DE102005013689B3 - Separating or piercing device for workpiece deformed by internal pressure has elastic membrane subject to pressure for separating or piercing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trennen oder Lochen eines nach dem Innenhochdruckumformverfahren hergestellten Werkstücks nach dem Oberbegriff des 1., 9, 10., 11., 12. oder 13. Patentanspruchs.The The invention relates to an apparatus and a method for separating or punching a workpiece produced by the hydroforming method the preamble of the 1st, 9th, 10th, 11th, 12th or 13th claim.
Das Innenhochdruckumformen (IHU) beruht darauf, einen Rohling, z.B. ein Rohr, in ein Werkzeug einzulegen, den Rohling beidseitig abzudichten und derart mit Innendruck zu beaufschlagen, dass sich der Rohling an die Werkzeuggravur anlegt und so deren Formkontur annimmt.The Hydroforming (IHU) is based on molding a blank, e.g. Insert a pipe into a tool to seal the blank on both sides and to apply such pressure with internal pressure, that the blank applies to the tool engraving and thus assumes its shape contour.
Um
ein derart umgeformtes Werkstück
zu trennen oder zu lochen sind verschiedene Lösungen bekannt. So wird gemäß
Bei
einem weiteren bekannten Verfahren nach
Um
dies zu vermeiden, wird gem.
Allen o.a. Verfahren ist gemeinsam, dass sie eine große Schneidkraft, d. h. hohen Medien- und/oder hohen Stempeldruck erfordern. Weiterhin weisen die erzeugten Schnittkanten eine große Kantenformabweichung und eine große Grathöhe auf.all O.A. Method is common that they have a large cutting force, d. H. high Require media and / or high stamp printing. Continue to point the cut edges produced a large edge shape deviation and a big ridge height on.
In
der
Dabei werden die Schneidkanten durch die in Richtung der Außenseite der Wandung des Werkstücks weisenden Kanten einer Nut gebildet, die entsprechend der zu erzeugenden Trennlinie verlaufen. Es können mehrere Nuten vorgesehen sein, wobei jede Nut einer oder zwei Trennlinien entspricht. Der zum Trennen erforderliche Druck des Druckmediums wird hierbei in Abhängigkeit von dem Werkstückwerkstoff und der Blechdicke ermittelt.there the cutting edges are through the towards the outside the wall of the workpiece facing edges of a groove formed according to the Dividing line run. It can a plurality of grooves may be provided, each groove having one or two parting lines equivalent. The pressure required for the separation of the pressure medium is depending on from the workpiece material and the sheet thickness determined.
Diese Lösung bringt den Vorteil, dass durch das Einfräsen einer entsprechenden Nut in das Werkzeug komplizierteste Schneidkanten oder Lochungen erzeugt werden können.These solution brings the advantage that by milling a corresponding groove created in the tool most complicated cutting edges or perforations can be.
Allerdings weist sie den Nachteil auf, dass bei ungleichmäßiger Blechstärke oder bei Festigkeitsschwankungen im Werkstoff entlang der Trennlinie der zu trennenden Wandung des Werkstücks der Schnitt an der dünnsten oder mit der geringsten Festigkeit ausgestatteten Stelle des Bleches einsetzt, wodurch sich der Druck innerhalb des in dem Werkstück befindlichen Druckraumes sofort abbaut. Ein korrekter Schnitt ist dann nicht mehr möglich und die Prozesssicherheit somit nicht gewährleistet.Indeed has the disadvantage that with uneven sheet thickness or with strength fluctuations in the material along the dividing line the wall of the workpiece to be cut at the thinnest or with the least strength equipped place of the sheet which reduces the pressure within the workpiece Pressure chamber immediately degrades. A correct cut is not then more is possible and thus the process reliability is not guaranteed.
Es
ist außerdem
bekannt, bei der Fertigung von hohlkörperförmigen Werkstücken beim
Innenhochdruckumformen zur Erzielung einer hohen Prozesssicherheit
bei auf die Innenseite des Werkstücks wirkenden konstanten Druck
bzw. zur gezielten Einstellung der Wandstärke einen fluiddruckbeaufschlagten
elastischen Hohlkörper
zu verwenden (
Diese
Eigenschaft des elastischen Hohlkörpers, dass er sich bei Einbringen
oder Komprimieren des in ihm befindlichen Druckmediums an die Innenwand
des umzuformenden Werkstücks
anlegt und dabei einen konstanten Druck beibehält, wird beim Trennen oder
Lochen ausgenutzt. So wird in
Damit konnte der Nachteil des weiter oben angeführten Standes der Technik beseitigt werden, dass während des Schnittes ein Druckabfall eintritt und damit der Schnitt nicht vollendet werden kann. Allerdings ist bei dieser beschriebenen Ausführung auf Grund des in das Werkzeug zu integrierenden Verbindungsringes der Aufbau der Vorrichtung relativ aufwändig. Zudem ist nur eine Schneidkante angeordnet, wodurch nur ein einziger Schnitt möglich ist. Das schränkt wiederum den Einsatz dieser Vorrichtung ein.In order to was able to eliminate the disadvantage of the above-mentioned prior art be that while the cut a pressure drop occurs and thus the cut is not can be completed. However, in this described embodiment is on Reason of to be integrated in the tool connecting ring of Construction of the device relatively expensive. In addition, only one cutting edge arranged, whereby only a single cut is possible. That limits again the use of this device.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige, leicht zu handhabende Vorrichtung und ein ebenso kostengünstiges Verfahren zum Trennen oder Lochen eines nach dem IHU-Verfahren hergestellten Werkstücks zu schaffen, wobei bei hoher Prozesssicherheit eine zielgerichtete Druckbeaufschlagung des Werkstücks im Bereich der Schneidkanten erfolgt und ein Trennen oder Lochen des Werkstücks an mehreren Stellen in einem Arbeitsgang möglich ist.The The object of the invention is to provide a cost-effective, easy-to-use device and an equally cost-effective Method for separating or punching a manufactured by the hydroforming process workpiece with a high degree of process reliability Pressurization of the workpiece takes place in the area of the cutting edges and a separation or punching of the workpiece in several places in a single operation is possible.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des 1., 9., 10., 11., 12. oder 13. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Task is characterized by the features of the 1st, 9th, 10th, 11th, 12th or 13th Patent claim solved. Advantageous versions emerge from the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist die zumindest in dem Bereich der Schneidkante in dem Werkstück angeordnete elastische Membran mit einem für das Trennen oder Lochen benötigten Druck beaufschlagbar, während außerhalb der Membran ein für das Innenhochdruckumformen benötigter Druck anliegt.According to the invention arranged at least in the region of the cutting edge in the workpiece elastic membrane with a for needed the cutting or punching Pressure applied while outside the membrane for the hydroforming required Pressure is applied.
Für die Zuführung des Druckmediums sind wenigstens zwei separate Druckmittelzuführungen vorgesehen, wobei die eine Druckmittelzuführung mit einem innerhalb der Membran aufbaubaren Druckraum und die andere Druckmittelzuführung mit einem außerhalb der Membran aber innerhalb des Werkstücks vorhandenen Druckraum verbunden ist.For the supply of the Pressure medium are provided at least two separate pressure medium supply, wherein the one pressure medium supply with a buildable within the membrane pressure chamber and the other Pressure medium feed with an outside the diaphragm but connected within the workpiece existing pressure chamber is.
Der in dem in der Membran vorhandenen Druckraum erzeugte Druck ist um einen bestimmten Betrag größer als der in dem Druckraum des Werkstücks erzeugte Druck. Die Druckmittelzuführungen sind vorzugsweise in einem wenigstens eine Stirnseite des Werkstücks abdichtend verschließenden Dichtelement angeordnet.Of the in the pressure space present in the membrane pressure generated around a certain amount greater than in the pressure chamber of the workpiece generated pressure. The pressure medium feeds are preferably in a sealing element sealingly sealing at least one end face of the workpiece arranged.
Die elastische Membran kann ballonförmig aufweitbar und öffnungsseitig an dem in das Werkstück hineinragenden Dichtelement befestigt sein.The elastic membrane can be expanded balloon-shaped and opening side at the in the workpiece be mounted protruding sealing element.
Die elastische Membran kann aber auch zwei Öffnungen aufweisen und manschettenförmig an dem in das Werkstück hineinragenden Dichtelement befestigt sein.The elastic membrane may also have two openings and cuff-shaped into the workpiece be mounted protruding sealing element.
Es können mehrere elastische Membranen innerhalb des Werkstücks im Bereich der Schneidkanten angeordnet sein, wobei in jeder Membran der für das Trennen oder Lochen notwendige Druck erzeugbar ist.It can several elastic membranes within the workpiece in the area the cutting edges are arranged, wherein in each membrane for the separation or punching necessary pressure can be generated.
Das Druckmedium kann mittels eines Differenzdruckventils den Druckräumen des Werkstücks und der Membran zuführbar sein.The Pressure medium can by means of a differential pressure valve, the pressure chambers of the Workpiece and the membrane can be fed be.
Erfindungsgemäß kann weiterhin eine ballonförmig aufweitbare elastische Membran in dem Werkstück angeordnet sein, die öffnungsseitig an einem wenigstens eine Stirnseite des Werkstücks abdichtend verschließenden Dichtelement befestigt ist und über die Druckmittelzuführung sowohl mit einem für das Innenhochdruckumformen benötigten Druck als auch mit einem für das Trennen oder Lochen benötigten Druck beaufschlagbar ist.According to the invention can continue a balloon shape expandable elastic membrane may be arranged in the workpiece, the opening side on a at least one end face of the workpiece sealingly sealing sealing element is attached and over the pressure medium supply both with a for needed the hydroforming Printing as well with a for needed the cutting or punching Pressure can be applied.
Des Weiteren kann eine schlauchförmig ausgebildete elastische Membran in dem Werkstück angeordnet sein, die an den Stirnseiten des Werkstücks von Dichtelementen verschlossen und über die Druckmittelzuführung sowohl mit einem für das Innenhochdruckumformen benötigten Druck als auch mit einem für das Trennen oder Lochen benötigten Druck beaufschlagbar ist. Ebenso kann die elastische Membran ringförmig ausgebildet und zumindest im Bereich der Schneidkante an der Innenseite des Werkstücks angeordnet sein.Of Further may be a tubular formed elastic membrane to be arranged in the workpiece, the on the end faces of the workpiece from Sealing elements closed and over the pressure medium supply both with a for needed the hydroforming Printing as well with a for the cutting or punching needed pressure can be acted upon. Likewise, the elastic membrane may be annular and arranged at least in the region of the cutting edge on the inside of the workpiece be.
Die Membran kann aber auch durch eine elastische Schicht gebildet werden, die ganzflächig oder partiell auf die Innenseite des Werkstücks aufbringbar ist, wobei die Membran über die Druckmittelzuführung sowohl mit einem für das Innenhochdruckumformen benötigten Druck als auch mit einem für das Trennen oder Lochen benötigten Druck beaufschlagbar ist.The Membrane can also be formed by an elastic layer, the whole area or partially applied to the inside of the workpiece, wherein the membrane over the pressure medium supply both with a for needed the hydroforming Printing as well with a for needed the cutting or punching Pressure can be applied.
Verfahrensgemäß wird die zumindest im Bereich der Schneidkante in dem Werkstück angeordnete elastische Membran mit einem für das Trennen oder Lochen benötigten Druck beaufschlagt, während außerhalb der Membran ein für das Innenhochdruckumformen benötigter Druck wirkt.According to the method, the elastic membrane arranged at least in the region of the cutting edge in the workpiece is provided with one for separating or punching required pressure applied, while outside of the membrane, a pressure required for hydroforming pressure acts.
Dabei wird die Membran zunächst außerhalb des Umformwerkzeuges an einem Dichtelement befestigt. Dann wird das Dichtelement mit der Membran abdichtend in das Werkstück eingebracht. Danach wird über die in dem Dichtelement angeordneten Druckmittelzuführungen Druckmedium in die Druckräume von Werkstück und Membran eingeleitet. Nun wird zunächst der für das Innenhochdruckumformen notwendige Druck in beiden Druckräumen erzeugt, und anschließend wird in dem Druckraum der Membran der für das Trennen oder Lochen notwendige Druck erzeugt, während der Druck in dem Druckraum des Werkstücks auf einen Druck erhöht wird, der unterhalb des für das Trennen oder Lochen benötigten Druckes liegt.there the membrane is first outside the Forming tool attached to a sealing element. Then that will be Sealing element with the membrane sealingly introduced into the workpiece. After that will be over arranged in the sealing element pressure medium supply lines Pressure medium in the pressure chambers of workpiece and membrane initiated. Now, first, the necessary for hydroforming Pressure in both pressure chambers generated, and then In the pressure space of the membrane, the pressure necessary for the separation or punching is created generated while the pressure in the pressure space of the workpiece is increased to a pressure, the below the for separating or punching needed pressure lies.
Es können auch mindestens zwei elastische Membranen in das Werkstück eingebracht werden, die jeweils mit einem für das Trennen oder Lochen notwendigen Druck beaufschlagt werden, während außerhalb der Membranen aber innerhalb des Werkstücks ein für das Innenhochdruckumformen notwendiger Druck wirkt.It can also introduced at least two elastic membranes in the workpiece be, each with a for the separating or punching necessary pressure are applied while outside but the membranes within the workpiece for the hydroforming necessary pressure acts.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The Invention will now be described with reference to embodiments and accompanying drawings explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Vorrichtung zum Trennen oder Lochen eines nach dem IHU hergestellten
rohrförmigen Werkstücks
An
wenigstens einer Stirnseite des Werkstücks
An
der jeweiligen, der Außenseite
Gemäß
Die
Membran M ist öffnungsseitig
vorzugsweise lösbar
und somit schnell auswechselbar an dem Umfang des Axialstößels
In
Bei
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
befindet sich die Membran M immer auf Höhe der im Werkzeugoberteil
Bei
Vorhandensein von wenigstens einer weiteren Nut
Bei
einer entsprechenden Größe von Membran
M und Werkstück
Es
ist in den Ausführungsbeispielen
in
Die
Wirkungsweise ist folgende:
Nachdem die Membran M noch außerhalb
des Werkzeuges
After the membrane M is still outside the tool
Zum
IHU wird über
die Druckmittelzuführungen
Nach
Beendigung des IHU wird der Druck pi innerhalb
des Druckraumes
Die
elastische Membran M wird nun noch stärker gegen die Innenseite
Das
Werkstück
Die
Abmessungen der Nut
In
den o.a. Ausführungsbeispielen
ist vorzugsweise das Trennen des Werkstücks
Damit
wurde mit geringem Aufwand eine äußerst wirksame
und zuverlässige
technische Lösung gefunden,
die eine zielgerichtete Beaufschlagung des Werkstücks
Durch
die außerhalb
des Werkzeuges
Außerdem ist
ein mehrfaches Trennen oder Lochen (bei Anordnung mehrerer Nuten
In
den
So
sind in
Die
Wirkungsweise ist bei jeder Membran M gleich. Über die in dem Dichtelement
Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
gemäß
In
In
Eine
weitere Variante sieht vor, dass die Membran M durch eine elastische
Schicht gebildet wird, die ganzflächig oder partiell auf die
Innenseite
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