EP3558558A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von blechbauteilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von blechbauteilen

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Publication number
EP3558558A1
EP3558558A1 EP17823134.6A EP17823134A EP3558558A1 EP 3558558 A1 EP3558558 A1 EP 3558558A1 EP 17823134 A EP17823134 A EP 17823134A EP 3558558 A1 EP3558558 A1 EP 3558558A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
calibration
preform
partially
trimming
preforming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17823134.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arndt MARX
Daniel CASPARY
Olaf Müller
Martin Kibben
Daniel Nierhoff
Thomas Flehmig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssenkrupp Automotive Body Solutions GmbH
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp System Engineering GmbH filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3558558A1 publication Critical patent/EP3558558A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/30—Deep-drawing to finish articles formed by deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of sheet metal components and an apparatus for producing sheet metal components, in particular for carrying out a method according to the invention.
  • the dimensional stability of the sheet metal components can no longer be met, because the springback then often deviates.
  • German laid-open specification DE 10 2007 059 251 A1 German Offenlegungsschrift DE 10 2008 037 612 A1 describes the German German
  • the component edge is supported at least partially
  • Preform edge is ensured.
  • the unwound lengths of the thus considered local cross sections are, for example, about 1.0 to 3.0% larger than required for the final geometry of the sheet metal component. If as a result of the process control in the production of the preform the unwound length of the cross sections vary too much, so too short a length would not be sufficient material surplus ready for the subsequent calibration step, whereby the dimensional accuracy of the sheet metal component would be impaired.
  • the unwound length of the considered cross-section of the preform part is too large, then the overdimensioned part would become so during the subsequent calibration process
  • the preforming edge For the purpose of setting an optimum calibration effect shortly before the beginning of the actual upsetting and / or calibrating process, the preforming edge must be sufficiently repeatable and reproducible in the calibration tool.
  • a distanced blank holder can be used to determine the influence of friction and thus the influence of
  • preforms thus produced correspond to the required geometry, but then the unwound length of the cross sections varies such that the preforms thus produced in the following
  • Calibration can not or only partially processed.
  • a preform part is provided, which has an excess, unwound length, at least in regions, in cross-section.
  • Vorformkanten the preform during calibration at least partially form-fitting arranged Under an at least partially positive-locking arrangement is understood that certain areas of the preforming edge can also be arranged positively ..
  • a form gleichEF arrangement should be understood by a form gleichEF arrangement that a movement of the preforming edges seen in cross section to the outside should not be positively prevented.
  • the preforming edges are at least partially not form-fitting on
  • Irregularities in the unwound length of the preform in cross section can be reduced or avoided. This has the consequence that during the forming of the preform molding processes can be applied, which could not be used because of the required exact position of the preforming edges during subsequent calibration. Thus, for example, when pulling with sheet metal holders, drawing beads or in several drawing stages can be used. The resulting irregular, unwound length of the preform in cross section
  • Preform in cross section is unproblematic due to the now at least partially missing, otherwise usual form fit to the preforming edges in the calibration tool depending on batch and tribology.
  • the sheet metal component can also be used final geometry (finished dimension) can be achieved (in particular the desired length of the sheet metal component in cross section).
  • the trimming tool can thereby be executed close to the geometry of the geometry and does not have to be adapted to the sprung preform part, as in common practice.
  • the sheet metal component preferably has a bottom region, a frame region and / or an optional flange region.
  • the calibration part preferably already has a bottom region, a frame region and / or an optional flange region.
  • the preform part also preferably already has a bottom region, a frame region and / or an optional flange region.
  • the preform part already has a near-net-shape geometry, but is exposed to undesired springback.
  • the preform can be regarded as spring-back formed part.
  • unwound or stretched length of the preform in cross-section is at least partially larger than required by the final geometry of the sheet metal component.
  • the preform in local cross sections has an unwound length that is greater than that required for the subsequent calibration.
  • the unwound length of the preform in cross section at least partially more than 3%, preferably more than 5% greater than required for the final geometry of the sheet metal component.
  • the forming, for example, the drawing or preferably thermoforming is performed for example in a drawing tool.
  • deep drawing with draw beads Ziehabersn and / or be used in a multi-stage deep drawing, since it does not depend on the calibration of a repeatable length of the settlement of the local cross sections.
  • the reshaping can in particular include a stretching.
  • the calibration is performed, for example, in a calibration tool.
  • the calibration of the preform part to the calibration part preferably comprises an at least partial upsetting of the preform part.
  • the trimming of the calibration part is performed, for example, in a trimming tool.
  • a trimming in particular with cutting knives or by means of laser beam cutting
  • necessary adjustments and / or perforations are also introduced into the calibration part as part of the cut.
  • trimming the calibration part after calibration is done in a separate tool.
  • the trimming in the calibration tool for example after reaching the end position of the
  • the reshaping, calibrating and / or trimming can be carried out in separate devices. But it is also possible that the forming, calibrating and / or trimming is performed at least partially in a combined device.
  • the board and thus the preform, the calibration part and the sheet metal component with final geometry are preferably made of an aluminum material or steel material.
  • a high-strength steel for example, a
  • the calibration part has a flange region and the trimming of the calibration part comprises a partial removal of the flange region.
  • the preform already has a flange area.
  • the cross-section, at least in some areas, of an excess, unwound length of the preform part is then achieved in particular by the flange area.
  • the flange area is preferably calibrated the preform at least partially calibrated, in particular compressed.
  • the trimming then removes part of the flange area or the complete flange area of the calibration part. By trimming, for example, the non-calibrated part of the flange area can be removed. Likewise, for example, an at least partially calibrated region of the flange region can be removed by the trimming.
  • an undesired material flow in the direction of the preforming edges of the preform part is at least partially reduced or prevented during the calibration, in particular by means of a braking effect, in particular by friction, frictional connection and / or positive locking, on the upper side of the sheet metal and / or lower side of the sheet metal. This prevents excess material from flowing to the outside and then not to the
  • Calibration can contribute. In the case of an at least partially positive-fit arrangement of the preforming edges of the preform part during calibration, this can be accomplished, in particular, by providing a braking effect on the
  • Sheet top and / or bottom sheet of the preform during calibration is exercised.
  • the unwanted material flow to the outside is counteracted exclusively in this way.
  • the preform part, in particular the flange region of the preform part is clamped in the calibration train.
  • the material flow during the forming of the board to the preform at least
  • the material flow during forming, in particular deep drawing is slowed down, for example, an undesirable wrinkling can be reduced or avoided and the preforms particularly complex geometries particularly advantageous, in particular largely free of ripples produced.
  • the length of the processing of the local cross-sections of the preform part may change depending on the batch under certain circumstances. However, this is not problematic due to the at least partially positive-fit arrangement of the preforming edges during calibration.
  • Sheet metal component to achieve without cracks and wrinkles, according to a preferred embodiment of the method according to the invention during the forming, in particular deep drawing of the board to the preform one or more draw beads, one or more drawing dies and / or a multi-stage forming used. In this way, the existing limits for the production of a suitable preform part can be significantly expanded.
  • the method is carried out without any trimming from the forming of the board to the trimming of the calibrating part after the calibration.
  • no interim trimming operation takes place before the calibration.
  • At least regionally calibrated areas are removed by trimming the calibration part after calibration.
  • an at least partially calibrated optional flange area is removed by the trimming after calibration.
  • the forming of the blank into the preform already comprises
  • Compensation measures with the aim to produce a particularly near-net shape geometry of the preform For example, during deep drawing, for example by appropriate design of the thermoforming tool, a molding of the preform (For example, an overbending of the frame area) contrary to the expected
  • the preform part has surplus material in a bottom region of the preform part, in a frame region of the preform part, in an optional flange region of the preform part and / or in one or more transition regions between them. It has been found that a surplus of material can be provided in these areas and can be used for calibrating during the calibration despite an at least partially form-fitting arrangement for calibration.
  • the sheet-metal component seen in cross-section, is at least partially substantially hat-shaped.
  • the sheet metal component along its main extension may have cross-sectional changes.
  • cross-sectional changes when viewed in cross section hat-shaped sheet metal parts, in particular in combination with cross-sectional changes often resulting thinning, waves and cracks can be reduced or avoided in the production with the described method.
  • Forming means for forming a circuit board to a preform such that the preform in cross-section, at least in some areas, an excess, unwound length;
  • Calibration means for at least partially calibrating the preform to a calibration part with at least partially using the excess, unwound length of the cross section of the preform, in particular for the construction of additional compressive stresses, such that the preforming edges of the preform part are arranged without form-fitting at least in regions during the calibration;
  • Cutting means for at least partially trimming the calibration part after calibration to produce the sheet metal component.
  • the device may include one or more tools for performing the different steps.
  • the device can in particular comprise a tool system with a plurality of tools.
  • a tool system with a plurality of tools.
  • the forming means comprise a preforming tool with a preforming punch, a
  • the forming means may be arranged for a multi-stage forming. As already stated, the unwound lengths of the local cross-sections of the preform need not be repeated exactly during forming. As a result, aids such as
  • the calibration means comprise one or more calibration tools with one or more calibration punches and one or more calibration matrices. A sufficiently exact positioning of the preform can already be achieved by radius of the punch or die.
  • the trimming means comprise at least one or more trimming tools
  • the trimming tool comprises one or more cutting knives.
  • the trimming tool can be set up to perform a laser beam cutting.
  • the trimming tool can be set up to carry out any necessary punctures and / or perforations.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a preforming tool for performing a
  • Fig. 2 shows an embodiment of a spring-back preform after the
  • Fig. 3a, b an embodiment of a calibration tool for performing a
  • Fig. 6 shows an embodiment of a sheet metal component after trimming.
  • Fig. 1 shows first an embodiment of a preforming tool 1 to perform a forming step according to an embodiment of a method according to the invention.
  • the preforming tool 1 comprises a preforming punch 2 and a preforming die 4.
  • an optional holding-down device 6 is shown, which can be arranged, for example, on the plunger cushion or springs.
  • the preforming tool 1 has sheet metal holders 8 with draw beads 8a.
  • pull handles 9 are provided.
  • the board is already formed by deep drawing to the preform 10.
  • the board has been reshaped such that the geometry of the preform 10 with a contained material storage in the bottom area and / or in the frame area and / or in the flange area and / or in a transition areas between
  • Floor area and frame area and / or frame area and flange area corresponds to the minimum required for the subsequent calibration step geometry.
  • the preform part 10 produced in this way is characterized in that the unwound length of the preform part 10 is at least partially larger in cross-section than required for the subsequent calibration.
  • common tools such as the draw stitches 8a or the drawstrings 9 are possible.
  • the preform part 10 with particularly critical components in several forming stages. In this way, the previously applicable limits for the production of a suitable preform part 10 are significantly expanded.
  • the preform member 10 Upon removal from the preforming tool 1, the preform member 10 will spring back as a result of the inhomogeneous stress condition, as shown in FIG.
  • the calibration tool 20 includes a Kalibrierst
  • a Kalibriermatrize 24 and hanging overhead sheet or holder 26th
  • FIGS. 4a, b show alternative embodiments of calibration tools 30, 40 for carrying out the calibration step.
  • the calibration tool 30 is designed as a two-part tool with a Kalibrierstempel 32 and a Kalibriermatrize 34. A hold-down is dispensable in this case.
  • the calibration tool 40 includes a Kalibrierstempel 42, a Kalibriermatrize 44, hanging above
  • the preforming edges of the preform part 10, 10 ' are arranged without form-fitting at least in regions during the calibration.
  • the preform part 10, 10 ' is thus calibrated completely or at least in sections, without the preforming edge being prevented in a form-fitting manner from evading.
  • An undesired flow of material to the outside in the direction of the preforming edge is achieved only via the braking action on the upper side of the sheet metal and the underside of the sheet, but not via a braking action on the preforming edge.
  • Calibration part took place. This means that in the resulting calibration part to be removed later by trimming (for example by trimming) Beitesreste be at least partially initially calibrated in the calibration tool 20, 30, 40 with. In this way, a dimensionally stable calibration part is achieved, which is then trimmed in order to arrive at the final sheet metal component.
  • a calibration part 50 is shown, which was made from the preform 10.
  • the region to be separated is exemplified by the dashed lines 52.
  • the trimming carried out after the calibration can be carried out in one or more steps and has the particular advantage that the trimming tools do not have to be adapted to the rebounded component, as usual practice, but instead can be performed close to the geometry. In principle, however, is also conceivable that the trimming after reaching the lower end position in the calibration tool 20, 30, 40 is integrated (not shown here).
  • 10 In relation to the forming of the preform 10, 10 'in particular complex components can be produced, which can be partially represented only by forming with tools such as blank holder 8, draw beads 8a, Ziehab instrumentsn 9 and / or a multi-stage forming.
  • tools such as blank holder 8, draw beads 8a, Ziehab instrumentsn 9 and / or a multi-stage forming.
  • the solidification of modern multiphase steels can be exploited. This in turn can lead to reduced sheet thicknesses and thus to a reduced component weight, in particular compared with a process management with embossing and lifting with comparable component performance.
  • edge crack critical areas can be reduced or avoided.
  • the preform 10, 10 can be optimally designed for the calibration step without consideration of the final sheet metal component edge.
  • the classic compensation can in principle be combined with the described method. It may also be advantageous that the at least partially positively locking arrangement of
  • Vorformkanten in the calibration no high surface pressures in the area of the tool supporting preforming edges during upsetting and / or
  • Calibration process can form more and thus the service life of the calibration tool can be increased.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von hoch maßhaltigen Blechbauteilen beschrieben, das Verfahren umfassend: Umformen einer Platine zu einem Vorformteil (10, 10'), wobei das Vorformteil (10, 10') im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge aufweist; zumindest bereichsweises Kalibrieren des Vorformteils (10, 10') zu einem Kalibrierteil (50) unter zumindest bereichsweiser Verwendung der überschüssigen, abgewickelten Länge des Querschnitts des Vorformteils (10, 10'), wobei die Vorformkanten des Vorformteils (10, 10') während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet sind; und zumindest bereichsweiser Beschnitt des Kalibrierteils (50) nach dem Kalibrieren zur Herstellung des Blechbauteils (60). Zudem wird eine Vorrichtung zur Herstellung von hoch maßhaltigen Blechbauteilen beschrieben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Blechbauteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechbauteilen und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blechbauteilen, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zur Herstellung von Blechbauteilen mit komplexer Geometrie kommt üblicherweise das Tiefziehen als bewährtes Umformverfahren zum Einsatz. Das meist ebene Blech wird dabei zwischen Niederhalter bzw. Blechhalter und Ziehring bzw. Matrize geklemmt und dann über einen Stempel in die Matrize gezogen. Üblich ist auch, das Blechbauteil in mehreren formgebenden Operationen, dann mit mehreren Werkzeugen, herzustellen.
Nachteilig an diesen konventionellen Tiefziehverfahren sind insbesondere die Neigung des Blechbauteils zur Rückfederung infolge des inhomogenen Spannungszustands nach dem Ziehen und die Empfindlichkeit gegenüber Chargenschwankungen. Bereits bei der Auslegung der Umformwerkzeuge wird der zu erwartenden Rückfederung in der Art Rechnung getragen, als dass über klassische Kompensationsmaßnahmen die erwartete Rückfederung in entgegengesetzter Richtung in das Werkzeug eingearbeitet wird, um so nach Entlastung des inhomogenen Spannungszustandes ein möglichst maßhaltiges Bauteil zu erhalten.
Solche Kompensationsmaßnahmen an den Werkzeugen können aber in der Regel nur auf einen bestimmten Rückfederungszustand ausgelegt werden. Sie sind darüber hinaus vergleichsweise zeitaufwändig in der Umsetzung, kompliziert und müssen meist in mehreren Iterationen bzw. Werkzeugkorrekturschleifen dem gewünschten Ergebnis angepasst werden.
Dabei ist es jedoch problematisch, dass nach einem Wechsel der Materialcharge
(insbesondere nach einem Wechsel des Coils, aus dem die Bleche oder Platinen hergestellt werden) die Maßhaltigkeit der Blechbauteile nicht mehr eingehalten werden kann, weil die Rückfederung dann oft abweichend ausfällt.
Rückfederung und mangelnde Prozessstabilität bilden so die größten Hemmnisse für den Einsatz hochfester Stahl- oder Aluminiumwerkstoffe für die Herstellung von maßhaltigen Blechbauteilen, wie beispielsweise Karosseriepressteilen und stellen die Umformtechnik vor große Herausforderungen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, der unerwünschten Rückfederung durch Beaufschlagung der Blechbauteile durch Druckspannung, welche in eine Plastifizierung mündet, wirksam entgegenzuwirken.
So beschreiben beispielsweise die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 059 251 AI, die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 037 612 AI, die deutsche
Offenlegungsschrift DE 10 2009 059 197 AI, die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2013 103 612 AI und die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2013 103 751 AI
Verfahren, bei denen ein Materialüberschuss ausgenutzt wird um eine maßhaltiges Bauteil herzustellen.
Typischerweise wird in einem oder optional mehreren Verfahrensschritten ein
Vorformteil erzeugt, das der Fertigform des Bauteils zwar möglichst nahe kommt, jedoch mit dem Unterschied, dass in bestimmten Bauteilabschnitten ein definierter Materialüberschuss eingebracht ist. In einem anschließenden Verfahrensschritt werden durch ein spezielles Stauchen des gesamten Bauteils gezielt Druckspannungen im
Material erzeugt. Dabei stützt sich die Bauteilkante zumindest bereichsweise
formschlüssig am Kalibrierwerkzeug ab, womit beim Stauchprozess der
Materialüberschuss, der insbesondere in Form einer größeren Abwicklungslänge vorgesehen ist, vorzugsweise nur in Blechdickenrichtung verschoben wird. Dieses Verfahren beseitigt zwar die oben genannten Nachteile und liefert einen minimalen Materialeinsatz, besitzt aber selbst eigene, unerwünschte Nebeneffekte. So hat es sich gezeigt, dass insbesondere zur Herstellung des Vorformteils Maßnahmen erforderlich sind, mit denen eine wiederholgenaue Lage der Bauteilränder des
Vorformteils und damit der für das anschließende Kalibrieren wesentlichen
Vorformkante gewährleistet wird. Mit der Sicherstellung einer wiederholgenauen räumlichen Lage der Vorformkante des hergestellten Vorformteils wird im Grunde erreicht, dass in möglichst jedem Querschnitt des Vorformteils der beabsichtigte Materialüberschuss für den nachfolgenden Kalibrierschritt vorliegt. Die abgewickelten Längen der so betrachteten lokalen Querschnitte sind dabei zum Beispiel etwa 1,0 - 3,0 % größer, als für die finale Geometrie des Blechbauteils erforderlich. Sollte infolge der Prozessführung bei der Herstellung des Vorformteils die abgewickelte Länge der Querschnitte zu stark variieren, so würde bei einer zu kurzen Länge nicht genügend Materialüberschuss für den nachfolgenden Kalibrierschritt bereit stehen, womit die Maßhaltigkeit des Blechbauteils beeinträchtigt wäre. Sollte die abgewickelte Länge des betrachteten Querschnitts des Vorformteils dagegen zu groß sein, so würde während des nachfolgenden Kalibrierprozesses der damit überdimensionierte
Materialüberschuss zu Wellen kollabieren, was einen optischen und/oder maßlichen Mangel bedeuten kann. Außerdem würde dadurch das Kalibrierwerkzeug in
unzulässiger Weise belastet. Bei einer zu stark variierenden abgewickelten Länge der lokalen Querschnitte der Vorform ist demnach das oben beschriebene, formschlüssige Abstützen der Bauteilkanten der Vorform am Kalibrierwerkzeug während des
Stauchprozesses nicht prozesssicher darstellbar.
Die vorbeschriebenen Nachteile hängen somit damit zusammen, dass die
Kalibrierwirkung auch über die Vorformkante aufgebracht wird und diese
Vorformkante zwecks Einstellung einer optimalen Kalibrierwirkung kurz vor Beginn des eigentlichen Stauch- und/oder Kalibrierprozesses hinreichend wiederholgenau und reproduzierbar im Kalibrierwerkzeug liegen muss.
Um sicherzustellen, dass die räumliche Lage der Vorformkante und die lokale Verteilung des Materialüberschusses den zum Kalibrieren erforderlichen Bedingungen
entsprechen, können spezielle Maßnahmen bei der Herstellung des Vorformteils getroffen werden. So kann zum Beispiel ein distanzierter Blechhalter zum Einsatz kommen, um so den Einfluss der Reibung und damit den Einfluss von
Chargenschwankungen auf die abgewickelte Länge der Querschnitte möglichst gering zu halten. Durch ein Tiefziehen ohne Blechhalter oder einen distanzierten Blechhalter können die lokalen Abwicklungen der Querschnitte der Vorform und damit die Lage der Vorformkante der im Kalibrierwerkzeug eingelegten Vorform häufig wiederholgenau hergestellt werden.
Es hat sich allerdings gezeigt, dass eine exakte Position der Vorformkanten für bestimmte Blechbauteile bedingt durch ihre Geometrie nicht mit den bisher getroffenen Maßnahmen sicher hergestellt werden kann. So kann es, abhängig von der
herzustellenden Geometrie, durchaus wünschenswert sein, zumindest bereichsweise mit einem Blechhalter den Materialfluss beim Ziehen derart abzubremsen, dass eine unerwünschte Faltenbildung ausbleibt. Derart hergestellte Vorformteile entsprechen dann zwar der geforderten Geometrie, jedoch variiert dann die abgewickelte Länge der Querschnitte derart, dass die so hergestellten Vorformteile im nachfolgenden
Kalibrierwerkzeug nicht oder nur eingeschränkt verarbeitet werden können.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen die beschriebenen Nachteile verringert oder beseitigt werden können.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Blechbauteilen wird die
Aufgabe dadurch gelöst, dass das Verfahren umfasst:
Umformen einer Platine zu einem Vorformteil, wobei das Vorformteil im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge aufweist;
zumindest bereichsweises Kalibrieren des Vorformteils zu einem Kalibrierteil unter zumindest teilweiser Verwendung der überschüssigen, abgewickelten Länge des Querschnitts des Vorformteils, insbesondere zum Aufbau von zusätzlichen Druckspannungen, wobei die Vorformkanten des Vorformteils während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet sind; und
zumindest bereichsweiser Beschnitt des Kalibrierteils nach dem Kalibrieren zur Herstellung des Blechbauteils.
Im Unterschied zum Stand der Technik ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum einen ein Vorformteil vorgesehen, welches im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge aufweist. Gleichzeitig werden die
Vorformkanten des Vorformteils während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet. Unter einer zumindest bereichsweisen formschlussfreien Anordnung wird verstanden, dass bestimmte Bereiche der Vorformkante auch formschlüssig angeordnet sein können.. Insbesondere soll unter einer formschlussfreien Anordnung verstanden werden, dass eine Bewegung der Vorformkanten im Querschnitt gesehen nach außen nicht formschlüssig verhindert werden soll. Mit anderen Worten werden die Vorformkanten zumindest bereichsweise nicht formschlüssig am
Ausweichen gehindert. Es ist also nicht mehr notwendig, die Vorformkanten im
Kalibrierwerkzeug exakt zu positionieren, da diese nicht formschlüssig im Werkzeug angelegt werden. Damit wird die Beeinflussung des Materialflusses zum Beispiel über ein Einklemmen der Platine zwischen kraftbeaufschlagten Blechhalter und Matrize für die Herstellung der Vorform ermöglicht. Typische negative Auswirkungen von
Unregelmäßigkeiten bei der abgewickelten Länge des Vorformteils im Querschnitt, wie Wellenbildung oder Rissbildung, können reduziert oder vermieden werden. Dies hat zur Folge, dass beim Umformen des Vorformteils Umformverfahren angewendet werden können, welche bisher wegen der geforderten exakten Lage der Vorformkanten beim nachfolgenden Kalibrieren nicht verwendet werden konnten. So kann beispielsweise beim Ziehen mit Blechhaltern, Ziehsicken oder in mehreren Ziehstufen gearbeitet werden. Die hierdurch entstehende unregelmäßige, abgewickelte Länge des
Vorformteils im Querschnitt ist aufgrund des nunmehr zumindest bereichsweise fehlenden, sonst üblichen Formschlusses an den Vorformkanten im Kalibrierwerkzeug abhängig von Charge und Tribologie unproblematisch. Schließlich kann durch ein nach dem Kalibrieren durchgeführtes Besäumen des Kalibrierteils das Blechbauteil mit finaler Geometrie (Fertigmaß) erreicht werden (insbesondere die gewünschte Länge des Blechbauteils im Querschnitt). Vorteilhaft kann das Beschnitt- Werkzeug dabei sollgeometrienah ausgeführt werden und muss nicht, wie in gängiger Praxis, an das rückgefederte Vorformteil angepasst werden.
Das Blechbauteil weist vorzugsweise einen Bodenbereich, einen Zargenbereich und/oder einen optionalen Flanschbereich auf. Dementsprechend weist vorzugsweise bereits das Kalibrierteil einen Bodenbereich, einen Zargenbereich und/oder einen optionalen Flanschbereich auf. Vorzugsweise weist auch bereits das Vorformteil einen Bodenbereich, einen Zargenbereich und/oder einen optionalen Flanschbereich auf. Das Vorformteil weist beispielsweise bereits eine endformnahe Geometrie auf, ist jedoch einer ungewünschten Rückfederung ausgesetzt. Insofern kann das Vorformteil als rückgefedertes Umformteil angesehen werden.
Darunter, dass das Vorformteil im Querschnitt zumindest bereichsweise eine
überschüssige, abgewickelte Länge aufweist, wird insbesondere verstanden, dass die abgewickelte oder gestreckte Länge des Vorformteils im Querschnitt zumindest bereichsweise größer ist, als es die finale Geometrie des Blechbauteils erfordert.
Vorzugsweise weist das Vorformteil in lokalen Querschnitten zumindest bereichsweise eine abgewickelte Länge auf, welche größer ist als für das nachfolgende Kalibrieren erforderlich. Beispielsweise ist die abgewickelte Länge des Vorformteils im Querschnitt zumindest bereichsweise mehr als 3%, vorzugsweise mehr als 5% größer als für die finale Geometrie des Blechbauteils erforderlich.
Das Umformen, beispielsweise das Ziehen oder vorzugsweise Tiefziehen wird beispielsweise in einem Ziehwerkzeug durchgeführt. Vorteilhaft kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren ein Tiefziehen mit Ziehsicken, Ziehabsätzen und/oder in einem mehrstufigen Tiefziehen verwendet werden, da es beim Kalibrieren nicht auf eine wiederholgenaue Länge der Abwicklung der lokalen Querschnitte ankommt. Das Umformen kann insbesondere ein Abstrecken umfassen. Das Kalibrieren wird beispielsweise in einem Kalibrierwerkzeug durchgeführt. Das Kalibrieren des Vorformteils zu dem Kalibrierteil umfasst vorzugsweise ein zumindest bereichsweises Stauchen des Vorformteils.
Der Beschnitt des Kalibrierteils wird beispielsweise in einem Beschnitt-Werkzeug durchgeführt. Beispielsweise wird ein Beschneiden (insbesondere mit Schneidmessern oder mittels Laserstrahlschneidens) des Kalibrierteils durchgeführt. Beispielsweise werden im Rahmen des Beschnitts ebenfalls erforderliche Durchstellungen und/oder Lochungen in das Kalibrierteil eingebracht.
In einem Beispiel erfolgt der Beschnitt des Kalibrierteils nach dem Kalibrieren in einem separaten Werkzeug. Allerdings ist es ebenfalls möglich, dass der Beschnitt in dem Kalibrierwerkzeug, beispielsweise nach Erreichen der Endstellung des
Kalibrierstempels, erfolgt.
Grundsätzlich kann das Umformen, Kalibrieren und/oder Beschnitt in separaten Vorrichtungen durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Umformen, Kalibrieren und/oder Beschnitt zumindest teilweise in einer kombinierten Vorrichtung durchgeführt wird.
Die Platine und damit das Vorformteil, das Kalibrierteil und das Blechbauteil mit finaler Geometrie sind bevorzugt aus einem Aluminiumwerkstoff oder Stahlwerkstoff hergestellt. Beispielsweise wird ein hochfester Stahl, beispielsweise ein
Mehrphasenstahl eingesetzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Kalibrierteil einen Flanschbereich auf und der Beschnitt des Kalibrierteils umfasst ein teilweises Entfernen des Flanschbereichs. Besonders bevorzugt weist auch bereits das Vorformteil einen Flanschbereich auf. Die im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge des Vorformteils wird dann insbesondere durch den Flanschbereich erzielt. Der Flanschbereich wird bevorzugt durch das Kalibrieren des Vorformteils zumindest teilweise kalibriert, insbesondere gestaucht. Durch den Beschnitt wird dann ein Teil des Flanschbereichs oder der komplette Flanschbereich des Kalibrierteils entfernt. Durch den Beschnitt kann beispielsweise der nicht kalibrierte Teil des Flanschbereichs entfernt werden. Ebenfalls kann durch den Beschnitt beispielsweise ein zumindest teilweise kalibrierter Bereich des Flanschbereichs entfernt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein unerwünschter Materialfluss in Richtung der Vorformkanten des Vorformteils während des Kalibrierens zumindest bereichsweise verringert oder unterbunden, insbesondere mittels einer Bremswirkung, insbesondere durch Reibung, Kraftschluss und/oder Formschluss, an der Blechoberseite und/oder Blechunterseite. Dies verhindert, dass überschüssiges Material nach außen fließt und dann nicht zum
Kalibrieren beitragen kann. Bei einer zumindest bereichsweisen formschlussfreien Anordnung der Vorformkanten des Vorformteils während des Kalibrierens kann dies insbesondere dadurch bewerkstelligt werden, indem eine Bremswirkung an der
Blechoberseite und/oder Blechunterseite des Vorformteils während des Kalibrierens ausgeübt wird. Vorzugsweise wird dem unerwünschten Materialfluss nach außen ausschließlich auf diese Weise entgegengewirkt. Beispielsweise wird das Vorformteil, insbesondere der Flanschbereich des Vorformteils im Kalibrierwerkezug eingeklemmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Materialfluss beim Umformen der Platine zu dem Vorformteil zumindest
bereichsweise, insbesondere durch Formschluss und/oder Kraftschluss, abgebremst. Indem zumindest bereichsweise, beispielsweise mit einem Blechhalter, der Materialfluss beim Umformen, insbesondere Tiefziehen abgebremst wird, kann beispielsweise eine unerwünschte Faltenbildung verringert oder vermieden werden und die Vorformen auch bei komplexen Geometrien besonders vorteilhaft, insbesondere weitgehend frei von Welligkeiten, hergestellt werden. Hierdurch verändert sich zwar unter Umständen chargenabhängig die Länge der Abwicklung der lokalen Querschnitte des Vorformteils. Aufgrund der zumindest bereichsweisen formschlussfreien Anordnung der Vorformkanten während des Kalibrierens ist dies jedoch nicht problematisch.
Um einen kontrollierten Materialfluss und damit eine vorteilhafte Geometrie des
Blechbauteils ohne Risse und Falten zu erreichen, werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Umformen, insbesondere Tiefziehen der Platine zu dem Vorformteil eine oder mehrere Ziehsicken, ein oder mehrere Ziehabsätze und/oder ein mehrstufiges Umformen eingesetzt. Auf diese Weise können die bisher vorhandenen Grenzen zur Herstellung eines geeigneten Vorformteils deutlich erweitert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren vom Umformen der Platine bis zum Beschnitt des Kalibrierteils nach dem Kalibrieren beschnittfrei durchgeführt. Es erfolgt also abgesehen von der Herstellung der Platine insbesondere kein zwischenzeitlicher Beschnittvorgang vor dem Kalibrieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch den Beschnitt des Kalibrierteils nach dem Kalibrieren zumindest bereichsweise kalibrierte Bereiche entfernt. Vorzugsweise wird ein zumindest bereichsweise kalibrierter optionaler Flanschbereich durch den Beschnitt nach dem Kalibrieren entfernt. Hierdurch kann prozesssicher die gewünschte finale Geometrie des Bauteils erreicht werden, auch wenn während des Umformens, insbesondere Tiefziehvorgangs eine zusätzliche abgewickelte Länge des Vorformteils im Querschnitt erzeugt wird.
Zudem kann sichergestellt werden, dass das finale Blechbauteil im Wesentlichen vollflächig kalibriert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Umformen der Platine zu dem Vorformteil bereits
Kompensationsmaßnahmen mit dem Ziel, eine besonders endformnahe Geometrie des Vorformteils herzustellen. Beispielsweise wird beim Tiefziehen, beispielsweise durch entsprechende Gestaltung des Tiefziehwerkzeugs, ein Formen des Vorformteils (beispielsweise ein Überbiegen des Zargenbereichs) entgegen der erwarteten
Rückfederung durchgeführt. Aufgrund der zumindest bereichsweisen formschlussfreien Anordnung der Vorformkanten können Schwankungen in der Rückfederung des Vorformteils, oder Schwankungen aufgrund des Chargenwechsels, der Abnutzung des Vorformwerkzeugs oder der tribologischen Eigenschaften durch das Kalibrieren ausgeglichen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Vorformteil Materialüberschuss in einem Bodenbereich des Vorformteils, in einem Zargenbereich des Vorformteils, in einem optionalen Flanschbereich des Vorformteils und/oder in einem oder mehreren Übergangsbereichen hierzwischen auf. Es hat sich gezeigt, dass ein Materialüberschuss in diesen Bereichen vorgesehen werden kann und während des Kalibrierens trotz einer zumindest bereichsweise formschlussfreien Anordnung zum Kalibrieren genutzt werden kann.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Blechbauteil im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen hutförmig ausgebildet. Ebenfalls kann das Blechbauteil entlang seiner Haupterstreckung Querschnittsänderungen aufweisen. Insbesondere bei im Querschnitt gesehen hutförmigen Blechbauteilen insbesondere in Kombination mit Querschnittsänderungen können sich bei der Herstellung häufig ergebende Ausdünnungen, Wellen und Risse mit dem beschriebenen Verfahren verringert oder vermieden werden.
Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Blechbauteilen wird die
Aufgabe mit einer Vorrichtung gelöst mit
Umformmitteln zum Umformen einer Platine zu einem Vorformteil derart, dass das Vorformteil im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge aufweist;
Kalibriermitteln zum zumindest bereichsweisen Kalibrieren des Vorformteils zu einem Kalibrierteil unter zumindest teilweiser Verwendung der überschüssigen, abgewickelten Länge des Querschnitts des Vorformteils, insbesondere zum Aufbau von zusätzlichen Druckspannungen, derart, dass die Vorformkanten des Vorformteils während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet sind; und
Beschnittmitteln zum zumindest bereichsweisen Beschnitt des Kalibrierteils nach dem Kalibrieren zur Herstellung des Blechbauteils.
Die Vorrichtung kann dabei ein oder mehrere Werkzeuge zum Durchführen der unterschiedlichen Schritte umfassen. Die Vorrichtung kann insofern insbesondere ein Werkzeugsystem mit mehreren Werkzeugen umfassen. Wie bereits in Zusammenhang mit dem beschriebenen Verfahren ausgeführt, wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Unterschied zum Stand der Technik unter anderem zumindest bereichsweise keine formschlüssige Fixierung der Kanten der Vorform beim Kalibrieren vorgesehen. Dass das Vorformteil im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge aufweist, wirkt sich daher nicht negativ auf das Kalibrieren aus. Durch die Beschnittmittel kann nicht benötigtes Material,
beispielsweise ein Teil eines optionalen Flanschbereichs, entfernt werden.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Umformmittel ein Vorformwerkzeug mit einem Vorformstempel, einer
Vorformmatrize und optional einem Blechhalter und vorzugsweise einer oder mehreren Ziehsicken und/oder ein oder mehrere Ziehabsätze. Ebenfalls können die Umformmittel für ein mehrstufiges Umformen eingerichtet sein. Wie bereits ausgeführt, müssen beim Umformen die abgewickelten Längen der lokalen Querschnitte der Vorform nicht wiederholgenau erreicht werden. Dadurch können insbesondere Hilfsmittel wie
Ziehsicken eingesetzt werden.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Kalibriermittel ein oder mehrere Kalibrierwerkzeuge mit einem oder mehreren Kalibrierstempel und einer oder mehreren Kalibriermatrizen. Eine ausreichend exakte Positionierung des Vorformteils kann bereits dabei durch Radius von Stempel oder Matrize erreicht werden. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Beschnittmittel ein oder mehrere Beschnitt- Werkzeuge zum zumindest
bereichsweisen Beschnitt des Kalibrierteils nach dem Kalibrieren. Beispielsweise umfasst das Beschnitt- Werkzeug ein oder mehrere Schneidmesser. Alternativ oder zusätzlich kann das Beschnitt- Werkzeug zum Durchführen eines Laserstrahlschneidens eingerichtet sein. Ebenfalls kann das Beschnitt- Werkzeug zur Durchführung etwaig erforderlicher Durchstellungen und/oder Lochungen eingerichtet sein.
Bezüglich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die
Beschreibung des Verfahrens und dessen Vorteile verwiesen.
Durch die vorherige und folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens sollen auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln zur
Durchführung eines Verfahrensschrittes der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Vorformwerkzeugs zum Durchführen eines
Umformschritts;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines rückfedernden Vorformteils nach dem
Vorformen;
Fig. 3a,b ein Ausführungsbeispiel eines Kalibrierwerkzeugs zum Durchführen eines
Kalibrierschritts; Fig. 4a,b weitere Ausführungsbeispiele von Kalibrierwerkzeugen zum Durchführen eines Kalibrierschritts;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Kalibrierteils; und
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Blechbauteils nach dem Beschnitt.
Fig. 1 zeigt zunächst ein Ausführungsbeispiel eines Vorformwerkzeugs 1, um einen Umformschritt gemäß einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Das Vorformwerkzeug 1 umfasst einen Vorformstempel 2 und eine Vorformmatrize 4. Zudem ist ein optionaler Niederhalter 6 dargestellt, welcher beispielsweise auf dem Stößelkissen oder Federn angeordnet sein kann. Zudem weist das Vorformwerkzeug 1 Blechhalter 8 mit Ziehsicken 8a auf. Zudem sind Ziehabsätze 9 vorgesehen. In Fig. 1 ist die Platine durch Tiefziehen bereits zu dem Vorformteil 10 umgeformt.
Dabei wurde die Platine derart umgeformt, dass die Geometrie des Vorformteils 10 mit einer enthaltenen Materialbevorratung im Bodenbereich und/oder im Zargenbereich und/oder im Flanschbereich und/oder in einem Übergangsbereichen zwischen
Bodenbereich und Zargenbereich und/oder Zargenbereich und Flanschbereich der für den anschließenden Kalibrierschritt mindestens erforderlichen Geometrie entspricht.
Das so erstellte Vorformteil 10 zeichnet sich dadurch aus, dass die abgewickelte Länge des Vorformteils 10 im Querschnitt zumindest bereichsweise größer ist als für das anschließende Kalibrieren erforderlich. Zur Herstellung des Vorformteils 10 sind somit auch gängige Hilfsmittel wie die Ziehsicken 8a oder die Ziehabsätze 9 möglich. Es ist auch denkbar, das Vorformteil 10 bei besonders kritischen Bauteilen in mehreren Umformstufen darzustellen. Auf diese Weise werden die bisher geltenden Grenzen zur Herstellung eines geeigneten Vorformteils 10 deutlich erweitert. Es ist auch denkbar, das Vorformteil in mehreren Formstufen verschiedener Kombinationen aus Ziehen, Biegen, Prägen, Kanten usw. herzustellen. Bei der Entnahme aus dem Vorformwerkzeug 1 wird das Vorformteil 10 infolge des inhomogenen Spannungszustandes rückfedern, wie in Fig. 2 dargestellt. Das
entnommene Vorformteil 10 (Umformteil) wird dann in einem Kalibrierwerkzeug 20 aufgenommen, welches die gewünschte Endgeometrie zuzüglich der Materialzugabe im Bereich der Vorformkante abbildet, wie in Fig. 3a, 3b dargestellt. Das Kalibrierwerkzeug 20 umfasst einen Kalibrierstempel 22, eine Kalibriermatrize 24 und oben hängende Nieder- bzw. Blechhalter 26.
In den Fig. 4a, b sind alternative Ausführungsbeispiele von Kalibrierwerkzeugen 30, 40 zum Durchführen des Kalibrierschritts dargestellt. Das Kalibrierwerkzeug 30 ist als zweiteiliges Werkzeug mit einem Kalibrierstempel 32 und einer Kalibriermatrize 34 ausgeführt. Ein Niederhalter ist in diesem Fall entbehrlich. Das Kalibrierwerkzeug 40 umfasst einen Kalibrierstempel 42, eine Kalibriermatrize 44, oben hängende
Niederhalter 46. In diesem Fall der Flanschbereich des Vorformteils 10' ohne Absatz gebildet.
In den beschriebenen Kalibrierwerkzeugen 20, 30, 40 wird während des
Kalibriervorgangs das Vorformteil 10, 10' (Umformteil) so fixiert, dass während der Kalibrierens ein Fließen des Materials in Richtung der Vorformkante unterbunden wird. Allerdings werden in diesen Werkzeugen 20, 30, 40 die Vorformkanten des Vorformteils 10, 10' während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet. Das Vorformteil 10, 10' wird also vollständig oder zumindest abschnittsweise kalibriert, ohne dass die Vorformkante formschlüssig am Ausweichen gehindert wird. Ein unerwünschter Materialfluss nach außen Richtung Vorformkante wird dabei nur über die Bremswirkung an der Blechoberseite und der Blechunterseite, nicht aber über eine Bremswirkung an der Vorformkante erreicht.
Bis zu diesem Zeitpunkt hat keine Beschnitt des Vorformteils 10, 10' bzw. des
Kalibrierteils stattgefunden. Das heißt, dass bei dem entstehenden Kalibrierteil die später mittels Beschnitt (zum Beispiel mittels Beschneiden) zu entfernenden Beschnittreste zumindest teilweise zunächst im Kalibrierwerkzeug 20, 30, 40 mit kalibriert werden. Auf diese Weise wird ein maßhaltiges Kalibrierteil erreicht, dass dann abschließend beschnitten wird, um so zum finalen Blechbauteil zu gelangen.
Bei der Gestaltung des Vorformwerkzeugs 1 können bereits
Kompensationsmaßnahmen, wie zum Beispiel ein Überbiegen der Zargen, getroffen werden, um ein Vorformteil 10, 10' zu erhalten, welches der Endgeometrie bereits möglichst gut entspricht. Schwankungen in der Rückfederung des Vorformteils 10, 10' werden beim Kalibrieren weitestgehend ausgeglichen, so dass auch hier keine aufwändigen Korrekturschleifen erforderlich sind. Gleiches gilt für Schwankungen, die sich aus Chargenwechsel und/oder Abnutzung der Vorformwerkzeuge und/oder den tribologischen Eigenschaften von Werkzeugen und Material ergeben.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kalibrierteils 50 dargestellt, welches aus dem Vorformteil 10 hergestellt wurde. Der abzutrennende Bereich ist beispielhaft durch die gestrichelten Linien 52 angegeben. Das nach dem Kalibrieren erfolgende Beschnitt kann in ein oder mehreren Schritten durchgeführt werden und hat insbesondere den Vorteil, dass die Beschnitt- Werkzeuge nicht, wie gängige Praxis, dem rückgefederten Bauteil angepasst werden müssen, sondern stattdessen sollgeometrienah ausgeführt werden können. Grundsätzlich ist aber ebenfalls denkbar, dass das Besäumen nach Erreichen der unteren Endlage in das Kalibrierwerkzeug 20, 30, 40 integriert wird (hier nicht dargestellt).
Ein durch Besäumen aus dem Kalibrierteil 50 hergestelltes Blechbauteil 60 mit
Fertigmaß ist in Fig. 6 dargestellt.
Zusammenfassend können sich durch die verschiedenen beispielhaften Ausgestaltungen des beschriebenen Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung insbesondere folgende Vorteile ergeben. In Bezug auf die zunächst bereitzustellende Platine kann sich eine vereinfachte Kontur der Schneidmesser und ein geringerer Verschleiß ergeben. Zudem kann sich eine vereinfachte Schachtelung ergeben, da üblicherweise nur eine Messerkontur
erforderlich ist.
In Bezug auf das Umformen des Vorformteils 10, 10' können insbesondere komplexe Bauteile hergestellt werden, die teilweise nur über ein Umformen mit Hilfsmitteln wie Blechhalter 8, Ziehsicken 8a, Ziehabsätzen 9 und/oder über ein mehrstufiges Umformen darstellbar sind. Dabei kann zudem die Verfestigung moderner Mehrphasenstähle ausgenutzt werden. Dies wiederum kann zu verringerten Blechdicken und damit zu einem reduzierten Bauteilgewicht, insbesondere gegenüber einer Prozessführung mit Prägen und Hochstellen bei vergleichbarer Bauteil-Performance. Letztlich können kantenrisskritische Bereiche reduziert oder vermieden werden.
In Bezug auf das Kalibrieren kann vorteilhaft, insbesondere chargenunabhängig und prozesssicher erreicht werden, dass die Lage der Vorformkanten im bis kurz vor Beginn des Stauch- und/oder Kalibrierprozesses geschlossenen Kalibrierwerkzeugs 20, 30, 40 keinen Einfluss auf den Kalibriereffekt hat. Das heißt, das Vorformteil 10, 10' kann ohne Berücksichtigung der finalen Blechbauteilkante für den Kalibrierschritt optimal gestaltet werden. Ebenfalls kann auf eine klassische Kompensation mittels Überbiegen oder Richten verzichtet werden, wobei die klassische Kompensation grundsätzlich auch mit dem beschriebenen Verfahren kombiniert werden kann. Ebenfalls kann von Vorteil sein, dass sich durch die zumindest bereichsweise formschlussfreie Anordnung der
Vorformkanten im Kalibrierwerkzeug keine hohen Flächenpressungen im Bereich der sich am Werkzeug abstützenden Vorformkanten während des Stauch- und/oder
Kalibrierprozesses mehr bilden kann und damit die Standzeit des Kalibrierwerkzeugs erhöht werden kann.
In Bezug auf das Besäumen des Kalibrierteils 50 auf Fertigmaß können bekannte, in Serie erprobte Beschnitt- Verfahren eingesetzt werden und optional mit erforderlichen Durchstellungen und/oder Lochungen kombiniert werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Herstellung von Blechbauteilen, das Verfahren umfassend:
Umformen einer Platine zu einem Vorformteil (10, 10'), wobei das
Vorformteil (10, 10')im Querschnitt zumindest bereichsweise eine
überschüssige, abgewickelte Länge aufweist;
zumindest bereichsweises Kalibrieren des Vorformteils (10, 10') zu einem Kalibrierteil (50) unter zumindest teilweiser Verwendung der
überschüssigen, abgewickelten Länge des Querschnitts des Vorformteils (10, 10'), insbesondere zum Aufbau von zusätzlichen Druckspannungen , wobei die Vorformkanten des Vorformteils (10, 10') während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet sind; und
zumindest bereichsweiser Beschnitt des Kalibrierteils (50) nach dem
Kalibrieren zur Herstellung des Blechbauteils (60).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kalibrierteil (50) einen Flanschbereich aufweist und der Beschnitt des Kalibrierteils (50) ein teilweises Entfernen des Flanschbereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein unerwünschter Materialfluss in Richtung der Vorformkanten des Vorformteils (10, 10') während des Kalibrierens zumindest bereichsweise verringert oder unterbunden wird, insbesondere mittels einer Bremswirkung an der Blechoberseite und/oder Blechunterseite.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Materialfluss beim Umformen der Platine zu dem Vorformteil (10, 10') zumindest bereichsweise abgebremst wird. Verfahren nach Anspruch 4, wobei beim Umformen der Platine zu dem
Vorformteil (10, 10') eine oder mehrere Ziehsicken (8a), ein oder mehrere Ziehabsätze (9) und/oder ein mehrstufiges Umformen eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren vom
Umformen der Platine bis zum Beschnitt des Kalibrierteils (50) nach dem
Kalibrieren beschnittfrei durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei durch der Beschnitt des Kalibrierteils (50) nach dem Kalibrieren zumindest bereichsweise kalibrierte Bereiche entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Umformen der Platine zu dem Vorformteil (10, 10') bereits Kompensationsmaßnahmen mit dem Ziel umfasst, eine besonders endgeometrienahe Geometrie des Vorformteils herzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Vorformteil (10, 10') Materialüberschuss in einem Bodenbereich des Vorformteils (10, 10'), in einem Zargenbereich des Vorformteils (10, 10'), in einem optionalen Flanschbereich des Vorformteils (10, 10') und/oder in einem oder mehreren Übergangsbereichen hierzwischen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Blechbauteil (60) im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen hutförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Blechbauteil (60) entlang seiner Haupterstreckung Querschnittsänderungen aufweist. Vorrichtung zur Herstellung von Blechbauteilen, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit
Umformmitteln (1) zum Umformen einer Platine zu einem Vorformteil (10, 10') derart, dass das Vorformteil (10, 10') im Querschnitt zumindest bereichsweise eine überschüssige, abgewickelte Länge aufweist;
Kalibriermitteln (20, 30, 40) zum zumindest bereichsweisen Kalibrieren des Vorformteils (10, 10') zu einem Kalibrierteil (50) unter zumindest teilweiser Verwendung der überschüssigen, abgewickelten Länge des Querschnitts des Vorformteils (10, 10'), insbesondere zum Aufbau von zusätzlichen
Druckspannungen, derart, dass die Vorformkanten des Vorformteils (10, 10') während des Kalibrierens zumindest bereichsweise formschlussfrei angeordnet sind; und
Beschnittmitteln zum zumindest bereichsweisen Beschnitt des Kalibrierteils (50) nach dem Kalibrieren zur Herstellung des Blechbauteils (60).
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Umformmittel ein Vorformwerkzeug (1) mit einem Vorformstempel (2), einer Vorformmatrize (4) und optional einen Blechhalter (8) und vorzugsweise einer oder mehreren Ziehsicken (8a) und/oder ein oder mehrere Ziehabsätze (9) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Kalibriermittel ein oder mehrere Kalibrierwerkzeuge (20, 30, 40) mit einem oder mehreren
Kalibrierstempeln (22, 32, 42) und einer oder mehreren Kalibriermatrizen (24, 34, 44) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Beschnittmittel ein oder mehrere Beschnitt- Werkzeuge zum Beschnitt des Kalibrierteils (50) nach dem Kalibrieren umfassen.
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