DE10322272A1 - Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Tiefziehwerkzeug zur Anwendung bei diesem Verfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen von Blech, vorzugsweise aus höherfesten Stählen und/oder Mehrphasenstählen oder aus Aluminium, wobei das Blech (B) in einer Presse zwischen einem auf einem Untergestell (2) fest angeordneten Ziehstempel (4) und einer an einem Pressenoberteil (11) angeordneten Matrize (14) geformt wird, der Rand des Bleches (B) zwischen mindestens einem Blechhalter (3) und der Matrize (14) eingespannt wird, beim Tiefziehvorgang die Matrize (14) auf den Ziehstempel (4) zu, d. h. in Z-Richtung, bewegt wird und der Blechhalter (3) mit einstellbarer Kraft gegen die Matrize (14) gepreßt wird. Die Erfindung besteht darin, daß zum Ende und/oder nach Beendigung des Pressenhubes in Z-Richtung durch in und/oder an der Matrize (14) relativ dazu verschieblich angeordnete Schieber (15) der Bereich des Bleches (B) zwischen dem äußeren Rand des Tiefziehstempels (4) und einem Radius (17) der Matrize (14) von außen in Richtung auf den steilen Randbereich (5) des Ziehstempels (4) gepreßt wird.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Tiefziehen von Blechen, vorzugsweise aus höherfesten Stählen und/oder Mehrphasenstählen oder aus Aluminium gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und auf ein Tiefziehwerkzeug, vorzugsweise zur Anwendung bei diesem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 5.
• Beim zum Stand der Technik gehörigen Tiefziehverfahren wird die Z-Richtung der Presse im Verformungsprozess im Ziehwerkzeug so genutzt, daß die Verformung ebenfalls in der Z-Richtung erfolgt. Ein zum Stand der Technik gehöriges Ziehwerkzeug ist in 1 dargestellt. Es hat sich gezeigt, daß bei der ausschließlich senkrechten Arbeitsrichtung (vgl. Doppelpfeil) im gezogenen Blech an der Anzugskante Markierungen auftreten können, die später auch im eingebauten Zustand am Kraftfahrzeug sichtbar sein können. Diese Markierungen treten im Bereich des Radius 8 an der Matrize auf und können mit herkömmlichen Ziehwerkzeugen bisher nicht verhindert werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Tiefziehen und ein entsprechendes Tiefziehwerkzeug zur Anwendung bei diesem Verfahren vorzuschlagen, bei dem derartige Markierungen an der Anzugskante verhindert werden.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 und 5 angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 4 und 6 bis 9 enthalten sinnvolle ergänzende Maßnahmen bzw. Ausführungsformen dazu.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum Ende und/oder nach Beendigung des in Z-Richtung erfolgenden Pressenhubes mit Hilfe eines oder mehrerer in und/oder an der Matrize angeordneter Schieber das Blech in dem kritischen Bereich, in dem sich Markierungen bilden können, von außen in Richtung gegen den steilen Randbereich des Ziehstempels gepreßt. Durch die zusätzliche Umlenkung der Pressenrichtung über einen oder mehrere Schieber, werden Probleme, die durch das reine Umformen in Z-Richtung entstehen, reduziert. Mit der erfindungsgemäßen Schieberbewegung im Ziehvorgang lassen sich die erwähnten Markierungen im Sichtbereich und damit eine spätere Nachbearbeitung der Bleche vermeiden. Es lassen sich sehr steile Geometriebereiche erst schräg ziehen und dann im selben Pressenhub durch eine relative Bewegung im Werkzeug steil stellen, ohne daß sich die Ziehmatrize mit dem Matrizenradius reibend über den Bauteilbereich bewegt.
• Die Schieberbewegung erfolgt erfindungsgemäß schräg, vorzugsweise in einem Winkel von 30 – 45° zur Z-Richtung. Auf diese Weise kann eine einfache und schonende Umformung des Bleches erreicht werden.
• Die Bewegung der Schieber zum gewünschten Zeitpunkt wird durch Gleiten auf schräg angeordneten Flächen des Schiebers und in geeigneter Weise am Pressenoberteil oder am Untergestell angeordneter Ansätze erreicht. Die schräge Bewegung der Schieber erfolgt vorzugsweise erst, wenn der in Z-Richtung durchgeführte eigentliche Ziehhub beendet ist. Daß kann dadurch bewirkt werden, daß die Matrize selbst nicht mehr bewegt wird und ein am Pressenoberteil angeordneter Ansatz mit einer Schräge weiter in Z-Richtung bewegt wird (vgl. 2) oder dadurch, daß der Schieber durch Gleiten auf einer am Untergestell angeordneten Schrägen bei fortgesetzter Bewegung der Matrize in Z-Richtung zusätzlich die schräge Bewegung ausführt. Der Schieber fährt, sobald die Schrägen einander berühren, während der Bewegung in Z-Richtung gesteuert über den Winkel der Schräge auf den Ziehstempel zu, so daß durch die der Bewegung in Z-Richtung überlagerte schräge Bewegung eine resultierende Richtung mit dem Effekt erreicht wird, daß das Blech an den Ziehstempel angelegt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere den Vorteil, daß die durch den Kontakt des Gegenhalters zur Matrize entstehende Markierung am Blech weiter außerhalb als beim reinen in Z-Richtung arbeitenden Ziehwerkzeug und damit im später nicht sichtbaren Bereich liegt.
• Die Erfindung wird anhand der beigefügten 1 bis 3 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
• 1 einen Ausschnitt eines Ziehwerkzeuges nach dem Stand der Technik,
• 2 einen Ausschnitt eines Ziehwerkzeuges mit Betätigung des Schiebers über die Bewegung des Pressenoberteiles und
• 3 ein entsprechendes Ziehwerkzeug mit Betätigung über eine am Untergestell angeordnete Schräge.
• Die Ziehwerkzeuge sind in den 1 bis 3 jeweils nur ausschnittsweise im senkrechten Schnitt dargestellt.
• Das zum Stand der Technik gehörige Standardziehwerkzeug nach 1 nutzt ausschließlich die Z-Richtung, im dargestellten Fall die senkrechte Bewegungsrichtung, der Presse beim Ziehvorgang so, daß die Verformung ebenfalls in der Z-Richtung erfolgt. Der Blechhalter 3 wird hierbei über Druckbolzen 1, die sich auf einem nicht dargestellten Pressentisch über ebenfalls nicht dargestellte Kissen mit einstellbarer Kraft abstützen, nach oben in die der Oberkante des Ziehstempels 4 entsprechende Höhe gebracht. Der Ziehstempel 4 ist auf einem festen Untergestell 2 angeordnet. Bei der Abwärtsbewegung des Pressenoberteiles 10 wird die daran verspannte bzw. fest damit verbundene Matrize 7 nach unten bewegt. Bei Kontakt der Matrize 7 mit dem angehobenen Blechhalter 3 wird das Blech B unterstützt durch die Rillen 9 dazwischen eingeklemmt und der Ziehprozeß kann beginnen, wobei das Blech am Radius 6 des Tiefziehstempels 4 und am Radius 8 der Matrize 7 umgelenkt wird. Die Führung der beiden Werkzeughälften erfolgt über das Untergestell 2 und die Matrize 7. Die Führung des Blechhalters 3 erfolgt über Führungsplatten am Ziehstempel 4, der wiederum mit dem Untergestell 2 verschraubt ist. Durch den steilen Randbereich 5 am Ziehstempel 4 und den Eingriff der Form der Matrize 7 können Kontaktspuren auf dem Blech B im Bereich des Radius 8 der Matrize 7 derart entstehen, daß dieser Kontakt auch im späteren Fertigbauteil sichtbar bleibt. Eine Verbesserung des Angriffs durch den Radius 8 der Matrize 7 läßt sich durch ein tieferes Ziehen kaum mehr realisieren, zumal dann auch der Bedarf an Abfallmaterial steigt.
• Bei dem Ziehwerkzeug nach 2 ist die bisherige einteilige Matrize 7 durch mehrere Komponenten ersetzt. Das Pressenoberteil 11 nimmt hierbei eine mit Hilfe einer Gasdruckfeder 13 in Z-Richtung gefederte Matrize 14 auf. Die Matrize 14 ist also gegenüber dem Pressenoberteil 11 in Z-Richtung verschiebbar. An der Matrize 14 ist der Schieber 15 in entsprechenden zylindrischen Führungen schräg zur Z-Richtung auf den steilen Randbereich 5 des Ziehstempels 4 zu verschieblich. Am vorderen Ende des Schiebers 15 ist ein entsprechender Formeinsatz 16 angeordnet, der an dem Blech B zur Anlage kommt. Das Blech B ist in diesem Bereich sowohl in der Position B1 vor der Schieberbetätigung als auch in der Position B2 nach der Schieberbetätigung, im Wesentlichen an dem steilen Randbereich 5 anliegend, dargestellt. Der Schieber 15 mit dem Formeinsatz 16 bewegt sich erst auf den Ziehstempel 4 zu, wenn der senkrechte Ziehhub beendet ist. Das über den Ziehstempel 4 und den Radius 17 der Matrize 14 schräg gespannte Blech wird an den Ziehstempel 4 angelegt, indem der Schieber 15 mit dem Formeinsatz 16 durch ein Relativbewegung auf den Ziehstempel 4 zufährt. Diese Relativbewegung entsteht durch das Einfedern der Gasdruckfeder 13, wodurch eine Relativbewegung zwischen Matrize 14 und Pressenoberteil 11 und insbesondere dem daran befestigten Ansatz 19 erreicht wird. Hierbei gleiten die Schrägen 18 des Schiebers 15 und des Ansatzes 19 aufeinander und bewirken die Schieberbewegung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die durch den Kontakt des Gegenhalters 3 zur Matrize 14 entstehende Markierung (in der Nähe des Radius 17) erheblich weiter außerhalb als dies beim Verfahren nach dem Stand der Technik (vgl. 1) möglich ist. Die Bewegungen laufen sequentiell ab, d. h. zuerst erfolgt der senkrechte Hub und dann die schrägverlaufende Bewegung des seitlichen Schiebers.
• Die in der 3 beschriebene Variante unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 2 dadurch, daß die Matrize 20 fest am Pressenoberteil 12 befestigt ist und daß der Schieber 22 mit seiner Schräger 23 auf einer entsprechenden Schräge 23 des Ansatzes 21 gleitet, wobei der Ansatz 21 am Untergestell 2 befestigt ist. Die Matrize 22 wird also zunächst wie bei der Ausführungsform nach 2 nur senkrecht bewegt und sobald die Schrägen 23 von Schieber 22 und Ansatz 21 Kontakt haben wird die senkrechte Bewegung von der schrägen Bewegung des Schiebers überlagert. Durch die der senkrechten Bewegung überlagerte schräge Bewegung wird eine resultierende Richtung erreicht mit dem Effekt, daß das Blech an dem Ziehstempel 4 zur Anlage kommt (vgl. Pos. B2).

1

Druckbolzen

2

Untergestell

3

Blechhalter

4

Ziehstempel (an 2 verschraubt)

5

steiler Randbereich an 4

6

Radius an 4

7

Matrize fest an 10

8

Radius an 7

9

Rillen in 3 und 7 bzw. 14, 20

10

Pressenoberteil

11

Pressenoberteil

12

Pressenoberteil

13

Gasdruckfeder (zwischen 14 und 11)

14

Matrize (beweglich in Z-Richtung)

15

Schieber (in 14 beweglich geführt)

16

Formeinsatz an 15

17

Radius an 14

18

Schrägen an 15 und 19

19

Ansatz an 11

20

Matrize (fest an 12)

21

Ansatz an 2

22

Schieber (in 20 beweglich geführt)

23

Schrägen an 21 und 22

B

Blech, Platine

B1

Position von B vor der Schieberbetätigung

B2

Position von B nach der Schieberbetätigung, an 5 anliegend

Claims (9)

1. Verfahren zum Tiefziehen von Blech, vorzugsweise aus höherfesten Stählen und/oder Mehrphasenstählen oder aus Aluminium, wobei – das Blech (B) in einer Presse zwischen einem auf einem Untergestell (2) fest angeordneten Ziehstempel (4) und einer an einem Pressenoberteil (10, 11, 12) angeordneten Matrize (7, 14, 20) geformt wird, – der Rand des Bleches (B) zwischen mindestens einem Blechhalter (3) und der Matrize (7, 14, 20) eingespannt wird, – beim Tiefziehvorgang die Matrize (7, 14, 20) auf den Ziehstempel (4) zu, d. h. in Z-Richtung, bewegt wird und – der Blechhalter (3) mit einstellbarer Kraft gegen die Matrize (7, 14, 20) gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ende und/oder nach Beendigung des Pressenhubes in Z-Richtung durch in und/oder an der Matrize (14, 20) relativ dazu verschieblich angeordnete Schieber (15, 22) der Bereich des Bleches (B) zwischen dem äußeren Rand des Tiefziehstempels (4) und einem Radius (17) der Matrize (14, 20) von außen in Richtung auf den steilen Randbereich (5) des Ziehstempels (4) gepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (15, 22) eine schräg zur Z-Richtung verlaufende Bewegung ausführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Schiebers (15, 22) in einem Winkel von 30 – 45° zur Z-Richtung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Schiebers (15, 22) die Schrägen (18, 23) an dem Schieber (15, 22) und an Ansätzen (19, 21), die am Pressenoberteil (11) oder am Untergestell (12) angeordnet sind, aufeinander gleiten.
5. Tiefziehwerkzeug, vorzugsweise zur Anwendung beim Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen zur Anordnung in einer Presse mit einem fest auf einem Untergestellt (2) angeordneten Ziehstempel (4) und einer an einem beweglichen Pressenoberteil (10, 11, 12) angeordneten Matrize (7, 14, 20) sowie einem unteren beweglichen Blechhalter (3) zum Einspannen des Randes des Bleches (B) zwischen Matrize (7, 14, 20) und Blechhalter (3), dadurch gekennzeichnet, daß in und/oder an der in Z-Richtung beweglichen Matrize (14, 20) mindestens ein relativ zur Matrize (14, 20) auf den steilen Randbereich (5) des Ziehstempels (4) zu beweglicher Schieber (15, 22) angeordnet ist.
6. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Ziehstempel (4) abgewandten Seite des Schiebers (15, 22) Schrägen (18, 23) angeordnet sind, die zur Betätigung des Schiebers (15, 22) an entsprechenden Schrägen (18, 23) von Ansätzen (19, 21) anliegen, die am Pressenoberteil (11) oder am Untergestell (2) angeordnet sind.
7. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Gleiten der Schrägen (18, 23) bewirkte Bewegung der Schieber (15, 22) dadurch ausgelöst wird, daß zwischen dem Pressenoberteil (11) und der Matrize (14) eine in Z-Richtung wirkende Feder (13) angeordnet ist und daß bei der Relativbewegung zwischen Matrize (14) und Pressenoberteil (11) die Schrägen (18, 23) des Schiebers (15) und des am Pressenoberteil (11) angeordneten Ansatzes (19) aufeinander gleiten (vgl. 2).
8. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (22) in der Weise vom Untergestell (2) angetrieben wird, daß am Untergestellt (2) ein Ansatz (21) mit einer Schräge (23) angeordnet ist und daß eine entsprechende Schräge (23) am Schieber (22) ab einer bestimmten Position der Matrize (20) die Bewegung des Schiebers (22) bewirkt (vgl. 3).
9. Tiefziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägen (18, 23) in einem Winkel von 30 – 45° zur Z-Richtung angeordnet sind.