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Verfahren zur Herstellung eines sich konisch verjüngenden, einen nach
aussen abgewinkelten flachen Rand aufweisenden Hohlteils sowie Einrichtung zur Durchführung
des@Vierfahrens Mit einem flachen, nach aussen abgewinkelten Rand ausgestattete
Hohlteile lassen eich im Tiefziehverfahren herstellen, wenn die Ziehkante des Ziehringes
des betreffenden Ziehvierkzeuges einen verhältnismässig grossen Radius aufweist.
Der entoprechend grosse Radius den Ziehrings ermöglicht dabei ein günstiges Gleiten
des Bleches aus der Planfläche in die gewünschte Form, ohne dass das Material reisst.
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Aufgrund dieses technischen Erfordernisses war es bisher nicht möglich,
im Tiefziehverfabren sich in Ziehrichtung verjüngende Hohlteile herzustellen, die
am Übergang des
ebenen Randes zum eigentlichen Behälterteil einen
so kleinen Radius aufweisen, dass eich praktisch eine relativ scharfe Kgn-te ergibt.
Eine derartige Gestaltung eines Hohlteils ist beispielsweise bei Becken von Spulen,
die üblicherweise, in Draufsicht gesehen, quadratisch oder reohteokförmig ausgebildet
und mit verhältnismässig grossen Eckenradien ausgestattet sind, erwünscht.
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Man hatte sich bisher dadurch geholfen, dass die Becken ohne flachen
abgewinkelten Rand aus einer Platine in zwei Phasen gezogen wurden. In der ersten
Phase wurde die Platine vorgezogen. Dabei trat eine Kaltverfestigung des Stahlblechs
ein. Um es deshalb in der zweiten Phase ßertigziehen zu können, -muoste es zuvor
geglüht werden. Das Zwischenglühen liess eine Oberflächenbehandlung der fertig gezogenen
Hohlteile notwendig werden, d.h., sie waren zupalieren. Ausserdem war der Rand an
das Becken anzuschweissen bzw. das letztere in die Spülenplatte-einzuschweiasen,
wobei durch Verwendung entsprechender Spezialsahweisamasehinen dann durch die Schweiss--
-naht die verhältnismässig scharfe Kante zwischen Rand und Becken hergestellt wurde.
Insgesamt gesehen «rar somit bisher eine Vielzahl von kostenmässig stark ins Gewicht
:Fallenden Arbeitsoperationen notwendig, um solche Spülen bzw. entsprechende
andere
Hohlteile herzustellen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, aus einer Platine
bzw. aus einem Stück die Herstellung von, insbesondere quadratischen bzw. rechteckförmigen
Hohlteilen mit einen nach aussen abgewinkelten flachen Rand mit kantigem Übergang,
insbesondere Spülen mit derart, geßtalteten Becken, zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindun",sgemäsa durch ein Verfahren gelöst, bei
dem die Platine in einem ersten Verfahrennschritt im wesentlichen zylindrisch vorgezogen
und anschliessend in einem zweiten Verfahrensschritt in seine Endform gebracht wird,
und dan sich erfindungs#;emäss dadurch auszeichnet, dass die Platine im ersten Verfahrensschritt
über eine Ziehkurve gezogen wird, deren Anfangs-- und Endpunkte quer zur Ziehrichtung
einen gegenseitigen Abstand haben, der im wesentlichen dem Flaß der Verjüngung entspricht
und dass im zweiten Verfahrensschritt das Hohlteil quer zur Ziehrichtung aufgeweitet
wird. Bei diesem Verfahren wird das Material lediglich bei. der Durchiiltiruni;
des eisten gezogen, wobei. aufgrund der verliL4ltnismü,esig grossen Ziehkurve am
Ziehring des Ziehwerkzeuges ein e-iznetiger Einlauf des Blechs gewährleistet ist.
Bei der Durchf ährung des zweiten Verßahrenssich!@ittee wird dann das Fc'iimteil
nur noch gedehnt,
in dem es rufgeweitet und so in@seine endgültige
Form gebracht wird. Beim Aufweiten des Hohlteiles wird hierbei der aufgrund der
verhältnismässig Zangen Ziehkurve gebildete, nach aussen gekrümmte Teil der Wandung
des Kohlteils in die entgegengesetzte Richtung, d.h., nach aussen gedrückt und dabei
flach geformt, so daso dadurch am Anfangspunkt der Ziehkurve die gew;.inschte relativ
scharfe Kante entsteht, ohne dass hierbei die Festigkeitswerte des Blechs überschritten
werden und dasselbe reisst;. Die Ziehkurve kann in Form und Grösse den jeweiligen
Verhältnissen so angepasst werden, dass das zur Verformung kommende Material nicht
über die Streckgrenze beansprucht wird. Die Form der Ziehkurve ist hierbei abhängig
von der Blechstärke, der Ziehtiefe, der Konizitä.t des Hohlteils sowie von der Geschwindigkeit,
mit welcher die Verformung des Materials durchgeführt wird. Unter BerUcksichfiigung
all dieser Faktoren bei der Gestaltung der Ziehkurve lä,ss-;; sich damit ausser
einem einwandfreien Gleiten des Bleches sicherstellen, dass am Werkstück keine wesentliche
Materialverdünnung eintritt und diese in hohem Maße formgetreu ausfallen. Die eich
aufgrund des erfindungsgemässen Verfahrens bietende Möglichkeit, die Ziehkurve Uberdurchechnittlich
gross auszulegen und ihr, aufgrund entsprechender Erfahrungswerte, die jeweils günstigste
Form verleihen zu können, gestattet es, eine Faltenbildung wirksam zu vermeiden
Sofern
es sich hierbei um Hohlteile handelt, die sich lediglich durch eine geringe Konizität
auszeichnen, ist es ausreichend, wenn die Platine im ersten Verfahrensschritt auf
die FertigtiAfe des Hohlteils gezogen wird, da sich bei dem anschliessenden Aufrreiten
keine wesentliche Verkürzung des Hohlteils ergeben wird. Handelt es sich hingegen
um Hohlteile mit verhältnismässig starker Konizität, empfiehlt es eich, die Platine'tiefer
zu ziehen, als es der Fertigtiefe des Hohlteils entspricht, da sich beim dasauffolgenden
Aufweiten eine Verkürzung des Behältnisses ergeben wird" sofern nicht gewünscht,
ist, dass die Wandung desselben einer weiteren Zugbelastung ausgesetzt wird, was
sich insbesondere im Bereich der 3.m Verlauf des zweiten Verfahrensechrittee anzuformenden
Kante negativ auswirken kann. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese Einrichtung zeichnet sich
durch einen der Matrize zugeordneten Stempel zur Durchführung des zweiten Verfahrensschrittes
aus, der zwei relativ zueinander bewegliche Stempelteilstücke aufweist, zwischen
welchen ein elastisches Zwischenstück angeordnet ist. Bei der Durchführung des zweiten
Verfahrensschrittes wird zwangsläufig eine Relativbewegung zwischen den beiden Stempelteilstücken
erfolgen, wobei im Verhältnis
zu dieser Bewegung eine Verdrängung
des Materials des zwischen diesen beiden Teilstücken vorhandenen elastischen Zwischenstückes
erfolgen wird. Dasselbe wird sich demgemäss in radialer Richtung des Stempels ausdehnen
und dabei die Wandung des fertig zu formenden Hohlteils in die endgültige Form bringen,
Bei einer bevorzugten Konstruktion ist der eine Stempelteil mit einem Schaf(; im
anderen Stempelteil verschiebbar geführt.
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Die zur relativen Verstellung der beiden Stempelteilstücke erforderliche
Kraft hisst sich dabei verhältnismässig klein halten, wenn mindestens die eine,
vorzugsweise beide einander zugekehrten Ringstirnflächen der Stempelteilstücke derart
konisch ausgebildet sind, dass sie am StemLJel eine sich nach aussen öffnende Ringnut
definieren, in welcher das elastische, einen Ringkörper bildende Zwischenstück angeordnet
ist.
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Durch diene konischen Ringstirnflächen lässt sich bei der Relativverstellung
bei.c?er Stempelteilstücke zueinander eine Keilwirkung erreichen und die zum Dehnen
des elastischen Zwischens tückes erforderliche Flächenpressung dementsprechend klein
halten.
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Günstig ist es hierbei, die Höhe des ringförmigen Zwischenßtüokes
am Aussenumfang von der unteren zur oberen Ringkante
grösser als
die Höhe der Behälterwandung bzw. die Tiefe der Matrize zu wählen, so dass die l!atztere
auf ihrer gesamten Fläche beim Aufweiten vom elastischen Zwischenstück beaufsehlagt
wird. . In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen,
dem Boden und mindestens der dem Boden benachbarte Teil der Seitenwände der Matrize
aus einem vächeren Material als Stahl, vorzugsweise aua Kunstharz, zu bilden und
ebenfalls das ringförmige Zwischenstück aus , Kunstharz, insbesondere Polyisoeyanate,
das unter dem Handelsnamen Adiprene bekannt ist, zu bilden.
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Das Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung für seine
Durchführung sind in der Zeichnung veranschaulicht. ßs zeigen: Fig.l eine schaubildliche
Ansicht eines in Form einer sich nach unten konisch verjüngenden, einen nach aussenabgewinkelten
flachen Rand aufweisenden Wanne ausgebildeten Hohlteils, das mit Hilfe des Verfahrens
und der gezeigten Einrichtung herstellbar ist, Fig.2 einen Schnitt durch die Wanne
nach Linie 2-2 der Fig.1.
@Fig.3 eine Draufsicht auf eine Spüle
mit einem sich nach . unten verjüngenden Spülbecken, das unter Anwendung des erfindungogemässen
Verfahrens in die Platte der Spüle einstückig eingezogen ist, Fig.4 einen Längsschnitt
durch eine erste Vorrichtung der ' Einrichtung zur Durchführung des ersten Verfahrensschrittes,
fig.5 einen Längsschnitt durch eine zweite Vorrichtung der Einrichtung zur Durchführung
des zweiten Verfahrensschrittes.
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Die in Fig.l gezeigte Wanne weist einen sich nach unten konisch verjüngenden
Hohlteil 10 auf, der ein vorzugsweise senkrecht zur Behälterachse nach aussen abgewinkeltes,
ebenes Randstück 12 aufweint. Am Übergang des Randstüekee 12 zur Wandung der Wanne
ist eine verhältnismässig scharfe Kante 14. vorgesehen, 1-Ait Hilfe des erfindungsgemässen
Verfahrens lässt sich diese Wanne aus einem Stück tiefziehen. In Fig.3 ist in Draufsicht
eine Spüle 16 gezeigt, die über eine Abtropffläche 18 und ein Spülbecken
20 verfügt. Das Spülbecken 20 ist in Anwendung des erfindungßgemässen Verfahrens
einstockig in die Platte der Spüle eingezogen.
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Anhand der Fig.4 und 5 ist eine Einrichtung zur Durchführung
des
Verfahrens veranschaulicht; mit deren Hilfe sieh beispielsweise die in den Fig.1--3
gezeigten Hohlkörper herstellen laauen. Die in Fig.4 gezeigte Vorrichtung dient
zur Durch-Führung den ersten Verfahrensschrittes, während die in Pig.5 gezeigte
Vorrichtung der Einrichtung zur Durchführung' des zweiten Verfahrensschrittes dient.
Die Vorrichtung gem. Fig.4 verfügt über einen Stempeluntersatz 22, auf dem koaxial
der mit 24 bezeichnete Ziehstegipel angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Vorrichtung
wird die zur Verarbeitung kommende Platine im wesentlichen zylindrisch vorgezogen.
Demgemäss weist der Ziehstempel eine entsprechende Ausbildung auf. Dieser Ziehstempel
ist durch Schrauben 26 lösbar mit dem Stempeluntersatz verbunden. Dem Ziehstempel
ist ein Aufnahmekopf 28 zugeordnet, der eine zentrale Auanehmung 30 aufweist, in
welche der Ziehstempel samt Werkstück mit Spiel eingreifen kann. Ab diesem Aufnahmekopf
ist in an sich bekannter Eileise ein mit 32 bezeichneter Ziehring durch Schrauben
34 befestigt. Diesem Ziehring ist ein Blechhalter 36 zugeordnet, der mittels Schrauben
38 auf einerBlechhalteraufnahme 40 abnehmbar befestigt ist. Diese Blechhalteraufnahme
liegt in an sich bekannter Weise auf einer Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten
stationären Ziehstiften 4.2 auf. Die Blechhalteraüfnahme 4.0 verfügt über eine Ausnehmung
4-4, in welche der Stempeluntersatz eingreift und der Blechhalter 36 mit ebenfalle
einer
Auenehmung 46 ausgestattet ist, ..n welche der Ziehstempel 24 mit geringem Spiel
eingreift. Sowohl der Stempel als auch der den Ziehring tragende Aufnahmekopf sind
relativ zur Blechhalteraufnahme bzw. zum Blechhalter beweglich. Erfindungsgemäss
wird bei der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes die-Platine über eine verhältnismässig
grosse Ziehkurve 48 des Ziehringes 32 mindestens auf seine volle Tiefe gezogen.
Es sei angenommen, dass beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Platine zur Herstellung
der Fig.1 und 2 gezeigten Wanne in die Vorrichtung eingelegt und diese vorge@;ogen
wurde. Hierbei ist zu erkennen, dass die Wandung 10, aufgrund der erfindungsgemäss
vorgesehenen grossen Ziehkurve, mit einem nach aussen gerichteten Kragen 50 ausgestattet
worden ist, an dem sich das Randstück 12 anschliesst. Die Ziehkurve $S ist dabei
so gestaltet, dass deren Anfan-;st)unkt 52 und deren Endpunkt 54s quer zur Ziehrichtung
gesehen, einen gegenseitigen Abstand haben, der im wesentlichen dem Maß der Verjüngung
des zu fertigenden Hohlteils entspricht. Die erfindungsgemässe Gestaltung der Ziehkurve
stellt sicher, dass das Blech sich nur unwesentlich kalt verfestigend, in den Ziehring
einlaufen bzw.
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gleiten und so weder eine störende Faltenbildung erfolgen noch das
Material reissen kann.
Bei der Gestaltung der Ziehkurve sind verschiedene
Faktoren in Betracht zu ziehen und so richtet sich diese nach der Stärke der zur
Verarbeitung kommenden Platine, nach der Ziehtiefe, der Konizität des Werkstückes
und schliesslich auch nach der Ziehgeschwindigkeit. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
weist die Ziehkurve zwei Knickpunkte 52, 54 auf, die zugleich die Anfangs- und Endpunkte
der Ziehkurve definieren. Sie kann jedoch auch eine andere Form haben.
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Ist die Platine vorgezogen, d.h., der erste Verfahrensschritt durchgeführt,
so wird das Werkstück mit seinem napfartigen Teil. auf den als Ganzes mit 56 bezeichneten
Stempel der zweiten Vorrichtung gem. Fig.5 aufgesetzt. Dieser Stempel weist erfindungsgemäss
ein feststehendes Stempelteilsti:ck 58 und ein relativ zu diesem bewegliches Stempelteilstück
60 auf, das plattenförmig ausgebildet und mit einem Schaft 63 versehen ist,
mit dem es in einer Ausnehmung des feststehenden Stempelteilstückes verschiebbar
angeordnet ist. Demgemäss bildet das feststehende Stempelteilstück einen Ringkörper,
der auf einer Grundplatte.64 befestigt ist. Zwischen beiden Stempelteilstücken ist
ein elastisches, vorzugsweise aus Kunstharz gefertigtes, ringförmiges Zwischenstück
66 angeordnet. Die einander zugekehrten Hingstirnflö.chen 68 bzw. 70 der beiden
Stempelteilstücke sind derart: konis ch ausgebildet, dass sie am Stempel eines
sich
nach aussen öffenende Ringnut definieren, in welcher das ringförmige Zwischenstück
angeordnet ist. Die Konizität der Ringstirnflächen 68, 70 begünstigt@bei der Bewegung
des Stempelteilstückes 60 in Richtung des Stempelteilstü ekes 58 die zur Durchführung
des zweiten erfindungsgemässen Verfahrensschrittes erforderliche Dehnung des elastischen
Zwiso;henstückes 66. Das feststehende Stempelteilstück 58 ist*von einem Blechhalter
72 umgeben, der in seiner unteren Stirnfläche in an sich bekannter Weise auf die
Grundplatte 64 durchgreifenden Ziehstiften 74 aufliegt. Dem Stempel ist eine als
Ganzes mit 76 bezeichnete Matrize zugeordnet. Die Matrize ist an einen Pressenstössel
befestigbar. Die durch diese Matrize definierte Hohlform weist eine verhältniamäseig
weiche, vorzugsweise aus Kunstharz gebildete Ausfütterung 78 auf, die den Boden
und den dem Boden benachbarten Teil der Seitenwände der Matrize bildet und bis vorzugsweise
in die Nähe der Matrizenformkante 80 reicht Wird die Matrize auf den das Werkstück
aufnehmenden Stempel abgesenkt, so erfolgt unter der Druckbelastung des Stempels
eine Bewegung des Stempelteilstückes 60 relativ zum Stempel. teilstück 70. Diese
Bewegung hat eine erhebliche Dehnung dee elastischen Zwischenstückes zur Folge,
wodurch die Seitenwände des Hohlteils an die Wandung der Hohlform angepresst,
dadurch
geweitet und in seine endgültige Form gebracht wird, wobei
gewissermaßen der im ersten Verfahrensschritt angeformte Kragen 50.ausgeetülpt und
geglättet wird. Der Radialabstand der Matrizenformkante 80 von der Stempelachse
entspricht erfindungsgemäss im wesentlichen dem Radialabstand des Anfangspunktes
52 der Ziehkurve 48 von der Achse des Ziehstempels 25, so dass also bei der
Durchführung des zweiten Yerfahreneuchrittes zur Fertigstellung der endgültigen
Form des Ziehteile bzw. zur Gestaltung der realtiv scharfen Kante 14 der Wanne das
Material nur noch geringfügig abgewinkelt werden muss und dasselbe demgemäss nicht
über die Streck .. grenze hinaus beansprucht wird. Das fertiggeformte Hohlteil verfügt
dann in sämtlichen Bereichen im wesentlichen über die gleiche hiaterialgtärke.