DE102013004034B4 - Forming tool for hot forming and / or press hardening with at least one cutting punch to create a recess in the sheet material while it is still warm - Google Patents

Forming tool for hot forming and / or press hardening with at least one cutting punch to create a recess in the sheet material while it is still warm Download PDF

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Abstract

Formwerkzeug (200) zum Warmumformen und/oder Presshärten eines Blechmaterials (M), umfassend wenigstens zwei zueinander relativ bewegliche Werkzeugteile (210, 220) mit korrespondierenden Werkzeugwirkflächen (211, 221), zwischen denen das Blechmaterial (M) geformt werden kann, und wenigstens einen Schneidstempel (230), mit dem bei geschlossenem Formwerkzeug (200) in das zwischen den Werkzeugteilen (210, 220) befindliche Blechmaterial (M) im noch warmen Zustand eine Ausnehmung (110) eingebracht werden kann,dadurch gekennzeichnet, dassdie Werkzeugwirkflächen (211, 221) im umgebenden Bereich (B) der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) derart gestaltet sind, dass in diesem Bereich (B) das Blechmaterial (M) bei geschlossenem Formwerkzeug (200) mit einer lokal höheren Flächenpressung beaufschlagt ist, und dassdie Werkzeugwirkflächen (211, 221) im umgebenden Bereich (B) der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) derart gestaltet sind, dass das Blechmaterial (M) in diesem Bereich (B) eine tellerförmige Verprägung (120) erfährt.Forming tool (200) for hot forming and / or press hardening of a sheet metal material (M), comprising at least two tool parts (210, 220) which can be moved relative to one another with corresponding tool effective surfaces (211, 221) between which the sheet metal material (M) can be shaped, and at least a cutting punch (230), with which a recess (110) can be made in the sheet material (M) located between the tool parts (210, 220) when the mold (200) is closed while it is still warm, characterized in that the tool effective surfaces (211, 221) in the surrounding area (B) of the recess (110) to be made in the sheet metal material (M) are designed in such a way that in this area (B) the sheet metal material (M) is subjected to a locally higher surface pressure when the mold (200) is closed, and that the tool effective surfaces (211, 221) in the surrounding area (B) of the recess (110) to be made in the sheet metal material (M) are designed in such a way that the sheet metal mate rial (M) in this area (B) experiences a plate-shaped embossing (120).

Description

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Warmumformen und/oder Presshärten eines Blechmaterials, welches wenigstens zwei zueinander relativ bewegliche Werkzeugteile mit korrespondierenden Werkzeugwirkflächen aufweist und wenigstens einen Schneidstempel, mit dem in das zwischen den Werkzeugteilen befindliche Blechmaterial im noch warmen Zustand eine Ausnehmung eingebracht werden kann.The invention relates to a molding tool according to the preamble of claim 1 for hot forming and / or press hardening of a sheet metal material, which has at least two tool parts that are relatively movable to one another with corresponding tool effective surfaces and at least one cutting punch with which a sheet metal material located between the tool parts is still warm Recess can be introduced.

Als Warmumformen wird das Umformen eines metallischen Blechmaterials oberhalb der Rekristallisationstemperatur bezeichnet. Als Sonderfall des Warmumformens kann das Presshärten angesehen werden, bei dem im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Warmumformen (oder gegebenenfalls auch nur Formhalten) ein schnelles Abkühlen des metallischen Blechmaterials erfolgt, wodurch erhebliche Festigkeitssteigerungen erzielbar sind.Hot forming is the process of forming a metallic sheet material above the recrystallization temperature. Press hardening can be viewed as a special case of hot forming, in which the metallic sheet metal material is cooled rapidly at the same time as hot forming (or possibly also just holding the shape), whereby considerable increases in strength can be achieved.

Das Warmumformen oder Presshärten erfolgt typischerweise mit einem pressengebundenen Formwerkzeug, welches mehrere zueinander relativbewegliche Werkzeugteile (bspw. ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeugunterteil) aufweist, zwischen denen das metallische Blechmaterial bzw. das Werkstück umgeformt wird, wozu diese Werkzeugteile mit korrespondierenden Werkzeugwirkflächen ausgebildet sind. Zur aktiven Kühlung der Werkzeugwirkflächen können in den Werkzeugteilen Kühleinrichtungen (bspw. mit Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle) vorgesehen sein.The hot forming or press hardening is typically carried out with a press-bound forming tool, which has several tool parts that can be moved relative to one another (e.g. an upper tool part and a lower tool part), between which the metal sheet metal material or the workpiece is formed, for which purpose these tool parts are designed with corresponding effective tool surfaces. For active cooling of the effective tool surfaces, cooling devices (for example cooling channels through which cooling fluid can flow) can be provided in the tool parts.

Das Warmumformen und/oder Presshärten ermöglicht die Herstellung von hochfesten Blechformteilen, womit gemeint ist, dass das geformte Blechmaterial hochfeste Werkstoffeigenschaften (Festigkeit bspw. über 1000 MPa) aufweist. Durch Warmumformen und/oder Presshärten hergestellte Blechformteile finden daher insbesondere Verwendung im Automobilbau. Die hochfesten Werkstoffeigenschaften erschweren das Einbringen von Ausnehmungen (wie insbesondere Löcher) nach dem Warmumformen und/oder Presshärten. In der nächstliegenden DE 10 2004 019 693 A1 derselben Anmelderin wird daher vorgeschlagen, das Blechmaterial im Formwerkzeug während des Abkühlens und somit in einem noch warmen und weniger festen Zustand zu lochen (so genanntes Warmlochen).The hot forming and / or press hardening enables the production of high-strength shaped sheet metal parts, which means that the shaped sheet metal material has high-strength material properties (strength, for example, over 1000 MPa). Sheet metal parts produced by hot forming and / or press hardening are therefore used in particular in automobile construction. The high-strength material properties make it difficult to make recesses (such as holes in particular) after hot forming and / or press hardening. In the closest DE 10 2004 019 693 A1 The same applicant therefore proposes to punch the sheet metal material in the mold while it is cooling and thus in a still warm and less solid state (so-called hot punching).

Zum Stand der Technik wird ergänzend auch noch auf die Patentschriften JP 2005 - 248 253 A , DE 10 2006 019 395 A1 , DE 10 2007 054 723 A1 , DE 10 2011 018 850 A1 und DE 10 2008 034 996 B4 hingewiesen.In addition to the state of the art, reference is also made to the patents JP 2005 - 248 253 A , DE 10 2006 019 395 A1 , DE 10 2007 054 723 A1 , DE 10 2011 018 850 A1 and DE 10 2008 034 996 B4 pointed out.

Problematisch bei der in der nächstliegenden DE 10 2004 019 693 A1 beschriebenen Vorgehensweise ist, dass das sich weiter abkühlende Blechmaterial nach dem Lochen im Formwerkzeug wandern kann und/oder dass es zu Form und Lageänderungen des Lochrands kommt, was sich nachteilig auf die Fertigungspräzision auswirkt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.Problematic with the one in the closest DE 10 2004 019 693 A1 The procedure described is that the sheet material, which continues to cool down, can migrate in the forming tool after the punching and / or that the shape and position of the hole edge change, which has a detrimental effect on the manufacturing precision. It is an object of the invention to remedy this situation.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs ergeben sich sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by a molding tool according to the invention having the features of claim 1. Preferred developments and configurations of the molding tool according to the invention emerge from the dependent claims as well as from the explanations below.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug zum Warmumformen und/oder Presshärten eines Blechmaterials umfasst wenigstens zwei zueinander relativ bewegliche Werkzeugteile mit korrespondierenden Werkzeugwirkflächen, zwischen denen (durch Schließen des Formwerkzeugs) das Blechmaterial geformt und hierbei insbesondere auch abgekühlt werden kann, und wenigstens einen Schneidstempel, mit dem bei geschlossenem Formwerkzeug in das zwischen den Werkzeugteilen befindliche Blechmaterial im noch warmen Zustand eine Ausnehmung eingebracht werden kann. Es ist vorgesehen, dass die korrespondierenden Werkzeugwirkflächen im umgebenden Bereich der in das Blechmaterial einzubringenden Ausnehmung derart gestaltet sind, dass in diesem Bereich das Blechmaterial bei geschlossenem Formwerkzeug mit einer lokal höheren bzw. lokal erhöhten Flächenpressung beaufschlagt ist.The molding tool according to the invention for hot forming and / or press hardening of a sheet metal material comprises at least two tool parts that are relatively movable with respect to one another with corresponding tool effective surfaces, between which the sheet metal material can be formed (by closing the molding tool) and in particular also cooled, and at least one cutting punch with which when the tool is closed Forming tool a recess can be introduced into the sheet metal material located between the tool parts while it is still warm. It is provided that the corresponding effective tool surfaces in the surrounding area of the recess to be made in the sheet metal material are designed in such a way that in this area the sheet metal material is subjected to a locally higher or locally increased surface pressure when the mold is closed.

Unter einer Ausnehmung wird insbesondere ein Ausschnitt aus dem Blechmaterial verstanden, wobei es sich um eine Lochung (Schnittführung mit geschlossener Schnittlinie zur Heraustrennung eines Abfallteils) oder um eine Ausklinkung (Schnittführung mit offener Schnittlinie zur Abtrennung eines Abfallteils) handeln kann.A recess is understood to mean, in particular, a cutout from the sheet metal material, which can be a perforation (cutting guide with a closed cutting line for separating out a waste part) or a notch (cutting guide with an open cutting line for separating a waste part).

Bei den Werkzeugteilen handelt es sich insbesondere um ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeugunterteil. Der Schneidstempel kann relativbeweglich im Werkzeugoberteil oder im Werkzeugunterteil angeordnet sein, wobei das erfindungsgemäße Formwerkzeug mehrere Schneidstempel aufweisen kann, die sowohl im Werkzeugoberteil als auch im Werkzeugunterteil angeordnet sein können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Formwerkzeug eine mit dem Schneidstempel korrespondierende Schneidmatrize aufweist, die gegenüberliegend vom Schneidstempel im anderen Werkzeugteil angeordnet ist. Die Schneide des Schneidstempels wirkt mit einer Schneide an der Schneidmatrize zusammen, wodurch in bekannter Weise das Blechmaterial geschnitten werden kann.The tool parts are in particular an upper tool part and a lower tool part. The cutting punch can be arranged relatively movably in the upper tool part or in the lower tool part, wherein the molding tool according to the invention can have several cutting punches which can be arranged both in the upper tool part and in the lower tool part. It is preferably provided that the molding tool according to the invention has a cutting die which corresponds to the cutting punch and which is arranged opposite the cutting punch in the other tool part. The cutting edge of the punch works with a cutting edge on the Cutting die together, whereby the sheet metal material can be cut in a known manner.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ist insbesondere derart konzipiert, dass das zwischen den Werkzeugteilen befindliche erwärmte Blechmaterial, welches bspw. eine Temperatur von über 900° C aufweisen kann, beim Schließen des Formwerkzeugs (durch aufeinander Zubewegen der zueinander relativbeweglichen Werkzeugteile) zunächst geformt wird (je nach Verfahrensweise handelt es sich hierbei um ein Umformen oder gegebenenfalls auch nur Formhalten) und anschließend bei noch geschlossenem Formwerkzeug die wenigstens eine Ausnehmung in das noch warme Blechmaterial eingebracht wird. Das Einbringen der wenigstens einen Ausnehmung mittels Schneidstempel erfolgt somit bevorzugt in der Abkühlphase, wobei das Blechmaterial bspw. noch eine Temperatur von 400° C bis 600° C aufweisen kann.The molding tool according to the invention is designed in such a way that the heated sheet metal material located between the tool parts, which, for example, can have a temperature of over 900 ° C, is initially formed when the molding tool is closed (by moving the tool parts that are relatively movable to one another) (depending on the procedure This involves reshaping or, if necessary, just holding the shape) and then, with the mold still closed, the at least one recess is made in the sheet material that is still warm. The at least one recess is thus preferably made in the cooling phase, with the sheet metal material being able to have a temperature of 400 ° C. to 600 ° C., for example.

Der Schneidstempel kann mittels Schieber oder hydraulischem Antrieb betätigt werden. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schneidstempel nach dem Einbringen der Ausnehmung sogleich zurückgezogen wird, wie in der DE 10 2004 019 693 A1 beschrieben.The cutting punch can be operated by means of a slide or hydraulic drive. It is particularly preferably provided that the cutting punch is withdrawn immediately after the recess has been made, as in FIG DE 10 2004 019 693 A1 described.

Die Erfindung sieht vor, dass die Werkzeugwirkflächen des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs im umgebenden Bereich der in das Blechmaterial einzubringenden Ausnehmung derart gestaltet sind, dass in diesem Bereich das Blechmaterial bei geschlossenem Formwerkzeug mit einer lokal höheren Flächenpressung als in anderen Blechformteilbereichen beaufschlagt wird. Die lokal höhere Flächenpressung in dem betreffenden Bereich kann bspw. mehr als das 1,25-fache, bevorzugt mehr als das 1,5-fache, besonders bevorzugt mehr als das 1,75-fache und insbesondere mehr als das 2-fache bezüglich einer gemittelten Flächenpressung in den anderen Blechformteilbereichen betragen. Die lokal höhere Flächenpressung besteht, solange das Formwerkzeug geschlossen ist (bspw. bei Pressenstößel in UT) und ist insbesondere auch beim Einbringen der Ausnehmung mit Hilfe des Schneidstempels gegeben, vor allem jedoch in der Abkühlphase, insbesondere nach dem der Schneidstempel zurückgezogen ist, bis das Formwerkzeug wieder geöffnet wird.The invention provides that the tool effective surfaces of the molding tool according to the invention in the surrounding area of the recess to be made in the sheet metal material are designed in such a way that in this area the sheet metal material is subjected to a locally higher surface pressure when the molding tool is closed than in other sheet metal molding areas. The locally higher surface pressure in the relevant area can, for example, be more than 1.25 times, preferably more than 1.5 times, particularly preferably more than 1.75 times and in particular more than 2 times with respect to a mean surface pressure in the other sheet metal part areas. The locally higher surface pressure exists as long as the molding tool is closed (e.g. in the case of press ram in UT) and is also given in particular when the recess is made with the aid of the cutting punch, but above all in the cooling phase, in particular after the cutting punch is withdrawn until the Form tool is opened again.

Durch die lokal höhere Flächenpressung im umliegenden Bereich der Ausnehmung können Schwankungen in der Lage und in der Form der Ausnehmung im Wesentlichen verhindert werden. Insbesondere kann ein so genanntes Aufziehen der Ausnehmungsränder durch Abkühlung der angrenzenden Blechmaterialbereiche unterbunden werden, da das Blechmaterial neben der Ausnehmung quasi festgehalten bzw. festgeklemmt wird, wobei dieser Zustand beim weiteren Abkühlen unter der erhöhten Flächenpressung so zu sagen eingefroren wird. Die Fertigungspräzision wird erheblich gesteigert.Due to the locally higher surface pressure in the surrounding area of the recess, fluctuations in the position and in the shape of the recess can essentially be prevented. In particular, a so-called opening of the edges of the recess can be prevented by cooling the adjacent areas of sheet material, since the sheet material is more or less held or clamped next to the recess, this state being so to speak frozen during further cooling under the increased surface pressure. The manufacturing precision is increased considerably.

Eine lokal höhere Flächenpressung im umgebenden Bereich der einzubringenden oder auch eingebrachten Ausnehmung lässt sich bspw. durch entsprechendes Einarbeiten (Tuschieren) der korrespondierenden Werkzeugwirkflächen in diesem Bereich bewerkstelligen. Weitere Möglichkeiten sind Gegenstand nachfolgend näher erläuterter Weiterbildungen und Ausgestaltungen.A locally higher surface pressure in the surrounding area of the recess to be made or also made can be achieved, for example, by appropriately working (spotting) the corresponding effective tool surfaces in this area. Further possibilities are the subject of further developments and refinements explained in more detail below.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Werkzeugwirkflächen des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs im umgebenden Bereich der in das Blechmaterial einzubringenden Ausnehmung derart gestaltet sind, dass das Blechmaterial in diesem Bereich (beim Schließen des Formwerkzeugs) eine tellerförmige Verprägung erfährt, womit gemeint ist, dass in das Blechmaterial im betreffenden Bereich eine tellerförmige Verprägung eingeformt wird. Eine tellerförmige Verprägung zeichnet sich durch einen im Wesentlichen ebenen und insbesondere kreisförmigen Tellerspiegel und einen umgebenden Tellerrand aus. Eine solche Verprägung ermöglicht eine gute Abstimmbarkeit und Einstellung der zu erreichenden Flächenpressung in diesem Bereich. Ferner kann durch die Verprägung ein Abklemmeffekt erzielt werden (Klemmsicken-Prinzip), der verhindert, dass durch Abkühlung des Blechmaterials in den die Ausnehmung umgebenden Blechmaterialbereichen das Blechmaterial von der erzeugten Ausnehmung weggezogen wird. Zudem kann eine solche Verprägung positive Auswirkungen auf den Schneidvorgang haben. Insbesondere ist vorgesehen, dass die tellerförmige Verprägung im Wesentlichen kurvenstetige Übergänge aufweist und somit kantenfrei ausgebildet ist.According to the invention it is further provided that the tool effective surfaces of the molding tool according to the invention in the surrounding area of the recess to be made in the sheet metal material are designed in such a way that the sheet metal material in this area (when closing the molding tool) experiences a plate-shaped embossing, which means that in the sheet metal material in A plate-shaped embossing is formed in the relevant area. A plate-shaped embossing is characterized by an essentially flat and in particular circular plate surface and a surrounding plate rim. Such an embossing enables good tuning and setting of the surface pressure to be achieved in this area. Furthermore, a pinch-off effect can be achieved by the embossing (clamping bead principle), which prevents the sheet material from being pulled away from the recess produced by cooling of the sheet metal in the sheet material areas surrounding the recess. Such an embossing can also have positive effects on the cutting process. In particular, it is provided that the plate-shaped embossing has essentially curve-continuous transitions and is thus formed without edges.

Die Verprägungshöhe kann in etwa dem 1-fachen bis 2-fachen der Blechdicke des Blechmaterials (in diesem Bereich) entsprechen, wobei bei dickeren Blechen zumeist eine geringere Verprägungshöhe ausreichend ist. Die Dicke des Blechmaterials kann bspw. 1 mm bis 3 mm betragen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Verprägung in etwa dem 2-fachen bis 3-fachen des Durchmessers der einzubringenden Ausnehmung entspricht. Diese Angabe bezieht sich insbesondere auf eine kreisförmige Ausnehmung und kann bei entsprechender Flächenumrechnung auch für nicht-kreisförmige Ausnehmungen gelten.The embossing height can correspond approximately to 1 to 2 times the sheet thickness of the sheet material (in this area), with thicker sheets usually a smaller embossing height being sufficient. The thickness of the sheet metal material can be, for example, 1 mm to 3 mm. It is particularly preferably provided that the diameter of the embossing corresponds approximately to twice to 3 times the diameter of the recess to be made. This information relates in particular to a circular recess and can also apply to non-circular recesses if the area is converted accordingly.

Die in das Blechmaterial einzubringende Ausnehmung weist bevorzugt eine geschlossene Kontur (geschlossene Schnittlinie) auf. Bei dem Schneidstempel handelt es sich somit vorrangig um einen Lochstempel und insbesondere um einen Kreislochstempel zum Erzeugen von kreislochförmigen Ausnehmungen. Der Kreislochstempel kann einen Durchmesser von 5 mm bis 30 mm, bevorzugt von 8 mm bis 25 mm und insbesondere von 10 mm bis 20 mm aufweisen.The recess to be made in the sheet metal material preferably has a closed contour (closed cutting line). The cutting punch is thus primarily a hole punch and in particular a circular hole punch for producing circular hole-shaped recesses. The circular punch can one Have diameters from 5 mm to 30 mm, preferably from 8 mm to 25 mm and in particular from 10 mm to 20 mm.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs ist vorgesehen, dass in (wenigstens) einer der Werkzeugwirkflächen (wenigstens) ein diese Werkzeugwirkfläche mitbildender Werkzeugeinsatz (Inlay) angeordnet ist, welcher im umgebenden Bereich der in das Blechmaterial einzubringenden Ausnehmung (bezüglich der angrenzenden Werkzeugwirkfläche) übersteht, so dass in diesem Bereich das Blechmaterial bei geschlossenem Formwerkzeug mit einer lokal höheren bzw. lokal erhöhten Flächenpressung beaufschlagt ist. Bevorzugt sind die Übergänge kurvenstetig und somit kantenfrei ausgebildet.According to a particularly preferred development of the molding tool according to the invention, it is provided that in (at least) one of the effective tool surfaces (at least) one tool insert (inlay) which co-forms this effective tool surface is arranged, which protrudes in the surrounding area of the recess to be made in the sheet metal material (with respect to the adjacent effective tool surface) so that in this area the sheet metal material is subjected to a locally higher or locally increased surface pressure when the mold is closed. The transitions are preferably formed with continuous curves and thus without edges.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Überstand des Werkzeugeinsatzes (womit der Überstand bezüglich der angrenzenden Werkzeugwirkfläche gemeint ist) einstellbar ist. Das Einstellen kann bspw. durch Unterlegen mit Distanzplättchen oder Passfolien erfolgen.It is particularly preferably provided that the protrusion of the tool insert (which means the protrusion with respect to the adjoining effective tool surface) is adjustable. The setting can be made, for example, by placing spacer plates or fitting foils underneath.

Der Werkzeugeinsatz ist insbesondere auch dafür ausgebildet, dass dieser (beim Schließen des Formwerkzeugs) im umgebenden Bereich der in das Blechmaterial einzubringenden Ausnehmung eine tellerförmige Verprägung des Blechmaterials herbeiführt, wie obenstehend erläutert.The tool insert is in particular also designed so that it brings about a plate-shaped embossing of the sheet metal material in the surrounding area of the recess to be made in the sheet metal material (when the forming tool is closed), as explained above.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Werkzeugeinsatz auch eine mit dem Schneidstempel korrespondierende Schneidmatrize aufweist, so dass mehrere Funktionalitäten im Werkzeugeinsatz vereint sein können.Furthermore, it is preferably provided that the tool insert also has a cutting die corresponding to the cutting punch, so that several functionalities can be combined in the tool insert.

Eine bevorzugte Ausführungsmöglichkeit der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die schematischen und nicht maßstabsgerechten Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt aus einem pressgehärteten Blechformteil, das mit einem erfindungsgemäßen Formwerkzeug hergestellt wurde.
  • 2 zeigt in einer Schnittansicht einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs.
A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below by way of example and in a non-limiting manner with reference to the schematic figures that are not to scale.
  • 1 shows a perspective view of a detail from a press-hardened sheet metal part which was produced with a molding tool according to the invention.
  • 2 shows a section of a molding tool according to the invention in a sectional view.

1 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt aus einem pressgehärteten Blechformteil 100. Beim Warmumformen und Presshärten wird in das Blechmaterial M mit einem zum Formwerkzeug gehörenden Schneidstempel eine kreisförmige Ausnehmung (Loch) 110 eingeschnitten bzw. eingestanzt, wobei sich das Blechmaterial M in einem noch warmen Zustand befindet. Vor dem Einbringen der Ausnehmung 110 wird in das Blechmaterial M in dem die Ausnehmung 110 umgebenden bzw. umschließenden Bereich eine flache tellerförmige Verprägung 120 eingeformt, was ebenfalls im Formwerkzeug erfolgt. Die tellerförmige Verprägung 120 ist kurvenstetig ausgebildet, was durch die Konturlinie 125 veranschaulicht ist. Mit 121 ist der Tellerspiegel und mit 122 ist der den Tellerspiegel 121 umlaufende Tellerrand bezeichnet. Die Ausnehmung 110 und die Verprägung 120 sind konzentrisch zueinander angeordnet. 1 shows a perspective view of a detail from a press-hardened sheet metal part 100 . During hot forming and press hardening, the sheet material is processed M. a circular recess (hole) with a cutting punch belonging to the molding tool 110 cut or punched, with the sheet material M. is in a still warm condition. Before making the recess 110 is in the sheet material M. in which the recess 110 surrounding or enclosing area a flat plate-shaped embossing 120 molded in, which is also done in the molding tool. The plate-shaped embossing 120 is continuously curved, which is indicated by the contour line 125 is illustrated. With 121 is the plate mirror and with 122 is that the plate mirror 121 around the rim of the plate. The recess 110 and the imprint 120 are arranged concentrically to one another.

Das Blechformteil 100 kann mehrere identisch oder unterschiedlich ausgebildete Ausnehmungen aufweisen, so dass dieses auch mehrere in Form und Lage verschiedene Verprägungen 120 aufweisen kann.The sheet metal part 100 can have several identically or differently designed recesses, so that this also has several embossments that differ in shape and position 120 may have.

2 zeigt einen Schnitt durch ein pressengebundenes Formwerkzeug 200 zur Herstellung des Blechformteils 100. Gezeigt ist der Abschnitt zur Herstellung des in 1 gezeigten Blechformteilausschnitts. 2 shows a section through a press-bound molding tool 200 for the production of the sheet metal part 100 . The section for producing the in 1 Shown sheet metal part cutout.

Das Formwerkzeug 200 weist ein Werkzeugoberteil 210 mit einer Werkzeugwirkfläche 211 und ein Werkzeugunterteil 220 mit einer Werkzeugwirkfläche 221 auf. Die Werkzeugwirkflächen 211 und 221 sind als korrespondierende Werkzeugwirkflächen ausgebildet, zwischen den das Blechmaterial M geformt und auch gekühlt werden kann (die in den Werkzeugteilen befindlichen Kühleinrichtungen sind nicht dargestellt). Hierzu sind die Werkzeugteile 210 und 220 relativbeweglich zueinander, bspw. derart, dass das Werkzeugoberteil 210 an einem Pressenstößel befestigt ist und kraftbeaufschlagt auf das Werkzeugunterteil 220 abgesenkt werden kann. Die Darstellung der 2 zeigt den geschlossenen Zustand (geschlossenes Formwerkzeug).The molding tool 200 has a tool top 210 with a tool effective surface 211 and a tool base 220 with a tool effective surface 221 on. The tool effective surfaces 211 and 221 are designed as corresponding tool effective surfaces, between which the sheet metal material M. can be shaped and also cooled (the cooling devices located in the tool parts are not shown). For this are the tool parts 210 and 220 movable relative to one another, for example in such a way that the upper tool part 210 is attached to a press ram and applied force to the lower part of the tool 220 can be lowered. The representation of the 2 shows the closed state (closed mold).

Im Werkzeugoberteil 210 ist ein als relativbeweglicher Schneidstempel bzw. Lochstempel 230 ausgebildetes Schneidwerkzeug angeordnet, der mit einer im Werkzeugunterteil 220 angeordneten Schneidmatrize 250 zusammenwirkt, wodurch in bekannter Weise (siehe DE 10 2004 019 693 A1 ) bei geschlossenem Formwerkzeug 200 in das noch warme Blechmaterial M die Ausnehmung 110 eingebracht werden kann. Die Schnittachse L ist im Wesentlichen senkrecht zum Tellerspiegel 121 der tellerförmigen Verprägung 120 im Blechmaterial M. Mit A ist das mit dem Schneidstempel 230 herausgeschnittene Blechabfallstück bezeichnet. Der Schneidstempel 230 wird nach dem Schneiden der Ausnehmung 110 sofort zurückgezogen.In the upper part of the tool 210 is a relatively movable cutting punch or punch 230 formed cutting tool arranged with one in the tool lower part 220 arranged cutting die 250 cooperates, whereby in a known manner (see DE 10 2004 019 693 A1 ) with the mold closed 200 into the still warm sheet material M. the recess 110 can be introduced. The cutting axis L. is essentially perpendicular to the plate surface 121 the plate-shaped embossing 120 in sheet material M. . With A. is that with the cutting punch 230 cut out sheet metal scrap. The cutting punch 230 will after cutting the recess 110 withdrawn immediately.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Werkzeugwirkflächen 211 und 221 in dem die Ausnehmung 110 umgebenden ringförmigen Bereich B (siehe auch 1) derart gestaltet sind, dass in diesem Bereich das Blechmaterial M bei geschlossenem Formwerkzeug (wie dargestellt) mit einer lokal höheren Flächenpressung als in anderen Blechformteilbereichen beaufschlagt ist. Durch das verstärkte Einklemmen des Blechmaterials M (zwischen den korrespondierenden Werkzeugwirkflächen 211 und 221) im Bereich B wird verhindert, dass dieses nach dem Einbringen der Ausnehmung 110 und während des weiteren Abkühlens im umliegenden Bereich der Ausnehmung 110 zwischen den Werkzeugwirkflächen 211 und 221 wandert und/oder dass es zu einem so genannten Aufziehen der Ausnehmungsränder bzw. des Lochrands durch Abkühlung der angrenzenden Blechmaterialbereiche kommt.According to the invention it is provided that the tool effective surfaces 211 and 221 in which the recess 110 surrounding annular area B. (see also 1 ) are designed in such a way that the sheet metal material in this area M. when the mold is closed (as shown), a locally higher surface pressure is applied than in other sheet metal parts areas. Due to the increased clamping of the sheet material M. (between the corresponding tool effective surfaces 211 and 221 ) in the area B. this prevents this after the recess has been made 110 and during the further cooling in the area surrounding the recess 110 between the tool effective surfaces 211 and 221 migrates and / or that what is known as the opening of the edges of the recess or the edge of the hole occurs due to the cooling of the adjacent areas of sheet metal.

In der in 2 gezeigten Ausführungsmöglichkeit ist im Werkzeugunterteil 220 ein die Werkzeugwirkfläche 221 mitbildender Werkzeugeinsatz 240 angeordnet, welcher aufgrund eines geringen (nicht dargestellten) Überstands in dem die Ausnehmung 110 umgebenden Bereich B die lokal höhere Flächenpressung bewirkt. Die im Bereich B erzielbare Flächenpressung kann durch Einlegen und Austausch von Passfolien 260 (oder dergleichen), mit denen der Werkzeugeinsatz 240 unterlegt ist, eingestellt werden. Ferner ist denkbar, dass der Werkzeugeinsatz 240 auf auswechselbaren oder einstellbaren Druckfedern abgestützt ist, wodurch dieser mit definierter Druckkraft gegen die Werkzeugwirkfläche 211 des Werkzeugoberteils 210 gedrückt wird, was eine definierte Flächenpressung hervorruft.In the in 2 The execution option shown is in the lower part of the tool 220 on the effective tool surface 221 co-creating tool use 240 arranged, which due to a small (not shown) protrusion in which the recess 110 surrounding area B. causes the locally higher surface pressure. The ones in the area B. Achievable surface pressure can be achieved by inserting and replacing passport foils 260 (or the like) with which the tool insert 240 is highlighted. It is also conceivable that the tool insert 240 is supported on exchangeable or adjustable compression springs, whereby this with a defined compressive force against the effective tool surface 211 of the upper part of the tool 210 is pressed, which causes a defined surface pressure.

Im Werkzeugeinsatz 240 ist auch die Schneidmatrize 250 angeordnet. Somit ist der Werkzeugeinsatz 240 multifunktional.In tool use 240 is also the cutting die 250 arranged. Thus, the use of tools 240 multifunctional.

Ferner ist der Werkzeugeinsatz 240 derart ausgebildet, dass dieser beim Schließen des Formwerkzeugs 200 auch die tellerförmige Verprägung 120 um die einzubringende Ausnehmung 110 herum erzeugt, wobei die korrespondierende Werkzeugwirkfläche 211 am Werkzeugoberteil 210 entsprechend ausgebildet ist. Die Verprägung 120 erfolgt in Richtung des Werkzeugoberteils 210 bzw. in Richtung des Schneidstempels 230. Die tellerförmige Verprägung 120 kann jedoch auch in die entgegengesetzte Richtung geformt werden.Furthermore, the use of tools 240 designed so that this when closing the mold 200 also the plate-shaped embossing 120 around the recess to be made 110 generated around, the corresponding tool effective surface 211 on the upper part of the tool 210 is designed accordingly. The coinage 120 takes place in the direction of the upper part of the tool 210 or in the direction of the cutting punch 230 . The plate-shaped embossing 120 however, it can also be shaped in the opposite direction.

Die Ausnehmungen 110 der mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug 200 hergestellten Blechformteile 100 weisen ein sehr geringes Form- und Lagetoleranzfeld auf. Ferner ermöglicht die Erfindung die Reduzierung von Herstellungskosten, eine Verbesserung der Prozesssicherheit und eine Erhöhung der Produktivität.The recesses 110 the one with the molding tool according to the invention 200 manufactured sheet metal parts 100 have a very small form and position tolerance field. The invention also enables manufacturing costs to be reduced, process reliability to be improved, and productivity to be increased.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
BlechformteilSheet metal part
110110
Ausnehmung (Loch)Recess (hole)
120120
VerprägungStamping
121121
VerprägungsspiegelEmbossing mirror
122122
VerprägungsrandEmbossing edge
125125
KonturlinieContour line
200200
FormwerkzeugForming tool
210210
WerkzeugoberteilTool head
211211
WerkzeugwirkflächeTool effective area
220220
WerkzeugunterteilTool lower part
221221
WerkzeugwirkflächeTool effective area
230230
Schneidstempel, LochstempelCutting punches, punch punches
240240
WerkzeugeinsatzTool use
250250
SchneidmatrizeCutting die
260260
Passfolie, DistanzplättchenPassport foil, spacer plate
AA.
Abfallstück (Butzen)Scrap piece (slug)
BB.
umgebender Bereichsurrounding area
LL.
Bewegungsachse, SchneidrichtungMovement axis, cutting direction
MM.
BlechmaterialSheet material

Claims (8)

Formwerkzeug (200) zum Warmumformen und/oder Presshärten eines Blechmaterials (M), umfassend wenigstens zwei zueinander relativ bewegliche Werkzeugteile (210, 220) mit korrespondierenden Werkzeugwirkflächen (211, 221), zwischen denen das Blechmaterial (M) geformt werden kann, und wenigstens einen Schneidstempel (230), mit dem bei geschlossenem Formwerkzeug (200) in das zwischen den Werkzeugteilen (210, 220) befindliche Blechmaterial (M) im noch warmen Zustand eine Ausnehmung (110) eingebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugwirkflächen (211, 221) im umgebenden Bereich (B) der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) derart gestaltet sind, dass in diesem Bereich (B) das Blechmaterial (M) bei geschlossenem Formwerkzeug (200) mit einer lokal höheren Flächenpressung beaufschlagt ist, und dass die Werkzeugwirkflächen (211, 221) im umgebenden Bereich (B) der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) derart gestaltet sind, dass das Blechmaterial (M) in diesem Bereich (B) eine tellerförmige Verprägung (120) erfährt.Forming tool (200) for hot forming and / or press hardening of a sheet metal material (M), comprising at least two tool parts (210, 220) which can be moved relative to one another with corresponding tool effective surfaces (211, 221) between which the sheet metal material (M) can be shaped, and at least a cutting punch (230) with which a recess (110) can be made in the sheet material (M) located between the tool parts (210, 220) when the molding tool (200) is closed, while it is still warm, characterized in that the tool effective surfaces (211 , 221) in the surrounding area (B) of the recess (110) to be made in the sheet metal material (M) are designed such that in this area (B) the sheet metal material (M) is subjected to a locally higher surface pressure when the mold (200) is closed , and that the effective tool surfaces (211, 221) in the surrounding area (B) of the recess (110) to be made in the sheet metal material (M) are designed in such a way that the sheet metal material (M) experiences a plate-shaped embossing (120) in this area (B). Formwerkzeug (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verprägungshöhe der Verprägung (120) dem 1-fachen bis 2-fachen der Blechdicke des Blechmaterials (M) entspricht.Molding tool (200) Claim 1 , characterized in that the embossing height the embossing (120) corresponds to 1 to 2 times the sheet thickness of the sheet material (M). Formwerkzeug (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die tellerförmige Verprägung (120) kurvenstetige Übergänge aufweist.Molding tool (200) Claim 1 or 2 , characterized in that the plate-shaped embossing (120) has curve-continuous transitions. Formwerkzeug (200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Verprägung (120) dem 2-fachen bis 3-fachen des Durchmessers der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) entspricht.Mold (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the embossing (120) corresponds to twice to 3 times the diameter of the recess (110) to be made in the sheet metal material (M). Formwerkzeug (200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schneidstempel (230) um einen Lochstempel handelt.Molding tool (200) according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting punch (230) is a punch. Formwerkzeug (200) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Werkzeugwirkflächen (221) ein diese Werkzeugwirkfläche (221) mitbildender Werkzeugeinsatz (240) angeordnet ist, welcher im umgebenden Bereich (B) der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) übersteht, so dass in diesem Bereich (B) das Blechmaterial (M) bei geschlossenem Formwerkzeug (200) mit einer lokal höheren Flächenpressung beaufschlagt ist, wobei der Werkzeugeinsatz (240) derart ausgebildet ist, dass dieser im umgebenden Bereich (B) der in das Blechmaterial (M) einzubringenden Ausnehmung (110) auch die tellerförmige Verprägung (120) des Blechmaterials (M) herbeiführt.Molding tool (200) according to one of the preceding claims, characterized in that a tool insert (240) which co-forms this tool active surface (221) is arranged in one of the tool active surfaces (221), which in the surrounding area (B) is to be introduced into the sheet metal material (M) The recess (110) protrudes so that in this area (B) the sheet metal material (M) is subjected to a locally higher surface pressure when the mold (200) is closed, the tool insert (240) being designed in such a way that it is in the surrounding area (B ) the recess (110) to be made in the sheet metal material (M) also brings about the plate-shaped embossing (120) of the sheet metal material (M). Formwerkzeug (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand des Werkzeugeinsatzes (240) einstellbar ist.Molding tool (200) Claim 6 , characterized in that the protrusion of the tool insert (240) is adjustable. Formwerkzeug (200) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (240) eine mit dem Schneidstempel (230) korrespondierende Schneidmatrize (250) aufweist.Molding tool (200) Claim 6 or 7th , characterized in that the tool insert (240) has a cutting die (250) corresponding to the cutting punch (230).
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