DE2818683A1

DE2818683A1 - Ziehpresse und ziehverfahren zur herstellung eines topfes aus einer metallplatine

Info

Publication number: DE2818683A1
Application number: DE19782818683
Authority: DE
Inventors: James Ira Byrd; Elton George Kaminski
Original assignee: Stolle Corp
Current assignee: Stolle Corp
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-09
Also published as: US4125009A; SE426789B; AU511693B2; CH630819A5; DE2818683C2; BR7802541A; MX146874A; FR2388613B1; IT1102603B; NL182781B; DK156034C; IT7848809A0; HK64281A; JPS6261369B2; SE7804326L; DK156034B; FR2388613A1; CA1079169A; GB1588564A; DK185078A

Description

- 6 Patentanwälte

Dipl-Ing Dipl.-Cliem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

THE STOLLE CORPORATION 27. April 1978

1501 Michigan Street Sidney. Ohio / V.St.A.

Dnaer Zeichen; S 2947

Ziehpresse und Ziehverfahren zur Herstellung eines Topfes aus einer Metallplatine

Wenn flaches Metallmaterial in eine Topfform gezogen oder gleichzeitig ausgestanzt und gezogen wird, muß es zur Verhinderung von Faltenbildungen zwischen einem Niederhalter und einem Ziehring festgehalten v/erden. Der Druck wird dabei im allgemeinen pneumatisch erzeugt, wobei die Höhe des auf die Platinenränder einwirkenden Druckes zur Vermeidung der Faltenbildung ausreichen muß. Bei zu hohem Druck kann sich das rietall nicht bewegen, so daß der Ziehstempel dann einfach ein Loch in die Metallplatine drückt. Die Faltenbildung tritt meist unmittelbar zu Beginn des Ziehvorgangs auf, wenn der Klemmdruck zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring nicht ausreichend ist. Sobald der direkte Druck zur Verhin-

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derung der Faltenbildung erreicht ist und die Ziehtiefe zuninunt, muß der noch nicht gezogene Metallbereich wegen der zunehmenden Verringerung der Platinengröße den gesamten ursprünglich erzeugten Klemmdruck aufnehmen.

Während der Metallziehvorgänge tritt eine Erscheinung auf, die allgemein als "Zipfelbildung" bekannt ist. Diese Erscheinung offenbart sich im allgemeinen durch die Bildung von Zipfeln in etwa 45° zu der Walzrichtung des Materials, aus dem die Platine ausgestanzt ist. Diese Erscheinung läßt sich nicht eindeutig erklären, jedoch läßt sich Metall im allgemeinen in Richtungen von o° und 9O° iJi Bezug auf die ifölzrichtung gleichmäßig ziehen, während es an 45°-Stellen längs eines gedehnten Kristallgefüges gleitet. Aufgrund dieses Gleitens verdickt sich das Metall nicht in dem Maße wie an den O — und 90°-Steilen, wodurch sich die "Zipfel" an den 45°-Stellen ergeben. Diese Zipfel werden verdünnt und abgequetscht, so daß sie die Werkzeuge verunreinigen und daher entfernt werden müssen. Zur Beseitigung der Zipfel- und Faltenbildung wurden verschiedene Versuche unternommen, die bislang jedoch noch nicht zu einem einheitlichen Erfolg geführt haben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Pressenstößel, der die Ziehstempelanordnung trägt und zur Ausführung des Ziehvorganges hin- und herbewegbar ist, mit einem Zylinder und einem darin befindlichen Kolben versehen, der seinerseits über mehrere Druckbolzen auf einen Niederhalter drückt.

Der Pressenunterteil trägt den Ziehring und, falls erwünscht, zugleich auch eine Schnittmatrize und einen Schnittstempel. Die Oberseite des in dem Pressenstößel befindlichen Kolbens wird mit einem gesteuerten Luftdruck beaufschlagt, der auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn sich daher der Pressenstößel abwärts bewegt, der Niederhalter sich der auf dem Ziehring liegenden Platine anlegt und der Ziehstempel zur Ausführung des Ziehvorgangs in den Ziehring einzudringen

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beginnt, drückt der gegen den Ziehring abgestützte Niederhalter über die der Unterseite des Kolbens anliegenden Druckbolzen den Kolben gegen den gesteuerten, konstanten Luftdruck aufwärts, so daß ein auf den Platinenrand einwirkender konstanter Druck aufrechterhalten wird.

Der Pressenunterteil trägt ferner eine Schnittraatrize und einen Schnittstempel, wobei der Niederhalter mit einem Flansch versehen ist, der so angeordnet ist, daß er sich dem Schnittstempel anlegt, wenn der Niederhalter bei seiner Anlage an das zu ziehende Metall in diesen eintritt. Durch die Anlage des Niederhalterflansches an dem Schnittstempel schneidet dieser im Zusammenwirken mit der Stanzmatrize das auf der Ziehform liegende Material zu.

Das von dem Schnittstempel und von der Schnittmatrize abgeschnittene Metall wird zwischen den Schnittstempel und einen beweglichen Abstreifer eingeklemmt, der mit einem Abstandhalter versehen ist, damit der Niederhalter bei seinem Andruck an dem Schnittstempel sich dem Ziehring nicht über einen bestimmten Punkt hinaus nähern kann und so zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring ein bestimmter Zwischenraum aufrechterhalten bleibt. Durch die Aufrechterhaltung eines bestimmten Zwischenraums zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring und der Aufrechterhaltung eines bestimmten Luftdruckes auf der Oberseite des in dem Stößel befindlichen Kolbens wird die Verdünnung und das Abscheren von Zipfeln und Falten verhindert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

Fig. 1 einen von der Mittelachse durch zwei verschiedene Radien verlaufender, etwas schematisierter Vertikalschnitt einer Ziehpresse, bei der der Stößel von dem Pressenunterteil abgehoben ist, und

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it. C

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung der Ziehpresse bei Abschluß des Ziehvorgangs.

In Fig. 1 ist der Pressenstößel generell mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. In dem Pressenstößel ist ein Zylinder 11 angeordnet, in dem ein Kolben 12 arbeitet. Der Pressenstößel trägt mehrere Druckbolzen 13, die zur Anlage an dem Niederhalter 14 bestimmt sind. Dem Zylinder 11 ist durch ein Anschlußstück 15 Druckluft zuführbar, wobei der unterhalb des Kolbens 12 liegende Zylinderraum durch den Freiraum zwischen dem Druckbolzen 13 und den Durchbrüchen, durch die diese hindurchgehen, zur Atmosphäre hin entlüftet ist. Es ist dabei hinzuzufügen, daß mehrere Führungsbolzen 16 mit dem Niederhalter 14 verbunden sind und diese Führungsbolzen Köpfe 17 aufweisen, welche in Bohrungen 18 des Pressenstößels beweglich sind. Mit 19 ist eine Ziehstempelanordnung bezeichnet, die nicht näher beschrieben werden soll, v/eil sie nicht Teil der Erfindung ist. Es ist jedoch zu bemerken, daß bei 20 eine Lufteingangsöffnung und bei 21 eine durch den Ziehstempel hindurchgehende Bohrung vorgesehen ist, so daß bei 20 Luft zugeführt v/erden kann, um das Abstreifen des fertiggestellten Topfes von dem Ziehstempel nach Abschluß des Ziehvorgangs zu unterstützen. Der Teil 22 des Pressenstößels ist durch Bolzen 24 an dem Teil 23 befestigt.

Der Pressenunterteil bzv/. Pressentisch ist generell mit 25 gekennzeichnet. Ein Teil 26, der zur Werkzeugausstattung der Presse gehört, weist eine Ausnehmung auf, in der ein ringförmiger Bauteil 27 angeordnet ist. Der Ziehring 28 wie auch die Schnittmatrize liegen dem Bauteil 27 auf. Auf der Schnittmatrize 29 liegen darüberhinaus ein Abstandshalter 30 und ein beweglicher Abstreifer 31 auf.

Von den Führungsstangen 32a wird eine mit Buchsen 32 b versehene Montageplatte 32 gehalten, die den Niederhalter 34 trägt. Die Bolzen 33 sind von Federn 33a umgeben, die die Montage-

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platte 32 gegen die Köpfe der Bolzen 33 anheben. Die Führungsbolzen 35, die den beweglichen Abstreifer 33 führen, sind von Federn 35 a umgeben. Der Ziehring ist in dem Bauteil 27 durch die Bolzen 28a festgelegt.

Ein zu ziehendes Metallteil wird, wie bei 40 gekennzeichnet, in die Anordnung eingelegt. Wenn das Metallteil schon zugeschnitten ist und nur noch gezogen zu werden braucht, führen die Schnittmatrize 29 und der Schnittstempel 34 keine Funktion aus. Beim Absenken des Pressenstößels 10 tritt dereinen ringförmigen Flansch 14a aufweisenden Niederhalter 14 in den Schnittstempel· 34 ein, bis er dem Werkstück 40 anliegt, das sich auf dem Ziehring 28 befindet. Der Flansch 14a des Niederhalters legt sich dabei dem Schnittstempel 34 an und drückt diesen gegen den beweglichen Abstreifer 31 sowie den Abstandhalter 30, wodurch zwischen dem Niederhalter 14 und dem Ziehring 28 ein bestimmter Zv/ischenraum aufrechterhalten wird.

Herrscht auf der Oberseite des Kolbens 12 in dem Zylinder 11 ein bestimmter Luftdruck, dann tritt der Ziehstempel 19 nun in den Ziehring ein und beginnt, das Werkstück 40 zu verformen, wobei der Niederhalter mit konstantem Druck in Anlage an dem Werkstück gehalten bleibt, da die Druckboizen 13, die gegen den Kolben 12 wirken, diesen gegen den auf seiner Oberseite wirksamen gesteuerten Druck in dem Zylinder 11 aufwärts drücken, wodurch der Druck, mit dem der Niederhalter 14 gegen den Ziehring 28 gepreßt wird, konstant erhalten bl·eibt.

Beim Fortschreiten des Ziehvorgangs wird das Werkstück in einen Topf umgeformt, wobei sein Rand aus dem Raum zwischen dem Niederhaiter und der Oberseite des Ziehrings fortschreitend radial· einwärts gezogen wird. Wenn der Ziehvorgang abgeschlossen und der Stößel 10 nach oben zurückgezogen wird, wird bei 20 Luft eingeführt, um den fertiggestellten Topf 4 1 (Fig. 2) von der Ziehstempelanordnung 19 abzustrciifen. Fenn das Werkstück 40 während des Ziehens zugeschnitten werden muß,

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dann führt die Anlage des Flansches 14a des Niederhalters an dem Schnittstempel 34 natürlich dazu, daß dieser im Zusammenwirken mit der Schnittmatrize 29 die Platine zuschneidet/ wobei der mit 40a gekennzeichnete Abfall einfach zwischen den Ziehstempel und den beweglichen Abstreifer gedrückt wird. Nach Beendigung des Ziehvorgangs drücken die Federn 35 den beweglichen Abstreifer nach oben, so daß der Abfall entfernt v/erden kann.

Die Fig. 2 zeigt die Bauteile der Presse an dem Punkt, an dem der Ziehvorgang beendet ist und der Stößel sich in der unteren Hubendstellung befindet.

Die vorangehende Beschreibung läßt deutlich werden, daß beim Fortschreiten des Abwärtshubes und Anlage des Niederhalters 14 an den Schnittstempel 34 eine Platine 40 hergestellt wird. Wenn der Stößel weiterbewegt wird, wird der bewegliche Abstreifer 31 abwärts gedrückt, bis er sich fest an den Abstandshalber 30 anlegt. Diese feste Anlage verhindert, daß der Niederhalter 14 sich der Schnittmatrize 29 noch weiter nähern kann. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Stößels verharrt der Niederhalter 14 aufgrund der Einwirkung der Druckbolzen 13 auf den Kolben 12 in der erreichten Lage. Beim Ziehen des Werkstücks nimmt die Platinengröße ab, wobei das Herausdrücken und Abscheren von "Zipfeln" verhindert wird, weil der zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring befindliche Zwischenraum nicht geschlossen werden kann.

Wenn Material mit einer Dicke von 0,25 mm (.010 inch) gezogen werden soll, wird der Zwischenraum auf etwa 0,18 mm (.OO7 inch) eingestellt. Diese Differenz zwischen dem Zwischenraum und der Metalldicke erlaubt das Festklemmen des Materials unter Vermeidung von Faltenbildung, hält den Zwischenraum jedoch auf einem Minimum, um das Abscheren von Zipfeln zu verhindern.

Mit dem Beginn des Aufwärtshubes des Pressenstempels wird bei 20 Luft zugeführt, die das Abstreifen des fertiggestellten

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Topfes von dem Ziehstempel unterstützen soll. -Danach werden der Schnittstempel 34 und die Montageplatte 32 durch die Federn 33a angehoben und die Anordnung auf den Führungsstangen 32a gegen die Köpfe der Bolzen 33 nach oben geführt.

Die Höhe des erforderlichen Drucks zur Ausführung eines Ziehvorgangs ohne Faltenbildung wird generell durch Versuche mit der vorhandenen Werkzeugbestückung bestimmt. Die Druckkammer kann dabei auch dazu verwendet werden, um die erforderliche Kraft für die Schneidarbeit zu erzeugen, die einen zusätzlichen Druck erfordert. Wenn beispielsweise für den Ziehvorgang ein Druck von 4,823 bar (70 psi oder 49217 kg/m } erforderlich ist, ist für den Schneidvorgang ein zusätzlicher Druck erforderlich, so daß dann der Zylinderdruck auf 5,512 bar

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(80 psi oder 56248 kg/m ) eingestellt wird.

Es ist noch hinzuzufügen, daß der Schnittstempel sehr dicht an der Schnittmatrize gehalten wird, wodurch sich eine exakte Ausrichtung zwischen diesen beiden Teilen ergibt. Dies ist besonders wichtig bei dünn bemessenem Material und erlaubt daneben eine leichte Wartung sowie einen leichten Austausch des Schnittstempels 34 und der Schnittform 29. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Pressen, bei denen der Schnittstempel gewöhnlich an dem beweglichen Stößel befestigt ist und seine Ausrichtung mit der Schnittmatrize von der Genauigkeit der Führungsleisten abhängt, die den beweglichen Stößel führen.

Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung, inderen Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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Claims

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OipL-lng. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

THE STOLLE CORPORATION 27. April 1978

Michigan Street
Sidney, Ohio / V.St.A.

Unser Zeichens S 2947

Ansprüche :

Ziehpresse mit einem feststehenden Pressentisch und einem hin- und herbeweglichen Pressenstößel zum Ziehen einer Metallplatine zu einem Topf, dadurch gekennzeichnet , daß der Pressentisch einen Ziehring und der Pressenstößel einen Ziehstempel trägt und daß ein von dem Pressenstößel getragener Niederhalter zum Festklemmen des Platinenrandes während des Ziehvorgangs gegen den Ziehring andrückbar ist, wobei eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines bestimmten, auf die Dicke der Platine bezogenen Zwischenraums zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring sowie eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes auf den Niederhalter während des Ziehvorgangs vorgesehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Herstellung eines bestimmten Zwischenraums zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring einen ringförmigen Flansch an dem Niederhalter und ein Widerlager in dem Pressenbett umfaßt, durch die die Bewegung des Niederhalters bei der Bewegung des Pressenstößels zur Erhaltung des bestimmten Zwischenraumes begrenzt ist.
3. Ziehpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zwischenraum auf
etwa 7O % der Dicke der Metallplatine eingestellt ist.
4. Ziehpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressentisch zusätzlich einen Schnittstempel und eine
damit zusammenwirkende Schnittmatrize trägt, welche
über dem Ziehring angeordnet sind, daß ferner der Niederhalter einen ringförmigen Flansch aufweist, mit dem er beim Eindringen in den Schnittstempel an diesem angreift und dadurch der Schnittstempel im Zusammenwirken mit der Schnittmatrize eine Platine ausstanzt, daß weiterhin die Schnittmatrize von einem beweglichen Abstreifer umgeben ist, der über den von dem Schnittstempel
und der Schnittmatrize hergestellten Stanzsteg von dem Schnittstempel erfaßt wird, und daß unter dem Abstreifer zur Begrenzung der Bewegung des Schnittstempels und damit des Niederhalters zur Aufrechterhaltung des bestimmten Zwischenraumes ein Abstandhalter angeordnet ist.
5. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Druckes auf den Niederhalter einen Zylinder in dem Pressenstößel, einen in
dem Zylinder angeordneten Kolben, eine Einrichtung zur Verbindung des Kolbens mit dem Niederhalter und eine

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Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines bestimmten konstanten Druckes an der Kolbenoberseite umfaßt, während die Kolbenunter;:eite zur Atmosphäre hin entlüftet ist.
6. Ziehpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Erhaltung eines bestimmten Zwischenraums zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring einen an dem Niederhalter vorgesehenen ringförmigen Flansch und ein Widerlager in dem Pressentisch umfaßt, wodurch die Bewegung des Niederhalters bei einer Bewegung des Pressenstößels zur Aufrechterhaltung des vorgesehenen Zwischenraums begrenzt wird.
7. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressentisch auch einen Schnittstempel und eine damit zusammenwirkende, über dem Ziehring angeordnete Schnittmatrize umfaßt, daß ferner der Niederhalter einen ringförmigen Flansch aufweist, der bei seinem Eintritt in den Schnittstempel an diesem angreift, damit dieser im Zusammenwirken mit der Schnittmatrize eine Platine ausstanzt, daß die Schnittmatrize weiterhin von einem beweglichen Abstreifer umgeben ist, auf den der Schnittstempel über den ausgeschnittenen Stanzrand einwirkt, und daß unter dem Abstreifer ein Abstandhalter zur Begrenzung der Bewegung des Schnittstempels und damit des Niederhalters zur Aufrechterhaltung des vorbestimmten Zwischenraumes angeordnet ist.
8. Stanz- und Ziehpresse mit einem Pressenstößel und mit einem Pressentisch, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Pressenstößel ein Zylinder mit einem darin befindlichen Kolben vorgesehen und der Druck in dem Zylinder oberhalb des Kolbens durch eine Einrichtung steuerbar ist, während der Zylinder auf der Kolbenunterseite zur Atmosphäre hin entlüftet ist und an der Kolbenunterseite mehrere Druckbolzen anstoßen, die so angeordnet sind, daß sie mit

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ihren unteren Enden an einen ringförmigen. Niederhalter anstoßen, der an dem Pressenstößel befestigt ist, an dem zugleich auch ein Ziehstempel festgelegt ist, daß auf dem Pressenstisch ferner ein Schnittstempel und eine Schnittmatrize angeordnet sind, wobei ein beweglicher Abstreifer an den Schnittstempel andrückbar ist, während die Bewegung des Schnittstempels durch einen festen Abstandhalter in dem Pressentisch begrenzt ist, und daß in dem Pressentisch ein Ziehring vorgesehen ist, an den der Rand einer Platine durch den Niederhalter mit über den Kolben gesteuerten Druck anpreßbar ist, wobei der Kolben beim Absenken des Pressenstößels nachgibt und der durch den Abstandhalter bestimmte Zwischenraum zur Vermeidung des Verdünnens und Abscherens von Zipfeln erhalten bleibt, während der Anpreßdruck zur Vermeidung einer Faltenbildung aufrechterhalten bleibt.
9. Verfahren zum Ziehen eines Topfes aus einer Metallplatine unter Verwendung eines festgelegten Ziehrings und eines damit zusammenwirkenden beweglichen Ziehstempels, dadurch gekennzeichnet , daß der Platinenrand mit einem bestimmten Druck und unter Aufrechterhaltung eines bestimmten Klemmzwischenraums festgeklemmt wird und dann der Ziehstempel zum Eindrücken der Platine in den Ziehring betrieben wird, während der vorgesehene Kleramdruck und der vorgesehene Klemmzwischenraum aufrechterhalten bleiben, wodurch eine Faltenbildung sowie das Verdünnen und Abscheren von Zipfeln verhindert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß dem Ziehstempel ein Zylinder und ein Kolben zugeordnet und der Zylinder oberhalb des Kolbens mit einem bestimmten Druck beaufschlagt wird, wobei der Kolben zum Festklemmen einer Platine an dem Ziehring abstützend mit einem Niederhalter verbunden und ein Nachgeben des Kolbens bei der Bewegung des Ziehstempels während des Ziehhubes ermöglicht wird.

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11. Verfahren nach Anspruch 9 oder IO, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Bewegung des Niederhalters durch einen Anschlag unterbrochen und so ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen dem Niederhalter und dem Ziehring aufrechterhalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Zwischenraum etwa 7O % der Platinendicke beträgt.

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