Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Blechbauteilen.

Technischer Hintergrund

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von maßhaltigen Blechbauteilen sind im Stand der Technik offenbart, s. beispielsweise DE 10 2007 059 251 Al, DE 10 2008 037 612 Al, DE 10 2009 059 197 Al, DE 10 2013 103 612 Al, DE 10 2013 103 751 Al, wobei die Herstellung in mindestens zwei Stufen (Umformprozessen) durchgeführt wird. In der ersten Stufe wird eine insbesondere ebene Formplatine zu einer Vorform umgeformt. Die Vorform verfügt gegenüber der final zu erzeugenden Blechbauteilgeometrie über einen möglichst gleichmäßig verteilten Materialüberschuss. Dieser Materialüberschuss wird in der zweiten Stufe, dem sogenannten Kalibrieren, insbesondere in Richtung der Blechebene gestaucht. Der inhomogene Spannungszustand der Vorform wird dabei neu ausgerichtet und damit die unerwünschte, chargenabhängige Rückfederung des Blechbauteils, die insbesondere bei höchstfesten Werkstoffen in Kombination mit geringen Blechdicken auftritt, größtenteils vermieden.

Weiteren Stand der Technik offenbaren die Druckschriften US 2016/0361747 Al und DE 10 2016 118 419 Al .

Beim Kalibrieren von Blechbauteilen mit (Schweiß-)Flansch werden in der Regel seitliche Schieber beim Schließen des Kalibrierwerkzeugs über Keiltreiber an den Kalibrierstempel herangeführt und verbleiben dort während des Kalibrierprozesses. Die Kante des Vorform-Flansches stützt sich während der Kalibrierung am Schieber ab, womit durch Stauchen der Materialüberschuss die Druckspannungsüberlagerung realisiert wird. Der Kontakt zwischen Vorform und Schieber besteht dabei ausschließlich im Bereich der Kante des Vorform-Flansches. Für Blechbauteile mit Abschnitten oder wesentlichen Bereichen ohne (Schweiß-)Flansch besteht noch kein zufriedenstellendes Konzept. Die bisherigen Konzepte sehen vor, eine Vorform zu erzeugen, welche im Wesentlichen der finalen Geometrie entspricht, wobei sich die Wirkflächen des Vorformwerkzeugs im Wesentlichen an den Wirkflächen des Kalibrierwerkzeugs orientieren. Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mit welchem bzw. welcher maßhaltige Blechbauteile hergestellt werden können, welche zumindest abschnittsweise flanschlos ausgebildet sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.

Gemäß der Lehre des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils mindestens zwei Schritte umfasst: Vorformen eines Blechs zu einer Blechvorform in einem Vorformwerkzeug, wobei die Blechvorform in ihrer Längserstre- ckung zumindest einen flanschlosen Abschnitt und zumindest bereichsweise überschüssiges Blechmaterial aufweist; und Fertigformen der Blechvorform zu einem Blechbauteil in einem Kalibrierwerkzeug umfassend mindestens einen Kalibrierstempel und mindestens ein Kalibriergesenk, in welchem durch Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel und Kalibriergesenk das überschüssige Blechmaterial in der Blechvorform gestaucht wird, wobei während des Fertigformens eine zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform mit einem an einem im Wesentlichen horizontal bewegbaren Schieber aufweisenden Schieberabsatz in Kontakt gelangt, sich daran abstützt und mit einem Druck beaufschlagt wird, um insbesondere gestaucht zu werden.

Es wurde festgestellt, dass maßhaltige Blechbauteile hergestellt werden können, welche zumindest abschnittsweise flanschlos ausgebildet sind und insbesondere mit einem Zargenöffnungs- winkel von gleich oder größer 0°, insbesondere größer 2°, vorzugsweise größer 4°, bevorzugt größer 6° mit einem über Schieber erweiterten aber doch vereinfachten Kalibrierwerkzeugaufbau kalibriert respektive fertiggeformt werden können. Bei dem Stauchen respektive der Kalibrierung mittels Druckspannungsüberlagerung kann sich zumindest die im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform an dem Schieberabsatz des im Wesentlichen horizontal zum Kalibrierstempel bewegbaren Schiebers abstützen. Dabei ist zu beachten, dass es im Kalibrierprozess beim Schließen des Kalibrierwerkzeugs nicht zu einem Einklemmen der Blechvorform zwischen Kalibrierstempel und Kalibriergesenk kommt, was zu einer Beschädigung des fertiggeformten Blechbauteils und/oder des Kalibrierwerkzeugs führen würde.

Der Zargenöffnungswinkel ist dabei der Winkel, um den die Blechbauteilzarge bezogen auf die Wirkrichtung des Kalibrierwerkzeugs (Pressenstößel) um eine in Längserstreckung des Blechbauteils orientierte Achse im Übergangsbereich zwischen Zarge und Blechbauteilboden maximal nach innen rotiert werden kann, bevor sich eine Hinterschneidung im Werkzeug ergibt.

Unter im Wesentlichen horizontal zum Kalibrierstempel bewegbaren Schiebern ist zu verstehen, dass neben einer Zuführung von 0° auch eine winklige Zuführung bis zu +/- 45°, insbesondere bis zu +/- 30°, vorzugsweise bis zu +/- 15° zur Horizontalen zugelassen werden kann.

Im Querschnitt betrachtet weist die Blechvorform wie auch das finale Blechbauteil mindestens einen Boden und mindestens zwei abstehende Zargen mit jeweils einem Übergang zwischen dem Boden und den beiden Zargen auf. Des Weiteren ist je nach Ausführung sowohl der Blechvorform als auch des finalen Blechbauteils in Längserstreckung zumindest ein flanschloser Abschnitt vorhanden. Soll heißen, dass entweder lokal Abschnitte ein- oder beidseitig flanschlos ausgeführt sein können oder eine Seite vollständig flanschlos ausgeführt sein kann und/oder optional die andere Seite nur zum Teil flanschlos ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Blechvorform wie auch das finale Blechbauteil flanschlos ausgebildet sein. Beispielsweise kann an einer der Zargen und zumindest abschnittsweise ein Flansch angebunden sein, wobei somit die Blechvorform wie auch das finale Blechbauteil zumindest abschnittsweise einen Übergang zwischen Zarge und Flansch aufweisen kann. Vorzugsweise kann das finale Blechbauteil Abschnitte mit und ohne Flansch aufweisen. Der flanschlose Abschnitt kann somit auch als nur einseitig an der Blechvorform verstanden werden, wobei die Blechvorform aber auch je nach Ausführung an beiden Seiten zumindest lokal im Querschnitt betrachtet keinen Flansch aufweisen kann.

Die Erzeugung der Blechvorform kann mittels beliebig kombinierbarer Formgebungsverfahren in einem oder mehreren Schritten hergestellt werden. Das Vorformen kann beispielsweise einen tiefziehartigen Formgebungsschritt umfassen. Insbesondere kann auch eine mehrstufige Formgebung, umfassend beispielsweise ein Prägen des zu erstellenden Bodens und Hochstellen der zu erstellenden Zargen bzw. Abstellen der zu erstellenden Flansche, erfolgen. Denkbar sind auch beliebige Kombinationen aus Abkanten und/oder Biegen und/oder (Ver-) Prägen. Die zum Vorformen beispielsweise durchgeführte tiefziehartige Formgebung kann insbesondere einstufig oder mehrstufig ausgeführt werden. Vorzugsweise kann eine Umformung ohne aktive Materialflusssteuerung zur Herstellung der Blechvorform ausgeführt werden. Je nach Ausführung ist dann das Vorformwerkzeug entsprechend auszulegen.

Unter Fertigformen der Blechvorform wird ein Stauchen/Kalibrieren verstanden, welches beispielsweise durch einen oder mehrere Pressvorgänge erreicht werden kann. In der erzeugten Blechvorform wird zumindest bereichsweise überschüssiges Blechmaterial vorgesehen. Das überschüssige Blechmaterial weist in der Blechvorform zumindest bereichsweise im Querschnitt eine abgewickelte Länge auf, welche zwischen 0,5% bis 6% länger ist in Bezug auf die abgewickelte Länge des fertiggeformten Blechbauteils (Sollgeometrie). Die abgewickelte Länge der so betrachteten Querschnitte der Blechvorform ist dabei insbesondere zwischen 0,7% bis 4,3% länger als die des fertiggeformten Blechbauteils. Sollte infolge der Prozessführung bei der Herstellung der Blechvorform die abgewickelte Länge der Querschnitte zu stark variieren, so würde bei einer zu kurzen abgewickelten Länge nicht genügend überschüssiges Blechmaterial für das nachfolgende Fertigformen bereitstehen, womit die Maßhaltigkeit des finalen Blechbauteils beeinträchtigt werden würde. Sollte die abgewickelte Länge des betrachteten Querschnitts der Blechvorform dagegen zu groß sein, so würde während des nachfolgenden Fertigformens das damit überdimensionierte Blechmaterial zu Wellen kollabieren, was einen optischen und/oder maßlichen Mangel bedeuten kann. Zusätzlich bestünde eine erhöhte Gefahr einer Werkzeugbeschädigung durch zu hohe Stauchkräfte oder überstehende, eingeguetschte Blechbauteilbereiche, wie zum Beispiel Blechkanten.

Das im Wesentlichen fertiggeformte Blechbauteil kann insofern als endgeformtes Blechbauteil verstanden werden. Allerdings ist es möglich, dass das fertiggeformte Blechbauteil noch weiteren, das Blechbauteil modifizierenden Verarbeitungsschritten zugeführt werden kann, wie etwa einem Einbringen von Anbindungslöchern, Umlegen von Schweißflanschen, Einbringen von lokalen Verprägungen und/oder auch einem geringen Final-Beschnitt und/oder das Durchführen von sekundären Formgebungsschritten wie ein Einbringen von zusätzlichen, lokalen Verprägungen oder beispielsweise das Abstellen von Flanschen an den Blechbauteilenden.

Die erzeugte Blechvorform wie auch das fertiggeformte Blechbauteil haben im Wesentlichen eine Längserstreckung und eine Quererstreckung, wobei bei den meisten Blechbauteilen die Längserstreckung von der Dimensionierung her größer ist als die Quererstreckung. So bedeutet Querschnitt einen Schnitt durch die Quererstreckung der Blechvorform/des Blechbauteils. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Blechvorform derart in das Kalibrierwerkzeug eingelegt, dass ihre Öffnung nach unten weist und auf dem Kalibrierstempel positioniert wird. Der Vorteil des Einlegens als guasi „offenes“ Profil hergestellte Blechvorform mit der Öffnung nach unten ist darin zu sehen, dass eine Positionierung der Blechvorform besser und einfacher durchführbar ist. Insbesondere sind der Kalibrierstempel ortsfest und das Kalibriergesenk beweglich im Kalibrierwerkzeug ausgeführt. Des Weiteren können somit auch der zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform angeordnete Schieber, je nach Ausführung des fertig zu formenden Blechbauteils, ein- oder beidseitig bewegbar zum Kalibrierstempel ausgeführt sein. Ein Drehen des Blechbauteils vor eventuell weiteren nachgelagerten Operationen, wie zum Beispiel Beschnitt- und/oder Lochoperationen, kann entfallen, da der beispielsweise Beschnitt-ZLochabfall einfach nach unten abgeführt werden kann.

Da die beim Fertigformen generierte Stauch-ZKalibrierkraft über die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform in den Schieber geleitet wird, würde ein zu großer Spalt im Bereich der Zarge zu einer Beschädigung des Blechbauteils und damit zu hohem Verschleiß oder Beschädigung des Kalibrierwerkzeugs führen. So ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Schieber während der Relativbewegung zwischen Kalibriergesenks und Kalibrierstempel soweit in Richtung des Kalibrierstempels bewegt wird, dass zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts der Blechvorform ein definierter Abstand zwischen Schieber und Kalibrierstempel gewählt wird, welcher der Materialdicke des eingesetzten Blechs plus >0 bis 0,35 mm, insbesondere 0,01 bis 0,20 mm, vorzugsweise 0,02 bis 0,10 mm entspricht. Dadurch ist insbesondere vor Beginn des Fertigformens die Kante der Blechvorform allseitig von stabilen Werkzeugflächen umschlossen, bevor sich die Kante der Blechvorform während des Fertigformens auf dem Schieberabsatz des Schiebers abstützt und im eigentlichen Kalibrierprozess die finale Blechbauteilgeometrie erzeugt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Blechvorform mit einem Boden versehen, welcher im Zuge des Vorformens zumindest im flanschlosen Abschnitt mit einem überschüssigen Blechmaterial beaufschlagt wird, derart, dass ein in Richtung der Öffnung vorgewölbter Bodenbereich während des Vorformens erzeugt worden ist, so dass die Blechvorform zumindest über den vorgewölbten Bodenbereich zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts der Blechvorform auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform oberhalb des Schieberabsatzes angeordnet wird. Der Boden der Vorform kann zumindest im flanschlosen Abschnitt ein möglichst gleichmäßig im Boden(bereich) verteiltes überschüssiges Blechmaterial aufweisen, welche beispielsweise im Zuge der Erzeugung der Blechvorform mit 0,5 bis 6% Materialzugabe (Relation abgewickelte Länge Blechvorform Blechbauteil) beaufschlagt worden ist, um eine Druckspannungsüberlagerung beim Fertigformen im Kalibrierwerkzeug zu realisieren, bevorzugt derart, dass der vorgewölbte Bodenbereich vor Beginn des eigentlichen Fertigformens auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die Zarge(n) der Blechvorform während des Schließens des Kalibrierwerkzeugs oberhalb des Schieberabsatzes angeordnet wird und so ein Einklemmen insbesondere der Kante zwischen Schieber, Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher verhindert werden kann.

Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Blechvorform mit einem Boden versehen, in welchem lokal oder abschnittsweise in Richtung der Öffnung weisende Verprägungen während des Vorformens erzeugt worden sind, so dass die Blechvorform zumindest über die Verprägungen auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform oberhalb des Schieberabsatzes angeordnet wird. Der im Boden der Vorform lokal oder abschnittsweise während des Vorformens eingebrachten Verprägungen können in Längserstre- ckung entlang des Bodens verteilt sein oder aber auch nur als lokale oder abschnittsweise Ver- prägung an den beiden Enden der Blechvorform in Längserstreckung betrachtet eingebracht sein. So kann eine Druckspannungsüberlagerung beim Fertigformen im Kalibrierwerkzeug realisiert werden, dass vor Beginn des eigentlichen Fertigformens die Blechvorform über die Verprägungen im Boden auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die Zarge(n) der Blechvorform während des Schließens des Kalibrierwerkzeugs oberhalb des Schieberabsatzes angeordnet wird und so ein Einklemmen zwischen Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher verhindert werden kann.

Gemäß einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Blechvorform mit einem Boden versehen, wobei zumindest ein Teilbereich des Bodens beim Einlegen der Blechvorform in das Kalibrierwerkzeug mit mindestens einem im Kalibrierstempel angeordneten verstellbaren Einsatz, welcher beim Einlegen der Blechvorform vom Kalibrierstempel beabstandet ist, in Kontakt gelangt und die Blechvorform zumindest über den Teilbereich des Bodens zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts der Blechvorform auf dem Einsatz derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform oberhalb des Schieberabsatzes angeordnet wird. Der oder mehrere zumindest im flanschlosen Abschnitt angeordnete Einsätze im Kalibrierstempel können gefedert oder auch angetrieben sein, beispielsweise per Keiltreiber, hydraulisch, pneumatisch, elektromechanisch, elektromagnetisch, und zusätzlich oder alternativ genutzt werden, um eine Druckspannungsüberlagerung beim Fertigformen im Kalibrierwerkzeug zu realisieren, bevorzugt derart, dass die Blechvorform vor Beginn des eigentlichen Fertigformens auf dem Kalibrierstempel derart positioniert wird, dass die Zarge(n) der Blechvorform während des Schlie- ßens des Kalibrierwerkzeugs sicher oberhalb des Schieberabsatzes angeordnet wird und so ein Einklemmen insbesondere der Kante zwischen Schieber, Kalibriergesenk und Kalibrierstempel sicher verhindert werden kann.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schieber derart angesteuert, dass er eine Endposition einnimmt, welche zwischen 10 und 80 mm vor Erreichen des unteren Totpunkts des Kalibrierwerkzeugs eingestellt wird. Mit anderen Worten, die Endposition des oder der Schieber wird somit vor Beginn des Fertigformens erreicht, so dass die Kante der Blechvorform allseitig von stabilen Werkzeugflächen umschlossen wird, bevor sich die Kante der Blechvorform während des Fertigformens auf den Schieberabsatz des Schiebers abstützt und die finale Blechbauteilgeometrie erzeugt wird. Insbesondere wird die Endposition des Schiebers zwischen 20 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 50 mm vor Erreichen des unteren Totpunkts des Kalibrierwerkzeugs eingestellt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, mit mindestens einem Vorformwerkzeug zum Vorformen eines Blechs zu einer Blechvorform, wobei die Blechvorform in ihrer Längserstreckung zumindest einen flanschlosen Abschnitt und zumindest bereichsweise überschüssiges Blechmaterial aufweist; und mit mindestens einem Kalibrierwerkzeug zum Fertigformen der Blechvorform zu einem Blechbauteil, wobei das Kalibrierwerkzeug mindestens einen Kalibrierstempel, mindestens ein Kalibriergesenk und mindestens einen im Wesentlichen horizontal bewegbaren Schieber umfasst, wobei durch die Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel und Kalibriergesenk das überschüssige Blechmaterial in der Blechvorform gestaucht wird, wobei der Schieber einen Schieberabsatz aufweist, welcher zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform vorgesehen ist, so dass durch Relativbewegung die zumindest im flanschlosen Abschnitt vorhandene Kante der Blechvorform mit dem Schieberabsatz des Schiebers in Kontakt bringbar, sich daran abstützbar und mit einem Druck beaufschlagbar ist. Vorzugsweise wird ein finales Blechbauteil mit einem im Kalibrierwerkzeug (Pressenlage) nach unten geöffneten Profil erzeugt, so dass der Kalibrierstempel unten und das Kalibriergesenk oben in dem Kalibrierwerkzeug angeordnet und relativ zueinander bewegbar sind. So sind bevorzugt der Kalibrierstempel auf einem Pressentisch und das Kalibriergesenk an einem am Pressenstößel des als Presse ausgeführten Kalibrierwerkzeugs angebracht. Des Weiteren ist/sind auch auf dem Pressentisch mindestens ein horizontal zum Kalibrierstempel bewegbarer Schieber angeordnet. Je nach Ausführung des zu erzeugenden Blechbauteils abschnittweise flanschlos und zumindest einen Abschnitt mit Flansch, sind zumindest im Bereich des Flansches, ein- oder beidseitig, abschnittsweise entsprechende an den Flanschabschnitt angepasste Kalibierwerkzeugelemente vorgesehen, um eine Druckspannungsüberlagerung auch im zumindest teilweisen Flanschabschnitt zu realisieren.

Vorzugsweise ist das Kalibrierwerkzeug entsprechend segmentiert ausgeführt, um flanschlose und flanschbehaftete Abschnitte an einer Blechvorform zu einem Blechbauteil fertig zu formen.

Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren hingewiesen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Schieberabsatz als Vorsprung des Schiebers ausgeführt (männlicher Abschnitt) und der Kalibrierstempel weist zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform ein- oder beidseitig eine Ausnehmung auf (weiblicher Abschnitt), in welcher der Vorsprung des Schiebers beim Fertigformen der Blechvorform aufnehmbar ist.

Ein möglichst großer Teil des Kalibriergesenks ist einteilig ausgeführt. Dadurch wird bewirkt, dass die beim Kalibrierprozess seitlich wirkenden Kräfte nur zu einem geringen Teil auf die Schieber wirken. Eine nur leichte, zusätzliche Öffnung des Kalibriergesenks und/ oder der Schieber und damit des Kalibrierspalts kann zu einer erhöhten Welligkeit der Zargen des fertig kalibrierten Blechbauteils führen. Ein Kalibrierobergesenk sollte daher möglichst steif ausgeführt sein. Vollständig als bewegliche Teile ausgeführte Kalibriergesenkhälften würden große, sehr stabil ausgeführte Treibereinheiten erfordern und damit zu erhöhten Werkzeugkosten und vergrößerten Abmessungen des Kalibrierwerkzeugs führen. Der oder die Schieber sind gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung daher insbesondere derart gestaltet, dass er/sie bevorzugt weniger als 50 % einer seitlichen Höhe des zu fertigenden Blechbauteils, besonders bevorzugt weniger als 30 % einer seitlichen Höhe des zu fertigenden Blechbauteils abdecken. Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Schieber auf seiner dem Kalibriergesenk zugewandten Oberseite mindestens einen Vorsprung (männlicher Abschnitt) oder mehrere Vorsprünge und/oder mindestens eine Ausnehmung (weiblicher Abschnitt) oder mehrere Ausnehmungen zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform auf und auch das Kalibriergesenk weist auf seiner dem Schieber zugewandten Unterseite mindestens einen Vorsprung (männlicher Abschnitt) oder mehrere Vorsprünge und/oder mindestens eine Ausnehmung (weiblicher Abschnitt) oder mehrere Ausnehmungen zumindest im flanschlosen Abschnitt der Blechvorform auf, so dass beim Fertigformen der Blechvorform und somit beim Schließen des Kalibrierwerkzeugs der Vorsprung an der Unterseite des Kalibriergesenks in der Ausnehmung an der Oberseite des Schiebers aufnehmbar ist und umgekehrt, der Vorsprung auf der Oberseite des Schiebers in der Ausnehmung an der Unterseite des Kalibriergesenks aufnehmbar ist. Das Vorsprung/Ausnehmung-Prinzip kann abschnittsweise oder vollständig entlang der Längs- erstreckung des Kalibrierwerkzeugs ein- oder beidseitig ausgeführt sein. Durch das Vorsprung/Ausnehmung-Prinzip wird eine Art „Verzahnung“ erreicht, dass, wenn der Kalibriervorgang kurz vor dem unteren Totpunkt startet, die Zarge größtenteils seitlich abgestützt ist. Dadurch kann die Gefahr eines Einknickens der Blechvorform in den Spalt zwischen Gesenk und Schieber während des Kalibrierens weiter reduziert werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung weist der Kalibrierstempel mindestens einen im Kalibrierstempel angeordneten verstellbaren Einsatz auf, welcher vom Kalibrierstempel beab- standbar ist. Insbesondere ist der mindestens eine Einsatz relativ im Kalibrierstempel bewegbar. Das (oder die) im Kalibrierstempel angeordnete(n) Element(e) ist (sind) zum Beispiel über den Stößelhub und/oder zusätzliche Steuereinheiten, die zum Beispiel mittels Federn, Keiltreibern, Hydraulik oder Pneumatik angetrieben. Über das Element kann ein definierter Abstand zwischen Element und Kalibrierstempel eingestellt werden, mit welchem eine Beabstandung der insbesondere im flanschlosen Abschnitt vorgesehenen Kanten zum Schieberabsatz des Schiebers einstellbar ist. Im Zuge des Fertigformens respektive des Schließens des Kalibrierwerkzeugs wird das Element vollständig bündig im Kalibrierstempel eingefahren.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Schieber mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder andere, geeignete Mittel angetrieben und/oder in einer Endposition während des Fertigformens der Blechvorform fixierbar. Dabei entspricht die Endposition der zugefahrenen Position der Schieber während des Fertigformens respektive des Schließens des Kalibrierwerkzeugs. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Schieber derart ansteuerbar, dass er eine Endposition einnimmt, welche zwischen 10 und 80 mm vor Erreichen des unteren Totpunkts des Kalibrierwerkzeugs einstellbar ist. Insbesondere ist die Endposition des Schiebers zwischen 20 und 60 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 50 mm vor Erreichen des unteren Totpunkts des Kalibrierwerkzeugs einstellbar.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Schieberabsatz senkrecht zur Zarge oder mit einem Winkel von +/- 30° zur Senkrechten der Zarge geneigt ausgeführt sein. Dadurch lässt sich insbesondere im flanschlosen Abschnitt eine Blechkante erzeugen, die senkrecht zur lokal vorliegenden Zarge des fertiggeformten Blechbauteils orientiert ist.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Vorrichtung in einer Pressenlinie oder Trans- fer-Presse integriert. Insbesondere bei der Herstellung von Massenprodukten, beispielsweise für Produkte in der Fahrzeugindustrie, werden Produkte wie Blechbauteile insbesondere wirtschaftlich in Pressenlinien oder Transfer-Pressen hergestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in Form von Wechseleinsätzen, die mindestens ein Vorformwerkzeug und mindestens ein Kalibrierwerkzeug vorsehen, wirtschaftlich in bestehende Fertigungsstraßen eingesetzt werden. Auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Folgeverbund-Pressen ist denkbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine skizzierte perspektivische Darstellung zur Erzeugung einer Blechvorform, Fig. 2 bis 4 eine Abfolge von Schritten zu unterschiedlichen Zeitpunkten zur Herstellung eines Blechbauteils gemäß einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Kalibrierwerkzeugs gemäß einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Kalibrierwerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines erzeugten finalen Blechbauteils. Beschreibung der bevorzugten Ausfiührungsfbrmen

In Figur 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Erzeugung einer Blechvorform (2) aus einem Blech (1) in einem nicht näher dargestellten Vorformwerkzeug (10) skizziert. Die Erzeugung der Blechvorform (2) kann mittels beliebig kombinierbarer Formgebungsverfahren in einem oder mehreren Schritten hergestellt werden. Mit dem Bezugszeichen (10) kann das Vorformwerkzeug somit aus einem oder mehreren Werkzeugen zusammengefasst werden, die zur Erzeugung einer Blechvorform (2) aus einem Blech (1) geeignet sind. Das Blech (1) wird beispielsweise als definierter Zuschnitt oder Formplatine aus einem nicht dargestellten MetallbundAcoil abgewickelt und abgelängt, und dem weiteren Verfahren zur Verfügung gestellt. Bevorzugt ist das Blech (1) aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, vorzugsweise aus einem höherfesten Stahlwerkstoff, beispielsweise mit einer Materialdicke zwischen 0,5 und 4 mm. Alternativ können auch Aluminiumwerkstoffe oder andere Metalle verwendet werden.

In den Figuren 2 bis 4 sind schematisch in einer Schnittdarstellung eine Abfolge einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens respektive einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche sich zumindest auf die Ausgestaltung des Kalibrierwerkzeugs (20) bezieht, gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils (3), siehe beispielhaft Figur 7, umfasst mindestens zwei Schritte. Zum einen umfasst das Verfahren ein Vorformen eines Blechs (1) zu einer Blechvorform (2) aufweisend im Querschnitt einen Boden und zwei Zargen mit jeweils einem Übergang zwischen Boden und Zarge.

Die Blechvorform (2) respektive das Blechbauteil (3) kann in Längserstreckung (L) beispielsweise mindestens einen flanschbehaften Abschnitt, hier auf der linken Seite des nach unten geöffneten Profils gezeigt, und mindestens einen flanschlosen Abschnitt (2.1) umfassen. Bei Vorhandensein zumindest eines Abschnitts in Längserstreckung (L) betrachtet mit einem Flansch, welcher beispielsweise einseitig oder auch beidseitig in unterschiedlichen Abschnitten angeordnet sein kann, ist auch im Bereich des Flansches ein Übergang zwischen Zarge und Flansch vorhanden. Die nachfolgenden Ausführungen sind an einem Beispiel gezeigt, welche einen Abschnitt im Querschnitt zeigen, bei dem beide Seiten der Blechvorform (2) und daraus resultierend beide Seiten des Blechbauteils zumindest in einem Abschnitt flanschlos sind. Selbstverständlich kann auch nur eine Seite flanschlos und die andere Seite im Querschnitt flanschbehaftet ausgeführt sein oder vollständig flanschlos ausgeführt sein (nicht dargestellt). Das Erzeugen der Blechvorform (2) ist dergestalt, dass überschüssiges Blechmaterial (4) vorgesehen ist, welches vorzugsweise im Boden und/oder im Boden und im Übergang zwischen Boden und Zarge(n) und/oder in den Zargen bevorzugt gleichmäßig verteilt in der Blechvorform (2) angeordnet wird. Überschüssiges Blechmaterial kann im Boden als in Richtung der Öffnung (Ö) der Blechvorform (2) vorgewölbter Bodenbereich (2.2) in die Blechvorform (2) eingebracht werden, um die Blechvorform (2) zumindest über den vorgewölbten Bodenbereich (2.2) zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) auf dem Kalibrierstempel (21) derart zu positionieren, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) oberhalb des Schieberabsatzes (23.1) des Schiebers (23) angeordnet wird. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Kalibrierstempel (21) mindestens ein verstellbarer Einsatz (21.2) angeordnet sein, welcher vom Kalibrierstempel (21) beabstandbar ist, so dass zumindest ein Teilbereich des Bodens beim Einlegen der Blechvorform (2) in das Kalibrierwerkzeug (20) mit dem Einsatz (21.2) in Kontakt gelangt und die Blechvorform (2) zumindest über den Teilbereich des Bodens zumindest im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) auf dem Einsatz (21.2) derart positioniert wird, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) oberhalb des Schieberabsatzes (23.1) des Schiebers (23) angeordnet wird. Dies stellt sicher, dass der bzw. die Schieber (23) in ihre Endposition in Richtung des Kalibrierstempels (21) bewegbar sind, ohne die Kante (2.11) negativ zu beeinflussen, s. Figur 2. Insbesondere kann der Schieberabsatz (23.1) senkrecht zur Zarge oder mit einem Winkel von +/- 30° zur Senkrechten der Zarge geneigt ausgeführt sein.

Gemäß einer alternativen oder zusätzlichen kann/können im Boden der Blechvorform lokal oder abschnittsweise in Richtung der Öffnung (Ö) weisende Verprägungen (2.3), vgl. rechte Darstellung der Blechvorform (2) in Figur 1, während des Vorformens erzeugt worden sein, so dass die Blechvorform (2) zumindest über die Verprägungen (2.3) auf dem Kalibrierstempel (21) derart positioniert werden kann, dass die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) oberhalb des Schieberabsatzes (23.1) angeordnet werden kann. Der im Boden der Vorform lokal oder abschnittsweise während des Vorformens eingebrachten Verprägungen (2.3) können in Längserstreckung (L) entlang des Bodens verteilt sein oder aber auch nur als lokale oder abschnittsweise Verprägung (2.3) an den beiden Enden der Blechvorform (2) in Längserstreckung (L) betrachtet eingebracht sein. Diese müssen auch nicht zwangsläufig, falls ein zumindest abschnittsweise flanschbehaftetes Blechbauteil hergestellt werden soll, im Bereich des flanschlosen Abschnitts (2.1) der Blechvorform (2) eingebracht sein. Die eingebrachten Verprägungen (2.3) dienen somit nicht nur als Abstandshalter, sondern können auch zumindest in den Abschnitten lokal oder abschnittsweise in der Quererstreckung der Blechvorform (2) betrachtet weiteres überschüssiges Blechmaterial bereitstellen.

Das Fertigformen der Blechvorform (2) zu einem Blechbauteil (3) erfolgt in einem Kalibrierwerkzeug (20) umfassend mindestens einen Kalibrierstempel (21), mindestens ein Kalibriergesenk (22) und mindestens einen im Wesentlichen horizontal, beispielsweise im Wesentlichen horizontal zum Kalibrierstempel (21), bewegbaren Schieber (23), in welchem durch Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel (21) und Kalibriergesenk (22) das überschüssige Blechmaterial (4) in der Blechvorform (2) gestaucht wird. Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass während des Fertigformens die zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) vorhandene Kante (2.11) der Blechvorform (2) mit einem an einem im Wesentlichen horizontal bewegbaren Schieber (23) aufweisenden Schieberabsatz (23.1) in Kontakt gelangt, sich daran abstützt und mit einem Druck beaufschlagt wird, um insbesondere gestaucht zu werden.

Der bzw. die Schieber (23) bewegen sich nach dem Positionieren der Blechvorform (2) auf dem Kalibrierstempel in Richtung des Kalibrierstempels (21). Der Schieber (23) umfasst zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) der Blechvorform (2) einen Vorsprung (23.2), welcher sich in Richtung des Kalibrierstempels (21) erstreckt und auf dem oberen Abschnitt den Schieberabsatz (23.1) aufweist. Der Kalibrierstempel (21) umfasst zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) der Blechvorform (2) ein- oder beidseitig eine Ausnehmung (21.1), in welcher der Vorsprung (23.2) des Schiebers (23) beim Fertigformen der Blechvorform (2) aufnehmbar ist. Somit taucht der Vorsprung (23.2) in die Ausnehmung (21.1) ein, s. Figuren 3 und 4. Zeitgleich oder zeitlich nacheinander wird auch das Kalibriergesenk (22) relativ in Richtung des Kalibrierstempels (21) bewegt. Der Schieber (23) ist derart ansteuerbar, dass er eine Endposition einnimmt, welche zwischen 10 und 80 mm vor Erreichen des unteren Totpunkts des Kalibrierwerkzeugs (20) einstellbar ist. Der Schieber (23) kann auch über eine Einlaufschräge verfügen, mit der ein Einklemmen der Blechvorform (2) sicher vermieden werden kann. Hat der Schieber (23) seine Endposition erreicht, ist der untere Teil der Zarge(n) und der Kante (2.11) zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) allseitig umschlossen und das Fertigformen durch weiteres Absenken des Kalibriergesenks (22) bis Erreichen des unteren Totpunkts des Kalibrierwerkzeugs (20) abgeschlossen werden, s. Figur 5. Somit kann ein maßhaltiges Blechbauteil (3) hergestellt werden, welches zumindest abschnittsweise flanschlos ausgebildet ist und insbesondere einen Zar- genöffnungswinkel von gleich oder größer 0° aufweist. Der oder die Schieber (23) sind insbesondere derart gestaltet, dass er/sie bevorzugt weniger als 50 % einer seitlichen Höhe (H) des zu fertigenden Blechbauteils (3) abdecken. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vor dem Fertigformen respektive vor dem Schließen des Kalibrierwerkzeugs (20) sichergestellt werden, dass die Blechvorform (2) verklemmsicher auf dem Kalibrierstempel (21) positioniert werden kann und auch flanschlose Abschnitte (2.1) neben flanschbehaften Abschnitten in einem Blechbauteil (3) maßhaltig fertiggeformt werden können. Zum Fertigformen der flanschbehafteten Abschnitte werden insbesondere nicht dargestellte weitere Schieber zur Absperrung der Flanschkanten der Blechvorform im Kalibrierwerkzeug vorgesehen, so dass auch diese Abschnitte analog zu den flanschlosen Abschnitten (2.1) eine Druckspannungsüberlagerung erfahren können.

In Figur 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Kalibrierwerkzeugs (20) gemäß einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, welches mindestens einen Kalibrierstempel (21), mindestens ein Kalibriergesenk (22) und mindestens einen im Wesentlichen horizontal bewegbaren Schieber (23) umfasst, wobei durch die Relativbewegung zwischen Kalibrierstempel (21) und Kalibriergesenk (22) das überschüssige Blechmaterial (4) in der Blechvorform (2) gestaucht wird

In Figur 6 ist eine perspektivische Darstellung eines Kalibrierwerkzeugs (20) gemäß einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Der Schieber (23) weist auf seiner dem Kalibriergesenk (22) zugewandten Oberseite mindestens einen Vorsprung oder mehrere Vorsprünge (23.4) und/oder mindestens eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen (23.3) zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) der Blechvorform (2) auf. Auch das Kalibriergesenk (22) weist auf seiner dem Schieber (23) zugewandten Unterseite mindestens einen Vorsprung oder mehrere Vorsprünge (22.2) und/oder mindestens eine Ausnehmung oder mehrere Ausnehmungen (22.1) zumindest im flanschlosen Abschnitt (2.1) der Blechvorform (2) auf. Beim Fertigformen der Blechvorform (2) ist der Vorsprung (22.2) an der Unterseite des Kalibriergesenks (22) in der Ausnehmung (23.3) an der Oberseite des Schiebers (23) aufnehmbar und umgekehrt, der Vorsprung (23.4) auf der Oberseite des Schiebers (23) ist in der Ausnehmung (22.1) an der Unterseite des Kalibriergesenks (22) aufnehmbar. Das Vorsprung/Ausneh- mung-Prinzip ist hier bespielhaft vollständig entlang der Längserstreckung des Kalibrierwerkzeugs (20) beidseitig ausgeführt. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungen eingeschränkt. Andere Blechbauteilformen sind ebenfalls möglich und benötigen entsprechend angepasste Werkzeugkonturen. Insbesondere können die Werkzeuge (10, 20) als Wechselwerkzeuge ausgeführt sein und in einer Fertigungsstraße, insbesondere in einer Pressenlinie, Transfer-Presse oder Folgeverbund- Presse, eingesetzt werden.