DE102017207934A1 - Composite tool and method for producing a sheet metal component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verbundwerkzeug zur Herstellung eines flächigen Blechbauteils (K), mit einer eine Matrize (1) aufweisenden ersten Struktur (O) und einer einen Stempel (2) aufweisenden zweiten Struktur (U), wobei wenigstens die erste Struktur (O) oder die zweite Struktur (U) zumindest teilweise translatorisch verstellbar ist und an der zweiten Struktur (U) zusätzlich zu dem Stempel (2) wenigstens ein relativ zu dem Stempel (2) translatorisch verstellbarer Blechhalter (3) vorgesehen ist, um die Matrize (1) und den Stempel (2) gegeneinander zu pressen und das Blechbauteil (K) aus einem zwischen der Matrize (1) und dem Stempel (2) befindlichen Blechrohling (K') durch Ziehen auszuformen. Der Blechhalter (3) ist hierbei eingerichtet, einen äußeren Rand des zu ziehenden Blechrohlings (K') an dem Blechhalter (3) zu halten.Des Weiteren ist vorgesehen, dass- die Matrize (1) der ersten Struktur (O) wenigstens zweiteilig, mit einer inneren Matrize (1A) und einer äußeren Matrize (1B) ausgeführt ist, wobei die innere Matrize (1A) und die äußere Matrize (1B) an der ersten Struktur (O) relativ zueinander verstellbar sind, und- die äußere Matrize (1B) und der relativ zu dem Stempel (2) translatorisch verstellbare Blechhalter (3) einander gegenüberliegen und eingerichtet sind, beim Pressen der zweiteiligen Matrize (1) und des Stempels (2) gegeneinander zwischen sich ein Abfallstück (A) des Blechrohlings (K') zu halten, das mit dem Pressen der Matrize (1) und des Stempels (2) gegeneinander an dem äußeren Rand des gezogenen Blechrohlings (K') abgetrennt wird.In particular, the invention relates to a composite tool for producing a laminar sheet metal component (K) having a first structure (O) having a die (1) and a second structure (U) having a punch (2), wherein at least the first structure (O) or the second structure (U) is at least partially translationally adjustable and at least one relative to the punch (2) translationally adjustable sheet holder (3) is provided on the second structure (U) in addition to the punch (2) to the die (1 ) and press the punch (2) against each other and form the sheet metal component (K) from a located between the die (1) and the punch (2) sheet metal blank (K ') by pulling. The sheet metal holder (3) is hereby adapted to hold an outer edge of the sheet metal blank (K ') to be drawn on the sheet holder (3). It is further provided that the die (1) of the first structure (O) at least two parts, with an inner die (1A) and an outer die (1B), the inner die (1A) and the outer die (1B) being adjustable relative to each other on the first structure (O), and the outer die (1B ) and the relative to the punch (2) translationally adjustable sheet metal holder (3) are opposite to each other and are arranged when pressing the two-part die (1) and the punch (2) against each other between a waste piece (A) of the sheet blank (K ') held with the pressing of the die (1) and the punch (2) against each other at the outer edge of the drawn sheet blank (K ') is separated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbundwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 21.The invention relates to a composite tool according to the preamble of
Verbundwerkzeuge und insbesondere Gesamtverbundwerkzeuge sind üblicherweise dadurch charakterisiert, dass mindestens zwei technologisch verschiedene Bearbeitungsverfahren in einem Werkzeug und in einem Pressenhub durchgeführt werden. Mit anderen Worten werden mehrere Operationen oder Funktionen in einem Werkzeug oder Bearbeitungsschritt integriert. Gemeinhin werden Verbundwerkzeuge bisher überwiegend für geometrisch einfache Bauteile eingesetzt, die in der Regel aus einem Blechstreifen gefertigt werden. In der Herstellung großer, komplexer Blechbauteile, z.B. Karosseriebauteilen, aus Blechrohlingen, z.B. in Form von Einzelplatinen, ist der Einsatz von Gesamtverbundwerkzeugen nicht gebräuchlich.Composite tools and in particular overall composite tools are usually characterized in that at least two technologically different machining processes are performed in one tool and in one press stroke. In other words, multiple operations or functions are integrated into a tool or machining step. Commonly composite tools are used mainly for geometrically simple components, which are usually made of a metal strip. In the manufacture of large, complex sheet metal components, e.g. Body components, of sheet metal blanks, e.g. in the form of single boards, the use of Gesamtverbundwerkzeugen is not common.
Karosserieblechteile werden in der Regel in einer Operationsfolge von Ziehen, Beschneiden, Lochen und Fertigformen in mehreren Werkzeugen oder Werkzeugstufen hergestellt. Das Fertigformen kann insbesondere eine Abkant-Operation darstellen. Typischerweise stellt das Ziehen der Bauteil-Grundform aus einem ebenen Blechrohling die erste Operation im Herstellungsprozess mit Linien- oder Transferwerkzeugen dar. Das Ziehen ist typischerweise ein Tiefzieh-, Streckzieh- oder kombinierter Vorgang in einem Werkzeug. Anschließend, in vom Ziehen getrennten Operationen, erfolgen die weiteren Schritte wie Lochen, Schneiden und Fertigformen.Body panels are typically manufactured in a series of operations of drawing, trimming, punching, and finishing in multiple dies or tool stages. The finished molding can in particular represent a bending operation. Typically, drawing the component base from a flat sheet metal blank is the first operation in the manufacturing process with line or transfer tools. The drawing is typically a deep drawing, stretch drawing, or combined operation in a tool. Subsequently, in operations separate from the drawing, the further steps are carried out such as punching, cutting and finishing.
Die häufigsten Schneidprozesse an Karosserieblechteilen sind z.B. Scherschneidprozesse:
- - Lochen: Zur Erzeugung einer geschlossenen Innenkontur am Werkstück
- - Beschneiden: Hierbei wird der äußere Ziehrand abgeschnitten, um die Außenkontur des Bauteils zu erzeugen, bzw. eine vorläufige Außenkontur, die in einer nachfolgenden Operation weiter bearbeitet wird.
- - Weitere Schneidprozesse ohne Bedeutung für die vorliegende Erfindung sind z.B. das Einschneiden oder Ausklinken.
- - Punching: To create a closed inner contour on the workpiece
- - Trimming: Here, the outer drawing edge is cut to produce the outer contour of the component, or a preliminary outer contour, which is further processed in a subsequent operation.
- Other cutting processes of no significance to the present invention include, for example, cutting or notching.
Unter Nach- oder Fertigformen werden ferner formgebende Operationen zumeist in der letzten Werkzeugstufe verstanden. Ein Prozess des Nach- oder Fertigformens stellt das Abkanten dar. Dabei wird der Rand des gezogenen und beschnittenen Blechteils um etwa 90° „umgebogen“. Abgekantete Borde an Blechteilen dienen z.B. als Fügeflansche oder als Vorform für eine Bördel- oder Rollfalzoperation im Rohbau, wo das Einzelteil mit weiteren zu einem Zusammenbau gefügt wird. Zumeist erfolgt das Abkanten in der letzten Operation.Subsequent or finished molds are also understood to mean shaping operations, usually in the last tool stage. A process of post-forming or finish-forming represents the folding. In this case, the edge of the drawn and trimmed sheet metal part is "bent" by about 90 °. Beveled shelves on sheet metal parts serve e.g. as Fügeflansche or as a preform for a crimping or Rollfalzoperation in shell, where the item is joined with others to an assembly. In most cases, the folding takes place in the last operation.
Die
Weitere Varianten des Nach- oder Fertigformens sind z.B. das Nachschlagen oder Kalibrieren. Dabei wird bereichsweise auf ein bereits geformtes Bauteil eingewirkt, um dessen Geometrie lokal zu beeinflussen. Hierbei werden z.B. Verprägungen eingebracht oder Radien verkleinert.Other variants of post-forming or finish-forming are e.g. looking up or calibrating. In some cases, an already formed component is acted upon in order to locally influence its geometry. Here, e.g. Deformations introduced or reduced radii.
Bekannt ist ferner die Kombination aus Beschneiden und Abkanten in einem Folgewerkzeug an in einem ersten Werkzeug gezogenen Bauteil, wobei das Schneidmesser (mit einer Schneidleiste) gleichzeitig als Abkantleiste dient. Dies ist schematisch dargestellt in den
Ausgehend von dem vorstehend diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reduzierung der Gesamtzahl der zur Fertigung eines Blechbauteils erforderlichen Werkzeuge und hierüber eine Reduzierung der Betriebsmittelkosten sowie der Entwicklungs- und Beschaffungszeiten zu erreichen und Prozessketten zu verkürzen.Based on the above-discussed prior art, the invention has the object to achieve a reduction in the total number of tools required for the production of a sheet metal component and this reduction in equipment costs and the development and procurement times and to shorten process chains.
Diese Aufgabe wird sowohl mit einem Verbundwerkzeug des Anspruchs 1 als auch mit einem Herstellungsverfahren des Anspruchs 21 gelöst.This object is achieved both with a composite tool of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verbundwerkzeug zur Herstellung eines flächigen Blechbauteils mit einer eine (Zieh-) Matrize aufweisenden ersten Struktur und einer einen (Zieh-) Stempel aufweisenden zweiten Struktur vorgeschlagen. Wenigstens die erste Struktur oder die zweite Struktur ist zumindest teilweise translatorisch verstellbar, um die Matrize und den Stempel gegeneinander zu pressen und hierdurch das Blechbauteil aus einem zwischen der Matrize und dem Stempel befindlichen Blechrohling, z.B. einer ebenen Platine, durch Ziehen, d.h., durch einen Ziehvorgang und Herstellung eines Ziehteils, auszuformen. Hierfür ist an der zweiten Struktur zusätzlich zu dem Stempel wenigstens ein relativ zu dem Stempel translatorisch verstellbarer Blechhalter vorgesehen ist. Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
- - die Matrize der ersten Struktur wenigstens zweiteilig, mit einer inneren Matrize und einer äußeren Matrize ausgeführt ist, wobei die innere Matrize und die äußere Matrize an der ersten Struktur relativ zueinander verstellbar sind, und
- - die äußere Matrize und der relativ zu dem Stempel translatorisch verstellbare Blechhalter einander gegenüberliegen und eingerichtet sind, beim Pressen der zweiteiligen Matrize und des Stempels gegeneinander zwischen sich ein Abfallstück des Blechrohlings zu halten, das mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander an einem äußeren Rand des gezogenen Blechrohlings - respektive des aus dem Blechrohling hergestellten Ziehteils - abgetrennt wird.
- the die of the first structure is made at least in two parts, with an inner die and an outer die, the inner die and the outer die on the first structure being adjustable relative to one another, and
- - The outer die and the relative to the punch translationally adjustable sheet holder are opposed to each other and are arranged to hold when pressing the two-part die and the punch against each other between a piece of waste of the sheet blank, which with the pressing of the die and the punch against each other at an outer Edge of the drawn sheet metal blank - respectively of the drawn part produced from the sheet metal blank - is separated.
Derart erfolgt beim Pressen der wenigstens zweiteiligen Matrize und des Stempels gegeneinander zusätzlich zu dem Ziehen des Blechrohlings (in einer ersten Verstellphase der ersten und zweiten Strukturen) ein randseitiges Beschneiden (in wenigstens einer nachfolgenden zweiten Verstellphase). Der translatorisch verstellbare Blechhalter sichert hierbei im Zusammenspiel mit der wenigstens zweiteiligen Matrize die definierte Position und Ausrichtung des abzutrennenden Abfallstücks und gewährleistet durch seine Verstellbarkeit relativ zu dem Stempel die Integration einer Beschneidungsoperation in den Pressenhub.Thus, when pressing the at least two-part die and the punch against each other in addition to the drawing of the sheet blank (in a first adjustment phase of the first and second structures) is a marginal trimming (in at least one subsequent second adjustment phase). The translationally adjustable blank holder secures the defined position and orientation of the waste piece to be separated in cooperation with the at least two-part die and, through its adjustability relative to the punch, ensures the integration of a cutting operation into the press stroke.
Dass die innere Matrize und die äußere Matrizen an der ersten Struktur relativ zueinander verstellbar sind, schließt sowohl ein, dass die innere Matrize relativ zu der äußeren Matrize verstellbar ist, als auch, dass die äußere Matrize relativ zu der inneren Matrize verstellbar ist. Durch die Verstellbarkeit der inneren und äußeren Matrizen relativ zueinander an der ersten Struktur sowie durch das Zusammenwirken mit dem verstellbaren Blechhalter der zweiten Struktur kann über den Pressenhub besonders einfach ein Abtrennen des Abfallstücks realisiert werden. Grundsätzlich kann dabei die äußere Matrize der ersten Struktur die innere Matrize zumindest teilweise umschließen.The fact that the inner die and the outer dies on the first structure are adjustable relative to each other includes both that the inner die is adjustable relative to the outer die, and that the outer die is adjustable relative to the inner die. Due to the adjustability of the inner and outer matrices relative to each other on the first structure as well as through the interaction with the adjustable plate holder of the second structure, a separation of the waste piece can be realized in a particularly simple manner via the press stroke. In principle, the outer die of the first structure may at least partially surround the inner die.
In einer Ausführungsvariante weist die äußere Matrize einen ersten Formschlussbereich auf und der Blechhalter weist einen zweiten Formschlussbereich auf. Über die ersten und zweiten Formschlussbereiche der äußeren Matrize und des Blechhalters wird das Abfallstück des Blechrohlings beim Pressen (lokal) verformt, sodass zumindest ein Bereich des Abfallstücks formschlüssig in wenigstens einen der ersten und zweiten Formschlussbereiche greift und/oder wenigstens einer der ersten und zweiten Formschlussbereiche in das Abfallstück formschlüssig eingreift. Die ersten und zweiten Formschlussbereiche dienen somit der Fixierung des Abfallstücks zwischen dem Blechhalter und der äußeren Matrize beim Pressen. Die ersten und zweiten Formschlussbereiche können beispielsweise als Vorsprünge und/oder Vertiefungen ausgebildet sein. Beispielsweise ist eine Auswölbung an der äußeren Matrize zur Herstellung einer hiermit korrespondierenden Sicke am Abfallstück des Blechrohlings vorgesehen.In one embodiment variant, the outer die has a first form-fitting region and the blank holder has a second form-fitting region. The scrap piece of the sheet metal blank is deformed (locally) during pressing via the first and second form-fit regions of the outer die and so that at least one region of the scrap piece engages positively in at least one of the first and second form-fitting regions and / or at least one of the first and second form-fitting regions engages positively in the waste piece. The first and second positive locking areas thus serve to fix the waste piece between the blank holder and the outer die during pressing. The first and second form-fitting regions may be formed, for example, as projections and / or depressions. For example, a bulge is provided on the outer die for producing a bead corresponding thereto at the waste piece of the sheet metal blank.
Das Verbundwerkzeug ist somit eingerichtet, eine zum Umformen des Blechrohlings aufgebrachte Presskraft gleichzeitig dazu zu nutzen, einen äußeren Rand des Blechrohlings als Abfallstück abzutrennen und damit den Blechrohling zu beschneiden. Ggf. wird auch gleich der Rand des Blechbauteils fertiggeformt, zumindest aber umgeformt. In einem Pressenhub erfolgt somit zusätzlich zu einem Umformen ein Beschneiden und z.B. ein randseitiges Umbiegen oder Abkanten. Die erste Struktur und die zweite Struktur können folglich nicht nur eingerichtet sein, mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander auch einen äußeren Rand des Blechrohlings als Abfallstück abzutrennen. Vielmehr können die erste Struktur und die zweite Struktur auch eingerichtet sein, einen Randabschnitt des Blechbauteils, an dem ein durch das Abtrennen des Abfallstücks entstehender Trennrand vorliegt, vor oder nach dem Abtrennen des Abfallstücks umzuformen. In diesem Zusammenhang kann insbesondere vorgesehen sein, dass mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander der Randabschnitt des Blechbauteils, an dem der Trennrand vorliegt, vor dem Abtrennen des Abfallstücks gebogen oder nach dem Abtrennen des Abfallstücks abgekantet wird. Hierbei stellt dann eine Presse, auf der das Verbundwerkzeug mit den ersten und zweiten Strukturen gerüstet ist, den alleinigen Antrieb für alle Werkzeugfunktionen dar, d.h. es sind keine weiteren hydraulischen oder anderweitigen Aktuatoren eingesetzt, um das Beschneiden und Fertigformen zu realisieren.The composite tool is thus adapted to simultaneously use a pressing force applied for forming the sheet metal blank to separate an outer edge of the sheet metal blank as a piece of waste and thus to trim the sheet metal blank. Possibly. The edge of the sheet metal component is also finished, but at least deformed. Thus, in one press stroke, trimming and e.g. an edge bending or folding. Consequently, the first structure and the second structure can not only be set up with the pressing of the die and the punch against each other and also separate an outer edge of the sheet metal blank as a waste piece. Rather, the first structure and the second structure may also be arranged to reshape an edge portion of the sheet metal component on which a separation edge resulting from the separation of the waste piece is formed before or after the separation of the waste piece. In this context, it can be provided in particular that with the pressing of the die and the stamp against each other, the edge portion of the sheet metal component, on which the separating edge is present, bent before separating the waste piece or folded after the separation of the waste piece. In this case, a press on which the composite tool is equipped with the first and second structures is then the sole drive for all tool functions, i. There are no other hydraulic or other actuators used to realize the trimming and finish molding.
Bei einem erfindungsgemäßen Verbundwerkzeug kann über die relativ zueinander verstellbaren inneren und äußeren Matrizen mindestens eine Folgeoperation im Ziehwerkzeug integriert werden. Hierbei ist zumindest ein äußeres Beschneiden des Blechbauteils in die Ziehstufe integriert. Dabei kann es sich insbesondere um ein umlaufendes Beschneiden, mithin einen Komplettbeschnitt, handeln. Denkbar ist aber auch, nur einen ersten Segmentbeschnitt im Ziehwerkzeug durchzuführen, was z.B. beim Sonderfall eines Ziehens mit offenen Köpfen realisierbar wäre. Das Ziehen und das Beschneiden erfolgen dabei grundsätzlich in einem durchgehenden Hub des Verbundwerkzeugs. Die erzeugte Trenn- oder Beschnittkante kann sowohl die Kontur des Fertigteils darstellen, als auch in weiteren Operationen, z.B. einem Abkanten oder Nachformen, weiter bearbeitet werden.In a composite tool according to the invention, at least one follow-up operation in the drawing tool can be integrated via the relatively adjustable inner and outer dies. In this case, at least an external trimming of the sheet metal component is integrated into the drawing stage. This may in particular be a circumferential trimming, thus a complete trimming. It is also conceivable, however, to carry out only a first segment trimming in the drawing tool, which would be possible, for example, in the special case of pulling with open heads. Pulling and trimming are basically done in a continuous stroke of the composite tool. The generated separation or Bleeding edge can both represent the contour of the finished part, as well as in other operations, such as a folding or post-forming, further processed.
Das erfindungsgemäße Verbundwerkzeug ermöglicht es, die Anzahl der Werkzeuge für die Herstellung eines Blechbauteils um mindestens eine Operation zu reduzieren. Die Erfindung ist hierbei z.B. nicht auf Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf die Fertigung anderer flächiger Blechbauteile, insbesondere Blechbauteile aus Stahl, Aluminium oder anderen Werkstoffen.The composite tool according to the invention makes it possible to reduce the number of tools for the production of a sheet metal component by at least one operation. The invention is in this case e.g. not limited to body parts for motor vehicles, but also extends to the production of other sheet metal components, in particular sheet metal components made of steel, aluminum or other materials.
Die Integration eines randseitigen Beschneidens des Blechrohlings ist dabei auch zu trennen von dem Setzen eines Entlastungsschlitzes in einem inneren Abfallbereich des Bauteils, z.B. in einer Fensteröffnung. Ein solcher Entlastungsschnitt wird während der Umformung aufgezogen, wodurch der Materialfluss von „innen nach außen“ begünstigt wird. Dabei handelt es sich jedoch nur um einen linienförmigen Schnitt, d.h. keine Beschnittoperation. Es entsteht in dieser Operation kein Abfallstück, das aus dem Werkzeug abgeführt werden müsste. Der Bereich des aufgezogenen Entlastungsschnitts wird erst in einer nachgelagerten Operation ausgeschnitten. Folglich handelt es sich nicht um die Integration einer Beschnittoperation in das Ziehwerkzeug.The integration of edge trimming of the sheet metal blank is also to be separated from the setting of a relief slot in an internal waste area of the component, e.g. in a window opening. Such a relief cut is raised during forming, which favors the material flow from "inside out". However, this is only a linear cut, i. no trimming operation. There is no waste in this operation, which would have to be removed from the tool. The area of the wound relief cut is cut out only in a downstream operation. Consequently, this is not the integration of a trim operation into the puller.
Ebenfalls bekannt ist, innere Entlastungsschnitte oder -löcher bereits beim Zuschneiden eines Blechrohlings einzubringen. Auch hier handelt es sich nicht um die Integration einer Beschnittoperation in das Ziehwerkzeug. Ebenfalls bekannt ist, dass im Ziehwerkzeug Lochstempel verbaut werden. Diese dienen dazu, Löcher im Abfallbereich des Bauteils zu schneiden, die zur Zentrierung des Ziehteils in der nachfolgenden Operation dienen. Auch hier handelt es sich nicht um die Integration einer Beschnittoperation in das Ziehwerkzeug, wie es die vorgeschlagene Lösung vorsieht.It is also known to introduce internal relief cuts or holes already when cutting a sheet metal blank. Again, this is not the integration of a trim operation into the drag tool. It is also known that in the drawing tool punches are installed. These serve to cut holes in the waste area of the component, which serve to center the drawn part in the subsequent operation. Again, this is not the integration of a trim operation into the puller, as the proposed solution envisages.
In einer Ausführungsvariante integriert das Verbundwerkzeug einen umlaufenden äußeren Bauteilbeschnitts in der Ziehstufe. Weitere Operationen können in möglichen Weiterbildungen in die Ziehstufe zu integriert sein. Dabei handelt es sich z.B. um die Integration von Ziehen, Schneiden und Abkanten oder Ziehen, Schneiden, Abkanten und Prägen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die gesamte Fertigungsfolge eines Blechbauteils in dem Verbundwerkzeug und in einem damit umgesetzten Pressenhub zu realisieren.In one embodiment, the composite tool integrates a circumferential outer component truncation in the drawing stage. Further operations may be integrated in possible developments in the drawing stage. These are e.g. to the integration of pulling, cutting and bending or pulling, cutting, folding and stamping. This makes it possible, for example, to realize the entire production sequence of a sheet metal component in the composite tool and in a press stroke converted therewith.
Die vorgeschlagene Lösung unterscheidet sich dabei auch von Folgeverbundwerkzeugen, die dadurch charakterisiert sind, dass die Fertigung der Bauteile aus einem Blechstreifen (vom Coil) erfolgt, der schrittweise durch eine Abfolge von mehreren Werkzeugstufen geschoben oder gezogen wird. Das fertige Bauteil wird erst in der letzten Stufe vom Streifen getrennt. Mit Folgeverbundwerkzeugen werden in der Regel nur kleine bis mittelgroße, geometrisch einfache Bauteile in hohen Stückzahlen gefertigt. Mit der vorgeschlagenen Lösung ist es demgegenüber möglich, dass große, komplexe Blechbauteile aus einem flächigen Blechrohling, z.B. in der Form einer Einzelplatine, herstellbar sind, wobei eine Umformoperation dem Bauteilbeschnitt zeitlich vorangestellt ist.The proposed solution also differs from follow-on composite tools, which are characterized in that the manufacture of the components from a sheet metal strip (from the coil) takes place, which is pushed or pulled stepwise through a sequence of several tool stages. The finished component is only separated from the strip in the last step. Follow-on composite tools usually only produce small to medium-sized, geometrically simple components in large quantities. By contrast, with the proposed solution it is possible for large, complex sheet-metal components to be produced from a sheet-metal sheet blank, e.g. in the form of a single board, can be produced, wherein a forming operation is timed preceded by the component trimming.
Das Verbundwerkzeug bildet hierbei typischerweise ein bauteilspezifisches Presswerkzeug, in dem ein Blechrohling global umgeformt wird. Hierbei folgt ein Abtrennen, vorzugsweise ein Scherschneiden am Umfang der dreidimensional geformten Geometrie, kein Laser- oder Wasserstrahlschneiden in der Horizontalebene. Darüber hinaus wird das Blechbauteil nicht ausgeschnitten, sondern ein Abfallstück vom Blechrohling abgeschnitten.The composite tool hereby typically forms a component-specific pressing tool in which a sheet metal blank is formed globally. This is followed by a separation, preferably a shear cutting on the circumference of the three-dimensionally shaped geometry, no laser or water jet cutting in the horizontal plane. In addition, the sheet metal component is not cut out, but a piece of waste cut from the sheet metal blank.
Alternativ oder ergänzend ist in einer Ausführungsvariante der Blechhalter an der zweiten Struktur relativ zu dem Stempel in eine Einlegeposition auf die äußere Matrize zu verstellbar. In der dann eingenommenen Einlegeposition ist der Blechrohling mit einem randseitigen Abschnitt auf dem Blechhalter anzuordnen. Beim anschließenden Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander ist der Blechhalter relativ zu dem Stempel in eine zu der Einlegeposition verschiedene Halteposition verstellbar, in der das von dem Blechrohling abgetrennte Abfallstück zwischen der äußeren Matrize und dem Blechhalter gehalten ist. Beispielsweise wird der Blechhalter aus der Einlegeposition unter Einwirkung der ersten Struktur und insbesondere der mit der ersten Struktur verstellten äußeren Matrize verlagert. Das zwischen der äußeren Matrize und dem verstellbaren Blechhalter vorgesehene Abfallstück des Blechrohlings wird hierbei gegebenenfalls definiert umgeformt. In jedem Fall wird durch den relativ zu dem Stempel verstellbaren Blechhalter das abgetrennte Abfallstück am Ende des Pressenhubes in einer definierten Position gehalten und kann relativ zu dem fertiggestellten Blechbauteil verlagert werden. Dies ist insbesondere mit Blick auf das Abführen des Abfallstücks aus dem Verbundwerkzeug von Vorteil.Alternatively or additionally, in one embodiment, the blank holder on the second structure is adjustable relative to the punch in a loading position on the outer die. In the then occupied insertion position of the sheet metal blank is to be arranged with a peripheral portion on the sheet holder. During the subsequent pressing of the die and the punch against each other, the sheet holder is adjustable relative to the punch in a different holding position to the insertion position, in which the separated from the sheet blank waste between the outer die and the blank holder is held. For example, the blank holder is displaced from the loading position under the action of the first structure and in particular of the outer die displaced with the first structure. The waste piece of the sheet metal blank provided between the outer die and the adjustable sheet holder is hereby reshaped as required. In any case, the separated waste piece is held in a defined position at the end of the press stroke by the plate holder which can be adjusted relative to the punch and can be displaced relative to the finished sheet metal component. This is particularly advantageous with regard to the removal of the waste piece from the composite tool.
Wie bereits obig ausgeführt, ist das vorgeschlagene Verbundwerkzeug eingerichtet, eine zum Umformen des Blechrohlings aufgebrachte Presskraft und damit den Pressenhub gleichzeitig auch dazu zu nutzen, das Abfallstück abzutrennen und ggf. den Rand des Blechbauteils fertigzuformen. Dementsprechend können dann auch in einer Ausführungsvariante durch die translatorische Verstellung der ersten Struktur und der zweiten Struktur aufeinander zu der Blechhalter relativ zu dem Stempel und/oder die inneren und äußeren Matrizen relativ zueinander verstellt werden. Der Blechhalter ist somit beispielsweise während des Pressenhubes relativ zu dem Stempel nicht fremdkraftbetätigt durch einen zusätzlichen Antrieb verstellbar, sondern allein durch die Pressenkraft. Eine Relativbewegung des Blechhalters zu dem Stempel wird somit allein durch die Verstellung der ersten und zweiten Strukturen aufeinander zu und den damit realisierten Pressenhub verursacht. Ein zusätzlicher (motorischer) Verstellantrieb ist hierfür nicht vorgesehen. Gleiches gilt für die alternativ oder ergänzend vorgesehene Verstellung innerer und äußerer Matrizen relativ zueinander während des Pressens.As already stated above, the proposed composite tool is set up to simultaneously use a pressing force applied to reshape the sheet metal blank and thus also the press stroke to separate the piece of waste and, if necessary, to shape the edge of the sheet metal component. Accordingly, in an embodiment variant, the translucent adjustment of the first structure and the second structure toward one another can then also lead to the sheet metal holder relative to the stamp and / or the inner and outer dies relative to one another be adjusted. The blank holder is thus not power-operated by an additional drive, for example, during the press stroke relative to the punch adjustable, but solely by the pressing force. A relative movement of the plate holder to the stamp is thus caused by the adjustment of the first and second structures toward each other and the thus realized press stroke. An additional (motor) adjustment is not provided for this purpose. The same applies to the alternative or supplementary intended adjustment of inner and outer matrices relative to each other during the pressing.
In einer Ausführungsvariante ist an der zweiten Struktur zusätzlich eine Stempelankonstruktion vorgesehen, die zwischen dem Blechhalter und einem Einführbereich für eine Schneide der ersten Struktur angeordnet ist. Durch das Vorsehen einer zusätzlichen Stempelankonstruktion kann beispielsweise das Risiko eines Kantenaufwurfs an der Trennkante reduziert werden. Die Stempelankonstruktion liegt benachbart zu einem Bereich der zweiten Struktur, dem Einführbereich, vor, in den eine für das Beschneiden des Blechrohlings vorgesehene Schneide der zweiten Struktur beim Pressen eintauchen kann. In einer Ausführungsvariante liegt die Stempelankonstruktion vor diesem Hintergrund einem Niederhalter der ersten Struktur gegenüber. Die Stempelankonstruktion kann in einer Ausführungsvariante zu dem Stempel und andererseits zu dem Blechhalter (quer zu Verstellrichtung des Blechhalters) beabstandet sein. In einer alternativen Ausführungsvariante kann die Stempelkonstruktion aber auch integraler Bestandteil des Stempels sein.In one embodiment, a stamp structure is additionally provided on the second structure, which is arranged between the blank holder and an insertion region for a cutting edge of the first structure. By providing an additional stamp construction, for example, the risk of edge throw-off at the separating edge can be reduced. The stamping structure is adjacent to an area of the second structure, the lead-in area, into which a cutting edge of the second blank provided for cutting the sheet metal blank can dip during pressing. In one embodiment variant, the stamp construction against this background is opposite to a hold-down of the first structure. In one variant of the embodiment of the stamp, the stamp construction can be spaced apart from the stamp and at the same time from the sheet metal holder (transversely to the adjustment direction of the sheet metal holder). In an alternative embodiment variant, however, the stamp construction can also be an integral part of the stamp.
Grundsätzlich können die erste Struktur und die zweite Struktur des Verbundwerkzeugs eingerichtet sein, mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander das Abfallstück durch Scherschneiden abzutrennen.In principle, the first structure and the second structure of the composite tool may be arranged to cut off the waste piece by shearing with the pressing of the die and the punch against each other.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen wenigstens zweiteilig ausgeführten Matrize, bei der eine innere Matrize und eine äußere Matrize relativ zueinander verstellbar sind, kann in einer Variante für das Abtrennen des Abfallstücks an der äußeren Matrize eine Schneidkante ausgebildet oder eine Schneide montiert sein. Im zuerst genannten Fall bildet eine an die innere Matrize angrenzende Kante der äußeren Matrize eine Schneidkante für das Abtrennen des Abfallstücks. Die äußere Matrize wird hier (gegebenenfalls zusammen mit dem gegenüberliegenden Blechhalter) während des Pressenhubs relativ zu der inneren Matrize verstellt. Im anderen vorstehend genannten Fall ist an die äußere Matrize eine separate Schneide respektive ein Schneidmesser mit einer solchen Schneide montiert.In the inventively proposed at least two-part die, in which an inner die and an outer die are adjustable relative to each other, may be formed in a variant for the separation of the waste piece on the outer die a cutting edge or mounted a cutting edge. In the former case, an edge of the outer die adjacent to the inner die forms a cutting edge for the separation of the waste piece. The outer die is here (possibly together with the opposite blank holder) adjusted during the Pressenhubs relative to the inner die. In the other case mentioned above, a separate cutting edge or a cutting blade with such a cutting edge is mounted on the outer die.
In einer alternativen Ausführungsvariante ist an der ersten Struktur eine Schneide (eines Schneidmessers) vorgesehen, relativ zu der die innere Matrize der wenigstens zweiteiligen Matrize an der ersten Struktur verstellbar gelagert ist. In dieser Variante wird folglich während des Pressenhubes und einer Verstellung der ersten Struktur auf die zweite Struktur zu die innere Matrize entgegen der Verstellrichtung bezüglich der Schneide verlagert, sodass die Schneide bei weiterer Verstellung der ersten Struktur das Abfallstück abtrennt, gegebenenfalls unter Bildung der Trennkante angrenzend an die innere Matrize.In an alternative embodiment variant, a cutting edge (of a cutting knife) is provided on the first structure, relative to which the inner die of the at least two-part die is adjustably mounted on the first structure. In this variant, consequently, during the press stroke and an adjustment of the first structure to the second structure, the inner die is displaced counter to the adjustment direction with respect to the cutting edge, so that the cutting edge separates the scrap piece on further adjustment of the first structure, optionally adjacent to forming the separating edge the inner matrix.
Die Schneide ist in einer Ausführungsvariante mit einer Schneidleiste ausgebildet, die (a) beim Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander gleichzeitig als Abkantleiste wirkt oder die (b) beim Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander mit einem Gegenhalter zusammenwirkt und dann als Abkantleiste gegen diesen Gegenhalter wirkt. In letzterem Fall ist die Schneidleiste z.B. für das Abkanten eines ausgestellten und mehrfach gestuften Bords beim Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander vorgesehen.The cutting edge is formed in a variant with a cutting bar (a) simultaneously when pressing the die and the punch against each other acts as a folding edge or (b) during pressing of the die and the punch against each other cooperates with a counter-holder and then as a folding bar against this Counterholder acts. In the latter case, the cutter bar is e.g. for bending an issued and multi-stepped board when pressing the die and the punch against each other.
Die erste Struktur und die zweite Struktur können in einer Ausführungsvariante ferner eingerichtet sein, mit dem Pressen der Matrizen und des Stempels gegeneinander an dem Randabschnitt des herzustellenden Blechbauteils mindestens eine Prägung vorzusehen. Hierfür ist beispielsweise an einem gegebenenfalls verstellbarem Gegenhalter der ersten oder zweiten Struktur mindestens eine verprägte oder gestufte Formfläche für den Blechrohling vorgesehen, sodass beim Pressenhub und bestimmungsgemäß in das Verbundwerkzeug eingelegtem Blechrohling an dem fertiggeformten Randabschnitt eine korrespondierende Prägung am Ende des Pressenhubes vorliegt. Eine Formfläche für das Prägen kann beispielsweise an der ersten Struktur an einer Schneid-, Abkant- oder Prägeleiste und/oder an der zweiten Struktur am Stempel vorgesehen sein.The first structure and the second structure may be further configured in one embodiment, with the pressing of the dies and the stamp against each other at the edge portion of the sheet metal component to be produced to provide at least one embossing. For this purpose, at least one embossed or stepped shaping surface for the sheet metal blank is provided, for example, on an optionally adjustable counterholder of the first or second structure, so that a corresponding embossing is present at the end of the press stroke on the finished molded edge section during the press stroke and the sheet metal blank inserted as intended in the composite tool. A shaping surface for embossing can be provided, for example, on the first structure on a cutting, bending or stamping strip and / or on the second structure on the stamp.
In einer Weiterbildung kann auch die Schneide der ersten Struktur, relativ zu der die innere Matrize verstellbar gelagert ist, mit einer Schneidleiste ausgebildet sein, die beim Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander gleichzeitig als Abkantleiste und als Formleiste zum Vorsehen der Verprägung wirkt, um an einem ausgestellten Bord des Randabschnitt die Verprägung vorzusehen.In a further development, the cutting edge of the first structure, relative to which the inner die is adjustably mounted, may also be formed with a cutting strip which simultaneously acts as a folding edge and as a molding strip for providing the embossment when the die and the punch are pressed To provide a stamped board of the edge portion of the embossment.
Alternativ oder ergänzend kann an der ersten Struktur ein (Präge-) Einsatz vorgesehen sein, mittels dem beim Ziehen oder nach dem Abschluss des Ziehens eine Verprägung in der Bauteilfläche (und damit nicht an einem randseitigen Flansch), insbesondere eine Türgriffmulde, eingebracht wird. Die Integration eines Prägevorgangs für die Herstellung einer Verprägung in der Bauteilfläche in den Pressenhub kann dabei die Erzielung einer höheren Oberflächengüte erleichtern. Während der Ausformung der in der Bauteilfläche liegenden Verprägung, z.B. für eine Griffmulde, durch den (Präge-) Einsatz steht der Blechrohling noch zu einem gewissen Grad unter biaxialer Zugspannung aus dem Ziehvorgang und die mit der Verprägung zu versehende Bauteilfläche wird zwischen dem Stempel und der inneren Matrize gehalten. Diese biaxiale Zugspannung überlagert die Spannungszustände, die durch den Prägevorgang in und um die Verprägung entstehen, und mindert den Einfluss der unterschiedlichen Abwicklungslängen über der Verprägung. Alternatively or additionally, an (embossing) insert can be provided on the first structure by means of which an embossment in the component surface (and thus not on an edge flange), in particular a door grip recess, is introduced during pulling or after completion of the drawing. The integration of a stamping process for the production An embossing in the component surface in the press stroke can facilitate the achievement of a higher surface quality. During the formation of lying in the component surface embossment, eg for a recessed grip, by the (embossing) use the sheet metal blank is still to a certain extent under biaxial tension from the drawing process and to be provided with the embossment component surface is between the punch and the inner die held. This biaxial tensile stress superimposes the stress states that result from the embossing process in and around the embossment and reduces the influence of the different unwinding lengths over the embossment.
In einem Ausführungsbeispiel ist an der ersten Struktur ein Lochstempel zur Herstellung mindestens eines Loches an dem Blechbauteil vorgesehen. Der Lochstempel kann hierbei zur Herstellung des mindestens einen Loches an der mittels des Einsatzes hergestellten Verprägung vorgesehen sein. In einer hierfür ausgestalteten Weiterbildung ist dann der Einsatz z.B. an der ersten Struktur verstellbar gelagert, sodass der Einsatz nach Herstellung der Verprägung in einer ersten Verstellphase beim weiteren Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander - und damit in einer nachfolgenden, zweiten Verstellphase - verdrängt wird und der Lochstempel das mindestens eine Loch herstellt. Prägung und Lochung sind hier somit ebenfalls mittels des Verbundwerkzeugs in einem Pressenhub darstellbar. Hierbei kann insbesondere von Vorteil sein, wenn der Lochstempel in dem (Präge-) Einsatz geführt ist und der Einsatz (in der zweiten Verstellphase) die Funktion eines Niederhalters übernimmt.In one embodiment, a punch for producing at least one hole on the sheet metal component is provided on the first structure. The punch may in this case be provided for producing the at least one hole on the embossment produced by means of the insert. In a development designed for this purpose, the use is then e.g. mounted adjustably on the first structure, so that the insert after production of the embossment in a first adjustment phase during further pressing of the die and the punch against each other - and thus in a subsequent second Verstellphase - is displaced and the punch produces the at least one hole. Embossing and perforation are thus also represented here by means of the composite tool in a press stroke. In this case, it may be particularly advantageous if the punch is guided in the (stamping) insert and the insert (in the second adjustment phase) assumes the function of a blank holder.
Wie eingangs bereits erläutert, kann das Verbundwerkzeug als Gesamtverbundwerkzeug ausgeführt und/oder insbesondere zur Herstellung eines flächigen Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug eingerichtet und vorgesehen sein. Ein beispielhaftes flächiges Karosseriebauteil ist beispielsweise eine Dachbeplankung. Ein anderes flächiges Karosseriebauteil kann beispielsweise ein Türblech, insbesondere ein Türaußenblech einer Kraftfahrzeugtür sein.As already explained at the outset, the composite tool can be designed as an overall composite tool and / or can be set up and provided in particular for producing a flat body component for a motor vehicle. An exemplary planar body component is for example a Dachbeplankung. Another flat body component may be, for example, a door panel, in particular a door outer panel of a motor vehicle door.
Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Blechbauteils mittels einer Pressenvorrichtung, die eine eine Matrize aufweisende erste Struktur und eine einen Stempel aufweisende zweite Struktur umfasst.Another aspect of the proposed solution relates to a method for producing a flat sheet-metal component by means of a press device, which comprises a first structure having a die and a second structure having a die.
In Analogie zu dem vorgeschlagenen Verbundwerkzeug, das Teil einer entsprechenden Ziehvorrichtung sein kann, sieht das vorgeschlagene Verfahren vor, dass mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander, um das Blechbauteil durch Ziehen auszuformen, auch ein äußerer Rand des Blechrohlings als Abfallstück abgetrennt und damit innerhalb des Verbundwerkzeugs auch gleich ein Beschnitt des Blechrohlings durchgeführt wird. Zum Ziehen des Blechrohlings wird wenigstens ein relativ zu dem Stempel translatorisch verstellbarer Blechhalter verwendet, an dem ein äußerer Rand des zu ziehenden Blechrohlings gehalten wird. Im Rahmen des Verfahren wird eine wenigstens zweiteilige Matrize mit einer inneren Matrize und einer äußeren Matrize verwendet, bei der die innere Matrize und die äußere Matrize an der ersten Struktur relativ zueinander verstellbar sind. Die äußere Matrize und der relativ zu dem Stempel translatorisch verstellbare Blechhalter liegen einander gegenüber, wobei die äußere Matrize und der Blechhalter zwischen sich beim Pressen der zweiteiligen Matrize und des Stempels gegeneinander das Abfallstück halten, das mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander an dem äußeren Rand des gezogenen Blechrohlings abgetrennt wird.In analogy to the proposed composite tool, which may be part of a corresponding pulling device, the proposed method provides that with the pressing of the die and the punch against each other to form the sheet metal component by pulling, also separated an outer edge of the sheet blank as waste and thus within the composite tool, a trimming of the sheet metal blank is also carried out immediately. To pull the sheet metal blank at least one relative to the punch translationally adjustable blank holder is used, on which an outer edge of the sheet metal blank to be drawn is held. The method uses an at least two-part die having an inner die and an outer die in which the inner die and the outer die on the first structure are adjustable relative to one another. The outer die and the relative to the punch translationally adjustable blank holder are opposite to each other, the outer die and the blank holder between them hold when pressing the two-part die and the punch against each other the waste piece, which with the pressing of the die and the punch against each other on the outer edge of the drawn sheet blank is separated.
Auch hier wird folglich in einem Pressenhub sowohl ein Umformen als auch ein Beschneiden umgesetzt, wobei das Beschneiden mechanisch mittels der beim Pressen relativ zueinander verstellten Teile der Pressenvorrichtung realisiert wird, ohne dass diese über einen eigenen Verstellantrieb verstellt werden müssten.Here, too, both a forming and a trimming is consequently implemented in a press stroke, the trimming being realized mechanically by means of the parts of the press device which are displaced relative to one another during pressing, without these having to be adjusted by means of their own adjusting drive.
Beispielsweise ist ergänzend ein Fertigformen vorgesehen, indem mit dem Pressen der Matrize und des Stempels gegeneinander der Randabschnitt des Blechbauteils, an dem eine durch Abtrennen des Abfallstücks entstehende Trennkante vorliegt, vor dem Abtrennen des Abfallstücks gebogen oder nach dem Abtrennen des Abfallstücks abgekantet wird.For example, a preforming is additionally provided in that, by pressing the die and the punch against each other, the edge portion of the sheet metal component on which there is a separating edge resulting from separation of the piece of waste is bent prior to separation of the piece of waste or folded after separation of the piece of waste.
Bei einem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren kann eine mit einem erfindungsgemäßen Verbundwerkzeug verwendet, insbesondere gerüstet sein. Die mit dem Verbundwerkzeug gerüstete Presse treibt dann das Verbundwerkzeug an. Vorstehend und nachstehend erläuterte Vorteile und Merkmale für Ausführungsvarianten eines Verbundwerkzeuges gelten somit auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens und umgekehrt.In a proposed manufacturing method, a composite tool according to the invention may be used, in particular equipped. The press equipped with the compound tool then drives the composite tool. Advantages and features explained above and below for design variants of a composite tool thus also apply to variants of a proposed production method and vice versa.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate by way of example possible embodiments of the proposed solution.
Hierbei zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsvariante eines Verbundwerkzeugs mit zweiteiliger Matrize, wobei eine innere und eine äußere Matrize des Verbundwerkzeugs relativ zueinander verstellbar gelagert sind und an einer äußeren Matrize eine Schneidkante für das Abtrennen eines Abfallstücks von einem Blechrohling ausgebildet ist; -
1A ausschnittsweise eine vergrößerte Darstellung im Bereich der inneren und äußeren Matrizen des Verbundwerkzeuges der1 an der Schneidkante der äußeren Matrize; -
2A-2F verschiedene Phasen eines Herstellungsprozesses eines Blechbauteils, hier z.B. in Form eines Karosseriebauteils, unter Nutzung des Verbundwerkzeuges der1 und 1A ; -
3 eine weitere Ausführungsvariante eines Verbundwerkzeugs mit einem an die äußere Matrize montierten Schneide eines Schneidmessers; -
4A-4E verschiedene Phasen eines Herstellungsprozesses eines Karosseriebauteils unter Nutzung des Verbundwerkzeuges der3 ; -
5 eine weitere Ausführungsvariante eines Verbundwerkzeuges mit innerer und äußerer Matrize sowie separater Schneide und einer Stempelankonstruktion; -
6A-6G verschiedene Phasen eines Herstellungsprozesses eines Karosseriebauteils unter Nutzung des Verbundwerkzeugs der5 ; -
7 in vergrößertem Maßstab eine Weiterbildung der Ausführungsvariante der5 und6A bis6G mit einem hinterschnittigen Stempel; -
8 ausschnittsweise ein herzustellendes Blechbauteil in Form eines Karosserieteils mit einem zungenartig vorstehenden Flansch im Bereich des fertiggeformten Randabschnitts; -
9 eine weitere Ausführungsvariante eines herzustellenden Karosseriebauteils mit einem verprägten Bord an dem fertiggeformten Randabschnitt; -
10A eine weitere Ausführungsvariante eines Verbundwerkzeugs mit separater Schneide, die zwei unter einem Winkel zueinander verlaufende Schneidenabschnitte aufweist; -
10B in vergrößertem Maßstab mit Blick auf den Stempel des Verbundwerkzeuges der10A eine mögliche Weiterbildung zur Herstellung eines verprägten Bords an demKarosserieteil entsprechend der 9 ; -
11 in vergrößertem Maßstab mit Blick auf den Stempel des Verbundwerkzeuges eine mögliche Weiterbildung zur Herstellung eines mehrfach gestuften Bords; -
12 eine weitere Ausführungsvariante eines Verbundwerkzeugs mit einem Einsatz zur Herstellung einer muldenförmigen Verprägung in der Bauteilfläche eines herzustellenden Karosseriebauteils im Pressenhub und mit einem in dem Einsatz geführten Lochstempel für die Herstellung eines Lochs in der muldenförmigen Verprägung; -
13A -13G verschiedene Phasen eines Herstellungsprozesses eines Karosseriebauteils unter Nutzung des Verbundwerkzeugs der12 ; -
14 schematisch eine Weiterbildung eines Verbundwerkzeugs der5 mit in den Stempel integrierter Stempelankonstruktion, die für die Herstellung des Karosseriebauteils mit einem Niederhalter zusammenwirkt; -
15A ein herzustellendes flächiges Blechbauteil in Form einer Dachbeplankung für ein Kraftfahrzeug; -
15B ein herzustellendes flächiges Blechbauteil in Form eines Türaußenblechs für eine Kraftfahrzeugtür; -
16A-16B schematisch aus dem Stand der Technik bekannte Folgen für das Ziehen, Beschneiden und Abkanten an einem Karosseriebauteil; -
17A-17C in unterschiedlichen Phasen eine übliche Kombination aus Beschneiden und Abkanten an einem zuvor in einem separaten Ziehwerkzeug gezogenen Karosseriebauteils.
-
1 a first embodiment of a composite tool with two-part die, wherein an inner and an outer die of the composite tool are mounted relative to each other adjustable and to an outer die a cutting edge is formed for separating a waste piece from a sheet metal blank; -
1A a detail of an enlarged view in the area of the inner and outer matrices of the composite tool of1 at the cutting edge of the outer die; -
2A-2F different phases of a manufacturing process of a sheet metal component, here for example in the form of a body component, using the composite tool of1 and1A ; -
3 a further embodiment of a composite tool with a mounted on the outer die cutting edge of a cutting blade; -
4A-4E different phases of a manufacturing process of a body component using the composite tool of3 ; -
5 a further embodiment of a composite tool with inner and outer die and separate cutting edge and a Stempelankonstruktion; -
6A-6G different phases of a manufacturing process of a body component using the composite tool of5 ; -
7 on an enlarged scale, a development of the embodiment of the5 and6A to6G with an undercut stamp; -
8th a section to be produced sheet metal component in the form of a body part with a tongue-like projecting flange in the region of the finished molded edge portion; -
9 a further embodiment of a manufactured body component with a embossed board on the finished molded edge portion; -
10A a further embodiment of a composite tool with a separate cutting edge, which has two mutually at an angle extending cutting sections; -
10B on an enlarged scale with a view to the stamp of thecomposite tool 10A a possible development for producing a embossed board on the body part according to the9 ; -
11 on an enlarged scale with a view to the punch of the composite tool a possible development for the production of a multi-stepped board; -
12 a further embodiment of a composite tool with an insert for producing a trough-shaped embossment in the component surface of a manufactured body component in the press stroke and with a punch guided in the insert for the production of a hole in the trough-shaped embossment; -
13A -13G different phases of a manufacturing process of a body component using the composite tool of12 ; -
14 schematically a development of a composite tool of5 with integrated in the stamp stamp design, which cooperates for the production of the body part with a hold-down; -
15A a flat sheet-metal component to be produced in the form of a roof paneling for a motor vehicle; -
15B a flat sheet-metal component to be produced in the form of a door outer panel for a motor vehicle door; -
16A-16B schematically known from the prior art sequences for pulling, trimming and folding on a body component; -
17A-17C in different phases a conventional combination of trimming and folding on a previously drawn in a separate drawing tool body component.
Die
Mit den
Die Varianten der
Die Variante der
Die Variante der
Die
Ein in den
Bei der Variante der
Die innere Matrize
Der inneren Matrize
Angrenzend an die äußere Matrize
Diese Randabschnitt
Für die Fixierung des Abfallstücks
Der Pressenhub und damit die Bearbeitung des (Blech-) Rohlings K' vollzieht sich an dem dargestellten Verbundwerkzeug
Zunächst ist das Verbundwerkzeug
Anschließend fahren die innere Matrize
Die durch die Bolzen
Sitzt die innere Matrize
Schreitet der Pressenhub kontinuierlich weiter fort, steht die innere Matrize
Die innere Matrize
Nach Erreichen des unteren Totpunkts fährt die Oberstruktur
Vorzugsweise fährt die Unterluft mit dem Blechhalter
Die vorstehend erläuterte Verfahrensweise kann in Abweichung von den beigefügten Figuren z.B. auch dahingehend variiert werden, dass
- -
Stempel 2 und Blechhalter3 in der OberstrukturO und innere und äußereMatrize 1A ,1B in der UnterstrukturU angeordnet sind, - - anstatt von Ober- und/oder Unterluft (gesteuerte) Gasdruckfedern oder andere geeignete Federelemente eingesetzt werden, und/oder
- - abweichend vom dargestellten Ablauf nicht der
Stempel 2 stillsteht, sondern ein beliebiges anderes Werkzeugelement des VerbundwerkzeugsW , während sich die anderen Werkzeugelemente entsprechend relativ dazu bewegen, unabhängig von der dazu erforderlichen werkzeug- oder pressenseitigen Antriebstechnik.
- -
stamp 2 andtin holder 3 in the upper structureO and inner and outer dies1A .1B in the substructureU are arranged - - be used instead of upper and / or lower air (controlled) gas springs or other suitable spring elements, and / or
- - Notwithstanding the procedure shown, not the
stamp 2 stands still, but any other tool element of the composite toolW while the other tool elements move relative thereto, regardless of the required tool or press-side drive technology.
Die
- 1. Insbesondere bei flächigen Außenhautteilen, wie PKW-Dächern, kann es erforderlich sein, dem (Zieh-) Stempel einen sogenannten Anbau zuzufügen. Der Anbau am seitlichen Rand des
Stempels 2 ist vorliegend einstückigmit dem Stempel 2 ausgebildet und definiert ander Ansparung 21 zwei zueinander versetzte Stufen21a und21b . Der Anbau ermöglicht derart eine vergrößerte Ziehtiefe und eine offene Gestaltung der Zarge. Dadurch wird eine verbesserte Ausreckung des KarosseriebauteilsK bis in seine Mitte hinein erzielt. Wird ein solcher Anbau eingesetzt, erfolgt der Beschnitt nicht in derTrennebene von Stempel 2 und Blechhalter3 wie inder Variante der 1 ,1A und2A bis2F , sondern auf der durch den Anbau definierten und seitlich gegenüber der innerenMatrize 1A vorstehenden Stufe21b . Der Anbau fungiert gleichzeitig als Beschnittbank. - 2.
Die äußere Matrize 1B ist festmit dem Oberteil 5 verbunden und damit hieran nicht verstellbar gelagert.Die innere Matrize 1A stützt sich über GasdruckfedernGo oder andere Federelemente gegendas Oberteil 5 . Nach Abschluss des Ziehvorgangs werden die Federelemente, hier in Form der GasdruckfedernGo , verdrängt. Eine Variante mit GasdruckfedernGo ist dabei z.B. besonders geeignet für den Einsatz auf Pressen, die über keine Oberluft verfügen. - 3. Das eigentliche Schneidelement ist als separate
Schneide 9 in Form einer Schneidleiste ausgeführt, hier mit Freiwinkeln dargestellt.Anstelle der Schneidkante 11B ist an der äußeren Matrize1B eine Rundung 13B vorgesehen.Die Schneide 9 ist an einer alsMontagehalterung fungierenden Aussparung 19B der äußeren Matrize1B montiert. Das Vorsehen einer separaten Schneide9 ermöglicht eine einfachere Anpassung des Schneidspalts und des Schneidüberlaufs, sowie eine gesonderte Werkstoffwahl, Bearbeitung, Wärmebehandlung oder Beschichtung der schneidenden Elemente im Vergleich zur Ausbildung der Schneide anäußeren Matrize 1B . Durch entsprechende Gestaltung der Schneidleisten kann statt dem vollkantigen Schneiden ein schälendes Schneiden erfolgen. Dadurch werden die Schneidkräfte und der Schnittschlag beim Durchbrechen deutlich reduziert. Selbstredend kann auch derStempel 2 mit einer Schneide, insbesondere in Form von Schneidleisten, ausgestattet und/oder mit einem Freiwinkel versehen sein. - 4. In dieser Ausführung
kann das Schneidmesser 9 im Übrigen auch bis zum Ende des Ziehens gegenüber der inneren Matrize1A zurückstehen, ohne das Ziehergebnis zu beeinträchtigen.
- 1. Especially with flat outer skin parts, such as car roofs, it may be necessary to add a so-called cultivation to the (drawing) stamp. The attachment to the side edge of the
stamp 2 is present in one piece with thestamp 2 trained and defined at thesavings 21 twostaggered steps 21a and21b , The attachment allows such an enlarged drawing depth and an open design of the frame. This results in an improved extension of the body componentK achieved to the middle. If such an attachment is used, the trimming does not take place in the parting plane of thepunch 2 andtin holder 3 as in the variant of1 .1A and2A to2F but on the surface defined by the attachment and laterally opposite theinner die 1A abovestage 21b , The extension also acts as a trimming bench. - 2. The
outer die 1B is fixed to the top5 connected and thus not stored adjustable. Theinner matrix 1A is supported by gas pressure springsGo or other spring elements against theupper part 5 , After completion of the drawing process, the spring elements, here in the form of gas springsGo , repressed. A variant with gas springsGo For example, it is particularly suitable for use on presses that have no upper air. - 3. The actual cutting element is as a
separate cutting edge 9 executed in the form of a cutting bar, shown here with clearance angles. Instead of thecutting edge 11B is on theouter die 1B a rounding13B intended. Thecutting edge 9 is on a recess acting as a mountingbracket 19B theouter die 1B assembled. The provision of aseparate cutting edge 9 allows a simpler adjustment of the cutting gap and the cutting overflow, as well as a separate choice of material, processing, heat treatment or coating of the cutting elements in comparison to the formation of the cutting edge onouter die 1B , By appropriate design of the cutting strips can be done instead of the full-edged cutting a peeling cutting. As a result, the cutting forces and the cutting impact when breaking through are significantly reduced. Needless to say, the stamp can also be used2 with a cutting edge, in particular in the form of cutting strips, equipped and / or be provided with a clearance angle. - 4. In this embodiment, the
cutting blade 9 moreover, until the end of the drawing against theinner die 1A stand back without affecting the pulling result.
Die die Varianten der
- - ebenfalls mit Schneidleisten bestückt sein, und/oder
- - Gasdruckfedern anstatt Tischkissenbolzen verwenden, und/oder
- - Federelementen anstatt Oberluftbolzen verwenden, und/oder
- - Freiwinkel an
der Schneidkante 11B und/oder Stempel 2 aufweisen
- - Also be equipped with cutting strips, and / or
- - Use gas pressure springs instead of table cushion bolts, and / or
- - Use spring elements instead of top air bolts, and / or
- - Clearance angle at the
cutting edge 11B and / orstamp 2 exhibit
Die Varianten der
Diese Gefahr ist bei den Variante der
- - Auch das Abkanten wird in das Verbundwerkzeug
W integriert. Es werden gegenüber der konventionellen Fertigungsfolge der Dachbeplankung zwei Werkzeuge eingespart. - - Auf das Anziehen des Bords als Positionierhilfe für ein separates Abkantwerkzeug kann dadurch verzichtet werden. Das Risiko des Kantenaufwurfs entfällt.
- - Der schlanke nasenartig vorstehende Biegesteg
11A ander inneren Matrize 1A zum Anziehen des Bords entfällt. Das VerbundwerkzeugW wird dadurch robuster. - - Es
kann ein Niederhalter 1C an der OberstrukturO eingesetzt werden, wenn dies vorteilhaft für den Prozess des Schneidens ist. - - Es
kann ein Gegenhalter 8 an der UnterstrukturU eingesetzt werden, wenn dies vorteilhaft für den Prozess des Abkantens ist. - - Der Abstand zwischen Karosseriebauteil
K und AbfallstückA am Ende des Pressenhubs ist größer als beiden Varianten der 1 ,1A und2A bis2F und der3 und4A bis4E , was eine kontrollierte Entnahme und Separierung von KarosseriebauteilK und AbfallstückA erleichtert.
- - The folding is also in the composite tool
W integrated. There are two tools saved compared to the conventional production sequence of Dachbeplankung. - - Can be dispensed with the tightening of the board as a positioning aid for a separate Abkantwerkzeug. The risk of Kantenaufwurfs deleted.
- - The slender nose-
like bending bridge 11A on theinner matrix 1A to put on the board is eliminated. The composite toolW This makes it more robust. - - It can be a hold-down
1C at the upper structureO used, if this is advantageous for the process of cutting. - - It can be a backstop
8th at the substructureU used, if this is advantageous for the process of Abkantens. - - The distance between body component
K and wasteA At the end of the press stroke is greater than in the variants of1 .1A and2A to2F and the3 and4A to4E What a controlled removal and separation of body componentK and wasteA facilitated.
Der Verfahrensablauf für die Herstellung des Karosseriebauteils
Zunächst ist das Verbundwerkzeug
Der Stößel
In der weiteren Abwärtsbewegung wird das Blech über den Stempel
Optional kann die Unterluft drucklos geschaltet werden. Das freie Absenken des Blechhalters
Während sich der Pressenstößel
Im weiteren Verlauf setzt das Schneidmesser mit der Schneide
Erreicht das Verbundwerkzeug
Im Anschluss fährt die Oberstruktur
In einer möglichen Weiterbildung des Verbundwerkzeugs
In der vergrößerten Darstellung der
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Herstellung von Blechbauteilen mit einem sich an den abgekanteten Bord zumindest bereichsweise anschließenden und beispielsweise zungenförmigen Flansch
Bei der Herstellung eines solchen Karosserieteil
Von Bedeutung ist hier ferner, dass die Schneide
Oftmals besitzen Fügeflansche an einem Blechbauteil zusätzliche Abstufungen bzw. Verprägungen
In dieser Variante erfolgt zunächst ein Ziehen und Beschneiden entsprechend der Variante der
Abweichend von der Variante der
Der Bereich zwischen der Schneide
Wie in der Schnittdarstellung der
Eine mit den
Um nach der Ausformung der muldenförmigen Verprägung
Üblicherweise ist es nicht sinnvoll, Verprägungen in der Art der Griffmulde
Die vorgeschlagene Aufführungsvariante der
Entgegen der Darstellung in den
Die
Die erfindungsgemäße anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele exemplarisch veranschaulichte Lösung kann in mehrfacher Hinsicht Vorteile bieten:
- - Durch die Reduzierung der Gesamtzahl der zur Fertigung eines Bauteils erforderlichen Werkzeuge bzw. Werkzeugstufen kann eine Reduzierung der Betriebsmittelkosten sowie der Entwicklungs- und Beschaffungszeiten erzielt werden.
- - Durch die Verkürzung der Prozessketten können vorhandene Pressen(linien) effizienter ausgelastet, Rüst- und Wartungskosten minimiert werden.
- - Treten Änderungen am Bauteil (z.B. durch den Bauteilentwickler) auf oder sind am Werkzeug (z.B. zur Kompensation von Rückfederungserscheinungen) erforderlich, sind weniger Werkzeugwirkflächen zu überarbeiten. Im Gegensatz zur Überarbeitung ganzer Werkzeugsätze können hierdurch Zeit und Kosten gespart werden.
- - Durch die Reduzierung von Handlings-Operationen zwischen einzelnen Werkzeugen wird die Gefahr verringert, das Bauteil dabei zu deformieren, zu verkratzen oder anderweitig zu beschädigen.
- - Durch die Verkürzung der Prozesskette verringert sich die Gefahr, dass Flitter, Staub, Oxid- oder andere Partikel in Folgewerkzeuge verschleppt werden, wo sie zu Beschädigungen der Oberfläche führen. Selbiges gilt für Abdrückungen, die beim Schließen der Werkzeuge auf der Bauteiloberfläche entstehen können. Durch Integration aller Bearbeitungsschritte in einem Verbundwerkzeug werden diese Gefahren gänzlich eliminiert.
- - Durch die Reduzierung der Werkzeugstufen wird die Gefahr verringert bzw. eliminiert, dass beim Schließen des Folgewerkzeugs eine Deformation des Bauteils auftritt, infolge z.B. von nicht prozesssicher kompensierter Rückfederung aus dem voranstehenden Werkzeug.
- - Insbesondere bei flachen, schwach konturierten Bauteilen ohne Löcher besteht nach dem Stand der Technik das Problem, das Bauteil auf dem Folgewerkzeug präzise und verrutschsicher zu positionieren. Durch die Integration von Folgeoperationen, die nach dem Beschnitt erfolgen würden, ist dieses Problem obsolet, da ein Umlegen des Bauteils in das Folgewerkzeug entfällt.
- By reducing the total number of tools or tool stages required to manufacture a component, a reduction in equipment costs and development and procurement times can be achieved.
- - By shortening the process chains, existing presses (lines) can be utilized more efficiently, set-up and maintenance costs are minimized.
- - If changes are made to the component (eg by the component developer) or if they are required on the tool (eg to compensate for springback effects), fewer tool surfaces must be reworked. In contrast to the overhaul of entire tool sets, this saves time and money.
- - Reducing handling operations between individual tools reduces the risk of deforming, scratching or otherwise damaging the component.
- - Shortening the process chain reduces the risk of tinsel, dust, oxide or other particles being dragged away in subsequent tools, where they damage the surface. The same applies to crushing, which can occur when closing the tools on the component surface. By integrating all processing steps in a compound tool, these dangers are completely eliminated.
- - By reducing the tool levels, the risk is reduced or eliminated that occurs when closing the follower tool, a deformation of the component, due to, for example, not reliably compensated springback from the above tool.
- - Particularly in the case of flat, slightly contoured components without holes, there is the problem according to the prior art of positioning the component on the follower tool precisely and without slipping. By integrating subsequent operations that would be done after trimming, this problem is obsolete, since a transfer of the component in the subsequent tool is eliminated.
Die charakteristischen Gestaltungsmerkmale der einzelnen Varianten sind frei miteinander kombinierbar. Prinzipiell denkbar, aber nicht dargestellt, ist die Integration von Schieberfunktionen in das Verbundwerkzeug
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- (Zieh-) Matrize / Matrizenbaugruppe(Drawing) die / die assembly
- 10A, 10B10A, 10B
- Matrizenflächedie surface
- 10C10C
- Klemmflächeclamping surface
- 110A110A
- Flächearea
- 11A11A
- Biegestegbending web
- 11B11B
- (Schneid-) Kante(Cutting) edge
- 12B12B
-
Vorsprung (
1 . Formschlussbereich)Head Start (1 , Form-fit area) - 13B13B
- Rundungcurve
- 1616
- (Präge-) Einsatz(Embossing) insert
- 1717
- Lochstempelpunch
- 19B19B
- Aussparungrecess
- 1A1A
- Innere MatrizeInner matrix
- 1B1B
- Äußere MatrizeOuter matrix
- 1C1C
- NiederhalterStripper plate
- 22
- (Zieh-) Stempel(Drawing) stamp
- 2020
- Stempelflächestamp surface
- 201201
- Prägemuldestamping depression
- 20102010
- Schrottkanalscrap channel
- 20B20B
- Klemmflächeclamping surface
- 2121
- Aussparungrecess
- 210210
- Gestufte FormflächeStepped shape surface
- 21a, 21b21a, 21b
- Stufestep
- 2222
- Rückspringende SeitenwandReceding sidewall
- 2B2 B
- StempelankonstruktionStempelankonstruktion
- 33
- Blechhalterblankholder
- 3030
- BlechhalterflächeBinder surface
- 3232
-
Vertiefung (
2 . Formschlussbereich)Deepening (2 , Form-fit area) - 44
- Unterteillower part
- 4040
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 55
- Oberteiltop
- 5050
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 66
- Tischtable
- 6060
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 77
- Stößeltappet
- 7070
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 88th
- Gegenhalterbackstop
- 8080
- Halterflächeholder surface
- 99
- Schneidecutting edge
- 90a, 90b90a, 90b
- Schneidenabschnittcutting section
- AA
- Abfallstückslug
- Bo, BuBo, Bu
- Bolzenbolt
- Ee
- Einführbereichinsertion
- F1, F2F1, F2
- Federelementspring element
- Go, GuGo, Gu
- GasdruckfederGas spring
- KK
- Karosseriebauteilbody component
- K'K '
- Rohlingblank
- Kaka
- Randabschnitt / BordEdge section / board
- KBKB
- Bordshelf
- KFKF
- Flanschflange
- L1, L2L1, L2
- Lochhole
- LALA
- LochungsabfallLochungsabfall
- MM
- Griffmuldegrip
- OO
- Oberstruktursuperstructure
- PP
- VerprägungVerprägung
- RR
- Zwischenraumgap
- ss
- Schneidspaltcutting gap
- UU
- Unterstruktursubstructure
- Vo, VuVo, Vu
- Verstellrichtungadjustment
- WW
- Verbundwerkzeugcomposite tool
- ZZ
- Distanzstückspacer
- α, βα, β
- Winkelangle
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