DE10317441A1

DE10317441A1 - Device for casting a blank for a structural component, especially a metal tool with a base comprising a number of rectangular elements useful in casting operations for production of structural components

Info

Publication number: DE10317441A1
Application number: DE2003117441
Authority: DE
Inventors: Steffen Beck; Josef Pummer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-04

Abstract

Device for casting a blank for a structural component, especially a metal tool, with an reception space (sic) (e.g. 6) for introduction of the casting material which is bounded by the base and side walls (e.g. 2), where the base is formed by a number of independently adjustable rectangular elements (e.g. 5). An independent claim is included for: a method preparing the structural component using the device involving: (a) introduction of the rectangular elements (RE) (5) corresponding to the desired component contour; (b) pressing together of the RE; (c) introduction of the casting material into the reception space (6); (d) hardening of the casting material; (e) removal of the blank from the reception space, and (f) machining of the blank to the required fine contour of the component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gießen eines Rohlings für ein Bauteil, wobei das Bauteil insbesondere ein Werkzeug aus einem metallischen Werkstoff ist.The The invention relates to an apparatus and a method for casting a Blanks for a component, the component in particular a tool from a metallic material.

Derartige Rohlinge werden üblicherweise durch Vollformgießen hergestellt, indem ein Gießereimodell erstellt wird, das mit Gießereisand abgeformt wird. Der Abguss des Rohlings mit einer Metallschmelze erfolgt anschließend im Sandmodell. Nach dem Abgießen muss der Gießereisand aufbereitet oder entsorgt werden.such Blanks are usually made by Foam casting made by a foundry model is created with foundry sand is molded. The casting of the blank with a metal melt takes place afterwards in the sand model. After pouring the foundry sand processed or disposed of.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Rohlingen aufzuzeigen.task The invention is a further possibility for the production of To show blanks.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und/oder 9 gelöst.This The object is solved by the features of claims 1 and / or 9.

Mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 wird eine individuell einstellbare, wiederverwendbare Gießform mit einer Vielzahl von in Höhenrichtung unabhängig voneinander verstellbaren Stempeln bereit gestellt. Zum Ausgleich von temperaturbedingten Volumenänderungen, wie sie insbesondere beim Gießen von Metallschmelzen entstehen, ist wenigstens eine Seitenwand der Vorrichtung verlagerbar gegenüber der restlichen Vorrichtung ausgebildet. Bevorzugt ist dabei wenigstens eine Seitenwand so verschieblich gelagert, dass ihr Abstand zu einer benachbarten und/oder gegenüberliegenden Seitenwand veränderbar ist.With the device according to claim 1 is an individually adjustable, reusable mold with a variety of in the vertical direction independently stamps adjustable from each other. To compensate of temperature-related volume changes, like especially when pouring of molten metal is at least one side wall of the Movable device opposite the rest of the device. At least one is preferred a side wall is mounted so that its distance to a neighboring and / or opposite Sidewall changeable is.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Rohlinge aus Metallschmelzen in einer individuell einstellbaren Gießform hergestellt werden, ohne den Umweg über ein Gießereimodell und eine Sandgussform nehmen zu müssen, so dass die Prozesskette beim Vollformgießen von Metallschmelzen entscheidend verkürzt wird. Neben der Zeitersparnis ergeben sich auch Kosteneinsparungen, da die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrfach wiederverwendbar ist und die Aufbereitung oder Entsorgung des Gießereisandes entfällt.With the device according to the invention can Blanks from molten metal in an individually adjustable mold can be produced without the detour via a foundry model and a sand mold to have to take so that the process chain is crucial in the full mold casting of metal melts shortened becomes. In addition to saving time, there are also cost savings, since the device according to the invention is reusable and the reprocessing or disposal of the foundry sand eliminated.

Zwar ist aus der DE 100 39 023 A1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rohlings bekannt, bei der die Kontur des Rohlings durch unabhängig voneinander verstellbare Stempel nachgebildet werden kann. Die bekannte Vorrichtung ist jedoch ganz offensichtlich nur zum Abguss von Kunststoffmaterialien geeignet, die bei Raumtemperatur oder nur wenig höheren Temperaturen chemisch aushärten. Ein Gießereifachmann wird daher die bekannte Vorrichtung aufgrund der Problematik der temperaturbedingten Ausdehnung und Schwindung sowie der Abdichtungsproblematik für den Abguss von Metallschmelzen nicht in Betracht ziehen.It is from the DE 100 39 023 A1 a device for producing a blank is known, in which the contour of the blank can be reproduced by stamps which can be adjusted independently of one another. However, the known device is obviously only suitable for casting plastic materials that chemically cure at room temperature or only slightly higher temperatures. A foundry specialist will therefore not consider the known device due to the problem of temperature-related expansion and shrinkage and the sealing problem for the casting of molten metal.

Durch die Erfindung nach Anspruch 1 werden die genannten Probleme gelöst, indem wenigstens eine der Seitenwände gegenüber der restlichen Vorrichtung verlagerbar ist.By the invention according to claim 1, said problems are solved by at least one of the side walls across from the remaining device is relocatable.

In besonders vorteilhafter Weise wird die Verschiebung der wenigstens einen Seitenwand durch eine unter Vorspannung stehende Spanneinrichtung ermöglicht, die bevorzugt wenigstens eine mechanische Federn aufweist, beispielsweise eine Schraubenfeder. Hierbei ist die Höhe der Vorspannung durch eine Veränderung der Federlänge einstellbar. Die mechanische Feder ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise selbsttätig eine Verlagerung der Seitenwand bei temperaturbedingten Volumenänderungen der Vorrichtung.In the displacement of the at least a side wall through a prestressed tensioning device allows which preferably has at least one mechanical spring, for example a coil spring. Here is the amount of preload by change the feather length adjustable. The mechanical spring allows in a particularly advantageous Way automatically a displacement of the side wall in the event of temperature-related changes in volume the device.

Selbstverständlich kann die Spanneinrichtung auch wenigstens eine hydraulische Feder aufweisen. Daneben ist es ebenso denkbar, nicht selbsttätig nachgiebige Spanneinrichtungen einzusetzen, wie beispielsweise eine elektromotorische Spanneinrichtung, ggf. mit elektronischer Ansteuerungseinrichtung.Of course you can the tensioning device also have at least one hydraulic spring. In addition, it is also conceivable for the tensioning devices not to yield automatically use, such as an electromotive clamping device, if necessary with electronic control device.

In Ausgestaltung der Erfindung schließt sich an den Aufnahmeraum für den Gusswerkstoff unterseitig ein Paket von Führungsstangen mit endseitigem Gewinde an, die durch ein Verstellwerkzeug so verdrehbar sind, dass durch die in die Stempel eingreifenden Gewindeabschnitte der Führungsstangen die vertikale Position der Stempel veränderbar ist. Hierbei sind die Führungsstangen selbst in axialer Richtung nicht verschiebbar.In Embodiment of the invention connects to the receiving space for the Cast material on the underside of a package of guide rods with end Thread that can be rotated by an adjustment tool so that by the threaded sections of the guide rods engaging in the punches vertical position of the stamp is changeable. Here are the guide rods cannot be moved even in the axial direction.

Anspruch 9 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere aus einem metallischen Gusswerkstoff. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während der Justierung der Höhenlage der Stempel die Spanneinrichtung so weit gelöst, dass eine leichtgängige Verstellung der Stempel gegeneinander möglich ist. Nach dem Einstellen der Stempel wird die Vorspannung der Spanneinrichtung erhöht. Hierdurch wird eine Abdichtung des Aufnahmeraumes zu den Seiten und nach unten hin erreicht und damit das grundlegende Problem der Abdichtung bei der Verwendung von Gusswerkstoffen mit einer Schmelztemperatur im Bereich von mehreren 100 °C gelöst. Legierungen wie beispielsweise ZAMAK weisen einen Schmelzpunkt von mehr als 400 °C auf. Versuche der Anmelderin, zur Abdichtung des Aufnahmeraums analog der DE 100 39 023 A1 handelsübliche, hoch temperaturbeständigen Folien (wie zum Beispiel die Folie mit dem Handelsnamen "Kapton" der Firma DuPont) zu verwenden, haben ergeben, dass die Dehnfähigkeit handelsüblicher Folien keinesfalls ausreicht, um sich exakt in den Ecken des Aufnahmeraums anzulegen.Claim 9 describes a method for producing a component, in particular from a metallic cast material. In the method according to the invention, the clamping device is loosened to such an extent during the adjustment of the height of the stamp that the stamps can be easily moved relative to one another. After setting the stamp, the pretension of the clamping device is increased. This achieves a sealing of the receiving space to the sides and downwards and thus solves the basic problem of sealing when using cast materials with a melting temperature in the range of several 100 ° C. Alloys such as ZAMAK have a melting point of more than 400 ° C. Attempts by the applicant to seal the receiving space analogous to the DE 100 39 023 A1 Using commercially available, high temperature-resistant films (such as, for example, the film with the trade name "Kapton" from DuPont) have shown that the elasticity of commercially available films is by no means sufficient to fit exactly in the corners of the recording space.

Demgegenüber werden die Spalte zwischen den Stempeln und zwischen Stempeln und Seitenwand erfindungsgemäß dadurch abgedichtet, dass die Stempel vor dem Einfüllen des Gusswerkstoffes durch Ausübung einer Vorspannkraft auf die Seitenwände der Vorrichtung aneinander gelegt werden. Damit werden die Spalte so weit reduziert, dass der Aufnahmeraum abgedichtet wird.Be opposed the gap between the stamps and between stamps and side wall according to the invention sealed that the stamp through before filling the cast material exercise a biasing force on the side walls of the device be placed. This will reduce the gap so much that the recording space is sealed.

In bevorzugter Weise erfolgt das Zusammendrücken des Stempelpaketes durch vier unabhängig voneinander bewegliche Seitenwände.In the compression of the stamp packet is preferably carried out by four independently movable side walls.

Die Vorspannkraft muss mindestens so groß sein wie die Kraft durch die hydraulische Druckwirkung der flüssigen Schmelze.The The preload must be at least as large as the force through the hydraulic pressure effect of the liquid melt.

Nach dem Einbringen des Gusswerkstoffes in den Aufnahmeraum der Vorrichtung wird abgewartet, bis der Gusswerkstoff erstarrt ist. Diese Ruhephase kann im Ablauf des Herstellens des Bauteils so gelegt werden, dass das Erstarren des Gusswerkstoffes über Nacht erfolgt. Abschließend wird der Rohling aus dem Aufnahmeraum der Vorrichtung entnommen, nachdem die Vorspannung der Spanneinrichtung verringert wurde.To the introduction of the cast material into the receiving space of the device it waits until the cast material has solidified. This resting phase can be placed in the process of manufacturing the component so that the casting material solidifies overnight. In conclusion the blank is removed from the receiving space of the device after the pretension of the tensioning device was reduced.

Mit und nach dem Einbringen der Metallschmelze erwärmt sich die Vorrichtung und dehnt sich dabei aus. Diese thermische Dehnung in radialer Richtung wird durch die Nachgiebigkeit der Spanneinrichtung ermöglicht, wodurch ein Verklemmen oder eine Zerstörung der Vorrichtung verhindert wird.With and after the molten metal has been introduced, the device and heats up thereby expands. This thermal expansion in the radial direction is made possible by the flexibility of the clamping device, thereby preventing jamming or destruction of the device becomes.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die verbleibenden minimalen Spalte zwischen den Stempeln durch Auftragen eines Trennmittels, beispielsweise einer handelsüblichen Gießereischlichte, abgedichtet. Das Trennmittel verhindert gleichzeitig eine Verbindung zwischen den Stempeln und dem Gusswerkstoff.In Further development of the method according to the invention the remaining minimum column between the stamps by applying a release agent, for example a commercially available one Foundry coating, sealed. The release agent also prevents a connection between the stamps and the cast material.

Insbesondere bei einer stark unregelmäßigen Kontur des Rohlings, beispielsweise bei vereinzelten, stark in den Aufnahmeraum hineinragenden Stempeln, ist die Verwendung allein des Trennmittels möglicherweise nicht ausreichend, um ein Entnehmen des erstarrten und damit geschwundenen Rohlings aus dem Aufnahmeraum zu gewährleisten. Für diesen Fall wird eine Zwischenlage von nicht unerheblicher Dicke verwendet, die sich unter dem heißen Gusswerkstoff zum richtigen Zeitpunkt auflöst und somit einen zusätzlichen Freiraum für das Entformen des Rohlings schafft.In particular with a very irregular contour of the blank, for example in isolated cases, strongly in the recording room protruding stamps, the use of the release agent alone may be not sufficient to remove the solidified and thus shrunk Ensure blanks from the recording room. For this In this case, an intermediate layer of not inconsiderable thickness is used, which is under the hot Casting material dissolves at the right time and thus an additional Free space for the unmolding of the blank creates.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Stempel automatisiert entsprechend der gewünschten Kontur des Rohlings verstellbar sind. Dies kann beispielsweise durch eine elektrische oder hydraulische Verstelleinrichtung für jede einzelne Führungsstange erfolgen. Die Verstelleinrichtung wird hierbei bevorzugt von einer Steuerungseinrichtung angesteuert, in der die geometrischen Daten des Rohlings oder des Bauteils abgelegt sind. Hierdurch wird eine automatische Einstellung der Kontur des Aufnahmeraumes der Vorrichtung erreicht, ohne zusätzliche weitere Schritte, die ansonsten manuell vorgenommen werden müssen.Especially It is advantageous if the individual stamps are automated accordingly the desired one Contour of the blank are adjustable. This can be done, for example, by an electrical or hydraulic adjustment device for each one guide rod respectively. The adjustment device is preferred by one Controlled control device in which the geometric data of the blank or component are stored. This will create a automatic adjustment of the contour of the receiving space of the device achieved without additional further steps that would otherwise have to be carried out manually.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further Embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:On potential embodiment the invention is illustrated in the drawing and is described below explained in more detail. It shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Ansicht, 1 a first embodiment of a device according to the invention in perspective view,

2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, unter Weglassung der Stempel und Führungsstangen, 2 2 shows a perspective illustration of a second exemplary embodiment of the invention, omitting the stamps and guide rods,

3 eine perspektivische Darstellung des Unterteils der Vorrichtung, mit einzelnen Führungsstangen und Stempeln, 3 a perspective view of the lower part of the device, with individual guide rods and stamps,

4 ein vergrößerter Ausschnitt aus 3, 4 an enlarged section from 3 .

5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung im Positionierzustand und 5 a plan view of the device in the positioning state and

6 eine der 5 entsprechende Darstellung der Vorrichtung im Gießzustand. 6 one of the 5 corresponding representation of the device in the cast state.

1 zeigt eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Herstellung von Rohlingen. Die Vorrichtung 1 ist quaderförmig, mit Seitenwänden 2, die L-förmig sind und so über Eck reichen, dass jeweils zwei aneinander grenzende Seitenflächen des Quaders hälftig von einer Seitenwand 2 gebildet werden. Die Endabschnitte der Seitenwände 2 grenzen mittig im Bereich der Seitenflächen der quaderförmigen Vorrichtung 1 an Trennfugen 3 aneinander und sind an jeder Trennfuge 3 durch zwei übereinanderliegende Spanneinrichtungen 4 miteinander verbunden. 1 shows a device designated in its entirety with 1 for the production of blanks. The device 1 is cuboid, with side walls 2 , which are L-shaped and extend over a corner so that two adjacent side surfaces of the cuboid each half of a side wall 2 be formed. The end sections of the side walls 2 limit in the center in the region of the side surfaces of the cuboid device 1 at parting lines 3 to each other and are at every parting line 3 through two stacking devices 4 connected with each other.

Im Innenraum der Vorrichtung 1 befindet sich eine Vielzahl von unabhängig zueinander höhenverstellbaren Stempeln 5, die nach oben und zu den Seiten hin einen Aufnahmeraum 6 für den Gusswerkstoff begrenzen. Die Stempel 5 sind in ihrer Höhe so positionierbar, dass sie die Kontur des Bauteils möglichst genau nachbilden.Inside the device 1 there is a multitude of independent height levels adjustable stamps 5 , a recording room up and to the sides 6 limit for the cast material. The stamp 5 can be positioned in such a way that they reproduce the contour of the component as precisely as possible.

Jede Spanneinrichtung 4 besteht aus einer Schraube 7, einer Schraubenfeder 8 sowie einer Mutter 9. Die Schrauben 7 durchsetzen jeweils Laschen 10 im Bereich der Endabschnitte der Seitenwände 2, wobei sich die Schrauben 7 einerseits direkt mit ihrem Schraubenkopf und andererseits mittelbar über die Muttern 9 und die Schraubenfeder 8 an gegenüberliegenden Laschen 10 abstützen.Any tensioning device 4 consists of a screw 7 , a coil spring 8th as well as a mother 9 , The screws 7 each pass through tabs 10 in the region of the end sections of the side walls 2 , the screws 7 on the one hand directly with their screw head and on the other hand indirectly via the nuts 9 and the coil spring 8th on opposite tabs 10 support.

Die von einer Spanneinrichtung 4 ausgeübte Vorspannung kann verändert werden, indem die Position der Mutter 9 am Schaft der Schraube 7 verändert wird. Zum Einstellen der Höhenlage der Stempel 5 wird die Vorspannung der Spanneinrichtung 4 möglichst gering gewählt. Nach erfolgter Einstellung werden die Muttern 9 angezogen, hierdurch die wirksame Federlänge der Schraubendruckfeder 8 verringert, wodurch sich die Vorspannung auf die Laschen 10 erhöht und sich die Trennfuge 3 zwischen den beiden Seitenwänden 2 sowie die Spalte zwischen den einzelnen Stempeln 5 verkleinern, um eine Abdichtung des Aufnahmeraums 6 gegenüber dem einzufüllenden Gusswerkstoff zu erreichen. Nach dem Eingießen des Gusswerkstoffes kommt es in Folge von Wärmedehnungen innerhalb des Stempelpaketes zu einer Ausdehnung radial nach außen. Die Spanneinrichtung 4 ist so auszulegen, dass sie nach der aufgebrachten Vorspannung zur Abdichtung des Aufnahmeraums 6 noch ausreichend Nachgiebigkeit aufweist, um die thermische Ausdehnung kompensieren zu können.That of a tensioner 4 Exercised preload can be changed by changing the position of the nut 9 on the shaft of the screw 7 is changed. For setting the height of the stamp 5 becomes the preload of the tensioning device 4 chosen as low as possible. After adjustment, the nuts 9 tightened, thereby the effective spring length of the helical compression spring 8th reduced, which reduces the preload on the tabs 10 increases and the parting line 3 between the two side walls 2 as well as the column between the individual stamps 5 downsize to seal the recording space 6 compared to the cast material to be filled. After the casting material has been poured in, there is an expansion radially outward as a result of thermal expansions within the stamp package. The tensioning device 4 is to be designed in such a way that, after the preload has been applied, it seals the receiving space 6 still has sufficient flexibility to be able to compensate for the thermal expansion.

Nach dem Erstarren des Gusswerkstoffes ist auch die Vorrichtung 1 mit dem Stempelpaket wieder abgekühlt und hat in etwa ihre ursprüngliche radiale Ausdehnung wieder eingenommen, wodurch die Vorspannung der Spanneinrichtung 4 sich wieder reduziert hat. Zur Erleichterung der Entnahme des Rohlings aus der Vorrichtung 1 wird nunmehr die Vorspannung der Schraubendruckfedern 8 verringert, indem die Muttern 9 gelöst werden.After the casting material has solidified, the device is also 1 cooled down again with the stamp package and has roughly resumed its original radial expansion, causing the pretensioning of the tensioning device 4 has reduced again. To facilitate the removal of the blank from the device 1 is now the preload of the helical compression springs 8th reduced by the nuts 9 be solved.

Während in 1 eine Vorrichtung dargestellt ist, die zu Versuchszwecken erstellt wurde, zeigen die 2 bis 6 mit der Vorrichtung 11 eine weiterentwickelte Ausführungsform der Erfindung, bei der neben einem Oberteil 20 auch ein Unterteil 30 dargestellt ist. Das Oberteil 20 besteht aus vier Seitenwänden 12, die jeweils paarweise zueinander parallel ausgerichtet sind. Im Unterschied zu den Seitenwänden 2 der Vorrichtung 1 sind die Seitenwände 12 der Vorrichtung 11 als ebene Seitenflächen ausgebildet. Die Seitenwände 12 stoßen an den Ecken des quaderförmigen Oberteiles 20 unter Bildung von Trennfugen 13 aneinander. An jeder Außenseite der Seitenwände 12 sind jeweils drei übereinander liegende Spanneinrichtungen 14 vorgesehen. Jede der einzelnen Spanneinrichtungen 14 weist eine nicht dargestellte Zugfeder in einem Rohr 21 mit rechteckförmigem Querschnitt auf, wobei die Zugfedern als Tellerfederpakete ausgebildet sind. Somit sind insgesamt drei übereinander angeordnete „Spannringe" aus jeweils vier Rohren 21 mit innenliegenden Federpaketen vorgesehen. Die Vorspannung der Zugfedern kann verändert werden, indem eine Spannschraube 22 verstellt wird. Zwei dieser Spannschrauben 22 sind in 2 am untersten "Spannring" dargestellt. Mit Veränderung der Vorspannung der Spanneinrichtungen 14 verkleinern oder vergrößern sich die jeweiligen Trennfugen 13 zwischen den Seitenwänden 12. Die Verstellung wird durch nicht dargestellte Langlöcher im Bereich der aneinander angrenzenden Endbereiche der Seitenwände 12 bzw. der Rohre 21 ermöglicht.While in 1 a device is shown, which was created for experimental purposes, show the 2 to 6 with the device 11 a further developed embodiment of the invention, in which in addition to an upper part 20 also a lower part 30 is shown. The top 20 consists of four side walls 12 , which are aligned parallel to each other in pairs. In contrast to the side walls 2 the device 1 are the side walls 12 the device 11 designed as flat side surfaces. The sidewalls 12 bump into the corners of the cuboid upper part 20 forming parting lines 13 together. On every outside of the side walls 12 are three clamping devices one above the other 14 intended. Each of the individual tensioning devices 14 has a tension spring, not shown, in a tube 21 with a rectangular cross-section, the tension springs being designed as plate spring assemblies. Thus, a total of three "clamping rings" are arranged one above the other, each of four tubes 21 provided with internal spring assemblies. The tension of the tension springs can be changed by using a tension screw 22 is adjusted. Two of these tension screws 22 are in 2 shown at the bottom "clamping ring". By changing the preload of the tensioning devices 14 reduce or enlarge the respective parting lines 13 between the side walls 12 , The adjustment is made by elongated holes, not shown, in the region of the adjoining end regions of the side walls 12 or the pipes 21 allows.

Das Unterteil 30 weist einen Rahmen 31 auf, der über Laschen 32 und Bolzen 24 mit Laschen 23 am Oberteil 20 verbunden ist. Die Verschieblichkeit der Seitenwände 12 des Oberteils 20 gegenüber dem Unterteil 30 wird durch Langlöcher in den Laschen 23 und/oder 32 ermöglicht. Innerhalb des Rahmens 31 ist eine Vielzahl von Führungsstangen 33 angeordnet (siehe 3 und 4), die eine Verstellung der Stempel 15 (3 bis 6) ermöglichen.The bottom part 30 has a frame 31 on that over tabs 32 and bolts 24 with tabs 23 on the upper part 20 connected is. The movability of the side walls 12 of the top 20 towards the lower part 30 is through elongated holes in the tabs 23 and or 32 allows. Within the frame 31 is a variety of guide rods 33 arranged (see 3 and 4 ), which is an adjustment of the stamp 15 ( 3 to 6 ) enable.

In 3 sind beispielhaft vier Stempel 15 und Führungsstangen 33 dargestellt, jeweils in den Eckbereichen des durch das Oberteil 20 begrenzten Aufnahmeraumes 16. Jede Führungsstange 33 greift mit ihrem Gewindeabschnitt 34 an ihrem stempelseitigen Endabschnitt in eine im unteren Bereich des Stempels 15 angeordnetes Innengewinde ein. Die Führungsstangen 33 sind drehbar gelagert, während die Stempel 15 naturgemäß durch ihre Rechteckform gegen Verdrehung gesichert sind. Somit wird durch ein Verdrehen der Führungsstangen 33 eine Änderung der Höhenlage der Stempel 15 erreicht.In 3 are four stamps as an example 15 and guide rods 33 shown, each in the corner areas of the through the top 20 limited recording space 16 , Every guide rod 33 engages with its threaded section 34 at its stamp-side end section into one in the lower area of the stamp 15 arranged internal thread. The guide rods 33 are pivoted while the stamp 15 are naturally secured against rotation by their rectangular shape. Thus, by turning the guide rods 33 a change in the height of the stamp 15 reached.

Die Führungsstangen 33 weisen an ihren stempelabgewandten Endabschnitten zylindrische Verdickungen 35 auf, über die sie in zylindrischen Aussparungen einer Bodenplatte 37 des Unterteils 30 drehbar gelagert sind. Durch eine schematisch angedeutete Arretiervorrichtung in Form von senkrecht zu den Führungsstangen 33 verlaufenden Leisten 38 wird eine Axialverlagerung der Führungsstangen 33 verhindert. Die Arretierung in Axialrichtung kann aufgehoben werden, indem die Leisten 38 in Richtung des Pfeils 39 aus dem Unterteil 30 herausgezogen werden. Dies kann dann erforderlich sein, wenn sich ein oder mehrere Stempel 15 nicht aus dem erstarrten Rohling lösen und eine Entnahme des Rohlings nur unter Mitnahme des Stempels 15 und damit auch der Führungsstange 33 möglich ist.The guide rods 33 have cylindrical thickenings at their end sections facing away from the stamp 35 on, over which they are in cylindrical recesses of a base plate 37 of the lower part 30 are rotatably mounted. By a schematically indicated locking device in the form of perpendicular to the guide rods 33 trending ledges 38 becomes an axial displacement of the guide rods 33 prevented. The locking in the axial direction can be released by the strips 38 in the direction of the arrow 39 from the lower part 30 be pulled out. This may be necessary if there is one or more stamps 15 do not remove from the solidified blank and only remove the blank with the stamp 15 and with it the guide rod 33 is possible.

Die Verdrehung der Führungsstangen 33 erfolgt von der Unterseite der Bodenplatte 37 durch deren zylindrische Aussparungen 36, indem ein nicht gezeigtes Verstellwerkzeug in den stempelabgewandten Endabschnitt der Führungsstange 33 formschlüssig eingreift.The twisting of the guide rods 33 takes place from the bottom of the base plate 37 through their cylindrical recesses 36 , by an adjustment tool, not shown, in the end portion of the guide rod facing away from the stamp 33 intervenes positively.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Vorrichtung 11 durch eine nicht dargestellte motorische Verstelleinheit ergänzt werden, die sich an die Unterseite der Bodenplatte 37 anschließt. Die Verstelleinheit besteht dabei aus einer Vielzahl von rotatorisch wirkenden Antriebseinheiten, entsprechend der Anzahl von Führungsstangen 33 und Stempeln 15. Durch individuelle Ansteuerung der Antriebseinheiten kann eine gleichzeitige und damit sehr zeitsparende Verstellung der Gesamtheit der Führungsstangen 33 und der Stempel 15 erzielt werden, um die gewünschte Kontur des Rohlings möglichst schnell einzustellen. Die geometrischen Daten der Kontur werden dabei vorteilhafterweise von einer Steuerungseinrichtung so aufgearbeitet, dass durch unmittelbare Ansteuerung der Antriebseinheiten die geometrischen Daten so umgesetzt werden, dass sich die Stempel 15 entsprechend der gewünschten Kontur einstellen, unter Berücksichtigung der erforderlichen Bearbeitungszugabe für die spanende Bearbeitung. Damit entfällt jegliche manuelle Einstellarbeit an den Stempeln.In a particularly advantageous manner, the device 11 be supplemented by a motor adjustment unit, not shown, which is located on the underside of the base plate 37 followed. The adjustment unit consists of a large number of rotationally acting drive units, corresponding to the number of guide rods 33 and stamping 15 , By individually controlling the drive units, a simultaneous and therefore very time-saving adjustment of the entirety of the guide rods can be carried out 33 and the stamp 15 can be achieved in order to set the desired contour of the blank as quickly as possible. The geometric data of the contour are advantageously processed by a control device in such a way that the geometric data are converted by direct control of the drive units in such a way that the stamps 15 Set according to the desired contour, taking into account the required machining allowance for machining. This eliminates any manual adjustment work on the stamps.

Alternativ kann eine Antriebseinheit vorgesehen sein, die an die einzelnen Führungsstangen 33 nacheinander angekoppelt wird, so dass die Verstellung der Führungsstangen automatisiert sequentiell erfolgt.Alternatively, a drive unit can be provided, which is connected to the individual guide rods 33 is coupled one after the other, so that the adjustment of the guide rods is carried out sequentially automatically.

5 zeigt in schematisierter Draufsicht das Oberteil 20 der Vorrichtung 11, mit den vier Seitenwänden 12, die über die Trennfugen 13 aneinander stoßen. Die Seitenwände 12 schließen ein Paket von insgesamt 7 × 10 Stempeln 15 ein. In dem in 5 dargestellten Positionierzustand sind die Spanneinrichtungen 14 in der „Einstellposition", das heißt, die Trennfugen 13 sind relativ groß, und auch zwischen den Stempeln 15 und den Seitenwänden 12 sowie zwischen den Stempeln 14 untereinander stellen sich Spalte 24 ein. Durch diese Spalte 24 wird die Verstellung der Stempel 15 in Höhenrichtung Z erleichtert. Die Abdichtung der Vorrichtung 11 im Bereich der Trennfugen 13 an den Ecken des Oberteils 20 erfolgt durch die in 3 näher dargestellten Stempel 15 an den Eckpositionen des Stempelpaketes. 5 shows the top part in a schematic plan view 20 the device 11 , with the four side walls 12 that over the parting lines 13 bump into each other. The sidewalls 12 include a package of 7 × 10 stamps in total 15 on. In the in 5 Positioning condition shown are the clamping devices 14 in the "setting position", that is, the parting lines 13 are relatively large, and also between the stamps 15 and the side walls 12 as well as between the stamps 14 there are gaps between them 24 on. Through this column 24 is the adjustment of the stamp 15 relieved in the height direction Z. The sealing of the device 11 in the area of the joints 13 at the corners of the top 20 done by the in 3 stamp shown 15 at the corner positions of the stamp package.

Nach erfolgter Höheneinstellung der Stempel 15 entsprechend der gewünschten Kontur des herzustellenden Rohlings werden die Seitenwände 12 durch Erhöhung der Vorspannung aufeinander zu bewegt, wie aus den Pfeilen 25 hervorgeht. In diesem "Gießzustand" wird eine Abdichtung der Vorrichtung 11 erreicht, da nach dem Einfüllen des Gusswerkstoffes dieser nicht durch die Spalte 24 seitlich und nach unten aus dem Oberteil 20 heraustreten kann. Die Abdichtung kann durch Auftragen von Gießereischlichte vor dem Einfüllen des Gusswerkstoffes verbessert werden.After height adjustment of the stamp 15 according to the desired contour of the blank to be produced, the side walls 12 moving towards each other by increasing the preload, as shown by the arrows 25 evident. In this "pouring state", the device is sealed 11 reached because after pouring the casting material, it does not pass through the gaps 24 sideways and down from the top 20 can come out. Sealing can be improved by applying foundry coating before pouring the casting material.

Durch die Gussschmelze werden die Stempel 15 ebenso wie die gesamte Vorrichtung 11 erwärmt. Die thermisch bedingte Ausdehnung insbesondere des Stempelpaketes entgegen der Richtung der Pfeile 25 wird ermöglicht, indem die Spanneinrichtung 14 unter Erhöhung der Vorspannung nachgibt und die Seitenwände hierdurch entgegen der Richtung der Pfeile 25 nach außen verlagert werden.The stamps are melted through the casting 15 as well as the entire device 11 heated. The thermally induced expansion, in particular of the stamp package, counter to the direction of the arrows 25 is made possible by the tensioning device 14 yielding while increasing the preload and thereby the side walls against the direction of the arrows 25 be shifted to the outside.

Zur Erleichterung des Entformens kann nach dem Erstarren des Gusswerkstoffes die Vorspannung in den Spanneinrichtungen 14 wieder reduziert werden.To facilitate demolding, the prestressing in the clamping devices can be carried out after the casting material has solidified 14 be reduced again.

Zur weiteren Erleichterung des Entformens können zusätzlich Zwischenlagen eingebracht werden, die aus einem Material bestehen, das sich unter der Hitze des Gusswerkstoffes auflöst. Der hierdurch geschaffene Freiraum kann auch erforderlich sein, um ein Aufschwinden des Gussrohlings auf die durch die Stempel 5 bzw. 15 gebildete Form zu verhindern. Die zerstörbaren Zwischenlagen können beispielsweise von Pappscheiben gebildet werden, die beim Guss verbrennen.Intermediate layers made of a material that dissolves under the heat of the cast material can also be inserted to further facilitate demolding. The free space created in this way may also be necessary in order to prevent the cast blank from shrinking onto the die 5 respectively. 15 prevent formed form. The destructible intermediate layers can be formed, for example, by cardboard disks that burn during casting.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bzw. 11 eignet sich in besonderer Weise zur Herstellung von Rohlingen für Werkzeuge, die zum Tiefziehen von Blechteilen für Kleinserien eingesetzt werden. Als Gussmaterial kommt hierbei beispielsweise ZAMAK mit einer Schmelztemperatur von etwa 400 °C in Frage. Die Standzeit derart hergestellter Werkzeuge beträgt etwa 300 Tiefziehvorgänge und eignet sich damit vorwiegend für die Herstellung in Kleinstserien oder die Prototypenfertigung.The device according to the invention 1 respectively. 11 is particularly suitable for the production of blanks for tools that are used for deep drawing sheet metal parts for small series. ZAMAK with a melting temperature of around 400 ° C can be used as the casting material. The service life of tools manufactured in this way is approximately 300 deep-drawing processes and is therefore primarily suitable for production in small series or prototype production.

Die Stempel 5 bzw. 15 bestehen beispielsweise aus Vierkantrohren mit quadratischem Querschnitt, die oberseitig durch eine Einlage zugeschweißt sind, mit einer umlaufenden Fase zur Gewährleistung einer leichtgängigen Verschieblichkeit der Stempel 5 bzw. 15 gegeneinander.The stamp 5 respectively. 15 consist, for example, of square tubes with a square cross-section, which are welded on top by an insert, with a circumferential chamfer to ensure smooth movement of the stamp 5 respectively. 15 up to today.

In einer erfolgreich arbeitenden Pilotanlage gemäß den 2 bis 6 werden Stempel 15 mit einem Kantenmaß von 20 mm × 20 mm eingesetzt, mit einem Oberteil 20, das einen Aufnahmeraum von maximal 1500 mm × 1000 mm begrenzt, was einer Anzahl von 3750 Stempeln entspricht. Hierdurch ist es möglich, die Kontur des Rohlings relativ genau an die gewünschte Oberfläche des Bauteils anzupassen, so dass die nachfolgende spanende Bearbeitung mit möglichst wenig Materialabtrag und einer geringen Anzahl von Bearbeitungsschritten erfolgen kann.In a successfully operating pilot plant according to the 2 to 6 become stamp 15 used with an edge dimension of 20 mm × 20 mm, with an upper part 20 , which limits a recording space of a maximum of 1500 mm × 1000 mm, which corresponds to a number of 3750 stamps. This makes it possible to adapt the contour of the blank relatively precisely to the desired surface of the component, so that the subsequent machining can be carried out with as little material removal as possible and with a small number of processing steps.

Claims

Contraption ( 1 . 11 ) for casting a blank for a component, in particular for a tool made of a metallic material, with a receiving space ( 6 . 16 ) for the introduction of cast material through a floor and through side walls ( 2 . 12 ) is limited, the bottom of a plurality of stamps which can be adjusted independently of one another in the height direction (Z) ( 5 . 15 ) is formed, at least one side wall ( 2 . 12 ) compared to the rest of the device ( 1 . 11 ) can be relocated to a limited extent.

Device according to claim 1, characterized in that at least one side wall ( 2 . 12 ) by a pre-tensioned clamping device ( 4 . 14 ) against another side wall ( 2 . 12 ) is biased.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the bias of the tensioning device ( 4 . 14 ) is changeable.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the clamping device ( 4 . 14 ) has at least one mechanical spring.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the stamp ( 15 ) rotatably mounted guide rods ( 33 ) connect the threaded sections at their stamp-side ends ( 34 ) with which they are in the internal thread sections of the stamp ( 15 ) engage and have on their end portions facing away from the punch means for coupling an adjusting tool.

Apparatus according to claim 5, characterized in that a fixing device ( 38 ) is provided, which is an axial displacement (Z) of the guide rods ( 33 ) prevented.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 . 11 ) is supplemented by an adjustment unit with which a plurality of stamps ( 5 . 15 ) is adjustable.

Device according to claim 7, characterized in that the adjusting unit adjusts the guide rods ( 33 ) can make automated.

Method for producing a component, using a device according to one of claims 1 to 8, characterized by the following steps: a) adjusting the height of the stamp ( 5 . 15 ) according to the desired contour of the component, with low pre-tensioning of the clamping device ( 4 . 14 ), b) increasing the pretension of the tensioning device ( 4 . 14 ) to the stamp ( 5 . 15 ) sealingly press against each other, c) introducing the cast material into the receiving space ( 6 . 16 ), d) waiting for the casting material to solidify, e) removing the blank from the receiving space ( 6 . 16 ) and f) machining the blank to achieve the desired fine contour of the component.

A method according to claim 9, characterized in that after step d) the bias of the tensioning device ( 4 . 14 ) is reduced.

A method according to claim 9 or 10, characterized in that before step c) the tops and / or the side surfaces of the stamp ( 5 . 15 ) with a release agent.

Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that before step c) at least a part of the tops and / or the side surfaces of the stamp ( 5 . 15 ) is provided with an intermediate layer which is designed in such a way that it dissolves under the effect of the hot cast material.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the height of the stamp ( 5 . 15 ) is set manually.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the stamp ( 5 . 15 ) are adjusted by external force.

A method according to claim 14, characterized in that the adjustment of the stamp ( 5 . 15 ) takes place automatically by means of a control device in which the geometric data of the component are stored.