用于通过塑性变形将第一组件连接到第二组件的方法
【专利摘要】本发明涉及用于将第一组件连接到第二组件的方法，其中第一组件具有变形区域，其中在第一方法步骤中，变形区域至少部分地被加热，其中在第二方法步骤中，提供用于塑性变形的内模，其中在第三方法步骤中，第一组件在变形区域内塑性变形以便将第一组件连接到第二组件，并且其中在第二方法步骤中，变形区域至少部分地由内模接触。
【专利说明】
用于通过塑性变形将第一组件连接到第二组件的方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于连接两个组件的方法。
【背景技术】
[0002]在汽车结构中，组件现今更加频繁地通过塑性成形而连接到彼此，优选通过拉伸压缩成形，诸如像胀形凸起、卷边或翻边。与其它结合方法诸如焊接相比，通过塑性成形进行连接具有以下优点:例如在生产过程中降低周期时间以及避免由水垢形成所导致的覆层问题。尤其是覆层的问题有时必须得费力地重做，因此是不希望的。对于塑性成形而言所必需的薄壁组件(优选是管)部分地需要进一步提高组件之间的连接质量的辅助装置或方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种方法或辅助装置，通过其通过塑性成形进一步改善第一组件到第二组件的连接。
[0004]本发明的目的通过用于将第一组件连接到第二组件的方法实现，其中第一组件具有变形区域，其中在第一方法步骤中，变形区域至少部分地被加热，其中在第二方法步骤中，提供用于塑性变形的内模，其中在第三方法步骤中，第一组件在变形区域内塑性变形以便将第一组件连接到第二组件，并且其中在第二方法步骤中，变形区域至少部分地由内模接触。
[0005]在此可有利的是，在塑性变形过程中，在成形过程中未包括的第一组件的部分支撑在第一组件的内模上。具体地，在第三方法步骤中，压力从内模施加到第一组件上。塑性变形优选包括拉伸压缩成形，特别是胀形凸起、卷边和/或翻边。具体地，第一组件的塑性变形产生凸起，其以互锁和/或摩擦接合的方式沿着至少一个方向、优选沿着两个相反的方向相互作用。具体地，第二组件由凸起围绕，由此可在第一组件和第二组件之间可有利地获得连接。通过支撑在内模上，相比于没有内模的塑性变形可以产生更高的凸起，由此提高第一组件到第二组件的连接的稳定性。在变形区域中内模与第一组件的接触，特别是与在成形过程中未包括的第一组件的那些部分的接触，允许产生特别高的凸起。还可设想到的是，在第三方法步骤中，压力从内模施加到第一组件上，由此可有利地控制塑性变形。具体地，以这种方式，凸起可在它们的对称性或均匀性方面得到改进。
[0006]本发明的有利的改进和发展可从从属权利要求和参照附图的描述获得。
[0007]在本发明的另一实施例中，设置成使得在第二方法步骤中，使得内模至少部分地沿着变形区域移动。其结果是，塑性变形可被有利地进一步辅助或控制。
[0008]在本发明的另一实施例中，设置成使得内模具有可动部分，在第二方法步骤中，可动部分与变形区域至少部分地接触。具体地，特别是在变形区域中的从可动部分到第一组件的压力通过可动部分从内模移动出来而是固定的。为此目的，设置成使得内模以如此的方式相对于第一组件布置以至于可动部分至少部分地接触变形区域。
[0009]在本发明的又一个实施例中，设置成使得第一组件由中空主体、优选具有对称轴线的中空主体形成。具体地，它是管，例如适于车辆座椅的座垫管。此外，中空主体具有面向对称轴线的内侧面和背离对称轴线的外侧面。在内模和第一组件的内侧面之间的沿着相对于对称轴线垂直于延伸的方向的距离被称为内间距。
[0010]在本发明的另一实施例中，设置成使得:
[0011 ]-在第二方法步骤中，内模布置在第一组件的中空主体内；
[0012]-在第三方法步骤中，内模的可动部分压靠中空主体的内侧面;和/或
[0013]-在第三方法步骤中，内模旋转。
[0014]其结果是，可有利地进一步控制凸起的形成。在这种情况下，设置成使得压力和/或旋转速度被设置为限定由塑性变形所导致的凸起的高度和形状。优选地，压力和/或旋转速度适应于第一组件的性质，诸如像厚度或材料。通过旋转和/或压力，凸起的尺寸和形状可被有利地限定。此外，设置成使得在第三方法步骤中产生一些凸起。在这种情况下，可设想到的是第一子区域和第二子区域在第一方法步骤中被加热，内模具有可动部分和另一可动部分。具体地，设置成使得可动部分压靠第一子区域以及另一可动部分压靠第二子区域。优选地，可动部分或另一可动部分的压力和/或旋转速度单独地适应于第一子区域或第二子区域。
[0015]其结果是，两个凸起可在第三方法步骤中产生，各个凸出的相应形状和/或尺寸单独由分别设置的压力或旋转速度限定。
[0016]在另一实施例中，设置成使得在第四方法步骤中，将内模从第一组件移除。优选的是，可动部分在第四方法步骤之前向回移动。其结果是，相比于具有延伸部分的内模，内模的横截面沿着相对于对称轴线垂直延伸的平面减小。其结果是，有利地促进内模从第一组件移除，内模优选从第一组件无接触地(相对于第一组件)移除，以便有利地避免由压挤或摩擦(在第一组件和内模之间)导致凸起变形。优选地，在第四方法步骤中，内间距总是大于
0.01毫米。
[0017]在另一实施例中，设置成使得在第一方法步骤中通过辐射和/或感应至少部分地加热变形区域。具体地，加热在变形区域中的第一子区域和/或第二子区域。通过辐射和/或感应，第一组件可以特定的方式在所需的区域内进行加热。
[0018]本发明的再一个主题是用于通过上述方法之一将第一组件连接到第二组件的具有可动部分的内模。通过这样的内模，内模在第一组件上、特别是在变形区域上的压力可被设置或固定，由此可有利地操纵塑性变形、以及因此由塑性变形导致的凸起的尺寸和成形。
[0019]在本发明的另一实施例中，设置成使得内模具有对称轴线，具有缩回部分的内模在相对于对称轴线垂直延伸的平面中具有第一横截面，以及具有延伸部分的内模在相对于对称轴线垂直延伸的平面中具有第二横截面，第二横截面大于第一横截面。在这种情况下，设置成使得内模具有在塑性变形过程中延伸的部分以及在内模从第一组件撤出过程中缩回的部分。
[0020]在本发明的另一实施例中，设置成使得具有缩回部分的内模可以无接触地被引导到第一组件的空腔区域内或离开第一组件的空腔区域。其结果是，内模可有利地在塑性变形之后移除，通过内间距增加而在从第一组件撤出的过程中减少内模与第一组件接触的可能性。
[0021]本发明的进一步的细节、特征和优点从附图和优选实施例的基于附图的随后描述而显现出来。附图从而仅仅示出本发明的实施例，其通过实例的方式给出并且不限制本发明的基本理念。
【附图说明】
[0022]图1示出通过根据现有技术的塑性变形用于将第一组件连接到第二组件的方法。
[0023]图2示出通过根据通过实例方式给出的本发明的第一实施例的塑性变形用于将第一组件连接到第二组件的方法。
【具体实施方式】
[0024]在各幅附图中，相同的部分始终设有相同的标号，并且因此在每种情况下通常也只提到或提及一次。
[0025]在图1中，描绘通过根据现有技术的塑性变形用于将第一组件I连接到第二组件2的方法，在所呈现方法的过程中的瞬态从左到右示出。用于连接所需的塑性成形通常是拉伸压缩成形;具体地，它通过胀形凸起而结合。在这种情况下，典型地设置成使得第一组件I被设置成为一中空主体，优选是管，具有对称轴线4。还设置成使得第一组件I具有变形区域10，变形区域10以如此的方式通过塑性成形形成凸起，以至于(通过塑料成形)产生的凸起以与第二组件2互锁和/或摩擦接合的方式相互作用，并且第一组件I通过该相互作用与第二组件2保持在一起或连接到第二组件2。优选地，在第一方法步骤中在塑性变形之前加热在变形区域10中的第一组件I。通过加热，第一组件I的材料特性被改变到塑性变形可优先在经加热的区域内而不是未加热区域内发生的程度。此外，通过加热降低在变形过程中形成裂缝的可能性。具体地，设置成使得，在第二方法步骤中，内模5布置在空腔内，特别是布置在变形区域内。具体地，内模5沿着插入方向6插入。此外，第二组件2在变形区域10内布置在第一组件I上。优选地，第一组件I具有一个间隙，第二组件2能够布置在该间隙内，优选以精确配合布置在该间隙内。具体地，第二组件2紧邻第一组件I优选以接触的关系沿着整个圆周布置。此外，可以设想到的是，在第一方法步骤中加热在变形区域10中的第一子区域和第二子区域，第二组件2邻接第三子区域，第三子区域沿着平行于对称轴线4延伸的方向布置在第一和第二子区域之间。从左侧的第三视图示出第一组件I的塑性变形。在此，设置成使得凸起通过塑性变形在变形区域的第一和第二子区域内产生，第二组件2沿着平行于对称轴线4延伸的方向相对于凸起以互锁的方式布置。具体地，第二组件2由凸起围绕，由此可实现第一组件I和第二组件2的连接。优选的是，内模5被有利地支撑在在成形过程中未包括的部分上。具体地，已经令人惊奇地发现，塑性变形特别是胀形凸起的质量可通过越来越小的内间距得以改善，内间距在内模5和第一组件I的沿着相对于对称轴线4垂直延伸的方向的内侧之间。因此，希望选择尽可能小的内间距。然而，内间距不能随意地减小，因为在第四方法步骤(从左侧起的第四图像)中，内模5必须再次沿着撤出方向7从空腔抽出。在此，如果内间距被选择为太小则存在内模5和第一组件I出现抵靠彼此压挤或摩擦的风险。如果内间距被选择为太小，则最终的第一组件I具有不对称或不均匀地形成的凸起，这会降低了第一组件I和第二组件2的连接质量。根据现有技术，在形成连接的方法中发现在尽可能小的内间距允许内模5从第一组件I的空腔主要以无接触的关系撤出的内间距之间的折衷。
[0026]在图2中，描绘通过根据本发明第一示例性实施例的塑性变形用于将第一组件I连接到第二组件2的方法，在所呈现方法的过程中的瞬态从左到右示意性地示出。该方法从图1中所呈现方法的不同之处在于内模5，其具有可动部分15。具体地，设置成使得内模5在第二方法步骤中以如此的方式布置在第一组件I的空腔内，以至于可动部分15沿着相对于对称轴线4垂直延伸的方向邻近变形区区域10布置。此外，设置成使得该可动部分15针对第三方法步骤移出或扩展。具体地，可动部分15以如此的方式移出以至于在第二方法步骤中，可动部分15至少部分地抵靠第一组件I的变形区域10的内侧面定位，优选抵靠在成形过程中未包括的变形区域10的部分。具体地，压力从可动部分15作用到第一子区域上。此外，设置成使得在第二方法步骤中，内模5围绕轴线对称4旋转。其结果是，塑性变形可有利地额外地受到控制或影响。此外，设置成使得可动部分针对第四方法步骤被再次缩回。具体地，可动部分15以如此的方式缩回到内模5内，以至于针对沿着对称轴线4的所有位置，内间距不会低于最小间距。优选地，最小间距为0.1毫米。在缩回状态下，可动部分15可以基本上无接触的方式与内模5—起从第一组件I的空腔移除。其结果是，可以获得与现有技术相比更均匀和更对称的凸起或塑性变形。具体地，相比于现有技术可获得更高的壁，由此有利地增加在第一组件I和第二组件2之间的连接的承重比例以及因此强度。
[0027]附图标记清单
[0028]I第一组件
[0029]2第二组件
[0030]4对称轴线
[0031]5 内模
[0032]6插入方向
[0033]7撤出方向
[0034]10变形区域
[0035]15可动部分
【主权项】
1.用于将第一组件(I)连接到第二组件(2)的方法，其中第一组件(I)具有变形区域(10)，其中在第一方法步骤中，变形区域至少部分地被加热，其中在第二方法步骤中，提供用于塑性变形的内模(5)，其中在第三方法步骤中，第一组件(I)在变形区域(10)内塑性变形，以便将第一组件(I)连接到第二组件(2)，并且其中在第二方法步骤中，变形区域(10)至少部分地由内模(5)接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中在第二方法步骤中，内模(5)至少部分地沿着变形区域(10)移动。3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中内模(5)具有可动部分(15)，在第二方法步骤中，可动部分(15)与变形区域(10)至少部分地接触。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中第一组件(I)由中空主体形成。5.根据权利要求4所述的方法，其中: -在第二方法步骤中，内模(5)布置在第一组件(I)的中空主体内； -在第三方法步骤中，内模(5)的可动部分(15)压靠中空主体的内侧面;和/或 -在第三方法步骤中，内模(5)旋转。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在第四方法步骤中，将内模(5)从第一组件(1)移除。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在第一方法步骤中，通过辐射和/或感应至少部分地加热变形区域(10)。8.—种用于通过根据权利要求1至7之一所述的方法将第一组件(I)连接到第二组件(2)的具有可动部分(15)的内模(5)。9.根据权利要求8所述的内模(5)，其中内模(5)具有对称轴线，具有缩回部分的内模(5)在相对于对称轴线垂直延伸的平面中具有第一横截面，以及具有延伸部分的内模(5)在相对于对称轴线垂直延伸的平面中具有第二横截面，第二横截面大于第一横截面。10.根据权利要求9所述的内模(5)，其中具有缩回部分的内模(5)能够无接触地被引导到第一组件(I)的空腔区域内或离开第一组件(I)的空腔区域。
【文档编号】B21D39/06GK105980080SQ201480075218
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】A·丹海西希, M·普拉特弗特, L·米伦布罗克
【申请人】约翰逊控股公司