DE102020106743B3 - Dishing tool, dishing press and method for producing a container bottom - Google Patents
Dishing tool, dishing press and method for producing a container bottom Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020106743B3 DE102020106743B3 DE102020106743.7A DE102020106743A DE102020106743B3 DE 102020106743 B3 DE102020106743 B3 DE 102020106743B3 DE 102020106743 A DE102020106743 A DE 102020106743A DE 102020106743 B3 DE102020106743 B3 DE 102020106743B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tool
- workpiece
- dishing
- upper tool
- hold
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D51/00—Making hollow objects
- B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
- B21D51/38—Making inlet or outlet arrangements of cans, tins, baths, bottles, or other vessels; Making can ends; Making closures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
- B21D31/005—Incremental shaping or bending, e.g. stepwise moving a shaping tool along the surface of the workpiece
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kümpelwerkzeug (14) mit einem Oberwerkzeug (15) und einem Unterwerkzeug (16), wobei das Oberwerkzeug (15) ein Druckstück (60) mit einer ersten Formkontur (64) zur Kontaktierung eines Werkstücks (30) und einen relativ zum Druckstück (60) beweglichen Niederhalter (50) mit einer zweiten Formkontur (58) zur Kontaktierung des Werkstücks (30) umfasst, wobei der Niederhalter (50) konzentrisch um das Druckstück (60) herum angeordnet ist. Ferner weist das Oberwerkzeug (15) eine Kopfplatte (40) zur Verbindung mit einem Stößel einer Presse auf, wobei das Druckstück (60) mit der Kopfplatte (40) fest verbunden oder einstückig mit der Kopfplatte (40) ausgeführt ist und der Niederhalter (50) über mindestens ein elastisches Element (52) mit der Kopfplatte (40) verbunden ist und derart relativ zum Druckstück (60) angeordnet ist, dass die zweite Formkontur (58) über die erste Formkontur (64) hinausragt, so dass bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs (15) in Richtung eines Werkstücks (30) das Werkstück (30) zuerst von der zweiten Formkontur (58) kontaktiert wird. Das Oberwerkzeug (15) ist dabei derart eingerichtet, dass bei weiterer Bewegung des Oberwerkzeugs (15) in Richtung des Werkstücks (30) das Druckstück (60) relativ zum Niederhalter (50) weiter in Richtung des Werkstücks (30) bewegt wird, wobei das mindestens eine elastische Element (52) komprimiert wird.Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Kümpelpresse, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Behälterbodens.The invention relates to a dishing tool (14) with an upper tool (15) and a lower tool (16), the upper tool (15) having a pressure piece (60) with a first shape contour (64) for contacting a workpiece (30) and one relative to the Pressure piece (60) comprises movable hold-down device (50) with a second shaped contour (58) for contacting the workpiece (30), the hold-down device (50) being arranged concentrically around the pressure piece (60). The upper tool (15) also has a head plate (40) for connection to a ram of a press, the pressure piece (60) being firmly connected to the head plate (40) or made in one piece with the head plate (40) and the hold-down device (50) ) is connected to the head plate (40) via at least one elastic element (52) and is arranged relative to the pressure piece (60) in such a way that the second shaped contour (58) protrudes beyond the first shaped contour (64), so that when the Upper tool (15) in the direction of a workpiece (30), the workpiece (30) is first contacted by the second shape contour (58). The upper tool (15) is set up in such a way that when the upper tool (15) moves further in the direction of the workpiece (30), the pressure piece (60) is moved further in the direction of the workpiece (30) relative to the hold-down device (50) at least one elastic element (52) is compressed. Further aspects of the invention relate to a dishing press and a method for producing a container bottom.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kümpelwerkzeug umfassend ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug, wobei das Oberwerkzeug ein Druckstück mit einer ersten Formkontur zur Kontaktierung eines Werkstücks und einen relativ zum Druckstück beweglichen Niederhalter mit einer zweiten Formkontur zur Kontaktierung des Werkstücks umfasst und wobei der Niederhalter konzentrisch um das Druckstück herum angeordnet ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Kümpelpresse, welche ein solches Kümpelwerkzeug umfasst, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Behälterbodens.The invention relates to a dishing tool comprising an upper tool and a lower tool, the upper tool comprising a pressure piece with a first shape contour for contacting a workpiece and a hold-down device movable relative to the pressure piece with a second shape contour for contacting the workpiece, and the hold-down device concentrically around the pressure piece is arranged. Further aspects of the invention relate to a dishing press which comprises such a dishing tool, as well as a method for producing a container bottom.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Umformung von Blechen mittels Kümpeln werden aus den Blechen gewölbte Formteile ohne oder mit nur geringer Änderung der Materialdicke erhalten. Das Kümpeln wird beispielsweise bei der Herstellung von Behälterböden aus runden Blechen, auch Ronden genannt, eingesetzt. Zum Kümpeln werden Kümpel-Pressen eingesetzt, welche ein starres Oberwerkzeug mit sphärisch konvex ausgelegter Umformseite und ein ebenfalls starres Unterwerkzeug mit sphärisch konkav ausgelegter Umformseite umfassen. In vielen Pressvorgängen werden die Ronden zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug auf den gewünschten sphärischen Radius gedrückt. Werden dabei aus den Blechen tiefe Werkstücke hergestellt, bei denen die Blechdicke im Verhältnis zum Durchmesser der Ronde gering ist, kommt es bei der Umformung zu einer Faltenbildung im Blech. Vom Tiefziehvervahren ist bekannt, dass Faltenbildung durch den Einsatz eines Blechhalters verhindert werden kann, welcher den gesamten Randbereich der Ronde zur Vermeidung von Falten auf dem Ziering im ebenen Zustand hält.When metal sheets are formed by means of bulging, curved shaped parts are obtained from the sheets with little or no change in the material thickness. The dishing is used, for example, in the manufacture of container bottoms from round metal sheets, also known as circular blanks. For dishing, dishing presses are used which comprise a rigid upper tool with a spherically convex forming side and a likewise rigid lower tool with a spherically concave forming side. In many pressing processes, the circular blanks are pressed to the desired spherical radius between the upper tool and the lower tool. If deep workpieces are produced from the metal sheets in which the metal sheet thickness is small in relation to the diameter of the round blank, wrinkles are formed in the sheet metal during the forming process. It is known from the deep-drawing process that the formation of creases can be prevented by using a sheet metal holder, which holds the entire edge area of the circular blank in order to avoid creases on the decorative ring.
Aus
Das aus
Aus
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird ein Kümpelwerkzeug umfassend ein Oberwerkzeug und ein zugehöriges Unterwerkzeug vorgeschlagen. Das Oberwerkzeug des Kümpelwerkzeugs umfasst ein Druckstück mit einer ersten Formkontur zur Kontaktierung eines Werkstücks und einen relativ zum Druckstück beweglichen Niederhalter mit einer zweiten Formkontur zur Kontaktierung des Werkstücks, wobei der Niederhalter konzentrisch um das Druckstück herum angeordnet ist. Das Oberwerkzeug weist ferner eine Kopfplatte zur Verbindung mit einem Stößel einer Presse auf, wobei das Druckstück mit der Kopfplatte fest verbunden oder einstückig mit der Kopfplatte ausgeführt ist und der Niederhalter über mindestens ein elastisches Element mit der Kopfplatte verbunden ist und derart relativ zum Druckstück angeordnet ist, dass die zweite Formkontur über die erste Formkontur hinausragt, so dass bei einer Bewegung des Oberwerkzeugs in Richtung eines Werkstücks das Werkstück zuerst von der zweiten Formkontur kontaktiert wird. Das Oberwerkzeug ist ferner derart eingerichtet, dass bei weiterer Bewegung des Oberwerkzeugs in Richtung des Werkstücks das Druckstück relativ zum Niederhalter weiter in Richtung des Werkstücks bewegt wird, wobei das mindestens eine elastische Element komprimiert wird.A dishing tool comprising an upper tool and an associated lower tool is proposed. The upper tool of the dishing tool comprises a pressure piece with a first shape contour for contacting a workpiece and a hold-down device movable relative to the pressure piece with a second shape contour for contacting the workpiece, the hold-down device being arranged concentrically around the pressure piece. The upper tool also has a head plate for connection to a ram of a press, the pressure piece being firmly connected to the head plate or made in one piece with the head plate and the hold-down device being connected to the head plate via at least one elastic element and thus arranged relative to the pressure piece that the second form contour protrudes beyond the first form contour, so that when the upper tool moves in the direction of a workpiece, the workpiece is first contacted by the second form contour. The upper tool is also set up in such a way that upon further movement of the upper tool in the direction of the workpiece, the pressure piece is moved further in the direction of the workpiece relative to the hold-down device, the at least one elastic element being compressed.
Der Niederhalter ist somit über das mindestens eine elastische Element derart mit dem Druckstück gekoppelt, dass beide über einen einzigen Stößel einer Presse auf das Werkstück zu bewegt werden können. Dabei ragt der Niederhalter über das Druckstück hinaus, so dass das Werkstück zuerst von dem Niederhalter kontaktiert wird. Dadurch wird das Werkstück mit einem Anpressdruck, welcher über die Eigenschaften des mindestens einen elastischen Elements definiert ist, gegen ein Unterwerkzeug gedrückt und damit fixiert, bevor das Druckstück des Oberwerkzeug das Werkstück berührt.The hold-down device is thus coupled to the pressure piece via the at least one elastic element in such a way that both can be moved towards the workpiece via a single ram of a press. The hold-down protrudes beyond the pressure piece so that the workpiece is first contacted by the hold-down. As a result, the workpiece is subjected to a contact pressure which exceeds the properties of the at least one elastic element is defined, pressed against a lower tool and thus fixed before the pressure piece of the upper tool touches the workpiece.
Vorteilhafterweise nimmt dabei der Druck, mit dem der Niederhalter auf das Werkstück drückt, durch die Kopplung über das mindestens eine elastische Element mit der Tiefe der Umformung zu. Je tiefer das Druckstück in das Werkstück gedrückt wird, desto stärker wird das mindestens eine elastische Element komprimiert und desto stärker ist der vom Niederhalter ausgeübte Druck.Advantageously, the pressure with which the hold-down presses on the workpiece increases with the depth of the deformation due to the coupling via the at least one elastic element. The deeper the pressure piece is pressed into the workpiece, the more the at least one elastic element is compressed and the stronger the pressure exerted by the hold-down device.
Dieser vom Niederhalter ausgeübte Druck kann leicht durch entsprechende Wahl des mindestens einen elastischen Elements eingestellt werden.This pressure exerted by the hold-down device can easily be adjusted by appropriate selection of the at least one elastic element.
Das vorgeschlagene Oberwerkzeug erlaubt es in Kombination mit einem entsprechenden Unterwerkzeug ein Werkstück von Beginn der Bearbeitung an zu fixieren, wodurch es dem Oberwerkzeug nicht ausweichen kann. Des Weiteren wird durch die Fixierung des um das Druckstück liegenden Bereichs des Werkstücks eine Faltenbildung im Werkstück bei der Umformung verhindert oder zumindest reduziert.The proposed upper tool, in combination with a corresponding lower tool, allows a workpiece to be fixed from the start of machining, so that it cannot evade the upper tool. Furthermore, the fixing of the area of the workpiece around the pressure piece prevents or at least reduces the formation of wrinkles in the workpiece during the deformation.
Bevorzugt ist das mindestens eine elastische Element ausgewählt aus der Gruppe umfassend Elastomerfedern, Stahlfedern und Gasdruckfedern. Des Weiteren sind auch Kombinationen mehrerer dieser elastischen Elemente denkbar.The at least one elastic element is preferably selected from the group comprising elastomer springs, steel springs and gas pressure springs. Furthermore, combinations of several of these elastic elements are also conceivable.
Im Falle von Elastomerfedern ist ein elastisches Element beispielsweise als ein Zylinder aus einem Elastomer ausgestaltet. Geeignete Elastomere umfassen beispielsweise Polyurethan und natürlichen oder synthetischen Kautschuk (Gummi). Bevorzugt sind die Elastomerfedern aus Polyurethan gefertigt. Ein elastisches Element kann auch aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein. Beispielsweise kann ein elastisches Element aus mehreren übereinander gestapelten zylinderförmigen Teilen ausgestaltet sein und/oder es können mehrere als Zylinder ausgestaltete Teile nebeneinander angeordnet sein.In the case of elastomer springs, an elastic element is designed, for example, as a cylinder made of an elastomer. Suitable elastomers include, for example, polyurethane and natural or synthetic rubber (rubber). The elastomer springs are preferably made from polyurethane. An elastic element can also be composed of several individual parts. For example, an elastic element can be designed from a plurality of cylindrical parts stacked on top of one another and / or a plurality of parts designed as cylinders can be arranged next to one another.
Bevorzugt weist das Oberwerkzeug im Bereich von 4 bis 36 elastische Elemente auf. Besonders bevorzugt weist das Oberwerkzeug im Bereich von 10 bis 25 und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 24 elastische Elemente auf.The upper tool preferably has elastic elements in the range from 4 to 36. The upper tool particularly preferably has elastic elements in the range from 10 to 25 and particularly preferably in the range from 10 to 24.
Die elastischen Elemente sind bevorzugt derart ausgestaltet und angeordnet, dass alle elastischen Elemente zusammen genommen bei einem Federweg von beispielsweise 30 mm eine Federkraft im Bereich von 100.000 N bis 1.500.000 N (ca. 10 t bis 150 t Gewichtskraft) als Niederhaltekraft ausüben. Diese Niederhaltekraft wird im Betrieb von dem Oberwerkzeug auf das aufgenommene Werkstück übertragen.The elastic elements are preferably designed and arranged such that all elastic elements together exert a spring force in the range of 100,000 N to 1,500,000 N (approx. 10 t to 150 t weight force) as a hold-down force with a spring deflection of, for example, 30 mm. This hold-down force is transferred from the upper tool to the workpiece that is picked up during operation.
Ein Beispiel für ein geeignetes Federelement ist ein aus jeweils zwei übereinander angeordneten zylindrischen Elastomerfedern des Typs Fibro 246.6.063.125 aufgebautes Federelement. Derartige Elastomerfedern sind gemäß
Die vom Niederhalter ausgeübte Kraft ist aufgrund der Kopplung über das mindestens eine elastische Element im Wesentlichen proportional zu der Strecke, um die das mindestens eine elastische Element komprimiert wurde. Diese Strecke entspricht der vom Oberwerkzeug in Richtung Werkstück zurückgelegten Wegstrecke ab dem Aufsetzen des Niederhalters auf dem Werkstück. Bei realen Federelementen, wie zum Beispiel Elastomerfedern, kommt es dabei zu Abweichungen von diesem idealisierten proportionalen Verhalten, insbesondere bei großen Strecken in Bezug auf den maximal möglichen Federweg des entsprechenden Federelements.Due to the coupling via the at least one elastic element, the force exerted by the hold-down device is essentially proportional to the distance by which the at least one elastic element has been compressed. This distance corresponds to the distance covered by the upper tool in the direction of the workpiece from when the hold-down device is placed on the workpiece. With real spring elements, such as elastomer springs, there are deviations from this idealized proportional behavior, especially over long distances with regard to the maximum possible spring deflection of the corresponding spring element.
Der Niederhalter ragt vor einem Aufsetzen auf das Werkstück bevorzugt um eine Strecke im Bereich von 10 mm bis 120 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 mm bis 80 mm über das Druckstück hinaus. Diese Strecke ist dabei bezogen auf den Übergangsbereich, an dem sich der Niederhalter und das Druckstück berühren. Bezogen auf den jeweils tiefsten Punkt des Niederhalters und den tiefsten Punkt des Druckstücks beträgt die Strecke des Überstands bevorzugt im Bereich von 3 mm bis 5 mm.Before it is placed on the workpiece, the hold-down protrudes preferably by a distance in the range from 10 mm to 120 mm, particularly preferably in the range from 20 mm to 80 mm, beyond the pressure piece. This distance is related to the transition area where the hold-down device and the pressure piece touch. In relation to the lowest point of the hold-down device and the lowest point of the pressure piece, the length of the protrusion is preferably in the range from 3 mm to 5 mm.
Die Wegstrecke und damit eine Relativbewegung zwischen dem Niederhalter und dem Druckstück kann beispielsweise durch das Vorsehen eines mechanischen Anschlags begrenzt werden. Bei Erreichen des Anschlags und somit der maximalen Wegstrecke folgt der Niederhalter wieder der Bewegung des Druckstücks, wobei dann die vom Niederhalter ausgeübte Kraft der durch das Druckstück ausgeübten Kraft entspricht.The distance and thus a relative movement between the hold-down device and the pressure piece can be limited, for example, by providing a mechanical stop. When the stop and thus the maximum distance are reached, the hold-down device follows the movement of the pressure piece again, the force exerted by the hold-down device then corresponding to the force exerted by the pressure piece.
Das Druckstück des Oberwerkzeugs weist eine erste Formkontur auf und der Niederhalter des Oberwerkzeugs weist eine zweite Formkontur auf. Die jeweiligen Formkonturen stellen dabei die Oberflächen des Oberwerkzeugs dar, die zur Kontaktierung des Werkstücks im Rahmen eines Umformprozesses eingerichtet sind. Entsprechend weist insbesondere die erste Formkontur des Druckstücks eine Form auf, die der Form entspricht, die durch den Umformprozess dem Werkstück aufgeprägt werden soll.The pressure piece of the upper tool has a first shape contour and the hold-down device of the upper tool has a second shape contour. The respective shape contours represent the surfaces of the upper tool that are set up for contacting the workpiece as part of a forming process. Correspondingly, the first shaped contour of the pressure piece in particular has a Shape that corresponds to the shape that is to be impressed on the workpiece by the forming process.
Bevorzugt ist die erste Formkontur und/oder und die zweite Formkontur sphärisch. Somit ist ein entsprechendes Oberwerkzeug eingerichtet, ein Werkstück bzw. einen vom Oberwerkzeug kontaktierten Bereich des Werkstücks sphärisch umzuformen.The first shape contour and / or and the second shape contour is preferably spherical. A corresponding upper tool is thus set up to spherically reshape a workpiece or a region of the workpiece contacted by the upper tool.
Besonders bevorzugt sind die erste Formkontur und die zweite Formkontur jeweils sphärisch. Dabei ist es bevorzugt, wenn die erste Formkontur und die zweite Formkontur jeweils den gleichen Radius aufweisen. Bevorzugt sind dabei die Formen des Niederhalters und des Druckstücks derart gewählt, dass die erste Formkontur und die zweite Formkontur bei einem vollständigen Pressen des Oberwerkzeugs in ein entsprechendes Unterwerkzeug nahtlos ineinander übergehen. Gegebenenfalls kann zwischen der ersten Formkontur und der zweiten Kontur dabei ein kleiner Spalt ausgebildet sein.The first shape contour and the second shape contour are particularly preferably each spherical. It is preferred here if the first shape contour and the second shape contour each have the same radius. The shapes of the hold-down device and the pressure piece are preferably selected in such a way that the first mold contour and the second mold contour merge seamlessly into one another when the upper tool is completely pressed into a corresponding lower tool. If necessary, a small gap can be formed between the first shape contour and the second contour.
Der Radius der ersten und/oder der zweiten Formkontur wird dabei beispielsweise im Bereich von 500 mm bis 5000 mm gewählt. Bevorzugt wird der Radius im Bereich von 1500 mm bis 5000 mm gewählt.The radius of the first and / or the second shape contour is selected in the range from 500 mm to 5000 mm, for example. The radius is preferably selected in the range from 1500 mm to 5000 mm.
Das Unterwerkzeug des Kümpelwerkzeugs weist eine dritte Formkontur auf, welche dazu eingerichtet ist, ein Werkstück bei einem Umformprozess zu kontaktieren. Die dritte Formkontur ist bevorzugt sphärisch und mit einem der maximalen Pressteildicke entsprechenden Spaltmaß als Gegenstück zur ersten und zweiten Formkontur des Oberwerkzeugs gewählt. Dementsprechend ist die dritte Formkontur bevorzugt sphärisch konkav ausgestaltet und wirkt mit der ersten und zweiten Formkontur zusammen, welche bevorzugt sphärisch konvex ausgestaltet ist. Der Betrag des Radius der dritten Formkontur ist abhängig von der maximalen Pressteildicke ausgelegt.The lower tool of the dishing tool has a third shape contour which is set up to contact a workpiece during a forming process. The third shape contour is preferably spherical and selected with a gap dimension corresponding to the maximum pressed part thickness as a counterpart to the first and second shape contour of the upper tool. Accordingly, the third shape contour is preferably designed spherically concave and interacts with the first and second shape contour, which is preferably designed spherically convex. The amount of the radius of the third mold contour is designed as a function of the maximum pressed part thickness.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist das Bereitstellen einer Kümpelpresse, welche eines der hierin beschriebenen Kümpelwerkzeuge umfasst.Another aspect of the invention is the provision of a dishing press which comprises one of the dishing tools described herein.
Die Kümpelpresse umfasst einen angetriebenen Stößel, an dem das Oberwerkzeug befestigt ist und eine gegenüberliegend angeordnete Aufnahme, an der das Unterwerkzeug befestigt ist. Über den angetriebenen Stößel kann das Oberwerkzeug in Richtung des Unterwerkzeugs bewegt werden, so dass ein zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug angeordnetes Werkstück mit den Werkzeugen bearbeitet werden kann. Bevorzugt umfasst die Kümpelpresse genau einen angetriebenen Stößel, welcher sowohl das Druckstück als auch indirekt über das mindestens eine elastische Element den Niederhalter des Oberwerkzeugs bewegt.The dishing press comprises a driven ram to which the upper tool is attached and an oppositely arranged receptacle to which the lower tool is attached. The upper tool can be moved in the direction of the lower tool via the driven ram, so that a workpiece arranged between the upper tool and the lower tool can be machined with the tools. The dishing press preferably comprises exactly one driven ram which moves both the pressure piece and, indirectly via the at least one elastic element, the hold-down device of the upper tool.
Der Stößel kann beispielsweise hydraulisch angetrieben sein.The ram can be driven hydraulically, for example.
Die Kümpelpresse umfasst des Weiteren bevorzugt einen Manipulator, der zum Bewegen eines Werkstücks relativ zum Werkzeug eingerichtet ist. Auf diese Weise können auch sehr große Werkstücke bearbeitet werden, wobei eine Vielzahl von einzelnen Pressschritten zur Umformung dieses Werkstücks ausgeführt werden. Dabei wird jeweils ein Pressschritt ausgeführt, bei dem das Oberwerkzeug in das Unterwerkzeug gepresst wird und ein Teil des Werkstücks umgeformt wird. Nach jedem Pressschritt wird das Oberwerkzeug über den Stößel wieder zurückgezogen und das Werkstück über den Manipulator weiterbewegt.The dishing press further preferably comprises a manipulator which is set up to move a workpiece relative to the tool. In this way, very large workpieces can also be machined, with a large number of individual pressing steps being carried out to reshape this workpiece. A pressing step is carried out in each case, in which the upper tool is pressed into the lower tool and part of the workpiece is reshaped. After each pressing step, the upper tool is withdrawn again via the ram and the workpiece is moved on via the manipulator.
Der Manipulator ist beispielsweise als mehrere angetriebene Räder ausgestaltet, auf denen das Werkstück ruht. Durch Antreiben der Räder kann dann das Werkstück relativ zum Kümpelwerkzeug bewegt werden. Die Position und/oder der Winkel der Räder kann einstellbar sein, um den Manipulator an verschiedene Werkstücke und den jeweiligen Bearbeitungsfortschritt anzupassen.The manipulator is designed, for example, as a plurality of driven wheels on which the workpiece rests. The workpiece can then be moved relative to the dishing tool by driving the wheels. The position and / or the angle of the wheels can be adjustable in order to adapt the manipulator to different workpieces and the respective processing progress.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist das Bereitstellen eines Verfahrens zur Herstellung eines Behälterbodens. In einem ersten Schritt a) des Verfahrens wird eine Ronde als Werkstück bereitgestellt. In einem nachfolgenden Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Umformen der Ronde zu einem sphärisch gewölbten Formteil mittels Kümpeln unter Verwendung des hierin beschriebenen Kümpelwerkzeugs. Das Kümpelwerkzeug umfasst entsprechend eines der hierin beschriebenen Oberwerkzeuge, so dass beim Umformen der Ronde diese zuerst durch den Niederhalter des Oberwerkzeugs fixiert wird und nachfolgend durch ein Druckstück des Oberwerkzeugs gegen das Unterwerkzeug gedrückt und umgeformt wird.Another aspect of the invention is the provision of a method for producing a container bottom. In a first step a) of the method, a round blank is provided as a workpiece. In a subsequent step b) of the method, the round blank is shaped into a spherically curved shaped part by means of dishing using the dishing tool described herein. The dishing tool accordingly comprises one of the upper tools described herein, so that when the round blank is formed, it is first fixed by the hold-down device of the upper tool and is then pressed against the lower tool by a pressure piece of the upper tool and formed.
Bevorzugt folgt auf den Schritt b) ein weiterer Verfahrensschritt c), bei dem ein Bördeln eines Randes des sphärisch gewölbten Formteils erfolgt. Bei diesem Bördeln wird ein Eckradius und ein zylindrischer Bord geformt.Step b) is preferably followed by a further process step c) in which an edge of the spherically curved molded part is flanged. In this crimping process, a corner radius and a cylindrical rim are formed.
Ein derart hergestellter Behälterboden ist ein gewölbter Boden, bestehend aus einer zentrischen Kugelkalotte, einem umlaufenden Eckradius und einem zylindrischen Bord.A container base produced in this way is a curved base, consisting of a central spherical cap, a circumferential corner radius and a cylindrical rim.
Der Behälterboden ist insbesondere zur Verwendung an einem zylindrischen Druckbehältermantel geeignet. Zum Herstellen eines derartigen Behälters schließt sich ein weiterer Schritt d) an das Verfahren an, bei dem ein zylindrischer Druckbehältermantel mit dem Behälterboden verbunden wird, beispielsweise mittels Schweißen.The container bottom is particularly suitable for use on a cylindrical pressure vessel jacket. To produce such a container, a further step d) follows the method, in which a cylindrical pressure container jacket is connected to the container bottom, for example by means of welding.
Das Bereitstellen der Ronde gemäß Schritt a) kann beispielsweise durch ein Ausschneiden eines runden scheibenförmigen Stücks aus einer Blechtafel erfolgen. Hierzu kann beispielsweise eine Kreisschere oder ein Brennsystem verwendet werden.The provision of the round blank in accordance with step a) can take place, for example, by cutting out a round, disc-shaped piece from a metal sheet. Circular scissors or a burning system, for example, can be used for this purpose.
Bei den Ronden kommt eine Vielzahl von metallischen Werkstoffen zum Einsatz. Vorzugsweise sind dies ferritische oder austenitische Legierungen oder Stähle sowie Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Grundsätzlich können alle duktilen Werkstoffe mit ausreichender Dehnung so umgeformt werden.A large number of metallic materials are used for the circular blanks. These are preferably ferritic or austenitic alloys or steels as well as aluminum or aluminum alloys. In principle, all ductile materials with sufficient elongation can be formed in this way.
Typische Dicken einer Ronde liegen im Bereich von 2 bis 20 mm.Typical thicknesses of a round blank are in the range from 2 to 20 mm.
Im Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Umformen der runden Scheibe bzw. der Ronde zu einem gewölbten Formteil mit einer Kugelabschnittsform. Dies erfolgt schrittweise indem die Ronde zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug nach und nach auf den gewünschten sphärischen Radius gedrückt wird. Dieser Radius ist durch die Formkonturen des Kümpelwerkzeugs vorgegeben, so dass das Werkzeug entsprechend ausgewählt wird.In step b) of the method, the round disk or the blank is shaped into a curved molded part with a spherical segment shape. This is done step by step by gradually pressing the round blank between the upper tool and the lower tool to the desired spherical radius. This radius is specified by the shape contours of the dishing tool, so that the tool is selected accordingly.
Bei dem Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das verwendete Oberwerkzeug einen relativ zum Druckstück beweglichen Niederhalter aufweist, wobei der Niederhalter und das Druckstück über mindestens ein elastisches Element gekoppelt sind. Der Niederhalter ragt zunächst über das Druckstück hinaus, so dass das Werkstück zuerst von dem Niederhalter kontaktiert wird. Dadurch wird das Werkstück mit einem Anpressdruck, welcher über die Eigenschaften des mindestens einen elastischen Elements definiert ist, gegen ein Unterwerkzeug gedrückt und damit fixiert, bevor das Druckstück des Oberwerkzeug das Werkstück berührt. Nachdem der Niederhalter das Werkstück gegen das Unterwerkzeug fixiert, wird durch weitere Annäherung des Oberwerkzeugs auch das Druckstück gegen das Werkstück gedrückt, so dass dieses das Werkstück auf den gewünschten Radius bringt. Der Radius wird durch Wahl der Formkonturen des Kümpelwerkzeugs vorgegeben.In the method, it is provided according to the invention that the upper tool used has a hold-down device that is movable relative to the pressure piece, the hold-down device and the pressure piece being coupled via at least one elastic element. The hold-down initially protrudes beyond the pressure piece, so that the workpiece is first contacted by the hold-down. As a result, the workpiece is pressed against a lower tool with a contact pressure, which is defined by the properties of the at least one elastic element, and thus fixed before the pressure piece of the upper tool touches the workpiece. After the hold-down fixes the workpiece against the lower tool, the pressure piece is also pressed against the workpiece by further approaching the upper tool, so that it brings the workpiece to the desired radius. The radius is specified by choosing the shape of the dishing tool.
Der Druck des Niederhalters auf das Werkstück nimmt bei dem Pressen aufgrund der Kopplung über das mindestens eine elastische Element mit der Tiefe der Umformung zu. Je tiefer das Druckstück in das Werkstück gedrückt wird, desto stärker wird das mindestens eine elastische Element komprimiert und desto stärker ist der vom Niederhalter ausgeübte Druck. Ein Einstellen des vom Niederhalter ausgeübten Drucks erfolgt durch entsprechende Wahl des mindestens einen elastischen Elements.The pressure of the blank holder on the workpiece increases with the depth of the deformation during the pressing due to the coupling via the at least one elastic element. The deeper the pressure piece is pressed into the workpiece, the more the at least one elastic element is compressed and the stronger the pressure exerted by the hold-down device. The pressure exerted by the hold-down device is adjusted by appropriate selection of the at least one elastic element.
Bei dem Umformen gemäß Schritt b) kann es je nach Größe des herzustellenden Bodens erforderlich sein, die Position der Ronde bzw. des Werkstücks relativ zum Kümpelwerkzeug zu verändern, wobei nach und nach die Ronde umgeformt wird. Zur Handhabung der Ronde bzw. des Werkstücks wird bevorzugt ein Manipulator verwendet, der die Position des Werkstücks relativ zum Werkzeug kontrolliert verändern kann. Nach jedem Pressen mit dem Kümpelwerkzeug wird das Oberwerkzeug des Kümpelwerzeugs vom Werkstück zurückgezogen, die Position des Werkstücks verändert und das Werkstück erneut mit dem Kümpelwerzeug bearbeitet. Diese Schritte werden wiederholt, bis die gewünschte Umformung der Ronde erreicht ist.In the reshaping according to step b), depending on the size of the base to be produced, it may be necessary to change the position of the blank or the workpiece relative to the dishing tool, the blank being gradually reshaped. A manipulator, which can change the position of the workpiece relative to the tool in a controlled manner, is preferably used to handle the round blank or the workpiece. After each pressing with the dishing tool, the upper tool of the dishing tool is withdrawn from the workpiece, the position of the workpiece is changed and the workpiece is machined again with the dishing tool. These steps are repeated until the desired reshaping of the blank is achieved.
Durch das Vorsehen des Niederhalters ist das Werkstück bzw. die Ronde während des Drückens fixiert und kann den Umformkräften, welche durch das Druckstück übertagen werden, nicht ausweichen. Auch wird eine unerwünschte Faltenbildung im Werkstück verhindert.By providing the hold-down device, the workpiece or the round blank is fixed during the pressing and cannot evade the deformation forces which are transmitted by the pressure piece. Undesired wrinkling in the workpiece is also prevented.
Eine solche Faltenbildung entsteht bei der Umformung ohne einen Niederhalter, da diese herkömmlichen Kümpelwerkzeuge den Rand der Ronde auf einen kleineren Enddurchmesser ziehen. Insbesondere in der Startphase, bei der die Ronde noch eben ist, kommt es dabei zu einer extremen Faltenbildung, da die meridiane Membranspannung in der Ronde radiale Druckspannungen erzeugt. Die radialen Druckspannungen führen jedoch bei derartigen dünnen Ronden zu keinem Stauchprozess auf einen kleineren Durchmesser. Während der Durchmesser kleiner wird, strebt das Pressteil an, seinen ursprünglichen Umfang zu erhalten. Dies kann das Pressteil erreichen, indem es insbesondere den Randbereich in Falten legt. In der Startphase entstehen die Falten bei Einsatz eines herkömmlichen Kümpelwerkzeugs bereits dann, wenn das Oberwerkzeug nur wenige Millimeter in das Unterwerkzeug drückt. Die Faltungen beginnen dann bereits in einem direkt unter dem Oberwerkzeug liegenden Bereich.Such wrinkling occurs during forming without a hold-down device, since these conventional dishing tools pull the edge of the round blank to a smaller final diameter. Particularly in the starting phase, when the circular blank is still flat, extreme wrinkling occurs, since the meridian membrane tension in the circular blank creates radial compressive stresses. With such thin round blanks, however, the radial compressive stresses do not lead to an upsetting process to a smaller diameter. As the diameter becomes smaller, the pressed part tries to maintain its original circumference. The pressed part can achieve this in that it folds the edge area in particular. In the starting phase, when a conventional dishing tool is used, the creases appear when the upper tool only presses a few millimeters into the lower tool. The folds then begin in an area directly below the upper tool.
Aufgrund dieser Faltenbildung bei Einsatz herkömmlicher Werkzeuge kann das Oberwerkzeug nicht vollständig in das Unterwerkzeug gepresst werden. Die Folge ist, dass die Ronde bzw. das Werkstück eine Position einnimmt, in der Spannungen möglichst gleichmäßig verteilt werden und keine hohen Werte annehmen. Da für jede bleibende Verformung eine Spannung größer der oberen Streckgrenze bzw. der Dehngrenze erzeugt werden muss, ist der Gewinn an Formänderung oft gering. Ein Großteil der Umformung im Werkstück bleibt unterhalb der Streckgrenze, also innerhalb des elastischen Bereichs, und federt nach Entlastung wieder in die alte Position zurück.Because of this wrinkling when conventional tools are used, the upper tool cannot be pressed completely into the lower tool. The result is that the round blank or the workpiece assumes a position in which the stresses are distributed as evenly as possible and do not assume high values. Since a stress greater than the upper yield point or the yield point has to be generated for every permanent deformation, the gain in shape change is often small. A large part of the deformation in the workpiece remains below the yield point, i.e. within the elastic range, and springs back into the old position after the load is removed.
Durch Einsatz des vorgeschlagenen Kümpelwerkzeugs mit dem Niederhalter wird das Werkstück von Beginn der Bearbeitung an fixiert, wodurch es dem Kümpelwerkzeug nicht ausweichen kann. Dies führt zu einer besseren Beherrschung der Faltenbildung, da der Umformbereich eingespannt ist. Aufgrund der deutlichen Reduktion der Faltenbildung kann das Oberwerkzeug auch vollständig in das Unterwerkzeug hinein gedrückt werden, so dass die erhaltene Verformung größer ist. Die Streckgrenze des Materials des Werkstücks wird großflächiger und leichter erreicht und überschritten. Der Schritt des Umformens kann unter Verwendung des vorgeschlagenen Kümpelwerkzeugs mit einer geringeren Anzahl von Pressschritten ausgeführt werden. Dadurch entstehen wesentlich kürzere Umformzeiten bei der Herstellung des Werkstücks. Des Weiteren können häufige Werkzeugwechsel und damit verbundene Umbauzeiten reduziert werden, da mit dem vorgeschlagenen Kümpelwerkzeug größere Umformgrade erreicht werden können.By using the proposed dishing tool with the hold-down device, the workpiece is fixed from the start of machining, which means that it cannot avoid the dishing tool. This leads to better control of the formation of wrinkles, since the forming area is clamped. Due to the significant reduction in the formation of wrinkles, the upper tool can also be pressed completely into the lower tool, so that the deformation obtained is greater. The yield point of the material of the workpiece is reached and exceeded over a larger area and more easily. The forming step can be carried out using the proposed dishing tool with a smaller number of pressing steps. This results in significantly shorter forming times in the manufacture of the workpiece. Furthermore, frequent tool changes and the associated conversion times can be reduced, since greater degrees of deformation can be achieved with the proposed dishing tool.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Kümpelpresse, -
2 ein Kümpelwerkzeug nach dem Stand der Technik, -
3a ein erfindungsgemäßes Kümpelwerzeug mit einem Niederhalter in Klemmposition und -
3b das erfindungsgemäße Kümpelwerkzeug mit vollständig in das Unterwerkzeug gepresstem Oberwerkzeug.
-
1 a schematic representation of a dishing press, -
2 a state-of-the-art dishing tool, -
3a a Kümpelwerzeug according to the invention with a hold-down device in the clamping position and -
3b the dishing tool according to the invention with the upper tool pressed completely into the lower tool.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Zum Umformen eines Werkstücks
Die Kümpelpresse
Der Manipulator
Problematisch hierbei ist, dass sich das Werkstück
In den
Das Oberwerkzeug
Das Druckstück
Der Niederhalter
Zum Führen einer Relativbewegung des Niederhalters
Zur Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem Niederhalter
Zur Aufnahme der elastischen Elemente
Der Niederhalter
Das Druckstück
In den schematischen Darstellungen der
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- PressePress
- 1212th
- StößelPlunger
- 1414th
- KümpelwerkzeugDishing tool
- 1515th
- OberwerkzeugUpper tool
- 1616
- Unterwerkzeug Lower tool
- 2020th
- Manipulatormanipulator
- 2222nd
- angetriebenes Rad driven wheel
- 3030th
- Werkstück workpiece
- 4040
- KopfplatteHeadstock
- 4242
- SchutzabdeckungProtective cover
- 4444
- Ausnehmung Recess
- 5050
- NiederhalterHold-down
- 5252
- FederelementSpring element
- 5454
- AusnehmungRecess
- 5656
- Schultershoulder
- 5858
- zweite Formkontur second shape contour
- 6060
- DruckstückPressure piece
- 6262
- Kragencollar
- 6464
- erste Formkontur first shape contour
- 7272
- dritte Formkonturthird shape contour
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020201783.2 | 2020-02-13 | ||
DE102020201783 | 2020-02-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020106743B3 true DE102020106743B3 (en) | 2021-08-19 |
Family
ID=77061093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020106743.7A Active DE102020106743B3 (en) | 2020-02-13 | 2020-03-12 | Dishing tool, dishing press and method for producing a container bottom |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020106743B3 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1452913A1 (en) | 1965-09-17 | 1969-03-27 | Schleifenbaum & Steinmetz Ohg | Process for manipulating heavy round blanks when operating cooling presses and cooling presses with a manipulation device for carrying out the process |
DE2458012A1 (en) | 1974-12-07 | 1976-06-16 | Rheinstahl Ag | Press tool for deep drawing press - has radially split external members and matching internal members separated by gaps |
US9833828B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-12-05 | Subaru Corporation | Hot-press deep-drawing forming method and hot-press deep-drawing forming method apparatus |
-
2020
- 2020-03-12 DE DE102020106743.7A patent/DE102020106743B3/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1452913A1 (en) | 1965-09-17 | 1969-03-27 | Schleifenbaum & Steinmetz Ohg | Process for manipulating heavy round blanks when operating cooling presses and cooling presses with a manipulation device for carrying out the process |
DE2458012A1 (en) | 1974-12-07 | 1976-06-16 | Rheinstahl Ag | Press tool for deep drawing press - has radially split external members and matching internal members separated by gaps |
US9833828B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-12-05 | Subaru Corporation | Hot-press deep-drawing forming method and hot-press deep-drawing forming method apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DIN ISO 10069-1 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102015101715B4 (en) | Method and forming device for producing a hollow body | |
EP0704258A1 (en) | Method and device for forming sheet metal | |
DE102007050580A1 (en) | Plate i.e. sheet metal plate shaping method for producing e.g. beer barrel, in mechanical press, involves applying reformation strength at internal area of plate against effective direction of deformation strength after deformation of area | |
DE102009005261A1 (en) | Process for producing a complex sheet metal part | |
DE19842750B4 (en) | Method and production of deep-drawn hollow parts and drawing tool | |
EP1526931B1 (en) | Method for controlling the material flow during the deep-drawing of sheet metal, and deep-drawing tool | |
DE60125580T2 (en) | AEROSOL CANS ENDS | |
DE102020106743B3 (en) | Dishing tool, dishing press and method for producing a container bottom | |
DE102004054120B4 (en) | A method of forming a large sheet metal blank to a molded part, such as an outer skin part of a motor vehicle body | |
DE2913568A1 (en) | PROCESS FOR COMPRESSING FLAT METAL WITH RELATIVELY LOW FORMING CAPACITY | |
DE102005024378A1 (en) | Incremental sheet forming is performed with a stamping machine | |
DE102017200115A1 (en) | Method for producing sheet metal components and device therefor | |
EP1268099B1 (en) | Method for producing components using a flowable active medium and a forming tool | |
DE1936523A1 (en) | Method and device for the production of crown caps | |
DE102017102356B3 (en) | Method and device for producing a collar on a workpiece | |
EP0004252B1 (en) | Method for making a funnel for aerosol containers | |
EP2353745B1 (en) | Tool and method for producing can bodies | |
DE202012103222U1 (en) | Device for producing a 3D structuring component having an edge region | |
DE4343336A1 (en) | Hydraulic deep drawing tool set for pressing sinks, esp. double bowl sinks | |
EP0452541A2 (en) | Method of manufacturing hollow objects from tantalum | |
DE10211135B4 (en) | Method and device for producing a shaped body | |
EP3052257B1 (en) | Device for forming a workpiece made of sheet metal | |
DE3840939A1 (en) | Method for the production of flat components | |
DE102006036048A1 (en) | Mold-part deep-drawing method for progression tool, involves attaching sheet metal to inner horizontal drawing punch and outer horizontal drawing case, where rest flange of hollow body runs through deformed zone of draw ring | |
EP1240440B1 (en) | Method for producing elastomeric elastic elements |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B21D0022220000 Ipc: B21D0031000000 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |