VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ROLLPOFILIERTEN BAUTEILS

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rollprofilierten Bauteils, wobei ein umzuformendes Metallband vor oder nach der Rollprofilierung zumindest teilweise zwischen einem Stempel und einer Matrize abschnittsweise geprägt wird und zwischen Prägeschritten in einer Vorschubrichtung parallel zur Längsrichtung des Metallbands verschoben wird, wobei pro Prägeschritt ein Prägeabschnitt geprägt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Metallband in Längsrichtung durchgehend zumindest einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich von einem ersten Niveau des Metallbands, welches einem Ausgangsniveau des Metallbands entspricht, auf ein zweites Niveau geprägt wird, indem im ersten Bereich des Metallbands in jedem Prägeschritt ein Übergangsabschnitt gebildet wird, der in Vorschubrichtung sprungfrei und nahtlos vom ersten Niveau auf das zweite Niveau führt, wobei der gebildete Übergangsabschnitt in einem darauffolgenden Prägeschritt vollständig auf das zweite Niveau geprägt wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rollprofilierten Bauteils nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

[0002] In einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines rollprofilierten Bauteils wird ein umzuformendes Metallband vor oder nach der Rollprofilierung zumindest teilweise zwischen einem Stempel und einer Matrize abschnittsweise geprägt und zwischen Prägeschritten in einer Vorschubrichtung parallel zur Längsrichtung des Metallbands verschoben, wobei pro Prägeschritt ein Prägeabschnitt geprägt wird.

[0003] Ein derartiges Verfahren nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 10 2004 055 003 A1 bekannt. Hierbei werden vor der Rollprofilierung mittels Stempel und Matrize Sicken in Randbereiche eines Metallblechs eingeprägt. Der Vorschub des Metallbands erfolgt dabei getaktet.

[0004] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines rollprofilierten Bauteils anzugeben, das eine komplexe Formgebung durch Prägungen vor oder nach einer Rollprofilierung ermöglicht, und durch welches das Metallband im Prägeverfahren auf unterschiedliche durchgehende Niveaus gebracht werden kann. Das Verfahren soll ferner enge Fertigungstoleranzen sicherstellen.

[0005] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Demnach besteht bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe, wenn das Metallband in Längsrichtung durchgehend zumindest einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich von einem ersten Niveau des Metallbands, welches einem Ausgangsniveau des Metallbands entspricht, auf ein zweites Niveau geprägt wird, indem im ersten Bereich des Metallbands in jedem Prägeschritt ein Übergangsabschnitt gebildet wird, der in Vorschubrichtung sprungfrei und nahtlos vom ersten Niveau auf das zweite Niveau führt, wobei der gebildete Übergangsabschnitt in einem darauffolgenden Prägeschritt vollständig auf das zweite Niveau geprägt wird.

[0006] Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass im Prägeverfahren eine in Längsrichtung durchgehende Stufe zwischen unterschiedlichen Niveaus geprägt werden kann, wobei sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung eine hohe Maßhaltigkeit erreicht wird. Durch Prägung auf ein einheitliches Niveau kann eine anschließende Rollprofilierung erfolgen, wahlweise sowohl im ersten Bereich als auch im zweiten Bereich des Metallbands.

[0007] Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0008] Vorzugsweise besteht das Metallband aus Stahl.

[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Übergangsabschnitt durch Stempel und Matrize in einer definierten Form geprägt wird. Durch die definierte Umformung des Übergangabschnitts ergibt sich eine hohe Maßhaltigkeit des geprägten Bereichs, welche für die anschließende Rollprofilierung und potentielle weitere Verarbeitungsschritte unerlässlich ist.

[0010] Vorzugsweise übersteigt die definierte Form des Übergangsabschnitts einen maximalen Steigungswinkel in Längsrichtung des Metallbands von 20°, vorzugsweise von 15°, nicht. Diese Ausführungsform trägt ebenfalls zu einer hohen Maßhaltigkeit sowohl des Übergangsabschnitts als auch des fertig geprägten Metallbands bei. Ferner werde dadurch Materialschwächungen bzw. unerwünschte Gefügeveränderungen verhindert.

[0011] Weiter vorzugsweise übersteigt die definierte Form des Übergangsabschnitts einen mittleren Steigungswinkel in Längsrichtung des Metallbands von 10° nicht. Diese Ausführungsform trägt ebenfalls zu einer hohen Maßhaltigkeit bei und verhindert unerwünschte Gefügeveränderungen.

[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Prägeabschnitt einen entgegen der Vorschubrichtung an den Übergangsabschnitt angrenzenden Halteabschnitt enthält, wobei der Stempel und die Matrize parallel zum Metallband verlaufende Ebenen aufweisen, die das Metallband bei jedem Prägeschritt im Halteabschnitt ergreifen. Dadurch kann die Maßhaltigkeit weiter entscheidend verbessert werden.

[0013] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überlagern sich aufeinanderfolgende Prägeabschnitte derart, dass Stempel und Matrize einen in Vorschubrichtung an den im vorhergehenden Prägeschritt gebildeten Übergangsabschnitt angrenzenden und fertig geprägten Abschnitt des Metallbands formschlüssig ergreifen. Dadurch wird die Maßhaltigkeit, insbesondere in Längsrichtung, weiter verbessert.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Bereich nach einem sich in Längsrichtung wiederholenden Muster lokale Prägungen eingeprägt werden. Dadurch kann im zweiten Bereich eine Vielzahl von unterschiedlichen Prägungen ermöglicht werden, ohne die Maßhaltigkeit im ersten Bereich zu reduzieren.

[0015] Weiter vorzugsweise bilden die lokalen Prägungen Einbuchtungen aus, welche an den ersten Bereich angrenzen und zum ersten Bereich hin geöffnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Grundniveau der Einbuchtungen gleich dem zweiten Niveau ist und das Grundniveau direkt an den ersten Bereich anschließt. Die dadurch entstehenden Einbuchtungen in Querrichtung sind mit einem Rollprofilierverfahren nicht zu fertigen.

[0016] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden auf dem zweiten Niveau liegende Bereiche des Metallbands zumindest teilweise nach dem Prägen und Rollprofilieren durch Stanzen entfernt. Dadurch wird eine komplexe Formgebung ermöglicht.

[0017] Weiter vorzugsweise werden die Bereiche des Metallbands auf dem zweiten Niveau entlang einer Linie, welche einen Abstand zwischen 0 und 30 mm zu einem vom zweiten Niveau abweichenden Niveau aufweist und durch den ersten Bereich und zweiten Bereich verläuft, nach dem Prägen und Rollprofilieren durch Stanzen entfernt. Dadurch lässt sich eine geschwungene Kante an einer geprägten Stufe realisieren. Dies wäre mit einem reinen Rollprofilierverfahren nicht möglich.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Metallband einen in Längsrichtung durchgehenden dritten Bereich aufweist, der mittels Rollprofilierung vor oder nach dem Prägen umgeformt wird, wobei der zweite Bereich zwischen drittem Bereich und erstem Bereich liegt und erster Bereich und dritter Bereich die äußeren Ränder des Metallbands enthalten. Dadurch kann eine umfangreiche Rollprofilierung sowohl des ersten als auch des dritten Bereichs ohne Beeinflussung etwaiger im zweiten Bereich vorhandener Prägungen erfolgen.

[0019] Weiter vorzugsweise wird der erste Bereich und/oder der dritte Bereich zur Führung des Metallbands während der Rollprofilierung genutzt, indem ein zur Rollprofilierung dienendes Walzenpaar eines Walzwerks das Metallband im ersten Bereich und/oder dritten Bereich ergreift.

[0020] Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

[0021] Es zeigen:

Figur 1 a, b

Detailansichten des Metallbands, des Stempels und der Matrize vor und nach der Prägung von schräg oben,

Figur 2

Draufsicht auf einen Abschnitt des Metallbands nach der Prägung,

Figur 3

Schnitt des Metallbands im Übergangsabschnitt in Längsrichtung,

Figur 4

Schematische Fertigungslinie des Bauteils, und

Figur 5

Ausführungsbeispiel eines fertigen Bauteils.

[0022] Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Figur Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.

[0023] Die Fig. 1a und Fig. 1b zeigen jeweils eine Detailansicht des Metallbands 1, des Stempels 2 und der Matrize 3 von schräg oben, wobei Fig. 1a das Metallband 1 vor einer Prägung mit Stempel 2 und Matrize 3 zeigt und Fig. 1b das Metallband 1 nach der Prägung mit Stempel 2 und Matrize 3 zeigt.

[0024] Fig. 1a zeigt das Metallband 1 kurz bevor der Stempel 2 in einer Stempelbewegungsrichtung 4 geschlossen wird und das Metallband 1 dadurch geprägt wird. In Fig. 1b wird das Metallband 1 nach dem Prägeschritt gezeigt, wobei der Stempel schon in der Stempelbewegungsrichtung 4 geöffnet wurde. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Metallband 1 auf ein erstes Niveau 5 und ein zweites Niveau 6 geprägt, wobei das erste Niveau 5 das Ausgangsniveau des Metallbands 1 ist, und wobei in den Bereich, der auf dem ersten Niveau 5 liegt, zusätzlich Sicken 7 in das Metallband 1 eingeprägt werden. Zwischen einzelnen Prägeschritten wird das Metallband 1 in einer Vorschubrichtung 8 verschoben, welche parallel zur Längsrichtung des Metallbands 1 verläuft. Der Vorschub zwischen zwei Prägeschritten ist dabei so gewählt, dass das Metallband 1 aus der in Fig. 1b gezeigten Position in die in Fig. 1a gezeigte Position verschoben wird. Dementsprechend überlappen sich aufeinanderfolgende Prägeabschnitte 9, welche die Abschnitte des Metallbands 1 bezeichnen, die während eines Prägeschritts zwischen Stempel 2 und Matrize 3 zu liegen kommen. Ein Bereich des Metallbands 1 wird nicht zwischen Stempel 2 und Matrize 3 geprägt. Dieser wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach dem Prägevorgang mittels Rollprofilieren verformt.

[0025] Zur genaueren Erläuterung der Prägeabschnitte 9 zeigt Fig. 2 eine Draufsicht eines fertig geprägten Prägeabschnitts 9 und den ungeprägten Bereich des Metallbands 12. In Fig. 2 wird weiter gezeigt, wie das Metallband 1 in verschiedene Bereiche und Abschnitte zur Realisation der gewünschten Prägung aufgeteilt ist. Das Metallband 1 ist in drei in Längsrichtung durchgehende Bereiche aufgeteilt, wobei ein erster Bereich 10 durchgehend auf das zweite Niveau 6 geprägt wird und ein zweiter Bereich 11 in Längsrichtung und Querrichtung auf teilweise unterschiedliche Niveaus geprägt wird. Ein dritter Bereich 12 liegt während der Prägung nicht zwischen Stempel 2 und Matrize 3, ist dementsprechend nicht Teil des Prägeabschnitts 9 und wird in diesem Ausführungsbeispiel im Anschluss an den Prägevorgang mittels Rollprofilieren umgeformt. Der erste Bereich 10 und der dritte Bereich 12 bilden die äußeren Bereiche des Metallbands 1 und beinhalten die Außenkanten. Aufeinanderfolgende Prägeabschnitten 9 sind so angeordnet, das bestimmte Abschnitte zweimal geprägt werden. Dadurch kann das Metallband 1 im ersten Bereich 10 durchgehend auf das zweite Niveau 6 geprägt werden. In einem Übergangsabschnitt 13 wird bei jedem Prägeschritt in Längsrichtung ein sprungfreier und nahtloser Übergang zwischen dem ersten Niveau 5 und dem zweiten Niveau 6 gebildet. Der Übergangsabschnitt 13 wird dabei in einer definierten Form durch Stempel und Matrize geprägt, welche in Fig. 3 genauer gezeigt wird. Das Metallband 1 wird bis zum darauffolgenden Prägeschritt nur soweit in Vorschubrichtung 8 verschoben, dass sich der gebildete Übergangsabschnitt innerhalb des nun folgenden Prägeabschnitts 9 befindet und im nächsten Schritt vollständig auf das zweite Niveau 6 geprägt werden kann. Dementsprechend wird bei jedem Prägeschritt ein Übergangsabschnitt 13 gebildet und ein im vorherigen Prägeschritt gebildeter Übergangsabschnitt 14 vollständig auf das zweite Niveau 6 geprägt.

[0026] Im Prägeabschnitt 9 befindet sich entgegen der Vorschubrichtung 8 angrenzend an den Übergangsabschnitt 13 ein Halteabschnitt 15. In jedem Prägeschritt greifen Stempel 2 und Matrize 3 im Halteabschnitt 15 mit zum Metallband 1 parallelen Flächen an das Metallband 1 und halten so das Metallband 1, damit die Prägung zur Bildung des Übergangsabschnitts 13 mit hoher Maßhaltigkeit ausgeführt werden kann.

[0027] In Vorschubrichtung 8 angrenzend an den im vorhergehenden Prägeschritt gebildeten Übergangsabschnitt 14 befindet sich ein Überlappungsabschnitt 16, welcher beim vorhergehenden Prägeschritt vollständig auf das zweite Niveau 6 geprägt wurde und an den Stempel 2 und Matrize 3 formschlüssig greifen und so das Metallband 1 fixieren. Dies garantiert eine wellenfreie Prägung des gebildeten Übergangsabschnitts 14 auf das zweite Niveau 6. Hierbei ist es von Vorteil, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, wenn auch der an den Überlappungsabschnitt 16 angrenzende Bereich des zweiten Bereichs 11 des Metallbands 1 in dem vorhergehenden Prägeschritt fertig geprägt wurde und Stempel 2 und Matrize 3 auch in diesem Bereich formschlüssig an das Metallband 1 greifen.

[0028] Im zweiten Bereich 11 werden Einbuchtungen mit einem Grundniveau auf dem zweiten Niveau 6 geprägt, welche zum ersten Bereich 10 hin geöffnet sind. Diese Prägungen werden in dem Teil des Abschnitts des zweiten Bereichs 11 vorgenommen, welcher zwischen dem in Querrichtung an den zu formenden Übergangsabschnitt 13 angrenzenden Abschnitt des zweiten Bereichs 11 und dem in Querrichtung an den gebildeten Übergangsabschnitt 14 angrenzenden Abschnitt des zweiten Bereichs 11 liegt und nur einmal geprägt wird. Dadurch ist es nicht notwendig, dass der Stempel 2 und die Matrize 3 erneut in die präzise geformten Einbuchtungen eingreifen, und die Toleranz des Vorschubs ist etwas größer. Aus dem gleichen Grund werden die Sicken 7 im an den gebildeten Übergangsabschnitt 14 angrenzenden Abschnitt des zweiten Bereichs 11 geprägt.

[0029] Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt des Metallbands 1 im Übergangsabschnitt 13 in Längsrichtung nachdem die definierte Form des Übergangsabschnitts 13 gebildet wurde. Die Formung dieses Bereichs ist besonders wichtig für die Maßhaltigkeit des fertig geprägten ersten Bereichs 10 des Metallbands 1 und für eine niedrige Materialbelastung während der Prägung. Um dies zu gewährleisten, ist die Tangentensteigung im Übergangsabschnitt 13 in Längsrichtung des Metallbands 1 stetig und die Tangente der maximalen Steigung in Längsrichtung hat höchsten eine Winkel 17 von 15° zu dem zweiten Niveau 6. Weiter übersteigt der mittlere Steigungswinkel in Längsrichtung nicht den Wert von 10°.

[0030] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des gesamten Fertigungsverfahrens. Das Metallband 1 wird von einer Spule 18 abgerollt und durch Rollen geglättet. Im Anschluss erfolgt das erfindungsgemäße Prägen 19 zwischen Stempel 2 und Matrize 3. Das geprägte Metallband wird anschließend in mehreren Schritten rollprofiliert 20, wobei die Profilierung in diesem Ausführungsbeispiel im dritten Bereich 12 stattfindet. Dabei wird das Metallband 1 im ersten Bereich 10 von aufeinander folgenden Walzenpaaren des Walzwerks so geführt, dass die Rollprofilierung des dritten Bereichs 12 ausgeführt werden kann, ohne die Prägungen im zweiten Bereich 11 zu verformen. Im Anschluss daran wird in einer Stanze 21 ein Teil des Metallbands auf dem zweiten Niveau 5 entfernt, sodass eine geschwungene, gewölbte Kante entsteht. Im letzten Schritt wird das Bauteil durch eine zweite Stanze 22 abgelängt.

[0031] Fig. 5 zeigt ein fertiges Bauteil 23 gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Bezugszeichenliste

[0032] 

1

Metallband

2

Stempel

3

Matrize

4

Stempelbewegungsrichtung

5

Erstes Niveau

6

Zweites Niveau

7

Sicken

8

Vorschubrichtung

9

Prägeabschnitt

10

Erster Bereich

11

Zweiter Bereich

12

Dritter Bereich

13

Übergangsabschnitt

14

Fertig geprägter Übergangsabschnitt

15

Halteabschnitt

16

Überlappungsabschnitt

17

Ausdehnung in Längsrichtung des Übergangsabschnitts

18

Maximaler Steigungswinkel

19

Spule

20

Rollprofilierung

21

Stanzen Kante

22

Stanzen Ablängen

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines rollprofilierten Bauteils, wobei ein umzuformendes Metallband vor oder nach der Rollprofilierung zumindest teilweise zwischen einem Stempel und einer Matrize abschnittsweise geprägt wird und zwischen Prägeschritten in einer Vorschubrichtung parallel zur Längsrichtung des Metallbands verschoben wird, wobei pro Prägeschritt ein Prägeabschnitt geprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband in Längsrichtung durchgehend zumindest einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, wobei der erste Bereich von einem ersten Niveau des Metallbands, welches einem Ausgangsniveau des Metallbands entspricht, auf ein zweites Niveau geprägt wird, indem im ersten Bereich des Metallbands in jedem Prägeschritt ein Übergangsabschnitt gebildet wird, der in Vorschubrichtung sprungfrei und nahtlos vom ersten Niveau auf das zweite Niveau führt, wobei der gebildete Übergangsabschnitt in einem darauffolgenden Prägeschritt vollständig auf das zweite Niveau geprägt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt durch Stempel und Matrize in einer definierten Form geprägt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Form des Übergangsabschnitts einen maximalen Steigungswinkel in Längsrichtung des Metallbands von 20°, vorzugsweise von 15° nicht übersteigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Form des Übergangsabschnitts einen mittleren Steigungswinkel in Längsrichtung des Metallbands von 10° nicht übersteigt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägeabschnitt einen entgegen der Vorschubrichtung an den Übergangsabschnitt angrenzenden Halteabschnitt enthält, wobei der Stempel und die Matrize parallel zum Metallband verlaufende Ebenen aufweisen, die das Metallband bei jedem Prägeschritt im Halteabschnitt ergreifen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich aufeinanderfolgende Prägeabschnitte derart überlagern, dass Stempel und Matrize einen in Vorschubrichtung an den im vorhergehenden Prägeschritt gebildeten Übergangsabschnitt angrenzenden und fertig geprägten Abschnitt des Metallbands formschlüssig ergreifen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Bereich nach einem sich in Längsrichtung wiederholenden Muster lokale Prägungen eingeprägt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lokalen Prägungen Einbuchtungen ausbilden, welche an den ersten Bereich angrenzen und zum ersten Bereich hin geöffnet sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundniveau der Einbuchtungen gleich dem zweiten Niveau ist und das Grundniveau direkt an den ersten Bereich anschließt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche des Metallbands auf dem zweiten Niveau zumindest teilweise nach dem Prägen und Rollprofilieren durch Stanzen entfernt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche des Metallbands auf dem zweiten Niveau entlang einer Linie, welche einen Abstand zwischen 0 und 30 mm zu einem vom zweiten Niveau abweichenden Niveau aufweist und durch den ersten Bereich und zweiten Bereich verläuft, nach dem Prägen und Rollprofilieren durch Stanzen entfernt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband einen in Längsrichtung durchgehenden dritten Bereich aufweist, der mittels Rollprofilierung vor oder nach dem Prägen umgeformt wird, wobei der zweite Bereich zwischen drittem Bereich und erstem Bereich liegt und erster Bereich und dritter Bereich die äußeren Ränder des Metallbands enthalten.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich und/oder der dritte Bereich zur Führung des Metallbands während der Rollprofilierung genutzt wird, indem ein zur Rollprofilierung dienendes Walzenpaar eines Walzwerks das Metallband am ersten Bereich und/oder dritten Bereich ergreift.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Prägen des Metallbands eine Rollprofilierung stattfindet.

Zeichnung