-
Verfahren zur Herstellung eines tiefgezogenen Hohlteils sowie Einrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines tiefgezogenen
Hohlteils mit Hilfe einer Formpresse, bei dem das zwischen Ziehring und Blechhalter
eingelegte Werkstück mit Hilfe eines Ziehstempels mehreren Form- und Dehnungsprozessen
unterworfen wird.
-
Beim Tiefziehen wird der Werkstoff durch Dehnen und teilweise Formveränderungen
aus einer Fläche in einen Hohlkörper verwandelt Die Blechscheibe wird dabei zwischen
dem Ziehring und dem Blechhalter eingespannt und mittels des Ziehstempels, der die
Blechscheibe in den ausgesparten Ziehring eindrückt, zu einem Eohl körper umgeformt.
Wies die Blechscheibe vor der Umformung einen Durchmesser D auf, so ergibt sich
ein Hohlkörper des Durchmessers d und der Höhe H. Das Ziehverhältnis D/d = ß ist
aber sehr begrenzt, da bei einem zu hohen Wert der Bodenrand infolge zu hoher Zug-
und Dehnungsbeanspruchung weist. Den Ziehtiefen von Werkstücken ist daher eine Grenze
gesetzt.
-
Bei den herkömmlichen Verfahren wird die natürliche Dehnung des Tie£ziehbleches,
die je nach der Blechart 10 - 50 % betrat, nicht ausgenutzt. Um ein grösseres Ziehverhältnis
zu erreichen, bedient man sich eines Stülpziehens, bei dem ein Umstülpstempel vorgesehen
ist, um den die Zuschnittscheibe mit Hilfe eines Hohlstempels gezogen wird. Hierbei
wird das Werkstück an den Umlenkkanten stark umgebogen, wodurch infolge der damit
verbundenen Reibungen Kaltverfestigungen entstehen. Die für das Stülpziehen erforderlichen
Werkzeuge sind durch die starke Beanspruchung ausserdem einem erheblichen Verschleiss
ausqesetzt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ziehverhältnis zu erhöhen,
um dadurch Ziehteile von einer grösseren Ziehtiete zu erreichen. Dabei soll dafür
Sorge getragen werden, dass die Kaltverfestigung das Ziehverhältnis nicht so stark
beeinträchtigt wie bei den herkömmlichen Verfahren.
-
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Werkstück
in einem ersten Verfahrensschritt mit Hilfe eines Vorformstempels über eine Wulstkante
gezogen und der im Werkstück hierbei eingeformte Wulst in einem anschliessenden
zweiten Verfahrensschritt durch Stülpen über den Ziehstempel herausgereckt wird,
wobei der erste und zweite Verfahrensschritt so oft im Wechsel wiederholt werden,
bis das Werkstück die gewünschte Ziehtiefe erreicht hat. Beim ersten Verfahrensschritt
wird hierbei das Material zweckmässig bis an die Streckgrenze verformt, während
beim zweiten Verfahrensschritt, dem Stülpvorgang 1, der vorgeformte Blechwulst herausgereckt
und über den Stempel gezogen wird. Gleichzeitig kann aus dem Blechzuschnitt etwas
Material nachgezogen werden. Durch dieses Nachziehen kann eine grössere Ziehtiefe
erreicht werden als bei den herkömmlichen Verfahren.
-
Das Ziehwerkzeug der Formpresse weist zur Durchführung des Verfahrens
zweckmässig einen mit einer Wulstkante versehenen Vorformstempel auf, der zwischen
dem Ziehring und dem Blechhalter eingespannt ist, derart, dass er den Ziehstempel
umgibt.
-
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der an liegenden Zeichnung. Hierin
zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Ziehpresse für zylindrische Ziehteile
im Schnitt, wobei die linke Seite den ersten Verfahrensschritt und die rechte Seite
den zweiten Verfahrensschritt des Ziehvorgangs darstellt,
Fig. 2
eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Ziehvorgangs, Fig. 3 eine Abwandlung
der Ziehpresse gemäss Fig. 2 zur Herstellung von konischen Ziehteilen.
-
Das im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 als zylindrisches Hohlteil
mit rundem oder rechteckigem Querschnitt zu ziehende Werkstück 11 ist über einen
Ziehstempel 12 gestülpt und zwischen einem Ziehring 13 einerseits und einem Vorformstempel
14 sowie einem Blechhaltering 15 andererseits eingespannt. Der Vorformstempel 14
ist mittels Verbindungselementen, z.B. Schrauben 16, mit einem Blechhalteaufnahmeteil
17 verbunden. Die dem Werkstück zugewandte Oberfläche des Vorformstempels weist
eine umlaufende WuhKkante 14a auf.
-
In einem Pressentisch 18 befinden sich Ziehstifte 19, die eine Grundplatte
20 durchdringen und sich gegen den Blechhalteaufnahmering 17 abstützen, Der Blechhaltering
15 ist mittels Schrauben al mit einem Zentrierring 22 verbunden, während der Ziehring
13 mittels Schrauben 23 an einer Kopfplatte 24 befestigt ist. Zwischen dem Blechhaltering
15 und dem Blechhalteaufnahmeteil 17 ist ein Druckkissen 25 angeordnet, das vorzugsweise
aus einem abriebfesten Kunststoff besteht oder als steuerbares hydraulisches Druckelement
ausgebildet sein kann.
-
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung gemäss Fig. 1 ist wie folgt:
Der noch ebene Zuschnitt oder die Ronde 11 wird auf den Blechhaltering 15 aufgelegt,
der zu Beginn des Ziehprozesses in einer Ebene oberhalb des Ziehstempels 12 liegt.
Bei der Abwärtsbewegung der Presse setzt sich zuerst der Ziehring 13 auf den Blechhaltering
15 auf. Die Ziehstifte 19 werden unter Druck gesetzt, so dass der Vorformstempel
14 mit seiner Wulstkante 14a das Ziehblech 11 in die in den Ziehring 13 eingearbeitete
entsprechende muldenförmige Vertiefung 13a eindrückt. Der Gegendruck der Ziehstifte
19 muss so gross sein, dass sich während dieses Vorgangs keine Falten im Werkstück
11 bilden.
-
Beim anschliessenden Vorgang II gemäss der rechten Hälfte der Darstellung
gemäss Fig. 1 werden die Ziehstifte 19 um den Weg a eines Arbeitstaktes zurückgezogen.
Durch weitere Abwärtsbewegung des Ziehstempels 12 wird der in das Ziehteil durch
die Vertiefung 13a und die Wulstkante 14a eingeformte Wulst lla über den Ziehstempel
12 gezogen. Das Druckkissen 25 übt dabei auf den Blechhalter 15 so viel Kraft aus,
dass sich wiederum keine Falten im Werkstück bilden können.
-
Diese beiden Vorgänge gemäss den Verfahrensschritten I und II wiederholen
sich so oft, bis die gewünschte Ziehtiefe des Werkstücks 11 erreicht ist. Der Vorformstempel
14 wird beim Vorgang II zurückgezogen, um eine Reibung des Ziehteils am Stempel
und eine damit verbundene Kaltverfestlgung des Ziehmaterials zu verhindern. Die
Grösse des Arbeitshubes a hängt von der Qualität des Werkstücks 11 ab.
-
Die beschriebenen Dehn- und Stülp- bzw. Reckvorgänge werden in der
beigefügten Skizze gemäss Fig. 2 schematisch erläutert0 Zunächst wird beim Dehnvorgang
1 (linke Seite) in das Werkstück ein Wulst lla eingedrückt und das Werkstück dann
etwa utm dieses Maß gedehnt. Dieser vorgeformte Wulst lla wird über den Ziehstempel
gestülpt und dabei um das Maß des Arbeitshubs a gereckt (rechte Seite II). Die mit
den Ziffern 3,5,7 und 9 dargestellten schematisierten Dehnvorgänge sind Folgevorgänge
des Prozesses I, während 4,6 und 8 entsprechende Folgevorgänge des Stulp- bzw, Reckvorgangs
II sind. Die Wiederholung geschieht so oft, bis die gewünschte Ziehtiefe erreicht
ist.
-
Dadurch, dass der intermittierende Arbeitshub a relativ klein ist,
kann das Werkstück im Gegensatz zu den herkömrnlichen Methoden über die gesamte
Ziehtiefe gleichmässia gedehnt werden.
-
Das bedeutet, dass man bei gleichem Zuschnittsdurchmesser eine grössere
Ziehtiefe erreichen kann. Die.Wandtiefe wird zwar, wie in der Fig. 2 angedeutet,
um das Maß der Dehnung geringer, jedoch wird durch die Kaltverfestigung der Werkstoff
gehärtet, so dass man annähernd die gleiche Festigkeit wie bei den bisherigen Verfahren
erreichen kann. Da man aufgrund der gleichmässigen Dehnung des Zylindermantels mit
einem kleineren Zuschnitt auskommt und der Vorformstempel 14 eine grössere Oberfläche
aufweist als der Ziehstempel 12, kann man ein erheblich grösseres Ziehverhältnis
erreichen.
-
Voraussetzung für das Gelingen des beschriebenen Ziehprozesses ist
eine Tiefziehpresse, deren Blechhaltedruck in den den Arbeitstakten entsprechenden
notwendigen kurzen Intervallen steuerbar ist,
In der Fig. 3 ist
eine ähnliche Ziehpresse dargestellt wie in der Fig. 1, die zum Herstellen konischer
Ziehteile dient. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 versehen,
und sie erfüllen hier die gleichen Funktionen wie beim Ausführungsbeispiel gemäss
Fig. 1. Der insgesamt mit 30 bezeichnete Ziehstempel weist elastische Formteile
auf. Er hat eine pilzförmige Gestalt mit einem sich nach oben erweiternden Kopfstück
30a mit schrägen Anlageflächen 30b und einem Schaftteil 30c, der in einem Unterteil
32 geführt ist. Der Stempelschaft 30c stützt sich auf einer Hubbegrenzungsplatte
35 ab, die auf einem Druckkissen 38 aufliegt, das auf einem Distanzstück 44 gelagert
ist.
-
Um einen Teil des Stempelschafts erstreckt sich eine Dehnmanschette
39 aus elastischem, aber abriebfestem Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff. Die
elastischen Formteile 38 und 39 üben über die Übertragungsplatte und den pilzförmigen
Stempel 30 so viel Kraft aus, dass während des Ziehprozesses der Stempel oben stehen
bleibt. Sobald die gewünschte Ziehtiefe erreicht ist, trifft der Stempel auf das
Distanzstück 42 auf.
-
Die Kunststoffmanschette 39 wird zwischen dem Pilz stück und dem Unterteil
32 an den schrägen Anlageflächen zusammengedrückt und nach aussen gedrängt, so dass
sich das ursprünglich annähernd zylindrische Ziehteil 11 an das Gesenkstück 24 und
13 anlegt, und zwar so schonend, dass die Oberfläche des Ziehteils keine Riefen
erhält. Eine Faltenbildung wird in jeder Ziehstellung vermieden.
-
Durch das beschriebene Verfahren ist es möglich, schwierige Ziehteile,
die bisher zwischengeglüht werden mussten, in gleicher Qualität ohne derartige Glühprozesse
herzustellen. Eine Raltver festigung wird durch die schonende Ziehmethode ausgeglichen.