DE3136632C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von tiefgezogenen Hohlteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bei dem eine längs ihres Randes gehaltene Platine über eine der äußeren Kontur des herzustellenden Hohlteils entsprechende Ziehkurve gezogen und dabei der sich ausbildende Boden des Ziehteils zwischen voneinander entfernten Bereichen der Ziehkurve frei gespannt wird. Insbe­ sondere kommt dem erfindungsgemäßen Ziehverfahren Bedeutung beim Ziehen von Spültischabdeckungen aus Edelstahl zu, die wenigstens ein Becken und eine sich daran anschließende Wasserablauffläche besitzen.

Ein derartiges Ziehverfahren ist bereits bekannt und in der DE-OS 26 51 488 beschrieben. Es handelt sich dabei um zwei aufeinanderfolgende Züge, wobei in einer ersten Ziehoperation über Ziehkurven mit vergleichsweise großen Ziehradien und nicht bis zur vollen Tiefe gezogen, aber am Ende dieses Vorzugs der bis dahin frei über den Ziehrand eines Hohlstempels gespannte Ziehteilboden der Zieheinrichtung entgegen durchgewölbt und dabei dessen Material bis zu einem gewissen Grad ausgezogen und auch kaltverfestigt wird. In einem zweiten Zug wird dann die geforderte Beckenform erreicht, wobei aus dem durchgewölbten Bodenbereich über die Ziehkurven des Ziehstempels Material in die dem Boden benachbarten Wandbereiche der Hohlteilwandungen abfließt.

Obgleich das vorbekannte Ziehverfahren gegenüber bis dahin bekannten Ziehtechniken Vorteile aufweist, hat sich doch gezeigt, daß es bei dem Durchwölben des Zieh­ teilbodens am Ende eines ersten Zuges zum Abreißen des Bodens im Bereich der Ziehkurven des Stempels vom übrigen Ziehteil kommen kann. Dies beruht offensichtlich darauf, daß in den fraglichen Bereichen des schon annähernd auf seine volle Tiefe gezogenen Ziehteils eine die zulässige Beanspruchung des Materials überschreitende Dehnung auftritt.

Durch die Erfindung soll daher ein verbessertes Ziehver­ fahren geschaffen werden, welches insbesondere für das Ziehen von Hohlteilen aus Edelstahl bestimmt ist und bei dem es gelingt, auch größere Ziehtiefen ohne die Gefahr eines Abreißens im Bereich der Ziehkurven zu verwirklichen.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Im Gegensatz zu dem oben erläuterten Stande der Technik, bei dem das Durchwölben des Ziehteilbodens am Ende eines ersten Zuges stattfindet, also dann, wenn das Material des Ziehteils schon eine erhebliche Vordehnung und damit auch eine entsprechende Kaltverfestigung erfahren hat, wird erfindungsgemäß der Boden entgegen der Ziehrichtung in der Anfangsphase der Ziehoperation durchgewölbt, mithin also zu einem Zeitpunkt, zu dem noch keine wesentliche Materialdehnung und daher auch keine beachtliche Kaltverfestigung des Materials vorliegt.

Eingehende Versuche haben gezeigt, daß durch das erfindungsgemäße Vorgegenwölben das gefürchtete Abreißen des Ziehteilbodens im Bereich der Ziehkurven des Stempels vermieden wird. Bei der im Anschluß an das Gegenwölben des Ziehteilbodens kontinuierlich fort­ schreitenden Ziehoperation fließt dann aus dem durchge­ wölbten Bodenbereich Material über die Ziehkurven in den Bereich der Seitenwandungen des Ziehteils nach, wobei die längs ihres Randes mittels eines Blechhalters ge­ haltene Platine sowie die in der Anfangsphase schon ange­ zogenen Wandabschnitte des Ziehteils weiter ausgezogen werden.

Dieses Nachfließen kaltverfestigten Materials aus dem durchgewölbten Bodenbereich und das gleichzeitige Aus­ ziehen der sich ausbildenden Hohlteilwandungen und der im Blechhalter gehaltenen Platinenabschnitte gewähr­ leistet das Erreichen großer Ziehtiefen, ohne die Gefahr eines Abreißens etwa im Bereich der Ziehkurven des Zieh­ stempels oder im Bereich der Ziehteilwandungen. Ursäch­ lich hierfür ist das Gegenwölben des Ziehteilbodens in der Anfangsphase der Ziehoperation, nämlich dann, wenn sich die Hohlform auszubilden beginnt und eine für den Gegenwölbvorgang hinreichende Blechhalterung des Platinenrandes gewährleistet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Ziehverfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehteilboden beim Durchwölben entgegen der Zieh­ richtung bis nahezu an die Grenze seiner Dehnfähig­ keit ausgezogen wird, wobei das Material eine ent­ sprechende Kaltverfestigung erfährt. Dieses Ausziehen bis annähernd an die Grenze der Dehnfähigkeit des Materials ist unproblematisch insofern möglich, als bis zum Beginn des Gegenwölbvorganges der Bodenbereich des sich in der Anfangsphase der Ziehoperation ausbil­ denden Hohlteils noch keine wesentliche Vordehnung erfahren hat.

Vorteilhaft ist bei dem Ziehverfahren nach der Erfindung, daß nach dem Gegenwölben des Ziehteilbodens bei fort­ schreitender Ziehoperation mit frei über die Zieh­ kurve gespannten Ziehteilboden gezogen wird, so daß aus dem durchgewölbten und dadurch zumindest bereits teilweise kaltverfestigten Bodenbereich Material ohne Behinderung über die Ziehkurven des Stempels in die Wandbereiche des sich weiter ausbildenden Hohlteils abfließen kann. Obgleich im Rahmen der Erfindung auch in mehreren aufeinanderfolgenden Zügen gezogen werden kann, ist es im Interesse einer rationellen Arbeitsweise von besonderem Vorteil, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung die geforderte Ziehteil­ tiefe zumindest in aller Regel in einem Zug gezogen werden kann.

Im folgenden soll eine Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigt

Fig. 1 ein der Verfahrensdurchführung dienendes Zieh­ werkzeug, und zwar in der rechten Hälfte in einer Halbschnittansicht eine Betriebsstellung unmittel­ bar nach dem Gegenwölben des Ziehteilbodens, hin­ gegen in der linken Halbschnittansicht die End­ phase der Ziehoperation,

Fig. 2 ein Schaubild, dem die bei Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Ziehverfahrens im Vergleich zum her­ kömmlichen Ziehen mögliche Materialersparnis ent­ nommen werden kann und

Fig. 3 ein weiteres Schaubild zur Verdeutlichung der beim herkömmlichen Ziehen und beim erfindungsgemäßen Ziehverfahren erzielbaren Ziehtiefen.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Werkzeug umfaßt einen im Werkzeugunterteil 10 feststehenden Stempel 11, der sich über im übrigen hier nicht interessierende Zwischenstücke 12 auf einem nur angedeuteten Pressentisch 13 abstützt. Dieser Stempel 11 ist als Hohlstempel ausgebildet und besitzt eine zentrale Mittelausnehmung 14, die sich von der vom Pressentisch 13 entfernten Stirnseite aus in den Stempel 11 hineinerstreckt und mit bogenförmigen Abschnitten 15 in einen der äußeren Kontur des Ziehteils entsprechenden Rand 16 übergeht, welcher den wirksamen Teil des Stempels 11 bil­ det. Umschlossen ist der Stempel 11 von einem Blechhalter 17, der sich über Druckbolzen 18 an einem nicht dargestellten Luftkissen abstützt, selbstverständlich aber auch hydrau­ lisch oder durch mechanische Mittel, etwa Federn, abge­ stützt sein könnte, was hier jedoch nicht interessiert.

Im Werkzeugoberteil 20 befindet sich eine der Ziehteil­ form, im vorliegenden Falle eines Beckens, angepaßte Aus­ nehmung 21 und unterseitig ist das Werkzeugoberteil 20 von einem ebenfalls mit einer der Beckenform entsprechend ge­ stalteten Ausnehmung versehenen Ziehring 22 umschlossen, dessen die Ausnehmung 21 umgebende Ränder eine Ziehkurve bilden. In das Werkzeugoberteil 20 ist ein Hilfsstempel 25 integriert, welcher innerhalb der Ausnehmung 21 auf­ genommen und mittels eines in einem mit Strömungsdruck­ mittel beaufschlagbaren Zylinder 26 geführten Kolbens 27 über eine Kolbenstange 28 in unten noch zu beschreibender Weise betätigbar ist. Umschlossen ist dieser Hilfsstempel 25 von einem in der Ausnehmung 21 des Werkzeugoberteils 20 vertikal beweglichen Ring 30. Im übrigen ist das Werkzeug­ oberteil 20 mit je einem Steuerventil 31, 32 zur rückseitigen Beaufschlagung des Kolbens 27 mit Hydraulikmittel über die Kanäle 33 und zur vorderseitigen Beaufschlagung mit Druck­ luft als Arbeitsmedium über die Kanäle 34 versehen. Die Versorgungsquellen für das Hydraulikmittel bzw. die Druck­ luft zur Beaufschlagung des Betätigungskolbens 27 für den Hilfsstempel 25 interessieren hier nicht.

Bei hochgefahrenem Werkzeugoberteil 20 ist der Blechhalter 17 von dem auf einem Luftkissen oder sonstigen geeigneten Mitteln abgestützten Druckbolzen 18 mit seiner Oberseite in eine über den stirnseitigen Rand des Stempels 17 hinaus­ ragende Lage angehoben und der Hilfsstempel 25 befindet sich in der in der linken Zeichnungshälfte veranschaulich­ ten, hochgefahrenen Position. In dieser Betriebsstellung des Werkzeugs wird auf den Blechhalter 17 eine Platine vorbestimmten Zuschnittes aufgelegt und in bekannter, nicht weiter dargestellter Weise positioniert. Wenn dann das Werkzeugoberteil 20 niedergeht, setzt zunächst der mit den Ziehkurven ausgerüstete Ziehring 22 auf dem umlaufenden Rand der eingelegten Platine auf und infolge der vom Werk­ zeugoberteil 20 ausgeübten Ziehkraft gibt der Blechhalter 17 nach, so daß sich in dieser Anfangsphase der Ziehoperation die Platine um die Ziehkurve des Ziehrings 22 herumformt und über die durch den umlaufenden Rand 16 charakterisier­ te, stirnseitige Ziehkontur des Stempels 11 herumlegt. Das sich ausbildende Ziehteil 40, welche in einer stark aus­ gezogenen, gestrichelten Linie dargestellt ist, spannt sich dabei mit seinem Mittelteil frei zwischen den die Zieh­ kurven bildenden Abschnitten des Randes 16 des Hohlstempels 11. Sobald durch die fortschreitende Ziehoperation eine hin­ reichend sichere Blechhalterung des Platinenrandes 41 ge­ währleistet ist, fährt der Hilfsstempel 25 infolge rück­ seitiger Beaufschlagung seines Betätigungskolbens 27 mit Hydraulikmittel nach unten und wölbt den bis dahin über den Rand des Hohlstempels 1 gespannten Mittelabschnitt der Platine der Ziehrichtung entgegen durch, wobei dieser Mit­ telabschnitt bis annähernd an die Grenze seiner Dehnfähig­ keit ausgezogen wird und dadurch eine entsprechende Kalt­ verfestigung erleidet. Während dieses Gegenwölbens schrei­ tet der Ziehvorgang durch kontinuierliches Niedergehen des Werkzeugoberteils 20 fort und, sobald das Ausziehen des Mittel­ teils durch Niederfahren des Hilfsstempels 25 im gewünschten Ausmaß beendet ist, was etwa durch das Auftreten einer ent­ sprechenden Gegenkraft erfaßbar ist, fährt der Hilfsstempel 25 aus der in der rechten Hälften von Fig. 1 ersichtlichen Be­ triebsstellung in die aus der linken Zeichnungshälfte von Fig. 1 ersichtliche Lage zurück, wonach sich der dann durch­ gewölbte Mittelabschnitt der Platine bzw. der Boden des sich ausbildenden Ziehteils wieder frei über den Rand 16 des Hohlstempels 11 gespannt ist. Das Rückfahren des Hilfs­ stempels 25 in die genannte zurückgezogene Lage erfolgt, indem die rückseitige Hydraulikmittelbeaufschlagung des Betäti­ gungskolbens 27 unterbrochen und der Abfluß des Hydraulik­ mittels über das Ventil 31 sichergestellt sowie gleichzeitig die dem Hilfsstempel 25 zugekehrte Kolbenseite über das Ventil 32 mit Druckluft beaufschlagt wird, wodurch der Kolben 27 eine Aufwärtsbewegung erfährt und demgemäß den mit der Kolbenstange 28 verbundenen Hilfsstempel 25 aus der Gegen­ wölbposition zurückzieht. wenn nun die Ziehoperation kontinuierlich fortschreitet, kann mit zunehmender Zieh­ teiltiefe aus dem durchgewölbten und kaltverfestigten Bodenbereich 43 Material über die Ziehkurve des Hohl­ stempels 11 in den Bereich der äußeren Ziehteilwandungen nachfließen. Gleichzeitig wird Material aus dem zwischen dem Ziehring 22 und dem Blechhalter 17 aufgenommenen Pla­ tinenrand 41 nachgezogen, bis die in der linken Hälfte von Fig. 1 veranschaulichte Hohlform 40′ vollendet ist, die topfförmig ausgebildete Wandungen 42′ und einen ebenen Boden 43′ aufweist.

Fig. 2 veranschaulicht für den Sonderfall kreisrunder Platinen und entsprechend kreisrunder, topfförmiger Zieh­ teile die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu herkömmlichem Ziehen erzielbare Material­ ersparnis. An der Ordinate dieses Schaubildes ist dimen­ sionslos das Verhältnis des Durchmessers der eingesetzten Platinen zum Durchmesser der gezogenen Ziehteile aufge­ tragen, hingegen an der Abszisse die in Abhängigkeit von diesem Durchmesserverhältnis erzielbare Materialersparnis. Es zeigt sich, daß bei einem Durchmesserverhältnis von 1,8 durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Material­ ersparnis gegenüber herkömmlichem Ziehen von etwa 8,0 Prozent erzielt wird. Mit kleinerwerdendem Durchmesser­ verhältnis D/d nimmt die erzielbare Materialersparnis zu und beträgt bei einem Durchmesserverhältnis von etwa 1,25 ca. zwölf Prozent.

Dies bedeutet, daß bei vorgegebener Ziehteilform bei An­ wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kleinere Platinen als bei Anwendung herkömmlicher Tiefziehtechniken einge­ setzt werden können. Dies verdeutlicht besonders anschau­ lich auch Fig. 3, an deren Ordinate ebenfalls dimensions­ los das Verhältnis des Platinendurchmessers zum fertigen Ziehteildurchmesser aufgetragen ist, während an der Abszisse die Ziehteiltiefen angegeben sind. Die obere, gestrichelt verlaufende Kurve gilt für herkömmliches Ziehen, während die untere, durchgezogene Kurve die Beziehung zwischen dem genannten Durchmesserverhältnis und der er­ zielbaren Ziehtiefe bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens angibt. Es zeigt sich, daß beim herkömmlichen Tiefziehen bei einem Durchmesserverhältnis von beispiels­ weise 1,6 eine Ziehtiefe von etwa 75 mm erzielbar ist, hingegen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Ziehverfahrens eine Tiefe von ca. 100 mm. Soll demgegenüber eine Ziehtiefe von 100 m durch herkömmliches Ziehen verwirklicht werden, so bedarf es dafür eines Durchmesserverhältnisses von etwa 1,72, was gleichbedeutend mit dem Einsatz einer entsprechend größeren Platine ist.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von tiefgezogenen Hohl­ teilen, insbesondere von Spültischabdeckungn aus Edelstahl mit wenigstens einem Becken und einer sich daran anschließenden Abtropffläche, bei dem eine längs ihres Randes gehaltene Platine über eine der äußeren Kontur des herzustellenden Hohlteils ent­ sprechende Ziehkurve gezogen und dabei der sich aus­ bildende Boden des Ziehteils zwischen voneinander entfernten Bereichen der Ziehkurve frei gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anfangsphase der Ziehoperation der frei gespannte Ziehteilboden entgegen der Ziehrichtung durchgewölbt und anschließend das Ziehteil konti­ nuierlich fortschreitend auf die geforderte Tiefe gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehteilboden beim Durchwölben entgegen der Ziehrichtung bis nahezu an die Grenze seiner Dehn­ fähigkeit ausgezogen wird.