高尺寸精度的半殼體的生產(chǎn)方法及頂鍛設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高尺寸精度的深沖的半殼體的生產(chǎn)方法，所述半殼體具有底面區(qū)和側(cè)框并可選地具有凸緣，其中，將由坯板預制的半殼體形成成品半殼體，其中，預制半殼體由于其幾何形狀而具有坯料余量，并且在預制半殼體形成成品半殼體的過程中，由于坯料余量，在頂鍛設備中經(jīng)過至少一道鍛壓工序?qū)Π霘んw進行頂鍛，以形成成品半殼體。此夕卜，本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)高尺寸精度的半殼體的頂鍛設備，所述頂鍛設備具有至少第一設備半體和第二設備半體，第一設備半體具有頂鍛沖頭，頂鍛沖頭的形狀對應于成品半殼體的內(nèi)部輪廓，第二設備半體具有鍛模，鍛模具有底面區(qū)，所述底面區(qū)的形狀大致對應于成品半殼體的底面區(qū)并且可選地對應于從成品半殼體的底面區(qū)到側(cè)框的過渡區(qū)。
【背景技術】
[0002]在汽車工程領域，密閉空心型材的使用日益增加，其中，為了適應不同的使用場合，密閉空心型材具有不同的橫截面和材料厚度。眾所周知的是，密閉空心型材由兩個深沖的半殼體制成。為達到這個目的，例如，在公開的德國專利文獻DE4120404A1中所述的半殼體首先預制，然后在二次成形步驟中大致校準。這種方式生產(chǎn)空心型材的問題在于，在深沖工序中會將應力引入到坯料中，而應力會導致半殼體的回彈。例如，半殼體的回彈使得在將半殼體焊接成密閉空心型材時很難在模具中精確定位半殼體。此外，由于尺寸精度不足，帶有明顯回彈的半殼體只有經(jīng)過額外的加工后才能使用。在現(xiàn)有技術中已知多種避免深沖工序后的回彈效應的方法?，F(xiàn)有技術的方法(諸如，拉長工件、提供拉道、控制局部夾具、采用設備調(diào)整措施或者潤滑工件)的共同特征是:一、使用復雜的設備和拉伸工序；二、這些方法的成功率不高。德國專利文獻DE102007059251A1和DE102008037612A1公開了生產(chǎn)回彈較低的半殼體的方法，其中，預制的半殼體具有余料，因此在預制半殼體形成其最終形狀的過程中，其橫截面經(jīng)過鍛壓工序被頂鍛，從而形成成品半殼體。用這種方法可以對在深沖工序中引入坯料的應力進行導向，以抵消不受控制的回彈。但是在實際生產(chǎn)中，坯料并非始終具有均勻的厚度，因此在深沖工序之后的半殼體的材料厚度至少在側(cè)框區(qū)存在一定的公差。但是在上述方法中，存在上述公差的半殼體不能在其圓周方向上完全校準。具體地說，頂鍛材料的凸緣區(qū)(如果存在凸緣)和側(cè)框區(qū)會在頂鍛工序中出現(xiàn)不期望的褶皺形狀，這種褶皺形狀一方面有損半殼體的外觀，另一方面會降低局部尺寸精度。此外，因為預制半殼體的回彈和由此造成的預制半殼體的較低尺寸精度，所以在回彈較低的半殼體的加工中也會出現(xiàn)問題。在本文中，工件的尺寸精度可以理解為比常規(guī)深沖工序更小的公差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]從上述現(xiàn)有技術中看出，本發(fā)明基于提出一種在半殼體的生產(chǎn)過程中能夠提高工藝可靠性的方法和設備的目的。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一教導，由于在頂鍛設備閉合時頂鍛間隙的尺寸會減少到預制半殼體的側(cè)框的實際厚度，因此通過前述方法可以實現(xiàn)該目的。已經(jīng)認識到，將頂鍛間隙的尺寸設定為預制半殼體的側(cè)框的實際尺寸，也可以使帶有回彈和較低尺寸精度的半殼體達到其成品形狀。在頂鍛工序中，頂鍛間隙的尺寸優(yōu)選保持不變。因此，尤其在頂鍛工序中，坯料余量可以從底面區(qū)移到側(cè)框，并且作為結(jié)果，可以抵消引入到預制半殼體中的應力。通過根據(jù)本發(fā)明所述的方法可以明顯降低預制半殼體的生產(chǎn)要求。因此，可以降低預制半殼體的廢品率，從而全面提高高尺寸精度的半殼體的生產(chǎn)過程中的工藝可靠性。
[0005]根據(jù)本發(fā)明所述的方法的第一個改進方案，頂鍛設備具有頂鍛沖頭和相應的鍛模，并設置有用于設置頂鍛間隙的可移動側(cè)壁。通過這種方法可以以非常簡便的方式完成頂鍛間隙的設定。為了準備頂鍛工序，將預制半殼體定位在鍛模中。此外，還可以想到的是，在頂鍛工序開始之前將預制半殼體放置在頂鍛沖頭上。在頂鍛工序中，頂鍛沖頭會下降到相應鍛模中。相應鍛模的形狀對應于成品半殼體的外輪廓。有利的是，在對預制半殼體進行頂鍛之前，頂鍛設備的兩個側(cè)壁彼此間處于打開的位置，即，此時兩個側(cè)壁的間距最大。在靠近時，兩個側(cè)壁相對移動，從而縮小頂鍛沖頭和側(cè)壁之間的頂鍛間隙。同時，半殼體的側(cè)框通過這種方式形成成品形狀。在預制半殼體布置在相應鍛模中的情況下，優(yōu)選的是，頂鍛沖頭在側(cè)壁移動的同時移動到預制半殼體的內(nèi)部形狀中。在此，頂鍛沖頭的形狀對應于成品半殼體的內(nèi)部輪廓。但是，頂鍛沖頭也可以在側(cè)壁閉合之前或者之后移動到半殼體的內(nèi)部。
[0006]根據(jù)本發(fā)明方法的進一步優(yōu)選的實施例，在成形之前，預制半殼體通過定心裝置和/或固定裝置在頂鍛設備中定位?；鶞庶c系統(tǒng)(RPS)尤其適合定位半殼體，因此可以確定地并可重復地將半殼體布置在頂鍛設備中。為此，可以提供保證半殼體在相應鍛模中或者在頂鍛沖頭上的位置的精確定位和穩(wěn)定的點作為基準點。
[0007]優(yōu)選使用至少一個定心銷來對半殼體進行定位，預制半殼體具有至少一個相應的定心孔。所述至少一個定心銷可以設置在鍛模中或者在頂鍛沖頭中。沒有定心銷的設備部分優(yōu)選具有用于在頂鍛工序中接收定心銷的定心孔。此外，預制半殼體還具有引導至少一個定心銷通過的相應的孔，因此，半殼體可以定位在頂鍛設備中而不會從目標位置移動到其它位置。作為結(jié)果，通過對預成形半殼體的精確定位，可以進一步提高頂鍛工序的工藝可靠性。
[0008]根據(jù)進一步優(yōu)選的實施例，頂鍛設備具有至少兩個定心裝置，優(yōu)選為兩個定心銷和兩個相應的定心孔。在這種情況下，預制半殼體同樣具有用于引導定心銷通過的兩個定心孔，因此可以進一步提高半殼體的位置的穩(wěn)定性?？梢韵氲降氖?，兩個定心銷都布置在頂鍛沖頭或相應鍛模上，或者在每一個設備(頂鍛沖頭和鍛模)上各設置一個定心銷。此夕卜，有利的是，除了構(gòu)造成定心銷以外，作為選擇或者附加，例如，定心裝置還可以構(gòu)造成在頂鍛沖頭或者鍛模中的凸起(例如圓錐的形式)。預制半殼體具有用于接收所述凸起的凹部，因此同樣可以使半殼體的位置穩(wěn)定。在這種情況下，可以完成預制半殼體在頂鍛設備中的位置的精確定位，并且能夠省去接收頂鍛設備上的定心裝置的定心孔。
[0009]根據(jù)本發(fā)明方法的更進一步的方案，至少在頂鍛工序結(jié)束時，使側(cè)框區(qū)的頂鍛間隙稍微減小。在這種情況下，稍微減小可以理解為最多減小側(cè)框的實際壁厚的5%。因此，可以充分補償側(cè)框區(qū)的不同壁厚。在板材平面內(nèi)的坯料余量將會被充分壓平。作為結(jié)果，除了提高成品半殼體的尺寸精度之外，還改善了工件成品的外觀，因此，可以明顯擴展成品半殼體和/或空心型材的應用領域。
[0010]根據(jù)本發(fā)明方法的更進一步的改進方案，在頂鍛工序結(jié)束時，可以通過適當裝置使具有水平部分的成品工件的底面區(qū)和/或其他區(qū)域的間隙稍微減小。作為結(jié)果，可以補償?shù)酌鎱^(qū)和凸緣區(qū)(可選)的坯料厚度變化。
[0011]特別優(yōu)選的是，通過頂鍛設備的可移動側(cè)壁，使側(cè)框的頂鍛間隙適應側(cè)框的不同壁厚。優(yōu)選的是，通過朝向半殼體的側(cè)框施加在側(cè)壁上的力來自動進行適應。因此，即使存在坯料厚度變化，也能防止在半殼體的側(cè)框與頂鍛設備之間形成或者擴大頂鍛間隙。根據(jù)所述的改進方案，因為可以自動補償坯料厚度變化，所以該方法是自調(diào)節(jié)的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明方法的更進一步的改進方案，通過布置在軸向端的限制裝置對預制半殼體進行軸向限制。限定裝置特別優(yōu)選構(gòu)造成滑塊，所述滑塊優(yōu)選在頂鍛工序開始時已經(jīng)到達其最終位置。但是，可以想到的是，滑塊也可以在頂鍛工序中移動到其最終位置。因此，可以避免半殼體在頂鍛工序中的軸向伸長。作為結(jié)果，軸向限制裝置的存在有助于挺高軸向尺寸精度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二教導，通過具有權利要求8所述的特征的頂鍛設備實現(xiàn)前述目的。因為頂鍛設備的相應鍛模具有可以沿著相對于頂鍛沖頭的移動方向垂直或者傾斜的方向移動的側(cè)壁，所以在頂鍛設備閉合時，頂鍛間隙的尺寸可以非常容易地減小到預制半殼體的側(cè)框的實際壁厚。如果側(cè)壁沿著相對于頂鍛沖頭的移動方向傾斜的方向移動，那么側(cè)壁的移動優(yōu)選具有平行于頂鍛沖頭的移動方向的分量和垂直于頂鍛沖頭的移動方向的分量。如上文所述，頂鍛間隙的適應具有使尺寸精度