DE102007023269A1

DE102007023269A1 - Ziehwerkzeug

Info

Publication number: DE102007023269A1
Application number: DE102007023269A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Stephan Knoche; Andreas Erhardt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Bei einem Ziehwerkzeug zum Herstellen von dreidimensional verformten Blech- und insbesondere von Karosserie-Strukturteilen (1), mit einem unteren und einem relativ zu diesem hubbeweglich angetriebenen, oberen Werkzeugteil (2, 3), welche mit in Hubrichtung (P) hochstehenden, in Querrichtung zueinander versetzt am zugeordneten Werkzeugteil befestigten Formstegen (4) mit starren, am Blechteil jeweils auf der krümmungsinneren Blechteilseite angreifenden Wirkflächen (5) bestückt sind, wird mit geringem Werkzeugaufwand eine seriengerechte Blechteilfertigung und ein einfaches Umrüsten auf unterschiedliche Blechteilgeometrien dadurch ermöglicht, dass die Wirkflächengröße auf den jeweiligen Krümmungsbereich des Blechteils beschränkt und mindestens ein Formsteg (4.1...4.4) wechselbar am zugeordneten Werkzeugteil befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ziehwerkzeug zum Herstellen von dreidimensional verformten Blech- und insbesondere von Karosserie-Strukturteilen, mit einem unteren und einem relativ zu diesem hubbeweglich angetriebenen, oberen Werkzeugteil, welche mit in Hubrichtung hochstehenden, in Querrichtung zueinander versetzt am zugeordneten Werkzeugteil befestigten Formstegen mit starren, am Blechteil jeweils auf der krümmungsinneren Blechteilseite angreifenden Wirkflächen bestückt sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der JP 2000246357 A ist ein Ziehwerkzeug zur Herstellung von stumpfwinklig abgestuften Blechteilen bekannt, welches zwei einander zugekehrte, seitlich zueinander versetzte Formstege mit jeweils dem Stufenwinkel des Blechteils entsprechend zueinander geneigten, planaren Wirkflächen enthält, die beim Arbeitshub des Werkzeugs auf entgegengesetzten Seiten der Blechplatine an diese angepresst werden und dadurch die Inneneckbereiche des Blechteils ausformen.
Ein geometrisch wesentlich variableres Umformverfahren ist das sogennante „Dieless Forming", wie es beispielsweise aus der US 6 216 508 B1 bekannt ist. Dabei wird eine ebene Blechplatine randseitig in eine Haltevorrichtung eingespannt und durch einen senkrecht zur Einspannebene der Haltevorrichtung inkrementell zustellbaren Umformdorn, welcher die Blechplatine mäanderförmig abfährt, sukzessive an eine entsprechende Formmatrize angeformt und auf diese Weise zu einem dreidimensionalen Blechteil umgestaltet. Wegen der langen Taktzeiten ist die Dieless Forming Technologie jedoch für eine rationelle Serienfertigung ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ziehwerkzeug der beanspruchten Art so auszubilden, dass es eine seriengerechte Blechteilfertigung mit kurzen Taktzeiten ermöglicht, sich mit geringem Aufwand auf unterschiedliche Blechteilgeometrien umrüsten lässt und eine konstruktiv einfache Bauweise besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Ziehwerkzeug gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Ziehwerkzeug werden die Blechteile – anders als beim Dieless Forming – auf seriengerechte Weise in einem einzigen Werkzeughub dreidimensional fertiggeformt und zugleich wird aufgrund der modularen Bauweise mit wechselbaren Formstegen eine konstruktiv einfache und zeitsparende Anpassung des Werkzeugs an unterschiedliche Blechteilgeometrien erreicht, mit der weiteren baulichen Vereinfachung, dass die Wirkflächengröße an zumindest einigen Formstegen auf den Krümmungsbereich der Blechteile begrenzt und dadurch der Herstellungsaufwand für die Formstege minimiert wird.
Zum Umrüsten des Ziehwerkzeugs auf unterschiedliche Blechteilgeometrien kann mindestens ein Formsteg gegen einen solchen mit entsprechend modifizierter Wirkfläche austauschbar und wahlweise, vorzugsweise aber zusätzlich bezüglich seiner Höhen- und/oder Querlage wechselbar am Werkzeugteil befestigt sein.
Die erfindungsgemäße Wirkflächenreduzierung an den Formstegen bringt selbst dann eine wesentliche Fertigungsvereinfachung, wenn, wie bevorzugt, nicht sämtliche Formstege wirkflächenminimiert sind, sondern die Wirkfläche eines oder allenfalls weniger Formstege tangential über den Krümmungsbereich des Blechteils hinaus geringfügig verlängert ist. Hiedurch wird an besonders verfomungskritischen Blechteilabschnitten ein glattflächiger Übergang zwischen dem gekrümmten und dem angrenzenden, planaren Flächenabschnitt des Blechteils erhalten.
Zweckmäßigerweise ist zumindest einer der Formstege quer zur Hubrichtung des Ziehwerkzeugs beweglich am zugeordneten Werkzeugteil geführt, um so auch hinterschnittige Blechteile mit geringem Bau- und Fertigungsaufwand herstellen zu können.
In weiterer, besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Herstellungsaufwand für das Ziehwerkzeug dadurch nochmals deutlich reduziert, dass nicht nur die Formstege, sondern auch die Blechhalterelemente des Ziehwerkzeugs wirkflächenminimiert sind, und zwar bevorzugt in der Weise, dass sie mit lokal begrenzten, in Umfangsrichtung des Blechteils voneinander beabstandeten Blechteilbereichen zusammenwirken.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ziehwerkzeug im Schnitt;
2 das in 1 dargestellte Ziehwerkzeug nach dem Umrüsten auf eine geänderte Blechteilgeometrie;
3 eine perspektivische Darstellung eines dreidimensional verformten Blechteils zusammen mit den entspechenden Formstegen und unterschiedlich gestalteten Blechhalterelementen; und
4 einen der Formstege mit minimierter und tangential verlängerter Wirkfläche im vergrößerten Maßstab.
Das in den Fig. gezeigte Ziehwerkzeug dient zur Herstellung von dreidimensional verformten Blech- und insbesondere Karosserie-Strukturteilen 1 und ent hält als Hauptbestandteile ein oberes und ein unteres Werkzeugteil 2, 3, welche in Pfeilrichtung P relativ zueinander hubbeweglich geführt und angetrieben sind, wobei das Blechteil 1 und die Werkzeugteile 2, 3 der Deutlichkeit halber in einer geringfügig voneinander abgehobenen Position nach Beendigung des Umformvorgangs dargestellt sind.
Jedes Werkzeugteil 2, 3 ist mit einem oder mehreren, in Hubrichtung P hochstehenden Formstegen 4.1...4.4 bestückt, welche in Querrichtung zueinander versetzt am zugeordneten Werkzeugteil 2 bzw. 3 befestigt sind. An den Stirnseiten sind die Formstege 4 mit konvexen Wirkflächen 5 versehen, an denen das zunächst noch ebene Blechteil 1 beim Arbeitshub des Ziehwerkzeugs umgeformt wird. Dabei werden die Formstege 4 allein von der krümmungsinneren Seite an das ansonsten nur randseitig eingespannte Blechteil 1 angepresst und die Wirkflächengröße ist an zumindest einigen Formstegen 4 auf den jeweiligen Krümmungsbereich des Blechteils 1 beschränkt, während die übrigen Blechflächenbereiche wirkflächenfrei gehalten sind. Lediglich an besonders verformungskritischen Blechteilabschnitten können die Wirkflächen 5 geringfügig über den Krümmungsbereich a des Blechteils 1 hinaus tangential oder auch konvex verlängert sein, wie dies in 4 durch den gestrichelten Stegabschnitt des Formstegs 4.5 angedeutet ist, um so zu verhindern, dass sich die Wirkflächenkanten am Übergang des Blechteils 1 vom gekrümmten zum daran angrenzenden, planaren Blechteilbereich abzeichnen.
Wie am deutlichsten aus 3 ersichtlich ist, sind die Formstege 4 je nach der gewünschten Blechteilgeometrie unterschiedlich gestaltet, können also anstatt geradlinig auch gebogen verlaufen und/oder eine in Steglängsrichtung variable Stegbreite und/oder sich ändernde Wirkflächenkrümmung besitzen.
Um das Ziehwerkzeug auf unterschiedliche Blechteilgeometrien umrüsten zu können, sind die Formstege 4 ferner wechselbar am zugeordneten Werkzeugteil 2, 3 montiert, derart, dass sie in einer durch Distanzstücke 6 veränderlichen Höhenlage und quer zur Hubrichtung P an beliebigen Stellen der Werkzeugteile 2, 3 befestigt und gegen einen nach Anzahl und Formgebung unterschiedlichen Satz von Formstegen 4 ausgetauscht werden können. In 2 ist das Ziehwerkzeug in einer der 1 entsprechenden Darstellung nach dem Umrüsten auf eine andere Blechteilgeometrie dargestellt. Wie aus 2 weiterhin ersichtlich ist, kann zumindest einer der Formstege 4.8 (und 4.9) am zugeordneten Werkzeugteil 2 bzw. 3 quer zur Hubrichtung P des Ziehwerkzeugs beweglich angetrieben sein, um so auch hinterschnittige Blechteilbereiche ausformen zu können.
Die Blechhalterelemente 7.1 und 7.2, die fest mit dem oberen Werkzeugteil 2 verbunden bzw. in Hubrichtung P nachgiebig am unteren Werkzeugteil 3 angeordnet sind, sind ebenfalls aus Fertigungsgründen wirkflächenminimiert und zu diesem Zweck an lokal begrenzten, in Umfangsrichtung des Blechteils 1 voneinander beabstandeten Blechteilbereichen angeordnet, wie aus der perspektivischen Darstellung der 3 anhand der oberen und unteren Blechhalterelemente 7.1 und 7.2 in unterschiedlichen Ausführungsformen zu ersehen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2000246357 A [0002]
- US 6216508 B1 [0003]

Claims

Ziehwerkzeug zum Herstellen von dreidimensional verformten Blech- und insbesondere von Karosserie-Strukturteilen, mit einem unteren und einem relativ zu diesem hubbeweglich angetriebenen, oberen Werkzeugteil, welche mit in Hubrichtung hochstehenden, in Querrichtung zueinander versetzt am zugeordneten Werkzeugteil befestigten Formstegen mit starren, am Blechteil jeweils auf der krümmungsinneren Blechteilseite angreifenden Wirkflächen bestückt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkflächengröße auf den jeweiligen Krümmungsbereich (a) des Blechteils (1) beschränkt und mindestens ein Formsteg (4) wechselbar am zugeordneten Werkzeugteil (2, 3) befestigt ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsteg (4) gegen einen weiteren Formsteg mit unterschiedlich gestalteter Wirkfläche (5) wechselbar ist.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formsteg (4) bezüglich seiner Höhen- und/oder Querlage veränderlich am Werkzeugteil (2, 3) befestigt ist.
Ziehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilmenge (4.5) der Formstege (4) eine tangential über den Krümmungsbereich (a) des Blechteils (1) hinaus geringfügig verlängerte Wirkfläche (5) besitzt.
Ziehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines hinterschnittigen Blechteils (1) zumindest ein Formsteg (4.8, 4.9) quer zur Hubrichtung (P) beweglich am Werkzeugteil (2, 3) geführt ist.
Ziehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur randseitigen Einspannung des Blechteils (1) wirkflächenminimierte Blechhalterelemente (7.1, 7.2) vorgesehen sind.
Ziehwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalterelemente (7.1, 7.2) an lokal begrenzten, in Umfangsrichtung des Blechteils (1) voneinander beabstandeten Blechteilbereichen positioniert sind.