DE10232732C1 - Unterwerkzeug als Wasserkasten eines Umformwerkzeugs für ein hydromechanisches Ziehverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Unterwerkzeug (1, 23) als Wasserkasten eines Umformwerkzeuges (2) für ein hydromechanisches Ziehverfahren, insbesondere zur Außen-Hochdruck-Umformung (AHU). Das Unterwerkzeug (1, 23) umfasst eine Ausnehmung als Fluidbecken (3) und Druckräume zur Aufnahme eines flüssigen Wirkmediums (4). An das Fluidbecken (3) anschließend und dieses umgebend ist ein oberer Beckenrand (5) zur Auflage einer umzuformenden Platine (6) angeordnet. Erfindungsgemäß ist in der Oberfläche des Beckenrandes (5) wenigstens eine um die Ausnehmung (3) umlaufende Fluidsammelrinne (7) integriert. Die Fluidsammelrinne (7) weist wenigstens eine Ablauföffnung (8) auf, die mit einem Fluidvorratsbehälter (13) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterwerkzeug als Wasserkasten eines Umform­ werkzeugs für ein hydromechanisches Ziehverfahren, insbesondere zur Au­ ßen-Hochdruck-Umformung (AHU) nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einem Umformwerkzeug für ein hydromechanisches Ziehverfahren ist ein Unterwerkzeug als Wasserkasten mit einem flüssigen Medium, wie einer Emulsion oder Lösung, gefüllt. Eine auf dem Unterwerkzeug abgelegte umzu­ formende Platine wird durch den Eingriff eines Formstempels als Oberwerk­ zeug in das Unterwerkzeug umgeformt. Der Formstempel formt die Platine, die zwischen einem Niederhalter und einem Ziehring flüssigkeitsdicht eingespannt ist, gegen einen in dem Wirkmedium aufgebauten Druck um. Das Wirkmedium wird zu Beginn des Umformvorgangs über Zuleitungen in den Wirkmediumbe­ hälter des Unterwerkzeugs eingefüllt.

Ein bekanntes, gattungsgemäßes Unterwerkzeug als Wasserkasten eines Umformwerkzeugs für ein hydromechanisches Ziehverfahren, insbesondere zur Außen-Hochdruck-Umformung (AHU) (DE 198 58 971 C2) umfasst eine Ausnehmung als Fluidbecken und als Druckraum zur Aufnahme eines flüssi­ gen Wirkmediums. An das Fluidbecken anschließend und dieses umgebend ist ein oberer Beckenrand zur Auflage einer umzuformenden Platine angeordnet.

Nachteilig bei diesem bekannten Unterwerkzeug ist, dass ein potentiell über­ schwappendes Wirkmedium aus dem Fluidbecken, wie dies z. B. beim Aufle­ gen von Platinen auf den Beckenrand des Fluidbeckens auftreten kann, über und an dem Unterwerkzeug und weiter über einen Pressentisch herunterlaufen kann. Dabei kann das Wirkmedium aufgrund von Staub und sonstigen Ablage­ rungen verschmutzen. Das gesamte Werkzeug ist über einer großen Auffang­ wanne, dem sogenannten Pressensumpf, angeordnet. Dort wird das überge­ schwappte und am Unterwerkzeug und ggf. am Pressentisch heruntergelau­ fene Wirkmedium gesammelt, wobei es weiter verschmutzen kann. Es muss daher vor einer Rückführung in den Arbeitskreislauf des hydromechanischen Ziehverfahrens nachteilig aufwendig gereinigt werden. Zudem muss das Un­ terwerkzeug einer regelmäßigen Reinigung unterzogen werden, um die Fließ­ spuren des übergeschwappten Wirkmediums zu entfernen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Unterwerkzeug als Was­ serkasten eines Umformwerkzeugs für ein hydromechanisches Ziehverfahren so weiterzubilden, dass überschwappendes Wirkmedium ohne Reinigungs­ aufwand in den Arbeitskreislauf des hydromechanischen Ziehverfahrens rück­ führbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß Patentanspruch 1 ist in der Oberfläche des Beckenrandes wenigstens eine um die Ausnehmung und insbesondere um einen dortigen Anlagebereich einer umzuformenden Platine umlaufende Fluidsammelrinne integriert. Die Fluid­ sammelrinne weist wenigstens eine Ablauföffnung auf, die mit einem Fluidvor­ ratsbehälter verbindbar ist.

Vorteilhaft bei diesem Unterwerkzeug als Wasserkasten eines Umformwerk­ zeugs für ein hydromechanisches Ziehverfahren ist, dass in der in der Oberflä­ che des Beckenrandes um die Ausnehmung des Fluidbeckens umlaufenden Fluidsammelrinne das potentiell überschwappende Wirkmedium, das z. B. beim Auflegen von Platinen auf das Unterwerkzeug aus dem Fluidbecken überschwappt, aufgefangen wird. Dadurch ist ein Herablaufen und ein daraus folgendes Verschmutzen des Wirkmediums aufgrund von Staub und sonstigen Ablagerungen am Unterwerkzeug verhindert, wodurch auch Reinigungsarbei­ ten zur Entfernung von herabgelaufenem Wirkmedium entfallen können. Über die Ablauföffnung in der Fluidsammelrinne kann das Wirkmedium ohne selbst zu verschmutzen von der Fluidsammelrinne direkt zurück in einen Fluidvor­ ratsbehälter geführt werden, von wo aus es dem Arbeitskreislauf des hydro­ mechanischen Ziehverfahrens wieder direkt zuführbar ist. Ein aufwendiges Reinigen von übergeschwapptem Wirkmedium vor der Rückführung in den Ar­ beitskreislauf kann somit vorteilhaft entfallen.

In einer bevorzugten Weiterbildung sind in der Fluidsammelrinne gemäß An­ spruch 2 eine Vielzahl von beabstandeten Ablauföffnungen angebracht, die jeweils mittels im Unterwerkzeug angebrachter Ablaufleitungen nach unten zu wenigstens einer Ringsammelleitung geführt sind, welche mit dem Fluidvor­ ratsbehälter verbindbar ist. Damit kann die Fluidsammelrinne als einfache in einer Horizontalebene verlaufende am oberen Beckenrand des Fluidbeckens umlaufende Ausnehmung ausgeführt sein, da unabhängig in welchem Bereich das Wirkmedium überschwappt aufgrund der Vielzahl von der beabstandeten Ablauföffnungen in der Fluidsammelrinne ein Ablaufen des Wirkmediums ge­ währleistet ist. Die Fluidsammelrinne kann somit z. B. durch einen einfachen Fräsvorgang in den oberen Beckenrand des Fluidbeckens eingebracht werden. Eine Abflussneigung der Fluidsammelrinne gegenüber einer Horizontalebene ist aufgrund der Vielzahl von beabstandeten Ablauföffnungen in der Fluidsam­ melrinne nicht notwendig.

Um das übergeschwappte Wirkmedium, das durch eine oder mehrere der beabstandeten Ablauföffnungen mit daran anschließenden Ablaufleitungen in der Fluidsammelrinne in die Ringsammelleitung gelaufen ist, funktionssicher in Richtung des Fluidvorratsbehälters weiterzuleiten weist die Ringsammelleitung gemäß Anspruch 3 eine Abflussneigung gegenüber einer Horizontalebene zu wenigstens einem Abflussanschluss hin auf. Am Abflussanschluss ist eine Rohr- und/oder eine Schlauchleitung als Verbindung zum Fluidvorratsbehälter angeschlossen. Damit ist aufgrund der Abflussneigung gegenüber einer Hori­ zontalebene der Ringsammelleitung der Ablauf von übergeschwapptem Wirk­ medium in Richtung des Fluidvorratsbehälters gewährleistet, so dass in der Fluidsammelrinne zu jedem Zeitpunkt neues überschwappendes Wirkmedium aufnehmbar bzw. daraufhin ableitbar in Richtung der Ringsammelleitung ist. Mit dem Abflussanschluss, an den eine Rohr- und/oder eine Schlauchleitung anschließbar ist, ist eine einfache Verbindung zum Fluidvorratsbehälter mög­ lich.

In einer konkreten Ausgestaltung des Unterwerkzeugs sind gemäß Anspruch 4 die Ablaufleitungen und/oder die Ringsammelleitung in das Material des Un­ terwerkzeugkörpers eingegossene Rohrleitungen. Damit ist die Herstellung der Ablaufleitungen und/oder der Ringsammelleitung in den Herstellprozess des Unterwerkzeugs integriert. Alternativ könnten ggf. die Ablaufleitungen und/oder die Ringsammelleitung durch Bohren oder Fräsen im Unterwerkzeug herge­ stellt werden.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist der Unterwerkzeugkörper gemäß Anspruch 5 ein Rippenkörper mit inneren Freiräumen und diese begrenzenden Verrippungswänden. Die Ablaufleitungen und/oder die Ringsammelleitung sind durch Verwendung der Freiräume und mittels Durchströmöffnungen in den Verrippungswänden realisiert. Ist der Unterwerkzeugkörper, z. B. aus Ge­ wichts- bzw. Kostengründen, als Rippenkörper mit inneren Freiräumen und diese begrenzenden Verrippungswänden ausgeführt, so werden diese Frei­ räume mittels Durchströmöffnungen miteinander verbunden, so dass von den Ablauföffnungen in der Fluidsammelrinne durch die Freiräume des Unterwerk­ zeugkörpers und durch die Durchströmöffnungen in den Verrippungswänden die Ablaufleitungen und/oder die Ringsammelleitung gebildet sind. Grundsätz­ lich können auch bei einem Rippenkörper als Unterwerkzeugkörper Rohrlei­ tungen durch die Freiräume bzw. durch die Verrippungswände verlegt sein, die als Ablaufleitungen und/oder als Ringsammelleitung verwendbar sind.

In einer einfachen konstruktiven Ausführung ist gemäß Anspruch 6 der Unter­ werkzeugkörper quaderförmig ausgebildet und die Fluidsammelrinne ist in der Quaderoberseite im Bereich der Außenkante mit vier zusammenhängenden, geraden Rinnenbereichen ausgeführt. Damit ist ein einfach herzustellender Unterwerkzeugkörper geschaffen, in dem an der Oberseite mit einfachen ge­ raden Rinnen die Fluidsammelrinne ausgebildet ist.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein Umformwerkzeug für ein hydromechanisches Ziehverfahren,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines Unterwerkzeugs,

Fig. 3 eines schematische Schnittdarstellung des Schnittes A-A von Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsvariante des Unterwerkzeugs, und

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung des Schnittes B-B von Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein Unterwerkzeug 1 als Wasserkasten eines Umformwerkzeugs 2 für ein hydromechanisches Ziehverfahren schematisch dargestellt. Das Unter­ werkzeug 1 weist eine Ausnehmung als Fluidbecken 3 zur Aufnahme eines flüssigen Wirkmediums 4 auf. Am oberen Beckenrand 5 des Fluidbeckens 3 liegt eine umzuformende Platine 6 auf. Im Bereich der Außenkante des oberen Beckenrandes 5 ist eine um das Fluidbecken 3 umlaufende Fluidsammelrinne 7 ausgebildet. Von Ablauföffnungen 8 in der Fluidsammelrinne 7 führen jeweils Ablaufleitungen 9 zu einer Ringsammelleitung 10, die gegenüber einer Hori­ zontalebene eine Abflussneigung in Richtung eines Abflussanschlusses 11 aufweist. Der Abflussanschluss 11 ist über eine Rohrleitung 12 mit einem Flu­ idvorratsbehälter 13 verbunden, von dem Zuführleitungen 14 zum Fluidbecken 3 geführt sind.

Mit einer Pumpe 15, die in einer der Zuführleitungen 14 angeordnet ist, kann das Wirkmedium 4 vom Fluidvorratsbehälter 13 in das Fluidbecken 3 gepumpt werden. Im Fluidvorratsbehälter 13 ist zudem eine nicht dargestellte Steuer­ einheit angeordnet, mittels derer der während des Umformvorganges benötigte Druck in Verbindung mit einer teilweisen Verdrängung des Wirkmediums 4 aus dem Fluidbecken 3 gehalten wird. Während des Umformvorganges ist die Fluidsammelrinne 7 mit Ablaufleitungen 9 und Ringsammelleitung 10 druck­ technisch von den Zuführleitungen 14 mittels der Steuereinheit im Fluidvor­ ratsbehälter 13 abgekoppelt.

Ein Formstempel 16, der als Oberwerkzeug des Umformwerkzeugs 2 ausge­ führt ist, kann zur Umformung der Platine 6 in ein Bauteil in das Fluidbecken 3 des Unterwerkzeugs 1 eintauchen. Zudem kann das Unterwerkzeug 1, das auf einem Pressentisch 17 angeordnet ist, in die Umformposition mittels einer He­ beeinrichtung im Pressentisch 17 verfahren werden. Die Bewegung des Form­ stempels 16 und des Pressentisches 17 ist mit den Doppelpfeilen 18 und 19 in Fig. 1 eingezeichnet. Der Pressentisch 17 ist von einem Gitter 20 einer Auf­ fangwanne 21 umgeben, in der sich der sogenannte Pressensumpf 22 zur Aufnahme von z. B. Hydrauliköl der Hebeeinrichtung des Pressentisches 17 befindet.

Für die Umformung der Platine 6 für ein Bauteil wird das Unterwerkzeug 1 mittels der Hebeeinrichtung 1 des Presstisches 17 in die Umformposition ver­ lagert und daraufhin der Formstempel 16 in Richtung des Fluidbeckens 3 des Unterwerkzeuges 1 verfahren. Durch die Steuereinheit im Fluidvorratsbehälter 13 ist im Fluidbecken 3, das durch die Platine 6 flüssigkeitsdicht abgeschlos­ sen ist, der für die Verformung der Platine zum Bauteil benötigte Druck des Wirkmediums 4 aufgebaut. Durch den aufgrund des Wirkmediums 4 wirkenden Gegendruck auf die Platine 6 wird diese in die Form des Formstempels 16 zur Herstellung des Bauteils umgeformt. Das Fluidbecken 3 ist zu Beginn des Umformvorganges voll mit Wirkmedium 4 gefüllt.

Beim Vollfüllen des Fluidbeckens 3 mit Wirkmedium 4 vor einem nächsten Umformvorgang und/oder beim Auflegen einer Platine auf das volle Fluidbe­ cken 3 kann das Wirkmedium 4 über den oberen Beckenrand 5 schwappen und wird in der Fluidsammelrinne 7 aufgefangen und über die Ablauföffnungen 8 und die Ablaufleitungen 9 zur Ringsammelleitung 10 geleitet, von wo aus das Wirkmedium 4 zum Fluidvorratsbehälter 13 zurückläuft. Dadurch bleibt das Wirkmedium 4 unverschmutzt und kann ohne aufwendige Reinigung sofort dem Arbeitskreislauf wieder zugeführt werden. Ein Überschwappen des Wirk­ mediums 4 aus dem Fluidbecken 3 ist z. B. auch beim Auflegen der Platine 6 auf das vollgefüllte Fluidbecken 3 oder beim Entnehmen des fertig umgeform­ ten Bauteiles aus dem Fluidbecken 3 denkbar.

In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf das Unterwerkzeug 1 des Um­ formwerkzeuges 2 von Fig. 1 dargestellt. Die Platine 6, die Zuführleitungen 14 und der Fluidvorratsbehälter 13 mit zugehöriger Rohrleitung 12 sind aus Über­ sichtlichkeitsgründen weggelassen. Die Fluidsammelrinne 7 ist an der Außen­ kante des oberen Beckenrandes 5 umlaufend angeordnet, so dass insbeson­ dere der Auflagebereich für eine flüssigkeitsdicht gehaltene Auflage einer Pla­ tine nicht berührt wird. In regelmäßigen Abständen sind Ablauföffnungen 8 in der Fluidsammelrinne 7 ausgebildet. Über Ablaufleitungen 9 und einer Ring­ sammelleitung 10 sind diese Ablaufleitungen 8 mit Abflussanschlüssen 11 ver­ bunden. Über diese Abflussanschlüsse 11 ist eine Verbindung mit einer Rohr­ leitung 12 zum Fluidvorratsbehälter 13 herstellbar.

In Fig. 3 ist schematisch eine Schnittdarstellung des Schnittes A-A von Fig. 2 dargestellt. Dabei sind die Ablaufleitungen 9, die von den Ablauföffnungen 8 in der Fluidsammelrinne 7 wegführen zu erkennen, die mittels einer Ringsam­ melleitung 10 zum Abflussanschluss 11 geführt sind. Im Fluidbecken 3 ist das Wirkmedium 4 angeordnet. Die Zuführleitungen 14 für das Fluidbecken 3 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit dargestellt. Die Ringsammelleitung 10 weist gegenüber einer Horizontalebene in Richtung zum Abflussanschluss 11 eine Abflussneigung auf.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Unterwerkzeuges 23 dar­ gestellt. In Fig. 5, in der schematisch eine Schnittdarstellung des Schnittes B-B von Fig. 4 dargestellt ist, sind die Ablaufleitungen und die Ringsammelleitung durch Verwendung der Freiräume 24 und mittels Durchströmöffnungen 26 in den Verrippungswänden 25 realisiert. Alle weiteren Einzelheiten des Unter­ werkzeuges 23 entsprechen dem Aufbau des Unterwerkzeuges 1.

Claims (6)

1. Unterwerkzeug als Wasserkasten eines Umformwerkzeugs für ein hydro­ mechanisches Ziehverfahren, insbesondere zur Außen-Hochdruck-Um­ formung (AHU),
mit einer Ausnehmung als Fluidbecken und als Druckraum zur Aufnahme eines flüssigen Wirkmediums, und
mit einem an das Fluidbecken anschließenden und dieses umgebenden, oberen Beckenrand zur Auflage einer umzuformenden Platine,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Oberfläche des Beckenrandes (5) wenigstens eine um die Ausnehmung (3) umlaufende Fluidsammelrinne (7) integriert ist, und
dass die Fluidsammelrinne (7) wenigstens eine Ablauföffnung (8) auf­ weist, die mit einem Fluidvorratsbehälter (13) verbindbar ist.

2. Unterwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidsammelrinne (7) eine Vielzahl von beabstandeten Ablauföffnungen (8) angebracht sind, die jeweils mittels im Unterwerkzeug (1, 23) ange­ brachter Ablaufleitungen (9) nach unten zu wenigstens einer Ringsam­ melleitung (10) geführt sind, welche mit dem Fluidvorratsbehälter (13) verbindbar ist.

3. Unterwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ringsammelleitung (10) eine Abflussneigung gegenüber einer Horizontalebene zu wenigstens einem Abflussanschluss (11) hin aufweist, und
dass am Abflussanschluss (11) eine Rohr- und/oder eine Schlauchleitung (12) als Verbindung zum Fluidvorratsbehälter (13) angeschlossen ist.

4. Unterwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufleitungen (9) und/oder die Ringsammelleitung (10) in das Mate­ rial des Unterwerkzeugkörpers (1) eingegossene Rohrleitungen sind.

5. Unterwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Unterwerkzeugkörper (23) ein Rippenkörper ist mit inneren Frei­ räumen (24) und diese begrenzenden Verrippungswänden (25), und
dass die Ablaufleitungen und/oder die Ringsammelleitung durch Verwen­ dung der Freiräume (24) und mittels Durchströmöffnungen (26) in den Verrippungswänden (25) realisiert sind.

6. Unterwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, dass der Unterwerkzeugkörper (1, 23) quaderförmig ausgebildet ist und die Fluidsammelrinne (7) in der Quaderoberseite im Bereich der Au­ ßenkante mit vier zusammenhängenden geraden Rinnenbereichen aus­ geführt ist.