CN104815912B - 用于连接的方法和冲压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助咬边凸缘(12)连接钢制内板(14，14a)和软金属外板(16)的方法。其中规定，在折叠外板(16)之后在咬边凸缘(12)的咬边卷(20)的范围内进行冲压，从而阻止外板(16)沿内板(14，14a)的方向(Y)的上滑。本发明还涉及一种用于冲压钢制内板(14)和软金属外板(16)的咬边凸缘(12)的冲压装置(30)。

Description

用于连接的方法和冲压装置

技术领域

本发明涉及一种用于借助咬边凸缘连接钢制内板和软金属外板的方法和一种用于冲压咬边凸缘的冲压装置。

背景技术

在汽车工业和其他领域中出于减重的目的越来越多的使用由高强度和极高强度的钢制内板和例如铝外板的软金属外板构成的混合结构形式。这要求全新的或者说优化的连接技术。一种可能的方案是铆钉连接，但是仅仅可以借助柔软的金属和很宽的凸缘才能实现。另一种可能的方案是折叠，特别是滚动折叠。这里在热成型的钢制内板或者类似的极高强度的内板上设计一个铝制的外板。为了封闭的连接两个板，在两块板之间使用一种胶粘剂，例如环氧树脂胶粘剂。这种环氧树脂胶粘剂在接下来的阴极电泳涂漆过程中在大约170℃下硬化。由于铝和钢的不同热膨胀系数，在阴极电泳涂漆过程的烘干装置中铝移动至钢制内板上的咬边中。胶粘剂在这种状态下硬化，从而使移动的位置固定。这导致部件之间的弯曲变形，此外由于胶粘剂的硬化该变形不可逆。这种弯曲变形使这种方法不易实现或者使其不可能应用在某一些使用情况，例如门框凸缘。

DE 10 2004 047 229 A1公开一种支承型材的两个相邻的相同部件之间的连接方式。为了使这种部件连接方式可以同时传递很大的力和转矩，部件部分的和形状配合的互相环绕。此外部件在重叠区域内通过冲压至少部分力配合或摩擦配合的相连。这里未涉及钢制内板和软金属外板之间的特殊连接情况。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于，对钢制内板和软金属外板之间的连接方式进行改进。

所述技术问题通过一种用于借助咬边凸缘连接钢制内板和软金属外板的方法解决，其中，在折叠外板之后在咬边凸缘的咬边卷的范围内进行冲压，从而阻止外板在内板的方向上的上滑。所述技术问题还通过一种冲压装置解决。

根据发明的用于借助咬边凸缘连接钢制内板与软金属外板的方法包括，在折叠外板之后在咬边凸缘的咬边卷区域内进行冲压，从而避免外板在内板方向上的上滑。借助根据发明的方法现在可以实现例如用于汽车侧围的钢制内板与软金属外板之间的连接。铝-钢制造技术的成本在这里可以通过取消铆接操作得到降低。此外通过例如使用12mm的宽度取代15mm的宽度可以减少咬边凸缘。这可以减轻重量并提高舒适性。此外借助在折叠之后定位的冲压可以得到一种高效的工具，从而通过很短的质量控制环抵消热弯曲变形。

通过冲压过程可以精确的锁定六个自由度中的一个，该自由度防止外板在内板方向上发生不期望的上滑(Aufgleiten)或者上移(Aufschieben)。此外其他的在制造过程中更确切的说为了抵消公差所需的运动也是可能的。这可能是在内板的端面上向侧面方向的运动，或者在内板的端面上在垂直方向的运动，以及远离内板的端面的运动。因此锁定了唯一一个不期望的运动方向，而除此之外允许其余的五个运动方向。

在本发明的优选结构中规定，冲压在内板的端面和咬边卷的弯曲部之间进行。在该位置进行冲压所具有的优点是，一方面不损伤或者几乎不损伤内板，另一方面同样不损伤咬边卷的部分可视的弯曲部。

在此规定，设置至少两个在端面区域内平坦的上下叠置的内板。根据发明的方法特别适合用于制造多个钢制内板和一个软金属外板之间的连接，该制造方式至今为止还非常困难。移动或者说上滑的可能的运动自由度随着内板数量一起增加。借助有目的的对外板进行冲压现在也可以连接多个，优选的两个至四个内板与由软金属，例如铝制成的外板。

在本发明的另一种优选的结构中规定，内板具有极高强度的钢。极高强度的钢，例如淬透的热成型刚特别适合根据发明的方法，因为至今为止还几乎不可能使它与一种软金属的外板连接。

在本发明的再另一种优选的结构中规定，外板具有铝或铝合金材料。同样也可以有利的使用其他的软金属，例如镁或钛。虽然在汽车制造领域内出于减轻质量的目的对铝材料的使用需求显著增大，但是至今为止这种期望背后的制造技术却毫无进展。借助本发明现在可以成本有利的和高效的制造铝-钢混合结构。

有利的规定，在两种板的抗拉强度之间形成从2至6，优选从3至4的因数。根据发明的方法特别适合用于抗拉强度显著不同的板，因为它们也具有显著不同的热膨胀系数。至今为止内板和外板之间的连接还不容易实现。根据发明的方法通过有目的的进行冲压被用于连接不同的材料。

冲压装置可以具有在咬边卷的尺寸或规格或范围内的延伸。冲压装置的理想尺寸可以取决于内板的材料和数量、外板的材料、应用情况和其他的因素。业已表明的是，在咬边卷的尺寸内，即咬边卷的高度内的压印实现了很好的效果。咬边卷的高度在这里基本等于单块板的总高度。同样可能的是，压印具有在单块板的高度或者厚度范围内的延伸。

在本发明的优选结构中规定，沿着咬边凸缘以三至十倍、优选四至六倍咬边卷尺寸的间距设置多个压印。压印的数量和位置能够对热弯曲变形产生影响。由此可以例如在一个控制回路中在加工过程中也能调整压印的位置和/或数量。这可以使加工过程更稳定。

在本发明的另一种优选的结构中规定，借助滚动折叠(Rollfalzen)形成咬边凸缘。滚动折叠是一种快速以及由此成本有利的连接方法，它可以很好的匹配所建议的冲压过程。滚动折叠和之后的对滚动咬边凸缘进行冲压可以实现一种快速和多样的制造方法。

根据发明的用于冲压钢制内板和软金属外板的咬边凸缘的冲压装置包括，冲压装置包括一个具有用于对准内板的端面的平坦或缓斜(flach)的侧面和用于对准咬边凸缘的咬边卷的弯曲部的倾斜侧面的冲头，其中冲头被设计用于冲压的嵌入端面和弯曲部之间，从而避免外板朝向内板上滑。相同的优点和修改同样如上所述。冲压装置以及冲头可以实现有目的的进行冲压而不对内板和咬边卷造成损伤。平坦的侧面提高了冲压装置中的公差和灵敏性，而倾斜侧面保证对咬边卷的影响为最小。

本专利申请中所提及的本发明的不同结构形式只要在个别情况下不作其他说明，都可以有利的互相结合。

附图说明

下文的结构示例中将借助所附的图示阐述本发明：

图1示出汽车车身的侧部的示意图；

图2示出侧部的经过折叠并且紧接着经过冲压的咬边凸缘的截面图；

图3示出被冲压的咬边凸缘的示意立体图；

图4示出冲压过程的示意图；

图5示出冲压过程的另一个示意图以及

图6示出冲压工具的详细视图。

具体实施方式

图1中示意性的展示汽车的侧部10，这里采用用于借助咬边凸缘连接钢制内板与软金属外板的方法。咬边凸缘中的胶粘剂可以在冲压之后进行硬化处理，但是对于根据发明的方法来说不是必须的。侧部10在门框的区域内具有一个或者多个咬边凸缘12。该咬边凸缘12可以借助一个滚动折叠装置制造，这里的滚动折叠装置由一个机器人引导或者侧部由一个自动机器或者类似的设备被输送至滚动折叠装置。

咬边凸缘12在内板的端面上具有六个自由度。包括两个在切向X上的切向运动。该运动是被允许的并且不被根据发明的方法固定。垂直方向Z上的两个运动自由度通常由咬边确定并且同样不受妨碍。内板端面的平面法线方向Y上的运动则被区别对待。当滚动折叠上滑到位于其下方的位置不被允许并通过压印进行阻止时，从位于下方的位置下滑不会出现并以此也不需要进行阻止。上滑根据图1从纸面向内，而下滑根据图1从纸面向外。整个运动或者说运动方向对应由软金属制成的外板和内板或者说由钢制成的内板之间的相对运动。

在图2中展示两个穿过经过折叠的门框凸缘12(上方图示)和经过折叠并且紧接着经过冲压的门框凸缘12(下方图示)的截面示意图或者切面图。

所示的是一个由极高强度的钢制成的第一内板14，以及一个由相同材料或者另一种钢制成的第二内板14a。两个内板14和14a平坦的弧形重叠。两个内板14和14a又平坦的位于由铝或者铝合金制成的外板16上。在内板14的端面18区域内绕着两个内板14和14a折叠外板16。这个过程例如借助一个滚动折叠装置实现。

咬边凸缘12具有一个弯曲的咬边卷20，它是外板16绕着内板14和14a的弯曲，以及一个凸缘部分22，它是外板16的板端部与内板14以及14a的搭接区域。凸缘部分22例如可以具有12mm的宽度。单个板具有0.1至大约1.5mm范围内的厚度。

胶粘剂24例如是一种环氧树脂胶粘剂，它被布置在内板14和外板16之间。此外可以规定，使胶粘剂24或者一种类似的胶粘剂布置在内板14和第二内板14a之间。图2中位于上方的图示展示折叠完成之后的咬边凸缘12。

图2中位于下方的图示展示在折叠之后经过冲压的咬边凸缘12。压印或者冲压部分26位于外板16中，更确切的说位于内板14的端面18和咬边卷20之间的区域内。压印26在这里被设置在上部，即外板16的端部区域28中。压印26也可以在外板16的在下方展示的中间区域内实现。此外也可以想象的是，对外板16在咬边凸缘12的两侧上，这里即上侧和下侧上进行冲压。这例如可以借助钳状的冲压装置实现。

在图3中再一次示意性的以三维图示展示咬边凸缘12。如同可以看出的，两个内板14和14a与外板16借助压印26在一定程度上机械嵌合，这阻止外板16在y向上上滑到两个内板14和14a上。板在切向y上的相对切向运动仍是可能的。压印26在x方向和/或y方向上具有一个大致为咬边卷20的高度的尺寸的延伸，即空间延伸。

沿着咬边凸缘12，即在相对端面18的切向上设置多个最好相同的压印。这些其他的压印在这里出于表示清楚的目的未展示出。借助压印的位置和数量可以阻止或者减少热弯曲变形。压印26例如具有几个或者若干厘米的距离。

咬边凸缘12的局部压印使内板14，14a和外板16产生机械连接。由此可以在接下来的阴极电泳涂漆过程中有目的的阻止部件互相间由于铝和钢的不同的热弯曲变形系数产生的相对滑动或者说运动，即上滑。

在图4中展示冲压过程以及示意性的展示冲压装置30。冲压装置30具有一个冲头32，它在这里具有棱柱形的形状。在冲压装置30的一个平坦的相对支承件34上放置一个咬边凸缘12。更确切的说外板16位于相对支承件34上的中间区域内。冲头32从上方以一个大致为10至45°，优选在10和25°之间的角度压向外板16的端部区域28上的端面18。冲头32和外板16在内板14的端面18区域内发生接触。冲压过程在这里实现外板16与内板14a的切边之间的连接。切边与端面18对应。

在图5中展示借助冲压装置30进行的另一个冲压过程。这里冲头32在外板16的平面法线Y上进行冲压。这里产生的压印26也在外板16和内板14以及14a之间产生连接。图4和5中所示的冲头32在平面法向Y上具有一个空间延伸，这可以实现大面积的压印26。

在图6中展示具有另一种冲头32的另一种冲压装置30。在平面法向Y上仅仅具有一个很小的延伸，例如一个尖部36或者一个圆半径。从尖顶36出发延伸出一个缓斜的侧面38和一个倾斜的侧面40。平坦侧面38面向端面18或者说内板14和14a。平坦的侧面38相对板的上表面以及这里未展示出的相对支承件34具有一个大约为45°的角度。平坦的侧面38用于在端面18的范围内产生更大的冲压区域以及由此在压印26中产生更高的公差不敏感性。倾斜的侧面40面向咬边卷20并且在板的上表面或者说相对支承件34的上表面上具有50和80°之间，最好在60和70°之间的角度。倾斜的侧面40用于对咬边卷20产生更小的影响。冲头32在垂直方向Z上被压至外板16上，从而产生压印26。外板16与内板14或者内板14和14a夹紧或者固定，从而进入接下来的电泳涂漆工序和烘干工序，而不使外板16不期望的上滑至内板14或者说内板14和14a上。

附图标记清单

10 侧部

12 咬边凸缘

14 内板

14a 第二内板

16 外板

18 端面

20 咬边卷

22 凸缘部分

24 胶粘剂

26 压印

28 端部区域

30 冲压装置

32 冲头

34 相对支承件

36 尖部

38 平坦侧面

40 倾斜侧面

X 切向方向

Y 平面法线

Z 垂直方向

Claims (12)

1.一种用于借助咬边凸缘(12)连接钢制内板(14,14a)和软金属外板(16)的方法，其中，咬边凸缘(12)具有弯曲的咬边卷(20)以及凸缘部分(22)，所述咬边卷(20)是软金属外板(16)绕着钢制内板(14,14a)的弯曲部，所述凸缘部分(22)是软金属外板(16)的板端部与钢制内板(14,14a)的搭接区域，其特征在于，在折叠外板(16)之后只在咬边凸缘(12)的咬边卷(20)的范围内进行冲压，从而阻止外板(16)在内板(14,14a)的方向(Y)上的上滑。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，压印被设计在内板(14)的端面(18)和咬边卷(20)的弯曲部之间。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，在内板的端面(18)的范围内设计至少两个平坦的上下叠置的内板(14,14a)。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，内板(14,14a)由淬透的热成型刚制成。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，外板(16)由铝或者铝合金制成。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于，压印(26)具有在咬边卷(20)的尺寸内的延伸。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于，沿着咬边凸缘(12)以三至十倍的咬边卷(20)尺寸的间距设置多个压印(26)。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，沿着咬边凸缘(12)以四至六倍的咬边卷(20)尺寸的间距设置多个压印(26)。

9.根据权利要求1的方法，其特征在于，咬边凸缘(12)借助滚动折叠形成。

10.根据权利要求1的方法，其特征在于，在两个板(14,16)的抗拉强度之间形成从2至6的因数。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，在两个板(14,16)的抗拉强度之间形成从3至4的因数。

12.一种用于冲压钢制内板(14)和软金属外板(16)的咬边凸缘(12)的冲压装置(30)，其特征在于，冲压装置(30)包括一个冲头(32)，所述冲头(32)具有用于对准内板(14)的端面(18)的平坦侧面(38)和用于对准咬边凸缘(12)的咬边卷(20)的弯曲部的倾斜侧面(40)，这里冲头(32)被设计用于只冲压地嵌入端面(18)和弯曲部之间，从而避免外板(16)朝向内板(14)上滑。