DE102010011188A1 - Formwerkzeug mit innerhalb von Werkzeugteilen verzweigten Kühlkanalbohrungen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Warmuniformen, insbesondere Presshärten von Metallblech, mit mehreren aneinanderliegenden, eine Formfläche definierenden Werkzeugteilen, wobei die Formfläche komplementär zu mindestens einem Abschnitt eines durch Warmuniformen herzustellenden Blechformbauteils ausgebildet ist, und wobei die Werkzeugteile Kühlkanäle in Form von Bohrungen aufweisen, die sich entlang der Formfläche erstrecken.
- Bei der Warmumformung von Stahlblechen werden Stahlblechplatinen in einer Wärmebehandlungsvorrichtung auf Austenitisierungstemperatur erhitzt, anschließend im heißen Zustand in ein Formwerkzeug (Presswerkzeug) eingelegt und umgeformt. Noch im Formwerkzeug eingespannt werden die Blechformbauteile durch Kühlung des Formwerkzeuges gehärtet. Durch das gleichzeitige Umformen und Abkühlen der heißen Stahlplatinen nach der Austenitisierung wird eine martensitische Gefügestruktur im Endprodukt erzielt, die dem Bauteil eine Streckgrenze und eine Zugfestigkeit oberhalb von 1000 MPa bzw. 1500 MPa verleihen. Bei den dabei verwendeten Stahlblechen handelt es sich üblicherweise um borlegierte Stahlguten, beispielsweise um die Stahlgüte 22Mn85. Pressgehärtete Stahlblechformteile zeichnen sich durch eine hohe bis sehr hohe Festigkeit bei relativ geringem Bauteilgewicht aus.
- Bekannte Formwerkzeuge zum Presshärten von Stahlblechen weisen gebohrte Kühlkanäle für den Umlauf von Kühlflüssigkeit auf.
- Des Weiteren sind Formwerkzeuge zum Presshärten von Stahlblechen bekannt, deren Stempel und Matrize jeweils aus einem die Formfläche definierenden Außenteil und einem dazu komplementären Innenteil (Einsatzteil) gebildet sind, wobei in mindestens eine der einander zugewandten Flächen des Außenteils und des Innenteils mindestens ein Kühlkanal für den Umlauf von Kühlflüssigkeit ausgebildet ist, und zwar durch Fräsbearbeitung und/oder beim Gießen des Außenteils bzw. Innenteils (vgl.
DE 10 2007 047 314 A1 ). Die Herstellung der komplementär aneinanderliegenden Außen- und Innenteile solcher Formwerkzeuge ist sehr aufwendig, wobei insbesondere die leckagefreie Abdichtung des im Bereich der Teilungsfläche zwischen Außen- und Innenteil verlaufenden Kühlkanals schwierig ist. - Aus der
US 2006/0138698 A1 DE 10 2007 047 314 A1 der Fall ist. Die Fertigung des aus derUS 2006/0138698 A1 - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug (Presswerkzeug) zu schaffen, das eine hohe und gleichmäßige Kühlleistung über eine große Formfläche bietet und sich vergleichsweise günstig herstellen lässt.
- Diese Aufgabe wird durch ein Formwerkzeug mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ist aus mehreren aneinanderliegenden, eine Formfläche definierenden Werkzeugteilen aufgebaut, wobei die Formfläche komplementär zu mindestens einem Abschnitt eines durch Warmuniformen herzustellenden Blechformbauteils ausgebildet ist, und wobei die Werkzeugteile Kohlkanäle in Form von Bohrungen aufweisen, die sich entlang der Formfläche erstrecken. Erfindungsgemäß weisen mindestens zwei der Werkzeugteile jeweils mindestens einen sich innerhalb des Werkzeugteils in mindestens zwei Kühlkanalzweige verzweigenden Kühlkanal auf, wobei sich die auseinanderlaufenden bzw. zusammenlaufenden Bohrungsachsen der Kühlkanalzweige entlang der Formfläche erstrecken.
- Die Ausbildung der Kühlkanäle als Bohrungen ist in fertigungstechnischer Hinsicht vorteilhaft. Denn die Bohrungen lassen sich vergleichsweise kostengünstig herstellen und sind aufgrund ihres radialen Abstandes zur Formfläche der Werkzeugteile hin insoweit zuverlässig abgedichtet. Zudem lassen sich die einander zugeordneten Bohrungsenden der aneinanderliegenden Werkzeugteile auf relativ einfache Weise leckagefrei verbinden. Durch die Verzweigung der gebohrten Kühlkanäle innerhalb der Werkstückteile ist es zum einen möglich, den Verlauf der Kühlkanäle besser an den Konturverlauf der Formfläche bzw. des herzustellenden Blechbauteils anpassen zu können. Zum anderen ist es durch die erfindungsgemäße Kühlkanalanordnung möglich, die Unterteilung des Formwerkzeuges in aneinanderliegende Werkzeugteile möglichst gering zu halten. Je geringer die Unterteilung des Formwerkzeuges in mehrere aneinanderliegende Werkzeugteile ist, desto geringer ist der Fertigungsaufwand für das Formwerkzeug und desto geringer ist der erforderliche Aufwand zur gegenseitigen Abdichtung der Werkzeugteile. Insbesondere lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der Kühlkanäle eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanälen sowie eine relativ gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung über die benachbarten Kühlkanäle erzielen, so dass sich eine entsprechend hohe sowie gleichmäßige Kühlleistung bezogen auf die Formfläche des Formwerkzeuges ergibt. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die Kühlleistung gezielt zu beeinflussen, insbesondere an eine gewünschte Festigkeitsverteilung für das herzustellende Bauteils anzupassen, indem in dem Formwerkzeug örtlich unterschiedliche Kühlleistungen eingestellt werden. Eine solche angepasste Temperierung („Tailored Tempering”) kann beispielsweise durch unterschiedlich dimensionierte Kühlkanäle bzw. Kühlkanalbohrungsdurchmesser erreicht werden.
- Die Werkzeugteile des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges können einen oder mehrere sich innerhalb des Werkzeugteiles verzweigende gebohrte Kühlkanäle aufweisen. Insbesondere kann der verzweigte Kühlkanal auch mehrere Verzweigungen aufweisen, wobei die Kühlkanalzweige des jeweiligen Werkzeugteils alle auf einer der beiden Verbindungsflächen des Werkzeugteiles enden können, oder aber auch zum Teil auf der einen der beiden Verbindungsflächen und im übrigen auf der anderen der beiden Verbindungsflächen enden können. Ferner können die Werkzeugteile des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges auch Werkzeugteile ohne Kühlkanäle sowie Werkzeugteile mit einem oder mehreren nichtverzweigten Kühlkanälen umfassen. So können beispielsweise zwischen zwei Werkzeugteilen, welche jeweils mindestens einen sich innerhalb des Werkzeugteils in mindestens zwei Kühlkanalzweige verzweigenden Kühlkanal aufweisen, ein oder mehrere Werkzeugteile angeordnet sein, die einen oder mehrere unverzweigte Kühlkanäle in Form von Bohrungen aufweisen.
- Zur Erzielung einer möglichst hohen Kühlflüssigkeitsgeschwindigkeit bzw. Kühlleistung ist es ferner günstig, wenn nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges die Summe der lichten Querschnittsflächen der mindestens zwei Kühlkanalzweige im Bereich des 1,0-fachen bis 1,3-fachen, vorzugsweise im Bereich des 1,0-fachen bis 1,2-fache der lichten Querschnittsfläche des sich verzweigenden Kühlkanals liegt. Beispielsweise kann der Durchmesser des sich verzweigenden Kühlkanals 12 mm betragen, während zwei von dem Kühlkanal abzweigende Kühlkanalzweige jeweils einen Durchmesser von 9 mm aufweisen. Die Summe der lichten Querschnittsflächen der beiden Kühlkanalzweige beträgt in diesem Fall ca. 127,2 mm2, während der sich verzweigende Kühlkanal eine lichte Querschnittsfläche von ca. 113,1 mm2 aufweist.
- Hinsichtlich einer gleichmäßigen Kühlung des heißen Blechbauteils ist es ferner günstig, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der kürzeste radiale Abstand des jeweiligen Kühlkanalzweiges von der Formfläche gleich dem kürzesten radialen Abstand eines weiteren der mindestens zwei Kühlkanalzweige ist oder sich von demselben um nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10% unterscheidet. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der kürzeste Abstand des jeweiligen sich verzweigenden Kühlkanals von der Formfläche gleich dem kürzesten Abstand eines der mindestens zwei Kühlkanalzweige ist oder sich von demselben um nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10% unterscheidet.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der kürzeste radiale Abstand des jeweiligen Kühlkanalzweiges und/oder des sich verzweigenden Kühlkanals von der Formfläche des Werkzeugteiles im Bereich des 0,5- bis 1,2-fachen des Durchmessers des jeweiligen Kühlkanalzweiges bzw. sich verzweigenden Kühlkanals liegt.
- Insbesondere bei der Herstellung sehr komplex geformter Stahlblechbauteile ist es zur gleichmäßigen Kühlung bestimmter Abschnitte des Formwerkzeuges günstig, wenn sich der Kühlflüssigkeitsstrom in Längsrichtung des Stahlblechbauteils mehrfach verzweigt. Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges sieht dementsprechend vor, dass mindestens einer der Kühlkanalzweige eines der Werkzeugteile mit einem Kühlkanal des nächsten Werkzeugteils in Verbindung steht, der sich innerhalb dieses nächsten Werkzeugteils in mindestens zwei weitere Kühlkanalzweige verzweigt, wobei sich die Bohrungsachsen dieser weiteren Kühlkanalzweige entlang der Formfläche erstrecken.
- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges ist dadurch gekennzeichnet, dass dessen Matrize mindestens einen beweglichen Bodenteil aufweist. Mittels des beweglichen Bodenteils der Matrize lässt sich eine genauere Positionierung des umzuformenden Blechzuschnitts in Bezug auf die Formflächen des Formwerkzeuges am Beginn und während des Umformprozesses erzielen.
- Eine besonders zuverlässige leckagefreie Abdichtung an den einander zugewandten Stoßflächen der aneinanderliegenden Werkzeugteile lässt sich nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichen, dass die miteinander in Verbindung stehenden Kühlkanäle und/oder Kühlkanalzweige der aneinanderliegenden Werkzeugteile mit ringförmigen Ausnehmungen zur Aufnahme einer Dichtung versehen sind. Die Dichtung ist dabei vorzugsweise aus einem hülsenförmigen Einsatz gebildet, in dessen Mantelfläche mindestens zwei axial beanstandete Ringnuten ausgebildet sind, in denen gummielastische Dichtungsringe angeordnet sind. Die dergestalt ausgeführte Dichtung lässt eine axiale und/oder radiale Verschiebbarkeit der aneinanderliegenden Werkzeugteile zu, ohne dass es zu einer Leckage kommt. Eine axiale Verschiebung der Werkzeugteile kann insbesondere aufgrund einer temperaturbedingten Ausdehnung bzw. Schrumpfung einzelner oder mehrerer der Werkzeugteile auftreten. Eine radiale Verschiebbarkeit ist bei Bauteilabweichungen vorteilhaft.
- Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1 eine vertikale Querschnittansicht eines Abschnitts eines Formwerkzeuges zum Warmumformen und Presshärten von Metallblechen am Beginn des Umformprozesses; -
2 das Formwerkzeug der1 , wiederum in vertikaler Querschnittansicht, kurz vor Ende des Umformprozesses; -
3 das Formwerkzeug der1 am Ende des Umformprozesses; -
4 eine Matrize eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges in Draufsicht; -
5 ein mit einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug hergestelltes Bauteil; -
6 eine Kühlkanalstruktur bzw. -anordnung in einer (nicht dargestellten) Matrize gemäß4 , wobei jedoch das Bauteil gemäß5 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist; -
7 ein Werkzeugteil einer Matrize eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges; und -
8 eine Kühlkanalanordnung in einer nicht näher dargestellten Matrize, in Querschnittansicht; -
9 einen Abschnitt zweier aneinanderliegender Werkzeugteile eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges mit in Verbindung stehenden Kühlkanälen, in Schnittansicht; und -
10 einen Stempel eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges, in Seitenansicht. - Das in den
1 bis3 dargestellte Formwerkzeug dient dem Warmuniformen und Presshärten von Metallblech, vorzugsweise von borlegiertem Stahlblech. Das Formwerkzeug (Presswerkzeug) ist aus einem Stempel1 und einer Matrize2 aufgebaut. Der Stempel1 ist innerhalb eines Maschinenrahmens5 angeordnet, an dem oberseitig Halter6 zum Halten des umzuformenden Blechzuschnitts7 montiert sind. - Die Matrize
2 weist ein bewegliches Bodenteil2.1 auf, das zwischen seitlichen Werkzeugteilen (Blöcken)2.2 ,2.3 der Matrize angeordnet ist. In der geöffneten Stellung des Formwerkzeuges steht das bewegliche Bodenteil2.1 mit seiner dem Stempel1 zugewandten Formfläche gegenüber den Formflächen der seitlichen Werkzeugteile2.2 ,2.3 der Matrize vor. Das bewegliche Bodenteil2.1 dient als Gegendruckelement für den Stempel1 und optimiert somit durch Einspannen des Blechzuschnitts dessen Lagefixierung während des Umformprozesses. - Die Werkzeugteile (Blöcke)
2.2 ,2.3 sind mit einem als Träger dienenden Basisteil (Unterbau)2.4 der Matrize2 lösbar verbunden. Die Blöcke2.2 ,2.3 und das Bodenteil2.1 der Matrize2 sowie der Stempel1 weisen Kühlkanäle8 ,9 ,10 auf, durch die Kühlflüssigkeit, beispielsweise kaltes Wasser, zur raschen Abkühlen der zuvor in einer Wärmebehandlungsanlage auf Austenitisierungstemperatur erhitzten Stahlblechplatine7 geleitet wird. Die Platinenhalter6 enthalten in dem dargestellten Ausführungsbeispiel keine Kühlkanäle. Es ist jedoch möglich, dass in einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug gegebenenfalls auch Platinenhalter6 mit integrierten Kühlkanälen verwendet werden. - In
4 ist eine Matrize2 eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges in Draufsicht dargestellt, mittels der aus einer Stahlblechplatine7 ein längliches Formbauteil7' hergestellt werden kann. Bei dem Blechformbauteil7' handelt es sich um eine in5 dargestellte B-Säule einer Kraftfahrzeug-Karosserie. Das Querschnittsprofil des Sauteils7' ändert sich über dessen Länge. Es weist eine rinnenförmige Auswölbung7.1 auf, die sich vom oberen Anbindungsbereich7.2 zum mittleren Längenabschnitt7.3 allmählich erweitert. Die Flanken7.11 ,7.12 der Auswölbung7.1 verlaufen von oben nach unten abschnittsweise relativ gerade. Am mittleren Längenabschnitt7.3 gehen die Flanken7.11 ,7.12 in einander gegenüberliegende Schrägflächen7.4 ,7.5 über, die eine Einengung7.9 der rinnenförmigen Auswölbung7.1 begrenzen. Unterhalb der Einengung7.9 verlaufen die Flanken7.11 ,7.12 der Auswölbung7.1 im Wesentlichen parallel zueinander, bis sie schließlich zum unteren Ende7.6 der Säule hin auseinanderlaufen. Die Außenseite der Auswölbung7.1 umfasst zwei im Wesentlichen ebene Flächenbereiche7.7 ,7.8 , die im Bereich der Einengung7.9 in einem stumpfen Winkel zusammentreffen. - Die Flanken
7.11 ,7.12 der rinnenförmigen Auswölbung7.1 des Bauteils7' wurden durch die Formflächen der seitlichen Werkzeugteile (Blöcke)2.2 ,2.3 und die im Wesentlichen ebenen Flächenbereiche durch Formflächen des beweglichen Bodenteils2.1 der Matrize2 geformt. Der bewegliche Bodenteil2.1 der Matrize ist dabei zweiteilig ausgeführt, wobei der eine bewegliche Teil2.11 dem oberen Außenseitenbereich7.7 und der andere bewegliche Teil2.12 dem unteren Außenseitenbereich7.8 der Auswölbung7.1 zugeordnet ist. - Wie in
4 gezeigt, sind beidseits der beweglichen Bodenteile2.11 ,2.12 der Matrize2 jeweils mehrere aneinanderliegende Werkzeugteile (Blöcke)2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 angeordnet, die mit dem als Träger dienenden Basisteil2.4 der Matrize2 lösbar verbunden sind. Die lösbare Verbindung besteht vorzugsweise aus Schraubverbindungen. - Die Werkzeugteile
2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 sowie die beweglichen Bodenteile2.11 ,2.12 weisen als Bohrungen ausgeführte Kühlkanäle8 ,9 auf, die sich entlang der Formfläche erstrecken (vgl.1 ). In6 ist die Anordnung der Kühlkanäle der Matrize2 der4 ohne die Matrize dargestellt, wobei zur Verdeutlichung des an die Formflächen der Matrize2 angepassten Verlaufs der gebohrten Kühlkanäle8 ,9 zusätzlich die Kontur des Formbauteils (B-Säule)7' gemäß5 in strichpunktierten Linien eingezeichnet ist. - Mit
13 sind Zentrierdorne des Formwerkzeuges bezeichnet, die Löcher des Bauteils7' durchdringen, die vor dem Warmuniformen bzw. Presshärten aus der Metallplatine7 ausgestanzt wurden. - Erfindungsgemäß weisen mehrere der Blöcke
2.23 ,2.24 ,2.32 ,2.33 des Formwerkzeuges jeweils mindestens einen gebohrten Kühlkanal9.1 auf, der innerhalb des Blockes2.23 ,2.24 ,2.32 bzw.2.33 in zwei gebohrte Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 verzweigt ist, wobei sich die Bohrungsachsen der Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 im wesentlichen konturparallel zu der angrenzenden Formfläche der Matrize erstrecken. Der Kühlkanal9.1 und die davon abzweigenden Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 bilden innerhalb des Blockes2.23 ,2.24 ,2.32 bzw.2.33 eine Y-förmige oder gabelförmige Kühlkanalanordnung. Die Bohrungsdurchmesser betragen beispielsweise 9 mm, 12 mm und 16 mm. Ein gebohrter Kühlkanal mit einem Durchmesser von 16 mm ist dann beispielsweise in zwei gebohrte Kühlkanalzweige geteilt, die jeweils den gleichen Durchmesser von 12 mm aufweisen, während ein gebohrter Kühlkanal9.1 mit einem Durchmesser von 12 mm in zwei gebohrte Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 geteilt ist, die jeweils einen Durchmesser von 9 mm besitzen. - Die Anzahl der beidseitig der beweglichen Bodenteile
2.11 ,2.12 der Matrize2 angeordneten Werkzeugteile (Blöcke)2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 ist von der Form des herzustellenden Bauteils7' , insbesondere von der Anzahl der Einengungen7.9 und/oder Verbreiterungen des Bauteils7' abhängig. Die Bohrungsachsen der Kühlkanäle9 ,9.1 bzw. Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 folgen der Kontur der Matrizenformfläche bzw. der Stempelformfläche. Durch die dargestellte Anordnung der Kühlkanäle8 ,9 ,9.1 ,10 und Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 innerhalb des Stempels1 bzw. der Blöcke2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 und beweglichen Bodenteile2.11 ,2.12 der Matrize2 wird eine rasche gleichmäßige Abkühlung des Bauteils7' und damit beim Presshärten eine gleichmäßige Härtung erzielt. - Das in
7 dargestellte blockförmige Werkzeugteil2.24 weist neben einem gebohrten, innerhalb des Werkzeugteils2.24 in zwei Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 geteilten Kühlkanal9.1 einen weiteren Kühlkanal9 auf, der unverzweigt ist und sich von der einen Verbindungsfläche2.241 zur gegenüberliegenden Verbindungsfläche2.242 erstreckt. In7 ist zu erkennen, dass die gebohrten Kühlkanäle9 ,9.1 und Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 konturparallel zur Formfläche11 des Werkzeugteils2.24 verlaufen. - Des Weiteren ist in
8 dargestellt, dass die gebohrten Kühlkanäle9.4 ,9.5 und Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 der Matrize des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges auch dann, wenn sie unterschiedliche Durchmesser d1, d2 und d3 aufweisen, gleichwohl jeweils in etwa mit dem gleichen Abstand b1, b2 und b3 zur Formfläche angeordnet sind, wobei letztere hier durch das Profil des hergestellten Bauteils7' dargestellt ist. Die Bohrungen9.1 ,9.2 mit dem Durchmesser d1, beispielsweise 9 mm, sind jeweils mit einem Abstand b1 von ca. 10,5 mm zur Matrizenformfläche angeordnet, während die Bohrungen9.4 ,9.5 mit dem Durchmesser d2 bzw. d3 von beispielsweise 12 mm jeweils einen Abstand b2 = b3 von ca. 12 mm zur Matrizenformfläche haben. Auch ist der radiale Abstand a der Bohrungsachsen der benachbarten Bohrungen9.4 im Wesentlichen gleich. - In
9 ist schließlich ein Ausführungsbeispiel für eine abdichtende, für den Kühlflüssigkeitsstrom durchlässige Verbindung der gebohrten Kühlkanäle9 ,9.1 bzw. Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 dargestellt (vgl.7 ). Die miteinander in Verbindung stehenden Kühlkanäle9 ,9.1 bzw. Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 der aneinanderliegenden Werkzeugteile2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 sind dabei mit ringförmigen Ausnehmungen14 ,15 zur Aufnahme einer Dichtung versehen. Die Dichtung ist aus einem hülsenförmigen Einsatz16 gebildet, in dessen Mantelfläche mindestens zwei axial beanstandete Ringnuten17 ausgebildet sind, in denen gummielastische Dichtungsringe18 angeordnet sind. Der hülsenförmige Einsatz16 hat im Wesentlichen den gleichen Innendurchmesser wie die durch den Einsatz16 verbundenen Bohrungen9.3 . Die Länge des hülsenförmigen Einsatzes16 ist größer als der Bohrungsdurchmesser der verbundenen Kühlkanäle9 ,9.1 bzw. Kühlkanalabzweige9.3 . Die Länge des Einsatzes16 ist in Bezug auf die Ausnehmungen14 ,15 so bemessen, dass zwischen den Stirnseiten des Einsatzes16 und den den Stirnseiten zugewandten Flächen der Ausnehmungen14 ,15 zumindest einseitig ein Spiel (Zwischenraum) vorhanden ist. Das Spiel S liegt beispielsweise im Bereich von 1 bis 4 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm. Die in9 dargestellte Dichtungskonstruktion lässt über einen weiten Bereich eine axiale Verschiebung der Werkzeugteile2.23 ,2.24 sowie des Einsatzes16 relativ zueinander zu, ohne dass an der Dichtung zu einer Leckage kommt. Soll eine radiale Verschiebbarkeit ermöglicht werden, ist der Außendurchmesser des Einsatzes16 kleiner als der Durchmesser der Ausnehmungen14 ,15 zu wählen. - In
10 ist ein Stempel1 des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges dargestellt. Es ist zu erkennen, dass auf einem Stempelunterbau1.2 mehrere Werkzeugteile1.11 ,1.12 ,1.13 ,1.14 ,1.15 ,1.16 aneinanderliegend montiert sind. Die Werkzeugteile1.11 ,1.12 ,1.13 ,1.14 ,1.15 ,1.16 des Stempels1 weisen entsprechend den Werkzeugteilen2.23 ,2.24 der Matrize2 gebohrte Kühlkanäle auf, die sich entlang der Formfläche erstrecken, wobei mindestens zwei der Werkzeugteile1.11 ,1.12 ,1.13 ,1.14 ,1.15 ,1.16 wiederum jeweils mindestens einen sich innerhalb des Werkzeugteils in mindestens zwei Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 verzweigenden Kühlkanal9.1 aufweisen, und wobei sich die Bohrungsachsen der Kühlkanalzweige9.2 ,9.3 entlang der Formfläche erstrecken. - Die leckagefreie Abdichtung der Werkzeugteile
1.11 ,1.12 ,1.13 ,1.14 ,1.15 ,1.16 des Stempels1 ist wie bei den Werkzeugteilen2.23 ,2.24 der Matrize2 entsprechend9 ausgeführt. - Die Ausführung des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten möglich, die auch bei grundsätzlich abweichender Gestaltung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007047314 A1 [0004, 0005]
- US 2006/0138698 A1 [0005, 0005]
Claims (12)
- Formwerkzeug zum Warmumformen, insbesondere Presshärten von Metallblech, mit mehreren aneinanderliegenden, eine Formfläche definierenden Werkzeugteilen (
2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 ), wobei die Formfläche komplementär zu mindestens einem Abschnitt eines durch Warmumformen herzustellenden Blechformbauteils (7' ) ausgebildet ist, und wobei die Werkzeugteile (2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 ) Kühlkanäle (9 ,9.1 ,9.2 ,9.3 ) in Form von Bohrungen aufweisen, die sich entlang der Formfläche erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Werkzeugteile (2.23 ,2.24 ) jeweils mindestens einen sich innerhalb des Werkzeugteils (2.23 ,2.24 ) in mindestens zwei Kühlkanalzweige (9.2 ,9.3 ) verzweigenden Kühlkanal (9.1 ) aufweisen, wobei sich die Bohrungsachsen der Kühlkanalzweige (9.2 ,9.3 ) entlang der Formfläche (11 ) erstrecken. - Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der lichten Querschnittsflächen der mindestens zwei Kühlkanalzweige (
9.2 ,9.3 ) im Bereich des 1,0-fachen bis 1,3-fachen, vorzugsweise im Bereich des 1,0-fachen bis 1,2-fache der lichten Querschnitts, fläche des sich verzweigenden Kühlkanals (9.1 ) liegt. - Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kürzeste radiale Abstand des jeweiligen Kühlkanalzweiges (
9.2 ) von der Formfläche (11 ) gleich dem kürzesten radiale Abstand eines weiteren (9.3 ) der mindestens zwei Kühlkanalzweige (9.2 ,9.3 ) ist oder sich von demselben um nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10% unterscheidet. - Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kürzeste radiale Abstand des jeweiligen sich verzweigenden Kühlkanals (
9 ,9.1 ) von der Formfläche (11 ,12 ) gleich dem kürzesten radiale Abstand eines der mindestens zwei Kühlkanalzweige (9.2 ,9.3 ) ist oder sich von demselben um nicht mehr als 20%, vorzugsweise nicht mehr als 10% unterscheidet. - Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kürzeste radiale Abstand des jeweiligen Kühlkanalzweiges (
9.2 ,9.3 ) und/oder des sich verzweigenden Kühlkanals (9.1 ) von der Formfläche (11 ,12 ) des Werkzeugteiles (2.24 ) im Bereich des 0,5- bis 1,2-fachen des Durchmessers des jeweiligen Kühlkanalzweiges (9.2 ,9.3 ) oder sich verzweigenden Kühlkanals (9.1 ) liegt. - Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kühlkanalzweige eines der Werkzeugteile (
2.21 ,2.22 ,2.23 ,2.24 ,2.25 ,2.31 ,2.32 ,2.33 ,2.34 ) mit einem Kühlkanal des nächsten Werkzeugteils in Verbindung steht, der sich innerhalb dieses nächsten Werkzeugteils in mindestens zwei weitere Kühlkanalzweige verzweigt, wobei sich die Bohrungsachsen dieser weiteren Kühlkanalzweige entlang der Formfläche erstrecken. - Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander in Verbindung stehenden Kühlkanäle (
8 ,9 ,9.1 ,10 ) und/oder Kühlkanalzweige (9.2 ,9.3 ) der aneinanderliegenden Werkzeugteile (2.23 ,2.24 ) mit ringförmigen Ausnehmungen (14 ,15 ) zur Aufnahme einer Dichtung (16 ,18 ) versehen sind. - Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung aus einem hülsenförmigen Einsatz (
16 ) gebildet ist, in dessen Mantelfläche mindestens zwei axial beanstandete Ringnuten (17 ) ausgebildet sind, in denen gummielastische Dichtungsringe (18 ) angeordnet sind. - Formwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (
16 ,18 ) eine axiale und/oder radiale Verschiebbarkeit der aneinanderliegenden Werkzeugteile (2.23 ,2.24 ) zulässt. - Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Matrize (
2 ) umfasst, die mindestens einen beweglichen Bodenteil (2.1 ;2.11 ,2.12 ) aufweist. - Formwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Werkzeugteile (
2.23 ,2.24 ,2.32 ,2.33 ), die jeweils mindestens einen sich innerhalb des Werkzeugteils in mindestens zwei Kühlkanalzweige (9.2 ,9.3 ) verzweigenden Kühlkanal (9.1 ) aufweisen, mit einem als Träger dienenden Basisteil (2.4 ) der Matrize (2 ) lösbar verbunden sind. - Formwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Stempel (
1 ) umfasst, wobei mindestens zwei der Werkzeugteile (1.11 ,1.12 ,1.13 ,1.14 ,1.15 ,1.16 ), die jeweils mindestens einen sich innerhalb des Werkzeugteils in mindestens zwei Kühlkanalzweige verzweigenden Kühlkanal aufweisen, mit einem als Träger dienenden Basisteil (1.2 ) des Stempels (1 ) lösbar verbunden sind.
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