DE19751316A1 - Verfahren und Vorrichtung zur räumlichen Umformung von Flächenelementen aus Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur räumlichen Umformung von Flächenelementen aus Metall, bei welchem das Flächenelement mit seinem wenigstens einen umzuformenden Bereich in einer Presse angeordnet ist, die ein Ober- und ein Unterwerkzeug auf­ weist, welche mit mindestens einem an Ober- oder Unter­ werkzeug befestigten Umformkörper versehen ist, wobei sich das Flächenelement beim Pressen zumindest teilweise an die Konturen von Ober- und Unterwerkzeug anlegt.

Aus der DE-AS 12 22 881 ist beispielsweise ein der­ artiges Verfahren zum Pressen von Platten mit Ausbauchun­ gen bekannt, bei dem in die Ober- und Unterwerkzeug bil­ denden Matrizen jeweils Zapfen auf Lücke gesetzt vorhan­ den sind, wobei sich während des Umformvorgangs eine bleibende wellenförmige Verformung der Blechplatten ergibt.

Nachteiligerweise wird hier das zu verformende Blech lediglich in den den Zapfen gegenüberliegenden Bereichen druckbeansprucht, so daß es zu einer Beschädigung der Oberfläche der Blechplatte im Randbereich der Zapfen kommt.

Darüber hinaus ist aus der DE-PS 36 10 022 ein Ver­ fahren zur Herstellung von Sicken in einem Blech bekannt, bei welchem das Blech in seinem Bereich, der einen zur Einformung einer Sicke vorgesehenen Verformungsbereich umgibt, zwischen einem Unterwerkzeug und einem Oberwerk­ zeug miteinander zugewandten Pressflächen, welche jeweils einer Ausnehmung aufweisen, fest eingespannt und mit sei­ nem Verformungsbereich über einen Sickenbalken gezogen wird, so daß das zwischen Unten- und Oberwerkzeug einge­ legte Blech sickenartig verformt wird.

Auch hier findet nur im Bereich des Sickenbalkens eine Druckeinwirkung auf den im Blech auszuformenden Bereich statt, so daß während der Umformung Kanten, Rie­ fen und dgl. entstehen, die die optische Gleichmäßigkeit des umgeformten Bleches stören.

Letztlich ist aus der DE-OS 16 02 578 ein Verfahren zum Einpressen mehrere Sicken in eine Blechtafel in einem Arbeitsgang bekannt, bei der das zwischen Ober- und Unterwerkzeug angeordnete Blech zunächst mittels zahlrei­ cher, separat verfahrbarer Niederhalter am Unterwerkzeug fixiert wird, wobei dann zwischen den Niederhaltern ange­ ordnete Stempel im Zusammenwirken mit im Unterwerkzeug angeordneten Formhöhlungen eine Umformung des Bleches vornehmen. Dies ist nicht nur ein sehr kompliziertes Ver­ fahren, sondern auch hier kommt es aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher auf das Blech einwirkenden Werkzeugen zu Kanten, Riefen od. dgl. in der Oberfläche des Bleches, die bei einer späteren Verwendung beispielsweise als sichtbares Fassadenelement optisch sehr nachteilig sind.

Ausgehend von dem zuerst genannten Stand der Technik besteht nun die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfah­ ren zu schaffen, mit dem aus Metall bestehende Flächen­ elemente auf oberflächenschonende Weise umgeformt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merk­ malen des Anspruchs 1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach der umzuformende Bereich des Flächenelements während des Pressvorgangs durch minde­ stens einen an Ober- oder Untergesenk angeordneten, inkompressiblen und unter Druckeinwirkung fließfähigen und nach der Druckentlastung im wesentlichen die ursprüngliche Gestaltung annehmenden Umformkörper teil­ weise in wenigstens eine Formhöhlung des Gegenwerkzeuges ausgeformt wird, ohne daß der umzuformende Bereich in Anlage an die die Formhöhlung begrenzenden Flächen gerät.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird es auf vor­ teilhafte Weise erreicht, daß der umzuformende Bereich des Flächenelementes sehr gleichmäßig beansprucht wird, so daß auch in Randbereichen des Umformbereichs das Ent­ stehen von Riefen, Kanten etc. verhindert wird. Insbeson­ dere bei der Verwendung der mit einem oder mehreren zu formenden Bereichen versehenen Flächenelementen als Sichtelemente ist es sehr wichtig, Beschädigungen oder Beeinträchtigungen der Oberflächen zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur räumlichen Umformung von Flächenelementen aus Metall mit einer ein Ober- und ein Unterwerkzeug aufweisenden Presse, welche mit mindestens einem Umformkörper versehen ist, wobei sich ein zwischen Ober- und Unterwerkzeug angeordnetes Flächenelement während des Preßvorgangs zumindest teilweise an die Oberflächenkonturen anlegt.

Ausgehend von der ursprünglich genannten Aufgabe ergibt sich die Lösung aus dem Anspruch 2, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach der wenigstens eine Umformkörper aus einem inkompressiblen, aus unter Druckeinwirkung fließfähigen und nach der Druckentlastung im wesentlichen die ursprüngliche Gestalt annehmenden Material gebildet wird und daß der Umformkörper den umzu­ formenden Bereich des Flächenelements während des Umform­ vorgangs durch eine im wesentlichen gleichmäßige Druck­ beaufschlagung teilweise in mindestens eine Formhöhlung hinein ausformt.

Mit Hilfe eines derartigen Umformkörpers wird es erreicht - wie oben schon gesagt - möglichst vollständig gleichmäßig verformte und keine äußeren Beschädigungen aufweisende Flächenelemente zu schaffen. Dies gilt insbe­ sondere auch für ein mehrere Umformkörper aufweisendes Ausführungsbeispiel, bei dem bei hoher Identität der ein­ zelnen Auswölbungen keine optischen Beeinträchtigungen der Oberfläche zu erkennen sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Ober- und Unterwerkzeug mit einem plattenförmigen Umformkörper versehen, der bereits zu Beginn des Umform­ vorganges auf vorteilhafte Weise das Blech fixiert, wobei bei zunehmender Druckbelastung durch eine im wesentlichen vollständig reversible Formänderung des Umformkörpers das Blech in gegenüberliegende Formhöhlungen verformt wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist letztlich der plattenförmige Umformkörper einseitig durch einen Rahmen eingespannt, wodurch eine reversible Verfor­ mung des Umformkörpers lediglich in Richtung der Formhöh­ lungen stattfinden kann. Dies führt dazu, daß einerseits der aufzubringende Druck wesentlich geringer sein kann, wobei ebenfalls der Hub der gesamten Vorrichtung sich minimiert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteranspruch sowie der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur räumlichen Umformung von Flächenelementen aus Metall,

Fig. 2 eine ausschnittsweise Vergrößerung eines Umformbe­ reiches der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vor der Umformung,

Fig. 3 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Umformbe­ reichs der Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach der Umformung und

Fig. 4 einen stark vergrößerten Ausschnitt des Umformbe­ reiches gemäß Fig. 3.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur räumli­ chen Umformung von Flächenelementen aus Metall insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Eine derartige Vorrichtung weist ein Oberwerkzeug 11 und ein Unterwerkzeug 12 auf. Das Oberwerkzeug 11 wird im wesentlichen aus einer Kopfplatte 13 und einer Druck­ platte 14 gebildet, wobei in einer Einsenkung 15 in einer zum Unterwerkzeug 12 weisenden Fläche 16 ein aus Vulkul­ lan (R) bestehender plattenförmiger Umformkörper 17 mit Hilfe eines aus Spannleisten 18 bestehenden Rahmens R befestigt ist.

Das Unterwerkzeug 12 weist eine Grundplatte 19 und eine Formplatte 20 auf. Eine zum Oberwerkzeug 11 weisende Fläche 21 der Formplatte 20 ist mit zahlreichen Formhöh­ lungen 22 versehen, die dem plattenförmigen Umformkörper 17 gegenüberliegend angeordnet sind.

In der Fig. 2 ist zu erkennen, daß zwischen dem aus Vulkullan (R) Umformkörper 17 und der mit Formhöhlungen 22 versehenen Fläche 21 der Formplatte 20 ein metalli­ sches Flächenelement 23 mit zahlreichen umzuformenden Bereichen U angeordnet ist.

Beim Vergleich der Fig. 1 mit der Fig. 2 erkennt man, daß das Oberwerkzeug 11 bereits in x-Richtung an das Unterwerkzeug herangefahren worden ist. Durch die Beauf­ schlagung der Vorrichtung 10 mit einer Kraft F wird nun die in Richtung zum Unterwerkzeug 12 aus dem Rahmen her­ ausragende Umformplatte 17 einschließlich des Metallble­ ches 23 gegen die Fläche 21 der Formplatte 20 gepreßt, wobei die aus Vulkullan (R) bestehende Umformplatte 17 aufgrund der Druckbelastung ihre äußere Form unter Mit­ nahme des Metallblechs 23 in Richtung der Formhöhlungen 22 verändert (s. Fig. 3 und 4). Ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Stellung der Vorrichtung 10 bewegt sich das Oberwerkzeug 11 bis zur Beendigung der Verfor­ mung nur um etwa 1 mm auf das Unterwerkzeug 12 zu. Da die Verdrängung des Materials des Umformkörpers 17 aber aus­ schließlich in Richtung der Formhöhlungen 22 der Form­ platte 20 geschehen kann, ist die mögliche Tiefe der Aus­ wölbung A je nach Wunsch deutlich größer.

In der Fig. 4 erkennt man, daß sich der Umformkörper 17 jeweils in die Formhöhlungen 22 hinein gleichmäßig wölbt, ohne daß ein Kontakt zwischen einer Auswölbung A und den Begrenzungsflächen der Formhöhlungen 22 herge­ stellt wird. Aufgrund des abgerundeten Übergangs von der Fläche 21 in die Formhöhlungen 22 sowie einer sehr gleichmäßigen Druckbelastung des Metallbleches 23 durch die imkompressible, ihre Gestalt in Richtung der Formhöh­ lungen 22 verändernde Umformplatte 17 ergibt sich ein sehr gleichmäßiger Übergang aus den geradlinigen, unver­ formten Bereichen der Fläche 21 des Metallbleches hin zu den Auswölbungen A. Auch wird durch die gleichmäßige Druckbelastung der geradlinigen Wandbereiche des Umform­ körpers 17 schon von Beginn der Umformung an ein Nach­ fließen des Materials des Flächenelementes 23 während der Herstellung der Auswölbungen A fast vollständig verhin­ dert, wodurch das Flächenelement 23 auch nach der Verfor­ mung sich insgesamt in einer Ebene erstreckt. Im Ergebnis wird ein mit Auswölbungen A versehenes, ebenes Flächen­ element 23 geschaffen, welches eine im wesentlichen beschädigungslose Oberfläche aufweist, die auch geeignet ist, beispielsweise als sichtbares Verkleidungselement verwendet zu werden.

Aufgrund der nur kurzzeitigen Druckbelastung des Umformkörpers 17 aus Vulkullan (R) sind die in die Form­ höhlung 22 hineinragenden Ausformungen bei Druckentla­ stung nahezu vollständig reversibel.

Claims (7)

1. Verfahren zur räumlichen Umformung von Flächen­ elementen aus Metall, bei welchem das Flächenelement mit seinem wenigstens einen umzuformenden Bereich in einer Presse angeordnet ist, die ein Ober- und ein Unterwerk­ zeug aufweist, welche mit mindestens einem an Ober- oder Unterwerkzeug befestigten Umformkörper versehen ist, wobei sich das Flächenelement beim Pressen zumindest teilweise an die Konturen von Ober- und Unterwerkzeug anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der umzuformende Bereich des Flächenelements während des Pressvorgangs durch mindestens einen an Ober- oder Untergesenk angeord­ neten, inkompressiblen und unter Druckeinwirkung fließfä­ higen und nach der Druckentlastung im wesentlichen die ursprüngliche Gestalt wieder annehmenden Umformkörper teilweise in wenigstens eine Formhöhlung des Gegenwerk­ zeuges ausgeformt wird, ohne daß der umzuformende Bereich in Anlage an die die Formhöhlung begrenzenden Flächen gerät.

2. Vorrichtung zur räumlichen Umformung von Flächen­ elementen aus Metall mit einer ein Ober- und ein Unter­ werkzeug aufweisenden Presse, welche mit mindestens einem Umformkörper versehen sind, wobei sich ein zwischen Ober- und Unterwerkzeug angeordnetes Flächenelement während des Preßvorgangs zumindest teilweise an die Oberflächenkontu­ ren anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens einen Umformkörper (17) aus einem inkompressiblen, unter Druckeinwirkung fließfähigen und nach der Druckentlastung im wesentlichen die ursprüngliche Gestalt wieder anneh­ menden Material gebildet wird und daß der Umformkörper (17) den umzuformenden Bereich (W) des Flächenelements (23) während des Umformvorgangs durch eine im wesentli­ chen gleichmäßige Druckbeaufschlagung teilweise in minde­ stens eine Formhöhlung (22) hinein ausformt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ober- oder das Unterwerkzeug (11, 12) mit einer Vielzahl von Umformkörpern (17) versehen ist, denen jeweils Formhöhlungen (22) gegenüberliegend angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ober- oder das Unterwerkzeug (11, 12) mit einem plattenförmigen Umformkörper (17) versehen ist, dem wenigstens eine Formhöhlung (22) gegenüberliegend ange­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Umformkörper (17) von einer seitlich umlaufenden Abstützung umgeben ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der plattenförmige Umformkörper innerhalb eines Rahmens (R) an Ober- oder Unterwerkzeug angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rahmen (R) des plattenförmigen Umformkörpers (17) aus am Ober- oder Unterwerkzeug angeordneten Spann­ leisten (18) gebildet ist.