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Verfahren und Ziehwerkzeug zum Herstellen von tiefgezogenen
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Hohlteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von tiefgezogenen Hohlteilen, insbesondere zum Herstellen von Spültischabdeckungen
aus Edelstahl mit wenigstens einem Becken und einer sich daran anschließenden Abtropffläche,
ferner auf ein Ziehwerkzeug zur Verwirklichung dieses Verfahrens.
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Es sind bereits ein Verfahren und Werkzeuge zur Verfahrensdurchführung
bekannt geworden, bei dem die Herstellung von Hohlteilen der hier interessierenden
Art in zwei aufeinanderfolgenden
Ziehoperationen gelingt. Dabei
wird aus einer längs ihres Randes gehaltenen Platine in einen' Vorzug eine im wesentlichen
zylindrische Grundform bis auf etwa die endgültige Ziehteiltiefe gezogen. Der Querschnitt
dieser Grundform ist kleiner als der Endquerschnitt des Hohlteils und der vom Blechhalter
eines Ziehwerkzeugs gehaltene Platinenrand geht mit einem konischen Bereich in die
im wesentlichen zylindrische Grundform über. In einem zweiten Zug, dem sogenannten
Fertigzug, wird dann die zylindrische Grundform quer zur Ziehrichtung bis zur geforderten
Hohlteilform konturengenau aufgeweitet.
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Dieses vorbekannte Verfahren genügt den Bedürfnissen der Praxis nicht
voll hinlänglich, weil nicht mit Sicherheit ein Abreißen des Bodens der Hohlform
von den hohlformwandungen vermieden werden kann. Insbesondere ist diese Gefahr des
Abreißens der Bodenpartie von den Hohlteilwandungen beim Aufweiten und Kalibrieren
der im ersten Zug gewonnenen Grundform auf die Endform im Fertigzug gegeben.
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Insoweit ist bei einem noch nicht zum Stande der Technik gehörenden
Verfahren zum Herstellen von tiefgezogenen Hohlteilen in zwei aufeinanderfolgenden
Ziehoperationen, bei dem in einem ersten Zug die Grundform des Hohlteils aus einer
längs ihres Randes gehaltenen Platine über eine Ziehkurve
gezogen
und im zweiten Zug das hohlteil in seine Form gebracht wird, auch schon vorgeschlagen
worden, im ersten Zug die Grundform des Eohlteils über einen im Vergleich zur enaforril
großen Radius der Ziehkurve zu ziehen und am Ende dieses Zuges den Loden des Hohlteils
entgegen der Ziehrichtung durchzuwölben, und danach beim zweiten Zug die viölbung
in die Ziehrichtung unlzustülpen und das Hohlteil auf volle Tiefe zu ziehen, wobei
beim Fertigzug das im Bereich des Eohlteilbodens und der angrenzenden Wandungen
benötigte Viaterial aus der von der Wölbung inj ßodenbereich gebildeterlliaterialreserve
ausgezogen sowie der im ersten Zug über die Ziehkurve gezogene Rand des Hohlteils
nachgeformt wird.
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Obgleich das zuletzt genannte Verfahren alle an ein derartiges Ziehverfahren
zu stellenden Forderungen voll erfüllt, hat sich die vorliegende Erfindung die Verbesserung
eben dieses noch nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahrens zum Ziel gesetzt.
Die Lösung der insoweit gestellten Aufgabe besteht darin, daß eine Platine, die
während der Ziehoperation längs ihres Randes gehalten ist, über eine der äußeren
Kontur des Iiohlteils entsprechende Ziehkurve gezogen und dabei mit dem Boden der
sich ausbildenden Hohlform zwischen voneinander entfernten Partien der Ziehkurve
frei gespannt wird.
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Die Erfindung beruht mithin auf der Erkenntnis, daß große Ziehtiefen
ohne das Auftreten von Rissen verwirklichbar sind, wenn die Platine über nur die
äußere Form des Hohlteils bestimmende Ziehkurven gezogen und zwischen letzteren
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im Bereich einer von den Ziehkurven umschlossenen Ausnehmung frei
gespannt wird. Diese überraschende Wirkung dürfte darauf beruhen, daß durch die
erfindungsgemäße Maßnahme die beim Ziehen zwischen Blech und Ziehkurve unvermeidbar
auftretende und durch Verwendung sogenannter Ziehfette nur begrenzt reduzierbare
Reibung auf ein Minimum verringert wird. Offensichtlich sind die im Bereich des
zwischen benachbarten Partien der Ziehkurven frei gespannten Teils der Platine,
wobei es sich vorzugsweise um den Bodenbereich einer Hohlform handelt, vorhandenen
Materialreserven zur Verwirklichung der geforderten Ziehtiefe ausreichend.
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Das erfindungsgemäße Ziehverfahren kann grunditzlich bei beliebigen
Ziehoperationen Anwendung finden. Als besonders vorteilhaft hat es sich indessen
beim Tiefziehen von Teilen aus Edelstahl erwiesen und eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist durch zwei aufeinanderfolgende Züge gekennzeichnet, wobei im ersten
Zug über eine Ziehkurve mit im Vergleich zur Endform des Hohlteils große Ziehradien
und wischen voneinander entfernten Partien der Ziehkurve frei gespannten Platinenabschnitten
gezogen wird.
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Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Hohlteilform mit im wesentlichen planparallel zur Ebene
des bei der Ziehoperation eingespannten Platinenrandes verlaufendem Boden gezogen
wird.
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Alternativ dazu kann die fiohlteilform auch mit zur Ebene des bei
der Ziehoperation eingesetzten Platinenrandes geneigt, vorzugsweise in zwei Richtungen
geneigt, verlaufendem Boden gezogen werden, letzteres insbesondere zu dem Zwecke,
Ablaufbecken sogleich beim Ziehen mit dem gewünschten Gefälle zur Ausgußöffnung
hin auszurüsten.
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Desweiteren kann ein Merkmal der Erfindung darin bestehen, daß am
Ende des ersten Zuges der Boden des Hohlteils der Ziehrichtung entgegen durchgewölbt
wird. Dieses Durchwölben kann im Hinblick auf ein gefordertes Gefälle eines Beckens
durch eine unsymmetrische Gegenwölbung des Hohlformbodens am Ende des genannten
Zuges verwirklicht werden.
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Hinsichtlich des der Verfahrensdurchführung dienenden Ziehwerkzeugs
ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem mit einer Matrize, einem
Stempel und einem Blechhalter, die gegeneinander bewegbar sind, ausgerüsteten Ziehwerkzeug
der Stempel im wesentlichen aus einem dem äußeren Verlauf des Hohlteils folgenden,
die Ziehkurve bildenden Rand mit einer von diesem umschlossenen, zentralen Mittelausnehmung
besteht.
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Charakteristisch für das erfindungsgemäße Ziehwerkzeug ist mithin,
daß, im Gegensatz zu vorbekannten Werkzeugen mit vollem Stempel, über den die Platine
beim Ziehen gespannt wird, der Stempel in einen der äußeren Kontur des llohlformteils
entsprechenden Rand mit einer die Ziehkontur bestammenden Ziehkurve aufgelöst ist,
wobei dieser, der äußeren Kontur des Ziehteils entsprechende Rand eine Nittelausnehmung
umschließt, über die sich der Bodenbereich der Hohlform des Zieteils beim Ziehvorgang
frei spannt.
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übereinstimmend mit den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann der die zentrale Ausnehmung des Stempels umschließende Rand mit der Ziehkurve
in einer mit der Ebene des Blechhalters planparallelen Ebene liegen. Ebenfalls im
Rahmen der Erfindung kann auch die Matrize mit einem am Ende der Ziehoperation in
die zentrale Stempelausnehmung eingreifenden Mittel versehen sein, bei welchem Mittel
es sich entweder um einen Einsatz aus elastisch verformbarem Material oder um einen
am Ende des Zuges entgegen der Ziehrichtung betätigbaren Hilfsstempel handeln kann.
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Im folgenden soll die Erfindung in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen näher erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:
Fig.
1 eine Einstückspüle miqsich leicht konisch zu seinem Boden hin verengenden Spülbecken
und seitlich von diesem angeordneter Abtropffläche, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie
II-II in Fig. 1 durch das Becken bei der veranschaulichten Einstückspüle, Fig. 3
einen Schnitt durch ein Ziehwerkzeug zum Vorziehen eines derartigen Beckens, Fig.
4 einen Schnitt durch ein Ziehwerkzeug zum Fertigziehen und konturgenauen Nachformen
eines derartigen Beckens und Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform des Werkzeugs
zum Vorziehen eines Beckens, in einer Schnittansicht wie Fig. 3.
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Die in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Einstückspüle 10 ist in einem
Stück aus einer Platine gezogen und umfaßt eine Abtropffläche 11 und ein sich zu
seinem Boden hin leicht verengendes Becken 12 sowie einen umlaufenden Rand 13, von
dem sich ein ebenfalls umlaufender, hier im übrigen nicht weiter interessierender
Randflansch 14 abgekantet ist.
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Das in Fig. 3 veranschaulichte, in seiner Gesamtheit mit 15 bezeichnete
Werkzeug zum Vorziehen umfaßt einen im Werkzeugunterteil 16 feststehenden Stempel
17, der von einem über Druckbolzen 18 an einem nicht dargestellten Luftkissen abgestützten
Blechhalter
19 umschlossen ist. Selbstverständlich kann der Blechhalter 19 auch hydraulisch
oder durch mechanische Mittel, beispielsweise Federn, abgestützt sein. Im Werkzeugoberteil
20 befindet sich eine der Beckenform angepaßte Ausnehmung 21 und unterseitig wird
das Werkzeugoberteil durch eine ebenfalls mit einer der Beckenform entsprechend
gestalteten Ausnehmung versehene Platte 22 umschlossen, deren die Ausnehmung 21
umgebende Ränder eine Ziehkurve 23 bilden, deren Radius groß ist im Verhältnis zu
der Ausbildung des Übergangs von den Wandungen des Beckens zum umlaufenden Flansch
beim fertigen Hohlteil.
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Charakteristisches Kennzeichen des in Fig. 3 veranschaulichten Werkzeugs
ist eine zentrale Mittelausnehmung 24 im Stempel 17, die sich von der vom Werkzeugunterteil
16 entfernten Stirnseite aus in den Stempel hineinerstreckt. Diese Mittelausnehmung
24 geht mit bogenförmigen Abschnitten 25 in einen der äußeren Kontur des Hohlteils
entsprechenden Rand 27 über, welcher den wirksamen Teil des Stempels bildet.
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Bei hochgefahrenem Werkzeugoberteil 20 sind die Blechhalter 19 von
den auf einem Luftkissen (oder ähnlichen Mitteln) abgestützten Druckbolzen 18 mit
ihrer Oberseite in eine über den stirnseitigen Rand des Stempels 17 hinausragende
Lage angehoben. In dieser Stellung wird auf den Blechhalter 19 eine
Platine
vorbestimmten Zuschnittes aufgelegt und in bekannter, nicht weiter dargestellter
Weise positioniert. Wenn dann das Werkzeugoberteil 20 niedergeht, setzt zunächst
die mit den Ziehkurven 23 ausgerüstete Platte 22 auf den umlaufenden Rand der Platine
auf und infolge der vom Werkzeugoberteil 20 ausgeübten Vertikalkraft geben die an
einem Luftkissen abgestützten Druckbolzen nach, so daß sich bei gleichzeitiger Ausführung
des Vorzugs die Platine um die Ziehkurve 23 der Platte 22 herumformt und über die
durch den umlaufenden Rand 27 charakterisierte, stirnseitige Ziehkontur des Stempels
17 herumlegt, wobei das Mittelteil 29 des Ziehteils 28 sich zwischen den die Ziehkurven
bildendenAbschnitten des Randes 27 des Stempels frei spannt. Auf diese Weise ist
å jedwede Reibung im Bereich des Bodenteils 29 der Hohlform vermieden.
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Dem Fertigzug eines in einem Werkzeug gemäß Fig. 3 hergestellten Blechformteils
dient das in Fig. 4 veranschaulichte Werkzeug 30. Dieses Werkzeug besitzt ebenfalls
einen vom Werkzeugunterteil 31 feststehend aufgenommenen Stempel 32, einen über
Druckbolzen 33 an einem nicht dargestellten Luftkissen abgestützten Blechhalter
34 und einen Werkzeugoberteil 35 mit einer die Matrize bildenden, der geforderten
Beckenform angepaßten Mittelausnehmung 36. Der Stempel 32 ist in dem Bereich, der
sich an den vom Werkzeugunterteil 31 entfernten Stempelkopf anschließt, mit einer
umlaufenden
Manschette 37 ausgerüstet, die über nicht weiter dargestellte
Kanäle rückseitig bei 38 mit Druckmedium beaufschlagbar und infolge dieser Beaufschlagung
radial aufweitbar ist.
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Das in Fig. 5 dargestellte Werkzeug 15 t, bei dem es sich um eine
Abwandlung des Werkzeugs nach Fig. 3 handelt, ermöglicht am Ende des Zuges den Boden
der Hohlform entgegen der Ziehrichtung durchzuwölben.
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Im Unterschied zum Werkzeug nach Fig. 3 ist in die Matrize des Werkzeugoberteils
20 ein Hilfsstempel 40 eingesetzt, der eine sich in Richtung zum Stempel 17 des
Werkzeugunterteils 16 erstreckende Wölbung aufweist und mittels eines Arbeitszylinders
41 zwischen der in Fig. 5 dargestellten Lage und einer gegenüber dem Matrizenboden
zurückgezogenen Stellung bewegbar ist. Bei dem Arbeitszylinder 41 handelt es sich
um einen doppelseitig beaufschlagbaren Hydraulikzylinder, dessen Druckmedienversorgung
über Leitungen 42 erfolgt.
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Der mit diesem Werkzeug durchführbare Vorzug erfolgt in grundsätzlich
gleicher Weise wie bei dem Werkzeug gemäß Fig. 3, wobei sich während der Ziehoperation
der Mittelteil des Hohlteilbodens frei über die zentrale Mittelausnehmung 24 im
Stempel spannt. Am Ende des Zuges wird jedoch abweichend von
der
Arbeitsweise des Werkzeugs nach Fig. 3, der Arbeitszy-41 linder/in der Weise mit
Druckmedium beaufschlagt, daß sich der Hilfsstempel 40 der Ziehrichtung entgegenbewegt
und den Mittelteil des Ziehteilbodens in der in Fig. 5 veranschaulichten Weise in
die Mittelausnehmung 24 des Stempels 17 hineinformt und damit entgegen der Ziehrichtung
durchwölbt.
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Anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde die
Erfindung in Anwendung auf das Ziehen von Edelstahlspülen, Becken oder dergleichen
erläutert. Neben dieser speziellen Anwendung ist die Erfindung insbesondere zur
Anwendung beim Ziehen von zylindrischen Behältnissen prädestiniert, in welchem Falle
die zum Einsatz zu bringenden Stempel die Form von Rohren mit entsprechend abgerundeten
Stirnkanten zur Ausbildung von Ziehkurven haben können. Dies führt zu außerordentlich
einfachen Werkzeuggestaltungen.