DE2345656A1

DE2345656A1 - Tiefziehverfahren und tiefziehwerkzeug zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2345656A1
Application number: DE19732345656
Authority: DE
Inventors: Otto Weber
Original assignee: Verzinkerei Zug AG
Current assignee: Verzinkerei Zug AG
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1973-09-11
Publication date: 1974-03-28
Also published as: CH542007A; FR2200067B3; FR2200067A1; AT316270B

Description

Vetrzinkerei Zug AG, Zug (Schweiz)

Tiefziehverfahren und Tiefziehwerkzeug zur Durchführung des

Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Tiefziehverfahren und ein Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel, einer Matrize und einem Blechhalter zur Herstellung von Ziehteilen mit einer Randhöhe, welche die Anwendung eines Blechhalters erfordert.

Für eines der rationellsten· und seit vielen Jahrzehnten angewendeten Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern durch Umformung von Blech mittels Tiefziehen sind bis heute zahlreiche Tiefziehwerkzeuge entwickelt worden, deren Funktion wohl ohne Ausnahme auf der Verformung einer Blechplatte durch einen in eine zweckmässig gestaltete Matrize eintauchenden Ziehstempel beruht, wobei der Tendenz des Bleches zur Faltenbildung durch Anordnung eines sogenannten Blechhalters oder Faltenhalters begegnet wird. Bei den meisten Ziehteilen ist es nach dem letzten Tiefzug erforderlich, den Ziehrand zu beschneiden, da dieser Rand aus verschiedenen Gründen meistens Unregelmässig-

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keiten aufweist, welche verfahrensmässig nicht vermieden werden können. Dieser abzutrennende Teil des Ziehrandes muss bei der Bemessung des Zuschnittes der Platine als Zugabe berücksichtigt werden, was sich natürlich auf das Endprodukt als verteuernder Faktor auswirkt.

Weil sich die genannten Unregelmässigkeiten des Ziehrandes u.a. auch auf die Einflüsse des Blechhalters zurückführen lassen, wurde bereits ein Verfahren entwickelt, welches es erlaubt, vor allem bei kreisrunden Ziehteilen ohne Blechhalter auszukommen. Als Voraussetzung für dieses Verfahren galt bisher, dass die zylindrische Höhe, d.h. die Randhöhe des Ziehtailes begrenzt wurde. Das Mass dieser Randhöhe ist dabei direkt beeinflusst durch den Durchmesser des Ziehteiles sowie durch die Art und Dicke des zu verarbeitenden Materials. In allen Fällen, in denen eine begrenzte Ziehtiefe in Frage kam, konnte durch die Anwendung des blechhalterlosen Tiefziehverfahrens der Aufwand an Material reduziert und die in anderen Fällen notwendige Beschneideoperation des Ziehrandes ganz in Fortfall kommen.

Bei diesem blechhalterlosen Tiefziehverfahren sind kurz zusammengefasst drei Faktoren massgebend, duroh die die mögliche Randhöhe des Ziehteils begrenzt ist. Es sind dies:

a) die Ueberschreitung der zulässigen maximalen Randhöhe im Verhältnis zum Durchmesser des Ziehteils j

b) das Unterschreiten der minimal erforderlichen Materialdicke im Verhältnis zur gegebenen Randhöhe und zum Durchmesser des Ziehteils, d.h. Je dünner das Material ist, desto schwieriger wird die Verformung ohne die bereits genannten nachteiligen Folgen;

c) das Vorliegen ungenügender Staucheigenschaften des Materials bei sonst zulässigen Abmessungsverhältnissen.

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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe "bestand nun darin, Ziehteile mit einem höheren Rand herstellen zu können, als es bedingt durch die Kriterien a, b und c bisher möglich war, und ausserdem die Verteuerung von Material- und Fabrikationskosten zu vermeiden, die sich aus der nachträglichen Bearbeitung des Randes und dem dabei anfallenden Material-Abfall ergeben.

Zur Erreichung dieses Ziels konnte davon ausgegangen werden, dass bei Versuchen mit dem blechhalterlosen Tiefziehverfahren festgestellt wurde, dass die zuvor erwähnte nachteilige Faltenbildung am Ziehrand unter den unzulässigen Bedingungen gemäss den vorgenannten Kriterien a, b und c erst nach Erreichen einer bestimmten Schrägstellung des Randes einsetzt* also erst dann, wenn ein grösserer Teil der insgesamt durchzuführenden Umformungsarbeit bereits geleistet ist. Der Grad der Schrägstellung des Ziehrandes richtet sich dabei nach der Neigung des trichterförmigen Matrizeneinlaufes. Mit dem blechhalterlosen Tiefziehverfahren lässt sich also ein faltenloses Ziehteil herstellen, dessen maximal mögliche Randneigung in genau bestimmbarer Abhängigkeit zu den genannten Kriterien a, b und c steht. Sind das Werkzeug und die Platine genau zentriert, so weist dieser schräg stehende Ziehrand eine am Umfang annähernd gleichbleibende Breite auf, womit auch bei relativ hohen Ansprüchen an die Genauigkeit auf ein Beschneiden des Randes verzichtet werden kann.

Die Erfindung macht sich nun diese Erfahrung auch für die Herstellung eines Ziehteiles mit einem relativ hohen Rand zunutze. Das erfindungsgemässe Tiefziehverfahren zur Herstellung von Ziehteilen mittels eines aus Ziehstempel, Matrize und Blechhalter bestehenden Tiefziehwerkzeuges ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Tiefziehphase eine Platine durch den

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in die trichterförmig ausgebildete Matrize eintauchenden konischen Blechhalter Ms zu einer ohne Faltenbildung am Ziehrand möglichen Neigung des Ziehrandes vorgepresst wird, und dass in einer zweiten Tiefziehphase der nunmehr konische Ziehrand durch den auf der Matrize oberhalb des Ziehrandes sich abstützenden Blechhalter gehalten und durch den unabhängig vom Blechhalter bewegbaren und nachfolgend niedergehenden Ziehstempel über die Matrizenkante gezogen und zu einem zylindrischen oder mindestens annähernd zylindrischen Rand geformt wird.

Das Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel, einer Matrize und einem Blechhalter zur Herstellung von Ziehteilen mit einer Randhöhe, welche die Anwendung eines Blechhalters erfordert, ist daher erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize eine in Ziehrichtung trichterförmig sich verengende Einlaufpartie und der den Ziehstempel ringförmig umschliessende und unabhängig von diesem bewegbare Blechhalter an seiner Presseite eine mit der trichterförmigen Einlaufpartie korrespondierend ausgebildete Kegelstumpfmantelflache aufweist, wobei der Neigungswinkel von Einlaufpartie und Kegelstumpfmantelfläche derart gewählt ist, dass der Ziehrand einer zu verformenden Platine durch den in den Trichter der Matrize einzutauchen bestimmten Blechhalter in eine ohne Faltenbildung am Ziehrand maximal mögliche Schrägstellung vorgepresst werden kann.

Mit diesem Tiefziehwerkzeug lassen sich neben den bereits genannten Vorteilen, die darin bestehen, dass das Beschneiden und Entgraten des Ziehrandes wegfallen kann und das Werkstück bzw. die Platine im Durchmeseer um den Anteil des zuvor notwendigen Beschneiderandes kleiner gehalten werden kann, ferner auch noch die weiteren Vorteile erzielen, die darin bestehen,

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dass der Ziehrand nicht wie bei dem bisher üblichen Verfahren in überwiegendem Masse gereckt, sondern nahezu ausschliesslich gestaucht wird, wodurch der Rand eine Verdickung und somit auch eine Versteifung erfährt. Dies erlaubt in jenen Fällen, in denen es auf einen stabilen Rand ankommt, insgesamt eine geringere Blechstärke zu wählen, als es sonst mit einem herkömmlichen Tief ziehwerkzeug notwendig xräre.

Ferner ist die Biege-Streckbewegung des Bleches im Bereich der Matrizenkante, über die das Blech schliesslich beim Niedergehen des Ziehstempels gezogen werden muss, gegenüber dem bisher bekannten Tiefziehen mit planer, d.h. rechtwinkliger Klemmfläche von Blechhalter und Matrize wesentlich geringer. Das Material wird daher im Randbereich weniger kaltverfestigt, so dass dadurch u.U. auch das Zwischenglühen für nachfoltende Bearbeitungsschritte, wie etwa Bördeln, Bordieren etc. und das dabei notwendige Entfetten, Beizen und neu Einfetten vermieden werden kann.

Da bei dem Tiefziehwerkzeug gemäss der Erfindung der Blechhalter den Rand zunächst bis zu einer bestimmten Schrägstellung vorpresst, erfordert die zum Ziehstempel zu leistende Verformungsarbeit infolge dieser vom Blechhalter erbrachten Vorarbeit nur noch einen Teil der beim bisher üblichen Tiefziehverfahren notwendigen Presskraft. Da ferner die Platine infolge Wegfalls der Beschneidezugabe im Durchmesser kleiner gehalten werden kann, reduziert sich die genannte Presskraft ausserdem noch um einen dieser Durchmesserreduzierung entsprechenden Anteil. Schliesslich ist es u.U. aufgrund der vorgenannten Umstände möglich, eine schwächere Ziehpresse zu wählen, als es für das bisher übliche Tiefziehverfahren zur Herstellung des gleichen Ziehteils notwendig wäre.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen, in welchen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beispielsweise dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b das im Schnitt dargestellte Tiefziehwerkzeug in einer ersten und zweiten Bewegungsphase zur Herstellung eines Ziehteiles;

Fig. 2a und 2b das Tiefziehwerkzeug in zwei weiteren Bewegungsphasen bis zur Fertigstellung des Ziehteils.

Das Tief ziehwerkzeug gemäss den Fig. 1a, 1b, 2a und 2b weist eine Matrize 10 auf und in dieser einen auf- und abbewegbaren Auswerfer 11, sowie einen Ziehstempel 12 und einen diesen ringförmig umschliessenden Blechhalter 13·

Die Matrize 10 ist an ihrer Oberseite konisch ausgebildet und dabei stufenförmig abgesetzt, wobei die Absetzung 14 zur genauen Zentrierung der in die Matrize eingelegten Platine 15 dient. In Fig. 1a ist zu erkennen, dass der Durchmesser der Platine 15 dem Durchmesser der stufenförmigen Absetzung 14 entspricht, was Voraussetzung dafür ist, dass der Rand des Ziehteils, ohne nachträgliche Bearbeitung zu erfordern, genau mässhaltig ist. In der Oberseite der Matrize trennt die Absetzung 14 eine radial innere Einlaufpartie 16 von einer äusseren konischen Partie 17, gegen welche sich der Blechhalter 13 mit seiner Kegelstumpfmantelflache 18 in der Endstellung abstützt, was am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Die Flächen 16 und besitzen aus Bearbeitungsgründen zweckmässig die gleiche Neigung, und zwar die maximal mögliche Neigung, bei der sich die Platine noch ohne Faltenbildung am Ziehrand biegen lässt. Diese Neigung kann durch Berechnung ermittelt werden oder wird von

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Fall zu Fall durch Vorversuche bestimmt. Die gleiche Neigung besitzt auch die Kegelstumpfmantelfläche 18 des Blechhalters 13· Der den Ziehstempel 12 ringförmig umschliessende Blech- halter 13 bewegt sich zunächst zusammen mit dem Ziehstempel, wie aus Fig. 1 hervorgeht, während in den nachfolgenden Phasen des Ziehvorganges gemäss Fig. 2 der Ziehstempel 12 unabhängig von dem Blechhalter 13 beweglich ist.

Nachdem die Platine 15 in die Zentrierabsetzung 14 der Matrize 10 eingelegt ist, wird sie durch den bis zur Endstellung
bewegten Blechhalter 13 bis zu einer noch ohne Faltenbildung maximal möglichen Schrägstellung des Ziehrandes verformt. In seiner Endstellung ist der Blechhalter derart gegen die Matrize abgestützt, dass eine übermässige Bremsung des Ziehrandes bei der Umformung zum zylindrischen Rand vermieden wird.

Die neue Art des Tiefziehens ermöglicht eine grössere Randhöhe des Ziehteils, bringt Vorteile hinsichtlich der Festigkeit des Materials, das kaum gestreckt wird, während sich
die Verformungsarbeit vorwiegend in einem Stauchprozess manifestiert, was in verschiedenen Fällen ermöglicht, ein schwächeres Ausgangsmaterial zu wählen, und erlaubt schliesslich, derart dimensionierte Platinen zu verwenden, die keine an den Ziehvorgang anschliessende Bearbeitung mehr erfordern.

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Claims

Patentansprüche

Tiefziehverfahren zur Herstellung von Ziehteilen mittels eines aus Ziehstempel, Matrize und* Blechhalter bestehenden Tiefziehwerkzeuges,'dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Tiefziehphase eine Platine durch den in die trichterförmig ausgebildete Matrize eintauchenden konischen Blechhalter bis zu einer ohne Faltenbildung am Ziehrand möglichen Neigung des Ziehrandes vorgepresst wird, und dass in einer zweiten Tiefziehphase der nunmehr konische Ziehrand durch den auf der Matrize oberhalb des Ziehrandes sich abstützenden Blechhalter gehalten und durch den unabhängig vom Blechhalter bewegbaren und nachfolgend niedergehenden Ziehstempel über die Matrizenkante gezogen und zu einem zylindrischen oder mindestens annähernd zylindrischen Rand geformt wird.
2. Tiefziehwerkzeug mit einem Ziehstempel, einer Matrize und einem Blechhalter zur Herstellung von Ziehteilen mit einer Randhöhe, welche die Anwendung eines Blechhalters erfordert, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (10) eine in Ziehrichtung trichterförmig sich verengende Einlaufpartie (16) und der den Ziehstempel (12) ringförmig umschliessende und unabhängig von diesem bewegbare Blechhalter (13) an seiner Pressseite eine mit der trichterförmigen Einlaufpartie korrespondierend ausgebildete Kegelstumpfmantelflache (18) aufweist, wobei der Neigungswinkel von Einlaufpartie und Kegelstumpfmantelfläche derart gewählt ist, dass der Ziehrand einer zu verformenden Platine durch den in den Trichter der Matrize einzutauchen bestimmten Blechhalter in eine ohne Faltenbildung am Ziehrand maximal mögliche Schrägstellung vorgepresst werden kann.

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3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechhalter (13) in seiner Endstellung gegen die Matrize (10) abgestützt ist und in dieser Endstellung die Einlaufpartie (16) der Matrize und die Kegelstumpfmantelflache (18) des Blechhalters in einem der Wandstärke des Ziehrandes mindestens annähernd entsprechenden Abstand gehalten sind.
4. Werkzeug nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die die Einlaufpartie (16) aufweisende Oberseite der Matrize (10) stufenförmig abgesetzt ist, und dass diese zur Zentrierung der in die Matrize einzulegenden Platine dienende Absetzung (14) die radial innere Einlaufpartie (16) von einer äusseren konischen Partie (17) der Matrizenoberseite trennt, gegen welche konische Partie (17) der Blechhalter (13) in seiner Endstellung abgestützt ist.

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