DE102012217887A1 - Method for reshaping and punching metal sheet material i.e. workpiece, involves marking sheet material in hole region during punching process, and forming local recess relative to sheet region, where punch is penetrated into hole - Google Patents

Method for reshaping and punching metal sheet material i.e. workpiece, involves marking sheet material in hole region during punching process, and forming local recess relative to sheet region, where punch is penetrated into hole Download PDF

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Abstract

The method involves carrying out a punching process with a lengthwise-movable punch (130) that is moved for punching a metal sheet material (200) in a pointed gumption angle. The metal sheet material is marked in a hole region during punching process. A ball-cap shaped stamped recess (210) is formed relative to an adjacent metal sheet region, where the punch is penetrated into the hole during the punching process. The stamped recess is provided with a concave contour. The stamped recess is generated by a spherical or hemispherical shape stamp. An independent claim is also included for a device for reshaping and punching a metal sheet material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen und Lochen eines Blechmaterials, wobei das Lochen mit einem längsbeweglichen Lochstempel erfolgt, der zum Lochen bzw. Lochschneiden in einem spitzen Schneidwinkel zum Blechmaterial bewegt wird.The invention relates to a method for forming and punching a sheet material, wherein the punching is carried out with a longitudinally movable punch, which is moved for punching or hole cutting at an acute cutting angle to the sheet material.

Die Erfindung betrifft ferner auch zwei Vorrichtungen zur Durchführung des betreffenden Verfahrens.The invention also relates to two devices for carrying out the method in question.

Aufgrund einer begrenzten Anzahl von Arbeitsfolgen im Presswerk und/oder aus konstruktiven Gründen ist es zuweilen erforderlich, das ein Lochstempel zum Einbringen eines Lochs in einem spitzen Schneidwinkel zum Blechmaterial bewegt werden muss (d. h. nicht senkrecht zum Blechmaterial bzw. zur Blechoberfläche). Bei einem schrägen Aufsetzen des Lochstempels auf das Blechmaterial wird der Lochstempel aufgrund der auftretenden Querkräfte in einer seitlichen Richtung abgedrängt, was unsaubere Lochschnitte bzw. schlechte Schnittkanten, einen erhöhten Verschleiß und insbesondere auch eine erhöhte Beschädigungsgefahr am Lochstempel (bis hin zum Bruch des Lochstempels) oder der korrespondierenden Schneidmatrize zur Folge hat. In Abhängigkeit vom Schneidwinkel gilt: je kleiner die Lochgeometrien und je dünner die Lochstempel, desto höher ist die Abdrängneigung.Due to a limited number of work sequences in the press shop and / or for design reasons, it is sometimes necessary that a punch for inserting a hole at an acute cutting angle to the sheet material must be moved (i.e., not perpendicular to the sheet material or sheet surface). In an oblique placement of the punch on the sheet material of the punch is pushed due to the transverse forces occurring in a lateral direction, which unclean hole cuts or poor cutting edges, increased wear and especially an increased risk of damage to the punch (up to the breakage of the punch) or the corresponding cutting die has resulted. Depending on the cutting angle applies: the smaller the hole geometries and the thinner the punches, the higher the Abdrängneigung.

Aus der DE 10 2008 004 901 A1 ist ein Presswerkzeug mit einem längsbeweglichen Lochstempel bekannt, wobei der Lochstempel zum Lochen bzw. Lochschneiden in einem spitzen Schneidwinkel (d. h. nicht senkrecht) zum Blechmaterial bzw. zur Blechoberfläche bewegt wird. Der Lochstempel ist in einer Werkzeugbrücke und einem Abstreifer längsbeweglich geführt, wodurch ein Abdrängen bedingt verhindert werden kann. Aus Platzgründen sind derartige Stempelführungen jedoch nicht überall möglich.From the DE 10 2008 004 901 A1 a punch with a longitudinally movable punch is known, wherein the punch for punching or hole cutting at an acute cutting angle (ie not perpendicular) is moved to the sheet material or the sheet surface. The punch is longitudinally movably guided in a tool bridge and a scraper, whereby a pressing off can be prevented conditionally. For reasons of space such stamp guides are not everywhere possible.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art anzugeben, die die mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteile nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweisen.The object of the invention is to provide a method and devices of the type mentioned, which do not have the disadvantages associated with the prior art, or at least only to a reduced extent.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by an inventive method with the features of claim 1. This object is further achieved by two devices according to the invention with the features of the independent claims. Advantageous and preferred developments and refinements emerge analogously for all subjects according to the invention both from the dependent claims and the following explanations.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Umformen und Lochen eines Blechmaterials zeichnet sich dadurch aus, dass das Blechmaterial vor dem Lochen bzw. Lochschneiden im Bereich des einzubringenden Lochs bzw. am Schneidort geprägt bzw. vorgeprägt wird und hiernach eine lokale Vertiefung (bzw. Einprägung, Sicke oder Delle) gegenüber dem angrenzenden Blechbereich aufweist, in die nachfolgend der Lochstempel zum Zwecke des Lochens bzw. Lochschneidens eindringt bzw. eindringen (bzw. einrücken oder einfahren) kann.The inventive method for forming and punching a sheet material is characterized in that the sheet material is embossed or pre-punched before punching or hole cutting in the region of the hole to be introduced or at the cutting location and hereafter a local depression (or impression, bead or dent ) against the adjacent sheet metal area, in the following, the punch penetrates or penetrate (or engage or retract) for the purpose of punching or hole cutting.

Unter eine Vertiefung (bzw. einer geprägten oder eingeprägten Vertiefung) wird eine nur am Schneidort lokal eingebrachte plastische Verformung des Blechmaterials verstanden, die sich aufgrund ihrer Formgebung deutlich zum angrenzenden Blechbereich abhebt und unterscheidet. Unter lokal wir verstanden, dass die Vertiefung räumlich um den Schneidort herum begrenzt ist. Durch die am Schneidort vor dem Lochen eingebrachte lokale Vertiefung wird verhindert, dass der Lochstempel beim Lochschneiden aufgrund von auftretenden Querkräfte in einer seitlichen Richtung abgedrängt werden kann oder zumindest nur um eine verhältnismäßig kleine Wegstrecke abgedrängt werden kann, bspw. durch mechanisches Versperren bzw. Blockieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Vertiefung derart auf den Lochstempel abgestimmt ist, dass überhaupt das Auftreten einer resultierenden Querkraft verhindert wird.Under a depression (or an embossed or embossed depression) is understood only at the cutting location locally introduced plastic deformation of the sheet material, which stands out clearly due to their shape to the adjacent sheet metal area and makes a difference. By local we understood that the depression is confined spatially around the cutting location. The introduced at the cutting location before punching local depression prevents the punch during hole cutting due to occurring lateral forces can be pushed in a lateral direction or at least can only be pushed by a relatively small distance, eg. By mechanical locking or blocking. In particular, it is provided that the depression is adapted to the punch such that the occurrence of a resulting transverse force is prevented at all.

Der formende Vorgang zum Erzeugen bzw. Einformen einer lokalen Vertiefung wird hierin auch als Prägen bzw. Einprägen bezeichnet. Das Prägen zum Erzeugen einer Vertiefung erfolgt insbesondere mit einem als solchen bezeichneten Formstempel, wobei ein solcher Formstempel als ein separates längsbewegliches Werkzeugteil oder als Bestandteil einer formgebenden Werkzeuggeometrie (eines Umform- und/oder Schneidwerkzeugs bzw. Presswerkzeugs) ausgebildet sein kann.The forming process for forming a local pit is also referred to herein as embossing. The embossing for producing a depression takes place in particular with a forming punch designated as such, wherein such a forming punch may be formed as a separate longitudinally movable tool part or as part of a shaping tool geometry (a forming and / or cutting tool or pressing tool).

Unter einem spitzen Schneidwinkel wird ein Schneidwinkel verstanden, der kleiner ist als 90° und bevorzugt größer als 70°, besonders bevorzugt größer 75°, insbesondere größer als 80° und insbesondere bevorzugt größer als 84° ist. Der Schneidwinkel ist der eingeschlossene Winkel zwischen der Bewegungsachse des Lochstempels und der Blechebene am Schneidort.An acute cutting angle is understood to mean a cutting angle which is less than 90 ° and preferably greater than 70 °, particularly preferably greater than 75 °, in particular greater than 80 ° and particularly preferably greater than 84 °. The cutting angle is the included angle between the axis of movement of the punch and the sheet plane at the cutting location.

Unter einem Blechmaterial wird ein flächig ausgebildetes Halbzeug aus einem Metallwerkstoff verstanden, das insbesondere einen im Wesentlichen ebenen Ausgangszustand aufweist. Ein Rohr ist kein Blechmaterial im Sinne der Erfindung. Bei dem Blechmaterial handelt es sich insbesondere um ein Stahlblech oder ein Aluminiumblech. Die Blechdicke liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,7 mm bis 3,0 mm (Feinblech).A sheet material is understood to mean a flat semi-finished product made of a metal material, which in particular has a substantially flat starting state. A pipe is not a sheet material according to the invention. The sheet metal material is in particular a steel sheet or an aluminum sheet. The sheet thickness is preferably in a range of 0.7 mm to 3.0 mm (thin sheet).

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Blechmaterial ausgehend von seinem Ausgangszustand zunächst umgeformt und dann gelocht wird, wobei mittels wenigstens eines translatorischen bzw. längsbeweglichen Lochstempels wenigstens ein Loch bzw. Durchgangsloch in das Blechmaterial eingeschnitten bzw. eingestanzt wird, wozu der Lochstempel am Schneidort in einem spitzen Schneidwinkel zum Blechmaterial bzw. zur Blechoberfläche bewegt wird. Das Lochen bzw. Lochschneiden erfolgt insbesondere mit einer geschlossenen Schnittlinie. Das Umformen und Lochen kann in einem oder mehreren pressengebundenen und entsprechend ausgebildeten Umform- und/oder Schneidwerkzeugen (bzw. Presswerkzeugen) erfolgen. Mehrere Umform- und/oder Schneidwerkzeuge können mit einer Transfereinrichtung oder dergleichen zur Weitergabe des Blechmaterials bzw. Werkstücks verbunden sein.It is particularly preferred that the sheet metal material is first formed from its initial state and then punched, at least one hole or through hole is cut or punched into the sheet material by means of at least one translational or longitudinally movable punch, including the punch at the cutting site in a acute cutting angle to the sheet material or the sheet surface is moved. The punching or hole cutting takes place in particular with a closed cutting line. The forming and punching can take place in one or more press-bound and correspondingly formed forming and / or cutting tools (or pressing tools). Several forming and / or cutting tools may be connected to a transfer device or the like for transferring the sheet material or workpiece.

Die Erfindung ermöglicht das Erzeugen von sauberen Lochschnitten mit qualitativ hochwertigen Schnittkanten. Insbesondere werden ideal runde bzw. symmetrische oder auch ideal parallele Schnittkanten ermöglicht. Wegen der sich ergebenden Reduzierung oder Vermeidung von resultierenden Querkräften werden Reibungs- und Verschleißerscheinungen und mögliche Beschädigungen am Lochstempel und/oder einer korrespondierenden Schneidmatrize minimiert. Auch die Lärmentwicklung wird reduziert. Ferner werden verhältnismäßig große Schneidwinkel und somit Lochungsrichtungen ermöglicht, die bislang nicht realisierbar sind, wodurch weniger Arbeitsfolgen im Presswerk und somit weniger Umform- und/oder Schneidwerkzeuge erforderlich sind. Durch das dem Lochen bzw. Lochschneiden vorausgehende lokale Prägen bzw. Vorprägen des Blechmaterials weist das Blechmaterial am Schneidort unter Umständen auch eine höhere Festigkeit auf, was sich vorteilhaft auf den Loch- bzw. Lochschneidvorgang auswirken kann.The invention enables the production of clean hole cuts with high quality cut edges. In particular, ideally round or symmetrical or ideally parallel cutting edges are made possible. Due to the resulting reduction or avoidance of resulting shear forces, friction and wear and possible damage to the punch and / or a corresponding cutting die are minimized. The noise development is reduced. Furthermore, relatively large cutting angles and thus hole directions are made possible, which have not been feasible so far, whereby fewer work sequences in the press shop and thus less forming and / or cutting tools are required. By the punching or hole cutting preceding local embossing or pre-embossing of the sheet material, the sheet material at the cutting location may also have a higher strength, which may have an advantageous effect on the hole or hole cutting process.

Die Form bzw. Geometrie der einzuprägenden Vertiefung ist insbesondere an die Lochgeometrie des nachfolgend einzubringenden Lochs angepasst, vorzugsweise derart, dass außerhalb der im Besonderen geschlossenen Schnittkante eine möglichst geringe Verprägung des Blechmaterials erfolgt. Bspw. wäre die Geometrie der Vertiefung bei einer elliptischen Lochgeometrie ebenfalls elliptisch (bezüglich einer Draufsicht auf den Schneidort). D. h. der Formstempel ist äquivalent zur Lochgeometrie ausgebildet.The shape or geometry of the depression to be impressed is adapted in particular to the hole geometry of the hole to be subsequently introduced, preferably in such a way that as little stamping as possible of the sheet material takes place outside the especially closed cut edge. For example. In the case of an elliptical hole geometry, the geometry of the depression would also be elliptical (with respect to a plan view of the cutting location). Ie. the forming punch is formed equivalent to the hole geometry.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die beim Prägen am Schneidort eingeprägte Vertiefung im Querschnitt (d. h. in der Blechebene liegend) eine kantenfreie und insbesondere konkave Kontur aufweist. Besonders bevorzugt ist eine bogenförmige oder kreissegmentförmige Kontur vorgesehen.It is preferably provided that the indentation embossed on the cutting location during embossing has an edge-free and, in particular, concave contour in cross-section (that is to say lying in the plane of the sheet). Particularly preferably, an arcuate or circular segment-shaped contour is provided.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die beim Prägen am Schneidort eingeprägte Vertiefung kugelkalottenförmig bzw. kugelsegmentförmig ist. Eine Kugelkalotte bzw. ein Kugelsegment ist ein kuppelartiger Kugelabschnitt. Eine kugelkalottenförmige Vertiefung bzw. Einprägung weist ein optimales Flächen-Raum-Verhältnis auf. Durch minimales Prägen wird somit ein optimaler Effekt im Sinne der Erfindung erzielt. Eine kugelkalottenförmige Vertiefung ist ferner insbesondere im Hinblick auf das Lochen von Kreisquerschnitten vorteilhaft. Bevorzugter Weise sollte die kugelkalottenförmige Vertiefung (bezüglich der Draufsicht) gerade so groß und tief sein, dass der Lochstempel bzw. dessen schneidende Stirnseite darin Platz findet. D. h. ein minimales Prägen ist in der Regel ausreichend.In particular, it is provided that the impressed embossing at the cutting location recess is spherical cap or spherical segment. A spherical cap or a spherical segment is a dome-like spherical segment. A spherical cap-shaped recess or imprint has an optimal area-space ratio. Minimal embossing thus achieves an optimum effect in the sense of the invention. A spherical cap-shaped depression is also advantageous in particular with regard to the perforation of circular cross sections. Preferably, the spherical cap-shaped depression (with respect to the plan view) should be just so large and deep that the punch or its cutting end side finds room in it. Ie. A minimal embossing is usually sufficient.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die kugelkalottenförmige Vertiefung durch einen kugelförmigen oder kugelkalottenförmigen Formstempel (oder dergleichen) erzeugt wird, wobei der Mittelpunkt der Kugel oder Kugelkalotte des Formstempels beim Prägen entlang der späteren Bewegungsachse des Lochstempels bewegt wird. Dies wird nachfolgend anhand der Figuren noch näher erläutert.Furthermore, it is preferably provided that the spherical cap-shaped recess is produced by a spherical or spherical cap-shaped forming punch (or the like), wherein the center of the ball or spherical cap of the punch is moved during embossing along the later axis of movement of the punch. This will be explained in more detail below with reference to FIGS.

In der Regel ist ein minimales Prägen des Blechmaterials am Schneidort ausreichend. Von daher kann das dem Lochen bzw. Lochschneiden vorausgehende lokale Prägen des Blechmaterials zum Einbringen der Vertiefung im Wesentlichen ohne Blechausdünnung erfolgen, was in mehrerlei Hinsicht von Vorteil ist.In general, a minimal embossing of the sheet material at the cutting location is sufficient. Therefore, the punching or hole cutting preliminary local embossing of the sheet material for introducing the recess can be carried out substantially without sheet thinning, which is advantageous in several respects.

Der Lochstempel kann zum Erzeugen verschiedenster Lochgeometrien (wie bspw. Mehrkantlöcher, Langlöcher, elliptische oder ovale Löcher und dergleichen mehr) ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Lochstempel ein Kreislochstempel zum Erzeugen (bzw. Stanzen oder Schneiden) von Kreislöchern ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die mit dem Kreislochstempel im Blechmaterial erzeugbaren Kreislöcher einen Durchmesser von 3 mm bis 20 mm, bevorzugt von 4 mm bis 14 mm und insbesondere von 5 mm bis 10 mm aufweisen. Die sich hieraus ergebende Stempelflächen bzw. Lochflächen gelten in bevorzugter Weise gleichermaßen für andere Stempelquerschnitte bzw. Lochgeometrien. Die zur Erzeugung solcher verhältnismäßig kleinen Löcher vorgesehenen Schneidstempel wären aufgrund ihrer relativ geringen Durchmesser ohne das erfindungsgemäße lokale Vertiefen bzw. Vorprägen des Blechmaterials am Schneidort besonders anfällig für ein Abdrängen beim Aufsetzen auf das Blechmaterial.The punch can be designed to produce a wide variety of hole geometries (such as, for example, polygonal holes, oblong holes, elliptical or oval holes and the like). It is preferably provided that the punch is a circular punch for generating (or punching or cutting) of circular holes. It is particularly preferred that the circular holes producible with the circular punch in the sheet material have a diameter of 3 mm to 20 mm, preferably of 4 mm to 14 mm and in particular of 5 mm to 10 mm. The stamp surfaces or hole surfaces resulting therefrom preferably apply equally to other stamp cross-sections or hole geometries. The cutting punches provided for producing such relatively small holes would be particularly susceptible to squeezing when placed on the sheet material due to their relatively small diameter without the inventive local deepening or pre-embossing of the sheet material at the cutting location.

Die mit dem ersten nebengeordneten Anspruch beanspruchte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst wenigstens ein pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug, in dem sowohl das Prägen des Blechmaterials als auch das nachfolgende Lochen des Blechmaterials erfolgt. The claimed with the first independent claim apparatus for performing the method according to the invention comprises at least one press-bound forming and / or cutting tool, in which both the embossing of the sheet material and the subsequent punching of the sheet material.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass dieses Umform- und/oder Schneidwerkzeug ein erstes Werkzeugteil und ein zweites Werkzeugteil aufweist (bspw. Ober- und Unterwerkzeug), die zueinander relativbeweglich sind, und dass dieses Umform- und/oder Schneidwerkzeug wenigstens auch eine Schneideinrichtung aufweist, die wenigstens einen insbesondere längsbeweglichen Lochstempel, der in einem spitzen Schneidwinkel zum Blechmaterial ein Loch erzeugen bzw. schneiden kann, umfasst. Ferner ist vorgesehen, dass dieses Umform- und/oder Schneidwerkzeug eine Formeinrichtung aufweist, mit der das Blechmaterial vor dem Lochen derart geprägt wird, dass dieses (im Schneidbereich bzw. am Schneidort) eine lokale Vertiefung gegenüber dem angrenzenden Blechbereich aufweist, in die nachfolgend der Lochstempel eindringen kann. Die Formeinrichtung umfasst insbesondere wenigstens einen Formstempel.It is preferably provided that this forming and / or cutting tool has a first tool part and a second tool part (eg upper and lower tool) that are relatively movable relative to one another, and that this forming and / or cutting tool also has at least one cutting device which at least one in particular longitudinally movable punch, which can produce or cut a hole at an acute cutting angle to the sheet material comprises. It is further provided that this forming and / or cutting tool has a molding device with which the sheet material is embossed before punching such that this (in the cutting area or at the cutting location) has a local depression relative to the adjacent sheet metal area, in the following Punch can penetrate. The molding device in particular comprises at least one molding die.

Die mit dem zweiten nebengeordneten Anspruch beanspruchte Vorrichtung umfasst ein erstes pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug zum (vorausgehenden) lokalen Prägen des Blechmaterials (am Schneidort) und wenigstens ein zweites pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug zum nachfolgenden Lochen des Blechmaterials (in der zuvor erzeugten Vertiefung). Die Umform- und/oder Schneidwerkzeuge sind insbesondere durch eine Werkstücktransfereinrichtung miteinander verbunden.The device claimed in the second independent claim comprises a first press-bonded forming and / or cutting tool for (previously) local embossing of the sheet material (at the cutting location) and at least one second press-bound forming and / or cutting tool for subsequent punching of the sheet material (in the above deepening produced). The forming and / or cutting tools are connected to each other in particular by a workpiece transfer device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen und nicht maßstabsgerechten Figuren prinzipartig näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic and not to scale figures in principle. The features shown in the figures and / or explained below may, regardless of specific feature combinations, be general features of the invention.

1 veranschaulicht in einer Seitenansicht das Lochen eines Blechmaterials in einem spitzen Schneidwinkel gemäß dem Stand der Technik. 1 FIG. 16 illustrates in a side view the punching of a sheet material at an acute cutting angle according to the prior art. FIG.

2 veranschaulicht in zwei Seitenansichten die Erfindung mit einem dem Lochen vorausgehenden lokalen Vertiefen bzw. Prägen des Blechmaterials. 2 Figure 2 illustrates in two side views the invention with a pre-punching local stamping of the sheet material.

3 veranschaulicht in einer vergrößerten Draufsicht auf den Schneidort die auf den Lochstempel beim Lochen gemäß 2 wirkenden Querkräfte. 3 illustrates in an enlarged plan view of the cutting location according to the punch on punching according to 2 acting shear forces.

1 zeigt einen Lochstempel 130 und eine korrespondierende Loch- bzw. Schneidmatrize 140. Bei dem Lochstempel 130 handelt es sich beispielhaft um einen Kreislochstempel zum Erzeugen bzw. Einbringen von kleinen Kreislöchern in einem zwischen dem Lochstempel 130 und der Schneidmatrize 140 angeordneten Blechmaterial bzw. Werkstück 200. Der Lochstempel 130 und die korrespondierende Schneidmatrize 140 bilden eine Schneideinrichtung, die bspw. in einem nicht gezeigten Umformwerkzeug und/oder Schneidwerkzeug angeordnet sein kann, wobei der Schneidstempel 130 bspw. im Werkzeugoberteil und die Schneidmatrize 140 im Werkzeugunterteil angeordnet sein können. In einem solchen Umform- und/oder Schneidwerkzeug können mehrere Schneideinrichtungen angeordnet sein. 1 shows a punch 130 and a corresponding punching or cutting die 140 , At the punch 130 For example, it is a circular hole punch for generating or introducing small circular holes in a between the punch 130 and the cutting die 140 arranged sheet metal or workpiece 200 , The punch 130 and the corresponding cutting die 140 form a cutting device, which can be arranged, for example. In a forming tool and / or cutting tool, not shown, wherein the cutting punch 130 eg in the upper part of the tool and the cutting die 140 can be arranged in the tool base. In such a forming and / or cutting tool more cutting devices can be arranged.

Zum Lochen bzw. Lochschneiden wird der Lochstempel 130 entlang der geraden Bewegungsachse L in Richtung auf die Schneidmatrize 140 bewegt und mit Kraft beaufschlagt, was mit dem Pfeil B veranschaulicht ist. Hierbei wird der Lochstempel 130 in einem spitzen Schneidwinkel W zum Blechmaterial 200 bewegt. Der Schneidwinkel W ist der Winkel zwischen der Bewegungsachse L des Lochstempels 130 und der Blechebene E am Schneidort, wie in 1 veranschaulicht. Beim schrägen Aufsetzen des Lochstempels 130 auf das Blechmaterial 200 wird dieser aufgrund einer resultierenden Querkraft F in einer seitlichen Richtung abgedrängt und bspw. elastisch verbogen, was mit dem Pfeil F veranschaulicht ist. Um dieses Abdrängen des Lochstempels 130 zu vermeiden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in das Blechmaterial 200 vor dem Lochen bzw. Lochschneiden am Schneidort eine Vertiefung einzubringen, wie nachfolgend anhand der 2 näher erläutert.For punching or hole cutting is the punch 130 along the straight movement axis L in the direction of the cutting die 140 moved and applied with force, which is illustrated by the arrow B. This is the punch 130 in an acute cutting angle W to the sheet material 200 emotional. The cutting angle W is the angle between the axis of movement L of the punch 130 and the sheet plane E at the cutting location, as in 1 illustrated. When obliquely placing the punch 130 on the sheet metal material 200 this is forced in a lateral direction due to a resulting transverse force F and, for example, elastically bent, which is illustrated by the arrow F. To push this off the punch 130 To avoid is inventively proposed in the sheet material 200 before punching or hole cutting at the cutting place to introduce a depression, as described below with reference to 2 explained in more detail.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Blechmaterial 200 vor dem Lochen mittels des Lochstempels 130 am Schneidort geprägt wird und hiernach eine lokale Vertiefung gegenüber dem angrenzenden Blechbereich aufweist. Dies ist in 2a veranschaulicht. Das Prägen des Blechmaterials 200 erfolgt mit einem kugelförmigen Formstempel 110 (Kugelstempel) und einer korrespondierenden Formmatrize 120. Der Formstempel 110 und die Formmatrize 120 bilden eine Formeinrichtung, die analog zu den obenstehenden Erläuterungen bezüglich der Schneideinrichtung ebenfalls in einem Umformwerkzeug und/oder Schneidwerkzeug angeordnet sein können. Der Formstempel 110 kann auch anders ausgebildet sein und bspw. einen kugelkalottenförmigen Formabschnitt aufweisen. Ferner kann der Formstempel 110 Teil einer formgebenden Werkzeuggeometrie eines Umform- und/oder Schneidwerkzeugs sein.According to the invention it is provided that the sheet material 200 before punching by means of the punch 130 is stamped on the cutting location and hereafter has a local depression opposite the adjacent sheet metal area. This is in 2a illustrated. The embossing of the sheet metal material 200 done with a spherical shape stamp 110 (Ball stamp) and a corresponding molding die 120 , The shape stamp 110 and the molding die 120 form a shaping device, which can also be arranged in a forming tool and / or cutting tool analogous to the above explanations regarding the cutting device. The shape stamp 110 can also be designed differently and, for example, have a spherical cap-shaped mold section. Furthermore, the forming punch 110 Be part of a forming tool geometry of a forming and / or cutting tool.

Zum Prägen des Blechmaterials 200 am Schneidort wird der Mittelpunkt M des kugelförmigen Formstempels 110 entlang der Bewegungsachse L des Lochstempels 130 (siehe 2b) bewegt und mit Kraft beaufschlagt, was mit dem Pfeil A veranschaulicht ist. D. h. die Bewegungsachsen L des Formstempels 110 und des Lochstempels 130 sind im Wesentlichen und insbesondere exakt identisch. Hierbei wird in das Blechmaterial 200 am Schneidort eine kugelkalottenförmige Vertiefung 210 eingeprägt bzw. eingeformt, derart, dass die Wölbungsrichtung in die Schneidrichtung bzw. in die Bewegungsrichtung des Lochstempels 130 beim Lochen weist (d. h. gemäß Darstellung nach unten).For embossing the sheet metal material 200 at the cutting location, the center M of the spherical forming punch 110 along the movement axis L of the punch 130 (please refer 2 B ) and applied with force, which is illustrated by the arrow A. Ie. the axes of movement L of the punch 110 and the punch 130 are essentially and in particular exactly identical. This is in the sheet material 200 at the cutting a kugelkalottenförmige recess 210 imprinted or molded, such that the buckling direction in the cutting direction or in the direction of movement of the punch 130 when punching points (ie, as shown below).

Das nachfolgende Lochen mittels des Lochstempels 130 erfolgt in der kugelkalottenförmign Vertiefung 210, wobei der Lochstempel 130 entlang der selben Bewegungsachse L wie zuvor der kugelförmige Formstempel 110 bewegt wird. Die zuvor am Schneidort erzeugte Vertiefung 210 ist gerade so groß und tief, dass der Lochstempel 130 bzw. dessen Stirnseite beim Lochen darin Platz hat, wie in 2b veranschaulicht. Die Schneidmatrize 140 ist entsprechend ausgebildet.The subsequent punching by means of the punch 130 takes place in the kugelkalottenförmignign recess 210 , where the punch 130 along the same axis of motion L as previously the spherical forming punch 110 is moved. The depression previously created at the cutting location 210 is just so big and deep that the punch 130 or whose front side has room for punching, as in 2 B illustrated. The cutting die 140 is trained accordingly.

Beim Lochen in der kugelkalottenförmigen Vertiefung 210 gelangt die gesamte Schneidkante, die den Lochstempel 130 stirnseitig umrandet (wobei auch andere Schneidkantenausbildungen möglich sind), im Wesentlichen auf einmal bzw. zeitgleich in Kontakt mit dem Blechmaterial 200. Die hierbei auf den Lochstempel 130 einwirkenden Querkräfte f sind aufgrund der kugelkalottenförmigen Vertiefung 210 aufeinander zu gerichtet und heben sich (aufgrund der symmetrischen Krafteinleitung) im Wesentlichen gegenseitig auf, wie in 3 veranschaulicht. Hierdurch wird das Auftreten einer resultierenden Querkraft unterbunden und ein Abdrängen bzw. Auslenken des Lochstempels 130 verhindert. Auch bei kleineren Schneidwinkeln W wird ein ideal rundes Loch im Blechmaterial 200 erzeugt.When punching in the spherical cap depression 210 passes the entire cutting edge, the punch 130 edged on the front side (wherein other cutting edge formations are possible), substantially at one time or simultaneously in contact with the sheet material 200 , The here on the punch 130 acting transverse forces f are due to the spherical cap-shaped depression 210 directed toward each other and cancel each other (due to the symmetrical force) substantially mutually, as in 3 illustrated. As a result, the occurrence of a resulting transverse force is prevented and a displacement or deflection of the punch 130 prevented. Even with smaller cutting angles W is an ideal round hole in the sheet material 200 generated.

Das Prägen bzw. Vorprägen des Blechmaterials 200 am Schneidort zum Erzeugen bzw. Einformen einer Vertiefung 210 und das Lochen des Blechmaterials 200 in der zuvor erzeugten Prägung bzw. Vertiefung 210 kann in ein und dem selben Umform- und/oder Schneidwerkzeug oder in unterschiedlichen Umform- und/oder Schneidwerkzeugen erfolgen. Die diesbezügliche Ausgestaltung und Konstruktion der Werkzeuge und der Werkzeugeinrichtungen liegt im Bereich des fachmännischen Können und Wissens.Embossing or pre-embossing of the sheet material 200 at the cutting site for generating or molding a recess 210 and the punching of the sheet material 200 in the previously produced embossment or depression 210 can be done in one and the same forming and / or cutting tool or in different forming and / or cutting tools. The related design and construction of the tools and tooling facilities is within the skill and knowledge of the art.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

110110
Formstempelforming punch
120120
Formmatrizeforming die
130130
Lochstempelpunch
140140
Schneidmatrizecutting die
200200
Blechmaterial (Werkstück)Sheet material (workpiece)
210210
Vertiefung, EinprägungDeepening, imprint
AA
Bewegungsrichtungmovement direction
BB
Bewegungsrichtungmovement direction
Ee
Blechebene (am Schneidort)Sheet plane (at the cutting site)
ff
Querkräftetransverse forces
FF
resultierende Querkraftresulting lateral force
LL
Bewegungsachsemotion axis
MM
Kalotten- bzw. KugelmittelpunktDome or ball center
WW
Schneidwinkelcutting angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verfahren zum Umformen und Lochen eines Blechmaterials (200), wobei das Lochen mit einem längsbeweglichen Lochstempel (130) erfolgt, der zum Lochen in einem spitzen Schneidwinkel (W) zum Blechmaterial (200) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechmaterial (200) vor dem Lochen im Bereich des einzubringenden Lochs geprägt wird und hiernach eine lokale Vertiefung (210) gegenüber dem angrenzenden Blechbereich aufweist, in die nachfolgend der Lochstempel (130) zum Lochen eindringen kann.Method for forming and punching a sheet metal material ( 200 ), wherein the punching with a longitudinally movable punch ( 130 ), which is for punching at an acute cutting angle (W) to the sheet material ( 200 ), characterized in that the sheet material ( 200 ) before punching in the area of the hole to be introduced and thereafter a local depression ( 210 ) relative to the adjacent sheet metal area, in the following the punch ( 130 ) can penetrate to punching. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingeprägte Vertiefung (210) im Querschnitt eine konkave Kontur aufweist.A method according to claim 1, characterized in that the embossed depression ( 210 ) has a concave contour in cross-section. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eingeprägte Vertiefung (210) kugelkalottenförmig ist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the embossed depression ( 210 ) is spherical cap-shaped. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelkalottenförmige Vertiefung (210) durch einen kugelförmigen oder kugelkalottenförmigen Formstempel (110) erzeugt wird, wobei der Mittelpunkt der Kugel oder Kugelkalotte des Formstempels (110) beim Prägen entlang der späteren Bewegungsachse (1) des Lochstempels (130) bewegt wird.A method according to claim 3, characterized in that the spherical cap-shaped recess ( 210 ) by a spherical or spherical cap shaped punch ( 110 ), wherein the center of the ball or spherical cap of the punch ( 110 ) when embossing along the later axis of motion ( 1 ) of the punch ( 130 ) is moved. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Lochen vorausgehende Prägen des Blechmaterials (200) im Wesentlichen ohne Blechausdünnung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the embossing of the sheet metal material preceding the punching ( 200 ) takes place substantially without sheet thinning. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochstempel (130) ein Kreislochstempel ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the punch ( 130 ) is a circular hole stamp. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kreislochstempel (210) erzeugbaren Kreislöcher einen Durchmesser von 3 mm bis 20 mm, bevorzugt von 4 mm bis 14 mm und insbesondere von 5 mm bis 10 mm aufweisen.A method according to claim 6, characterized in that the with the circular punch ( 210 ) can have a diameter of 3 mm to 20 mm, preferably from 4 mm to 14 mm and in particular from 5 mm to 10 mm. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Blechmaterial (200) ein Stahlblech oder ein Aluminiumblech ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that sheet material ( 200 ) is a steel sheet or an aluminum sheet. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 8, umfassend wenigstens ein pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug, in dem sowohl das Prägen des Blechmaterials (200) als auch das nachfolgende Lochen des Blechmaterials (200) erfolgt.Apparatus for carrying out a method according to one of the preceding claims 1 to 8, comprising at least one press-bonded forming and / or cutting tool, in which both the embossing of the sheet material ( 200 ) as well as the subsequent punching of the sheet material ( 200 ) he follows. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 8, umfassend wenigstens ein erstes pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug zum Prägen des Blechmaterials (200) und wenigstens ein zweites pressengebundenes Umform- und/oder Schneidwerkzeug zum nachfolgenden Lochen des Blechmaterials (200).Apparatus for carrying out a method according to one of the preceding claims 1 to 8, comprising at least one first press-bonded forming and / or cutting tool for embossing the sheet metal material ( 200 ) and at least one second press-bound forming and / or cutting tool for subsequent punching of the sheet material ( 200 ).
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DE102014218336A1 (en) 2014-09-12 2016-03-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Separation method and apparatus

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