DE10260980A1

DE10260980A1 - Umformpresse

Info

Publication number: DE10260980A1
Application number: DE2002160980
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. Dr. Hartl; Helmut Bögel; Georg P. Dipl.-Ing. Holzinger; Wolfgang Kornprobst; Peter Katzlinger; Walter-Josef Schiffler; Helmut Reuter
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; SIEMPELKAMP PRESSEN SYSTEME GmbH AND Co
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-12-21
Filing date: 2002-12-21
Publication date: 2004-07-01
Also published as: EP1430966A3; EP1430966A2

Abstract

Es handelt sich um eine Umformpresse mit einem Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil zum Herstellen von Werkstücken im Wege einer wirkmedienunterstützten Umformung. Das Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil weist zur Erzeugung einer Ausformung an dem entstehenden Werkstück eine der Ausformung entsprechende Formausnehmung mit einem oder mehreren in die Formausnehmung einfahrbarer Profilstempeln auf, die die Formgebung der entstehenden Ausformung durch eine zielgerichtete Steuerung des Werkstoffflusses und der Werkstoffverteilung in der Formausnehmung beeinflusst und kontrolliert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umformpresse mit einem Umformwerkzeug und einem Formraum zwischen Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Umformung, und mit in den Formraum einfahrbaren Umformstempeln mit Hochdruckbohrungen, welche auf einen in dem Formraum befindlichen hohlen Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei ein unter Umformhochdruck stehendes Wirkmedium die Umformung unterstützt. - Im Rahmen der Erfindung kann die Umformung bei Raumtemperatur oder erhöhten Temperaturen stattfinden. Bei dem Wirkmedium kann es sich um ein gasförmiges oder flüssiges Medium handeln.

Bei der Erzeugung von Ausformungen an hohlen Rohlingen bzw. den daraus entstehenden hohlen Werkstücken im Wege einer Innenhochdruckumformung besteht ein ständiges Problem darin, einen hinreichenden Werkstofftransport zu erreichen, wenn ein unerwünschtes Abstrecken der Werkstückwand verhindert werden soll. Tatsächlich kann das Erzeugen von Ausformungen durch die alleinige Wirkung des in dem Rohling bzw. Werkstückinneren angreifenden Wirkmediums nur innerhalb verhältnismäßig geringer Verformungsgrade erreicht werden. Die insoweit gesetzten Grenzen sind insbesondere dann ungünstig, wenn z. B. bei der Umformung rohrförmiger Rohlinge kaum Werkstoff durch eine axiale mechanische Druckbelastung der Rohlingenden in Richtung der Ausformung bewegt werden kann. – Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umformpresse der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit der sich eine Ausformung an einem rohrförmigen Werkstück in einwandfreier Weise auch unter Verwirklichung von Formvarianten ohne Abstreckung der Werkstückwand herstellen lässt.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Umformpresse dadurch, dass das Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil zur Erzeugung einer Ausformung an dem entstehenden Werkstück eine auf die Ausformung abgestimmte Formausnehmung mit zumindest einem in die Formausnehmung einfahrbaren Profilstempel aufweist, der die Formgebung der entstehenden Ausformung durch eine zielgerichtete Steuerung der Werkstoffverteilung in der Formausnehmung beeinflusst und kontrolliert. – Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass mit Hilfe des Profilstempels der Materialfluss und folglich die Werkstoffbewegung in die Formausnehmung durch beispielsweise einen zurückfahrenden Profilstempel derart gesteuert werden kann, dass gerade ausreichend viel Werkstoff in die Formausnehmung abfließt, um dort die gewünschte Ausformung entstehen zu lassen. Der Profilstempel gibt in einer vorgegebenen Position einen entsprechenden Bereich der Formausnehmung frei, so dass ein gewisser Anteil des Werkstückwerkstoffes in den freigewordenen Raum durch die Wirkung des Wirkmediendruckes eindringen und dort ausbauchen kann. Insoweit wird eine Materialvorverteilung erreicht. Durch eine anschließend erfolgende Bewegung des Profilstempels beispielsweise in Richtung auf den Formraum des Umformwerkzeuges wird der vorverteilte bzw. ausgebauchte Werkstoff in Richtung der zu erzeugenden Ausformung transportiert und die Fertigteilform durch die Schieberstirnfläche in einer festgelegten Position gebildet. Im Rahmen der Erfindung können mehrere Profilstempel in vorgegebenen Winkelpositionen zu der Werkzeughauptachse in die Formausnehmung einfahrbar und selbstverständlich ausfahrbar sein, die sich zur Erweiterung der Formgebungsmöglichkeiten einsetzen lassen. Stets können die eingesetzten Profilstempel in beliebiger Abfolge und Richtung zueinander und in Abhängigkeit des Wirkmediendruckes verfahren werden, um eine jeweils angestrebte Ausformung zu erreichen. Die Profilstempel sind vorzugsweise mit formgebenden Stempel-stirnflächen ausgebildet. Zwischen den Profilstempeln können vorgegebene Abstände für den Werkstofffluss in Ausformtiefe vorgesehen sein.

Die Profilstempel können mittels geregelter oder gesteuerter Antriebe verfahrbar sein. Nach einem Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung sind die Profilstempel mit Schwingungserregung antreibbar und können als pulsierende Profilstempel arbeiten. Folglich können die Profilstempel in bestimmten Prozessabschnitten eine alternierende Bewegung durchführen, um die Formgebungsmöglichkeiten weiter zu erhöhen.

Wahlweise sind die Profilstempel bis in den Formraum des Umformwerkzeuges vorfahrbar, um eine Materialvorverteilung auch nach innen in den Formraum mit einer anschließenden Materialaufweitung nach außen in die Formausnehmung zu verwirklichen. Zweckmäßigerweise sind die Profilstempel zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil des Umformwerkzeuges geführt, während sich die Formausnehmung seitlich an dem Formraum des Umformwerkzeuges bzw. orthogonal dazu befindet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Umformwerkzeug mit drei Profilstempeln in perspektivischer Draufsicht und Ausgangssituation,
2 den Gegenstand nach 1 nach einer Werkstoffvorverteilung in die Formausnehmung bei zurückgefahrenen Profilstempeln,
3 den Gegenstand nach 2 nach dem Fertigformen des Werkstückes mit vorgefahrenen Profilstempeln,
4 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes nach 1 mit einem mittig vorfahrbaren Profilstempel zur Werkstoffvorverteilung nach innen,
5 den Gegenstand nach 4 mit Werkstückaufweitung nach außen in die Formausnehmung und mittig zurückgefahrenem Profilstempel,
6 den Gegenstand nach 5 mit seitlich vorgefahrenen Profilstempeln und
7 den Gegenstand nach 6 nach dem Fertigformen des Werkstückes.
In den Figuren ist eine Umformpresse mit einem Umformwerkzeug und einem Formraum 1 zwischen Werkzeugoberteil 2 und Werkzeugunterteil 3 zum Herstellen von Werkstücken 4 aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Kalt- oder Warmumformung dargestellt. Diese Umformpresse weist in den Formraum 1 einfahrbare Umformstempel 5 mit Hochdruckbohrungen 6 auf, welche auf einen in dem Formraum 1 befindlichen hohlen Rohling 7, z. B. ein Rohr, nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei ein unter Umformhochdruck stehendes Wirkmedium – gasförmiges oder flüssiges Medium – die Umformung unterstützt. Das Werkzeugoberteil 2 und/oder Werkzeugunterteil 3 weist zur Erzeugung einer Ausformung 8 an dem entstehenden Werkstück eine der Ausformung 8 entsprechende Formausnehmung 9 mit zumindest einem in die Formausnehmung 9 einfahrbaren Profilstempel 10a auf, der die Formgebung der entstehenden Ausformung 8 durch eine zielgerichtete Steuerung des Werkstoffflusses und der Werkstoffverteilung in der Formausnehmung 9 beeinflusst und kontrolliert. Dieser Profilstempel 10a kann auch Einfluss auf die Ausformgeschwindigkeit und Ausformtiefe der entstehenden Ausformung 8 nehmen. Nach dem Ausführungsbeispiel sind mehrere Profilstempel 10a, 10b, 10c in vorgegebenen Winkelpositionen zu der Werkzeughauptachse H in die Formausnehmung 9 einfahrbar und auch ausfahrbar. Die Profilstempel 10a, 10b, 10c sind mit formgebenden Stempelstirnflächen ausgebildet. Zwischen den Profilstempeln 10a, 10b, 10c können vorgegebene Abstände A für den Werkstofffluss in Ausformtiefe vorgesehen sein. Die Profilstempel 10a, 10b, 10c sind mittels geregelter oder gesteuerter Antriebe verfahrbar und auch mit Schwingungserregung antreibbar, so dass sie dann als pulsierende Profilstempel arbeiten.
Die Profilstempel 10a, 10b, 10c sind wahlweise bis in den Formraum 1 des Umformwerkzeuges vorfahrbar und zwischen dem Werkzeugoberteil 2 und dem Werkzeugunterteil 3 des Umformwerkzeuges geführt. Die Formausnehmung 9 befindet sich seitlich an dem Formraum 1 und ist orthogonal zu dem Formraum 1 angeordnet.
Nach 1 befinden sich die Profilstempel 10a, 10b, 10c in Ausgangsposition. Nach 2 hat eine Werkstoffvorverteilung stattgefunden. Die Profilstempel 10a, 10b, 10c haben einen vorgegebenen Bereich der Formausnehmung 9 freigegeben, so dass ein gewisser Anteil des Werkstoffes in den freigewordenen Raum vorgedrungen ist und sich durch die Wirkung des Wirkmediendruckes ausgebaucht hat. Nach 3 wird durch eine Bewegung der Profilstempel 10a, 10b, 10c in Richtung des entstehenden Werkstückes 4 der ausgebauchte Werkstoff in Richtung der zu erzeugenden Ausformung 8 transportiert und die Fertigteilform durch die Schieberstirnflächen in einer vorgegebenen Position gebildet.
Nach einer Variante gemäß 4 ist eine Werkstoffvorverteilung durch das Vorfahren des mittleren Profilstempels 10a in den Rohling 7 hinein erfolgt. In einem darauffolgenden Schritt erfolgt das Aufweiten des nach innen transportierten Werkstoffes durch Innendrucksteigerung nach außen und folglich in den von den Profilstempeln 10a, 10b, 10c offengelassenen Raum in der Formausnehmung 9, wie das 5 deutlich macht. Der mittlere Profilstempel 10a wird gleichzeitig von der unter Innendruck stehenden Werkstückwand um einen gewissen Betrag zurückgedrängt bzw. definiert zurückgefahren. Nach 6 sorgt ein Vorfahren der seitlichen Profilstempel 10b, 10c für den Transport des vorverteilten Werkstoffes in Richtung der zu erzeugenden Ausformung. In 7 ist die Fertigform und folglich das Werkstück 4 dargestellt.

Claims

Umformpresse mit einem Umformwerkzeug und einem Formraum zwischen Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer Umformung, und mit in den Formraum einfahrbaren Umformstempeln mit Hochdruckbohrungen, welche auf einen in dem Formraum befindlichen hohlen Rohling nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei ein unter Umformhochdruck stehendes Wirkmedium die Umformung unterstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugoberteil (2) und/oder Werkzeugunterteil (3) zur Erzeugung einer Ausformung (8) an dem entstehenden Werkstück (4) eine auf die Ausformung (8) abgestimmte Formausnehmung (9) mit zumindest einem in die Formausnehmung (9) einfahrbaren Profilstempel 10a aufweist, der die Formgebung der entsprechenden Ausformung (8) durch eine zielgerichtete Steuerung der Werkstoffverteilung in der Formausnehmung (9) beeinflusst und kontrolliert.
Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Profilstempel (10a, 10b, 10c) in vorgegebenen Winkelpositionen zu der Werkzeughauptachse (H) in die Formausnehmung (9) einfahrbar sind.
Umformpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstempel (10a, 10b, 10c) mit formgebenden Stempelstirnflächen ausgebildet sind.
Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Profilstempeln (10a, 10b, 10c) vorgegebene Abstände (A) für den Werkstofffluss in Ausformtiefe vorgesehen sind.
Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstempel(10a, 10b, 10c) mittels geregelter oder gesteuerter Antriebe verfahrbar sind.
Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstempel (10a, 10b, 10c) mit Schwingungserreger antreibbar sind und als pulsierende Profilstempel arbeiten.
Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstempel 10a, 10b, 10c) wahlweise bis in den Formraum (1) des Umformwerkzeuges vorfahrbar sind.
Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstempel (10a, 10b, 10c) zwischen dem Werkzeugoberteil (2) und dem Werkzeugunterteil (3) des Umformwerkzeuges geführt sind.
Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Formausnehmung (9) seitlich an dem Formraum (1) und orthogonal zu dem Formraum (1) befindet.