DE10246940C5

DE10246940C5 - Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE10246940C5
Application number: DE10246940A
Authority: DE
Inventors: Hubert Brida; Thomas Keppler-Ott
Original assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2022-10-09
Also published as: ATE367872T1; EP1551574B2; EP1551574A1; DE10246940B4; ES2287571T5; EP1551574B1; DE50307782D1; WO2004033123A1; DE10246940A1; ES2287571T3; AU2003263206A1

Abstract

Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken (24), mit
– einem Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte (10) trägt,
– einem senkrecht zum Pressentisch beweglichen, die erforderliche Umformkraft aufbringenden Pressenstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte (9) befestigt ist,
– separat gesteuerten, kraftbeaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10),
wobei beiden Matrizenhälften (9, 10) ein sie durchdringender Stößel (13, 14) zugeordnet ist, wobei beide Stößel (13, 14) von Druckräumen (21, 22) beaufschlagt, separat ansteuerbar und bis über die Umformkontur der Matrizenhälfte (9, 10) sowie die Werkzeugtrennebene hinaus in Arbeitsrichtung bewegbar sind, wobei 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 und wobei die Stößel (13, 14) durch Regelung des Druckverlaufes in dem jeweils zugeordneten Druckraum (21, 22) separat für jede Matrizenhälfte (9, 10) bezüglich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens regelbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken mit einem Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte trägt, einem senkrecht zum Pressentisch beweglichen, die erforderliche Umformkräfte aufbringenden Pressenstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte befestigt ist, separat gesteuerten, kraftbeaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften. Die Umformung der Werkstücke erfolgt in zwei aufeinander liegenden Matrizenhälften, wobei das Werkstück zwischen zwei Stempel derart verpresst wird, dass ein Teil des Werkstoffes quer zur Pressvorrichtung in von den Matrizenhälften gebildete Hohlräume ausweicht.
Wesentlich bei dieser Form des Querfließpressens ist, dass die Matrizenhälften während es 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 so hohe Kraft aufbringen müssen, so dass die Umformkräfte die Matrizenhälften nicht zu öffnen in der Lage sind.
Aus der Druckschrift DE 2 027 692 B ist eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken mit den eingangs beschriebenen Merkmalen bekannt. Die Vorrichtung weist ferner Stößel auf, die über die Werkzeugtrennebene hinaus durch eine Federvorspannung aus dem Werkzeug heraus bewegbar sind und einem Rohling, aus dem das Werkstück geformt werden soll, vor dem Zusammenführen der Matrizenhälften halten.
Die Druckschrift DE 100 30 792 C2 beschreibt eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken, bei welcher der Rohling in die untere Matrizenhälfte eingelegt und nach dem Zufahren der Matrizenhälften durch sich aufeinander zu bewegende Stößel umgeformt wird. Den Stößeln sind Druckräume zugeordnet, die durch eine Druckleitung miteinander verbunden sind, so dass die Stößel korrespondierend zueinander gesteuert werden.
Auch aus der DE 199 22 660 A1 ist eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken aus einem Rohling mit den eingangs beschriebenen Merkmalen bekannt. Bei den bekannten Vorrichtungen kann der umzuformende Rohling häufig nur schwierig und ungenau in das Werkzeug eingelegt werden. Des Weiteren ist nicht sichergestellt, dass sich der Rohling während der Umformung in der richtigen Lage im Umformwerkzeug, vorzugsweise mittig hierin und mittig zur Trennebene befindet.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise US 2001/0037669 A1 und US 4 977 773 , sind ferner Vorrichtungen zum Gesenkschmieden bekannt, die eine obere und eine untere Matrizenhälfte aufweisen und bei denen die zur Umformung des Werkstückrohlinges eingesetzten Stößel jeweils von einem Druckraum beaufschlagt sind. Die Stößel haben dabei üblicherweise keine Haltefunktion für den Rohling, wodurch insbesondere während des Schmiedeprozesses eine exakte Positionierung des Werkstückrohlings in dem Werkzeug erschwert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken derart zu gestalten, dass der Rohling einfach in die Vorrichtung einbringbar ist und Mittel vorgesehen sind, die den Rohling in der vorgesehenen Lage im Werkzeug halten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben. Die Ansprüche 8 und 9 beschreiben ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7.
Während des Umformvorganges kann zudem eine gezielte Steuerung des Fließverhaltens vorgenommen werden. Dieses wird dadurch erreicht, dass die die Stößel beaufschlagenden Druckräume separat für jede Matrizenhälfte bezüglich ihres Kraft-/Zeitverhaltens regelbar sind.
Ausführungsbeispiel
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 ange ordnet, 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), mit – einem Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte (10) trägt, – einem senkrecht zum Pressentisch beweglichen, die erforderliche Umformkraft aufbringenden Pressenstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte (9) befestigt ist, – separat gesteuerten, kraftbeaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10), wobei beiden Matrizenhälften (9, 10) ein sie durchdringender Stößel (13, 14) zugeordnet ist, wobei beide Stößel (13, 14) von Druckräumen (21, 22) beaufschlagt, separat ansteuerbar und bis über die Umformkontur der Matrizenhälfte (9, 10) sowie die Werkzeugtrennebene hinaus in Arbeitsrichtung bewegbar sind, wobei 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 und wobei die Stößel (13, 14) durch Regelung des Druckverlaufes in dem jeweils zugeordneten Druckraum (21, 22) separat für jede Matrizenhälfte (9, 10) bezüglich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens regelbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) sich wenigstens während der letzten Phase der Umformung am sie tragenden Teil der Matrizenhälften (9, 10) abstützen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10) als hydraulische oder pneumatische Ringkolben (5, 6) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf in den Druckräumen (19, 20, 21, 22), die den Ringkolben (5, 6) und den Stößeln (13, 14) zugeordnet sind, mit separaten Drucksteuereinrichtungen verbunden sind, die einen gegenüber den anderen verschiedenen gesteuerten oder geregelten Druckverlauf in dem zugeordneten Druckraum ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) in den jeweiligen Matrizenhälften (9, 10) geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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 6, 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 der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Rohling (23) beim Einlegen in die Vorrichtung zunächst zwischen den Stößeln gehalten wird, bevor durch das Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch die Werkzeuge zusammengefahren werden, wobei die Stößel (13, 14) durch Regelung des Druckverlaufes im zugeordneten Druckraum (21, 22) während der Umformung des Werkstückes hinsichtlich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens separat für jede Matrizenhälfte geregelt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, 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.