用于通過塑性變形將第一組件連接到第二組件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于將第一組件連接到第二組件的方法，其中第一組件具有變形區(qū)域，其中在第一方法步驟中，變形區(qū)域至少部分地被加熱，其中在第二方法步驟中，提供用于塑性變形的內(nèi)模，其中在第三方法步驟中，第一組件在變形區(qū)域內(nèi)塑性變形以便將第一組件連接到第二組件，并且其中在第二方法步驟中，變形區(qū)域至少部分地由內(nèi)模接觸。
【專利說明】
用于通過塑性變形將第一組件連接到第二組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于連接兩個(gè)組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車結(jié)構(gòu)中，組件現(xiàn)今更加頻繁地通過塑性成形而連接到彼此，優(yōu)選通過拉伸壓縮成形，諸如像脹形凸起、卷邊或翻邊。與其它結(jié)合方法諸如焊接相比，通過塑性成形進(jìn)行連接具有以下優(yōu)點(diǎn):例如在生產(chǎn)過程中降低周期時(shí)間以及避免由水垢形成所導(dǎo)致的覆層問題。尤其是覆層的問題有時(shí)必須得費(fèi)力地重做，因此是不希望的。對(duì)于塑性成形而言所必需的薄壁組件(優(yōu)選是管)部分地需要進(jìn)一步提高組件之間的連接質(zhì)量的輔助裝置或方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種方法或輔助裝置，通過其通過塑性成形進(jìn)一步改善第一組件到第二組件的連接。
[0004]本發(fā)明的目的通過用于將第一組件連接到第二組件的方法實(shí)現(xiàn)，其中第一組件具有變形區(qū)域，其中在第一方法步驟中，變形區(qū)域至少部分地被加熱，其中在第二方法步驟中，提供用于塑性變形的內(nèi)模，其中在第三方法步驟中，第一組件在變形區(qū)域內(nèi)塑性變形以便將第一組件連接到第二組件，并且其中在第二方法步驟中，變形區(qū)域至少部分地由內(nèi)模接觸。
[0005]在此可有利的是，在塑性變形過程中，在成形過程中未包括的第一組件的部分支撐在第一組件的內(nèi)模上。具體地，在第三方法步驟中，壓力從內(nèi)模施加到第一組件上。塑性變形優(yōu)選包括拉伸壓縮成形，特別是脹形凸起、卷邊和/或翻邊。具體地，第一組件的塑性變形產(chǎn)生凸起，其以互鎖和/或摩擦接合的方式沿著至少一個(gè)方向、優(yōu)選沿著兩個(gè)相反的方向相互作用。具體地，第二組件由凸起圍繞，由此可在第一組件和第二組件之間可有利地獲得連接。通過支撐在內(nèi)模上，相比于沒有內(nèi)模的塑性變形可以產(chǎn)生更高的凸起，由此提高第一組件到第二組件的連接的穩(wěn)定性。在變形區(qū)域中內(nèi)模與第一組件的接觸，特別是與在成形過程中未包括的第一組件的那些部分的接觸，允許產(chǎn)生特別高的凸起。還可設(shè)想到的是，在第三方法步驟中，壓力從內(nèi)模施加到第一組件上，由此可有利地控制塑性變形。具體地，以這種方式，凸起可在它們的對(duì)稱性或均勻性方面得到改進(jìn)。
[0006]本發(fā)明的有利的改進(jìn)和發(fā)展可從從屬權(quán)利要求和參照附圖的描述獲得。
[0007]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得在第二方法步驟中，使得內(nèi)模至少部分地沿著變形區(qū)域移動(dòng)。其結(jié)果是，塑性變形可被有利地進(jìn)一步輔助或控制。
[0008]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得內(nèi)模具有可動(dòng)部分，在第二方法步驟中，可動(dòng)部分與變形區(qū)域至少部分地接觸。具體地，特別是在變形區(qū)域中的從可動(dòng)部分到第一組件的壓力通過可動(dòng)部分從內(nèi)模移動(dòng)出來而是固定的。為此目的，設(shè)置成使得內(nèi)模以如此的方式相對(duì)于第一組件布置以至于可動(dòng)部分至少部分地接觸變形區(qū)域。
[0009]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置成使得第一組件由中空主體、優(yōu)選具有對(duì)稱軸線的中空主體形成。具體地，它是管，例如適于車輛座椅的座墊管。此外，中空主體具有面向?qū)ΨQ軸線的內(nèi)側(cè)面和背離對(duì)稱軸線的外側(cè)面。在內(nèi)模和第一組件的內(nèi)側(cè)面之間的沿著相對(duì)于對(duì)稱軸線垂直于延伸的方向的距離被稱為內(nèi)間距。
[0010]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得:
[0011 ]-在第二方法步驟中，內(nèi)模布置在第一組件的中空主體內(nèi)；
[0012]-在第三方法步驟中，內(nèi)模的可動(dòng)部分壓靠中空主體的內(nèi)側(cè)面;和/或
[0013]-在第三方法步驟中，內(nèi)模旋轉(zhuǎn)。
[0014]其結(jié)果是，可有利地進(jìn)一步控制凸起的形成。在這種情況下，設(shè)置成使得壓力和/或旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)置為限定由塑性變形所導(dǎo)致的凸起的高度和形狀。優(yōu)選地，壓力和/或旋轉(zhuǎn)速度適應(yīng)于第一組件的性質(zhì)，諸如像厚度或材料。通過旋轉(zhuǎn)和/或壓力，凸起的尺寸和形狀可被有利地限定。此外，設(shè)置成使得在第三方法步驟中產(chǎn)生一些凸起。在這種情況下，可設(shè)想到的是第一子區(qū)域和第二子區(qū)域在第一方法步驟中被加熱，內(nèi)模具有可動(dòng)部分和另一可動(dòng)部分。具體地，設(shè)置成使得可動(dòng)部分壓靠第一子區(qū)域以及另一可動(dòng)部分壓靠第二子區(qū)域。優(yōu)選地，可動(dòng)部分或另一可動(dòng)部分的壓力和/或旋轉(zhuǎn)速度單獨(dú)地適應(yīng)于第一子區(qū)域或第二子區(qū)域。
[0015]其結(jié)果是，兩個(gè)凸起可在第三方法步驟中產(chǎn)生，各個(gè)凸出的相應(yīng)形狀和/或尺寸單獨(dú)由分別設(shè)置的壓力或旋轉(zhuǎn)速度限定。
[0016]在另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得在第四方法步驟中，將內(nèi)模從第一組件移除。優(yōu)選的是，可動(dòng)部分在第四方法步驟之前向回移動(dòng)。其結(jié)果是，相比于具有延伸部分的內(nèi)模，內(nèi)模的橫截面沿著相對(duì)于對(duì)稱軸線垂直延伸的平面減小。其結(jié)果是，有利地促進(jìn)內(nèi)模從第一組件移除，內(nèi)模優(yōu)選從第一組件無接觸地(相對(duì)于第一組件)移除，以便有利地避免由壓擠或摩擦(在第一組件和內(nèi)模之間)導(dǎo)致凸起變形。優(yōu)選地，在第四方法步驟中，內(nèi)間距總是大于
0.01毫米。
[0017]在另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得在第一方法步驟中通過輻射和/或感應(yīng)至少部分地加熱變形區(qū)域。具體地，加熱在變形區(qū)域中的第一子區(qū)域和/或第二子區(qū)域。通過輻射和/或感應(yīng)，第一組件可以特定的方式在所需的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加熱。
[0018]本發(fā)明的再一個(gè)主題是用于通過上述方法之一將第一組件連接到第二組件的具有可動(dòng)部分的內(nèi)模。通過這樣的內(nèi)模，內(nèi)模在第一組件上、特別是在變形區(qū)域上的壓力可被設(shè)置或固定，由此可有利地操縱塑性變形、以及因此由塑性變形導(dǎo)致的凸起的尺寸和成形。
[0019]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得內(nèi)模具有對(duì)稱軸線，具有縮回部分的內(nèi)模在相對(duì)于對(duì)稱軸線垂直延伸的平面中具有第一橫截面，以及具有延伸部分的內(nèi)模在相對(duì)于對(duì)稱軸線垂直延伸的平面中具有第二橫截面，第二橫截面大于第一橫截面。在這種情況下，設(shè)置成使得內(nèi)模具有在塑性變形過程中延伸的部分以及在內(nèi)模從第一組件撤出過程中縮回的部分。
[0020]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，設(shè)置成使得具有縮回部分的內(nèi)?？梢詿o接觸地被引導(dǎo)到第一組件的空腔區(qū)域內(nèi)或離開第一組件的空腔區(qū)域。其結(jié)果是，內(nèi)?？捎欣卦谒苄宰冃沃笠瞥ㄟ^內(nèi)間距增加而在從第一組件撤出的過程中減少內(nèi)模與第一組件接觸的可能性。
[0021]本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)從附圖和優(yōu)選實(shí)施例的基于附圖的隨后描述而顯現(xiàn)出來。附圖從而僅僅示出本發(fā)明的實(shí)施例，其通過實(shí)例的方式給出并且不限制本發(fā)明的基本理念。
【附圖說明】
[0022]圖1示出通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的塑性變形用于將第一組件連接到第二組件的方法。
[0023]圖2示出通過根據(jù)通過實(shí)例方式給出的本發(fā)明的第一實(shí)施例的塑性變形用于將第一組件連接到第二組件的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在各幅附圖中，相同的部分始終設(shè)有相同的標(biāo)號(hào)，并且因此在每種情況下通常也只提到或提及一次。
[0025]在圖1中，描繪通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的塑性變形用于將第一組件I連接到第二組件2的方法，在所呈現(xiàn)方法的過程中的瞬態(tài)從左到右示出。用于連接所需的塑性成形通常是拉伸壓縮成形;具體地，它通過脹形凸起而結(jié)合。在這種情況下，典型地設(shè)置成使得第一組件I被設(shè)置成為一中空主體，優(yōu)選是管，具有對(duì)稱軸線4。還設(shè)置成使得第一組件I具有變形區(qū)域10，變形區(qū)域10以如此的方式通過塑性成形形成凸起，以至于(通過塑料成形)產(chǎn)生的凸起以與第二組件2互鎖和/或摩擦接合的方式相互作用，并且第一組件I通過該相互作用與第二組件2保持在一起或連接到第二組件2。優(yōu)選地，在第一方法步驟中在塑性變形之前加熱在變形區(qū)域10中的第一組件I。通過加熱，第一組件I的材料特性被改變到塑性變形可優(yōu)先在經(jīng)加熱的區(qū)域內(nèi)而不是未加熱區(qū)域內(nèi)發(fā)生的程度。此外，通過加熱降低在變形過程中形成裂縫的可能性。具體地，設(shè)置成使得，在第二方法步驟中，內(nèi)模5布置在空腔內(nèi)，特別是布置在變形區(qū)域內(nèi)。具體地，內(nèi)模5沿著插入方向6插入。此外，第二組件2在變形區(qū)域10內(nèi)布置在第一組件I上。優(yōu)選地，第一組件I具有一個(gè)間隙，第二組件2能夠布置在該間隙內(nèi)，優(yōu)選以精確配合布置在該間隙內(nèi)。具體地，第二組件2緊鄰第一組件I優(yōu)選以接觸的關(guān)系沿著整個(gè)圓周布置。此外，可以設(shè)想到的是，在第一方法步驟中加熱在變形區(qū)域10中的第一子區(qū)域和第二子區(qū)域，第二組件2鄰接第三子區(qū)域，第三子區(qū)域沿著平行于對(duì)稱軸線4延伸的方向布置在第一和第二子區(qū)域之間。從左側(cè)的第三視圖示出第一組件I的塑性變形。在此，設(shè)置成使得凸起通過塑性變形在變形區(qū)域的第一和第二子區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生，第二組件2沿著平行于對(duì)稱軸線4延伸的方向相對(duì)于凸起以互鎖的方式布置。具體地，第二組件2由凸起圍繞，由此可實(shí)現(xiàn)第一組件I和第二組件2的連接。優(yōu)選的是，內(nèi)模5被有利地支撐在在成形過程中未包括的部分上。具體地，已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，塑性變形特別是脹形凸起的質(zhì)量可通過越來越小的內(nèi)間距得以改善，內(nèi)間距在內(nèi)模5和第一組件I的沿著相對(duì)于對(duì)稱軸線4垂直延伸的方向的內(nèi)側(cè)之間。因此，希望選擇盡可能小的內(nèi)間距。然而，內(nèi)間距不能隨意地減小，因?yàn)樵诘谒姆椒ú襟E(從左側(cè)起的第四圖像)中，內(nèi)模5必須再次沿著撤出方向7從空腔抽出。在此，如果內(nèi)間距被選擇為太小則存在內(nèi)模5和第一組件I出現(xiàn)抵靠彼此壓擠或摩擦的風(fēng)險(xiǎn)。如果內(nèi)間距被選擇為太小，則最終的第一組件I具有不對(duì)稱或不均勻地形成的凸起，這會(huì)降低了第一組件I和第二組件2的連接質(zhì)量。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在形成連接的方法中發(fā)現(xiàn)在盡可能小的內(nèi)間距允許內(nèi)模5從第一組件I的空腔主要以無接觸的關(guān)系撤出的內(nèi)間距之間的折衷。
[0026]在圖2中，描繪通過根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的塑性變形用于將第一組件I連接到第二組件2的方法，在所呈現(xiàn)方法的過程中的瞬態(tài)從左到右示意性地示出。該方法從圖1中所呈現(xiàn)方法的不同之處在于內(nèi)模5，其具有可動(dòng)部分15。具體地，設(shè)置成使得內(nèi)模5在第二方法步驟中以如此的方式布置在第一組件I的空腔內(nèi)，以至于可動(dòng)部分15沿著相對(duì)于對(duì)稱軸線4垂直延伸的方向鄰近變形區(qū)區(qū)域10布置。此外，設(shè)置成使得該可動(dòng)部分15針對(duì)第三方法步驟移出或擴(kuò)展。具體地，可動(dòng)部分15以如此的方式移出以至于在第二方法步驟中，可動(dòng)部分15至少部分地抵靠第一組件I的變形區(qū)域10的內(nèi)側(cè)面定位，優(yōu)選抵靠在成形過程中未包括的變形區(qū)域10的部分。具體地，壓力從可動(dòng)部分15作用到第一子區(qū)域上。此外，設(shè)置成使得在第二方法步驟中，內(nèi)模5圍繞軸線對(duì)稱4旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果是，塑性變形可有利地額外地受到控制或影響。此外，設(shè)置成使得可動(dòng)部分針對(duì)第四方法步驟被再次縮回。具體地，可動(dòng)部分15以如此的方式縮回到內(nèi)模5內(nèi)，以至于針對(duì)沿著對(duì)稱軸線4的所有位置，內(nèi)間距不會(huì)低于最小間距。優(yōu)選地，最小間距為0.1毫米。在縮回狀態(tài)下，可動(dòng)部分15可以基本上無接觸的方式與內(nèi)模5—起從第一組件I的空腔移除。其結(jié)果是，可以獲得與現(xiàn)有技術(shù)相比更均勻和更對(duì)稱的凸起或塑性變形。具體地，相比于現(xiàn)有技術(shù)可獲得更高的壁，由此有利地增加在第一組件I和第二組件2之間的連接的承重比例以及因此強(qiáng)度。
[0027]附圖標(biāo)記清單
[0028]I第一組件
[0029]2第二組件
[0030]4對(duì)稱軸線
[0031]5 內(nèi)模
[0032]6插入方向
[0033]7撤出方向
[0034]10變形區(qū)域
[0035]15可動(dòng)部分
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于將第一組件(I)連接到第二組件(2)的方法，其中第一組件(I)具有變形區(qū)域(10)，其中在第一方法步驟中，變形區(qū)域至少部分地被加熱，其中在第二方法步驟中，提供用于塑性變形的內(nèi)模(5)，其中在第三方法步驟中，第一組件(I)在變形區(qū)域(10)內(nèi)塑性變形，以便將第一組件(I)連接到第二組件(2)，并且其中在第二方法步驟中，變形區(qū)域(10)至少部分地由內(nèi)模(5)接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在第二方法步驟中，內(nèi)模(5)至少部分地沿著變形區(qū)域(10)移動(dòng)。3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中內(nèi)模(5)具有可動(dòng)部分(15)，在第二方法步驟中，可動(dòng)部分(15)與變形區(qū)域(10)至少部分地接觸。4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中第一組件(I)由中空主體形成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中: -在第二方法步驟中，內(nèi)模(5)布置在第一組件(I)的中空主體內(nèi)； -在第三方法步驟中，內(nèi)模(5)的可動(dòng)部分(15)壓靠中空主體的內(nèi)側(cè)面;和/或 -在第三方法步驟中，內(nèi)模(5)旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在第四方法步驟中，將內(nèi)模(5)從第一組件(1)移除。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在第一方法步驟中，通過輻射和/或感應(yīng)至少部分地加熱變形區(qū)域(10)。8.—種用于通過根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法將第一組件(I)連接到第二組件(2)的具有可動(dòng)部分(15)的內(nèi)模(5)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)模(5)，其中內(nèi)模(5)具有對(duì)稱軸線，具有縮回部分的內(nèi)模(5)在相對(duì)于對(duì)稱軸線垂直延伸的平面中具有第一橫截面，以及具有延伸部分的內(nèi)模(5)在相對(duì)于對(duì)稱軸線垂直延伸的平面中具有第二橫截面，第二橫截面大于第一橫截面。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)模(5)，其中具有縮回部分的內(nèi)模(5)能夠無接觸地被引導(dǎo)到第一組件(I)的空腔區(qū)域內(nèi)或離開第一組件(I)的空腔區(qū)域。
【文檔編號(hào)】B21D39/06GK105980080SQ201480075218
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日
【發(fā)明人】A·丹海西希, M·普拉特弗特, L·米倫布羅克
【申請(qǐng)人】約翰遜控股公司