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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blechbauteilen.
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Technischer Hintergrund
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Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von maßhaltigen Blechbauteilen sind im Stand der Technik offenbart, s. beispielsweise
DE 10 2007 059 251 A1 ,
DE 10 2008 037 612 A1 ,
DE 10 2009 059 197 A1 ,
DE 10 2013 103 612 A1 ,
DE 10 2013 103 751 A1 , wobei die Herstellung in mindestens zwei Stufen (Umformprozessen) durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird eine insbesondere ebene Formplatine zu einer Vorform umgeformt. Die Vorform verfügt gegenüber der final zu erzeugenden Blechbauteilgeometrie über einen möglichst gleichmäßig verteilten Materialüberschuss. Dieser Materialüberschuss wird in der zweiten Stufe, dem sogenannten Kalibrieren, insbesondere in Richtung der Blechebene gestaucht. Der inhomogene Spannungszustand der Vorform wird dabei neu ausgerichtet und damit die unerwünschte, chargenabhängige Rückfederung des Blechbauteils, die insbesondere bei höchstfesten Werkstoffen in Kombination mit geringen Materialdicken auftritt, größtenteils vermieden.
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Beim Kalibrieren von Blechbauteilen mit (Schweiß-)Flansch werden in der Regel seitliche Schieber beim Schließen des Kalibrierwerkzeugs über Keiltreiber an den Kalibrierstempel herangeführt und verbleiben dort während des Kalibrierprozesses. Die Kante des Vorform-Flansches stützt sich während der Kalibrierung am Schieber ab, womit durch Stauchen des Materialüberschusses die Druckspannungsüberlagerung realisiert wird. Der Kontakt zwischen Vorform und Schieber besteht dabei ausschließlich im Bereich der Kante des Vorform-Flansches. Für Blechbauteile mit Abschnitten oder wesentlichen Bereichen ohne (Schweiß-) Flansch besteht noch kein zufriedenstellendes Konzept. Die bisherigen Konzepte sehen vor, eine Vorform zu erzeugen, welche im Wesentlichen der finalen Geometrie entspricht, wobei das Vorformwerkzeug mit seinen Wirkflächen im Wesentlichen an die Wirkflächen des Kalibrierwerkzeugs ausgelegt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mit welchem bzw. welcher maßhaltige Blechbauteile hergestellt werden können, welche zumindest abschnittsweise flanschlos ausgebildet sind.
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- Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6.
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Gemäß der Lehre des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils mindestens zwei Schritte umfasst: Vorformen eines Blechs zu einer Blechvorform in einem Vorformwerkzeug, wobei die Blechvorform als offenes Profil mit einer Öffnung ausgebildet ist und in ihrer Längserstreckung zumindest einen flanschlosen Abschnitt und zumindest bereichsweise überschüssiges Blechmaterial aufweist; und Fertigformen der Blechvorform zu einem Blechbauteil in einem Kalibrierwerkzeug umfassend mindestens einen Kalibrierstempel und mindestens ein Kalibriergesenk, in welchem durch Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel und Kalibriergesenk das überschüssige Blechmaterial in der Blechvorform gestaucht wird, wobei während des Fertigformens die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform mit einer Stempelschulter des Kalibrierstempels durch Relativbewegung in Kontakt gelangt, sich daran abstützt und mit einem Druck beaufschlagt wird, insbesondere um gestaucht zu werden.
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Es wurde festgestellt, dass maßhaltige Blechbauteile hergestellt werden können, welche zumindest abschnittsweise flanschlos ausgebildet sind und insbesondere mit einem eher geringen Zargenöffnungswinkel von kleiner 6° mit einem vereinfachten Kalibrierwerkzeugaufbau kalibriert respektive fertiggeformt werden können. Bei dem Stauchen respektive Kalibrieren mittels Druckspannungsüberlagerung kann sich zumindest die im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform an der Stempelschulter des Kalibrierstempels abstützen. Dabei ist zu beachten, dass es im Kalibrierprozess beim Schließen des Kalibrierwerkzeugs nicht zu einem Einklemmen der Blechvorform zwischen Kalibrierstempel und Kalibriergesenk kommt, was zu einer Beschädigung des fertiggeformten Blechbauteils und/oder des Kalibrierwerkzeugs führen würde.
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Der Zargenöffnungswinkel ist dabei der Winkel, um den die Blechbauteilzarge bezogen auf die Wirkrichtung des Kalibrierwerkzeugs (Pressenstößel) um eine in Längserstreckung des Blechbauteils orientierte Achse im Übergangsbereich zwischen Zarge und Blechbauteilboden maximal nach innen rotiert werden kann, bevor sich eine Hinterschneidung im Werkzeug ergibt.
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Im Querschnitt betrachtet weist die Blechvorform wie auch das finale Blechbauteil mindestens einen Boden und mindestens zwei abstehende Zargen mit jeweils einem Übergang zwischen dem Boden und den beiden Zargen auf. Des Weiteren ist je nach Ausführung sowohl der Blechvorform als auch des finalen Blechbauteils in Längserstreckung zumindest ein flanschloser Abschnitt vorhanden. Soll heißen, dass entweder lokal Abschnitte ein- oder beidseitig flanschlos ausgeführt sein können oder eine Seite vollständig flanschlos ausgeführt sein kann und/oder optional die andere Seite nur zum Teil flanschlos ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Blechvorform und auch das finale Blechbauteil flanschlos ausgebildet sein. Beispielsweise kann an einer der Zargen und zumindest abschnittsweise ein Flansch angebunden sein, wobei somit die Blechvorform wie auch das finale Blechbauteil zumindest abschnittsweise einen Übergang zwischen Zarge und Flansch aufweisen kann. Vorzugsweise weist das finale Blechbauteil Abschnitte mit und ohne Flansch auf. Der flanschlose Abschnitt kann somit auch als nur einseitig an der Blechvorform verstanden werden, wobei die Blechvorform aber auch je nach Ausführung an beiden Seiten zumindest lokal im Querschnitt betrachtet keinen Flansch aufweisen kann.
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Die Erzeugung der Blechvorform kann mittels beliebig kombinierbarer Formgebungsverfahren in einem oder mehreren Schritten hergestellt werden. Das Vorformen kann beispielsweise einen tiefziehartigen Formgebungsschritt umfassen. Insbesondere kann auch eine mehrstufige Formgebung, umfassend beispielsweise ein Prägen des zu erstellenden Bodens und Hochstellen der zu erstellenden Zargen bzw. Abstellen der optional abschnittsweise zu erstellenden Flansche, erfolgen. Denkbar sind auch beliebige Kombinationen aus Abkanten und/oder Biegen und/oder (Ver-) Prägen. Die zum Vorformen beispielsweise durchgeführte tiefziehartige Formgebung kann insbesondere einstufig oder mehrstufig ausgeführt werden. Vorzugsweise kann eine Umformung ohne aktive Materialflusssteuerung zur Herstellung der Blechvorform ausgeführt werden. Je nach Ausführung ist dann das Vorformwerkzeug entsprechend auszulegen.
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Unter Fertigformen der Blechvorform wird ein Stauchen/Kalibrieren verstanden, welches beispielsweise durch einen oder mehrere Pressvorgänge erreicht werden kann. In der erzeugten Blechvorform wird zumindest bereichsweise überschüssiges Blechmaterial vorgesehen. Das überschüssige Blechmaterial weist in der Blechvorform zumindest bereichsweise im Querschnitt eine abgewickelte Länge auf, welche zwischen 0,5 % bis 6 % länger ist in Bezug auf die abgewickelte Länge des fertiggeformten Blechbauteils (Sollgeometrie). Die abgewickelte Länge der so betrachteten Querschnitte der Blechvorform ist dabei insbesondere zwischen 0,7 % bis 4,3 % länger als die des fertiggeformten Blechbauteils. Sollte infolge der Prozessführung bei der Herstellung der Blechvorform die abgewickelte Länge der Querschnitte zu stark variieren, so würde bei einer zu kurzen abgewickelten Länge nicht genügend überschüssiges Blechmaterial für das nachfolgende Fertigformen bereitstehen, womit die Maßhaltigkeit des finalen Blechbauteils beeinträchtigt werden würde. Sollte die abgewickelte Länge des betrachteten Querschnitts der Blechvorform dagegen zu groß sein, so würde während des nachfolgenden Fertigformens das damit überdimensionierte Blechmaterial zu Wellen kollabieren, was einen optischen und/oder maßlichen Mangel bedeuten kann. Zusätzlich bestünde eine erhöhte Gefahr einer Werkzeugbeschädigung durch zu hohe Stauchkräfte oder überstehende, eingequetschte Blechbauteilbereiche, wie zum Beispiel Blechkanten.
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Das im Wesentlichen fertiggeformte Blechbauteil kann insofern als endgeformtes Blechbauteil verstanden werden. Allerdings ist es möglich, dass das fertiggeformte Blechbauteil noch weiteren das Blechbauteil modifizierenden Verarbeitungsschritten zugeführt werden kann, wie etwa einem Einbringen von Anbindungslöchern und/oder einem geringen Final-Beschnitt und/oder das Durchführen von sekundären Formgebungsschritten wie ein Einbringen von zusätzlichen, lokalen Verprägungen oder beispielsweise das Abstellen von Flanschen an den Blechbauteilenden.
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Die erzeugte Blechvorform wie auch das fertiggeformte Blechbauteil haben im Wesentlichen eine Längserstreckung und eine Quererstreckung, wobei bei den meisten Blechbauteilen die Längserstreckung von der Dimensionierung her größer ist als die Quererstreckung. So bedeutet Querschnitt ein Schnitt durch die Quererstreckung der Blechvorform/des Blechbauteils.
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Die Blechvorform wird derart in das Kalibrierwerkzeug eingelegt, dass ihre Öffnung nach unten weist und auf dem Kalibrierstempel positioniert wird. Der Vorteil des Einlegens der als offenes Profil hergestellten Blechvorform mit der Öffnung nach unten ist darin zu sehen, dass eine Positionierung der Blechvorform besser und einfacher durchführbar ist. Insbesondere sind der Kalibrierstempel ortsfest und das Kalibriergesenk beweglich im Kalibrierwerkzeug ausgeführt.
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Da die beim Fertigformen generierte Stauch-/Kalibrierkraft über die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform in den Kalibrierstempel geleitet wird, würde ein zu großer Spalt zwischen der Kante der Blechvorform im Kalibrierstempel und insbesondere senkrechten Gesenkwange des oben positionierten Kalibriergesenks zu einer Beschädigung des Blechbauteils und damit zu hohem Verschleiß oder Beschädigung des Kalibrierwerkzeugs führen. So ist gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Kalibriergesenk während der Relativbewegung zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts der Blechvorform mit einem möglichst geringen Spalt, welcher insbesondere zwischen > 0 % und 20 % der Materialdicke des eingesetzten Blechs entsprechen kann, an der Stempelschulter des Kalibrierstempels vorbeigeführt wird, bevor das Fertigformen durch das Stauchen des zusätzlichen in der Blechvorform eingebrachten überschüssigen Blechmaterials beginnt. Dadurch ist insbesondere vor Beginn des Fertigformens die Kante der Blechvorform allseitig von stabilen Werkzeugflächen umschlossen, bevor sich die Kante der Blechvorform während des Fertigformens auf der Stempelschulter am Kalibrierstempel abstützt und im eigentlichen Kalibrierprozess eine finale Blechbauteilgeometrie erzeugt werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Blechvorform mit einem Boden versehen, welcher im Zuge des Vorformens zumindest im flanschlosen Abschnitt mit einem überschüssigen Blechmaterial beaufschlagt wird, derart, dass ein in Richtung der Öffnung vorgewölbter Bodenbereich während des Vorformens erzeugt worden ist, so dass die Blechvorform zumindest über den vorgewölbten Bodenbereich zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts der Blechvorform auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform oberhalb der Stempelschulter angeordnet wird. Der Boden der Vorform kann zumindest im flanschlosen Abschnitt ein möglichst gleichmäßig im Boden(-bereich) verteiltes überschüssiges Blechmaterial aufweisen, welches beispielsweise im Zuge der Erzeugung der Blechvorform mit 2 bis 5 % Materialzugabe (Relation abgewickelte Länge Blechvorform ↔ Blechbauteil) beaufschlagt worden ist, um eine Druckspannungsüberlagerung beim Fertigformen im Kalibrierwerkzeug zu realisieren, bevorzugt derart, dass der vorgewölbte Bodenbereich vor Beginn des eigentlichen Fertigformens auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die Zarge(n) der Blechvorform während des Schließens des Kalibrierwerkzeugs sicher oberhalb der Stempelschulter am Kalibrierstempel angeordnet wird und so ein Einklemmen zwischen Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher verhindert werden kann.
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Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Blechvorform mit einem Boden versehen, in welchem lokal oder abschnittsweise in Richtung der Öffnung weisende Verprägungen während des Vorformens erzeugt worden sind, so dass die Blechvorform zumindest über die Verprägungen auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform oberhalb der Stempelschulter angeordnet wird. Der oder die im Boden der Vorform lokal oder abschnittsweise während des Vorformens eingebrachte Verprägungen können in Längserstreckung entlang des Bodens verteilt sein oder aber auch nur als lokale oder abschnittsweise Verprägung an den beiden Enden der Blechvorform in Längserstreckung betrachtet eingebracht sein. So kann eine Druckspannungsüberlagerung beim Fertigformen im Kalibrierwerkzeug realisiert werden, dass vor Beginn des eigentlichen Fertigformens die Blechvorform über die Verprägungen im Boden auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die Zarge(n) der Blechvorform während des Schließens des Kalibrierwerkzeugs sicher oberhalb der Stempelschulter am Kalibrierstempel angeordnet wird und so ein Einklemmen zwischen Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher verhindert werden kann.
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Gemäß einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Blechvorform mit einem Boden versehen, wobei zumindest ein Teilbereich des Bodens beim Einlegen der Blechvorform in das Kalibrierwerkzeug mit mindestens einem im Kalibrierstempel angeordneten verstellbaren Einsatz, welcher beim Einlegen der Blechvorform vom Kalibrierstempel beabstandet ist, in Kontakt gelangt und die Blechvorform zumindest über den Teilbereich des Bodens zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts der Blechvorform auf dem Einsatz derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform oberhalb der Stempelschulter angeordnet wird. Der oder mehrere im Kalibrierstempel angeordnete Einsätze können gefedert oder auch angetrieben sein, beispielsweise per Keiltreiber, hydraulisch, pneumatisch, elektromechanisch, elektromagnetisch, und zusätzlich oder alternativ genutzt werden, um eine Druckspannungsüberlagerung beim Fertigformen im Kalibrierwerkzeug zu realisieren, bevorzugt derart, dass die Blechvorform vor Beginn des eigentlichen Fertigformens auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die Zarge(n) der Blechvorform während des Schließens des Kalibrierwerkzeugs sicher oberhalb der Stempelschulter am Kalibrierstempel angeordnet wird und so ein Einklemmen zwischen Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher verhindert werden kann.
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Um ein Einklemmen der Zarge(n) zwischen Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher zu verhindern, ist bevorzugt mindestens eine der drei vorgenannten Ausgestaltungen umfassend eine Blechvorform mit vorgewölbten Bodenbereich, eine Blechvorform mit lokalen oder abschnittsweisen Verprägungen im Boden und/oder verstellbare Einsätze im Kalibierstempel beim Positionieren der Blechvorform auf dem Kalibrierstempel zu berücksichtigen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, mit mindestens einem Vorformwerkzeug zum Vorformen eines Blechs zu einer Blechvorform, wobei die Blechvorform als offenes Profil mit einer Öffnung ausgebildet ist und in ihrer Längserstreckung zumindest einen flanschlosen Abschnitt und zumindest bereichsweise überschüssiges Blechmaterial aufweist; und mit mindestens einem Kalibrierwerkzeug zum Fertigformen der Blechvorform zu einem Blechbauteil, wobei das Kalibrierwerkzeug mindestens einen Kalibrierstempel und mindestens ein Kalibriergesenk umfasst, wobei durch die Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel und Kalibriergesenk das überschüssige Blechmaterial in der Blechvorform gestaucht wird, wobei die Blechvorform mit ihrer Öffnung nach unten auf dem Kalibrierstempel positionierbar ist, wobei der Kalibrierstempel mindestens eine Stempelschulter aufweist, welche zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform vorgesehen ist, so dass durch die Relativbewegung die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform mit einer Stempelschulter des Kalibrierstempels in Kontakt bringbar, sich daran abstützbar und mit einem Druck beaufschlagbar ist.
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Vorzugsweise wird ein finales Blechbauteil mit einem im Kalibrierwerkzeug (Pressenlage) nach unten geöffneten Profil erzeugt, so dass der Kalibrierstempel unten und das Kalibriergesenk oben in dem Kalibrierwerkzeug angeordnet und relativ zueinander bewegbar sind. So sind bevorzugt der Kalibrierstempel auf einem Pressentisch und das Kalibriergesenk an einem am Pressenstößel des als Presse ausgeführten Kalibrierwerkzeugs angebracht. Je nach Ausführung des zu erzeugenden Blechbauteils sind zumindest Abschnitte flanschlos, wobei auch Abschnitte mit Flansch vorhanden sein können, ausgebildet, so dass, falls Abschnitte mit Flansch vorhanden sind, ein- oder beidseitig, entsprechende Abschnitte im Kalibrierwerkzeug an den Flanschabschnitt angepasst sind, um auch eine Druckspannungsüberlagerung im zumindest teilweisen Flanschabschnitt realisieren zu können. Vorzugsweise ist das Kalibrierwerkzeug entsprechend segmentiert ausgeführt, um flanschlose und eventuell auch vorhandene flanschbehaftete Abschnitte an einer Blechvorform zu einem Blechbauteil fertigformen zu können.
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Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren hingewiesen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Kalibrierstempel mindestens einen im Kalibrierstempel angeordneten verstellbaren Einsatz aufweisen, welcher vom Kalibrierstempel beabstandbar ist. Insbesondere ist der mindestens eine Einsatz relativ im Kalibrierstempel bewegbar. Das (oder die) im Kalibrierstempel angeordnete(n) Element(e) ist (bzw. sind) zum Beispiel über den Stößelhub und/oder zusätzliche Steuereinheiten, die zum Beispiel mittels Federn, Keiltreibern, Hydraulik oder Pneumatik angetrieben sein können, antreibbar. Über das Element kann ein definierter Abstand zwischen Blechvorform und Kalibrierstempel eingestellt werden, mit welchem eine Beabstandung der insbesondere im flanschlosen Abschnitt vorgesehenen Kanten zur Stempelschulter des Kalibrierstempels einstellbar ist. Im Zuge des Fertigformens respektive des Schließens des Kalibrierwerkzeugs wird das Element vollständig bündig im Kalibrierstempel eingefahren.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann das Kalibriergesenk mehrteilig ausgeführt sein und zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform mindestens eine verstellbare Gesenkwange aufweisen. Die Gesenkwange kann beispielsweise als voreilendes Absperrteil fungieren, um so sicherzustellen, dass die Kante der Blechvorform sicher oberhalb der Stempelschulter angeordnet ist, wenn die voreilende Gesenkwange die Stempelschulter passiert hat und sich so ein geschlossener Kalibrierspalt geschlossen hat.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Stempelschulter eine maximale Erstreckung von der Materialdicke des eingesetzten Blechs plus > 0 mm bis 0,35 mm, insbesondere 0,01 bis 0,20 mm, vorzugsweise 0,02 bis 0,10 mm auf. Dadurch kann bevorzugt sicher gestellt werden, dass bei der Druckspannungsüberlagerung ein Fließen des überschüssigen Blechmaterials bis in die Blechbauteilkante möglich ist, insbesondere auch bereichsweise eine lokale Aufdickung der Blechvorform während des Kalibrierens zugelassen wird, ohne dass sich ein Verkanten oder sonstige negative Auswirkung (Beschädigung Blechbauteil und/oder Werkzeug) insbesondere beim Öffnen des Kalibrierwerkzeugs und/oder bei der Entnahme des Blechbauteils aus dem Kalibrierwerkzeug ergeben.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorrichtung in einer Pressenlinie oder Transfer-Presse integriert. Insbesondere bei der Herstellung von Massenprodukten, beispielsweise für Produkte in der Fahrzeugindustrie, werden Produkte wie Blechbauteile insbesondere wirtschaftlich in Pressenlinien oder Transfer-Pressen hergestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Form von Wechseleinsätzen, die mindestens ein Vorformwerkzeug und mindestens ein Kalibrierwerkzeug vorsehen, wirtschaftlich in bestehende Fertigungsstraßen eingesetzt werden. Auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Folgeverbund-Pressen ist denkbar.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung zur Erzeugung einer Blechvorform,
- 2 bis 5 eine Abfolge von Schritten zu unterschiedlichen Zeitpunkten zur Herstellung eines Blechbauteils gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung und in einer schematischen perspektivischen Darstellung ein Teilausschnitt der Vorrichtung und
- 6 eine schematische perspektivische Darstellung eines Blechbauteils.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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In 1 ist in schematischer perspektivischer Darstellung eine Erzeugung einer Blechvorform (2) aus einem Blech (1) in einem nicht näher dargestellten Vorformwerkzeug (10) skizziert. Die Erzeugung der Blechvorform (2) kann mittels beliebig kombinierbarer Formgebungsverfahren in einem oder mehreren Schritten hergestellt werden. Mit dem Bezugszeichen (10) kann das Vorformwerkzeug somit aus einem oder mehreren Werkzeugen zusammengefasst werden, die zur Erzeugung einer Blechvorform (2) aus einem Blech (1) geeignet sind. Das Blech (1) wird beispielsweise als definierter Zuschnitt oder Formplatine aus einem nicht dargestellten Metallbund/-coil abgewickelt und abgelängt, und dem weiteren Verfahren zur Verfügung gestellt. Bevorzugt ist das Blech (1) aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, vorzugsweise aus einem höherfesten Stahlwerkstoff, beispielsweise mit einer Materialdicke zwischen 0,5 und 4 mm. Alternativ können auch Aluminiumwerkstoffe oder andere Metalle verwendet werden.
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In den 2 bis 5 sind in einer schematischen Schnittdarstellung, und in den 3 und 4 zusätzlich jeweils in der rechten Darstellung in einer schematischen perspektivischen Darstellung ein Teilausschnitt einer Vorrichtung in Längserstreckung, eine Abfolge einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens respektive einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche sich zumindest auf die Ausgestaltung des Kalibrierwerkzeugs (20) bezieht, gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils (3), vgl. 6, umfasst somit mindestens zwei Schritte. Zum einen umfasst das Verfahren ein Vorformen eines Blechs (1) zu einer Blechvorform (2) aufweisend im Querschnitt einen Boden und zwei Zargen mit jeweils einem Übergang zwischen Boden und Zarge.
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Die Blechvorform (2) respektive das Blechbauteil (3) kann in Längserstreckung (L) beispielsweise mindestens einen flanschbehafteten Abschnitt, hier jeweils auf der linken Seite des nach unten geöffneten Profils gezeigt, und mindestens einen flanschlosen Abschnitt (2.1) umfassen. Bei Vorhandensein zumindest eines Abschnitts in Längserstreckung (L) betrachtet mit einem Flansch, welcher beispielsweise einseitig oder auch beidseitig in unterschiedlichen Abschnitten angeordnet sein kann, auch im Bereich des Flansches ein Übergang zwischen Zarge und Flansch vorhanden ist. Die nachfolgenden Ausführungen sind an einem Beispiel gezeigt, welches einen Abschnitt im Querschnitt zeigt, bei dem beide Seite der Blechvorform (2) und daraus resultierend beide Seiten des Blechbauteils zumindest in einem Abschnitt flanschlos sind. Selbstverständlich kann auch nur eine Seite flanschlos und die andere Seite im Querschnitt flanschbehaftet ausgeführt sein oder vollständig flanschlos ausgeführt sein (nicht dargestellt).
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Das Erzeugen der Blechvorform (2) ist dergestalt, dass überschüssiges Blechmaterial (4) vorgesehen ist, welches vorzugsweise im Boden oder im Boden und im Übergang zwischen Boden und Zarge(n) bevorzugt gleichmäßig verteilt in der Blechvorform (2) angeordnet wird. Weiteres überschüssiges Blechmaterial kann insbesondere lokal, beispielsweise jeweils eine weitere Materialzugabe in der Nähe der beiden Blechvorformenden, im Boden als in Richtung der Öffnung (Ö) der Blechvorform (2) vorgewölbter Bodenbereich (2.2) in die Blechvorform (2) eingebracht werden, um die Blechvorform (2) zumindest über den vorgewölbten Bodenbereich (2.2) zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) auf dem Kalibrierstempel (21) derart zu positionieren, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) oberhalb der Stempelschulter (21.1) angeordnet wird, vgl. 2.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Blechvorform (2) mit einem Boden versehen, in welchem lokal oder abschnittsweise in Richtung der Öffnung (Ö) weisende Verprägungen (2.3), vgl. rechte Darstellung der Blechvorform (2) in 1, während des Vorformens erzeugt worden sind, so dass die Blechvorform (2) zumindest über die Verprägungen (2.3) auf dem Kalibrierstempel (21) derart positioniert werden kann, vgl. 3, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) oberhalb der Stempelschulter (21.1) angeordnet wird. Die im Boden eingebrachten Verprägungen (2.3) können in Längserstreckung (L) entlang des Bodens verteilt sein oder aber auch nur als lokale oder abschnittsweise Verprägung (2.3) an den beiden Enden der Blechvorform (2.3) in Längserstreckung (L) betrachtet eingebracht sein. Diese müssen auch nicht zwangsläufig, falls ein zumindest abschnittsweise flanschbehaftetes Blechbauteil hergestellt werden soll, im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) eingebracht sein. Die eingebrachten Verprägungen (2.3) dienen somit nicht nur als Abstandshalter, sondern können auch zumindest in den Abschnitten lokal oder abschnittsweise in der Quererstreckung der Blechvorform (2) betrachtet weiteres überschüssiges Blechmaterial bereitstellen.
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Weiter alternativ oder zusätzlich kann in dem Kalibrierstempel (21) mindestens ein verstellbarer Einsatz (21.2) angeordnet sein, vgl. 4, welcher vom Kalibrierstempel (21) beabstandbar ist, so dass zumindest ein Teilbereich des Bodens beim Einlegen der Blechvorform (2) in das Kalibrierwerkzeug (20) mit dem Einsatz (21.2) in Kontakt gelangt und die Blechvorform (2) zumindest über den Teilbereich des Bodens zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) auf dem Einsatz (21.2) derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) oberhalb der Stempelschulter (21.1) angeordnet wird.
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Das Fertigformen der Blechvorform (2) zu einem Blechbauteil (3) erfolgt in einem Kalibrierwerkzeug (20) umfassend mindestens einen Kalibrierstempel (21) und mindestens ein Kalibriergesenk (22), in welchem durch Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel (21) und Kalibriergesenk (22) das überschüssige Blechmaterial (4) in der Blechvorform (2) gestaucht wird, vgl. 5, linke Darstellung vor UT, rechte Darstellung in UT. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass während des Fertigformens die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) mit einer Stempelschulter (21.1) des Kalibrierstempels (21) durch die Relativbewegung in Kontakt gelangt, sich daran abstützt und mit einem Druck beaufschlagt wird, um insbesondere so während des weiteren Pressenhubs die gewünschte, zumindest lokale Stauchung der Blechvorform zu bewirken.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vor dem Fertigformen respektive vor dem Schließen des Kalibrierwerkzeugs (20) sichergestellt werden, dass die Blechvorform (2) verklemmsicher auf dem Kalibrierstempel positioniert werden kann und auch flanschlose Abschnitte (2.1) neben optionalen flanschbehaften Abschnitten maßhaltig fertiggeformt werden können. Zum Fertigformen der beispielhaften, in den 2 bis 5 nicht dargestellten, flanschbehafteten Abschnitte werden insbesondere nicht dargestellte Schieber zur Absperrung der Flanschkanten der Blechvorform im Kalibrierwerkzeug vorgesehen, so dass auch diese Abschnitte analog zu den flanschlosen Abschnitten (2.1) eine Druckspannungsüberlagerung erfahren können.
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Nach dem Einlegen der Blechvorform (2) in das Kalibrierwerkzeug (20) bzw. in der Art, dass die Öffnung (Ö) der Blechvorform (2) nach unten weist und auf dem Kalibrierstempel (21) positioniert wird, wird das Kalibriergesenk (22) während der Relativbewegung zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) mit einem möglichst geringen Spalt an der Stempelschulter (21.1) des Kalibrierstempels (21) vorbeigeführt, bevor das Fertigformen abgeschlossen ist, respektive die Druckspannungsüberlagerung initiiert wird. Vor Beginn des Stauch-/Kalibrierprozesses ist somit sichergestellt, dass zumindest die Gesenkwange (22.1) des Kalibriergesenks (22) die Stempelschulter (21.1) des Kalibrierstempels (21) passiert hat, so dass ein unkontrolliertes Fließen während der Druckspannungsüberlagerung durch den zwischen Stempelschulter (21.1) und Kante (2.11), was zu einem Verklemmen führen könnte, verhindert wird. Nicht dargestellt ist, dass das Kalibiergesenks (22) auch mehrteilig ausgeführt sein kann, beispielsweise mit mindestens einer voreilenden Gesenkwange (22.1).
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Nach Abschluss des Fertigformens wird das Kalibierwerkzeug (20) wieder geöffnet und das maßhaltige Blechbauteil (3) kann entnommen werden. Das geöffnete Kalibrierwerkzeug (20) ist somit wieder frei, um mit einer neu fertig zu formenden Blechvorform (2) wieder beladen zu werden.
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Bevorzugt ist mindestens eine der drei vorgenannten Ausgestaltungen umfassend eine Blechvorform (2) mit vorgewölbten Bodenbereich (2.2), eine Blechvorform mit lokalen oder abschnittsweisen Verprägungen (2.3) im Boden und/oder verstellbare Einsätze (21.2) im Kalibierstempel (21) beim Positionieren der Blechvorform (2) auf dem Kalibrierstempel (21) berücksichtigt.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungen eingeschränkt. Andere Blechbauteilformen sind ebenfalls möglich und benötigen entsprechend angepasste Werkzeuge, Vorform- und Kalibrierwerkzeuge. Insbesondere können die Werkzeuge (10, 20) als Wechselwerkzeuge ausgeführt sein und in einer Fertigungsstraße, insbesondere in einer Pressenlinie, Transfer-Presse oder Folgeverbund-Presse, eingesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007059251 A1 [0002]
- DE 102008037612 A1 [0002]
- DE 102009059197 A1 [0002]
- DE 102013103612 A1 [0002]
- DE 102013103751 A1 [0002]