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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ebenen Streckziehen von
Werkstücken,
mit einem Werkzeugoberteil und einem mit dem Werkzeugoberteil in
Eingriff gehenden Werkzeugunterteil.
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Aus
dem allgemeinen Stand der Technik ist das sogenannte Cyril-Bath-Verfahren
bekannt, bei welchem ein Werkstück
in einer zumindest zwei Spannelemente aufweisenden Spannvorrichtung eingespannt
und gegebenenfalls mit einem Umformwerkzeug, beispielsweise einem
Tiefziehwerkzeug, umgeformt wird. Dieses Verfahren kann jedoch auch ausschließlich zum
ebenen Streckziehen von Blechen eingesetzt werden. Das Verfahren
des ebenen Streckziehens wird insbesondere bei verhältnis mäßig flachen
Werkstücken
eingesetzt, um eine ausreichende Verfestigung derselben zu erreichen.
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Der
Nachteil dieses Verfahrens und der hierfür eingesetzten Vorrichtung
ist jedoch der hohe technische Aufwand, der für die Hydraulik und deren Steuerung
bzw. Regelung sowie die Messung von Kraft und Weg erforderlich ist.
Dadurch ergeben sich sehr hohe Investitions- und Wartungskosten.
Außerdem
sind die bekannten Vorrichtungen zum Durchführen des Cyril-Bath-Verfahrens sehr groß und erfordern
sehr viel Platz.
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Aus
der
DE 195 04 264
A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur randseitigen
Klemmung beim formgebenden Ziehen von Blechen bekannt. Um zu verhindern,
dass die Anlageflächen
der Klemmrahmenteile exakt touchiert werden müssen, sind dieselben durch
Stirnseiten von Wülsten
gebildet, so dass am Rand des Blechs nur die Bereiche der Stirnflächen der
Wülste
angelegt werden. Die Wülste
dienen bei dieser Vorrichtung somit einzig und allein zum Klemmen
des Blechs, welches während
des Klemmens durch ein separates Werkzeug, insbesondere ein Tiefziehwerkzeug,
umgeformt wird. Ohne ein solches zusätzliches Tiefziehwerkzeug könnte die
dort beschriebene Vorrichtung also nicht verwendet werden.
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Die
DE 195 04 649 C1 beschreibt
ein Verfahren und ein Ziehwerkzeug zum Streckziehen von Blechen.
Dabei weist das Ziehwerkzeug im Bereich seines äußeren Umfangs ei nen in einen
Graben des Gegenwerkzeugs eintauchenden Steg auf. Durch diese Kombination
des Stegs mit dem Graben soll ein gewünschtes Fließen des
Werkstoffs in bestimmten Phasen der Umformung erreicht werden.
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Die
DE 24 50 624 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Pressen von tiefen, dünnwandigen Behälterböden mit
großen
Durchmessern, welche einen Werkzeugeinsatz und einen Gegenhalter
aufweist. Der Werkzeugeinsatz und der Gegenhalter weisen wiederum
einen mehrfachen Ziehwulst auf, der, ähnlich wie bei der
DE 195 04 264 A1 ,
beim Tiefziehen des Werkstücks
als Niederhalter wirkt und dabei sehr hohe Niederhaltekräfte aufbringen
muss.
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Sämtliche
der bekannten Verfahren sind jedoch nicht in der Lage, ein ebenes
Streckziehen von Werkstücken
durchzuführen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
ebenen Streckziehen von Werkstücken
zu schaffen, die eine einfache Konstruktion und eine geringe Baugröße aufweist
und in der Lage ist, ein ebenes Streckziehen auf exakte Art und
Weise durchzuführen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die
erfindungsgemäßen Umformsicken
des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils sorgen für ein gleichzeitiges
Halten und Ziehen des Werkstücks,
so dass auch mit einer einfach wirkenden Presse in einem Zug ein
ebenes Streckziehen und gegebenenfalls anschließend ein Umformen des Werkstücks durchgeführt werden
kann, ohne dass hierzu zusätzliche
Werkzeuge erforderlich sind. Die erfindungsgemäßen Umformsicken dienen also
nicht nur zur Halterung, sondern zur gleichzeitigen Induzierung
einer Zugkraft in das Werkstück,
die für
das ebene Streckziehen verantwortlich ist. Während des Eindringens der Umformsicken
in die korrespondierenden Ausnehmungen bewegt sich das Werkstück innerhalb
einer geschlossenen Geometrie der Umformsicken. Das Werkstück wird
also erfindungsgemäß in diese
Umformsickengeometrie hineingezogen, wobei durch die Geometrie des
durch das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil gebildeten Werkzeugs
die Zugleistung beeinflusst wird. Ein Klemmen des Werkstücks, wie
dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der Fall ist,
findet mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht
statt.
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Aufgrund
der Tatsache, dass die Werkzeugbewegung aus der Bewegung der Presse
bzw. des Pressenstößels induziert
wird, ist also zum Durchführen
des ebenen Streckziehens vorteilhafterweise kein zusätzlicher
Antrieb und lediglich ein Werkzeug erforderlich, was zu einem äußerst geringen
Steuerungsaufwand führt.
Des weiteren kann das Werkzeug sehr einfach und kompakt ausgebildet
sein und ist damit auf kostengünstige
Art und Weise herstellbar.
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Der
Streckvorgang erfolgt also in einem Hub und kann, wenn eine weitere
Umformung notwendig bzw. erwünscht
ist, dem Tiefziehhub vorgelagert bzw. mit einem Tiefziehhub vereint
werden, so dass die bei den bisherigen Verfahren vorhandenen hohen
Prozesszeiten erheblich reduziert werden können. Da das Werkstück dynamisch
festgehalten und gezogen wird, kann der Werkstoff bei einem nachfolgenden Ziehvorgang
in das Werkzeug zurückgleiten,
sodass Einrisse in das Werkstück
vermieden werden können und
eine hohe Qualität
sichergestellt ist.
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Aufgrund
des einfachen Aufbaus beschränken
sich die Investitionskosten im wesentlichen auf Werkstoff- und Fertigungskosten,
so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
erheblich kostengünstiger als
bekannte Vorrichtungen realisiert werden kann. Tatsächlich lassen
sich hinsichtlich der Investitionen in Werkzeugkosten Einsparungen
von bis zu 90 % erreichen.
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Aufgrund
der beschriebenen einfachen Ausgestaltung des Werkzeugs kann dieses
ohne jegliche Änderungen
auch für
die Warmumformung eingesetzt und somit zum ebenen Streckziehen bestimmter
Werkstoffe auch erwärmt
werden.
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Hierbei
bleiben die prinzipiellen Vorteile des Streckziehens, nämlich eine
Erhöhung
der Festigkeit des Werkstücks,
erhalten, so dass Ausbeulungen verhindert und gegebenenfalls zusätzliche
Effekte erzielt werden können.
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Da
sich die beiden Werkzeughälften,
also das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil, nie berühren, ist
keinerlei Touchieraufwand, also keine Anpassung der Werkzeugflächen aneinander,
erforderlich. Aus demselben Grund beschränkt sich auch der Wartungsaufwand
im wesentlichen auf die Reinigung des Werkzeugs.
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In
einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die Umformsicken und die sich zwischen den Umformsicken
befindlichen Ausnehmungen auf jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugoberteils
und des Werkzeugunterteils angeordnet sind. Eine derart ausgebildete
Vorrichtung weist eine sehr einfache Konstruktion auf und kann zum
ebenen Streckziehen von Werkstücken
in einer Richtung eingesetzt werden.
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Alternativ
hierzu kann vorgesehen sein, dass die Umformsicken auf insgesamt
vier Seiten des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils angeordnet
sind, wobei jeweils zwei der vier Seiten einander gegenüberliegen.
Mittels einer solchen Vorrichtung lässt sich ein ebenes Streckziehen
des Werkstücks
in zwei Richtungen erreichen.
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Alternativ
hierzu kann außerdem
vorgesehen sein, dass die Umformsicken auf drei Seiten des Werkzeugoberteils
und des Werkzeugunterteils in Dreiecksform angeordnet sind. Eine
solche Ausgestaltung der Vorrichtung kann bei dreieckigen Werkzeugen
eingesetzt werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Umformsicken und die sich zwischen den Umformsicken
befindlichen Ausnehmungen kreisförmig an
dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil angeordnet sind.
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Zusätzlich zu
diesen Ausführungsformen sind
auch Anordnungen der Umformsicken auf mehr als vier Seiten des Werkzeugoberteils
und des Werkzeugunterteils denkbar.
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Wenn
die Höhe
der Umformsicken 20-120 mm beträgt,
so ist einerseits eine ausreichende Eindringtiefe der Umformsicken
in die korrespondierenden Ausnehmungen und damit eine entsprechend starke
Umformung des Werkstücks
zum Erreichen eines entsprechenden Effekts beim ebenen Streckziehen
gewährleistet
und es wird zum anderen verhindert, dass die Umformsicken aufgrund
einer zu großen
Höhe derselben
umknicken können.
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Um über die
Fläche
des Werkstücks
einen unterschiedlichen Umformgrad zu erreichen, kann des weiteren
vorgesehen sein, dass sich die Höhe der
Umformsicken über
die Länge
derselben verändert.
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Eine
Variierung der in das Werkstück
induzierten Zugkraft lässt
sich erreichen, wenn die Umformsicken des Werkzeugoberteils und/oder
des Werkzeugunterteils so ausgelegt sind, dass sie zu unterschiedlichen
Zeitpunkten mit den Ausnehmungen des Werkzeugunterteils und/oder
des Werkzeugoberteils in Eingriff gehen.
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Eine
Möglichkeit
zur Realisierung des Eindringens der Umformsicken zu unterschiedlichen Zeitpunkten
kann darin bestehen, dass die Höhe
der Umformsicken auf jeder einzelnen Seite des Werkzeugoberteils
und/oder des Werkzeugunterteils unterschiedlich ist, wobei der Höhenunterschied
zwischen einander benachbarten Umformsicken 5-30 mm beträgt.
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Beispielsweise
können
die Umformsicken an der Außenseite
des Werkzeugoberteils und/oder des Werkzeugunterteils höher sein
als an der Innenseite, so dass zunächst der äußere Bereich des Werkzeugs mit
dem Werkstück
in Kontakt kommt.
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Alternativ
hierzu können
jedoch auch die Umformsicken an der Innenseite des Werkzeugoberteils
und/oder des Werkzeugunterteils höher sein als an der Außenseite.
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Des
weiteren kann vorgesehen sein, dass die dem Werkstück zugewandten
Kanten der Umformsicken mit Radien versehen sind, die eine Größe von 1-20
mm, insbesondere von 2-10mm, aufweisen. Die Gestaltung der Radien
der dem Werkstück
zugewandten Kanten der Umformsicken hat sich als entscheidend im
Hinblick auf die Ausbildung der in das Werkstück induzierten Zugkraft herausgestellt,
da kleinere Radien eine höhere
Umformkraft in das Werkstück
induzieren.
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Um
diesen Effekt zu nutzen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass
die zuerst mit der korrespondierenden Ausnehmung in Eingriff gehende
Umformsicke einen kleineren Radius aufweist als die zuletzt mit
der korrespondierenden Ausnehmung in Eingriff gehende Umformsicke.
Dadurch wird bereits beim Eindringen der ersten Umformsicke eine
sehr hohe Spannung in das Werkstück
induziert.
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Wenn
zusätzlich
zu dem ebenen Streckziehen auch eine weitere Umformung des Werkstücks erforderlich
bzw. erwünscht
ist, so kann in einem Zwischenraum zwischen den Umformsicken ein
Tiefziehwerkzeug angeordnet sein.
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In
diesem Zusammenhang kann des weiteren vorgesehen sein, dass in wenigstens
einer der Ausnehmungen ein gefedertes Niederhalterelement angeordnet
ist. Derartige gefederte Niederhalterelemente verbessern die Um schlingung
des Werkstücks und
sorgen somit für
einen verbesserten Umformvorgang.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus
den restlichen Unteransprüchen.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit einem Werkzeugoberteil, einem Werkzeugunterteil und zusätzlich einem
Tiefziehwerkzeug;
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2 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Umformsicken
in einem ersten Zustand;
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3 die
Vorrichtung aus 2 in einem zweiten Zustand;
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4 die
Vorrichtung aus 2 in einem dritten Zustand;
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5 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Umformsicken
in einem ersten Zustand;
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6 die
Vorrichtung aus 5 in einem zweiten Zustand;
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7 die
Vorrichtung aus 5 in einem dritten Zustand;
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8 einen
Schnitt durch eine der erfindungsgemäßen Umformsicken;
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9 eine
perspektivische Darstellung einer der Umformsicken;
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10 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer ersten Konfiguration der Umformsicken;
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11 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer zweiten Konfiguration der Umformsicken;
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12 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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13 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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14 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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15 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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16 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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17 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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18 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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19 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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20 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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21 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
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22 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem ersten Betriebszustand;
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23 die
Vorrichtung aus 22 in einem zweiten Betriebszustand;
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24 die
Vorrichtung aus 22 in einem dritten Betriebszustand;
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25 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einem ersten Betriebszustand;
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26 die
Vorrichtung aus 25 in einem zweiten Betriebszustand;
und
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27 die
Vorrichtung aus 25 in einem dritten Betriebszustand.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum ebenen Streckziehen eines mittels
einer gestrichelten Linie dargestellten Werkstücks 2, beispielsweise
eines Stahl-, Aluminium- oder Titanblechs. Die Vorrichtung 1 weist
ein Werkzeugoberteil 3 und ein mit dem Werkzeugoberteil 3 in
Eingriff gehendes Werkzeugunterteil 4 auf. Das Werkzeugoberteil 3 und
das Werkzeugunterteil 4 sind relativ zueinander beweglich,
wobei im vorliegenden Fall das Werkzeugunterteil 4 starr
ist und das Werkzeugoberteil 3 mittels einer nicht dargestellten,
jedoch an sich bekannten Antriebseinrichtung bewegt werden kann.
Gegebenenfalls könnte
auch das Werkzeugunterteil 4 beweglich und das Werkzeugoberteil 3 starr
ausgebildet sein oder es könnten
beide Werkzeugteile 3 und 4 gegeneinander beweglich
sein. Das Werkzeugoberteil 3 und das Werkzeugunterteil 4 bestehen
vorzugsweise aus einem geeigneten Werkzeugstahl, für Kleinserien
können
jedoch auch Kunststoffmaterialien verwendet werden. Auch Keramik
oder geeignete Verbundwerkstoffe können für das Werkzeugoberteil 3 und
das Werkzeugunterteil 4 zum Einsatz kommen. Für eine Warmumformung
kann vorgesehen sein, das Werkzeugoberteil 3 und/oder das
Werkzeugunterteil 4 zu beheizen.
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Das
Werkzeugoberteil 3 weist jeweils auf wenigstens zwei Seiten
desselben mehrere Umformsicken 5 auf, die bei der Relativbewegung
zwischen dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 in
korrespondierende Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 4 eingreifen.
Umgekehrt weist das Werkzeugunterteil 4 mehrere Umformsicken 7 auf, die
in jeweilige Ausnehmungen 8 des Werkzeugoberteils 3 eingreifen.
Hierbei wechseln sich jeweils die Umformsicken 5 und die
Ausnehmungen 8 des Werkzeugoberteils 3 sowie die
Umformsicken 7 und die Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 4 ab.
Die Umformsicken 5 und 7 können mit einer Beschichtung
versehen sein, beispielsweise um die erforderlichen Umformkräfte zu beeinflussen.
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Zusätzlich ist
bei der in 1 dargestellten Ausführungsform
der Vorrichtung 1 in einem Zwischenraum 9 zwischen
dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 ein
Tiefziehwerkzeug 10 angeordnet, welches ebenfalls aus einem
Werkzeugoberteil 11 und einem Werkzeugunterteil 12 besteht.
Das Tiefziehwerkzeug 10 kann in an sich bekannter Weise
ausgebildet sein und es kann insbesondere auch auf das Tiefziehwerkzeug 10 verzichtet werden,
wenn die Vorrichtung 1 nur zum ebenen Streckziehen des
Werkstücks 2 verwendet
wird und keine Tiefziehbearbeitung desselben erforderlich ist. Auf
die in 1 dargestellten, jedoch nicht bezeichneten Gasdruckfedern
des Werkzeugoberteils 11 kann selbstverständlich auch
verzichtet werden.
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In
den 2, 3 und 4 ist eine
erste Ausführungsform
des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 und
insbesondere der Umformsicken 5 und 7 derselben
dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass das Werkzeugoberteil 3 insgesamt vier
Umformsicken 5a, 5b, 5c und 5d sowie
sich dazwischen befindliche Ausnehmungen 8a, 8b und 8c aufweist.
Das Werkzeugunterteil 4 weist drei Umformsicken 7a, 7b und 7c sowie
sich dazwischen befindliche Ausnehmungen 6a, 6b und 6c auf.
Hierbei ist zwischen der innersten Umformsicke 7c und einer zum
Auflegen des Werkstücks 2 dienende
Werkstückauflage 2a ebenfalls
eine Ausnehmung, nämlich
die Ausnehmung 6c, vorgesehen, in welche die innerste Um formsicke 5d eingreift.
Die Umformsicken 7 des Werkzeugunterteils 4 sollten
dabei mindestens so hoch sein wie die Werkstückauflage 2a. In dem
Fall, in dem das Tiefziehwerkzeug 10 vorhanden ist, dient
die Werkstückauflage 2a als
Umformstempel bzw. bildet denselben.
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Die
Umformsicken 5a, 5b, 5c und 5d des Werkzeugoberteils 3 sind
bei der dargestellten Ausführungsform
so auslegt, dass sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit den Ausnehmungen 6a, 6b und 6c des
Werkzeugunterteils 4 in Eingriff gehen. In nicht dargestellter
Art und Weise könnten
auch die Umformsicken 7 des Werkzeugunterteils 4 entsprechend
ausgelegt sein. Dies gilt prinzipiell für alle nachfolgend beschriebenen
Ausführungsformen
der Vorrichtung 1, bei denen auf eine besondere Ausgestaltung
der Umformsicken 5 des Werkzeugoberteils 3 Bezug
genommen wird. Bei der in den 2, 3 und 4 dargestellten
Ausführungsform
sind die Umformsicken 5a und 5b des Werkzeugoberteils 3 an
der Außenseite
desselben höher
als die Umformsicken 5c und 5d an der Innenseite.
Dadurch kommen die beiden äußeren Umformsicken 5a und 5b vor
den beiden inneren Umformsicken 5c und 5d in Eingriff
mit dem Werkstück 2.
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Wie
des weiteren in den 2-4 zu erkennen
ist, sind die dem Werkstück 2 zugewandten Kanten
der Umformsicken 5 und 7 mit Radien versehen,
deren Größe insbesondere
in einem Bereich von 1-20 mm, insbeson dere von 2-10mm, liegen. Um bereits
beim Eindringen der beiden ersten Umformsicken 5a und 5b in
das Werkstück 2 eine
hohe Spannung in dasselbe zu induzieren, weist im vorliegenden Fall
die zuerst mit der korrespondierenden Ausnehmung 6a in
Eingriff gehende Umformsicke 5a einen kleineren Radius
auf als die zuletzt mit der korrespondierenden Ausnehmung 6c in
Eingriff gehende Umformsicke 5d. Die Reihenfolge der unterschiedlich
dimensionierten Radien der Umformsicken 5 und 7 hat
einen erheblichen Einfluss auf die in das Werkstück 2 induzierte Spannung
und somit auf die Umformung desselben. Die Geometrie der Umformsicken 5 und 7 kann
des weiteren an die Geometrie und/oder den Werkstoff des Werkstücks 2 angepasst werden,
um jedes Werkstück 2 entsprechend
seiner Anforderungen bearbeiten zu können.
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Die
Bewegung des Werkstücks 2 innerhalb der
Geometrie der Umformsicken 5 und 7 sowie dessen
Verformung kann in den 2-4 beobachtet werden.
Hierbei hat sich ein Spalt mit einer Breite zwischen 2-5 mm zwischen
den Umformsicken 5 bzw. 7 und den korrespondierenden
Ausnehmungen 6 bzw. 8 als für die Bewegung des Werkstücks 2 sehr gut
geeignet erwiesen, wobei dieser Wert selbstverständlich von der Dicke des Werkstücks 2 abhängt.
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Im
vorliegenden Fall gehen die beiden äußeren Umformsicken 5a und 5b gemeinsam
miteinander mit dem Werk stück 2 in
Eingriff. Es ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei der
die äußerste Umformsicke 5a als
erstes und insbesondere vor der benachbarten Umformsicke 5b in
das Werkstück 2 eindringt.
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Die
Höhe der
Umformsicken 5 und 7 beträgt insbesondere 20-120 mm und
kann auf jeder einzelnen Seite des Werkzeugoberteils 3 und/oder
des Werkzeugunterteils 4 unterschiedlich sein. Dabei können die
Höhenunterschiede
zwischen einander benachbarten Umformsicken 5a-5d bzw. 7a-7c zwischen
5 und 30 mm betragen. In den 2-4 weist
das Werkzeugoberteil 3 vier Umformsicken 5 und
das Werkzeugunterteil 4 drei Umformsicken 7 auf.
Die Mindestanzahl an Umformsicken 5 bzw. 7 beträgt zwei,
mehr als acht Umformsicken 5 bzw. 7 sind nicht
erforderlich, wobei sich jeweils zwischen zwei Umformsicken 5 eine
Ausnehmung 8 und zwischen zwei Umformsicken 7 eine
Ausnehmung 6 befindet.
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In
den 5, 6 und 7 ist eine
Ausführungsform
der Vorrichtung 1 dargestellt, bei welcher die Umformsicken 5d und 5c an
der Innenseite des Werkzeugoberteils 3 höher sind
als an der Außenseite
desselben. Dadurch kommen die inneren Umformsicken 5d und 5c vor
den äußeren Umformsicken 5b und 5a mit
den entsprechenden Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 4 in
Eingriff. Die Angaben hinsichtlich der Höhe der Umformsicken 5 und 7 sowie
der an denselben angebrachten Radien kann im wesentlichen den Angaben
zu der Ausführungsform
der 2, 3 und 4 entsprechen, wobei
die Umformsicken 5a-5d des Werkzeugoberteils 3 kleinere
Radien aufweisen als bei der vorhergehenden Ausführungsform.
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Alternativ
zu den in den 2-4 bzw. 5-7 dargestellten
Ausführungsformen
ist es auch möglich,
die Umformsicken 5 bzw. 7 so auszuführen, dass
eine mittlere Umformsicke 5 oder 7 zuerst in das
Werkstück 2 eindringt.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch eine beliebige der Umformsicken 5 oder 7.
Dabei ist zu erkennen, dass die Umformsicken 5 und 7 in
Höhenrichtung
einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei
sich an der dem Werkstück 2 zugewandten
Seite die oben erwähnten
unterschiedlichen Radien befinden können. Es hat sich als besonders
geeignet herausgestellt, wenn die Breite der Umformsicken 10-40
mm beträgt.
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In 9 ist
eine Ausführungsform
einer der Umformsicken 5 oder 7 dargestellt, bei
der sich die Höhe über die
Länge derselben
verändert.
Dadurch lässt
sich über
die Fläche
des Werkstücks 2 ein
unterschiedlicher Umformgrad erreichen bzw. es können bestimmte Bereiche anders
umgeformt werden als andere Bereiche des Werkstücks 2, wodurch gegebenenfalls
Umformfehler vermieden werden können.
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Die 10-21 zeigen
verschiedene Ausführungsformen
der Anordnung der Umformsicken 5 und/oder 7 an
dem Werkzeugoberteil 3 und/oder dem Werkzeugunterteil 4.
Im vorliegenden Fall ist jeweils das Werkzeugoberteil 3 mit
den Umformsicken 5 dargestellt, die Anordnung gilt jedoch selbstverständlich auch
für die
Umformsicken 7 des Werkzeugunterteils 4.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 10 sind
die Umformsicken 5 und 7 und die sich zwischen den
Umformsicken 5 und 7 befindlichen Ausnehmungen 6 und 8 auf
jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten
des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 angeordnet.
Dasselbe gilt für
die Ausführungsform
von 11, bei welcher die Umformsicken 5 und 7 sowie
die Ausnehmungen 6 und 8 auf der Längsseite
anstatt, wie bei 10, auf der Breitseite des Werkzeugoberteils 3 und
des Werkzeugunterteils 4 angeordnet sind. In ähnlicher
Weise sind auch die Ausführungsformen
der 12-15 ausgebildet, wobei hier die
Umformsicken 5 und 7 sowie die Ausnehmungen 6 und 8 in
Längsrichtung
derselben gebogen sind.
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Bei
den Ausführungsformen
der Vorrichtung 1 gemäß den 16, 17, 18 und 19 sind
die Umformsicken 5 und 7 und die sich zwischen den
Umformsicken 5 und 7 befindlichen Ausnehmungen 6 und 8 auf
insgesamt vier Seiten des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 angeordnet.
Hierbei liegen jeweils zwei der vier Seiten einander gegenüber. Ähnlich wie
bei den Ausführungsformen
der 10-15 können auch hier sowohl gerade
als auch über
ihre Länge
gebogene Umformsicken 5 und 7 sowie Ausnehmungen 6 und 8 zum Einsatz
kommen.
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Bei
der Ausführungsform
der Vorrichtung 1 von 20 sind
die Umformsicken 5 und 7 sowie die Ausnehmungen 6 und 8 auf
drei Seiten des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 so
angeordnet, dass sie eine Dreiecksform bilden. Eine ähnliche
geschlossene Form der Umformsicken 5 und 7 ist
auch bei der Ausführungsform
von 21 erkennbar, bei welcher die Umformsicken 5 und 7 sowie
die sich zwischen denselben befindlichen Ausnehmungen 6 und 8 kreisförmig an
dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 angeordnet sind.
Selbstverständlich
sind auch vollkommen andere, insbesondere an die Form des Werkstücks 2 angepasste
Anordnungen der Umformsicken 5 und 7 sowie der
Ausnehmungen 6 und 8 denkbar.
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In
den 22, 23 und 24 ist
eine Ausführungsform
der Vorrichtung 1 dargestellt, bei welcher zwischen den
Umformsicken 5 und dem Werkzeugoberteil 3 jeweilige
Unterlegplatten 13 angeordnet sind, durch welche die Eindringtiefe
der Umformsicken 5 in das Werkstück 2 beeinflusst werden
kann, wenn unterschiedlich hohe Unterlegplatten 13 eingesetzt
werden. Gegebenenfalls könnten
die Unterlegplatten 13 auch an dem Werkzeugun terteil 4 vorgesehen
sein. Auch ohne die Unterlegplatten 13 können die
Umformsicken 5 und 7 abnehmbar an dem Werkzeugoberteil 3 bzw.
dem Werkzeugunterteil 4 angebracht sein.
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Des
weiteren weist die Vorrichtung 1 gemäß der 22-24 ein
zwischen dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 einerseits
und der Werkstückauflage 2a andererseits
angeordnetes, insbesondere mittels wenigstens einer Gasdruckfeder
gefedertes Niederhalterelement 14 auf, welches in der Lage
ist, die Umschlingung des Werkstücks 2 zu
verbessern. In nicht dargestellter Weise können auch in einer oder mehreren
der Ausnehmungen 6 und/oder 8 derartige Niederhalterelemente
vorgesehen sein.
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Bei
der in den 25, 26 und 27 dargestellten
Ausführungsform
der Vorrichtung 1 ist wiederum das Tiefziehwerkzeug 10 vorgesehen,
mittels welchem das Werkstück 2 bei
seiner Bearbeitung nicht nur eben streckgezogen, sondern nach dem ebenen
Streckziehen zusätzlich
noch tiefgezogen wird. In diesem Zusammenhang kann die dem Tiefziehwerkzeug 10 nächstliegende
Umformsicke 5 als Ziehring ausgebildet sein.
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Die
unter Bezugnahme auf die 2-4 und die
unter Bezugnahme auf die 5-7 beschriebenen
Ausführungsformen
können
mit sämtlichen
Ausführungsformen
der 10-21 kombiniert werden. Bei den Ausführungsformen
gemäß der 17 und 18 ist
besonders vorteilhaft, dass durch die freigeschnittenen Ecken zwischen
den einzelnen Umformsicken 5 und 7 verhindert
wird, dass sich das Werkstück 2 zwischen
dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 verkanten
und somit die Vorrichtung 1 einklemmen kann.