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EP1097758A2 - Verfahren zur Herstellung eines grossflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosseriebauteiles für ein Fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines grossflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosseriebauteiles für ein Fahrzeug Download PDF

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EP1097758A2
EP1097758A2 EP00119880A EP00119880A EP1097758A2 EP 1097758 A2 EP1097758 A2 EP 1097758A2 EP 00119880 A EP00119880 A EP 00119880A EP 00119880 A EP00119880 A EP 00119880A EP 1097758 A2 EP1097758 A2 EP 1097758A2
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EP
European Patent Office
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sheet metal
die
board
forming
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EP00119880A
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EP1097758B1 (de
Inventor
Rolf Heyll
Robert Koehr
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Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a large sheet metal part, in particular a body component for a vehicle from a flat circuit board.
  • Deep drawing takes place in hydraulic or mechanical Drawing presses instead.
  • a flat, trimmed sheet metal part, the board is in a conventional forming tool is inserted and stretched and compressed into one Formed hollow body.
  • large-area sheet metal parts manufactured in this way shown that they are particularly in the middle with a small curvature of their Area extension are relatively soft and have only a low buckling stiffness there.
  • Hydromechanical deep drawing is also used to manufacture sheet metal parts. known. These processes do not require a die, but rather presses Pull the clamped board into a one filled with an active medium (water) Vessel that replaces the die. The water pressure causes the sheet to form of the drawing die.
  • the clamped Blank pre-stretched before the actual shaping process to a to achieve increased drawing and thus an increased solidification in the middle of the sinker.
  • the object of the invention is a method for producing a large area To create sheet metal part from a flat board, which with increased buckling stiffness in the Short cycle times of the sheet metal part in the middle of the board.
  • the main advantages achieved with the invention are the fact that by combining two known processes for the first time, namely the stretching of one First, level the board using the active medium to achieve strain hardening in the middle of the board and the conventional pressing (deep drawing) of sheet metal parts Advantages of both processes - optimized component behavior and high process effectiveness - come to fruition.
  • the pre-stretched sheets can be produced on systems with relatively low clamping forces as the maximum pressures required are approx. 15 bar. Even mechanical Presses can be used.
  • the well-known hydromechanical Finished forms require high pressures, which in turn lead to high press clamping forces lead, are not necessary in the method according to the invention, since the final molding done here conventionally. Because the stretching in contrast to the hydromechanical Finished molds take up little time, the cycle time at The inventive method significantly reduced.
  • pre-stretched sheets are in a linked press line as first operation imaginable.
  • the semi-finished product Pre-stretched blanks (comparable to tailored blanks) at the press shop to be delivered.
  • tailored blanks are also for further weight reduction conceivable.
  • consolidation e.g. in the area of the thinner sheet local increase in buckling stiffness can be used (example Floor panel / tunnel / floor panel).
  • Pre-stretched boards can also be found in soft tools commonly used in prototype manufacturing Find use, be used. So far it was not possible because of the high Occurring pressures of hydromechanically manufactured parts using so-called soft tools to reshape.
  • An increased component rigidity can be achieved by the method according to the invention again a significant weight reduction potential through the use of thinner Sheet metal offers can be achieved without the previous disadvantages of hydromechanical formed sheets - very high process cycle time and high system costs - in purchase to have to take. It can be the conventional sheet metal forming processes achieve comparable cycle times. A separate production of the preformed blanks e.g. can be carried out at the semi-finished product manufacturer. So it is also a commitment for Prototype components are almost cost-neutral.
  • a body part For a vehicle For producing a large-area sheet metal part 1, in particular a body part For a vehicle, first cut or punch a flat Board 2 created. This board 2 is then placed in a forming tool 3, that consists of a fixed lower part 4 and an upper movable die 5 put together. Connected to the die 5 are spaced apart Hold-down device 6 which, when the forming tool 3 is closed, against the top of the Press board 2 and thus position it correctly in the forming tool 3.
  • the cavity 7 there is a cavity 7 in the lower part 4 adjacent to the circuit board 2 provided for an active medium 8.
  • the cavity 7 has an inlet or outlet 9 provided for the active medium 8.
  • a liquid is preferably used as the active medium 8 (Water, oil or the like) is used.
  • the active medium 8 could also be pneumatic be trained (e.g. air).
  • the die 5 has a profiled on its underside Shape up.
  • the pre-stretched, profiled Preform 10 removed from the forming tool and into a conventional one multi-part deep-drawing tool 11 inserted and there in a deep-drawing process in the Formed end shape 12.
  • the deep drawing tool 11 comprises a fixed lower part 13 with an insert 14 which determines the final shape 12, a movable upper part 15 and Hold-down device 16.
  • the circuit board 2 can have one over the entire area have constant wall thickness; however, the board 2 can also be used as a tailored blanks component be trained.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines großflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosseriebauteiles für ein Fahrzeug aus einer ebenen Platine ist vorgesehen, daß die ebene Platine (2) durch einseitige Beaufschlagung mit einem Wirkmedium (8) in einem Umformwerkzeug (3) in eine vorgereckte Vorform (10) gebracht wird und daß einschließend die aus dem Umformwerkzeug (3) entnommene Vorform (10) in einem separaten Tiefziehwerkzeug (11) in die Endform (12) umgeformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines großflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosseriebauteiles für ein Fahrzeug aus einer ebenen Platine.
Die Herstellung von großflächigen Karosseriebauteilen wie Fahrzeugdächern, Türaußenblechen, Seitenteilen, Deckelaußenblechen oder dgl. erfolgt herkömmlicher Weise durch Tiefziehen. Das Tiefziehen findet in hydraulischen oder mechanischen Ziehpressen statt. Beim Tiefziehen wird ein ebenes beschnittenes Blechteil, die Platine, in ein herkömmliches Umformwerkzeug eingelegt und durch Dehnen und Stauchen in einen Hohlkörper umgeformt. Bei derartig gefertigten großflächigen Blechteilen hat sich gezeigt, daß sie insbesondere bei geringer Wölbung in einem mittleren Bereich ihrer Flächenerstreckung relativ weich sind und dort nur eine geringe Beulsteifigkeit aufweisen.
Ferner ist zur Herstellung von Blechteilen das hydromechanische Tiefziehen (Hydromec-Verfahren) bekannt. Bei diesen Verfahren ist kein Gesenk erforderlich, vielmehr drückt der Ziehstempel die eingespannte Platine in ein mit einem Wirkmedium (Wasser) gefülltes Gefäß, daß das Gesenk ersetzt. Der Wasserdruck bewirkt, daß sich das Blech der Form des Ziehstempels anpaßt. Bei einer Variante dieses Verfahrens wird die eingespannte Platine vor dem eigentlichen formgebenden Umformprozeß frei vorgereckt, um eine erhöhte Abstreckung und damit eine erhöhte Verfestigung in der Platinenmitte zu erzielen. Für diesen Prozeß sind bislang aufwendige und damit teure Maschinen notwendig und es entstehen im Vergleich zum Tiefziehen große Zykluszeiten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines großflächigen Blechteiles aus einer ebenen Platine zu schaffen, das bei erhöhter Beulsteifigkeit in der Platinenmitte geringe Zykluszeiten des Blechteils ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch das erstmalige Kombinieren von zwei bekannten Prozessen, nämlich das Vorrecken einer zunächst ebenen Platine mittels Wirkmedium zur Erzielung einer Kaltverfestigung speziell in der Platinenmitte und das herkömmliche Pressen (Tiefziehen) von Blechteilen, die Vorteile beider Prozesse - optimiertes Bauteilverhalten und hohe Prozesseffektivität - zum Tragen kommen.
Die vorgereckten Bleche können auf Anlagen mit relativ kleinen Schließkräften hergestellt werden, da die maximal benötigten Drucke ca. 15 bar betragen. Auch mechanische Pressen können zum Einsatz kommen. Die beim bekannten hydromechanischen Fertigformen erforderlichen hohen Drucke, die wiederum zu hohen Pressenschließkräften führen, sind beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich, da das Fertigformen hier konventionell erfolgt. Da das Vorrecken im Gegensatz zum hydromechanischen Fertigformen nur wenig Zeit in Anspruch nimmt, wird die Zykluszeit beim erfindungsgemäßen Verfahren erheblich reduziert.
Das Herstellen von vorgereckten Blechen ist in einer verketteten Pressenstrasse als erste Operation vorstellbar. Darüberhinaus ist es denkbar, daß vom Halbzeughersteller bereits vorgereckte Platinen (vergleichbar mit Tailored Blanks) beim Presswerk angeliefert werden.
Die Verwendung von Tailored Blanks ist zur weiteren Gewichtsreduzierung ebenfalls denkbar. Hier kann eine Verfestigung speziell z.B. im Bereich des dünneren Bleches zur lokalen Erhöhung der Beulsteifigkeit genutzt werden (Beispiel Bodenblech/Tunnel/Bodenblech).
Vorgereckte Platinen können auch in Softtools, die gemeinhin bei der Prototypherstellung Verwendung finden, eingesetzt werden. Bislang war es nicht möglich wegen der hohen auftretenden Drücke hydromechanisch hergestellte Teile mittels sog. Softtools umzuformen.
Als Bauteile kommen alle Außenhautteile in Betracht, zusätzlich erscheint bei allen flächigen Bauteilen, die gemeinhin aus relativ dünnen Blechen hergestellt werden, der Einsatz der oben beschriebenen Verfahrenskombination sinnvoll.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine erhöhte Bauteilsteifigkeit, die wiederum ein deutliches Gewichtsreduzierungspotential durch den Einsatz dünnerer Bleche bietet, erzielt werden ohne die bisherigen Nachteile von hydromechanisch geformten Blechen - sehr hohe Prozesszykluszeit und hohe Anlagenkosten - in Kauf nehmen zu müssen. Es lassen sich den herkömmlichen Blechumformprozessen vergleichbare Taktzeiten erzielen. Eine separate Herstellung der vorgeformten Platinen z.B. beim Halbzeughersteller kann durchgeführt werden. Somit ist auch ein Einsatz für Prototypbauteile nahezu kostenneutral möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1A
ein offenes Umformwerkzeug mit eingelegter ebener Platine, wobei die Matritze eine profilierte Form aufweist.
Fig. 1 B
das geschlossene Umformwerkzeug mit vorgereckter Platine
Fig. 1C
das entnommene vorgereckte Blechteil
Fig. 1D
das in ein herkömmliches Tiefziehwerkzeug eingelegte und bereits in eine Endform umgeformtes Blechteil
Fig. 2A
ein offenes Umformwerkzeug mit eingelegter ebener Platine, wobei die Matritze eine ebene Form aufweist
Fig. 2B
das geschlossene Umformwerkzeug mit vorgereckter Platine
Fig. 2C
das entnommene vorgereckte Blechteil
Fig. 2D
das in ein herkömmliches Tiefziehwerkzeug eingelegte und bereits in eine Endform umgeformte Blechteil.
Zur Herstellung eines großflächigen Blechteiles 1, insbesondere eines Karosseriebauteiles für ein Fahrzeug, wird zunächst durch Beschneiden oder Ausstanzen eine ebene Platine 2 geschaffen. Diese Platine 2 wird danach in ein Umformwerkzeug 3 eingelegt, das sich aus einen feststehenden Unterteil 4 und einer oberen beweglichen Matritze 5 zusammensetzt. Mit der Matritze 5 verbunden sind beabstandet angeordnete Niederhalter 6, die bei geschlossenem Umformwerkzeug 3 gegen die Oberseite der Platine 2 drücken und diese somit im Umformwerkzeug 3 lagerichtig positionieren.
Wie aus Fig. 1A ersichtlich, ist im Unterteil 4 angrenzend an die Platine 2 ein Hohlraum 7 für ein Wirkmedium 8 vorgesehen. Der Hohlraum 7 ist mit einer eine Zu- bzw. Ableitung 9 für das Wirkmedium 8 versehen. Als Wirkmedium 8 wird vorzugsweise eine Flüssigkeit (Wasser, Öl oder dgl.) verwendet. Ferner könnte das Wirkmedium 8 auch pneumatisch ausgebildet sein (z.B. Luft).
Bei geschlossenem Umformwerkzeug 3 und eingelegter Platine 2 wird durch einseitige Beaufschlagung der Platine 2 durch das Wirkmedium 8 ein Druck pi aufgebaut, wodurch die ebene Platine 2 quasi durch Innenhochdruckumformen in eine vorgereckte Vorform 10 gebracht wird. Gemäß Fig. 1B weist die Matritze 5 an ihrer Unterseite eine profilierte Form auf. Nach dem Öffnen des Umformwerkzeuges 3 wird die vorgereckte, profilierte Vorform 10 aus dem Umformwerkzeug entnommen und in ein herkömmliches mehrteiliges Tiefziehwerkzeug 11 eingelegt und dort in einem Tiefziehprozess in die Endform 12 umgeformt. Das Tiefzeihwerkzeug 11 umfaßt ein feststehendes Untereil 13 mit einem die Endform 12 bestimmten Einsatz 14, ein bewegliches Oberteil 15 und Niederhalter 16. Die Platine 2 kann über die gesamte Flächenerstreckung eine gleichbleibende Wanddicke aufweisen; die Platine 2 kann jedoch auch als Tailored Blanks-Bauteil ausgebildet sein.
Die Ausführungsform gemäß den Fig. 2A bis 2B unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, daß gemäß Fig. 2B die horizontale Unterseite der Matritze 5 glattflächig ausgebildet ist. Beim Beaufschlagen mit dem Wirkmedium nimmt hier die Platine 2 gemäß Fig. 2B eine nach oben gewölbte Vorform 10 ein. Anschließend wird diese Vorform 10 im Tiefziehwerkzeug 11 in die Endform 12 umgeformt.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung eines großflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosserieteiles für ein Fahrzeug aus einer ebenen Platine, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Platine (2) durch einseitige Beaufschlagung mit einem Wirkmedium (8) in einem Umformwerkzeug (3) in eine vorgereckte Vorform (10) gebracht wird und daß anschließend die aus dem Umformwerkzeug (3) entnommene Vorform (10) in einem separaten Tiefziehwerkzeug (11) in die Endform (12) umgeformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dg. daß das Vorrecken der ebenen Platine (2) durch ein hydraulisches oder pneumatisches Wirkmedium (8) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dg. daß die Matritze (5) an des Umformwerkzeuges (3) an ihrer etwa horizontalen Unterseite glattflächig ausgebildet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dg. daß die Matritze (5) des Umformwerkzeuges (3) an ihrer Unterseite eine profilierte Form aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dg. daß die Platine (2) als Tailored Blanks-Bauteil ausgebildet ist.
EP00119880A 1999-11-05 2000-09-13 Verfahren zur Herstellung eines grossflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosseriebauteiles für ein Fahrzeug Expired - Lifetime EP1097758B1 (de)

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EP1097758A3 EP1097758A3 (de) 2002-01-02
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