DE10151013A1

DE10151013A1 - Vorrichtung zur Formgebung einer Platte aus tiefziehfähigem Material, insbesondere Blech

Info

Publication number: DE10151013A1
Application number: DE2001151013
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen Beiersdorf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: DE10151013B4

Abstract

Insbesondere bei Kleinserien (Prototypen) von Blechformteilen fallen Werkzeugkosten (Formen, Fluidzell-Pressen) stark ins Gewicht. Dem trägt die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch Rechnung, daß sie nur eine Formhälfte in Gestalt einer die gewünschte Form (2) enthaltenden Aufnahme (1) für das Blech (3), einen ebenen Stempel (6) sowie zwischen diesem und dem Blech (3) eine Druckverteilungsschicht (5) aus fließfähigem Schüttgut, wie Stahlkugeln, enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Unter tiefziehfähigem Material soll im Rahmen der Erfindung außer Blech jedes plattenförmige Material verstanden sein, das in einer Presse mittels eines Tiefziehvorgangs verformt werden kann. Dazu gehören also auch nicht metallische Materialien.

Betrachtet man übliche Vorrichtungen zur Formgebung, so enthalten sie zwei Formhälften (die in der Regel unterschiedlich ausgebildet sein werden) und zwischen diesen die Platte aus tiefziehfähigem Material. Eine der Formhälften steht in Antriebsverbindung mit einem Stempel, und durch Relativbewegung zwischen Stempel und anderer Formhälfte wird die Platte entsprechend der von beiden Formhälften gemeinsam gespeicherten gewünschten Form in seiner Gestalt verändert.

Derartige Vorrichtungen sind bekanntlich teuer, insbesondere deshalb, weil zwei Teile, nämlich die beiden Formhälften, entsprechend der gewünschten Form oder Gestalt des jeweiligen Teils sehr sorgsam gearbeitet sein müssen.

Bekannt sind auch Fluidzell-Pressen, in denen unter Verwendung eines flüssigen Mediums ein Druck erzeugt wird, mit dem die Platten aus tiefziehfähigem Material gepreßt werden. Derartige Pressen sind ebenfalls teuer; außerdem erfordert die Verwendung einer Flüssigkeit unter hohem Druck aufwendige Abdichtungen.

Wie schon aus diesen Darlegungen folgt, fallen die Kosten für derartige Vorrichtungen um so stärker ins Gewicht, je kleiner die Stückzahl der mit ihnen zu formenden Teile ist. Sehr kleine Stückzahlen fallen beispielsweise bei der Herstellung von Prototypen an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die ohne in Kaufnahme störender Toleranzen und Beeinflussungen der Oberflächen der Platten aus tiefziehfähigem Material mit erheblich geringerem Aufwand als die bekannten Pressenanordnungen herstellbar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Ein erstes wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also darin, daß sie nicht, wie die bekannten Pressen, zwei Formhälften erfordern, die erst zusammen die gewünschte Form des jeweiligen Teils speichern, sondern daß sie mit einer Formhälfte in Gestalt der Aufnahme für die Platte auskommt. Die erforderliche zweite Formhälfte wird demgegenüber gleichsam während des Tiefziehprozesses durch das fließfähige Schüttgut der Druckverteilungsschicht gebildet, das während der druckerzeugenden Relativbewegungen zwischen Stempel und Aufnahme seine Form infolge der automatischen Vergleichmäßigung des Druckes in der Druckverteilungsschicht laufend verändert, nämlich so, daß über den gesamten zu formenden Bereich der Platte stets ein konstanter Druck herrscht. Das bedeutet, daß an den Stellen, an denen die Aufnahme infolge der in sie integrierten Form der Verformung der Platte den geringsten Widerstand entgegensetzt, durch die Schüttgutteile der Druckverteilungsschicht ein Hereindrücken der Platte in die Form erfolgt, bis wieder im wesentlichen Konstanz des Druckes über den gesamten Bereich der Platte erreicht ist. Am Ende füllt so die Platte die Form in der Aufnahme vollständig aus, und der gesamte Raum zwischen der verformten Platte einerseits und dem Stempel andererseits ist von der - demgemäß über ihren Querschnitt Dickenunterschiede aufweisenden - Druckverteilungsschicht ausgefüllt.

Das Schüttgut dieser Druckverteilungsschicht kann dabei lose liegen, insbesondere dann, wenn sich die Druckverteilungsschicht ebenfalls in der Aufnahme befindet. Zweckmäßig kann sein, zwischen der Druckverteilungsschicht einerseits und der Platte aus tiefziehfähigem Material andererseits eine elastische Zwischenschicht vorzusehen, die mit verformt wird und den Sinn hat, Beschädigungen der Oberfläche der Platte durch die Teile des Schüttguts auszuschließen.

Das Material der Druckverteilungsschicht kann aber auch von einer elastischen Hülle umschlossen sein, so daß das Entfernen und Einlegen der Druckverteilungsschicht sehr einfach von Hand ohne weitere Werkzeuge oder dergleichen vorgenommen werden kann.

Insbesondere dann, wenn die Teile des Schüttguts der Zwischenschicht nicht von einer Hülle umgeben, also lose sind, ist es zweckmäßig, für das Schüttgut ferromagnetisches Material zu verwenden, damit man mehrere oder alle Teile des Schüttguts mittels einer Magnetvorrichtung aus der Aufnahme entfernen kann.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, das Schüttgut als Stahlkugeln auszubilden. In den Stempel der Formvorrichtung kann dann in vorteilhafter Weise eine Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes angeordnet sein, mittels der die Kugeln beim Öffnen mit nach oben gezogen werden können.

An dieser Stelle sei eingefügt, daß die Verwendung ferromagnetischen Materials aber nicht unbedingt erforderlich ist. Schon durch die unterschiedlichen herzustellenden Gestalten (Formen) des herzustellenden Teils sind unterschiedliche Teilchengrößen und/oder Materialien für das Schüttgut erforderlich. So ist es auch möglich, anstelle von kleinen Stahlkugeln Kugeln aus Kunststoff vorzusehen; auch die Verwendung von Sand oder anderem körnigen Material ist denkbar. Entscheidend ist jedoch, daß die Teile bzw. Teilchen des Schüttguts sich unter Druck relativ zueinander relativ leicht (reibungsarm) bewegen können, sie also fließfähig sind, damit die für die Formgebung der Platte erforderliche Druckverteilung sichergestellt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Längsschnitte (bezüglich der Richtung der Relativbewegung zwischen Aufnahme und Stempel) bei Beginn der Formgebung und am Ende der Formgebung wiedergeben.
In die Aufnahme 1 ist bei 2 die gewünschte Form der Blechplatte 3 eingearbeitet. Diese ist in die kammerartige Ausnehmung 4 eingelegt, die so hoch bemessen ist, daß sie auch die Druckverteilungsschicht 5 aus einem fließfähigen Schüttgut aufnimmt. Oberhalb der Druckverteilungsschicht 5 erkennt man den Stempel 6, der in an sich bekannter und daher nicht darzustellender Weise maschinell im Sinne einer Druckerhöhung in der Ausnehmung 4 relativ zur Aufnahme 1 bewegbar ist. Während in die Aufnahme 1, wie beschrieben, bei 2 die gewünschte Form des aus der Platte 3herzustellenden Blechteils eingearbeitet ist, besitzt der Stempel 6 eine ebene, der Platte 3 zugekehrte Oberfläche 7, erfordert also keine umständliche Fertigung.
Damit die Teilchen der Druckverteilungsschicht 5 auf der Oberfläche der Platte 3 keine Markierungen oder gar Beschädigungen erzeugen, ist zwischen der Platte 3 einerseits und der Druckverteilungsschicht 5 andererseits die elastische Zwischenlage 8 angeordnet, die jedoch so ausgelegt sein muß, daß sie der Formgebung der Platte 3 folgen kann.
Während Fig. 1 die Verhältnisse in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Beginn der Formgebung wiedergibt, zeigt Fig. 2 die relative Lage der verschiedenen Teile zueinander am Ende des Formgebungsprozesses. Entsprechend dem Pfeil 9 ist der Stempel 6 relativ zur Aufnahme 1 so bewegt worden, daß er weiter in die Ausnehmung 4 hineinragt. Damit verbunden ist eine solche Verformung der Platte 3 (die in Fig. 2 besser als Formteil bezeichnet wird), daß sie sich vollständig an die Form 2 angelegt hat, also eine Übertragung dieser Form in die Gestalt des Teils 3 erfolgt ist. Dieser Formgebung ist die elastische Zwischenlage 8 gefolgt.
Wie erläutert, ist nur in die Aufnahme 1 die Form 2 des Blechteils 1 eingearbeitet, während die dem Teil 3 zugekehrte Oberfläche 7 des Stempels 6 eben ist. Zur Erzeugung des erforderlichen Drucks zwischen Stempel 6 einerseits und Blechplatte 3 andererseits, wodurch das tiefziehfähige Material erst in die eine Vertiefung darstellende Form 2 hineingedrückt wird, dient die Druckverteilungsschicht 5 aus fließfähigem Schüttgut. Wie Fig. 2 deutlich zeigt, hat sich durch die Druckverhältnisse innerhalb der Druckverteilungsschicht 5 das Material in ihr quer zur Richtung der Relativbewegung 9 so bewegt, daß über den Querschnitt die Dicke der Druckverteilungsschicht 5 nunmehr variiert, und zwar so, daß sie gemeinsam mit der Platte 3 (und der insoweit uninteressanten elastischen Zwischenschicht 8) die Form 2 vollständig und mit über dem Querschnitt konstantem Druck ausfüllt.
Wie auch diese Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erkennen läßt, bietet die Erfindung erhebliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen, ohne daß Einbußen hinsichtlich der Genauigkeit der Formgebung in Kauf genommen werden müssen.

Claims

1. Vorrichtung zur Formgebung einer Platte aus tiefziehfähigem Material, insbesondere Blech, mit einer die gewünschte Form enthaltenden Aufnahme für die Platte und einem relativ zur Aufnahme bewegbaren Stempel auf der der Aufnahme abgekehrten Seite der Platte, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem quer zur Richtung der Relativbewegung (9) im wesentlichen ebenen Stempel (6) und der Platte (3) eine aus fließfähigem Schüttgut bestehende Druckverteilungsschicht (5) derart auf die gewünschte Form abgestimmter Schichtdicke und Teilegröße angeordnet ist, daß am Ende der Relativbewegung (9) die Platte (3) in die aufnahmeseitige Form (2) gedrückt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Druckverteilungsschicht (5) in der Aufnahme (4) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine elastische Zwischenschicht (8) zwischen der Platte (3) und der Druckverteilungsschicht (5).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverteilungsschicht (5) eine elastische Hülle für das Schüttgut enthält.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle zugleich die elastische Zwischenschicht (8) bildet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut lose ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut aus druckbeständigen Kugeln besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut aus Sand besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut ferromagnetisches Material enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Stempel (6) eine Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes angeordnet ist, mittels der das ferromagnetische Schüttgut beim Öffnen der Vorrichtung mit angezogen wird.