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