DE2735505A1

DE2735505A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hinterschnittenen hohlkoerpers

Info

Publication number: DE2735505A1
Application number: DE19772735505
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Bensmann
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1977-08-06
Filing date: 1977-08-06
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2735505B2; GB2001888A; JPS5428770A

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

in Essen

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines hinterschnittenen Hohlkörpers

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines hinterschnittenen Hohlkörpers durch hydraulisches Tiefziehen einer Platine, die aus einem metallischen Werkstoff besteht.

Hinterschnittene Hohlkörper weisen im Verlauf ihrer Längsachse eine unterschiedlich große Querschnittsfläche auf. So ist beispielsweise ein Hohlkörper, der die geometrische Form von zwei mit den Grundflächen aneinandergesetzten Kegelstümpfen hat, hinterechnitten, da sich die Größe der Querschnittsfläche im Verlauf der Längsachse ändert.

Es ist bekannt, daß hinterschnittene Hohlkörper durch hydraulisches Tiefziehen hergestellt werden können, wobei das unter Druck stehende Hydraulik-Medium entweder als Stempel oder als in einer Matrize befindliches Kissen wirken kann. Wenn der Stempel die Platine gegen ein Hydraulikkissen preßt, ist es nachteilig, daß der Stempel zerlegbar ausgebildet sein muß, damit der hinterschnittene Hohlkörper vom Stempel abgenommen werden kann. Wenn ein als Stempel wirkendes Hydraulik-Medium die Platine in die Matrize preßt, sind die erreichbaren Ziehtiefen sehr gering, und auch bei sehr duktilen Werkstoffen ist die zu erzielende Ziehtiefe kleiner als der halbe Durchmesser der Matrize. Außerdem weisen die so hergestellten Hohlkörper eine ungleichmäßige Wanddicke auf, da ein Nachfließen des Werkstoffs aus dem Flansch praktisch nicht mehr stattfindet, sobald sich die Platine, bedingt durch den vom Hydraulik-Medium ausgeübten hohen Druck, an die Matrize angelegt hat.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde/ ein Verfahren zur Herstellung eines hinterschnittenen Hohlkörpers durch hydraulisches Tiefziehen zu schaffen, mit dem eine große Ziehtiefe erreicht wird und das Hohlkörper mit weitgehend konstanter Wandstärke liefert. Außerdem soll eine möglichst einfach gestaltete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst/ daß die Platine mit einem Stempel in ein Kissen aus einem Hydraulik-Medium gezogen und durch den im Hydraulikkissen herrschenden Druck zu einem am Stempel anliegenden Hohlkörper verformt wird/ daß der Hohlkörper danach durch ein unter Druck stehendes Hydraulik-Medium bis zur hinterschnittenen Form aufgeweitet wird/ wobei eine vollständige Verdrängung des entlasteten Hydraulikkissens erfolgt/ und daß nach dem anschließenden Absaugen des Hydraulik-Mediums der hinterschnittene Hohlkörper aus der zweiteiligen/ aufklappbaren Matrize entfernt wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen/ daß der Druck im Hydraulikkissen über den Stempelweg derart gesteuert wird, daß im Hydraulikkissen zu Beginn des Tiefziehvorgangs ein geringerer Druck herrscht als gegen Ende des Tiefziehyorgangs. Die Steigerung des Drucks wird auch dem Verfestigungsverhalten des zu verarbeitenden Werkstoffs angepaßt.

Die Aufgabe wird ferner durch die Schaffung einer Vorrichtung gelöst, die aus einem zweiteiligen, aufklappbaren Matrizenunterteil/ auf dem ein Niederhalter angeordnet ist, und aus einem beweglichen, mit einer Bohrung versehenen Stempel besteht, wobei das Matrizenunterteil und die Bohrung des Stempels über je eine Förderleitung mit einem Behälter verbunden sind, der das Hydraulik-Medium

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enthält und der mit einer Pumpe oder einem Speicher verbunden ist, die das Hydraulik-Medium unter Druck setzen. Eine gute Abdichtung des Innenraums des Matrizenunterteils wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß im Halter und im Stempelkranz Dichtungen angeordnet sind.

Mit der Erfindung kann auf einfache Weise ein hinterschnittener Hohlkörper mit gleichmäßiger Wandstärke in einem Arbeitsgang hergestellt werden, wobei eine große Ziehtiefe erreicht wird. Durch die erfindungsgemäße Steuerung des Druckes im Hydraulikkissen über den Stempelweg wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß ein vorzeitiges Versagen des Ziehteils durch zu starkes Hineinwölben der Platine in den Spalt zwisehen Stempel und Niederhalter vermieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Verfahren und Vorrichtung bei Beginn des Tiefziehvorgangs,

Fig. 2 Verfahren und Vorrichtung am Ende der ersten Arbeitsphase,

Fig. 3 Verfahren und Vorrichtung am Ende der zweiten Arbeitsphase.

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Zu Beginn des Tiefziehvorgangs (s. Figur 1) wird das Matrizenunterteil 1, das die Negativform des zu ziehenden, hinterschnittenen Hohlkörpers 10 aufweist und aus zwei aufklappbaren Teilen besteht/ bis zur Oberkante des Ziehrings 2 aus dem Behälter 13 über die Leitung 14 mit dem als Kissen wirkenden Hydraulik-Medium 11 gefüllt. Das Matrizenunterteil 1 und der Ziehring 2 bilden die Matrize . Auf den Ziehring 2 wird • die Platine 3 gelegt und mit dem Niederhalter 4 in ihrer Lage fixiert. In der ersten Arbeitsphase zieht der Stempel 5 die Platine 3 zunächst in das als Kissen wirkende Hydraulik-Medium 11, das sich im Matrizenunterteil 1 befindet. Durch den im hydraulischen Kissen herrschenden und über das Ventil 6 in Abhängigkeit vom Stempelweg steuerbaren Druck wird die Platine 3 an den Stempel 5 gepreßt und zu einem Hohlkörper 12 verformt. Hat der Stempel 5 seine untere Endlage erreicht (s. Figur 2), wird der Druck im hydraulischen Kissen bis auf einen bestimmten Restdruck gesenkt. In der zweiten Arbeitsphase wird durch eine im Stempel 5 befindliche Bohrung 7 das Hydraulik-Medium 11 von der Pumpe 15 über die Leitung 16 in den Hohlkörper 12 gepumpt. Dadurch wird der Hohlkörper 12 aufgeweitet und paßt sich an die im Matrizenunterteil 1 vorhandene Negativform an, wobei der tiefgezogene Hohlkörper seine hinterschnittene Form erhält. Gleichzeitig wird das Hydraulikkissen über die Leitung 14 vollständig aus dem Matrizenunterteil 1 verdrängt (s. Figur 3). Die Abdichtung des Innenraums des Matrizenunterteils 1 erfolgt durch die im Halter 4 angeordnete Dichtung 8 und über den mit einer Dichtung 17 versehenen Stempelkranz 9, der dann mit einer bestimmten Kraft auf den Niederhalter 4 gedrückt wird, wenn der Stempel 5 seine untere

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Endlage erreicht hat. Anschließend wird in einer dritten Arbeitsphase, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, das im hinterschnittenen Hohlkörper 10 befindliche Hydraulik-Medium 11 durch die Bohrung 7 abgesaugt, der Stempel 5 wird nach oben zurückgezogen und das Matrizenunterteil 1 wird geöffnet. Der hinterschnittene Hohlkörper 10 kann dem Matrizenunterteil 1 problemlos entnommen werden.

Die einzelnen Arbeitsphasen werden nacheinander ohne Unterbrechung in einem Arbeitsgang durchgeführt. Zur Herstellung hinterschnittener Hohlkörper haben sich insbesondere Tiefziehbleche aller Qualitäten, hochlegierte, korrosionsbeständige CrNi-Bleche, Kupfer-und Aluminiumbleche bewährt. Als Hydraulik-Medium können zum Beispiel Hydrauliköle, Hydraulikemulsionen und Wasser verwendet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Grenzziehverhältnisse bis zu /6=3,0 erreicht werden. Der Stempelkranz 9 wird mit einer Kraft, welche die Dichtheit des Systems garantiert, auf den Niederhalter 4 gedrückt.Die Dichtungen 8, 17 bestehen zum Beispiel aus Quadringen.

Beispielsweise herrscht bei der Verarbeitung einer 0,8 mm dicken Ronde aus X5CrNi 189 (W-Nr. 4301), Durchmesser = 180 mm, zu einem Hohlkörper mit einem Durchmesser von 70 mm während der ersten Arbeitsphase im hydraulischen Kissen zunächst ein Druck von 50 bis 800 bar, der dann bis auf einen Restwert von ca. 10 bar vermindert wird. In der zweiten Arbeitsphase erfolgt die Aufweitung des tiefgezogenen Hohlkörpers dann mit einem Druck von 300 bis 400 bar. Die Arbeitsdrücke müssen dem herzustellenden Teil angepaßt werden und sind insbesondere abhängig vom Werkstoff, dem Ziehverhältnis und der Wandstärke des hinterschnittenen Hohlkörpers.

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Claims

273Ϊ505 Ansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines hinterschnittenen Hohlkörpers durch hydraulisches Tiefziehen einer Platine, die aus einem metallischen Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platine mit einem Stempel in ein Kissen aus einem Hydraulik-Medium gezogen und durch den im Hydraulikkissen herrschenden Druck zu einem am Stempel anliegenden Hohlkörper verformt wird, daß der Hohlkörper danach durch ein unter Druck stehendes Hydraulik-Medium bis zur hinterschnittenen Form aufgeweitet wird, wobei eine vollständige Verdrängung des entlasteten Hydraulikkissens erfolgt, und daß nach dem anschließenden Absaugen des Hydraulik-Mediums der hinterschnittene Hohlkörper aus der zweiteiligen, aufklappbaren Matrize entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Hydraulikkissen über den Stempel— weg derart gesteuert wird, daß im Hydraulikkissen zu Beginn des Tiefziehvorgangs ein geringerer Druck herrscht als gegen Ende des Tiefziehvorgangs.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem zweiteiligen, aufklappbaren Matrizenunterteil (1), auf dem ein Niederhalter .[A) angeordnet ist, und aus einem beweglichen, mit einer Bohrung (7) versehenen Stempel (5) besteht, wobei das

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ORIGINAL INSPECTED

Matrizenunterteil (1) und die Bohrung (7) des Stempels (5) über je eine Förderleitung (14, 16) mit
einem Behälter (13) verbunden sind, der das Hydraulik-Medium (11) enthält und der mit einer Pumpe (15) oder mit einem Speicher verbunden ist, die das Hydraulik-Medium (11) unter Druck setzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Niederhalter (4) und im Stempelkranz (9)
Dichtungen (8, 17) angeordnet sind.

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