用于使板材材料成型的方法及有关的分割装置和成型模具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于在与压力机有关的成型模具（200）如特别是深冲模具中使板材材料（110）成型的方法，其可以在成型过程期间有针对性地局部地影响材料流。规定：利用至少一个装在成型模具（200）中的传感器（400）来检测进而监视成型过程，在识别到关键状态时在成型模具（200）中的至少一个规定的位置引入板材材料（110）的有针对性的分割线（T），以便由此在后续成型过程期间能实现局部增强的材料流。本发明还涉及用于在成型过程期间在成型模具（200）中引入板材材料（110）的有针对性的分割线（T）的分割装置以及特别是用来实施本发明的方法的用于使得板材材料（110）成型的与压力机有关的成型模具（200），其包括至少一个本发明的分割装置（300）。
【专利说明】用于使板材材料成型的方法及有关的分割装置和成型模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及在与压力机有关的成型模具如特别是深冲模具中使得板材材料成型的方法，且可以在成型过程期间有针对性地局部地影响材料流。
[0002]本发明还涉及一种应用在与压力机有关的成型模具中的分割装置以及一种具有至少一个这种分割装置的与压力机有关的成型模具。
【背景技术】
[0003]用于使得板材材料成型的与压力机有关的成型模具具有多个可相对移动的构造有对应的工作面的模具部分(例如模具上部和模具下部)。为了在成型时在成型模具中得到待成型的板材材料的所希望的材料流，通常要对其进行繁琐的加工。
[0004]另一可行方案是，在成型过程期间，例如利用可控的拉深筋(Ziehleiste)和/或通过对压板压力的改变，特别是沿着凸缘区段(工具凸缘)从外面影响成型模具中的材料流，其中，用于调整局部压板压力的方案也是已知的(例如借助压力机侧的四点拉深垫机构)。此外还有如下方案:在成型过程期间，例如在板材材料上预先开设出所谓的减载孔，由此从内部影响成型模具中的材料流。这种减载孔通常布置在以后的冲裁件(例如车窗冲裁件、车门冲裁件、活动车顶冲裁件等)的区域中。
[0005]在板材成型件几何形状和新板材材料日益复杂且生产要求不断变化的过程中，由现有技术已知的措施往往无法再足以在成型过程期间即在板材材料的成型期间影响成型模具中的材料流。这特别是涉及汽车车身的板材成型件的制造，所述板材成型件部分地也具有难以成型的设计部件。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提出能避免由现有技术带来的缺点或者至少减小其程度的方案。
[0007]所述目的通过一种根据本发明的具有权利要求1的特征的方法得以实现。通过并列独立权利要求，所述目的的解决方案还延及本发明的分割装置。通过另一并列独立权利要求，所述目的的解决方案还延及本发明的成型模具。全部发明主题的优选改进和设计都类似地既来自于从属权利要求，又来自于后续介绍。
[0008]本发明的方法用于在与压力机有关的成型模具如特别是深冲模具中使得板材材料成型，且可以在成型过程期间有针对性地局部地影响材料流，其特征在于，利用至少一个安装在成型模具中的传感器来检测进而监视成型过程，在识别到关键状态时在成型模具中的至少一个规定的位置引入板材材料的有针对性的分割线，以便由此在后续成型过程期间能实现局部增强的材料流。
[0009]材料流(物料流)系指待成型的板材材料相对于模具工作面的相对移动。较小的材料流的特点是，相对移动的程度小，和/或相对移动的移动速度小，而较强的材料流的特点是，相对移动的程度大，和/或相对移动的移动速度大。视观察方式而定，局部的材料流系指在成型模具的某个区域内或者在板材材料的某个区段(例如板材成型件)中的材料流。
[0010]本发明能实现根据需要在成型过程期间局部地增强成型模具内部的材料流。由此可以实现在成型过程期间并非从外面而是从内部(在一定程度上，在所用板材板坯的内部区域中)影响成型模具中的材料流。利用本发明可以实现各种不同的目的，比如避免板材材料中的裂纹和折皱、防止板材材料的不允许的板材变薄、避免在板材材料中出现边缘后倾或者无后倾边缘地形成设计边缘等等。本发明特别适合于制造复杂形状的优选带有难以成型的设计部件的板材部分。所述板材部分例如是车身板材构件，其例如带有至少一个成型的增强边缘和/或设计边缘。本发明也可以有助于减少对于制造板材成型件必需的加工步骤(拉深工序)。
[0011]根据本发明，利用至少一个安装在成型模具中或上的传感器对成型过程进行检测，其中，这种传感器例如也可以设置在压力机侧。传感器尤其是一种接触性的或非接触性的安装在合适位置的感测器或测量参数接受器。优选规定，该传感器朝向待成型的板材材料，由此检测板材材料的成型过程。这意味着,借助于传感器通过对板材材料的直接“观察”对成型过程进行检测。
[0012]传感器例如是用于检测(板材材料的)板材厚度的传感器，或者是用于检测(在成型模具中的)板材移动如特别是(例如在减载孔的切割边缘处的)板材边缘前倾的传感器。传感器也可以是摄像机。借助于利用传感器检测的值(测量值)，可以对成型过程进行监视。为此，特别是设置有基于计算机的带有合适的软件的控制机构，借助于所述软件，在识别到关键状态时，也可以自动地引起分割过程。
[0013]优选地规定，板材材料的分割线在以后的冲裁件(例如车窗冲裁件、车门冲裁件、活动车顶冲裁件)的区域中产生，或者在对接结构(对接结构尤其是板材成型件的既不属于板材构件又不属于凸缘的区段)的区域中产生。特别优选地规定，对板材材料的分割在冲裁件或对接结构(Ankonstruktion)中在两个减载孔之间进行。
[0014]可以借助于安装在成型模具中的分割装置在成型模具中的规定位置对板材材料进行分割。优选地规定，将板材材料切槽(或者在板材材料上开设出切槽)，随后产生裂纹且裂纹扩展，由此产生板材材料的分割线。借助于分割装置开设的切槽因而根据公知的规律用于引起裂纹。通过切槽设计和切槽走向可以预先规定裂纹走向。也可以规定，切割板材材料(或者在板材材料上开设出切口)，由此产生板材材料的分割线。在板材材料上开设出的切口之切口端部会出现规定的裂纹扩展。也可以把所述的两种做法(切槽和切口)相互组合起来。由于在板材材料上存在有应力，在操纵分割装置时也可能会出现板材材料自然裂开(或破裂)。
[0015]本发明的分割装置用于在成型过程期间在成型模具中引入板材材料的有针对性的分割线，该分割装置包括至少一个切槽和/或切割部件和至少一个用于对切槽和/或切割部件进行操纵特别是施加力的驱动机构。在识别到关键状态时，就可以激活驱动机构，以便借助切槽和/或切割部件有针对性地分割板材材料。对驱动机构的激活可以通过控制机构来引起。驱动机构例如可以是在操纵时刻预压紧的(机械、液压或气动类型的)弹性机构，或者是液压的、气动的、电磁的或压电的驱动机构。
[0016]本发明的与压力机有关的成型模具包括至少一个根据本发明的分割装置。本发明的成型模具可以具有多个相同地或不同地设计的可独立地根据需要被操纵的分割装置。此外优选地规定，本发明的成型模具具有至少一个传感器，用于检测板材移动比如板材边缘前倾。为此，传感器可以例如从垂直方向(垂直于板材平面)观察板材材料特别是边缘(例如减载孔处的内部切割边缘)。特别地规定，该传感器或板材边缘前倾传感器基于激光束扫描。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面示范性地以不受限的方式参照示意图详述本发明。然而，图中所示的和/或下面介绍的特征可以是本发明的共用特征，而独立于具体的特征组合。
[0018]图1所示为按照本发明制造的板材成型件的俯视图；
图2所示为用于制造图1的板材成型件的根据本发明的成型模具的局部剖视图。
【具体实施方式】
[0019]图1示出由成型的板材材料110构成的板材成型件100。该板材成型件100包括板材构件120，其中，该板材构件例如是用于汽车车身的外皮部分(车门外板)。板材构件120被凸缘130包围，该凸缘在后续的切割过程中被切割掉。板材构件120具有车窗冲裁件140，该车窗冲裁件也在后续的切割过程中被切割掉。用161和162表示两个设置在车窗冲裁件140内部的减载孔。用150表示在板材构件120中的设置在车窗下边缘下方的增强边缘和/或设计边缘。
[0020]在成型模具中或者有时也在多个相互链接的模具(拉深工序)中对作为板材板坯提供的板材原材料进行成型，由此来制造板材成型件100，其中，该成型模具尤其是深冲模具。例如设计边缘150的造型在此表明是关键的，因为在成型过程期间在板材材料110上在该设计边缘150的区域会产生裂纹、折皱、板材变薄和/或边缘后倾(Nachlaufkante)。
[0021]本发明因此规定，在设计边缘150的区域中用至少一个安装在成型模具中的传感器实时地检测在成型模具中发生的成型过程，且在识别到关键的状态时在成型模具中于规定的位置对板材材料110进行有针对性的分割，以便由此在另一成型过程期间能局部地实现增强的材料流。
[0022]传感器例如可以是在减载孔161和/或162处用于检测朝向设计边缘150的板材边缘前倾的传感器(见附图标记400)。如果板材边缘前倾处于关键值，则可以在后续成型过程中在减载孔161和162之间对板材材料110进行时间准确的有针对性的(即有意地实施的)分割，由此实现朝向设计边缘150的较强的材料流。在图1中用T表示板材材料110的有针对性的分割线，其中，该分割线可以是切口和/或裂纹。
[0023]利用设置在成型模具中的分割装置在规定的位置(其中，图1中所示的位置仅仅是示范性的)对板材材料Iio进行有针对性的分割。图2示出成型模具200，其带有模具上部210、模具下部220和设置在模具下部220中的分割装置300。分割装置300包括例如由陶瓷或硬金属构成的切槽和/或切割部件310和用于触动该切槽和/或切割部件310的驱动机构320。用330表示减振和弹性部件，用于减轻撞击和使得切槽和/或切割部件310复位。
[0024]如果由未示出的控制装置借助由传感器400检测的值识别出关键状态，就对分割装置300的驱动机构320进行激活，然后以预定的力在规定的位置把楔形地进而尖锐边缘地构造的切槽和/或切割部件310顶压到板材材料110上。视所希望的做法而定，这里可以在板材材料110上开设出切槽或切口。在板材材料110上开设的切槽由于所产生的应力状态而导致裂纹和裂纹扩展，当裂纹T到达减载孔161和162时，所述裂纹扩展结束。所述做法也可以在没有减载孔161和162的情况下通过较小的变型来实现，从而本发明有时可以实现省去减载孔。
[0025]对于切槽和/或切割部件310来说，特别是当它是切槽部件时，并未设置对应的配合切槽部件或配合切割部件。由此使得分割装置300有别于已知的切割装置，已知的切割装置通常包括刀具和与刀具对应的切割底模(Schneidmatrize )。
[0026]一种优选的方案规定，板材材料110在规定的分割线T的区段上经受规定的板材变薄，必要时随之进行冷作硬化(Kaltverfestigung),然后借助也秀钝的切槽和/或切割部件310有针对性地施加力F，由此使得板材材料110在该区域断裂或裂开。
[0027]这些附图仅仅是示范性的，它们示出了本发明的一个可能的应用范例。在很多方面都有利的本发明提出了一种用于在待制造的板材成型件的内部在成型期间或者在造型期间主动地局部地影响材料流的新方案，这例如能实现特别是在设计部件的区域精确地形成给定几何形状、避免边缘后倾、避免不确定的裂纹和/或折皱、避免缩窄部分、使得板材均匀地变薄、提高构件表面质量、防止在成型模具中发生边缘游移(和由此有关地产生边缘后倾)等等。
[0028]附图标记清单 100 板材成型件 110 板材材料 120 板材构件 130 凸缘
140 冲裁件 150 设计边缘
161减载孔
162减载孔 200 成型模具 210 模具上部 220 模具下部 300 分割装置
310 切槽和/或切割部件 320 驱动机构 330 减振和/或弹性部件 400 传感器 F 力
T 分割线(裂纹和/或切口)。
【权利要求】
1.一种用于在与压力机有关的成型模具(200)如特别是深冲模具中使得板材材料(110)成型的方法，该方法可以在成型过程期间有针对性地局部地影响材料流，其特征在于，利用至少一个安装在成型模具(200)中的传感器(400)来检测进而监视成型过程，在识别到关键状态时在成型模具(200)中的至少一个规定的位置引入板材材料(110)的有针对性的分割线(T)，以便由此在后续成型过程期间能实现局部增强的材料流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，传感器(400)是用于检测板材厚度的传感器，或者是用于检测板材移动的传感器。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，板材材料(110)的分割线(T)在以后的冲裁件(140)的区域中产生，或者在对接结构的区域中产生。
4.如前述权利要求1?3中任一项所述的方法，其特征在于，将板材材料(110)切槽，随后产生裂纹且裂纹扩展，由此产生板材材料(110)的分割线(T)。
5.如前述权利要求广3中任一项所述的方法，其特征在于，切割板材材料(110)，由此产生板材材料(110)的分割线(T)。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，板材材料(110)的分割线(T)用于避免板材材料(110)裂开、避免在板材材料(110)中形成折皱、避免板材材料(110)的不允许的板材变薄和/或避免在板材材料(Iio)中产生后倾边缘。
7.一种用于在成型过程期间在成型模具(200)中引入板材材料(110)的有针对性的分割线(T)的分割装置(300)，该分割装置包括至少一个切槽和/或切割部件(310)和至少一个用于对切槽和/或切割部件(310)进行操纵的驱动机构(320)。
8.如权利要求7所述的分割装置，其特征在于，驱动机构(320)是弹性机构，或者是液压的、气动的、电磁的或压电的驱动机构。
9.一种特别是用来实施根据前述权利要求1飞中任一项的方法的用于使得板材材料(110)成型的与压力机有关的成型模具(200)，该成型模具包括至少一个根据权利要求7或8的分割装置(300)。
10.如权利要求9所述的与压力机有关的成型模具，其特征在于，该成型模具具有至少一个用于检测待成型的板材材料(110)的板材移动的传感器(400 )。
【文档编号】B21D22/20GK103962433SQ201410043204
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年2月1日
【发明者】H.瓦尔特尔, R.诺伊格鲍尔, S.波尔斯特, M.纳格尔 申请人:大众汽车有限公司, 弗劳恩霍弗实用研究促进协会