WO2019197094A1 - Umformwerkzeug und verfahren zum herstellen einer kante an einem bauteil und verfahren zum herstellen eines solchen umformwerkzeugs - Google Patents

Umformwerkzeug und verfahren zum herstellen einer kante an einem bauteil und verfahren zum herstellen eines solchen umformwerkzeugs Download PDF

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WO2019197094A1
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forming
component
edge
pressing region
tool
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PCT/EP2019/055980
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Georg ZETTL
Gerhard WALLNER
Christian Meier
Christian Zausinger
Stephan Knoche
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides

Definitions

  • the invention relates to a forming tool for producing an edge on a component according to claim 1. Furthermore, the invention relates to methods for producing an edge on a component according to claim 4. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a forming tool according to claim 5.
  • An appearance of a motor vehicle is significantly influenced by a geometry of outer skin components of the motor vehicle, which are usually produced today by means of a forming, for example, of aluminum or steel sheets with initial thickness.
  • these outer skin components may have at least one bend with a particularly small radius, a so-called
  • Sheet metal edge or sharp edge Such a bend in a visible region of the outer skin component is referred to as sheet metal part edge.
  • Blechformteilkante runs or extends typically in one
  • the sheet metal molding edge can hold a design function, for example a so-called
  • the sheet metal molding edge may alternatively or additionally have a technical function, for example, give the outer skin component a particularly high resistance to bending.
  • a technical function for example, give the outer skin component a particularly high resistance to bending.
  • the component thickness or sheet thickness is reduced, especially in a region where a shaped sheet metal edge is to be formed.
  • a convex tool surface predetermines a geometry of the component on a concave component side.
  • the conventionally produced radius of the sheet metal molding edge is particularly difficult, especially not reproducible or controllable, so that one or more character or sheet metal part edges, their respective course on a common polyline over two or more mutually adjacent, separately manufactured sheet metal parts (For example, via a side wall and an adjacent door or two adjacent adjacent doors, etc.) should merge into each other, can be offset from each other.
  • DE 102014 017920 A1 discloses a method for producing a sheet-metal shaped part having at least one sharp-edged sheet-metal shaped part edge by multi-stage forming of a sheet metal material. This is first in a first
  • Sheet metal material in a second press-bonded mold wherein the preformed elevation is reduced and the sheet metal molding edge is fully formed.
  • a production period of the sharp-edged sheet-metal part edge is in this case designed to be particularly long, since this method has two individual steps to be executed one after the other.
  • DE 10 2013 007 352 A1 discloses a method for forming an edge on a body panel for a motor vehicle, wherein the sheet metal part between a die, which dictates the shape and the course of the edge to be formed, and a stamp in a deep drawing in the field of training Edge is formed, wherein the deep-drawing process on the opposite side of the sheet metal part to be traced edge a notch following the course of the edge with an embossing radius, which is greater than the radius of the trainee edge, is impressed.
  • body panel by means of the punch and the die with a particularly high forming force to form by means of the notch, the desired edge on the body panel.
  • this method is the
  • Body panel on both tools that is on the die as well as on the stamp, in each case over a particularly large area, resulting in a particularly large-scale thinning of a material of the body panel.
  • the present invention is based on the object, a device and a
  • Forming tool can be provided.
  • Forming tool according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.
  • a forming tool for producing an edge is provided on a component, with a first forming component and with a first forming component
  • the two forming components are adjustable from an open position in which the forming tool can be charged with the component in a forming position. This means that the forming tool in the open position, the component to be deformed can be supplied, so that the component in the
  • Forming tool in particular between the two forming components,
  • the two forming components are adjustable from the open position to the forming position, in a pressing region of the forming tool during the understanding in the pressing area at both
  • the component in the forming position in the pressing area, the component directly adjoins both forming components in each case.
  • Pressing area has an oversize element, which projects beyond the base element surface of the Umform Structure adjoining the Auffactelement, whereby the component is at least in the forming position in a subsequent to the pressing region portion of the second forming component spaced apart.
  • the forming surface is formed from the base surface regions and the oversize element, wherein the oversize element is arranged at least substantially in the pressing region.
  • the forming surface of the first forming component is arranged closer to the second forming component, due to the local measuring element, than the base surface regions adjoining the measuring element. This means that the measuring element, starting from the base areas of the first
  • Forming component protrudes from the first forming component toward the second forming component.
  • Under the pressing area is an area of the forming tool, in particular to understand between the two forming components, in which the component is a
  • the component is squeezed or compressed in the pressing area, for example.
  • Pressing area can be avoided so that a flow or cold forging of the component takes place only or exclusively in the pressing area, where in the forming position a narrower gap between the two Umformkomponentenen is adjustable, whereby the cold forging occurs.
  • wear of the forming tool used for the production of the component and / or its forming components can be kept particularly low because they are subjected to only very low process forces. On the one hand, this results in a particularly long service life of the forming tool as well as the forming components up to a press, by means of which the forming tool can be driven. Due to the particularly low
  • the press is particularly energy-efficient operable. Furthermore, a particularly good reproducibility of means of
  • Forming tool generated or generated edge so that an edge, in particular character edge of a motor vehicle, which runs over at least two mutually adjacent outer skin components, for example via a Koterien and an adjacent vehicle door, is to produce particularly true to form. Due to the particularly reliably reproducible edge then the course of the character edge on the mutually adjacent outer skin components is particularly constant, steady and free of disturbing, unsteady transitions.
  • the oversize element has a radius which is smaller than an inner radius of the negative mold.
  • the pressing area is particularly small auslagbar, so that the component in the forming position with respect to the forming surface in a particularly large range of the second forming component is spaced apart. Since the radius of the oversize element is smaller than the inner radius of the negative form, it follows that the radius of the oversize element is smaller than an outer radius of the edge to be generated.
  • the edge to be produced can be formed by means of the forming tool on a component viewing side of the component.
  • the first forming component may be formed as a stamp and the second forming component may be formed as a die.
  • the forming tool has the first forming component formed as the stamp and the second forming component formed as the die.
  • the forming tool can be, for example, a deep-drawing machine by means of which the component to be formed is particularly efficiently provided with the edge.
  • the thermoforming machine or the forming tool may be hydraulically and / or pneumatically and / or electromechanically operable forming component.
  • the invention further relates to a method for producing an edge on a component by means of a forming tool.
  • a forming tool In particular, it may be at the
  • Forming tool which is used in the process to the previously
  • Forming component in particular the first forming component described above and a second forming component corresponding thereto, in particular the second forming component described above, the forming tool from a
  • Open position adjusted to a forming position. In the open position that becomes
  • Forming tool is charged with the component, that is, in the open position, the forming tool is the component to be deformed, on which the edge is to be formed, provided or supplied, so that the component subsequently by means of
  • Forming tool processed in particular, can be formed.
  • Forming position is in a pressing area, in particular in the pressing area described above, the forming tool during the understanding in the pressing area supported on both forming components component in one in the second
  • Forming formed negative mold in particular in the previously described negative mold, pressed herzunch edge.
  • a forming surface in particular the one described above
  • the first forming component in the pressing area an oversize element, in particular the above-described oversize element, which projects beyond the oversize base areas, in particular the base areas described above, the forming surface, whereby the component at least in the forming position in a press on the adjoining subarea, in particular the previously described subarea, of the second
  • Shaping component is spaced.
  • the invention relates to a method for generating a
  • Forming tool for producing an edge, in particular the edge described above, on a component, in particular on the component described above, with the following steps.
  • a first forming component in particular the first forming component described above, and a second forming component corresponding thereto, in particular the second forming component described above, are produced.
  • the two forming components are from an open position, in particular the open position described above, in which the forming tool can be charged with the component, in a forming position, in particular the previously described
  • Forming position adjustable.
  • a pressing area in particular the pressing area described above, the
  • an original base area of the first forming component is generated.
  • a forming surface of the first forming component is produced, wherein the forming surface comprises the arranged in the pressing area gauge and adjoining and connected to the gauge element, base areas of the original base surfaces, so that the measuring element, the adjoining base areas surmounted.
  • the component is at least in the forming position in a on the
  • a particularly advantageous method for producing a forming tool, in particular the forming tool described above, since the forming surface is locally modified by means of the measuring element of the first forming component, whereby the pressing area is made particularly small.
  • a particularly small pressing area is advantageous, since-as already described above-when producing the edge by means of the forming tool, a particularly low process force is required, which makes the forming tool particularly
  • Measuring surface of the oversize element is generated, whose shape, dimensions and course correspond to those of a part of the base, to which the original
  • Measuring surface having measuring element displaced spatially parallel, that is offset is.
  • a part of the original base area of the first forming component is copied, so that the copy of the part has a geometry which at least substantially corresponds to a geometry of the original part of the base area. Then the copy of the part of the
  • the measuring element is spatially displaced relative to the original part of the base from which the copy originates. Between points, in particular
  • the oversize element can be produced in a particularly simple manner.
  • At least one measure of the original measurement surface may be at least one
  • a radius of the original measurement surface can be changed, for example such that it is greater than a radius of the part of the base surface from which the original measurement surface originated.
  • an arc of the original measuring surface in particular at least substantially constant arc length, are compressed, so that in the sequence for the original measuring element results in a radius which is smaller than the radius of the part of the base surface from which the original Aufjan Structure descended.
  • the radius of the final measuring surface changed by means of the at least one modification measure can be, in particular, the previously described radius of the oversize element, which is smaller than an inner radius of the negative mold.
  • further modification measures by means of which or by means of which, for example, an arc length, a
  • Radius origin, etc. to be changed. This makes it possible in a particularly simple and / or low-effort manner to produce or to produce the final oversize element as needed, that is to say adapted to the desired edge of the component.
  • a respective transitional surface can be continuous in the corresponding Gund vom Kunststoff Kunststoff and / or the Aufpound Chemistry. It is conceivable, for example, that the respective
  • a respective sheet metal molding edge or character edge ie also the edge described herein, are actually defined by a freeform surface or a plurality of freeform surfaces or formed while referring to radii for a particularly simple description of the invention.
  • this invention is not limited to mere radii, but is equally applicable to freeform surfaces, wherein the respective freeform surfaces defining the edge may have at least one radius or a plurality of radii.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a forming tool with a first and a second forming component and a component.
  • Fig. 2 to illustrate a method for producing the forming tool in a schematic representation of a forming surface and an oversize element of the first forming component.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a forming tool 1 with a first forming component 2, designed in particular as a punch, and a second forming component 3, in particular formed as a die. Between the two forming components 2, 3, a component 4 is arranged, by means of the forming tool 1 an edge 5 should be awarded.
  • the edge 5 is a curvature with a particularly small radius, for example a
  • Edge radius 6. Is it the component 4 is an outer skin component of a Motor vehicle, the appearance of the motor vehicle by means of the edge 5 can be given a special, for example sporty character. This means that the edge 5 can be a so-called character edge. Furthermore, the edge 5 may have a technical function, for example serving as a discharge device for water running along the outer skin of the motor vehicle. Such a character edge may extend on the outer skin of the motor vehicle over a plurality of mutually adjacent outer skin components, so that a high
  • edge 5 Reproducibility in producing the edge 5 is desirable. In other words, it is desirable that in a production of a plurality of edges 5, in particular in a series production, the respective edges 5 each follow as exactly as possible a manufacturing specification of the edge 5.
  • the first forming component or the punch 2 and the second forming component or die 3 correspond to each other, for example, so that the punch 2 can engage in the die 3 at least partially.
  • the forming tool 1 may, for example, be a thermoforming machine by means of which the component 4 is deformable or deformable.
  • the first and the second forming component 2, 3 or the punch 2 and the die 3 are adjustable in an open position in which the forming tool 1 with the component 4 can be charged.
  • the component 4 may be, for example, a sheet metal part which can be deformed by means of the forming tool 1 or which the edge 5 can be lent by means of the forming tool 1. This means that the component 4 in the present case in order to be deformable by means of the forming tool 1, between the punch 2 and the die 3 to clamp, for example, to clamp, for which the two forming components 2, 3 are adjustable in the open position. In the open position, a distance 7 between the punch 2 and the die 3 is particularly large, so that it is particularly easy to provide the forming tool 1, the component 4.
  • the sheet metal part 4 at least partially automatically and / or manually inserted between the punch 2 and the die 3 in the forming tool 1.
  • the forming tool 1 may comprise a holding device known per se, by means of which the component 4 inserted in the forming tool 1
  • the two forming components 2, 3 or the punch 2 and the die 3 are adjustable from the open position into a forming position. Since in this adjustment of the two forming components 2, 3 from the open position in the Umform ein the component. 4 is arranged or held between the punch 2 and the die 3, the component 4 is deformable due to the understanding or by adjusting the two forming components 2, 3 from the open position in the forming position. Normally, the held between the punch 2 and the die 3 component 4 in the adjustment of the two forming components 2, 3 from the open position in the forming position, that is, during a forming process, in particular deep drawing process, a shape or
  • Geometry lent which corresponds at least substantially a geometry of the punch or the first forming element 2.
  • the metallic and / or plastic component 4 comes primarily in direct or direct contact with the stamp 2.
  • a geometry of the die 3 is designed such that the component 4 facing away from the stamp 3 after adjustment Part view page 8 a desired shape, in particular the desired edge 5, has. This means that in a conventional production of the edge 5, the component 4 is subjected only to a pure deep-drawing process, which, however, inherently has particularly high fluctuations in the result.
  • the edge 5 produced by a pure thermoforming is particularly poorly reproducible, since it comes mainly to stretching in the area of the edge 5 and, as a result, to a thinning out of a material thickness of the component 4. It is therefore provided to support the component 4 in a pressing region 9 on the punch 2 and on the die 3, that is to say on both forming components 2, 3, and to press into a female mold 3 formed negative mold 10 of the edge 5 to be produced.
  • a forming surface 11 of the stamp 2 in the pressing region 9 has a shape
  • Measuring element 12 which adjoins the measuring element 12
  • the oversize element 12 which can also be called cold forging strip or marking strip, forms a projection of the forming surface 11 or of the stamp 2.
  • Stamp 2 is in the adjustment of the two forming components 2, 3 from the open position in the forming position in direct contact with the component to be reshaped 4.
  • the component 4 Due to the forming surface 1 1 superior measuring element 12, the component 4, at least in the forming position in a subsequent to the pressing portion 9 portion 15 of the die 3 spaced apart.
  • the pressing region 9 is a locally limited region of the forming tool 1, so that the component 4 is in direct contact outside the pressing region 9 in the forming position with only one of the two forming components 2, 3, in particular only with the punch 2 stands. This is advantageous, inter alia, since one for producing the edge
  • the oversize radius 16 is substantially smaller than an inner radius 18 of the female mold 10, wherein the inner radius 18 and the edge radius 6 can at least substantially correspond. Due to the particularly small traineditzradius 16 is by adjusting the two
  • Forming components or of the punch 2 and the die 3 in the forming position of the held between the two forming components 2, 3 component 4 locally limited in the pressing region 9 can be pressed.
  • the desired edge radius 6 is composed of the base surface radius 17 and a material thickness or thickness or sheet thickness or thickness 19 of the component 4 to be deformed. Since the Aufbornradius 16 is smaller than the inner radius 18 of the female mold 10, the Aufbornradius 16 may be smaller than a formed of the desired edge radius 6 and a fraction of the material thickness 19 difference. This is advantageous in that then in the forming position in the pressing region 9, a distance between the negative mold 10 and the first forming component 2 or its Auf technicallyelement 12 is less than the material thickness 19, so that the reshaped component 4 is particularly efficient in the negative mold 10 can be pressed.
  • Forming tool 1 is loaded with the component 4, adjusted to the forming position, whereby in the pressing region 9 of the forming tool 1 during the understanding in the pressing region 9 on the punch 2 and the die 3 supported component 4 in the formed in the die 3 negative mold 10 of the edge 5 to be produced pressed.
  • the forming surface 11 of the punch 2 in the pressing region 9 has the measuring element 12, which projects beyond the base surface regions 13 of the forming surface 1 1 adjoining the measuring element 12 laterally, as a result of which the component 4 at least in the forming position in which adjoining the pressing region 9 subregions 15 is spaced from the die 3.
  • a portion 15 may or may be more
  • Pressing region 9 can each merge into each other without an abrupt, for example unsteady or non-homogeneous transition between the respective partial region 15 and the pressing region 9 can be identified.
  • a method for producing the forming tool 1 is proposed according to the invention.
  • a synopsis of Fig. 1 and Fig. 2 in which the forming surface 1 1 and the gauge element 12 of the punch 2 are shown to illustrate the method for producing the forming tool 1 in a schematic representation.
  • the punch 2 and the die 3 corresponding thereto are produced.
  • the pressing region 9 is generated, which is formed by mutually corresponding geometries of the punch 2 and the die 3.
  • the negative mold 10 is produced on or in the die 3, which gives the edge 5 an edge geometry, in particular the edge 5, when the component 4 is pressed into the negative mold 10.
  • an original base 22 of the stamp 2 is produced.
  • This original base 22 is to be regarded as a virtual building block stamp 2.
  • the oversize element 12 of the stamp 2 is produced, wherein the oversize element 12 is arranged in the press area 9.
  • the measuring element 12 is over a distance 23 of the
  • the method further comprises generating the forming surface 11 of the first forming component 2, wherein the forming surface 1 1 arranged in the pressing portion 9 Aufsmithelement 12 and adjoining and with the
  • Base area 22 includes. Since the oversize element 12 is spaced apart from the original base area 22 by the distance 23, the oversize element 12 projects laterally beyond the adjoining base surface regions 13, whereby the component 4 can be spaced apart from the die 3 at least in the reshaping position in the partial region 15 is.
  • the forming surface 1 1 of the first forming component 2 and the stamp 2 are each formed proportionally by the base surface regions 13 and an offset from the original base surface 22 over the distance 23 Aufwill Chemistry 24.
  • a respective base area 13 and the measuring surface 24 merge into each other, in particular seamlessly.
  • the measuring surface 24 of the measuring element 12 can be produced, for example, by producing an original measuring surface whose geometry, that is to say its shape, dimensions and / or shape, corresponds to a geometry of a part 25 of the base surface 22. In other words, it may be provided during the production of the oversize surface 24 to copy the part 25 of the base 22. Then, the copy of the part 25 is equal to the original measurement surface of the gauge element 12, and this copy of the original gauge surface is used in creating the gauge surface 24 of the
  • Surveying element 12 moved to the original part 25 of the base 22 spatially parallel or offset. Accordingly, the respective geometry of the part 25 and the original Aufwillamide 24 are congruent to each other, between points, for example, space points, the part 25 and (space) points of
  • Measuring element 12 to the part 25 of the base 22 have a space-parallel displacement by the distance 23.
  • the production of the oversize element 12 can be a modification of at least one measure of the original one
  • Measuring surface by at least one Modtechnischshack 26 include.
  • the final measuring surface 24 of the measuring element 12 is generated from the original measuring surface.
  • a first end 27 of the original gauge surface and a first end 28 of the final gauge surface 24 may be spaced apart by the amount of modification 26.
  • a second end 29 of the original gauge surface and a second end 30 of the final gauge surface 24 may be spaced apart by a modifier 31. This means that a length 32 of the original measuring surface or the part 25 of the original
  • Measuring surface and a length 33 of the final Aufellogoing Chemistry 24 are formed differently. It is particularly preferred if the Modtechnischsscher 26 and the Modtechnischsscher 31 are formed at least substantially equal.
  • modification measures 26, 31, 34 can only be represented two-dimensionally in FIGS. 1 and 2, the modification measures 26, 31, 34 can actually each be designed as a three-dimensional modification vector. It is conceivable here that one or more of the modification vectors 26, 31, 34 can result from one or more of the other modification vectors 26, 31, 34 being actively changed. Particularly preferably, the modification vector 34, by means of which the two radial origins 20, 21 are spaced from one another, results from a modification of the modification vectors 26 and / or 31.
  • Generating the gauge element 12 may further include generating
  • Base surface portion 13 and the measuring surface 24 are arranged so that a respective base area 13 and the Aufrozon Chemistry 24 via the respective transition surfaces
  • a respective end 36 of the respective transition surface 35 which is remote from the measurement surface 24 lies on the original base surface 22 or on a respective base region 13.
  • a respective end 37 arranged close to the measurement surface 24 coincides with the first end 28 and the second end, respectively 30 of the measuring surface 24 together.
  • the transitional surfaces 35 may be at least substantially planar or flat.
  • the oversize element 12 comprises the first transition surface 35, which adjoins the base surface region 13 at the end 36. Furthermore, the oversize element 12 comprises the first
  • Transition surface 35 connects, which at the end 36 again in the
  • Base area 13 passes.
  • the original base surface 22 of the stamp 2 is locally modified or increased. This local modification or elevation takes place over a length of the original base surface 22, which is composed of a length 38 of the first transition surface 35, the length 32 of the original measurement surface and a length 39 of the further transition surface 35.
  • a geometry and / or position of the gauge element 12 may alternatively or additionally be changed by varying the distance 23, the length 38, and / or the length 39. This means that the distance 23 and the lengths 38, 39 can each be considered as a modification measure.
  • the construction plan is designed, in particular, as a geometry data record which can be processed and / or further processed by means of electronic data processing.
  • the production of those elements for example in a last process step, may comprise an actual production of those elements, in particular a master molding, forming, separating, joining, coating and / or modification of
  • the invention shows how the edge 5 with the particularly small edge radius 6, in contrast to conventional forming tools, in which
  • the edge radius 6 can originate from a value range of 1 mm to 20 mm, preferably 10 mm to 12 mm, particularly preferably 4 mm to 8 mm. It should be noted that a smallest possible edge radius 6 corresponds to at least the material thickness 19 of the component to be formed.
  • This local modification or local lifting takes place in particular on the basis of a thinning of the component 4 in the region of the edge radius 6, wherein this thinning can be determined, for example, by means of simulations and / or measurements.
  • this thinning can be determined, for example, by means of simulations and / or measurements.
  • Stamp surface at least one material parameters (type, toughness, hardness, etc.) of the component 4 and / or enter an output sheet thickness.
  • the component 4 is pressed or pressed on the punch 2 in the die 3.
  • the die 3 thus provides a geometry of the component viewing side 8.
  • Measuring element 12 chosen so that a distance between the two
  • Forming components 2, 3 in the pressing region 9 is slightly smaller than that
  • Thinning during forming reduced component thickness of the component 4 in the pressing region 9 slightly larger, for example, by a fraction of the material thickness or a sheet thickness of the component to be formed, or the same form.
  • the local thinning was simulated using a conventional forming tool, that is, without an oversize element 12.
  • a shaping of the component side view 8 is not undefined on only the stamp 2, but defined on both sides over both
  • the punch-side measuring element 12 can thus be a defined or
  • predetermined edge radius 6 are generated on the component view page 8, which in Ideally corresponds to a die radius or the inner radius 18 of the female mold 10 negative mold.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug (1) und ein Verfahren zum Herstellen einer Kante (5) an einem Bauteil (4), mit einer ersten und einer zweiten Umformkomponente (2, 3) welche aus einer Offenstellung in eine Umformstellung verstellbar sind, wodurch in einem Pressbereich (9) des Umformwerkzeugs (1) das während des Verstellens in dem Pressbereich (9) an beiden Umformkomponenten (2, 3) abstützbare Bauteil (4) in eine in der zweiten Umformkomponente (3) ausgebildete Negativform (10) der herzustellenden Kante (5) einpressbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Umformfläche (11) der ersten Umformkomponente (2) in dem Pressbereich (9) ein Aufmaßelement (12) aufweist, welches sich an das Aufmaßelement (12) anschließende Grundflächenbereiche (13) der Umformfläche (11) überragt, wodurch das Bauteil (4) zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich (9) anschließenden Teilbereich (15) von der zweiten Umformkomponente (3) beabstandbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines Umformwerkzeugs (1).

Description

Umformwerkzeug und Verfahren zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines solchen Umformwerkzeugs
Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil gemäß Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil nach Patentanspruch 4. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Umformwerkzeugs nach Patentanspruch 5.
Ein Erscheinungsbild eines Kraftfahrzeugs wird maßgeblich durch eine Geometrie von Außenhautbauteilen des Kraftfahrzeugs beeinflusst, die heutzutage üblicherweise mittels eines Umformens zum Beispiel aus Aluminium- oder Stahlfeinblechen mit initiale Dicke hergestellt werden. Insbesondere können diese Außenhautbauteile zumindest eine Biegung mit einem besonders kleinen Radius aufweisen, eine sogenannte
Blechformteilkante bzw. scharfe Kante. Eine derartige Biegung in einem sichtbaren Bereich des Außenhautbauteils wird als Blechformteilkante bezeichnet. Die
Blechformteilkante verläuft bzw. erstreckt sich typischerweise in einem
Freiformflächenbereich des Außenhautbauteils. Außerdem kann die Blechformteilkante zum einen eine Designfunktion innehaben, beispielsweise eine sogenannte
Charakterkante bilden. Die Blechformteilkante kann alternativ oder zusätzlich eine technische Funktion innehaben, beispielsweise dem Außenhautbauteil einen besonders hohen Widerstand gegen Biegung verleihen. Im Serienfahrzeugbau erweist sich eine Herstellung solcher Blechformteilkanten, insbesondere mittels Umformens, zum Beispiel Tiefziehens, als besonders anspruchsvoll, da die zum Ausbilden der Blechformteilkante erforderlichen besonders kleinen Radien mittels des Umformens bzw. Tiefziehens besonders schwierig herzustellen sind.
Prozessbedingt kommt es beim Umformen bzw. Tiefziehen von Blechbauteilen zu einer Reduktion einer Bauteildicke bzw. Blechdicke, speziell in einem Bereich, wo eine Blechformteilkante ausgebildet werden soll. Normalerweise gibt in einem gekrümmten Werkzeugbereich eine konvexe Werkzeugfläche eine Geometrie des Bauteils an einer konkaven Bauteilseite vor. An einer der konkaven Bauteilseite gegenüberliegenden, konvexen Bauteilseite kommt es bedingt durch die Reduktion der Blechdicke im Bereich der Blechformteilkante dazu, dass der Radius der Blechformteilkante von einer aus der Blechdicke und dem Radius der konvexen Werkzeugfläche gebildeten Summe unterschiedlich ist. Des Weiteren ist der auf herkömmliche Weise hergestellte Radius der Blechformteilkante besonders schwierig, insbesondere überhaupt nicht reproduzierbar bzw. kontrollierbar, sodass eine oder mehrere Charakter- bzw. Blechformteilkanten, deren jeweiliger Verlauf auf einem gemeinsamen Linienzug über zwei oder mehrere zueinander benachbarte, separat voneinander hergestellte Blechteile (zum Beispiel über eine Seitenwand und über eine dazu benachbarte Tür oder über zwei zueinander benachbarte Türen etc.) ineinander übergehen soll, zueinander versetzt sein können.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau, sind bereits Ansätze bekannt, wie eine besonders scharfkantige Blechformteilkante erzeugt werden kann. So offenbart beispielsweise die DE 102013 019634 A1 ein Verfahren zur
Herstellung eines Blechformteils durch Umformen eines Blechmaterials, wobei ein Erzeugen wenigstens einer Blechformteilkante an einem Blechvorformteil durch lokales elektromagnetisches Nachumformen des Blechmaterials erfolgt. Ein derartiger Ansatz erfordert jedoch ein besonders hohes Maß an Energie.
Die DE 102014 017920 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines wenigstens eine scharfkantige Blechformteilkante aufweisenden Blechformteils durch mehrstufiges Umformen eines Blechmaterials. Hierbei wird zunächst in einem ersten
pressengebundenen Formwerkzeug das Blechmaterial umgeformt, wobei die zu erzeugende Blechformteilkante mit einem vergrößerten Kantenradius und mit einer Überhöhung vorgeformt wird. Anschließend erfolgt ein weiteres Umformen des
Blechmaterials in einem zweiten pressengebundenen Formwerkzeug, wobei die vorgeformte Überhöhung reduziert und die Blechformteilkante fertig ausgeformt wird.
Eine Herstellungsdauer der scharfkantigen Blechformteilkante ist hierbei besonders lang ausgebildet, da dieses Verfahren zwei einzelne, nacheinander auszuführende Schritte aufweist.
Außerdem offenbart die DE 10 2013 007 352 A1 ein Verfahren zur Ausbildung einer Kante an einem Karosserieblechteil für ein Kraftfahrzeug, wobei das Blechteil zwischen einer Matrize, die die Form und den Verlauf der auszubildenden Kante vorgibt, und einem Stempel in einem Tiefziehvorgang im Bereich der auszubildenden Kante umgeformt wird, wobei beim Tiefziehvorgang an der der auszubildenden Kante gegenüberliegenden Seite des Blechteils eine dem Verlauf der Kante folgende Kerbe mit einem Prägeradius, der größer ist als der Radius der auszubildenden Kante, eingeprägt wird. Hierbei ist das Karosserieblechteil mittels des Stempels und der Matrize mit einer besonders hohen Umformkraft zu beaufschlagen, um mittels der Kerbe die gewünschte Kante an dem Karosserieblechteil auszuformen. Ferner liegt bei diesem Verfahren das
Karosserieblechteil an beiden Werkzeugen, das heißt an der Matrize wie auch an dem Stempel, jeweils besonders großflächig an, was zu einer besonders großflächigen Ausdünnung eines Materials des Karosserieblechteils führt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein
Verfahren bereitzustellen, um eine vor allem besonders scharfe Kante mit einem besonders kleinen Radius an einem Bauteil besonders effizient erzeugen zu können. Ferner soll ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Erzeugen einer solchen
Umformwerkzeug bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Umformwerkzeugwerkzeug nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil nach Patentanspruch 4 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Erzeugen eines solchen Umformwerkzeugwerkzeugs nach Patentanspruch 5 gelöst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Umformwerkzeugwerkzeugs sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren anzusehen und umgekehrt.
Erfindungsgemäß ist ein Umformwerkzeug zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil vorgesehen, mit einer ersten Umformkomponente und mit einer damit
korrespondierenden, zweiten Umformkomponente. Die beiden Umformkomponenten sind aus einer Offenstellung, in welcher das Umformwerkzeug mit dem Bauteil beschickbar ist, in einer Umformstellung verstellbar. Das bedeutet, dass dem Umformwerkzeug in der Offenstellung das zu verformende Bauteil zuführbar ist, sodass das Bauteil in dem
Umformwerkzeug, insbesondere zwischen den beiden Umformkomponenten,
anordenbar, insbesondere befestigbar ist. Indem die beiden Umformkomponenten aus der Offenstellung in die Umformstellung verstellbar sind, ist in einem Pressbereich des Umformwerkzeugs das während des Verstehens in dem Pressbereich an beiden
Umformkomponenten abstützbare Bauteil in eine in der zweiten Umformkomponente ausgebildete Negativform der herzustellenden Kante einpressbar. Mit anderen Worten grenzt das Bauteil in der Umformstellung im Pressbereich jeweils unmittelbar an beide Umformkomponenten an. Um nun eine Kante an dem Bauteil besonders effizient erzeugen zu können, ist vorgesehen, dass eine Umformfläche der ersten Umformkomponente in dem
Pressbereich ein Aufmaßelement aufweist, welches sich an das Aufmaßelement anschließende Grundflächenbereiche der Umformfläche überragt, wodurch das Bauteil zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich anschließenden Teilbereich von der zweiten Umformkomponente beabstandbar ist. Mit anderen Worten ist die Umformfläche aus den Grundflächenbereichen und dem Aufmaßelement gebildet, wobei das Aufmaßelement zumindest im Wesentlichen in dem Pressbereich angeordnet ist. Im Pressbereich ist die Umformfläche der ersten Umformkomponente aufgrund des dortigen Aufmaßelements näher anm der zweiten Umformkomponente angeordnet als die an das Aufmaßelement angrenzenden Grundflächenbereiche. Das bedeutet, dass das Aufmaßelement, ausgehend von den Grundflächenbereichen der ersten
Umformkomponente, von der ersten Umformkomponente in Richtung zu der zweiten Umformkomponente hervorspringt.
Unter dem Pressbereich ist ein Bereich des Umformwerkzeugs, insbesondere zwischen den beiden Umformkomponenten zu verstehen, in welchem das Bauteil einen
beidseitigen Werkzeugkontakt erfährt, um mittels der beiden Werkzeugkomponenten kaltgeschmiedet zu werden. Anders ausgedrückt wird das Bauteil im Pressbereich beispielsweise gequetscht bzw. komprimiert.
Indem beim Verstellen der beiden Umformkomponenten aus deren Offenstellung in deren Umformstellung verhindert wird, dass das Bauteil außerhalb des Pressbereichs in direkten Kontakt mit der ersten und der zweiten Umformkomponente gelangt, ergeben sich einige Vorteile. So kann beispielsweise ein beidseitiger Werkzeugkontakt des Bauteils beim Verstellen der Umformkomponenten außerhalb bzw. abseits des
Pressbereichs vermieden werden, sodass ein Fließen bzw. Kaltschmieden des Bauteils lediglich bzw. ausschließlich im Pressbereich erfolgt, wo in der Umformstellung ein engerer Spalt zwischen den beiden Umformkomponenteen einstellbar ist, wodurch das Kaltschmieden eintritt. Hierdurch kann ein Verschleiß des zur Fertigung des Bauteils zum Einsatz kommenden Umformwerkzeugs und/oder dessen Umformkomponenten besonders gering gehalten werden, da diese lediglich besonders geringen Prozesskräften unterworfen sind. Dies resultiert einerseits in einer besonders langen Lebensdauer des Umformwerkzeugs sowie der Umformkomponenten bis hin zu einer Presse, mittels welcher das Umformwerkzeug antreibbar ist. Aufgrund der besonders geringen
Prozesskräfte ist die Presse besonders energieeffizient betreibbar. Ferner ergibt sich eine besonders gute Reproduzierbarkeit der mittels des
Umformwerkzeugs erzeugten bzw. erzeugbaren Kante, sodass eine Kante, insbesondere Charakterkante eines Kraftfahrzeugs, welche über zumindest zwei zueinander benachbarte Außenhautbauteile, zum Beispiel über einen Kotflügen und eine dazu benachbarte Fahrzeugtür, verläuft, besonders formtreu zu erzeugen ist. Aufgrund der besonders zuverlässig reproduzierbaren Kante ist dann der Verlauf der Charakterkante über die zueinander benachbarten Außenhautbauteile besonders konstant, stetig und frei von störenden, unstetigen Übergängen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass das Aufmaßelement einen Radius aufweist, welcher kleiner ist als ein Innenradius der Negativform. Hierdurch ist der Pressbereich besonders klein ausbildbar, sodass das Bauteil in der Umformstellung bezogen auf die Umformfläche in einem besonders großen Bereich von der zweiten Umformkomponente beabstandbar ist. Da der Radius des Aufmaßelements kleiner ist als der Innenradius der Negativform, ergibt sich, dass der Radius des Aufmaßelements kleiner ist als ein Außenradius der zu erzeugenden Kante. Die zu erzeugende Kante ist mittels des Umformwerkzeugs an einer Bauteilsichtseite des Bauteils ausbildbar.
Die erste Umformkomponente kann als ein Stempel ausgebildet sein und die zweite Umformkomponente kann als eine Matrize ausgebildet sein. Mit anderen Worten weist das Umformwerkzeug die als der Stempel ausgebildete, erste Umformkomponente und die als die Matrize ausgebildete, zweite Umformkomponente auf. Das bedeutet, dass es sich bei dem Umformwerkzeug beispielsweise um eine Tiefziehmaschine handeln kann, mittels welcher das umzuformende Bauteil besonders effizient mit der Kante zu versehen ist. Die Tiefziehmaschine bzw. das Umformwerkzeug kann hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektromechanisch betreibbar seinUmformkomponente.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil mittels eines Umformwerkzeugs. Insbesondere kann es sich bei dem
Umformwerkzeug, das bei dem Verfahren zum Einsatz kommt, um das zuvor
beschriebene Umformwerkzeug handeln. Bei dem Verfahren werden eine erste
Umformkomponente, insbesondere die zuvor beschriebene erste Umformkomponente und eine damit korrespondierende, zweite Umformkomponente, insbesondere die zuvor beschriebene zweite Umformkomponente, des Umformwerkzeugs aus einer
Offenstellung in eine Umformstellung verstellt. In der Offenstellung wird das
Umformwerkzeug mit dem Bauteil beschickt, das heißt in der Offenstellung wird dem Umformwerkzeug das zu verformenden Bauteil, an welchem die Kante auszubilden ist, bereitgestellt bzw. zugeführt, sodass das Bauteil in weiterer Folge mittels des
Umformwerkzeugs bearbeitet, insbesondere umgeformt werden kann. Mittels des Verstehens der beiden Umformkomponenten aus deren Offenstellung in deren
Umformstellung wird in einem Pressbereich, insbesondere in dem zuvor beschriebenen Pressbereich, des Umformwerkzeugs das während des Verstehens in dem Pressbereich an beiden Umformkomponenten abgestützte Bauteil in eine in der zweiten
Umformkomponente ausgebildete Negativform, insbesondere in die zuvor beschriebene Negativform, der herzustehenden Kante eingepresst. Um nun die Kante an dem Bauteil besonders effizient erzeugen zu können, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass eine Umformfläche, insbesondere die zuvor beschriebene
Umformfläche, der ersten Umformkomponente in dem Pressbereich ein Aufmaßelement, insbesondere das zuvor beschriebene Aufmaßelement, aufweist, welches sich an das Aufmaßelement anschließende Grundflächenbereiche, insbesondere die zuvor beschriebenen Grundflächenbereiche, der Umformfläche überragt, wodurch das Bauteil zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich anschließenden Teilbereich, insbesondere den zuvor beschriebene Teilbereich, von der zweiten
Umformkomponente beabstandet wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines
Umformwerkzeugs, insbesondere des zuvor beschriebenen Umformwerkzeugs, zum Herstellen einer Kante, insbesondere der zuvor beschriebenen Kante, an einem Bauteil, insbesondere an dem zuvor beschriebenen Bauteil, mit folgenden Schritten. In einem ersten Schritt werden eine erste Umformkomponente, insbesondere die zuvor beschriebene erste Umformkomponente, und eine damit korrespondierende, zweite Umformkomponente, insbesondere die zuvor beschriebene zweite Umformkomponente, erzeugt. Die beiden Umformkomponenten sind aus einer Offenstellung, insbesondere der zuvor beschriebenen Offenstellung, in welcher das Umformwerkzeug mit dem Bauteil beschickbar ist, in eine Umformstellung, insbesondere die zuvor beschriebene
Umformstellung, verstellbar. Mittels des Verstehens bzw. aufgrund des Verstehens der Umformkomponenten aus deren Offenstellung in deren Umformstellung ist das in einem Pressbereich, insbesondere dem zuvor beschriebenen Pressbereich, des
Umformwerkzeugs zwischen den beiden Umformkomponenten gehaltene, während des Verstehens in dem Pressbereich an beiden Umformkomponenten abstützbare oder abgestützte Bauteil in eine in der zweiten Umformkomponente ausgebildete Negativform, insbesondere in die zuvor beschriebene Negativform, der herzustehenden Kante einpressbar. In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird eine ursprüngliche Grundfläche der ersten Umformkomponente erzeugt.
In einem weiteren, dritten Schritt wird das Aufmaßelement der ersten
Umformkomponente in dem Pressbereich erzeugt, wobei das Aufmaßelement von der ursprünglichen Grundfläche beabstandet ist.
In einem weiteren, zum Beispiel vierten Schritt, wird eine Umformfläche der ersten Umformkomponente erzeugt, wobei die Umformfläche das in dem Pressbereich angeordnete Aufmaßelement und sich daran anschließende und mit dem Aufmaßelement verbundene, Grundflächenbereiche der ursprünglichen Grundflächen umfasst, sodass das Aufmaßelement die sich daran anschließenden Grundflächenbereiche überragt. Hierdurch ist das Bauteil zumindest in der Umformstellung in einem sich an den
Pressbereich anschließenden Teilbereich von der zweiten Umformkomponente beabstandbar.
Mittels dieses Verfahrens ist ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Erzeugen eines Umformwerkzeugs, insbesondere des zuvor beschriebenen Umformwerkzeugs, bereitgestellt, da mittels des Aufmaßelements der ersten Umformkomponente die Umformfläche lokal modifiziert wird, wodurch der Pressbereich besonders klein ausgebildet wird. Ein besonders kleiner Pressbereich ist vorteilhaft, da - wie bereits oben beschrieben - beim Herstellen der Kante mittels des Umformwerkzeugs eine besonders geringe Prozesskraft vonnöten ist, wodurch das Umformwerkzeug besonders
energieeffizient betrieben werden kann.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass eine ursprüngliche
Aufmaßfläche des Aufmaßelements erzeugt wird, deren Form, Maße und Verlauf jenen eines Teils der Grundfläche entsprechen, zu welchem das die ursprüngliche
Aufmaßfläche aufweisende Aufmaßelement raumparallel verschoben, das heißt offsetiert ist. Anders ausgedrückt wird beim Erzeugen des Umformwerkzeugs ein Teil der ursprünglichen Grundfläche der ersten Umformkomponente kopiert, sodass die Kopie des Teils eine Geometrie aufweist, welche zumindest im Wesentlichen einer Geometrie des originalen Teils der Grundfläche entspricht. Dann wird die Kopie des Teils der
Grundfläche, bei welchem es sich um die ursprüngliche Aufmaßfläche des
Aufmaßelements handelt, bezogen auf den originalen Teil der Grundfläche, von welchem die Kopie abstammt, raumparallel verschoben. Zwischen Punkten, insbesondere
Raumpunkten des kopierten Teils und entsprechenden (Raum-)Punkten des ursprünglichen Teils entsteht beim bzw. durch das Offsetieren jeweils ein Vektor, welcher auf dem Teil der ursprünglichen Grundfläche und auf dem kopierten Teil senkrecht steht. Hierbei weisen die Vektoren eine gleiche Länge auf. So ist auf besonders einfache Art und Weise das Aufmaßelement erzeugbar.
Wenigstens ein Maß der ursprünglichen Aufmaßfläche kann um wenigstens ein
Modifikationsmaß geändert werden, wodurch aus der ursprünglichen Aufmaßfläche eine endgültige Aufmaßfläche des Aufmaßelements erzeugt wird. Insbesondere kann mittels des wenigstens einen Modifikationsmaßes ein Radius der ursprünglichen Aufmaßfläche geändert werden, beispielsweise derart, dass dieser größer ist als ein Radius des Teils der Grundfläche, von welchem die ursprüngliche Aufmaßfläche abstammt. Ferner kann zum Beispiel ein Bogen der ursprünglichen Aufmaßfläche, insbesondere bei zumindest im Wesentlichen gleichbleibender Bogenlänge, gestaucht werden, sodass sich in der Folge für das ursprüngliche Aufmaßelement ein Radius ergibt, welcher kleiner ist als der Radius des Teils der Grundfläche, von welchem die ursprüngliche Aufmaßfläche abstammt. Das bedeutet, dass es sich bei dem mittels des wenigstens einen Modifikationsmaßes geänderten Radius der endgültigen Aufmaßfläche insbesondere um den zuvor beschriebenen Radius des Aufmaßelements handeln kann, welcher kleiner ist als ein Innenradius der Negativform. Es können noch weitere Modifikationsmaße vorgesehen sein, mittels welchen bzw. anhand welcher beispielsweise eine Bogenlänge, eine
Radiusursprungslage etc., geändert werden. Hierdurch ist es besonders einfach und/oder aufwandsarm möglich, das endgültige Aufmaßelement bedarfsgerecht, das heißt angepasst an die gewünschte Kante des Bauteils, zu erzeugen bzw. zu erstellen.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn die Grundflächenbereiche und die Aufmaßfläche über jeweilige Übergangsflächen stetig ineinander übergehen. Insbesondere kann eine jeweilige Übergangsfläche stetig in den entsprechenden Gundflächenbereich und/oder die Aufmaßfläche übergehen. Es ist zum Beispiel denkbar, dass die jeweilige
Übergangsfläche tangentenstetig in den entsprechenden Gundflächenbereich und/oder die Aufmaßfläche übergeht. Indem die jeweiligen Übergangsflächen stetig oder homogen ausgebildet werden, ist gewährleistet, dass das mittels der beiden Umformkomponenten bearbeitete bzw. umgeformte Bauteil keiner räumlich besonders eng begrenzten, beispielsweise kerbwirkenden Belastung, ausgesetzt wird, wodurch das Bauteil geschwächt werden würde.
Eine jeweilige Blechformteilkante oder Charakterkante, also auch die hierin beschriebene Kante, sind tatsächlich durch eine Freiformfläche oder mehrere Freiformflächen definiert bzw. gebildet, während im Hinblick auf eine besonders einfache Beschreibung der Erfindung auf Radien Bezug genommen wird. In diesem Zusammenhang ist zu verstehen, dass diese Erfindung nicht auf reine Radien beschränkt ist, sondern in gleicher Weise auf Freiformflächen anwendbar ist, wobei die jeweiligen Freiformflächen, welche die Kante definieren, wenigstens einen Radius oder eine Vielzahl von Radien aufweisen können.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil, ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Kante an einem Bauteil sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen eines Umformwerkzeugs werden nun anhand eines jeweiligen bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gemeinsam näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Schnittdarstellung ein Umformwerkzeug mit einer ersten und einer zweiten Umformkomponente und einem Bauteil; und
Fig. 2 zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Erzeugen des Umformwerkzeugs in schematischer Darstellung eine Umformfläche und ein Aufmaßelement der ersten Umformkomponente.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Umformwerkzeug 1 mit einer insbesondere als Stempel ausgebildeten, ersten Umformkomponente 2 und einer insbesondere als Matrize ausgebildeten, zweiten Umformkomponente 3. Zwischen den beiden Umformkomponenten 2, 3 ist ein Bauteil 4 angeordnet, welchem mittels des Umformwerkzeugs 1 eine Kante 5 verliehen werden soll. Bei der Kante 5 handelt es sich um eine Krümmung mit einem besonders kleinen Radius, zum Beispiel einem
Kantenradius 6. Handelt es sich bei dem Bauteil 4 um ein Außenhautbauteil eines Kraftfahrzeugs, kann dem Erscheinungsbild des Kraftfahrzeugs mittels der Kante 5 ein besonderer, zum Beispiel sportlicher Charakter verliehen werden. Das bedeutet, dass es sich bei der Kante 5 um eine sogenannte Charakterkante handeln kann. Ferner kann die Kante 5 eine technische Funktion innehaben, beispielsweise als Ableiteinrichtung für an der Außenhaut des Kraftfahrzeugs entlangrinnendes Wasser dienen. Eine derartige Charakterkante kann sich an der Außenhaut des Kraftfahrzeugs über mehrere, zueinander benachbarte Außenhautbauteile erstrecken, sodass eine hohe
Reproduzierbarkeit beim Herstellen der Kante 5 wünschenswert ist. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, dass bei einem Herstellen von einer Vielzahl von Kanten 5, insbesondere bei einer Serienproduktion, die jeweiligen Kanten 5 jeweils möglichst exakt einer Herstellvorgabe der Kante 5 folgen.
Die erste Umformkomponente oder der Stempel 2 und die zweite Umformkomponente oder Matrize 3 korrespondieren miteinander, beispielsweise so, dass der Stempel 2 in die Matrize 3 zumindest teilweise eingreifen kann. Bei dem Umformwerkzeug 1 kann es sich zum Beispiel um eine Tiefziehmaschine handeln, mittels welcher das Bauteil 4 verformbar bzw. umformbar ist.
Das erste und das zweite Umformkomponente 2, 3 bzw. der Stempel 2 und die Matrize 3 sind in eine Offenstellung verstellbar, in welcher das Umformwerkzeug 1 mit dem Bauteil 4 beschickbar ist. Bei dem Bauteil 4 kann es sich beispielsweise um ein Blechteil handeln, welches mittels des Umformwerkzeugs 1 umformbar ist bzw. welchem mittels des Umformwerkzeugs 1 die Kante 5 verleihbar ist. Das bedeutet, dass das Bauteil 4 im vorliegenden Fall, um mittels des Umformwerkzeugs 1 umformbar zu sein, zwischen den Stempel 2 und die Matrize 3 anzuordnen, zum Beispiel einzuspannen ist, wozu die beiden Umformkomponenten 2, 3 in die Offenstellung verstellbar sind. In der Offenstellung ist ein Abstand 7 zwischen dem Stempel 2 und der Matrize 3 besonders groß ausgebildet, sodass es besonders einfach möglich ist, dem Umformwerkzeug 1 das Bauteil 4 bereitzustellen. Beispielsweise kann das Blechteil 4 zumindest teilweise automatisch und/oder manuell zwischen den Stempel 2 und die Matrize 3 in das Umformwerkzeug 1 eingelegt werden. Das Umformwerkzeug 1 kann eine an sich bekannte Haltevorrichtung aufweisen, mittels welcher das in das Umformwerkzeug 1 eingelegte Bauteil 4
positionsfest in dem Umformwerkzeug 1 halterbar und/oder einspannbar ist.
Die beiden Umformkomponenten 2, 3 bzw. der Stempel 2 und die Matrize 3 sind aus der Offenstellung in eine Umformstellung verstellbar. Da bei diesem Verstellen der beiden Umformkomponenten 2, 3 aus deren Offenstellung in deren Umformstellung das Bauteil 4 zwischen dem Stempel 2 und der Matrize 3 angeordnet bzw. gehaltert ist, ist das Bauteil 4 aufgrund des Verstehens bzw. durch das Verstellen der beiden Umformkomponenten 2, 3 aus deren Offenstellung in deren Umformstellung umformbar. Üblicherweise wird dem zwischen dem Stempel 2 und der Matrize 3 gehaltenen Bauteil 4 bei dem Verstellen der beiden Umformkomponenten 2, 3 aus deren Offenstellung in deren Umformstellung, das heißt bei einem Umformvorgang, insbesondere Tiefziehvorgang, eine Gestalt bzw.
Geometrie verliehen, die zumindest im Wesentlichen einer Geometrie des Stempels bzw. des ersten Umformelements 2 entspricht. Hierbei kommt das beispielsweise metallische und/oder Kunststoff aufweisende Bauteil 4 vorrangig in direkten bzw. unmittelbaren Kontakt mit dem Stempel 2. Mit anderen Worten ist eine Geometrie der Matrize 3 derart ausgestaltet, dass das Bauteil 4 nach dem Verstellen an einer von dem Stempel 3 abgewandten Bauteilsichtseite 8 eine gewünschte Form, insbesondere die gewünschte Kante 5, aufweist. Das bedeutet, dass bei einem herkömmlichen Herstellen der Kante 5 das Bauteil 4 lediglich einem reinen Tiefziehvorgang unterworfen ist, welcher jedoch prinzipbedingt besonders hohe Ergebnisschwankungen aufweist. Mit anderen Worten ist die durch ein reines Tiefziehen hergestellte Kante 5 besonders schlecht reproduzierbar, da es hauptsächlich im Bereich der Kante 5 zu einem Dehnen und infolge dessen zu einer Ausdünnung einer Materialstärke des Bauteils 4 kommt. Daher ist vorgesehen, das Bauteil 4 in einem Pressbereich 9 an dem Stempel 2 und an der Matrize 3, das heißt an beiden Umformkomponenten 2, 3, abzustützen und in eine der Matrize 3 ausgebildeten Negativform 10 der herzustellenden Kante 5 einzupressen. Das bedeutet, dass das Umformen des Bauteils 4 mittels des Umformwerkzeugs 1 ein Form- und/oder
Fließpressen bzw. Kaltschmieden aufweist.
Um nun der Kante 5 besonders effizient einen besonders kleinen Kantenradius 6 zu verleihen, weist eine Umformfläche 1 1 des Stempels 2 im Pressbereich 9 ein
Aufmaßelement 12 auf, welches sich an das Aufmaßelement 12 anschließende
Grundflächenbereiche 13 der Umformfläche 1 1 seitlich überragt. Das Aufmaßelement 12, welches auch Kaltschmiedeband oder Markanzband genannt werden kann, bildet einen Vorsprung der Umformfläche 1 1 bzw. des Stempels 2. Die Umformfläche 1 1 des
Stempels 2 ist bei dem Verstellen der beiden Umformkomponenten 2, 3 aus deren Offenstellung in deren Umformstellung in direktem Kontakt mit dem umzuformenden Bauteil 4. Das bedeutet, dass eine der Bauteilsichtseite 8 gegenüberliegende Innenseite 14 des Bauteils 4 der Umformfläche 1 1 des Stempels 2 entgegengesetzt ist und direkt daran angrenzt. Aufgrund des die Umformfläche 1 1 überragenden Aufmaßelements 12 ist das Bauteil 4 zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich 9 anschließenden Teilbereich 15 von der Matrize 3 beabstandbar. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Pressbereich 9 um einen lokal begrenzten Bereich des Umformwerkzeugs 1 , sodass das Bauteil 4 abseits des Pressbereichs 9 in der Umformstellung mit lediglich einem der beiden Umformkomponenten 2, 3, insbesondere lediglich mit dem Stempel 2, in direktem Kontakt steht. Dies ist unter anderem daher vorteilhaft, da eine zum Herstellen der Kante
5 aufzuwendende Presskraft, mittels welcher der Stempel 2 und die Matrize 3 in deren Umformstellung bewegt bzw. verstellt werden, geringer ist als bei einem herkömmlichen Umformwerkzeug ohne dem Aufmaßelement 12, bei welcher das umzuformende Bauteil besonders großflächig, das heißt auch außerhalb des Pressbereichs 5, in beidseitigem Kontakt mit den beiden Umformkomponenten steht.
Das Aufmaßelement 12 weist vorliegend einen Aufmaßradius 16 auf, welcher kleiner ausgebildet ist als ein Grundflächenradius 17. Damit ist der Aufmaßradius 16 wesentlich kleiner als ein Innenradius 18 der Negativform 10, wobei sich der Innenradius 18 und der Kantenradius 6 zumindest im Wesentlichen entsprechen können. Durch den besonders klein ausgebildeten Aufmaßradius 16 ist durch das Verstellen der beiden
Umformkomponenten bzw. des Stempels 2 und der Matrize 3 in deren Umformstellung das zwischen den beiden Umformkomponenten 2, 3 gehaltene Bauteil 4 lokal begrenzt in den Pressbereich 9 einpressbar.
Üblicherweise ist der gewünschte Kantenradius 6 aus dem Grundflächenradius 17 und einer Materialdicke bzw. -stärke oder Blechdicke bzw. -stärke 19 des zu verformenden Bauteils 4 zusammengesetzt. Da der Aufmaßradius 16 kleiner ist als der Innenradius 18 der Negativform 10 kann der Aufmaßradius 16 kleiner als eine aus dem gewünschten Kantenradius 6 und einem Bruchteil der Materialdicke 19 gebildeten Differenz sein. Dies ist insofern vorteilhaft, als dann in der Umformstellung im Pressbereich 9 ein Abstand zwischen der Negativform 10 und dem ersten Umformkomponente 2 bzw. dessen Aufmaßelement 12 geringer ist als die Materialdicke 19, sodass das umzuformende Bauteil 4 besonders effizient in die Negativform 10 einpressbar ist.
Es ist des Weiteren in Fig. 1 zu erkennen, dass ein Radiusursprung 20 des Kantenradius
6 bzw. des Innenradius 18 der Negativform 10 und ein von dem Radiusursprung 20 unterschiedlicher, weiterer Radiusursprung 21 des Aufmaßradius 16 auseinanderfallen können. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der Kante 5 an dem Bauteil 4 mittels des Umformwerkzeugs 1 werden Stempel 2 und die damit korrespondierende Matrize 3 des Umformwerkzeugs 1 aus der Offenstellung, in welcher das
Umformwerkzeug 1 mit dem Bauteil 4 beschickt wird, in die Umformstellung verstellt, wodurch in den Pressbereich 9 des Umformwerkzeugs 1 das während des Verstehens in den Pressbereich 9 an dem Stempel 2 und an der Matrize 3 abgestützte Bauteil 4 in die in der Matrize 3 ausgebildete Negativform 10 der herzustellenden Kante 5 eingepresst. Um die Kante 5 an dem Bauteil 4 besonders effizient auszubilden bzw. herzustellen, weist die Umformfläche 11 des Stempels 2 in dem Pressbereich 9 das Aufmaßelement 12 auf, welches sich seitlich an das Aufmaßelement 12 anschließende Grundflächenbereiche 13 der Umformfläche 1 1 überragt, wodurch das Bauteil 4 zumindest in der Umformstellung in den sich an dem Pressbereich 9 anschließenden Teilbereichen 15 von der Matrize 3 beabstandet wird.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug 1 beschriebenen Vorteile und/oder Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen gelten uneingeschränkt für das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen der Kante 5 an dem Bauteil 4 und umgekehrt.
An dem Pressbereich 9 kann sich ein Teilbereich 15 oder können sich mehrere
Teilbereiche 15 direkt seitlich anschließen. Der jeweilige Teilbereich 15 und der
Pressbereich 9 können jeweils ineinander übergehen, ohne dass ein abrupter, zum Beispiel unstetiger oder nicht homogener Übergang zwischen dem jeweiligen Teilbereich 15 und dem Pressbereich 9 auszumachen ist.
Um auf besonders vorteilhafte Weise das Umformwerkzeug 1 zu erzeugen, ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen des Umformwerkzeugs 1 vorgeschlagen. Hierzu wird auf eine Zusammenschau der Fig. 1 und der Fig. 2. verwiesen, in welcher zur Verdeutlichung des Verfahrens zum Erzeugen des Umformwerkzeugs 1 in schematischer Darstellung die Umformfläche 1 1 und das Aufmaßelement 12 des Stempels 2 gezeigt sind. In einem ersten Schritt des Verfahrens werden der Stempel 2 und die damit korrespondierende Matrize 3 erzeugt. Beim Erzeugen bzw. mittels des Erzeugens der beiden Umformkomponenten 2, 3 wird der Pressbereich 9 erzeugt, welcher durch miteinander korrespondierende Geometrien des Stempels 2 und der Matrize 3 gebildet wird. Ferner wird an bzw. in der Matrize 3 die Negativform 10 erzeugt, die der Kante 5 bei einem Einpressen des Bauteils 4 in die Negativform 10 eine Kantengeometrie, insbesondere der Kante 5, verleiht. Beim Erzeugen des Stempels 2 wird eine ursprüngliche Grundfläche 22 des Stempels 2 erzeugt. Diese ursprüngliche Grundfläche 22 ist als ein virtueller Baustein Stempels 2 anzusehen. Denn in einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Erzeugen des Aufmaßelements 12 des Stempels 2, wobei das Aufmaßelement 12 in dem Pressbereich 9 angeordnet ist. Das Aufmaßelement 12 ist über einen Abstand 23 von der
ursprünglichen Grundfläche 22 beabstandet.
Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Erzeugen der Umformfläche 11 des ersten Umformkomponentes 2, wobei die Umformfläche 1 1 das in dem Pressbereich 9 angeordnete Aufmaßelement 12 und sich daran anschließende und mit dem
Aufmaßelement 12 verbundene Grundflächenbereiche 13 der ursprünglichen
Grundfläche 22 umfasst. Da das Aufmaßelement 12 über den Abstand 23 von der ursprünglichen Grundfläche 22 beabstandet ist, überragt das Aufmaßelement 12 seitlich die sich daran anschließenden Grundflächenbereiche 13, wodurch das Bauteil 4 zumindest in der Umformstellung in dem sich an den Pressbereich 9 Teilbereich 15 von der Matrize 3 beabstandbar ist.
Mit anderen Worten wird die Umformfläche 1 1 der ersten Umformkomponente 2 bzw. des Stempels 2 jeweils anteilig durch die Grundflächenbereiche 13 und eine von der ursprünglichen Grundfläche 22 über den Abstand 23 beabstandete Aufmaßfläche 24 gebildet. Anders ausgedrückt gehen ein jeweiliger Grundflächenbereich 13 und die Aufmaßfläche 24 jeweils, insbesondere nahtlos, ineinander über.
Die Aufmaßfläche 24 des Aufmaßelements 12 kann beispielsweise erzeugt werden, indem eine ursprüngliche Aufmaßfläche erzeugt wird, deren Geometrie, das heißt deren Form, Maße und/oder Verlauf, einer Geometrie eines Teils 25 der Grundfläche 22 entspricht. Mit anderen Worten kann beim Erzeugen der Aufmaßfläche 24 vorgesehen sein, den Teil 25 der Grundfläche 22 zu kopieren. Dann ist die Kopie des Teils 25 gleich der ursprünglichen Aufmaßfläche des Aufmaßelements 12 und diese Kopie der ursprünglichen Aufmaßfläche wird beim Erzeugen der Aufmaßfläche 24 des
Aufmaßelements 12 zu dem originalen Teil 25 der Grundfläche 22 raumparallel verschoben bzw. offsetiert. Dementsprechend sind die jeweilige Geometrie des Teils 25 und die der ursprünglichen Aufmaßfläche 24 zueinander kongruent, wobei zwischen Punkten, zum Beispiel Raumpunkten, des Teils 25 und (Raum-)Punkten der
ursprünglichen Aufmaßfläche 24 ein jeweiliger Vektor verläuft. Ein jeweiliger Vektor steht dann senkrecht auf dem Teil 25 und auf der ursprünglichen Aufmaßfläche 24. Beispielsweise kann das Offsetieren der ursprünglichen Aufmaßfläche des
Aufmaßelements 12 zu dem Teil 25 der Grundfläche 22 ein raumparalleles Verschieben um den Abstand 23 aufweisen.
Um den Aufmaßradius 16 besonders klein ausbilden zu können, kann das Erzeugen des Aufmaßelements 12 ein Ändern wenigstens eines Maßes der ursprünglichen
Aufmaßfläche um wenigstens ein Modifikationsmaß 26 umfassen. Hierdurch wird aus der ursprünglichen Aufmaßfläche die endgültige Aufmaßfläche 24 des Aufmaßelements 12 erzeugt. Beispielsweise können ein erstes Ende 27 der ursprünglichen Aufmaßfläche und ein erstes Ende 28 der endgültigen Aufmaßfläche 24 um das Modifikationsmaß 26 voneinander beabstandet werden. Auf analoge Weise können ein zweites Ende 29 der ursprünglichen Aufmaßfläche und ein zweites Ende 30 der endgültigen Aufmaßfläche 24 über ein Modifikationsmaß 31 voneinander beabstandet werden. Das bedeutet, dass eine Länge 32 der ursprünglichen Aufmaßfläche bzw. des Teils 25 der ursprünglichen
Aufmaßfläche und eine Länge 33 der endgültigen Aufmaßfläche 24 unterschiedlich ausgebildet sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Modifikationsmaß 26 und das Modifikationsmaß 31 zumindest im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sind.
Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, können die jeweiligen
Radiusursprünge 20, 21 auseinanderfallen. Das bedeutet, dass die beiden
Radiusursprünge 20, 21 über ein Modifikationsmaß 34 bzw. um einen Modifikationsvektor
34 voneinander beabstandet sein können. Es ist zu verstehen, dass die
Modifikationsmaße 26, 31 , 34 zwar in Fig. 1 und Fig. 2 lediglich zweidimensional darstellbar sind, die Modifikationsmaße 26, 31 , 34 aber tatsächlich jeweils als ein dreidimensionaler Modifikationsvektor ausgebildet sein können. Hierbei ist denkbar, dass sich einer oder mehrere der Modifikationsvektoren 26, 31 , 34 ergeben kann/können, indem einer oder mehrere der anderen Modifikationsvektoren 26, 31 , 34 aktiv verändert werden. Besonders bevorzugt ergibt sich der Modifikationsvektor 34, mittels welchem die beiden Radiusursprünge 20, 21 voneinander beabstandet sind, aus einem Verändern der Modifikationsvektoren 26 und/oder 31.
Das Erzeugen des Aufmaßelements 12 kann des Weiteren ein Erzeugen von
Übergangsflächen 35 aufweisen, welche jeweils zwischen einem jeweiligen
Grundflächenbereich 13 und der Aufmaßfläche 24 angeordnet sind, sodass ein jeweiliger Grundflächenbereich 13 und die Aufmaßfläche 24 über die jeweiligen Übergangsflächen
35 stetig ineinander übergehen. Auf diese Weise ist wirksam verhindert, dass das umzuformende Bauteil 4 im Pressbereich 9 mittels des Aufmaßelements 12 des Umformwerkzeugs 1 eingekerbt wird, sodass das umgeformte Bauteil 4 besonders stabil ist und keine Oberflächendefekt aufweist. Ein jeweiliges von der Aufmaßfläche 24 entferntes Ende 36 der jeweiligen Übergangsfläche 35 liegt auf der ursprünglichen Grundfläche 22 bzw. auf einem jeweiligen Grundflächenbereich 13. Ein jeweiliges, der Aufmaßfläche 24 nah angeordnetes Ende 37 fällt jeweils mit dem ersten Ende 28 bzw. mit dem zweiten Ende 30 der Aufmaßfläche 24 zusammen. Die Übergangsflächen 35 können zumindest im Wesentlichen plan bzw. eben ausgebildet sein. Es ist genauso gut denkbar, dass die jeweiligen Übergangsflächen 35 eine jeweilige Krümmung aufweisen, um einen besonders stetigen Übergang zwischen den Grundflächenbereichen 13 und den Übergangsflächen 35 bzw. zwischen den Übergangsflächen 35 und der Aufmaßfläche 24 zu gewährleisten. Das Aufmaßelement 12 umfasst also dementsprechend die erste Übergangsfläche 35, welche sich an dem Ende 36 an den Grundflächenbereich 13 anschließt. Des Weiteren umfasst das Aufmaßelement 12 die sich an die erste
Übergangsfläche 35 anschließende Aufmaßfläche 24, woran sich die zweite
Übergangsfläche 35 anschließt, welche an deren Ende 36 wieder in den
Grundflächenbereich 13 übergeht. Mittels des Aufmaßelements 12 ist demnach die ursprüngliche Grundfläche 22 des Stempels 2 lokal modifiziert bzw. erhöht. Diese örtliche Modifikation bzw. Erhöhung erfolgt auf einer Länge der ursprünglichen Grundfläche 22, welche sich aus einer Länge 38 der ersten Übergangsfläche 35, der Länge 32 der ursprünglichen Aufmaßfläche und einer Länge 39 der weiteren Übergangsfläche 35 zusammensetzt.
Eine Geometrie und/oder eine Position des Aufmaßelements 12 können/kann alternativ oder zusätzlich mittels eines Änderns bzw. Variierens des Abstandes 23, der Länge 38 und/oder der Länge 39 verändert werden. Das bedeutet, dass der Abstand 23 und die Längen 38, 39 jeweils als ein Modifikationsmaß betrachtet werden können.
Unter einem Erzeugen ist hierin zumindest ein Erstellen eines Konstruktionsplanes der zuvor beschriebenen Elemente, zum Beispiel der Umformkomponentee 2, 3, der
Grundfläche 22, des Aufmaßelements 12, der Umformfläche 11 etc., zu verstehen. Der Konstruktionsplan ist insbesondere als ein mittels einer elektronischen Datenverarbeitung bearbeitbarer und/oder weiterverarbeitbarer Geometriedatensatz ausgebildet. Ferner kann das Erzeugen jener Elemente, zum Beispiel in einem letzten Verfahrensschritt, ein tatsächliches Herstellen bzw. Fertigen jener Elemente umfassen, insbesondere ein Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten und/oder Ändern von
Stoffeigenschaften etc. Insgesamt zeigt die Erfindung, wie die Kante 5 mit dem besonders kleinen Kantenradius 6 im Gegensatz zu herkömmlichen Umformwerkzeugen, bei welchen
Umformkomponenten zueinander global und/oder konstant offsetiert sind, effizienter hersteilen lässt. Beispielsweise kann der Kantenradius 6 aus einem Wertebereich von 1 mm bis 20 mm, bevorzugt 10 mm bis 12 mm, besonders bevorzugt 4 mm bis 8 mm stammen. Es ist zu berücksichtigen, dass ein kleinstmöglicher Kantenradius 6 mindesten der Materialdicke 19 des umzuformenden Bauteils entspricht.
Mittels des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs 1 bzw. mittels des
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der Kante 5 an dem Bauteil 4 sowie mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen des Umformwerkzeugs 1 ist es auf besonders vorteilhafte Art und Weise möglich, eine Stempelgeometrie im Bereich von Charakterkanten an Außenhautbauteilen für Kraftfahrzeuge lokal zu modifizieren bzw. örtlich anzuheben. Dieses lokale Modifizieren bzw. örtliche Anheben erfolgt insbesondere auf Basis einer Ausdünnung des Bauteils 4 im Bereich des Kantenradius 6, wobei diese Ausdünnung beispielsweise mittels Simulationen und/oder Messungen bestimmt werden kann. Des Weiteren können in das lokale Modifizieren der
Stempelfläche wenigstens ein Materialparameter (Art, Zähigkeit, Härte etc.) des Bauteils 4 und/oder eine Ausgangsblechdicke eingehen. Über das Aufmaßelement 12 wird das Bauteil 4 über den Stempel 2 in die Matrize 3 gepresst oder eingepresst. Die Matrize 3 gibt somit eine Geometrie der Bauteilsichtseite 8 vor. Um eine ausreichende Pressung des Bauteils 4 in der Matrize 3 herzustellen, wird eine Ausgestaltung des
Aufmaßelements 12 so gewählt, dass ein Abstand zwischen den beiden
Umformkomponenten 2, 3 im Pressbereich 9 geringfügig kleiner ist als die
Ausgangsblechdicke bzw. die Materialdicke 19 des Bauteils 4. Mit anderen Worten ist eine Höhe des Aufmaßelements 12 im Vergleich zu einer aufgrund einer lokalen
Ausdünnung beim Umformen verringerten Bauteildicke des Bauteils 4 im Pressbereich 9 geringfügig größer, zum Beispiel um einen Bruchteil der Materialdicke bzw. einer Blechdicke des umzuformenden Bauteils, oder gleich auszubilden. Hierbei wurde die lokale Ausdünnung anhand eines herkömmlichen Umformwerkzeugs, das heißt ohne einem Aufmaßelement 12, simuliert.
Anders als beim Stand der Technik erfolgt eine Formgebung der Bauteilsichtseite 8 nicht Undefiniert über lediglich den Stempel 2, sondern beidseitig definiert über beide
Umformkomponenten 2, 3, das heißt über den Stempel 2 und die Matrize 3. Durch einen Einsatz des stempelseitigen Aufmaßelements 12 kann somit ein definierter bzw.
vorgegebener Kantenradius 6 auf der Bauteilsichtseite 8 generiert werden, welcher im Idealfall einen Matrizenradius bzw. dem Innenradius 18 der Negativform 10 der Matrize entspricht.
Bezugszeichenliste
1 Umformwerkzeug
2 erste Umformkomponente
3 zweite Umformkomponente
4 Bauteil
5 Kante
6 Kantenradius
7 Abstand
8 Bauteilsichtseite
9 Pressbereich
10 Negativform
1 1 Umformfläche
12 Aufmaßelement
13 Grundflächenbereich
14 Innenseite
15 Teilbereich
16 Aufmaßradius
17 Grundflächenradius
18 Innenradius
19 Materialdicke
20 Radiusursprung
21 Radiusursprung
22 Grundfläche
23 Abstand
24 Aufmaßfläche
25 Teil
26 Modifikationsmaß
27 Ende
28 Ende
29 Ende
30 Ende
31 Modifikationsmaß
32 Länge Länge
Modifikationsmaß
Übergangsfläche
Ende
Ende
Länge
Länge

Claims

Patentansprüche
1. Umformwerkzeug (1 ) zum Herstellen einer Kante (5) an einem Bauteil (4), mit einer ersten Umformkomponente (2) und mit einer damit korrespondierenden, zweiten Umformkomponente (3), welche aus einer Offenstellung, in welcher das
Umformwerkzeug (1 ) mit dem Bauteil (4) beschickbar ist, in eine Umformstellung verstellbar sind, wodurch in einem Pressbereich (9) des Umformwerkzeugs (1 ) das während des Verstehens in dem Pressbereich (9) an beiden Umformkomponenten (2, 3) abstützbare Bauteil (4) in eine in der zweiten Umformkomponente (3) ausgebildete Negativform (10) der herzustellenden Kante (5) einpressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Umformfläche (1 1 ) der ersten Umformkomponente (2) in dem Pressbereich (9) ein Aufmaßelement (12) aufweist, welches sich an das Aufmaßelement (12) anschließende Grundflächenbereiche (13) der Umformfläche (11 ) überragt, wodurch das Bauteil (4) zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich (9) anschließenden Teilbereich (15) von der zweiten
Umformkomponente (3) beabstandbar ist.
2. Umformwerkzeug (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aufmaßelement (12) einen Radius (16) aufweist, welcher kleiner ist als ein Innenradius (18) der Negativform (10).
3. Umformwerkzeug (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Umformkomponente (2) als ein Stempel und die zweite
Umformkomponente (3) als eine Matrize ausgebildet ist.
4. Verfahren zum Herstellen einer Kante (5) an einem Bauteil (4) mittels eines
Umformwerkzeugs (1 ), bei welchem eine erste Umformkomponente (2) und eine damit korrespondierende, zweite Umformkomponente (3) des Umformwerkzeugs (1 ) aus einer Offenstellung, in welcher das Umformwerkzeug (1 ) mit dem Bauteil (4) beschickt wird, in eine Umformstellung verstellt werden, wodurch in einem
Pressbereich (9) des Umformwerkzeugs (1 ) das während des Verstehens in dem Pressbereich (9) an beiden Umformkomponenten (2, 3) abgestützte Bauteil (4) in eine in der zweiten Umformkomponente (3) ausgebildete Negativform (10) der herzustellenden Kante (5) eingepresst wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Umformfläche (1 1 ) der ersten Umformkomponente (2) in dem Pressbereich (9) ein Aufmaßelement (12) aufweist, welches sich an das Aufmaßelement (12) anschließende Grundflächenbereiche (13) der Umformfläche (11 ) überragt, wodurch das Bauteil (4) zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich (9) anschließenden Teilbereich (15) von der zweiten
Umformkomponente (3) beabstandet wird.
5. Verfahren zum Erzeugen eines Umformwerkzeugs (1 ) zum Herstellen einer Kante (5) an einem Bauteil (4), mit den Schritten:
- Erzeugen einer ersten Umformkomponente (2) und einer damit
korrespondierenden, zweiten Umformkomponente (3) , welche aus einer Offenstellung, in welcher das Umformwerkzeug (1 ) mit dem Bauteil (4) beschickbar ist, in eine Umformstellung verstellbar sind, wodurch in einem Pressbereich (9) des Umformwerkzeugs (1 ) das zwischen den beiden
Umformkomponenten (2, 3) gehaltene, während des Verstehens in dem
Pressbereich (9) an beiden Umformkomponenten (2 ,3) abstützbare Bauteil (4) in eine in der zweiten Umformkomponente (3) ausgebildete Negativform (10) der herzustellenden Kante (5) einpressbar ist,
- Erzeugen einer ursprünglichen Grundfläche (22) der ersten Umformkomponente
(2);
- Erzeugen eines Aufmaßelements (12) der ersten Umformkomponente (2) in dem Pressbereich (9), wobei das Aufmaßelement (12) von der ursprünglichen Grundfläche (22) beabstandet ist; und
- Erzeugen einer Umformfläche (11 ) der ersten Umformkomponente (2), wobei die Umformfläche (1 1 ) das in dem Pressbereich (9) angeordnete Aufmaßelement (12) und sich daran anschließende und mit dem Aufmaßelement (12) verbundene Grundflächenbereiche (13) der ursprünglichen Grundfläche (22) umfasst, sodass das Aufmaßelement (12) die sich daran anschließenden Grundflächenbereiche (13) überragt, wodurch das Bauteil (4) zumindest in der Umformstellung in einem sich an den Pressbereich (9) anschließenden
Teilbereich (15) von der zweiten Umformkomponente (3) beabstandbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine ursprüngliche Aufmaßfläche des Aufmaßelements (12) erzeugt wird, deren Form, Maße und Verlauf jenen eines Teils (25) der Grundfläche (22) entsprechen, zu welchem das die ursprüngliche Aufmaßfläche aufweisende Aufmaßelement (12) offsetiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Maß der ursprünglichen Aufmaßfläche um wenigstens ein
Modifikationsmaß (23, 26, 31 , 34, 38, 39) geändert wird, wodurch aus der ursprünglichen Aufmaßfläche eine endgültige Aufmaßfläche (24) des
Aufmaßelements (12) erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grundflächenbereiche (13) und die Aufmaßfläche (24) über jeweilige
Übergangsflächen (35) stetig ineinander übergehen.
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