DE102010047082A1 - Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process - Google Patents

Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process Download PDF

Info

Publication number
DE102010047082A1
DE102010047082A1 DE102010047082A DE102010047082A DE102010047082A1 DE 102010047082 A1 DE102010047082 A1 DE 102010047082A1 DE 102010047082 A DE102010047082 A DE 102010047082A DE 102010047082 A DE102010047082 A DE 102010047082A DE 102010047082 A1 DE102010047082 A1 DE 102010047082A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
optimized
metal component
geometry
sheet metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102010047082A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr. Erhardt Rüdiger
Markus Pellmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benteler Automobiltechnik GmbH filed Critical Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority to DE102010047082A priority Critical patent/DE102010047082A1/en
Publication of DE102010047082A1 publication Critical patent/DE102010047082A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00Details relating to the application field
    • G06F2113/24Sheet material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

The method involves performing computer-aided construction of a sheet metal component (6) to be produced and tool geometry that corresponds to the component. Contact pressures between the tool geometry and component are computed, and contact surfaces are optimized so that uniform contact pressure arises between the tool geometry and component. The tool geometry is formed by tool inner surfaces (5) that are optimized by simulation of thinning and thickness increase at the component. A shaping tool (1) is produced with the optimized tool geometry by a machining process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges, insbesondere eines Warmumformwerkzeuges mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for producing a forming tool, in particular a hot forming tool with the features according to claim 1.

Bei der Herstellung von Strukturbauteilen aus Blech werden Umformverfahren eingesetzt, bei denen ein Umformwerkzeug bestehend aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug, auch Matritze und Patritze genannt, mit einer darin befindlichen Blechplatine zusammengefahren werden und somit das entstehende Blechbauteil bilden bzw. formen.In the production of structural components made of sheet metal forming processes are used, in which a forming tool consisting of an upper tool and a lower tool, also known as die and bit, are moved together with a sheet metal plate therein and thus form or form the resulting sheet metal component.

Die Umformwerkzeuge selber werden von Aktuatorantrieben beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder aber auch elektromechanisch angetrieben. Auf die Blechplatine werden durch das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug Umformkräfte übertragen, die die Formarbeit übernehmen. Während des Umformverfahrens und auch bei dem umgeformten Blechbauteil entstehen Abstreckungen bzw. Aufdickungen. Durch die Materialverschiebungen bzw. dem Materialfluss, der während des Umformprozesses auftritt, werden in dem Blechbauteil Bereiche ausgebildet, in denen mehr Material angeordnet wird, also Bereiche die eine höhere Materialdicke aufweisen. Andere Bereiche wiederum erfahren einen Materialabtrag bzw. werden gezogen bzw. gestreckt und weisen somit Abstreckungen auf. Im Bereich der Abstreckungen weist das Blechbauteil eine, in Relation zu den übrigen Konturen, nur geringe Materialdicke auf.The forming tools themselves are driven by actuator drives, for example pneumatically, hydraulically or electromechanically. On the sheet metal plate forming forces are transferred by the upper tool and / or the lower tool, which take over the molding work. During the forming process and also in the formed sheet metal part, ironing or thickening occurs. As a result of the material displacements or the material flow which occurs during the forming process, areas are formed in the sheet metal component in which more material is arranged, that is to say areas which have a higher material thickness. Other areas in turn experience a material removal or are drawn or stretched and thus have ironing on. In the field of ironing, the sheet metal component has a, in relation to the other contours, only small material thickness.

Bei Werkzeugbauern, die entsprechende Umformwerkzeuge bzw. Matritzen und/oder Patritzen erstellen wird zur Herstellung eines gewünschten und auch gleichmäßigen Ziehspaltes ein eingefärbtes Bauteil eingelegt. Die Farbe des Bauteils überträgt sich an den Stellen mit hohem Kontaktdruck auf das Werkzeug. An den Stellen in denen kein Kontakt erfolgt, erfolgt auch keine Einfärbung des Werkzeuges. Durch spanabhebende Nachbearbeitung der Patritze bzw. Matritze erfolgt somit eine händische Anpassung an die gewünschte Zielgeometrie bzw. eine optimierte Geometrie des Werkzeuges. Die eingesetzten Stähle zum Herstellen eines Werkzeuges, auch Werkzeugstähle genannt, weisen jedoch eine besonders hohe Härte auf, sodass ein nachträgliches Bearbeiten nur mit hohem Aufwand möglich ist.For tool makers who create appropriate forming tools or matrices and / or Patritzen a dyed component is inserted to produce a desired and uniform drawing nip. The component's color transfers to the tool at high contact pressure points. At the places where no contact takes place, there is no coloring of the tool. By machining the die or die thus machining takes place a manual adjustment to the desired target geometry or an optimized geometry of the tool. The steels used for producing a tool, also called tool steels, however, have a particularly high hardness, so that a subsequent processing is possible only with great effort.

Weiterhin können die entstehenden Ziehspalte bzw. Werkzeuggeometrien durch spanabhebendes Bearbeiten vergrößert werden, sie können jedoch nicht verkleinert werden. Ein Aufdicken des Werkzeugstahls ist somit mit konventionellen Fertigungsmethoden nicht möglich.Furthermore, the resulting drawing gaps or tool geometries can be increased by machining, but they can not be downsized. A thickening of the tool steel is therefore not possible with conventional production methods.

Weiterhin hat sich zur Herstellung von ultrahochfesten Strukturbauteilen im PKW-Karosseriebau zunehmend das Verfahren der Warmumformung durchgesetzt. Bei der Warmumformung werden Blechplatinen zunächst in einer Erwärmungseinrichtung oder in dem Werkzeug selber auf eine Temperatur erwärmt, die gleich oder höher der Austenitisierungstemperatur des eingesetzten Werkstoffes ist und daran anschließend umgeformt. Während bzw. kurz nach dem Umformen erolgt dann eine Abkühlung, das sogenannte Presshärten, wobei eine Abkühlgeschwindigkeit gewählt wird, sodass eine Kornverfestigung bzw. eine Matensitbildung in dem Werkstoff erzeugt wird.Furthermore, the process of hot forming has increasingly prevailed for the production of ultra-high-strength structural components in car bodywork. In hot forming, sheet metal blanks are first heated in a heating device or in the tool itself to a temperature equal to or higher than the austenitizing temperature of the material used and subsequently reshaped. During or shortly after the forming then a cooling, the so-called press-hardening, takes place, wherein a cooling-down speed is selected so that a grain hardening or a matensite formation is produced in the material.

Hierdurch wird ein Bauteil geschaffen, das zumindest bereichsweise hohe Festigkeiten aufweist.As a result, a component is created which has at least some areas of high strength.

Entscheidend für die gleichmäßige Härtung des Bauteils ist der Kontakt zwischen dem Umformwerkzeug bzw. zwischen dem Presshärtwerkzeug und dem Bauteil selber. Durch eine gute Formhaltigkeit wird ein optimaler Wärmeübergang vollflächig gewährleistet, sodass das Bauteil gleichmäßig und schnell abgekühlt werden kann.Decisive for the uniform hardening of the component is the contact between the forming tool or between the press-hardening tool and the component itself. Good shape retention ensures optimal heat transfer over the entire surface, so that the component can be cooled evenly and quickly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Herstellung eines Umformwerkzeuges, insbesondere einer Matritze und Patritze, mit einem optimierten Ziehspalt gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren zu verbessern.The object of the present invention is therefore to improve the production of a forming tool, in particular a die and die, with an optimized drawing gap in comparison with the production method known from the prior art.

Die zuvor genannten Aufgabe wird mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges, insbesondere eines Warmumformwerkzeuges mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved with a method according to the invention for producing a forming tool, in particular a hot forming tool having the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are part of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges, insbesondere eines Warmumformwerkzeuges ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

  • – Rechnergestützte Konstruktion eines herzustellenden Blechbauteils und einer dazu korrespondierenden Werkezuggeometrie,
  • – Berechnung der entstehenden Kontaktdrücke zwischen Werkzeuggeometrie und herzustellendem Bauteil,
  • – Optimierung der Kontaktflächen, so dass im Wesentlichen überall zwischen Werkzeuggeometrie und Blechbauteil ein gleichmäßiger Kontaktdruck entsteht,
  • – Herstellen des Umformwerkzeuges mit optimierter Werkzeuggeometrie, insbesondere durch spanabhebende Bearbeitung.
The method according to the invention for producing a forming tool, in particular a hot forming tool, is characterized by the following method steps:
  • Computer-aided construction of a sheet-metal component to be produced and of a corresponding tool-train geometry,
  • - calculation of the resulting contact pressures between the tool geometry and the component to be manufactured,
  • - Optimization of the contact surfaces, so that a uniform contact pressure arises substantially everywhere between tool geometry and sheet metal component,
  • - Manufacture of the forming tool with optimized tool geometry, in particular by machining.

Unter der rechnergestützen Konstruktion eines herzustellenden Blechbauteils ist zu verstehen, dass das Blechbauteil in einem Konstruktionsprogramm (CAX, Computer Aided X, insbesondere CAD, Computer Aided Design oder CAM, Computer Aided Manufacturing) erstellt wird. Für das konstruierte Blechbauteil wird eine korrespondierende Werkzeuggeometrie berechnet. Die Werkzeuggeometrie selber kann beispielsweise auch in einem Konstruktionsprogramm oder aber in einem anderen Parameterprogramm berechnet und erstellt werden. The computer-aided construction of a sheet-metal component to be produced is to be understood as meaning that the sheet-metal component is produced in a design program (CAX, Computer Aided X, in particular CAD, Computer Aided Design or CAM, Computer Aided Manufacturing). For the constructed sheet metal component, a corresponding tool geometry is calculated. The tool geometry itself can also be calculated and created, for example, in a design program or in another parameter program.

Mit den virtuell erstellten Geometrien des Blechbauteils und der Werkzeuggeometrie wird nun in einem Berechnungsverfahrensschritt der Kontaktdruck zwischen dem herzustellenden Bauteil und dem Werkzeug errechnet. Die Berechnung kann beispielsweise als Vektorparameter, als Gradienten oder aber auch als Flussparameterberechnung erstellt werden. Die Resultate aus diesem Ergebnis dienen in einem weiteren Verfahrensschritt als Ausgangsbasis für eine folgende Optimierung.With the virtually created geometries of the sheet metal component and the tool geometry, the contact pressure between the component to be produced and the tool is now calculated in a calculation method step. The calculation can be created, for example, as a vector parameter, as a gradient or as a flow parameter calculation. The results from this result serve as a starting point for a subsequent optimization in a further process step.

Hierbei werden die Parameter der Werkzeuggeometrie derart verändert, dass ein im Wesentlichen gleichmäßiger Kontaktdruck in der gewünschten Größenordnung erfolgt. Hierunter ist zu verstehen, dass aufgrund des geplanten Bauteils bzw. der geplanten Fertigungsreihenfolge zuvor festgelegt wird, in welcher Genauigkeit ein gleichmäßiger Kontaktdruck herrschen soll. Aufgrund von Produktionsungenauigkeiten und Produktionsschwankungen sowie Verschleiß während des Einsatzes eines erfindungsgemäß hergestellten Werkzeuges ist hier beispielsweise eine 70, 80, 90 oder aber auch 95%-ige Genauigkeit eines überall zwischen Werkzeuggeometrie und Blechbauteil hergestellten gleichmäßigen Kontaktdruckes ausreichend.Here, the parameters of the tool geometry are changed so that a substantially uniform contact pressure in the desired order of magnitude. This is to be understood that due to the planned component or the planned manufacturing sequence is previously determined in what accuracy a uniform contact pressure prevail. Due to production inaccuracies and production fluctuations and wear during the use of a tool according to the invention, for example, a 70, 80, 90 or even 95% accuracy of a uniform contact pressure produced anywhere between tool geometry and sheet metal component is sufficient.

Nach der Optimierung der Kontaktflächen zwischen der Werkzeuggeometrie und dem Blechbauteil werden die gewonnenen Parameterdaten wiederum einem Konstruktionsprogramm zugeführt, mit der eine entsprechende Werkzeuggeometrie durch spanabhebendes Bearbeiten erzeugt wird. Beispielsweise können die Daten dann einer CNC-Fräse zugeführt werden, die wiederum die Matritze und/oder Patritze aus einem Werkzeugstahl durch spanabhebende Fertigungsmaßnahmen herstellt.After optimizing the contact surfaces between the tool geometry and the sheet metal component, the parameter data obtained are in turn fed to a design program with which a corresponding tool geometry is produced by machining. For example, the data can then be fed to a CNC milling machine, which in turn manufactures the die and / or die from a tool steel by machining production measures.

In einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren mittels der berechneten Spaltmaße zwischen dem herzustellenden Blechbauteil und der Werkzeugfläche durchgeführt. An den Punkten, an denen zumindest bereichsweise Spalte vorhanden sind, erfolgt durch verschiedene iterative Optimierungsschritte ein Annähern von der Werkzeugoberfläche an die Blechbauteiloberfläche. Die hieraus ermittelten Daten werden wiederum derart parameterisiert, dass sie in einem folgenden Fertigungsschritt, beispielsweise an eine CNC-Fräse übergeben werden können.In a further embodiment variant of the present invention, the method is carried out by means of the calculated gap dimensions between the sheet metal component to be produced and the tool surface. At the points where there are gaps at least in some areas, an approach from the tool surface to the sheet metal component surface takes place through various iterative optimization steps. The data determined therefrom are in turn parameterized in such a way that they can be transferred in a subsequent production step, for example to a CNC milling machine.

Ein aufwendiges Vor- bzw. Nachbearbeiten während der Herstellung des Formwerkzeuges selber entfällt durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren. Die Möglichkeit, dass ein Werkzeug in seiner Herstellung verloren geht, beispielsweise durch ungewolltes zu starkes Abtragen in bestimmten Bereichen wird somit vermieden. Die erreichbare Genauigkeit, insbesondere bei dreidimensional, komplex geformten zu erzeugenden Blechbauteilgeometrien ist durch die rechnergestützte Simulation der bisher aus dem Stand der Technik bekannten händischen Nachbearbeitungsverfahren überlegen.An elaborate pre- or post-processing during the manufacture of the mold itself is eliminated by the manufacturing method according to the invention. The possibility that a tool is lost in its manufacture, for example, by unwanted excessive wear in certain areas is thus avoided. The achievable accuracy, in particular in the case of three-dimensional, complex-shaped sheet metal component geometries to be produced, is superior to the manual post-processing method hitherto known from the prior art through the computer-aided simulation.

In einer weiteren besonders vorteiligen Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung werden die Kontaktdrücke in einem Ziehspalt zwischen einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug des Umformwerkzeuges berechnet und optimiert. Erfindungsgemäß werden hierdurch die Kontaktdrücke in dem zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug entstehenden Ziehspalt in Relation zu dem herzustellenden Bauteil berechnet und optimiert.In a further particularly advantageous embodiment variant of the present invention, the contact pressures in a drawing gap between an upper tool and a lower tool of the forming tool are calculated and optimized. According to the invention, the contact pressures in the drawing gap created between the upper tool and the lower tool are thereby calculated and optimized in relation to the component to be produced.

Insbesondere werden hier in dem Ziehspalt die Werkzeugoberflächen berechnet, konstruiert und optimiert. Die herzustellenden Werkzeugoberflächen von Unterwerkzeug und Oberwerkzeug erfahren somit eine optimale Anpassung an das herzustellende Blechbauteil, aufgrund eines optimierten Kontaktdruckes.In particular, the tool surfaces are calculated, constructed and optimized here in the drawing gap. The manufactured tool surfaces of the lower tool and upper tool thus experience an optimal adaptation to the sheet metal component to be produced, due to an optimized contact pressure.

Besonders bevorzugt ist die Werkzeuggeometrie durch Werkzeuginnenflächen ausgebildet, wobei die Werkzeuginnenflächen durch eine Simulation der während des Umformvorganges entstehenden Abstreckungen und Aufdickungen an dem herzustellenden Blechbauteil optimiert werden. Hierbei ist besonders vorteilig, dass durch die Simulation die virtuell vorhandene Werkzeuginnenfläche bzw. Werkzeuginnenkontur von Matritze und Patritze bzw. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug simuliert wird und somit iterativ mehrfache Berechnungen zur Optimierung angestellt werden können, die zur Verbesserung der Anpassung der Werkzeuginnenflächen auf das herzustellende Blechbauteil dienen. Bei dem Simulationsprogramm kann es sich beispielsweise um eine Mehrkörpersimulation handeln, bei dem die Auf- und Abbewegung und die dabei entstehenden Kontaktdrücke simuliert werden.Particularly preferably, the tool geometry is formed by tool inner surfaces, wherein the tool inner surfaces are optimized by a simulation of the resulting during the forming process ironing and thickening of the sheet metal component to be produced. In this case, it is particularly advantageous that the virtually existing tool inner surface or tool inner contour of the die and male die or upper die and lower die is simulated by the simulation, and thus multiple iterative optimization calculations can be made, which serve to improve the adaptation of the tool inner surfaces on the sheet metal component to be produced , The simulation program can be, for example, a multi-body simulation in which the up and down movement and the resulting contact pressures are simulated.

Besonders bevorzugt wird die Simulation als mechanisch-thermisch gekoppelte Simulation durchgeführt. Hierdurch ist es möglich, zum einen die Bewegungsparameter während des Umformvorganges und die dadurch entstehenden Abstreckungen und Aufdickungen mit den thermischen Aspekten des Warmumformen und Presshärten zu koppeln. Unter den thermischen Aspekten bzw. thermischen Simulationen ist im Rahmen der Erfindung der Presshärtvorgang selber zu verstehen. Der Presshärtvorgang wird erfindungsgemäß als Wärmeübergang zwischen dem herzustellenden Bauteil und den Werkzeuggeometrien bzw. Werkzeuginnenflächen selbst gebildet.Particularly preferably, the simulation is carried out as a mechanically-thermally coupled simulation. This makes it possible on the one hand to couple the movement parameters during the forming process and the resulting ironing and thickening with the thermal aspects of hot forming and press hardening. Under the thermal aspects or thermal simulations is to be understood in the context of the invention, the press hardening process itself. The Presshärtvorgang is inventively formed as a heat transfer between the component to be manufactured and the tool geometries or tool inner surfaces itself.

Besonders bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren während der Simulation bei niedrigem Kontaktdruck, der zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug vorhandene Ziehspalt zumindest abschnittsweise zu dem Blechbauteil hin verschoben und bei hohem Kontaktdruck von dem Blechbauteil weg verschoben. Hierdurch ist es möglich, das Werkzeug virtuell auf- bzw. abzutragen und somit einen optimalen für das jeweilige angewendete Umformverfahren hergestelltes Werkzeug zur Verfügung zu stellen.With the method according to the invention during the simulation at low contact pressure, the drawing gap existing between the upper tool and the lower tool is particularly preferably at least partially displaced towards the sheet metal component and displaced away from the sheet metal component at a high contact pressure. In this way, it is possible to virtually lift or remove the tool and thus to provide an optimum tool manufactured for the particular forming method used.

Die Optimierung wird hierbei besonders bevorzugt iterativ durchgeführt, sodass die Genauigkeit in Bezug auf die Rechnerleistung und unter Berücksichtigung von unbekannten Prozessparametern gut kompromitiert durchgeführt werden kann. Die iterative Durchführungsmöglichkeit erlaubt es auch mit unbekannten Randparametern vorzugehen. Gleichzeitig wird durch eine vorher festgelegte Genauigkeitsanforderung ein unendlich ausgeführter Optimierungsprozess zum Erreichen einer nahezu einhundert Prozent-Lösung vermieden.The optimization is carried out particularly preferably iteratively, so that the accuracy in terms of computer performance and taking into account unknown process parameters can be performed well compromised. The iterative implementation possibility also allows to proceed with unknown boundary parameters. At the same time, a predetermined accuracy requirement avoids an infinite optimization process to achieve a nearly one hundred percent solution.

Vorzugsweise wird anschließend die durch die Simulation optimierte Werkzeuginnenfläche in ein rechnergestütztes Konstruktionsprogramm übertragen und das dort parameterisierte Werkzeug aus Werkzeugstahl gefräst. Im Rahmen der Erfindung kann zunächst auch ein Kunststoffmodell zur Überprüfung der rechnergestützt ermittelten und optimierten Werkzeuggeometrie gefertigt werden. Das eigentliche Werkzeug selber bzw. die Matritze oder Patritze wird dann jedoch aus Werkzeugstahl gefräst. Mit den parametrisierten Daten kann beispielsweise eine CNC-Fräse gespeist werden, die dann wiederum das herzustellende Werkzeug bzw. die herzustellende Werkzeuggeometrie erzeugt.Preferably, then, the optimized by the simulation tool inner surface is transferred to a computer-aided design program and milled there parameterized tool made of tool steel. Within the scope of the invention, initially a plastic model for checking the computer-aided and optimized tool geometry can also be manufactured. The actual tool itself or the die or die is then milled from tool steel. With the parameterized data, for example, a CNC milling machine can be fed, which then in turn generates the tool or the tool geometry to be produced.

Besonders bevorzugt kann mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise des Verfahrens zum Herstellen eines Umformwerkzeuges der Ziehspalt des Umformwerkzeuges für das geschlossene Werkzeug optimiert werden. Im Falle der Anlage der Werkzeuginnenfläche an dem hergestellten Blechbauteil nach Abschluss des Umformvorganges wird somit ein optimaler Wärmeübergang für den sich an die Umformung anschließenden Härtevorgang durch Abschrecken ermöglicht.Particularly preferably, the drawing gap of the forming tool for the closed tool can be optimized with the procedure according to the invention for the production of a forming tool. In the case of the investment of the tool inner surface of the produced sheet metal component after completion of the forming process thus optimal heat transfer for the subsequent hardening process is made possible by quenching.

In einer weiteren bevorzugten Auführungsvariante kann der Ziehspalt für die während des Umformvorgangs auftretenden Kontaktdrücke optimiert werden. Gerade bei komplexen herzustellenden Bauteilen ist es hier notwendig, den Ziehspalt nicht für die angepasste Endkontur des Bauteils, sondern für den Umformvorgang selber zu optimieren. Weiterhin kann hiermit besonders bevorzugt bereits während des Umformvorgangs auf herzustellende Wärmeübergänge für beispielsweise partiell zu härtende Bauteile oder aber besonders durch den Umformvorgang strapazierte Bauteilabschnitte ein optimaler Ziehspalt bzw. eine optimale Werkzeuginnenfläche errechnet, simuliert, optimiert, parametisiert, konstruiert und gefertigt werden.In a further preferred Auführungsvariante the drawing gap for the occurring during the forming process contact pressures can be optimized. Especially with complex components to be produced, it is necessary here not to optimize the drawing gap for the adapted final contour of the component, but for the forming itself. Furthermore, an optimal drawing gap or an optimal tool inner surface can be calculated, simulated, optimized, parametised, constructed and manufactured particularly preferably already during the forming process to be produced heat transfers for example partially cured components or especially by the forming process stressed component sections.

Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der folgenden Beschreibung. Vorteilhafte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:Further advantages, features and characteristics of the present invention are part of the following description. Advantageous embodiments are shown in the schematic figures. Show it:

1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Umformwerkzeug zur Herstellung eines Blechbauteils, 1 a known from the prior art forming tool for producing a sheet metal component,

2 Umformwerkzeug während der Optimierung gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren und 2 Forming tool during optimization according to the manufacturing method of the invention and

3 ein mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestelltes Umformwerkzeug. 3 a forming tool produced by the manufacturing method according to the invention.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Umformwerkzeug 1. Das Umformwerkzeug 1 besteht dabei aus einem Oberwerkzeug 2 und einem Unterwerkzeug 3, wobei zwischen dem Oberwerkzeug 2 und dem Unterwerkzeug 3 ein Ziehspalt 4 ausgebildet ist. Der Ziehspalt 4 wird gebildet durch eine Werkzeuginnenfläche 5 des Oberwerkzeuges 2 und eine Werkzeuginnenfläche 5 des Unterwerkzeuges 3. In dem Ziehspalt 4 selber befindet sich ein aus einer Blechplatine geformtes Blechbauteil 6. Das Blechbauteil 6 selber liegt in 1 dargestellt bereichsweise an der Werkzeuginnenfläche 5 an, es sind jedoch auch Luftspalte 7 ausgebildet, in denen kein Kontakt zwischen Blechbauteil 6 und Werkzeuginnenfläche 5 gegeben ist. 1 shows a known from the prior art forming tool 1 , The forming tool 1 consists of an upper tool 2 and a lower tool 3 , being between the upper tool 2 and the lower tool 3 a drawing gap 4 is trained. The drawing gap 4 is formed by a tool inner surface 5 of the upper tool 2 and a tool inner surface 5 of the lower tool 3 , In the drawing gap 4 itself is a formed from a metal sheet metal part 6 , The sheet metal component 6 itself is in 1 shown in regions on the tool inner surface 5 but there are also air gaps 7 trained, in which no contact between sheet metal component 6 and tool inner surface 5 given is.

Das erfindungsgemäße Verfahren berechnet in 2 dargestellt bereits vor Herstellung des Werkzeuges bei einer virtuell erzeugten Werkzeuginnenfläche 5 die potentiell entstehenden Kontaktdrücke 8. Diese werden derart optimiert, dass die Luftspalte 7 bzw. nicht näher dargestellte Aufdickungen oder Abstreckungen derart optimiert werden, sodass eine vollflächige Anlage von Werkzeuginnenfläche 5 und Blechbauteil 6 gegeben ist.The inventive method calculates in 2 already shown before production of the tool in a virtually generated tool inner surface 5 the potential contact pressures 8th , These are optimized so that the air gaps 7 or not shown in detail thickenings or ironing be optimized so that a full-scale investment of tool inner surface 5 and sheet metal component 6 given is.

In 3 dargestellt ist eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorab berechnete, simulierte und konstruierte Werkzeuginnenfläche 5 gezeigt. Die Werkzeuginnenfläche 5 von Oberwerkzeug 2 und auch die Werkzeuginnenfläche 5 von Unterwerkzeug 3 liegen jeweils vollflächig an dem herzustellenden Blechbauteil 6 an. Insbesondere bei einem hier nicht näher dargestellten Warmumformprozess wirkt sich dies besonders vorteilig auf die Produktionsgenauigkeit des herzustellenden Blechbauteils 6 und die gehärteten Eigenschaften hervorgerufen von Abkühlungsvorgängen aus.In 3 A pre-calculated, simulated and constructed tool inner surface is shown 5 shown. The tool inner surface 5 from upper tool 2 and also the tool inner surface 5 from lower tool 3 lie in each case over the entire surface of the sheet metal component to be produced 6 at. In particular, in a hot forming process, not shown here, this has a particularly advantageous effect on the production accuracy of the sheet metal component to be produced 6 and the cured properties caused by cooling processes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Umformwerkzeugforming tool
22
Oberwerkzeugupper tool
33
Unterwerkzeuglower tool
44
Ziehspaltdrawing gap
55
WerkzeuginnenflächeCavity surface
66
Blechbauteilsheet metal component
77
Luftspalteair gaps
88th
Kontaktdrückecontact pressures

Claims (11)

Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges (1), insbesondere eines Warmumformwerkezuges, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Rechnergestützte Konstruktion eines herzustellenden Blechbauteils (6) und einer dazu korrespondierenden Werkezuggeometrie, – Berechnung der entstehenden Kontaktdrücke (8) zwischen Werkzeuggeometrie und herzustellendem Blechbauteil (6), – Optimierung der Kontaktflächen, so dass im Wesentlichen überall zwischen Werkzeuggeometrie und Blechbauteil (6) ein gleichmäßiger Kontaktdruck (8) entsteht, – Herstellen des Umformwerkzeuges (1) mit optimierter Werkzeuggeometrie, insbesondere durch spanabhebende Bearbeitung.Method for producing a forming tool ( 1 ), in particular a hot forming train, characterized by the following method steps: - Computer-aided construction of a sheet-metal component to be produced ( 6 ) and a corresponding tool geometry, - calculation of the resulting contact pressures ( 8th ) between the tool geometry and the sheet metal component to be produced ( 6 ), - optimization of the contact surfaces, so that essentially everywhere between tool geometry and sheet metal component ( 6 ) a uniform contact pressure ( 8th ), - manufacture of the forming tool ( 1 ) with optimized tool geometry, in particular by machining. Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges (1), insbesondere eines Warmumformwerkezuges, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Rechnergestützte Konstruktion eines herzustellenden Blechbauteils (6) und einer dazu korrespondierenden Werkezuggeometrie, – zumindest bereichsweise Berechnung der zwischen der Werkzeuggeometrie und dem herzustellenden Blechbauteil (6) entstehenden geometrischen Abweichungen, – Optimierung der geometrischen Abweichungen, so dass im Wesentlichen überall zwischen Werkzeuggeometrie und Blechbauteil (6) eine gleichmäßige Anlage entsteht, – Herstellen des Umformwerkzeuges (1) mit optimierter Werkzeuggeometrie, insbesondere durch spanabhebende Bearbeitung.Method for producing a forming tool ( 1 ), in particular a hot forming train, characterized by the following method steps: - Computer-aided construction of a sheet-metal component to be produced ( 6 ) and a corresponding corresponding tool geometry, - at least partially calculation of the between the tool geometry and the sheet metal component to be produced ( 6 ) geometrical deviations, - optimization of the geometric deviations, so that substantially everywhere between tool geometry and sheet metal component ( 6 ) a uniform plant arises, - manufacture of the forming tool ( 1 ) with optimized tool geometry, in particular by machining. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktdrücke (8) in einem Ziehspalt (4) zwischen einem Oberwerkzeug (2) und einem Unterwerkzeug (3) des Umformwerkzeuges (1) berechnet und optimiert werden.Method according to claim 2, characterized in that the contact pressures ( 8th ) in a drawing nip ( 4 ) between an upper tool ( 2 ) and a lower tool ( 3 ) of the forming tool ( 1 ) can be calculated and optimized. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ziehspalt (4) die Werkzeugoberflächen konstruiert und optimiert werden.Method according to claim 3, characterized in that in the drawing gap ( 4 ) the tool surfaces are designed and optimized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuggeometrie durch Werkzeuginnenflächen (5) ausgebildet ist, wobei die Werkezeuginneflächen (5) durch eine Simulation der während des Umformvorganges entstehenden Abstreckungen und Aufdickungen an dem herzustellenden Blechbauteil (6) optimiert werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tool geometry through tool inner surfaces ( 5 ) is formed, wherein the Werkzeugzeuginneflächen ( 5 ) by a simulation of the ironing and thickening during the forming process on the sheet metal component to be produced ( 6 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulation als mechanisch thermisch gekoppelte Simulation durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the simulation is carried out as mechanically thermally coupled simulation. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass während der Simulation bei niedrigem Kontaktdruck (8) der zwischen dem Oberwerkzeug (2) und dem Unterwerkzeug (3) vorhandene Ziehspalt (4) abschnittsweise zu dem Blechbauteil (6) hin verschoben wird und bei hohem Kontaktdruck (8) von dem Blechbauteil (6) weg verschoben wird.Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that during the simulation at low contact pressure ( 8th ) between the upper tool ( 2 ) and the lower tool ( 3 ) existing draw gap ( 4 ) in sections to the sheet metal component ( 6 ) and at high contact pressure ( 8th ) of the sheet metal component ( 6 ) is moved away. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung iterativ durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the optimization is carried out iteratively. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Simulation optimierte Werkzeuginnenfläche (5) in ein rechnergestütztes Konstruktionsprogramm übertragen wird und die dort festgelegte Werkzeuggeometrie aus Werkzeugstahl gefräst wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the optimized by the simulation tool inner surface ( 5 ) is transferred to a computer-aided design program and the specified tool geometry is machined from tool steel. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehspalt (4) bei geschlossenem Werkzeug optimiert wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drawing gap ( 4 ) is optimized when the tool is closed. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ziehspalt (4) für die während des Umformvorganges auftretenden Kontaktdrücke (8) optimiert wird.Method according to one of claims 3 to 10, characterized in that the drawing gap ( 4 ) for the contact pressures occurring during the forming process ( 8th ) is optimized.
DE102010047082A 2010-10-01 2010-10-01 Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process Ceased DE102010047082A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010047082A DE102010047082A1 (en) 2010-10-01 2010-10-01 Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010047082A DE102010047082A1 (en) 2010-10-01 2010-10-01 Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010047082A1 true DE102010047082A1 (en) 2012-04-05

Family

ID=45832495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010047082A Ceased DE102010047082A1 (en) 2010-10-01 2010-10-01 Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010047082A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207474A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of making a tool
DE102016213665A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and / or processing a forming tool and method for producing a Tuschierbildes
DE102017205222A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and / or processing a forming tool and method for producing a Tuschierbildes
DE102017216369A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and / or processing a forming tool

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0893171B1 (en) * 1997-07-24 2001-10-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Methods for constructing a die for press bending machine and determining cushion forces therefore
DE102004054679A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Audi Ag Forming die manufacturing method involves considering sheet thickness of workpiece as displacement mass during formation of engraving of die part, and producing displacement masses by stretching or thickening of workpiece
DE102005041460A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Daimlerchrysler Ag Deforming tool system with punch, lower holder and mold, useful e.g. in processing metal sheet for automobile productions, has masks of different properties to produce different components of similar geometries
DE102008012230A1 (en) * 2008-03-03 2009-09-10 Volkswagen Ag Component e.g. prototype component, manufacturing tool for e.g. passenger car, has upper and lower parts designed in modular manner from cast iron, where upper part has matrix module and lower part has die and metal bracket modules

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0893171B1 (en) * 1997-07-24 2001-10-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Methods for constructing a die for press bending machine and determining cushion forces therefore
DE102004054679A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Audi Ag Forming die manufacturing method involves considering sheet thickness of workpiece as displacement mass during formation of engraving of die part, and producing displacement masses by stretching or thickening of workpiece
DE102005041460A1 (en) * 2005-08-31 2007-03-01 Daimlerchrysler Ag Deforming tool system with punch, lower holder and mold, useful e.g. in processing metal sheet for automobile productions, has masks of different properties to produce different components of similar geometries
DE102008012230A1 (en) * 2008-03-03 2009-09-10 Volkswagen Ag Component e.g. prototype component, manufacturing tool for e.g. passenger car, has upper and lower parts designed in modular manner from cast iron, where upper part has matrix module and lower part has die and metal bracket modules

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012207474A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of making a tool
DE102016213665A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and / or processing a forming tool and method for producing a Tuschierbildes
DE102016213665B4 (en) 2016-07-26 2023-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and/or processing a forming tool and method for generating a spotting image
DE102017205222A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and / or processing a forming tool and method for producing a Tuschierbildes
DE102017205222B4 (en) 2017-03-28 2024-02-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and/or processing a forming tool and method for producing an inking image
DE102017216369A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and / or processing a forming tool
DE102017216369B4 (en) 2017-09-15 2023-12-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for producing and/or processing a forming tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3455006B1 (en) Method for manufacturing a component
DE102010010156A1 (en) Process for producing a molded part with at least two structural areas of different ductility
DE102011055643A1 (en) Method and forming tool for hot forming and press hardening of workpieces made of sheet steel, in particular galvanized workpieces made of sheet steel
DE102014017721A1 (en) A method for producing a lost core, core and cooling channel pistons made using such a core
DE102010047082A1 (en) Method for producing e.g. die utilized for producing ultra-high-strength structural components in passenger car body, has optimizing contact surfaces, and producing tool with optimized tool geometry by machining process
DE102014106289B4 (en) Method and system for processing a metallic casting
DE102015221842A1 (en) Method for producing a gear shaft
EP3088092B1 (en) Hot forming and press hardening tool and method for operating the hot forming and press hardening tool
WO2014187852A1 (en) Method and device for producing a shaped component
DE102016112157B4 (en) Method and device for producing a camshaft and camshaft
EP2751295B1 (en) Method for producing a press-hardened molded part, and press-hardening tool
DE102008016118A1 (en) Molded component manufacturing device for motor vehicle, has tool halves having mold, which is formed from deep-drawing sheet metal halves manufactured in deep-drawing method, where sheet metal halves exhibit thickness within preset range
DE10341867A1 (en) Production of a hardened sheet metal profile comprises deforming the profile from an original shape into an intermediate shape, heating the deformed profile to a hardening temperature, and hardening the heated profile by defined cooling
DE102014223684A1 (en) Method for producing a connecting rod by means of sintering in semi-closed form
DE102016208462B4 (en) Process for producing a shaped body
DE102018001832A1 (en) Method for manufacturing a dimensionally stable component such as a motor vehicle component
CN105252083A (en) Elimination method for grinding black rust of carburized and quenched gears large in tooth width
DE102014116786A1 (en) Process for producing a rotationally symmetrical shaped body
DE102012210084A1 (en) Method for designing material-deforming tool i.e. cooled tool, for manufacturing automotive industry part during warm shaping process, involves providing tool geometry of material-deforming tool in sections to simulated heat transfer
DE102014203767A1 (en) Process for the production of vehicle components
DE102014008197A1 (en) Method for producing a hollow body component
DE102016211922A1 (en) Production of outer sleeves of a universal joint
DE102015004793A1 (en) Method for producing a cam piece for a camshaft
DE102016114484A1 (en) Method for indirect hot forming of a molded component, mold for performing the method and mold component
EP2949766B1 (en) Method for producing a valve for an internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final