EP3586990B1 - Verfahren zur erhöhung der mechanischen stabilität eines randbereichs - Google Patents

Verfahren zur erhöhung der mechanischen stabilität eines randbereichs Download PDF

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EP3586990B1
EP3586990B1 EP18179375.3A EP18179375A EP3586990B1 EP 3586990 B1 EP3586990 B1 EP 3586990B1 EP 18179375 A EP18179375 A EP 18179375A EP 3586990 B1 EP3586990 B1 EP 3586990B1
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cutout
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Stefan Schwarte
Raymond Kilian
Marc Schieberle
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Jakel & Co KG GmbH
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    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/26—Perforating, i.e. punching holes in sheets or flat parts

Definitions

  • the present invention relates to a method for increasing the mechanical stability of an edge area according to claim 1.
  • ribs or beads can be introduced into the edge area.
  • Another possibility is to thicken the edge area by applying material.
  • reinforcement elements can be arranged in the edge area, so that the edge area has a greater material thickness than other areas of the base body. Increasing the thickness of the entire body can also be an option. However, this increases the mass of the base body considerably, which is particularly disadvantageous in the case of moving base bodies. In addition, more material is required to manufacture the base body, which increases the manufacturing costs.
  • the DE 10 2011 054 865 A1 which forms the basis for the preamble of claim 1, discloses a method for producing a hot-formed and press-hardened automobile body component.
  • the invention is based on the object of creating a method that is easier to carry out.
  • a base body with a recess and an edge area is produced.
  • the edge area limits the recess.
  • the edge area can have a uniform width around the recess, for example.
  • the recess can, for example, be circular, oval or angular. In principle, other shapes of the recess are also possible.
  • the width is understood in particular to mean the dimension in which the plane in which the base body is arranged extends.
  • the edge area is then bent over.
  • a first part of the folded edge area is then removed. It should be noted that a second part of the edge area is not removed, i.e. it remains.
  • the first part is preferably arranged between the second part and the recess.
  • the first part has a uniform width around the recess. After removing the first part, a final cylindrical shape of the recess is achieved.
  • the curvature of the edge area transitions into the straight shape of the base body in the second area.
  • the second part therefore has an increased thickness in comparison to an area of the base body adjoining the edge area.
  • the thickness is understood in particular to mean the dimension in which the base body has the smallest extent.
  • the thickness has a decisive influence on the mechanical stability of the base body.
  • the increased thickness in the second part of the edge area therefore increases the mechanical stability of the edge area.
  • the second area increases the mechanical stability of the recess without increasing the entire thickness of the base body is increased.
  • a base body with a particularly stable recess is thus created, which has a comparatively low mass. Less resources are therefore required and the production costs are low. In particular, when the base body is part of a rotating device, less energy is required to set the device in rotation.
  • the process is particularly easy to carry out, since no material has to be applied and no reinforcement elements such as beads or ribs have to be introduced. Only one forming step, namely bending, and one material removal step take place.
  • the method can therefore be implemented in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the base body can be produced with a bead, which further increases the mechanical stability of the base body.
  • the bead can be arranged around the recess. This is particularly advantageous for increasing the stability of the edge area.
  • the bead can have an outer contour that corresponds to an outer contour of the recess.
  • outer contour is understood to mean, in particular, the outer shape of the respective component in the plane of the base body.
  • edge area, the first part and/or the second part to have the same outer contour as the recess.
  • the base body can be produced with several beads, which further increase the mechanical stability of the base body.
  • the edge area can have a width of less than 10 cm, preferably less than 5 cm.
  • the first part can be removed by machining, cutting and/or with a laser beam.
  • removal with a cutting punch is possible.
  • the edge area can be bent over at an angle of between 15° and 90°.
  • the base body 100 has a recess 101 which can be used, for example, to fasten the base body 100 to another component.
  • the edge region 200 delimiting the recess 101 is mechanically stressed. It is therefore advantageous to design the edge region 200 to be particularly stable.
  • the edge area 200 is bent over.
  • a first part of the edge area 200 is then removed. This can be done in particular by machining or cutting, for example with a cutting punch.
  • the second part 300 still present on the base body 100 now has a greater thickness t+x. This can be seen especially well in FIG. 5C.
  • the base body 100 has a thickness t in the area adjoining the edge area 200, while the second part 300 of the edge area 200 has a thickness t+x. The mechanical stability of the second part 300 has thus been increased.
  • Base body 100 shown has a recess 101, the shape of which of the recess in the Figures 1 to 5 deviates.
  • the recess is open on one side of the base body and is delimited on the other sides by the second part 300 of the edge region.
  • the second part 300 of the edge area is the same as in FIGS Figures 1 to 5 educated.
  • the base body 100 shown can be produced in the same way as the one shown in FIG figure 3 shown body. Only the shape of the recess is different.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Punching Or Piercing (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der mechanischen Stabilität eines Randbereichs gemäß Anspruch 1.
  • Aus offenkundiger Vorbenutzung sind verschiedene Verfahren mit diesem Zweck bekannt. So können beispielsweise Rippen oder Sicken in den Randbereich eingebracht werden. Eine weitere Möglichkeit ist, den Randbereich durch Materialauftrag zu verdicken. Beispielsweise können Verstärkungselemente im Randbereich angeordnet werden, sodass der Randbereich eine größere Materialdicke aufweist als andere Bereiche des Grundkörpers. Die Dicke des gesamten Grundkörpers zu vergrößern kann auch eine Möglichkeit sein. Dadurch erhöht sich jedoch die Masse des Grundkörpers erheblich, was insbesondere bei bewegten Grundkörpern nachteilig ist. Außerdem wird mehr Material zur Herstellung des Grundkörpers benötigt, was die Herstellungskosten erhöht.
  • Die DE 10 2011 054 865 A1 die die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Kraftfahrzeugkarosseriebauteils.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfacher durchzuführendes Verfahren zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Zunächst wird ein Grundkörper mit einer Ausnehmung und einem Randbereich hergestellt. Der Randbereich begrenzt dabei die Ausnehmung. Der Randbereich kann beispielsweise eine gleichmäßige Breite um die Ausnehmung herum aufweisen. Die Ausnehmung kann beispielsweise kreisrund, oval oder eckig ausgebildet sein. Grundsätzlich sind auch andere Formen der Ausnehmung möglich. Unter der Breite wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere die Dimension verstanden, in der sich die Ebene erstreckt, in der der Grundkörper angeordnet ist.
  • Anschließend wird der Randbereich umgebogen. Ein erster Teil des umgebogenen Randbereichs wird dann entfernt. Dabei ist zu beachten, dass ein zweiter Teil des Randbereichs nicht entfernt wird, also stehen bleibt. Der erste Teil ist vorzugsweise zwischen dem zweiten Teil und der Ausnehmung angeordnet. Der erste Teil weist eine gleichmäßige Breite um die Ausnehmung herum auf. Nach dem Entfernen des ersten Teils wird eine zylindrische Endform der Ausnehmung erreicht.
  • Beim Umbiegen des Randbereichs geht im zweiten Bereich die Krümmung des Randbereichs in die gerade Form des Grundkörpers über. Der zweite Teil weist daher eine erhöhte Dicke im Vergleich zu einem an den Randbereich angrenzenden Bereich des Grundkörpers auf. Unter der Dicke wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere die Dimension verstanden, in der der Grundkörper die kleinste Ausdehnung hat. Die Dicke beeinflusst maßgeblich die mechanische Stabilität des Grundkörpers. Deshalb wird durch die erhöhte Dicke im zweiten Teil des Randbereichs die mechanische Stabilität des Randbereichs erhöht.
  • Der zweite Bereich erhöht die mechanische Stabilität der Ausnehmung, ohne dass dabei die gesamte Dicke des Grundkörpers erhöht wird. Es wird somit ein Grundkörper mit einer besonders stabilen Ausnehmung geschaffen, der eine vergleichsweise geringe Masse aufweist. Es werden somit weniger Ressourcen benötigt und die Herstellungskosten sind gering. Insbesondere wenn der Grundkörper Bestandteil einer rotierenden Vorrichtung ist, wird weniger Energie benötigt, um die Vorrichtung in Rotation zu versetzen.
  • Das Verfahren ist besonders einfach durchzuführen, da kein Material aufgetragen werden muss und keine Verstärkungselemente wie Sicken oder Rippen eingebracht werden müssen. Es finden lediglich ein Umformungsschritt, nämlich das Umbiegen, und ein Materialentfernungsschritt statt. Das Verfahren ist daher besonders einfach und kostengünstig umzusetzen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper mit einer Sicke hergestellt werden, die die mechanische Stabilität des Grundkörpers weiter erhöht.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Sicke um die Ausnehmung herum angeordnet sein. Die ist besonders vorteilhaft, um die Stabilität des Randbereichs zu erhöhen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Sicke eine Außenkontur aufweisen, die einer Außenkontur der Ausnehmung entspricht. Unter dem Begriff "Außenkontur" wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere die äußere Form des jeweiligen Bauteils in der Ebene des Grundkörpers verstanden. Es ist insbesondere möglich, dass der Randbereich, der erste Teil und/oder der zweite Teil die gleiche Außenkontur wie die Ausnehmung aufweisen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Grundkörper mit mehreren Sicken hergestellt werden, die die mechanische Stabilität des Grundkörpers weiter erhöhen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Randbereich eine Breite von weniger als 10cm, vorzugsweise weniger als 5cm, aufweisen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der erste Teil durch Zerspanen, Schneiden und/oder mit einem Laserstrahl entfernt werden. Es ist insbesondere die Entfernung mit einem Schneidstempel möglich.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Randbereich um einen Winkel zwischen 15° und 90° umgebogen werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische perspektivische Ansicht auf einen Grundkörper mit einer Ausnehmung;
    Fig. 2
    eine schematische perspektivische Ansicht des Grundkörpers aus Fig. 1 mit einem umgebogenen Randbereich;
    Fig. 3
    eine schematische perspektivische Ansicht des Grundkörpers aus Fig. 2, bei dem ein erster Teil des Randbereichs entfernt wurde;
    Fig. 4
    eine schematische Schnittansicht des Grundkörpers aus Fig. 3;
    Fig. 5
    schematische Schnittansichten der Grundkörper aus den Figuren 1 bis 3; und
    Fig. 6
    eine schematische perspektivische Ansicht eines Grundkörpers mit einer Ausnehmung.
  • Der Grundkörper 100 weist eine Ausnehmung 101 auf, die beispielsweise zur Befestigung des Grundkörpers 100 an einem anderen Bauteil genutzt werden kann. Bei Bewegungen des Grundkörpers 100 relativ zu diesem Bauteil wird der die Ausnehmung 101 begrenzende Randbereich 200 mechanisch beansprucht. Es ist daher vorteilhaft, den Randbereich 200 besonders stabil auszugestalten.
  • Dies geschieht, indem zunächst, wie in den Figuren 2 und 5B gezeigt, der Randbereich 200 umgebogen wird. Anschließend wird ein erster Teil des Randbereichs 200 entfernt. Dies kann insbesondere zerspanend oder schneidend, beispielsweise mit einem Schneidstempel, erfolgen. Der noch am Grundkörper 100 vorhandene zweite Teil 300 weist nun eine größere Dicke t+x auf. Dies ist insbesondere in Figur 5C besonders gut zu erkennen. Der Grundkörper 100 weist im an den Randbereich 200 angrenzenden Bereich eine Dicke t auf, während der zweite Teil 300 des Randbereichs 200 eine Dicke t+x aufweist. Somit ist die mechanische Stabilität des zweiten Teils 300 erhöht worden.
  • Der in Figur 6 gezeigte Grundkörper 100 weist eine Ausnehmung 101 auf, deren Form von der der Ausnehmung in den Figuren 1 bis 5 abweicht. Die Ausnehmung ist zu einer Seite des Grundkörpers hin offen und an den übrigen Seiten durch den zweiten Teil 300 des Randbereichs begrenzt. Der zweite Teil 300 des Randbereichs ist ebenso wie in den Figuren 1 bis 5 ausgebildet. Der in Figur 6 gezeigte Grundkörper 100 lässt sich auf die gleiche Weise herstellen wie der in Figur 3 gezeigte Grundkörper. Lediglich die Form der Ausnehmung ist anders.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Erhöhung der mechanischen Stabilität eines Randbereichs (200), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    - Herstellung eines Grundkörpers (100) mit einer Ausnehmung (101) und dem Randbereich (200), wobei die Ausnehmung (101) durch den Randbereich (200) begrenzt ist;
    - Umbiegen des Randbereichs (200);
    - Entfernen eines ersten Teils des Randbereichs (200), wobei ein zweiter Teil (300) des Randbereichs (200) nicht entfernt wird, und wobei der zweite Teil (300) des Randbereichs (200) eine größere Dicke aufweist als ein an den zweiten (300) Teil angrenzender Bereich des Grundkörpers (100), wobei der erste Teil eine gleichmäßige Breite um die Ausnehmung herum aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen des ersten Teils eine zylindrische Endform der Ausnehmung erreicht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (100) mit einer Sicke hergestellt wird, die die mechanische Stabilität des Grundkörpers (100) erhöht.
  3. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke um die Ausnehmung (101) herum angeordnet ist.
  4. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke eine Außenkontur aufweist, die einer Außenkontur der Ausnehmung (101) entspricht.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (100) mit mehreren Sicken hergestellt wird, die die mechanische Stabilität des Grundkörpers (100) erhöhen.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (200) eine Breite von weniger als 10cm, vorzugweise weniger als 5cm, aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil durch Zerspanen, Schneiden, einen Wasserstrahl und/oder mit einem Laserstrahl entfernt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (200) um einen Winkel zwischen 15° und 90° umgebogen wird.
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