DE10246940B4

DE10246940B4 - Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE10246940B4
Application number: DE10246940A
Authority: DE
Inventors: Hubert Brida; Thomas Keppler-Ott
Original assignee: ThyssenKrupp Automotive AG
Current assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: WO2004033123A1; DE50307782D1; DE10246940C5; EP1551574B1; ES2287571T3; EP1551574B2; ATE367872T1; AU2003263206A1; DE10246940A1; EP1551574A1; ES2287571T5

Abstract

Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken (24) aus Rohlingen (23), einen Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte (10) trägt und einen sich senkrecht zum Pressentisch beweglichen, die erforderliche Umformkraft aufbringenden Pressenstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte (9) befestigt ist, aufweisend sowie mit separat gesteuerten, Kraft beaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10), wobei beiden Matrizenhälften (9, 10) jeweils ein sie durchdringender Stößel (13, 14) zugeordnet ist und wenigstens einer der Stößel (13, 14) separat ansteuerbar und bis über die Umformkontur der Matrizenhälfte (9, 10) in Arbeitsrichtung verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) vor dem Zusammenfahren der Matrizenhälften (9, 10) derart aufeinander zu bewegbar sind, dass sie eine Haltefunktion für den Rohling (23) übernehmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Umformung der Werkstücke erfolgt in zwei aufeinander liegenden Matrizenhälften, wobei das Werkstück zwischen zwei Stempel derartig verpresst wird, dass ein Teil des Werkstoffes quer zur Pressrichtung in von den Matrizenhälften gebildete Hohlräume ausweicht.
Wesentlich bei dieser Form des Querfließpressens ist, dass die Matrizenhälften während des Umformvorganges stets aufeinander liegen und auch durch die Umformkräfte nicht voneinander getrennt werden dürfen. Von daher werden die Matrizenhälften durch Kraft beaufschlagte Einrichtungen, vorzugsweise durch Hydraulik- oder Pneumatikkolben zusammengehalten, die eine derartig hohe Kraft aufbringen müssen, dass die Umformkräfte die Matrizenhälften nicht zu öffnen in der Lage sind.

Eine derartige Einrichtung ist in der DE 199 22 666 A1 gezeigt. Nachteilig bei derartig kompliziert aufgebauten Werkzeugen ergibt sich, dass der umzuformende Rohling nur schwierig und häufig auch ungenau in das Werkzeug eingelegt werden kann. Des Weiteren nachteilig ist nicht sichergestellt, dass der Rohling sich während der Umformung in der richtigen Lage im Umformwerkzeug, vorzugsweise mittig hierin und mittig zur Trennebene befindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken derartig zu gestalten, dass der Rohling einfach in diese Vorrichtung einbringbar ist und Mittel vorzusehen, die den Rohling in der vorgesehenen Lage im Werkzeug halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben. Die Ansprüche 11 und 12 beschreiben ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10.

Zusätzlich zur Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich vorteilhaft, dass mit den erfindungsgemäßen Mitteln erreicht werden kann, dass während des Umformvorganges eine gezielte Steuerung des Fließverhaltens vorgenommen werden kann. Dieses wird dadurch erreicht, dass die die Stößel beaufschlagenden Druckräume separat für jede Matrizenhälfte bezüglich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens regelbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 die Vorrichtung in geöffnetem Zustand,
2 die Vorrichtung gemäß 1 nach dem Fixieren des Rohlings,
3 die Vorrichtung in zusammengefahrenem Zustand und
4 die Vorrichtung nach dem Umformvorgang.
Die dargestellte Vorrichtung eignet sich besonders zum Querfließpressen von Werkstücken auf waagerecht arbeitenden Umformmaschinen, vorzugsweise Mehrstufenumformmaschinen. Dabei kann der Umformvorgang entgegen dem Ausführungsbeispiel auch in mehreren Werkzeugen in mehreren Umformschritten durchgeführt werden.
Wie aus den 1 bis 4 ersichtlich, sind die Hälften der Umformvorrichtung etwa identisch aufgebaut. Jede Vorrichtungshälfte weist eine Halteeinrichtung 1, 2 auf. Diese Halteeinrichtungen 1, 2 sind mit dem nicht näher dargestellten Pressentisch und Pressenstempel bzw. der matrizen- und stempelseitigen Aufnahmeeinrichtung einer Horizontalpresse verbunden.
Die Haltevorrichtungen 1, 2 tragen jeweils einen Zylindertopf 3, 4. Diese Zylindertöpfe 3, 4 tragen wiederum Ringkolben 5, 6, die in den Mänteln der Zylindertöpfe 3, 4 sowie jeweils mit einer buchsenförmigen Verlängerung 7, 8, in Bohrungen in den Böden der Zylindertöpfe 3, 4, geführt werden.
An den Stirnseiten der Ringkolben 5, 6 sind die Matrizenhälften 9, 10 befestigt, wobei diese Matrizenhälften 9, 10 mit Armierungen 11, 12 gegen radiales Aufweiten vorgespannt sind.
Die Matrizenhälften 9, 10 werden axial zentral von Stößeln 13, 14 durchdrungen. Diese Stößel 13, 14 werden in den Matrizenhälften 9, 10 und in einer zentralen Bohrung durch die Ringkolben 5, 6 geführt. Die Stößel 13, 14 liegen werkzeugseitig über Zwischenstücke 15, 16 an Druckkolben 17, 18 an.
Durch diese Konstruktion werden zwischen den Zylindertöpfen 3, 4 und den Ringkolben 5, 6 Druckräume 19, 20 gebildet, die mit Druckflüssigkeit oder unter Druck stehendem Gas oder Luft beaufschlagt werden können. Entsprechende Druckräume 21, 22 sind oberhalb der Druckkolben 17, 18 angeordnet, um diese mit Druck beaufschlagen zu können.
1 zeigt das auseinandergefahrene Werkzeug. In dieser Position kann beispielsweise über Greifer der Rohling 23 zwischen die auseinandergefahrenen Stößel 13, 14 gebracht und hier gehalten werden (durch Pfeile dargestellt). Die Stößel 13, 14 fahren dann, wie in 2 dargestellt, aufeinander zu. Dieses kann, wie auch in 2 gezeigt, durch das Vorfahren des Pressenstempels auf den Pressentisch erfolgen. Da jedoch mehrere Bauteile axial ineinander verschieblich sind, könnte dieses beispielsweise auch über ein Vorfahren des oberen und/oder unteren Ringkolbens 6, 7 im Zylindertopf 3, 4 erfolgen. In gleicher Weise aber auch durch ein Vorfahren der Stößel 13, 14, die dann in der Ausgangsstellung in zurückgefahrener Position sein müssen.
Durch weiteres Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch werden dann, wie in 3 gezeigt, die Matrizenhälften 9, 10 aufeinandergefahren. Dabei können Einrichtungen zum Einfädeln und Positionieren der Werkzeughälften (hier nicht dargestellt) Verwendung finden. Vorher oder danach muss dann in den Druckräumen 19, 20 ein derartig hoher Hydraulik- oder Pneumatikdruck aufgebaut werden, dass die nachfolgende Umformung des Rohlings 23 zum fertigen Werkstück 24 (in 4 gezeigt) nicht zu einem Auseinanderklaffen der Matrizenhälften 9, 10 führt. Im Ausführungsbeispiel sind die Stößel 13, 14 so gestaltet, dass sie vor Beginn des eigentlichen Umformvorganges über die Zwischenstücke 15, 16 und die Druckkolben 17, 18 an den Halteeinrichtungen 1, 2 anliegen. Damit kann zur Umformung die volle Kraft des Pressenstempels eingesetzt werden.
4 zeigt die Vorrichtung nach dem Umformen des Rohlings 23 zum fertigen Werkstück 24. In dieser Position sind die Ringkolben 5, 6 in die Zylindertöpfe 3, 4 eingefahren. Die Hydraulikflüssigkeit bzw. das Pneumatikmedium sind entsprechend gesteuert oder geregelt abgeführt bzw. komprimiert.
Durch eine geregelte Abführung bzw. Komprimierung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums, beispielsweise über Regelventile, kann das Kraft-Zeit-Verhalten aller Vorrichtungsteile gegeneinander gezielt gesteuert werden. Dadurch kann zum einen durch die gezielte geregelte Ableitung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums aus den Druckräumen 21, 22 sichergestellt werden, dass für den Rohling 23 in jeder Phase seiner Umformung zum Werkstück 24 die richtige Lage in Bezug auf das Zusammenfahren der Stößel 13, 14 in die Matrizenhälften 9, 10 gewährleistet ist. Durch entsprechende Veränderungen kann sogar ein besonderes gezieltes Fließverhalten erreicht werden. Diese Maßnahme kann unterstützt werden durch die geregelte Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums aus den Druckräumen 19, 20.
Abschließend können einer oder beide der Stößel 13, 14 als Auswerfer dienen. Es ist sogar möglich, dass das fertige Werkstück zwischen den Stößeln 13, 14 gehalten werden und dann von einer Greifeinrichtung aufgenommen und gezielt einer weiteren Bearbeitung zuführt werden kann.

1: Halteeinrichtung
2: Halteeinrichtung
3: Zylindertopf
4: Zylindertopf
5: Ringkolben
6: Ringkolben
8: Verlängerung
7: Verlängerung
10: Matrizenhälfte
9: Matrizenhälfte
11: Armierung
12: Armierung
13: Stößel
14: Stößel
15: Zwischenstück
16: Zwischenstück
17: Druckkolben
18: Druckkolben
19: Druckraum
20: Druckraum
21: Druckraum
22: Druckraum
23: Rohling
24: Werkstück

Claims

Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken (24) aus Rohlingen (23), einen Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte (10) trägt und einen sich senkrecht zum Pressentisch beweglichen, die erforderliche Umformkraft aufbringenden Pressenstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte (9) befestigt ist, aufweisend sowie mit separat gesteuerten, Kraft beaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10), wobei beiden Matrizenhälften (9, 10) jeweils ein sie durchdringender Stößel (13, 14) zugeordnet ist und wenigstens einer der Stößel (13, 14) separat ansteuerbar und bis über die Umformkontur der Matrizenhälfte (9, 10) in Arbeitsrichtung verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) vor dem Zusammenfahren der Matrizenhälften (9, 10) derart aufeinander zu bewegbar sind, dass sie eine Haltefunktion für den Rohling (23) übernehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) sich wenigstens während der letzten Phase der Umformung am sie tragenden Teil der Matrizenhälfte (9, 10) abstützen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraft-Zeit-Verhalten des separat ansteuerbaren Stößels (13, 14) regelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung jeweils eines separat ansteuerbaren Stößels (13, 14) an jeder Matrizenhälfte (9, 10) das jeweilige Kraft-Zeit-Verhalten der Stößel (13, 14) unabhängig voneinander regelbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10) als hydraulische oder pneumatische Ringkolben (5, 6) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Stößeln (13, 14) und den Ringkolben (5, 6) hydraulische oder pneumatische Druckräume (19, 20, 21, 22) zugeordnet sind, von denen wenigstens einer unabhängig von den anderen mit mindestens einer separaten Drucksteuereinrichtung verbunden ist, die einen gegenüber den anderen verschiedenen gesteuerten oder geregelten Druckverlauf in den Druckräumen (19, 21, 20, 22) ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf in den Druckräumen (19, 20, 21, 22) voneinander unabhängig getrennt oder voneinander abhängig gemeinsam geregelt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) in den jeweiligen Matrizenhälften (9, 10) geführt sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenhälften (9, 10) jeweils eine Halteeinrichtung (1, 2) aufweisen, an der in Arbeitsrichtung verschieblich jeweils eine Zuhalteeinrichtung und ein Druckkolben (17, 18) für die Stößel (13, 14) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Druckkolben (17, 18) für den Stößel (13, 14) konzentrisch in der Zuhalteeinrichtung (5, 6) geführt ist.
Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (23) beim Einlegen in die Vorrichtung zunächst zwischen den Stößeln (13, 14) gehalten wird, bevor durch das Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch die Werkzeuge zusammengefahren werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (23) zunächst bei auseinander gefahrenen Matrizenhälften (9, 10) über einen Greifer zwischen die auseinander gefahrenen Stößel (13, 14) gebracht und dort gehalten wird, dass anschließend die Stößel (13, 14) aufeinander zu bewegt werden, bis sie den Rohling (23) halten, und dass dann die Werkzeuge durch das Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch unter Umformung des Rohlings (23) aufeinander zu bewegt werden.