用于制造由板状材料生产的工件的方法以及工件与流程

本公开涉及一种用于制造由板状材料生产的、包括至少一个成型元件的工件的方法以及一种包括至少一个成型元件的工件。

背景技术：

根据de29818909u1，已知了一种包括至少一个弯边的弯板件。为了目的明确地沿着弯边弯折部段，通过材料削减在弯边中引入了弱化线。这种弱化线可以被设计为细长狭槽的形式，这些狭槽彼此间隔地布置。

此外，根据de102013100273a1，已知了一种用于制造由板材生产的部件的方法，其中沿着弯曲线弯曲部件的两个部段。在此预设了，与未设计材料削弱的弯曲线相邻，与弯曲线交替地引入狭槽，以便提供定义的弯曲和扭转部段范围。

根据de102016118913a1，已知了一种用于包括牌照坯料的机动车辆的牌照。在书写范围内压印诸如字母等图例。在与书写范围相邻处预设有缝隙天线，其借助于主天线，与数据载体联接。在图例与缝隙天线之间预设有泄压接头。

根据wo2013/072055a1，已知了一种用于车辆座椅的结构部件，该结构部件包括至少一个激光硬化的区域。可以通过加强板来加强结构部件的单个区域。在加强板和结构部件之间的过渡范围内，部段可能会受到大量负载。为了实现阻力矩的均匀过渡，在该部段中引入了基本上平行延伸到加强板中的穿孔。

在将成型元件引入到板状材料中，而相对于板状材料的平面设计有加深区域时，可能会出现工件的意外变形。

技术实现要素：

本公开的目的在于，提出一种用于制造由板状材料生产的、包括至少一个成型元件的工件的方法以及一种包括至少一个成型元件的工件，其中降低了在成型时引入的内应力，从而使部件变形最小化。

该目的通过一种用于制造由板状材料生产的工件的方法，其中利用至少一个模具向板状材料中引入至少一个成型元件，该成型元件包括至少一个成型范围或者成型区，其相对于板状材料的平面错位或者突出于板状材料的平面，其中在成型范围与板状材料的平面之间形成了弯曲线，并且其中为了无变形地引入成型元件，借助于加工机床的激光束，引入至少一个第一穿孔，其中至少一个第一穿孔至少部分地沿着位于板状材料的平面中的弯曲线延伸，该弯曲线至少部分地环绕成型元件，或者其中至少一个第一穿孔与位于板状材料的平面中的弯曲线交叉。通过第一替代方案并且通过第二替代方案，实现了，在引入至少一个包括至少一个成型区的成型元件时，可以减少或者甚至防止由成型过程中的内应力造成的变形。制造工件时的提高的精确度由此成为可能。该提高的精确度例如可以在于，部件的提高的平坦度或者至少一个成型区的更精确的定向成为可能。

优选地预设了，沿着轮廓线引入至少一个另外的穿孔，该轮廓线在至少一个成型元件的弯曲线外延伸并且至少部分地跟随弯曲线。优选地，补充于位于弯曲线内的第一穿孔，预设了至少一个该另外的穿孔。至少一个另外的穿孔优选地对应于第一穿孔延伸。根据工件的造型，另外的穿孔也可以具有比第一穿孔更大的周长或者更大的长度。与第一穿孔相比，也可以缩短另外的穿孔。

该方法的另一有利设计方案预设了，另外的穿孔的轮廓线被设计为环绕成型元件或者多个彼此相邻排列或相关联的成型元件的包络线。由此，消除了板状材料与一个或更多个成型元件之间的内应力，从而可以制造板状工件，以便引入包括至少一个成型元件的相邻的另一工件，而不会由于之前引入的相邻工件而产生内应力。

此外，优选地预设了，沿着弯曲线延伸的穿孔由狭槽形成，并且同样由狭槽形成的、沿着轮廓线的另外的穿孔被相对于第一穿孔的狭槽定向，使得一个穿孔的狭槽配属于另一穿孔的两个狭槽之间的接片。类似地适用于由孔而不是狭槽形成的穿孔。这使得可以完全消除由于引入成型元件而造成的延伸到板状材料中的内应力，因为尽管在孔或者狭槽之间保留有接片，但实现了成型元件与板状材料之间的准完全中断。

至少一个成型元件的成型范围由至少一个成型区形成，相对于板状材料的平面以一定角度压印该成型区。这种成型区从板状材料的平面开始延伸，并且可以完全被板状材料环绕。

根据第一替代方案，至少一个成型区被设计为包括预设在成型区内的凹槽，或者根据第二替代方案，其被设计为包括加深区域。根据第一替代方案，例如可以将扩孔引入到板状材料中。同样可以预设开放肋片，例如冷却片。根据第二替代方案，可以设计纵向加强筋、旋转箍或者加深杯等。

此外，可以优选地预设，第一穿孔和/或另外的穿孔被引入到成型元件的加深区域中。由此，可以实现成型元件内的内应力的进一步降低。

优选地，由狭槽形成根据一种替代实施方案与弯曲线交叉的第一穿孔，其中引入狭槽的长度和定向，使得狭槽从板状材料的平面开始延伸到成型区中。

替代于此，可以预设，所引入的由狭槽形成的、与弯曲线交叉的第一穿孔包括的狭槽具有一定长度和定向，使得狭槽从板状材料的平面开始延伸到成型区中，其中狭槽在弯曲线的范围内中断。在前文中描述的这两种替代方案中，可以实现内应力的降低。

在一种优选实施方案中与成型元件的弯曲线交叉的第一穿孔可以包括例如直线延伸的、弧形的、c形的、l形的或者s形的狭槽，还可以包括弯曲或者倾斜延伸的狭槽。由此，可以额外地实现视觉上吸引人的造型。

优选地，在引入至少第一穿孔后，才在板状材料中实现工件中的至少一个成型元件的引入。由此，在引入成型元件期间，就已经可以防止由内应力造成的变形的形成。

此外，优选地预设了，第一穿孔和/或另外的穿孔由狭槽或者孔形成。根据成型元件的几何形状的尺寸和/或板状材料的板厚和/或原料的尺寸，可以做出对应的选择。

优选地，狭槽的宽度或者说孔的直径由加工机床的激光束的射束直径决定。通过加工光学系统，可以设定聚焦或射束扩展，以便可以根据对应的结构条件进行调整。

该方法的另一有利设计方案预设了，至少第一穿孔经由过程参数，由加工机床的程序控制系统操控，并且通过该程序控制系统，用相同的过程参数操控激光焊接工艺，其中在引入至少一个成型元件后，至少焊接封闭第一穿孔。通过用于穿孔的过程参数进行的激光焊接工艺的这一操控使得激光焊接工艺的高精度成为可能。通过狭槽或者孔的焊接封闭，可以获得密封和/或耐用的部件。由于通过激光切割工艺引入穿孔，因此，无法精确地预测狭槽或者孔的尺寸和形状。但是，通过将相同的程序控制系统过程参数用于穿孔并且用于激光焊接，可以降低工艺相关的不精确性。

此外，优选地预设了，在激光焊接工艺过程中，操控激光堆焊，并且在板状材料的一侧或两侧上进行激光堆焊。特别是在两侧激光堆焊的情况下，可以完全填充穿孔，而不会由于所引入的热量而再次产生较大的变形。

该方法的另一替代设计方案预设了，对包括具有至少一个穿孔的至少一个成型元件的工件进行涂装和/或涂覆，并且由此封闭至少一个穿孔。

该方法的另一优选实施方案预设了，在引入多个工件之前，向板状材料中，在两个相邻工件之间引入至少一个穿孔线。由此，再次可以在两个相邻工件之间，实现板状材料中的内应力的降低。替代地，也可以预设，在制造工件期间或者在制造工件后，引入穿孔线。

此外，本公开所基于的目的还通过一种由板状材料制成的工件得以实现，该工件包括至少一个成型元件，其中根据前述实施方案的方法，在工件中制造至少一个成型元件。

附图说明

在下文中，根据在附图中显示的示例，更详细地描述并阐述本公开及其另外的有利实施方案和改进方案。根据本公开，可以单独地或以任何组合成组地应用从说明书和附图中得出的特征。在附图中：

图1示出了用于由板状材料制造工件的加工机床的示意性视图，

图2示出了工件的立体视图，其包括具有开槽的穿孔的杯状成型元件，

图3示出了根据图2的另一实施方案的立体图，

图4示出了工件的立体视图，其包括具有开槽的穿孔的加强筋状成型元件，

图5示出了相对于图4的另一实施方案的立体视图，

图6示出了工件的立体视图，其包括具有开孔的穿孔的杯状成型元件，

图7示出了相对于图6的另一实施方案的立体视图，

图8示出了另一工件的立体视图，其包括具有开孔的穿孔的加强筋状成型元件，

图9示出了相对于图8的另一实施方案的立体视图，

图10示出了工件的立体视图，其包括具有图2的替代穿孔的杯状成型元件，

图11示出了相对于图10的另一替代实施方案的立体视图，

图12示出了工件的立体视图，其包括具有图10的替代穿孔的加强筋状成型元件，

图13示出了包括多个成型元件的板状材料的立体视图，并且

图14示出了工件的立体视图。

具体实施方式

图1立体地示出了加工机床11。该加工机床11例如是冲压激光机床。该加工机床11使得板状材料12的激光加工和冲压加工和/或压制加工成为可能。该加工机床11包括具有u形机架14的基础框架13。替代地，也可以预设，加工机床11包括封闭环形的机架。例如在x方向延伸的工件支承件16横越机架4。基础框架13的机架14在y方向上延伸。保持装置17平行于模具支承件16延伸，该保持装置优选地包括夹具18。通过这些夹具18，可以保持板状工件12并且例如使其在工件平面(x/y平面)的x方向上移动。为了加工板状工件12，可以在机架14内沿着y轴，可移动地操控激光加工头20和另外的加工头21、22。替代地，这些加工头也可以固定地预设在机架14上。板状材料12通过保持装置17，对应地移动至相应的加工头20、21、22并且定位在此处。

在工件支承件16中，在激光加工头20下方预设有收集设备。如果激光加工头可在y方向上移动，那么收集设备同样在y方向上延伸。

在可以被设计或者更换为冲压加工头21或者压制加工头22的加工头21、22下方，在工件支承件16中预设了下部模具，特别是冲压底模或者压制底模，该下部模具优选地对应于冲压加工头21或者压制加工头，优选地可在y方向上移动。

为加工机床11分配有操作装置26。其例如具有装载站52。在该装载站52中，可以例如提供托板，其包括被用于加工的、彼此堆叠的板状材料12。其可以作为原材料或者部分加工的板状材料12提供。

与装载站52分离且相邻地预设有卸载站53。该卸载站53被布置在工件支承件16之外。

操作装置26包括具有支撑结构27的夹持装置28，在其上例如预设有多个夹持元件，特别是真空抽吸装置。由此可以将板状材料12从装载站52中取出并且定位在工件支承件16上。在加工板状材料12后，至少一个合格件和至少一个剩余件由夹持装置28从工件支承件16上取下并且放置在卸载站53中，必要时进行分类和堆叠。

此外，工件支承件16可以包括工作台区段，其可相对于工件支承件16向下折叠。工作台区段也可以向下降低或者进行组合的运动。向下提取合格件或者剩余件或者二者由此成为可能。

在图2中示例性地显示了由板状材料12制成的工件30。该工件30具有成型元件32。该成型元件32包括至少一个成型区33，其位于板状材料12的与其邻接的平面34之外。在成型区33和平面34之间形成有弯曲线35。该弯曲线35将平面34与成型区33隔开。对于图2中显示的成型元件32，根据第一实施方案，可以预设，成型区33包括加深区域36，成型元件32由此被设计为杯状或者槽状凹进部分。该加深区域36可以例如定向为平行于平面34，并且以成型区33的宽度，相对于平面34提高或者加深。替代地，可以预设，在成型区33内有空隙37。由此，成型元件32被设计为扩孔。

根据第一实施方案，例如用压制加工头32将成型元件32制造为包括加深区域36，。对应的底模与压制加工头22相对。

在成型元件32被设计为扩孔的第二替代实施方案中，可以将加工头21预设为冲压/压制加工头，为其分配有对应的底模。优选地在一个工作步骤中引入成型区33和空隙37。替代地，也可以通过例如冲出空隙37并且与之相隔地形成成型区33的后续加工，实现这种扩孔。也可以根据具体的设计方案，调换加工步骤。

优选地在引入成型元件32之前，加工板状材料12，其中在板状材料12中引入穿孔41。根据图2中的实施方案，预设了，该穿孔41位于弯曲线35中并且跟随该弯曲线。该穿孔41优选地完全环绕成型元件32。在为了形成成型元件32而引入成型区33时，产生该弯曲线35。根据该实施方案，通过多个彼此相邻排列的狭槽42形成穿孔41，在狭槽之间保留接片43。接下来，将成型元件32引入板状材料。狭槽42与接片43的长度比可以一方面适应于内应力的降低，另一方面适应于对成型元件与至少部分地环绕成型元件的板状材料12之间的剩余强度的要求，其中板状材料是工件30的一部分。优选地，狭槽42被设计为比接片43更长。

通过穿孔41在弯曲线35中的设计，可以实现板状材料12中的变形的减少，由此得出工件30的尺寸稳定性的提高。

在图3中显示了相对于图2的工件30的一种替代实施方案。在该实施方案中，类似于如关于图2所描述的第一或第二替代方案，设计成型元件32。补充地，在根据图3的工件30中，预设了另外的穿孔45。该另外的穿孔45跟随轮廓线46。根据该实施方案，该轮廓线46完全沿着弯曲线35延伸。轮廓线46被预设在弯曲线35外并且与之相距一定距离，并且优选地形成包络线。该轮廓线46也可以仅部分地在弯曲线35的周长上延伸。

优选地，沿着该轮廓线46，预设了另外的穿孔45的狭槽47。另外的穿孔45的这些狭槽47相对于穿孔41或者说第一穿孔41的狭槽42定向，使得分别在外部，为第一穿孔41的接片43配属另外的穿孔45的狭槽47。由此，使得从成型区33到平面34中的内应力完全中断，其中在成型元件32中，内应力从成型元件32的中点55处径向向外地延伸，由此改善了成型元件32的无变形的引入。

在图4中立体地显示了工件30的另一实施方案。在该实施方案中，代替扩孔或者杯，成型元件32被设计为纵向加强筋。举例而言，多个成型元件32彼此相邻排列，以形成工件30。彼此相邻排列的成型元件32的尺寸和/或外形也可以彼此不同。第一穿孔41沿着弯曲线35，在平面34中延伸，在此处引入成型区33。举例而言，多个单独的成型元件32可以配属于彼此或者彼此相邻排列。在此，第一穿孔41至少部分地(优选完全地)环绕相应的成型元件32。

在图5中显示了相对于图4的工件30的另一替代实施方案。补充于根据图4的实施方案，在根据图5的工件30中，与图3类似地，引入另外的穿孔45。在此，轮廓线46被设计为包络线，其完全地环绕彼此相邻排列的成型元件32。在该实施方案中，也是通过狭槽47，引入另外的穿孔45。同样地，另外的穿孔45的狭槽47再次配属于第一穿孔41的间隙或者说接片43。

在图6中显示了相对于图2的工件30的另一替代实施方案。工件30的该替代实施方案的不同之处仅在于，由孔49形成第一穿孔41。

孔49的尺寸或者说直径例如由加工机床11的激光束的射束直径决定。也可以通过未详细显示的光学系统和射束聚焦系统对其进行改变。

第一穿孔41和另外的穿孔47的狭槽42、47在宽度上优选地对应于激光束的直径。狭槽的长度是激光束直径的倍数，其中该倍数由加工机床11的程序控制系统决定。狭槽42、47可以被设计为直线的或者弯曲的。

在图3和图5中显示了第一穿孔41和另外的穿孔45，其中这两个穿孔41、45均由狭槽42、47形成。替代地，可以预设，两个穿孔中的一个由狭槽42、47形成，而另一穿孔由孔49、51形成。因此，举例而言，根据图3，第一穿孔可以包括狭槽42，第二穿孔45可以被设计为包括孔49。其组合也是可能的。

在图7中显示了相对于图6的工件30的另一替代实施方案。在该实施方案中，基于图6，预设了，在成型区33中同样引入了另外的穿孔45。该另外的穿孔45例如由孔51形成。此外，加深区域36同样可以包括另外的穿孔45。可选地，另外的穿孔45可以被引入到成型区33中和/或加深区域36中。

在图8中显示了相对于图4的工件30的一种替代实施方案。由孔49形成跟随加强筋状成型元件32的弯曲线35的第一穿孔41。其它的适用之前关于图4的设计。

补充地，在根据图8的实施方案中，也可以沿着轮廓线45，预设另外的穿孔45。轮廓线46可以形成为包络线，其完全地环绕例如三个相关联的成型元件32，如图5中所示。在该实施方案中，另外的穿孔45可以由孔51形成。

在图9中显示了工件30的另一替代实施方案。成型区33和/或加深区域36可以再次配备以孔51形式的另外的穿孔45。

在图10中显示了相对于图2的工件30的另一替代实施方案。如关于图2所描述的，根据第一实施方案和第二实施方案，成型元件32可以被设计为包括加深区域35或者空隙37。以与图2中不同的方式，预设该穿孔41。第一穿孔41包括与弯曲线35交叉的狭槽42。优选地预设了，狭槽42的一个部段位于平面34中，而另一部段延伸到成型区33中。狭槽42可以彼此间隔地定向，并且有利地从成型元件33的中点55开始径向向外地延伸。由此，也可以在板状材料12中降低由成型区33形成的内应力。

在图11中显示了相对于图10的一种替代实施方案。在该实施方案中，再次预设了，第一穿孔41由狭槽42形成，其中在扩孔或者具有圆形底部的杯的形式的成型元件32中，这些狭槽从假想的中点55径向向外地延伸。然而，在此，与图10不同的是，预设了狭槽42在弯曲线35的范围内中断。因此，第一狭槽部段仅位于平面34内并且邻接弯曲线35。作为其延长，预设了第二狭槽部段，其与弯曲线35邻接地延伸到成型区33中。通过这种设计方案，也可以降低内应力。

在图12中显示了工件30的另一替代实施方案。举例而言，预设了三个彼此连接的、被设计为加强筋的成型元件32，其彼此连接。与根据图10的布置类似，第一穿孔41的狭槽42再次与弯曲线35交叉。

在前文描述的根据图10和图12的实施方案中，可以预设，替代于直线的设计方案，狭槽42具有弯曲的走向，具有c形、l形、s形走向，或者具有倾斜的走向。狭槽也能够以小于90°的角度，相对于弯曲线35定向。

在图13中显示了一种用于在共同的板状材料12中制造多个工件30的有利设计方案。举例而言，为了在共同的板状材料12上进行制造，预设了多个可以相同和/或彼此不同的工件30。优选地，每个工件30都被布置为，通过穿孔线61与相邻的工件30相隔。穿孔线61的走向取决于工件30在板状材料12上的嵌套。一种简单的设计方案是例如图13中显示的棋盘状定向，从而以行和列预设穿孔线61。由此，使得其中一个工件30中的至少一个成型元件32的内应力不会影响相邻的工件30。

在图14中显示了一种例如被设计为金属嵌件的工件30。该工件30由板状材料12制成，并且包括例如多个圆形冲孔62。同样地，可以预设阶梯状下降作为成型元件32。在与该成型元件32相邻处，布置有轧边63。在该工件30中，成型元件32的一部分由窄边缘67形成。在该工件30中，例如可以预设，第一穿孔41仅部分地环绕成型元件32。可以借助于激光束，在首选方向上实现第一穿孔41的引入。举例而言，在轧边63附近的端部67处开始引入第一穿孔41，并且以顺时针方向引入第一穿孔41。其优点在于，在穿孔方向上产生的热积聚离开轧边63，从而不会对其产生影响。

替代于所有前述实施方案，也能够以多个彼此相隔的部段引入第一穿孔41。第一穿孔41的狭槽42和/或接片43的长度也可以改变，其部分地或完全地环绕成型元件32。

在一些应用情形下，第一穿孔41和/或另外的穿孔45可以保留在部件中。在若干应用情形下，期望再次封闭该穿孔41、45，以便例如形成密封且耐用的工件30。在此，优选地预设了，用于引入第一穿孔41或者另外的穿孔45的加工机床的程序控制系统的过程参数被用于操控激光焊接工艺，以便例如通过激光堆焊再次封闭穿孔41、45。通过将相同的过程参数用于引入穿孔41、45以及用于为了封闭41、45的激光焊接工艺，可以实现高加工精度。替代地和/或额外地，可以对工件30进行涂装和/或涂覆。特别地，为了封闭该穿孔41、45，可以预设埋弧涂覆。