DE102021100281B3 - Forming tool and method for operating a forming tool - Google Patents
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Abstract
Umformwerkzeug zur Herstellung eines Blechformteils, mit einem hubverstellbaren oberen Werkzeugteil (1) und einem unteren Werkzeugteil (3), von denen das obere Werkzeugteil (1) eine Matrize (5) aufweist und das untere Werkzeugteil (3) einen Pressentisch (7) mit Stempel (9) aufweist, wobei für eine Blechumformung eine Blechplatine (15) in eine offene Werkzeugkavität (11) einlegbar ist, die zwischen der Matrize (5) und dem Stempel (9) definiert ist, und anschließend ein Pressenhub (HP) erfolgt, bei dem das obere Werkzeugteil (1) vom oberen Totpunkt (OT) über einen Schließweg bis zum unteren Totpunkt (UT) hubverstellbar ist, bei dem ein Pressenhub-Anschlag (37) des oberen Werkzeugteils (1) in Anlage mit einer Gegenkontur (39) am unteren Werkzeugteil (3) ist, wobei im unteren Totpunkt (UT) die Matrize (5) um einen geringfügigen Pressenhub-Spalt (hP) vom Stempel (9) beabstandet ist, und zwar unter Zwischenlage des gebildeten Blechformteils, wobei das obere Werkzeugteil (1) eine Verstelleinheit (21) aufweist, mittels der die Matrize (5) im oberen Werkzeugteil (1) mit Bezug auf den Pressenhub-Anschlag (37) hubverstellbar ist, und zwar zwischen einer unteren Pressenhub-Position (P) und einer oberen Leerhub-Position (L), dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (21) ein Einstellelement (23) aufweist, welches zwischen einer Freigabe-Stellung (F) und einer Sperr-Stellung (S) verstellbar ist, wobei das Einstellelement (23) als Platte ausgebildet ist, welche materialdicke Sperrabschnitte (25) und materialdünne Freigabeabschnitte (27) aufweist, wobei die Sperrabschnitte (25) und die Freigabeabschnitte (27) alternierend in Überdeckung mit Matrizen-Vorsprüngen (29) bringbar sind.Forming tool for producing a shaped sheet metal part, with a stroke-adjustable upper tool part (1) and a lower tool part (3), of which the upper tool part (1) has a die (5) and the lower tool part (3) has a press table (7) with a stamp (9), wherein a sheet metal blank (15) can be inserted into an open tool cavity (11) for sheet metal forming, which is defined between the die (5) and the punch (9), and a press stroke (HP) then takes place in which the upper tool part (1) can be stroke-adjusted from top dead center (TDC) over a closing path to bottom dead center (UT), in which a press stroke stop (37) of the upper tool part (1) is in contact with a counter-contour (39) on lower tool part (3), with the die (5) being spaced apart from the punch (9) by a slight press stroke gap (hP) at the bottom dead center (UT), with the formed sheet metal part being placed in between, the upper tool part (1 ) an adjusting unit eit (21), by means of which the die (5) in the upper tool part (1) with respect to the press stroke stop (37) can be adjusted, specifically between a lower press stroke position (P) and an upper idle stroke position ( L), characterized in that the adjusting unit (21) has an adjusting element (23) which can be adjusted between a release position (F) and a locking position (S), the adjusting element (23) being designed as a plate, which has blocking sections (25) that are thick in material and release sections (27) that are thin in material, the blocking sections (25) and the release sections (27) being able to be alternately overlapped with matrix projections (29).
Description
Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zur Herstellung eines Blechformteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Umformwerkzeugs.The invention relates to a forming tool for producing a shaped sheet metal part according to the preamble of
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Umformwerkzeug zur Herstellung eines Blechformteils besteht aus einem hubverstellbaren oberen Werkzeugteil und einem unteren Werkzeugteil. Das obere Werkzeugteil weist eine Matrize auf, während das untere Werkzeugteil einen Pressentisch mit Stempel aufweist. Für eine Blechumformung wird eine Blechplatine in eine offene Werkzeugkavität des Umformwerkzeugs eingelegt, die zwischen der Matrize und dem Stempel definiert ist. Anschließend erfolgt ein Pressenhub, bei dem das obere Werkzeugteil vom oberen Totpunkt über einen Schließweg bis zum unteren Totpunkt hubverstellt wird. Im unteren Totpunkt ist ein Pressenhub-Anschlag des oberen Werkzeugteils in Anlage mit einer Gegenkontur am unteren Werkzeugteil. Zudem ist im unteren Totpunkt die Matrize um einen geringfügigen Pressenhub-Spalt vom Stempel beabstandet, und zwar unter Zwischenlage des gebildeten Blechformteils.A forming tool known from the prior art for producing a shaped sheet metal part consists of a stroke-adjustable upper tool part and a lower tool part. The upper tool part has a die, while the lower tool part has a press table with a punch. For sheet metal forming, a sheet metal blank is placed in an open tool cavity of the forming tool, which is defined between the die and the punch. This is followed by a press stroke, in which the upper tool part is stroke-adjusted from top dead center over a closing path to bottom dead center. At bottom dead center, a press stroke stop of the upper tool part is in contact with a counter-contour on the lower tool part. In addition, at the bottom dead center, the die is spaced apart from the punch by a slight press stroke gap, specifically with the formed sheet metal part being interposed.
Vor dem Start einer Serienfertigung solcher Blechformteile erfolgt in der Pressenanlage ein Anfahrprozess (
Ein gattungsgemäßes Umformwerkzeug ist aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Umformwerkzeug zur Herstellung eines Blechformteils bereitzustellen, dessen Betrieb im Vergleich zum Stand der Technik prozesssicherer durchführbar ist.The object of the invention is to provide a forming tool for producing a shaped sheet metal part, the operation of which can be carried out with greater process reliability than in the prior art.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruches 9 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of
Die Erfindung geht von einem Umformwerkzeug aus, dessen hubverstellbares oberes Werkzeugteil eine Matrize aufweist, die bei einem Pressenhub von einem oberen Totpunkt über einen Schließwinkel bis zu einem unteren Totpunkt hubverstellbar ist, bei dem ein Pressenhub-Anschlag des oberen Werkzeugteils in Anlage mit einer entsprechenden Gegenkontur am unteren Werkzeugteil ist. Gemäß Anspruch 1 weist das obere Werkzeugteil zusätzlich eine Verstelleinheit auf. Mit Hilfe der Verstelleinheit kann die Matrize mit Bezug auf den Pressenhub-Anschlag des oberen Werkzeugteils hubverstellt werden, und zwar zwischen einer unteren Pressenhub-Position und einer oberen Leerhub-Position. Bei der Blech-Umformung ist die Matrize in ihre untere Pressenhub-Position verstellt, während bei einem Leerhub-Prozess die Matrize in ihre obere Leerhub-Position verstellt ist, bei der eine Beschädigung des Stempels bzw. der Matrize aufgrund von Matrizen-Durchbiegung vermieden wird.The invention is based on a forming tool whose stroke-adjustable upper tool part has a die that can be stroke-adjusted during a press stroke from a top dead center via a closing angle to a bottom dead center, in which a press stroke stop of the upper tool part rests against a corresponding counter-contour on the lower part of the tool. According to
Bei einem Pressenhub während der Blech-Umformung ist somit die Matrize fest in ihre untere Pressenhub-Position verstellt. Die in ihre Pressenhub-Position festgelegte Matrize ist mit Erreichen des unteren Totpunktes nur um einen geringfügigen Pressenhub-Spalt vom Stempel beabstandet, und zwar unter Zwischenlage des gebildeten Blechformteils. Der Pressenhub-Spalt ist identisch mit der Blechdicke des Blechformteils.With a press stroke during sheet metal forming, the die is thus firmly adjusted to its lower press stroke position. When the bottom dead center is reached, the die, which is fixed in its press stroke position, is only a slight press stroke gap away from the punch, specifically with the formed sheet metal part being interposed. The press stroke gap is identical to the sheet thickness of the sheet metal part.
Demgegenüber ist bei einem Leerhub, das heißt bei einem ohne Blechplatine durchgeführten Pressenhub, die Matrize in ihre obere Leerhub-Position verstellt. Auf diese Weise ist die (in der oberen Leerhub-Position befindliche) Matrize mit Erreichen des unteren Totpunktes um einen Leerhub-Spalt vom Stempel beabstandet, der wesentlich größer bemessen ist als der Pressenhub-Spalt. Auf diese Weise kann im Leerhub-Betrieb trotz Matrizen-Durchbiegung eine Kollision der Matrize mit dem Stempel prozesssicher vermieden werden. Beispielhaft kann der Leerhub-Spalt um wenige Millimeter größer bemessen sein als der Pressenhub-Spalt. Dieser kann exemplarisch bei 0,5mm liegen, während der Leerhub-Spalt exemplarisch bei 2mm liegen kann.In contrast, in the case of an idle stroke, that is to say in the case of a press stroke carried out without a sheet metal blank, the die is adjusted to its upper idle stroke position. In this way, when the bottom dead center is reached, the die (in the upper idle stroke position) is spaced apart from the punch by an idle stroke gap which is dimensioned substantially larger than the press stroke gap. In this way, a collision of the die with the punch can be reliably avoided in idle stroke operation despite die deflection. For example, the idle stroke gap can be a few millimeters larger than the press stroke gap. This can be 0.5mm, for example, while the idle stroke gap can be 2mm, for example.
In einer technischen Umsetzung kann die Matrize über eine Vertikalführung im oberen Werkzeugteil zwischen der unteren Pressenhub-Position und der oberen Leerhub-Position verstellt werden. Die Vertikalführung kann eine Tragstruktur aufweisen, auf der die in der Pressenhub-Position befindliche Matrize mit ihrem Bauteilgewicht abgestützt ist.In a technical implementation, the die can be adjusted between the lower press stroke position and the upper idle stroke position via a vertical guide in the upper tool part. The vertical guide can have a support structure on which the die located in the press stroke position is supported with its component weight.
In der unteren Pressenhub-Position kann die Matrize um einen Matrizen-Hubweg von der oberen Leerhub-Position beabstandet sein. Im Pressenhub-Betrieb ist der Matrizen-Hubweg von der Verstelleinheit gesperrt bzw. nicht freigegeben. Demgegenüber ist im Leerhub-Betrieb (zum Beispiel in einem Anfahrprozess) die Verstelleinheit den Matrizen-Hubweg bis zur oberen Leerhub-Position freigeben. In diesem Fall kann die Matrize von ihrer unteren Pressenhub-Position bis in ihre obere Leerhub-Position verstellt werden.In the lower press stroke position, the die may be spaced one die stroke from the upper idle stroke position. In the press stroke mode, the die stroke path is blocked or not released by the adjustment unit. In contrast, in idle stroke operation (e.g. in a start-up process), the adjustment unit is to release the die stroke path up to the upper idle stroke position. In this case, the die can be adjusted from its lower press stroke position to its upper idle stroke position.
In einer technischen Realisierung kann das untere Werkzeugteil zumindest einen hubverstellbaren Blechhalter aufweisen. Dessen Funktion besteht darin, im Pressenhub eine eingelegte Blechplatine mit einer vordefinierten Blechhaltekraft gegen die Matrize zu drücken. Die Matrize wird somit im Pressenhub über den Schließweg bis zum unteren Totpunkt verstellt, während gleichzeitig der Blechhalter die eingelegte Blechplatine mit der Blechhaltekraft gegen die Matrize drückt.In a technical implementation, the lower tool part can have at least one sheet metal holder with an adjustable stroke. Its function is to press an inserted sheet metal blank against the die with a predefined sheet metal holding force during the press stroke. The die is thus adjusted in the press stroke over the closing path to bottom dead center, while at the same time the blank holder presses the inserted sheet metal blank against the die with the blank holding force.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Blechhalter in Doppelfunktion auch Bestandteil der Verstelleinheit sein. In diesem Fall kann im Leerhub-Betrieb der Blechhalter die Matrize mit einer Stellkraft beaufschlagen, mittels der die Matrize von ihrer unteren Pressenhub-Position in ihre obere Leerhub-Position verstellt wird. Die Verstellung erfolgt unter Aufbrauch des Matrizen-Hubwegs, der im Leerhub-Betrieb von der Verstelleinheit freigegeben ist.In a preferred embodiment variant, the sheet metal holder can also be part of the adjustment unit with a dual function. In this case, in idle stroke operation, the blank holder can apply an actuating force to the die, by means of which the die is adjusted from its lower press stroke position to its upper idle stroke position. The adjustment takes place using the stroke path of the dies, which is released by the adjustment unit in idle stroke operation.
Erfindungsgemäß weist die Verstelleinheit zur Freigabe und/oder zur Sperrung des Matrizen-Hubwegs ein Einstellelement auf. Das Einstellelement ist zwischen einer Freigabe-Stellung und einer Sperr-Stellung verstellbar. In der Freigabestellung ist der Matrizen-Hubweg freigegeben, während in der Sperr-stellung der Matrizen-Hubweg gesperrt ist. In einer konstruktiv einfachen Ausführungsvariante kann das Einstellelement quer zur Werkzeughochrichtung verstellbar angeordnet sein. Bevorzugt kann das Einstellelement zwischen einem Boden des oberen Werkzeugteils und der Matrize angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist das Einstellelement bauraumgünstig als ein Flachprofil in Form einer Platte realisiert, die materialdicke Sperrabschnitte und materialdünne Freigabeabschnitte aufweist. Die Sperrabschnitte und die Freigabeabschnitte der Platte können erfindungsgemäß alternierend in Überdeckung mit Matrizen-Vorsprüngen gebracht werden. In der Sperr-Stellung sind die Platten-Sperrabschnitte zwischen dem oberen Werkzeugteil und den Matrizen-Vorsprüngen angeordnet. Demgegenüber sind in der Freigabe-Stellung die Platten-Freigabeabschnitte zwischen dem oberen Werkzeug und den Matrizen-Vorsprüngen angeordnet.According to the invention, the adjustment unit has an adjustment element for releasing and/or blocking the stroke path of the matrix. The adjustment element is adjustable between a release position and a locked position. In the release position, the stroke of the die is released, while in the locked position, the stroke of the die is blocked. In a structurally simple variant, the adjustment element can be arranged so as to be adjustable transversely to the vertical direction of the tool. The setting element can preferably be arranged between a base of the upper tool part and the die. According to the invention, the setting element is realized in a space-saving manner as a flat profile in the form of a plate, which has blocking sections that are thick in material and release sections that are thin in material. According to the invention, the locking portions and the releasing portions of the plate can be alternately overlaid with die projections. In the locked position, the platen locking portions are located between the upper die and the die bosses. On the other hand, in the release position, the plate release portions are located between the upper die and the die bosses.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung ein Umformwerkzeug mit zugeordneter Pressensteuerung; -
2 bis7 jeweils Ansichten entsprechend der1 anhand derer unterschiedliche Prozessführungen des Umformwerkzeugs veranschaulicht sind; -
8 eine nicht von der Erfindung umfasste Vergleichsform in einer Ansicht entsprechend der7 ; -
9 und10 Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels.
-
1 a schematic representation of a forming tool with associated press control; -
2 until7 each views according to the1 on the basis of which different processes of the forming tool are illustrated; -
8th a comparative form not covered by the invention in a view corresponding to FIG7 ; -
9 and10 Views of a second embodiment.
In der
Gemäß der
Das obere Werkzeugteil 1 ist an einem Pressenstößel 17 montiert, der mittels eines Arbeitszylinders 18 einer nicht gezeigten Hauptzylinder-Anordnung hubverstellbar ist. In gleicher Weise sind auch die beiden Blechhalter 13 mittels einer nicht gezeigten Nebenzylinder-Anordnung hubverstellbar. Dem Umformwerkzeug ist in der
In der
Das plattenförmige Einstellelement 23 wird über einen Antrieb 33 betätigt, der in Signalverbindung mit der Pressensteuerung 19 ist. Der Antrieb 33 kann beispielhaft mechanisch/hydraulisch oder pneumatisch arbeiten.The plate-shaped
Ein Kern der Erfindung besteht darin, dass die Matrize 5 nicht ortsfest am oberen Werkzeugteil 1 montiert ist, sondern vielmehr über eine Vertikalführung 35 zwischen einer unteren Pressenhub-Position P (
Die Funktionsweise der in den Figuren gezeigten Pressenanlage wird nachfolgend anhand der
Wie aus den
Nach der Formgebung des Blechformteils wird ein nicht gezeigter Rückhub durchgeführt, bei dem das obere Werkzeugteil 1 wieder zu seinem oberen Totpunkt OT (
In der in den
Nachfolgend wird anhand der
Zum Start des Leerhubs HL wird das obere Werkzeugteil 1 über einen ersten Leer-Teilhub HL1 (
In den
Bei einem vertikalen Antriebshub der beiden Antriebsbacken 45 verlagern sich die jeweils zugeordneten Stellbacken 47 in Horizontalrichtung, wodurch die Stellbacken 47 das plattenförmige Einstellelement 23 zwischen der Freigabe-Stellung F (
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- oberes Werkzeugteilupper tool part
- 33
- unteres Werkzeugteillower tool part
- 55
- Matrizedie
- 77
- Pressentischpress table
- 99
- StempelRubber stamp
- 1111
- Werkzeugkavitätmold cavity
- 1313
- Blechhaltersheet metal holder
- 1515
- Blechplatinetin plate
- 1717
- Pressenstößelpress ram
- 1818
- Arbeitszylinderworking cylinder
- 1919
- Pressensteuerungpress control
- 2121
- Verstelleinheitadjustment unit
- 2323
- plattenförmiges Einstellelementplate-shaped adjustment element
- 2525
- Sperrabschnitterestricted sections
- 2727
- Freigabeabschnitterelease sections
- 2828
- Tragstruktursupporting structure
- 2929
- Matrizen-Vorsprüngedie protrusions
- 3131
- Bodenfloor
- 3333
- Antriebdrive
- 3535
- Vertikalführungvertical guidance
- 3737
- Pressenhub-AnschlagPress Stroke Stop
- 3939
- Gegenkonturcounter contour
- 4141
- vertikal hubverstellbare Antriebsbackenvertically adjustable drive jaws
- 4343
- Steuerflächencontrol surfaces
- 4545
- horizontal hubverstellbare Stellbackenhorizontally adjustable jaws
- 4747
- horizontale Schlittenführunghorizontal carriage guidance
- FSFS
- Stellkraftpower
- FHFH
- Haltekraftholding power
- HPHB
- Pressenhubpress stroke
- HP1, HP2HP1, HP2
- Pressen-Teilhübepress partial strokes
- HLHL
- Leerhubidle stroke
- HL1, HL2HL1, HL2
- Leer-Teilhübeempty partial strokes
- PP
- Pressenhub-PositionPress Stroke Position
- LL
- Leerhub-Positionidle stroke position
- SS
- Sperr-Stellunglocked position
- Ff
- Freigabe-Stellungrelease position
- ss
- Stellbewegungactuating movement
- hPHP
- Pressenhub-SpaltPress Stroke Gap
- hShS
- Leerhub-Spaltidle stroke gap
- ΔmΔm
- Matrizen-Hubwegdie stroke
- KK
- Kollisioncollision
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |