DE19953522A1 - 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 FahrzeugInfo
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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 durch einseitige Beaufschlagung mit einem Wirkmedium in einem Umformwerkzeug in eine vorgereckte Vorform gebracht wird und daß einschließend die aus dem Umformwerkzeug entnommene Vorform in einem separaten Tiefziehwerkzeug in die Endform 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. 1B 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 Karosserie
bauteiles 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 Tiefziehwerkzeug 11 umfaßt ein feststehendes Unterteil 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 Wirkme
dium (8) in einem Umformwerkzeug (3) in eine vorgereckte Vorform (10) gebracht
wird und daß anschließend die aus dem Umformwerkzeug (3) entnommene Vor
form (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.
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