DE19819950C2 - Umformpresse zum Innenhochdruckumformen und/oder Außenhochdruckumformen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umformpresse zum Innenhochdruckumformen und/oder Außenhochdruckumformen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Umformpresse.

Eine derartige Presse dient zum hydrostatischen Kaltverformen von Hohlprofilen und flächenhaften Blechkörpern, wobei eine der gewünschten Form des Werkstückes entsprechende Druckaufbaukurve des für die Verformung benötigten Werkstückinnen­ druckes realisiert wird und gleichzeitig abhängig vom jeweiligen Innendruck die Zuhaltekräfte des den Blechkörper umgebenden Werkzeuges durch hydroelektronisch geregelte Druckzylinder in festgelegten Flächenabschnitten aufgebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eile Umformpresse zu schaffen, welche als Kombipresse zum Innenhochdruckumformen, zum Außenhochdruckumformen und zum Tiefziehen geeignet ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Umformpresse zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombinationen der beiden unabhängigen Patentansprüche gelöst 1 und 7, die jeweiligen Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Mit der erfindungsgemäßen Kombipresse ist ein Tiefziehen in zwei Operationen möglich, nämlich Stößel-, Blechhalter-Beaufschlagung. Des weiteren ist ein Tiefziehen mit einer Operation möglich, nämlich eine Betätigung von Stößel und Blechhalter gekoppelt sowie Ziehkissen-Betätigung. Des weiteren ist mit der Erfindung eine Außenhochdruck- Umformung und schließlich eine Innenhochdruck-Umformung (einfach wirkend) durchführbar.

Das Tiefziehen mit zweifach wirkenden Operationen und mit entkoppeltem Stößel und Blechhalter erfolgt in der Weise, daß eine Platine eingelegt wird, die Presse zusammenge­ fahren wird, bis der Blechhalter geschlossen und verriegelt ist, und die Bodenzylinder die erforderliche partielle Blechhalteschließkraft aufbringen, der Stößel bis zum unteren Totpunkt weiterfährt, dann verriegelt wird und die Arbeitszylinder von unten den Schließvorgang solange weiterführen, bis auch der Niederhalter restlos verdrängt ist, d. h. auf Block mit den Distanzen steht. Anschließend fahren die Arbeitszylinder nach unten, die Stößel- und Niederhalteriegel werden ausgefahren, und der Stößel fährt auf, wobei er den Niederhalter nach oben mitnimmt.

Beim Tiefziehen mit einfach wirkenden Operationen wird der Stößel nach unten gefahren und verriegelt, wobei er die Platine verformt. Anschließend heben die Arbeitszylinder das Unterwerkzeug an und ziehen die Platine über den starr mit der Presse verriegelten Zylinder. Die Blechhaltefunktion ist bei einfach wirkendem Betrieb Bestandteil des Werkzeugs. Zuletzt fahren die Arbeitszylinder nach unten, der Riegel wird herausgeführt und der Stößel mit angekoppeltem Niederhalter fährt zum oberen Totpunkt auf.

Beim Innenhochdruckumformen von Blechdoppelungen (verschweißt oder lose aufeinandergelegt) wird ebenfalls einfach wirkend gearbeitet. Die Stößel mit gekoppeltem Niederhalter fahren bis zum unteren Totpunkt und schließen das Werkzeug. Die Riegel fahren ein und die Arbeitszylinder bringen von unten den für den jeweiligen partiellen Niederhaltedruck erforderlichen Schließdruck auf, während das Bauteil mit Hilfe von Fluid aufgeblasen wird. Nach erfolgter Umformung fahren die Arbeitszylinder ab, die Riegel heraus und der Stößel mit Niederhalter und Werkzeugoberteil fährt auf.

Bei dem Verfahren zur Außenhochdruck-Umformung werden Stößel und Niederhalter entkoppelt, die Platine wird eingelegt, die Niederhalter werden nach unten gefahren und mit den Arbeitszylindern durch Hochfahren des Flüssigkeitskastens (Wasserkastens) um einige Millimeter verriegelt; anschließend wird erforderlichenfalls die partielle Niederhaltekraft aufgebracht und der Stößel nach unten gefahren, wobei er das Gesenk mit Platine gegen die Flüssigkeit (Wasser) drückt. Kurz bevor der Stößel den unteren Totpunkt erreicht, fahren die Arbeitszylinder auf, und während des gesamten Vorganges wird der Umformvorgang unterbrechungsfrei durchgeführt und der Flüssigkeitsdruck dem Flüssigkeitskasten vorgegebenen Werten angepaßt.

Hat der Stößel den unteren Totpunkt durchfahren, wird er verriegelt und durch die stetig hochfahrenden Arbeitszylinder in die Verriegelung gedrückt. Beim weiteren Hochfahren der Arbeitszylinder verdrängen diese die Niederhaltezylinder und ziehen die eingespannte Platine mittels Flüssigkeitsdruck und hochfahrendem Flüssigkeitskasten über den fixierten Stößel. Sobald der Niederhalter auch auf Block mit den Distanzen und dem Oberholm gedrückt ist, ist die Bauteilkontur durch Fixieren des Ziehringes und des Gesenkes starr vorgegeben. Die Arbeitszylinder erhöhen den Schließdruck und mittels eingeimpften fluidischen Hochdrucks wird der Flüssigkeitsdruck so erhöht, daß die Radien ausgeprägt werden können und der Plastifizierungsvorgang durchgeführt werden kann. Anschließend erfolgt eine Druckentlastung, die Schließzylinder werden abgesenkt, die Riegel ausgefahren und die Stößel mit Niederhalter aufgefahren.

Bei der Innenhochdruck-Umformung von Hohlprofilen sind Stößel und Blechhalter miteinander gekoppelt, während bei der Außendruck-Umformung Stößel und Blechhalter entkoppelt sind.

Das Hohlprofil wird eingelegt, der Stößel wird nach abwärts gefahren, bis das Werkzeug geschlossen ist. Anschließend wird der Stößel verriegelt. Die Arbeitszylinder erzeugen nach kurzem Hub die erforderliche Zuhaltekraft und das zu verformende Teil wird aufgeblasen. Nach dem Umformen entlasten die Arbeitszylinder, der Stößel wird anschließend entriegelt und die Presse wird in die Grundstellung zurückgefahren. Daraufhin kann das fertige Teil entnommen werden.

Mit der Erfindung wird eine vielseitige Verwendbarkeit im Einsatz der Kombipresse erzielt, ein Kippen des Stößels verhindert und ein partielles Regeln des Blecheinzuges vorgenommen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung der Presse nach der Erfindung mit Blechhalter und Stößel in Seitenansicht,

Fig. 2 die Darstellung nach Fig. 1 in Aufsicht bei entferntem Pressenoberteil,

Fig. 3 eine Darstellung einer Presse für Innnhochdruck-Umformung im Schnitt,

Fig. 4 eine Presse entsprechend der Fig. 3 für Außenhochumdruck-Umformung im Schnitt,

Fig. 5 eine Presse für Innenhochdruck-Umformung in Vorderansicht und in Grundstellung,

Fig. 6 die Presse für Innenhochdruck-Umformung in Vorderansicht und verriegelt,

Fig. 7 eine Hochdruck-Umform-Presse in Aufsicht und verriegelt,

Fig. 8 eine Presse nach Fig. 5 oder 6 im Außenhochdruck-Umform-Betrieb in Grundstellung und in Vorderansicht,

Fig. 9 die Presse nach Fig. 8 verriegelt und in Seitenansicht,

Fig. 10 die Presse nach Fig. 8 oder 9 verriegelt und in Aufsicht,

Fig. 11 die Presse nach Fig. 8 oder 9 entriegelt und in Aufsicht.

In den schematischen Darstellungen nach den Fig. 1 und 2 ist das Pressenoberteil mit 1, das Pressenunterteil mit 2, der Stößel mit 3, der Blechhalter mit 4, die Stößelverriegelung mit 5, die Blechhalterverriegelung mit 6, der Stößelzylinder mit 7, die Niederhalterzylinder mit 8, die Arbeitszylinder mit 9 und der Pressentisch mit 10 bezeichnet. Die vertikalen, in beiden Richtungen weisenden Pfeile am Stößel 3 und an den beidseitigen Blechhaltern 4 zeigen schematisch die Auf- und Abbewegung.

Fig. 3 zeigt den Aufbau der Presse für Innenhochdruck-Umformung in detaillierter Ausführung. Der Pressenoberteil in Form eines Oberholms 11 nimmt einen Stößelzylinder 12 auf, dessen Kolbenstange 13 auf den Stößel 14 einwirkt. Der Stößel 14 beaufschlagt ein Oberwerkzeug 15, dem ein Unterwerkzeug 16 zugeordnet ist. Beide Werkzeughälften 15, 16 nehmen ein Werkstück bzw. Bauteil 17, z. B. ein zu verformendes Hohlprofil bzw. eine Platine, das mit Druckflüssigkeit 18 gefüllt ist. Das Unterwerkzeug 16 ist auf einem Pressentisch 19 festgelegt, der von unten durch Arbeitszylinder 20, die in ihrer Gesamtheit als Ziehkissen bezeichnet werden, für einen partiellen Druckaufbau beaufschlagt wird. Tisch 19 und Arbeitszylinder 20 ruhen auf dem Pressenunterteil in Form des Unterholmes 21, der Tisch 19 ist über Hilfszylinder 22 am Unterholm 21 festgelegt. Eine Halterung 23 am Oberholm nimmt die Riegel 24 für den Stößel 14, die Riegelzylinder 25 für die Betätigung der Riegel 24 und eine Führung 26 der Riegel 24 auf.

In Fig. 4 ist eine Presse nach Fig. 3 für eine Außenhochdruck-Umformung konzipiert. Diese Darstellung zeigt einen Oberholm 27, Stößelzylinder 28, Kolbenstange 29, Stößel 30, Riegel 31 für den Stößel 30, ein AHU-Werkzeug 32, das Unterteil 34, den Tisch 35, Arbeitszylinder 36, den Unterholm 37, Hilfszylinder 38, das Werkstück bzw. Blech 39, den Blechhalter 40, die Blechhalterzylinder 41, die Riegel 42 für den Blechhalter 40.

In den Fig. 5 und 6 ist eine IHU-Presse in Grundstellung (Fig. 5) und verriegelt (Fig. 6) in Vorderansicht dargestellt. Die Fig. 7 zeigt eine Aufsicht auf die Presse in verriegeltem Zustand. Die Fig. 8 und 9 zeigen eine AHU-Presse, und zwar in Grundstellung (Fig. 8) und in verriegelter Stellung (Fig. 9), sowie Fig. 10 die AHU-Presse in verriegeltem Zustand und Fig. 11 die AHU-Presse in entriegeltem Zustand. In den vorgenannten Fig. 5-11 handelt es sich im Prinzip um die gleiche Presse, die sowohl für den IHU- Betrieb als auch für den AHU-Betrieb einsetzbar ist. Ein Oberholm 50 nimmt einen Stößelzylinder 51 auf, dessen Kolbenstange 52 einen Stößel 53 beaufschlagt. Die Pressenverriegelung wird mit Hilfe von Riegelzylindern 54 vorgenommen, die über Führungen 55 wirksam sind und die Riegel 56, 56', 56a, 56a' beaufschlagen. Der Stößel 53 wirkt auf das Werkzeugoberteil 57 ein, das in Verbindung mit dem Werkzeugunterteil 58 das Werkstück bzw. die Blechdoppelung 59 aufnimmt. Das Werkzeugunterteil 58 ruht auf einem Tisch 60, der von unten über verschiebbare Zylinder beaufschlagt wird. Das Werkstück bzw. Blech wird durch Blechhalter 62 fixiert, und Blechhalter 62 und Stößel 53 sind durch Verriegelungen 63 miteinander koppelbar, wobei im IHU-Betrieb Stößel und Blechhalter miteinander gekoppelt sind, während im Falle eines AHU-Betriebes Stößel und Blechhalter nicht miteinander gekoppelt sind. Im AHU-Betrieb ist ferner ein Stempel 64 vorgesehen, der von der Kolbenstange 52 beaufschlagt wird und auf das Werkstück 59 einwirkt.

Fig. 7 zeigt in der Aufsicht die IHU-Presse in verriegeltem Zustand (entsprechend Fig. 6) mit dem Riegelsystem 56, 56', 56a, 56a'.

Fig. 8 zeigt eine Darstellung der AHU-Presse in Grundstellung (entriegelt) in Vorderan­ sicht, und Fig. 9 in verriegeltem Zustand in Seitenansicht, jeweils teilweise im Schnitt. Fig. 10 ist eine Aufsicht auf die AHU-Presse in verriegeltem Zustand (entsprechend Fig. 9) und Fig. 11 eine Aufsicht in entriegeltem Zustand (entsprechend Fig. 8).

Claims (13)

1. Umformpresse zum Innenhochdruckumformen und/oder Außen­ hochdruckumformen

• - mit einem Rahmen und einem Pressenoberteil (1, 11, 27, 50) und einem Pressenunterteil (2, 21, 37),
• - mit einem Pressentisch (10, 19, 60),
• - mit mehreren zwischen dem Pressentisch (10, 19, 60) und dem Pressenunterteil (2, 21, 37) angeordneten Arbeitszylindern (9, 20, 36, 61),
• - mit einem oberen Stößel (3, 14, 30, 53), der mittels eines Stößelzylinders (7, 12, 28, 51) relativ zu dem Pressenoberteil (1, 11, 27, 50) verschiebbar ist,
• - mit Stößelriegeln (5, 24, 31, 42, 56), welche zur Verriegelung des Stößelzylinders (7, 12, 28, 51) zwischen diesen und das Pressenoberteil (1, 11, 27, 50) einbringbar sind,
• - mit zumindest einem Blechhalter (4, 40, 62), welcher mittels zumindest einem Niederhalterzylinder (8, 41) betätigbar ist, und
• - mit zumindest einem Blechhalterriegel (6, 42) zur Verriegelung des Blechhalters relativ zu dem Pressen­ oberteil (1, 11, 27, 50).

2. Umformpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Riegelvorrichtung (25, 54, 56, 56', 56A, 56A', 63) zur Koppelung von Stößel (3, 14, 30, 53) und Blechhalter (4, 40, 62).

3. Umformpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelvorrichtung zumindest einen Riegel (56, 56', 56A, 56A', 63) umfasst, welcher horizontal bewegbar ist.

4. Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Umformpresse einfach wirkend be­ tätigbar ist, wobei der Stößel (3, 14, 30, 53) mit dem Blechhalter (4, 40, 62) gekoppelt ist.

5. Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Umformpresse doppelt wirkend be­ tätigbar ist, wobei der Stößel (3, 14, 30, 53) von dem Blechhalter (4, 40, 62) entkoppelt ist.

6. Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Schließkraft über die Arbeitszy­ linder (9, 20, 36, 61), die örtlich verschiebbar und se­ parat regelbar sind, auf den Pressentisch (10, 19, 60) aufbringbar ist.

7. Verfahren zum Betrieb einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Tiefziehen in zwei Arbeits­ schritten erfolgt, wobei der Stößel (3, 14, 30, 53) und der Blechhalter (4, 40, 62) separat betätigt werden.

8. Verfahren zum Betrieb einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Tiefziehen in einem Arbeits­ schritt erfolgt, wobei Stößel (3, 14, 30, 53) und Blech­ halter (4, 40, 62) gekoppelt betätigt werden, wobei der Pressentisch (10, 19, 60) nach oben verfahren wird.

9. Verfahren zum Betrieb einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-6, bei welchem ein Tiefziehen mit zweifach wirkenden Operationen und entkoppeltem Stößel (3, 14, 30, 53) und Blechhalter (4, 40, 62) erfolgt, wobei ein Werkstück eingelegt wird, wobei die Umformpresse schließt, wobei der Blechhalter (4, 40, 62) geschlossen und verriegelt wird, wobei die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) die erforderliche partielle Blechhalteschließ­ kraft aufbringen, wobei der Stößel (3, 14, 30, 53) bis zum unteren Totpunkt weiterfährt und dann verriegelt wird und die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) von unten den Schießvorgang solange weiterführen, bis auch der Blechhalter (4, 40, 62) seine oberste Position erreicht hat und auf Block mit den Blechhalterriegeln (6, 42) steht, wobei anschließend die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) nach unten fahren, die Stößelriegel (5, 24, 31, 42, 56) und die Blechhalterriegel (6, 42) ausgefahren werden und der Stößel (3, 14, 30, 53) aufgefahren wird, wobei er den Niederhalter nach oben mitnimmt.

10. Verfahren zum Betrieb einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-6, bei welchem beim Tiefziehen mit einfach wirkenden Operationen der Stößel (3, 14, 30, 53) nach unten gefahren und verriegelt wird, wobei er das Werk­ stück verformt, wobei anschließend die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) ein Unterwerkzeug anheben und das Werk­ stück über den starr mit der Umformpresse verriegelten Stößel (3, 14, 30, 53) ziehen, wobei zuletzt die Ar­ beitszylinder (9, 20, 36, 61) nach unten fahren, der Riegel herausgeführt wird und der Stößel (3, 14, 30, 53) mit angekoppeltem Blechhalter (4, 40, 62) zum oberen Totpunkt auffährt.

11. Verfahren zum Betrieb einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-6, bei welchem zum Innenhochdruckumformen von Blechdoppelungen die Umformpresse einfach wirkend betätigt wird, wobei der Stößel (3, 14, 30, 53) mit ge­ koppeltem Blechhalter (4, 40, 62) bis zum unteren Tot­ punkt fährt und das Werkzeug schließen, wobei dann die Riegel für Blechhalter (4, 40, 62) und Stößel (3, 14, 30, 53) einfahren und die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) von unten den für den jeweiligen partiellen Nieder­ halterdruck erforderlichen Schließdruck aufbringen, wäh­ rend das Werkstück mit Hilfe von Fluid aufgeblasen wird, wobei nach erfolgter Umformung die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) abfahren, die Riegel für Blechhalter (4, 40, 62) und Stößel (3, 14, 30, 53) ausgefahren werden und der Stößel (3, 14, 30, 53) mit Blechhalter (4, 40, 62) und Werkzeugoberteil auffährt.

12. Verfahren zum Betrieb einer Umformpresse nach einem der Ansprüche 1-6, bei welchem zum Außenhochdruckumformen der Stößel (3, 14, 30, 53) und der Blechhalter (4, 40, 62) entkoppelt werden, ein Werkstück (39) eingelegt wird, die Blechhalter (4, 40, 62) nach unten gefahren werden, mit den seitlich einfahrenden Riegeln (56, 56', 56A, 56A', 63) für den Blechhalter (4, 40, 62) die Di­ stanz zwischen der Unterkante des Pressenoberteils (1, 11, 27, 50) zum Kolbenstangenende der ausgefahrenen Nie­ derhalterzylinder (8, 41) überbrückt wird, und mit den Arbeitszylindern (9, 20, 36, 61) durch Hochfahren eines Flüssigkeitskastens um einige Millimeter das Werkstück (39) wasserdicht geklemmt wird, wobei anschließend er­ forderlichenfalls die partielle Blechhaltekraft durch unterschiedlich beaufschlagte Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) aufgebracht und der Stößel (3, 14, 30, 53) nach unten gefahren wird, wobei er das Gesenk mit dem Werkstück (39) gegen die Flüssigkeit drückt, wobei, kurz be­ vor der Stößel (3, 14, 30, 53) den unteren Totpunkt er­ reicht, die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) auffahren und wobei während des gesamten Vorganges der Umformvor­ gang unterbrechungsfrei durchgeführt wird und der Flüs­ sigkeitsdruck in dem Flüssigkeitskasten vorgegebenen Werten angepasst wird, wobei dann, wenn der Stößel (3, 14, 30, 53) den unteren Totpunkt durchfahren hat, dieser gegenüber dem Pressenrahmen verriegelt und durch die stetig hochfahrenden Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) ge­ gen die Verriegelung gedrückt wird, wobei beim weiteren Hochfahren der Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) diese den Niederhalterzylinder (8, 41) nach oben schieben und das eingespannte Werkstück (39) mittels Flüssigkeitsdruck und hochfahrendem Flüssigkeitskasten über das fixierte Gesenk ziehen, wobei, sobald der Blechhalter (4, 40, 62) auch auf Block mit den Riegeln und dem Pressenoberteil (1, 11, 27, 50) gedrückt ist, die Werkstückkontur durch Fixieren des Niederhalters und des Gesenks durch flächi­ ges Anlegen starr vorgegeben wird, wobei anschließend die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) den Schließdruck er­ höhen und der Flüssigkeitsdruck so erhöht wird, dass Ra­ dien ausgeprägt werden können und der Plastifizierungs­ vorgang durchgeführt werden kann, wobei anschließend ei­ ne Druckentlastung erfolgt und die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) abgesenkt werden, die Riegel ausgefahren werden und der Stößel (3, 14, 30, 53) und der Blechhal­ ter (4, 40, 62) ausgefahren werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass bei der Innenhochdruckumformung von Hohl­ profilen der Stößel (3, 14, 30, 53) und der Blechhalter (4, 40, 62) miteinander gekoppelt sind, dass ein Hohl­ profil (Werkstück 17) eingelegt wird, dass der Stößel (3, 14, 30, 53) nach abwärts gefahren wird, bis ein Werkzeug (15, 16) geschlossen ist, dass anschließend der Stößel (3, 14, 30, 53) verriegelt wird, dass die Ar­ beitszylinder (9, 20, 36, 61) nach kurzem Weg die erfor­ derliche Zuhaltekraft erzeugen und dass das zu verfor­ mende Werkstück aufgeblasen wird, wobei nach dem Umfor­ men die Arbeitszylinder (9, 20, 36, 61) entlastet wer­ den, wobei der Stößel (3, 14, 30, 53) anschließend ent­ riegelt wird und die Umformpresse zur Entnahme des fer­ tigen Werkstücks in die Grundstellung zurückgefahren wird.