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Kissen zur Verwendung als Matri@ze beim Stanzen oder Pressen von
Blechen Die Erfindung bezieht sich auf ein Kissen zur Verwendung als Matritze beim
Stanzen oder Pressen von Blechen in einer Presse Das Stanzen und -insbesondere Biegen
sowie das Pressen und insbesondere Tiefziehen von Blechen bzw. Walzblechen wird
herkömmlich in Pressen durchgeführt, die einen Stempel und eine Matrize In einem
Profil haben, das derart ausgebildet is##t, dass der Biegungswinkel oder die Kontur
der gewünschten Stanzung oder des gewünschten Tiefziehens erreicht wird. Die Teile
bestehen-dabei-aus-Stahl einer ausreichenden Härte te, um den starken auftretenden
Kräften ohne zu starken Verschleiss zu widerstehen.
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Seit kurzem ersetzt man auch die Stahlmatri#c dieser Werkzeuge durch
eine aus einem Elastomer hergestellte Matrize, die hierzu in einen Behälter eingesetzt
wird, der allgemein als Container bezeichnet wird. Der Behälter richtet das Kriechen
oder Fliessen der elastorneren Matrize unter der Kompressionskraft vom Beginn des
Eintretens des Metallblattes unter dem Druck des Stempels. Die Behälterwände reflektieren
die von der Presse der Matrize mitgeteilte Kraft, so dass die Matrize gegen den
Stempel gebogen oder gepresst wird.
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Erfindungsgemäss wurde festgestellt, dass bedeutend bessere Resultate
durch die Verwendung eines prismatischen Kissens als Matrize erreicht werden können,
das beispielswei#se als Parallelepiped ausgebildet ist und aus einem Elastomer geeigneter
Härte besteht, beispielsweise aus Polyurethan, und eine zylindrische, innere Aussparung
hat, die die Matrize von einer Seite zur arideren durchquert. Die Abmessungen dieser
Aussparung sind so, dass das Elastomer im Bereich elastischer Deformation arbeitet,
und nicht mehr im Bereich des Widerstandes gegen die Kompressionskraft.
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Die Aussparung ist vorzugsweise längs der Achse des Kissens angeordnet
und ausreichend abgerundet, um Rissansätze zu vermeiden. Aus demselben Grunde sind
die Winkel des Kissens ebenfalls vorzugsweise abgerundet. Hat das Kissen einen runden
oder quadratischen Querschnitt, so ist die Aussparung im Querschnitt kreisförmig.
Hat das Kissen einen rechteckigen Querschnitt, so ist die Aussparung länglich, und
zwar parallel zu den Längsseiten des Kissenquerschnitts.
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Zum Biegen von Blechen mit einer Dicke unter 4 mm kann man als Behälter-
eine herkömmliche Metailmatrize in V-Form verwenden, die allgemein -als V-förmige
Matrize bezeichnet wird.
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Dieses Teil dient als Matrizenträger,und im Inneren des V des Teils
befindet sich hierzu eine Matrize, die aus einem derartigen elastomeren, prismatischen
Kissen mit V-förmigem Querschnitt besteht, und die eine innere, kreisförmige Aussparung
hat, die das Kissen von einer Seite zur anderen durchquert, und deren Achse sich
in der Halbierungsebene befindet.
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Des weiteren wurde erfindungsgemäss gefunden, dass das Biegen von
Blechen mit einer Stärke grösser als 4 mm dadurch erreicht werden kann, dass als
Matrize ein derartiges Kissen in Gestalt eines Parallelepipedes verwendet wird,
das vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt hat.
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Systematische Versuche haben ergeben, dass mit einem Kissen aus Polyurethan
geeigneter Härte das Volumen der inneren Aussparung bei etwa 32,5 ,~ des Volumens
liegen soll, das von der Aussenfläc#e des-Itissens begrenzt-urird,-und -zwar mit
einer Annäherung, die weiter unten noch näher präzisiert wird.
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Diese Kissen sind insbesondere wegen ihrer Wirtschaftlichkeit bei
ihrer Einrichtung und Wiederbeschaffung gut geeignet. Bei der~Yerwendung derartiger
Kissen benötigen die Stanzpressen nicht mehr Leistung als bei herkömmlichen Anordnungen.
Sie gestatten das Stanzen oder Ziehen auch von sehr dicken Blechen,
beispielsweise
einer Dicke von 15 mm.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von AusfUhrungsbeispxs len
näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt: Fig.
1 einen Schnitt durch eine Matrize mit V-förmigen Schenkeln vor Beginn des Biegevorgangs;
Fig. 2 und 3 entsprechende Ansichten in späteren Stadien des Biegevorgangs; Fig.
4 und 5 zwei weitere Ausführungsformen, ebenfalls im Schnitt, jeweils vor dem Biegevorgang;
Fig. 6 und 7 entsprechende Schnittdarstellungen zu Fig. 4 und 5 beim Biegevorgang;
Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung der optimalen Dimensionen für Aussparungen
verschiedenen Querschnitts.
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Die in den Figuren 1 - 3 dargestellte herkömmliche V-förmige Matrize
1 hat eine Anzahl von V-förmigen Schenkeln 2, die alle denselben Offnungswinkel
y haben, deren Öffnungsbreite 1 jedoch verschieden ist. Dadurch können verschieden
dicke Bleche bearbeitet werden.
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In jedem dieser V-förmigen Schenkel kann ein Kunststoffstück 3 angeordnet
sein, das die Matrize vollständig ausfüllt.
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Die Oberfläche 4 des Kunststoffstücks fluchtet mit der Oberfläche
5 der Matrize. Das Kunststoffstück kann aus Polyu#rethan bestehen. Es ist vollständig
mit e#inem sich in Längsrichtung erstreckenden Loch 6 durchbohrt, wodurch die Deformation
des Kunststoffstücks beim Biegen zu seiner Halbierungsebene erleichtert wird.
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Wird der Stempel 7, dessen Öffnungswinkel kleiner oder gleich dem
Winkel UC sein kann,und dessen Breite führbar kleiner als die der Öffnung des V-förmigen
Schenkels sein kann, in Kontakt mit dem zu biegenden Blech 8 gebracht, das mit seiner
Oberfläche 4 auf die der V-förmigen Matrize l gelegt ist, und wird dem Stempel über
die Presse eine Kraft in Pfeilrichtung f mitgeteilt, so biegt sich das Blech 8,
dessen Kante 9 eine Vertiefung in der Oberfläche 4 des Stücks 3 hervorruft. Die
Deformation folgt einem Flächenwinkel, der im Verlauf des Biegevorgangs genau dem
des Blechs 8 entspricht.
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Die Materie, aus der das Stück 3 besteht, fliesst. Dessen #Oberfläche
nimmt, wie gesagt, die Form der Unterseite des Blechs 8 an, während das sich in
Längsrichtung erstreckende Loch 6 gleichzeitig seine Gestalt ändert und herzförmig
wird, bis die Seiten 10 und 11 des Stücks 3 nach und nach von den Seitenflächen
des entsprechenden V-förmigen Schenkels abheben.
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Diese Deformation verstärkt sich, bis das Blech 8 genau die Kontur
des Stempels 7 annimmt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
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Das Kissen 21 in Fig. 4 hat einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten
Kanten, sowie eine mittlere Aussparung 22 mit kreisförmigem Querschnitt. Das Kissen
wird auf den Tisch 23 einer Presse gelegt und wird mittels eines Stempels 26 über
eine Ziehplatine oder ein Blech 24 gebogen bzw.
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gestanzt.
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Das Kissen 27 der Fig. 5 hat einen rechteckigen Querschnitt mit ebenfalls
abgerundeten Kanten. Auch dieses Kissen hat ne mittlere Aussparung 28, die sich
parallel zu den La~ngs-Seiten des rechteckigen Querschnitts dieses Kissens erstreckt.
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Ba wird ebenfalls auf den Tisch 23 einer Presse gelegt und wird mittels
eines Stempels 30 über ein Blech 29 gebogen.
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Beim Arbeiten der Presse bewirken die Stempel 26 bzw. 30, dass die
Bleche 24 bzw. 29 in die Kissen 21 bzw. 27 eintreten, wie dies die Figuren 6 bzw.
7 zeigen. Sie rufen eine Deformation der Kissen mit derartigen Dehnungen hervor,
dass deren Mittelpartie oberhalb der Aussparung sich zur Aussparung hin durchbiegt.
Die Seitenflächen des Kissens biegen sich und wandern in Richtung auf den Stempel.
Die Oberfläche legt sich gegen die Unterfläche der Bleche, die ihrerseits gegen
die Aussenfläche des Stempels gelegt sind, so dass der Stempel sie stanzt, biegt
oder zieht, je nachdem ob ein spitzer oder stumpfer Winkel verwendet wird.
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Um die optimalen Dimensionen der zentralen Aussparungen dieser Kissen
zu bestimmen, wurden systematische Versuche mit Kissen mit verschiedenen Querschnitten
durchgeführt.
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Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Fig. 8 dargestellt.
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Das Volumen der Aussparung muss hinreichend gross sein, um auch in
deformiertem Zustand noch weiter zu bestehen. Ausserdem muss die Aussparung so beschaffen
sein, dass das Kissen stets unter Dehnung oder Verlängerung, und niemals unter Kompression
arbeitet. Andererseits muss es ausreichend klein sein, damit der Widerstand des
Kissens grösser als der Widerstand des Blechs ist, so dass überhaupt eine Biegung
stattfindet.
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In der Darstellung der Fig. 8 sind in der Abszisse die Oberflächen
der Querschnitte der Aussparungen im Massstab 1 cm = 5 cm2 aufgetragen. Als Ordonnate
sind die Oberflächen der Querschnitte der Kissen einschliesslich Aussparung im Massstab
1 cm = 10 cm2 aufgetragen, und zwar für quadratische und rechteckige Kissen der
angegebenen Dimensionen.
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Die Punkte zeigen die gefundenen optimalen Dimensionen für die Aussparungen
aller dieser Kissen an. Es ergibt sich, dass diese Punkte um eine Gerade verteilt
liegen, die einem Verhältniswon 32,5#O/o des Querschnitts der Aussparungen bezogen
auf den Querschnitt der Kissen ohne Aussparungen entspricht, mit einem Fehler von
+ 7,5 cm² bei Kissen mit einer Gesamtoberfläche kleiner als 100 cm², und mit einem
Fehler von 2 2 + 10 cm , wenn die gesamte Oberfläche kleiner als 200 cm + 2 ist.
Darüber beträgt der Fehler - 20 cm - Ansprüche