during the IHU process
used, which in its essential embodiment in Fig.
7 and its docking points are shown in FIG.
5 result. This docking system is therefore becoming stationary
called because it is provided in the
Fig. 5 zeigt die Anordnung zweier derartiger Andockstellen, wobei die Andockstelle B dem Entlüften und die Andockstelle C dem Befüllen mit einem der erwähnten Druckmedien des zwischen den beiden Platinen sich bildenden Hohlraums dient, der in diesem Bereich, wie in Fig. 6 dargestellt, durch den Abstand zwischen den Platinen gegeben ist.5 shows the arrangement of two such docking points, where docking point B is venting and the docking point C filling with one of the media mentioned the one that forms between the two boards Void serves in this area, as in FIG. 6 represented by the distance between the boards given is.
Nach dem Festschrauben der Innenplatine 13 an den Andockstellen
und dem Einlegen der Außenplatine wird das
Werkzeug geschlossen, wobei über die Funktion des Niederhalters
23 der erwähnte, gesteuerte Materialfluß und
eine plastische Verformung der Abdichtkante (siehe Fig.
6) erfolgt. Nunmehr wird der Hohlraum über das Andocksystem
mit Wasser oder dgl. Druckmedium bei ca. 10 bis
50 bar befüllt, wodurch sich durch den Innendruck im Bereich
der Andockstellen an der Übergangsstelle zwischen
der Ausnehmung 24 und dem Ziehringkragen 22a aufgrund
der über das Bauteil 25 bewirkten nachgiebigen Lagerung
der Buchse 26 eine Prägekante 28 ausbildet. Der
bewegliche Ziehstempel 21 wird vor Aufbringen des Innendrucks
in Richtung auf die Matrize bis in seine Endlage
verfahren, so daß durch den Innendruck die Endgeometrie
der Motorhaube oder dgl. Werkstück und die erwähnte
Ausbildung der Prägekanten im Bereich der Andockstellen
gebildet werden. Nach Erreichen der Endform wird das
Werkzeug geöffnet und die Motorhaube oder dgl. Werkstück
herausgenommen, wobei das Andocksystem aus dem
Innenblech bzw. aus der Innenplatine entlang der Prägekanten
herausgerissen wird, da die Prägekanten 28 dann
als Scherkanten dienen. Durch Entfernen der Hohlschrauben
27 können schließlich die trichterförmig geformten,
zwischen den Hohlschrauben 27 und den Buchsen 26 gehaltenen
Blechabschnitte der Innenplatine entfernt werden.After screwing the
Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, stellt dieses
Andocksystem eine wirkungsvolle und zugleich äußerst
einfach gestaltete Maßnahme zur Zuführung des Druckmediums
dar, wobei nicht unerwähnt bleiben soll, daß bei
diesem stationären Andocksystem jeder Befüllstutzen 29,
der beispielsweise in der in Fig. 7 dargestellten Weise
mit dem Hohlraum einer Hohlschraube 27 in Verbindung
steht, die sich ihrerseits wiederum zu dem zwischen den
beiden bzw. mehreren Platinen gebildeten Hohlraum hin
öffnet, mit einem Mediumspeicher verbunden ist.As the above explanations show, this represents
Docking system an effective and at the same time extremely
simply designed measure for feeding the print medium
represents, although it should not go unmentioned that at
this stationary docking system, each
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Bleche unterschiedlichster Abmessungen, Oberflächenveredelungen und/oder Stahlsorten einschließlich sogenannte "tailored blanks" sowie Sandwichbleche zu verarbeiten. Bei der Verwendung von KTL-(Tauchlack-)beschichteten oder lackierten Platinen entfällt sogar noch ein weiterer Bearbeitungsschritt, nämlich das anschließende Lackieren.With the method according to the invention it is possible to use sheet metal different dimensions, surface finishes and / or steel grades including so-called "tailored blanks" and sandwich panels to be processed. When using KTL (dip coating) coated or lacquered boards, there is even another one Processing step, namely the subsequent one Paint.
Es ist auch denkbar, daß einzelne Teile des Hohlkörpers konventionell durch Tiefziehen hergestellt werden und anschließend entsprechend den erfindungsgemäßen Verfahren mit weiteren Platinen verbunden und endkalibriert werden.It is also conceivable that individual parts of the hollow body conventionally manufactured by deep drawing and then according to the method of the invention connected to other boards and final calibrated will.
Insgesamt ergibt sich somit für die Herstellung, insbesondere von großflächigen Bauteilen bei Anwendung der Erfindung eine Vielzahl erheblicher Vorteile:Overall, this results in the manufacture, in particular of large components when using the Invention a number of significant advantages:
Durch die Anwendung des IHU-Verfahrens bei der Herstellung von Hohlkörpern erfolgen Formänderungsverteilung und Kaltverfestigung gleichmäßig über das gesamte Bauteil, was sich positiv auf die Oberflächenqualität, Maßgenauigkeit, Verbesserung des Rückfederverhaltens sowie - insbesondere wichtig bei großen Außenhautteilen - die Hagelschlagfestigkeit auswirkt. Aufgrund der Integration einer Vielzahl von Bearbeitungsschritten in ein Werkzeug und die teilweise zeitliche Überlagerung der Bearbeitungsschritte verkürzen sich die Fertigungszeiten sowie der Logistikaufwand erheblich. Die Investitionskosten werden wegen der Einsparung von Fertigungseinrichtungen (beispielsweise Fügevorrichtungen) gesenkt, sowie der Zeitraum für Entwicklung und Herstellung der Werkzeuge verkürzt. Insbesondere für PKW-Hauben oder dgl. "Außenteile" wirkt sich die berührungs- bzw. reibungsfreie Verformung positiv auf die Qualität der Außenflächen aus, ganz davon abgesehen, daß der Werkzeugverschleiß minimiert ist.By using the IHU process in the production Shape distribution of hollow bodies takes place and work hardening evenly over the entire component, which positively affects the surface quality, dimensional accuracy, Improvement of springback behavior as well - particularly important for large outer skin parts - affects the hail resistance. Due to the Integration of a variety of processing steps in a tool and the partial temporal overlay the processing steps shorten the manufacturing times as well as the logistics effort considerably. The investment costs are because of the saving of manufacturing facilities (e.g. joining devices), as well as the period for development and manufacture the tools shortened. Especially for car hoods or the like. "External parts" affects the touch or smooth deformation positive on the quality of the Outside surfaces, not to mention the tool wear is minimized.
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