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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Innenhoch-Umformwerkzeug nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Das
Verfahren des Innenhochdruckumformens ist mittlerweile in der Praxis
zur Herstellung von unterschiedlich ausgebildeten Hohlkörpern, insbesondere
für Karosseriebauteile,
im Einsatz. Hierbei wird ein Vorformling in ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug
eingelegt, welches den Vorformling, welcher in der Regel aus zwei
aufeinandergelegten Blechplatinen oder aus einer durch Rollen zu
einem Hohlkörper
umgeformten Blechplatine besteht, dicht einspannt. Über eine
Zuleitung wird ein entsprechender Innenhochdruck aufgebracht, so
dass sich der Vorformling plastisch verformt und an die durch Matrizen,
in der Regel durch ein Oberteil und durch ein Unterteil des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs, festgelegte
Innenkontur anpasst. Die Innenkontur entspricht folglich der abschließend gewünschten Gestalt
des so herzustellenden Hohlkörpers.
Aus der
DE 198 34
471 A1 ist hierzu ein Innenhochdruckumformwerkzeug bekannt,
das aus zwei Behälterteilen
30,
40 besteht,
in denen in jeweils einer Ausnehmung Werkzeughalter
35,
45 angeordnet
sind. Die Werkzeughalter
35,
45 tragen wiederum
ein oberes bzw. ein unteres Formteil
37,
47, welche
ein oberes und ein unteres Hohlraumteil
38,
48 aufweisen,
die gemeinsam die Werkzeuggravur bilden. Mit einem derartigen Verfahren
bzw. einem derartigen Werkzeug lassen sich die unterschiedlichsten
Hohlkörper
herstellen.
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Ein
davon grundsätzlich
verschiedenes Konzept schlägt
beispielsweise die
DE
198 54 114 A1 vor, bei der, um eine gewisse Flexibilität in der
Formgestaltung zu ermöglichen,
das gesamte Innenhochdruck-Umformwerkzeug aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt
ist. Hierbei sind sowohl das Oberteil als auch das Unterteil des
Innenhochdruck-Umformwerkzeugs in der Längsrichtung in Segmenten unterteilt,
wobei einzelne Segmente unabhängig
von den restlichen Segmenten des Oberteils bzw. des Unterteils entnommen
und durch geeignete andere Segmente ersetzt werden können.
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Eine
weitere Segmentaufteilung für
ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug offenbart die
DE 199 07 247 C2 . Hier
ist die Segmentierung schichtweise aufgebaut, wobei sich durch eine
entsprechende Wahl der Trennungsebenen zwischen den einzelnen Segmenten
Hinterschnitte im Verlauf der Innenkontur des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs
realisieren lassen.
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Die
WO 02/32596 A1 zeigt
des Weiteren ein Innenhochdruckumformwerkzeug, dessen Matrizen an
ihren Stirnseiten Aussparungen aufweisen, in denen Klemmvorrichtungen
für die
abdichtende Klemmung des Hohlprofils gegenüber der in das umzuformende
Hohlprofil eingeschobenen Axialstempel aufgenommen sind.
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Beiden
segmentierten Innenhochdruck-Umformwerkzeugen aus dem vorhergehend
geschilderten Stand der Technik ist gemeinsam, dass die einzelnen
Segmente, wenn sie einmal verschlissen sind, komplett auszuwechseln
sind. Häufiges
Ersetzen einzelner Segmente erhöht
jedoch in erheblichem Maße
die laufenden Kosten eines solchen Werkzeugs.
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Ausgehend
davon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Innenhochdruck-Umformwerkzeug
weiterzubilden, welches eine erhöhte
Wirtschaftlichkeit bietet, ohne die flexible Gestaltungsmöglichkeit
für die
Innenkontur einzubüßen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Demzufolge
betrifft die Erfindung ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug, dessen
Oberteil und/oder Unterteil zumindest ein Werkzeugsegment aufweist,
dessen eine Seite Teil der den Formraum des Werkzeugs umfangseitig
begrenzenden Werkzeuggravur ist und dort eine der umgeformten Umfangsgestalt
des Werkstücks
formkongruente Kontur bildet. Die Segmente können dabei sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs entsprechend
unterteilt und festgelegt sein.
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Erfindungsgemäß ist es
nun vorgesehen, dass das Oberteil und/oder das Unterteil eine Aussparung
aufweist, in die zumindest zwei Segmente aufgenommen sind. Hierdurch
kann das Umformwerkzeug an einer betriebsbedingt unzulässig verschlissenen
Stelle der Gravur durch Entnehmen und Austauschen des jeweils bereffenden
Segments in einfacher Weise wieder in den ursprünglichen schadensfreien Zustand
versetzt werden ohne gleich das gesamte Unterteil und/oder Oberteil
des Werkzeuges in sehr aufwendiger Weise auszuwechseln. Das Segment
kann dabei nach Art einer Einlage mit relativ geringer Wandstärke ausgebildet
werden, wodurch die Werkstoffkosten und die Kosten für die Herstellung der
Aussparung auf Grund verringerten Bearbeitungsaufwandes minimiert
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zwischen
dem Segment bzw. den Segmenten und jeweils dem Oberteil und/oder
dem Unterteil Abstandsmittel angeordnet, die sich am Aussparungsgrund
abstützen.
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Damit
geht der Vorteil einher, dass die einzelnen Segmente nach einem
bestimmten Einsatzzyklus, nach welchem sie gewisse Verschleißerscheinungen
zeigen, auf ihre ursprüngliche
Teil-Innenkontur
nachgefräst
werden können.
Da sich durch das Nachfräsen
selbstverständlich
die Höhen-
und Breitenabmessun gen des Segments ändern, wird für einen
entsprechenden Ausgleich ein Abstandsmittel pro Segment vorgesehen,
welches zwischen diesem und dem Oberteil bzw. Unterteil in dem Innenhochdruck-Umformwerkzeug
eingelegt oder anderweitig befestigt wird.
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Auf
diese Weise können
die einzelnen Segmente stets auf eine Null-Lage gebracht werden,
so dass sie insgesamt die ursprüngliche,
für die
Umfangsgestalt des umzuformenden Werkstücks vorgesehene formkongruente
Innenkontur beibehalten.
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Mit
anderen Worten ergibt sich durch ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug
gemäß der Erfindung
die Möglichkeit,
dass die einzelnen Segmente durch Nachfräsen und Hinterfüttern immer
wieder verwendet werden können
und ohne Maßverfälschungen
die entsprechende Innenkontur ausbilden. Damit einhergehend ist
mit den einzelnen Segmenten ein häufigeres Nachsetzen der Matrize,
das heißt des
Oberteils und des Unterteils, möglich.
Die Lebensdauer des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs wird dadurch
wesentlich erhöht,
und die Kosten verringern sich in entsprechender Weise.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Innenhochdruck-Umformwerkzeugs
gemäß der Erfindung
wird die Teilungsebene zwischen Oberteil, Unterteil und den einzelnen
Segmenten des Oberteils und/oder des Unterteils so gewählt, dass
die jeweilige Teil-Innenkontur eines jeden Segments keinen Hinterschnitt
ausbildet. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, ohne erhöhten Aufwand
die Teil-Innenkontur auf eine entsprechende Maßhaltigkeit nachzufräsen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der Erfindung werden die
Teilungsebenen zwischen den einzelnen Segmenten darüber hinaus so
gewählt,
dass Konturdurchbrüche,
die in einem Segment angeordnet sind, sich immer rechtwinklig in die
Teil-Innenkontur des Segments öffnen.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass durch ein Nachfräsen der
Teil-Innenkon tur sich die Lage und Abmessung der Öffnung eines
Konturdurchbruchs nie verändern und
das einen solchen Konturinnendurchbruch aufweisende Segment stets
nachgesetzt werden kann. Solche Konturdurchbrüche beinhalten beispielsweise eine
Mündung
einer Druckfluid-Zuleitung in das Innenhochdruck-Umformwerkzeug
oder Öffnungen von
Stempelführungen
zum Formraum hin, mit welchen Stempeln in dem Bauteil vorzusehende
Ausnehmungen realisiert werden, beispielsweise bei einem gleichzeitig
ablaufenden, miteinander gekoppelten Innenhochdruck-Umform- und
Tiefziehprozess.
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Die
Erfindung wird nun in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines Innenhochdruck-Umformwerkzeugs
ohne Abstandsmittel; und
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2 eine
schematische Querschnittsansicht dieses Innenhochdruck-Umformwerkzeugs
mit entsprechenden Abstandsmitteln.
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In 1 ist
ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug 1 gemäß der Erfindung gezeigt.
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Dieses
besteht im Wesentlichen aus einem Oberteil 2 und einem
Unterteil 3. Im vorliegenden Fall bildet das Unterteil 3 als "Muttermatrize" eine Segmentaufnahme
in Form einer Aussparung 11 für einzelne Segmente 4 und 5 aus.
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Das
Segment 4 mit seiner Teil-Innenkontur 6.1 und
das Segment 5 mit seiner Teil-Innenkontur 6.2 bilden
gemeinsam mit dem Oberteil 2 mit seiner Teil-Innenkontur 6.3 bei
geschlossenem Innenhochdruck-Umformwerkzeug 1 eine den
Formraum 13 des Werkzeugs 1 begrenzende Werkzeuggravur 6 aus,
welche der abschließenden
Form entspricht, in die ein Vorformling mittels des Innenhochdruckumformens
gebracht werden soll. Der Vorformling ist aus Klarheitsgründen nicht
dargestellt.
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Selbstverständlich kann
auch das Oberteil 2 mit entsprechenden Segmenten zur Ausbildung
der Teil-Innenkontur 6.3 versehen werden.
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Müssen nun
die Teil-Innenkonturen 6.1 bzw. 6.2 der Segmente 4 bzw. 5 verschleißbedingt
nachgefräst
werden, verändert
sich deren Abmessung.
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Aus
diesen Gründen
ist es gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass zwischen dem Segment 4 und dem Unterteil 3 ein
Abstandsmittel 7 und in entsprechender Weise zwischen dem
Segment 5 und dem Unterteil 3 ein Abstandsmittel 8,
wie in 2 dar gestellt, vorgesehen wird, das sich jeweils
am Aussparungsgrund 12 der Aussparung 11 abstützt. Die
Abmessungen der Abstandsmittel 7 bzw. 8 sind so
bemessen, dass sie die Segmente 4 und 5 bezüglich der
Innenkontur auf Maßhaltigkeit
bringen, sodass ein erneuter Einsatz der Segmente möglich ist.
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Wie
in der 1 und 2 zu erkennen ist, sind die
einzelnen Teilungsebenen 9.1, 9.2, 9.3 zwischen
dem Oberteil 2 und den Segmenten 4 und 5 bzw.
zwischen den Segmenten 4 und 5 selbst so gewählt, dass
die einzelnen Teil-Innenkonturen 6.1 bzw. 6.2 in
ihrem Verlauf keinen Hinterschnitt aufweisen, um ein einfaches Nachfräsen zu gestatten.
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Darüber hinaus
ist die Teilungsebenen 9.3 zwischen den Segmenten 4 und 5 so
gewählt,
dass sich ein Konturdurchbruch 10, der sich durch das Segment 5 erstreckt,
in die Teil-Innenkontur 6.2 rechtwinklig öffnet, sodass
auch hier ein Nachfräsen keinen
Einfluss auf die Maßhaltigkeit
der Öffnung
des Konturdurchbruchs 10 bietet.
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Selbstverständlich muss
dann auch das Abstandsmittel 8 im vorliegenden Fall mit
einer entsprechenden Öffnung
zur Ausbildung des Konturdurchbruchs 10, beispielweise
für eine
Tiefzieh- oder Lochstempelführung,
versehen sein.