EP3691807A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von geformten blechbauteilen mittels vorgeformten bauteilen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von geformten blechbauteilen mittels vorgeformten bauteilen

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Publication number
EP3691807A1
EP3691807A1 EP17780415.0A EP17780415A EP3691807A1 EP 3691807 A1 EP3691807 A1 EP 3691807A1 EP 17780415 A EP17780415 A EP 17780415A EP 3691807 A1 EP3691807 A1 EP 3691807A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
edge
preformed
final molded
tool
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.)
Withdrawn
Application number
EP17780415.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Flehmig
Martin Kibben
Daniel Nierhoff
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 Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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 filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3691807A1 publication Critical patent/EP3691807A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • 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
    • B21D22/26—Deep-drawing for making peculiarly, e.g. irregularly, shaped articles
    • 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
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/14—Dies
    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides
    • 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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a component, in particular a structural component of a vehicle, wherein the method
  • Method steps comprises preforming a workpiece into a preformed component and producing a final molded component from the preformed component.
  • the invention further relates to a device, in particular for carrying out the method according to the invention, with a forming tool.
  • sheet metal formed components such as thermoformed components usually require a final edge trimming, are cut off in the excess areas of the example, thermoformed component.
  • Trim tools are made, which partially or wholly cut the flange from above or obliquely in the desired manner.
  • the bleed is already much more expensive, because he over, for example
  • trimming operations are disadvantageous in that trimming usually requires one or even several separate, often maintenance-intensive operations, which moreover often require their own tool technology and logistics system.
  • the cut areas increase the scrap content, resulting in additional costs.
  • Shaping operation such as deep drawing was integrated. Although significant cost savings can be achieved, they remain some disadvantages, such as the accrual of waste, the creation of complicated tools, a complex testing, unwanted
  • Methods of forming largely near-net shape preformed components are produced, which predominantly have a planar material addition via suitable geometrical variations such as extensions of the frames and flanges, wavy bottoms or modified drawing radii.
  • this material addition is poked out, resulting in the thickening and realignment of residual stresses in the direction of the sheet metal plane. Modifications of these methods work with combined variants, in some cases also a
  • a final-molded component can be produced completely free from edge trimming and can therefore be manufactured with the least possible use of materials, from molded blanks of minimal dimensions, so-called minimal-form blanks. For example, from DE 10 2007 059 251 AI known, high-dimensional
  • Half shell has a particularly high dimensional stability, since the springback of the Semi-shell generating residual stress component is superimposed or reduced by the introduced compression.
  • Half shells must be subjected to a further trim usually so that they have the desired dimensions, in particular with regard to the frame height.
  • a further trim usually so that they have the desired dimensions, in particular with regard to the frame height.
  • the flange area of the half shell in the area of the die support surface is cut according to this publication.
  • the preformed half-shell produced in this way is calibrated by means of an upsetting paragraph arranged on the drawing die in the same tool.
  • this method also has the disadvantage that excess board material is obtained as a waste and that the integration of the cutting edge in the deep drawing die a high
  • German patent application DE 10 2008 037 612 AI also describes a process for the production of high-density half-shells with a
  • German patent application DE 10 2009 059 197 Al describes a method for producing a Haibschalenteils with a drawing punch and a drawing die.
  • a process-reliable and cost-effective production is achieved in that in a single step the drawing punch is retracted into the drawing die, a board is preformed into a blank sheet metal with at least one bottom portion, at least one frame portion and optionally a flange portion, wherein during preforming with the draw punch, an excess of material is introduced into either the bottom portion and the skirt portion or the optional flange portion of the blank sheet metal, and the sheet stock is finish formed and calibrated into a sheath shell portion.
  • the present invention seeks to provide a method and apparatus for the cost-effective production of sophisticated molded components.
  • this object is achieved in a generic method in that the preformed, in particular endkonturferne component in a (especially in its longitudinal direction) single or multiple cranked end-formed component or in a single or multiple cranked final molded, high-dimensional component is formed by a forming, in particular in at least one process step.
  • Tool stages are preformed by a low-sensitive manufacturing initially easy to produce, simple, in particular endkonturferne components whose
  • the inventive method has the advantage that for the production of components, in particular sophisticated molded components, substantially planar boards or minimal form blanks can be used and still can be largely dispensed with edge trimmings, so that a clear
  • the workpiece is in this case, for example, a substantially flat board or minimal form of board.
  • the workpiece is one or more
  • a final contour remote component is understood in particular a preform of a component, which can not be reshaped only by calibration to the final molded component.
  • the preformed or final contour distant component is a substantially straight component.
  • the preformed or endkonturferne component may already have structured surface elements. For example, if the final molded component is a cranked component, the preformed or final contour removed component is one less or not cranked component.
  • Endkonturferne component in at least one direction, for example in the longitudinal direction, in contrast to the final molded component is a substantially constant
  • the preformed or endkonturferne component due to its Endkonturferne in contrast to the final molded component process reliable by embossing the soil to be created and heightening the frames to be created (embossing and raising) can be made easily and save material.
  • effective, continuous methods such as roll forming can be used.
  • a final molded, highly dimensional component is understood in particular to be a component which has been subjected to calibration.
  • the preparation of the preformed, in particular of the final contour remote component may include, for example, a deep-drawing-like shaping step, for example, a thermoforming tool with inner hold-down, distant outer hold-down and / or large drawing radii and drawing columns and optionally auxiliary means for loading and positioning can be used.
  • a deep-drawing-like shaping step for example, a thermoforming tool with inner hold-down, distant outer hold-down and / or large drawing radii and drawing columns and optionally auxiliary means for loading and positioning can be used.
  • a shaping comprising, for example, embossing of the floor and raising the frames or optionally stopping the flanges to be created can take place.
  • the reshaping and calibration for the production of a final-shaped, highly dimensional component can take place in a common method step.
  • This embodiment has the advantage of obtaining a final-shaped, high-dimensional component in only one method step and in particular only one tool from a preformed component.
  • from the preformed component in a further forming step by forming first a final molded component is prepared and then made of the final molded component by calibrating a final molded, high-dimensional component.
  • two-step variant has the advantage that e.g. already existing
  • Calibration tools can be used to calibrate the component and thus the process can be integrated cost-effectively into existing process chains.
  • the preformed component or in particular the final molded component contains the material additions and / or material defects necessary for the production of, in particular, dimensionally stable, end-molded components.
  • Calibration can be understood, in particular, to mean a finish-forming of the end-formed component, which can be achieved, for example, by one or more pressing or upsetting operations.
  • the final molded or final molded, high modulus component may undergo further component modifying processing steps, such as piercing, lateral embossing, flange abutment or (minor) trimming.
  • the aim is to make the shape of the tool used for calibrating such that otherwise no further forming steps are necessary.
  • the preformed, end-shaped and / or the final-shaped, high-dimensional component is a substantially elongate component.
  • elongated components are understood in particular components that have a significantly longer compared to the other two sides and in particular a pronounced frame. This longer side naturally forms a preferred direction of the component, hereinafter referred to as the longitudinal direction, while the other two sides each represent a transverse direction.
  • the longitudinal direction of these components at least by a factor> 1, in particular at least a factor of 3, preferably at least by a factor of 5 compared to the transverse direction more extensive components particularly sophisticated molded components can be produced cost-effectively.
  • the preformed, the final-shaped and / or the final-shaped, high-dimensional component is a half-shell-shaped component which is in particular a U-shaped or hat-shaped component in cross-section. It has been recognized that the method according to the invention lends itself to a particularly cost-saving production of half-shell-shaped components, in particular the use with U-shaped or hat-shaped components in cross-section has proven to be particularly advantageous.
  • the preformed component is in its longitudinal direction in a Z-shape (cranked) or U-shape (double cranked) having endgeformtes or endgeformtes,
  • the inventive method is particularly suitable for the production of sophisticated molded components such. cranked components or even heavily cranked components such as heavily bent U-shaped
  • the Z-shape is, for example, by a
  • different regions of the preformed component are formed and / or calibrated with a time shift into the final-molded or final-shaped, high-dimensional component.
  • a final molded shape is understood to mean the shape of the final molded component and a final molded, highly dimensionalized shape is the shape of the final molded, high dimensional component becomes.
  • Calibrating the previous area is complete. For example, at least a first area and a second area are provided, which are deformed and / or calibrated offset in time. However, more than two, for example three, four, five or more, different areas may be provided. This approach allows further cost savings in the manufacture of sophisticated components. In particular, the cost-saving use of, for example, a single tool and / or the use of a low-maintenance tool in the further forming step and / or in the final shaping can thus be achieved.
  • the end-formed or end-formed, high-dimensional component has at least three regions, in particular a cranked middle region with two adjoining edge regions, wherein preferably the edge regions are aligned substantially parallel when forming the preformed component into the end-formed or final molded, high-dimensional component and / or stay and the longitudinal axis of the central region against the
  • edge area in this context refers to such an area being located next to a central area and not being dependent on the absolute position of this area in the entire final molded part. It has
  • the inventive method is particularly advantageous for the production of such complex shaped components.
  • the end-molded component also has an angle of 10 ° to 120 °, in particular an angle of 20 ° to 100 °, preferably an angle of 25 ° to 90 ° between the longitudinal axis of at least one edge region and the longitudinal axis of the at least one central region, the Complexity and control of the tool for forming and / or calibration are kept as low as possible.
  • the end-formed or end-formed component also has an angle of 30 ° to 60 ° between the longitudinal axis of at least one edge region and the longitudinal axis of the at least one central region, so that the complexity of the tool can be further reduced.
  • a multi-part forming tool is used, wherein the central region of the preformed component is formed into a final-shaped mold, after at least one
  • Boundary portion of the preformed component has been converted into a final molded shape or wherein the central region of the preformed component is formed and calibrated into a final molded, high-dimensional shape after at least one edge region of the preformed component has been reshaped and calibrated into a final molded, high-dimensional shape.
  • the preformed component is inserted into dies, which are arranged obliquely to the direction of displacement of the punch or dies used for forming.
  • the direction of displacement is understood in particular to be the direction of movement of the punches and / or dies during the forming process, that is, for example, the vertical direction.
  • Under a purpose obliquely arranged die is understood in particular that thereby the longitudinal axis of the inserted component obliquely to
  • Displacement direction is. It was recognized that the degree of ironing can be advantageously adjusted via the angle between the direction of displacement and the position of the component. The smaller the angle, the greater the achievable ironing. Thus, the desired degree of ironing can already be set cost-effectively by using a single tool.
  • the preformed component is clamped between at least one edge die and the associated at least one edge punch, wherein the clamping force is so high that the preformed component substantially [that is, not or only slightly] can slip.
  • the object is achieved in a generic device in that the forming tool is designed as a multi-part forming tool, each part of the multi-part forming tool comprises at least a punch and a die, wherein the forming tool is adapted to a simple or To produce a multi-cranked end-molded component by forming from the preformed component or is adapted to produce a single or multiple cranked final molded, high-dimensional component by forming and calibrating from the preformed component.
  • the device is preferably used in a transfer press or alternatively in chained single presses.
  • the device according to the invention can also have a tool for producing the preformed component, in particular a tool for embossing and raising or a deep-drawing tool with inner hold-down, distanced outer hold-down, large drawing radii and drawing gaps and / or tools for feeding and positioning. It is also possible to use a roll forming process with subsequent portioning into individual parts (preformed components).
  • Device have a forming tool with calibration function, in particular comprising a solid or split forming die with calibration function and / or likewise single or multi-part forming die with Calibration function and / or auxiliary elements for loading, support,
  • the device according to the invention can be any device according to the invention.
  • the device according to the invention can be any device according to the invention.
  • the forming tool has at least one middle tool part with two adjacent ones
  • Edge tool parts wherein the at least one middle tool part comprises at least one center punch and at least one middle die and at least one of the edge tool parts has an edge punch and an edge die.
  • the at least one edge die is at least one of the edge tool parts
  • the sequence of forming and / or calibrating the different areas of the preformed component can be advantageously adapted.
  • reshaping and / or calibrating, but also clamping of an edge region of the preformed component can take place before or during the forming and / or calibrating of another component region (in particular a central region), which results in the production of this component, in particular with high dimensional accuracy without edge trimming further simplified.
  • the edge dies especially those not
  • variable in height is understood in the context of the Randgesenkes that the so-called edge dies with respect to other die parts of the forming tool is variable in height, whereas these other die parts are rigid relative to each other.
  • Moving edge stamp preferably by at least one hydraulic actuating means force acting, is stored, the sequence of forming and / or calibrating the different areas of the preformed component can be further advantageously adapted.
  • reshaping and / or calibrating, but also clamping of an edge region of the preformed component can take place before or during the reshaping and / or calibrating of another component region (in particular a middle region), which results in the production of these components, in particular with high dimensional accuracy without edge trimming further simplified.
  • a height-adjustable edge die can thus be
  • Edge stamp understood that the so-called edge punches can be moved separately from other stamp parts of the forming tool according to the invention, in particular in height can be changed, whereas said other stamp parts are mutually rigid.
  • the device and / or the forming tool are in an inclined position with respect to the direction of displacement according to a further embodiment. It was recognized that can be adjusted by the measures advantageous the ironing.
  • the forming tool has a Umformrandgesenk with calibration function and / or a Umformrandstempel with calibration function, in particular a height-adjustable Umformrandgesenk with calibration function, optionally with an inner holddown.
  • edge stamp with calibration function are understood (edge) dies or stamp, which contain substantially the final shape of the high-dimensional, final molded component.
  • the forming tool has means for blocking the flow of material beyond the component boundary beyond, for example, side or front barrier walls.
  • the device optionally has means for clamping individual bottom regions of the preformed component, by means of which a particularly advantageous dimensional positioning for the precise positioning of the preformed component is made possible.
  • Fig. 2a-f are schematic representations of the forming of the preformed component in the final molded, high-dimensional component in a single step in the context of a second embodiment of the invention
  • a simply shaped preformed component 1 in the form of an unequipped, stretched and in its longitudinal direction predominantly straight oriented hat profile with predetermined edge contour is produced inexpensively by suitable measures.
  • the term simply refers to the extent of the longitudinal axis of the preformed component which otherwise may well have textured surface features or bends.
  • suitable measures for the production of this simply shaped preformed component 1 comes, for example, the embossing and raising or robust
  • the device for producing the simply shaped preformed, in particular end contour distant component 1 is thus, for example, a tool for embossing and raising or a deep-drawing tool with inner hold-down, distant outer hold-down, large drawing radii and drawing columns and aids for loading and positioning.
  • Simply shaped preformed components 1 can alternatively also be produced by roll forming.
  • the further formation takes place in the next step in a forming tool shown schematically in FIG. 1 according to the device according to the invention.
  • the forming tool for further molding of the simply shaped preformed component 1 is here constructed in three parts and has a middle tool part and two
  • Edge tool parts wherein the middle tool part has a center punch 2b and a middle die 3b and the first edge tool part has a marginal punch 2a and a height-adjustable edge die 3a, wherein the edge die 3a height adjustable via sleeves 6 movable [arrow 6) is mounted.
  • the second edge tool has a movable
  • the movable edge punch 2c associated with the rigid edge die 3c is defined by e.g. hydraulic or other force-acting adjusting means, the direction of movement 5 is shown
  • Fig. La are the edge stamp 2a, 2c and the center punch 2b at the beginning of the further step in the raised position.
  • height-adjustable edge die 3a is raised by the sleeves of the press to the level of the rigid edge of the die 3c, as indicated by arrow 6.
  • the two other dies 3b, 3c are already in their final position, are rigid and will not move.
  • the inner holddown, not shown, of the one fixed edge joint 3c can be extended.
  • the edge punches 2a, 2c and the center punch 2b are further lowered by the movement of the press in the direction of displacement 4 down.
  • both the force-bearing movable edge punch 2c and the raised height-adjustable edge bead 3a clamp the simply shaped preformed component 1 between their respective counterparts 2a, 3c.
  • the clamping force is chosen so large that the simply shaped preformed component 1 during their movement can not or only slightly slipping.
  • the central region 1b of the single-shaped preformed component 1 is initially exposed. In the further downward movement displaces the, the height-adjustable
  • Edge die 3a opposite edge punch 2a said edge die 3a down.
  • the movable edge punch 2c is inhibited by the rigid edge die 3c in its downward movement.
  • the relative movement between the individual edge punches 2a, 2c and edge dies 3a, 3c, in conjunction with the clamping and the inclined position, ensures that the central region 1b of the simply shaped preformed component 1 is increasingly lengthened with respect to the rigid side 1c and thereby deflects. Since the resulting bend requires more material than the straight shape, it comes to the elongation and concomitant tensile load to plastic deformation in almost all transitional areas between the central region lb and the edge regions la, lc of simply shaped
  • preformed component 1 The necessary material comes mainly from the extension of the transition areas between the areas of the die division.
  • stamp parts in a block state which leads to the final formation of the final molded component 8 (see Fig. Ld], in particular, the displacement of the respective opposing punch parts 2a, 2b, 2c and die parts 3a, 3b, 3c leads to a local Z-shape
  • the displacement along the longitudinal axis of the component can also take place repeatedly and in opposite directions, resulting in U-shaped or multiply cranked variants of the end-formed component 8
  • the optional calibration tool has, in particular, a solid or split calibration die and likewise single-part or multi-part calibration punches as well
  • Auxiliary elements for loading, support, positioning and ejecting After calibration, the final molded, high-dimensional component 13 can be removed.
  • the device according to the invention comprises only two tools, a first tool for producing the simply shaped preformed component and a forming tool for further forming with combined calibration.
  • the tool for producing the single-shaped preformed component 1 is e.g. to the same tool as in the variant of the first
  • Embodiment that is, for example, a tool for embossing and raising or for robust deep drawing with distant outer hold-down or roll forming with subsequent portioning.
  • the tool for final forming and calibrating the single-molded preformed component 1 comprises a center tool part and two edge tool parts, wherein the middle tool part has a center punch 2b and a center die 3b and the first edge tool part has an edge punch 2a and a height-adjustable edge die 3a having.
  • the second edge tool part has a movable edge punch 2c and a rigid edge bead 3c.
  • the height-adjustable edge die 3a and the rigid edge die 3c optionally have an inner hold-down device 10, respectively.
  • the movable edge die 2c associated with the rigid edge die 3c is provided with hydraulic or other force-acting
  • Adjustment means relative to the other punches, namely the center punch 2b and movably mounted on the edge punch 2a of the first edge tool part.
  • Forming tool is with respect to the downward movement 4 of the press in a desired angle.
  • Forming tool is with respect to the downward movement 4 of the press in a desired angle.
  • the dies 3a, 3b, 3c and stamp 2a, 2b, 2c on a calibration so it is forming dies with calibration or forming die with calibration function. Furthermore, it owns
  • Forming tool for the calibration process means for blocking the flow of material beyond the edge of the component, in the form of lateral shut-off walls 9 and optionally not shown end-side shut-off walls, as well as the ability to clamp individual floor areas of the preformed Bauteililsl if necessary on the raised hold-down 10.
  • the forming dies 2a, 2b, 2c are initially in the raised position.
  • the height-adjustable forming edge die 3a is e.g. through the sleeves of the press and optionally hydraulic or other
  • the simply preformed component 1 is inserted into the die.
  • both the force-acting edge stamp 2c and the raised height-adjustable edge die 3a first clamp the simply shaped preformed component 1 between their respective counterparts 2a, 3c, that is to say parts of the die bottom or the die optional raised hold 10.
  • the terminals is initially possible only over some areas of the inner hold-down 10. This is associated with a small distancing 12 of the bottom portions between the dies 3a, 3b, 3c and punches 2a, 2b, 2c and die and stamp parts. As can be seen in Fig. 2c, the central region of the single-shaped preformed component 1 is initially exposed.
  • the edge punch 3a which is opposite the movable edge die 3a, displaces said edge die 3a with the raised hold-down device 10 downwards.
  • the movably mounted edge punch 2c is inhibited by the rigid edge die 3c in its downward movement.
  • the raised hold-down device 10 are also pressed down, as shown in Fig. 2e. This finally begins the compression process, in which increasingly all excess surface portions of the intermediate end-formed component 13 are pushed out, in particular by the contact with the Absperrein 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Strukturbauteils eines Fahrzeugs, umfassend die Verfahrensschritte: Vorformen eines Werkstücks zu einem vorgeformten Bauteil (1) und Herstellen eines endgeformten Bauteils (8) oder eines endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils (13) aus dem vorgeformten Bauteil (1), wobei das vorgeformte Bauteil (1) in ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes Bauteils (8) oder in ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil (13) durch ein Umformen, insbesondere in mindestens einem Verfahrensschritt umgeformt wird. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Umformwerkzeug, wobei das Umformwerkzeug als mehrteiliges Umformwerkzeug ausgebildet ist, wobei jeder Teil des mehrteiligen Umformwerkzeugs zumindest einen Stempel (2a, 2b, 2c) und ein Gesenk (3a, 3b, 3c) umfasst, wobei das Umformwerkzeug dazu eingerichtet ist, ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes Bauteil (8) durch Umformen aus dem vorgeformten Bauteil (1) herzustellen oder dazu eingerichtet ist, ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil (13) durch Umformen und Kalibrieren aus dem vorgeformten Bauteil (1) herzustellen, wobei das Umformwerkzeug als mehrteiliges Umformwerkzeug ausgebildet ist, wobei jeder Teil des mehrteiligen Umformwerkzeugs zumindest einen Stempel und ein Gesenk umfasst.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geformten Blechbauteilen mittels vorgeformten Bauteilen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Strukturbauteils eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die
Verfahrensschritte Vorformen eines Werkstücks zu einem vorgeformten Bauteil und Herstellen eines endgeformten Bauteils aus dem vorgeformten Bauteil umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einem Umformwerkzeug. Durch Blechumformung hergestellte Bauteile, beispielsweise tiefgezogene Bauteile, benötigen in der Regel einen finalen Randbeschnitt, bei dem überschüssige Bereiche des beispielsweise tiefgezogenen Bauteils abgeschnitten werden. Bei
flanschbehafteten Teilen kann dies beispielsweise durch ein oder mehrere
Beschnittwerkzeuge erfolgen, die teilweise oder im Ganzen den Flansch von oben oder schräg in gewünschter Weise beschneiden. Bei flanschlosen Teilen hingegen ist der Beschnitt bereits wesentlich aufwändiger, weil er beispielsweise über
Keilschieber geleitet, von der Seite her abgeschnitten werden muss. Die
Beschnittoperationen sind jedoch insofern nachteilig, als dass der Beschnitt meistens eine oder sogar mehrere separate oft wartungsintensive Operationen erfordert, die zudem häufig eine eigene Werkzeugtechnik und ein eigenes Logistiksystem benötigen. Außerdem erhöhen die abgeschnittenen Bereiche den Schrottanteil, wodurch weitere Kosten entstehen.
Um zumindest die Prozesskette abzukürzen, wurden unterschiedliche Ansätze verfolgt, mit denen unter anderem der Flanschbeschnitt mit in die letzte
Formgebungsoperation, beispielsweise Tiefziehoperation integriert wurde. Damit lassen sich zwar schon nennenswerte Kosteneinsparungen erzielen, jedoch verbleiben weiterhin einige Nachteile, wie beispielsweise das Anfallen von Verschnitt, die Erstellung komplizierter Werkzeuge, eine aufwändige Erprobung, ungewollte
Rückfederungseffekte, eingeschränkte Maßhaltigkeit und eine Anfälligkeit gegenüber Prozessstörungen.
Aus diesem Grund wurden Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen, um den Randbeschnitt von, insbesondere im Querschnitt u-förmigen oder hutprofilartigen, Bauteilen einzusparen bzw. stark zu reduzieren. Vorgeschlagene Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass über verschiedene
Methoden der Umformung weitgehend endkonturnah vorgeformte Bauteile erzeugt werden, die über geeignete Geometrievariationen wie Verlängerungen der Zargen und Flansche, wellige Böden oder modifizierte Ziehradien vorwiegend eine flächige Materialzugabe besitzen. Im dann nachfolgenden speziellen Kalibrierschritt wird diese Materialzugabe herausgestaucht, was zur Aufdickung und Neuausrichtung der Eigenspannungen in Richtung der Blechebene führt. Modifikationen dieser Verfahren arbeiten mit kombinierten Varianten, bei denen abschnittsweise auch ein
Materialmangel vorhanden sein kann. Auch lokale Beschnittoperationen vor oder nach dem Kalibrieren sind möglich. Neben der Minimierung der Rückfederung wird auch die Reduzierung des Beschnitts angestrebt. So kann aus einem endkonturnah vorgeformten Bauteil ein endgeformtes Bauteil völlig randbeschnittfrei erzeugt und damit mit minimalstem Materialeinsatz, aus Formplatinen minimaler Abmessungen, sogenannten Minimalformplatinen gefertigt werden. Beispielsweise ist aus der DE 10 2007 059 251 AI bekannt, hochmaßhaltige
Halbschalen in einem zweistufigen Verfahren herzustellen. Hierzu werden zunächst endkonturnahe vorgeformte Halbschalen hergestellt, welche über den gesamten Querschnitt aufgrund ihrer geometrischen Form überschüssiges Material aufweisen. Anschließend werden die vorgeformten Halbschalen durch einen weiteren
Pressvorgang zu ihrer Endform gestaucht. Eine auf diese Weise hergestellte
Halbschale weist eine besonders hohe Maßhaltigkeit auf, da der die Rückfederung der Halbschale erzeugende Eigenspannungsanteil durch die eingebrachte Stauchung überlagert bzw. vermindert wird.
Nachteilig an diesem Herstellungsverfahren ist jedoch, dass die vorgeformten
Halbschalen in der Regel einem weiteren Beschnitt unterzogen werden müssen, damit diese die gewünschten Maße insbesondere hinsichtlich der Zargenhöhe aufweisen. Zur Optimierung der Prozesskette ist beispielsweise aus der DE 10 2011 050 001 AI bekannt, den finalen Beschnitt in den Tiefziehprozess zu integrieren. Zur Herstellung von flanschlosen Ziehteilen wird gemäß dieser Druckschrift der Flanschbereich der Halbschale im Bereich der Gesenkauflagefläche beschnitten. Anschließend wird die so hergestellte vorgeformte Halbschale durch einen am Ziehstempel angeordneten Stauchabsatz in demselben Werkzeug kalibriert. Dieses Verfahren weist jedoch weiterhin den Nachteil auf, dass überschüssiges Platinenmaterial als Verschnitt anfällt und dass die Integration der Schneidkante in das Tiefziehgesenk einem hohen
Werkzeugverschleiß unterliegt. Zudem kann nicht ausreichend sichergestellt werden, dass die Platine während des Tiefziehens ihre Position nicht verändert, wodurch in der Folge Maßungenauigkeit der vorgeformten Halbschale erzeugt werden, die wiederum einen Beschnitt im Flansch- oder Zargenbereich bedingen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 037 612 AI beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von hoch maßhaltigen Halbschalen mit einem
Bodenbereich, einem Zargenbereich und einem Flanschbereich, wobei zunächst aus einer Platine eine vorgeformte Halbschale geformt wird, welche anschließend zur endgeformten Halbschale umgeformt und beschnitten wird.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2009 059 197 AI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Haibschalenteils mit einem Ziehstempel und einem Ziehgesenk. Eine prozesssichere und kostengünstige Herstellung wird dadurch erreicht, dass in einem einzigen Arbeitsschritt der Ziehstempel in das Ziehgesenk eingefahren wird, eine Platine zu einem Blechrohteil mit mindestens einem Bodenabschnitt, mindestens einem Zargenabschnitt und optional einem Flanschabschnitt vorgeformt wird, wobei während des Vorformens mit dem Ziehstempel ein Materialüberschuss entweder in den Bodenabschnitt und den Zargenabschnitt oder den optionalen Flanschabschnitt des Blechrohteils eingebracht wird, und das Blechrohteil zu einem Haibschalenteil fertiggeformt und kalibriert wird.
Den beschriebenen Ansätzen ist gemein, dass in einem ersten Verfahrensschritt eine Vorform erzeugt wird, die der Endform oder Fertigform des Bauteils möglichst nahe kommt und gegebenenfalls ein zusätzlicher Randbeschnitt notwendig wird. Die Reduzierung oder die Beseitigung von Randbeschnitten benötigt robuste und wenig sensitive Vorformmethoden, die möglichst unabhängig von Reibung, Chargen- und Dickenschwankungen Bauteile liefern, deren Abwicklung nur wenig voneinander abweichen. Wie beschrieben, erfolgt dies mit dem Einsatz von distanzierten äußeren Niederhaltern, klemmenden inneren Niederhaltern sowie größeren Ziehspalten und Ziehradien.
Nur dort, wo diese Herangehensweisen wegen der Ausbildung von starken Falten oder Rissen nicht greift, werden Randkontur-Zugaben, gebremste Niederhalter oder kleine Ziehradien notwendig, die damit zusätzliche überschüssige Bereiche erzeugen.
Im Zuge der Umsetzung von Realbauteilen hat sich nun herausgestellt, dass die derzeit bekannten Herangehensweisen zur Vorformgestaltung nicht immer ausreichen, um auch anspruchsvolle Bauteilformen herzustellen oder den Beschnitt zu minimieren. So lassen sich z.B. relativ stark gekröpfte Vorformen für U-Träger, wie sie z.B. in
Fahrzeugen zu finden sind, nur mit dem klassischen Tiefziehen und nachfolgenden Beschnitten vorformen. Dies erfordert mehr Material und verringert den Spareffekt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kostengünstigen Herstellung anspruchsvoll geformter Bauteile anzugeben. In Abkehr von der bislang gebräuchlichen technischen Entwicklung wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass das vorgeformte, insbesondere endkonturferne Bauteil in ein (insbesondere in seiner Längsrichtung) einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes Bauteil oder in ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil durch ein Umformen, insbesondere in mindestens einem Verfahrensschritt umgeformt wird. So können in einem Vorformschritt in einem ersten Werkzeug oder optional mehreren
Werkzeugstufen durch eine gering sensitive Fertigung zunächst gut herstellbare, einfache, insbesondere endkonturferne Bauteile vorgeformt werden, deren
Randkontur eher gering von der Sollkontur abweicht. In einem weiteren
Verfahrensschritt kann das endgeformte Bauteil in mindestens einem zweiten
Werkzeug dann durch ein Umformen aus dem vorgeformten Bauteil hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere anspruchsvoll geformten Bauteilen, im Wesentlichen ebene Platinen oder Minimalformplatinen eingesetzt werden können und dennoch auf Randbeschnitte weitgehend verzichtet werden kann, sodass eine deutliche
Vereinfachung des Fertigungsprozesses gegenüber den bekannten Verfahren erzielt wird. Das Werkstück ist hierbei beispielsweise eine im Wesentlichen ebene Platine oder Minimalformplatine. Bevorzugt ist das Werkstück aus einem oder mehreren
Stahlwerkstoffen hergestellt. Alternativ können auch Aluminiumwerkstoffe oder andere Metalle verwendet werden. Unter einem vorgeformten, insbesondere einem endkonturfernen Bauteil wird insbesondere eine Vorform eines Bauteils verstanden, welche nicht lediglich durch ein Kalibrieren zum endgeformten Bauteil umgeformt werden kann. Beispielsweise ist das vorgeformte bzw. endkonturferne Bauteil ein im Wesentlichen gerades Bauteil. Allerdings kann das vorgeformte bzw. endkonturferne Bauteil schon strukturierte Flächenelemente besitzen. Ist das endgeformte Bauteil beispielsweise ein gekröpftes Bauteil, ist das vorgeformte bzw. endkonturferne Bauteil beispielsweise ein weniger oder nicht gekröpftes Bauteil. Beispielsweise weist das vorgeformte bzw.
endkonturferne Bauteil in zumindest einer Richtung, zum Beispiel in Längsrichtung, im Unterschied zum endgeformten Bauteil eine im Wesentlichen konstante
Querschnittsgeometrie auf. Insbesondere kann das vorgeformte bzw. endkonturferne Bauteil aufgrund seiner Endkonturferne im Unterschied zum endgeformten Bauteil prozesssicher durch ein Prägen des zu erstellenden Bodens und Hochstellen der zu erstellenden Zargen (Prägen und Hochstellen) einfach und materialsparend hergestellt werden. Alternativ können auch effektive, kontinuierliche Methoden, wie beispielsweise das Rollformen zum Einsatz kommen. Im Gegensatz dazu wird unter einem endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteil insbesondere ein Bauteil verstanden, welches einem Kalibrieren unterzogen wurde.
Die Herstellung des vorgeformten, insbesondere des endkonturfernen Bauteils kann dabei beispielsweise einen tiefziehartigen Formgebungsschritt umfassen, wobei beispielsweise ein Tiefziehwerkzeug mit innerem Niederhalter, distanziertem äußeren Niederhalter und/oder großen Ziehradien und Ziehspalten sowie optional Hilfsmitteln zur Beschickung und Positionierung eingesetzt werden kann.
Insbesondere kann auch eine Formgebung umfassend beispielsweise Prägen des Bodens und Hochstellen der Zargen bzw. optional Abstellen der zu erstellenden Flansche erfolgen. Denkbar sind auch beliebige Kombinationen aus Abkanten und/oder Biegen und/oder (Ver-) Prägen oder das Rollformen mit anschließendem Portionieren in Teilstücke.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Umformen und ein Kalibrieren zur Herstellung eines endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils in einem gemeinsamen Verfahrensschritt erfolgen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, in nur einem Verfahrensschritt und insbesondere nur einem Werkzeug aus einem vorgeformten Bauteil ein endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil zu erhalten. Alternativ wird in einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus dem vorgeformten Bauteil in einem Weiterformschritt durch Umformen zunächst ein endgeformtes Bauteil hergestellt und dann aus dem endgeformten Bauteil durch Kalibrieren ein endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil hergestellt. Diese
zweischrittige Variante hat den Vorteil, dass z.B. bereits vorhandene
Kalibrierwerkzeuge zum Kalibrieren des Bauteils verwendet werden können und das Verfahren sich damit kostengünstig in bestehende Prozessketten einbinden lässt.
Ist ein Kalibrieren vorgesehen, enthält das vorgeformte Bauteil oder insbesondere das endgeformte Bauteil die zur Herstellung insbesondere maßhaltiger endgeformter Bauteile notwendigen Materialzugaben und/oder Material mängel.
Unter dem Kalibrieren kann insbesondere ein Fertigformen des endgeformten Bauteils verstanden werden, welches beispielsweise auch durch einen oder mehrere Press- oder Stauchvorgänge erreicht werden kann. Allerdings ist es möglich, dass das endgeformte oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil noch weiteren, das Bauteil modifizierenden Verarbeitungsschritten unterzogen werden kann, wie etwa einem Einbringen von Anbindungslöchern, seitlichen Verprägungen, Flanschabstellungen oder einem (geringen) Beschnittvorgang. Allerdings wird angestrebt, die Form des zum Kalibrieren eingesetzten Werkzeugs derart zu gestalten, dass ansonsten keine weiteren Umformungsschritte mehr notwendig sind.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das vorgeformte, endgeformte und/oder das endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil ein im Wesentlichen längliches Bauteil. Es hat sich herausgestellt, dass das
erfindungsgemäße Verfahren gerade bei der Herstellung von anspruchsvoll geformten länglichen Bauteilen vorteilhaft eingesetzt werden kann. Unter länglichen Bauteilen werden insbesondere Bauteile verstanden, die eine im Vergleich zu den anderen beiden Seiten deutlich längere Seite und insbesondere eine ausgeprägte Zarge aufweisen. Diese längere Seite bildet naturgemäß eine Vorzugsrichtung des Bauteils, im Folgenden als Längsrichtung bezeichnet, während die anderen beiden Seiten jeweils eine Querrichtung darstellen. Insbesondere können aus in Längsrichtung dieser Bauteile mindestens um einen Faktor >1, insbesondere mindestens um einen Faktor 3, bevorzugt mindestens um einen Faktor 5 im Vergleich zur Querrichtung ausgedehntere Bauteilen besonders anspruchsvoll geformte Bauteile kostensparend hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das vorgeformte, das endgeformte und/oder das endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil ein halbschalenförmiges Bauteil, das insbesondere ein im Querschnitt u-förmiges oder hutförmiges Bauteil ist. Es wurde erkannt, dass das erfindungsgemäße Verfahren sich zu einer besonders kostensparenden Herstellung von halbschalenförmigen Bauteilen eignet, insbesondere der Einsatz bei im Querschnitt u-förmigen oder hutförmigen Bauteilen hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorgeformte Bauteil in seiner Längsrichtung in ein eine Z-Form (gekröpft) oder U- Form (doppelt gekröpft) aufweisendes endgeformtes oder endgeformtes,
hochmaßhaltiges Bauteil umgeformt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung anspruchsvoll geformter Bauteile wie z.B. gekröpfter Bauteile oder sogar stark gekröpfter Bauteile wie etwa stark gekröpfte U-förmige
Bauteile, insbesondere wenn sie ein Kalibrieren erfahren. Gerade bei der Herstellung von einfach oder mehrfach bzw. mehrdimensional gekröpften Bauteilen hat sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders kostensparend herausgestellt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit anspruchsvoll geformte Bauteile dennoch mit Minimalformplatinen fertigen, sodass bei Bedarf auf Randbeschnitte weitgehend verzichtet werden kann. Insbesondere wenn die Bauteile in ihrer
Längsrichtung eine Z oder U-Form aufweisen, lassen sie sich besonders
materialsparend herstellen. Die Z-Form wird dabei beispielsweise durch eine
Verschiebung sich jeweils gegenüberliegender Formabschnitte um einen
Mittenbereich erzeugt, so dass die zu verändernden Bereiche des vorgeformten Bauteils sich in definierten Winkeln zur Verschiebungsrichtung befinden, beispielsweise wenn die Längsrichtung bzw. die Längsachse in X-Richtung verläuft, eine Verschiebung in Z- und/oder Y-Richtung möglich ist (Koordinatensystem). Je nach Art der Kröpfung kann die Verschiebung über die Längsachse des Bauteils auch mehrfach und gegensinnig gerichtet erfolgen. Dann ergeben sich U-förmig oder mehrfach gekröpfte Varianten des endgeformten Bauteils bzw. des endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unterschiedliche Bereiche des vorgeformten Bauteils zeitversetzt in das endgeformte oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil umgeformt und/oder kalibriert.
Unterschiedliche Bereiche des vorgeformten Bauteils werden also zumindest teilweise nicht zeitgleich in die endgeformte Form oder endgeformte, hochmaßhaltige Form umgeformt bzw. kalibriert, wobei unter einer endgeformten Form die Form des endgeformten Bauteils und unter einer endgeformten, hochmaßhaltigen Form die Form des endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils verstanden wird. Die
unterschiedlichen Bereiche können teilweise überlappen oder vollständig
verschiedene Bereiche sein. Unterschiedliche Bereiche des vorgeformten Bauteils werden somit zumindest teilweise einzeln oder separat umgeformt bzw. kalibriert. ■ Das Umformen des vorgeformten Bauteils bzw. das Kalibrieren setzt sich
insbesondere aus partiellen Umform- bzw. Kalibrierschritten zusammen. Bevorzugt besteht eine teilweise zeitliche Überlappung zwischen dem Umformen und/oder Kalibrieren unterschiedlicher Bereiche, sodass das Umformen und/oder Kalibrieren teilweise zeitgleich erfolgt. Ebenfalls ist jedoch möglich, dass ein Umformen und/oder Kalibrieren eines Bereichs erst dann erfolgt, wenn das Umformen und/oder
Kalibrieren des vorherigen Bereichs abgeschlossen ist. Beispielsweise sind zumindest ein erster Bereich und ein zweiter Bereich vorgesehen, welche zeitlich versetzt umgeformt und/oder kalibriert werden. Es können jedoch auch mehr als zwei, beispielsweise drei, vier, fünf oder mehr, unterschiedliche Bereiche vorgesehen sein. Dieses Vorgehen ermöglicht eine weitere Kostenersparnis bei der Herstellung anspruchsvoller Bauteile. Insbesondere kann somit der kostensparende Einsatz beispielsweise eines einzigen Werkzeugs und/oder der Einsatz eines wartungsarmen Werkzeugs im Weiterformschritt und/oder beim Endformen erreicht werden.
Insbesondere lässt sich das Anwendungsspektrum auf Bauteile, die insbesondere mit den Randbedingungen des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens etwa wegen ihrer aufwendigen Form bisher nicht entsprechend gefertigt werden können, erweitern. In einer weiteren Ausgestaltung weist das endgeformte oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil zumindest drei Bereiche auf, insbesondere einen gekröpften Mittelbereich mit zwei angrenzenden Randbereichen, wobei vorzugsweise beim Umformen des vorgeformten Bauteils in das endgeformte oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil die Randbereiche im Wesentlichen parallel ausgerichtet werden und/oder bleiben und die Längsachse des Mittelbereichs gegen die
Längsachse der Randbereiche abgewinkelt wird. Auch andere Ausrichtungen der Randbereiche sind in X-, Y- und/oder Z-Richtung (Koordinatensystem) möglich. Der Begriff Randbereich bezieht sich in diesem Kontext darauf, dass solch ein Bereich neben einem Mittelbereich angeordnet ist und nicht abhängig von der absoluten Position dieses Bereichs im gesamten endgeformten Bauteil ist. Es hat sich
herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren sich besonders vorteilhaft für die Herstellung derart aufwendig geformter Bauteile eignet. Wenn das endgeformte Bauteil zudem einen Winkel von 10° bis 120°, insbesondere einen Winkel von 20° bis 100°, vorzugsweise einen Winkel von 25° bis 90° zwischen der Längsachse zumindest eines Randbereichs und der Längsachse des zumindest einen Mittelbereichs aufweist, kann die Komplexität und Ansteuerung des Werkzeugs zum Umformen und/oder Kalibrieren möglichst gering gehalten werden. Besonders bevorzugt weist das endgeformte oder endgeformte Bauteil zudem einen Winkel von 30° bis 60° zwischen der Längsachse zumindest eines Randbereichs und der Längsachse des zumindest einen Mittelbereichs auf, sodass die Komplexität des Werkzeugs weiter vermindert werden kann. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein mehrteiliges Umformwerkzeug verwendet, wobei der Mittelbereich des vorgeformten Bauteils in eine endgeformte Form umgeformt wird, nachdem mindestens ein
Randbereich des vorgeformten Bauteils in eine endgeformte Form umgeformt worden ist oder wobei der Mittelbereich des vorgeformten Bauteils in endgeformte, hochmaßhaltige Form umgeformt und kalibriert wird, nachdem mindestens ein Randbereich des vorgeformten Bauteils in endgeformte, hochmaßhaltige Form umgeformt und kalibriert worden ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorgeformte Bauteil in Gesenke eingelegt, die schräg zur Verschiebungsrichtung der zur Umformung verwendeten Stempel oder Gesenke angeordnet sind. Unter der Verschiebungsrichtung wird insbesondere die Richtung der Bewegung der Stempel und/oder Gesenke beim Umformvorgang verstanden, also beispielsweise die vertikale Richtung. Unter einem hierzu schräg angeordneten Gesenk wird insbesondere verstanden, dass dadurch die Längsachse des eingelegten Bauteils schräg zur
Verschiebungsrichtung liegt. Es wurde erkannt, dass sich über den Winkel zwischen Verschiebungsrichtung und Lage des Bauteils der Abstreckgrad vorteilhaft einstellen lässt. Je kleiner dabei der Winkel, desto größer ist die erreichbare Abstreckung. Somit lässt sich der gewünschte Abstreckgrad schon durch die Verwendung eines einzigen Werkzeugs kostensparend einstellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorgeformte Bauteil zwischen mindestens einem Randgesenk und dem zugehörigen mindestens einen Randstempel eingeklemmt, wobei die Klemmkraft so hoch ist, dass das vorgeformte Bauteil im Wesentlichen nicht [das heißt nicht oder nur wenig) nachrutschen kann. Durch die Einstellung der Klemmkraft kann somit eine Herstellung mit relativ geringem Aufwand von aufwendig geformten Bauteilen erreicht werden. Nach einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass das Umformwerkzeug als mehrteiliges Umformwerkzeug ausgebildet ist, wobei jeder Teil des mehrteiligen Umformwerkzeugs zumindest einen Stempel und ein Gesenk umfasst, wobei das Umformwerkzeug dazu eingerichtet ist, ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformte Bauteil durch Umformen aus dem vorgeformten Bauteil herzustellen oder dazu eingerichtet ist, ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil durch Umformen und Kalibrieren aus dem vorgeformten Bauteil herzustellen. Die Vorrichtung wird vorzugsweise in einer Transferpresse oder alternativ in verketteten Einzelpressen eingesetzt.
Der Einsatz einer solchen Vorrichtung ermöglicht eine kostensparende Herstellung anspruchsvoller Bauteile. Insbesondere kann somit der kostensparende Einsatz beispielsweise eines einzigen Umformwerkzeugs und/oder der Einsatz eines wartungsarmen Umformwerkzeugs im Weiterformschritt und/oder beim Endformen erreicht werden. Insbesondere lässt sich das Anwendungsspektrum auf Bauteile, die insbesondere mit den Randbedingungen des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens etwa wegen ihrer aufwendigen Form bisher nicht oder nur sehr aufwendig entsprechend gefertigt werden können, erweitern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zudem ein Werkzeug zur Herstellung des vorgeformten Bauteils aufweisen, insbesondere etwa ein Werkzeug zum Prägen und Hochstellen oder ein Tiefziehwerkzeug mit innerem Niederhalter, distanziertem äußeren Niederhalter, großen Ziehradien und Ziehspalten und/oder Hilfsmittel zur Beschickung und Positionierung. Möglich ist auch der Einsatz eines Rollform- Prozesses mit nachfolgendem Portionieren zu Einzelteilen (vorgeformte Bauteile).
Zur Herstellung eines endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils kann die
erfindungsgemäße Vorrichtung ein Umformwerkzeug mit Kalibrierfunktion aufweisen, insbesondere aufweisend ein massives oder geteiltes Umformgesenk mit Kalibrierfunktion und/oder ebenfalls ein- oder mehrteilige Umformstempel mit Kalibrierfunktion und/oder Hilfselementen zur Beschickung, Abstützung,
Positionierung und/oder Auswerfern.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein
Kalibrierwerkzeug aufweisen, insbesondere aufweisend ein massives oder geteiltes Kalibriergesenk und/oder ebenfalls ein- oder mehrteilige Kalibrierstempel und/oder Hilfselementen zur Beschickung, Abstützung, Positionierung und/oder Auswerfern.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Umformwerkzeug mindestens ein Mittelwerkzeugteil mit zwei angrenzenden
Randwerkzeugteilen auf, wobei das mindestens eine Mittelwerkzeugteil zumindest einen Mittelstempel und zumindest ein Mittelgesenk umfasst und mindestens eines der Randwerkzeugteile einen Randstempel und ein Randgesenk aufweist. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders prozesssichere und kostensparende Herstellung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das mindestens eine Randgesenk mindestens eines der Randwerkzeugteile ein
höhenveränderbares Randgesenk. Dadurch, dass mindestens ein Randgesenk höhenveränderbar, z.B. auf Pinolen gelagert ist, kann die Abfolge des Umformens und/oder Kalibrierens der unterschiedlichen Bereiche des vorgeformten Bauteils vorteilhaft angepasst werden. Beispielsweise kann somit ein Umformen und/oder Kalibrieren, aber auch ein Klemmen eines Randbereichs des vorgeformten Bauteils schon vor oder während des Umformens und/oder Kalibrierens eines anderen Bauteilbereichs (insbesondere eines Mittelbereichs) erfolgen, was die Herstellung dieser Bauteil insbesondere mit hoher Maßhaltigkeit ohne Randbeschnitt weiter vereinfacht. Optional weisen die Randgesenke, insbesondere die nicht
höhenveränderbaren d.h. sich bereits in Endlage befindlichen Randgesenke, einen inneren Niederhalter oder Formerhaltungsstempel auf, welcher im Wesentlichen den Großteil der Form des Randbereichs derart stützt, dass durch die Umformbewegung keine wesentliche Maßveränderung entsteht, sodass sich das vorgeformte Bauteil neben dem Formschluss zu den Randwerkzeugteilen besonders vorteilhaft
positionieren und damit eine gewisse Maßhaltigkeit erzeugen lässt. Unter dem Begriff höhenveränderbar wird im Kontext des Randgesenkes verstanden, dass das so bezeichnete Randgesenk gegenüber anderen Gesenkteilen des Umformwerkzeugs höhenveränderbar ist, wohingegen diese anderen Gesenkteile relativ zueinander starr sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine Randstempel mindestens eines der Randwerkzeugteile gegenüber den anderen Stempel(teilen) beweglich gelagert. Dadurch, dass mindestens ein
Randstempel beweglich, bevorzugt durch mindestens ein hydraulisches Stellmittel kraftwirkend, gelagert ist, kann die Abfolge des Umformens und/oder Kalibrierens der unterschiedlichen Bereiche des vorgeformten Bauteils weiter vorteilhaft angepasst werden. Beispielsweise kann somit ein Umformen und/oder Kalibrieren, aber auch ein Klemmen eines Randbereichs des vorgeformten Bauteils schon vor oder während des Umformens und/oder Kalibrierens eines anderen Bauteilbereichs (insbesondere eines Mittelbereichs) erfolgen, was die Herstellung dieser Bauteile insbesondere mit hoher Maßhaltigkeit ohne Randbeschnitt weiter vereinfacht. In Kombination mit einem höhenveränderbaren Randgesenk lässt sich somit
beispielweise besonders vorteilhaft auch das zeitgleiche Umformen und/oder
Kalibrieren der an einen Mittelbereich des vorgeformten Bauteils angrenzenden Randbereiche erreichen. Unter dem Begriff beweglich wird im Kontext der
Randstempel verstanden, dass die so bezeichneten Randstempel gegenüber anderen Stempelteilen des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs separat bewegt, insbesondere in der Höhe verändert werden können, wohingegen die genannten anderen Stempelteile zueinander starr sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung und/oder das Umformwerkzeug sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung bezüglich der Verschiebungsrichtung in einer Schräglage befinden. Es wurde erkannt, dass sich durch die Maßnahmen vorteilhaft der Abstreckgrad einstellen lässt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Umformwerkzeug ein Umformrandgesenk mit Kalibrierfunktion und/oder einen Umformrandstempel mit Kalibrierfunktion auf, insbesondere ein höhenverstellbares Umformrandgesenk mit Kalibrierfunktion, mit optional einem inneren Niederhalter. Hierdurch kann vorteilhaft das Umformen und Kalibrieren des vorgeformten Bauteils in das endgeformte Bauteil mit nur einem Werkzeug erfolgen.
Unter einem Umform(rand)gesenk mit Kalibrierfunktion und einem
Umform(rand)stempel mit Kalibrierfunktion werden (Rand)Gesenke bzw. Stempel verstanden, die im Wesentlichen schon die Endform des hochmaßhaltigen, endgeformten Bauteils enthalten.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, weist das Umformwerkzeug Mittel zur Abriegelung des Materialflusses über die Bauteil- Berandung hinaus auf, beispielweise seitliche oder stirnseitige Absperrwände.
Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Maßhaltigkeit der endgeformten Bauteile insbesondere in einem optionalen Flanschbereich dadurch erreicht, dass zumindest zeitweise während des Pressvorgangs der Materialfluss des Bauteils beispielsweise an den optionalen Flanschkanten einer halbschalenförmigen Bauteils abgesperrt ist. Dadurch wird erreicht, dass kein Platinenmaterial aus dem
Pressbereich herausgedrückt wird und so das gesamte überschüssige
Platinenmaterial vollständig in das endgeformte Bauteil umgeformt wird. Das Absperren des Materialflusses des vorgeformten und/oder endgeformten und/oder endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils nach außen kann in einer besonders bevorzugten Weise durch eine an dem für den Pressvorgang verwendeten Stempel vorgesehenen Absperrwand erreicht werden. Dies hat zum einen den Vorteil, dass keine zusätzliche verfahrbare Komponente vorgesehen werden muss, um den Materialfluss nach außen abzusperren. Zum anderen wird auf diese Weise erreicht, dass die den Materialfluss absperrende Absperrwand gerade bei dem den
Materialfluss bewirkenden Pressvorgang in die zur Absperrung vorgesehene Position fährt. Alternativ können verfahrbare seitliche Wände für eine Abriegelung sorgen. Zudem weist die Vorrichtung optional Mittel zur Klemmung einzelner Bodenbereiche des vorgeformten Bauteils auf, durch die eine insbesondere für die Maßhaltigkeit besonders vorteilhafte genaue Positionierung des vorgeformten Bauteils ermöglicht wird.
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 zwei Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in
Fig. la-d schematische Darstellungen des Umformens des vorgeformten Bauteils in das endgeformte Bauteil im Rahmen eines ersten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei lediglich die Wirkflächen der Stempel und Gesenke dargestellt sind, und
Fig. 2a-f schematische Darstellungen des Umformens des vorgeformten Bauteils in das endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil in einem einzigen Schritt im Rahmen eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei lediglich die Wirkflächen der Stempel und Gesenke dargestellt sind.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäße Vorrichtung werden im Folgenden anhand der Herstellung eines hutprofilartigen, einfach gekröpften Bauteils näher erläutert. Bei flanschlosen und/oder mehrfach gekröpften Teilen erfolgt eine analoge Vorgehensweise.
Im Folgenden werden für ähnliche bzw. einander entsprechende Merkmale dieselben Bezugszeichen verwendet.
In einem ersten, nicht dargestellten Schritt wird ein einfach geformtes vorgeformtes Bauteil 1 in Form eines ungekröpften, gestreckten und in seiner Längsrichtung vorwiegend gerade orientierten Hutprofils mit vorgegebener Randkontur durch geeignete Maßnahmen kostengünstig hergestellt. Die Bezeichnung einfach bezieht sich auf die Erstreckung der Längsachse des vorgeformten Bauteils, das ansonsten durchaus strukturierte übrige Flächenelemente oder Krümmungen besitzen kann. Als geeignete Maßnahmen zur Herstellung dieses einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 kommt beispielsweise das Prägen und Hochstellen oder robustes
Tiefziehen mit distanziertem äußeren Niederhalter in Betracht. Bei der Vorrichtung zur Herstellung des einfach geformten vorgeformten, insbesondere endkonturfernen Bauteils 1 handelt es sich somit beispielsweise um ein Werkzeug zum Prägen und Hochstellen oder ein Tiefziehwerkzeug mit innerem Niederhalter, distanziertem äußeren Niederhalter, großen Ziehradien und Ziehspalten sowie Hilfsmittel zur Beschickung und Positionierung. Einfach geformte vorgeformte Bauteile 1 können alternativ auch durch Rollformen hergestellt werden.
Die Weiterformung erfolgt im nächsten Schritt in einem in Fig. 1 schematisch dargestellten Umformwerkzeug gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Umformwerkzeug zur Weiterformung des einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 ist hier dreiteilig aufgebaut und weist ein Mittelwerkzeugteil und zwei
Randwerkzeugteile auf, wobei das Mittel werkzeugteil einen Mittelstempel 2b und ein Mittelgesenk 3b aufweist und das erste Randwerkzeugteil einen Randstempel 2a und ein höhenveränderbares Randgesenk 3a aufweist, wobei das Randgesenk 3a über Pinolen 6 höhenveränderbar beweglich [Pfeil 6) gelagert ist. Die nicht
höhenveränderbaren Gesenkteile können noch einen optionalen inneren Niederhalter besitzen (nicht dargestellt), der in ausgefahrenem Zustand die Positionierung und Beschickung erleichtert. Das zweite Randwerkzeug weist einen beweglichen
Randstempel 2c und ein starres Randgesenk 3c auf. Der dem starren Randgesenk 3c zugehörige bewegliche Randstempel 2c ist durch z.B. hydraulische oder andere kraftwirkende Stellmittel, dargestellt ist die Bewegungsrichtung 5 dieser
kraftwirkenden Stellmittel, relativ zu den anderen Stempeln, namentlich dem
Mittelstempel 2b und dem Randstempel 2a des ersten Randwerkzeugteils beweglich gelagert. Das Umformwerkzeug befindet sich bezüglich der durch Pfeil 4 dargestellten Abwärtsbewegung einer Presse in einer Schräglage. Der Ablauf der Weiterformung wird im Folgenden beschrieben.
Wie in Fig. la dargestellt, befinden sich die Randstempel 2a, 2c und der Mittelstempel 2b zu Beginn des Weiterformschritts in angehobener Position. Das
höhenveränderliche Randgesenk 3a ist durch die Pinolen der Presse auf das Niveau des starren Randgesenks 3c angehoben, wie durch Pfeil 6 angedeutet. Die beiden anderen Gesenke 3b, 3c befinden sich bereits in ihrer Endlage, sind starr und werden nicht bewegt. Zudem kann der nicht dargestellte, innere Niederhalter des einen feststehenden Randgesenks 3c ausgefahren sein. Zunächst wird das einfach vorgeformte Bauteil 1 in die schräg zur
Verschiebungsrichtung 4 liegenden Gesenke 3a, 3b, 3c eingelegt. Dabei kann die Positionierung des vorgeformten Bauteils 1 durch den Formschluss zu den beiden Randgesenken oder/und durch den, nicht dargestellten, angehobenen inneren Niederhalter des starren Randgesenks erfolgen.
Wie in Fig. lb dargestellt, werden im Weiteren die Randstempel 2a, 2c und der Mittelstempel 2b durch die Bewegung der Presse in Verschiebungsrichtung 4 nach unten abgesenkt. Dabei klemmen zunächst sowohl der kraftwirkend gelagerte bewegliche Randstempel 2c als auch das angehobene höhenveränderbare Randgesenk 3a das einfach geformte vorgeformte Bauteil 1 zwischen ihren jeweiligen Gegenpart 2a, 3c. Die Klemmkraft ist dabei so groß gewählt, dass das einfach geformte vorgeformte Bauteil 1 während ihrer Bewegung nicht oder nur wenig nachrutschen kann. Der Mittelbereich lb des einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 liegt dabei zunächst frei. In der weiteren Abwärtsbewegung verdrängt der, dem höhenveränderbaren
Randgesenk 3a gegenüberliegende Randstempel 2a besagtes Randgesenk 3a nach unten. Außerdem wird der bewegliche Randstempel 2c durch das starre Randgesenk 3c in seiner Abwärtsbewegung gehemmt. Die Relativbewegung zwischen den einzelnen Randstempeln 2a, 2c und Randgesenken 3a, 3c sorgt in Verbindung mit der Klemmung und der Schräglage dafür, dass sich der Mittelbereich lb des einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 bezüglich der starren Seite lc zunehmend verlängert und dabei auslenkt. Da die entstehende Kröpfung mehr Material benötigt als die gerade Form, kommt es zur Dehnung und damit einhergehenden Zugbelastung bis hin zur plastischen Deformation in nahezu allen Übergangsbereichen zwischen dem Mittelbereich lb und den Randbereichen la, lc des einfach geformten
vorgeformten Bauteils 1. Das notwendige Material dazu kommt vorwiegend aus der Streckung der Übergangsbereiche zwischen den Bereichen der Gesenketeilung.
In der Endposition, wie in Fig. lc dargestellt, befinden sich alle Gesenk- und
Stempelteile in einem Blockzustand, der zur finalen Ausformung des endgeformten Bauteils 8 (siehe Fig. ld] führt, insbesondere führt die Verschiebung der sich jeweils gegenüberliegenden Stempelteile 2a, 2b, 2c und Gesenkteile 3a, 3b, 3c zu einer lokalen Z-Form. Je nach Art der Kröpfung kann die Verschiebung über die Längsachse des Bauteils auch mehrfach und gegensinnig gerichtet erfolgen. Dann ergeben sich U- förmig oder mehrfach gekröpfte Varianten des endgeformten Bauteils8. Bei der
Weiterformung können zudem noch nicht vorgeformte Flächenelemente des Bauteils8 ergänzt werden.
Wie in Fig. ld dargestellt, fahren die Werkzeugteile abschließend in ihre
Ausgangsposition, wie durch Pfeil 7 dargestellt, wobei die Rückbewegungsrichtung der kraftwirkenden Stellmittel in die Ausgangslage durch Pfeil 5' dargestellt ist, und das endgeformte Bauteil 8 kann entnommen und bei Bedarf in ein Kalibrierwerkzeug, nicht dargestellt, verbracht werden, wo eine Hochmaßhaltigkeit im Zuge des
Kalibrierens eingestellt wird. Das optionale Kalibrierwerkzeug weist insbesondere ein massives oder geteiltes Kalibriergesenk und ebenfalls ein- oder mehrteilige Kalibrierstempel sowie
Hilfselementen zur Beschickung, Abstützung, Positionierung und Auswerfern auf. Nach dem Kalibrieren kann das endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil 13 entnommen werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung lediglich zwei Werkzeuge, ein erstes Werkzeug zur Herstellung des einfach geformten vorgeformten Bauteils und ein Umformwerkzeug zur Weiterformung mit kombiniertem Kalibrieren.
Bei dem Werkzeug zur Herstellung des einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 handelt es sich z.B. um das gleiche Werkzeug wie in der Variante des ersten
Ausführungsbeispiels, also beispielsweise ein Werkzeug zum Prägen und Hochstellen oder zum robusten Tiefziehen mit distanziertem äußeren Niederhalter oder einem Rollformen mit nachfolgendem Portionieren.
Wie in Fig. 2a dargestellt, umfasst das Werkzeug zum Endformen und Kalibrieren des einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 kombiniert einen Mittelwerkzeugteil und zwei Randwerkzeugteilen, wobei das Mittelwerkzeugteil einen Mittelstempel 2b und ein Mittelgesenk 3b aufweist und das erste Randwerkzeugteil einen Randstempel 2a und ein höhenveränderbares Randgesenk 3a aufweist. Das zweite Randwerkzeugteil weist einen beweglichen Randstempel 2c und ein starres Randgesenk 3c auf. Das höhenveränderbare Randgesenk 3a und das starre Randgesenk 3c besitzen optional jeweils einen inneren Niederhalter 10. Der dem starren Randgesenk 3c zugehörige bewegliche Randstempel 2c ist durch hydraulische oder andere kraftwirkende
Stellmittel relativ zu den anderen Stempeln, namentlich dem Mittelstempel 2b und dem Randstempel 2a des ersten Randwerkzeugteils beweglich gelagert. Das
Umformwerkzeug befindet sich bezüglich der Abwärtsbewegung 4 der Presse in einer gewünschten Schräglage. Im Unterschied zur Variante aus dem ersten
Ausführungsbeispiel weisen die Gesenke 3a, 3b, 3c und Stempel 2a, 2b, 2c eine Kalibrierfunktion auf, somit handelt es sich um Umformgesenke mit Kalibrierfunktion bzw. Umformstempel mit Kalibrierfunktion. Des Weiteren besitzt das
Umformwerkzeug für den Kalibriervorgang Mittel zur Abriegelung des Materialflusses über die Bauteil-Berandung hinaus, in Form der seitlichen Absperrwände 9 und optional nicht dargestellter stirnseitiger Absperrwände, sowie die Möglichkeit, einzelne Bodenbereiche des vorgeformten Bauteilsl bei Bedarf über die angehobene Niederhalter 10 zu klemmen.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel befinden sich die Umformstempel 2a, 2b, 2c zunächst in angehobener Position. Das höhenveränderliche Umformrandgesenk 3a ist z.B. durch die Pinolen der Presse und optional hydraulische oder andere
kraftwirkende Stellmittel, dargestellt ist die Bewegungsrichtung 5 dieser
kraftwirkenden Stellmittel, auf das Niveau des starren Umformrandgesenks angehoben, dargestellt durch Pfeil 6. Die beiden anderen Gesenke 3b, 3c befinden sich in ihrer Endlage, sind starr und werden nicht bewegt. Zudem ist der optionale innere Niederhalter 10 beider Randgesenke 3a, 3c ausgefahren.
Wie in Fig. 2b dargestellt wird das einfach vorgeformte Bauteil 1 in das Gesenk eingelegt. Dabei kann die Positionierung des Bauteils 1 durch den Formschluss zu den beiden Randgesenken 3a, 3c oder/und durch den optional angehobenen inneren Niederhalter 10 des starren Randgesenks 3c erfolgen.
Im Weiteren senken sich die drei Umformstempel 2a, 2b, 2c durch die Bewegung des Pressenstempels, dargestellt durch Pfeil 4, nach unten ab. Dabei klemmen zunächst sowohl der kraftwirkend gelagerte Randstempel 2c als auch das angehobene höhenveränderbare Randgesenk 3a das einfach geformte vorgeformte Bauteil 1 zwischen ihren jeweiligen Gegenpart 2a, 3c, also Teilen des Gesenkbodens oder des optional angehobenen Niederhalters 10. Da der Querschnitt des vorgeformten
Bauteils 1 von dem der Endform abweicht, ist das Klemmen zunächst nur über einige Bereiche der inneren Niederhalter 10 möglich. Dies ist verbunden mit einer geringen Distanzierung 12 der Bodenbereiche zwischen den Gesenken 3a, 3b, 3c und Stempeln 2a, 2b, 2c respektive Gesenk- und Stempelteilen. Wie in Fig. 2c zu sehen, liegt der Mittelbereich des einfach geformten vorgeformten Bauteils 1 zunächst frei.
In der weiteren Abwärtsbewegung verdrängt der, dem beweglichen Randgesenk 3a gegenüberliegende Randstempel 2a besagtes Randgesenk 3a mit dem angehobenen Niederhalter 10 nach unten. Außerdem wird der beweglich gelagerte Randstempel 2c durch das starre Randgesenk 3c in seiner Abwärtsbewegung gehemmt.
Auch hier sorgt nun die Relativbewegung zwischen den einzeln Randwerkzeugteilen dafür, dass sich der Mittelbereich des einfach vorgeformten Bauteils 1 zunehmend verlängert und dabei auslenkt. Da die entstehende Kröpfung mehr Material benötigt als die gerade Form und die feste Klemmung 11 zu den angehobenen Niederhaltern 10 dafür sorgt, dass nur wenig Material aus den geklemmten Bereichen in den
Mittelbereich fließt, kommt es ebenfalls zur Dehnung und damit einhergehenden Zugbelastung bis hin zur plastischen Deformation in nahezu allen
Übergangsbereichen des einfach vorgeformten Bauteils 1 zwischen den Bereichen der Gesenketeilung, wie in Fig. 2d dargestellt.
Kurz vor Erreichen der Endposition werden die angehobenen Niederhalter 10 ebenfalls nach unten gedrückt, wie in Fig. 2e dargestellt. Damit beginnt schließlich der Stauchprozess, bei dem insbesondere durch den Kontakt mit den Absperrwände 9 zunehmend alle überschüssigen Flächenanteile des zwischenzeitlich endgeformten Bauteils 13 herausgestaucht werden.
In der Endposition befinden sich alle Gesenk- und Stempelteile 3a, 3b, 3c, 2a, 2b, 2c in einem Blockzustand, der zur finalen Ausformung der Bauteil-Endkontur mit hoher Maßhaltigkeit und Randbeschnittfreiheit führt. Abschließend fahren, wie in Fig. 2f dargestellt, die Werkzeugteile in ihre Ausgangsposition, wie mit Pfeil 7 dargestellt, wobei die Rückbewegungsrichtung der kraftwirkenden Stellmittel in die Ausgangslage gesondert durch Pfeil 5' dargestellt ist. Das endgeformte hochmaßhaltige Bauteil 13 kann entnommen und in die weitere Verarbeitungskette überführt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Strukturbauteils eines Fahrzeugs, umfassend die Verfahrensschritte:
Vorformen eines Werkstücks zu einem vorgeformten Bauteil [1) und
Herstellen eines endgeformten Bauteils [8, 13) aus dem vorgeformten Bauteil dadurch gekennzeichnet, dass
das vorgeformte Bauteil (1) in ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes Bauteil (8) oder in ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil (13) durch ein Umformen, insbesondere in mindestens einem Verfahrensschritt umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem
vorgeformten Bauteil (1) durch Umformen zunächst ein endgeformtes Bauteil (8) hergestellt wird und dann aus dem endgeformten Bauteil (8) durch ein
Kalibrieren das endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil (13) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen und ein Kalibrieren zur Herstellung des endgeformten, hochmaßhaltigen Bauteils (13) in einem gemeinsamen Verfahrensschritt erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das vorgeformte (1), das endgeformte (8) und/oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil (13) ein im Wesentlichen längliches Bauteil (1, 8, 13) ist, insbesondere ein in Längsrichtung mindestens um einen Faktor >1, insbesondere mindestens um einen Faktor 3, bevorzugt mindestens um einen Faktor 5 im Vergleich zur Querrichtung ausgedehnteres Bauteil (1, 8, 13).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das vorgeformte (1), das endgeformte (8) und/oder das endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil (13) ein halbschalenförmiges Bauteil (1, 8, 13), insbesondere ein im Querschnitt u- förmiges oder hutförmiges Bauteil (1, 8, 13) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das vorgeformte Bauteil (1) in ein eine Z-Form oder U-Form aufweisendes endgeformtes (8) oder
endgeformtes, hochmaßhaltiges Bauteil (13) umgeformt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei unterschiedliche Bereiche (la, lb, lc) des vorgeformten Bauteils (1) zeitversetzt in das endgeformte (8) oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil (13) umgeformt und/oder kalibriert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das endgeformte (8) oder endgeformte,
hochmaßhaltige Bauteil (13) zumindest einen gekröpften Mittelbereich (lb) mit zwei angrenzenden Randbereichen (la, lc) umfasst, wobei vorzugsweise beim Umformen des vorgeformten Bauteils (1) in das endgeformte (8) oder endgeformte, hochmaßhaltige Bauteil (13) die Randbereiche (la, lc) im
Wesentlichen parallel ausgerichtet werden und/oder bleiben und die Längsachse des Mittelbereich (lb) gegen die Längsachse der Randbereiche (la, lc) abgewinkelt wird, insbesondere um 10° bis 120°, bevorzugt 30° bis 90°.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein mehrteiliges
Umformwerkzeug verwendet wird, wobei der Mittelbereich (lb) des
vorgeformten Bauteils (1) in eine endgeformte Form umgeformt wird, nachdem mindestens ein Randbereich (la, lc) des vorgeformten Bauteils (1) in eine endgeformte Form umgeformt worden ist oder wobei der Mittelbereich des vorgeformten Bauteils (1) in endgeformte, hochmaßhaltige Form umgeformt und kalibriert wird, nachdem mindestens ein Randbereich (la, lc) des vorgeformten Bauteils (1) in endgeformte, hochmaßhaltige Form umgeformt und kalibriert worden ist
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das vorgeformte Bauteil (1) in Gesenke (3a, 3b, 3c) eingelegt wird, die schräg zur Verschiebungsrichtung (4) der zur Umformung verwendeten Stempel (2a, 2b, 2c) oder Gesenke (3a, 3b, 3c) angeordnet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das vorgeformte Bauteil (1) zunächst zwischen mindestens einem Randgesenk (3a, 3c) und dem zugehörigen mindestens einen Randstempel (2a, 2c) eingeklemmt wird, wobei die
Klemmkraft so hoch ist, dass das vorgeformte Bauteil (1) im Wesentlichen nicht nachrutschen kann.
12. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Umformwerkzeug,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Umformwerkzeug als mehrteiliges Umformwerkzeug ausgebildet ist, wobei jeder Teil des mehrteiligen Umformwerkzeugs zumindest einen Stempel (2a, 2b, 2c) und ein Gesenk (3a, 3b, 3c) umfasst, wobei das Umformwerkzeug dazu eingerichtet ist, ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes Bauteil (8) durch Umformen aus dem vorgeformten Bauteil (1) herzustellen oder dazu eingerichtet ist, ein einfach oder mehrfach gekröpftes endgeformtes,
hochmaßhaltiges Bauteil (13) durch Umformen und Kalibrieren aus dem vorgeformten Bauteil (1) herzustellen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Umformwerkzeug mindestens ein Mittelwerkzeugteil mit zwei angrenzenden Randwerkzeugteilen aufweist, wobei das mindestens eine Mittelwerkzeugteil zumindest einen Mittelstempel (2b) und zumindest ein Mittelgesenk (3b) umfasst und mindestens eines der Randwerkzeugteile einen Randstempel [2a, 2c) und ein Randgesenk (3a, 3b) umfasst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das mindestens eine Randgesenk (3a, 3c) mindestens eines der Randwerkzeugteile ein höhenveränderbares Randgesenk (3a) ist und wobei die Randgesenke (3a, 3c), insbesondere die nicht
höhenveränderbaren Randgesenke (3c), optional einen inneren Niederhalter (10) aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der mindestens eine Randstempel (2c) mindestens eines der Randwerkzeugteile gegenüber den anderen Stempeln (2a, 2b) beweglich gelagert ist, bevorzugt durch mindestens ein hydraulisches Stellmittel kraftwirkend gelagert ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung
und/oder das Umformwerkzeug sich bezüglich der Verschiebungsrichtung (4) in einer Schräglage befindet.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Umformwerkzeug ein Umformrandgesenk (3a) mit Kalibrierfunktion, insbesondere ein
höhenverstellbares Umformrandgesenk (3a) mit Kalibrierfunktion, mit optional einem inneren Niederhalter (10) aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei das Umformwerkzeug Mittel zur Abriegelung des Materialflusses über die Bauteil-Berandung hinaus aufweist, insbesondere seitliche oder stirnseitige Absperrwände (9), und/oder optional Mittel zur Klemmung einzelner Bodenbereiche des vorgeformten Bauteils (1) umfasst.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112157174B (zh) * 2020-09-14 2023-02-17 一汽解放汽车有限公司 一种变截面纵梁预弯模具及变截面纵梁预弯装置
JP7494883B2 (ja) * 2021-11-18 2024-06-04 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形方法およびプレス成形品の製造方法
CN114769434A (zh) * 2022-03-24 2022-07-22 日照兴业汽车配件股份有限公司 一种成型模及其使用方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5973120A (ja) * 1982-10-19 1984-04-25 Toyota Motor Corp プレス品の曲げ加工方法
JP2773345B2 (ja) * 1990-01-30 1998-07-09 日産自動車株式会社 絞り加工型
DE19802589A1 (de) * 1998-01-23 1999-07-29 Acera S A Vorrichtung zum schrittweisen Biegen von Metall-Bändern und/oder Blechen
FR2792558B1 (fr) * 1999-04-21 2002-01-18 Serinox Sa Procede et outils d'emboutissage, applications notamment a l'emboutissage de banquettes, et articles emboutis, notamment banquettes ainsi obtenues
DE10130404B8 (de) * 2001-06-23 2010-02-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Tiefziehen eines Blechbauteils einer Kraftfahrzeugkarosserie
JP2005103579A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Shigeru Co Ltd プレス絞り加工方法及びその金型装置
JP4568077B2 (ja) * 2004-10-19 2010-10-27 新日本製鐵株式会社 形状凍結性に優れたプレス金型
DE102007059251A1 (de) 2007-12-07 2009-06-10 Thyssenkrupp Steel Ag Herstellverfahren hoch maßhaltiger Halbschalen
DE102008037612B4 (de) 2008-11-28 2014-01-23 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren und Werkzeugsatz zur Herstellung von flanschbehafteten, hoch maßhaltigen und tiefgezogenen Halbschalen
JP2010167480A (ja) * 2009-01-26 2010-08-05 Honda Motor Co Ltd プレス成形用金型及びプレス成形方法
DE102009059197A1 (de) 2009-12-17 2011-06-22 ThyssenKrupp Steel Europe AG, 47166 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Halbschalenteils
DE102011050001A1 (de) 2011-04-29 2012-10-31 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flanschlosen Ziehteilen
JP5733475B2 (ja) * 2012-09-12 2015-06-10 新日鐵住金株式会社 湾曲部品の製造方法及び湾曲部品の製造装置
DE102013103751B4 (de) * 2013-04-15 2025-03-27 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zur Herstellung von hochmaßhaltigen Halbschalen und Vorrichtung zur Herstellung einer Halbschale
MX2016007938A (es) * 2013-12-20 2016-10-12 Jfe Steel Corp Metodo de estampacion, y metodo para la fabricacion de pieza estampada.
RU2707847C1 (ru) * 2014-09-18 2019-11-29 Ниппон Стил Корпорейшн Способ изготовления формованного изделия, инструментальная оснастка и изделие трубчатой формы
CN107073542B (zh) * 2014-10-03 2019-03-29 新日铁住金株式会社 压制成形品的制造方法以及压制成形品
JP6162677B2 (ja) * 2014-11-28 2017-07-12 豊田鉄工株式会社 ホットスタンプトリム部品
RU2669956C1 (ru) * 2014-12-22 2018-10-17 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Способ изготовления компонента с поперечным сечением в форме шляпы
CN204912375U (zh) * 2015-07-07 2015-12-30 天津市鸣利金属结构制造有限公司 一种钢板压弯装置
CN205763394U (zh) * 2016-06-26 2016-12-07 内蒙古民族大学 一种镁合金拼焊板拉深成形装置

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