DE19532963C2

DE19532963C2 - Device for regulating the hold-down pressure and for lubrication during deep drawing

Info

Publication number: DE19532963C2
Application number: DE1995132963
Authority: DE
Inventors: Ulrich Keller
Original assignee: Individual
Current assignee: Keller Ulrich 08359 Breitenbrunn De
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2015-09-08
Also published as: DE19532963A1

Description

Beim Tiefziehen von Blechen tritt bei größeren Verformungsgraden häufig das Problem auf, daß der Ziehvorgang sehr empfindlich auf Schwankungen des Niederhalterdrucks reagiert. Bei zu geringem Niederhalterdruck kann es zur Faltenbildung kommen und bei zu hohem Niederhalterdruck können sehr leicht Reißer am Ziehteil entstehen.The problem often arises when deep-drawing sheet metal with larger degrees of deformation on that the pulling process is very sensitive to fluctuations in the hold-down pressure responds. If the hold-down pressure is too low, wrinkles can form and If the hold-down pressure is too high, tears can easily develop on the drawn part.

Bei Ziehpressen sind daher häufig Regeleinrichtungen vorhanden, um die Niederhal terkraft und damit den wirksamen Niederhalterdruck im Flanschbereich der Ziehteile gezielt zu regeln. Diese Einrichtungen sind recht aufwendig, so daß ältere Pressen zum Tiefziehen selten mit diesen Einrichtungen nachgerüstet werden. In der DE 36 40 507 C2 ist eine Einrichtung angegeben, bei der zur Regelung der Blech halterkraft Servo- oder Proportionalventile vorgesehen sind. Die gewünschte Blechhal terkraft wird dabei in Zylindern eingestellt, die sich im Kraftfluß des Blechhalters befin den. Über einen Sensor und ein Steuergerät wird die entsprechende Druckeinstellung vorgenommen. In der DE 42 29 155 C2 wird die Druckregelung gleichfalls mit Servo- oder Proportionalventilen vorgenommen. Mit Hilfe von Sensoren werden Ände rungen prozeßrelevanter Eingangswerte wie beispielsweise die Viskosität des Schmiermittels erfaßt. Mit einer umfangreichen Software werden sowohl diese Ände rungen als auch Qualitätsmerkmale der Teile durch die Regelung in Druckänderungen an den Zylindern des Blechhalters zurückgeführt.In the case of drawing presses, regulating devices are therefore often available to control the Niederhal force and thus the effective hold-down pressure in the flange area of the drawn parts to regulate specifically. These facilities are quite expensive, so that older presses rarely be retrofitted with these devices for deep drawing. In the DE 36 40 507 C2 specifies a device for regulating the sheet holder force servo or proportional valves are provided. The desired Blechhal terkraft is set in cylinders that are in the power flow of the sheet metal holder the. The corresponding pressure setting is made via a sensor and a control unit performed. In DE 42 29 155 C2, the pressure control is also included Servo or proportional valves made. With the help of sensors, changes are made Process relevant input values such as the viscosity of the Lubricant detected. With extensive software both these changes as well as quality characteristics of the parts through the regulation in pressure changes returned to the cylinders of the sheet metal holder.

Weiterhin sind Einrichtungen beim Tiefziehen bekannt, die durch das Einbringen schwingender Bewegungen auf Niederhalter und Ziehring die Zuverlässigkeit des Tiefziehvorgangs verbessern bzw. dafür sorgen, daß bei vorgegebenem Material ein höherer Verformungsgrad des Werkstücks erzielbar ist. In der Zeitschrift Advanced Technology of Plasticity, 1990, Vol. 3 wird die Verbesserung des Tiefziehvorgangs für Aluminiumfolien unter Zuhilfenahme von Ultraschall-Schwingsvorgängen an Niederhal ter bzw. Ziehring beschrieben. Die Anwendung von Schwingungsvorgängen bei der Fertigung von Getränkedosen wird in der Zeitschrift THE ENGINEER", 18. April 1991, erwähnt. Es wird angegeben, daß die Reibung während des Ziehvorgangs infolge der Schwingungen deutlich verringert wird.Furthermore, devices are known in deep drawing, which are introduced oscillating movements on the hold-down device and pull ring ensure the reliability of the Improve the deep-drawing process or ensure that a given material higher degree of deformation of the workpiece can be achieved. In the magazine Advanced Technology of Plasticity, 1990, Vol. 3 will improve the thermoforming process for Aluminum foils with the help of ultrasonic vibrations on Niederhal ter or drawing ring described. The application of vibration processes in the Manufacturing of beverage cans is featured in THE ENGINEER magazine, April 18, 1991, mentioned. It is stated that the friction during the drawing process due to the Vibrations is significantly reduced.

Diese aufgezeigten Einrichtungen eignen sich wegen des erforderlichen hohen Auf wandes vorwiegend für neue Ziehpressen. Bei älteren Ziehpressen wäre eine entspre chend aufwendige Nachrüstung erforderlich. Es ist daher wünschenswert, Werkzeuge zum Tiefziehen oder ältere Pressen sehr kostengünstig mit ähnlich wirksamen Einrich tungen auszurüsten, ohne daß eine aufwendige Nachrüstung mit Sensorik, Aktorik und Steuerungstechnik erfolgen muß. Weiterhin ist es beim Tiefziehen wünschenswert, den Reibwert des Bleches, besonders am Ziehradius, zu Verringern, da eine Verringe rung dieses Reibwertes eine Erhöhung des maximalen Verformungsgrades gestattet und somit komplexere Teile geformt werden können.These facilities are suitable because of the high required wall mainly for new drawing presses. One would be the same for older drawing presses Complex retrofitting required. It is therefore desirable to have tools for deep drawing or older presses very inexpensive with similarly effective set-up lines to equip without having to retrofit sensors, actuators and Control technology must be done. Furthermore, when deep drawing, it is desirable to reduce the coefficient of friction of the sheet, especially at the drawing radius, as a reduction tion of this coefficient of friction allows an increase in the maximum degree of deformation and thus more complex parts can be formed.

Die gestellten Aufgaben der einfachen und kostengünstigen Regelung des Niederhal terdrucks und die Verringerung des Reibwertes beim Tiefziehen werden erfindungs gemäß dadurch gelöst, daß im Kraftfluß zwischen Niederhalter 4 und Ziehring 6 Zylin der 3 angeordnet sind, deren Zylinderräume über Bohrungen 13 und 14 oder Leitungen mit Öffnungen 2 zur Auflagefläche des Ziehteils 7 auf dem Ziehring 6 oder dem Niederhalter 4, verbunden sind und daß die Zylinder 3 und die Öffnungen 2 zur Auflagefläche des Ziehteils 7 über einen im Arbeitshub zugeführten Druck- bzw. Schmiermittelstrom gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden.The tasks of simple and inexpensive control of the Niederhal terdrucks and the reduction of the coefficient of friction in deep drawing are fiction, according to solved in that 6 Cylin 3 are arranged in the power flow between the hold-down device 4 and drawing ring 6 , the cylinder spaces via holes 13 and 14 or lines with openings 2 are connected to the bearing surface of the drawing part 7 on the drawing ring 6 or the holding-down device 4 and that the cylinders 3 and the openings 2 to the bearing surface of the drawing part 7 are simultaneously pressurized via a pressure or lubricant flow supplied in the working stroke.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt ein Ziehwerkzeug, wie es in doppelt wirkenden Ziehpressen eingebaut wird. Ein Stempel 5 formt dabei ein Ziehteil 7, das zum Unterbinden von Faltenbildun gen im Flanschbereich des Ziehteils 7 zwischen dem Niederhalter 4 und dem Zieh ring 6 mit einer bestimmten Kraft eingespannt ist. Auf dem Ziehring 6 ist ein Zylinder 3 aufgesetzt, dessen Fluidbeaufschlagung über die Leitung 8 erfolgt. Ein Stromregel ventil 9 sorgt dabei für einen gleichbleibenden Druckmittelstrom während des Ziehvor gangs. Sitzt nun der Niederhalter 4 mit einem zu großen Druck auf dem Ziehteil 7 auf, so ist die mit dem Zylinder 3 verbundene Ausströmöffnung 2 in den Flanschbereich des Ziehteils 7 nahezu dicht abgeschlossen. Der vom Stromregelventil 9 eingestellte Fluidstrom leitet sich damit fast vollständig in den Zylinder 3, wodurch der Druck im Zylinderraum ansteigt und der Kolben 1 Ziehring 6 und Niederhalter 4 auseinanderge drückt und damit den Druckmittelstrom des Fluids aus der Öffnung 2 in den Ziehring 6 wieder freigibt. Der Niederhalterdruck pendelt sich dabei auf seinen optimalen Wert ein. Umgekehrt kann der vom Stromregelventil 9 bereitgestellte Druckmittelstrom des Fluids bei einem richtig eingestellten Niederhalterdruck in ausreichender Menge durch die Öffnung 2 fließen. Der Niederhalterdruck wird vom Zylinder 3 nicht mehr verändert und verharrt auf seinem optimalen Wert. Wegen der vom Kolben 1 lediglich in eine Richtung auszuübenden Kraft, die stets vermindernd auf den Niederhalterdruck wirkt, ist der Niederhalterdruck der Ziehpresse hier stets etwas höher einzustellen, als es ohne die Anwendung der aufgezeigten Vorrichtung erfolgen würde. Fig. 1 shows a drawing tool as it is installed in double-acting drawing presses. A stamp 5 forms a drawing part 7 , which is clamped with a certain force to prevent the formation of folds in the flange area of the drawing part 7 between the hold-down device 4 and the drawing ring 6 . A cylinder 3 is placed on the drawing ring 6 and its fluid is applied via the line 8 . A flow control valve 9 ensures a constant flow of pressure medium during the Ziehvor gear. If the hold-down device 4 is now seated on the drawn part 7 with too great a pressure, the outflow opening 2 connected to the cylinder 3 into the flange region of the drawn part 7 is almost sealed. The fluid flow set by the flow control valve 9 thus leads almost completely into the cylinder 3 , as a result of which the pressure in the cylinder chamber rises and the piston 1 pull ring 6 and hold-down device 4 pushes apart and thus releases the pressure medium flow of the fluid from the opening 2 into the pull ring 6 again. The hold-down pressure settles to its optimal value. Conversely, the pressure medium flow of the fluid provided by the flow control valve 9 can flow through the opening 2 in sufficient quantity at a correctly set hold-down pressure. The hold-down pressure is no longer changed by cylinder 3 and remains at its optimal value. Because of the force to be exerted by the piston 1 only in one direction, which always has a reducing effect on the hold-down pressure, the hold-down pressure of the drawing press must always be set somewhat higher here than would be done without the use of the device shown.

Während des Ziehvorgangs verändert sich die Lage der Berandung des Ziehteils 7 in Richtung Ziehradius 15. Weil es für die Funktion der vorliegenden Einrichtung erfor derlich ist, das sich zwischen dem Ziehring 6 und dem Niederhalter 4 immer das Blech des Ziehteils 7 befindet, ist es zweckmäßig, die Öffnung 2 in der Nähe des Ziehra dius 15 anzuordnen. Dies bietet gleichzeitig den Vorteil, daß bei Verwendung eines Ziehschmiermittels als Druckfluid für den Zylinder 3 eine sehr gute Schmierung des Ziehteils 7 in seinem Flanschbereich, vor Einlaufen des Bleches in den Ziehradius 15 gegeben ist. Bei ausreichender Größe des Fluidstroms ist es mit der Einrichtung mög lich, eine hydrostatische Blechhalterung zu realisieren.During the drawing process, the position of the edge of the drawing part 7 changes in the direction of the drawing radius 15 . Because it is neces sary for the function of the present device that is always between the drawing ring 6 and the hold-down 4 , the sheet of the drawn part 7 , it is appropriate to arrange the opening 2 near the Ziehra dius 15 . At the same time, this offers the advantage that, when using a drawing lubricant as the pressure fluid for the cylinder 3, there is very good lubrication of the drawing part 7 in its flange area before the sheet enters the drawing radius 15 . If the fluid flow is large enough, it is possible with the device to implement a hydrostatic sheet metal holder.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf einen Ziehring 6, der mit einer Öffnung im Flanschbe reich 2 ausgestattet ist. Die Öffnung 2 ist dabei so ausgebildet, daß sie möglichst nahe am Ziehradius 15 angeordnet ist. Auf diese Weise wird einerseits der Ziehradius gut mit Schmiermittel versorgt andererseits ist sichergestellt, daß bei einer Verringerung der Flanschbreite die Öffnung 2 während des Ziehvorgangs stets mit Blech abgedeckt ist. Wegen möglicher kleinerer Falten im Ziehteil 7, die stets in radialer Richtung zum Ziehradius 15 verlaufen, ist es sinnvoll, die Öffnung 2 als tangential zum Ziehradius 15 angeordnete Vertiefung auszubilden, so daß mögliche kleinere Falten keine zufälligen Einflüsse auf das Durchflußverhalten des Fluids aus der Öffnung 2 ausüben können. Fig. 2 shows the top view of a drawing ring 6 , which is equipped with an opening in the flange area 2 . The opening 2 is designed so that it is arranged as close as possible to the drawing radius 15 . In this way, on the one hand, the drawing radius is well supplied with lubricant, on the other hand, it is ensured that, when the flange width is reduced, the opening 2 is always covered with sheet metal during the drawing process. Because of possible smaller folds in the drawing part 7 , which always run in the radial direction to the drawing radius 15 , it is sensible to design the opening 2 as a depression arranged tangentially to the drawing radius 15 , so that possible smaller folds have no accidental influences on the flow behavior of the fluid from the opening 2 can exercise.

In Fig. 3 bis Fig. 5 werden mögliche Kurvenverläufe für den Druck- bzw. Schmiermit telstrom, der gleichzeitig zu den Zylindern 3 und den Öffnungen 2 geführt wird, ange geben. In Fig. 3 to Fig. 5 are possible curves for the pressure or lubricant telstrom, which is simultaneously led to the cylinders 3 and the openings 2 , are.

Fig. 3 zeigt einem konstanten Druck- bzw. Schmiermittelstrom, wie er beispielsweise mit einem Stromregelventil 9 realisiert werden kann. Fig. 3 shows a constant pressure or lubricant flow, as can be realized for example with a flow control valve 9 .

Fig. 4 zeigt einen Verlauf für den Druck- bzw. Schmiermittelstrom, der einem Verlauf entspricht, wie er häufig bei elektronisch gesteuerten Niederhalterdruckregelungen angewendet wird. In der Phase der größten Ziehkraft wird hier über ein Regelventil 16 die größte Schmiermittelmenge zugeführt. Dieser Verlauf kann dann sinnvoll sein, wenn der Verbrauch an Schmiermittel minimiert werden soll. Bei kleiner Ziehkraft ist die Gefahr von Reißern gering, so daß dementsprechend ein geringer Schmierbedarf vorhanden ist. Fig. 4 shows a curve for the pressure or lubricant flow, which corresponds to a curve as it is often used in electronically controlled hold-down pressure controls. In the phase of the greatest pulling force, the greatest amount of lubricant is supplied here via a control valve 16 . This course can be useful if the consumption of lubricant is to be minimized. If the pulling force is low, the risk of tears is low, so that there is accordingly a low need for lubrication.

Fig. 5 zeigt einen oszillierenden Verlauf für den Druck- bzw. Schmiermittelstrom. Die ser Verlauf ist besonders vorteilhaft, wenn Ziehteile mit großen Verformungsgraden hergestellt werden sollen. Aufgrund des anliegenden Druck- bzw. Schmiermittelstroms ergibt sich für die Niederhalterkraft gleichfalls ein oszillierender Verlauf. Bei hohem Druck- bzw. Schmiermittelstrom hebt der Kolben 1 den Niederhalter 4 an und die Blechhalterkraft geht gegen Null. In dieser Phase kann das Blech über den Ziehra dius 15 fließen. Infolge des geringen Niederhalterdrucks gelangt am Ende dieser Phase Schmiermittel über die Öffnung 2 in den Flanschbereich und vermindert zusätz lich die Reibung zwischen Ziehflansch und Werkzeug. Unmittelbar darauf wirkt der Niederhalter mit hohem Druck auf den Flansch des Ziehteils 7, da der Druck- bzw. Schmiermittelstrom ein Minimum erreicht und eine Faltenbildung im Flanschbereich wird verhindert. Für den störungsfreien Verlauf des Ziehvorgangs ist es erforderlich, dabei eine Mindestfrequenz für den Verlauf des Druck- bzw. Schmiermittelstroms zu erzeugen. Mit bekannten Regelventilen 16 lassen sich derartig hohe Frequenzen erzie len. Eine weitere Erhöhung der Frequenz ist beispielsweise möglich mit Hilfe von klei nen Kolbenpumpen, deren konstruktionsbedingter, oszillierender Pumpenstrom unmit telbar in das System Zylinder 3 und Öffnung 2 geleitet werden kann. Fig. 5 shows an oscillating curve for the pressure and lubricant flow. This course is particularly advantageous if drawn parts with large degrees of deformation are to be produced. Due to the pressure or lubricant flow present, there is also an oscillating course for the hold-down force. When the pressure or lubricant flow is high, the piston 1 raises the hold-down device 4 and the sheet metal holder force goes to zero. In this phase, the sheet can flow over the Ziehra dius 15 . As a result of the low hold-down pressure, lubricant reaches the flange area through the opening 2 at the end of this phase and additionally reduces the friction between the drawing flange and the tool. Immediately afterwards, the hold-down device acts with high pressure on the flange of the drawn part 7 , since the pressure or lubricant flow reaches a minimum and wrinkles in the flange area are prevented. For the trouble-free course of the drawing process, it is necessary to generate a minimum frequency for the course of the pressure or lubricant flow. With known control valves 16 such high frequencies can be achieved. A further increase in frequency is possible, for example, with the help of small piston pumps, the design-related, oscillating pump current can be passed directly into the cylinder 3 and opening 2 system.

Reference list

11

Kolben
piston

22nd

Öffnung im Flanschbereich
Opening in the flange area

33rd

Zylinder
cylinder

44

Niederhalter
Hold-down

55

Ziehstempel
Drawing stamp

66

Ziehring
Drawing ring

77

Ziehteil
Drawn part

88th

Zuleitung Fluid
Supply line fluid

99

Stromregelventil
Flow control valve

1010th

Schaltventil
Switching valve

1111

Verbindung zu Pumpe bzw. Systemdruck
Connection to pump or system pressure

1212th

Rückschlagventil
check valve

1313

Zuleitung Zylinder
Supply cylinder

1414

Zuleitung Flanschöffnung
Inlet flange opening

1515

Ziehradius
Drawing radius

1616

Regelventil
Control valve

Claims

1. Device for controlling the hold-down pressure and for lubrication during deep drawing characterized in that 6 cylinders 3 are arranged in the flow of force between the hold-down device 4 and the drawing ring 6, the cylinder spaces of which via bores 13 and 14 or lines with openings 2 to the contact surface of the drawing part 7 on the drawing ring 6 or the hold-down device 4 are connected and that the cylinders 3 and the openings 2 to the bearing surface of the drawing part 7 are simultaneously pressurized via a fluid flow supplied in the working stroke.

2 Device for regulating the hold-down pressure and for lubricating the Deep drawing according to claim 1, characterized in that the size of the Fluid flow follows a predetermined curve.

3. Device for regulating the hold-down pressure and for lubrication during deep drawing according to claim 2, characterized in that a predetermined course is specified via a control valve in conjunction with an electrical or mechanical control's depending on the path of the die 5 .

4. Device for regulating the hold-down pressure and for lubricating the Deep drawing according to claim 1, characterized in that the size of the Fluid flow is constant and is specified by a valve

5. Device according to claim 1, characterized in that the cylinders 3 are arranged immediately in the tool between the holding-down device 4 and the drawing ring 6 .

6. Device according to claim 1, characterized in that the cylinders 3 are outside the half of the tool but within the press chamber in the power flow between the components that transmit the hold-down forces to the tool, angeord net.

7. Device according to claim 1, characterized in that any fluid liquid or gaseous media are used.

8. Device according to claim 1, characterized in that when the hold-down device 4 and the drawing ring 6 fluid flows out of the cylinder 3 to dampen the impact shock during deep drawing.

9. Device according to claim 1, characterized in that the flow resistance was adjustable in the cylinder feed line 13 and in the feed line 14 to the openings 2 in the pull ring 6 or hold-down 4 .

10. The device according to claim 1, characterized in that an electrical or mechanically controlled overflow cross section the pressure medium flow in the idle stroke the press switches off.