DE102011113527B3

DE102011113527B3 - Werkzeug zum Warmumformen und Härten einer Blechplatine

Info

Publication number: DE102011113527B3
Application number: DE201110113527
Authority: DE
Inventors: Dieter Uschkoreit; Andreas Breloer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2031-09-16

Abstract

Werkzeug zum Warmumformen und Härten einer Blechplatine, bestehend aus einem Werkzeugunterteil (1), auf das die Blechplatine auflegbar ist, und einem Werkzeugoberteil (2), das in Richtung auf das Werkzeugunterteil (1) und von diesem weg verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Handlingswerkzeug vorgesehen ist, mittels dessen die Blechplatine in den Freiraum zwischen dem Werkzeugoberteil (2) und dem Werkzeugunterteil (1) einbringbar ist, dass das Handlingswerkzeug balkenähnliche Tragteile (5) aufweist, auf denen die Blechplatine ablegbar ist, dass das Werkzeugunterteil (1) eine Auflagekontur (3) mit Ausnehmungen (6) aufweist, in welche die Tragteile (5), die die Blechplatine tragen, passend einlegbar sind, so dass die Auflageflächen der Tragteile (5) Bestandteil des Werkzeugunterteils (1) sind, und dass mindestens eines der Tragteile (5) von einem Kühlmittel und/oder einem Heizmittel durchströmbar oder durchströmt ist, so dass die partiellen Bereiche der warmumgeformten Blechplatine, die auf den Tragteilen (5) aufliegen, härtbar sind und eine höhere Festigkeit aufweisen als die anderen Bereiche, die...

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Warmumformen und Härten einer Blechplatine, bestehend aus einem Werkzeugunterteil, auf das die Blechplatine auflegbar ist, und einem Werkzeugoberteil, das in Richtung auf das Werkzeugunterteil und von diesem weg verstellbar ist.
Es ist im Stand der Technik bekannt, Stahlblechplatinen herzustellen, die im Wege der Warmumformung umgeformt und anschließend noch im Werkzeug gehärtet werden. Dabei ist es auch bekannt, solche Bauteile nur partiell zu härten, um in gewünschten Bereichen des Werkstückes hohe Festigkeit zu erreichen und in anderen Bereichen eine hohe Duktilität zu bewirken, so dass das umgeformte Blechformteil bestimmten technischen Bedingungen, insbesondere im Kraftfahrzeugbau, gerecht wird.
Umformwerkzeuge, die für eine solche Vorgehensweise dienen, bestehen regelmäßig aus einem Werkzeugunterteil und einem Werkzeugoberteil, wobei die einander zugewandten Flächen der Werkzeugteile Konturen beliebiger Art aufweisen können, um aus der Blechplatine ein entsprechendes Werkstück zu fertigen.
Im Stand der Technik ist es auch bekannt, Blechplatinen mittels einer Eingabevorrichtung in den Freiraum zwischen Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil einzuführen und mittels anderer Operationen das fertige Werkstück wieder aus dem Spalt zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil zu entnehmen.
Aus der DE 10 2005 055 494 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen von einem Bauteil aus einem metallischen Flachprodukt, insbesondere einem Stahlblechzuschnitt, durch Pressumformen bekannt, bei dem das Flachprodukt mittels konduktiver Erwärmung unmittelbar vor dem Pressumformvorgang mindestens Abschnittsweise auf eine Umformtemperatur erwärmt wird, bevor es in ein Umformwerkzeug eingelegt und dort zu dem Bauteil pressumgeformt wird, wobei die Umformtemperatur 450°C bis 700°C beträgt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug gattungsgemäßer Art zur Verfügung zu stellen, welches in einfacher Weise die Formung von Werkstücken aus Blechplatinen ermöglicht, die Bereiche mit hoher Festigkeit und Bereiche mit hoher Duktilität aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass ein Handlingswerkzeug vorgesehen ist, mittels dessen die Blechplatine in den Freiraum zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil einbringbar ist, dass das Handlingswerkzeug balkenähnliche Tragteile aufweist, auf denen die Blechplatine ablegbar ist, dass das Werkzeugunterteil eine Auflagekontur mit Ausnehmungen aufweist, in welche die Tragteile, die die Blechplatine tragen, passend einlegbar sind, so dass die Auflageflächen der Tragteile Bestandteil des Werkzeugunterteils sind und dass mindestens eines der Tragteile von einem Kühlmittel und/oder einem Heizmittel durchströmbar oder durchströmt ist, so dass die partiellen Bereiche der warmumgeformten Blechplatine, die auf den Tragteilen aufliegen, härtbar sind und eine höhere Festigkeit aufweisen als die anderen Bereiche, die nicht auf den Tragteilen aufliegen.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Das Handlingswerkzeug ist dazu bestimmt, die Blechplatinen in den Freiraum zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil einzubringen und auch wieder aus diesem Freiraum zu entnehmen. Dazu weist das Handlingswerkzeug balkenähnliche Tragteile auf, die über ihre Länge und Breite eine beliebige Kontur aufweisen können. Auf diesen balkenähnlichen Tragteilen wird die Blechplatine abgelegt beziehungsweise diese Tragteile fahren unter eine Blechplatine, die beispielsweise auf einem Rollengang abgelegt ist, und heben diese Blechplatine ab, um sie dem Umformwerkzeug zuzuführen.
Das Werkzeugunterteil weist entsprechende Konturen, Rinnen, Nuten oder dergleichen Ausnehmungen auf, die der Form der Tragteile, die die Blechplatine tragen, angepasst sind, so dass das Handlingswerkzeug mit den balkenähnlichen Tragteilen in den Freiraum zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil einfährt und dann in Richtung auf das Werkzeugunterteil abgesenkt wird, so dass die Tragteile in den entsprechenden Konturen des Werkzeugunterteiles liegen. Die balkenähnlichen Tragteile verbleiben während der Umformoperation, wenn also das Werkzeugoberteil zum Werkzeugunterteil verfahren wird, um die Platine umzuformen, im Werkzeug. Nachfolgend an den Umformvorgang können ein oder mehrere Tragteile vom Kühlmittel und/oder Heizmittel durchströmt werden, so dass das Werkstück nicht komplett gehärtet wird, sondern nur in partiellen Bereichen gehärtet wird und somit in diesen Bereichen eine höhere Festigkeit aufweist als in den übrigen Bereichen. Anschließend kann das Werkzeug geöffnet werden und das umgeformte Werkstück kann durch das Handlingswerkzeug entnommen werden, in dem die balkenähnlichen Tragteile gegenüber dem Werkzeugunterteil angehoben werden und samt Werkstück aus dem Freiraum zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil entfernt werden.
Eine bevorzugte Ausgestaltung wird darin gesehen, dass die Tragteile bündig in das Werkzeugunterteil einsetzbar sind, so dass die Auflageflächen in einer Ebene mit der Auflagekontur des Werkzeugunterteils liegen.
Bei dieser Ausgestaltung wird beispielsweise eine im Wesentlichen gleichbleibende Materialstärke des umgeformten Werkstückes erreicht, wobei die Kontur und Formgebung des Werkstückes lediglich von den Oberflächen vom Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil abhängt.
Unter Umständen kann aber auch bevorzugt vorgesehen sein, dass die Tragteile derart in die Ausnehmungen des Werkzeugunterteils einsetzbar sind, dass die Auflageflächen hinter einer Ebene zurückliegen, die von der Auflagekontur des Werkzeugunterteils gebildet ist, oder gegenüber dieser Ebene vorragen.
Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die Werkstückdicke im Bereich der balkenartigen Tragteile beim Umformen gegenüber der ursprünglichen Platine unterschiedlich auszubilden. Wenn die Auflageflächen der Tragteile hinter der von der Auflagekontur des Werkzeugunterteils aufgespannten Ebene zurückliegen, bilden sich in diesen Bereichen Zonen größerer Materialdicke. Falls in diesen Bereichen die Tragteile gegenüber der Ebene vorragen, bilden sich in diesen Bereichen Zonen dünnerer Wandstärke.
Bevorzugt kann zudem vorgesehen sein, dass die Tragteile Kühlkanäle aufweisen, die an einer Stirnseite ein- und ausmünden oder an gegenüberliegenden Stirnseiten aus- und einmünden, wobei die Kühlkanäle an einen Kühlmittelerzeuger und/oder -zuführer angeschlossen sind.
Vorzugsweise ist dabei die Anordnung der Aus- und Einmündungen an einer Stirnseite vorteilhaft, da dann nur von dieser Stirnseite her die Zuführung und Abführung von Kühlmittel erfolgen muss.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zur Steuerung des Kühlmittels Schaltventile und eine elektrische oder elektronische Steuerung vorgesehen sind.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Blechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung besteht.
Zudem ist vorgesehen, dass das Handlingswerkzeug ein elektronisch gesteuerter Roboter ist.
In der Zeichnung ist das Werkzeug mit den wesentlichen Bestandteilen gezeigt, um die Erfindung zu erläutern. Es zeigen:
1 das Werkzeug in Seitenansicht, teilweise geschnitten;
2 das Werkzeugunterteil in Draufsicht
In der Zeichnung ist ein Werkzeug zum Warmumformen und Härten einer Blechplatine gezeigt. Es besteht aus einem Werkzeugunterteil 1, auf welches die Blechplatine entsprechend ausgerichtet auflegbar ist, sowie einem Werkzeugoberteil 2, dass in Richtung auf das Werkzeugunterteil 1 und von diesem weg verstellbar ist, um die Umformoperation durchführen zu können.
In der Zeichnung weist das Werkzeugunterteil 1 eine entsprechende Auflagekontur 3 und das Werkzeugoberteil 2 eine vorragende Kontur 4 auf, die zusammen die Umformkontur ergeben, die in das Werkzeug eingebracht ist. Zusätzlich ist ein Handlingswerkzeug vorgesehen, mittels dessen Blechplatinen in den Freiraum zwischen Werkzeugoberteil 2 und Werkzeugunterteil 1 in geöffnetem Zustand einbringbar ist. Das Handlingswerkzeug selbst ist nicht dargestellt. Das Handlingswerkzeug weist aber balkenähnliche Tragteile 5 auf, auf denen die Blechplatine ablegbar ist, und mit deren Hilfe die Blechplatine beispielsweise von einem Rollengang in das Werkzeug transportabel ist. Auch kann das fertige Werkstück mit diesen Tragteilen 5 wiederum aus dem Werkzeug entnommen werden. Insbesondere weist das Werkzeugunterteil 1 Ausnehmungen 6 (Konturen, Rinnen, Nuten oder dergleichen) auf, in welche die Tragteile 5 passend einlegbar sind, so dass die Flächen der Tragteile 5, auf denen die Blechplatinen aufliegen, quasi Bestandteil des Werkzeugunterteils 1 sind, wenn die Sollposition erreicht ist, die in der Zeichnung verdeutlicht ist. Die Tragteile 5 verbleiben also bei der Umformoperation im Werkzeug. Erst nach Beendigung der Umformoperation werden die Tragteile 5 mittels des Handlingswerkzeuges angehoben, so dass das Werkstück aus der Auflagekontur 3 des Werkzeugunterteils 1 angehoben und aus dem Spalt zwischen den Werkzeugteilen 1, 2 entfernt werden kann.
Um nun im Werkstück unterschiedliche Bereiche zu erzeugen, die gegenüber anderen Bereichen eine höhere Festigkeit aufweisen, ist vorgesehen, dass mindestens ein Tragteil 5 von Kühlmittel durchströmbar ist, so dass die partiellen Bereiche der warm umgeformten Blechplatine, die auf den Tragteilen 5 aufliegen, härtbar sind, durch entsprechend schnelle Abkühlung und eine höhere Festigkeit aufweisen als die anderen Bereiche, die nicht auf den Tragteilen 5 aufliegen. Die partielle Kühlung kann noch im Werkzeug erfolgen, also in der Position der Tragteile 5 in den entsprechenden Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 1.
Die balkenartigen Tragteile 5 können bündig in das Werkzeugunterteil 1 eingesetzt sein, so dass deren Auflageflächen in einer Ebene mit der Auflagekontur 3 des Werkzeugunterteils 1 liegt, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Es ist aber auch möglich, die Tragteile 5 derart auszugestalten, dass deren Auflagefläche hinter der Ebene zurückliegt, die von der Auflagekontur 3 des Werkzeugunterteils 1 gebildet ist oder dass diese auch gegenüber dieser Ebene vorragen, um unterschiedliche Materialgestaltungen und Materialquerschnitte im Bereich der Tragteile 5 zu erreichen.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es in einfacher Weise möglich, Platinen in ein Umformwerkzeug zu transportieren und Zonen unterschiedlicher Härte bei dem aus der Platine hergestellten Werkstück einzustellen, wobei das Handlingswerkzeug nicht nur zum Handling der Blechplatine bestimmt ist, sondern auch zu der partiellen Härtung des entsprechend aus der Platine geformten Werkstückes.

Claims

Werkzeug zum Warmumformen und Härten einer Blechplatine, bestehend aus einem Werkzeugunterteil (1), auf das die Blechplatine auflegbar ist, und einem Werkzeugoberteil (2), das in Richtung auf das Werkzeugunterteil (1) und von diesem weg verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Handlingswerkzeug vorgesehen ist, mittels dessen die Blechplatine in den Freiraum zwischen dem Werkzeugoberteil (2) und dem Werkzeugunterteil (1) einbringbar ist, dass das Handlingswerkzeug balkenähnliche Tragteile (5) aufweist, auf denen die Blechplatine ablegbar ist, dass das Werkzeugunterteil (1) eine Auflagekontur (3) mit Ausnehmungen (6) aufweist, in welche die Tragteile (5), die die Blechplatine tragen, passend einlegbar sind, so dass die Auflageflächen der Tragteile (5) Bestandteil des Werkzeugunterteils (1) sind, und dass mindestens eines der Tragteile (5) von einem Kühlmittel und/oder einem Heizmittel durchströmbar oder durchströmt ist, so dass die partiellen Bereiche der warmumgeformten Blechplatine, die auf den Tragteilen (5) aufliegen, härtbar sind und eine höhere Festigkeit aufweisen als die anderen Bereiche, die nicht auf den Tragteilen (5) aufliegen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragteile (5) bündig in das Werkzeugunterteil (1) einsetzbar sind, so dass die Auflageflächen in einer Ebene mit der Auflagekontur (3) des Werkzeugunterteils (1) liegen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragteile (5) derart in die Ausnehmungen (6) des Werkzeugunterteils (1) einsetzbar sind, dass die Auflageflächen hinter einer Ebene zurückliegen, die von der Auflagekontur (3) des Werkzeugunterteils (1) gebildet ist, oder gegenüber dieser Ebene vorragen.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragteile (5) Kühlkanäle aufweisen, die an einer Stirnseite ein- und ausmünden oder an gegenüberliegenden Stirnseiten aus- und einmünden, wobei die Kühlkanäle an einen Kühlmittelerzeuger und/oder -zuführer angeschlossen sind.
Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Kühlmittels Schaltventile und eine elektrische oder elektronische Steuerung vorgesehen sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung besteht.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Handlingswerkzeug ein elektronisch gesteuerter Roboter ist.