DE10026679A1 - Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Zum Tiefziehen von ebenen Blechen zu Formteilen mit am Formteilboden angeordneten, lokalen Formkonturen mit kleinen Formradien wird das randseitig eingespannte Blech mittels eines die Kontur des Formteils aufweisenden Formstempels gegen ein fluides Wirkmedium umgeformt. Um die lokalen Formkonturen bei geringem Wirkmediumdruck auszuformen, wird das Blech im Bereich der lokalen Formkonturen mittels das Wirkmedium durchsetzender, gegen die lokalen Formkonturen gerichteter Fluidstrahlen mit einem gegenüber dem Druck des Wirkmediums nennenswert höheren Strahldruck umgeformt. Ferner ist eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung beschrieben.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen von
ebenen Blechen zu Formteilen mit am Formteilboden angeord
neten lokalen Formkonturen mit kleinem Formradius, indem
das randseitig eingespannte Blech mittels eines die Kontur
des Formteils aufweisenden Stempels gegen ein eingeschlos
senes fluides Wirkmedium umgeformt wird. Ferner betrifft
die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens.
Verfahren der vorgenannten Art werden auch als hydromecha
nisches Tiefziehen bezeichnet. Als Wirkmedien haben sich in
der Praxis Öl-Emulsionen durchgesetzt. Das vom Niederhalter
gegen das Unterwerkzeug eingespannte Blech wird zugleich
gegen eine Dichtung gepreßt und dadurch der Raum unterhalb
des Blechs abgedichtet. Dieser Raum des Unterwerkzeugs wird
anschließend mit der Öl-Emulsion gefüllt, in welchem sich
durch die Fahrbewegung des Stempels über das Blech der not
wendige Umformdruck aufbaut. Unter dem Druck im Wirkmedium
wird das Blech auf dem Formstempel ausgeformt. Nach Errei
chen der endgültigen Kontur, wird der Druck im Unterwerk
zeug abgebaut und kann das Formteil entnommen werden.
Bei einfachen Formteilkonturen arbeitet dieses Tiefziehver
fahren kostengünstig und gegenüber der herkömmlichen Tief
ziehtechnik mit geringem Werkzeugverschleiß bei geringerer
Beanspruchung von Blech bzw. Formteil. Weist das Formteil
in seinem gegen das Wirkmedium umgeformten Boden Formkontu
ren mit engen Radien, wie lokale Vertiefungen, Sicken,
Überhöhungen oder dergleichen auf, die an der vorlaufenden
Stirnseite des Preßstempels als entsprechende Konturen aus
gebildet sind, erfordert dies vor allem gegen Ende des Um
formvorgangs hohe Drücke im Wirkmedium und eine entspre
chend hohe Zuhaltekraft zur Gewährleistung der Druckdich
tigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das hydromechani
sche Tiefziehverfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß
Formteile mit lokalen Formkonturen mit kleinen Formradien
mit einem solchen Enddruck bzw. einer solchen Niederhalte
kraft umgeformt werden können, wie sie für das Umformen von
Formteilen ohne solche lokalen Formkonturen notwendig sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine zur
Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung vorzu
schlagen.
Die erstgenannte Aufgabe wird bei einem hydromechanischen
Tiefziehverfahren der eingangs genannten Art dadurch ge
löst, daß das Blech im Bereich der lokalen Formkonturen
mittels das Wirkmedium durchsetzender gegen die lokalen
Formkonturen gerichteter Fluidstrahlen mit einem gegenüber
dem Druck des Wirkmediums nennenswert höheren Strahldruck
umgeformt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt für den größten Teil
der Formänderungsarbeit die Vorteile des hydromechanischen
Tiefziehens. Dort, wo dieses Verfahren hohe Wirkmediendrücke
bei gleichzeitig großem Fluidvolumen und damit eine gro
ße Zuhaltekraft erfordert, nämlich beim Umformen lokaler
Formkonturen mit kleinen Formradien, arbeitet das erfin
dungsgemäße Verfahren mit einer anderen Umformtechnik, in
dem an den entsprechenden Stellen des Blechs ein lokal be
grenzter hohe Strahldruck durch Einbringen eines Fluid
strahls eingesetzt wird. Der Strahldruck kann zwischen dem
jenigen beim bekannten Hochdruckreinigen und dem ebenfalls
bekannten Wasserstrahl-Schneiden liegen. Dies kann bei im
wesentlichen konstant bleibendem Druck im Wirkmedium ge
schehen. Liegt beispielsweise der Wirkmediendruck bei 100
bis 200 bar kann der lokale Strahldruck ein Mehrfaches
betragen.
In vorteilhafter Ausführung wird für den Fluidstrahl das
fluide Wirkmedium verwendet. Ist das Wirkmedium eine
Öl/Wasser-Emulsion kann für den Fluidstrahl auch nur Wasser
verwendet werden.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß das Fluid für
den Fluidstrahl von dem eingeschlossenen Wirkmedium abge
zweigt, das abgezweigte Fluid auf den höheren Strahldruck
gebracht und unter diesem Strahldruck wieder in das Wirkme
dium eingespeist wird.
Das Wirkmedium wird also nach außerhalb des Unterwerkzeugs
abgezweigt und dort mittels einer geeigneten Einrichtung
auf den höheren Strahldruck gebracht und anschließend wie
der in das Wirkmedium an den lokal begrenzten Formkonturen
eingespeist.
Von Vorteil erfolgt die Einspeisung des Fluidstrahls mit
geringem Abstand von dem Blech, um den Strahldruck ohne zu
große Druckverluste im Wirkmedium an den gewünschten Stel
len zur Wirkung zu bringen.
Der Abstand des in das Wirkmedium eintretenden Fluidstrahls
von dem Blech wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der
Endposition des Formstempels eingestellt, um auch bei Ände
rung des Formteils bzw. des Umformwegs des Formstempels den
Strahldruck optimal zur Wirkung zu bringen. Ferner kann
vorgesehen sein, daß der Strahldruck des Fluidstrahls in
Abhängigkeit von Art und Größe der lokalen Formkontur ein
gestellt wird.
Zur Lösung der Aufgabe in vorrichtungstechnischer Hinsicht
geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung mit einem in
einem Pressengestell geführten Formstempel mit der Formkon
tur des Formteilbodens, einem behälterförmigen Unterwerk
zeug mit Zu- und Ablauf für ein fluides Wirkmedium und ei
nem das Blech randseitig einspannenden Niederhalter. Eine
solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch
aus, daß in dem Unterwerkzeug gegenüber den lokalen Form
konturen mit kleinem Formradius an dem Formstempel Strahl
düsen zur Erzeugung von Fluidstrahlen hohen Drucks positio
niert sind, die gegen die lokalen Formkonturen am Formstem
pel gerichtet sind.
Die Strahldüsen sind im Unterwerkzeug entsprechend der An
ordnung der lokalen Formkonturen am Formstempel positio
niert. Sie sind in einer solchen Höhe angeordnet, daß sie
gegen Ende der Umformbewegung des Formstempels einen gerin
gen Abstand von dem Formstempel bzw. dem Blech aufweisen,
so daß der Fluidstrahl mit seinem erhöhten Strahldruck das
Blech im Bereich der lokalen Formkonturen umformt. Während
beim hydromechanischen Tiefziehen für solche Formkonturen
Wirkmediendrücke bis zu 1500 bar im gesamten Volumen des
Unterwerkzeugs erzeugt werden müssen, kann bei der erfin
dungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung der Wirkmediendruck
auf ca. 100 bar für den größten Teil der Formänderungsarbeit
begrenzt bleiben. Nur im Bereich der lokalen Formkon
turen wird in einem kleinvolumigen Bereich kurzzeitig ein
hoher Strahldruck wirksam. Auf diese Weise können auch
großflächige Werkstücke mit kleinen Formradien auf Vorrich
tungen mit relativ geringer Zuhaltekraft geformt werden. Es
lassen sich insbesondere auch Radien einformen, die mit der
herkömmlichen hydromechanischen Umformung nicht mehr form
bar sind.
In vorteilhafter Ausführung sind die Strahldüsen am Boden
des Unterwerkzeugs angeordnet und vorzugsweise mit Bezug
auf die Endposition des Formstempels abstandsveränderlich
angeordnet, so daß der Abstand an die jeweils gestellte Um
formaufgabe angepaßt werden kann. Die Verstellung der
Strahldüsen bezüglich ihres Abstandes vom Formstempel er
folgt vorzugsweise hydraulisch.
Ferner sind die Strahldüsen zweckmäßigerweise auswechselbar
am Unterwerkzeug angeordnet, um sie leicht austauschen zu
können.
In weiterhin bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die
Strahldüsen an eine außerhalb des Unterwerkzeugs angeordne
te Druckerhöhungspumpe angeschlossen sind, die mit ihrer
Niederdruckseite an das Unterwerkzeug angeschlossen ist.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. In der
Zeichnung zeigen in jeweils schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Ansicht einer hydromechanischen Presse
in der Ausgangsposition;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht in ei
ner Zwischenposition des Formstempels und
Fig. 3 eine entsprechende Ansicht in der Endposi
tion;
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung nur die im
Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Bauteile einer
hydromechanischen Presse. Sie weist als Oberwerkzeug einen
Preßstempel 1 auf, der in nicht gezeigten Führungen des
Pressengestells vertikal heb- und senkbar ist und dessen im
wesentlichen vertikale Umfangsfläche 3 in Verbindung mit
der vorlaufenden Stirnseite 4 die Innenkontur des herzu
stellenden Formteils bestimmt. Ferner weist die Presse ein
Unterwerkzeug 5 auf, das im wesentlichen behälterförmig
ausgebildet ist und mit einem Zulauf 6 und einem Ablauf 7
für ein hydraulisches Wirkmedium, z. B. eine Öl-Emulsion,
ausgestattet ist. Schließlich weist die Presse einen Nie
derhalter 8 auf, der gegen den oberen Rand 9 des Unterwerk
zeugs 5 zustellbar ist, in welchem eine Dichtungseinrich
tung 10, z. B. eine umlaufende Ringdichtung, angeordnet ist.
Der Preßstempel 1 weist an seiner vorlaufenden Stirnseite 4
eine den Boden des Formteils abbildende Formfläche auf, die
beim gezeigten Ausführungsbeispiel lokale Formkonturen 11
und 12 in Form von Vertiefungen mit kleinen Formradien ent
hält.
Im Unterwerkzeug 5 sind gegenüber den lokalen Formkonturen
11, 12 am Formstempel 1 Strahldüsen 13, 14 angeordnet. Die
Strahldüsen 13, 14 sind über eine Leitung 15 an eine außer
halb des Unterwerkzeugs angeordnete Druckerhöhungspumpe 16
angeschlossen, die mit ihrer Niederdruckseite wiederum über
eine Leitung 17 an das Unterwerkzeug 5 angeschlossen ist,
so daß das Wirkmedium 19 (Fig. 2) aus dem Unterwerkzeug entnommen
und über die Druckerhöhungspumpe 16 den Strahldüsen
13, 14 zugeführt wird.
Nach dem Einlegen des Blechs 2 in die geöffnete Presse und
Schließen des Niederhalters 8 gegen den Rand des Blechs 2
und das Unterwerkzeug 5 wird über den Zulauf 6 das hydrau
lische Medium 19 (Fig. 2) in das Unterwerkzeug 5 bei ge
schlossenem Ablauf 7 eingefüllt. Anschließend fährt der
Formstempel 1 nach unten und formt das Blech 2 mit seiner
Formkontur 4 um, wie dies in Fig. 2 in einem Zwischenstadium
gezeigt ist. Dabei findet im Bereich der lokalen Formkontu
ren 11, 12 bereits ein Vorformen statt. Am Ende der Absenk
bewegung des Formstempels 1 werden die Strahldüsen 13, 14
mittels der Druckerhöhungspumpe 16 mit dem Wirkmedium be
aufschlagt und wirkt der erzeugte Fluidstrahl gegen das
Blech im Bereich der Formkonturen 12, 13 des Formstempels,
so daß das Blech in diese Formkonturen eingeformt wird.
Nach Abschalten der Strahldüsen 14, 15 und Ablassen des
Wirkmediums 19 kann der Formstempel 1 zurückgefahren, der
Niederhalter 8 angehoben und das Formteil entnommen werden.
Claims (13)
1. Verfahren zum Tiefziehen von ebenen Blechen zu Formtei
len mit am Formteilboden angeordneten lokalen Formkon
turen mit kleinem Formradiums, indem das randseitig
eingespannte Blech mittels eines die Kontur des Form
teils aufweisenden Formstempels gegen ein eingeschlos
senes Wirkmedium umgeformt wird, dadurch gekennzeich
net, daß das Blech im Bereich der lokalen Formkonturen
mittels das Wirkmedium durchsetzender, gegen die loka
len Formkonturen gerichteter Fluidstrahlen mit einem
gegenüber dem Druck des Wirkmediums nennenswert höherem
Strahldruck umgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
für den Fluidstrahl das fluide Wirkmedium verwendet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß das Fluid für den Fluidstrahl von dem eingeschlossenen
Wirkmedium abgezweigt, das abgezweigte Flu
id auf den höheren Strahldruck gebracht und unter die
sem Strahldruck wieder in das Wirkmedium eingespeist
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Fluidstrahl mit geringem Abstand
von dem Blech in das Wirkmedium eingespeist wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Abstand des in das Wirkmedium
eintretenden Fluidstrahls von dem Blech in Abhängigkeit
von der Endposition des Formstempels eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Strahldruck des Fluidstrahls in
Abhängigkeit von Art und Größe der lokalen Formkontur
eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Blech bei im wesentlichen kon
stanten Druck im Wirkmedium mittels des Fluidstrahls
umgeformt wird.
8. Vorrichtung zum Tiefziehen von ebenen Blechen (2) zu
Formteilen mit am Formteilboden angeordneten lokalen
Formkonturen mit kleinem Formradius mit einem in einem
Pressengestell geführten Formstempel (1) mit der Form
kontur des Formteilbodens, einem behälterförmigen Un
terwerkzeug (5) mit Zu- und Ablauf (6, 7) für ein flui
des Wirkmedium (19) und einem das Blech randseitig ein
spannenden Niederhalter (8), dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Unterwerkzeug (5) gegenüber den lokalen
Formkonturen (11, 12) mit kleinem Formradius am Form
stempel (1) Strahldüsen (13, 14)zur Erzeugung von
Fluidstrahlen hohen Drucks positioniert sind, die gegen
die lokalen Formkonturen am Formstempel (1) gerichtet
sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Strahldüsen (13, 14) am Boden des Un
terwerkzeugs (5) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (13, 14) mit Bezug
auf die Endposition des Formstempels (1) abstandsverän
derlich angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (15, 16, 17) aus
wechselbar im Unterwerkzeug (5) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahldüsen (13, 14) hydraulisch verstellbar
sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strahldüsen (13, 14) an eine
außerhalb des Unterwerkzeugs (5) angeordnete Druckerhö
hungspumpe (16) angeschlossen sind, die mit ihrer Nie
derdruckseite an das Wirkmedium im Unterwerkzeug (5)
angeschlossen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000126679 DE10026679A1 (de) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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Publications (1)
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