DE102011120789A1

DE102011120789A1 - Method for processing and/or setting of circuit board material-deforming material tool for manufacture of metal sheet plate, involves determining force component derived in process stroke over circuit board and/or circuit board flange

Info

Publication number: DE102011120789A1
Application number: DE102011120789A
Authority: DE
Inventors: Christian Disch; Ludwig Schaller; Robert Canti
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-12-10
Filing date: 2011-12-10
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-12-11
Also published as: DE102011120789B4

Abstract

The method involves moving blank holder (4) relative to the secondary tool portions (2). The blank holder is associated with the spacer elements (9) so that the blank holder force is acted upon blank holder. The total blank holder force is passed through the spacer elements when idle stroke is driven. The force component (FFL) derived in process stroke over circuit board (7) and/or circuit board flange (10) is determined.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung und/oder Einstellung eines Platinen-Umformwerkzeuges zur Herstellung von Blechpressteilen, bestehend aus einer ersten Werkzeugkomponenten, einer gegenüber liegenden zweiten Werkzeugkomponenten, einem Niederhalter, der gegenüber der zweiten Werkzeugkomponenten beweglich ist, und einer Anzahl von dem Niederhalter zugeordneten Distanzelementen, über die ein vom Niederhalter auf einen Platinenflansch wirkender Kraftanteil einer Niederhalterkraft beeinflussbar ist.The invention relates to a method for processing and / or setting a blank forming tool for the production of pressed sheet metal parts, consisting of a first tool components, an opposing second tool components, a hold-down, which is movable relative to the second tool components, and a number of the Hold-down associated spacer elements over which a force acting on a board flange force component of a hold-down force can be influenced by the hold-down.

Beispielsweise bei der abschließenden Endbearbeitung von großflächigen Umformwerkzeugen ist es für eine hohe Formgenauigkeit der korrespondierenden Werkzeugflächen erforderlich, zunächst einen Tuschiervorgang zwischen Ober- und Unterwerkzeug in einer Tuschier- oder Erprobungspresse durchzuführen. Hierbei wird zunächst ein Tragbild erhalten, welches angibt, an welchen Stellen noch eine weitere, im allgemeinen manuelle Endbearbeitung erforderlich ist, um optimal tragende Flächen zu erhalten.For example, in the final finishing of large-scale forming tools, it is necessary for a high dimensional accuracy of the corresponding tool surfaces, first perform a Tuschiervorgang between upper and lower tool in a spotting or trial press. Here, a contact pattern is first obtained, which indicates at which points yet another, generally manual finishing is required to obtain optimally supporting surfaces.

Die Endbearbeitung zur Verbesserung des Tragbildes wird vorwiegend in Handarbeit durch erfahrene Werkzeugmacher ausgeführt, wobei diese Finishbearbeitungsvorgänge, d. h. das Tuschieren zum Erhalt eines Tragbildes und die Bearbeitung desselben, häufig mehrfach wiederholt werden müssen. Das erzielte Ergebnis bei der Endbearbeitung ist entscheidend für Formgebung und Oberflächeneigenschaften der hergestellten Blechpressteile und auch für die Qualität und Standzeit der Werkzeuge.The finishing to improve the contact pattern is carried out mainly by hand by experienced toolmakers, these finishing operations, d. H. the Tuschieren to obtain a contact pattern and the processing of the same, often have to be repeated several times. The result achieved during the finishing process is decisive for the shaping and surface properties of the produced pressed metal parts and also for the quality and service life of the tools.

Die Endbearbeitung von Umformwerkzeugen ist auch in der Patentliteratur eingehend behandelt worden. So beschreibt beispielsweise die DE 43 11 154 C2 eine Einrichtung zur Endbearbeitung eines in einer Tuschierpresse tuschierten Werkzeuges, wobei die Zielsetzung zugrunde liegt, die Tuschierpressenkapazität optimal zu nutzen und bei unverändert hohem Sicherheitsstandard eine höhere Produktivität und Auslastung bestehender Anlagen zur Endbearbeitung von Umformwerkzeugen zu erreichen. In der DE 10 2006 001 712 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Endbearbeitung eines Umformwerkzeuges für ein Karosserieblech beschrieben, wobei die Vorrichtung eine Bearbeitungseinrichtung aufweist, die die Werkzeugfläche mit dem Farbabdruck elektronisch erfasst und in Abhängigkeit von der Intensität des Farbabdruckes die Lage und/oder Dimension des nachzuarbeitenden Flächenbereiches ermittelt und diesen entsprechend nachbearbeitet.The finishing of forming tools has also been extensively dealt with in the patent literature. For example, describes the DE 43 11 154 C2 a device for finishing a dubbed in a spotting press tool, the objective is based on the spit press capacity to use optimally and to achieve higher productivity and utilization of existing facilities for finishing of forming tools with unchanged high safety standard. In the DE 10 2006 001 712 A1 a device and a method for finishing a forming tool for a body panel is described, wherein the device comprises a processing device that electronically detects the tool surface with the color impression and determines the position and / or dimension of the area to be reprocessed depending on the intensity of the color impression and this reworked accordingly.

Ungeachtet aller Bemühungen gibt es dennoch eine Reihe von Unwägbarkeiten, die den Einarbeitungsprozess negativ beeinflussen können. So ist der erhaltene Tuschierabdruck naturgemäß abhängig von der Dicke der aufgetragenen Tuschierfarbe. Da diese in der Regel mit Pinsel/Rolle aufgetragen wird, ist die Schichtdicke inhomogen. Selbst über ein Bauteil hinweg kann also die Farbschichtdicke variieren. Nach Eintauchen von Pinsel/Rolle in den Farbvorratsbehälter wird naturgemäß mehr Farbe aufgetragen als kurz bevor Pinsel/Rolle erneut in den Farbvorratsbehälter eingetaucht werden. Das durch einen Tuschierabdruck ermittelte Tragbild gibt keine Auskunft über Kräfte/Flächenpressungen, so dass die Beurteilung über ein gleichmäßiges Tragbild objektiv nicht möglich ist.Despite all efforts, there are still a number of imponderables that can adversely affect the induction process. Thus, the spotting impression obtained is of course dependent on the thickness of the applied spotting color. Since this is usually applied with brush / roller, the layer thickness is inhomogeneous. Even over a component, therefore, the ink layer thickness can vary. After dipping brush / roll in the paint reservoir naturally more paint is applied than just before brush / roll are re-immersed in the paint reservoir. The contact pattern determined by a spotting impression gives no information about forces / surface pressures, so that the assessment of a uniform contact pattern is objectively impossible.

Vergleichbare Unwägbarkeiten bezüglich Kräfte und Flächenpressungen ergeben sich aber auch im Serienprozess bei den einzelnen Stufen zur Herstellung von Blechpressteilen.Comparable uncertainties regarding forces and surface pressures also arise in the series process at the individual stages for the production of pressed sheet metal parts.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrensweise aufzuzeigen, durch die objektive Bewertungsgrößen zur Bearbeitung und/oder Einstellung eines Platinen-Umformwerkzeuges bei der Umformwerkzeug-Endbearbeitung bzw. im Serienprozess bereitgestellt werden.It is therefore an object of the invention to provide a method by which objective evaluation variables for processing and / or adjusting a blank forming tool are provided during the forming tool finishing or in the series process.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Patentanspruch 1 gelöst. Demgemäß wird durch Einbeziehen der dem Niederhalter zugeordneten Distanzelemente zunächst ein Leerhub durchgeführt, bei dem die gesamte Niederhalterkraft über die Distanzelemente geleitetet wird. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Prozesshub bei eingelegter Platine, wobei die Niederhalterkraft nur noch teilweise über die Distanzelemente geleitet wird. Mit der damit möglichen Ermittlung der Kraftanteile an den Distanzelementen zwischen Leerhub und Prozesshub lässt sich der Kraftanteil ermitteln, der im Prozesshub über die tuschierten Flächen bzw. die Platine/den Platinenflansch oder während des Serienprozesses- über das vorgeformte Blechteil wirkt. Somit kann im Vergleich bzw. in Ergänzung zum herkömmlichen Tuschierabdruck auch eine Aussage bezüglich der im Prozesshub auftretenden Kräfte und Flächenpressungen erfolgen. Dadurch können darüber hinaus dynamische Effekte, die auf hydraulischen Einarbeitspressen im Gegensatz zu mechanischen Produktionspressen nicht auftreten, bereits berücksichtigt werden. In jedem Falle ist dadurch erreichbar, dass weniger Finishbearbeitungsvorgänge als bisher erforderlich werden, wie auch eine schnellere Abstimmung im Serienbetrieb möglich wird. Dies deshalb, weil die erfindungsgemäße Verfahrensweise weitere Erkenntnisse liefert, um gezielt bei den Maßnahmen zur Werkzeugendbearbeitung sowie Abstimmung im Serienbetrieb vorzugehen.According to the invention this object is achieved by claim 1. Accordingly, by incorporating the spacer elements associated with the hold-down element, an idle stroke is initially carried out in which the entire hold-down force is conducted via the spacer elements. In a further method step, a process stroke is carried out with the board inserted, wherein the hold-down force is only partially conducted over the spacer elements. With the thus possible determination of the force components on the spacer elements between idle stroke and process stroke, the force component can be determined, which acts in the process stroke on the sponged surfaces or the board / the board flange or during the Serienprozesses- on the preformed sheet metal part. Thus, in comparison or in addition to the conventional Tuschierabdruck also make a statement regarding the forces occurring in the process and surface pressures. As a result, dynamic effects which do not occur on hydraulic training presses, in contrast to mechanical production presses, can already be taken into account. In any case, this achieves that less finish machining operations than previously required, as well as a faster tuning in series operation is possible. This is because the method according to the invention provides further insights in order to systematically proceed with the measures for finishing the tool as well as tuning in series operation.

Der Einsatz von einem Niederhalter zugeordneten bzw. auf diesem montierten Distanzelementen bei Umformwerkzeugen und Schneidwerkzeugen ist hinlänglich bekannt, wie sich beispielsweise aus den Dokumenten DE 103 31 939 A1 und DE 10 2006 031 438 B4 ergibt. Dabei kommen höheneinstellbare Distanzelemente zum Einsatz, denen auch Kraftsensoren zugeordnet sein können.The use of associated with a hold-down or mounted on this Distance elements in forming tools and cutting tools is well known, such as from the documents DE 103 31 939 A1 and DE 10 2006 031 438 B4 results. This height-adjustable spacers are used, which can also be assigned to force sensors.

Für die erfindungsgemäße Verfahrensweise lieferte dieser Stand der Technik allerdings keine Anhaltspunkte.For the procedure according to the invention, however, this prior art provided no clues.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Die zughörige Figur zeigt in schematisierter Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention is explained below with reference to embodiments in detail. The accompanying figure shows a schematic representation of an apparatus for carrying out the method according to the invention.

Als erstes Beispiel sei die erste Stufe der Presse mit einem Tiefziehwerkzeug erläutert. Wie aus der einzigen Figur ersichtlich weist (zur Hälfte dargestellte, siehe Symmetrielinie 15) eine Einarbeitungspresse eine von einem hubbeweglich antreibbaren Pressenstößel (hier nicht gezeigt) vertikal bewegliche Matrize 1 als erstes Tiefziehwerkzeug auf, während ein Stempel 2 als ein zweites Tiefziehwerkzeug gegenüberliegend ortsfest am Boden eines Unterteiles 3 aufgenommen ist. Der Stempel 2 ist umfangseitig von einem Niederhalter 4 bzw. Blechhalter umgeben, der über hydraulisch betätigbare Druckstifte 5 gegenüber dem Unterteil 3 und dem Stempel 2 verschiebbar ist. Hierzu ragen die am Niederhalter 4 befestigten Druckstifte 5 bodenseitig durch das ortsfeste Unterteil 3 hindurch und stehen mit hier nicht gezeigten hydraulischen Antriebseinheiten in Verbindung.As a first example, the first stage of the press with a thermoforming tool is explained. As can be seen from the single figure (shown in half, see symmetry line 15 ) a training press one of a liftable driven press ram (not shown here) vertically movable die 1 as the first thermoforming tool, while a stamp 2 as a second thermoforming tool opposite stationary at the bottom of a lower part 3 is included. The Stamp 2 is circumferentially of a hold-down 4 or blank holder surrounded by hydraulically actuated pressure pins 5 opposite the lower part 3 and the stamp 2 is displaceable. For this project on the hold-down 4 attached pressure pens 5 bottom side through the stationary base 3 through and communicate with not shown here hydraulic drive units.

Der den Stempel 2 umgebende Niederhalter 4 ist auf seiner Oberseite mit einem umlaufenden Auflagesockel 6 versehen, auf dem eine Blechplatine 7 aufliegt. Der Auflagesockel 6 ist von einer abgestuften Ringfläche 8 umgeben, auf der über den Umfang verteilt eine Anzahl von höhenverstellbaren Distanzelementen 9 angeordnet sind. Jedes Distanzelement 9 liegt, wie die Figur zeigt, zusammen mit einem randseitigen Platinenflansch 10 einer Anlagefläche 11 der Matrize 1 gegenüber. Über einen geeigneten, hier nicht gezeigten Aktuator kann das Distanzelement 9 höheneinstellbar gestaltet werden, wie derartiges beispielsweise in der DE 10 2006 031 438 B4 beschrieben wird.The stamp 2 surrounding hold-downs 4 is on its top with a wrap-around base 6 provided, on which a sheet metal blank 7 rests. The support base 6 is of a stepped annular surface 8th surrounded on the distributed over the circumference a number of height-adjustable spacers 9 are arranged. Each spacer element 9 lies, as the figure shows, together with a peripheral board flange 10 a contact surface 11 the matrix 1 across from. About a suitable, not shown actuator, the spacer element 9 be made adjustable in height, such as such in the example DE 10 2006 031 438 B4 is described.

Gemäß einem Verfahrensschritt der erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird zunächst der Niederhalter 4 mittels der Druckstifte 5 gegen die Anlagefläche 11 der Matrize 1 bewegt, wodurch der Niederhalter 4 den Platinenflansch 10 zusammen mit den Distanzelementen 9 mit einer Niederhalterkraft F_N gegen die Matrize 1 verspannt. Die ortsfest in einem Abstand oberhalb des Unterteiles 3 angeordnete Matrize 1 drückt mit einer Gegenkraft F_S auf den Platinenflansch 10 und die Distanzelemente 9. Die Gegenkraft F_S der Matrize 1 entspricht der Niederhalterkraft F_N. Der Kraftfluss verläuft daher, wie in der Figur gezeigt, mit einem ersten Kraftanteil F_FL über den Platinenflansch 10 und mit einem zweiten Kraftanteil F_Z über die Distanzelemente 9.According to a method step of the procedure according to the invention, the hold-down device is first of all 4 by means of the pressure pins 5 against the contact surface 11 the matrix 1 moves, causing the hold down 4 the board flange 10 together with the spacer elements 9 with a hold-down force F _N against the die 1 braced. The stationary at a distance above the lower part 3 arranged die 1 presses with a counter force F _S on the board flange 10 and the spacer elements 9 , The counterforce F _{S of} the die 1 corresponds to the hold-down force F _N. The force flow therefore runs, as shown in the figure, with a first force component F _FL across the board flange 10 and with a second force component F _Z via the spacer elements 9 ,

Zur Ermittlung des Kraftanteiles F_Z ist in einer Querbohrung 12 des Distanzelementes 9 ein Kraftsensor 13 angeordnet, der damit während eines Prozesshubes die auf das Distanzelement 9 einwirkende Kraft F_Z erfasst und über eine Signalleitung 14 an eine Auswerteeinrichtung weitergibt. Damit kann bei bekannter Niederhalterkraft der auf den Platinenflansch 10 einwirkende Kraftanteil F_FL rechnerisch auf einfache Weise ermittelt werden. Als Kraftsensoren 13 kommen beispielsweise piezoelektrische „Kraftmessdübel” Typ 9241CA3 der Firma Kistler in Betracht.To determine the force component F _Z is in a transverse bore 12 of the spacer element 9 a force sensor 13 arranged so that during a Prozesshubes on the spacer element 9 acting force F _Z detected and via a signal line 14 to an evaluation device. This can at known hold-down force on the board flange 10 acting force component F _FL arithmetically determined in a simple manner. As force sensors 13 For example, piezoelectric "force measuring" type 9241CA3 Kistler come into consideration.

Ein weiterer Verfahrensschritt der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Leerhub gefahren wird, bei dem sich keine Blechplatine 7 im Werkzeug befindet. Bei unverändert eingestellter Höhe der Distanzelemente 9 führt dies dazu, dass ausschließlich die Distanzelemente 9 in Kontakt mit der matrizenseitigen Anlagefläche 11 gelangen, so dass die gesamte Niederhalterkraft F_N über die Distanzelemente 9 geleitet wird. Zwischen matrizenseitiger Anlagefläche 11 und dem Auflagesockel 6 des Niederhalters 4 findet kein Kontakt statt.Another method step of the procedure according to the invention is characterized in that a Leerhub is driven, in which no sheet metal blank 7 located in the tool. With unchanged set height of the spacer elements 9 this causes only the spacer elements 9 in contact with the die-side contact surface 11 arrive, so that the entire hold-down force F _N on the spacer elements 9 is directed. Between the matrizenseitiger contact surface 11 and the pedestal 6 the hold-down 4 There is no contact.

In einem letzten Verfahrensschritt werden nun die Kraftanteile zwischen Leerhub und Prozesshub in Relation zueinander gesetzt und es können daraus die wesentlichen weiteren Erkenntnisse zur Endbearbeitung des Platinen-Umformwerkzeuges gezogen werden. Die Erkenntnisse aus einem oder mehreren Tuschiervorgängen können damit sinnvoll ergänzt werden.In a last method step, the force components between idle stroke and process stroke are now set in relation to one another and it is possible to draw the essential further insights for finishing the blank forming tool. The findings from one or more spotting operations can thus be meaningfully supplemented.

Als weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung wäre eine Folgestufe der Presse denkbar, wo das vorverformte Blech weiter umgeformt oder beschnitten wird.As a further possible application of the invention, a subsequent stage of the press would be conceivable, where the pre-formed sheet is further formed or cut.

In den Werkzeugen für die Folgestufen befindet sich der Niederhalter im Werkzeugoberteil im Gegensatz zu der ersten Stufe. Die Funktion des Niederhalters ist jedoch gleich. Er soll das Bauteil auf dem Formaufsatz bzw. der Matrize fixieren, damit weitere Formgebungs- oder Beschnittoperationen durchgeführt werden können. Die Niederhalterkraft wird in der Regel über pneumatisch betätigte Balgzylinder bzw. in Einzelfällen über Hydraulikaggregate aufgebracht. In Ausnahmefällen kann die Kraft auch über Gasdruckfedern aufgebracht werden.In the tools for the following stages, the hold-down device is located in the tool top as opposed to the first stage. However, the function of the hold-down is the same. He should fix the component on the mold attachment or the die, so that further shaping or trimming operations can be performed. The hold-down force is usually applied via pneumatically operated bellows cylinder or in individual cases via hydraulic units. In exceptional cases, the force can also be applied via gas springs.

Der Niederhalter fixiert in diesen Werkzeugen das Blech über die Tuschierflächen und stützt sich gleichzeitig über die Distanzelemente ab. Während das Blech auf dem Formaufsatz bzw. auf der Matrize über die Tuschierflächen fixiert ist, können um diese Flächen herum weitere Umformoperationen und Schneidoperationen zum einen in vertikaler Richtung aber auch in einer abweichenden Richtung über Schieber erfolgen. The hold-down device fixes the sheet in these tools over the Tuschierflächen and supports itself at the same time on the spacer elements. While the sheet is fixed on the molding attachment or on the die on the Tuschierflächen, more Umformoperationen and cutting operations can take place around these surfaces on the one hand in the vertical direction but also in a different direction on slide.

Während bei der Werkzeugherstellung mit dem eingangs beschriebenen Verfahren eine optimale Kraftverteilung zwischen den Tuschierflächen und den Distanzen eingestellt wird, kann aber auch z. B. bei einem Anlagenwechsel die zuvor während der Einarbeit ermittelte Kraftverteilung über die Veränderung der Distanzhöhe erneut eingestellt werden. Dadurch wird gewährleitstet, dass die Flächenpressung gleich bleibt.While in the tool production with the method described above, an optimal force distribution between the Tuschierflächen and the distances is set, but also z. B. in a system change the previously determined during the training power distribution over the change in the distance height are set again. This ensures that the surface pressure remains the same.

Bei Werkzeugverschleiß oder weiteren Prozessschwankungen ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sogar während der Abpressung mittels einer entsprechenden Aktorik die ermittelte Kraftverteilung aufrecht zu erhalten. Dafür ist lediglich eine Referenzkurve (Leerhub) nötig, die bereits während der Einarbeit oder zu Beginn der Abpressung aufgezeichnet wird, zu der die Kraftkurven mit Blechteil in Bezug gesetzt werden können. Sobald das Verhältnis von aktueller Kraftkurve mit Blechteil und Referenzkurve abweicht, wird die Distanzhöhe entsprechend angepasst.When tool wear or other process variations, it is possible to maintain the force distribution determined by the method according to the invention even during the pressing by means of a corresponding actuator. For this only a reference curve (idle stroke) is necessary, which is already recorded during the training or at the beginning of the Abpressung to which the force curves can be related to sheet metal part. As soon as the ratio of current force curve to sheet metal part and reference curve deviates, the distance height is adjusted accordingly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4311154 C2 [0004]
DE 102006001712 A1 [0004]
DE 10331939 A1 [0009]
DE 102006031438 B4 [0009, 0013]

Claims

Method for processing and / or adjusting a blank forming tool for producing pressed sheet metal parts, consisting of a first tool component ( 1 ), an opposing second tool component ( 2 ), a hold-down ( 4 ) compared to the second tool components ( 2 ) is movable, and a number of the hold-down ( 4 ) assigned spacer elements, via which one of the holddown ( 4 ) to a board flange ( 10 ) acting force portion of a hold-down force F _{N can be} influenced, characterized by - an idle stroke, in which the entire hold-down force F _N on the spacer elements ( 9 ), - a process stroke with inserted sheet metal blank ( 7 ), wherein the hold-down force F _N only partially on the spacer elements ( 9 ), - determining in the process stroke over the board ( 7 ) or the board flange ( 10 ) derived force component F _FL .

A method according to claim 1, characterized in that during the processing of a blank forming tool in addition to identifying a nachzubearbeitenden surface area of the tool surface, the sheet metal blank ( 7 ) is coated with Tuschierfarbe and then reshaped and that based on the color impression of the faded sheet metal plate ( 7 ) on the respective tool surface, the surface areas are identified with too high surface pressure and post-processed.