-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Tiefziehen von Blechen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Die Hauptvorteile des konventionellen mechanischen Tiefziehens mit zwei festen Werkzeughälften) bestehen in der Geschwindigkeit und der exakten werkzeuggebundenen Ausformung des Bauteils (Lokale Radien etc.).
-
Das Blech liegt während des Umformvorgangs je nach Geometrie an unterschiedlichen Stellen früher oder später am Werkzeug an, was zu örtlich sehr unterschiedlichen Dehnungen und oft auch zum Scheuern über scharfe Kanten führt.
-
Die Hauptvorteile des Gasumformens (mit einer festen Werkzeughälfte, die Funktion der zweiten übernimmt der Gasdruck) liegen in der Erzielung großer Umformgrade in der Fläche, relativ gleichmäßiger Dehnung des gesamten Werkstücks und geringer Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug, was zu einer sehr guten Oberflächenqualität führt. Zum Ausformen enger Radien sind hier allerdings sehr hohe Gasdrucke notwendig, was zu sehr grossen Pressen-Zuhaltekräften führt. Außerdem sind die Zeiten zum Druckaufbau und der Druckentlastung relativ lang, da das kompressible Medium über Rohrleitungen und Ventile zugeführt wird.
-
Blechumformoperationen werden heute meist als mechanische Tiefziehoperationen durchgeführt. Dabei wird Blech zwischen zwei sich schließenden Werkzeughälften umgeformt, wobei das Werkstück oft vor dem eigentlichen Schließen der beiden Werkzeughälften mit einem Ziehring/Blechhalter geklemmt wird, um ein faltenfreies Einziehen des Blechs durch den Pressstempel in die Tiefziehmatritze zu gewährleisten.
-
Dieses Verfahren ist die mit Abstand am weitesten verbreitete Methode zum Umformen dünnwandiger Bleche, da es eine relativ schnelle und kostengünstige Massenproduktion mit sehr gut steuerbaren Qualitätsstandards erlaubt.
-
Die Bleche werden meistens geschmiert, um ein sowohl faltenfreies, als auch rissfreies Formteil zu erhalten. Trotzdem kann es zu Rissen im Formteil kommen, weil es oft einerseits geometriebedingt, und andererseits durch zu grosse örtliche Reibung im/am Werkzeug zu örtlichen Überdehnungen im Blech kommt.
-
Kann diese Problematik nicht durch geeignete Werkzeugauslegung, Schmierung und Blechhaltergestaltung gelöst werden, müssen entweder die Blechqualität oder die Fertigteilgeometrie (Ziehtiefe etc.) verändert werden, um zu einwandfreien Fertigteilen zu kommen.
-
Eine andere verfahrensbedingte Schwierigkeit tritt beim Umformen großflächiger Bauteile auf, welche zwar theoretisch eine ausreichende Gesamtdehnung des Blechs aufweisen würden, um eine entsprechende Formstabilität des Fertigteils sicherzustellen. Durch den relativ flachen Verlauf der Bauteilkrümmung liegen aber weite Bereiche des Blechs schon während der ersten Umformphase am Werkzeug an und können daher nicht ausreichend gestreckt werden. Andere Bereiche werden hingegen oft örtlich überstreckt. Als Beispiele für diese Problematik können Dächer und Motorhauben im Automobilbau gelten.
-
Kommt es hingegen zu starken Bewegungen des Blechs über Kanten etc. im Werkzeug, dann können Markierungen am Fertigteil das Umformergebnis beeinträchtigen. Eine Verfahrensvariante, um einige dieser Probleme zu lösen, bietet das sogenannte „Wirkmedienbasierte Blechumformen”. Hier wird eine Werkzeughälfte durch ein Fluid ersetzt, wobei dieses Fluid entweder flüssig oder gasförmig sein kann. Dieses Fluid presst das Blech in eine Formmatrize, wobei die Funktion der zweiten Werkzeughälfte das Fluid selbst übernimmt (Halbierung der Werkzeugkosten). Dabei liegt es auf der Hand, dass es zwischen dem Fluid und dem Werkstück praktisch keine Reibung geben kann. Die Umformergebnisse sind daher besser als beim konventionellen mechanischen Tiefziehen. Vor allem die erreichbare Ziehtiefe und die Oberflächenqualität der Bauteile können hier genannt werden.
-
Aus der
DE 10 2007 027 804 A1 sowie
DE 197 34 277 C2 sind Einrichtungen zum Tiefziehen von Blechen bekannt geworden, die mit dem Druck eines komprimierten Gases arbeiten. Die Einrichtungen sind jedoch insofern verbessserungsfähig, als ein separater Arbeitszylinder mit Wirkdruckkolben den Kompressionsdruck aufwändig und kostspielig erzeugt, insbesondere das Umformen großflächiger Blechteile ist mit diesem Verfahren nicht vorstellbar. In weiteren Druckschriften wie
DE 100 19 685 A1 und
DE 100 18 116 A1 ist lediglich das Ausformen lokaler Formkonturen beschrieben. Die für das Umformen notwendigen Drücke führen hierbei zum Einsatz spezieller und komplizierter Pressen.
-
Entscheidende Nachteile des wirkmedienbasierten Umformens liegen bei konventionellen Gasdruckumformverfahren mit geschlossenen Formen sind diei langen Taktzeiten und sehr hohen Drücke, welche zum Ausformen kleiner Radien im Bauteil notwendig sind. Ein Bauteil, welches vielleicht zu 95% bereits durch die Aufwendung relativ geringer Drücke ausgeformt wurde, benötigt zum Fertigformen der letzten kleinen Radien und scharfen Geometrieteile oft exorbitant hohe Drücke. Dies führt dazu, dass in diesen Fällen außerordentlich starke und teure Hochdruckanlagen eingesetzt werden müssen.
-
Die vergleichsweise langen Taktzeiten sind vor allem durch die Handhabung des Umformgases bedingt. Im Falle der Gasumformung hat man aufgrund der geringen Dichte mit relativ langen Füllzeiten des Umformraumes mit dem kompressiblen Medium zu rechnen.
-
So kann man insgesamt feststellen, dass das Gasdruck-Umformen nur für geringe Stückzahlen wirtschaftlich einsetzbar ist, da einerseits die erhöhten Anlagekosten und andererseits die verlängerten Taktzeiten zu höheren Bauteilkosten führen. Rechnet man die geringeren Werkzeugkosten gegen, erhält man eine relativ geringe Gesamtstückzahl, für welche das Verfahren wirtschaftlich ist.
-
Der Vorteil des Gasdruckumformens liegt darin, dass Hinterschneidungen und komplexe Formen, die mit klassischen Formwerkzeugen nicht in einem einfachen Verfahrensschritt ausgeformt werden können, möglich werden.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik beim Tiefziehen von Blechen zu vermeiden.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Zur Ausnutzung der jeweiligen Verfahrensvorteile, bei gleichzeitig weitgehender Vermeidung der spezifischen Nachteile, wurde das vorliegende „Pneumo-mechanische Tiefziehen” entwickelt, das sich besonders zur Umformung großflächiger Bauteile eignet.
-
Der Grundgedanke des Verfahrens ist die Vereinigung des Gasumformens von Blechen (kalt oder warm) mit denen des mechanischen Umformens unter weitgehender Vermeidung der jeweiligen verfahrensbedingten Nachteile. Das neue Verfahren benutzt zum Blechumformen sowohl mindestens 2 feste Werkzeughälften, als auch Gasdruck, wobei beide Umformprinzipien während des selben Pressenhubes im selben Werkzeug zur Wirkung kommen und eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit erlauben.
-
Der grösste Teil der Umformung wird bevorzugt mittels eines sehr schnell aufgebauten Gasdrucks durchgeführt, welcher das Blech von der Umformseite als Ganzes dehnt und ins untere Formwerkzeug drückt. Die letzte Kalibrierung der bis dahin noch nicht ganz ausgeformten Radien wird durch die zweite Werkzeughälfte besorgt, welche am Ende des selben Pressenhubs (nach oder kurz vor Ende der pneumatischen Umformung) das Werkzeug schließt und bis dahin noch nicht vollständig ausgeformte Bereiche des Werkstücks mechanisch präzise fertigformt. Der Kontakt des oder der oberen Umformwerkzeuge mit der zweiten unteren Werkzeughäfte erfolgt dabei mindestens partiell dort, wo die letzte Kalibrierung bis dahin noch nicht fertig gasausgeformter Bauteilbereiche erfolgen soll.
-
Der Grundgedanke des Verfahrens ist die Vereinigung der Vorteile des wirkmedienbasierten Blechumformens und hier wieder vor allem des Gasumformens von Blechen (kalt oder warm) mit denen des mechanischen Umformens unter weitgehender Vermeidung der jeweiligen verfahrensbedingten Nachteile. Es wird in ein und demselben Pressenhub sowohl eine pneumatische Umformung des Werkstücks bis zu einem bestimmten Grad durchgeführt, als auch anschließend, oder teilweise parallel mechanisch fertig geformt.
-
Für das Verfahren wird in der einfachsten Ausführung keine separate Einrichtung zur Druckerzeugung benötigt. Die einsetzbaren Formwerkzeuge unterscheiden sich nur insofern von den herkömmlichen Tiefziehwerkzeugen, als eine Abdichtung bzw. Niederhalten des Blechrohlings gegen das untere Werkzeug erfolgen muss, um Verwerfungen des Blechs durch Eindringen von unter Druck befindlichem Gas in den unteren Formhohlraum zu vermeiden. Im übrigen kann der Umformvorgang auf einer herkömmlichen Tiefziehpresse durchgeführt werden, falls die Werkzeuge entsprechend abgedichtet angepasst werden. Ein weiterer, sehr wichtiger Gesichtspunkt liegt im Umformen großflächiger, relativ flacher Bauteile, welche eine möglichst gleichmäßige Dehnung über die gesamte Geometrie benötigen, um als Fertigteil über die nötige Formstabilität zu verfügen.
-
Dieses Verfahren arbeitet mit in etwa den gleichen hohen Geschwindigkeiten wie das rein mechanische Tiefziehen und bietet die gleiche überlegene Umformqualität wie das „wirkmedienbasierte Umformen”, ohne erhöhte Pressdrücke und damit erhöhte Pressenzuhaltekräfte zu bedingen. Somit ist das erfindungsgemässe pneumo-mechanische Umformen für die kostengünstige Grossserienproduktion qualitativ sehr hochwertiger Bauteile geeignet.
-
Zur schnellen Bereitstellung des pneumatischen Drucks, welcher die Umformung des Bauteils in der ersten Phase des Pressenhubs durchführt, ist das Vorsehen eines abgedichteten oberen Formhohlraums zwischen Blechrohling und dem mindestens einen oberen Werkzeug notwendig, auf dessen einer Seite der Blechrohling über die untere Werkzeughälfte gespannt ist und auf dessen anderer Seite die zweite Werkzeughälfte am sich in Richtung Blech bewegenden Pressenstempel montiert ist und bei der Schließbewegung des Pressenstempels auch als Gasverdichtungskolben wirkt.
-
Durch die in dieser Phase sehr schnelle Schließen des Pressstempels wird das im oberen Formhohlraum gebildete abgeschlossene Gasvolumen schnell verkleinert und damit sowohl der Gasdruck als auch die Gastemperatur erhöht. Der Gasdruck drückt das Blech in das untere Werkzeug/Matritze und formt somit das Bauteil um.
-
Um die Effizienz zu steigern, kann am Anfang des Pressenhubs, nachdem der obere Formhohlraum abgedichtet wurde, komprimiertes Gas in diesengefördert werden („Gasaufladung”), um so entweder den Enddruck zu steigern, oder/und den notwendigen Kompressionsweg des Stempels zu verringern. Das kann u. a. dadurch erreicht werden, dass unter Druck stehendes Gas durch die Bewegung des Pressstempels von einer Kammer (Raum) in eine andere Kammer gepresst wird.
-
Ferner ist es möglich, die Umformung durch Erzeugen eines Unterdrucks im unteren Formhohlraum zwischen unterem Werkzeug und dem Blechrohling zu unterstützen. Dieser Unterdruck saugt das Werkstück gegebenenfalls in die Formmatritze und unterstützt die Öffnungsbewegung des Pressstempels nach Beendigung der Bauteilumformung.
-
Bei dieser Verfahrensvariante kann mit mehr Werkzeug- und Installationsaufwand der Blechrohling nicht nur durch Überdruck ins Umformwerkzeug gedrückt werden, sondern gleichzeitig in dieses hineingesogen werden. Erst kurz vor Erreichen des unteren Totpunkts des Pressenstempels berührt die zweite Werkzeughälfte das Werkstück und formt so die engsten Radien und sonstigen scharfkantigen Nebenformelemente im Blech aus, was zur endgültigen Kalibrierung des Bauteils führt. Der Kontakt mit der zweiten Werkzeughälfte kann dabei entweder ganzflächig erfolgen, als auch nur partiell dort, wo die letzte Kalibrierung bis dahin noch nicht fertig ausgeformter Bauteilbereiche erfolgen soll. Je nach auszuformender Geometrie kann es auch genügen, nur mit Luftdruck umzuformen. In diesem Fall braucht die zweite Werkzeughälfte das Bauteil gar nicht berühren.
-
Erfindungsgemäss wird eine Kombination von pneumatischer und mechanischer Blechumformung im selben Pressenhub geschaffen. Dies kann im Schließzyklus sowohl hintereinander als auch teilweise parallel erfolgen. Basis des Verfahrens ist dabei der sich großflächig über das gesamte Bauteil gleichmäßig und progressiv aufbauende pneumatische Überdruck, welcher direkt über dem Werkstück durch die Bewegung des Pressenstössels erzeugt wird. Dazu muss der Raum über dem Werkstück durch einen Druckbehälter abgedichtet und durch den Pressenstössel bei seiner Bewegung progressiv verringert werden.
-
Wegen dieser bei jedem einzelnen Pressenhub durchgeführten großflächigen autonomen Drucklufterzeugung (und auch Unterdruckerzeugung) ist es möglich, sich an die Taktzeit von konventionellen mechanischen Tiefziehprozessen anzunähern und es gelingt die Kombination der hohen Prozessgeschwindigkeit des mechanischen Umformens mit der besseren Bauteilqualität, welche durch das wirkmedienbasierte Blechumformen erzielt werden kann. Der pneumatische Druck wird nicht über Leitungen zugeführt, was zu Strömungsverlusten und langen Füllzeiten führt, sondern wird durch den jeweiligen Pressenhub über die gesamte Werkstückfläche gleichzeitig, progressiv und gleichmäßig aufgebracht.
-
Eine Variante zur Schaffung des zum Druckaufbau notwendigen Druckraums kann durch ein vom Pressenstempel unabhängig bewegbares Bauteil gebildet werden, welches einen nach unten offenen Druckbehälter darstellt. Nachdem es am Anfang des Pressenhubs auf den Pressentisch/das Unterwerkzeug aufgesetzt wurde und damit den Druckraum abgedichtet hat, senkt sich der Pressenstempel davon unabhängig wie ein Verdichtungskolben weiter. Der Druckbehälter bleibt dabei in Ruhe. Die beiden Deckflächen des Druckraums werden hier also einerseits durch den hier wie ein Verdichtungskolben wirkenden Pressenstempel (bzw. Oberwerkzeug) und andererseits durch das umzuformende Blech gebildet.
-
Der Druckbehälter kann einteilig oder mehrteilig sein und nur von oben, unten oder seitwärts kommen.
-
Eine andere Variante zur Schaffung des zum Druckaufbau notwendigen Druckraums kann durch einen am Oberwerkzeug/Pressenstempel oder Unterwerkzeug/Pressentisch fix montierten Druckbehälter gebildet werden. Der Druckbehälter wird in diesem Fall zusammen mit dem Pressstempel bewegt oder steht am Pressentisch und wird durch passende Gegenflächen abgedichtet, welche am Pressentisch oder am Unterwerkzeug montiert sind.
-
Zur Verringerung des notwendigen Verdichtungswegs und/oder zur Steigerung des pneumatischen Enddrucks kann der Druckraum nach Abdichtung, aber vor Beginn des eigentlichen Verdichtungshubs mit Druckluft aufgeladen werden, welche beim vorangegangenen Pressenhub erzeugt und in einem Behälter zwischengespeichert worden war.
-
Die pneumatische Umformung kann entweder nur durch einseitige pneumatische Druckausübung auf das Werkstück geschehen, oder auch durch Kombination mit einem ebenfalls autonom durch die Bewegung des Pressstempels erzeugten Unterdrucks auf der anderen Seite des umzuformenden Blechs.
-
Der Ziehring/Blechhalter/Abdichtung befindet sich ebenso wie das umzuformende Blech innerhalb des vom Druckbehälter, dem Unterwerkzeug und dem Pressenstößel/Oberwerkzeug gebildeten Druckraumes. Durch entsprechende Steuerung des Anpressdruckes an das Blech kann z. B. zuerst ein Streckvorgang erfolgen und im weiteren Umformverlauf ein Tiefziehvorgang.
-
Zusätzlich zur beschriebenen schnellen pneumatischen Umformung ist es möglich, gegen Ende des Pressenhubs, kurz vor und am unteren Totpunkt des Stösselwegs, mechanische Ausformungen von bis dahin noch nicht ganz umgeformten Bereichen des Werkstücks durchzuführen, indem sich die beiden Umformwerkzeughälften am unteren Totpunkt des Pressenhubs schliessen. Der pneumatische Druck wird dabei ganz oder teilweise aus dem Druckraum abgelassen, oder in einen anderen Druckbehälter verschoben, aus welchem beim nachfolgenden Pressenhub Druck zur vorher beschriebenen Aufladung des Druckraums bereitgestellt werden kann. Der Kontakt mit der zweiten Werkzeughälfte kann entweder ganzflächig erfolgen, als auch nur partiell dort, wo die letzte Kalibrierung bis dahin noch nicht fertig ausgeformter Bauteilbereiche erfolgen soll. Die komprimierte Luft kann dabei auch in Bereiche ausweichen, in denen die zweite Werkzeughälfte nicht am Bauteil anliegt. Je nach auszuformender Geometrie kann es auch genügen, nur mit Luftdruck umzuformen. In diesem Fall braucht die zweite Werkzeughälfte das Bauteil gar nicht berühren.
-
Durch das pneumomechanische Umformverfahren gelingt die signifikante Reduzierung der sonst beim wirkmedienbasierten Umformen oft notwendigen sehr hohen Gasdrücke und den daraus folgenden sehr hohen Pressenkräfte, da die engsten Radien und schärfsten Kanten und Formelemente nicht durch den auf die gesamte Bauteilfläche wirkenden Wirkmediendruck ausgeformt werden müssen, sondern erst gegen Ende des Pressenhubs, nur dort wo es notwendig ist, partiell mechanisch kalibriert werden.
-
Ausnutzung der Erwärmung des Gases durch die progressive Druckerhöhung. Dadurch kann das Umformergebnis bei verschiedenen Leichtmetallen wie Aluminium oder Magnesium signifikant verbessert werden.
-
Zur Durchführung dieses Verfahrens können sowohl konventionelle mechanische oder hydraulische Pressen als auch Servopressen eingesetzt werden.
-
Außerdem können Sonderformen wie Fallgewichtsvorrichtungen eingesetzt werden.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigt:
-
1: Schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Ausgangsstellung am Beginn der Schließbewegung der Presse.
-
2: Schematisch eine Zwischenstellung wobei der Druckbehälter in seiner untersten Position den Kompressionsraum über dem Werkstück dicht geschlossen hat.
-
3: schematisch die Endposition: Pressenstempel und Druckbehälter sind in ihrer untersten Position und das Blech ist umgeformt.
-
Wie in 1 gezeigt, besitzt eine_erfindungsgemässen Vorrichtung, die hier als hydraulische Presse ausgebildet ist, einen Stempel 1, an dem ein Oberwerkzeug 3 angebracht ist sowie ein auf einem Pressentisch angeordnetes Unterwerkzeug 5. Zwischen dem Ober- und dem Unterwerkzeug ist ein umzuformendes Blech 4 eingelegt, welches einen oberen Formhohlraum zwischen Oberwerkzeug 3 und Blechoberfläche und einen unteren Formhohlraum 11 zwischen Unterwerkzeug 5 und Blech 4 begrenzt. Zum gasdicht im Druckbehälter 6 abgedichteten oberen Formhohlraum 2 führen Leitungen 12 für Gaszuführung sowie Gasausleitung, welche bei der hier dargestellten Ausführungsform mit einem Druckbehälter 6 oberhalb des Pressenstempels 1 verbunden sind. Ventile 9 verbinden den Hohlraum 7 oberhalb des Stempels 1 mit einer Rohrleitung 8 zum Aufbau des Pressenstempeldrucks.
-
Die Vorrichtung ist hier in ihrer Ausgangsstellung am Beginn der Schließbewegung der Presse gezeigt, bei der sich der Pressenstempel 1 in seiner höchsten Stellung befindet.
-
In 2 ist schematisch eine Zwischenstellung der Presse gezeigt: der Druckbehälter 6 ist bereits in seiner untersten Position und hat den Kompressionsraum über dem Werkstück dicht geschlossen. Der sich senkende Pressenstempel komprimiert dabei die Luft im Kompressionsraum. Der pneumatische Druck beginnt das Werkstück in die untere Werkzeughälfte hineinzupressen. (bei Bedarf kann man dabei in dem Raum über dem Pressenstempel Unterdruck erzeugen welcher zum „Hineinsaugen” des Werkstücks in die untere Werkzeughälfte verwendet werden kann).
-
3 zeigt die Endposition der Presse des Umformvorgangs: Pressenstempel und Druckbehälter sind in ihrer untersten Position und das Oberwerkzeug 3 hat das Blech 4 voll ausgeformt.
-
Der Pressenhub beginnt mit dem Beginn der Schließbewegung des Stempels 1), sowie mit dem Abdichten des Kompressionsraumsaums 2 zwischen dem Pressenstempel inkl. der dort montierten oberen Werkzeughälfte 3 und der umzuformenden Blechplatine 4, welche über die untere Werkzeughälfte 5 gespannt ist mittels eines Druckbehälters 6.
-
Weitere Bewegung des Pressenstempels 1 und damit Verdichten der Luft zwischen der am Pressenstempel montierten Werkzeughälfte 3 und dem Werkstück 4.
-
Der Ziehring/Blechhalter, befindet sich ebenso wie das umzuformende Blech innerhalb des vom Druckbehälter, dem Unterwerkzeug und dem Pressenstößel/Oberwerkzeug gebildeten Druckraums. Durch entsprechende Steuerung des Anpressdruckes an das Blech kann z. B. zuerst ein Streckvorgang erfolgen und im weiteren Umformverlauf ein Tiefziehvorgang.
-
Der Raum 7 oberhalb des Pressenstempels kann entweder zur Unterdruckerzeugung für die Umformvariante genutzt werden, bei der das Blech 4 nicht nur durch den pneumatischen Überdruck ins Formwerkzeug 5 gedrückt wird, sondern durch geeignete Werkzeuggestaltung auch ins Werkzeug hineingesogen wird. Für das Hin- und Herschieben von unter Überdruck oder Unterdruck stehenden Luftmengen sind entsprechende Rohrleitungen 8 und Ventile 6, 9 notwendig.
-
Kurz vor Erreichen des unteren Totpunkts des Pressenstempels erreicht der Gasdruck sein Maximum, wobei das Blech 4 bereits grösstenteils ausgeformt ist. Bei der Weiterbewegung des Pressenstempels 1 zum unteren Totpunkt, kann die bewegliche Werkzeughälfte 3 das Werkstück 4 erstmals berühren, um bei Erreichen des unteren Totpunkts beim vollständigen Schließen des Werkzeugs die bisher nicht vollständig umgeformten Bereiche auszuformen.
-
Vorher kann der Gasdruck im Kompressionsraum 2 durch Öffnen von Ventilen 6 reduziert werden. Die Druckluft kann dabei in einen anderen Druckbehälter gedrückt werden, um dann für weitere Aufgaben, wie zum Beispiel das Aufladen des Kompressionsraums 2 vor Beginn des eigentlichen Pressenhubes Verdichtungshubes mit Druckluft genutzt zu werden. Der Kontakt mit der zweiten Werkzeughälfte kann entweder ganzflächig erfolgen, als auch nur partiell dort, wo die letzte Kalibrierung bis dahin noch nicht fertig ausgeformter Bauteilbereiche erfolgen soll. Die komprimierte Luft kann dabei auch in Bereiche ausweichen, in denen die zweite Werkzeughälfte nicht am Bauteil anliegt. Je nach auszuformender Geometrie kann es auch genügen, nur mit Luftdruck umzuformen. In diesem Fall braucht die zweite Werkzeughälfte das Bauteil gar nicht berühren.
-
Bei der Öffnungsbewegung des Pressenstempels 1 kommt es zum Druckausgleich mit der Umgebungsatmosphäre. Bei der weiteren Öffnungsbewegung der Presse wird der Druckbehälter 6 abgehoben und ermöglicht so die Entnahme des geformten Blechs und das Einlegen eines neuen Blechrohlings. Bei Erreichen des oberen Totpunkts des Pressenstössels 1 beginnt ein neuer Umformhub.
-
Die Erfindung eignet sich insbesondere für großflächige Blechteile mit geringer Wandstärke und bevorzugt geringeren Umformgraden über die Fläche, welche aus Stabilitätsgründen eine möglichst gleichmäßige Dehnung Kaltverfestigung über das gesamte Bauteil brauchen. Andererseits sind auch örtlich höhere Umformgrade Ziehtiefen möglich.
-
Aber auch die Ausformung sehr enger Radien und scharfkantiger Bereiche ist möglich, welche einerseits beim konventionellen Tiefziehen nicht ohne sogenannte „Nachlaufkanten” ausformbar sind, welche sich durch das Ziehen der Bleche über schärfere Werkzeugkanten ausbilden. Andererseits sind für solche Aufgaben beim wirkmedienbasierten Umformen extrem hohe Gasdrücke Fluiddrücke und Pressenkräfte notwendig.
-
Da im Vergleich zur konventionellen rein mechanischen Fertigung im günstigsten Fall nur die halben Umformwerkzeugkosten anfallen rein pneumatische Umformung, ist das Verfahren speziell auch für kleinere und mittlere Stückzahlen sehr gut geeignet. Durch die erzielbaren hohen Geschwindigkeiten und niederen Taktzeiten ist aber auch die Großserienproduktion kostengünstig darstellbar.
-
Bei entsprechender Werkzeuggestaltung sind auch Hinterschnitte möglich. Für manche Bauteile ist zusammen mit dem Ausformen auch der Beschnitt im selben Hub möglich. Typische automotive Teile: Dächer, Motorhauben, Heckklappen, Kotflügel, Türaußenbleche, Seitenwände etc. Sonstige Anwendungen z. B. bei Weisswaren, Leuchten etc.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stempel
- 2
- oberer Formhohlraum
- 3
- obere Werkzeughälfte
- 4
- Blech
- 5
- untere Werkzeughälfte
- 6
- Druckbehälter
- 7
- Hohlraum oberhalb des Pressenstempels
- 8
- Rohrleitung
- 9
- Ventile
- 10
- Ventile
- 11
- unterer Formhohlraum
- 12
- Gasleitung zu 2
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007027804 A1 [0011]
- DE 19734277 C2 [0011]
- DE 10019685 A1 [0011]
- DE 10018116 A1 [0011]
