DE19809746A1

DE19809746A1 - Vorrichtung zur hydraulischen Umformung von metallischen Hohlkörpern

Info

Publication number: DE19809746A1
Application number: DE19809746A
Authority: DE
Inventors: Juergen Kleinschmidt
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-16
Also published as: PT940199E; EP0940199A2; US6018971A; EP0940199B1; CZ78299A3; EP0940199A3; DE59900662D1; CZ295420B6; ES2163906T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydraulischen Umformung von metallischen Hohlkörpern. In einem Pressenrahmen (2) ist ein Formwerkzeug (7) angeordnet mit einem von einer Offenstellung in eine Schließstellung vertikal geführt verlagerbaren Unterteil (8) und einem beweglich abgestützten Oberteil (9). Das Unterteil (8) ist in der Schließstellung durch einen zwei Sperrblöcke (17, 18) umfassenden Sperrkörper (16) arretierbar. Das Oberteil (9) wird hydraulisch gegen das Unterteil (8) angepreßt. Die Abstützung des Oberteils (9) am Pressenrahmen (2) erfolgt über ein Hydraulikkissen (13), welches von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (14, 15) gebildet ist. Nach dem Einlegen des umzuformenden Hohlkörpers wird das Unterteil (8) durch einen Hubtisch (10) in die Schließstellung hochgefahren. Danach schwenken die Sperrblöcke (17, 18) unter den Hubtisch (10). Das Hydraulikkissen (13) wird mit Druck beaufschlagt. Der ausgeführte Hub ist hierbei klein. Beim anschließenden Innenhochdruckumformvorgang ist das Formwerkzeug (7) eingespannt zwischen mechanischer Abstützung nach unten und hydraulischer Abstützung nach oben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur hydraulischen Umformung von metallischen Hohlkörpern mit einem in einem Pressenrahmen angeordneten Formwerkzeug.

Zur hydraulischen Umformung von metallischen Hohlkörpern, insbesondere rohrförmigen Bauteilen, mittels Innenhoch druck ist es bekannt, den Hohlkörper in ein zunächst of fenes zweiteiliges Formwerkzeug aus Oberteil und Unter teil zu legen, dann das Formwerkzeug zu schließen und an schließend an mindestens einem Ende des Hohlkörpers einen Abdichtdorn zu fixieren, über den ein hydraulischer In nenhochdruck im Hohlkörper aufgebracht wird, um diesen entsprechend den vorgegebenen Konturen im Formwerkzeug zu verformen.

Hierbei kommen überwiegend hydraulische Zuhaltepressen zum Einsatz mit einem ortsfest angeordneten Unterteil und einem verlagerbaren Oberteil. Das Oberteil wird über Hydraulikzylinder geschlossen bzw. geöffnet. Steuerungs mäßig ist die Haltepresse so ausgelegt, daß sie während des Hydroformprozesses das Formwerkzeug über längere Zeit zuhält. Entsprechend des Öffnungshubs müssen die Zylinder den gesamten Weg ausführen. Hieraus resultieren entspre chend hohe Taktzeiten. Da auch die Schließkraft beim In nenhochdruckumformverfahren verhältnismäßig groß ist, ist zudem eine sehr aufwendige Hydraulikanlage erforderlich.

Ferner zählen Pressen zum Stand der Technik, bei denen eine mechanische Verriegelung des Formwerkzeugs erfolgt. Durch die bei der hydraulischen Umformung wirkenden Kräfte und die hierdurch hervorgerufenen Reaktionskräfte kann es zu einer Längendehnung der Seitenständer des Pressengestells kommen mit der Folge, daß sich das Form werkzeug öffnet. Dies führt dazu, daß der Hohlkörper bei der Umformung in der Trennebene zwischen Unterteil und Oberteil nicht formschlüssig gehalten wird, was sich nachteilig auf die Qualität des Umformerzeugnisses aus wirkt. Demzufolge ist ein Nachsetzen des Formwerkzeugs beim Umformvorgang notwendig, was jedoch bei den bekann ten Pressen gar nicht oder nur durch eine aufwendige Kon struktion verwirklicht werden kann.

Der Erfindung liegt daher ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur hydraulischen Umformung von metallischen Hohlkörpern zu schaffen, die mit einfacheren Mitteln einen schnellen und präzisen Schließvorgang des Formwerkzeugs bei genügend großen Öff nungshüben gewährleistet und einen wirtschaftlicheren Hy droformprozeß ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.

Kerngedanke der Erfindung bildet eine Vorrichtung, deren Unterteil von einer Offenstellung in eine Schließstellung vertikal geführt verlagerbar ist, wobei das Unterteil in der Schließstellung durch einen Sperrkörper arretierbar und das Oberteil beim Umformvorgang hydraulisch gegen das Unterteil anpreßbar ist.

Der Sperrkörper kann ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.

Zum Einlegen eines umzuformenden Hohlkörpers befindet sich der Unterteil in der Offenstellung. Auch der Sperr körper ist geöffnet. Nach dem Einlegen des Hohlkörpers wird das Formwerkzeug zusammengefahren. Dies geschieht mittels eines Hubtisches, der von einem Hydraulikzylinder verlagert wird.

Das Unterteil gelangt in die Schließstellung mit dem Oberteil und wird hier durch den Sperrkörper arretiert. Anschließend wird das Oberteil hydraulisch gegen das Un terteil gepreßt. Der ausgeführte Hub ist hierbei sehr klein. Beim anschließend durchgeführten Innenhochdruckum formvorgang ist das Formwerkzeug eingespannt zwischen me chanischer Abstützung nach unten und hydraulischer Ab stützung nach oben.

Bei einer eventuellen Längendehnung in den Seitenständern des Pressenrahmens erfolgt ein sofortiges selbsttätiges Nachsetzen des hydraulisch abgestützten Oberteils. Ein Öffnen bzw. Versetzen des Formwerkzeugs ist hierdurch un möglich. Dies gewährleistet einen präzisen Umformvorgang. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich ferner durch kurze Taktzeiten aus. Der Hubzylinder des Unter teils muß keine Umform- bzw. Verformkräfte aufbringen. Die Schließzylinder des Oberteils bilden eine hydrauli sche Abstützung und müssen bei einer Längendehnung im Pressenrahmen lediglich nachsetzen. Die Hydraulikanlage kann dementsprechend einfacher und kostengünstiger ausge führt werden.

Nach den Merkmalen des Anspruchs 2 ist das Oberteil über ein Hydraulikkissen am Pressenrahmen abgestützt. Dieses umfaßt mindestens eine hydraulisch wirkende Kolben-Zylin der-Einheit (Anspruch 3). Für die Praxis bietet sich der Einsatz von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten an.

Zur Verlagerung des Sperrkörpers in seine Arretierposi tion ist dieser nach den Merkmalen des Anspruchs 4 schwenkbar.

Die Alternative gemäß Anspruch 5 sieht vor, daß der Sperrkörper translatorisch in seiner Arretierposition verlagerbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun gen schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vor richtung;

Fig. 2 ebenfalls in perspektivischer Darstellungs weise eine zweite Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 teilweise im vertikalen Querschnitt einen Ausschnitt aus einem Pressenrahmen mit der Darstellung eines Hydraulikkissens.

In den Fig. 1 und 2 tragen einander entsprechende Bau teile die gleichen Bezugszeichen.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur hydraulischen Um formung von metallischen Hohlkörpern. Die Vorrichtung um faßt einen auf Bodenträgern 1 ortsfest gelagerten Pres senrahmen 2. Der Pressenrahmen 2 wird von einer vorderen Rahmenplatte 3 und einer hinteren Rahmenplatte 4 gebil det, welche unter Eingliederung eines oberen Querträgers 5 und eines unteren Querträgers 6 gegeneinander verspannt sind.

Im Pressenrahmen 2 ist ein Formwerkzeug 7 angeordnet. Das Formwerkzeug 7 ist zweigeteilt mit einem Unterteil 8 und einem Oberteil 9.

Das Unterteil 8 ist von einer Offenstellung in eine Schließstellung vertikal geführt verlagerbar. In der Fig. 1 ist die Schließstellung dargestellt.

Die Verlagerung des Unterteils 8 erfolgt durch einen Hub tisch 10, der über einen Hubzylinder 11 hydraulisch auf wärts bzw. abwärts bewegt werden kann. Mit 12 ist eine Führungsstange des Hubtischs 10 bezeichnet.

Das Oberteil 9 stützt sich mittelbar am Pressenrahmen 2 beweglich ab. Hierzu ist das Oberteil 9 an einem Hydrau likkissen 13 befestigt. Das Hydraulikkissen 13 wird von zwei hier schematisch angedeuteten hydraulisch wirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten 14, 15 gebildet. Diese sind mit ihren Zylindern am Oberteil 9 und mit ihren Kolben am oberen Querträger 5 festgelegt. Die Zylinderunterseite ist als Aufspannplatte ausgebildet.

Nach dem Einlegen eines umzuformenden Hohlkörpers wird das Unterteil 8 von der Offenstellung in die Schließstel lung durch den Hubtisch 10 angehoben. Das Hydraulikkissen 13 ist dabei drucklos.

Nach Erreichen der Schließstellung wird das Unterteil 8 durch einen Sperrkörper 16 arretiert.

Der Sperrkörper besteht aus einer Einheit von zwei Sperr blöcken 17 und 18, welche jeweils über einen an einem He belarm 19, 20 angreifenden Hydraulikzylinder 21, 22 um ein Drehlager 23, 24 schwenkbar sind.

In der Darstellung der Fig. 1 befindet sich der in Bildebene linke Sperrblock 17 in der Arretierposition un ter dem Hubtisch 10, wohingegen der rechte Sperrblock 18 ausgeschwenkt gezeigt ist.

Nachdem das Formwerkzeug 7 geschlossen ist, wird das Hydraulikkissen 13 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch wird das Oberteil 9 hydraulisch gegen das mechanisch verrie gelte Unterteil 8 gepreßt. Der ausgeführte Hub des Ober teils 9 ist hierbei klein. Anschließend erfolgt der In nenhochdruckumformvorgang. Während der Umformung ist das Hydraulikkissen 13 druckbeaufschlagt, so daß ein selbst tätiges Nachsetzen des Oberteils 9 bei einer möglichen Längendehnung der Seitenständer 25, 26 des Pressenrahmens 2 erfolgt. Eine Spaltbildung bzw. ein Versatz im Form werkzeug 7 wird hierdurch vermieden.

Nach Abschluß des Innenhochdruckumformvorgangs wird das Formwerkzeug 7 geöffnet. Hierzu gibt der Sperrkörper 16 den Hubtisch 10 frei, indem die Sperrblöcke 17, 18 aus schwenken. Gleichzeitig wird das Hydraulikkissen 13 druckentlastet. Hubtisch 10 und Unterteil 8 werden abge senkt, worauf das Umformerzeugnis entnommen und der Wei terbearbeitung zugeführt werden kann.

Die in der Fig. 2 dargestellte Vorrichtung entspricht vom grundsätzlichen Aufbau derjenigen der Fig. 1. Im Un terschied zur vorbeschriebenen Ausführungsform ist ein Sperrkörper 27 vorgesehen, der translatorisch, also in einer geradlinigen Bewegung verlagerbar ist.

Der Sperrkörper 27 umfaßt einen einteiligen Sperrblock 28 mit Aussparungen 29 zur Durchführung der Kolbenstange des Hubzylinders 11 bzw. der Führungsstangen 12 (vgl. Fig. 1).

Nachdem das Unterteil 8 zusammen mit dem Hubtisch 10 die Schließstellung erreicht hat, wird der Sperrkörper 27 mit Hilfe von Hydraulikzylindern 30, welche an Anschlagarmen 31, 32 des Sperrblocks 28 angreifen, auf einer horizonta len Führungsbahn 33 unter den Hubtisch 10 geschoben. Hierdurch wird das Unterteil 8 arretiert und mechanisch abgestützt. Die hydraulische Abstützung des Oberteils 9 und der Umformvorgang erfolgt in gleicher Weise wie bei der vorbeschriebenen Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Anhand der Fig. 3 ist die Ausbildung eines Hydraulik kissens 34 näher erläutert.

Das Hydraulikkissen 34 umfaßt eine Kolben-Zylinder-Ein heit 35 mit zwei Kolben 36, 36' und einem gemeinsamen Zy linder 37. Die Kolben 36, 36' und der Zylinder 37 sind an vertikalen Säulen 38, 38' geführt. Der Zylinder 37 ist am Oberteil 39 eines Werkzeugs festgelegt, wohingegen die Kolben 36, 36' am oberen Querträger 40 eines Pressenrah mens anliegen. Auf der Oberseite des Querträgers 40 sind die Säulen 38, 38' in Lagerbauteilen 41, 41' gehalten. Endseitig der Säulen 38, 38' sind Hubbegrenzer 42, 42' vorgesehen.

In den zwischen den Kolben 36, 36' und dem Zylinder 37 ausgebildeten Zylinderräumen 43, 43' befindet sich Hydraulikflüssigkeit 44. Die Zylinderräume 43, 43' stehen über eine Verbindungsbohrung 45 miteinander in Kontakt.

Hierdurch ist ein Druckausgleich gewährleistet. Mit 46 ist ein Anschluß zu einem Steuerventil bezeichnet. Der Hub des Hydraulikkissens 34 ist durch den Pfeil A ver deutlicht.

Während der Umformung ist das Hydraulikkissen 34 druckbe aufschlagt. Bei einer möglichen Längendehnung der Seiten ständer des hier nicht dargestellten Pressenrahmens ge währleistet das Hydraulikkissen 34 ein selbsttätiges Nachsetzen des Oberteils 39. Demzufolge wird eine Spalt bildung bzw. ein Versatz im Formwerkzeug vermieden.

Bezugszeichenliste

1

Bodenträger

2

Pressenrahmen

3

vordere Rahmenplatte

4

hintere Rahmenplatte

5

oberer Querträger

6

unterer Querträger

7

Formwerkzeug

8

Unterteil v.

7

9

Oberteil v.

7

10

Hubtisch

11

Hubzylinder

12

Führungsstangen

13

Hydraulikkissen

14

Kolben-Zylinder-Einheit

15

Kolben-Zylinder-Einheit

16

Sperrkörper

17

Sperrblock

18

Sperrblock

19

Hebelarm

20

Hebelarm

21

Hydraulikzylinder

22

Hydraulikzylinder

23

Drehlager

24

Drehlager

25

Seitenständer

26

Seitenständer

27

Sperrkörper

28

Sperrblock

29

Aussparung

30

Hydraulikzylinder

31

Anschlagarm

32

Anschlagarm

33

Führungsbahn

34

Hydraulikkissen

35

Kolben-Zylinder-Einheit

36

Kolben

36

' Kolben

37

Zylinder

38

Säule

38

' Säule

39

Oberteil

40

Querträger

41

Lagerbauteil

41

' Lagerbauteil

42

Hubbegrenzer

42

' Hubbegrenzer

43

Zylinderraum

43

' Zylinderraum

44

Hydraulikflüssigkeit

45

Verbindungsbohrung

46

Anschluß
H Hub

Claims

1. Vorrichtung zur hydraulischen Umformung von metalli schen Hohlkörpern, welche ein in einem Pressenrahmen (2) angeordnetes Formwerkzeug (7) aufweist mit einem von einer Offenstellung in eine Schließstellung ver tikal geführt verlagerbaren Unterteil (8) und einem beweglich abgestützten Oberteil (9, 39), wobei das Unterteil (8) in der Schließstellung durch einen Sperrkörper (16, 27) arretierbar und das Oberteil (9, 39) hydraulisch gegen das Unterteil (8) anpreßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (9, 39) über ein Hydraulikkissen (13, 34) am Pressenrah men (2) abgestützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikkissen (13, 34) mindestens eine Kolben-Zylinder-Einheit (14, 15, 35) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper (16) schwenkbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper (27) translatorisch verlagerbar ist.