DE19622799A1 - Vorrichtung und Verfahren zur physikalischen Stabilisierung eines Bleches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur physikalischen Stabilisierung eines Ble­ ches durch Kaltformgebung mit einer hydraulischen oder pneumatischen Presse mit einem in vertikalen Richtungen beweglichen Preßbalken, an dem ein metallischer Oberwerkzeugkörper vorgesehen ist, an dessen Unterseite eine obere Klemmfläche angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung wird in vielfältiger Weise für die Kaltverformung von Ble­ chen verwendet. Ein wesentliches Problem bei der Kaltverformung von Blechen ist das Nachfließen derjenigen Bereiche des Bleches, die nicht an der Kaltformgebung teilnehmen. Diese Bereiche neigen dazu, sich bei einer Kaltverformung zu verwerfen, Wellen, Knicke und Risse zu bilden, die unter Umständen in den Kaltverformungsbe­ reich vordringen und entweder das verformte Blech unbrauchbar wird oder durch aufwendige Nachbearbeitungsmaßnahmen im Bereich seines Randes für eine weitere Nutzung hergerichtet werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine Kaltverformung durchgeführt werden kann, ohne daß die dargestellten Nachteile auftreten und eine aufwendige Nachbear­ beitung des Bleches zuverlässig vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die obere Klemmfläche Bereiche des Bleches, die nicht an der Kaltverformung teilnehmen, auf einer unteren Klemmfläche unbewegbar festklemmend beaufschlagt, die an einem metallischen Un­ terwerkzeugkörper angeordnet ist.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Bereiche, die nicht an der Kaltverformung teilnehmen, zwischen den Klemmflächen festgeklemmt, abgedeckt und dadurch gegen jegliche Art der Verformung, der Wellen- und Rißbildung zuverlässig gesichert sind, da aus diesen Bereichen in den Kaltverformungsbereich keinerlei Materialbestandteile nachfließen können, sondern sichergestellt wird, daß die Verformung ausschließlich aus Material des Verformungsbereiches des Bleches stattfindet. Bei der Kaltverfor­ mung treten nur radiale Streckkräfte und keine tangentialen Stauchkräfte auf, die für die vorgenannten Erscheinungen in den Bereichen des Bleches führen, der nicht an der Kaltverformung teilnimmt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur physikalischen Stabilisierung eines Bleches durch Kaltformgebung in einer hydraulischen oder pneumatischen Presse, in der das Blech mit seinen Bereichen, die nicht an einer Kaltformgebung teilnehmen, auf eine an einem metallischen Unterwerkzeug vorgesehene untere Klemmfläche aufgelegt wird.

Diesem Verfahren liegt dieselbe Aufgabe wie der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrunde.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gegen die untere Klemm­ fläche ein an einem in vertikalen Richtungen beweglichen Preßbalken vorgesehenes Oberwerkzeug mit seiner oberen Klemmfläche verfahren wird und das Blech zwischen den oberen und unteren Klemmflächen unbewegbar fest eingespannt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Darstellung in Seitenansicht;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Blech mit rotationssymmetrischer Kaltverformung und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III./III. in Fig. 2.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur physikalischen Stabilisierung eines Bleches 1 besteht aus einer hydraulischen oder pneumatischen Presse 2 mit einem in vertikalen Richtungen beweglichen Preßbalken 3, an dem ein metallischer Oberwerkzeugkörper 4 vorgesehen ist, an dessen Unterseite 5 eine obere Klemmfläche 6 angeordnet ist und die Presse 2 mit einem Tisch 7 und einem metallischen Unterwerkzeugkörper 8, der mit einer unteren Klemmfläche 9 versehen ist, die der oberen Klemmfläche 6 zuge­ wandt ist und mit dieser in ihren Ausdehnungen korrespondiert.

Der Unterwerkzeugkörper 8 ist unbeweglich ausgebildet. Die obere und die untere Klemmflächen 6, 9 beaufschlagen Bereiche 10 des Bleches 1, die nicht an der Kaltver­ formung teilnehmen und die einen Kaltverformungsbereich 11 des Bleches 1 minde­ stens teilweise, vorzugsweise aber vollständig umgeben. Zwischen den Klemmflächen 6 und 9 ist eine Flächenpressung vorgesehen, die größer ist als eine Bruchkraft des Bleches 1 in seinem Kaltverformungsbereich 11. Die Klemmflächen 6, 9 sind mit Oberflächenvergütungen versehen, die die Klemmkräfte optimieren, die in die Berei­ che 10 des Bleches 1 eingeleitet werden. Dabei können die Klemmflächen 6, 9 gehär­ tet sein, eine verbesserte Rauhtiefe oder eine eine Haftreibung gegenüber dem Blech verstärkende Beschichtung aufweisen.

In der Presse 2 ist ein vertikal beweglicher Formgebungsstempel 12 vorgesehen, der den Kaltverformungsbereich 11 des Bleches 1 verformend und damit stabilisierend beaufschlagt. Der Formgebungsstempel 12 ist in seinen dem Kaltverformungsbereich 11 zugekehrten Oberflächen 13 mit einer Verchromung versehen. Er ist in der Presse 2 an einem doppelwirkenden Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 14 angeordnet. Es ist möglich, in der Presse 2 gleichzeitig eine Mehrzahl von Formgebungsstempeln 12 für ein Blech 1 vorzusehen. Dabei können die Formgebungsstempel 12 unterschiedliche geometrische Formen aufweisen. Ein Formgebungsstempel 12 kann ebenfalls rota­ tionssymmetrisch ausgebildet sein.

Die Presse ist an einer dem Formgebungsstempel 12 abgewandten Oberseite 15 des Bleches mit einer dem Formgebungsstempel 12 korrespondierenden Negativenform 16 versehen, in die der Kaltverformungsbereich 11 bei seiner Verformung hineinragt und die in einer Ausnehmung 17 im Oberwerkzeugkörper 4 angeordnet ist. Die Ne­ gativform 16 kann aus Metall bestehen. Es ist aber auch möglich, die Negativform aus einem Elastomer auszubilden, das durch den auf das Blech 1 im Kaltverformungsbe­ reich 11 einwirkenden Pressendruck elastisch verformt wird. Ferner ist es möglich, die Negativform 16 aus einer hydraulischen oder pneumatischen Vorrichtung zu bilden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, den Unter­ werkzeugkörper mit der unteren Klemmfläche 9 in vertikalen Richtungen beweglich und den Formgebungsstempel 12 feststehend auszugestalten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt durchgeführt werden:

Ein zu stabilisierendes Blech 1 wird in eine Presse 2 auf deren untere Klemmfläche 9 des Unterwerkzeugkörpers 8 so aufgelegt, daß die an der Kaltverformung nicht teil­ nehmenden Bereiche 10 des Bleches 1 an ihrer Auflagerfläche im wesentlichen voll­ ständig von der unteren Klemmfläche 9 bedeckt werden, während der Kaltverfor­ mungsbereich 11 freibleibt. Bei Betätigung der Presse 2 wird der Preßbalken 3 mit dem Oberwerkzeug 4 gegen das Blech 1 verfahren, bis die an der Unterseite 5 des Oberwerkzeugkörpers 4 vorgesehene obere Klemmfläche 6 das Blech 1 in seinen Be­ reichen 10 vollständig abdeckt und diese Bereiche 10 unverrückbar fest zwischen der oberen Klemmfläche 6 und der unteren Klemmfläche 9 eingespannt sind. Danach wird der Formgebungsstempel 12 gegen den Kaltverformungsbereich 11 des Bleches 1 verfahren, bis die Kaltverformung in dem vorgesehenen Umfange im Kaltverfor­ mungsbereich 11 durchgeführt worden ist. Dabei übt die hydraulische Kraft der Presse eine so hohe Flächenpressung auf die Bereiche 10 des Bleches 1 aus, daß diese größer ist als die Bruchkraft des Materials des Bleches 1 in seinem Kaltverformungsbereich 11. Durch diese Flächenpreßkraft wird sichergestellt, daß bei der Kaltverformung nur radiale Streckkräfte und keine tangentialen Stauchkräfte auftreten, die theoretisch zur Faltenbildung in den Bereichen 10 führen, die nicht an der Kaltverformung teilneh­ men. Mit dem vertikal beweglichen Formgebungsstempel 12 wird, während die obere Klemmfläche 6 und die untere Klemmfläche 9 das Blech 1 festhalten, die Stabilisie­ rung des Bleches durch die Kaltverformung ausgeführt. Dabei ist die Stabilisierung des Bleches durch Kaltverformung bis zur Bruchgrenze des Materials des Bleches 1 im Kaltverformungsbereich 11 möglich. Durch die besondere Ausgestaltung der Klemmflächen 6, 9 in Form von Oberflächenvergütungen können die Pressenkräfte zum vollständigen Festhalten der Bereiche 10 relativ gering ausgestaltet werden. Diese Vergütungen können darin bestehen, daß die Klemmflächen 6, 9 gehärtet sind, eine entsprechende Rauhtiefe aufweisen oder mit einer einen haftreibungskoeffizienten erhöhenden Beschichtung versehen sind.

Der Formgebungsstempel 12 kann zur Verbesserung der Gleitfähigkeit gegenüber dem Blech 1 in seinem Kaltverformungsbereich 11 verchromt sein. Es ist ferner mög­ lich, den Kaltverformungsbereich 11 oder die Oberflächen 13 des Formgebungsstem­ pels 12 mit einer Schmierung zu versehen, um die für die Kaltverformung erforderli­ chen und in den Kaltverformungsbereich 11 einzuleitenden Kräfte zu verringern, ohne das Ergebnis der Verformung zu verschlechtern. Das Ergebnis der Verformung kann auch dadurch verbessert werden, daß oberhalb der Oberseite 15 des Bleches 1 eine Negativform 16 vorgesehen ist, die sich in der Ausnehmung 17 im Oberwerkzeugkör­ per 4 befindet. In diese Negativform 16 wird der Kaltverformungsbereich 11 des Ble­ ches 1 hineingedrückt und die Negativform 16 unterstützt dabei die Verformung des Bleches 1.

Selbstverständlich ist es möglich, die Presse 2 in der Weise zu gestalten, daß der Formgebungsstempel 12 feststehend und der Unterwerkzeugkörper 8 mit der unteren Klemmfläche 9 in der Weise beweglich ist, daß nach Verfahren des Preßbalkens 3 mit dem Oberwerkzeug 4 auf das auf der unteren Klemmfläche 9 liegende Blech 1 dieses in den Bereichen 10 festklemmt und dann weiterbewegt, bis der Formgebungsstempel 12 den Kaltverformungsbereich 11 des Bleches 1 in dem vorgesehenen Maße ver­ formt hat.

Claims (22)

1. Vorrichtung zur physikalischen Stabilisierung eines Bleches durch Kaltformgebung in einer hydraulischen oder pneumatischen Presse mit einem in vertikalen Richtun­ gen beweglichen Preßbalken, an dem ein metallischer Oberwerkzeugkörper vorge­ sehen ist, an dessen Unterseite eine obere Klemmfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Klemmfläche (6) Bereiche (10) des Bleches (1), die nicht an der Kaltverformung teilnehmen, auf einer unteren Klemmfläche (9) unbe­ weglich festklemmend beaufschlagt, die an einem metallischen Unterwerkzeug­ körper (8) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterwerkzeug­ körper (8) an einem Tisch (7) der Presse (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterwerk­ zeugkörper (8) unbeweglich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (10) einen Kaltverformungsbereich (11) des Bleches (1) mindestens teilweise um­ gehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Klemmflächen (6, 9) eine Flächenpressung vorgesehen ist, die größer ist als eine Bruchkraft des Bleches (1) in seinem Kaltverformungsbereich (11).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflä­ chen (6, 9) mit die Klemmkräfte gegenüber dem Blech (1) optimierenden Oberflä­ chenvergütungen versehen sind, die aus einer Härtung, einer eine Haftreibung er­ höhenden Beschichtung oder einer verbesserten Rauhtiefe bestehen können.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Presse (2) ein vertikal beweglicher Formgebungsstempel (12) vorgesehen ist, der den Kaltver­ formungsbereich (11) des Bleches (1) verformend und stabilisierend beaufschlagt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formge­ bungsstempel in seinen dem Kaltverformungsbereich (11) zugekehrten Oberflächen (13) mit einer Verchromung versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Oberflächen (13) und dem Kaltverformungsbereich (11) eine Schmierung vorgese­ hen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formge­ bungsstempel (12) an einem doppelwirkenden Hydraulik- oder Pneumatikzylinder (14) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Form­ gebungsstempel (12) feststehend und der Unterwerkzeugkörper (8) vertikal be­ weglich ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Formgebungsstempeln (12) für ein Blech (1) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebungs­ stempel (12) unterschiedliche geometrische Formen aufweisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formge­ bungsstempel (12) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer dem Formgebungsstempel (12) abgewandten Oberseite des Bleches (1) eine dem Form­ gebungsstempel (12) korrespondierende Negativform (16) vorgesehen ist, in die der Kaltverformungsbereich (11) bei seiner Verformung hineinragt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativ­ form (16) in einer im Oberwerkzeugkörper (4) vorgesehenen Ausnehmung (17) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativ­ form (16) aus einem Elastomer besteht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Negativ­ form aus einer hydraulischen oder pneumatischen Vorrichtung besteht.

19. Verfahren zur physikalischen Stabilisierung eines Bleches durch Kaltformgebung in einer hydraulischen oder pneumatischen Presse, in der das Blech mit seinen Berei­ chen, die nicht an einer Kaltformgebung teilnehmen, auf eine an einem metallischen Unterwerkzeug vorgesehene untere Klemmfläche aufgelegt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß gegen die untere Klemmfläche (9) ein an einem in vertikalen Rich­ tungen beweglichen Pressbalken vorgesehener Oberwerkzeugkörper (4) mit seiner oberen Klemmfläche (6) verfahren wird und das Blech (1) zwischen den oberen und unteren Klemmflächen (6, 9) unbewegbar fest eingespannt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zu den zwi­ schen den Klemmflächen (6, 9) fest eingespannten Bereichen (10) ein Kaltverfor­ mungsbereich (11) des Bleches (1) von einem Formgebungsstempel (12) im Rah­ men seiner Relativbewegung zum Pressbalken (3) verformt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltver­ formungsbereich (11) in eine die Kaltverformung unterstützende Negativform (16) hineingedrückt wird, die mit dem Formgebungsstempel (12) korrespondiert.

22. Verfahren nach Anspruch 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (1) mit seinem Kaltverformungsbereich (11) bei der Kaltverformung gegen eine die Verformung unterstützende elastomere, pneumatische oder hydraulische Vorrich­ tung der Negativform (16) gepreßt wird.