DE102014012337A1 - Forming tool for forming a workpiece and method for producing such a forming tool - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug (1) zum Umformen eines Werkstücks, mit einem Grundkörper (2) aus einem Metall, in welchem ein Hohlraum (3) vorgesehen ist, der mit einem Füllmaterial (4) gefüllt ist.The invention relates to a forming tool (1) for forming a workpiece, having a base body (2) made of a metal, in which a cavity (3) is provided, which is filled with a filling material (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Umformen eines Werkstücks sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Umformwerkzeugs.The invention relates to a forming tool for forming a workpiece and a method for producing such a forming tool.

Als Umformwerkzeug wird gemeinhin ein Bearbeitungswerkzeug bezeichnet, welches in den in der DIN-Norm 8580 genannten Fertigungsverfahren „Urformen” und „Umformen” Verwendung findet. Solche Umformwerkzeuge finden ihren Einsatz in verschiedenen Bereichen in der Metallindustrie und insbesondere im Karosseriebau. Vom Begriff „Umformwerkzeug” seien vorliegend ausdrücklich auch Presswerkzeuge umfasst, mittels welcher das umzuformende Werkstück in eine zum Presswerkzeug komplementäre Matrize gepresst wird.As a forming tool is commonly referred to a machining tool, which in the in the DIN standard 8580 production methods "Urformen" and "forming" is used. Such forming tools are used in various fields in the metal industry and in particular in the body shop. The term "forming tool" in the present case expressly includes pressing tools, by means of which the workpiece to be formed is pressed into a die complementary to the die.

Aus dem Stand der Technik bekannte Umform- bzw. Presswerkzeuge werden zumeist unter Anwendung eines Gussverfahrens hergestellt und aus einem Metall gegossen. Ein solches Gussverfahren ist beispielsweise aus der DE 10 2006 035 937 A1 bekannt.Forming or pressing tools known from the prior art are usually produced using a casting method and cast from a metal. Such a casting method is for example from the DE 10 2006 035 937 A1 known.

Als nachteilig bei herkömmlichen Gussverfahren zur Herstellung von Umformwerkzeugen erweist sich jedoch das relativ hohe Eigengewicht des aus Metall gegossenen Umformwerkzeugs. Darüber sind die Materialkosten für zur Fertigung von Umformwerkzeugen geeignete Metalle in der Regel relativ hoch.A disadvantage of conventional casting process for the production of forming tools, however, proves the relatively high weight of the cast metal forming tool. In addition, the material costs for the production of forming tools suitable metals are usually relatively high.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für ein Umformwerkzeug zu schaffen, welche sich gegenüber herkömmlichen Umformwerkzeugen insbesondere durch ein reduziertes Eigengewicht und/oder verringerte Herstellungskosten auszeichnet. Es ist eine weitere, zweite Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines solchen Umformwerkzeugs anzugeben.It is therefore an object of the present invention to provide an improved embodiment for a forming tool, which is characterized in particular by a reduced weight and / or reduced manufacturing costs compared to conventional forming tools. It is a further, second object of the invention to specify a production method for producing such a forming tool.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.These objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, ein Umformwerkzeug zum Umformen eines Werkstücks mit einem Grundkörper aus einem Metall auszustatten, in welchem ein Hohlraum vorgesehen ist, der wiederum mit einem Füllmaterial gefüllt ist. Typischerweise wird für das Füllmaterial entweder ein Material herangezogen, das eine geringere Massendichte aufweist als das den Hohlraum umgebende Metall oder mit geringeren Materialkosten verbunden ist als besagtes Metall oder beides. Auf diese Weise lassen sich Eigengewicht und Fertigungskosten des Umformwerkzeugs gegenüber herkömmlichen Umformwerkzeugen in erheblichem Maße reduzieren.The basic idea of the invention is accordingly to provide a forming tool for forming a workpiece with a basic body made of a metal, in which a cavity is provided, which in turn is filled with a filling material. Typically, either a material having a lower mass density than the metal surrounding the cavity or with lower material costs than said metal or both is used for the filling material. In this way, the weight and manufacturing costs of the forming tool compared to conventional forming tools can be significantly reduced.

Zur Herstellung eines solchen Umformwerkzeugs wird erfindungsgemäß ein Gussverfahren vorgeschlagen, gemäß welchem in einem Verfahrensschritt a) eine Gießform bereitgestellt wird, welche in bekannter Weise eine Mulde zur Aufnahme eines Gussmaterials aufweist. In diese Mulde wird in einem Verfahrensschritt b) zur Ausbildung eines Gießkerns ein Füllmaterial eingebracht. Schließlich wird in einem Verfahrensschritt c) das Füllmaterial zur Ausbildung des Grundkörpers des Umformwerkzeugs mit einem Gussmaterial aus Metall umgossen. Bei dem auf diese Weise gefertigten Umformwerkzeug kann der Gießkern im Umformwerkzeug verbleiben.To produce such a forming tool, a casting method is proposed according to the invention, according to which in a method step a) a casting mold is provided, which in a known manner has a recess for receiving a casting material. In this trough a filler material is introduced in a method step b) for forming a casting core. Finally, in a method step c), the filling material for forming the main body of the forming tool is encapsulated with a cast metal material. In the case of the forming tool produced in this way, the casting core can remain in the forming tool.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Füllmaterial eine geringere Massendichte aufweisen als das Material des Grundkörpers. Auf diese Weise kann das Eigengewicht des Umformwerkzeugs gegenüber Umformwerkzeugen, die keinen Hohlraum aufweisen und etwa massiv aus dem Metall des Grundkörpers hergestellt sind, verringert werden.In a preferred embodiment of the invention, the filling material may have a lower mass density than the material of the main body. In this way, the weight of the forming tool compared to forming tools that have no cavity and are made approximately solid from the metal of the body can be reduced.

Besonders bevorzugt kommt als Füllmaterial Sand in Betracht, da dieser im Vergleich zu Metallen eine deutlich geringere Massendichte aufweist und darüber auch kommerziell in großen Mengen preisgünstig erhältlich ist. Daher eignet sich ein solcher Sand, insbesondere in kompaktierter Form, im Zuge des erfindungsgemäßen Gussverfahrens als Gießkern verwendet werden.Sand is particularly preferred as a filling material, since it has a much lower mass density compared to metals and is also commercially available in large quantities at low cost. Therefore, such a sand, in particular in compacted form, is suitable as a casting core in the course of the casting process according to the invention.

Besonders zweckmäßig handelt es sich bei dem im Grundkörper des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs ausgebildeten Hohlraum um einen abgeschlossenen Hohlraum, so dass der im Rahmen des erfindungsgemäßen Gussverfahrens in der Gießform platzierte Gießkern aus dem Füllmaterial nach Abschluss des Gussverfahrens dauerhaft im Hohlraum des Grundkörpers verbleibt.Particularly expediently, the cavity formed in the main body of the forming tool according to the invention is a closed cavity, so that the casting core placed in the casting mold within the casting mold remains permanently in the cavity of the base body after completion of the casting process.

Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass das den Gießkern bildende Füllmaterial in Schritt c) mit dem Gussmaterial aus Metall im Wesentlichen vollständig umgossen wird, so dass der Gießkern nach dem Umgießen in dem gebildeten Grundkörper verbleibt.Therefore, in a preferred embodiment of the method according to the invention, it is proposed that the filling material forming the casting core be substantially completely encapsulated with the casting material of metal in step c), so that the casting core remains in the formed base body after encapsulation.

Um dies zu erreichen, wird in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens vorgeschlagen, vor dem Einbringen des Gießkerns in die Mulde gemäß Schritt b) wenigstens ein Abstützelement in der Mulde der Gießform anzubringen. Die Anbringung erfolgt dabei derart, dass der in die Mulde eingebrachte Gießkern sich über das wenigstens eine Abstützelement an der Gießform abstützt und die Gießform während des Eingießens nicht berührt. Als Abstützelement mag dabei etwa ein zapfenartig ausgebildetes Bauteil in Betracht kommen, das aus einem Metall hergestellt sein kann und nach dem Gussvorgang im gegossenen Grundkörper des Umformwerkzeugs verbleiben kann, so dass es die zwischen Hohlraum und Umgebung des Grundkörpers beim Umgießen ausgebildete Durchgangsöffnung automatisch verschließt.In order to achieve this, it is proposed in a further advantageous development of the production method according to the invention to install at least one support element in the trough of the casting mold before the casting core is introduced into the trough in accordance with step b). The attachment takes place in such a way that the casting core introduced into the depression engages over the at least one support element the mold is supported and the mold is not touched during the pouring. The support element may be about a pin-like component may be considered, which may be made of a metal and may remain after the casting process in the cast base of the forming tool so that it automatically closes the through hole formed between the cavity and the environment of the body during encapsulation.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:In each case show schematically:

1 ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Umformwerkzeug in einem Längsschnitt, 1 a forming tool produced by the method according to the invention in a longitudinal section,

2 eine perspektivische Ansicht auf eine Gießform, mittels welcher unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug hergestellt werden kann, 2 a perspective view of a casting mold, by means of which by carrying out the method according to the invention, an inventive forming tool can be produced,

3 die Gießform der 2 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie III-III der 2. 3 the mold of the 2 in a longitudinal section along the section line III-III of 2 ,

1 illustriert in einem Längsschnitt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs 1. Dieses umfasst entsprechend 1 einen Grundkörper 2 aus einem Metall, in welchem ein Hohlraum 3 vorgesehen ist, der mit einem Füllmaterial 4 gefüllt ist. Das Füllmaterial 4 dient beim Herstellen des Umformwerkzeugs 1 mittels des im Folgenden noch genauer zu erläuternden erfindungsgemäßen Gussverfahrens als Gießkern 5. Als Füllmaterial kommt beispielsweise Sand, insbesondere kompaktierter, also gepresster Sand, in Betracht. Besonders eignet sich Quarzsand. In Varianten des Beispiels sind aber auch andere geeignete Materialien vorstellbar. Um das Eigengewicht des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs 1 gegenüber herkömmlichen Umformwerkzeugen gering zu halten, empfiehlt sich als Füllmaterial 4 bzw. für den Gießkern 5 generell die Verwendung eines Materials, dessen Massendichte geringer ist als jene des Metalls, aus welchem der Grundkörper 2 gegossen ist. Insbesondere bei der Verwendung von Sand, beispielsweise Quarzsand, ergeben sich zudem erhebliche Kostenvorteile gegenüber einem Vollkörper aus Metall. 1 Illustrates in a longitudinal section an example of a forming tool according to the invention 1 , This includes accordingly 1 a basic body 2 made of a metal in which a cavity 3 is provided, with a filling material 4 is filled. The filling material 4 used when making the forming tool 1 by means of the casting method according to the invention to be explained in more detail below as a casting core 5 , As filling material, for example, sand, in particular compacted, so pressed sand, into consideration. Especially suitable is quartz sand. In variants of the example but other suitable materials are conceivable. To the weight of the forming tool according to the invention 1 To keep low compared to conventional forming tools, is recommended as a filler 4 or for the casting core 5 in general, the use of a material whose mass density is lower than that of the metal from which the base body 2 is poured. In particular, when using sand, such as quartz sand, there are also significant cost advantages over a solid metal body.

Die 2 illustriert in einer perspektivischen Ansicht eine als Sandform realisierte Gießform 6, mittels welcher unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das erfindungsgemäße Umformwerkzeug 1 hergestellt werden kann. Die 3 zeigt die Gießform 6 der 2 in einem Längsschnitt entlang der Schnittlinie III-III der 2.The 2 Illustrates in a perspective view of a mold realized as a sand mold 6 , by means of which, while carrying out the method according to the invention, the forming tool according to the invention 1 can be produced. The 3 shows the mold 6 of the 2 in a longitudinal section along the section line III-III of 2 ,

Gemäß dem hier vorgestellten Gussverfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt a) zunächst eine Gießform 6 bereitgestellt, welche eine Mulde 7 zur Aufnahme eines Gussmaterials aufweist. In die Mulde 7 wird in einem zweiten Verfahrensschritt b) das den Gießkern 5 bildende Füllmaterial 4 eingebracht. Dies geschieht vorzugsweise in dem Fachmann bekannter Weise zusammen mit einem Styropormodell, in welches das Füllmaterial 4 integriert ist. Schließlich wird in einem dritten Verfahrensschritt c) der Gießkern 5 zur Ausbildung des Grundkörpers 2 des Umformwerkzeugs 1 (vgl. 1) mit einem Gussmaterial 8 aus Metall umgossen (vgl. 3).In accordance with the casting method presented here, in a first method step a) first a casting mold is produced 6 provided, which is a trough 7 for receiving a casting material. In the hollow 7 in a second process step b) the casting core 5 forming filling material 4 brought in. This is preferably done in a manner known to those skilled in the art together with a styrofoam model into which the filler material 4 is integrated. Finally, in a third method step c) the casting core 5 for the formation of the body 2 of the forming tool 1 (see. 1 ) with a casting material 8th made of metal (cf. 3 ).

Das Füllmaterial 4 wird in diesem Fall zur Herstellung des Umformwerkezugs 1 in einem einzigen Verfahrensschritt c) umgossen. Alternativ dazu ist es denkbar, zunächst nur einen Teil des Umformwerkzeugs 1 zu gießen, derart, dass eine schalenartige Ausnehmung gebildet wird. In die Ausnehmung kann das Füllmaterial 4 eingebracht werden. Anschließend wird der Guss geschlossen und auf diese Weise das Umformwerkezug 1 fertig gestellt. Mit anderen Worten, der Verfahrensschritt c) umfasst in diesem Fall mehrere Teilschritte.The filling material 4 is in this case for the production of Umformwerkezugs 1 cast in a single process step c). Alternatively, it is conceivable, initially only a part of the forming tool 1 to pour, such that a shell-like recess is formed. In the recess, the filler material 4 be introduced. Then the casting is closed and in this way the forming train 1 finished. In other words, method step c) comprises several substeps in this case.

Besonders bevorzugt wird im Grundkörper 2 des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs 1 ein abgeschlossener Hohlraum 3 ausgebildet, so dass der im Zuge des Gussverfahrens in der Gießform 6 platzierte Gießkern 5 aus dem Füllmaterial 4 nach Abschluss des Umgießens mit einem Metall dauerhaft im Hohlraum 3 des Grundkörpers 2 verbleibt. Hierzu ist es erforderlich, den Gießkern 5 derart in der Mulde 7 in Gießform 6 zu positionieren, dass er nicht in mechanischen Kontakt mit der Oberfläche der die Mulde 7 bildenden Bereiche der Gießform 6 gerät. Daher werden im Zuge der Positionierung des Gießkerns 5 in der Mulde 7 gemäß Schritt b) die in 2 gezeigten Abstützelemente 9 in der Mulde 7 der Gießform 6 angebracht. Die Anbringung der Abstützelemente 9 erfolgt dabei derart, dass der in die Mulde 7 eingebrachte Gießkern 6 sich ausschließlich über die Abstützelemente 9 an der Gießform 6 abstützt, die Gießform 6 selbst also nicht berührt.Particular preference is given in the main body 2 the forming tool according to the invention 1 a closed cavity 3 formed so that in the course of the casting process in the mold 6 placed casting core 5 from the filler 4 after completion of the casting with a metal permanently in the cavity 3 of the basic body 2 remains. For this it is necessary, the casting core 5 like that in the hollow 7 in casting mold 6 to position it so that it does not make mechanical contact with the surface of the trough 7 forming areas of the mold 6 device. Therefore, in the course of the positioning of the casting core 5 in the hollow 7 according to step b) the in 2 shown supporting elements 9 in the hollow 7 the mold 6 appropriate. The attachment of the support elements 9 takes place in such a way that the in the trough 7 introduced casting core 6 exclusively on the support elements 9 at the mold 6 supports the mold 6 so not touched yourself.

Besagte Abstützelemente 9 können wie in 2 dargestellt als Abstützzapfen, beispielsweise aus einem Metall, realisiert sein. Diese verbleiben nach dem Gussvorgang im gegossenen Grundkörper 2 des Umformwerkzeugs 1, so dass sie die zwischen Hohlraum 3 und Umgebung des Grundkörpers 2 ausgebildeten Durchgangsöffnungen verschließen. Said support elements 9 can like in 2 shown as a support pin, for example, made of a metal, be realized. These remain after the casting process in the cast body 2 of the forming tool 1 so that they are between the cavity 3 and environment of the body 2 close trained through holes.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN-Norm 8580 [0002] DIN standard 8580 [0002]

Claims (7)

Umformwerkzeug (1) zum Umformen eines Werkstücks, mit einem Grundkörper (2) aus einem Metall, in welchem ein Hohlraum (3) vorgesehen ist, der mit einem Füllmaterial (4) gefüllt ist.Forming tool ( 1 ) for forming a workpiece, with a base body ( 2 ) of a metal in which a cavity ( 3 ) provided with a filling material ( 4 ) is filled. Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug mittels eines Gießverfahrens hergestellt ist.Forming tool according to claim 1, characterized in that the forming tool is produced by means of a casting process. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (4) eine geringere Massendichte aufweist als das Material des Grundkörpers (2).Forming tool according to claim 1 or 2, characterized in that the filling material ( 4 ) has a lower mass density than the material of the main body ( 2 ). Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (4) Sand umfasst oder ist.Forming tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filling material ( 4 ) Includes or is sand. Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeugs (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer eine Mulde (7) zur Aufnahme eines Gussmaterials (8) aufweisenden Gießform (6), b) Einbringen eines einen Gießkern (5) bildenden Füllmaterials (5) in die Mulde (7) der Gießform (6), c) Umgießen des Füllmaterials (4) mit einem Gussmaterial (8) aus Metall zur Ausbildung des Grundkörpers (2) des Umformwerkzeugs (1).Method for producing a forming tool ( 1 ), in particular according to one of the preceding claims, comprising the following steps: a) providing a well ( 7 ) for receiving a casting material ( 8th ) having casting mold ( 6 ), b) introducing a casting core ( 5 ) forming filling material ( 5 ) in the hollow ( 7 ) of the casting mold ( 6 ), c) casting over the filling material ( 4 ) with a casting material ( 8th ) of metal for the formation of the basic body ( 2 ) of the forming tool ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial (4) in Schritt c) mit dem Gussmaterial (8) aus Metall vollständig umgossen wird, so dass der Gießkern (5) nach dem Umgießen in dem gebildeten Grundkörper (2) verbleibt.Method according to claim 5, characterized in that the filling material ( 4 ) in step c) with the casting material ( 8th ) is completely encapsulated of metal, so that the casting core ( 5 ) after casting in the formed body ( 2 ) remains. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des Gießkerns (5) in die Mulde (7) wenigstens ein Abstützelement (9) in der Mulde (7) angebracht wird, derart, dass der in die Mulde (7) eingebrachte Gießkern (5) sich über das wenigstens eine Abstützelement (9) an der Gießform (6) abstützt und die Gießform (6) nicht berührt.Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that prior to the introduction of the casting core ( 5 ) in the hollow ( 7 ) at least one support element ( 9 ) in the hollow ( 7 ) is placed in such a way that the in the trough ( 7 ) embedded casting core ( 5 ) over the at least one support element ( 9 ) on the casting mold ( 6 ) and the casting mold ( 6 ) not touched.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102006035937A1 (en) 2006-07-31 2008-02-07 Daimler Ag - Shaping tool with a punch as active tool part, a clamp, and a mold where the active tool part can be a shell (sic) useful in vehicle construction is cheaper and quicker to produce than previous tools

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Non-Patent Citations (1)

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Title
DIN-Norm 8580

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