WO2018060360A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von bauteilen mit angepasstem bodenbereich - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von bauteilen mit angepasstem bodenbereich Download PDF

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WO2018060360A1
WO2018060360A1 PCT/EP2017/074677 EP2017074677W WO2018060360A1 WO 2018060360 A1 WO2018060360 A1 WO 2018060360A1 EP 2017074677 W EP2017074677 W EP 2017074677W WO 2018060360 A1 WO2018060360 A1 WO 2018060360A1
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calibration
region
component
die
preformed
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PCT/EP2017/074677
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Thomas Flehmig
Martin Kibben
Daniel Nierhoff
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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Priority to US16/337,136 priority patent/US11426784B2/en
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
    • B21D51/10—Making hollow objects characterised by the structure of the objects conically or cylindrically shaped objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/30—Deep-drawing to finish articles formed by deep-drawing
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    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/21—Deep-drawing without fixing the border of the blank

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component, the method comprising preforming a workpiece into a preformed component having a bottom region, a frame region and optionally a flange region, such that the preformed component has an excess material for the frame region and / or the bottom region and / or optionally the Having flange and calibrating the preformed component to an at least partially final molded component having a bottom portion, a frame portion and optionally a flange.
  • the invention also relates to a device for producing a component,
  • a preforming tool for pre-forming a workpiece into a preformed component having a bottom region, a frame region and optionally a flange region, such that the preformed component has a surplus of material for the frame region and / or the bottom region and / or optionally the flange region and with a calibration tool for calibrating the preformed component to an at least partially end-formed component having a bottom region, a frame region and optionally a flange region.
  • Cross-section U-shaped or hat-shaped profile components for example by deep drawing it comes after removal of the component from the tool due to the unavoidable elastic recoil mostly to changes in shape, for example in the form of springing between the bottom and the sides of the component or curvatures of the sides and / or soil.
  • a calibration is used in which first a preformed component (preform) with a surplus material (also called material addition or compression addition) is produced, for example by means of a deep drawing.
  • preform preformed component
  • a surplus material also called material addition or compression addition
  • the described effect is dependent on the size of the excess material, the sheet thickness, the bottom width and the wave height and leads in at least
  • the object is according to a first teaching of the invention in a
  • the bottom area of the preformed component essentially has the geometry and / or the local cross sections of the bottom region of the at least partially end-formed component.
  • the bottom region of the preformed component substantially has the geometry of the bottom region of the at least partially final-formed component.
  • the floor area can be designed plan.
  • the bottom area must be subjected during calibration so no or only a slight change in shape, which is the risk of unwanted surface defects in at least
  • the bottom region of the preformed component can be maintained substantially in its shape during calibration.
  • the excess material for example, predominantly in the region of the foot of the frame and / or the edge or edge region of the floor and
  • the excess material is also provided in the preformed component as a uniform area.
  • the excess material is provided only in the edge region of the soil.
  • the excess material is particularly preferred by the shape of the product
  • the bottom portion of the preformed member preferably has no
  • the material surplus actually required for the floor area is then preferably essentially through the Transition region between the bottom and the frame portion of the preformed component provided.
  • a uniform and / or smooth surface is understood here to mean that the shape profile of the surfaces produced according to this invention, in particular of the bottom region of the at least partially final-formed component, only waves with small amplitude, for example less than 0.2 mm, and large wavelength, for example greater than 10 mm.
  • the workpiece is, for example, a substantially planar board, for example a sheet metal.
  • the workpiece is made of a steel material.
  • other metal materials such as aluminum, can also be used.
  • the component is preferably a sheet metal component.
  • the preforming is carried out in particular by means of a thermoforming forming, which can be carried out, for example, single-stage or multi-stage. Any combinations of drawing, embossing, lifting, edging and / or bending are also conceivable.
  • the way to produce the preformed component can therefore be taken individually.
  • the preformed component obtained by the preforming can in particular be regarded as a component substantially close to the final shape which, with the exception of the smallest possible deviations, essentially already has the intended geometry.
  • Calibration can thus be understood to mean, in particular, a finish-forming or final shaping of the preformed component, which can be achieved, for example, by one or more pressing operations.
  • the calibration includes in particular a compression process.
  • the frame region, the bottom region, optionally the flange region and / or the transition regions of the preformed component are subjected to compression.
  • the at least partially final molded component can be subjected to further processing steps, such as a Introduction of connection holes and / or a trimming process and / or a post-forming, such as pressing and / or bending.
  • further processing steps such as a Introduction of connection holes and / or a trimming process and / or a post-forming, such as pressing and / or bending.
  • no further main shaping steps are necessary.
  • the preforming and calibrating described preferably takes place successively.
  • the shape of the transition region between the bottom region and the frame region of the preformed component leads to a raised or lowered bottom region of the preformed component.
  • sufficient excess material in the transition region can be introduced into the preformed component, without, however, having to modify the geometry of the entire bottom region for this purpose.
  • the floor area can be raised or lowered altogether.
  • a raised floor area is achieved by a cross-sectionally substantially U-shaped transition area. In particular, one is over the entire
  • Ground area provided substantially uniform lifting or lowering.
  • the bottom region of the preformed component is raised or lowered in particular compared to the Zargenfuß. Compared to the bottom area of the
  • the bottom region of the preformed component is thus also raised or lowered in particular.
  • Under a raised or lowered floor area is in particular starting from the same
  • Zend end level or Zargenkopf (length level) understood compared to the lower ground level (zero level) of a component in which the same material excess is achieved by one or more over the entire ground area extending bumps, raised or lowered floor area.
  • the material excess is provided substantially or exclusively by the transition region between the bottom region and the frame region of the preformed component.
  • the shape of the transition region between the bottom region and the frame region of the preformed component provides an additional length for the bottom region and / or the frame region of the preformed component when viewed in cross-section.
  • a material flow into the frame region of the preformed component is achieved by calibrating the preformed component to the at least partially end-formed component.
  • the material flow takes place from the transition region and / or the bottom region of the preformed component.
  • the material guide is improved and the process stability improved.
  • the bottom region of the preformed component is subjected to a force during the calibration, which allows a compression of the bottom region of the preformed component and essentially avoids a collapse of the material excess.
  • the bottom area is acted on both sides with force.
  • the preforming is carried out in a preforming tool comprising a preforming punch, a preforming die and a preforming die movable relative to the preforming die, the workpiece being located between the preforming punch and the preforming die.
  • Gesenkteil is arranged and whereby by a
  • Workpiece is preformed.
  • the workpiece is between the
  • the calibration is carried out by a calibration tool comprising a calibration punch, a calibration die and a calibration die movable relative to the calibration die, the preformed component being placed between the calibration punch and the calibrator It is arranged on a false floor, and wherein the preformed component is calibrated by a relative movement between the preformed component with the calibration punch and the calibration die bottom, on the one hand, and the calibration die, on the other hand.
  • a separate version of the calibration die and the calibration die bottom can be used during calibration acting forces are precisely controlled temporally and locally.
  • the calibration can also be realized with a low process outlay and, in particular, can be integrated in the press-based method.
  • the frame region of the at least partially demoulded component defining calibration Gesenkzargen the calibration tool are fed to each other.
  • the preformed component can thus first be inserted into the calibration tool when the calibration die frames are open, which can then be closed. This makes it possible, in particular, to insert even heavily sprung components reliably into the calibration tool.
  • the calibration die frames used for calibrating the preformed component of the calibration tool can be configured such that the calibration die frames can preferably be moved in the optional flange region of the preformed component.
  • the object mentioned in a generic device is achieved in that the preforming tool is designed for preforming the workpiece, that the material surplus essentially by the shape of the transition region between the bottom portion and the frame portion and optional in Essentially by the shape of the
  • Transition region between the flange portion and the frame portion of the preformed member is provided. For example, this is through the
  • Geometry of the preform tool for example, the preform punch and / or the preform die bottom of the preform tool achieved.
  • the material excess is thus not distributed over the entire bottom area of the preformed component (for example in the form of one or more shafts) as before, but rather instead is provided in the Transition region substantially between the bottom portion and frame portion and optionally provided substantially by the shape of the transition region between the flange portion and the frame portion of the preformed component.
  • the preforming tool comprises a preforming punch, a preforming die and a preforming die base movable relative to the preforming die. This makes it possible to arrange and preferably fix the workpiece between the preform punch and the preform die bottom and to preform the workpiece by a relative movement between the workpiece with the preform punch and the preform die bottom on the one hand and the preform die on the other hand.
  • the preforming tool also has, in particular, outer hold-downs or sheet-metal holders which, in particular in the case of complex component geometries
  • Material flow can control positive to ensure a particular wrinkle-free forming.
  • the calibration tool comprises a calibration punch, a calibration die, and a calibration die base movable relative to the calibration die.
  • the preformed component can be arranged and preferably fixed between the calibration punch and the calibration die base.
  • the preformed component can then be calibrated.
  • a separate design of the calibration die and the calibration die bottom allows the forces acting during calibration to be precisely controlled in terms of time and location.
  • the calibration with low procedural Effort can be realized and the calibration tool can be integrated in particular in a press.
  • the device according to the invention can be dispensed with the movable calibration Gesenkboden.
  • spring-loaded shaped pieces can be provided in the calibration punch, which press the component into the die in advance.
  • the spring-loaded fittings are then displaced when closing the tool in the stamp. This results in a simpler tool design.
  • the calibration die comprises at least two separate, mutually movable calibration Gesenkzargen.
  • the preformed component can thus first be inserted into the calibration tool when the calibration die frames are open, which can subsequently be closed, which facilitates the insertion of highly resilient, preformed components.
  • 2a is a schematic representation of a preformed component according to the
  • Fig. 2b, c are schematic representations of exemplary preformed components
  • 4a-j is a schematic representation of a sequence of an embodiment of a method according to the invention.
  • Fig. La-c first shows a schematic representation of a calibration according to the prior art.
  • the prior art it is provided to provide a surplus of material for the calibration process in the form of one or more waves in the bottom regions of a preformed component 1 and thus over the entire
  • each shaft in the bottom region of the component 1 collapses again into two or more smaller waves (Figure 1b), failing according to additional lengths produced by the surplus of material These in turn in turn into two even smaller waves of higher order (Figure lc) . This effect can be repeated several times until reaching the end position of the calibration stamp.
  • FIG. 2 a shows a schematic representation of the preformed component 1 from FIG. 1 according to the prior art.
  • the component 1 has in particular in his
  • the dashed line 6 shows the Zargenendenlusive or length level aligned at the Zargenende.
  • the dashed line 8 indicates the below ground level (zero level) of the preformed component 1.
  • FIGS. 2b, c now show schematic representations of exemplary preformed components 10a, 10b, which are produced in the context of exemplary embodiments of methods according to the invention.
  • Frame portion 14 of the preformed components 10a, 10b leads to a on the
  • Bottom portion 12 and the frame portion 14 of the preformed member 10, 10 b provided.
  • the bottom region 12 of the preformed component 10a, 10b is in each case designed in a planar manner and therefore essentially already has the intended plane desired geometry of the at least partially demoulded bottom region.
  • the additional length provided by the excess material in cross-section for the frame area and the floor area is the same in FIGS. 2a to 2c.
  • FIGS. 3 and 4 show schematic representations of an exemplary preform tool 30 and an exemplary calibration tool 40 according to an embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a sequence of an embodiment of a method according to the invention.
  • the preforming tool 30 is configured for preforming a workpiece 20 into a preformed component 20 'having a bottom portion 22 and a frame portion 24 such that the preformed member 20' provides a surplus of material for the workpiece Zargen Suite 24 and / or the bottom portion 22 has.
  • the preform tool 30 includes a preform punch 32, a preform die 34, and a preform die bottom 36 movable relative to the preform die 34.
  • the preform tool 30 also includes an optional hold down 38.
  • the elevatable preform die bottom 36 is thereby modified in its shape so that by means of the preforming tool, a shaping according to Fig. 2b (or alternatively corresponding to 2c) is achieved.
  • the production of the preformed component in a first step by means of at least partially embossing the bottom portion and in a second or further step, raising or folding the
  • the calibration tool 40 is used to calibrate the preformed component 20 'to an at least partially final molded component 20 "with a bottom portion 22 and a frame portion 24.
  • the calibration tool 40 includes a calibration punch 42, a calibration die 44 and a relative to the calibration
  • the calibrating die bottom 46 may be moved by suitable means such as external fixed distances distanced to the calibration punch 42.
  • the calibration die 44 comprises two separate, mutually movable and laterally deliverable calibration die frames 44a. 44b
  • the calibration tool 40 may close, and the calibration punch 42 may displace the calibration die bottom 46 with the preformed component therebetween into the then closed calibration die frames 44a, 44b (see also FIG Floor portion 22 of the preformed component is leveled and the frame portion 24 is compressed to the nominal size (see also Fig. 4h).
  • preform punch 32 and preform die bottom 36 now sinks into the lower end position (FIG. 4 c). This leads to the formation of the frame regions 24 of the preformed component 20 '. Then that can
  • preformed component 20 ' are removed from the preforming tool 30.
  • springback occurs (FIGS. 4d, 4e).
  • the preformed component 20 ' is now introduced into the calibration tool 40.
  • the calibration die base 46 has already been defined before the preformed component 20 'is inserted and raised to a height which makes contact with the inserted base region 22 of the preformed component 20'. Then, the feed with the preformed member 20 ', wherein the preformed member 20' at the beginning of the process preferably in a stable position between the two calibration Gesenkzargen 44a, 44b and the calibration die bottom should be 46 (Fig. 3b, Fig. 4f ).
  • the calibration punch 42 and the calibration die bottom 46 are spaced apart against each other, wherein the bottom portion 22 of the preformed member 20 'is secured and not clamped substantially.
  • This allows a largely free flow of material in the bottom region 22 without inhibiting the subsequent calibration effect, but essentially prevents the formation of waves in the bottom region 22 by the resulting compressive stress during calibration.
  • the two calibration die frames 44a, 44b move so far against the calibration punch 42 until it is exactly defined calibration gap between the calibration Gesenkzargen 44 a, 44 b and the calibration punch 42 sets and the spring-loaded Zargen Scheme 24 of
  • Counterforce of the calibration die bottom 46 is preferably to be chosen so large that the compression of the preformed member 20 'can also act in the composite of calibration punch 42 and calibration die bottom 46, but at the same time not to collapse the surplus material in waves cause.
  • the flow of the material mainly in the transition region 26 has several advantages.
  • the bottom region 22 of the preformed component 20 'essentially remains in its shape.
  • the material displacement in the frame area 24 may be selected to be so great that an extension of the
  • the flow of material in the transition region 26 can be used to positively influence the angle of attack of the frame region 24 to the bottom region 22.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das Verfahren umfassend: Vorformen eines Werkstücks (20) zu einem vorgeformten Bauteil (10a, 10b 20') mit einem Bodenbereich (12, 22), einem Zargenbereich (14, 24) und optional einem Flanschbereich, sodass das vorgeformte Bauteil (10a, 10b 20') einen Materialüberschuss für den Zargenbereich (14) und/oder den Bodenbereich (12) und/oder optional den Flanschbereich aufweist; und Kalibrieren des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') zu einem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil (20'') mit einem Bodenbereich (22), einem Zargenbereich (24) und optional einem Flanschbereich; wobei der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils im Wesentlichen die Geometrie und/oder die lokalen Querschnitte des Bodenbereichs des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils aufweist. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen mit angepasstem
Bodenbereich
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das Verfahren umfassend Vorformen eines Werkstücks zu einem vorgeformten Bauteil mit einem Bodenbereich, einem Zargenbereich und optional einem Flanschbereich, sodass das vorgeformte Bauteil einen Materialüberschuss für den Zargenbereich und/oder den Bodenbereich und/oder optional den Flanschbereich aufweist und Kalibrieren des vorgeformten Bauteils zu einem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil mit einem Bodenbereich, einem Zargenbereich und optional einem Flanschbereich. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils,
insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Vorform-Werkzeug zum Vorformen eines Werkstücks zu einem vorgeformten Bauteil mit einem Bodenbereich, einem Zargenbereich und optional einem Flanschbereich, sodass das vorgeformte Bauteil einen Materialüberschuss für den Zargenbereich und/oder den Bodenbereich und/oder optional den Flanschbereich aufweist und mit einem Kalibrierwerkzeug zum Kalibrieren des vorgeformten Bauteils zu einem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil mit einem Bodenbereich, einem Zargenbereich und optional einem Flanschbereich.
Bei der Herstellung von tiefgezogenen Bauteilen, insbesondere offenen, im
Querschnitt u-förmigen oder hutförmigen Profilbauteilen beispielsweise mittels Tiefziehen kommt es nach der Entnahme des Bauteils aus dem Werkzeug aufgrund der unvermeidbaren elastischen Rückfederung meistens zu Formänderungen, beispielsweise in Form von Auffederung zwischen dem Boden und den Zargen des Bauteils oder Krümmungen der Zargen und/oder des Bodens. In der Folge sind derart hergestellte Bauteile je nach Anwendung nicht ausreichend maßhaltig. Dieser Effekt tritt verstärkt bei hochfesten Stahlwerkstoffen oder Aluminiumwerkstoffen und geringen Blechdicken auf. Um dem entgegenzuwirken, wird ein Kalibrieren angewendet, bei dem zunächst ein vorgeformtes Bauteil (Vorform) mit einem Materialüberschuss (auch Materialzugabe oder Stauchzugabe genannt) beispielsweise mittels eines Tiefziehens hergestellt wird. Die bei Entlastung des Bauteils auftretende, indifferente Rückfederung des Bauteils wird allerdings anschließend durch einen Kalibrierschritt mittels
Druckspannungsüberlagerung neu ausgerichtet, so dass ein zumindest bereichsweise endgeformtes und maßhaltiges Bauteil entsteht.
Im Stand der Technik ist es beim Einsatz dieses Verfahrens insbesondere vorgesehen, den Materialüberschuss für den Kalibriervorgang in den Bodenbereichen in Form einer oder mehrerer Wellen unterzubringen. Beim Kalibrieren selbst kollabiert allerdings jede Welle im Bodenbereich wiederum zu zwei oder mehr kleineren Wellen. Je nach durch den Materialüberschuss produzierten zusätzlichen Längen versagen diese im weiteren Verlauf wiederum in noch kleinere Wellen. Dieser Effekt kann sich bis zum Erreichen der Endlage des Kalibrier-Stempels mehrfach
wiederholen.
Der beschriebene Effekt ist abhängig von der Größe des Materialüberschusses, der Blechdicke, der Bodenbreite und der Wellenhöhe und führt im zumindest
bereichsweise endgeformten Bauteil zu Abweichungen von einer gleichmäßigen und/oder glatten Fläche (Flächenfehler) im Bodenbereich mit negativen
Auswirkungen auf die Oberflächenqualität in Form von Restwelligkeit,
Oberflächenunruhen und/oder Blechdickenschwankungen bzw. Kombinationen aus den genannten Fehlern.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung anzugeben, die die beschriebenen Flächenfehler reduziert oder vermeidet und auch nach dem Kalibriervorgang hinreichend glatte Flächen auch im Bodenbereich des kalibrierten Bauteils ermöglicht.
Die Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der Erfindung bei einem
gattungsgemäßen Verfahren der Erfindung dadurch gelöst, dass der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils im Wesentlichen die Geometrie und/oder die lokalen Querschnitte des Bodenbereichs des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils aufweist.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also der abweichende Ansatz verfolgt, dass der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils im Wesentlichen die Geometrie des Bodenbereichs des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils aufweist.
Beispielsweise kann der Bodenbereich plan ausgebildet sein. Der Bodenbereich muss beim Kalibrieren also keiner oder nur noch einer geringen Formänderung unterzogen werden, was die Gefahr von unerwünschten Flächenfehlern im zumindest
bereichsweise endgeformten Bauteil weiter verringert. Mit anderen Worten kann der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils beim Kalibrieren im Wesentlichen in seiner Form erhalten bleiben.. Hierunter wird verstanden, dass der Materialüberschuss also beispielsweise zu einem überwiegenden Teil im Bereich des Fußes der Zargen und/oder des Kanten- oder Randbereichs des Bodens und zum Beispiel gleichmäßige Bereiche in dem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil auch in dem vorgeformten Bauteil als gleichmäßiger Bereich vorgesehen werden. Vorzugsweise wird der Materialüberschuss lediglich im Randbereich des Bodens vorgesehen.
Besonders bevorzugt wird der Materialüberschuss durch die Form des
Übergangsbereichs zwischen dem Bodenbereich und dem Zargenbereich und/oder, sofern ein Flanschbereich vorhanden ist, durch die Form des Übergangsbereichs zwischen dem Flanschbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteils bereitgestellt. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise die Vorteile von Verfahren zur Herstellung von maßhaltigen Bauteilen, welche keinen oder nur noch geringen Beschnitt erfordern, erhalten werden können, aber gleichzeitig Flächenfehler im Bodenbereich und/oder optional im Flanschbereich reduziert oder sogar vermieden werden können.
Der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils weist vorzugsweise keinen
Materialüberschuss zum Kalibrieren auf oder weist sogar in dem vorgeformten Bauteil ein Materialmangel auf. Der eigentlich für den Bodenbereich benötigte Materialüberschuss wird dann vorzugsweise im Wesentlichen durch den Übergangsbereich zwischen dem Boden- und dem Zargenbereich des vorformten Bauteils bereitgestellt.
Unter einer gleichmäßigen und/oder glatten Fläche wird hier verstanden, dass das Formprofil der gemäß dieser Erfindung hergestellten Flächen insbesondere des Bodenbereichs des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils nur Wellen mit kleiner Amplitude, zum Beispiel kleiner als 0,2 mm, und großer Wellenlänge, zum Beispiel größer 10 mm, aufweist.
Das Werkstück ist beispielsweise eine im Wesentlichen ebene Platine, beispielsweise ein Blech. Bevorzugt ist das Werkstück aus einem Stahlwerkstoff hergestellt. Ebenfalls können jedoch andere Metallwerkstoffe, beispielsweise Aluminium, eingesetzt werden. Das Bauteil ist vorzugsweise ein Blechbauteil.
Das Vorformen wird insbesondere mittels einem tiefziehartigem Umformen durchgeführt, welches beispielsweise einstufig oder mehrstufig ausgeführt sein kann. Es sind auch beliebige Kombinationen aus Ziehen, Prägen, Hochstellen, Kanten und/oder Biegen denkbar. Der Weg zur Herstellung des vorgeformten Bauteils kann demnach individuell beschritten werden. Das durch das Vorformen erhaltene vorgeformte Bauteil kann insbesondere als ein im Wesentlichen endformnahes Bauteil angesehen werden, welches bis auf möglichst geringe Abweichungen im Wesentlichen bereits die beabsichtigte Geometrie aufweist.
Unter dem Kalibrieren kann somit insbesondere ein Fertigformen oder Endformen des vorgeformten Bauteils verstanden werden, welches beispielsweise durch einen oder mehrere Pressvorgänge erreicht werden kann. Das Kalibrieren umfasst insbesondere einen Stauchvorgang. Beispielsweise werden der Zargenbereich, der Bodenbereich, optional der Flanschbereich und/oder die Übergangsbereiche des vorgeformten Bauteils dabei einem Stauchen unterzogen.
Allerdings ist es möglich, dass das zumindest bereichsweise endgeformte Bauteil noch weiteren Verarbeitungsschritten unterzogen werden kann, wie etwa einem Einbringen von Anbindungslöchern und/oder einem Beschnittvorgang und/oder einem Nachformen, wie zum Beispiel Drücken und/oder Biegen. Allerdings sind bevorzugt keine weiteren hauptformgebenden Schritte mehr notwendig.
Das beschriebene Vorformen und Kalibrieren erfolgt vorzugsweise nacheinander.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt die Form des Übergangsbereichs zwischen dem Bodenbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteils zu einem angehobenen oder abgesenkten Bodenbereich des vorgeformten Bauteils. Hierdurch kann ein ausreichender Materialüberschuss im Übergangsbereich in das vorgeformte Bauteil eingebracht werden, ohne jedoch hierfür die Geometrie des gesamten Bodenbereichs modifizieren zu müssen. Vielmehr kann der Bodenbereich insgesamt angehoben oder abgesenkt sein. Vorzugsweise wird ein angehobener Bodenbereich durch einen im Querschnitt im Wesentlichen u- förmigen Übergangsbereich erreicht. Insbesondere ist ein über den gesamten
Bodenbereich im Wesentlichen gleichmäßiges Anheben oder Absenken vorgesehen. Der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils ist insbesondere im Vergleich zum Zargenfuß angehoben oder abgesenkt. Im Vergleich zum Bodenbereich des
fertiggeformten Bauteils gesehen ist der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils damit insbesondere ebenfalls angehoben oder abgesenkt. Unter einem angehobenen oder abgesenkten Bodenbereich wird insbesondere ausgehend von gleichem
Zargenendenniveau oder Zargenkopf (Längenniveau) ein im Vergleich zum unteren Bodenniveau (Nullniveau) eines Bauteils, bei dem der gleiche Materialüberschuss durch eine oder mehrere sich über den gesamten Bodenbereich erstreckenden Bodenwellen erzielt wird, angehobener oder abgesenkter Bodenbereich verstanden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Materialüberschuss im Wesentlichen bzw. ausschließlich durch den Übergangsbereich zwischen dem Bodenbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteils bereitgestellt. Hierdurch sind insbesondere keine weiteren geometrischen
Modifikationen im Bodenbereich des vorgeformten Bauteils zur Bereitstellung eines Materialüberschusses erforderlich. Dies ermöglicht besonders einen fehlerarmen und glatten Bodenbereich am zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt die Form des Übergangsbereichs zwischen dem Bodenbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteils im Querschnitt gesehen eine zusätzliche Länge für den Bodenbereich und/oder den Zargenbereich des vorgeformten Bauteils bereit.
Dadurch, dass ein Materialüberschuss in Form einer zusätzlichen Länge bereitgestellt wird, wird die Gefahr von Materialfehlern und unebenen Flächen am zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil weiterhin verringert, beispielsweise im
Gegensatz zu einem Materialüberschuss in Form von im Bodenbereich verteilten Wellen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das Kalibrieren des vorgeformten Bauteils zu dem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil ein Materialfluss in den Zargenbereich des vorgeformten Bauteils erzielt. Beispielsweise erfolgt der Materialfluss aus dem Übergangsbereich und/oder dem Bodenbereich des vorgeformten Bauteils. Dies kann zum einen den Vorteil haben, dass durch den Materialüberschuss keine zusätzliche Verlängerung des Zargenbereichs des vorgeformten Bauteils notwendig ist, da durch den Materialfluss ausreichend Material im Zargenbereich bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Vorformen durch eine tiefziehartige Operation mit oder ohne Niederhalter
durchgeführt. Durch ein Vorformen mit vorzugsweise distanzierten Niederhaltern wird die Materialführung verbessert und die Prozessstabilität verbessert. Bei
Bauteilen mit einfacher Geometrie, wie beispielsweise im Querschnitt u-förmigen oder hutförmigen Bauteilen, kann jedoch auf die Niederhalter beim Tiefziehen verzichtet werden. Diese Ausführung wird zum Beispiel auch als Prägen des Bodens mit Hochstellen der Zargen bezeichnet. Dieser Vorgang kann wahlweise in einem oder mehreren Prozessschritten dargestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Bodenbereich des vorgeformten Bauteils während des Kalibrierens mit einer Kraft beaufschlagt, welche ein Stauchen des Bodenbereichs des vorgeformten Bauteils ermöglicht und ein Kollabieren des Materialüberschusses im Wesentlichen vermeidet. Beispielsweise wird der Bodenbereich beidseitig mit Kraft beaufschlagt. Hierdurch wird beim Stauchen des Bodens eine Verfestigung im Bodenbereich erzielt, ohne jedoch Flächenfehler zu provozieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Vorformen in einem Vorform-Werkzeug umfassend einen Vorform-Stempel, ein Vorform-Gesenk und einen relativ zum Vorform-Gesenk beweglichen Vorform- Gesenkboden durchgeführt, wobei das Werkstück zwischen dem Vorform-Stempel und dem Vorform-Gesenkboden angeordnet wird und wobei durch eine
Relativbewegung zwischen dem Werkstück mit dem Vorform-Stempel und dem Vorform-Gesenkboden einerseits und dem Vorform-Gesenk andererseits das
Werkstück vorgeformt wird. Beispielsweise wird das Werkstück zwischen dem
Vorform-Stempel und dem Vorform-Gesenkboden fixiert, beispielsweise eingeklemmt. Optional können zudem Niederhalter oder Blechhalter vorgesehen sein, welche insbesondere bei komplexeren Bauteilgeometrien eine zuverlässigere Umformung ermöglichen. Mittels der Ausführung kann die Vorformung mit geringem
prozesstechnischem Aufwand realisiert werden und insbesondere im
pressengestützten Verfahren integriert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Kalibrieren durch ein Kalibrier- Werkzeug umfassend einen Kalibrier-Stempel, ein Kalibrier-Gesenk und einen relativ zum Kalibrier-Gesenk beweglichen Kalibrier- Gesenkboden durchgeführt, wobei das vorgeformte Bauteil zwischen dem Kalibrier- Stempel und dem Kalibrier-Gesenkboden angeordnet wird, und wobei durch eine Relativbewegung zwischen dem vorgeformten Bauteil mit dem Kalibrier-Stempel und dem Kalibrier-Gesenkboden einerseits und dem Kalibrier-Gesenk andererseits das vorgeformte Bauteil kalibriert wird. Insbesondere durch eine separate Ausführung des Kalibrier-Gesenks und des Kalibrier-Gesenkbodens können die beim Kalibrieren wirkenden Kräfte zeitlich und örtlich präzise gesteuert werden. Zudem kann mittels der Ausführung auch das Kalibrieren mit geringem prozesstechnischem Aufwand realisiert werden und insbesondere im pressengestützten Verfahren integriert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Kalibrieren des vorgeformten Bauteils der Zargenbereich des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils definierende Kalibrier-Gesenkzargen des Kalibrier-Werkzeugs aufeinander zugefahren. Das vorgeformte Bauteil kann so zunächst bei geöffneten Kalibrier-Gesenkzargen in das Kalibrier-Werkzeug eingelegt werden, welche im Anschluss geschlossen werden können. Dies ermöglicht es insbesondere, auch stark rückgefederte Bauteile prozesssicher in das Kalibrier- Werkzeug einzulegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die zum Kalibrieren des vorgeformten Bauteils genutzten Kalibrier-Gesenkzargen des Kalibrierwerkzeuges derart ausgestaltet sein, dass die Kalibrier-Gesenkzargen bevorzugt im optionalen Flanschbereich des vorgeformten Bauteils verfahren werden können.
Gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass das Vorform-Werkzeug derart zum Vorformen des Werkstücks ausgebildet ist, dass der Materialüberschuss im Wesentlichen durch die Form des Übergangsbereichs zwischen dem Bodenbereich und dem Zargenbereich und optional im Wesentlichen durch die Form des
Übergangsbereichs zwischen dem Flanschbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteils bereitgestellt wird. Beispielsweise wird dies durch die
Geometrie des Vorform-Werkzeugs, beispielsweise des Vorform-Stempels und/oder des Vorform-Gesenkbodens des Vorform-Werkzeugs, erreicht. Durch die Vorrichtung wird, wie bereits ausgeführt, der Materialüberschuss also nicht wie bisher über den gesamten Bodenbereich des vorgeformten Bauteil verteilt (beispielsweise in Form von einer oder mehreren Wellen) vorgesehen, sondern stattdessen vielmehr im Übergangsbereich im Wesentlichen zwischen Bodenbereich und Zargenbereich und optional im Wesentlichen durch die Form des Übergangsbereichs zwischen dem Flanschbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteil vorgesehen. Somit können die Vorteile von Verfahren zur Herstellung von maßhaltigen Bauteilen mit weiterhin reduzierten oder sogar vermiedenen Flächenfehler im Bodenbereich kombiniert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Vorform-Werkzeug einen Vorform-Stempel, ein Vorform-Gesenk und einen relativ zum Vorform-Gesenk beweglichen Vorform-Gesenkboden. Dies ermöglicht es, das Werkstück zwischen dem Vorform-Stempel und dem Vorform-Gesenkboden anzuordnen und vorzugsweise hierdurch zu fixieren und durch eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück mit dem Vorform-Stempel und dem Vorform-Gesenkboden einerseits und dem Vorform-Gesenk andererseits das Werkstück vorzuformen.
Optional weist das Vorform-Werkzeug zudem insbesondere äußere Niederhalter oder Blechhalter auf, welche insbesondere bei komplexeren Bauteilgeometrien den
Materialfluss positiv steuern können, um eine insbesondere faltenfreie Umformung zu gewährleisten. Mittels der Ausführung kann die Vorformung mit geringem
prozesstechnischem Aufwand realisiert werden und das Vorform-Werkzeug insbesondere in eine Presse integriert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Kalibrier-Werkzeug einen Kalibrier-Stempel, ein Kalibrier-Gesenk, und einen relativ zum Kalibrier-Gesenk beweglichen Kalibrier-Gesenkboden. Hierdurch kann das vorgeformte Bauteil zwischen dem Kalibrier-Stempel und dem Kalibrier- Gesenkboden angeordnet und vorzugsweise fixiert werden. Durch eine
Relativbewegung zwischen dem vorgeformten Bauteil mit dem Kalibrier-Stempel und dem Kalibrier-Gesenkboden einerseits und dem Kalibrier-Gesenk andererseits kann das vorgeformte Bauteil dann kalibriert werden. Wie bereits ausgeführt, können durch eine separate Ausführung des Kalibrier-Gesenks und des Kalibrier- Gesenkbodens die beim Kalibrieren wirkenden Kräfte zeitlich und örtlich präzise gesteuert werden. Zudem kann das Kalibrieren mit geringem prozesstechnischem Aufwand realisiert werden und das Kalibrier-Werkzeug insbesondere in eine Presse integriert werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf den beweglichen Kalibrier-Gesenkboden verzichtet werden. Um das vorgeformte Bauteil im Kalibriervorgang in das Werkzeug einzuführen, können in diesem Fall voreilende, gefederte Formstücke im Kalibrier-Stempel vorgesehen sein, welche das Bauteil vorab in das Gesenk drücken. Die gefederten Formstücke werden dann beim Schließen des Werkzeugs in den Stempel verdrängt. Hierdurch ergibt sich ein einfacherer Werkzeugaufbau.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Kalibrier-Gesenk zumindest zwei separate, gegeneinander bewegliche Kalibrier-Gesenkzargen. Das vorgeformte Bauteil kann so zunächst bei geöffneten Kalibrier-Gesenkzargen in das Kalibrier-Werkzeug eingelegt werden, welche im Anschluss geschlossen werden können, was das Einlegen von stark rückfedernden, vorgeformten Bauteilen erleichtert.
In Bezug auf weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
Durch die vorherige und folgende Beschreibung von Verfahrensschritten gemäß bevorzugter Ausführungsformen des Verfahrens sollen auch entsprechende Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte durch bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung offenbart sein. Ebenfalls soll durch die Offenbarung von Mitteln zur Durchführung eines Verfahrensschrittes der entsprechende Verfahrensschritt offenbart sein.
Im Weiteren soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. la-c eine schematische Darstellung eines Kalibrierens gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2a eine schematische Darstellung eines vorgeformten Bauteils gemäß dem
Stand der Technik;
Fig. 2b, c schematische Darstellungen beispielhafter vorgeformter Bauteile aus
Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Verfahren;
Fig. 3a, b schematische Darstellungen eines beispielhaften Vorform-Werkzeugs und eines beispielhaften Kalibrier- Werkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig. 4a-j eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. la-c zeigt zunächst eine schematische Darstellung eines Kalibrierens gemäß dem Stand der Technik. Im Stand der Technik ist es vorgesehen, einen Materialüberschuss für den Kalibriervorgang in Form einer oder mehrerer Wellen im Bodenbereichen eines vorgeformten Bauteils 1 vorzusehen und damit über den gesamten
Bodenbereich zu verteilen (Fig. la}. Beim Kalibrieren mittels eines Stauchstempels 2 und eines Stauchgesenks 4 kollabiert allerdings jede Welle im Bodenbereich des Bauteils 1 wiederum zu zwei oder mehr kleineren Wellen (Fig. lb). Je nach durch den Materialüberschuss produzierten zusätzlichen Längen versagen diese im weiteren Verlauf wiederum in jeweils zwei noch kleinere Wellen höherer Ordnung (Fig. lc). Dieser Effekt kann sich bis zum Erreichen der Endlage des Kalibrier-Stempels mehrfach wiederholen.
Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung des vorgeformten Bauteils 1 aus Fig. 1 gemäß dem Stand der Technik. Das Bauteil 1 weist insbesondere in seinem
Bodenbereich überschüssiges Material in Form einer sich über den gesamten
Bodenbereich erstreckenden Bodenwelle auf. Die gestrichelte Linie 6 zeigt dabei das an dem Zargenende ausgerichtete Zargenendenniveau oder Längenniveau an. Die gestrichelte Linie 8 zeigt das unter Bodenniveau (Nullniveau) des vorgeformten Bauteils 1 an.
Die Fig. 2b, c zeigen nun schematische Darstellungen beispielhafter vorgeformter Bauteile 10a, 10b, welche im Rahmen von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Verfahren hergestellt werden. Bei den Bauteilen 10a, 10b wird der
Materialüberschuss durch die Form des Übergangsbereichs 16 zwischen dem
Bodenbereich 12 und dem Zargenbereich 14 des vorgeformten Bauteils bereitgestellt. Die Form des Übergangsbereichs 16 zwischen dem Bodenbereich 12 und dem
Zargenbereich 14 der vorgeformten Bauteile 10a, 10b führt zu einem über das
Nullniveau angehobenen (Fig. 2b) bzw. unter das Nullniveau 8 abgesenkten (Fig. 2c) Bodenbereich des vorgeformten Bauteils. Der Materialüberschuss wird dabei ausschließlich durch den jeweiligen Übergangsbereich 16 zwischen dem
Bodenbereich 12 und dem Zargenbereich 14 des vorgeformten Bauteils 10, 10b bereitgestellt. Der Bodenbereich 12 des vorgeformten Bauteils 10a, 10b ist jeweils plan ausgebildet und weist damit im Wesentlichen bereits die beabsichtigte plane Soll-Geometrie des zumindest bereichsweise endgeformten Bodenbereichs auf. Die durch das überschüssige Material im Querschnitt gesehen bereitgestellte zusätzliche Länge für den Zargenbereich und den Bodenbereich ist in den Figuren 2a bis 2c gleich.
Im Folgenden sollen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Zusammenhang mit Fig. 3 und Fig. 4 beschrieben werden. Die Fig. 3a, b zeigen dabei schematische Darstellungen eines beispielhaften Vorform-Werkzeugs 30 und eines beispielhaften Kalibrier-Werkzeugs 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, während Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Das Vorform-Werkzeug 30 ist zum Vorformen eines Werkstücks 20 zu einem vorgeformten Bauteil 20' mit einem Bodenbereich 22 und einem Zargenbereich 24 eingerichtet, sodass das vorgeformte Bauteil 20' einen Materialüberschuss für den Zargenbereich 24 und/oder den Bodenbereich 22 aufweist. Das Vorform-Werkzeug 30 umfasst einen Vorform-Stempel 32, ein Vorform-Gesenk 34 und einen relativ zum Vorform-Gesenk 34 beweglichen Vorform-Gesenkboden 36. Das Vorform-Werkzeug 30 umfasst zudem einen optionalen Niederhalter 38. Der anhebbare Vorform- Gesenkboden 36 ist dabei in seiner Form so modifiziert, dass mittels des Vorform- Werkzeugs eine Formgebung entsprechend Fig. 2b (oder alternativ entsprechend 2c) erzielt wird.
Alternativ und hier nicht dargestellt, kann die Herstellung des vorgeformten Bauteils in einem ersten Schritt mittels zumindest bereichsweise Prägen des Bodenbereichs und in einem zweiten oder weiteren Schritt Hochstellen oder Abkanten des
Zargenbereiches erfolgen.
Das Kalibrierwerkzeug 40 dient zum Kalibrieren des vorgeformten Bauteils 20' zu einem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil 20" mit einem Bodenbereich 22 und einem Zargenbereich 24. Das Kalibrier-Werkzeug 40 umfasst einen Kalibrier- Stempel 42, ein Kalibrier-Gesenk 44 und einen relativ zum Kalibrier-Gesenk 44 beweglichen Kalibrier-Gesenkboden 46. Der Kalibrier-Gesenkboden 46 kann mit geeigneten Mitteln wie äußere feste Distanzen distanziert zum Kalibrier-Stempel 42 gefahren werden. Das Kalibrier-Gesenk 44 umfasst zwei separate, zueinander bewegliche und seitlich zustellbare Kalibrier-Gesenkzargen 44a, 44b. Im
Prozessverlauf kann sich das Kalibrier-Werkzeug 40 schließen, wobei der Kalibrier- Stempel 42 den Kalibrier-Gesenkboden 46 mit dem vorgeformten Bauteil dazwischen in die dann geschlossenen Kalibrier-Gesenkzargen 44a, 44b verdrängen kann (vgl. auch Fig. 4g), sodass der angehobenen Bodenbereich 22 des vorgeformten Bauteils eingeebnet und der Zargenbereich 24 auf das Sollmaß gestaucht wird (vgl. auch Fig. 4h).
Im Verfahrensablauf wird zunächst der bewegliche Vorform-Gesenkboden 36 bis auf die Höhe der Gesenkauflagefläche des Vorform-Gesenks 34 oder knapp darüber hinaus ausgefahren. Anschließend wird das Werkstück 20 (Platine) in das Vorform- Werkzeug 30 eingelegt (Fig. 3a, 4a) und optional zwischen den fest distanziert zum Vorform-Gesenk 34 ausgeführten Niederhaltern 38, an Führungsstiften und/oder an Löchern gegen ein Verschieben gesichert (Fig. 4b). Bei einfach gestalteten Bauteilen (vorwiegend u- oder hutprofil-förmigen Bauteilen) kann auf die optional distanzierten Niederhalter 38 verzichtet und das sogenannte Prägen mit Hochstellen durchgeführt werden. Dabei sichern bis zum formschlüssigen Verprägen des Werkstücks 20 zwischen dem Vorform-Stempel 32 und dem Vorform-Gesenkboden 36 nur Stifte an Kanten oder Löchern das Werkstück 20.
Im Weiteren senkt sich nun der Verbund aus Vorform-Stempel 32 und Vorform- Gesenkboden 36 in die untere Endposition ab (Fig. 4c). Dies führt zur Ausformung der Zargenbereiche 24 des vorgeformten Bauteils 20'. Anschließend kann das
vorgeformte Bauteil 20' dem Vorform-Werkzeug 30 entnommen werden. Dabei stellt sich insbesondere im Zargenbereich 24 eine Rückfederung ein (Fig. 4d, 4e). Das vorgeformte Bauteil 20'wird nun in das Kalibrier- Werkzeug 40 eingebracht.
Der Kalibrier-Gesenkboden 46 wurde bereits vor dem Einlegen des vorgeformten Bauteils 20' definiert bis auf eine Höhe angehoben, die den eingelegten Bodenbereich 22 des vorgeformten Bauteils 20' kontaktiert. Dann erfolgt die Beschickung mit dem vorgeformten Bauteil 20', wobei sich das vorgeformte Bauteil 20' zu Prozessbeginn vorzugsweise in einer stabilen Lage zwischen den beiden Kalibrier-Gesenkzargen 44a, 44b und dem Kalibrier-Gesenkboden 46 befinden sollte (Fig. 3b, Fig. 4f).
Anschließend werden der Kalibrier-Stempel 42 und der Kalibrier-Gesenkboden 46 distanziert gegeneinander geschlossen, wobei der Bodenbereich 22 des vorgeformten Bauteils 20' gesichert und im Wesentlichen nicht eingeklemmt wird. Dies ermöglicht einen weitestgehend freien Materialfluss im Bodenbereich 22 ohne die später folgende Kalibrierwirkung zu hemmen, verhindert jedoch im Wesentlichen die Bildung von Wellen im Bodenbereich 22 durch die entstehende Druckspannung während des Kalibrierens. Nachdem der Kalibrier-Stempel 42 den Bodenbereich 22 des vorgeformten Bauteils 20' zwischen sich und dem angehobenen Kalibrier- Gesenkboden 46 gegen grobes Verrutschen gesichert hat, fahren die beiden Kalibrier- Gesenkzargen 44a, 44b soweit gegen den Kalibrier-Stempel 42, bis sich der genau definierte Kalibrier-Spalt zwischen den Kalibrier-Gesenkzargen 44a, 44b und dem Kalibrier-Stempel 42 einstellt und der rückgefederte Zargenbereich 24 des
vorgeformten Bauteils 20' darin ausgerichtet sind (Fig. 4g).
Im weiteren Ablauf senkt sich der Kalibrier-Stempel 42 bis in seine Endlage nach unten. Dabei verdrängt er den angehobenen, aber distanziert zum Kalibrier-Stempel 42 geführten und mit einer ausreichenden Gegenkraft (um die Distanzierung beizubehalten) versehenen Kalibrier-Gesenkboden 46 ebenfalls nach unten. Erst im letzten Abschnitt dieses Weges wird die Anhebung des Bodenbereichs 22 des vorgeformten Bauteils 20' beseitigt, indem das Material hauptsächlich über den Übergangsbereich 26 in Richtung des Zargenbereichs 24 fließt (Fig. 4h). Die
Gegenkraft des Kalibrier-Gesenkbodens 46 ist dabei vorzugsweise so groß zu wählen, dass die Stauchung des vorgeformten Bauteils 20' auch in den Verbund aus Kalibrier- Stempel 42 und Kalibrier-Gesenkboden 46 hinein wirken kann, ohne gleichzeitig jedoch ein Kollabieren des Materialüberschusses in Wellen zu bewirken.
Das Fließen des Materials hauptsächlich im Übergangsbereich 26 hat mehrere Vorteile. Zum einen bleibt der Bodenbereich 22 des vorgeformten Bauteils 20' in seiner Form im Wesentlichen erhalten. Des Weiteren kann die Materialverdrängung in den Zargenbereich 24 so groß gewählt sein, dass eine Verlängerung des
Zargenbereichs ggf. auch entfallen kann. Letztlich lässt der Materialfluss in dem Übergangsbereich 26 sich dazu nutzen, die Anstellwinkel des Zargenbereichs 24 zum Bodenbereich 22 positiv zu beeinflussen.
Im unteren Totpunkt ist das Bauteil 20" schließlich zumindest bereichsweise endgeformt und vollständig kalibriert. Der Stauchvorgang hat damit zielgerichtet stattgefunden und die Restwelligkeit im Boden ist erheblich reduziert oder sogar ganz vermieden (Fig. 4i, j).
Das beispielhafte Verfahren und die beispielhafte Vorrichtung wurden hier anhand eines flanschlosen Bauteils näher erläutert. Flanschbehaftete Bauteile unterliegen einer analogen Prozedur.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das Verfahren umfassend:
Vorformen eines Werkstücks (20) zu einem vorgeformten Bauteil (10a, 10b 20') mit einem Bodenbereich (12, 22), einem Zargenbereich (14, 24) und optional einem Flanschbereich, sodass das vorgeformte Bauteil (10a, 10b 20') einen Materialüberschuss für den Zargenbereich (14) und/oder den Bodenbereich (12) und/oder optional den Flanschbereich aufweist; und Kalibrieren des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') zu einem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil (20") mit einem Bodenbereich (22), einem Zargenbereich (24) und/oder optional einem Flanschbereich;
dadurch gekennzeichnet,
dass der Bodenbereich (12, 22) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') im Wesentlichen die Geometrie und/oder die lokalen Querschnitte des Bodenbereichs (22) des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils (20") aufweist, wobei
der Materialüberschuss durch die Form des Übergangsbereichs (16, 26) zwischen dem Bodenbereich (12, 22) und dem Zargenbereich (14, 24) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') und/oder durch die Form des
Übergangsbereichs zwischen dem Flanschbereich und dem Zargenbereich des vorgeformten Bauteils bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Übergangsbereichs (16, 26) zwischen dem Bodenbereich (12, 22) und dem Zargenbereich (14, 24) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') zu einem angehobenen oder abgesenkten Bodenbereich (12) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') führt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Materialüberschuss im Wesentlichen durch den Übergangsbereich (16, 26) zwischen dem Bodenbereich (12, 22) und dem Zargenbereich (14, 24) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') bereitgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Übergangsbereichs (16, 26) zwischen dem Bodenbereich (12, 22) und dem Zargenbereich (14, 24) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') im Querschnitt gesehen eine zusätzliche Länge für den Bodenbereich (12, 22) und/oder den Zargenbereich (14, 24) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') bereitstellt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen durch eine tiefziehartige Operation mit oder ohne Niederhalter (38) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen als Kombination aus zumindest bereichsweise Prägen des Bodenbereichs und Hochstellen des Zargenbereichs durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (12, 22) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') während des Kalibrierens mit einer Kraft beaufschlagt wird, welche ein Stauchen des Bodenbereichs (12, 22) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') ermöglicht und ein Kollabieren des Materialüberschusses vermeidet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen in einem Vorform-Werkzeug (30) umfassend einen Vorform- Stempel (32), ein Vorform-Gesenk (36) und einen relativ zum Vorform-Gesenk (34) beweglichen Vorform-Gesenkboden (36) durchgeführt wird, wobei das Werkstück (20) zwischen dem Vorform-Stempel (32) und dem Vorform- Gesenkboden (36) angeordnet wird und wobei durch eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück (20) mit dem Vorform-Stempel (32) und dem Vorform-Gesenkboden (36) einerseits und dem Vorform-Gesenk (34) andererseits das Werkstück (20) vorgeformt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrieren durch ein Kalibrier-Werkzeug (40) umfassend einen Kalibrier- Stempel (42), ein Kalibrier-Gesenk (44) und einen relativ zum Kalibrier- Gesenk (44) beweglichen Kalibrier-Gesenkboden (46) durchgeführt wird, wobei das vorgeformte Bauteil (10a, 10b 20') zwischen dem Kalibrier-Stempel (42) und dem Kalibrier-Gesenkboden (46) angeordnet wird, und wobei durch eine Relativbewegung zwischen dem vorgeformten Bauteil (10a, 10b 20') mit dem Kalibrier-Stempel (42) und dem Kalibrier-Gesenkboden (46) einerseits und dem Kalibrier-Gesenk (44) andererseits das vorgeformte Bauteil (10a, 10b 20') kalibriert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kalibrieren des vorgeformten Bauteils (10a, 10b, 20') den Zargenbereich (24) des zumindest bereichsweise endgeformten Bauteils (20") definierende Kalibrier- Gesenkzargen (44a, 44b) des Kalibrier-Werkzeugs (40) aufeinander
zugefahren werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum
Kalibrieren des vorgeformten Bauteils (10a, 10b, 20') genutzten Kalibrier- Gesenkzargen (44a, 44b) des Kalibrierwerkzeuges (40) derart ausgestaltet sind, dass die Kalibrier-Gesenkzargen bevorzugt im optionalen Flanschbereich des vorgeformten Bauteils verfahren werden können.
12. Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
mit einem Vorform-Werkzeug (30) zum Vorformen eines Werkstücks (20) zu einem vorgeformten Bauteil (10a, 10b 20') mit einem Bodenbereich (12, 22), einem Zargenbereich (14, 24) und optional einem Flanschbereich, sodass das vorgeformte Bauteil (10a, 10b 20') einen Materialüberschuss für den Zargenbereich (14, 24) und/oder den Bodenbereich (12, 22) und/oder optional den Flanschbereich aufweist; und
mit einem Kalibrierwerkzeug (40) zum Kalibrieren des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') zu einem zumindest bereichsweise endgeformten Bauteil (20") mit einem Bodenbereich (22), einem Zargenbereich (24) und optional einem Flanschbereich;
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorform-Werkzeug (30) derart zum Vorformen des Werkstücks (20) ausgebildet ist, dass der Materialüberschuss im Wesentlichen durch die Form des Übergangsbereichs (16, 26) zwischen dem Bodenbereich (12, 22) und dem Zargenbereich (14, 24) und optional im Wesentlichen durch die Form des Übergangsbereichs zwischen dem Flanschbereich und dem Zargenbereich (14, 24) des vorgeformten Bauteils (10a, 10b 20') bereitgestellt wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorform- Werkzeug (30) einen Vorform-Stempel (32), ein Vorform-Gesenk (34) und einen relativ zum Vorform-Gesenk (34) beweglichen Vorform-Gesenkboden (36) umfasst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrier-Werkzeug (40) einen Kalibrier-Stempel (42), ein Kalibrier-Gesenk (44) und einen relativ zum Kalibrier-Gesenk (44) beweglichen Kalibrier- Gesenkboden (46) umfasst.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibrier- Gesenk (44) zumindest zwei separate, zueinander bewegliche Kalibrier- Gesenkzargen (44a, 44b) umfasst.
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