专利名称：制造具有纵向法兰的空心型材的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造具有纵向法兰的空心型材的方法，其中通过将冲头引入第一铸模中使设置于冲头和第一铸模之间的板材预成型为具有第一个支部和第二个支部的U 形型材，而且其中，该U形型材通过第二铸模成型为带有一个纵向法兰的O形型材。
背景技术：
制造具有纵向法兰的空心型材的方法在文献DE 10 2005 Oil 764A1中有描述。 在已知方法中，在第一弯曲铸模中通过冲头制造具有平行的支部的截面呈U形的型材。然后该U形的型材在第二弯曲铸模中借助该弯曲铸模变形为具有闭合的横截面的管体。其中在至少一个支部中形成纵向延伸的法兰。在文献DE 10 2005 011 764 Al中已知的方法中， 必须将U形的型材从第一弯曲铸模中取出然后放入第二弯曲铸模，以便变形为O形的型材。
具有纵向法兰的空心型材特别在机动车构造中用作机动车车身部件。纵向法兰的作用例如为连接车身板。对于空心型材的尺寸精准度一直提出更高的要求。该要求特别适用于空心型材的这个部分，借助该部分空心型材与其他部件相连。对于以传统方法制成的具有纵向法兰的空心型材该要求不是始终得到满足，因为如果没有采取非常繁琐且昂贵的措施，U形的型材从第一弯曲铸模中输送到第二弯曲铸模中的过程中不可避免地出现一定的非精确性。特别是对于弯曲的空心型材。发明内容
从前述现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种可靠的制造具有纵向法兰的空心型材的方法。
根据本发明的第一原理，该目的通过制造具有纵向法兰的空心型材的方法实现， 其中通过将冲头引入第一铸模中，使设置于冲头和第一铸模之间的板材预成型为具有第一个支部和第二个支部的U形型材然后该U形型材通过第二铸模成型为带有一个纵向法兰的O形型材，其中在板材成型为U形型材的过程中至少在第一个支部内塑造出纵向法兰支部区域并且该纵向法兰支部区域在U形型材成型为O形型材的过程中形成纵向法兰的一部分。
根据本发明在预成型步骤(该过程中制造U形型材)中形成纵向法兰的至少一个部分，由此可以准确设定纵向法兰的一个部分的尺寸。空心型材的总的尺寸精确性可以由此得到提高，因为在稍后的成型步骤中不再必须仔细地顾及纵向法兰的较高尺寸精确度。根据本发明的“引入”的意义是，冲头和第一铸模彼此移动，即冲头和第一铸模的相对移动。可以通过或者移动冲头或者移动第一铸模达到，然而也可以通过既移动冲头又移动第一铸模达到。
本方法的第一设计方案提供了，在预成型阶段的开始纵向法兰支部区域通过冲头的沿前述引入方向预定位的、可移动的部分冲头和第一铸模的前述引入反方向上预定位的、可移动的侧壁成型，通过进一步将冲头引入第一铸模，分别将部分冲头和侧壁从之前的位置推到齐平的位置由此板材预成型为U形型材。由此纵向法兰支部区域可以尽可能早地成型。在该成型的时间点，板材的位置已经预先准确给出，并且由于同时进行的深冲过程， 发生扭曲的危险在很大程度上减少了。
此外本方法可以进一步由此拓展，应用至少含有一个可移动第一侧壁的第一铸模并且该第一侧壁在U形型材成型为具有纵向法兰的O形型材的过程中由第二铸模在引入方向上推入。以这样的方式侧壁可以在成型为具有纵向法兰的O形型材的过程中从侧面支撑 U形型材，由此改善该过程方法的可靠性。
在本方法的另一个设计方案中应用第二铸模，其包含一个对应于纵向法兰支部区域的第一部分冲头，和至少另外一个部分冲头，通过另一个部分冲头在第一部分冲头之前下降，U形型材成型为O形型材。通过将第二冲头分段可以进一步改善U形型材成型为O形型材的过程可靠性。
另一扩展方案提供了，U形型材形成为具有双重纵向法兰的O形型材。双重纵向法兰的特点是提高的坚固性，由此可以借助其排导较大的力。
此外本方法可以进一步扩展，在U形型材成型为具有纵向法兰的O形型材前将支撑芯，特别是分段支撑芯引入U形型材。借助支撑芯，U形型材可以在变型为O形型材的过程中得到内部支撑并避免断裂。在应当使U形型材成型为弯曲的空心型材时，应用分段支撑芯实现了支撑。特别是分段支撑芯可以从弯曲的空心型材中不造成损害地抽出。
本方法可以进一步扩展，通过U形型材成型为具有纵向法兰的O形型材形成边缘接缝并且该O形型材沿着边缘接缝至少部分材料配合地闭合。应用激光电焊闭合边缘接缝时可以使进入空心型材的热量减少。可以一定程度上避免由闭合引起的空心型材的材料性质转变。
在另一个设计方案中，在材料配合的闭合之前或之后将支撑芯拉出。在材料配合的闭合之前将支撑芯拉出可以简化支撑芯取出过程。例如减少无意的支撑芯和O形型材的材料配合的连接的风险。此外以该方式可以从里面闭合边缘接缝。另一方面将支撑芯拉出实现了待制造空心型材较高的尺寸精确度。
根据下一个扩展方案，空心型材由一块整体板材、激光拼焊板或者拼缝版制成。整体板材这样理解，其由具有固定厚度和单一材料的单一片材构成。整体板材可以特别廉价地由冷轧带钢或热轧带钢裁成。作为“激光拼焊板”指的是由不同厚度、强度和/或表面镀膜的单块片材集合成的板材。由此一方面可以在具有较高负载的位置施用较厚和/或较薄但是较大强度的材料，由此实现在较高负载下的较小质量。另一方面可以在其它位置应用较薄的片材。激光拼焊板由此实现保持同样的强度特性的前提下质量减少。对于“拼缝板” 指通过将单一的额外的加固片固定来增强局部的基板。基板和加固片随后可以很容易地一起塑形。由此可以避免增强后续组件的操作复杂的、昂贵的装配工作。特别是激光拼焊板作为拼缝板的基板，其中可以通过加固片实现小范围局部的加固，由此可以选择进一步减小的厚度或者其它材料作为激光拼焊板的单块板材。
下面借助根据实施例的附图进一步阐述本发明。附图中
图I示出了用于制造根据本发明的第一实施例的空心型材的板材；
图2示出了位于冲头和第一铸模之间的图I中的板材；
图3示出了由图I中所示的板材预成型的U形型材的断面；
图4以断面视图形式示出了图3中所示的U形型材成型为O形型材的中间步骤；
图5示出了由图I中所示的板材制成的含有纵向法兰的空心型材；
图6示出了图I至图5中所示的制造方法的说明原理图7示出了用于制造根据本发明的第二实施例的空心型材的板材；
图8示出了位于冲头和第一铸模之间的图7所示的板材；
图9示出了预成型为U形型材的图7所示的板材；
图10示出了引入图9所示的U形型材的支撑芯和用于将U形型材成型为O形型材的第二铸模；
图11示出了部分成型为O形型材的图9所示的U形型材；
图12示出了由图7所示的板材制成的空心型材；
图13示出了图7至图12中所示的制造方法的说明原理图。
具体实施方式
图I示出了一块板材1，其特别为制造具有纵向法兰的空心型材而剪裁。板材I的剪裁首先取决于空心型材的几何形状，然而也取决于在预成型中形成的纵向法兰支部区域10。如图2所不，剪裁后的板材I安放在冲头2和第一铸模3之间。第一铸模3由两个侧壁4和一个基底部件5组成。通过冲头2将板材I引入第一铸模3，使板材I预成型为U形型材7。如图3所示的断面图可以看出，形成一个第一个支部8和第二个支部9和第一个支部内的纵向法兰支部区域10。接着，将支撑芯11引入这样形成的U形型材7中。
在下一个过程步骤中，通过第二铸模12将U形型材成型为具有纵向法兰的O形型材。图4示出还未完全成型为O形型材的U形型材13。为了解释说明，用于成型的第二铸模的位置略微提高。借助第二铸模12，U形型材13围绕着支撑芯11成型。纵向法兰支部区域10的形状基本上保持不变。在纵向法兰支部区域10区域材料加倍。通过第二铸模12 的进一步下降，U形型材13的该区域彼此挤压，因此形成具有双重挤压法兰的O形型材。图 5示出了在通过将两个支部形成的边缘接缝进行激光焊接和拉出支撑芯11之后的相应的空心型材14。沿着弯曲的空心型材14形成有纵向法兰15，其它部件可以通过该法兰装配在空心型材14上。
图6示出了极度简化的制造空心型材的过程步骤，其中分别示出了产生的横截面区域。由板材16开始，首先预成型为具有第一个支部18和第二个支部19的U形型材17。 其中在第一个支部18内形成纵向法兰支部区域20。接着U形型材17成型为O形型材21。 纵向法兰支部区域20基本上在此过程中重叠并且挤压成纵向法兰22。因此纵向法兰22具有特别出色的材料精确性并且由于双重重叠具有极大的坚固性。纵向法兰22可以非常适宜地应用为空心型材的固定或者将其他部件固定在空心型材上。最后边缘接缝23通过激光焊接至少部分闭合，由此空心型材获得极高的刚性。优选使用支撑芯，如实施例中所述。 对复杂成型的空心型材使用支撑芯。在简单的几何形状时可以放弃使用支撑芯。
图7示出了另一个用于制造空心型材的经过剪裁的板材24。其放入冲头25和第一铸模26之间，如图8所示。其中冲头25具有在引入方向R上突出定位的部分冲头27。第一铸模26的可移动侧壁28从属于部分冲头27,该侧壁同样突出定位。在冲头26的引入过程中首先在部分冲头27和侧壁28之间形成位于图9所示的U形型材31内的第一个支部30内的纵向法兰支部区域29。接下来通过将冲头25进一步引入第一铸模26，将部分冲头27和侧壁28推到齐头位置并且形成第一个支部30和第二个支部32。然后将分段支撑芯33引入安置在第一铸模26中的U形型材31中。第二铸模34由对应纵向法兰支部区域 29的第一部分冲头35和另一部分冲头36组成，见图10。根据图11首先是部分冲头36沿第一铸模方向移动。其中形成U形型材的远离纵向法兰支部区域29的部分。接着部分冲头35下降，由此形成O形型材。在抽出支撑芯33并且完成边缘接缝的焊接后，就得到了图 12所示的具有纵向法兰38的空心型材37。如图12所示，空心型材37可以形成为非常复杂的形状，例如弯曲状。但是根据本发明的方法实现了具有高的尺寸精确性的纵向法兰38 的空心型材的制造。
图13是根据本发明的制造空心型材的第二个实施例的根据过程步骤中的各个截面形状的逐个过程步骤(未示出支撑芯)。首先板材39预成型为具有第一个支部41和第二个支部42的U形型材40。其中在第一个支部41中形成纵向法兰支部区域43。然后U形型材40成型为O形型材45并对边缘接缝46进行焊接。包含空心腔的轮廓与纵向法兰47 共同形成让人联想到数字“6”的形状。
权利要求
1.一种制造具有纵向法兰的空心型材的方法，其中通过将冲头(2、25)引入第一铸模 (3、26)中使设置于所述冲头(2)和第一铸模(3、26)之间的板材(1、24)成型为具有第一个支部(8、30)和第二个支部(9、32)的U形型材(7、31)，其中所述U形型材(7、31)通过第二铸模(12、34)成型为带有一个纵向法兰(15、38)的O形型材(14、37)，其特征在于，在所述板材(1、24)预成型为所述U形型材(7、31)的过程中至少在所述第一个支部(8、30)内形成一个纵向法兰支部区域(10、29)并且所述纵向法兰支部区域(10、29)基本上保持形状地在所述U形型材(7、31)成型为所述O形型材(14、37)的过程中逐渐形成为所述纵向法兰(15、 38)的一个部分。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在预成型的开始阶段通过所述冲头(25) 的沿引入方向处于突出位置的、可移动的部分冲头(27)和所述第一铸模(26)的沿引入方向的相反方向处于突出位置的、可移动的侧壁(28)形成所述纵向法兰支部区域(29)，通过使所述冲头(25)继续引入第一铸模(26)，将所述部分冲头(27)和侧壁(28)分别从突出位置推入齐平位置并且使所述板材(24)预成型为所述U形型材(31)。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，使用具有至少一个可移动的第一侧壁(28 )的第一铸模(26 )并且所述第一侧壁在所述U形型材(31)成型为带有一个纵向法兰(38)的O形型材(37)的过程中可通过第二铸模(34)沿引入方向推进。
4.根据权利要求I至3的任意一项所述的方法，其特征在于，使用具有从属于所述纵向法兰支部区域(29)的第一部分冲头(35)和至少另一个部分冲头(36)的第二铸模(34)，并且通过使所述另一个部分冲头(36)在第一部分冲头(35)之前下降，使所述U形型材(31) 成型为O形型材(37)。
5.根据权利要求I至4的任意一项所述的方法，其特征在于，所述U形型材(7)成型为一个具有双重纵向法兰(15)的O形型材(14)。
6.根据权利要求I至5的任意一项所述的方法，其特征在于，在所述U形型材(7、31) 成型为带有一个纵向法兰(15、38)的0形型材(14、37)之前，将一个支撑芯(11、33)特别是分段支撑芯插入U形型材。
7.根据权利要求I至6的任意一项所述的方法，其特征在于，通过所述U形型材(7、31) 成型为带有一个纵向法兰(15、38)的O形型材(14、37)形成边缘接缝(23)，并且所述O形型材(14、37)沿所述边缘接缝(23)至少部分地，特别是通过激光焊接材料配合地闭合。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述支撑芯(11、33)在材料配合的闭合之前或者之后抽出。
9.根据权利要求I至8的任意一项所述的方法，其特征在于，所述空心型材(14、37)由整体板材、激光拼焊板或者拼缝版制成。
全文摘要
本发明涉及一种制造具有纵向法兰的空心型材的方法，其中通过将冲头引入第一铸模中，使设置于冲头和第一铸模之间的板材成型为具有第一个支部和第二个支部的U形型材，其中该U形型材通过第二铸模成型为带有一个纵向法兰的O形型材。提供一种制造具有纵向法兰的空心型材的、实现了对纵向法兰的尺寸和形状更好的控制的可靠方法的目的由此实现，在板材成型为U形型材的过程中至少在第一个支部内形成一个纵向法兰支部区域并且该纵向法兰支部区域基本上在U形型材成型为O形型材的过程中形成为纵向法兰的一个部分。
文档编号B21D19/08GK102947021SQ201180031747
公开日2013年2月27日 申请日期2011年5月4日 优先权日2010年5月14日
发明者托马斯·弗莱米希, 米夏埃尔·布吕根布罗克, 约尔格·戈施吕特 申请人:蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司