DE3208867A1 - Verfahren und vorrichtung zum biegen von langgestreckten teilen - Google Patents

Description

PRINZ, BUNKE & PAFiTfSlHFi y

Patentanwälte · Euröp'ean Patent Attorneys * OZ UÖOD / München 9 _ Stuttgart

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 10. März 198 2

600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15 219

V.St.A.

Unser Zeichen: R 1CM1

Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von langgestreckten Teilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen von langgestreckten Teilen, insbesondere langgestreckten Teilen, die im Querschnitt allgemein U-förmig sind. Derartige Teile werden für die Herstellung von Fahrzeugrahmen od.dgl. aus Metallblech oder Blechplatten benötigt.

Es ist häufig erforderlich, in einem Teil, dessen Querschnitt U-förmig ist, eine oder mehrere Biegungen anzubringen, die sich in der Ebene der Schenkel des Teils befinden, so daß also diese Flansche um eine oder mehrere Achsen, die senkrechtzu ihr en JEbenen s ind, deformiert werden. Dazu muß das Material, aus^enTaTIe~FI^n^clie~^^

des Teils gedehnt oder gestaucht werden, insbesondere in den Teilen der Flansche, die nach Fertigstellung der Biegung die stärkste Krümmung aufweisen. Die Eigenschaften der verwendeten Metalle können sich ändern, so daß das Materialverhalten in einem gewissen Ausmaß unvorhersehbar ist. Dadurch wird es erschwert, Teile mit U-förmigem Querschnitt einwandfrei zu biegen, wenn die Teile ein sauberes Aussehen und gleiche Maße haben sollen. Beim Biegen treten insbesondere häufig unschöne und schwächende Wellungen oder Kräuselungen in den gebogenen Flanschteilen auf.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Biegen von im Querschnitt U-förmigen Teilen, die es ermöglichen/ den Biegevorgang genau zu beherrschen und reproduzierbare/ konstante Ergebnisse zu erreichen, so daß die fertigen Werkstücke ein sauberes und gleichmäßiges Aussehen und genaue Maße aufweisen.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zum Biegen von langgestreckten Teilen geschaffen, die zwei voneinander beabstandete, ebene Flansche aufweisen, die sich senkrecht zu einem ebenen Steg erstrecken, um einen U- bzw. kanalförmigen Querschnitt zu bilden; die Vorrichtung enthält miteinander zusammenwirkende Formteile, deren Gestalt und Führung so ausgelegt sind, daß sie in enge Anlage an die Innenflächen und Außenflächen jedes Flansches gebracht werden können, und zwar wenigstens in dem Bereich des Teiles, in dem eine Biegung hergestellt werden soll. Diese Formteile sind so geführt, daß wenigstens ein erster Abschnitt relativ zu einem zweiten Abschnitt so bewegt werden kann, daß eine Biegekraft ausgeübt werden kann, die in den Ebenen der Flansche auf in Längsrichtung voneinander beabstandete Stellen des Teiles einwirkt, um eine solche Relativbewegung derselben hervorzurufen, daß wenigstens eine Biegung gebildet wird. Die enge Anlage der Formteile an den Flanschflächen wird während dieser Verschiebung aufrechterhalten, um zu gewährleisten, daß die Flansche in dem Biegungsbereich eben bleiben.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß wenigstens die dem Biegevorgang zu unterziehenden Zonen der Flansche während des Biegevorgang in enger Anlage an Formteile gehalten werden, so daß sie während des Biegevorganges eben bleiben. Das Verfahren wird vorzugsweise auf der vorstehend beschriebenen Vorrichtung durchgeführt.

Es kann sich um einen einfachen Biegevorgang handeln, bei dem also eine einzige Biegung hergestellt wird, so daß ein

erster Abschnitt des Teils unter einem Winkel zu einem zweiten Abschnitt desselben abgebogen wird. Es können aber auch mehrere Biegungen hergestellt werden, so daß ein erster Abschnitt in bezug auf einen anderen Abschnitt oder andere Abschnitte abgewinkelt oder seitlich versetzt ist, z.B. in Form einer Kröpfung oder einer Kurbel, wobei die Versetzung in einer Ebene parallel zu einem oder mehreren der übrigen Abschnitte erfolgt.

Bei der Herstellung einer Kröpfung, bei der ein gerader Mittenabschnitt des Teils in bezug auf zwei Endabschnitte seitlich versetzt ist, wobei die Endabschnitte auf einer gemeinsamen Achse liegen, sind insgesamt vier Biegungen erforderlich, also jeweils zwei Biegungen im entgegengesetzten Sinne, und die Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie in einem einzigen Biegevorgang sämtliche Biegungen herstellt, während die Flansche in allen Biegezonen eben bleiben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß sie eine überschüssige Biegung bewirkt, damit die Materialteile nach Freigabe des Werkstücks im Anschluß an das Biegen zurückfedern können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht der wichtigsten Teile einer Biegepresse bei Beginn eines Arbeitszyklus;

Fig. 2 eine ähnliche Schnittansicht der Biegepresse, wobei deren miteinander zusammenwirkende Teile jedoch in einer Stellung während des Biegevorganges gezeigt sind;

Pig. 3 eine schematische Ansicht eines Werkstücks; Fig. 4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 1; und Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 2.

Das nun beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft die Herstellung von Seitenteilen für Fahrzeugrahmen, wobei diese Teile aus dicken Metallblechen oder Blechplatten gebildet werden, die durch Formpressen einen allgemein U-förmigen Querschnitt erhalten haben und zwei im Abstand voneinander befindliche parallele Flansche aufweisen, die bei einem fertigen Fahrzeugrahmen horizontal verlaufen, mit einem senkrechten Steg "zwischen diesen beiden Flanschen. -*«-

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel soll ein Teil 9 die allgemein in Fig. 3 mit durchgehendem Strich gezeigte Form erhalten, so daß es also eine doppelte Kurbel bzw. eine Kröpfung bildet, deren gerader Zwischenabschnitt A seitlich in bezug auf die geraden Endabschnitte B versetzt ist.

Zunächst wird ein gerades Teil mit allgemein ü-förmigem Querschnitt mittels herkömmlicher Verfahren hergestellt und wird dann durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung in seine endgültige Form gebogen.

Es wird nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Die dort "gezeigte Vorrichtung basiert auf einer üblichen horizontalen hydraulischen 400 t-Presse mit einem Hauptstößel 10, der einen Hauptstößelkopf 11 trägt. Dieser wirkt mit einer feststehenden Gegenplatte 12 der Presse zusammen.

Wie am besten aus Fig. 1 und 4 ersichtlich ist, weist der mittlere Teil der Gegenplatte 12 einen oberen und einen unteren Führungsblock 13 auf, wobei diese Führungsblöcke im Abstand voneinander parallel zueinander verlaufen, und einen

zum Stößelkopf 11 hin offenen Kanal bilden, der sich in seitlicher Richtung der Presse erstreckt. Die Breite dieses Kanals ist so bemessen, daß die Außenflächen der Flansche des Teiles 9 genau hineinpassen.

In den einander gegenüberliegenden Enden dieses Kanales ist jeweils ein feststehender Formblock 14 angeordnet, dessen Außenfläche in der Draufsicht und in Längsrichtung des Kanals konvex ist.

Zwischen den Formblöcken 14 ist die Rückwand des Kanals entfernt, um einen beweglichen, sich in Längsrichtung erstrekkenden Gegenstempel 15 aufzunehmen, der über einen hydraulischen Gegenstößel 16 im Inneren der Gegenplatte 12 wahlweise vorgeschoben oder eingezogen werden kann.

Die Teile der Gegenplatte 12, die seitlich über die Führungsteile 13 hinausstehen, enthalten jeweils einen hydraulischen Überbiegestößel 17a, dessen Kopf im Zusammenwirken mit einem von dem Hauptstößelkopf 11 getragenen entsprechenden überbiegestößel 17b vorgeschoben oder eingezogen werden kann.

Der Hauptstößelkopf 11 enthält einen mittleren Vorsprung 18, der sich in Längsrichtung erstreckt und eine ebene Stirnfläche aufweist, deren Länge im wesentlichen der Länge des Gegenstempels 15 entspricht, der an seinen-Enden gekrümmte Oberflächen aufweist.

Der Vorsprung 18 tritt in den Kanal zwischen den Führungsteilen 13 ein, wenn der Stößelkopf 11 vorgeschoben ist, und die senkrechte Höhe des Vorsprunges ist so bemessen, daß er genau zwischen die Flansche des Teiles paßt.

Der Hauptstößelkopf 11 f_-ägt ferner zwei Festlegestempel 19 mit Köpfen, die in bezug auf den Hauptstößelkopf 11 wahlweise vorgeschoben oder eingezogen werden können und mit den Form-

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blocken 14 der Gegenseite 12 zusammenwirken, wobei auch diese Stempelköpfe genau zwischen die Flansche des Teiles passen.

Die wirksamen Teile der Köpfe an den Festlegestempeln 19 erstrecken sich von senkrecht abstehenden Leisten 19a ausgehend in Vorwärtsrichtung (siehe Fig. 5), wobei diese Leisten an die Außenflächen der Führungsteile 13 anstoßen, um zwischen der äußersten Fläche des Stempelkopfes und der Fläche des entsprechenden Formblocks 14 einen festen Abstand zu definieren, der genau an die Dicke des Steges des Teiles 9 angepaßt ist.

Es wird nun die Arbeitsweise der Biegepresse beschrieben.

Ein gerades Teil einer bestimmten Länge (mit gleichmäßigem oder ungleichmäßigem Querschnitt über die gesamte Länge, z.B. auch mit unterschiedlicher Tiefe und/oder unterschiedlichem Abstand der Schenkel über die Länge des Teiles hinweg oder an bestimmten Zonen desselben) wird in den Kanal zwischen den Führungsteilen 13 eingebracht, und zwar mit einer Stellung, die in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ist. Dann wird der Gegenstempel 15 vorgeschoben, bis er mit den am weitesten vorstehenden Teilen der gekrümmten Flächen der Formblöcke 14 fluchtet, so daß der Steg auf seiner Rückseite abgestützt wird.

Der Hauptstößelkopf 11 wird dann vorgeschoben, so daß der Vorsprung 18 zwischen die Schenkel einfährt, bis er den mittleren Bereich des Steges gegen den Gegenstempel 15 anpreßt, worauf dann der Stößel 16 einen Gegendruck aufbringt, um eine enge Anlage an diesen Teil des Steges zu bewirken und diesen flach zu halten, während der Hauptstößelkopf weiter vorgeschoben wird.

Zur selben Zeit werden auch die wirksamen Teile der Köpfe an den Festlegestmpeln 19 zwischen die Schenkel eingeführt, wobei diese Stempel unter einem solchen Druck betrieben werden,

daß die Leisten 19a in Anlage an den äußeren Flächen der Führungsteile 13 gehalten werden, wie oben bereits erläutert wurde. Dadurch werden die Schenkel und der Steg ausgerichtet gehalten, wobei jedoch die Endabschnitte B in dem erforderlichen Maße in Längsrichtung gleiten können, um sich der geringeren Gesamtlänge anzupassen, die durch die Versetzung bzw. Kröpfung verursacht wird.

In diesem Zustand (vgl. Fig. 2) ist der mittlere Abschnitt des Teiles, an dem ein doppelter Biegevorgang durchgeführt werden soll, insbesondere an seinen Schenkeln in allen Richtungen räumlich genau festgelegt durch die miteinander zusammenwirkenden Flächen der Gegenplatte und der Hauptstößelkopfeinheit, wozu die Führungsteile 13, der vorsprung 18 sowie die Köpfe der Festlegestempel 19 gehören. Das Werkstück kann folglich an keiner Stelle nach oben oder nach unten verschoben werden und verbleibt in zwei parallelen Ebenen. Diese räumliche Festlegung wird während des gesamten Vorschubs des Hauptstößelkopfes 11 aufrechterhalten, wobei der mittlere Bereich des Teiles 9 entgegen der Wirkung des Gegenstempels 15 in dem erforderlichen Maße seitlich verschoben wird, um die gewünschte Doppelbiegung bzw. Kröpfung herzustellen, ohne daß eine Kräuselung oder Wellung an den Schenkeln des Teiles im Bereich der vier Biegezonen auftreten kann.

Die Stärke der Verschiebung des mittleren Abschnittes kann wahlweise so eingestellt werden, daß ein Rückfedern zugelassen wird, damit das Werkstück nach dem Herausnehmen aus der Presse seine endgültige Gestalt aufweist, die innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegt, und zwar auch dann, wenn sich die Eigenschaften des Metalles, insbesondere seine Nachgiebigkeit, verändern.

Der beschriebene Biegevcrgang führt zu einer Belastung des Materials, so daß beim Lösen der Presse die Außenabschnitte B in die Lage federn, die in Fig. 5 mit gestrichelten Linien B1 eingezeichnet ist.

Eine diesbezügliche Korrektur wird durch die Uberbiegestempel 17a, 17b ermöglicht, um während des Biegevorganges einen Druck auf die Endabschnitte B auszuüben und aufrechtzuerhalten, damit diese ausreichend abgelenkt werden, um dieses Rückfedern zu kompensieren, wobei diese Auslenkung z.B. bis in die gestrichelte Stellung B2 in Fig. 3 erfolgen kann oder so vorgenommen wird, daß jegliche Uberkorrekturen kompensiert werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Biegepresse können kurbeiförmige oder gekröpfte Rahmenteile od.dgl. mit allgemein ü- oder kanalförmigem Querschnitt geschaffen werden, die äußerst geringe Toleranzen einhalten, eine hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit sowie^in einwandfreies Aussehen aufweisen. Insbesondere das Vermeiden des Auftretens von Kräuselungen oder Wellungen in den Biegezonen der Schenkel verbessert das Erscheinungsbild, erleichtert den späteren Zusammenbau, da ebene Ober- und Unterseiten erhalten bleiben, so daß eine genaue Montage erfolgen kann,und verbessert ferner die Festigkeit und Biegesteifigkeit des hergestellten Teiles.

Die räumliche Festlegung der Schenkel in der oben beschriebenen Weise, insbesondere in den Biegezonen, gewährleistet, daß eine Verschiebung des Materials in den Schenkeln, die erfolgen muß, um die Biegungen zu erzeugen, in bezug auf den Steg nur nach außen oder nach innen erfolgen kann, so daß also z.B. bei der in Fig. 3 mit 20 bezeichneten Rückwärtsbiegung der Steg auf der Seite mit dem kleinsten Radius der Krümmung liegt, während der Schenkel in einem gewissen Ausmaß in Längsrichtung gedehnt werden muß» Die Erfindung gewährleistet, daß seine Breite in entsprechender Weise gleichförmig abnimmt, ohne das Aussehen des fertigen Teiles zu beeinträchtigen. In der Vorwärtsbiegung 21, wo der Steg sich an dem Teil mit dem größten Radius befindet, müssen die Schenkel gestaucht werden und laufen daher in besonderem Maße Gefahr, gekräuselt

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oder gewellt zu werden, wenn herkömmliche Verfahren Anwendung finden. Durch Anwendung der Erfindung wird aber gewährleistet, daß das Metall seitlich verschoben wird und in einem gewissen Maße eine größere Breite annimmt, was jedoch gleichmäßig erfolgt, so daß diese Zone völlig eben bleibt.

Die Erfindung kann auch auf andere Biege- oder Begradigungsvorgänge angewendet werden, die an Teilen mit kanalförmigem Querschnitt vorgenommen werden und bei denen eine kurbeiförmige Biegung, eine Kröpfung, eine einfache oder eine doppelte, in den Ebenen der Stege vorhanden sein muß. Bei einigen Anwendungen braucht nur ein einziger Festlegestempel mit entsprechendem Formblock vorgesehen zu sein, wobei der Vorsprung 18 oder ein ähnliches Teil und das damit zusammenwirkende Gegenelement eine einzige Biegung herstellen, wobei die Form dieser Teile entsprechend der Stärke der Krümmung und den Krümmungswinkeln des fertigen Teiles gewählt werden. Bei einigen Anwendungen ist es ferner nicht erforderlich, eine Kompensation hinsichtlich des Rückfederns vorzunehmen, so daß die überbiegestempel 17a, 17b entfallen können. Die Erfindung ist auch bei andersartigen Pressen oder Biegewerkzeugen anwendbar, z.B. auf vertikale Pressen und/oder spindelbetätigte Pressen.

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Claims (3)

1. PRINZ, BUNKE &: PARTNER :

   Patentanwälte · Europreatr Patent Attorneys ■·■--. 3 2 3 3 ^Γ

   München Stuttgart

   ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 10. März 1982

   Grant Street

   Pittsburgh, Pennsylvania 15219

   V.St.A.

   Unser Zeichen: R 1041

   Verfahren und Vorrichtung zum Biegen von langgestreckten Teilen

   PATENTANSPRÜCHE

   ./Vorrichtung zum Biegen eines langgestreckten Teiles, das zwei voneinander beabstandete, ebene, parallele Schenkel bzw. Flansche aufweist, die senkrecht von einem ebenen Steg abstehen, um einen kanalförmigen Querschnitt zu bilden, gekennzeichnet durch bewegbare Einrichtungen (15, 17b, 18, 19), die so gestaltet sind, daß sie eine enge Anlage an den Innenflächen und Außenflächen jedes Flansches bzw. Schenkels wenigstens in einem Bereich des langgestreckten Teiles (19) bewirken, in dem eine Biegung hergestellt werden soll, wobei diese bewegbaren Einrichtungen so bewegbar sind, daß wenigstens ein erster Abschnitt relativ zu einem zweiten Abschnitt bewegbar ist und eine Biegekraft ausübt, die in den Ebenen der Flansche bzw. Schenkel an in Längsrichtung voneinander beabstandeten Stellen des langgestreckten Teiles (9) wirksam ist und eine solche Relativverschiebung desselben verursacht, daß wenigstens eine Biegung hergestellt wird, wobei die bewegbaren Einrichtungen während dieser Verschiebung in enger Anlage an den Oberflächen der Schenkel bzw. Flansche gehalten werden, wodurch diese Flansche bzw. Sehen-

   HD/ ro

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   kel in diesem Bereich des Teiles in einer ebenen Lage gehalten werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des langgestreckten Teiles unter einem Winkel zu einem zweiten Abschnitt des langgestreckten Teiles abgebogen wird und daß mehr als eine Biegung hergestellt wird, wobei ein erster Abschnitt in bezug auf einen anderen Abschnitt des langgestreckten Teiles versetzt ist und die Versetzung entlang einer Ebene erfolgt, die parallel zu wenigstens einem der verbleibenden Abschnitte ist.
3. 3. Verfahren zum Biegen eines langgestreckten Teiles, das im Querschnitt allgemein U-förmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß während des Biegevorganges wenigstens die Schenkel des Teiles in wenigstens den zu verbiegenden Zonen allseitig so abgestützt werden, daß sie in einem ebenen Zustand räumlich festgelegt sind.