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Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Außenbeplankungsteils für einen Kraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels eines Umformwerkzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art.
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Die
DE 10 103 483 A1 zeigt ein Umformwerkzeug zum Herstellen eines Bauteils mit einem ersten Werkzeugteil, welches eine Form mit einem ersten Formeinsatz zum Umformen einer Bauteilkante umfasst, welche in Richtung eines zweiten Werkzeugteils bis in eine ausgefahrene Stellung bewegbar ist.
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Bei Umformbauteilen mit relativ komplexen Geometrien können unerwünschte Spannungsunterschiede während des Umformprozesses auftreten, die zu Oberflächenfehlern führen können. Beispielsweise ist es bei Türverkleidungen häufig üblich, eine als Charakterlinie bezeichnete Bauteilkante als Designmerkmal vorzusehen, wobei dies beim umformenden Herstellen des Türverkleidungsteils insbesondere dann zu den genannten Problemen führen kann, wenn diese Charakterlinie sich durch die Griffmulde des Türgriffes hindurchzieht. Beim Formen der Griffmulde am Ende eines Ziehprozesses entsteht umlaufend ein unterschiedlicher Materialeinzug, welcher zu Oberflächenfehlern führen kann. Ein Grund hierfür ist, dass während des Umformvorgangs unterschiedliche Abwicklungslängen in einem Übergangsbereich zwischen der Charakterlinie und der Griffmulde entstehen können.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Umformwerkzeug sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchen ein verbessertes Umformverhalten bei der Herstellung eines eine komplexe Geometrie aufweisenden Bauteils erzielt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Umformwerkzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Zur Erzielung eines verbesserten Umformverhaltens ist es bei dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug vorgesehen, dass die Form des ersten Werkzeugteils einen zweiten Formeinsatz zum Umformen einer Bauteilmulde im Bereich der Bauteilkante umfasst, welcher in Richtung des zweiten Werkzeugteils bis in eine ausgefahrene Stellung bewegbar ist, in welcher der zweite Formeinsatz weiter von dem zweiten Werkzeugteil entfernt angeordnet ist als der in seine ausgefahrene Stellung bewegte erste Formeinsatz. Während der Herstellung eines Bauteils eilt dadurch das erste Werkzeugteil vor und kann nach einem Schließen eines Blechhalters das Ziehteil, aus welchem das Bauteil hergestellt wird, im Bereich der Bauteilkante gegen einen Stempel des zweiten Werkzeugteils halten und diesen vorformen.
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Der erste Formeinsatz ist dabei vorzugsweise relativ schmal ausgeführt, so dass der Formeinsatz nur einen relativ geringen Bauteilkontakt im Bereich eines entsprechenden Gegenzugs der Bauteilkante aufweist. Dadurch, dass der zweite Formeinsatz weiter von dem zweiten Werkzeugteil, beispielsweise einem Stempel, entfernt angeordnet ist, als der in seine ausgefahrene Stellung bewegte erste Formeinsatz, trifft der Stempel des Umformwerkzeugs erst nach einer erfolgten oder zumindest teilweise erfolgten Umformung der Bauteilkante auf das herzustellende Bauteil, wodurch die Bauteilmulde erst danach ausgeformt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Umformwerkzeugs ist also ein mehrstufiger Umformprozess die Folge, wodurch die Oberfläche des Bauteils ohne Einfallstellen und mit einem hohen Qualitätsstandard mittels des Umformwerkzeugs hergestellt werden kann. Entsprechend aufwendige Nacharbeiten können dadurch entfallen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Formeinsatz mittels einer pneumatischen Einrichtung bewegbar ist. Vorzugsweise umfasst die pneumatische Einrichtung dabei eine Ausgleichseinrichtung, mittels welcher ein auf das Bauteil ausgeübter Druck einstellbar ist. Dadurch kann der auf das Ziehteil einwirkende Druck besonders exakt eingestellt werden, so dass sich keine unerwünschten Druckstellen am Ziehteil abzeichnen. Unterschiedliche Materialspannungen werden vor dem eigentlichen Ziehen erzeugt und beim Ziehvorgang geglättet. Dies hat insbesondere positive Auswirkungen auf Nachlaufkanten im Bereich der Bauteilkante und der Bauteilmulde, da das Ziehteil, aus welchem das Bauteil hergestellt wird, mittels der Formeinsätze gehalten wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der zweite Formeinsatz mittels Gasdruckfedern bewegbar ist, mittels welchen insbesondere ein vorgebbarer Druck zum Einformen der Bauteilmulde bereitstellbar ist. Vorzugsweise umfasst der erste Werkzeugteil dabei einen Anschlag, durch welchen die ausgefahrene Stellung des zweiten Formeinsatzes festgelegt ist. Mittels der Gasdruckfedern wird ein besonders einfacher Antrieb des zweiten Formeinsatzes bereitgestellt, wobei die Begrenzung des Arbeitsweges exakt durch den im ersten Werkzeugteil vorgesehenen Anschlag erzielt werden kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels eines Umformwerkzeugs, insbesondere eines Außenbeplankungsteils für einen Kraftwagen, wird ein erster Formeinsatz einer Form eines ersten Werkzeugteils zum Umformen einer Bauteilkante in Richtung eines zweiten Werkzeugteils bis in eine ausgefahrene Stellung bewegt, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auszeichnet, dass ein zweiter Formeinsatz der Form des ersten Werkzeugteils zum Umformen einer Bauteilmulde im Bereich der Bauteilkante in Richtung des zweiten Werkzeugteils bis in eine ausgefahrene Stellung bewegt wird, in welcher der zweiter Formeinsatz weiter von dem zweiten Werkzeugteil entfernt angeordnet ist als der erste in seiner ausgefahrene Stellung bewegte Formeinsatz. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass beide Formeinsätze in Richtung des zweiten Werkzeugteils bewegt werden, bevor ein Stempel zum Herstellen des Bauteils in Schließrichtung bewegt wird. Dadurch werden die beiden Formeinsätze rechtzeitig in ihre jeweiligen ausgefahrenen Stellungen bewegt, so dass der Stempel während seiner Schließbewegung zuerst einen Druck auf den ersten Formeinsatz und erst danach auf den zweiten Formeinsatz aufübt, wodurch zunächst die Bauteilkante und erst danach die Bauteilmulde ausgeformt beziehungsweise umgeformt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Seitenansicht auf einen teilweise dargestellten Kraftwagen, wobei ein Außenverkleidungsteil einer Seitentür zu erkennen ist, welches eine Griffmulde aufweist, durch welche eine als Charakterlinie dienende Bauteilkante ausgebildet ist;
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2 eine Perspektivansicht auf ein teilweise geschnitten dargestelltes Umformwerkzeug, mittels welchem das Außenverkleidungsteil herstellbar ist;
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3 eine perspektivische Detailansicht des Umformwerkzeugs, in welcher das Umformwerkzeug in einer geöffneten Stellung gezeigt ist, wobei zwei Formeinsätze des Umformwerkzeugs in einer ausgefahrenen Position dargestellt sind;
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4 eine weitere perspektivische Detailansicht des Umformwerkzeugs, wobei ein Stempel des Umformwerkzeugs auf einem der beiden Formeinsätze aufliegt und der andere Formeinsatz noch nicht mit dem Stempel in Berührung gekommen ist; und in
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5 eine weitere perspektivische Detailansicht des Umformwerkzeugs, wobei der Stempel soweit in eine untere Position verfahren worden ist, in welcher dieser auf den beiden Formeinsätzen aufliegt.
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In 1 ist in einer Seitenansicht eine Tür 10 eines Kraftwagens dargestellt. Die Tür 10 umfasst u. a. ein als Außenbeplankungsteil 12 dienendes Bauteil, welche eine als sogenannte Charakterlinie ausgebildete Bauteilkante 14 umfasst. Des Weiteren ist in dem Außenbeplankungsteil 12 im Bereich eines Türgriffs 16 eine als Türgriffmulde dienende Bauteilmulde 18 im Bereich der durchgängig verlaufenden Bauteilkante 14 zu erkennen.
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In 2 ist ein insgesamt mit 20 bezeichnetes Umformwerkzeug zum Herstellen des Außenbeplankungsteils 12 dargestellt. Das Umformwerkzeug 20 umfasst einen als Unterteil dienenden ersten Werkzeugteil 22 und einen als Oberteil dienenden zweiten Werkzeugteil 24. In dem ersten Werkzeugteil 22 ist eine Form 26 ausgebildet, durch welche die Außenkontur des Außenbeplankungsteils 12 festgelegt wird. Des Weiteren umfasst der zweite Werkzeugteil 24 einen Stempel 28, mittels welchem ein hier nicht dargestelltes Ziehteil zur Herstellung des Außenbeplankungsteils 12 in die Form 26 gezogen wird. Darüber hinaus weist das Umformwerkzeug 20 einen Blechhalter 30 auf, mittels welchem das Ziehteil beim Herstellen des Außenbeplankungsteils 12 innerhalb des Umformwerkzeugs 20 fixiert werden kann. Der Blechhalter 30 ist üblicherweise geschlossen und ringförmig ausgebildet.
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Zur Ausbildung der Bauteilkante 12 weist der untere Werkzeugteil 22 einen ersten Formeinsatz 32 und zum Herstellen der Bauteilmulde (18) einen zweiten Formeinsatz 34 auf. Der erste Formeinsatz 32 ist dabei in Richtung des zweiten Werkzeugteils 24 beziehungsweise in Richtung des Stempels 28 in die hier dargestellte ausgefahrene Stellung bewegbar. Der zweite Formeinsatz 34 ist ebenfalls in Richtung des zweiten Werkzeugteils 24 beziehungsweise in Richtung des Stempels 28 in die hier gezeigte ausgefahrene Stellung bewegbar, in welcher der zweite Formeinsatz 34 weiter von dem zweiten Werkzeugteil 24 beziehungsweise von dem Stempel 28 entfernt angeordnet ist als der in seine ausgefahrene Stellung bewegte erste Formeinsatz 32.
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Des Weiteren ist eine als Luftkissen ausgebildete pneumatische Einrichtung 36 vorgesehen, mittels welcher der erste Formeinsatz 32 bewegbar ist. Die pneumatische Einrichtung 36 gehört dabei zu einer nicht näher bezeichneten Ziehpresse eines Presswerkes, welches das Umformwerkzeug 20 umfasst. Über als Ausgleichseinrichtung dienende Ausgleichsbolzen 38 kann der auf das herzustellende Außenbeplankungsteil 12 ausgeübte Druck eingestellt werden. Mit anderen Worten dienen die Ausgleichsbolzen 38 dazu, durch eine entsprechende Abstimmung den auf den ersten Formeinsatz 32 beziehungsweise den auf die Oberfläche des Außenbeplankungsteils 12 ausgeübten Druck einzustellen.
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Der zweite Formeinsatz 34 ist über Gasdruckfedern 40 bewegbar, wobei der erste Werkzeugteil 22 zwei Anschläge 42 umfasst, durch welche die ausgefahrene Stellung des zweiten Formeinsatzes 34 festgelegt ist. Die Gasdruckfedern 40 stellen dabei den Druck zum Ausformen der als Griffmulde dienenden Bauteilmulde 18 bereit und gleichen den unterschiedlichen Hub der Formeinsätze 32, 34 aus. Der Formeinsatz 34 ist auch ohne die Gasdruckfedern 40 bewegbar. Mit anderen Worten ermöglichen die Gasdruckfedern 40 einen zweiten Hub des Formeinsatzes 34, um den erforderlichen Druck zum Einformen der Bauteilmulde 18 bereitzustellen.
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Nachfolgend wird die Herstellung des Außenbeplankungsteils 12 mittels des Umformwerkzeugs 20 erläutert.
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In 3 ist eine perspektivische Detailansicht des Umformwerkzeugs 20 dargestellt. Zum Einlegen eines hier nicht dargestellten Ziehteils, aus welchem das Außenbeplankungsteil 12 hergestellt wird, wird das Umformwerkzeug 20 zunächst geöffnet, wobei der Stempel 28 nach oben verfahren wird. In der geöffneten Stellung des Umformwerkzeugs 20 werden sowohl der erste Formeinsatz 32 als auch der zweite Formeinsatz 34 in ihre jeweilig ausgefahrene Stellung, wie hier dargestellt, bewegt. Wie zu erkennen, wird der erste Formeinsatz 32 weiter nach oben verfahren als der zweite Formeinsatz 34.
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Beim Schließen des Umformwerkzeugs 20 fährt der Stempel 28 zunächst gegen den ersten Formeinsatz 32, ohne dabei den zweiten Formeinsatz 34 zu berühren. Dabei handelt es sich natürlich nicht um eine unmittelbare Berührung des Stempels 28, da zwischen dem Stempel 28 und der Form 26, beziehungsweise den beiden Formeinsätzen 32, 34 noch das nicht dargestellte Ziehteil liegt, aus welchem das Außenbeplankungsteil 12 hergestellt wird.
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In 4 ist gerade die Situation dargestellt, in welcher der Stempel 28 auf den ersten Formeinsatz 32 drückt, wodurch zunächst die Bauteilkante 14 an dem Außenbeplankungsteil 12 ausgebildet wird. Wie zu erkennen, berührt der Stempel 28 dabei den zweiten Formeinsatz 32 nicht, da dieser in dieser Situation noch weiter von dem Stempel 28 entfernt ist, als der erste Formeinsatz 32. Mit zunehmender Verfahrbewegung des Stempels 28 nach unten fährt der Stempel 28 dann auch gegen den zweiten Formeinsatz 34 und formt dadurch die Bauteilmulde 18 des Außenbeplankungsteils 12 aus.
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Diese Situation ist in einer weiteren perspektivischen Detailansicht des Umformwerkzeugs 20 in 5 dargestellt. Der Stempel 28 verfährt noch ca. weitere 45 mm nach unten und formt dadurch das gesamte Außenbeplankungsteil 12 entsprechend aus. Über die bereits erwähnten Ausgleichsbolzen 38 wird ein entsprechender Druck des Luftkissens 36 dabei abgefangen beziehungsweise reguliert, wodurch der auf das Außenbeplankungsteil 12 ausgeübte Druck eingestellt wird.
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Die Abstände zwischen dem Stempel 28 und dem ersten Formeinsatz 32 sowie zwischen einem Pressenstößel 44 und dem oberen Ausgleichsbolzen 38 sind dabei derart abgestimmt, dass unerwünschte Druckstellen an dem Außenbeplankungsteil 12 vermieden werden.
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Mittels des Umformwerkzeugs 20 beziehungsweise mittels des erläuterten Verfahrens wird somit ein mehrstufiger Ziehprozess ermöglicht, wobei zunächst die als Charakterlinie dienende Bauteilkante 14 ausgebildet wird. Anschließend wird bedingt durch die konstruktive Gestaltung des Umformwerkzeugs 20 die als Griffmulde dienende Bauteilmulde 18 eingeformt und, sobald diese eingeformt worden ist, erfolgt das Umformen der restlichen Beplankungsfläche des Außenbeplankungsteils 12.
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Insgesamt kann durch das stufenweise Einformen der Bauteilkante 14 und der Bauteilmulde 18 ein verbesserter Ziehverhalten bei der Herstellung des Außenbeplankungsteils 12 erzielt werden. Unterschiedliche Materialspannungen innerhalb des herzustellenden Außenbeplankungsteils 12 werden vor dem eigentlichen Ziehvorgang erzeugt und während des Ziehvorgangs beziehungsweise des Fertigziehens geglättet. Dies hat unter anderem auch positive Auswirkungen auf entsprechende Nachlaufkanten im Bereich der Bauteilkante 14 sowie der Bauteilmulde 18, da diese jeweils über die entsprechenden Formeinsätze 32, 34 während des Umformvorgangs gehalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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