專利名稱：制造汽車部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造汽車部件的方法。
背景技術(shù)：
在背景技術(shù)中，制造汽車的安裝件(亦稱附件)的方法是公知的，由此，由諸如板狀金屬面板部分等等的金屬結(jié)構(gòu)元件使用成形步驟制造汽車的車身部件。之后，該部件通常會(huì)在熱作用下進(jìn)行表面處理。
EP 1 041 130 A2公開了例如門、后門、機(jī)蓋或滑動(dòng)天窗蓋的汽車車身部件的卷邊密封。用于這一目的的方法以借助UV照射將密封材料在車身框架中的預(yù)交聯(lián)為基礎(chǔ)。在緊隨其后的第二步驟中，卷邊膠和密封材料在熱的作用下硬化。車身部件然后在電泳浸漆(CDP)爐中經(jīng)受熱硬化。
對(duì)在單個(gè)制造階段中這樣制造的汽車安裝件的幾何尺寸進(jìn)行更仔細(xì)的檢查表明該部件的形狀明顯地發(fā)生變化。
因此，已公知由于所使用的金屬板的彈力和/或彈性屬性，所以在成形步驟期間會(huì)出現(xiàn)難于預(yù)計(jì)的影響，尤其是在卷邊、預(yù)折邊和最終折邊期間。Zhang，G.，Hao，H.，Wu，X.，Hu，S.J.，Harper，K.和Faitel，W.于2000年在“制造過程”(Manufacturing Processes)的Vol.2 No.4的241-246頁的“曲面-直邊的折邊的實(shí)驗(yàn)研究”(An experimental investigation of curvedsurface-straight edge hemming)以及Zhang，G，Wu，X.和Hu，S.J.于2001年在“機(jī)械材料和技術(shù)”(Engineering Materials and Technology)的Vol.123，No.4的436-441頁的“對(duì)于折邊過程中的扭曲和回彈的基礎(chǔ)機(jī)制的研究”(A studyon fundamental mechanisms of warp and recoil in hemming)已經(jīng)在這一方面進(jìn)行了更完整的研究。
因此，車身安裝件和整個(gè)機(jī)蓋，在使用有效工具表面的標(biāo)稱幾何尺寸，即，具有用于此目的的工具的幾何尺寸的卷邊工具進(jìn)行預(yù)折邊和最終折邊之后，對(duì)應(yīng)于要被折邊的部件的標(biāo)稱幾何尺寸，具有偏離它們的標(biāo)稱幾何尺寸的偏差。這完全是由于“滾進(jìn)、滾出、扭曲、回彈”現(xiàn)象造成的。
同樣，在經(jīng)過電泳浸漆之后和隨后的爐內(nèi)干燥之后，各部件再次表現(xiàn)出明顯偏離其標(biāo)稱幾何尺寸的偏差。這些偏差可能是由于若干原因造成的。例如，在非切割制造(深沖、裁切、卷邊、鍛壓、折邊)的過程中，引入機(jī)蓋中的內(nèi)部應(yīng)力被減小。除此之外，是因?yàn)橄率鍪聦?shí)，即所使用的任何的卷邊膠和襯套膠與通常由鋼制成的金屬部件具有不同的熱膨脹特性。最終，膠的硬化導(dǎo)致在CDP周期結(jié)束時(shí)機(jī)蓋的幾何尺寸的與熱膨脹相關(guān)的偏差的“凝固”。如果可能的話，在電泳浸漆和隨后的爐內(nèi)烘干過程中產(chǎn)生的尺寸偏差需要通過費(fèi)時(shí)和高成本的產(chǎn)品和/或處理的改進(jìn)以及通過可選的必要手工矯直進(jìn)行補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，由此避免背景技術(shù)中的問題。
這一目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求帶來有利的改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明，首先，規(guī)定用于成形操作的各個(gè)工具的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)、部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)以及部件的該標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差。然后，通過采用工具幾何尺寸數(shù)據(jù)模擬成形操作的工序步驟，計(jì)算出在該模擬后所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)。
如果隨后的檢查結(jié)果是預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)沒有落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)，那么就要對(duì)工具幾何尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，以修正工具幾何尺寸數(shù)據(jù)，隨后重復(fù)執(zhí)行在前的步驟直到表明預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，只有在這之后，才模擬在受熱作用下進(jìn)行表面處理的工序步驟，其中，在這種情況下，確定所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)。在這種情況下“熱作用下的表面處理”可以意味著任何可能的進(jìn)一步處理，即，如EP 1 041 130 A2所示的，例如對(duì)于諸如門、后門、機(jī)蓋或滑動(dòng)天窗蓋的汽車的車身部件的卷邊密封，在這期間，產(chǎn)生熱量或者施加熱量。在通過用紫外線UV照射來使密封材料發(fā)生預(yù)交聯(lián)以及隨后通過對(duì)于卷邊膠和密封材料的熱作用來使其硬化都同樣會(huì)導(dǎo)致扭曲和拉伸，根據(jù)本發(fā)明直到第二迭代步驟之前并不考慮這些。這特別應(yīng)用隨后的車身部件在CDP爐中的熱硬化。按本發(fā)明進(jìn)行的優(yōu)化這樣分開為兩個(gè)或多個(gè)迭代步驟已經(jīng)證明是非常成功的。這是由于下述事實(shí)，即由部件成形所引起的預(yù)期誤差與隨后熱處理時(shí)產(chǎn)生的誤差在本質(zhì)上是不同的。因此因部件成型所引起的預(yù)期誤差在第一迭代步驟中進(jìn)行考慮。然后，所有的其他迭代步驟涉及到隨后的部件處理，其不再涉及成形操作。
如果隨后確認(rèn)預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)沒有落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)時(shí)，就對(duì)部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行改進(jìn)，得到部件的修正幾何尺寸數(shù)據(jù)，然后重復(fù)上述步驟，但是，此時(shí)要采用修正的部件幾何尺寸數(shù)據(jù)代替部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)。
總之，可以說這里發(fā)生了兩個(gè)階段的迭代，這會(huì)非常快地帶來好結(jié)果。
僅在此之后，才開始使用修正的部件幾何尺寸數(shù)據(jù)以及修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)來生產(chǎn)和/或大批量生產(chǎn)部件。
根據(jù)本發(fā)明，也可規(guī)定將驗(yàn)證流程作為在采用部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)和/或必要時(shí)其修正幾何尺寸數(shù)據(jù)以及采用工具幾何尺寸數(shù)據(jù)和/或必要時(shí)修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)的情況下來對(duì)部件進(jìn)行單件生產(chǎn)的一種形式。在這種情況下，檢測(cè)部件的實(shí)際幾何尺寸數(shù)據(jù)是否與計(jì)算出的幾何尺寸數(shù)據(jù)相吻合。據(jù)此可推斷出所采用的模擬方法的質(zhì)量。
本發(fā)明避免了為減小或最小化車身部件的幾何尺寸與標(biāo)稱幾何尺寸的偏差，利用費(fèi)力的手工對(duì)工具有效表面的幾何尺寸要進(jìn)行修正的卷邊工具進(jìn)行調(diào)整。這樣的修正通常僅通過直覺地、迭代地并且需要根據(jù)調(diào)整者的經(jīng)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)，并且通常沒有文字記載，這尤其是不利的。
而且，本發(fā)明提供了一種模擬輔助方法，以減小為制造諸如機(jī)蓋、后門和門等汽車安裝件所必需的卷邊操作，當(dāng)卷邊操作之后是進(jìn)行電泳浸漆(CDP)時(shí)，使用該方法尤其有利。因?yàn)榫褪窃谶@種情況下尺寸偏差特別頻繁地出現(xiàn)。但是，根據(jù)本發(fā)明的方法也可應(yīng)用至其他所有生產(chǎn)方法，其中在成形過程之后設(shè)置噴漆操作等熱處理。
按照本發(fā)明，在采用計(jì)算機(jī)和/或模擬輔助的方法的情況下，主動(dòng)地確定和隨后減小由卷邊操作和進(jìn)行CDP所造成的車身安裝件的尺寸偏差。這樣，考慮到了車身安裝件的整個(gè)成形和接合歷史。
本發(fā)明提供了一種減小尺寸偏差的模擬輔助方法，這些偏差是為制造汽車安裝件(機(jī)蓋、后門、門)所必需的卷邊操作(預(yù)折邊和最終折邊)和隨后進(jìn)行電泳浸漆(CDP)所引起的。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括下述序列模擬、數(shù)據(jù)組的比較和幾何尺寸控制。為了減小用戶的工作，該方法通過使用所謂的Shell腳本程序(Shell-Script)自動(dòng)進(jìn)行。必要的數(shù)據(jù)組的比較與幾何尺寸的控制有利地以更高級(jí)的語言來實(shí)現(xiàn)。用戶提示可通過GUI或者圖形用戶界面來實(shí)現(xiàn)。
本方法的主要應(yīng)用領(lǐng)域是這里所述的“前載(Frontloading)”的情況，其中在加工工具之前所述方法已經(jīng)被使用，從而確定優(yōu)化的工件幾何尺寸以及優(yōu)化的有效工具表面幾何尺寸。但是，本發(fā)明同樣可用于幫助已經(jīng)存在的卷邊工具的調(diào)整過程。在這種情況下，借助光測(cè)量技術(shù)探測(cè)工具的有效表面并且代替標(biāo)稱數(shù)據(jù)用作方法步驟1的模擬的輸入數(shù)據(jù)。
使用本發(fā)明可帶來很多優(yōu)勢(shì)，即減小調(diào)整卷邊工具所需的工作，因?yàn)榭筛鶕?jù)優(yōu)化的數(shù)據(jù)得到有效的工具表面。理想地，卷邊工具的這種調(diào)整不再需要。這直接導(dǎo)致“人工”形式的成本的節(jié)省、一系列更可靠的開始以及更陡的初始曲線。
卷邊工具的設(shè)計(jì)不用再憑直覺地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而是以知識(shí)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)。為此目的的知識(shí)存儲(chǔ)在本方法中并且任何時(shí)候都可使用。即使在關(guān)鍵時(shí)刻專家由于生病、休假而不在，也不會(huì)有什么影響。
涉及到產(chǎn)品和/或處理的改進(jìn)的工作以及在CDP周期和爐內(nèi)烘干之后對(duì)安裝件的可選擇地必要矯直被大量地減小和/或完全被消除。
可以避免當(dāng)由于標(biāo)稱幾何尺寸的偏差太大而使安裝件無法被矯直時(shí)所產(chǎn)生的廢品。這直接導(dǎo)致“人工”形式的成本的節(jié)省、一系列更可靠的開始以及更陡的初始曲線。


通過參照一個(gè)多個(gè)步驟的附圖，說明減小由卷邊操作和隨后的CDP周期造成的車身安裝件的幾何尺寸偏差的方法的原理。
圖1以程序運(yùn)行方框圖的形式示出本發(fā)明方法的各個(gè)步驟。
具體實(shí)施例方式
這里，在圖1中示出的阿拉伯?dāng)?shù)字“1”至“10”對(duì)應(yīng)于下述步驟“步驟1”至“步驟10”，在其中這沒有被明確地注明。
在“步驟1”中出現(xiàn)各工序步驟的模擬，諸如加入所述安裝件的用于各個(gè)單獨(dú)部件的加強(qiáng)部件的深沖、裁切、鍛壓(取決于單獨(dú)部件)、卷邊、接合。在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋的情況下，它們是機(jī)蓋的外殼和機(jī)蓋的框架。通過預(yù)折邊和最終折邊對(duì)單獨(dú)部件的接合也是一個(gè)將在這里被模擬的工序步驟。在這些工序步驟之后裁切、鍛壓、卷邊、預(yù)折邊和最終折邊，在每種情況下，在實(shí)際中產(chǎn)生的回彈也同樣被模擬。該模擬可通過市面上能買到的有限元模擬系統(tǒng)來完成。在該方法的第一次執(zhí)行期間，所使用的有效的工具表面的幾何尺寸對(duì)應(yīng)于將要生產(chǎn)的各個(gè)部件的有效標(biāo)稱幾何尺寸。這一模擬的結(jié)果是可利用所使用工具的有效表面幾何尺寸獲得的安裝件的幾何尺寸。在可能的情況下，在單個(gè)工序步驟的模擬期間，也要考慮在每個(gè)在先工序步驟中得到的伸長(zhǎng)、應(yīng)力和片材厚度的分布。
在“步驟2”中檢查“步驟1”中計(jì)算的安裝件的幾何尺寸是否落入之前指定的公差范圍內(nèi)。根據(jù)以設(shè)計(jì)該安裝件的CAD數(shù)據(jù)的形式存在的計(jì)算的幾何尺寸和標(biāo)稱的幾何尺寸的逐點(diǎn)比較進(jìn)行所述檢查。如果計(jì)算的幾何尺寸落入公差范圍內(nèi)，那么該方法立即進(jìn)行“步驟4”。如果幾何尺寸沒有落入公差范圍內(nèi)，在“步驟3”中適當(dāng)?shù)匦拚行У墓ぞ弑砻娌⑶抑貜?fù)執(zhí)行“步驟1”。重復(fù)迭代進(jìn)行步驟1至3直到所生產(chǎn)的安裝件的計(jì)算幾何尺寸落入公差范圍內(nèi)。
在“步驟3”中，進(jìn)行上面已經(jīng)提到的有效工具表面的修正。該修正以之前逐點(diǎn)確定的安裝件的計(jì)算的幾何尺寸與標(biāo)稱的幾何尺寸的偏差為基礎(chǔ)。借助有效工具表面的幾何尺寸沿著之前確定的矢量的逐點(diǎn)平移完成所述修正。利用適當(dāng)?shù)乃惴ㄍ瓿蓪?duì)平移矢量的確定。在“步驟3”中，優(yōu)選地，預(yù)折邊工具的有效表面幾何尺寸被修正，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的發(fā)現(xiàn)，它們對(duì)安裝件的幾何尺寸有很大的影響。
在“步驟4”中，對(duì)CDP周期和隨后的爐內(nèi)烘干進(jìn)行模擬。為此目的，根據(jù)“步驟1”形成的模擬模型可通過適當(dāng)模擬卷邊膠和襯套膠進(jìn)行補(bǔ)充。使用適當(dāng)?shù)牟牧隙蓙矸从衬z的機(jī)械特性的溫度相關(guān)性。
在“步驟5”中，檢查“步驟4”中計(jì)算的安裝件的幾何尺寸是否落入之前指定的公差范圍內(nèi)。根據(jù)以安裝件的CAD數(shù)據(jù)形式存在的計(jì)算的幾何尺寸和標(biāo)稱幾何尺寸的逐點(diǎn)比較進(jìn)行所述檢查。如果計(jì)算幾何尺寸落入公差范圍內(nèi)，那么該方法結(jié)束；由此確定了有效工作表面和安裝件的優(yōu)化幾何尺寸。如果幾何尺寸沒有落入公差范圍內(nèi)，那么在“步驟6”中對(duì)部件的幾何尺寸進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚⑶抑貜?fù)地執(zhí)行步驟1至4。重復(fù)迭代進(jìn)行步驟1至6直到安裝件的計(jì)算幾何尺寸落入允許的公差內(nèi)。
在“步驟6”中，對(duì)安裝件的幾何尺寸進(jìn)行修正。根據(jù)之前逐點(diǎn)確定的安裝件的計(jì)算幾何尺寸與標(biāo)稱幾何尺寸的偏差進(jìn)行所述修正。該修正借助沿著之前確定的矢量進(jìn)行的標(biāo)稱幾何尺寸的逐點(diǎn)平移而實(shí)現(xiàn)。該結(jié)果為一個(gè)輔助的幾何尺寸。在這種情況下以這樣的方式進(jìn)行修正，即，當(dāng)安裝件的該輔助幾何尺寸在CDP周期和隨后烘干期間產(chǎn)生變形時(shí)，使得經(jīng)噴涂得到的最終部件在尺寸和形狀方面與標(biāo)稱幾何尺寸的偏差最小化。利用適當(dāng)?shù)乃惴▉泶_定平移矢量。
在“步驟7”中，通過光測(cè)量技術(shù)確定在CDP周期和烘干之前的安裝件的實(shí)際幾何尺寸。
在“步驟8”中，通過逐點(diǎn)比較所計(jì)算出的幾何尺寸與“步驟7”中所確定的實(shí)際幾何尺寸，來驗(yàn)證由“步驟1”得到的模擬結(jié)果。
在“步驟9”中，借助光學(xué)測(cè)量技術(shù)確定CDP周期和烘干之后的安裝件的實(shí)際幾何尺寸。
根據(jù)“步驟10”，通過逐點(diǎn)比較所計(jì)算出的幾何尺寸與“步驟8”中所確定的實(shí)際幾何尺寸，來驗(yàn)證由“步驟4”得到的模擬結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種制造首先成形然后在熱作用下進(jìn)行表面處理的汽車車身部件的方法，其中，所述部件包括至少一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)件，該方法包括下述步驟a)規(guī)定用于成形的操作工具的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)、部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)以及部件的該標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差；b)在使用工具幾何尺寸的情況下模擬成形操作的工序步驟，以及計(jì)算出在該模擬之后所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)，c)檢查所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)是否落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)，d)只要在步驟c)中確定所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)沒有落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)，就修改工具幾何尺寸數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)，然后采用修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)重新執(zhí)行步驟b)和c)，e)模擬在熱作用下進(jìn)行表面處理的工序步驟以及計(jì)算在該模擬之后所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)，f)檢查所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)是否落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)，g)只要在步驟f)中確定所預(yù)期的部件的幾何尺寸數(shù)據(jù)沒有落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)，就修改部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生部件的修正幾何尺寸數(shù)據(jù)，然后使用部件的修正幾何尺寸數(shù)據(jù)代替部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)重新執(zhí)行步驟b)至f)，h)采用部件的修正幾何尺寸數(shù)據(jù)以及修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)開始生產(chǎn)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟b)之后和步驟d)之前，在采用部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)或者必要時(shí)其修正的幾何尺寸數(shù)據(jù)以及采用工具的幾何尺寸數(shù)據(jù)或者必要時(shí)其修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)的情況下，以部件的單件生產(chǎn)的形式進(jìn)行第一次驗(yàn)證操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟f)之后和步驟h)之前，在采用部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)或者必要時(shí)其修正的幾何尺寸數(shù)據(jù)以及采用工具幾何尺寸數(shù)據(jù)或者必要時(shí)其修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)的情況下，以部件的單件生產(chǎn)的形式進(jìn)行第二次驗(yàn)證操作。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，成形操作的實(shí)際的和模擬的工序步驟包括一個(gè)或多個(gè)下述類型的機(jī)加工技術(shù)深沖、鍛壓、卷邊、接合、預(yù)折邊、最終折邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在對(duì)成形操作的各工序步驟進(jìn)行模擬期間，考慮各個(gè)在先工序步驟中得到的伸長(zhǎng)分布、應(yīng)力分布和板厚度分布。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在熱作用下進(jìn)行表面處理的實(shí)際和模擬工序步驟包括一個(gè)或多個(gè)下述類型的機(jī)加工技術(shù)通過采用一種密封材料或卷邊膠并使之預(yù)交聯(lián)和/或硬化來進(jìn)行卷邊密封、電泳浸漆、爐內(nèi)烘干。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，以如下方式提供所述部件的輔助幾何尺寸數(shù)據(jù)代替所述部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)，即，當(dāng)部件的該輔助幾何尺寸在熱加載期間產(chǎn)生變形時(shí)，由此形成的最終成品部件在尺寸和形狀方面與標(biāo)稱幾何尺寸的偏差被減小或者最小化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)汽車的車身部件的方法，該車身部件首先成形然后進(jìn)行熱表面處理，所述方法包括利用成形步驟中所采用的工具的可變幾何尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代的模擬步驟。根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)地檢查部件的預(yù)期幾何尺寸數(shù)據(jù)是否落入部件的標(biāo)稱幾何尺寸數(shù)據(jù)的容許公差范圍內(nèi)。如果不是這種情況，就對(duì)工具幾何尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行修改并且產(chǎn)生修正的工具幾何尺寸數(shù)據(jù)。這一點(diǎn)分兩個(gè)階段進(jìn)行，即，首先針對(duì)成形工序步驟進(jìn)行，隨后針對(duì)熱表面處理的工序步驟進(jìn)行。
文檔編號(hào)G05B19/18GK101048243SQ200580035037
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月17日
發(fā)明者詹斯·鮑姆加藤, 奧利弗·倫哈特, 彼得·普拉珀 申請(qǐng)人:Gm全球科技運(yùn)作股份有限公司