DE2345985C3 - Vorrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen i - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen mit einem mit Druckmittel gefüllten Hauptdruckbehälter, dessen oberer Rand von einem die umzuformende Platine abstützenden Ziehring umgeben ist, und mit einem in den Hauptdruckbehälter eintauchenden, die Platine in den Ziehring hineinverformenden Ziehstempel.

Das hydromechanische Tiefziehen unterscheidet sich bekanntlich von den klassischen Tiefziehverfahren dadurch, daß die umzuformende ebene Blechplatine, bzw. die bereits vorgeformten Bleche durch ein druckt eguliertes Wasserkissen an den in den Druckbehälter eintauchenden Ziehstempel gepreßt wird und dabei die genaue Form des Stempels erhält, wodurch ein wesentlich günstigeres Ziehverhältnis erreichbar ist als beim klassischen Tiefziehen. Außerdem läßt sich mit Hilfe des hydromechanischen Tiefziehens die Anzahl der erforderlichen Ziehoperationen derart beträchtlich verringern, daß in der Regel nur noch ein einziger Zug erforderlich ist. Da die umzuformenden Werkstücke nicht über die Ziehringkante, sondern über einen Wasserwulst gezogen werden, sind mit Hilfe des hydromechanischen Tiefziehens ausgezeichnete Oberflächenbeschaffenheiten erreichbar, so daß nachfolgende Schleif- und Polierarbeiten in der Regel entfallen können.

Diese und andere bekannte Vorteile des hydromechanischen Tiefziehens lassen sich jedoch bis heute nur bei Ziehteilen mit einem Durchmesser von mehr als etwa 70 mm erreichen, da beim Ziehen von Ziehteilen mit kleinerem Durchmessern als etwa 70 mm infolge der Kleinheit des beim Ziehvorgang verdrängten Druckmittelvolumens im Druckmittelbehäiter, sowie infoige von Leckverlusten und Lufteinschlüssen in der Druckflüssigkeit nicht rasch genug der erforderliche Druckmitteldruck aufbaubar ist. Ohne einen von dem Wasserkissen gegen die Platine ausgeübten Druck von etwa 400 bis 800 kp/cm² ist ein befriedigendes Ziehen von Kleinteilen jedoch nicht möglich, da bei zu geringem Druck des Druckmittels die Platine nicht fest genug an dem Stempel gepreßt wird, wodurch die Reibkraftübertragung zwischen Stempel und umzuformenden Blech derart ungenügend ist, daß die Radialkräfte nicht aufgenommen werden können und somit Bodenreißer auftreten.

Versuche den erforderlichen Druck in der Druckflüssigkeit mit Hilfe von fein einstellbaren Drossel- bzw. Überdruckventilen hinreichend rasch aufzubauen, haben nicht die erhofften Ergebnisse gezeigt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß auch beim Ziehen von Kleinteilen der erforderliche Flüssigkeitsdruck kurz nach Erreichung des Ziehvorganges erzeugbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem Hauptdruckbehälter noch wenigstens ein weiterer mit Druckmittel füllbarer und mit dem Druckmittel im Hauptdruckbehälter in Fließverbindung stehender Hilfs-Druckmittelbehälter vorgesehen ist, in welchen zur Erhöhung des Druckmitteldruckes im Hauptdruckbehälter bei Beginn des Umformungsvorganges ein Verdrängungskolben eintauchbar ist.

Zur Betätigung des Verdrängungskolbens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Kolben derart in der Bewegungsbahn des den Stempel tragenden Stößels anzuordnen, daß der Stößel bei seiner Absenkbewegung in dem Zeitpunkt des Auftreffens des Stempels auf der Platine mit dem rückwärtigen Ende des Verdrängungskolbens in Berührung kommt. Bei der weiteren Absenkung von Stößel und Stempel wird dann der Verdrängungskolben in seinen Druckmittelbehälter abgesenkt und dadurch zusätzlicher Druck in dem Haupt-Druckbehälter aufgebaut.

Zum Rückführen des Verdrängungskolbens in seine Ausgangslage hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen mit Druckluft betreibbare· Zylinder vorzusehen. Dieser Zylinder führt nach dem Ziehvorgang den Verdrängungskolben in seine Ausgangslage zurück.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdrängungskolben mit Hilfe einer Halterungsvorrichtung mit Totgang an dem Stößel befestigt. Dabei ist der Totgang dieser Halterungsvorrichtung derart bemessen, daß bei der Absenkbewegung des Stößels erst dann ein Eintauchen des Verdrängungskolbens in sein Druckgefäß erfolgt, wenn der Stempel in Anlage an die Platine gelangt ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Rückführ-Druckzylinder entbehrlich, da der Kolben bei der Aufwärtsbewegung von Stößel und Stempel durch die Halterungsvorrichtung mit nach oben geführt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil, daß mit ihrer Hil^fe auch kleine Ziehteile mit Durchmessern von weniger als 70 mm hydromechanisch tiefgezogen werden kennen, da infolge des Eintauchens des Verdrängungskolbens in seinen Druckbehälter ein unmittelbarer bei Einleitung des Ziehvor-

ganges wirksamer zusätzlicher Druck im Hauptdruckbehälter erzeugt wird, der die kleinformatige Platine fest an den in den Hauptdrucicberiälter eindringenden Ziehstempel preßt.

Die Verwendung von in Teilräumen des Druckbehä)-ters eintauchenden hohlen Kolbenansätzen ist beim hydromechanischen Ziehen von großflächigen Teilen, wobei das Umformen ohne Hie Hilfe eines in das Druckgefäß eintauchenden Ziehstempels erfolgt, bereits aus der DE-OS 20 23 599 bekannt Die daraus bekannte Vorrichtung weist einen in mehrere Teilräume unterteilten mit Druckflüssigkeit gefüllten Druckbehälter auf, welcher durch eine die angestrebte Gestalt des umzuformenden Ziehteils besitzende, profilierte Auflage für das Ziehteil abgeschlossen ist. Diese Auflage ist federnd gelagert und besitzt hohle Kolbenansätze, die in Teilräume eintauchen. Zum Umformen des Ziehteils wird die Auflage durch ein Formteil, das jedoch nicht in den Druckbehälter eindringt, mit der Wirkung belastet, daß bestimmte Bereiche des Ziehteils unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes nach oben in das Profil der Auflage hineingedrückt werden, da unter dem Druck des Formteils das Volumen des Druckbehälters durch Verringerung seiner Höhenabmessung verkleinert wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung dienen das verkleinerbare Volumen des Druckgefäßes und die hohlen Kolbenansatze dazu, überhaupt einei wirksamen Umformdruck im Druckbehälter zu erzeugen, da kein in den Druckbehälter eindringender Stempel vorgesehen ist Somit besteht hinsichtlich der technischen Konzeption keine Beziehung zwischen der bekannten Vorrichtung und der Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher die Verdrängungskolben zum Aufbau eines zusätzlichen Druckes zu demjenigen Druck vorgesehen sind, der durch das Eindringen des Stempels in das Druckgefäß aufgebaut wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen, enthält die Vorrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen einen auf- und abbewegbaren Stößel 1 an dem ein Ziehstempel 2 befestigt ist. Der Stempel 2 verläuft durch eine Blechhalterplatte 3, unter der ein Distanzstück 4 angeordnet ist. Zwischen einem Blechhaltet 5 und einem Ziehring 6 ist eine umzuformende Platine 7 angeordnet, die durch das Absenken des Stempels 2 aus seiner gezeichneten Stellung in den Ziehring hinein verformbar ist. Die Platine 7 bildet den oberen Abschluß eines mit einer Druckflüssigkeit füllbaren Druckbehälters 8, in welchen die Platine teilweise unter der Wirkung des sich absenkenden Stempels hineingeführt wird. Der Druckbehälter 8 ist mit einem nicht dargestellten Flüssigkeitsvorrat und gegebenenfalls mit bekannten, gleichfalls nicht dargestellten Druckreglern und Steuerventilen verbunden.

Die bisher beschriebene Vorrichtung entspricht im wesentlichen dem Aufbau klassischer Einrichtungen zum hydromechanischen Tiefziehen.

Erfindungsgemäß ist im Werkzeugunterteil noch wenigstens ein Hilfsdruckbehälter 9 vorgesehen, der gleichfalls mit Druckflüssigkeit füllbar und über einen Druckmittelkanal 10 mit dem Hauptbehälter 8 zwecks Schaffung einer Fließverbindung zwischen dem Druckmittel in dem Hauptbehälter und dem Hilfsbehälter verbunden ist In diesen Hilfsdruckbehälter 9 ist von oben ein länglicher VerdrängungskoJben 11 mit seinem unteren Ende einführbar, der den Abschluß des Behälters 9 bildet Das obere Ende 12 des Verdrängungskolbens 10 reicht bei der in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung nicht bis an die untere Kante des Stößels 1 heran, sondern läßt in der dargestellten Betriebsstellung, in welcher sich der Stößel, der Stempel und der Verdrängungskolben in ihrer oberen Endstellung befinden, einen Raum zwischen dem oberen Kolbenende 12 und der Stößelunterkante frei. Dabei ist der Raum bzw. Abstand zwischen dem oberen Kolbenende und der Stößelunterkante so bemessen, daß der Stößel 1 bei seiner Abwärtsbewegung in seine untere Endstellung das obere Kolbenende 12 in dem Zeitpunkt berührt, in welchem der mit Hilfe des Stößels 1 abgesenkte Stempel 2 auf die Platine 7 auftrifft Somit ist der Abstand zwischen dem oberen Kolbenende 12 und der Stößelunterkante genau so lang wie der Weg, den der Stempel 2 bei Absenkung aus seiner oberen Endlage bis zum Auftreffen auf die Platine 7 zurücklegt. Bis zum Auftreffen des Stempels 2 auf die Platine 7 übt der Verdrängungskolben 11 keinen Druck auf die Hilfsdruckbehälter 9 enthaltene Druckflüssigkeit aus.

Wird nun der Stempel 2 durch den Stößel 1 weiter nach unten geführt und dadurch die Umformung der Platine eingeleitet, so wird auch der Verdrängungskolben 11 mit seinem unteren Ende in die Druckflüssigkeit im Behälter 9 eingetaucht, wodurch Flüssigkeit aus diesem Behälter durch den Druckmittelkanal 10 in den Hauptdriickbehälter 8 verdrängt und folglich der Druck in dem Hauptdruckbehälter erhöht wird. Unter der Wirkung des bei Auslösung der Umformung der Platine aufgebauten erhöhten Druckes im Hauptdruckbehälter 8 wird die Platine 7 fest an den Stempel 2 gepreßt. Auch der Hilfsdruckbehälter 9 ist mit Druckmittelkanälen 13 zwecks Zufuhr und Abfuhr von Druckflüssigkeit versehen.

Zur Rückführung des Verdrängunsgskolbens 11 nach Beendigung des Ziehvorganges ist bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ein dem Kolben 11 über einen Teil seiner Länge umschließender Zylinder 14 vorgesehen, der über einen Drucklufteinsatz 15 mit Druckluft betreibbar ist, und den Kolben U in seine obere Endlage zurückführt, wenn Druckluft aus einer nicht dargestellten Druckluftquelle in den Zylinder 14 eingeführt wird.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach F i g. 1 im wesentlichen dadurch, daß am Stößel 1 eine Halterungseinrichturig mit Totgang angeordnet ist, mit deren Hilfe eine Verbindung zwischen dem oberen Kolbenende 12 und dem Stößel 1 hergestellt ist, und daß kein Druckluftzylinder vorgesehen ist, um den Kolben nach Beendigung des Ziehvorganges aus dem Hilfsdruckbehälter 9 zu fahren. Diese in Fig.2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Tiefziehwerkzeug ständig im Einsatz ist und die Presse sehr selten umgerüstet wird, um auf klassische Weise hydraulisch zu arbeiten. Die bei dieser Ausiührungsform vorgesehene Halterung für den Kolben 11 am Stößel 1 besteht aus einem Gehäuse 16, das mit einem oberen Flansch an der Stößelunterseite befestigt ist, während der untere Gehäuseabschnitt mit Flanschen 17 das obere Ende 12 des Verdrängungskolbens 11 derart umschließt, daß ein Verschieben des

oberen Kolbenabschnitts in dem Gehäuse 16 gestattet wird.

Dabei entspricht die für die genannte Verschiebung zur Verfugung stehende Weglänge innerhalb des Gehäuses 16 der Abmessung des Abstandes zwischen der Stößelunterkante und dem oberen Kolbenende 12 bei der in F i g. 1 dargestellten ersten Ausführungsform. In der oberen Endstellung des Stößels 1 stützt sich der Verdrängungskolben 11 mit einem an seinem oberen Ende ausgebildeten Flansch 18 auf dem Flansch 17 des Gehäuses 16 ab, ohne in dieser Stellung mit seinem unteren Ende einen spürbaren Druck auf die Druckflüssigkeit im Hilfsdruckbehälter 9 auszuüben.

Ist der Stempel 2 infolge der Abwärtsbewegung des Stößels 1 in Anlage an die Platine 7 gebracht worden, so _ls befindet sich die Unterkante des Stößels 1 in Anlage an dem oberen Ende 12 des Veidrängungskolbens 11. Bei weiterer Absenkung des Stößels wird der Kolben 11 in die Druckflüssigkeit des Hilfsdruckbehälters 9 getaucht, wodurch, wie bei F i g. 1 beschrieben, eine Drucksteigerung im Hauptdruckbehälter 8 ausgelöst wird. Bei diesel zweiten Ausführungsform wird der Verdrängungskol ben 11 nach Beendigung des Ziehvorganges durch der wieder hochfahrenden Stößel 1 aus dem Hilfsdruckbe halter 9 geführt, da das obere Ende 12 des Kolbens 11 von der Halterung 16,17 erfaßt und angehoben wird.

Nach Beendigung des Ziehvorganges werden di< nicht dargestellten Flüssigkeitsventile und dergleichet umgesteuert und wird der gesamte Druckraum wiede bis zu einer neu eingelegten Platine mit Druckflüssigkei gefüllt, worauf ein folgender Ziehvorgang vorgenom men werden kann.

Die Vorrichtung nach der Erfindung enthält alle den Fachmann geläufigen Einrichtungen, wie Dichtunger Führungen, Passungen usw., um die technisch einwand freie Betriebsbereitschaft der Vorrichtung zu gewährlei sten. Die Dimensionierung von Dichtungen, Kolbenspie usw. ist dem Fachmann vertraut, so daß auf dii Beschreibung konstruktiver Einzelteile verzichtet wer den kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum hydromechanischen Tiefziehen mit einem mit Druckmittel gefüllten Hauptdruckbehälter, dessen oberer Rand von einem die umzuformenden Platinen abstützenden Ziehring umgeben ist, und mit einem in dem Hauptdruckbehälter eintauchenden, die Platinen in den Ziehring hineinverformenden Ziehstempel, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Hauptdruckbehälter (8) noch wenigstens ein weiterer mit Druckmittel füllbarer und mit dem Druckmittel im Hauptdruckbehälter (8) in Fließverbindung stehender Hilfs-Druckbehälter (9) vorgesehen ist, in welchen zur Erhöhung des Druckmitteldruckes im Hauptdruckbehälter (8) bei Beginn des 'Jmformungsvorganges ein Verdrängungskolben (11) eintauchbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Eintauchen des Verdrängungskolbens (11) in den ihm zugeordneten Druckbehälter (9) mit Hilfe des sich absenkenden Stößels (I) hervorrufbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskolben (11) mit Hilfe eines mit Druckluft betätigbaren Zylinders (14) in seine Ausgangslage zurückführbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oberes Ende (12) des Verdrängungskolbens (11) am Stößel (1) mit Hilfe einer Halterungseinrichtung (16, 17) mit Totgang befestigt und der Verdrängungskolben (11) mit Hilfe der Halterungseinrichtung (J6, 17) beim Anheben des Stößels (1) aus dem Hilfsdruckbehälter (9) fahrbar ist.