DE102006047017A1 - Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung - Google Patents

Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung Download PDF

Info

Publication number
DE102006047017A1
DE102006047017A1 DE102006047017A DE102006047017A DE102006047017A1 DE 102006047017 A1 DE102006047017 A1 DE 102006047017A1 DE 102006047017 A DE102006047017 A DE 102006047017A DE 102006047017 A DE102006047017 A DE 102006047017A DE 102006047017 A1 DE102006047017 A1 DE 102006047017A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mold
workpiece
carriage
drive
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006047017A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006047017A8 (de
Inventor
Christoph Prof. Dr. Hartl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fachhochschule Koln Fakultat fur Angewandte Sozialwissenschaften
Fachhochschule Koeln
Original Assignee
Fachhochschule Koln Fakultat fur Angewandte Sozialwissenschaften
Fachhochschule Koeln
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fachhochschule Koln Fakultat fur Angewandte Sozialwissenschaften, Fachhochschule Koeln filed Critical Fachhochschule Koln Fakultat fur Angewandte Sozialwissenschaften
Priority to DE102006047017A priority Critical patent/DE102006047017A1/de
Priority to AT07818541T priority patent/ATE544539T1/de
Priority to EP07818541A priority patent/EP2076342B1/de
Priority to PCT/EP2007/008459 priority patent/WO2008040497A1/de
Priority to US12/443,718 priority patent/US7946146B2/en
Publication of DE102006047017A1 publication Critical patent/DE102006047017A1/de
Publication of DE102006047017A8 publication Critical patent/DE102006047017A8/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033Deforming tubular bodies
    • B21D26/045Closing or sealing means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805Shaping by direct application of fluent pressure

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung von Komponenten aus rohrförmigen Werkstücken, insbesondere Mikrokomponenten, umfassend ein wenigstens zweiteiliges Formwerkzeug, in welches ein Werkstück einlegbar ist, sowie Mittel zum Abdichten und/oder zur Druckbeaufschlagung des Werkstückes an den Werkstückenden, bei der an dem Formwerkzeug (2a, 2b) wenigstens eine Führung (11) angeordnet ist, auf der ein Schlitten (12) verschieblich ist, der Mittel (4, 5) zum Abdichten und/oder zur Befüllung/Druckbeaufschlagung eines Werkstückendes (1a) trägt, wobei ein Schlitten (12) mittels eines getrennt zu der wenigstens einen Führung (11) angeordneten Antriebs (13, 15) verschiebbar ist, der zumindest im Wesentlichen querkraftfrei an den Schlitten (12) gekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung von Komponenten aus rohrförmigen Werkstücken, insbesondere Mikrokomponenten, umfassend ein wenigstens zweiteiliges Formwerkzeug, in welches ein Werkstück einlegbar ist, sowie Mittel zum Abdichten und/oder zur Druckbeaufschlagung des Werkstückes an den Werkstückenden.
  • Derartige Vorrichtungen sind im Stand der Technik für traditionelle Bauteile allgemein bekannt. Üblicherweise werden in solchen Vorrichtungen zumeist metallische rohrförmige Werkstücke durch Druckbeaufschlagung von innen mittels eines Fluids, oftmals eines flüssigen Fluids, aufgeweitet. Durch die Aufweitung innerhalb eines Formwerkzeuges kann die Aufweitung erfolgen, bis dass die aufgeweitete Wandung des Werkstückes an einer konturierten Innenwandung eines Formwerkzeuges anliegt. Die konturierte Innenwandung, die auch als Formgravur bezeichnet wird, definiert somit die spätere äußere Gestalt eines umzuformenden Werkstückes.
  • Eine bekannte Vorrichtung zur Durchführung solcher Innenhochdruckumformungen umfasst dabei üblicherweise ein wenigstens zweiteiliges Formwerkzeug, welches geöffnet werden kann, um ein rohrförmiges Werkstück für den Umformungsprozess einzulegen. Nach Schließen des Formwerkzeugs, insbesondere durch Aufpressen eines oberen Formwerkzeugteiles auf ein unteres Formwerkzeugteil werden an die offenen Werkstückenden Mittel zum Abdichten und Mittel zum Befüllen/Beaufschlagen mit unter Druck stehendem Fluid angepresst und durch den erzeugten Innendruck das Werkstück umgeformt. Nach der so erfolgten Umformung und insbesondere Entfernung der vorgenannten Mittel kann sodann das Formwerkzeug geöffnet und das umgeformte Werkstück entnommen werden.
  • Bei solchen Umformungen ist es bekannt, dass Vorrichtungs- und Werkzeugteile aufgrund der vergleichsweise hohen, für die Umformung eingesetzten Lasten/Drücke elastischen Formänderungen während des Umformungsprozesses unterliegen können. Solche Formänderungen können sich sowohl bei den Formwerkzeugen, als auch bei den einliegenden Werkstücken und den angrenzenden Vorrichtungsteilen auswirken.
  • Bei diesen Formänderungen kann es insbesondere zu einer elastischen Stauchung der Formwerkzeuge kommen, da ein oberes Formwerkzeugteil mit einer dem Innendruck proportionalen Schließkraft gegen das untere Formwerkzeugteil gepresst werden muss. Hierbei kann es zu einer Verlagerung insbesondere Parallelverlagerung des Formwerkzeuges und des darin einliegenden Werkstückes gegen über anderen externen Vorrichtungsteilen kommen, wie z.B. Mitteln zur Abdichtung, wie beispielsweise Dichtstempeln oder den Mitteln zum Befüllen und Druckbeaufschlagen, die z.B. von außen gegen das Formwerkzeug bzw. die Werkzeugenden während der Umformung gepresst werden.
  • Hierdurch kann es zu einer verringerten Prozess-Sicherheit kommen, beispielsweise durch reduzierte Dichtigkeit bei den Mitteln zum Abdichten oder Befüllen/Druckbeaufschlagen. Ebenso kann es zu einem erhöhten Verschließ oder auch zum Bruch von Formwerkzeugen kommen.
  • Um diesem Effekten entgegenzuwirken, ist es bereits bekannt, Antriebe zum Antreiben von Mitteln für die Abdichtung bzw. Befüllung und Druckbeaufschlagung direkt am Formwerkzeug zu befestigen. Da sich die Antriebe somit jedoch direkt am Formwerkzeug abstützen werden durch die Einleitung der bei der Umformung auftretenden Reaktionskräfte direkt in das Formwerkzeug Spannungen und Verzerrungen hervorgerufen, die ebenfalls die Prozess-Sicherheit beeinträchtigen.
  • Z.B. können auch aufgrund des Gewichtes der vom dem Formwerkzeug getragenen Antriebe Schrägstellungen der Mittels zum Abdichten und/oder Befüllen/Druckbeaufschlagen entstehen. Darüber hinaus sind bei einer solchen Lösung die Antriebe bei einem Wechsel der Formwerkzeuge nur sehr aufwändig zu demontieren bzw. neu zu montieren.
  • Diese vorgenannten Probleme führen dazu, dass bekannte Vorrichtungen der genannten Art nicht eingesetzt werden können für die Innenhochdruckumformung von Mikrokomponenten, also z.B. rohrförmigen Werkstücken mit Abmessungen von z.B. kleiner 3 mm Durchmesser bevorzugt weniger als 1 mm Durchmesser, da sich bei solchen kleinen Werkstücken die Formänderungen relativ zur Werkstückgröße stärker auswirken als bei üblichen Werkstückgrößen. Hierbei können bei den Mikrokomponenten Verhältnisse von Wandstärke zu Durchmesser von 0.02 bis 0.2 zum Einsatz kommen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei der die vorgenannten Nachteile vermindert oder überwunden werden und somit unvermeidbare elastische Formänderungen keine negativen Auswirkungen zeigen.
  • Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäße durch eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art, bei der an dem Formwerkzeug wenigstens eine Führung angeordnet ist, auf der ein Schlitten verschieblich ist, der Mittel zum Abdichten und/oder zur Befüllung/Druckbeaufschlagung eines Werkstückendes trägt, wobei ein Schlitten mittels eines getrennt zu der wenigstens einen Führung angeordneten Antrieb verschiebbar ist, der zumindest im Wesentlichen querkraftfrei an den Schlitten gekoppelt ist.
  • Wesentlicher Kerngedanke hierbei ist es zum einen, dass durch die Anordnung einer Führung an dem Formwerkzeug bei einer elastischen Verformung des Formwerkzeuges aufgrund einer Schließkraft eine Verlagerung des Formwerkzeuges aufgrund der daran befestigten Führung gleichzeitig auch eine Verlagerung der Führung bewirkt, so dass die relative Lage zwischen Führung und Formwerkzeug erhalten bleibt.
  • Mittels eines Schlittens, der auf einer solchen Führung verschieblich ist und z.B. mittels eines geeigneten Antriebes in Richtung auf ein offenes Werkstückende zubewegbar ist, können sodann erfindungsgemäß Mittel zum Abdichten und/oder Mittel zum Befüllen/Druckbeaufschlagen an die Werkstückenden dicht angestellt werden. Derartige Mittel können hierfür auf einem solchen Schlitten montiert sein.
  • Bei einem solchen Mittel kann es sich z.B. um einen Dichtstempel handeln, der das Werkstück gegen den Innendruck bei der Umformung am offenen Werkstückende abdichtet. Weiterhin kann es sich um einen Befüllungstempel handeln, der ebenso wie ein Dichtstempel an ein offenes Werkstückende angestellt und angepresst wird, der eine Bohrung oder einen Kanal aufweist, mit dem Fluid, z.B. flüssiges Fluid in das Innere des Werkstücks eingefüllt werden und unter Druck gesetzt werden kann.
  • Es ist zum anderen wesentlicher Kerngedanke, dass ein Schlitten mittels eines getrennt zu der wenigstens einen Führung angeordneten Antrieb verschiebbar ist, der zumindest im Wesentlichen querkraftfrei an den Schlitten gekoppelt ist. Die Anordnung eines Antriebs zum Bewegen und Anpressen eines Schlittens getrennt von der Führung und somit auch getrennt von dem Formwerkzeug verhindert jegliche Verformungen oder Verzerrungen die aufgrund von Reaktionskräften zwischen Antrieb und Formwerkzeug entstehen können. Somit werden die im Stand der Technik bekannten Nachteile bereits durch diese Anordnung vermieden.
  • Weiterhin bewirkt die zumindest im Wesentlichen querkraftfreie Ankopplung, dass durch die Kraftwirkung zwischen Antrieb und Schlitten keine oder im wesentlichen keine Querkräfte entstehen, sondern nur Kräfte in Richtung der möglichen Verschiebungsrichtung des Schlittens auf/in der Führung. Unter Querkräften, die gemäß der Erfindung vermieden werden, werden somit jegliche Kräfte verstanden, die eine senkrechte Komponente zur Verschiebungsrichtung eines Schlittens aufweisen und somit zu einer Verzerrung oder Verformung am Formwerkzeug oder an den Anschlussstellen zwischen Werkstückenden und den genannten Mitteln beitragen könnten.
  • Durch die im Wesentlichen querkraftfreie Ankopplung zwischen einem Antrieb und einem Schlitten wird weiterhin erreicht, dass selbst bei einer Bewegung des Formwerkzeuges und der wenigstens einen Führung keine Kraftwirkungen senkrecht zur Verschieberichtung zwischen antrieb und Schlitten entstehen, da für diese Kräfte eine Entkopplung besteht. Auch bewegt sich der Antrieb selbst bei einer möglichen Bewegung einer Führungselement nicht mit.
  • Gemäß der Erfindung kann es vorgesehen sein, die Führung vorteilhaft weiterzubilden. Beispielsweise kann die wenigstens eine Führung an wenigstens einem der Teile des Formwerkzeuges angeordnet ist. Hier wird bevorzugt das untere Teil eines Formwerkzeuges gewählt, so dass bei einem Abheben des oberen Formwerkzeugteils für die Entformung die Führung an Ort und Stelle verbleit.
  • Weiterhin kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass jedem der Werkstückenden eine Führung mit einem Schlitten und ein Antrieb zugeordnet ist. So besteht die Möglichkeit jedes der Werkstückenden, von denen üblicherweise wenigstens zwei bei rohrförmigen Werkstücken vorhanden sind, erfindungsgemäß zu verschließen mit den jeweils nötigen Mittel, also z.B. zum Abdichten und/oder zur Befüllung/Druckbeaufschlagung. Hierbei können die Führungen, z.B. bei axialen Werkstücken parallel sein und miteinander fluchten oder auch einen Versatz an beiden Seiten des Formwerkzeuges aufweisen. Bei gekrümmten Werkstücken kann es auch vorgesehen sein, dass die Führungen zueinander in einem Winkel angeordnet sind.
  • Bevorzugt kann die Vorrichtung derart ausgeführt werden, dass eine Führung in der Trennebene des Formwerkzeugs angeordnet ist. So bleibt sichergestellt, dass bei jeglicher Größenordnung der eintretenden Verformung die Lage einer Führung relativ zu einem Werkstückende, welches sich üblicherweise in der Trennebene befindet, erhalten bleibt. Somit bleibt gleichzeitig auch die Lage eines jeweiligen Schlittens mit darauf montierten Mitteln zum Abdichten und/oder Befüllen/Druckbeaufschlagen relativ zum Werkstückende gleich,
  • Besonders bevorzugt wird dabei die Anordnung einer Führung so gewählt, dass sich eine Führung durch ein Formwerkzeug hindurch erstreckt, insbesondere von einem Werkstückende zum einem anderem Werkstückende. Bei einem Werkstück mit nur zwei Werkstückenden kann es somit nur eine einzige Führung geben, die auf einer Seite des Formwerkzeuges einen Schlitten zur Aufnahme wenigstens eines ersten der vorgenannten Mittel führt und auf der anderen Seite einen weiteren Schlitten führt zur Aufnahme wenigstens eines zweiten der vorgenannten Mittel, also insbesondere auf einer Seite einen Stempel zum Dichten und auf der andere Seite einen Stempel zum Befüllen und Druckbeaufschlagen. Durch die Fortführung der Führung von einer Seite des Formwerkzeuges durch dieses hindurch zur anderen Seite wird eine besondere Stabilität bei der Führung und zum Formwerkzeug erzielt.
  • Ein einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass das eine Führung durch zwei, zumindest ausserhalb des Formwerkzeugs parallele Stäbe gebildet ist, insbesondere die von einem Schlitten umgriffen sind. Beispielsweise kann es sich um runde Stäbe, bevorzugt in der Fertigungsqualität von Wellen handeln, auf denen ein Schlitten mittels Gleitlagern geführt wird. Die einander gegenüberliegenden Endabschnitte eines jeden Stabes können dabei nicht parallel unter einem Winkel zueinander angeordnet sein, z.B. wenn ein Stab nicht exakt gerade ausgerichtet ist sondern eine Krümmung/Biegung aufweist. In diesem Fall sind auch die Verschieberichtungen zweier an zwei Seiten eines Formwerkzeuges angeordneter Schlitten nicht parallel zueinander.
  • Bevorzugt wird die Vorrichtung derart gewählt, dass insbesondere bei axialen rohrförmigen Werkstücken die Achsen von auf zwei Seiten des Formwerkzeugs liegenden Führungen koaxial sind, damit die Kraftvektoren die durch die Schlitten auf die Werkstückenden wirken exakt einander entgegengerichtet sind und einander kompensieren.
  • Gemäß der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass ein Antrieb oder zumindest ein Halter eines Antriebs mit einem Teil, insbesondere einem unteren Teil des Formwerkzeugs auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet ist, insbesondere wobei auf einen oberen Teil des Formwerkzeugs ein Schließdruck aufgebracht wird. Hierbei kann das untere Teil des Formwerkzeugs direkt oder über ein Zwischenteil auf der Grundplatte angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass alle Reaktionskräfte, wie diejenigen zum Schließdruck zwischen oberer und unteren Hälfte eines Formwerkzeuges und diejenigen zum Anpressdruck durch die Antriebe durch die Grundplatte aufgenommen werden. Diese kann somit entsprechend stabil ausgeführt werden.
  • Hierbei kann es weiterhin vorgesehen sein, dass der Schließdruck durch einen Antrieb aufgebracht wird, der über eine Gestell-/Rahmenanordnung mit der gemeinsamen Grundplatte verbunden ist. So kann ein geschlossener Kraftfluss erreicht werden.
  • Gemäß der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die im Wesentlichen querkraftfreie Kopplung zwischen einem Antrieb und einem Schlitten ausgebildet ist durch einen losen Kontakt zwischen Schlitten und Antrieb. Hierbei wird unter einem losen Kontakt verstanden, dass ein den Schlitten in einer Richtung zum Werkstückende antreibendes Element, z.B. ein Stößel an einer Wirkfläche eines Schlittens nur anliegt, insbesondere jedoch nicht mit dieser verbunden bzw. daran befestigt ist. Sofern eine Befestigung vorgesehen ist, ist diese erfindungsgemäß querkraftfrei auszubilden, so dass keine Kräfte in einer Richtung bzw. mit einer Komponente senkrecht zur Verschieberichtung eines Schlitten durch diese Befestigung übertragen wird. Aufgrund der Anlage zwischen zwei Wirkflächen des Antriebs und des Schlittens ist der Schlitten in Vorschubrichtung durch den Antrieb bewegbar. Somit wird eine Kraft im Wesentlichen nur in Richtung der Vorschubrichtung übertrage. Eine dazu senkrecht wirkende Kraft würde gemäß der querkraftfreien Kopplung lediglich bewirken, dass sich die Anlagestelle zwischen Antrieb und Schlitten ändert. Somit ist jegliche Bewegung zwischen Formwerkzeug und Antrieb aufgrund einer elastischen Formänderung ohne negative Auswirkung möglich.
  • Bei der Kopplung zwischen Antrieb und Schlitten kann es vorgesehen sein, dass im Bereich des losen Kontaktes querkraft- und/oder reibungsreduzierende Mittel eingesetzt sind. So wird die Möglichkeit zur Querbewegung zwischen Antrieb und Formwerkzeug bzw. Schlitten/Führung noch weiter erleichtert. Beispielsweise kann ein solches Mittel ausgebildet sein als eine Rollen- und/oder Kugellagerung, insbesondere wobei die Rollen bei einer vertikalen Schließkraft horizontal und senkrecht zur Schlittenbewegung zwischen den jeweiligen Wirkflächen von Antrieb und Schlitten angeordnet sind. Aufgrund dieser Rollen können somit die Wirkflächen von Antrieb und Schlitten, zwischen denen eine Kraft in Vorschubrichtung übertragen wird in vertikaler Richtung, also in Richtung der wirkenden und potentiell deformierenden Schließkraft aneinander vorbeirollen. Die bewirkt eine Entkopplung zu einer möglichen Querkraft in vertikaler Richtung und somit die erfindungsgemäße Entkopplung.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:
  • 1: die Prozessschritte bei der Innenhochdruckumformung;
  • 2: die elastische Stauchung des Formwerkzeugs;
  • 3: eine perspektivische Übersichtsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 4: eine perspektivische Darstellung wie in 3, jedoch ohne Vorrichtungsanteile zur Erzeugung der Schließkraft;
  • 5: die Ausbildung eines Stempels zur Befüllung und Druckbeaufschlagung;
  • 6: die Ausbildung eines Stempels zur Befüllung und Druckbeaufschlagung;
  • Die 1 zeigt zunächst in einer Übersicht die Schritte zur Durchführung einer Innenhochdruckumformung eines rohrförmigen Werkstücks 1. Das Werkstück 1 wird in den unteren Teil 2a eines Formwerkzeugs 2 eingelegt und anschließend das in 1a zunächst abgehobene obere Formwerkzeug 2b, wie in 1b gezeigt auf das untere Formwerkzeug 2a abgesenkt. Das geschlossene Formwerkzeug 2 weist eine innere Konturierung 3 auf, auch Formgravur genannt, welche die spätere äußere Formgestalt des umgeformten Werkstücks 1 definiert.
  • Nach dem Schließen des Formwerkzeugs 2 werden in diesem Beispiel rechtsseitig ein Abdichtstempel 4 und linksseitig ein Stempel 5 zur Befüllung und Druckbeaufschlagung an die Werkstückenden 1a angestellt. Der Stempel 5 weist hierfür einen Kanal 5a auf.
  • Wie in 1c gezeigt wird ein Schließdruck P in vertikaler Richtung auf das Formwerkzeug ausgeübt sowie auch ein jeweiliger Anpressdruck AP auf die beiden Stempel 4/5. Es wird durch den Stempel 5 das Werkstückinnere mit flüssigem Fluid befüllt und unter hohen Druck gesetzt, so dass sich die Werkstückwandung aufweitet, bis dass sie an der Innenkontur 3 anliegt. Sodann ist das Werkstück 1 umgeformt und kann durch Öffnen des Formwerkzeuges 2 und Entfernen der Stempel 4/5, wie 1d) zeigt, entnommen werden.
  • Die 2 verdeutlicht die hierbei entstehende Problematik. In dem linksseitigen Schnitt des Formwerkzeuges 2 ist das Formwerkzeug 2 in geschlossenem und unbelastetem Zustand mit Blick auf ein Werkstückende 1a zu erkennen. Die seitlichen Stirnbereiche der Form weisen dabei einen Öffnungsquerschnitt auf, der dem Außenquerschnitt eines einzulegenden Werkstücks 1 am Endbereich 1a entspricht. Rechts ist dieselbe Situation jedoch in belastetem Zustand, d.h. wenn ein Schließdruck P auf das Formwerkzeug 2 von oben über das Formwerkzeugteil 2b ausgeübt wird. Erkennbar ist hier, dass sich die Trennebene TE zwischen den beiden Formwerkzeughälften 2a und 2b um den Betrag Δ nach unten verlagert. Hierdurch kann es zu einer Undichtigkeit bei den angepressten Stempeln 4/5 kommen.
  • Die 3 zeigt in der Übersicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Auf einer Grundplatte 6 ist über ein Zwischenstück bzw. eine Auflage 7 ein unteres Formwerkzeugteil 2a angeordnet. In der Aufsicht ist die Innenkontur 3 dieses unteren Teil 2a zu erkennen.
  • Mittels eines Antriebs 8, der mittels eines Rahmens/Gestells 9 an der Grundplatte 6 befestigt ist wird mittels des Antriebsstößels 10 der das obere Formwerkzeugteil 2b trägt und nach unten bewegt der Schließdruck erzeugt, der während der Umformung gehalten wird. Anschließend dient der Antrieb 8 zum Öffnen des Formwerkzeugs 2. Der Antriebsstößel 10 kann hydraulisch angetrieben sein oder mechanisch z.B. über einen Kniehebelmechanismus.
  • Dieser Rahmen bzw. das Gestellt dient der Aufnahme der Prozesskräfte und bildet einen Träger für weitere wesentliche Vorrichtungskomponenten. Er kann z.B. aus verschraubten Rahmenteilen 9 oder eine Schweiß- oder Gusskonstruktion umfassen.
  • Den wesentlichen Kern der Erfindung zeigt die 4 unter Weglassung des Antriebs 8 und des Gestells 9.
  • Gemäß der Erfindung erstrecken sich durch das Formwerkzeug 2 bzw. dessen unteren Teil 2a zwei parallel zueinander verlaufende Stangen 11, die zur Hälfte Ihres Querschnitt in den unteren Formwerkzeugteil 2a eingebettet sind. Die Stangen erstrecken sich weiterhin parallel zur Längsachse des Formwerkzeugs, welche durch die Ausrichtung der Kontur 3 und des darin einlegbaren Werkstückes gegeben ist.
  • Die beiden Stangen 11, die beidseits des Formwerkzeugs 2 überstehen, bilden eine Führung im Sinne der Erfindung, auf der beidseits des Formwerkzeugs 2 je ein Schlitten 12 geführt ist. Die Stangen 11 können in diesem Beispiel runden Querschnitt aufweisen. Es ist ebenso möglich einen von der runden Form abweichenden Querschnitt zu verwenden oder eine Flachbahnführung auszubilden.
  • Beide Schlitten 12 weisen zwei parallele Bohrungen auf, durch die die Stangen 11 hindurchreichen. Z.B. können in die Bohrungen Führungsbuchsen, z.B. als Gleitlager eingepresst sein. In den Schlitten 12 sind die in den 1 schematisch gezeigten Stempel 4 und 5 angeordnet bzw. allgemein Mittel zum Abdichten und Befüllen/Druckbeaufschlagen angeordnet. Auch können die Schlitten bei allen möglichen Ausführungen die Träger für die Fluidzufuhr bilden, wobei das Fluid mittels eines Schlitten an den entsprechenden Stempel weitergeleitet wird.
  • Die Stempel 12 sind dabei an die Querschnittsform der Endbereiche 1a eines Werkstücks angepasst, um eine Abdichtung zu gewährleisten. Auch können Sie konisch ausgebildet sein oder eine Stufenform aufweisen, insbesondere um ein Nachschieben von Werkstückmaterial bei der Umformung zu gewährleisten.
  • Die Schlitten 12 können mittels der beidseits angeordneten Antriebe 13 an Pfeilrichtung bewegt und mit einem Anpressdruck AP so die Stempel gegen die offenen Werkstückenden gepresst werden, die in dieser Figur nicht gezeigt sind. Auch kann durch die Antriebe eine Nachschiebekraft über einen Stempel 4,5 auf das Werkstück 1 ausgeübt werden.
  • Die Antriebe 13 sind über jeweilige Antriebshalter 14 an der Grundplatte 6 befestigt. Reaktionskräfte der Antriebe werden somit in die Grundplatte 6 eingeleitet, ebenso wie die Schließkraft. Die Antriebe bewegen jeweils Antriebsstößel 15, deren vordere Wirkflächen 15a im Wesentlichen querkraftfrei auf eine jeweils korrespondierende Wirkfläche 12a eines Schlittens 12 drückt.
  • Hierbei kann ein direkter loser Kontakt vorgesehen sein oder es kann z.B. wie es die Detailzeichnung zeigt, ein die Querkraftübertragung reduzierendes Mittel 16 vorgesehen sein. Ein solches Mittel ist zwischen den Wirkflächen 15a und 12a z.B. als ein Rollenlager 16 angeordnet, welches mehrere übereinander horizontal und senkrecht zur Verschieberichtung eines Schlittens 12 angeordnete Rollen 17 aufweist. Die Wirkflächen 12a und 15a können somit parallel zueinander, insbesondere vertikal aneinander vorbei gleiten, so dass Kräfte nur senkrecht zwischen den Wirkflächen übertragen werden, jedoch nicht in vertikaler Richtung, also nicht in Richtung der Schließkraft, in der es zu Verformungen des Formwergzeuges kommen kann. In vorliegenden Fall reicht eine Entkopplung in dieser Richtung, da eine Querkraft im Wesentlichen nur in vertikaler Richtung auftreten kann.
  • Somit ist gemäß der Erfindung sichergestellt, dass einerseits durch eine Trennebenenverlagerung die Schlitten und die daran befestigten Stempel ihre relative Lage, insbesondere ihre Koaxialität zum Werkstückende beibehalten, da diese über die in der Trennebene TE der Form 2 angeordneten Führung 11 mitbewegt werden und andererseits, dass die Abwärtsbewegung der Trennebene TE durch die Entkopplung in vertikaler Richtung nicht zu einer Kraftwirkung zwischen Antrieb 13 und Schlitten 12 führt, die eine senkrechte Komponente zur Schubrichtung entlang der Führung aufweist.
  • Somit werden gemäß der Erfindung Verzerrungen in der Form, der Führung und Undichtigkeiten zwischen Form bzw. Werkstückende und Stempel vermieden. Auch ist bei allen Ausführungen der Erfindung sichergestellt, dass durch die Stempel 4 und/oder 5 ein Nachdrücken von Werkstückmaterial bei der Umformung erfolgen kann, insbesondere in axialer Richtung des Werkstücks, bzw. exakt senkrecht zur Werkstenden-Öffnung.
  • Durch diese Genauigkeit ergibt sich auch die Möglichkeit Mikrobauteile zu formen, deren Umformung mit bekannten Vorrichtungen unmöglich war.
  • Die 5 und 6 zeigen zwei alternative Formgestaltungen eines Befüllung und Druckbeaufschlagungsstutzens 5. Gemäß 5 weist der Stutzen 5 eine sich verjüngende, insbesondere konische Spitze auf, sowie einen zentralen in die Spitze mündenden Kanal 5a. In der 5 ist linksseitig die Situation vor Aufbringung eines Anpressdrucks auf ein Werkstückende 1a zu erkennen, welches in dem Formwerkzeug 2 einliegt. Rechts ist die Situation bei Aufbringung eines Anpressdruckes zu erkennen. Ersichtlich wird hier durch die Spitze des Stempels 5 das Werkstückende 1a verformt, insbesondere aufgeweitet, wodurch sich eine besonders dichte Anlage ergibt. Durch die Spitze, die eine spitzere Konizität (kleineren Spitzenwinkel) aufweist, als der Formwerkzeugbereich 2c um das Werkstückende, wird erreicht, dass das Werkstückende zwischen dem vorderen Ende der Spitze und dem konischen Formwerkzeugbereich 2c eingeklemmt wird. Hierdurch ergibt sich eine optimale form- und/oder kraftschlüssige Dichtigkeit.
  • Die 6 zeigt eine alternative Ausbildung des Stempels 5 bzw. ohne Kanal 5a auch des Dichtstempels 4. Auch hier hat der Stempel 5 eine konische Spitze 5b als Anlauffläche, um ein besseres Eintauchen in das Werkstückende 1a zu ermöglichen. Das vordere Ende des Stempels ist ebenso wie das Ende 1a des Werkstücks 1, wenigstens einmal gestuft ausgeführt. Hierbei kann eine Stufe beim Werkstück einfach durch die Stirnfläche des Endes gebildet sein. Die Enden von Werkstück und Stempel sind hier hinsichtlich der zwei Stufen aneinander angepasst.
  • Durch diese Ausbildung kann bevorzugt erreicht werden, dass mittels eines solchen Stempels ein Nachschieben des Werkstückes 1 während der Umformung erfolgen kann.
  • Ein Hochdrucksystem zur Erzeugung von unter Druck stehendem Fluid kann in bekannter Weise, z.B. mit Pumpen, Filter, Ventilen ausgeführt sein.
  • Bezüglich sämtlicher Ausführungen ist festzustellen, dass die in Verbindung mit einer Ausführung genannten technischen Merkmale nicht nur bei der spezifischen Ausführung eingesetzt werden können, sondern auch bei den jeweils anderen Ausführungen. Sämtliche offenbarten technischen Merkmale dieser Erfindungsbeschreibung sind als erfindungswesentlich einzustufen und beliebig miteinander kombinierbar oder in Alleinstellung einsetzbar.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung von Komponenten aus rohrförmigen Werkstücken, insbesondere Mikrokomponenten, umfassend ein wenigstens zweiteiliges Formwerkzeug, in welches ein Werkstück einlegbar ist, sowie Mittel zum Abdichten und/oder zur Druckbeaufschlagung des Werkstückes an den Werkstückenden, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Formwerkzeug (2a, 2b) wenigstens eine Führung (11) angeordnet ist, auf der ein Schlitten (12) verschieblich ist, der Mittel (4, 5) zum Abdichten und/oder zur Befüllung/Druckbeaufschlagung eines Werkstückendes (1a) trägt, wobei ein Schlitten (12) mittels eines getrennt zu der wenigstens einen Führung (11) angeordneten Antrieb (13, 15) verschiebbar ist, der zumindest im Wesentlichen querkraftfrei an den Schlitten (12) gekoppelt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Führung (11) an wenigstens einem der Teile (2a) des Formwerkzeuges (2a, 2b) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Werkstückenden (1a) eine Führung (11) mit einem Schlitten (12) und ein Antrieb (13, 15) zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung (11) in der Trennebene (TE) des Formwerkzeugs (2, 2a, 2b)) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Führung (11) durch ein Formwerkzeug (2a, 2b) hindurch erstreckt, insbesondere von einem Werkstückende (1a) zum einem anderem Werkstückende (1a).
  6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Führung durch zwei, zumindest ausserhalb des Formwerkzeugs (2, 2a, 2b) parallele Stäbe (11) gebildet ist, insbesondere die von einem Schlitten (12) umgriffen sind.
  7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (13, 15) oder zumindest ein Halter (14) eines Antriebs (13, 15) mit einem Teil, insbesondere einem unteren Teil (2a) des Formwerkzeugs (2) auf einer gemeinsamen Grundplatte (6) angeordnet ist, insbesondere wobei auf einen oberen Teil (2b) des Formwerkzeugs (2) ein Schließdruck (P) aufgebracht wird.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließdruck (P) durch einen Antrieb (8, 10) aufgebracht wird, der über eine Gestell/Rahmenanordnung (9) mit der gemeinsamen Grundplatte (6) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen querkraftfreie Kopplung zwischen einem Antrieb (13, 15) und einem Schlitten (12) ausgebildet ist durch einen losen Kontakt zwischen Schlitten (12) und Antrieb (13, 15).
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des losen Kontaktes querkraft- und/oder reibungsreduzierende Mittel (16, 17) eingesetzt sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (16) ausgebildet sind als eine Rollen- (17) und/oder Kugellagerung, insbesondere wobei die Rollen (17) ei einer vertikalen Schließkraft (P) horizontal und senkrecht zur Schlittenbewegung zwischen den jeweiligen Kontaktflächen (15a, 12a) von Antrieb (13, 15) und Schlitten (12) angeordnet sind.
DE102006047017A 2006-10-02 2006-10-02 Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung Withdrawn DE102006047017A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047017A DE102006047017A1 (de) 2006-10-02 2006-10-02 Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung
AT07818541T ATE544539T1 (de) 2006-10-02 2007-09-28 Vorrichtung zur innenhochdruckumformung
EP07818541A EP2076342B1 (de) 2006-10-02 2007-09-28 Vorrichtung zur innenhochdruckumformung
PCT/EP2007/008459 WO2008040497A1 (de) 2006-10-02 2007-09-28 Vorrichtung zur innenhochdruckumformung
US12/443,718 US7946146B2 (en) 2006-10-02 2007-09-28 Hydroforming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006047017A DE102006047017A1 (de) 2006-10-02 2006-10-02 Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006047017A1 true DE102006047017A1 (de) 2008-04-03
DE102006047017A8 DE102006047017A8 (de) 2008-09-04

Family

ID=38969567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006047017A Withdrawn DE102006047017A1 (de) 2006-10-02 2006-10-02 Vorrichtung zur Innenhochdruckumformung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7946146B2 (de)
EP (1) EP2076342B1 (de)
AT (1) ATE544539T1 (de)
DE (1) DE102006047017A1 (de)
WO (1) WO2008040497A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117299981A (zh) * 2023-11-23 2023-12-29 江苏华裕机电科技有限公司 一种用于电动车车把生产的涨管设备

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130298628A1 (en) * 2011-01-24 2013-11-14 Posco Appratus and Method for Manufacturing a Large-Caliber Product Using Hydroforming
US10480544B2 (en) * 2016-04-19 2019-11-19 The Boeing Company Bladder assembly and associated bore alignment system and method
CN111872212B (zh) * 2020-07-27 2022-05-17 佛山市永恒液压机械有限公司 一种管材密封方法
CN114798815B (zh) * 2022-06-06 2023-08-22 哈尔滨工业大学(威海) 一种零件校形模具

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10058521A1 (de) * 2000-11-24 2002-05-29 Interforge Klee Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Weiten von zylindrischen Hohlkörpern
DE102004017235B4 (de) * 2004-04-05 2006-03-30 Forschungsgesellschaft Umformtechnik Mbh Werkzeug zum Innenhochdruckumformen insbesondere rohrförmiger Werkstücke

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1501023A (en) * 1920-08-25 1924-07-08 Gen Motors Corp Process and apparatus for forming metal objects
FR847257A (fr) * 1937-12-11 1939-10-05 Procédé pour fabriquer des viroles d'une seule pièce pour fûts métalliques biconiques
US5233854A (en) * 1992-05-11 1993-08-10 General Motors Corporation Press apparatus for hydroforming a tube
DE19751408C2 (de) * 1997-11-14 1999-10-21 Mannesmann Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Integralgehäuses für Hydrolenkung
ES2211816T3 (es) 2000-05-13 2004-07-16 Interforge Klee Gmbh Procedimiento y dispositivo para la conformacion a alta presion.
DE10056610A1 (de) * 2000-11-15 2002-05-23 Schuler Hydroforming Gmbh & Co Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern
JP2004276077A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Nsk Ltd ハイドロフォーミング装置及び方法
KR100616750B1 (ko) * 2004-02-24 2006-08-28 주식회사 성우하이텍 온간 액압 성형 장치
JP2006122943A (ja) 2004-10-28 2006-05-18 Nissan Motor Co Ltd 液圧成形用ノズルおよび液圧成形装置
US7392679B1 (en) * 2007-02-13 2008-07-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Hydroform tube sealing assembly
US7380429B1 (en) * 2007-02-28 2008-06-03 Gm Global Technology Operations, Inc. Tubular local expansion apparatus and method of locally expanding tubular member for vehicles
US7685856B1 (en) * 2008-11-11 2010-03-30 Gm Global Technology Operations, Inc. Two mode hydroform seal apparatus and method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10058521A1 (de) * 2000-11-24 2002-05-29 Interforge Klee Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Weiten von zylindrischen Hohlkörpern
DE102004017235B4 (de) * 2004-04-05 2006-03-30 Forschungsgesellschaft Umformtechnik Mbh Werkzeug zum Innenhochdruckumformen insbesondere rohrförmiger Werkstücke

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117299981A (zh) * 2023-11-23 2023-12-29 江苏华裕机电科技有限公司 一种用于电动车车把生产的涨管设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008040497A1 (de) 2008-04-10
EP2076342A1 (de) 2009-07-08
DE102006047017A8 (de) 2008-09-04
US20090320543A1 (en) 2009-12-31
EP2076342B1 (de) 2012-02-08
ATE544539T1 (de) 2012-02-15
US7946146B2 (en) 2011-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2062987B1 (de) Warmformpresse
EP2076342B1 (de) Vorrichtung zur innenhochdruckumformung
CH385146A (de) Verfahren und Vorrichtung zur kalten Formung von Hohlprofilkörpern
DE19717953A1 (de) Verfahren zum hydromechanischen Stülpziehen von Metallblechen
DE19833006B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung rohrförmiger gebogener Hohlkörper durch Innenhochdruckumformen
DE19839526C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Umformen eines Hohlkörpers
DE10056610A1 (de) Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern
EP2036628B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Ausbuchtungen aufweisenden Werkstückes mittels eines Druckmediums
EP1216769B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines umfänglich geschlossenen Hohlprofiles und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben
DE19751408C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Integralgehäuses für Hydrolenkung
DE102007019511B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Innenhochdruckumformen eines Verbundmetallrohres
EP0865845A1 (de) Verfahren zum Zusammenhalt zweier geteilter Werkzeuge oder Gesenke, die mit Innendruck beaufschlagt werden und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10048005A1 (de) Vorrichtung zum Verbinden mindestens zweier flächiger, übereinander liegender Bauteile
DE10343868B3 (de) Innenhochdruckumformanlage
DE19907018B4 (de) Verfahren zum Verformen von Hohlkörpern aus Metall
DE10358493B4 (de) Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen
DE10230071C1 (de) Zuhaltevorrichtung
EP0876860B1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von ausgebauchten Hohlprofilen
EP2332667B1 (de) Verfahren zum Herstellen von Bauteilen nach der Innenhochdruck-Umformtechnik
DE10306161B4 (de) Einrichtung zum Innenhochdruckumformen von Werkstücken
DE7313140U (de) Vorrichtung zum isostatischen pressen von formkoerpern aus teilchenfoermigem material
WO2022136123A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur hochdruckumformung von werkstücken
WO2001087510A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur hochdruckumformung
WO2024074439A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines mit flüssigem füllgut befüllten behälters aus einem thermisch konditionierten vorformling
AT506400B1 (de) Zentriereinrichtung zum zentrieren der beiden enden einer stange

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8196 Reprint of faulty title page (publication) german patentblatt: part 1a6
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20131003