DE102009056315A1

DE102009056315A1 - Streckziehvorrichtung und Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks sowie streckgezogenes Teil

Info

Publication number: DE102009056315A1
Application number: DE102009056315A
Authority: DE
Inventors: Reimund Ewald; Niels Koch
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-09
Also published as: RU2010146394A; RU2550980C2; GB201019506D0; CN102078896A; CN102078896B; US20110126607A1; GB2475954A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Streckziehvorrichtung (1, 23) zum Streckziehen eines Werkstücks (2), die eine erste Abkantvorrichtung (3) mit einem ersten Abkantstempel (5) und einem ersten Abkantbacken (6) und eine zweite Abkantvorrichtung (7) mit einem zweiten Abkantstempel (9) und einem zweiten Abkantbacken (10) aufweist. Zudem weist die Streckziehvorrichtung (1, 23) eine erste Welle (11) und eine zweite Welle (13) auf, wobei die erste Welle (11) um eine erste Achse drehbar gelagert ist und eine erste Auflagefläche (12) für das Werkstück (2) bereitstellt und die zweite Welle (13) um eine zweite Achse drehbar gelagert ist und eine zweite Auflagefläche (14) für das Werkstück (2) bereitstellt. Der erste Abkantstempel (5) und der zweite Abkantstempel (9) sind Bestandteil eines ersten Teiles (15) der Streckziehvorrichtung (1, 23) und der erste Abkantbacken (6) und der zweite Abkantbacken (10) sind Bestandteil eines zweiten Teiles (16) der Streckziehvorrichtung (1, 23). Das erste Teil (15) und das zweite Teil (16) sind relativ zueinander bewegbar. Das zweite Teil (16) weist eine erste Ausnehmung (17) und eine zweite Ausnehmung (18) auf, wobei der erste Abkantbacken (6) und die erste Welle (11) auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Ausnehmung (17) angeordnet sind und der zweite Abkantbacken (10) und die zweite Welle (13) auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Ausnehmung (18) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Streckziehvorrichtung zum Streckziehen eines Werkstücks, ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks mittels einer Streckziehvorrichtung und ein streckgezogenes Teil einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 102 22 314 A1 ist ein Streckziehwerkzeug mit einem Werkzeugunter- und einem relativ zu diesem beweglichen Werkzeugoberteil, einem Formstempel sowie einer bezüglich des Formstempels absenkbaren, die zu verformende Blechplatine randseitig festklemmenden und unter Zugbelastung bis in den plastischen Zustand an den Formstempel anformenden Reckvorrichtung bekannt. Bei diesem Streckziehwerkzeug wird eine kinematisch einfache, gedrängte Bauweise und eine prozessgenaue Steuerung der Streckziehverformung dadurch erreicht, dass als Reckvorrichtung jeweils paarweise über endseitige, quer zur Hubrichtung der Werkzeugteile verlaufende Klemmflächen zusammenwirkende Reckschieber vorgesehen und diese jeweils im Werkzeugunter- bzw. -oberteil auf unter gleichen Winkel schräg zur Werkzeuginnenseite geneigten Linearführungen verschieblich angeordnet und in Einfahrrichtung entgegen einer definierten, das Festklemmen der Platine zwischen den Klemmflächen bewirkenden Gegenkraft verfahrbar sind.
Aus der DE 10 2006 047 484 A1 ist eine Vorrichtung zum ebenen Streckziehen von Werkstücken bekannt, die ein Werkzeugoberteil und ein mit dem Werkzeugoberteil in Eingriff gehendes Werkzeugunterteil, welche relativ zueinander beweglich sind, aufweist. Sowohl das Werkzeugoberteil als auch das Werkzeugunterteil weisen jeweils auf wenigstens zwei Seiten jeweils wenigstens zwei voneinander beabstandete Umformsicken auf, welche in jeweilige korrespondierende Ausnehmungen des Werkzeugunterteils oder des Werkzeugoberteils eingreifen.
Außenhautteile, die durch Streckziehen gemäß dem Stand der Technik hergestellt werden, weisen eine relativ geringe Vordehnung, beispielsweise 0,5% bis 2% Vorreckung auf. Eine höhere Vordehnung bewirkt in der Regel eine erhöhte Beulfestigkeit des Werkstücks, beispielsweise des Außenhautteiles.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Streckziehvorrichtung zum Streckziehen eines Werkstücks, ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks mittels einer Streckziehvorrichtung und ein streckgezogenes Teil anzugeben, welche höhere Vordehnungswerte bzw. eine höhere Vorreckung eines Werkstücks ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Streckziehvorrichtung zum Streckziehen eines Werkstücks bereitgestellt, welche eine erste Abkantvorrichtung, ausgebildet zum Abkanten eines ersten Endbereiches des Werkstücks aufweist. Die erste Abkantvorrichtung weist einen ersten Abkantstempel und einen ersten Abkantbacken auf. Zudem weist die Streckziehvorrichtung eine zweite Abkantvorrichtung, ausgebildet zum Abkanten eines zweiten Endbereiches des Werkstücks, auf. Die zweite Abkantvorrichtung weist einen zweiten Abkantstempel und einen zweiten Abkantbacken auf. Weiterhin weist die Streckziehvorrichtung eine erste Welle auf, wobei die erste Welle um eine erste Achse drehbar gelagert ist und eine erste Auflagefläche für das Werkstück bereitstellt. Darüber hinaus weist die Streckziehvorrichtung eine zweite Welle auf, wobei die zweite Welle um eine zweite Achse drehbar gelagert ist und eine zweite Auflagefläche für das Werkstück bereitstellt. Der erste Abkantstempel und der zweite Abkantstempel sind Bestandteil eines ersten Teiles der Streckziehvorrichtung und der erste Abkantbacken und der zweite Abkantbacken sind Bestandteil eines zweiten Teiles der Streckziehvorrichtung. Das erste Teil und das zweite Teil sind relativ zueinander bewegbar. Das zweite Teil weist eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung auf, wobei der erste Abkantbacken und die erste Welle auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Ausnehmung angeordnet sind und der zweite Abkantbacken und die zweite Welle auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Ausnehmung angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Streckziehvorrichtung ermöglicht durch die beiden drehbar gelagerten Wellen in Form der ersten Welle und der zweiten Welle, die jeweils eine Auflagefläche für das Werkstück bereitstellen, in vorteilhafter Weise eine nahezu reibungsfreie Kraftumlenkung bei einem Streckziehen des Werkstücks. Somit werden Reibungsverluste während des Streckziehvorganges verringert und eine erhöhte Krafteinbringung in die Teilgeometrie in Form des Werkstücks ermöglicht, wodurch eine erhöhte Vorreckung, die beispielsweise in einem Bereich von 5% bis 7% liegt, erreicht werden kann.
Die höhere Vordehnung bzw. Vorreckung bewirkt eine erhöhte Beulfestigkeit des Werkstücks. Die erreichte höhere Beulfestigkeit ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Blechdicke des Werkstücks und somit geringere Materialkosten und eine Reduzierung des Teilgewichtes.
Neben dem Ermöglichen eines geringeren Materialeinsatzes und eines geringeren Teilgewichtes für das Werkstück besitzt die erfindungsgemäße Streckziehvorrichtung den weiteren Vorteil, dass im Gegensatz zum herkömmlichen Tiefziehen kein Blechhalter bzw. keine Blechhalter benötigt wird bzw. werden. Dadurch entfallen die Blechhalterführung und Gasdruckfedern bzw. Luftbolzen und die Werkzeugbauhöhe kann reduziert werden.
Insgesamt bewirken die genannten Vorteile zudem eine Kosteneinsparung sowohl bei der Streckziehvorrichtung als auch bei dem zu formenden Werkstück.
Dabei kann das erste Teil der Streckziehvorrichtung feststehend ausgebildet sein und das zweite Teil der Streckziehvorrichtung bewegbar. In einer weiteren Ausführungsform sind sowohl das erste Teil als auch das zweite Teil der Streckziehvorrichtung bewegbar. Besonders bevorzugt ist das zweite Teil der Streckziehvorrichtung feststehend ausgebildet und das erste Teil der Streckziehvorrichtung bewegbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung sind der erste Abkantstempel und der zweite Abkantstempel auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Teiles und der erste Abkantbacken und der zweite Abkantbacken auf dazu korrespondierenden gegenüberliegenden Seiten des zweiten Teiles angeordnet. Somit sind in dieser Ausführungsform die erste Abkantvorrichtung und die zweite Abkantvorrichtung auf einander gegenüberliegenden Seiten des ersten und zweiten Teiles der Streckziehvorrichtung angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Streckziehvorrichtung zudem eine dritte Abkantvorrichtung mit einem dritten Abkantstempel und einem dritten Abkantbacken und eine vierte Abkantvorrichtung mit einem vierten Abkantstempel und einem vierten Abkantbacken auf. Dabei sind die erste Abkantvorrichtung und die zweite Abkantvorrichtung auf einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Teiles und des zweiten Teiles und die dritte Abkantvorrichtung und die vierte Abkantvorrichtung auf dazu komplementären, einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Teiles und des zweiten Teiles angeordnet.
Die genannten Ausführungsformen ermöglichen in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Klemmung des Werkstücks zwischen dem ersten Abkantstempel und dem ersten Abkantbacken und dem zweiten Abkantstempel und dem zweiten Abkantbacken sowie gegebenenfalls dem dritten Abkantstempel und dem dritten Abkantbacken und dem vierten Abkantstempel und dem vierten Abkantbacken auf zumindest zwei oder gegebenenfalls vier Seiten des Werkstückes.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung variiert die Höhe des ersten Abkantstempels über seine Länge und/oder die Höhe des zweiten Abkantstempels über seine Länge. Dadurch können der erste Abkantstempel und/oder der zweite Abkantstempel optimal an das Werkstück angepasst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausrichtung des ersten Abkantstempels und/oder des zweiten Abkantstempels an die Geometrie des Werkstücks angepasst. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine genaue Anpassung des ersten Abkantstempels und/oder des zweiten Abkantstempels an das Werkstück.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung ist ein lateraler Abstand zwischen dem ersten Abkantstempel und dem ersten Abkantbacken und/oder ein lateraler Abstand zwischen dem zweiten Abkantstempel und dem zweiten Abkantbacken derart angepasst, dass eine vorbestimmte Klemmkraft für das Werkstück einstellbar ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine einzustellende Klemmkraft für das Werkstück, damit dieses nicht aus der Klemmung rutscht, bereitgestellt werden, ohne dass dazu weitere Bauteile nötig sind.
Die Streckziehvorrichtung kann weiterhin eine Tiefziehvorrichtung mit einem Formstempel und einer dazu korrespondierenden Matrize aufweisen. Bevorzugt ist der Formstempel dabei Bestandteil des ersten Teils der Streckziehvorrichtung und die Matrize Bestandteil des zweiten Teils der Streckziehvorrichtung. Die genannten Ausführungsformen ermöglichen damit neben dem ebenen Streckziehen des Werkstücks eine Tiefziehbearbeitung desselben.
Besonders bevorzugt ist das erste Teil ein Oberteil der Streckziehvorrichtung und das zweite Teil ein Unterteil der Streckziehvorrichtung.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung weisen der erste Abkantbacken eine erste Klemmvorrichtung und der zweite Abkantbacken eine zweite Klemmvorrichtung auf, wobei die erste Klemmvorrichtung benachbart zu der ersten Ausnehmung angeordnet ist und die zweite Klemmvorrichtung benachbart zu der zweiten Ausnehmung angeordnet ist. Durch das Vorsehen der ersten Klemmvorrichtung und der zweiten Klemmvorrichtung kann die erforderliche Klemmung, d. h. eine vorbestimmte Klemmkraft für das Werkstück, sehr präzise bereitgestellt werden, wobei zudem Schwankungen in der Dicke des Werkstückes mittels der Klemmvorrichtungen ausgeglichen werden können.
Die erste Klemmvorrichtung und/oder die zweite Klemmvorrichtung weisen bevorzugt eine Platte und einen Klemmeinsatz auf. Die Platte kann dabei einen Polyurethan-Kunststoff und/oder einen Hartgummi aufweisen. Insbesondere der Polyurethan-Kunststoff weist dabei in vorteilhafter Weise einen flachen Elastizitätsmodul auf. In einer weiteren Ausführungsform weisen die erste Klemmvorrichtung und/oder die zweite Klemmvorrichtung Gasdruckfedern auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung weist das zweite Teil einen ersten Bremsbacken und einen zweiten Bremsbacken auf, wobei der erste Bremsbacken unterhalb der ersten Welle und benachbart zu der ersten Ausnehmung angeordnet ist und der zweite Bremsbacken unterhalb der zweiten Welle und benachbart zu der zweiten Ausnehmung angeordnet ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein unkontrolliertes Nachlaufen des Werkstücks beim Formen desselben vermieden werden. Der erste Bremsbacken und der zweite Bremsbacken weisen dabei bevorzugt einen Polyurethan-Kunststoff und/oder einen Hartgummi und/oder Gasdruckfedern auf.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks mittels einer Streckziehvorrichtung gemäß einem der genannten Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Es erfolgt ein Auflegen des Werkstücks zumindest auf der ersten Auflagefläche, der zweiten Auflagefläche, dem ersten Abkantbacken und dem zweiten Abkantbacken. Zudem erfolgt ein Bewegen des ersten Teiles relativ zu dem zweiten Teil derart, dass der erste Endbereich des Werkstücks zwischen dem ersten Abkantstempel und dem ersten Abkantbacken eingeklemmt wird und der zweite Endbereich des Werkstücks zwischen dem zweiten Abkantstempel und dem zweiten Abkantbacken eingeklemmt wird. Weiterhin erfolgt ein Vorrecken des Werkstücks.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung genannten Vorteile auf. Diese werden zur Vermeidung von Wiederholungen an dieser Stelle nicht nochmals aufgeführt.
Dabei ist das Werkstück bevorzugt ein Tiefziehblech oder ein Aluminium-Blech.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt nach dem Vorrecken des Werkstücks ein Tiefziehen des Werkstücks, falls die Streckziehvorrichtung eine Tiefziehvorrichtung aufweist. Dabei ist dieses Verfahren besonders für Werkstücke, die eine geringe Ziehtiefe aufweisen sollen, geeignet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein streckgezogenes Teil einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugs, wobei das Teil eine Vorreckung V_R in einem Bereich 4% ≤ V_R ≤ 8%, bevorzugt 5% ≤ V_R ≤ 7% und weiter bevorzugt 6% ≤ V_R ≤ 7% aufweist.
Das erfindungsgemäße streckgezogene Teil weist die bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Streckziehvorrichtung genannten Vorteile auf, welche an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals aufgeführt werden.
Besonders bevorzugt ist das streckgezogen Teil dabei mittels eines Verfahrens zum Streckziehen eines Werkstücks gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen hergestellt.
In einer Ausführungsform ist das streckgezogene Teil ein Tiefziehblech oder ein Aluminium-Blech, das bevorzugt eine geringe Ziehtiefe aufweist.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Streckziehvorrichtung zum Streckziehen eines Werkstücks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2A zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des ersten Teiles der Streckziehvorrichtung gemäß 1;
2B zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des zweiten Teiles der Streckziehvorrichtung gemäß 1;
3A bis 3E zeigen ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4A bis 4D zeigen ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt eine Streckziehvorrichtung 1 zum Streckziehen eines Werkstücks 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt.
Die Streckziehvorrichtung 1 weist eine erste Abkantvorrichtung 3 auf, die zum Abkanten eines ersten Endbereiches 4 des Werkstücks 2 ausgebildet ist. Dazu weist die erste Abkantvorrichtung 3 einen ersten Abkantstempel 5 und einen ersten Abkantbacken 6 auf. Zudem weist die Streckziehvorrichtung 1 eine zweite Abkantvorrichtung 7 auf, die zum Abkanten eines zweiten Endbereiches 8 des Werkstücks 2 ausgebildet ist. Dazu weist die zweite Abkantvorrichtung 7 einen zweiten Abkantstempel 9 und einen zweiten Abkantbacken 10 auf.
Weiterhin weist die Streckziehvorrichtung 1 eine erste Welle 11 auf, wobei die erste Welle 11 um eine erste Achse drehbar gelagert ist und eine erste Auflagefläche 12 für das Werkstück 2 bereitstellt. Zudem weist die Streckziehvorrichtung 1 eine zweite Welle 13 auf, wobei die zweite Welle 13 um eine zweite Achse drehbar gelagert ist und eine zweite Auflagefläche 14 für das Werkstück 2 bereitstellt. Die jeweiligen Achsen, um die die erste Welle 11 bzw. die zweite Welle 13 drehbar gelagert sind, sind in der gezeigten Ausführungsform senkrecht zu der Zeichenebene angeordnet und in 1 nicht näher dargestellt.
Der erste Abkantstempel 5 und der zweite Abkantstempel 9 sind Bestandteil eines ersten Teiles 15 der Streckziehvorrichtung 1 und der erste Abkantbacken 6 und der zweite Abkantbacken 10 sind Bestandteil eines zweiten Teiles 16 der Streckziehvorrichtung 1. Das erste Teil 15 und das zweite Teil 16 sind relativ zueinander bewegbar. Dabei ist in der gezeigten Ausführungsform das zweite Teil 16 feststehend und das erste Teil 15 bewegbar.
Das erste Teil 15 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Oberteil der Streckziehvorrichtung 1 und das zweite Teil 16 ein Unterteil der Streckziehvorrichtung 1.
Das zweite Teil 16 weist eine erste Ausnehmung 17 und eine zweite Ausnehmung 18 auf. Der erste Abkantbacken 6 und die erste Welle 11 sind auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Ausnehmung 17 angeordnet und der zweite Abkantbacken 10 und die zweite Welle 13 sind auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Ausnehmung 18 angeordnet. Dabei bildet in der gezeigten Ausführungsform der erste Abkantbacken 6 eine Seitenfläche der ersten Ausnehmung 17 und der zweite Abkantbacken 10 eine Seitenfläche der zweiten Ausnehmung 18.
Der erste Abkantstempel 5 und der zweite Abkantstempel 9 sind auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Teiles 15 und der erste Abkantbacken 6 und der zweite Abkantbacken 10 auf dazu korrespondierenden gegenüberliegenden Seiten des zweiten Teiles 16 angeordnet. Dabei ist der erste Endbereich 4 des Werkstücks 2 auf der gleichen Seite wie der erste Abkantstempel 5 und der erste Abkantbacken 6 und der zweite, dem ersten Endbereich gegenüberliegende Endbereich 8 des Werkstücks 2 auf der gleichen Seite wie der zweite Abkantstempel 9 und der zweite Abkantbacken 10 angeordnet.
Weiterhin weist die Streckziehvorrichtung 1 eine Tiefziehvorrichtung 19 mit einem Formstempel 20 und einer dazu korrespondierenden Matrize 21 auf. In der gezeigten Ausführungsform ist der Formstempel 20 Bestandteil des ersten Teiles 15 der Streckziehvorrichtung 1 und die Matrize 21 ist Bestandteil des zweiten Teiles 16 der Streckziehvorrichtung 1.
Das Werkstück 2 ist beispielsweise eine Platine oder ein Blech, insbesondere ein Tiefziehblech oder ein Aluminium-Blech.
2A zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des ersten Teiles 15 der Streckziehvorrichtung 1 gemäß 1 und 2B zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des zweiten Teiles 16 der Streckziehvorrichtung 1 gemäß 1. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in 1 werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht näher erörtert.
Wie in den 2A und 2B zu erkennen ist, weisen der erste Abkantstempel 5 und der zweite Abkantstempel 9 sowie der erste Abkantbacken 6 und der zweite Abkantbacken 10 in der gezeigten Ausführungsform jeweils in ihren Längsrichtungen einen schrägen Verlauf auf. Dadurch ist die Ausrichtung des ersten Abkantstempels 5, des zweiten Abkantstempels 9, des ersten Abkantbackens 6 und des zweiten Abkantbackens 10 an die Geometrie des in den 2A und 2B nicht gezeigten Werkstücks angepasst. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Höhe des ersten Abkantstempels 5 über seine Länge variiert und/oder die Höhe des zweiten Abkantstempels 9 über seine Länge variiert.
Weiterhin sind in 2B Gleitlager 24, 26, 27 und 28 gezeigt, in denen die erste Welle 11 bzw. die zweite Welle 13 drehbar gelagert sind. Dabei sind die Gleitlager 24 und 26 an den beiden gegenüberliegenden Enden der ersten Welle 11 und die Gleitlager 27 und 28 an den beiden gegenüberliegenden Enden der zweiten Welle 13 angeordnet. Weiterhin können zusätzlich zu den jeweiligen an den Enden der Wellen 11 und 13 angeordneten Gleitlagern Stützlager vorhanden sein, die zwischen den beiden gegenüberliegenden Enden der jeweiligen Welle angeordnet sind.
3A bis 3E zeigen ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks 2 mittels der Streckziehvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht näher erörtert.
Dabei ist in den 3A bis 3E jeweils nur ein Teilbereich der Streckziehvorrichtung 1, insbesondere derjenige Teil, der die erste Abkantvorrichtung 3 sowie die erste Welle 11 beinhaltet, gezeigt. Die nicht gezeigte zweite Abkantvorrichtung sowie die ebenfalls nicht gezeigte zweite Welle sind wie in 1 dargestellt angeordnet.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkstück 2, beispielsweise in Form einer Platine, auf der ersten Auflagefläche 12 der ersten Welle 11 und der zweiten Auflagefläche der zweiten Welle sowie dem ersten Abkantbacken 6 und dem zweiten Abkantbacken abgelegt. 3A zeigt die Streckziehvorrichtung 1 nach dem eben genannten Verfahrensschritt.
In einem weiteren Schritt wird das erste Teil 15 in Richtung auf das zweite Teil 16 hin abgesenkt und dadurch das Werkstück 2 mit einem Teil des ersten Endbereichs 4 zwischen dem ersten Abkantstempel 5 des ersten Teils 15 in Form eines Oberteils und dem ersten Abkantbacken 6 des zweiten Teils 16 in Form eines Unterteils eingeklemmt. Zudem wird das Werkstück 2 mit einem Teil des zweiten Endbereichs zwischen dem zweiten Abkantstempel und dem zweiten Abkantbacken eingeklemmt. 3B zeigt die Streckziehvorrichtung 1 nach dem eben genannten Verfahrensschritt.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein weiteres Absenken des ersten Teiles 15. Bei dem damit verbundenen Tieferfahren des ersten Abkantstempels 5 wird das eingeklemmte Werkstück 2 mit nach unten gezogen und über die erste Welle 11 und die zweite Welle vorgereckt. Da die erste Welle 11 und die zweite Welle drehbar gelagert sind, ist eine nahezu reibungsfreie Kraftumlenkung möglich, wodurch eine möglichst hohe Vorreckung, beispielsweise in einem Bereich von 5% bis 7%, erreicht werden kann. Damit das Werkstück 2 nicht aus der Klemmung rutscht, wird eine je nach Materialgüte des Werkstücks 2, beispielsweise je nach Blechgüte, ermittelte Klemmkraft bereitgestellt. Dabei wird die Klemmkraft über den Abstand zwischen dem ersten Abkantstempel 5 und dem ersten Abkantbacken 6 bzw. dem zweiten Abkantstempel und dem zweiten Abkantbacken eingestellt. Dazu wird dieser Abstand derart angepasst, dass über eine segmentierte Flächenpressung die entsprechende Klemmkraft bereitgestellt werden kann. 3C zeigt die Streckziehvorrichtung 1 nach dem eben genannten Verfahrensschritt.
Nachdem die zu erzielende Vorreckung erreicht ist, wird die Haftreibung zwischen dem Werkstück 2 und dem ersten Abkantstempel 5 bzw. dem zweiten Abkantstempel überwunden und das Werkstück 2 kann nachlaufen. Dadurch wird die Klemmwirkung aufgrund einer verringerten Klemmfläche, die sich durch den Materialeinzug ergibt, reduziert und das Formen des Teiles in Form des Werkstückes 2 beginnt. Hierbei kann das Werkstück 2 aufgrund der verringerten Klemmkraft weiter nachlaufen. Der entsprechende Tiefziehprozess ist in den 3D und 3E gezeigt.
4A bis 4D zeigen ein Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks 2 mittels einer Streckziehvorrichtung 23 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und im Folgenden nicht näher erörtert.
Dabei ist in den 4A bis 4D jeweils nur ein Teilbereich der Streckziehvorrichtung 23, insbesondere derjenige Teil, der die erste Abkantvorrichtung 3 sowie die erste Welle 11 beinhaltet, gezeigt. Die nicht gezeigte zweite Abkantvorrichtung sowie die ebenfalls nicht gezeigte zweite Welle sind wie in 1 dargestellt angeordnet.
Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform erfolgt dabei im Wesentlichen entsprechend dem Verfahren, das in den 3A bis 3E gezeigt wurde. Dabei unterscheidet sich die Streckziehvorrichtung 23 von der Streckziehvorrichtung 1 dahingehend, dass der erste Abkantbacken 6 eine erste Klemmvorrichtung 22 und der zweite Abkantbacken eine zweite Klemmvorrichtung aufweisen, wobei die erste Klemmvorrichtung 22 benachbart zu der ersten Ausnehmung 17 angeordnet ist und die zweite Klemmvorrichtung benachbart zu der zweiten Ausnehmung angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die erste Klemmvorrichtung 22 als ein mit einer Platte 29 aus Polyurethan-Kunststoff vorgespannter Klemmeinsatz 30 ausgebildet. Die zweite Klemmvorrichtung ist ebenfalls als ein mit einer Platte aus Polyurethan-Kunststoff vorgespannter Klemmeinsatz ausgebildet. Mit den vorgespannten Klemmeinsätzen wird die je nach Güte des Werkstücks 2 erforderliche Klemmkraft eingestellt. Weiterhin können mit den Klemmeinsätzen gegebenenfalls vorhandene Dickentoleranzen des Werkstücks 2 ausgeglichen werden.
Zudem weist das zweite Teil 16 einen ersten Bremsbacken 25 und einen zweiten Bremsbacken auf, wobei der erste Bremsbacken 25 unterhalb der ersten Welle 11 und benachbart zu der ersten Ausnehmung 17 und der zweite Bremsbacken unterhalb der zweiten Welle und benachbart zu der zweiten Ausnehmung angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform ist der erste Bremsbacken 25 als ein mit einer Platte 31 aus Polyurethan-Kunststoff vorgespannter Einsatz 32 ausgebildet. Der zweite Bremsbacken ist ebenfalls als ein mit einer Platte aus Polyurethan-Kunststoff vorgespannter Einsatz ausgebildet. Mit den vorgespannten Einsätzen wird zum einen das kontrollierte Einlaufen während des Formens erreicht, zum anderen das Material des Werkstück 2 bis zu einer definierten Ziehtiefe vorgedehnt. Weiterhin können mit den Einsätzen gegebenenfalls vorhandene Dickentoleranzen des Werkstücks 2 ausgeglichen werden.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dieser Ausführungsform wird das Werkstück 2, beispielsweise in Form einer Platine, auf der ersten Auflagefläche 12 der ersten Welle 11 und der zweiten Auflagefläche der zweiten Welle sowie dem ersten Abkantbacken 6 und dem zweiten Abkantbacken abgelegt. 4A zeigt die Streckziehvorrichtung 23 nach dem eben genannten Verfahrensschritt.
In einem weiteren Schritt wird das erste Teil 15 in Richtung auf das zweite Teil 16 hin abgesenkt und dadurch das Werkstück 2 mit einem Teil des ersten Endbereichs 4 zwischen dem ersten Abkantstempel 5 des ersten Teils 15 in Form eines Oberteils und der ersten Klemmvorrichtung 22 in Form eines vorgespannten Klemmeinsatzes des zweiten Teils 16 in Form eines Unterteils eingeklemmt. Zudem wird das Werkstück 2 mit einem Teil des zweiten Endbereichs zwischen dem zweiten Abkantstempel und der zweiten Klemmvorrichtung in Form eines vorgespannten Klemmeinsatzes eingeklemmt. 4B zeigt die Streckziehvorrichtung 23 nach dem eben genannten Verfahrensschritt.
In einem weiteren Schritt erfolgt ein weiteres Absenken des ersten Teiles 15. Bei dem damit verbundenen Tieferfahren des ersten Abkantstempels 5 wird das eingeklemmte Werkstück 2 mit nach unten gezogen und über die erste Welle 11 und die zweite Welle vorgereckt. Da die erste Welle 11 und die zweite Welle drehbar gelagert sind, ist eine nahezu reibungsfreie Kraftumlenkung möglich, wodurch eine möglichst hohe Vorreckung, beispielsweise in einem Bereich von 5% bis 7%, erreicht werden kann. Damit das Werkstück 2 nicht aus der Klemmung rutscht, wird eine je nach Materialgüte des Werkstücks 2, beispielsweise je nach Blechgüte, ermittelte Klemmkraft bereitgestellt. Dabei wird die Klemmkraft über die vorgespannten Platten aus Polyurethan-Kunststoff hinter den Klemmeinsätzen bereitgestellt. 4C zeigt die Streckziehvorrichtung 23 nach dem eben genannten Verfahrensschritt.
Nachdem die zu erzielende Vorreckung erreicht ist, überlaufen der erste Abkantstempel 5 und der zweite Abkantstempel die jeweiligen Klemmeinsätze, wodurch die Klemmkraft reduziert wird, und das Formen des Teiles in Form des Werkstückes 2 beginnt. Hierbei kann nun das Werkstück 2 aufgrund der verringerten Klemmkraft nachlaufen. Um ein unkontrolliertes Nachlaufen zu vermeiden, sind unterhalb der ersten Welle 11 und der zweiten Welle wie bereits oben beschrieben vorgespannte Bremsbacken eingebaut. Der entsprechende Tiefziehprozess ist in 4D gezeigt.
Bezugszeichenliste

1: Streckziehvorrichtung
2: Werkstück
3: Abkantvorrichtung
4: Endbereich
5: Abkantstempel
6: Abkantbacken
7: Abkantvorrichtung
8: Endbereich
9: Abkantstempel
10: Abkantbacken
11: Welle
12: Auflagefläche
13: Welle
14: Auflagefläche
15: Teil
16: Teil
17: Ausnehmung
18: Ausnehmung
19: Tiefziehvorrichtung
20: Formstempel
21: Matrize
22: Klemmvorrichtung
23: Streckziehvorrichtung
24: Gleitlager
25: Bremsbacken
26: Gleitlager
27: Gleitlager
28: Gleitlager
29: Platte
30: Klemmeinsatz
31: Platte
32: Einsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10222314 A1 [0002]
DE 102006047484 A1 [0003]

Claims

Streckziehvorrichtung zum Streckziehen eines Werkstücks (2), aufweisend: – eine erste Abkantvorrichtung (3), ausgebildet zum Abkanten eines ersten Endbereiches (4) des Werkstücks (2), wobei die erste Abkantvorrichtung (3) einen ersten Abkantstempel (5) und einen ersten Abkantbacken (6) aufweist, – eine zweite Abkantvorrichtung (7), ausgebildet zum Abkanten eines zweiten Endbereiches (8) des Werkstücks (2), wobei die zweite Abkantvorrichtung (7) einen zweiten Abkantstempel (9) und einen zweiten Abkantbacken (10) aufweist, – eine erste Welle (11), wobei die erste Welle (11) um eine erste Achse drehbar gelagert ist und eine erste Auflagefläche (12) für das Werkstück (2) bereitstellt, – eine zweite Welle (13), wobei die zweite Welle (13) um eine zweite Achse drehbar gelagert ist und eine zweite Auflagefläche (14) für das Werkstück (2) bereitstellt, wobei der erste Abkantstempel (5) und der zweite Abkantstempel (9) Bestandteil eines ersten Teiles (15) der Streckziehvorrichtung (1, 23) sind und wobei der erste Abkantbacken (6) und der zweite Abkantbacken (10) Bestandteil eines zweiten Teiles (16) der Streckziehvorrichtung (1, 23) sind, wobei das erste Teil (15) und das zweite Teil (16) relativ zueinander bewegbar sind und wobei das zweite Teil (16) eine erste Ausnehmung (17) und eine zweite Ausnehmung (18) aufweist, wobei der erste Abkantbacken (6) und die erste Welle (11) auf gegenüberliegenden Seiten der ersten Ausnehmung (17) angeordnet sind und wobei der zweite Abkantbacken (10) und die zweite Welle (13) auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Ausnehmung (18) angeordnet sind.
Streckziehvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Abkantstempel (5) und der zweite Abkantstempel (9) auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Teiles (15) angeordnet sind und wobei der erste Abkantbacken (6) und der zweite Abkantbacken (10) auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Teiles (16) angeordnet sind.
Streckziehvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Höhe des ersten Abkantstempels (5) über seine Länge variiert und/oder wobei die Höhe des zweiten Abkantstempels (9) über seine Länge variiert.
Streckziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausrichtung des ersten Abkantstempels (5) und/oder des zweiten Abkantstempels (9) an die Geometrie des Werkstücks (2) angepasst ist.
Streckziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein lateraler Abstand zwischen dem ersten Abkantstempel (5) und dem ersten Abkantbacken (6) und/oder ein lateraler Abstand zwischen dem zweiten Abkantstempel (9) und dem zweiten Abkantbacken (10) derart angepasst ist, dass eine vorbestimmte Klemmkraft für das Werkstück (2) einstellbar ist.
Streckziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Tiefziehvorrichtung (19) mit einem Formstempel (20) und einer dazu korrespondierenden Matrize (21).
Streckziehvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Formstempel (20) Bestandteil des ersten Teils (15) der Streckziehvorrichtung (1, 23) ist und die Matrize (21) Bestandteil des zweiten Teils (16) der Streckziehvorrichtung (1, 23) ist.
Streckziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Teil (15) ein Oberteil der Streckziehvorrichtung (1, 23) ist und das zweite Teil (16) ein Unterteil der Streckziehvorrichtung (1, 23) ist.
Streckziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Abkantbacken (6) eine erste Klemmvorrichtung (22) und der zweite Abkantbacken (10) eine zweite Klemmvorrichtung aufweisen, wobei die erste Klemmvorrichtung (22) benachbart zu der ersten Ausnehmung (17) angeordnet ist und die zweite Klemmvorrichtung benachbart zu der zweiten Ausnehmung (18) angeordnet ist.
Streckziehvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Klemmvorrichtung (22) und/oder die zweite Klemmvorrichtung eine Platte und einen Klemmeinsatz aufweisen.
Streckziehvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Platte einen Polyurethan-Kunststoff und/oder einen Hartgummi und/oder Gasdruckfedern aufweist.
Streckziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Teil (16) einen ersten Bremsbacken (25) und einen zweiten Bremsbacken aufweist, wobei der erste Bremsbacken (25) unterhalb der ersten Welle (11) und benachbart zu der ersten Ausnehmung (17) angeordnet ist und der zweite Bremsbacken unterhalb der zweiten Welle (13) und benachbart zu der zweiten Ausnehmung (18) angeordnet ist.
Streckziehvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Bremsbacken (25) und der zweite Bremsbacken einen Polyurethan-Kunststoff und/oder einen Hartgummi und/oder Gasdruckfedern aufweisen.
Verfahren zum Streckziehen eines Werkstücks (2) mittels einer Streckziehvorrichtung (1, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Auflegen des Werkstücks (2) zumindest auf der ersten Auflagefläche (12), der zweiten Auflagefläche (14), dem ersten Abkantbacken (6) und dem zweiten Abkantbacken (10), – Bewegen des ersten Teiles (15) relativ zu dem zweiten Teil (16) derart, dass der erste Endbereich (4) des Werkstücks (2) zwischen dem ersten Abkantstempel (5) und dem ersten Abkantbacken (6) eingeklemmt wird und der zweite Endbereich (8) des Werkstücks (2) zwischen dem zweiten Abkantstempel (9) und dem zweiten Abkantbacken (10) eingeklemmt wird, – Vorrecken des Werkstücks (2).
Streckgezogenes Teil einer Außenhaut eines Kraftfahrzeugs, wobei das Teil eine Vorreckung V_R in einem Bereich 4% ≤ V_R ≤ 8% aufweist.