WO2012037914A1 - Verfahren und vorrichtung zum formen flächiger werkstücke - Google Patents

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WO2012037914A1
WO2012037914A1 PCT/DE2011/001508 DE2011001508W WO2012037914A1 WO 2012037914 A1 WO2012037914 A1 WO 2012037914A1 DE 2011001508 W DE2011001508 W DE 2011001508W WO 2012037914 A1 WO2012037914 A1 WO 2012037914A1
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embossing
folding
workpiece
raffsicken
tool
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PCT/DE2011/001508
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Walter Hommel
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Giw Gesellschaft Für Innovative Werkzeugsysteme Mbh
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    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
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    • B21D19/084—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for making negative angles with linear cams, e.g. aerial cams

Definitions

  • the invention relates to a method for forming flat workpieces, in particular for molding and folding of sheet metal parts, preferably of external parts in the bodywork, wherein the workpiece when folding compressive stresses and / or tensile stresses are mediated.
  • the invention relates to a corresponding device which uses the method according to the invention.
  • this is about the forming or forming / deformation of workpieces, in particular the deep drawing of sheets.
  • Body components are usually formed from sheet metal.
  • the basic shape of such body parts is regularly produced by a drawing process.
  • the actual drawing process is followed by further work steps in which the so-called drawing edge is cut off and the part shape is finished.
  • the function and connection of the finished part to other body parts specify the effort to be operated. So it is usually necessary that a board must be folded after the actual shaping.
  • outer panels such as bonnets, doors or tailgates is made by folding an intermediate form, which is further formed later. More specifically, the outer panel is mortared or roll-folded against the inner panel.
  • the bent board serves as a welding or riveting flange for connecting the respective sheet metal parts in the body.
  • FIGS. 1 to 3 show the example of a bonnet the respectively required sequence of operations with reference to a simplified sectional representation.
  • Figures 1 to 3 relate to a principle section on a hood and show the required sequence of operations.
  • Figure 1 shows a schematic plan view of a hood.
  • CONFIRMATION COPY Figure 2 shows a simplified sectional view of the section AA through the hood in the connection area to the fender.
  • the outer panel is connected to the inner panel via a flanging flange.
  • FIG. 3 shows the production steps to be carried out on the outer panel for producing the flanging flange. After the actual drawing, the outer panel is trimmed. There is a folding. After bending, pre-flanging and finally finish flanging up to the flare flange.
  • Figures 4 and 5 relate to a principle section through a side wall in the connection to the bumper and show the required sequence of operations.
  • Figures 4 and 5 show a simplified sectional view of a side wall in the connection to the bumper and the required sequence of operations for generating the fold, which serves for welding to the inner panel. After pulling, the outer panel or sidewall is trimmed. This is followed by the fold at which the side wall is welded to the inner panel.
  • body parts are three-dimensionally shaped and therefore have correspondingly shaped or curved connection boards. This is the figures 6, 7 and 9 to 10 can be removed. When folding the board is stretched or compressed, as shown in detail in the aforementioned figures.
  • the bent edge of the component can be curved.
  • FIGS. 6 to 11 For the problem basically occurring during bending, reference is made to FIGS. 6 to 11. In detail the following:
  • the sheet is subjected to pressure in the board.
  • the board is compressed. There are considerable compressive stresses.
  • a positive bending line can result from a positive component curvature or a positively curved component edge. After moving apart of the tool, the sheet springs back by the elastic amount and there is a so-called spring-back. This can be seen in detail in the illustrations from FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 8 shows the folding of a positively curved component edge, according to which the edge of the cut-out edge of the component is longer than the bending line.
  • Figures 9 and 10 relate to the springback of the material during bending due to tensile stresses. If the sheet is formed by a negatively curved bending line during bending, a tensile load is created in the board. The board is stretched, resulting in tensile stresses in the board. A negative bending line can result from a negative component crumple or a negatively curved component edge. After moving apart of the tool, the sheet springs back by the elastic amount of deformation. It creates a so-called deflection.
  • FIG. 11 shows the folding of a negatively curved component edge, according to which the edge of the cut edge of the board is shorter than the bending line.
  • the free bending shown in FIGS. 12 and 13 is suitable for relatively straight folds in which the expansion or compression is small.
  • the free folding in parts with stiff geometry is conceivable, namely, namely, the component is so stiff in itself that the stresses in the board hardly lead to deformation.
  • no Vorhaltede are required. This is - as far as the free bending possible - of particular advantage.
  • the disadvantage is that the free folding is only applicable if compressive or tensile stresses are extremely low and / or if the component has a sufficient rigidity.
  • the folding over arched shape according to Figures 14 and 15 is a further measure to compensate for and avoid springback, in which case the part form as far as arc and biased it is that after the compression or compression a dimensionally stable part is obtained.
  • the degree of deflection or deflection must be determined precisely in advance, for example by complex calculation or simulation. This applies both to the positive partial form shown in FIGS. 14 and 15 and to negative partial forms which are not described in more detail here.
  • the bending over-arched shape has the disadvantage that the correct Vorforceeterrorisme are complex and difficult to determine. Usually, despite repeated simulation, several manual correction loops are required on the tool. A bending with waves from the pulling is used when the board is stretched during bending, namely at negative curvature of the component surface and / or the component edge. As shown in FIGS. 16 and 17, during the pulling operation, shafts are formed in the board area. This leads to an elongation of the material in this area. The additional material length thus produced is available when folding. By this measure, an elongation can be completely compensated. This is an advantage. The disadvantage, however, is that the board holds a strong mark, causing the board is wavy. In addition, a considerable effort in the incorporation of the tools.
  • the folding with a preform is used for compression and expansion in the board.
  • the board is drawn to a large extent on a stamp, then cropped and then folded. The stresses during bending can be reduced considerably.
  • the board after folding regularly has a circumferential constriction and thus marking in the region of the bending radius.
  • FIGS. 18 and 19 show this method and the problem associated therewith.
  • Figures 20 and 21 relate to controlled forming with blank holder, after which the laid board is formed in an additional drawing operation with a sheet holder controlled. During this forming, the microstructure of the sheet is regularly changed by work hardening, whereby the jumping size is considerably reduced.
  • This method is mainly used for compression.
  • a disadvantage is the tooling complexity, whereby the process is expensive.
  • the onboard end tends to spring something, resulting in another disadvantage of this method.
  • Figures 22, 23 and 24 relate to the folding with an interrupted Abkantline, after which the board when folding one or more beads is impressed on the board height / are.
  • the beads "consume” excess material and serve to stiffen the board, but they reduce the jumping distance.
  • This method is usually used for upsetting in the board.
  • a disadvantage of this method is the fact that not infrequently surface defects occur as a result of bead embossing, and surface defects on or in the Component surface. Therefore, this method is only suitable for use in interior parts in the body shop.
  • the invention has for its object to improve the methods known from practice.
  • a method for forming sheet-like workpieces, in particular for forming and folding of sheet metal parts should be specified, after which by simple means a Auft. Compression is avoided or compensated.
  • a corresponding device should be specified.
  • the method according to the invention is characterized by measures, according to which consumes excess material in compression areas of the workpiece and / or the material is elongated in Dehn Schemeen of the workpiece.
  • the "consumption" of the material in compression areas serves to eliminate, but at least to reduce, the compressive stresses which normally occur there in stretching areas, additional materal is required, which is provided by lengths of the sheet, namely to eliminate or at least increase tensile stresses to reduce.
  • a device which comprises a special bending tool, which is preferably adjustable. Measures can be implemented by the tool, according to which excess material of the workpiece can be consumed in compression areas and / or material of the workpiece can be elongated in expansion areas.
  • the provision of a so far adjustable tool is advantageous.
  • an elimination, but at least a compensation of deflection or rebound is realized. Different variants can be combined to a corresponding compensation. Above all, it is possible to realize compensation measures without interrupting punch and Abkantline when folding.
  • FIGS. 1 to 24 show the underlying problems and approaches known from practice
  • FIGS. 25 to 48 relate to embodiments of the teaching according to the invention, namely using the method according to the invention and using the device according to the invention. In concrete, the show
  • Fig. 25 to 31 a first variant of a method according to the invention under
  • FIGS. 44 to 46 show a further alternative embodiment of the invention
  • Fig. 47 shows a further alternative embodiment of the invention
  • Fig. 48 shows a further alternative embodiment of the invention
  • compression areas are compensated for vertical or approximately vertical bends.
  • the consumption of excess material takes place by applying Raffsicken, whereby a reduction / compensation of the compressive stresses is achieved.
  • Figure 25 shows a plan view and a side view, schematically, a car roof.
  • the laterally bent board has obtained a finished shape after folding and will not be deformed any further.
  • the component remains in the bending tool.
  • the bending bar is at this Zett Vietnamese in its bottom dead center.
  • the board is under compressive stress over its entire height.
  • shirring beads are formed in the lower region of the folded board, as shown clearly in FIGS. 26 to 28.
  • the beads consume the excess material.
  • the development of the beads not only consumes the excess sheet, but places the board partially under tension with sufficient number of beads and sufficient depth of form. The tensile stresses generated in this way can be compensate for the remaining compressive stresses, which results in another positive effect.
  • the tool design can be explained with Raffsicken stamping running through the bending bar.
  • the punches are driven by wedge drive.
  • the shaping punches for the Raffsicken run through the bending strip and form the beads only after the folding edge has run over the board. As a result, a uniform immersion of the bending bar is possible without interrupting the Abkantline.
  • the Raffsicken stamps are driven by a wedge drive.
  • the number as well as the shape depth of the beads depends on the board length and the deflection to be avoided.
  • the mold depth can be adjusted via a slider mechanism. It is also conceivable that individual Raffsicken-stamp activated or shut down, as needed. To minimize the training effort, the Raffsicken stamp can - vary as needed - in their depth of form, activate and / or shut down.
  • Figures 32 to 36 serve to discuss a second approach for Dehn Schemee at vertical or approximately vertical bends.
  • the required elongation of the material is done by embossing fields. As a result, a reduction or compensation of tensile stresses can be realized.
  • An interruption of the bending line is avoided according to Figures 32 to 36.
  • FIG. 32 shows the problem underlying the example of a bonnet.
  • the folded board at the rear of the hood (section P-P) is only a preform and is formed only when crimping or Rollfalzen against the inner panel finished.
  • section P-P The folded board at the rear of the hood
  • the sheet Due to the introduction of embossed fields, the sheet is - in the inventive manner - placed locally in the thickness direction under pressure. Material is displaced sideways, which leads to an elongation of the board. This counteracts the over-arching.
  • the embossing fields not only lengthen the sheet, but rather set the sheet under compressive stresses with a sufficient number of embossing fields and sufficient depth of form. These compressive stresses are suitable for compensating for the tensile stresses remaining in the upper region of the board. The necessary number of embossments and the embossing depth result from the board length and the springback to be compensated.
  • FIGS. 37 to 39 show a tool design with embossing dies running through the bending bar.
  • the drive is effected by wedge drive.
  • the bending bar is at bottom dead center.
  • the stamping dies for the embossing fields run through the bending strip and form the embossing fields only when the folding edge has crossed the board.
  • the wedge drive is a preferred drive.
  • the mold depth can be adjusted via a slider mechanism.
  • the dies can be varied in shape as required or - optionally - activated or shut down.
  • Figures 40 to 43 show another - alternative - tool design with embossing fields sitting on tunable inserts in the essay.
  • FIGS. 44 to 48 show a further approach of the teaching according to the invention, which is suitable for stretching areas with undercut shapes with slide tools.
  • the stretching and thus elongation of the material is done by embossing fields. It is possible to reduce or compensate for tensile stresses.
  • Figure 44 shows a basic illustration of a hood.
  • the laterally folded and reshaped with sliders connection flange is used for attachment to the inner panel of the hood.
  • Section V-V is shown in FIG.
  • embossing fields are introduced during finish-forming of the flange, as FIG. 46 clearly shows. Tensions are converted into compressive stresses. The introduction of the embossed fields in the tool has already been described two preceding variants.
  • Figures 47 and 48 show further advantageous embodiments, wherein in Figure 47, the basic slide structure is shown. A tunable embossing insert sits on the slider. Figure 47 is self-explanatory, so that further explanations are unnecessary.
  • FIG. 48 likewise shows a schematic slider construction, with the embossing insert sitting there on the filling slide.
  • embossing inserts directly into the slides, but without the possibility of a matching, namely in the absence of inserts and tuning plates in this case a simplified embodiment.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Formen flächiger Werkstücke, insbesondere zum Formen und Abkanten von Blechteilen, vorzugsweise von Außenteilen im Karosseriebau, wobei dem Werkstück beim Abkanten Druckspannungen und/oder Zugspannungen vermittelt werden, ist durch Maßnahmen gekennzeichnet, wonach in Stauchbereichen überschüssiges Material des Werkstücks verbraucht und/oder in Dehnbereichen Material des Werkstücks gelängt wird. Eine Vorrichtung ist entsprechend ausgelegt.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM FORMEN FLÄCHIGER
WERKSTÜCKE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen flächiger Werkstücke, insbesondere zum Formen und Abkanten von Blechteilen, vorzugsweise von Außenteilen im Karosseriebau, wobei dem Werkstück beim Abkanten Druckspannungen und/oder Zugspannungen vermittelt werden. Ebenso betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren nutzt.
Grundsätzlich geht es hier um das Formen bzw. Umformen/Verformen von Werkstücken, insbesondere um das Tiefziehen von Blechen.
Karosseriebauteile werden üblicherweise aus Blech geformt. Die Grundform solcher Karosseriebauteile wird regelmäßig durch einen Ziehvorgang hergestellt. Dem eigentlichen Ziehvorgang folgen weitere Arbeitsschritte, in denen der sogenannte Ziehrand abgeschnitten und die Teilform fertig geformt wird.
Die Funktion und Anbindung des Fertigteils an sonstige Karosserieteile geben den zu betreibenden Aufwand vor. So ist es meist erforderlich, dass ein Bord nach der eigentlichen Formgebung abgekantet werden muss. Bei Außenblechen wie beispielsweise Motorhauben, Türen oder Heckklappen wird durch das Abkanten eine Zwischenform hergestellt, die später weitergeformt wird. Genauer gesagt wird das Außenblech gegen das Innenblech gebörtelt oder rollgefalzt. Bei anderen Außenblechen dient der abgekantete Bord als Schweiß- oder Nietflansch zum Verbinden der jeweiligen Blechteile in der Karosserie.
Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Lehre zeigen die Figuren 1 bis 3 am Beispiel einer Motorhaube die jeweils erforderliche Operationsfolge anhand einer vereinfachten Schnittdarstellung.
Die Figuren 1 bis 3 beziehen sich auf einen Prinzipschnitt an einer Motorhaube und zeigen die erforderliche Operationsfolge.
Im Konkreten zeigt Figur 1 in schematischer Draufsicht eine Motorhaube.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Figur 2 zeigt in vereinfachter Schnittzeichnung den Schnitt A-A durch die Motorhaube im Anschlussbereich zum Kotflügel. Das Außenblech ist über einen Bördelflansch mit dem Innenblech verbunden.
Figur 3 zeigt die am Außenblech vorzunehmenden Fertigungsschritte zur Herstellung des Bördelflansches. Nach dem eigentlichen Ziehen wird das Außenblech beschnitten. Es erfolgt ein Abkanten. Nach dem Abkanten erfolgt das Vorbördeln und schließlich das Fertigbördeln bis hin zum Bördelflansch.
Die Figuren 4 und 5 betreffen einen Prinzipschnitt durch eine Seitenwand im Anschluss zum Stoßfänger und zeigen die erforderliche Operationsfolge.
Genauer gesagt zeigen die Figuren 4 und 5 in vereinfachter Schnittzeichnung eine Seitenwand im Anschluss zum Stoßfänger und die erforderliche Operationsfolge zur Erzeugung der Abkantung, die zum Anschweißen an das Innenblech dient. Nach dem Ziehen wird das Außenblech bzw. die Seitenwand beschnitten. Danach folgt die Abkantung, an der die Seitenwand mit dem Innenblech verschweißt wird.
Üblicherweise, d.h. im Normalfall, sind Karosserieteile dreidimensional geformt und haben daher entsprechend geformte bzw. gekrümmte Anschlussborde. Dies ist den Figuren 6, 7 und 9 bis 10 entnehmbar. Beim Abkanten wird der Bord gedehnt oder gestaucht, wie dies in den zuvor genannten Figuren detailliert dargestellt ist.
Ebenso kann die abgekantete Bauteilkante gekrümmt sein. Der nach dem Ziehvorgang ausgelegte Bord wird beim Abkanten entsprechend gedehnt oder getaucht. Insoweit sei auf die Figuren 8 und 11 verwiesen.
In Bezug auf die auftretenden Dehnungen und Stauchungen ist Wesentlich, dass sich diese aus der Bauteil- und Kantenkrümmung - zwangsweise - ergeben, wobei sich Dehnungen und Stauchungen überlagern können. Daraus resultierende Zug- und/oder Druckspannungen erzeugen eine problematische elastische Rückfederung des Materials, die das Bauteil deformieren können. Eine solche - ungewollte - Deformation gilt es zu vermeiden bzw. zu kompensieren. Aus der Praxis sind unterschiedliche Prozessschritte bekannt, um solche - ungewollten - Deformationen im Wesentlichen auszuschließen. Zu diesen Methoden zählt das konventionelle Abkanten, auch freies Abkanten genannt (Figuren 12, 13). Des Weiteren ist das Abkanten mit überbogener Form entsprechend den Figuren 14, 15 bekannt. Das bekannte Abkanten mit Wellen aus dem Ziehen ist in den Figuren 16, 17 dargestellt. Zum bekannten Abkanten mit vorgezogener Form oder Vorziehform sei auf die Figuren 18, 19 verwiesen. Ein kontrolliertes Abkanten mit Blechhalter, ebenfalls aus der Praxis bekannt, zeigen die Figuren 20, 21. Schließlich ist aus der Praxis ein Abkanten mit unterbrochener Abkantlinie bekannt, wie dies in den Figuren 22, 23 und 24 gezeigt ist.
Zu der beim Abkanten grundsätzlich auftretenden Problematik sei auf die Figuren 6 bis 11 verwiesen. Dazu im Einzelnen folgendes:
Wird das Werkstück bzw. Blech beim Abkanten um eine positiv gekrümmte Abkantlinie geformt, wird das Blech im Bord auf Druck belastet. Der Bord wird dabei gestaucht. Es entstehen beachtliche Druckspannungen.
Eine positive Abkantlinie kann aus einer positiven Bauteilkrümmung oder einer positiv gekrümmten Bauteilkante resultieren. Nach dem Auseinanderfahren des Werkzeugs federt das Blech um den elastischen Betrag zurück und es entsteht eine sogenannte Auffederung. Dies lässt sich im Detail den Darstellungen aus den Figuren 6 und 7 entnehmen.
Figur 8 zeigt das Abkanten einer positiv gekrümmten Bauteilkante, wonach die Be- schnittkante des ausgelegten Bords länger als die Abkantlinie ist. Wie Figur 8 deutlich zeigt, wird jedes Element des Bords beim Abkanten in seinem Außenbereich um die in Figur 8 gezeigte Längendifferenz gestaucht. Auch hier entstehen Druckspannungen, die zu einer elastischen Auffederung des Blechs führen.
Die Figuren 9 und 10 beziehen sich auf das Rückfedern des Materials beim Abkanten aufgrund von Zugspannungen. Wird das Blech beim Abkanten um eine negativ gekrümmte Abkantlinie geformt, entsteht im Bord eine Zugbelastung. Der Bord wird gedehnt, woraus Zugspannungen im Bord resultieren. Eine negative Abkantlinie kann aus einer negativen Bauteil krü mm ung oder einer negativ gekrümmten Bauteilkante resultieren. Nach dem Auseinanderfahren des Werkzeugs federt das Blech um den elastischen Betrag der Verformung zurück. Es entsteht eine sogenannte Einfederung.
Figur 11 zeigt das Abkanten einer negativ gekrümmten Bauteilkante, wonach die Be- schnittkante des ausgelegten Bords kürzer ist als die Abkantlinie. Beim Abkanten wird jedes Element des Bords in seinem Außenbereich um die in Figur 11 gezeigte Längendifferenz gedehnt. Auch hier entstehen Zugspannungen, die zu einer elastischen Einfederung entsprechend den voranstehenden Ausführungen führen. Wie bereits ausgeführt, hat man sich bereits im Stand der Technik damit beschäftigt, Methoden zur Rückfederungskompensation zu realisieren.
Das in den Figuren 12 und 13 gezeigte freie Abkanten kommt bei relativ geraden Abkantungen in Frage, bei denen die Dehnung bzw. Stauchung gering ist. Ebenso ist das freie Abkanten bei Teilen mit steifer Geometrie denkbar, wonach nämlich das Bauteil in sich so steif ist, dass die Spannungen im Bord kaum zu Deformationen führen. Beim freien Abkanten sind keine Vorhaltemaßnahmen erforderlich. Dies ist - soweit das freie Abkanten möglich - von besonderem Vorteil. Nachteilig ist, dass das freie Abkanten nur anwendbar ist, wenn Druck- oder Zugspannungen äußerst gering sind und/oder wenn das Bauteil eine hinreichende Steifigkeit hat.
Das Abkanten mit überbogener Form entsprechend den Figuren 14 und 15 ist eine weitere Maßnahme zur Kompensation und Vermeidung von Rückfederungen, wobei dabei die Teilform soweit überbogen und dabei vorgespannt wird, dass nach dem Auf- bzw. Einfedern ein maßhaltiges Teil erhalten wird. Zur präzisen Werkzeugauslegung muss das Maß der Auf- bzw. Einfederung - im Vorfeld - präzise ermittelt werden, beispielsweise durch aufwändige Berechnung oder Simulation. Dies gilt sowohl für die in den Figuren 14 und 15 gezeigte positive Teilform wie auch für negative Teilformen, die hier nicht näher beschrieben sind.
Das Abkanten mit überbogener Form hat den Nachteil, dass die richtigen Vorhaltemaße aufwändig und schwierig zu ermitteln sind. Üblicherweise sind trotz wiederholter Simulation mehrere manuelle Korrekturschleifen am Werkzeug erforderlich. Ein Abkanten mit Wellen aus dem Ziehen kommt dann zum Einsatz, wenn der Bord beim Abkanten gedehnt wird, nämlich bei negativer Krümmung der Bauteilfläche und/oder der Bauteilkante. Entsprechend der Darstellung in den Figuren 16 und 17 werden bei der Ziehoperation Wellen in den Bordbereich eingeformt. Dadurch kommt es zu einer Längung des Materials in diesem Bereich. Die so erzeugte zusätzliche Materiallänge steht beim Abkanten zur Verfügung. Durch diese Maßnahme lässt sich eine Dehnung vollständig kompensieren. Dies ist von Vorteil. Nachteilig ist jedoch, dass der Bord eine starke Markierung hält, wodurch der Bord wellig wird. Außerdem entsteht ein erheblicher Aufwand bei der Einarbeitung der Werkzeuge.
Das Abkanten mit einer Vorziehform kommt zur Anwendung bei Stauchung und Dehnung im Bord. Beim Vorziehen wird der Bord zu einem großen Teil auf einem Stempel fertig gezogen, anschließend beschnitten und danach abgekantet. Die Spannungen beim Abkanten lassen sich erheblich reduzieren. Dabei ist jedoch nachteilig, dass der Bord nach dem Abkanten regelmäßig eine umlaufende Einschnürung und somit Markierung im Bereich des Biegeradius aufweist. Die Figuren 18 und 19 zeigen diese Methode und die damit verbundene Problematik.
Die Figuren 20 und 21 betreffen das kontrollierte Formen mit Blechhalter, wonach der ausgelegte Bord in einer zusätzlichen Ziehoperation mit einem Blechhaiter - kontrolliert - geformt wird. Bei dieser Umformung wird das Gefüge des Blechs regelmäßig durch Kaltverfestigung verändert, wodurch das Springmaß ganz erheblich reduziert wird. Diese Methode kommt hauptsächlich bei Stauchungen zum Einsatz. Nachteilig ist der werkzeugtechnische Aufwand, wodurch das Verfahren teuer ist. Außerdem neigt das Bordende etwas aufzufedern, woraus sich ein weiterer Nachteil dieser Methode ergibt.
Die Figuren 22, 23 und 24 beziehen sich auf das Abkanten mit unterbrochener Abkantlinie, wonach dem Bord beim Abkanten eine oder mehrere Sicken über die Bordhöhe eingeprägt wird/werden. Die Sicken„verbrauchen" überschüssiges Material und dienen zur Versteifung des Bords. Sie reduzieren jedoch das Springmaß. Diese Methode kommt üblicherweise bei Stauchungen im Bord zur Anwendung. Ein Nachteil dieser Methode ist darin zu sehen, dass in Folge des Sickenprägens nicht selten Oberflächenfehler auftreten, und zwar Oberflächenfehler auf bzw. in der Bauteiloberfläche. Daher ist diese Methode nur zur Anwendung bei Innenteilen im Karosseriebau geeignet.
Im Lichte der voranstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus der Praxis bekannten Methoden zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren zum Formen flächiger Werkstücke, insbesondere zum Formen und Abkanten von Blechteilen angegeben werden, wonach mit einfachen Mitteln ein Aufbzw. Einfedern vermieden oder kompensiert wird. Eine entsprechende Vorrichtung soll angegeben werden.
In erfindungsgemäßer Weise geht es letztendlich um die Realisierung eines Abkantkonzeptes, wonach sich das Springmaß des Bauteils bzw. die elastische Rückfederung beim Abkanten gezielt einstellen lässt.
Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale der nebengeordneten Patentansprüche 1 und 7 gelöst.
Gemäß Patentanspruch 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren durch Maßnahmen gekennzeichnet, wonach in Stauchbereichen des Werkstücks überschüssiges Material verbraucht und/oder in Dehnbereichen des Werkstücks das Material gelängt wird. Im Konkreten dient der„Verbrauch" des Materials in Stauchbereichen dazu, die dort üblicherweise entstehenden Druckspannungen zu eliminieren, zumindest aber zu reduzieren. In Dehnbereichen ist zusätzliches Matertal erforderlich, welches durch Längen des Blechs bereitgestellt wird, um nämlich Zugspannungen zu eliminieren, zumindest aber zu reduzieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 7. Danach ist eine Vorrichtung angegeben, die ein besonderes Abkantwerkzeug umfasst, welches vorzugsweise einstellbar ist. Durch das Werkzeug lassen sich Maßnahmen realisieren, wonach in Stauchbereichen überschüssiges Material des Werkstücks verbrauchbar und/oder in Dehnbereichen Material des Werkstücks längbar ist. Die Vorkehrung eines insoweit einstellbaren Werkzeugs ist von Vorteil. An dieser Stelle sei angemerkt, dass in erfindungsgemäßer Weise eine Elimination, zumindest aber eine Kompensation von Einfederung bzw. Auffederung realisiert wird. Unterschiedliche Varianten lassen sich zu einer entsprechenden Kompensation kombinieren. Vor allem ist es möglich, Kompensationsmaßnahmen zu realisieren, ohne Stempel und Abkantlinie beim Abkanten zu unterbrechen.
In Bezug auf die erfindungsgemäße Lehre ist von Bedeutung, dass sie sich bei Außenteilen im Karosseriebau anwenden lässt, nämlich bei Formteilen, bei denen keinerlei Oberflächenprobleme durch Unterbrechungen der Abkantlinie tolerierbar sind. Darauf stellen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz besonders ab.
In Bezug auf die erfindungsgemäße Lehre gibt es mehrere Lösungsansätze, die unter Bezugnahme auf die die Erfindung beschreibenden Figuren 25 bis 48 nachfolgend erläutert sind.
Während die Figuren 1 bis 24 die zugrundeliegende Problematik und aus der Praxis bekannte Lösungsansätze zeigen, beziehen sich die Figuren 25 bis 48 auf Ausführungen der erfindungsgemäßen Lehre, nämlich unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und unter Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Konkreten zeigen die
Fig. 1 bis 24 in schematischen Ansichten den aus der Praxis bekannten Stand der Technik,
Fig. 25 bis 31 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter
Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel eines Pkw-Dachs,
Fig. 32 bis 39 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel einer Pkw-Motorhaube, Fig. 40 bis 43 eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 44 bis 46 eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 47 eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 48 eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, werden Stauchbereiche bei senkrechten oder annähernd senkrechten Abkantungen kompensiert. Der Verbrauch überschüssigen Materials erfolgt durch Anlegen von Raffsicken, wodurch eine Reduktion/Kompensation der Druckspannungen erreicht wird.
Figur 25 zeigt in Draufsicht und in Seitenansicht, schematisch, ein Pkw-Dach.
Gemäß der Darstellung in Figur 25 hat der seitlich abgekantete Bord nach dem Abkanten eine Fertigform erhalten und wird nicht weiter umgeformt. Das Bauteil verbleibt im Abkantwerkzeug. Die Abkantleiste steht zu diesem Zettpunkt in ihrem unteren Totpunkt. Der Bord steht auf seiner gesamten Höhe unter Druckspannung.
Um die Stauchung zu reduzieren, werden im unteren Bereich des abgekanteten Bords Raffsicken eingeformt, wie dies die Figuren 26 bis 28 deutlich zeigen. Die Sicken verbrauchen das überschüssige Material. Durch das bereichsweise herausnehmen der Druckspannung lässt sich die Auffederung reduzieren. Die Abwicklung der Sicken verbraucht nicht nur das überschüssige Blech, setzt vielmehr bei genügender Anzahl von Sicken und hinreichender Formtiefe den Bord bereichsweise unter Zugspannung. Die so erzeugten Zugspannungen können die im oberen Be- reich des Bords verbleibenden Druckspannungen kompensieren, wodurch sich ein weiterer positiver Effekt ergibt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 29 bis 31 lässt sich die Werkzeugausführung mit durch die Abkantleiste laufenden Raffsicken-Stempeln erläutern. Bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel sind die Stempel durch Keiltrieb angetrieben.
Die Formstempel für die Raffsicken laufen durch die Abkantleiste und formen die Sicken erst nachdem die Abkantleiste den Bord überfahren hat. Dadurch ist ein gleichmäßiges Eintauchen der Abkantleiste möglich, ohne die Abkantlinie zu unterbrechen. Die Raffsicken-Stempel sind durch einen Keiltrieb angetrieben.
In vorteilhafter Weise richtet sich die Anzahl wie auch die Formtiefe der Sicken nach der Bordlänge und der zu vermeidenden Auffederung. Die Formtiefe kann über einen Schiebermechanismus eingestellt werden. Auch ist es denkbar, dass einzelne Raffsicken-Stempel aktiviert bzw. stillgelegt werden, je nach Bedarf. Zur Minimierung des Einarbeitungsaufwands lassen sich die Raffsicken-Stempel - nach Bedarf - in ihrer Formtiefe variieren, aktivieren und/oder stilllegen.
Die Figuren 32 bis 36 dienen zur Erörterung eines zweiten Lösungsansatzes für Dehnbereiche bei senkrechten oder annähernd senkrechten Abkantungen. Die erforderliche Längung des Materials erfolgt durch Prägefelder. Dadurch lässt sich eine Reduktion bzw. Kompensation von Zugspannungen realisieren. Eine Unterbrechung der Abkantlinie ist entsprechend den Figuren 32 bis 36 vermieden.
Figur 32 zeigt die hier zugrundeliegende Problematik am Beispiel einer Motorhaube. Der abgekantete Bord an der Hinterseite der Motorhaube (Schnitt P-P) stellt lediglich eine Vorform dar und wird erst beim Bördeln oder Rollfalzen gegen das Innenblech fertig geformt. Insoweit sei auf die eingangs erörterten Figuren 2 und 3 verwiesen. Dennoch wird nach dem Abkanten ein Bauteil in Toleranz gefordert.
Beim Abkanten wird der Bord gedehnt, und zwar mit negativ gekrümmter Abkantlinie. Daher steht der Bord über seine gesamte Höhe unter Zugspannung. Die daraus entstehende Einfederung führt zu einer übermäßigen Überwölbung, wodurch das Bauteil außer Toleranz ist.
Durch das bereichsweise Einbringen von Prägefeldern wird das Blech - in erfindungsgemäßer Weise - in Dickenrichtung örtlich unter Druck gesetzt. Material wird seitlich verdrängt, was zu einer Längung des Bords führt. Dies wirkt der Überwölbung entgegen.
Die Prägefelder längen nicht nur das Blech, setzen vielmehr das Blech bei genügender Anzahl von Prägefeldern und hinreichender Formtiefe unter Druckspannungen. Diese Druckspannungen sind geeignet, die im oberen Bereich des Bords verbleibenden Zugspannungen zu kompensieren. Die notwendige Anzahl der Prägungen und die Prägetiefe resultieren aus der Bordlänge und der zu kompensierenden Auffederung.
Die Figuren 37 bis 39 zeigen eine Werkzeugausführung mit durch Abkantleiste laufenden Prägestempeln. Der Antrieb erfolgt durch Keiltrieb.
Die Abkantleiste steht im unteren Totpunkt. Die Formstempel für die Prägefelder laufen durch die Abkantleiste und formen die Prägefelder erst dann, wenn die Abkantleiste den Bord überfahren hat. Dadurch ist ein gleichmäßiges Eintauchen der Abkantleiste möglich, ohne die Abkantlinie zu unterbrechen. Auch hier ist der Keilantrieb ein bevorzugter Antrieb. Die Formtiefe kann über einen Schiebermechanismus eingestellt werden. Zur Minimierung des Einarbeitungsaufwands können die Prägestempel nach Bedarf in ihrer Form variiert oder - wahlweise - aktiviert bzw. stillgelegt werden.
Die Figuren 40 bis 43 zeigen eine weitere - alternative - Werkzeugausführung mit Prägefeldern, die auf abstimmbaren Einsätzen im Aufsatz sitzen.
Im Unterschied zu der zuvor erörterten Variante kommen hier keine Prägestempel in der Abkantleiste zum Einsatz. Stattdessen sitzen Einsätze im Aufsatz und formen die Prägefelder. Beim Durchstreifen der Abkantleiste wird durch die hier verwendeten - vorstehenden - Einsätze das Blech zumindest geringfügig ausgedünnt. Die dadurch erreichte Auswirkung ist der Darstellung in Figur 35 zu entnehmen.
Über die Bordlänge ist eine vorgegebene Anzahl von Einsätzen vorgesehen, die mittels der Dicke von Abstimmplatten in ihrer Prägetiefe auf die Größe und Ein- federung anpassbar sind. Auch hier lässt sich eine ganz erhebliche Reduzierung des Einarbeitungsaufwands erreichen.
Im Rahmen einer weiteren Variante sind im Gegensatz zu dem voranstehend erörterten Ausführungsbeispiel im Aufsatz fest eingebaute Prägefelder vorgesehen. Eine Abstimmbarkeit ist dabei nicht gegeben.
Die Figuren 44 bis 48 zeigen einen weiteren Lösungsansatz der erfindungsgemäßen Lehre, der sich für Dehnbereiche bei hinterschnittigen Formungen mit Schieberwerkzeugen eignet. Die Dehnungen und dadurch Längung des Materials erfolgt durch Prägefelder. Es lassen sich Zugspannungen reduzieren bzw. kompensieren.
Figur 44 zeigt in grundsätzlicher Darstellung eine Motorhaube. Das seitlich abgekantete und mit Schiebern nachgeformte Anschlussflansch dient zur Befestigung mit dem Innenblech der Motorhaube. Schnitt V-V ist in Figur 45 gezeigt.
Um die Dehnung zu reduzieren, werden beim Fertigformen des Flansches Prägefelder eingebracht, wie Figur 46 deutlich zeigt. Zuspannungen werden in Druckspannungen umgewandelt. Das Einbringen der Prägefelder im Werkzeug ist bereits beiden voranstehenden Varianten beschrieben worden.
Die Figuren 47 und 48 zeigen weiter vorteilhafte Ausgestaltungen, wobei in Figur 47 der grundsätzliche Schieberaufbau gezeigt ist. Ein abstimmbarer Prägeeinsatz sitzt auf dem Schieber. Figur 47 ist selbstredend, so dass sich weitere Ausführungen dazu erübrigen.
Figur 48 zeigt ebenfalls einen schematischen Schieberaufbau, wobei dort der Prägeeinsatz auf dem Füllschieber sitzt. Zu den in den Figuren 47 und 48 gezeigten Ausführungsformen sei angemerkt, dass es möglich ist, im Rahmen weiterer Varianten Prägeeinsätze unmittelbar in die Schieber bzw. Füllschieber einzubringen, jedoch ohne die Möglichkeit einer Abstimmung, nämlich in Ermangelung von Einsätzen und Abstimmplatten, Es handelt sich dabei um eine jeweils vereinfachte Ausführungsform.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen sowohl des erfindungsgemäßen Verfahrens als auch der erfindungsgemäßen Vorrichtung sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Formen flächiger Werkstücke, insbesondere zum Formen und Abkanten von Blechteilen, vorzugsweise von Außenteilen im Karosseriebau, wobei dem Werkstück beim Abkanten Druckspannungen und/oder Zugspannungen vermittelt werden,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Maßnahmen, wonach in Stauchbereichen überschüssiges Material des Werkstücks verbraucht und/oder in Dehnbereichen Material des Werkstücks gelängt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauch des überschüssigen Materials durch Erzeugung von Raffsicken erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längung des Materials durch Erzeugung von Prägungen oder Prägefeldern erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Raffsicken bzw. Prägungen oder Prägefelder erst ausgebildet werden, nachdem eine Abkantleiste oder dgl. das Werkstück bzw. den Bord überfahren hat.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Raffsicken bzw. Prägungen oder Prägefelder durch vorstehende Werkzeugeinsätze beim Durchstreifen einer Abkantleiste ausgebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Formtiefe bzw. Prägetiefe der Sicken bzw. Prägungen oder Prägefelder in Abhängigkeit von Bordlänge und Auffederung eingestellt werden.
7. Vorrichtung zum Formen flächiger Werkstücke, insbesondere zum Formen und Abkanten von Blechteilen, vorzugsweise von Außenteilen im Karosseriebau, wobei dem Werkstück beim Abkanten Druckspannungen und/oder Zugspannungen vermittelt werden, insbesondere unter Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h ein vorzugsweise einstellbares Werkzeug, wodurch Maßnahmen realisierbar sind, wonach in Stauchbereichen überschüssiges Material des Werkstücks verbrauchbar und/oder in Dehnbereichen Material des Werkstücks längbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch eine Abkantleiste laufende Raffsicken-Stempel und/oder Prägestempel um- fasst.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass direkt auf einem Werkzeugaufsatz, Schieber, Füllschieber, etc. oder auf vorzugsweise abstimmbaren Einsätzen im Aufsatz, Schieber, Füllschieber, etc. Werkzeuge oder Werkzeugteile zur Erzeugung der Sicken und/oder Prägungen/Prägefelder vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Raffsicken-Stempel und/oder Prägestempel über einen Schiebermechanismus aktivierbar, deaktivierbar und/oder einstellbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zur Erzeugung der Raffsicken und/oder Prägungen durch einen Keiltrieb antreibbar ist.
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