本发明涉及一种用于制造板材构件的方法和设备。
背景技术：
1、用于制造尺寸稳定的板材构件的方法和设备在现有技术中公开，参见例如de 102007 059 251al、de 10 2008 037 612al、de 10 2009 059 197al、de 10 2013 103612al、de 10 2013 103
2、751al，其中制造以至少两个阶段(变型过程)进行。在第一阶段中，将特别是平坦的待成型板变型为预成型件。与最终要生成的板材构件几何形状相比，预成型件具有尽可能均匀分布的材料盈余。这些材料盈余在第二阶段，即所谓的校准中，尤其在板材平面的方向上被镦锻。在此，预成型件的不均匀的应力状态被重新定向，并且由此很大程度地避免板材构件的不期望的、与批次有关的回弹，该回弹尤其在最高强度的材料与小的材料厚度组合的情况下出现。
3、在校准具有(焊接)法兰的板材构件时，通常侧面的滑块在校准工具闭合时，通过楔形驱动器被引导到校准凸模上，并且在校准过程期间保持在那里。预成型件-法兰的边缘在校准期间支撑在滑块上，由此通过对材料盈余的镦锻实现压应力叠加。在此，在预成型件和滑块之间的接触仅存在于预成型件-法兰的边缘的区域中。对于具有无(焊接)法兰的区段或基本区域的板材构件，仍不存在令人满意的方案。迄今的方案设定，生成基本上相应于最终几何形状的预成型件，其中预成型工具以其作用面基本上设计在校准工具的作用面上。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的在于，提供一种此类的方法和此类的设备，利用该方法或设备能够制造尺寸稳定的板材构件，该板材构件至少部分地无法兰地构造。
2、该目的通过具有权利要求1的特征的此类的方法来解决。
3、该目的通过具有权利要求5的特征的此类的设备来解决。
4、按照根据本发明的方法的理念，用于制造板材构件的方法包括至少两个步骤：在预成型工具中将板材预成型为板材预成型件，其中，板材预成型件构造为具有开口的敞开的型材，并且在其纵向延伸上具有至少一个无法兰的区段和至少局部盈余的板材材料；以及在校准工具中将板材预成型件最终成型为板材构件，该校准工具包括至少一个校准凸模和至少一个校准凹模，在该校准工具中，通过校准凸模和校准凹模之间的相对运动，在板材预成型件中的盈余的板材材料被镦锻，其中，在最终成型期间，板材预成型件的至少在无法兰的区段中存在的边缘，通过相对运动，与校准凸模的凸模肩部接触、被支撑在凸模肩部上、并且被施加压力，特别是为了被镦锻。
5、已经确定能够制造尺寸稳定的板材构件，该板材构件至少部分地无法兰地构造，并且尤其可以以小于6°的相对小的边板开角，利用简化的校准工具结构进行校准或最终成型。在借助压应力叠加进行镦锻或校准时，至少板材预成型件的在无法兰的区段中存在的边缘，可以支撑在校准凸模的凸模肩部上。在此要注意的是，在校准过程中，在校准工具闭合时不会导致板材预成型件在校准凸模和校准凹模之间被卡住，这会导致最终成型的板材构件和/或校准工具的损坏。
6、在此，边板开角是这样的角度，即，在工具中产生底切之前，板材构件边板能够以该角度，相对校准工具(压机冲杆)的作用方向，围绕在板材构件的纵向延伸上定向的轴线，在边板和板材构件底部之间的过渡区域中，最大程度地向内旋转。
7、在横截面上观察，板材预成型件以及最终的板材构件具有至少一个底部和至少两个突出的边板，该边板分别具有在底部和两个边板之间的过渡部。此外，根据板材预成型件以及最终的板材构件的实施方式，在纵向延伸上存在至少一个无法兰区段。这意味着，局部的区段可以在一侧或两侧无法兰地实施，或者一侧可以完全无法兰地实施和/或可选地另一侧可以仅部分无法兰地构造。特别是，板材预成型件和最终的板材构件可以无法兰地构造。例如可以在边板中的一个边板上并且至少部分地连接一个法兰，其中，因此使板材预成型件以及最终的板材构件至少部分地在边板和法兰之间具有过渡部。优选地，最终的板材构件具有带法兰和不带法兰的区段。因此，无法兰的区段也可以理解为仅在板材预成型件的一侧，然而其中，根据实施方式，在横截面上观察，板材预成型件也可以在两侧至少局部地不具有法兰。
8、板材预成型件的生成可以借助可任意组合的成型方法，在一个或多个步骤中制造。预成型例如可以包括深冲式的成型步骤。特别地，也可进行多级的成型，包括例如压印待制造的底部和抬高待制造的边板，或安下(abstel len)可选地部分地待制造的法兰。也可以考虑由弯边(abkanten)和/或弯曲和/或压印(冲压)构成的任意组合。例如为了预成型而实施的深冲式的成型尤其能够单级地或多级地实施。优选地，可以在没有用于制造板材预成型件的主动的材料流控制的情况下，实施变型。根据实施方式然后相应地设计预成型工具。
9、板材预成型件的最终成型被理解为镦锻/校准，其例如可以通过一个或多个压制过程来实现。在所生成的板材预成型件中至少局部地设置盈余的板材材料。盈余的板材材料在板材预成型件中至少局部地在横截面中具有展开的长度，该长度相对于已最终成型的板材构件(额定几何形状)的展开的长度长0.5％至6％。在此，板材预成型件的如此观察到的横截面的展开长度尤其比最终成型的板材构件的展开长度长0.7％至4.3％之间。如果由于在制造板材预成型件时的过程控制，而使得横截面的展开的长度变化过大，则在展开的长度过短时，没有足够盈余的板材材料提供用于后续的最终成型，由此最终的板材构件的尺寸稳定性会受到不利影响。相反，如果板材预成型件的所观察的横截面的展开长度太大，则在随后的最终成型期间，由此尺寸过大的板材材料将塌陷成波纹，这可能意味着视觉上的和/或尺寸上的不足。附加地，可能由于过高的镦锻力或者突出的、被挤压的板材构件区域、例如板材边缘，而导致工具损坏的危险提高。
10、基本上最终成型的板材构件就此可以理解为结束成型的板材构件。然而，可以将最终成型的板材构件进一步供应到对板材构件进行修整的加工步骤，例如引入连接孔和/或轻微的最终修剪和/或实施二级成型步骤，例如引入附加的局部的冲压、或例如在板材构件端部处安下法兰。
11、所生成的板材预成型件以及最终成型的板材构件基本上具有一个纵向延伸和一个横向延伸，其中，在大多数板材构件中，该纵向延伸的尺寸大于横向延伸。因此，横截面意味着通过板材预成型件/板材构件的横向延伸的截面。
12、将板材预成型件这样置入到校准工具中，使得其开口向下指向，并且定位在校准凸模上。置入作为敞开的型材制造的、具有向下的开口的板材预成型件的优点在于，可以更好地并且更简单地实施板材预成型件的定位。特别是，校准凸模位置固定地、并且校准凹模能运动地在校准工具中实施。
13、由于在最终成型时产生的镦锻力/校准力通过板材预成型件的至少在无法兰区段中存在的边缘导入到校准凸模中，所以在校准凸模中的板材预成型件的边缘与尤其是在上方定位的校准凹模的垂直的凹模侧壁(gesenkwange)之间的过大的间隙会导致板材构件的损坏，并因此导致校准工具的高的磨损或损坏。因此设定，在通过对引入板材预成型件中的附加的盈余板材材料进行镦锻的最终成型开始之前，校准凹模在相对运动期间，至少在板材预成型件的无法兰区段的区域中，以尽可能小的间隙(该间隙尤其可以相应于所使用板材的材料厚度的大于0％至20％之间)经过校准凸模的凸模肩部。由此，在板材预成型件的边缘在最终成型期间支撑在校准凸模上的凸模肩部上并且可以在真正的校准过程中生成最终的板材构件几何形状之前，特别是在最终成型开始之前，板材预成型件的边缘全面地被稳定的工具面包围。
14、按照根据本发明的方法的一种设计方案，板材预成型件设有底部，该底部在预成型过程中至少在无法兰的区段中这样被施加盈余的板材材料，使得在预成型期间生成朝开口的方向拱起的底部区域，从而使板材预成型件至少通过拱起的底部区域，至少在板材预成型件的无法兰的区段的区域中这样定位在校准凸模上，使得板材预成型件的至少在无法兰的区段中存在的边缘布置在凸模肩部上方。预成型件的底部可以至少在无法兰的区段中具有尽可能均匀地分布在底部(区域)中的盈余的板材材料，该板材材料例如在生成板材预成型件的过程中被施加2％至5％的材料添加(板材预成型件的展开长度和板材构件的展开长度之间的关系)，以便在最终成型时在校准工具中实现压应力叠加，优选使拱起的底部区域在真正的最终成型开始之前这样定位在校准凸模上，使得板材预成型件的一个或多个边板在校准工具的闭合期间可靠地布置在校准凸模上的凸模肩部上方，并且因此可以可靠地防止在校准凹模和校准凸模之间被卡住。
15、按照根据本发明的方法的一个替代的或附加的设计方案，板材预成型件设有底部，在预成型期间在该底部中局部地或部分地生成朝向开口方向指向的冲压部使得板材预成型件至少通过冲压部这样定位在校准凸模上，使得板材预成型件的至少在无法兰区段中存在的边缘布置在凸模肩部上方。在预成型期间局部地或部分地引入预成型件的底部中的一个或多个冲压部，可以沿底部在纵向延伸上分布，或者也可以仅作为局部的或部分的冲压部引入在纵向延伸上观察的板材预成型件的两个端部上。在最终成型时在校准工具中可以这样实现压应力叠加，即在真正的最终成型开始之前，板材预成型件通过在底部中的冲压部这样定位在校准凸模上，使得在校准工具闭合期间，板材预成型件的一个或多个边板可靠地布置在校准凸模上的凸模肩部上方，并且因此可以可靠地防止在校准凹模与校准凸模之间被卡住。
16、按照根据本发明的方法的另一替代的或附加的设计方案，板材预成型件设有底部，其中，在将板材预成型件置入校准工具时，底部的至少一个部分区域与至少一个布置在校准凸模中的可调节的嵌件接触，该嵌件在将板材预成型件置入时与校准凸模间隔开，并且板材预成型件至少通过底部的部分区域，至少在板材预成型件的无法兰的区段的区域中这样定位在嵌件上，使得板材预成型件的至少在无法兰的区段中存在的边缘布置在凸模肩部上方。布置在校准凸模中的一个或多个嵌件可以例如通过楔形驱动器，液压地、气动地、机电地、电磁地被加载弹性或驱动，并且附加地或替代地用于在最终成型时在校准工具中实现压应力叠加，优选使板材预成型件在真正的最终成型开始之前这样定位在校准凸模上，使得板材预成型件的一个或多个边板在校准工具的闭合期间可靠地布置在校准凸模上的凸模肩部上方，并且由此可以可靠地防止在校准凹模和校准凸模之间被卡住。
17、为了可靠地防止一个或多个边板在校准凹模与校准凸模之间被卡住，在将板材预成型件在校准凸模上进行定位时优选考虑上述三个设计方案中的至少一个，其包括：具有拱起的底部区域的板材预成型件、在底部中具有局部的或部分的冲压部的板材预成型件、和/或在校准凸模中的可调节的嵌件。
18、开头所述的目的在一种此类的设备中得以解决，该设备具有至少一个用于将板材预成型为板材预成型件的预成型工具，其中，该板材预成型件构造为带有开口的敞开的型材，并且在其纵向延伸上具有至少一个无法兰的区段和至少局部盈余的板材材料；和具有至少一个用于将板材预成型件最终成型为板材构件的校准工具，其中，校准工具包括至少一个校准凸模和至少一个校准凹模，其中，通过校准凸模与校准凹模之间的相对运动，将板材预成型件中的盈余的板材材料镦锻，其中，板材预成型件能以其开口向下地定位在校准凸模上，其中，校准凸模有至少一个凸模肩部，该凸模肩部至少设定在板材预成型件的无法兰的区段中，从而通过相对运动能够使板材预成型件的至少在无法兰的区段中存在的边缘与校准凸模的凸模肩部接触、能够支撑在其上、并且能够被加载压力。
19、优选地，生成具有在校准工具(压机)中向下开口的轮廓的最终的板材构件，因此校准凸模布置在校准工具中的下方，并且校准凹模布置在校准工具中的上方，并且能够相对于彼此运动。因此，优选地，校准凸模安装在压机工作台上，并且校准凹模安装在作为压机实施的校准工具的压机冲杆上。根据待生成的板材构件的实施方案，至少区段构造为无法兰的，其中，也可存在带法兰的区段，从而，如果存在单侧或两侧带法兰的区段，则校准工具中的相应的区段与法兰区段相匹配，以便在至少部分的法兰区段中也可实现压应力叠加。优选地，校准工具相应地分段地实施，以便能够将板材预成型件上无法兰的和可能存在的附接法兰的区段最终成型为板材构件。
20、为了避免重复，参考根据本发明的方法的实施方案。
21、根据设备的一个设计方案，校准凸模可以具有至少一个布置在校准凸模中的可调节的嵌件，该嵌件能够与校准凸模间隔开。特别地，至少一个嵌件在校准凸模中能够相对移动。布置在校准凸模中的一个或多个元件例如可以通过冲杆行程和/或附加的控制器单元驱动，该控制器单元例如可以借助弹簧、楔形驱动器、液压地或气动地被驱动。通过该元件可以调设板材预成型件和校准凸模之间的确定的间距，利用该间距，可以调设尤其设置在无法兰区段中的边缘相对于校准凸模的凸模肩部的间距。在最终成型的过程中或校准工具闭合的过程中，元件完全齐平地移入校准凸模中。
22、根据设备的一个设计方案，校准凹模可以多件地实施，并且至少在板材预成型件的无法兰区段中具有至少一个可调节的凹模侧壁。凹模侧壁例如可以用作超前的关闭件，以便确保在超前的凹模侧壁已经经过凸模肩部并由此闭合的校准间隙已经闭合时，板材预成型件的边缘可靠地布置在凸模肩部上方。
23、按照根据本发明的设备的一种设计方案，凸模肩部具有的最大延伸为所使用的板材的材料厚度加上大于0mm至0.35mm、尤其是0.01mm至0.20mm、优选0.02mm至0.10mm。由此可以优选确保，在压应力叠加时，盈余的板材材料可以流至板材构件边缘中，尤其是也区域性地允许在校准期间局部地加厚板材预成型件，而不会产生卷边或其它不利影响(损坏板材构件和/或工具)，尤其是在打开校准工具和/或从校准工具中取出板材构件时。
24、按照根据本发明的设备的一种设计方案，该设备集成在压机流水线或转移式压机中。特别是在制造批量产品时，例如用于汽车工业中的产品，产品如板材构件特别经济地在压机流水线或转移式压机中制造。根据本发明的设备可以以更换式嵌件的形式经济地安装到现有的生产线中，这些更换式嵌件设有至少一个预成型工具和至少一个校准工具。也可以考虑将根据本发明的设备用在连续复合压机中。