DE19724766C2

DE19724766C2 - Verfahren zum hydromechanischen Tiefziehen und zugehörige Einrichtung

Info

Publication number: DE19724766C2
Application number: DE1997124766
Authority: DE
Inventors: Klaus Siegert; Michael Ziegler
Original assignee: Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Current assignee: Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: DE19724766A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydromechanischen Tiefziehen und eine zugehörige Einrichtung entsprechende des Oberbegriffs des ersten und vierten Patentanspruches.

Beim hydromechanischen Tiefziehen legt sich das Blech bei vertikaler Abwärtsbewegung des Stempels aufgrund der vom Stempel in das Blech eingeleiteten Kräfte und aufgrund des hydraulischen Gegendruckes an den Stempel an. Dabei wird das Blech zwischen Ziehring und Niederhalter geführt. Aufgrund des Gegendruckes ergeben sich günstige Spannungs verhältnisse im Blech, die beim Abwärtsfahren des Stempels das Blech an den Stempel pressen und bei geeigneter Wahl des Gegendruckes auch das Ziehen konische Ziehteile ohne Falten 2. Art in einem Zug ermöglichen, was im konventionellen Tiefziehverfahren nicht möglich ist. Weiterhin wird es möglich, verglichen mit dem konventionellen Tiefziehen, tiefere Blechformteile zu ziehen. Je größer dabei der Gegendruck ist, desto günstiger ist die Krafteinleitung in die Umformzone des Bleches, die zwischen Ziehring und Niederhalter gegeben ist. Um den Gegendruck aufbauen zu können ist in bekannter Weise eine Dichtung zwischen dem Randbereich des Bleches und dem Ziehring angeordnet. In den Druckschriften 40 35 005 A1, DE 40 38 866 A1, DE 41 12 656 A1 und EP 07 54 508 A1 werden Einrichtungen und Verfahren beschrieben, mit welchen die Niederhalterkraft (Blechhalterkraft) während des Tief ziehens gezielt beeinflußt werden kann. Ist jedoch eine nur relativ geringe Niederhalterkraft erforderlich, wird bei zu hohem Gegendruck oft die genügende Dichtheit der Dichtung nicht mehr gegeben. Die DE-AS 16 02 550 zeigt eine Vorrichtung zum Formen von Hohlkörpern durch hydraulisches Tiefziehen, bei der die Dichtung in einer Nut liegt, die über Kanäle mit dem Druckraum zum hydraulischen Tiefziehen des Werkstückes verbunden ist. Da hierbei der Dichtdruck fest an den sich aufbauenden Umformdruck gekoppelt ist, zieht nahezu jede Werkstückänderung, selbst wenn sie nur den Werkstoff betrifft, eine Vorrichtungsänderung nach sich, um die Dichtheit zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei einem hohen Gegendruck eine zuverlässige Dichtheit zwischen dem Randbereich des Bleches und dem Ziehring zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des 1. und 4. Patentanspruches, gelöst. Dabei wird verfahrensmäßig in bekannter Weise das zwischen zwei Werkzeughälften in Form eines Niederhalters und eines Ziehrings umfangsseitig geführte Blech während des Tiefziehvorganges mittels eines Stempels mit einer Stempelkraft und über einen im Ziehring angeordneten Gegendruckraum mittels eines Druckmediums mit einem Gegendruck beaufschlagt. Der Niederhalter drückt dabei mit seiner Niederhalterkraft auf den Flansch des Bleches. Der Gegendruckraum wird mittels einer zwischen dem Einlaufradius des Ziehringe und dem Rand des Flansches angeordneten Dichtung abgedichtet. Erfindungsgemäß wird die Dichtung in Richtung des Bleches mit einer axialen Dichtungskraft beaufschlagt, wobei die Dichtungskraft so steuerbar ist, daß je nach Gegendruck und Niederhalterkraft immer eine einwandfreie Abdichtung des Gegendruckraumes gewährleistet ist. Die Dichtungskraft kann dabei über eine Druckzuleitung zu einem unter der Dichtung angeordneten Druckraum direkt auf die Dichtung aufgebracht werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Dichtungskraft durch einen auf die Dichtung wirkenden und in einem Ringzylinder angeordneten hydraulischen Ringkolben zu erzeugen. Zu dem in Richtung zur Dichtung weisenden ersten Bereich des Ringzylinders und zu dem gegenüberliegenden zweiten Bereich des Ringzylinders kann jeweils über eine entsprechende Druckzuführung ein Druck zugeleitet werden. Die Differenz zwischen dem Druck multipliziert mit der zugehörigen Fläche im zweiten Bereich und dem Druck multipliziert mit der zugehörigen Fläche im im ersten Bereich ergibt die Dichtungskraft, mit der die Dichtung gegen das Blech gedrückt wird. Vorteilhafterweise ist die Dichtungskraft in Abhängigkeit vom Stempelweg steuerbar. Die Einrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen besteht bekannterweise aus dem Stempel und aus zwei Werkzeughälften in Form eines Niederhalters und eines Ziehrings. Dazwischen wird das Blech umfangsseitig geführt. Im Ziehring befindet sich der Gegendruckraum mit einer entsprechenden Druckzuführung für das Druckmedium. Zwischen dem Einlaufradius des Ziehrings und dem Flansch des Bleches ist eine Dichtung angeordnet. Diese Dichtung ist in einer Ringnut angeordnet und axial in Richtung des Bleches mit einer Dichtungskraft beaufschlagbar. Dazu greift erfindungsgemäß an der dem Blech gegenüberliegenden Seite der Dichtung ein Ringkolben an, der die Dichtungskraft während des hydromechanischen Tiefziehens auf die Dichtung überträgt. Dazu ist der Ringkolben in einem Ringzylinder angeordnet, wobei in dem in Richtung zur Dichtung weisenden ersten Bereich des Ringzylinders ein erster Druck und in seinem gegenüberliegenden zweiten Bereich ein zweiter Druck vorhanden ist.

Zum Einbringen des Ringzylinders ist der Ziehring senkrecht zur Stempelachse geteilt. In der Teilebene sind beidseitig vom Ringzylinder Dichtungen angeordnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Das Blech 1 wird mit seinem Flansch 1.1 zwischen dem Ziehring 3 und dem Niederhalter 4 geführt. Im Ziehring 3 ist der Gegendruckraum 7 angeordnet. Über eine Druckzuführung Z_G ist dieser mit dem Gegendruck p_G beaufschlagbar. Zwischen dem Flansch 1.1 des Bleches 1 und dem Ziehring 3 ist die Dichtung 5 in einer Ringnut angeordnet. Unter der Dichtung 5 befindet sich in einem Ringzylinder 10 ein Ringkolben 9, der mit seiner Kolbenstange 9.1 gegen die Dichtung 5 drückt. Der Ringkolben 9 teilt den Ringzylinder 10 in einen in Richtung zur Dichtung 5 weisenden ersten Bereich 10.1 und einen zweiten Bereich 10.2. Zum ersten Bereich 10.1 führt eine Druckzuführung Z1 und zum zweiten Bereich eine Druckzuführung Z2. Der Ziehring 3 ist am unteren Ende des Ringzylinders 3 geteilt. In der Trennebene T befinden sich beidseitig zum Ringzylinder 10 Dichtungen 11 und 12.

Während des hydromechanischen Tiefziehens legt sich das Blech 1 bei vertikaler Abwärtsbewegung des Stempels 2 durch die vom Stempel 2 in das Blech 1 eingeleiteten Kräfte (Stempelkraft F_St) und durch den hydraulischen Gegendruck p_G an den Stempel 2 an. Dabei wird der Flansch 1.1 des Bleches 1 zwischen Ziehring 3 und Niederhalter 4 geführt, wobei der Niederhalter 4 mit der Niederhalterkraft F_N gegen den Flansch 1.1 des Bleches 1 drückt.

Der Gegendruck p_G wird über ein Druckmedium erzeugt, welches über die Druckzuführung Z_G dem Gegendruckraum 7 zugeleitet wird. Gleichzeitig wird der zweite Bereich 10.2 des Ringzylinders 10 über die Druckzuleitung Z2 mit dem Druck p₂ beaufschlagt und die Dichtung 5 über den Ringkolben 9 mit der Dichtungskraft F_D gegen den Flansch 1.1 des Bleches 1 gedrückt. Der Druck p₁ im Bereich 10.1 des Ringzylinders 10 ist dabei vorzugsweise Null. Im Druckraum 10.1 wird der Druck p₁ nur bei Einlegen einer neuen Dichtung aufgebracht, kann aber auch auf einem bestimmten Niveau gehalten werden, wodurch sich höhere p₂- Drücke ergeben, was reglungstechnische Vorteile bieten kann. Die Erfindung ermöglicht erstmalig eine entsprechend des Stempelweges s regel- bzw. steuerbare Dichtungskraft F_D.

Neben diesem Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Dichtung 5 nicht über einen Ringkolben sondern direkt in axialer Richtung mit einem Druck zu beaufschlagen (nicht dargestellt).

Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Dichtungssystems ist es möglich, bei geringeren Niederhalterdrücken F_N hohe Gegendrücke p_G aufzubringen und gleichzeitig die Dichtheit des Gegendruckraumes 7 zu gewährleisten. Dadurch ist es möglich, eine bessere Qualität der Ziehteile bei gleich zeitiger Erhöhung des Ziehverhältnisses zu gewährleisten.

Claims

1. Verfahren zum hydromechanischen Tiefziehen wobei ein zwischen zwei Werkzeughälften in Form eines Niederhalters (4) und eines Ziehrings (3) umfangsseitig geführtes Blech (1) während des Tiefziehvorganges mittels eines Stempels (2) mit einer Stempelkraft (F_St) und über einen im Ziehring (3) angeordneten Gegendruckraum (7) mittels eines Druck mediums mit einem Gegendruck (p_G) beaufschlagt wird und der Niederhalter (4) mit einer Niederhalterkraft (F_N) auf den Flansch (1.1) des Bleches (1) drückt und der Gegendruckraum (7) mittels einer zwischen dem Ziehring (3) und dem Flansch (1.1) des Bleches (1) angeordneten Dichtung (5) abgedichtet wird, die in Richtung des Flansches (1.1) mit einer axialen Dichtungskraft (F_D) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskraft (F_D) in Abhängigkeit vom Gegendruck (p_G) und der Niederhalterkraft (F_N) gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskraft (F_D) durch einen auf die Dichtung (5) wirkenden und in einem Ringzylinder (10) angeordneten Ringkolben (9) erzeugt wird, wobei in dem in Richtung zur Dichtung (5) weisenden ersten Bereich (10.1) des Ring zylinders (10) über eine Druckzuführung (Z1) und ein Druckmedium ein Druck (p₁) und in seinem gegenüberliegenden zweiten Bereich (10.2) über eine Druckzuführung (Z2) und ein Druckmedium ein Druck (p₂) erzeugt werden kann, wobei die Differenz des Druckes (p₁) multipliziert mit der zugehörigen Fläche (A1) und des Druckes (p₂) mit der zugehörigen Fläche (A2) die Dichtungskraft (F_D) ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskraft (F_D) in Abhängigkeit vom Stempelweg (s) steuerbar ist.

4. Einrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen, bei dem ein zwischen zwei Werkzeughälften in Form eines eine Niederhalterkraft (F_N) aufbringenden Niederhalters (4) und eines Ziehrings (3) umfangsseitig geführtes Blech (1) während des Tiefziehvorganges mit einem Stempel (2) über ein Druckmedium und eine entsprechende Druckzuleitung (ZG) mit einem Gegendruck (p_G) beaufschlagt wird, wobei zwischen dem Ziehring (3), unter welchem sich der Gegendruckraum (7) befindet, und dem Flansch (1.1) des Bleches (1) eine Dichtung (5) angeordnet ist, die axial in Richtung des Flansches (1.1) mit einem Dichtungsdruck (p_D) beaufschlagbar ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Flansch (1.1) des Bleches (1) gegenüberliegenden Seite der Dichtung (5) ein Ringkolben (9) angreift, der die Dichtungskraft (F_D) während des hydromechanischen Tiefziehens auf die Dichtung (5) überträgt, wobei der Ringkolben (9) in einem Ringzylinder (10), dessen in Richtung zur Dichtung (5) weisender erster Bereich (10.1) mit einem Druck (p₁) und dessen gegenüberliegender zweiter Bereich (10.2) mit einem Druck (p₂) beaufschlagbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehring (3) im Bereich des Ringzylinders (10) senkrecht zur Stempelachse (AS) geteilt ist und daß in der Teilebene (T) beidseitig vom Ringzylinder (10) Dichtungen (11, 12) angeordnet sind.