制造安装单元的方法
【专利说明】制造安装单元的方法
[0001] 本发明涉及一种制造安装单元的方法。
[0002] 安装部件（例如，板形车身部件）在机动车辆的主体结构上的固定更多是通过点 焊或电阻焊来进行。特别是在汽车生产中由于要减轻重量故使用由轻质材料，如由铝制成 的安装部件。这时如果出现不可焊接的材料组合，也就是说，如果安装部件的材料不能与主 体结构的材料焊接在一起的话，则要将安装部件与一个或几个焊接件装配在一起，这些焊 接件由焊接技术上与主体结构的材料兼容的材料制成。焊接件被固定在安装部件的通孔 中，其中所述安装部件具有安装面和指向该安装面相反方向的外侧。如果安装单元或安装 部件被固定在下面用配合面（GegenfMche )表示的主体结构的面上，那么安装面要朝向 配合面。
[0003] 为了制造由EP 0 967 044 A2中已知的安装单元，设置一种盘状自冲压焊接件毛 坯，也就是说，使用了安装部件，所述安装部件未配有通孔。通孔的制造以及将焊接件固定 在其中更多地是以单个步骤来完成，其中所述焊接件毛坯被冲压进安装部件中并且在这 过程中自身被用作冲压工具。为了使焊接件毛坯或者焊接件以足够的强度保持在通孔中 且同时将安装部件牢牢地固定在主体结构上，在已知的方法中设置了形状配合元件，该形 状配合元件与在其外侧的安装部件径向重叠。形状配合元件在这种情况下具有径向突出 通孔边缘的凸缘。此外，焊接件毛坯还配有从焊接件毛坯的端面突出来的锋利的冲压套 (Stanzkragen)，其中所述冲压套应该会让冲压更容易并在冲压后在形成另一个形状配合 元件的情况下径向向外弯曲，并由此会阻止焊接件在冲压方向的相反方向上从安装部件中 掉落出来。
[0004] 已知安装单元的缺点在于，提供或生成自冲压的、具有锋利的冲压套或径向突出 凸缘的焊接件毛坯的成本很高。
[0005] 以此为基础，本发明的任务是提供一种前述类型的方法，所述方法在实施时花费 不尚。
[0006] 此任务通过权利要求1所述的方法得以实现。根据所述方法首先提供一个安装部 件来制造前述类型的安装单元，所述安装部件还没有通孔。设置用于冲压进安装部件的盘 状焊接件毛坯，其由于自身的圆盘形结构而具有第一和第二端面以及周向面，因此要借助 凸模（Stempel)和凹模（Lochmatrize)将其从薄金属板还料中冲压出来。因此焊接件毛还 是冲压坯料。在这种情况下是这样实施冲压出来的，即，使得周向面具有从第一端面延伸出 去的圆柱形纵向部分和与此连接的、到第二端面逐渐变尖细且与所述端面构成切割边的锥 形部分。
[0007] 通过所述冲压法会产生提到的周向面形状，例如当凸模的在冲压方向的横向上延 伸的横向扩展部分小于凹模孔的相应横向扩展部分时就会产生，这将在下面进行详细说 明。如果使用圆形焊接件毛坯来制造安装单元，这会在下面示例性地涉及到，那么凸模的直 径则会比凹模孔的直径小。业已发现，也被称为断裂面（Ausbruchflache)的锥形周向面 与焊接件毛坯相应的端面之间的连接处构成了相对锋利的切割边，从而使得焊接件毛坯同 时构成冲压工具，而不需要进一步加工焊接件毛坯。
[0008] 将用所述方式生成的焊接件毛坯通过切割边向前推进安装部件中，例如借助在冲 程方向移动的凸模来推入。从切割边延伸出去的锥形部分与安装部件或产生的通孔在所述 冲程方向上或在指向安装部件外侧的方向上构成形状配合连接。这时所述形状配合连接已 经足以用于许多应用，从而使得在这方面不需要进一步加工焊接件毛坯，也就是说，所述焊 接件毛坯已构成为成品的焊接件。
[0009] 为了保证将焊接件毛坯顺利地冲压进安装部件中，有利的是，所述焊接件毛坯由 以下材料制成，即所述材料的硬度比安装部件材料的硬度大。
[0010] 焊接件毛坯或焊接件在指向挤压方向的相反方向上有摩擦地固定在通孔中。由于 焊接件的锥形部分是由于材料断裂产生的，因此其具有相当高的粗糙度，这会提高焊接件 有摩擦地固定。在这种情况下表面粗糙度可以这样构成，即，使得在锥形部分的周向面与通 孔壁之间形成微小的形状配合连接。因此焊接件在冲压或挤压方向相反的方向上牢牢地固 定在安装部件的通孔中，使得在运输和操作安装单元时焊接件不会丢失。
[0011] 下面参考附图来对本发明和从属权利要求中指出的其它有利的实施形式进行详 细阐述。分别用示意性截面图示出：
[0012] 图IA-C示出了借助凸模和凹模通过将冲压坯料从薄金属板坯料冲压出来以制造 焊接件毛坯，
[0013] 图2A-C示出了用凸模和凹模将焊接件毛坯按压进安装部件中，
[0014] 图3A-C示出了焊接件毛坯的塑性变形用于生成在焊接件与安装部件之间轴向有 效的形状配合连接，
[0015] 图4A-C示出了图3A-C中示出的塑性变形的变体形式，
[0016] 图5A、B示出了图4A-C变体更改后的形式，
[0017] 图6A-C示出了用替代性的凸模和替代性的凹模将焊接件毛坯按压进安装部件 中，
[0018] 图7A、B示出了安装单元与主体结构的焊接。
[0019] 安装单元1具有包括至少一个通孔3的安装部件2和固定在所述通孔中的焊接件 S，为了制造所述安装单元要提供安装部件2，所述安装部件中还没有通孔3。通孔形成的条 件是，将自冲压的焊接件毛坯SR推进或冲压进安装部件2中。
[0020] 根据图1A-C，借助凸模4和由凹模孔7穿透的凹模5来制造自冲压的焊接件毛坯 SR。所述凹模5具有优选平的支承面6,所述凹模孔7通向其中。凹模5的支承面6上放置 了薄金属板坯料8,使得其完全将凹模孔7覆盖。凹模孔7和凸模4优选具有圆形横截面形 状。凸模4放置在薄金属板坯料8背离凹模5的那一侧，使得其布置在凹模孔7的中心，也 就是说，其中心纵轴9与凹模孔7的中心纵轴10对齐或所述这两根轴彼此同轴。凸模4的 直径13比凹模孔7的直径14小。凸模4面向薄金属板坯料8的端面15被构造成平的，而 且当凸模4在冲压方向16向前推动时，所述端面全部紧靠薄金属板坯料8。
[0021] 由于直径13、14不同，在凸模4的圆柱形周向面17与凹模孔7的壁18之间产生了 所谓的切割间隙19。凸模在冲压过程的第一阶段进入到薄金属板坯料8中一段距离，其中 薄金属板坯料8的、由凸模4挤压的材料22被压入凹模孔7中。此时所述材料完全将凹模 孔7的横截面填满。根据薄金属板坯料8相应的厚度11和材料以及切割间隙19的大小， 凸模4在一定的挤入深度20下会造成薄金属板坯料8的材料部分23断裂，其位于端面15 边缘与孔边24之间，所述孔边形成从支承面6到凹模的孔壁18的过渡区域。已有的冲压 坯料上在这过程中产生断裂面，所述断裂面在朝凸模4的方向上逐渐变小。
[0022] 在上述材料断裂后，焊接件毛坯SR往下从凹模孔7中脱落出来。由于所述冲压过 程，焊接件毛坯的周向面29具有连接到第一端面25的圆柱形纵向部分30和朝第二端面26 逐渐变尖细的圆锥部分33。第一端面25或圆柱形纵向部分30的直径27基本上对应于凹 模孔7的直径14。第二端面26的直径28比第一端面25的直径27小。其基本上对应于凸 模4的直径13。由于冲压过程中上述材料断裂所致，在第二端面26与锥形部分33之间的 过渡区域形成了锋利的切割边34。
[0023] 为了借助以上述方法制造的焊接件毛坯SR来制造安装单元，要将所述切割边34 用作冲压边，也就是说如图2A所示，借助凸模4a将焊接件毛坯SR通过切割边34往前冲压 进安装部件的两侧37、39中的一侧，从而使得焊接件毛坯SR或焊接件S在构成通孔3时穿 过安装部件2。所述冲压过程中使用了凹模5a形式的托架，其中在形成通孔3时会在安装 部件2中产生冲压坯料35作为废料产物，所述冲压坯料从凹模孔7a中掉落出来。
[0024] 这两个过程部分，即一方面生成自冲压的焊接件毛坯SR且另一方面将自冲压的 焊接件毛坯SR冲压进安装部件2用于制造安装单元1，优选地实施为使得从凹模5中冲压 出来的焊接件毛坯SR(图1C)例如借助传送带（未被示出）被送入到图2A-C所示的工作 站。此时焊接件毛坯SR位于预定的位置，在该位置支撑切割边34的第二端面26指示朝上。 然后可以使其在该位置或倒置过来，即通过指向下方的切割边34冲压进安装部件2中，其 中在第一种情况和第二种情况下将焊接件毛坯SR分别定位