DE102021006400B3

DE102021006400B3 - Hydroforming tool device and method for producing a hollow body by hydroforming

Info

Publication number: DE102021006400B3
Application number: DE102021006400.3A
Authority: DE
Inventors: Holger Wenzel
Original assignee: Salzgitter Hydroforming GmbH and Co KG
Current assignee: Salzgitter Hydroforming GmbH and Co KG
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2041-12-30
Also published as: AT525767A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung (10) zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung (10) eingelegten vorgebogenen rohrförmigen Rohling (12) durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Teils (14, 16) eines Mittelabschnitts (18) dieses Rohlings (12), mit- mindestens zwei Werkzeugteilen (34) zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität (36),- einem Hochdrucksystem (42) zur Druckbeaufschlagung des Inneren (44) des Rohlings (12) mit einem Druckmedium, wobei das Hochdrucksystem (42) mindestens einen Dichtstempel (48, 50) zum druckdichten Verschließen des Rohlings (12) an mindestens einem seiner Enden (30, 32) aufweist,- einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (64) zur Steuerung/Regelung des Innenhochdruckumform-Prozesses und- einer oder mehreren Klemmeinrichtungen (56, 58), jeweils zum wahlweisen werkzeugseitigen Fixieren eines an einem jeweiligen Ende (30, 32) befindlichen Endabschnittes (22, 24) des Rohlings (12), wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (64) eingerichtet ist, den Endabschnitt oder die Endabschnitte (22, 24) durch die entsprechende Klemmeinrichtung (56, 58) vor oder bei dem druckdichten Verschließen per Dichtstempel (48, 50) werkzeugseitig zu fixieren und die Fixierung des Endabschnitts oder zumindest eines der Endabschnitte (22, 24) durch die entsprechende Klemmeinrichtung (56, 58) noch vor oder spätestens während der Druckbeaufschlagung zu lösen.Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling (12) durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Mittelabschnitts (18) dieses Rohlings (12) mittels einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung (10) sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The invention relates to an internal high-pressure forming tool device (10) for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank (12) placed in the internal high-pressure forming tool device (10) by internal high-pressure forming of at least a part (14, 16) of a middle section (18) of this blank (12 ), with- at least two tool parts (34) for the joint formation of a cavity (36) determining the final shape of the hollow body,- a high-pressure system (42) for pressurizing the interior (44) of the blank (12) with a pressure medium, the high-pressure system ( 42) has at least one sealing stamp (48, 50) for pressure-tight sealing of the blank (12) at at least one of its ends (30, 32), - a control and/or regulating device (64) for controlling/regulating the hydroforming process and - one or more clamping devices (56, 58), each for the optional tool-side fixing of an end section (22, 24) of the blank (12) located at a respective end (30, 32), the control and/or regulating device (64) is set up to fix the end section or the end sections (22, 24) by means of the corresponding clamping device (56, 58) before or during the pressure-tight sealing using a sealing plunger (48, 50) on the tool side and to fix the end section or at least one of the end sections (22 , 24) by means of the corresponding clamping device (56, 58) before or at the latest during the application of pressure. The invention also relates to a corresponding method for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank (12) by internal high-pressure forming of at least one central section (18) of this Blank (12) by means of a hydroforming tool device (10) and a corresponding computer program product.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung eingelegten vorgebogenen rohrförmigen Rohling durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Mittelabschnitts dieses Rohlings, mit (i) mindestens zwei Werkzeugteilen zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität, (ii) einem Hochdrucksystem zur Druckbeaufschlagung des Inneren des Rohlings mit einem Druckmedium, wobei das Hochdrucksystem mindestens einen Dichtstempel zum druckdichten Verschließen des Rohlings an mindestens einem der Enden aufweist und (iii) einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung/Regelung des Innenhochdruckumform-Prozesses.The invention is based on an internal high-pressure forming tool device for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank placed in the internal high-pressure forming tool device by internal high-pressure forming of at least one middle section of this blank, with (i) at least two tool parts for the joint formation of a cavity that determines the final shape of the hollow body, (ii) a high-pressure system for pressurizing the interior of the blank with a pressure medium, the high-pressure system having at least one sealing plunger for pressure-tight sealing of the blank at at least one of the ends and (iii) a control and/or regulating device for controlling/regulating the internal high-pressure forming process.

Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Mittelabschnitts dieses Rohlings mittels einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung mit mindestens zwei Werkzeugteilen zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität und einem Hochdrucksystem zur Druckbeaufschlagung des Inneren des Rohlings mit einem Druckmedium, wobei dieses Hochdrucksystem mindestens einen Dichtstempel zum druckdichten Verschließen des Rohlings an mindestens einem der Enden aufweist und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Einlegen des Rohlings in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung,
(b) Befüllen des Rohlings mit dem Druckmedium,
(c) druckdichtes Verschließen des Rohlings mittels des mindestens einen Dichtstempels und
(d) Druckbeaufschlagen des Inneren des Rohlings per Hochdrucksystem.

The invention is also based on a method for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank by internal high-pressure forming of at least one central section of this blank using an internal high-pressure forming tool device with at least two tool parts for the joint formation of a cavity that determines the final shape of the hollow body and a high-pressure system for pressurizing the interior of the blank with a pressure medium, this high-pressure system having at least one sealing die for pressure-tight sealing of the blank at at least one of the ends, and the method comprising the following steps:

(a) inserting the blank into the hydroforming tool device,
(b) filling the blank with the pressure medium,
(c) pressure-tight sealing of the blank by means of the at least one sealing stamp and
(d) Pressurizing the interior of the blank with a high-pressure system.

Schließlich geht die Erfindung auch von einem entsprechenden Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens aus.Finally, the invention is also based on a corresponding computer program product for carrying out the method.

Bei einer solchen Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling kommt es auf der nach innen gebogenen, also konkaven, Seite der Biegung oftmals zu einer unerwünschten Faltenbildung bei dem Innenhochdruckumformen. Dies passiert insbesondere dann, wenn - beispielsweise durch axiales Nachführen von Material - eine Materialkompression am Innenbogen auftritt.In such a production of a hollow body from a pre-bent tubular blank, undesired folds often form on the inwardly bent, ie concave, side of the bend during the hydroforming. This happens in particular when - for example due to the axial tracking of material - a material compression occurs on the inner bend.

Dieses Phänomen wird auch in der Druckschrift EP 1 034 053 B1 beziehungsweise der hierzu parallelen Druckschrift DE 698 02 712 T2 im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling durch Hydroverformung mindestens eines Mittelabschnitts dieses Rohlings mittels einer Hydroverformungs-Werkzeugvorrichtung beschrieben. Die Werkzeugvorrichtung umfasst dabei mindestens zwei Werkzeugteile zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität und ein Hochdrucksystem zur Druckbeaufschlagung des Inneren des Rohlings mit einem Druckmedium, wobei dieses Hochdrucksystem Druckkolben zum druckdichten Verschließen des Rohlings an den Enden aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Einlegen des Rohlings in die Hydroverformungs-Werkzeugvorrichtung, (b) druckdichtes Verschließen des Rohlings mittels des Druckkolbens/der Druckkolben und (c) Druckbeaufschlagen des Inneren des Rohlings per Hochdrucksystem. In der Druckschrift wird vorgeschlagen, eine Kraft auf zumindest eines der Enden längs des Endabschnittes aufzubringen, wobei ein auf der konkaven Seite wirkender Teil dieser Kraft kleiner gewählt wird, als ein auf der gegenüberliegenden konvexen Seite wirkender Teil dieser Kraft. Auf diese Weise kann die Faltenbildung verhindert oder zumindest reduziert werden. Allerdings müssen die Teilkräfte dazu recht genau an die Wandstärke des Rohlings und die Änderung der Querschnittsfläche beim Innenhochdruckumformen angepasst sein. Eine solche Anpassung ist recht aufwendig.This phenomenon is also mentioned in the publication EP 1 034 053 B1 or the parallel publication DE 698 02 712 T2 in connection with a method for producing a hollow body from a prebent tubular blank by hydroforming at least a central portion of this blank by means of a hydroforming tooling device. The tool device comprises at least two tool parts for the joint formation of a cavity that determines the final shape of the hollow body and a high-pressure system for pressurizing the interior of the blank with a pressure medium, this high-pressure system having pressure pistons for pressure-tight sealing of the blank at the ends. The method includes the following steps: (a) loading the blank into the hydroforming tooling apparatus, (b) pressure-sealing the blank using the plunger(s), and (c) pressurizing the interior of the blank with the high-pressure system. The document proposes applying a force to at least one of the ends along the end section, with a part of this force acting on the concave side being selected to be smaller than a part of this force acting on the opposite convex side. In this way, the formation of wrinkles can be prevented or at least reduced. However, the partial forces must be adjusted very precisely to the wall thickness of the blank and the change in cross-sectional area during hydroforming. Such an adjustment is quite complex.

Eine weitere Ursache für das Auftreten besagter Faltenbildung können jedoch schon die auftretenden Kräfte beim Verschließen des Rohlings mittels des Dichtstempels/der Dichtstempel sein. Auch bei dem Einstecken des Dichtstempels in das Ende des Rohlings beziehungsweise der Dichtstempel in die Enden des Rohlings bis hin zum Abdichten treten oftmals derart hohe Kräfte auf, dass an der konkaven Seite der Biegung Falten entstehen.A further reason for the occurrence of said wrinkling can, however, be the forces that occur when the blank is closed by means of the sealing stamp(s). When the sealing stamp is inserted into the end of the blank or the sealing stamp is inserted into the end of the blank up to the point of sealing, such high forces often occur that folds form on the concave side of the bend.

Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 33 006 A1 ein Verfahren zur Herstellung rohrförmiger gebogener Hohlkörper durch Biegen und Innenhochdruckumformen sowie eine zugehörige Vorrichtung hierfür bekannt. Hiermit soll es möglich sein, ein Knicken des Hohlkörpers beim Biegen zu vermeiden und ein Ausformen von Endbereichen des Hohlkörpers zu erreichen. Am Anfang des Herstellungsverfahrens wird ein gerader rohrförmiger Hohlkörper zwischen ein unteres und ein oberes Werkzeugteil eines geöffneten Innenhochdruck-Umformwerkzeugs eingelegt. In üblicher Weise bestimmt eine Kavität des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs die Endform des Hohlkörpers. Nach dem Einlegen werden jeweils nacheinander in die Enden des Hohlkörpers ein Stopfen und ein Stößel eingeführt. Über den Stößel wird das Ende des Hohlkörpers für das Innenhochdruckumformen abgedichtet und der Stopfen dient als Innendorn für ein Verformen der Enden des Hohlkörpers. Das Verformen der Enden des Hohlkörpers erfolgt über ein Zufahren eines Druckstempels je Ende in Richtung des unteren Werkzeugteils und des jeweiligen Stopfens, bis die Enden entsprechend vollständig ausgeformt sind. Anschließend beginnt das Biegen des Hohlkörpers durch ein Zusammenfahren der Werkzeugteile, wobei der Hohlkörper bereits unter Innenhochdruck steht und in dem Hohlkörper axiale Zugkräfte durch einen Stopfenzug entlang der Stopfen entstehen. Diese axialen Zugkräfte sollen ein Knicken des Hohlkörpers während des Biegens verhindern und ein Nachfließen des Werkstoffs des Hohlkörpers entlang des Stopfens ermöglichen. Hierfür bildet der Stopfen gemeinsam mit dem Stempel einen Ziehspalt für das umzuformende Material des Endbereiches des Hohlkörpers. Bevorzugt wird bei diesem Verfahren der Hohlkörper unter Einwirkung eines ersten Innendrucks gebogen und bei Beibehaltung seiner Lage unter Einwirkung eines über dem ersten Innendruck liegenden zweiten Innendruck umgeformt.Furthermore, from the German Offenlegungsschrift DE 198 33 006 A1 a method for producing tubular bent hollow body by bending and hydroforming and an associated device for this is known. This should make it possible to avoid buckling of the hollow body during bending and to achieve shaping of end regions of the hollow body. At the beginning of the manufacturing process, a straight, tubular hollow body is inserted between a lower and an upper tool part of an open hydroforming tool. In the usual way, a cavity of the hydroforming tool determines the final shape of the hollow body. After insertion, a plug and a Stö are successively inserted into the ends of the hollow body introduced. The end of the hollow body for hydroforming is sealed by the ram and the stopper serves as an internal mandrel for deforming the ends of the hollow body. The ends of the hollow body are deformed by moving a pressure ram towards each end in the direction of the lower tool part and the respective stopper until the ends are completely shaped accordingly. The bending of the hollow body then begins by moving the tool parts together, the hollow body already being under internal high pressure and axial tensile forces arising in the hollow body as a result of the plug being pulled along the plug. These axial tensile forces are intended to prevent buckling of the hollow body during bending and allow the material of the hollow body to flow along the stopper. For this purpose, the plug together with the punch forms a drawing gap for the material to be formed of the end region of the hollow body. In this method, the hollow body is preferably bent under the action of a first internal pressure and, while maintaining its position, is deformed under the action of a second internal pressure above the first internal pressure.

Ferner ist in der deutschen Patentschrift DE 698 11 093 T2 ein weiteres Verfahren zur Herstellung rohrförmiger gebogener Hohlkörper durch Biegen und Innenhochdruckumformen beschrieben, das mit dem zuvor beschrieben Verfahren aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 33 006 A1 im Wesentlichen vergleichbar ist.Furthermore, in the German patent specification DE 698 11 093 T2 another method for producing tubular curved hollow bodies by bending and hydroforming is described, using the method described above from the German Offenlegungsschrift DE 198 33 006 A1 is essentially comparable.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers durch Innenhochdruckumformen, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers durch Innenhochdruckumformen sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt bereitzustellen, bei denen eine solche unerwünschte Faltenbildung im Bereich der Biegung des vorgebogenen rohrförmigen Rohlings im Zusammenhang mit dem Innenhochdruckumformen sicher verhindert oder zumindest reduziert wird.It is the object of the invention to provide an internal high-pressure forming tool device for producing a hollow body by internal high-pressure forming, a method for producing a hollow body by internal high-pressure forming and a corresponding computer program product in which such undesired fold formation in the area of the bend of the pre-bent tubular blank in connection with internal high-pressure forming is reliably prevented prevented or at least reduced.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved according to the invention by the features of the independent claims. Preferred developments of the invention are specified in the subclaims, which individually or in combination can represent an aspect of the invention.

Bei der erfindungsgemäßen Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung eingelegten vorgebogenen rohrförmigen Rohling durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Teils eines Mittelabschnitts dieses Rohlings, welche
(i) mindestens zwei Werkzeugteile zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität,
(ii) ein Hochdrucksystem zur Druckbeaufschlagung des Inneren des Rohlings mit einem Druckmedium, wobei das Hochdrucksystem mindestens einen Dichtstempel zum druckdichten Verschließen des Rohlings an mindestens einem seiner Enden aufweist und
(iii) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung/Regelung des Innenhochdruckumform-Prozesses umfasst
ist vorgesehen, dass diese Werkzeugvorrichtung weiterhin
(iv) eine oder mehrere Klemmeinrichtungen, jeweils zum wahlweisen werkzeugseitigen Fixieren eines an einem jeweiligen Ende befindlichen Endabschnittes des Rohlings,
umfasst, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet ist, den Endabschnitt oder die Endabschnitte durch die entsprechende(n) Klemmeinrichtung(en) vor oder bei dem druckdichten Verschließen per Dichtstempel werkzeugseitig zu fixieren und die Fixierung des Endabschnitts oder zumindest eines der Endabschnitte durch die entsprechende Klemmeinrichtung noch vor oder spätestens während der Druckbeaufschlagung zu lösen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Einstecken des einzelnen Dichtstempels in das entsprechende Ende des Rohlings und das dadurch bewerkstelligte druckdichte Verschließen des Rohlings zur Faltenbildung im Biegungsbereich des Rohlings führt.In the hydroforming tool device according to the invention for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank placed in the hydroforming tool device by hydroforming at least part of a middle section of this blank, which
(i) at least two tool parts for the joint formation of a cavity that determines the final shape of the hollow body,
(ii) a high-pressure system for pressurizing the interior of the blank with a pressure medium, the high-pressure system having at least one sealing die for sealing the blank in a pressure-tight manner at at least one of its ends and
(iii) comprises a control and/or regulating device for controlling/regulating the hydroforming process
it is envisaged that this tool device continues
(iv) one or more clamping devices, each for the optional tool-side fixing of an end section of the blank located at a respective end,
includes, wherein the control and/or regulating device is set up to fix the end section or the end sections by means of the corresponding clamping device(s) before or during the pressure-tight sealing using a sealing stamp on the tool side and to fix the end section or at least one of the end sections by to loosen the corresponding clamping device before or at the latest during the pressurization. In this way, it can be prevented that the insertion of the individual sealing die into the corresponding end of the blank and the pressure-tight sealing of the blank that is brought about as a result leads to the formation of folds in the bent region of the blank.

Die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung ist insbesondere zur Durchführung der folgenden Schritte eingerichtet:

Befüllen des zuvor in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung eingelegten Rohlings mit dem Druckmedium,
druckdichtes Verschließen des Rohlings mittels des mindestens einen Dichtstempels, temporäres Fixieren eines oder beider Endabschnitte beim druckdichten Verschließen mittels der Klemmeinrichtung/Klemmeinrichtungen und
Druckbeaufschlagen des Inneren des Rohlings per Hochdrucksystem, wobei die Fixierung des Endabschnitts oder zumindest eines der Endabschnitte durch die mindestens eine entsprechende Klemmeinrichtung einerseits nach dem druckdichten Verschließen per Dichtstempel, aber andererseits noch vor oder spätestens während der Druckbeaufschlagung gelöst wird.

The hydroforming tool device is set up in particular to carry out the following steps:

Filling the blank previously placed in the hydroforming tool device with the pressure medium,
pressure-tight sealing of the blank by means of the at least one sealing stamp, temporary fixing of one or both end sections during pressure-tight sealing by means of the clamping device/clamping devices and
Pressurizing the interior of the blank using a high-pressure system, with the fixing of the end section or at least one of the end sections being released by the at least one corresponding clamping device on the one hand after the pressure-tight sealing by means of a sealing plunger, but on the other hand before or at the latest during the pressurization.

Das wahlweise werkzeugseitige Fixieren des jeweiligen Endabschnittes des Rohlings mittels der entsprechenden Klemmeinrichtung basiert dabei auf Kraft- und/oder Formschluss zwischen zumindest einer Klemmbacke der Klemmeinrichtung und einer Mantelfläche des entsprechenden Endabschnitts des Rohlings. In dieser Mantelfläche wird durch das Zupacken der Klemmbacke insbesondere mindestens eine Vertiefung ausgebildet, in die die Klemmbacke zum Fixieren eingreift.The optional tool-side fixing of the respective end section of the blank by means of the corresponding clamping device is based on a non-positive and/or positive connection between at least one clamping jaw of the clamping device and a lateral surface of the corresponding end portion of the blank. In particular, at least one recess is formed in this lateral surface by gripping the clamping jaw, into which the clamping jaw engages for fixing.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung mindestens einen Aktor zum aktiven Nachführen des mindestens einen Dichtstempels entlang der Längsachse des entsprechenden Endabschnitts in Richtung des Mittelabschnittes auf. Der Aktor bewegt dazu den entsprechenden Dichtstempel in besagter Richtung. Er wird in der Regel auch zum druckdichten Verschließen des Rohlings über den Dichtstempel genutzt, indem er den Dichtstempel in das entsprechende Ende des Rohlings bis zu einer abdichtenden Position einsteckt.According to a preferred embodiment of the invention, the hydroforming tool device has at least one actuator for actively tracking the at least one sealing die along the longitudinal axis of the corresponding end section in the direction of the middle section. To do this, the actuator moves the corresponding sealing die in said direction. As a rule, it is also used to seal the blank in a pressure-tight manner via the sealing die by inserting the sealing die into the corresponding end of the blank up to a sealing position.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung auch zur Steuerung/Regelung des aktiven Nachführens des entsprechenden Endabschnitts, insbesondere in Abhängigkeit des Innendrucks im Rohling/Hohlkörper, eingerichtet ist. Zu diesem Zweck weist die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung insbesondere eine Druckmesseinrichtung zur Messung des Innendrucks des Rohlings beziehungsweise Hohlkörpers auf.It is preferably provided that the control and/or regulating device is also set up to control/regulate the active tracking of the corresponding end section, in particular as a function of the internal pressure in the blank/hollow body. For this purpose, the hydroforming tool device has, in particular, a pressure measuring device for measuring the internal pressure of the blank or hollow body.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Hochdrucksystem derart ausgestaltet ist, dass das Druckmedium über den Dichtstempel oder einen der Dichtstempel in das Innere des Rohlings einleitbar ist.Furthermore, it is preferably provided that the high-pressure system is designed in such a way that the pressure medium can be introduced into the interior of the blank via the sealing stamp or one of the sealing stamps.

Insbesondere ist die Klemmeinrichtung oder zumindest eine der Klemmeinrichtungen zur Verformung des Rohlings im entsprechenden Endabschnitt eingerichtet. Auf diese kann eine besonders feste Fixierung des Endabschnittes des Rohlings auf Basis eines Kraft- und/oder Formschlusses gewährleistet werden.In particular, the clamping device or at least one of the clamping devices is set up to deform the blank in the corresponding end section. A particularly firm fixation of the end section of the blank on the basis of a non-positive and/or positive connection can be ensured on this.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kavität zwei längliche Bereiche zur Aufnahme der Endabschnitte des Rohlings auf, deren Längsachsen in einen Winkel α ≥ 25° angeordnet sind und/oder einen Versatz aufweisen, der mindestens der Größe des Durchmessers d_R des Rohlings entspricht. Bei einer derartigen Anordnung der Endabschnitte kann man in der Regel von einem (vor) gebogenen rohrförmigen Rohling sprechen.According to a further preferred embodiment of the invention, the cavity has two elongated areas for receiving the end sections of the blank, the longitudinal axes of which are arranged at an angle α ≥ 25° and/or have an offset that corresponds at least to the size of the diameter d _R of the blank . With such an arrangement of the end sections one can generally speak of a (pre)bent tubular blank.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kavität zur Aufnahme eines vorgebogenen rohrförmigen Rohlings mit mindestens einer Biegung eingerichtet, bei der das Verhältnis von Durchmesser d_R des Rohlings zum Biegeradius r_B kleiner oder gleich 3 ist, also d_R/r_B ≤ 3.According to a further preferred embodiment of the invention, the cavity is set up to accommodate a pre-bent tubular blank with at least one bend in which the ratio of the diameter d _R of the blank to the bending radius r _B is less than or equal to 3, i.e. d _R /r _B ≤ 3 .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Mittelabschnitts dieses Rohlings mittels einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung, welche mindestens zwei Werkzeugteile zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität, ein Hochdrucksystem zur Druckbeaufschlagung des Inneren des Rohlings mit einem Druckmedium, wobei dieses Hochdrucksystem mindestens einen Dichtstempel zum druckdichten Verschließen des Rohlings an mindestens einem seiner Enden aufweist und eine oder mehrere Klemmeinrichtungen, jeweils zum wahlweisen werkzeugseitigen Fixieren eines an dem jeweiligen Ende befindlichen Endabschnittes des Rohlings umfasst, ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Einlegen des Rohlings in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung,
(b) Befüllen des Rohlings mit dem Druckmedium,
(c) druckdichtes Verschließen des Rohlings mittels des mindestens einen Dichtstempels,
(d) zumindest temporäres Fixieren eines oder beider Endabschnitte mittels der Klemmeinrichtung/Klemmeinrichtungen und
(e) Druckbeaufschlagen des Inneren des Rohlings per Hochdrucksystem,

wobei das temporäre werkzeugseitige Fixieren des einen oder mindestens eines der beiden Endabschnitte durch die entsprechende Klemmeinrichtung bei dem druckdichten Verschließen erfolgt und die Fixierung des Endabschnitts oder zumindest eines der Endabschnitte die mindestens eine entsprechende Klemmeinrichtung noch vor oder spätestens während der Druckbeaufschlagung gelöst wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Einstecken des einzelnen Dichtstempels in das entsprechende Ende des Rohlings und das dadurch bewerkstelligte druckdichte Verschließen des Rohlings zur Faltenbildung im Biegungsbereich des Rohlings führt. Zur Steuerung/Regelung des Innenhochdruckumform-Prozesses ist insbesondere eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen. Diese ist insbesondere eine computer- oder prozessorbasierte Steuer- und/oder Regeleinrichtung.In the method according to the invention for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank by internal high-pressure forming of at least one central section of this blank by means of an internal high-pressure forming tool device, which has at least two tool parts for the joint formation of a cavity that determines the final shape of the hollow body, a high-pressure system for pressurizing the interior of the blank with a pressure medium, with this high-pressure system having at least one sealing plunger for pressure-tight sealing of the blank at at least one of its ends and one or more clamping devices, each for selectively tool-side fixing of an end section of the blank located at the respective end, it is provided that the method comprises the following Steps includes:

(a) inserting the blank into the hydroforming tool device,
(b) filling the blank with the pressure medium,
(c) pressure-tight sealing of the blank by means of the at least one sealing die,
(d) at least temporarily fixing one or both end sections by means of the clamping device/clamping devices and
(e) pressurizing the interior of the blank with a high-pressure system,

wherein the temporary tool-side fixing of one or at least one of the two end sections is effected by the corresponding clamping device during the pressure-tight closure and the fixing of the end section or at least one of the end sections is released by the at least one corresponding clamping device before or at the latest during the pressurization. This prevents the insertion of the individual sealing stamp into the corresponding end of the blank and the resulting pressure-tight sealing of the blank from leading to the formation of creases in the bent area of the blank. In particular, a control and/or regulating device is provided for controlling/regulating the hydroforming process. This is in particular a computer or processor-based control and/or regulating device.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass beim Innenhochdruckumformen der zumindest eine Endabschnitt, insbesondere über den jeweiligen Dichtstempel, in Richtung des Mittelabschnitts aktiv nachgeführt wird.Provision is advantageously made for the at least one end section, in particular via the respective sealing die, to be actively tracked in the direction of the central section during hydroforming.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Rohling beim Fixieren mittels der Klemmeinrichtung oder zumindest einer der Klemmeinrichtungen im entsprechenden Endabschnitt verformt.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the blank is deformed in the corresponding end section during fixing by means of the clamping device or at least one of the clamping devices.

Das wahlweise werkzeugseitige Fixieren des jeweiligen Endabschnittes des Rohlings mittels der entsprechenden Klemmeinrichtung basiert dabei bevorzugt auf Kraft- und/oder Formschluss zwischen zumindest einer Klemmbacke der Klemmeinrichtung und einer Mantelfläche des entsprechenden Endabschnitts des Rohlings. In dieser Mantelfläche wird durch das Zupacken der Klemmbacke insbesondere mindestens eine Vertiefung ausgebildet, in die die Klemmbacke zum Fixieren eingreift.The optional tool-side fixing of the respective end section of the blank by means of the corresponding clamping device is preferably based on a frictional and/or positive connection between at least one clamping jaw of the clamping device and a lateral surface of the corresponding end section of the blank. In particular, at least one recess is formed in this lateral surface by gripping the clamping jaw, into which the clamping jaw engages for fixing.

Bei dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt ist vorgesehen, dass dieses Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Prozessor einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung diesen Prozessor veranlassen, ein vorstehend genanntes Verfahren auszuführen.In the case of the computer program product according to the invention, it is provided that this includes instructions which, when executed by a processor of a control and/or regulating device, cause this processor to carry out an above-mentioned method.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1 eine schematische Gesamtdarstellung einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung und
2 eine Darstellung eines Teils einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.

In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using preferred exemplary embodiments, it being possible for the features presented below to represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:

1 a schematic overall representation of a hydroforming tool device according to a preferred embodiment of the invention and
2 a representation of part of a hydroforming tool device according to a further preferred embodiment of the invention.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling 12 durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Teils (im Beispiel zweier Teile) 14, 16 eines Mittelabschnitts 18 dieses Rohlings 12. Der Mittelabschnitt 18 des vorgebogenen rohrförmigen Rohlings 12 weist hier im gezeigten Beispiel eine Biegung 20 auf. Alternativ könnte der Mittelabschnitt 18 jedoch auch mehrere - zum Beispiel gegensinnig verlaufende - Biegungen 20 aufweisen. Auf jeder Seite des Mittelabschnitts 18 schließt sich ein gerader Endabschnitt 22, 24 des Rohlings 12 an, der sich entlang einer jeweiligen Längsachse 26, 28 bis zu einem jeweiligen Ende 30, 32 des Rohlings 12 erstreckt. Aufgrund der Biegung 20 im Mittelabschnitt 18 sind die beiden Längsachsen 26, 28 der Endabschnitte 22, 24 in einem Winkel α von etwa 30° zueinander geneigt angeordnet. Die 1 zeigt die Situation vor dem Innenhochdruckumformen. Dementsprechend ist hier auch (nur) der Rohling 12 gezeigt.The 1 shows a schematic representation of a hydroforming tool device 10 for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank 12 by hydroforming at least one part (in the example two parts) 14, 16 of a middle section 18 of this blank 12. The middle section 18 of the pre-bent tubular blank 12 points here a bend 20 in the example shown. Alternatively, however, the central section 18 could also have a plurality of bends 20--for example running in opposite directions. A straight end section 22 , 24 of the blank 12 follows on each side of the middle section 18 and extends along a respective longitudinal axis 26 , 28 to a respective end 30 , 32 of the blank 12 . Due to the bend 20 in the middle section 18, the two longitudinal axes 26, 28 of the end sections 22, 24 are arranged inclined at an angle α of approximately 30° to one another. The 1 shows the situation before hydroforming. Accordingly, (only) the blank 12 is also shown here.

Die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 weist zwei Werkzeugteile 34 zur gemeinsamen Bildung einer die Endform des Hohlkörpers bestimmenden Kavität 36 auf, von denen hier in 1 nur ein Werkzeugteil 34 dargestellt ist. In der Kavität 36 befindet sich der Rohling 12, sodass nur Bereiche 38, 40 der Kavität 36 frei bleiben. In diese freien Bereiche 38, 40 der Kavität 36 werden die Teile 14, 16 des Mittelabschnitts 18 des Rohlings 12 beim Innenhochdruckumformen expandiert. Die Form des umgeformten Rohlings 12 nach dem Innenhochdruckumformen ist hier aufgrund der Gesamtform der Kavität 36 also schon erkennbar.The hydroforming tool device 10 has two tool parts 34 for the joint formation of a cavity 36 that determines the final shape of the hollow body, of which in 1 only one tool part 34 is shown. The blank 12 is located in the cavity 36, so that only regions 38, 40 of the cavity 36 remain free. In these free areas 38, 40 of the cavity 36, the parts 14, 16 of the middle section 18 of the blank 12 are expanded during internal high-pressure forming. The shape of the formed blank 12 after hydroforming can already be seen here based on the overall shape of the cavity 36 .

Weiterhin weist die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 ein Hochdrucksystem 42 zur Druckbeaufschlagung des Inneren 44 des Rohlings 12 mit einem Druckmedium auf. Dieses Druckmedium ist in der Regel eine Flüssigkeit, kann jedoch auch ein Gas wie zum Beispiel N₂ sein. Das Hochdrucksystem 42 weist seinerseits eine Druckmesseinrichtung 46 sowie zwei Dichtstempel 48, 50 zum druckdichten Verschließen des Rohlings 12 an den beiden Enden 30, 32 sowie zwei Aktoren 52, 54 zum aktiven Verfahren der Dichtstempel 48, 50 entlang der Längsachsen 26, 28 der entsprechenden Endabschnitte 22, 24, insbesondere zum aktiven Nachführen in Richtung des Mittelabschnittes 18, auf.Furthermore, the hydroforming tool device 10 has a high-pressure system 42 for pressurizing the interior 44 of the blank 12 with a pressure medium. This pressure medium is usually a liquid, but can also be a gas such as N ₂ . The high-pressure system 42 in turn has a pressure measuring device 46 and two sealing dies 48, 50 for pressure-tight sealing of the blank 12 at the two ends 30, 32 and two actuators 52, 54 for actively moving the sealing dies 48, 50 along the longitudinal axes 26, 28 of the corresponding end sections 22, 24, in particular for active tracking in the direction of the middle section 18.

Ferner umfasst die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 zwei Klemmeinrichtungen 56, 58, jeweils zum wahlweisen werkzeugseitigen Fixieren eines der beiden Endabschnitte 22, 24 des Rohlings 12. Jede der Klemmeinrichtungen 56, 58 umfasst ihrerseits eine Klemmbacke 60 und einen Aktor 62 zum Verfahren der jeweiligen Klemmbacke 60 quer zur Längsachse 26, 28 des jeweiligen Endabschnitts 22, 24. Selbstverständlich können auch mehrere (zum Beispiel zwei) Klemmbacken 60 pro Klemmeinrichtung 56, 58 vorgesehen sein (wie im Beispiel der 2 gezeigt).Furthermore, hydroforming tool device 10 comprises two clamping devices 56, 58, each for selectively fixing one of the two end sections 22, 24 of blank 12 on the tool side. Each of clamping devices 56, 58 in turn comprises a clamping jaw 60 and an actuator 62 for moving the respective clamping jaw 60 transverse to the longitudinal axis 26, 28 of the respective end section 22, 24. Of course, several (for example two) clamping jaws 60 per clamping device 56, 58 can be provided (as in the example of 2 shown).

Schließlich weist die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 64 zur Steuerung/Regelung des Innenhochdruckumform-Prozesses auf. Diese Steuer- und/oder Regeleinrichtung 64 steuert insbesondere die Aktoren 52, 54, 62 an und regelt die Druckbeaufschlagung des Inneren 44 des Rohlings 12 mit dem Druckmedium per Hochdrucksystem 42 mit seiner Druckmesseinrichtung 46. Dabei ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 64 eingerichtet, die die Endabschnitte 22, 24 durch die Klemmeinrichtungen 56, 58 vor oder bei dem druckdichten Verschließen per Dichtstempel 48, 50 werkzeugseitig zu fixieren und die Fixierung der Endabschnitte 22, 24 durch die Klemmeinrichtungen 56, 58 noch vor oder spätestens während der Druckbeaufschlagung des Inneren 44 des Rohlings 12 zu lösen. Von einem Leitungssystem 66 des Hochdrucksystems 42 ist hier nur ein kleiner Teil gezeigt. Dieser Teil des Leitungssystems 66 dient der Zuführung des Druckmediums in das Innere des Rohlings 12 und führt als Kanal durch den Dichtstempel 48.Finally, the hydroforming tool device 10 has a control and/or regulating device 64 for controlling/regulating the hydroforming process. This control and/or regulating device 64 controls, in particular, the actuators 52, 54, 62 and regulates the pressurization of the interior 44 of the blank 12 with the pressure medium via the high-pressure system 42 with its pressure measuring device 46. The control and/or regulating device 64 is set up here , Which close the end sections 22, 24 by the clamping devices 56, 58 before or during the pressure-tight sealing by means of a sealing plunger 48, 50 on the tool side fix and fix the end sections 22, 24 by the clamping devices 56, 58 before or at the latest during the pressurization of the interior 44 of the blank 12 to solve. Only a small part of a line system 66 of the high-pressure system 42 is shown here. This part of the line system 66 serves to feed the pressure medium into the interior of the blank 12 and runs as a channel through the sealing stamp 48.

Es ergibt sich folgendes Vorgehen beim Herstellen eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling 12 durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Mittelabschnitts 18 dieses Rohlings 12 unter Zuhilfenahme der zuvor beschriebenen Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10:

Zunächst wird der vorgebogene rohrförmige Rohling 12 in die Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 eingelegt, genauer gesagt wird der Rohling 12 in die eine Werkzeughälfte 34 eingelegt und die beiden Werkzeughälften 34 dann um den Rohling 12 herum geschlossen. Dann wird das Druckmedium in das Innere 44 des Rohlings 12 eingefüllt. Dies erfolgt mittels des Hochdrucksystems 42.

The procedure for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank 12 by hydroforming at least one middle section 18 of this blank 12 with the aid of the hydroforming tool device 10 described above is as follows:

First, the pre-bent tubular blank 12 is inserted into the hydroforming tool device 10 , more precisely, the blank 12 is inserted into one tool half 34 and the two tool halves 34 are then closed around the blank 12 . Then the pressure medium is filled into the interior 44 of the blank 12 . This is done using the high-pressure system 42.

Anschließend wird der Rohling 12, genauer gesagt das Innere 44 des Rohlings 12, mittels der beiden Dichtstempel 48, 50 druckdicht verschlossen. Dazu wird jeder der beiden Dichtstempel 48, 50 mittels der jeweils zugeordneten Aktoren 52, 54 zum aktiven Verfahren der Dichtstempel 48, 50 entlang der Längsachsen 26, 28 der entsprechenden Endabschnitte 22, 24 in Richtung des Mittelabschnittes 18 des Rohlings 12 verfahren, bis jeder der Dichtstempel 48, 50 in je eines der Enden 30, 32 einfährt. Spätestens zu diesem Zeitpunkt werden die beiden Endabschnitte 22, 24 mittels der Klemmeinrichtungen 56, 58 temporär werkzeugseitig fixiert. Dazu werden die Dichtstempel 48, 50 mittels der Aktoren 52, 54 in Richtung der jeweiligen Längsachse 26, 28 verfahren, bis es zu einem Reib- und/oder Formschluss mit dem jeweiligen Endabschnitt 22, 24 des Rohlings 12 kommt. Dabei kann es zu einer Verformung, insbesondere plastischen Verformung, des Rohlings 12 durch den jeweiligen Dichtstempel 48, 50 kommen. Anschließend wird jeder der Dichtstempel 48, 50 weiter in das jeweilige Ende 30, 32 eingefahren, bis er schließlich über seine konische Mantelfläche den Rohling 12, genauer gesagt das Innere 44 des Rohlings 12, nach außen druckdicht abdichtet.The blank 12, more precisely the interior 44 of the blank 12, is then sealed in a pressure-tight manner by means of the two sealing dies 48, 50. To do this, each of the two sealing stamps 48, 50 is moved by means of the respectively assigned actuators 52, 54 for actively moving the sealing stamps 48, 50 along the longitudinal axes 26, 28 of the corresponding end sections 22, 24 in the direction of the central section 18 of the blank 12 until each of the Sealing stamp 48, 50 in each one of the ends 30, 32 retracts. At this point in time at the latest, the two end sections 22, 24 are temporarily fixed on the tool side by means of the clamping devices 56, 58. For this purpose, the sealing stamps 48, 50 are moved by means of the actuators 52, 54 in the direction of the respective longitudinal axis 26, 28 until a frictional and/or form fit with the respective end section 22, 24 of the blank 12 occurs. This can result in deformation, in particular plastic deformation, of the blank 12 as a result of the respective sealing stamp 48, 50. Then each of the sealing plungers 48, 50 is moved further into the respective end 30, 32 until it finally seals the blank 12, more precisely the interior 44 of the blank 12, to the outside in a pressure-tight manner via its conical lateral surface.

Nun wird die Fixierung der Endabschnitte 22, 24 durch die Klemmeinrichtungen 56, 58 wieder gelöst, indem die Aktoren 52, 54 die Dichtstempel 48, 50 quer zur jeweiligen Längsachse 26, 28 wieder nach außen verfahren.Now the fixing of the end sections 22, 24 by the clamping devices 56, 58 is released again in that the actuators 52, 54 move the sealing stamps 48, 50 transversely to the respective longitudinal axis 26, 28 outwards again.

Anschließend wird das Innere 44 des Rohlings 12 per Hochdrucksystem 42 unter Zuhilfenahme des Druckmediums mit Druck beaufschlagt. Das Druckmedium ist in der Regel eine Flüssigkeit. Der Druck ist in der Größenordnung von einem bis mehreren tausend Bar (meist 500 - 4000 bar). Beim Innenhochdruckumformen werden die Dichtstempel 48, 50 und mit den Dichtstempeln auch die Endabschnitte 22, 24 in Richtung des Mittelabschnitts 18 aktiv nachgeführt. Das aktive Nachführen der Endabschnitte 22, 24 erfolgt dabei in Abhängigkeit des Innendrucks im Rohling 12, wobei dieser Innendruck per Druckmesseinrichtung 46 ermittelt wird. Die Druckbeaufschlagung erfolgt über ein Leitungssystem 66 des Hochdrucksystems 42, von dem in 1 nur ein im/am Dichtstempel 48 verbauter Teil gezeigt ist. Durch die Druckbeaufschlagung wird der Rohling 12 an die Bereiche der Werkzeugteile 34 gepresst, die die Kavität 36 begrenzen und somit eine Art Form bilden.The interior 44 of the blank 12 is then pressurized by the high-pressure system 42 with the aid of the pressure medium. The pressure medium is usually a liquid. The pressure is in the order of one to several thousand bar (usually 500 - 4000 bar). During hydroforming, the sealing stamps 48, 50 and with the sealing stamps also the end sections 22, 24 are actively tracked in the direction of the middle section 18. The active tracking of the end sections 22 , 24 takes place as a function of the internal pressure in the blank 12 , this internal pressure being determined by the pressure measuring device 46 . The pressurization takes place via a line system 66 of the high-pressure system 42, from which in 1 only a part installed in/on the sealing stamp 48 is shown. Due to the application of pressure, the blank 12 is pressed against the areas of the tool parts 34 that delimit the cavity 36 and thus form a type of shape.

Schließlich wird der Druck abgelassen, werden die Dichtstempel 48, 50 aus den Enden 30, 32 herausgefahren, die Werkzeugteile 34 wieder geöffnet und der umgeformte Rohling bzw. der Hohlkörper kann der Innenhochdruck-Werkzeugvorrichtung 10 entnommen werden.Finally, the pressure is released, the sealing stamps 48, 50 are moved out of the ends 30, 32, the tool parts 34 are opened again and the formed blank or hollow body can be removed from the internal high-pressure tool device 10.

Zumeist wird nur ein Teil des umgeformten Rohlings / Hohlkörpers zur Weiterverarbeitung zu einem Endprodukt genutzt, nämlich der Mittelabschnitt 18 oder ein Teilabschnitt des Mittelabschnitts 18, in dem sich die Teile 14, 16 des Mittelabschnitts 18 und gegebenenfalls auch die Biegung 20 befinden. Der Rest, also insbesondere die Endabschnitte 22, 24 wird in diesen Fällen vollständig abgetrennt und entfernt.In most cases, only part of the formed blank/hollow body is used for further processing into an end product, namely the middle section 18 or a section of the middle section 18, in which the parts 14, 16 of the middle section 18 and possibly also the bend 20 are located. The remainder, ie in particular the end sections 22, 24, is completely severed and removed in these cases.

Die 2 zeigt einen Teil einer weiteren Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 zur Herstellung eines Hohlkörpers aus einem vorgebogenen rohrförmigen Rohling 12 durch Innenhochdruckumformen mindestens eines Teils 14 des Mittelabschnitts 18 dieses Rohlings 12. Der hier gezeigte Teil ist praktisch eine Hälfte der Innenhochdruckumform-Werkzeugvorrichtung 10 und reicht von dem einen Dichtstempel, von dem hier jedoch nur eine (Dicht-)Ebene 68 dargestellt ist, bis zu dem zentralen Bereich der Kavität 36, der zur Aufnahme der Biegung 20 des Rohlings 12 dient. Auch hier ist der vorgebogene rohrförmige Rohling 12 in einem Werkzeugteil 34 eingelegt eingezeichnet.The 2 shows part of another hydroforming tool device 10 for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank 12 by hydroforming at least part 14 of the central section 18 of this blank 12. The part shown here is practically one half of the hydroforming tool device 10 and extends from one Sealing die, of which only one (sealing) level 68 is shown here, up to the central area of the cavity 36, which serves to accommodate the bend 20 of the blank 12. Here, too, the pre-bent tubular blank 12 inserted in a tool part 34 is shown.

In diesem konkreten Beispiel ist das Zusammenspiel von Klemmeinrichtung 56 und Mantelfläche des Rohlings 12 im Endabschnitt 22 deutlicher erkennbar. Die Klemmeinrichtung 56 weist hier zwei einander gegenüberliegend angeordnete Klemmbacken 60 auf. Gleiches gilt für die andere (nicht gezeigte) Klemmeinrichtung am anderen Endabschnitt 24 des Rohlings 12.In this specific example, the interaction between the clamping device 56 and the lateral surface of the blank 12 in the end section 22 can be seen more clearly. The clamping device 56 has two clamping jaws 60 arranged opposite one another. The same applies to the other (not shown) clamping device on the other end portion 24 of the blank 12.

In der Mantelfläche des Rohlings 12 im Endabschnitt 22 sind zwei leichte Vertiefungen ausgebildet (von denen hier nur eine im Blickfeld ist), in die die Klemmbacken 60 zum Fixieren jeweils eingreifen können. Beim Fixieren des Rohlings 12 mittels der Klemmeinrichtung 56 entsteht somit ein Kraft- und Formschluss. Im Bereich der Verbindung zwischen der jeweiligen Klemmbacke 60 und der Mantelfläche des rohrförmigen Rohlings 12 bilden sich in der Wand des Rohlings 12 Spannungs- und/oder Verformungsbereiche 70 aus.In the lateral surface of the blank 12 in the end section 22, two slight indentations are formed (only one of which is visible here), in which the clamping jaws 60 can each engage for fixing. When the blank 12 is fixed by means of the clamping device 56, a positive and non-positive connection is thus created. In the region of the connection between the respective clamping jaw 60 and the lateral surface of the tubular blank 12, stress and/or deformation regions 70 are formed in the wall of the blank 12.

Beim Innenhochdruckumformen ergibt sich nun folgender zeitlicher Ablauf:

Phase I: 0 ... 40 s: vorgebogener rohrförmiger Rohling 12 befindet sich im geschlossenen Werkzeug (oberes Werkzeugteil ist ausgeblendet, unteres Werkzeugteil 34 ist sichtbar);
Phase II: 40...45 s: Klemmbacken 60 bewegen sich von oben und unten in den rohrförmigen Rohling 12 und stellen einen Formschluss her (über einen deformierten Bereich am Endabschnitt 22, 24 des Rohlings 12);
Phase III: 45...55 s: Dichtstempel 48, 50 (idealisiert als transparente Ebene 68 am Ende 30 eingezeichnet) fährt in das jeweilige Ende 30, 32 des Rohlings 12 und dichtet diesen ab. Dabei wird verhindert, dass Material unkontrolliert in den angrenzenden Bereich der Biegung 20 geschoben wird und dort ggf. zu irreversiblen Faltenbildung führt;
Phase IV: 55...60 s: Zurückziehen der Klemmbacken 60; und
Phase V: 60... 135 s: Eigentlicher Umformvorgang mit einer geregelten Kennlinie Innendruck-/Axialweg Dichtstempel 48, 50.

Hydroforming now results in the following time sequence:

Phase I: 0...40 s: pre-bent tubular blank 12 is in the closed tool (upper tool part is hidden, lower tool part 34 is visible);
Phase II: 40...45 s: jaws 60 move up and down into the tubular blank 12 and make a positive fit (over a deformed area at the end portion 22, 24 of the blank 12);
Phase III: 45 . . . 55 s: sealing die 48, 50 (ideally drawn as a transparent plane 68 at the end 30) moves into the respective end 30, 32 of the blank 12 and seals it. This prevents material from being pushed in an uncontrolled manner into the adjoining area of the bend 20 and possibly leading to irreversible fold formation there;
Phase IV: 55...60 s: retraction of the jaws 60; and
Phase V: 60... 135 s: Actual forming process with a controlled internal pressure/axial travel sealing stamp 48, 50 characteristic.

BezugszeichenlisteReference List

1010: I nnenhochdruckumform-WerkzeugvorrichtungI nternal high-pressure forming tool device
1212: Rohlingblank
1414: Teil (Mittelabschnitt)part (middle section)
1616: Teil (Mittelabschnitt)part (middle section)
1818: Mittelabschnittmiddle section
2020: Biegungbend
2222: Endabschnittend section
2424: Endabschnittend section
2626: Längsachselongitudinal axis
2828: Längsachselongitudinal axis
3030: EndeEnd
3232: EndeEnd
3434: Werkzeugteiltool part
3636: Kavitätcavity
3838: Bereich (Kavität)area (cavity)
4040: Bereich (Kavität)area (cavity)
4242: Hochdrucksystemhigh pressure system
4444: Inneresinterior
4646: Druckmesseinrichtungpressure gauge
4848: Dichtstempelsealing stamp
5050: Dichtstempelsealing stamp
5252: Aktoractuator
5454: Aktoractuator
5656: Klemmeinrichtungclamping device
5858: Klemmeinrichtungclamping device
6060: Klemmbackejaw
6262: Aktoractuator
6464: Steuer- und/oder RegeleinrichtungControl and/or regulating device
6666: Leitungssystempiping system
6868: Ebene (Dichtstempel)plane (sealing stamp)
7070: Spannungs- und/oder VerformungsbereicheAreas of stress and/or deformation
αa: Winkelangle

Claims

Internal high-pressure forming tool device (10) for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank (12) placed in the internal high-pressure forming tool device (10) by internal high-pressure forming of at least one part (14, 16) of a middle section (18) of this blank (12), with - at least two tool parts (34) for jointly forming a cavity (36) that determines the final shape of the hollow body, - a high-pressure system (42) for pressurizing the interior (44) of the blank (12) with a pressure medium, the high-pressure system (42) having at least one sealing die (48, 50) for sealing the blank (12) in a pressure-tight manner at at least one of its ends (30, 32), - a control and/or regulating device (64) for controlling/regulating the internal high-pressure forming process, and - one or more Clamping devices (56, 58), each for the selective tool-side fixing of an end section (22, 24) of the blank (12) located at a respective end (30, 32), the control and/or regulating device (64) is set up to fix the end section or the end sections (22, 24) by means of the corresponding clamping device (56, 58) before or during the pressure-tight sealing using a sealing plunger (48, 50) on the tool side and to fix the end section or at least one of the end sections (22 , 24) by the corresponding clamping device (56, 58) before or at the latest during the pressurization.

Hydroforming tool device according to claim 1 , characterized by at least one actuator (52, 54) for actively tracking the at least one sealing stamp (48, 50) along the longitudinal axis (26, 28) of the corresponding end section (22, 24) in the direction of the central section (18).

Hydroforming tool device according to claim 2 , characterized in that the control and/or regulating device (64) is also set up to control/regulate the active tracking of the corresponding end section (22, 24), in particular as a function of the internal pressure in the blank/hollow body.

Hydroforming tool device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the clamping device or at least one of the clamping devices (56, 58) is set up for deforming the blank (12) in the corresponding end section (22, 24).

Hydroforming tool device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the cavity (36) has two elongated areas for receiving the end sections (22, 24) of the blank (12), the longitudinal axes (26, 28) of which are arranged at an angle α ≥ 25° and/or an offset have at least the size of the diameter d _R of the blank (12).

Method for producing a hollow body from a pre-bent tubular blank (12) by internal high-pressure forming of at least one middle section (18) of this blank (12) by means of an internal high-pressure forming tool device (10), with at least two tool parts (34) for jointly forming the final shape of the hollow body defining cavity (36), with a high-pressure system (42) for pressurizing the interior (44) of the blank (12) with a pressure medium, this high-pressure system (42) having at least one sealing plunger (48, 50) for pressure-tight sealing of the blank (12) at least one of its ends (30, 32) and with one or more clamping devices (56, 58), in each case for the optional tool-side fixing of an end section (22, 24) of the blank (12) located at the respective end (30, 32) , the method comprising the following steps: - Inserting the blank (12) in the hydroforming tool device (10), - filling the blank (12) with the pressure medium, - sealing the blank (12) in a pressure-tight manner by means of the at least one sealing die (48, 50), - at least temporarily fixing one or both end sections (22, 24) by means of the clamping device/clamping devices (56, 58) and - Pressurizing the interior (44) of the blank (12) by means of a high-pressure system (42), with the tool-side temporary fixing of one or at least one of the two end sections (22, 24) being effected by the corresponding clamping device (56, 58) during the pressure-tight closure and the fixing of the end section or at least one of the end sections (56, 58) by the at least one corresponding clamping device (56, 58) is released before or at the latest during the pressure application.

procedure after claim 6 , characterized in that during hydroforming the at least one end section (22, 24) is actively tracked in the direction of the middle section (18), in particular via the respective sealing die (48, 50).

procedure after claim 6 or 7 , characterized in that the blank (12) is deformed, in particular plastically, in the corresponding end section (22, 24) when it is fixed by means of the clamping device or at least one of the clamping devices (56, 58).

Procedure according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that the optional tool-side fixing of the respective end section (22, 24) of the blank (12) for force and / or form fit between at least one clamping jaw (60) of the clamping device (56, 58) and a lateral surface of the corresponding end section ( 22, 24) of the blank (12).

Computer program product, comprising instructions which, when executed by a processor of a control and/or regulating device (64), cause the latter to use a method according to one of Claims 6 until 9 to execute.