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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für die Umformung von Blechteilen im Tiefziehverfahren, mit Werkzeugteilen in Form eines Niederhalters und einer Matrize sowie einer zwischen dem Niederhalter und der Matrize wirksamen Rückhalteeinrichtung zur Hemmung des Blechmaterialflusses, wobei die Rückhalteeinrichtung von einem im Niederhalter oder in der Matrize integrierten Ziehstab sowie von einer korrespondierend zur Position des Ziehstabes im Niederhalter oder in der Matrize eingeformten Sicke gebildet wird, und wobei durch die Rückhalteeinrichtung während des Umformvorgangs in dem zwischen Niederhalter und Matrize eingespannten Blechteil eine Ziehsicke erzeugt wird.
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Zur Beeinflussung des Blechmaterialflusses in einem Tiefziehwerkzeug sind aus dem Stand der Technik (zum Beispiel
DE 10 2009 015 671 ) zwischen Niederhalter und Matrize wirksame Rückhalteeinrichtungen der vorbeschriebenen Art bekannt, die den Blechmaterialfluss in diesem Bereich zusätzlich zur resultierenden Reibkraft hemmen sollen. Eine solche Rückhalteeinrichtung besteht zum Beispiel aus einer Ziehstab- und Sickenkombination, wobei der Ziehstab in dem Niederhalter oder in der Matrize und die mit dem Ziehstab zusammenwirkende Sicke in dem jeweils gegenüberliegenden Werkzeugteil angeordnet ist.
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Während des Tiefziehvorgangs wird der Blechmaterialfluss durch die Ziehsicke gelenkt und hierbei gehemmt bzw. gebremst. Derartige Kombinationen werden insbesondere dort in einem Tiefziehwerkzeug angeordnet, wo die Gefahr besteht, dass das Blechmaterial ansonsten unerwünscht über die Ziehkante einlaufen würde, was nachteiligen Einfluss auf das herzustellende Blechformteil hat. Dies hätte zur Folge, dass sich Falten oder auch Risse in dem umzuformenden Blechteil bilden könnten, so dass das Blechteil unbrauchbar wäre.
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Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise auch variabel einstellbare Ziehstäbe bekannt, die in Abhängigkeit vom Ziehweg, und zwar von der Ziehstempelposition relativ zur Matrize eine unterschiedliche Höhe aufweisen, um damit eine unterschiedliche Eindringtiefe in die korrespondierende Sicke zu realisieren. Somit besteht die Möglichkeit, je nach Bedarf den Blechmaterialfluss während des Tiefziehvorgangs verändern zu können.
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Ziehsicken werden daher bekanntlich seit langem dazu genutzt, um den Materialfluss während eines Tiefziehorgangs optimal steuern zu können, damit die beabsichtigte Ausformung des Bauteils reibungslos und optimal erfolgen kann, ohne dass es zu einer Riss- oder Faltenbildung im Formteil kommt.
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Da in der Teilefertigung vielfach oberflächenveredelte, zum Beispiel glänzende Bleche verwendet werden, müssen diese vor dem Umformprozess mit einem Oberflächenschutz versehen werden. Hierzu wird das Blechteil mit einer selbstklebenden Ziehfolie versehen, die dann nach dem Umformprozess oder beispielsweise vor der Endmontage wieder entfernt werden muss.
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Als Schutzfolie können sogenannte „niederfeste oder hochfeste“ Ziehfolien eingesetzt werden. Aus Kostengründen - weil preiswerter - werden niederfeste Ziehfolien bevorzugt. Diese haben aber den Nachteil, dass sie den Umformprozess nicht immer unbeschadet überstehen und störende Rückstände im Werkzeug hinterlassen.
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Während des Umformprozess wird die Ziehfolie mechanisch und thermisch stark beansprucht, insbesondere in den Bereichen der Ziehsicken zur Erzeugung der Rückhaltekräfte. Dies kann zu Flitterbildung, Abrissen, Doppelungen, Ablösungen oder Aufschweißungen führen. Daraus resultieren Ausschussteile, Werkzeugverschleiß oder sogar die Gefahr für einen Werkzeugbruch.
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Hochfeste Ziehfolien sind zwar diesbezüglich robuster, besitzen jedoch neben dem höheren Preis noch den Nachteil, dass sich deren nachträgliche Entfernung erheblich schwieriger gestaltet.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, die aus dem Stand der Technik bekannten Tiefziehwerkzeuge derart weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile vermieden werden und ein Werkzeug für die Blechumformung von Blechteilen im Tiefziehverfahren bereitzustellen, mit dem der Ausschuss in der Teilefertigung reduziert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Werkzeug für die Blechumformung nach Anspruch 1 mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Ein Verfahren für die Herstellung von Blechteilen durch die Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuges wird durch den Anspruch 6 unter Schutz gestellt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Tiefziehwerkzeugs wird quasi eine Doppelsicke in dem zwischen dem Niederhalter und der Matrize eingespannten Blechteil erzeugt. In praktischer Auswirkung hat sich dadurch überraschend gezeigt, dass nicht nur die auf das Blechteil einwirkende Rückhaltekraft verbessert werden kann, sondern dass auch die vorher auftretenden Probleme mit den niederfesten Ziehfolien beseitigt werden konnten. Insgesamt hat dies zur Folge, dass damit der Werkzeugverschleiß und der entstehende Ausschuss nachhaltig reduziert werden kann.
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Die Erfindung beruht auf der erfindungsgemäß gestalteten Grundkonzeption, dass die die Rückhalteeinrichtung bildenden Werkzeugteile derart ausgebildet sind, dass in dem für den Umformvorgang vorgesehenen Blechteil eine Ziehsicke in Form einer Doppelsicke erzeugt wird, die von wenigstens zwei in Reihe nebeneinander angeordneten Ziehsicken gebildet wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist entweder im Niederhalter oder in der Matrize ein Ziehstab mit zwei Formteilen integriert, der mit jeweils einer dazu korrespondierend in der Matrize oder in dem Niederhalter eingeformten Sicke zusammenwirkt, so dass in dem Blechteil durch die Formteile des Ziehstabes eine doppelte Teifziehsicke erzeugt wird.
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Eine in der Praxis in besonders vorteilhafter Weise einsetzbare Ausführungsart der Erfindung besteht darin, dass im Niederhalter und in der Matrize jeweils ein Ziehstab gelagert ist und dass in der Matrize oder optional im Niederhalter eine Sicke eingeformt ist, in die sich die während des Umformvorgangs aufeinander zubewegenden Ziehstäbe des Niederhalters und der Matrize eingreifen können. Dabei sind die beiden mit dem im Werkzeug eingelegten Blechteil in Kontakt tretenden Kontaktflächen der Ziehstäbe in einer Form ausgebildet, so dass während des Umformvorgang die Ziehstäbe mit dem dazwischen befindlichen Blechmaterial formschlüssig ineinandergreifen können. In vorteilhafter Weise werden Kontaktflächen derart wellenförmig ausgebildet, dass diese im finalen Umformvorgang formschlüssig ineinandergreifen können.
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Um unterschiedliche Sickentiefen realisieren zu können, sind in den Aufnahmen für die Ziehstäbe im Niederhalter und in der Matrize jeweils Abstandselemente angeordnet, durch die die für die Sickenbildung vorgesehene Eindringtiefe der Ziehstäbe einstellbar ausgebildet ist.
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In einer in der Praxis vorteilhaften Ausführungsform ist hierzu vorgesehen, als Abstandselemente mehrere Einstellplättchen jeweils für den oberen Ziehstab und für den unteren Ziehstab zu verwenden, die in die Ziehstabaufnahmen eingefügt werden. Ihre Anzahl kann verändert werden, in dem einzelne Einstellplättchen hinzugefügt oder entnommen werden. Somit kann hierbei je nach Bedarf eine erfindungsgemäß gestaltete Doppelsicke hergestellt werden, deren Sickentiefen variierbar sind. Weiterhin kann in jedem Einzelfall eine Doppelsicke hergestellt werden, bei denen jede Einzelsicke die gleiche Sickentiefe oder aber auch eine unterschiedliche Sickentiefe aufweist.
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Bei Blechteilen mit einer sehr hohen Umformkomplexität ist es auch vorstellbar, dass in gleicher Weise drei oder mehr Tiefziehsicken vorgesehen werden, um die bei Bedarf erforderliche Rückhaltekraft aufbringen zu können.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der zusammenwirkenden Werkzeugteile kann insgesamt eine prozessichere Umformung von oberflächenveredelten Blechplatinen erfolgen, die für den Umformvorgang als Schutzfolie mit einer niederfesten Ziehfolie versehen werden.
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Die niederfeste Ziehfolie bleibt während des Umformens unbeschädigt und durch die Einstellbarkeit der realisierbaren Sickentiefen kann bei Bedarf eine deutlich höhere Rückhaltekraft erzeugt werden als mit einer üblichen Einfachsicke. Die Geometrien der einstellbaren Doppelsicke können empirisch bzw. auch mit einschlägig bekannten Computerprogrammen ermittelt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 in einer Draufsicht ein Blechteil, welches mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeug in einem Tiefziehverfahren hergestellt wurde,
- 2 in einer vereinfachten Prinzipskizze und ausschnittsweise den Teilbereich des Werkzeugs, mit dem in bekannter Weise eine Tiefziehsicke erzeugt wird,
- 3 ebenfalls in einer vereinfachten Prinzipskizze und ausschnittsweise den gleichen Teilbereich des Werkzeugs, mit dem eine Tiefziehsicke gemäß der Erfindung erzeugt wird,
- 4 in einem Ausschnitt und einer Schnittdarstellung den Teilbereich eines für den praktischen Einsatz vorgesehen Tiefziehwerkzeugs, mit dem eine erfindungsgemäß ausgebildete Tiefziehsicke erzeugt werden kann,
- 5 zwei Beispiele a) u. b) für eine mögliche Form der erfindungsgemäß ausgebildeten Doppelsicke, wie sie nach dem Tiefziehvorgang in dem Blechteil in Erscheinung tritt.
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Bei dem in der 1 dargestellten Blechteil 1 handelt es sich um eine Blechplatine im Zustand nach dem Tiefziehvorgang, welches als Fertigteil das Türinnenblech für eine Geschirrspülmaschine bildet. In der Zeichnung sind dabei bereits die Konturen zu erkennen, die durch den Umformprozess durch das Tiefziehwerkzeug erzeugt wurden.
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Auf zwei Seiten dieses Blechteils 1 sind im Randbereich die erfindungsgemäß ausgebildeten Tiefziehsicken 6 dargestellt, wobei dieser Bereich später in der weiteren Blechbearbeitung abgeschnitten wird. Außerdem ist in der Zeichnung durch die Umrisslinien 7 der Blechbereich angedeutet, der in diesem Fertigungsstadium noch durch die Ziehfolie abgedeckt wird, die dann später ebenfalls wieder entfernt wird.
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In der 2 ist ausschnittsweise und in stark vereinfachter Form der Teilbereich eines Werkzeugs abgebildet, mit dem nach dem zur Zeit bekannten Stand der Technik eine Tiefziehsicke 5 erzeugt wird.
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In der Zeichnung ist das im Werkzeug umzuformende Blechteil 1 in einer breiteren Strichstärke symbolisiert dargestellt. Die in bekannter Weise während des Umformprozesses zusammenwirkenden Werkzeugteile werden von der Matrize 4, dem Niederhalter 3 und dem Ziehstab 2 gebildet. Der Ziehstab 2 - auch Ziehstempel - genannt, wird in der Regel von einem hier nicht dargestellten Kraftstellelement angetrieben, so dass das zwischen dem Niederhalter 3 und der Matrize 4 eingeklemmte Blechteil 1 in die in der Matrize 4 eingeformte Sicke eingedrückt werden kann. Die Anordnung und Steuerung des Ziehstabes 2 im Niederhalter 3 kann in bekannter Ausgestaltungsform derart erfolgen, dass die Eindringtiefe des Ziehstabes 2 in der in der Matrize 4 eingeformten Sicke 50 variiert werden kann. Der in dieser Abbildung eingezeichnete Pfeil deutet hierzu die Bewegungsrichtung des Ziehstabes 2 an.
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In der 3 ist demgegenüber ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, mit dem in erster Linie die gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Form einer erfindungsgemäß erzeugten Doppelsicke verdeutlicht werden soll.
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Hierbei kann ein einteilig oder zweiteilig ausgebildeter Ziehstab 2 verwendet werden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ziehstab von zwei Teilen 21 und 22 gebildet, die das eingelegte Blechteil 1 während des Umformvorgangs in die korrespondierend dazu positionierten Sicken 61 und 62 der Matrize 4 hineindrücken können.
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Die Teile der Ziehstäbe 21 und 22 können zusammen oder auch unabhängig voneinander gesteuert werden, um eine doppelte Tiefziehsicke 6 mit unterschiedlich tiefen Sicken 61 u. 62 herstellen zu können, wie dies in der in 3 gezeigten Form dargestellt ist.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind die Ziehstäbe 21 und 22 auf einer Seite im Niederhalter 3 platziert und dementsprechend sind die beiden korrespondierend dazu positionierten Sicken 61 und 62 in der gegenüberliegenden Matrize 4 eingeformt.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung hingegen sind die an der Sickenbildung beteiligten Ziehstäbe 23 und 24 in den beiden gegenüberliegenden Werkzeugteilen angeordnet, wobei ein Ziehstab 23 im Niederhalter 3 und der anderer Ziehstab 24 in der Matrize gelagert ist.
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Bei dieser Ausführungsart werden die beiden Ziehstäbe 23 und 24 während des Zusammenfahrens des Niederhalters 3 und der Matrize 4 jeweils von einer Seite gegen das eingelegte Blechteil 1 bewegt, so dass sich die in dieser Zeichnung in anschaulicher Weise dargestellte Form der Doppelsicke einstellen kann. Hierbei ist in der Matrize 4 eine Sicke 60 in einer Breite eingeformt, so dass die beiden Ziehstäbe 23 und 24 während des Umformvorgangs mitsamt des vorhandenen Blechmaterials darin eintauchen können. Im Ergebnis bilden sich dabei ebenfalls im Blechteil 2 zwei aneinander anschließende Teilsicken 63 und 64, wie dies mit den in der 5 dargestellten Beispielsformen zum Ausdruck gebracht wird.
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Die in der 4 durch die Position der sich aufeinander zu bewegten Ziehstäbe 23 und 24 zu erkennende Sickenform wird zudem aufgrund der besonderen Form der Ziehstäbe 23 und 24 im Bereich ihrer auf das Blechteil 1 treffenden Kontaktflächen erzielt, die beide in einer wellenförmigen Kontur ausgebildet sind und die im Eindrückmoment formschlüssig ineinandergreifen.
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Charakteristisch für die Form der erfindungsgemäßen Tiefziehsicke 6 ist in beiden in 3 u. 4 beschriebenen Fällen, dass nach dem Eindrücken des Ziehstabes 2 quasi eine Doppelsicke im Blechteil 2 gebildet wird, wobei zwei Teilsicken 63, 64 (siehe auch 5) in einer Reihe direkt nebeneinander angeordnet sind.
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Um bei dieser Ausführungsform unterschiedliche Sickentiefen realisieren zu können, sind mehrere Einstellplättchen 25, 26 jeweils für den oberen Ziehstab 23 und für den unteren Ziehstab 24 vorgesehen. Ihre Anzahl kann verändert werden, in dem einzelne Einstellplättchen hinzugefügt oder entnommen werden. Somit kann auch hierbei je nach Bedarf eine erfindungsgemäß gestaltete Doppelsicke hergestellt werden, deren Sickentiefen variierbar sind. Damit kann je nach Bedarf eine Doppelsicke hergestellt werden, bei denen jede Einzelsicke die gleiche Sickentiefe oder aber auch bei den beiden Einzelsicken unterschiedliche Sickentiefen realisiert werden können.
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In der 5 sind rein symbolisch zwei Beispiele a) u. b) aufgeführt, welche Form eine mit den erfindungsgemäß gestalteten Mitteln erzeugte Doppelsicke in dem Blechteil 1 nach dem Tiefziehvorgang annehmen kann.
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Bei Blechteilen mit einer sehr hohen Umformkomplexität ist es auch vorstellbar, dass in gleicher Weise sogar drei oder mehr Tiefziehsicken vorgesehen werden, um die bei Bedarf erforderliche Rückhaltekraft aufbringen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1. Blechteil 1, Türinnenblech einer Geschirrspülmaschine
- 2. Ziehstab 2 (StdT)
- 21
- Ziehstab
- 22
- Ziehstab
- 23
- oberer Ziehstab
- 24
- unterer Ziehstab
- 25
- Einstellplättchen, f. oberen Ziehstab
- 26
- Einstellplättchen, f. unteren Ziehstab
- 3. Niederhalter
- 4. Matrize
- 5. Ziehsicke , Stand der Technik
- 50
- eingeformte Sicke in der Matrize
- 6. Ziehsicke, erfindungsgemäße Doppelsicke
- 60
- eingeformte Sicke in der Matrize
- 61
- eingeformte Sicke in der Matrize
- 62
- eingeformte Sicke in der Matrize
- 63
- Teilsicke einer Doppelsicke
- 64
- Teilsicke einer Doppelsicke
- 7. Umrisslinien, Ziehfolie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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