乘用车的弯曲成形的承载结构制造技术

本发明专利技术涉及用于将金属平面材料制造成乘用车的高性价比的承载结构的方法、用途或型材及该承载结构的使用。使用根据DIN EN ISO 8580的弯曲成形作为主要成形制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】乘用车的弯曲成形的承载结构本专利技术涉及用于将金属平面材料制造成车辆的高性价比的承载结构的方法、用途或型材及该承载结构的使用。使用根据DINENISO8586的弯曲成形作为主要成形制造方法。乘用车制造的特征在于密集使用成形、焊接和切割制造工艺。因此，拉伸压缩成形或拉伸成形方法如深拉、液压成形或压印在乘用车的车辆制造中占据主导。这些方法的特征在于适于量大且周期快的情形，并且因此主要用于汽车车身工程领域。另一方面，必要的成形工具导致高投资成本，并且相应的成形压力机也成为必需品。通常，其可仅同时用于一种组件和组件几何形状。由于上一个方面，需要大量的成形工具来构建用于车辆或另外用于不同车辆系列的所有组件。这也意味着在大型工业车辆制造期间固定资产的价值较高，并且需要相应的存储区域。此外，成形工具重量较重(有时≥2t)，因此必须有机器如起重机的支撑。这种额外的机器时间、成本和可用性也必须考虑在内。工具尺寸(尤其是对于外表层部件)单向可超过5.0米，并且最终投资成本达数千万欧(https://www.thyssenkrupp.com/de/newsroom/pressemeldungen/press-release-131552.html)。现有技术中，汽车车身由550个单独组件设计而成。因此也对焊接工作和不同焊接技术提出了高要求。在将成形部件组装到车身之后，喷涂车间是现有技术中的下一个生产步骤，在那里车身用阴极浸涂进行喷涂。同样为此，高投资和高生产成本也是必要的。对于大型原始设备制造商(OEM)，所描述的制造车辆的方式(此处从乘用车这一特殊视角来看)是确立已久的。目前，新的趋势如替代动力系统解决方案、汽车共享或自动驾驶涉及乘用车的新设计概念，而且还涉及需要建立新的工厂的乘用车新制造商。尤其是新制造商如初创企业、衍生公司或小型OEM不具有投资资金用于建立复杂且大量的制造工艺如喷涂车间，尤其是具有大量必要的成形工具的成形压力机。此外，如亚洲或非洲之类的地区，人们对价格实惠的车辆的需求增加。另外，对于如大城市这样高度城市化的区域，需要简单灵活且节省空间的车辆。为了满足对乘用车的本地需求，对于具有必要的起始资金但没有高的开发和投资成本以及时间，并且此外没有建立大型工厂，特许经营概念对于未来在短时间段内制造车辆而言可以是一种解决方案。但是乘用车的新制造概念是必要的。乘用车的示例还可适用于其他针对乘客和货物的陆基运输系统(如商用或农用车辆)。WO专利申请2017177677A1公开了一种折叠电动自行车，其中在这种情况下折叠是指将自行车的不同部件折叠成小体积物体的折叠机构，该小体积物体易于处理，节省储存空间。与本专利技术相反，它是一种可分离的连接，从而在部件处于折叠期间丧失了原始功能(驱动)。此外，它似乎是用本专利技术之外的其他制造方法制造的。根据本专利技术的定义，折叠是指在制造期间而不是在应用使用期间折叠结构。因此，本专利技术的目的是消除现有技术的一些缺点，并且实现用于乘用车的用金属平面材料制造的轻质且高性价比的承载结构，并且使用根据DIN8586的弯曲成形作为主要成形工序。这意味着弯曲成形在该结构的所有成形操作中占比≥50％。此外，对于组装到最终承载结构的大多数金属平面材料(≥50％)，弯曲成形作为多边缘成形工艺实施，以在一方面增强刚度和碰撞性能，在另一方面实现节省成本的生产方式。多边缘型材被定义为型材，其中至少两个边缘被集成。多边缘型材的典型简单示例是U形型材或Z形型材，这些是双边缘型材。本专利技术的目标是通过使用折叠盒状承载结构作为主导的操作原理，提供一种低投资生产方法，该方法利用最少可能数量的组件并同时减少浪费。利用用于承载结构的后续设计的此类方法，平面金属材料在增材制造和3D打印方面具有竞争力。在本专利技术中，将根据DIN8586的弯曲成形用作主要成形工序，并且优选地以每个片材至少≥2个边缘的多边缘成形工艺实施。不同的弯曲操作产生可用作承载结构的折叠盒状结构。因此，具有线性或旋转工具运动的模具可用于不同且灵活的成形操作，以在一个或不同的步骤中将平面金属材料弯曲至高达180°的弯曲角度，以形成复合组件，该复合组件集成不同功能，并减少车身组件的总数量，从而减少必要的焊接工作。据此，一台机器可用于不同且实际需要的组件制造，并且还可用于返工、重新设计或原型。简单的制造方式对于试产扩量、小系列、具有高多样性变化的车辆或基于特许经营的车辆系统尤其有益。弯曲成形(或也称为“弯曲”)被定义为弯曲负荷占主导的成形方法。从而弯曲应力在成形区内受到影响。更详细地讲，平面金属材料的弯曲可被描述为一个表面部分相对于剩余部分的向下转动。作为弯曲成形的子工序，如珠缘、切边、凸缘、自由弯曲、旋转弯曲或辊弯曲的工序满足本专利技术的方法。在下文中，弯曲角度为90°的平片边缘处的弯曲被命名为站缝，而≈180°的弯曲仅被命名为“接缝”(“翻转”也是常见的定义)。弯曲成形的另一个优点是工具的灵活使用：在没有起重机支撑的情况下，轻弯制工具的快速工具更换对于至少一个人是可能的。初始金属材料是厚度为≤6.0mm(更优选地为≤3.0mm)的平面材料，并且可作为线圈、条带、片材、板或面板来执行。利用通过激光、喷水法或机械切割的优选切割，预组装的成形形状也是可能的。因此，切割能够以某种方式进行，使得用于稍后弯曲成形的所有片材以具有最低可能的废料和高材料产率的方式嵌套。这种制造方式的有益效果是，尤其是对于特许经营车辆系统而言，将材料更便宜、更容易且更有效地运输到最终将承载结构组装在一起的最终地点：将(预组装的)平片递送到仅需要弯曲成形机的最终组装工厂，而不是将大的已成形组件从供应商或另一个冲压工厂递送到该处。运输(尤其是跨不同洲的运输)显示出几乎100％的效率，完全不涉及与已成形组件相关的运输。在之前没有高投资的情况下，新工厂、公司或特许经营权持有者的快速和本地试产扩量是可能的。与本申请领域中的铝挤出型材或模铸铝组件相比，在乘用车的承载结构与复杂弯曲成形的片材接合的情况下，可弥补平片的缺点。在美国专利申请2014327274A1中，作为一个示例指出了此类铝挤出型材用于乘用车的广泛使用。在弯曲成形之后，使用接合工艺(优选地为热接合工艺，如焊接)来闭合类似的弯曲成形的边缘、组件或者还将不同的弯曲成形的片材接合到最终承载结构。本专利技术的方法、用法或型材还可减少焊接工作，而且可减少针对一个承载结构使用的不同焊接技术的数量。因此再次，投资成本得以降低。可使用更简单的夹紧装置来接合不同的弯曲成形组件。作为优选设计，仅使用搭接构型中的一种焊接方法，如双片材(最大三片材)构型中的电阻点焊。利用这种方法，将弯曲成形组件嵌套到折叠盒状承载结构是可能的。本专利技术的一种优选的设计是引入与主弯曲方向(角度)交叉的短弯曲护条以将承载结构也硬化到其它负载方向上。优选地用于本专利技术的另一种设计方法是在切割期间包括狭槽，类似的部件或不同的弯曲成形组件可连结到这些狭槽中。利用这种“插头系统”，可更容易地执行随后的焊接，无需另外的夹紧装置，该插头系统被定位成用于该工艺步骤，而且可增强完整承载结构的刚度。除了平片的弯曲成形之外，当然还可为不同的部件添加弯曲成形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，将根据DIN EN ISO 8586的弯曲成形用作由金属平面材料制成的所述结构的主要成形工序(≥50％)，由此所述承载结构被定义为陆基机动车辆或其附接或牵拉结构，并且由此所述弯曲成形对于大多数金属平面材料(≥50％)作为多边缘成形工艺实施。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180116 EP 18151889.51.一种用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，将根据DINENISO8586的弯曲成形用作由金属平面材料制成的所述结构的主要成形工序(≥50％)，由此所述承载结构被定义为陆基机动车辆或其附接或牵拉结构，并且由此所述弯曲成形对于大多数金属平面材料(≥50％)作为多边缘成形工艺实施。


2.根据权利要求1所述的用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，所使用的所述承载结构是金属平面材料并且具有≤6.0mm、更优选地≤3.0mm的厚度。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，在必要的预备切割步骤和随后的弯曲成形步骤之前，所使用的金属平面材料的最终状态为线圈、条带、板、片材、坯件、具有轮廓的或成型的片材或面板。


4.根据前述权利要求中任一项所述的用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，所述承载结构与毛坯金属表面一起使用，而无需附加的喷涂或阴极浸涂。


5.根据权利要求1、2、3所述的用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，所述金属平面材料优选地为不锈钢，更优选地为冷硬化不锈钢。


6.根据权利要求1、2、3所述的用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，所述金属平面材料优选地为高强度钢，所述高强度钢同时具有≥400MPa的屈服强度Rp0.2和≥90°的弯曲角度α。


7.根据权利要求1、2、3所述的用于制造乘用车的承载结构的方法，其特征在于，所述金属平面材料是柔性轧制或定制焊接产品。
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·弗罗利希，斯蒂芬·林德纳，赛尔库克·埃伦，
申请(专利权)人：奥托库姆普联合股份公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI