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Werkzeug für hydromechanisches Ziehen, insbesondere von
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Ziehteilen ohne Flansch Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug
für hydromechanisches Ziehen, insbesondere von Ziehteilen ohne Flansch, mit einer
mit Flüssigkeit gefüllten Druckkammer, die am oberen Rand mit einem Zieh ring versehen
ist, dem gegenüberliegend ein zuschiebbarer Blechhalter angeordnet ist, wobei der
Ziehring oder die obere Fläche der Druckkammer mit konzentrischen Wellen versehen
ist.
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Bei der Fertigung von Ziehteilen, insbesondere rotationssymmetrischen
Tiefziehteilen durch das hydromechanische Ziehverfahren, entsteht unbedingt ein
Äbfallflansch, der in vielen Fällen für die Weiterverarbeitung bzw. Verwendung des
Ziehteiles unerwünscht ist. In diesen Fällen muß der Flansch in einem nachfolgenden
Arbeitsgang entfernt werden, wodurch großer Materialverlust entsteht. Besonders
nachteilig ist das
Vorhandensein eines Flansches in dem Fall von
zwei nacheinanderfolgenden hydromechanischen Zügon, wo ein sehr geringer Wert des
Ziehverhältnisses erreicht werden muß.
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Ein weiteres Problen auf dom Gebiot des hydromechanischen Ziehens
ist die Umformung des Matorlals von einer vorgeformten Kalotts zu einer Toroid -
und weiter zu einer Rotationsmantelflâche. Durch Einwirkung radialer Kräfte von
dem Zichstempel auf die vorgeformte Kalotte kommt es zum Einpresson des Flansches
zwischen die Stirmfläche der Zichmatrize und des Biechhalters und semit zur Aufhebung
des Effektes des Stufonzichem@.
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Ein wesentlicher Nachteil, der sich dem hydromechanischen Ziehen von
Zichstücken ohne Flansch in don Weg stellt, ist es, daß eine Dichtung in der Nut
auf der Stirafläche der Ziehmatrize bzw. des Zichringes bonötigt wird. Diese Dichtung
ist zum Abtrennen des Druckraumes der Kammer von der Umgebung notwendig, aber bei
der Bewegung des Flanschrandes des Zuschnittes wird sie aus der Nut herausgorissen,
dadurch entwertet und notwendigerweiso durch eine neue Dichtung ersetit. Bekannte
Lösungen, die ohne Dichtung arbeiten, vorwenden den Fluß der Flüssigkeit aus der
Druckkammer durch don Spalt zwischen dom Flansch des Zichtoiles und der Stirmfläche
der Zichmatrize. dieso Lösum@ ist nicht vollkommen und verlässlich, insbesondere
wegen des Stabilitätsverlustes, zu dem das Material in dem Flansch des Zichteiles
neigt, der dabei wellig wird.
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Eine andere Lösung weist am Ziehring des Blechhalters und gegenüberliegend
an der Ziehmatrize bzw. ihrem Ziehring wellenförmige Ausnehmungen auf. Das zwischen
denselben geklemmte
Material wird durch die wellenförmige Ausnehmung
geformt und dadurch im Flansch stabilisiert. Diese Lösung ist wegen ihrer geringen
Universalität nachteilig, da es für jede Dicke des Materials erforderlich ist, andere
Parameter der wellenförmigen Ausnehmung zu wählen (Amplitude und Länge der Welle),
wobei beide Ringe ausgewechselt werden müssen. Ebenfalls ist eine weitere L5sung,
die die wellenfdrmige Ausnehmung nur an dem Ziehring der Ziehmatrize aufweist, nicht
zufriedensbaflend, da Nachteile durch die geringe Stabilisierung des Flansches des
Ziehteiles auftreten, die durch das Vorhandensein eines ebenen Flansches des Ziehteiles
verursacht sind, Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der
Erfindung mit einfachen Mitteln Tiefzihstücke in hervorragender Qualität ohne Flansch
zu ziehen.
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Die Lösung des Problems, Tiefziehstücke ohne Plansch, insbesondere
hydromechanisch zu ziehen, besteht er:Findun,esgemäß in der Umgestaltung des Blechhalters
bzw. seines Halteringes .
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Blechhalter mit einer
elastischen Oberfläche versehen ist, welche zu der mit konzentrischen Wellen versehenen
oder glatten Stirnfläche hin orientiert ist.
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In einer alternativen Ausführung, welche insbesondere die Einhaltung
einer hohen Lebensdauer der elastischen Oberfläche anstrebt, ist die elastische
Oberfläche mit einer elastischen Membrane bezogen, am besten aus Metall.
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Das Wesen der Erfindung sowie weitere Vorteile und Kennzeichen der
Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausfhrungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Werkzeug
bestehend aus einer Druckkammer mit Zichring (Ziechmatrize), Blechhalter mit elastischer,
mit gleichfalls elastischer Mombrame versehener Oberfläche und Ziehstempel, Fig.
2 die detaillierte Anordnung des Blechhalters mit eiastischer Oberfläche, bezogen
mit einer elastischen Mombrane, bei Wirkung auf das umzuformemde Material des Flansches
des ZXichteiles, das zwischen gegenüberliegenden Flächen des Blechhalters und der
Zichmatrze mit konzentrischen Wellen geklemmt ist, Pige 3 die Situation bei der
Vorormung des umzuforeenden Materials in eine Kalotte und die nachfolgende plastische
Umformung zur Toroidflälche, unterstützt durch Wirkung der elastischen Oberfläche
des Blechhalters auf den Rand des Ziehteilflansches, Fig. 4 eine der möglichen Ausführungen
der elastischen Oberfläche, bestehend in seiner verschiedenen Dicke im Querschnitt,
Fig. 5 eine detaillierte Darsiellung der Wirkung der elastin schen Oberfläche auf
den Rand des Zichteilflansches.
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Das Werkzeug für das Tiefziehen, insbesondere das hydromechanische
Tiofziehen gemäß der Erfindung, besteht aus einem Blechhalter 1, der an der Stirnfläche
mit einer elasti schen Oberfläche 6 versehen ist. Der Blechhalter 1 ist auf dem
nicht gezeichneten Haltostößel der Presse aufgespannte Weiter besteht des Werkzoug
aus einer Druckkam@er 4, die mit einem Zieh ring 2 versehen ist, dessen Stirnfläche
konzentrische Wellen 9 aufweist oder glatt ist. Das Werkzeug enthält weiter den
Ziehstempel 3 und das umzuformende Material, nämlich den Blechzuschnitt 5. Die elastische
Oberfläche 6 am Blechhalter 1 kann mit einer elastischen Membrane 7, z.B.
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aus Stahlblech oder verschleißfestem Kunststoff, bezogen werden. Die
elastische Oberfläche 6 ist aus Gummi, Polyurethan oder dergleichen.
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Die elastische Oberfläche 6 kann in der Richtung zur Mitte des Blechhalters
1 hin eine kleinere Dicke als am äußeren Rand aufweisen, zum Zweck der Erhöhung
des spezifischen Druckes auf den sich verkleinernden Flansch des Ziehteiles bei
dem eigentlichen ProzeB des hydsosechanischen Ziehens.
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Das beschriebene Wstkzeug arbeitet folgendermaßen: Der Blechzuschnitt
5 wird auf die Stirnfläche des Ziehringes 2 der Ziehnatrize 4 gelegt, deren Hohlrad
zur Gänze mit Flüssigkeit 8 gefüllt ist. Der Blechhalter 1 fährt nach unten und
legt sich mit der elastischen Oberfläche 6 an den Blechzuschnitt 5 an, den er entsprechend
den konzentrischen Wellen 9 in der Stirnfläche des Ziehringes 2 örtlich umformt.
Die Parameter der Wellung des Blechzuschnittes 5 sind ron der Form der konzentrischen
Wellen 9 und der Anpreßkraft des Blechhalters 1 sowie von der Festigkeit des Materials
des geformten Blechzuschnittes 5 abhängig.
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Es folgt das Eindringen des Ziehstempels 3 mit dem Blechzuschnitt
5 in den Hohlraum der Druckkamier der Ziehmatrize 4. Dieser Hohlraum enthält die
Flüssigkeit 8 mit Arbeitsdruck. Dadurch kommt es zu dem eigentlichen hydromechanischen
Ziehen. Die Druckflüssigkeit 8 kann in Abhängigkeit von der Kraft des Blechhalters
1 und dem eingestellten Arbeitsdruck der Flüssigkeit ausgelassen werden durch eine
nicht gezeichnete Leitung in den hydraulischen Kreis des Werkzeuges oder durch den
Spalt zwischen der
Stirnfläche der Ziehmatrize 4 und dem geformten
Blechzuschnitt 5 bzw. durch beide Wege gleichzeitig fließen.
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Das Material des Flansches des Blech zuschnittes 5 bewegt sich beim
Ziehen in der Richtung zur Mitte hin unter gleichzeitigem Tangentialstauchen, wobei
es fortlaufend mittels der Ronzentrischen Wellen in stabilem Zustand gehalten wird,
welche in ihm durch gegenseitige Wirkung der konzentrischen Wellen 9 am Ziehring
2, der Ziehmatrize 4 und der elastischen Oberfläche 6 und des Blechhalters 1 ausgebildet
sind.
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Das System der konzentrischen Wellen 9, der geformte Flansch des Blechzuschnittes
5 und die elastischeOberfläche 6 des Blechhalters 1 wirken als ein Dichtungslabyrinth
oder eine Labyrinthstopfbüchse, 9 und zwar in Abhängigkeit von dem durch den Blechhalter
1 ausgeübten Druck.
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Mit Rücksicht auf die verschiedene Verfestigung des Materiales an
einzelnen Stellen des gezogenen Materials des Blechzuschnittes 5 ist es möglich,
nach Bedarf verschiedene Parameter der konzentrischen Wellen 9 und der Dicke der
elastischen Oberfläche 6 in einzeinen Zonen am Werkzeug zu wählen. Diese veränderliche
Zusammenstellung wird durch Eigenschaften ermöglicht, weiche sich aus der gegenseitigen
Wirkung des elastisch-plastischen und starren Systems - Blechhalter 1 - elastische
Oberfläche 6, seibstEndag oder mit elastischer Membrane 7, geformten Material des
Blechzuschnittes 5 und Ziehmatrize 2 ergeben. Diese Anordnung wirkt sich positiv
in der Stabilität des Ziehvorganges unter Beibehaltung der Universaltät des Werkzeuges
aus0
Beim Ziehen nach der Reihenfolge vorgeformte Kalotte -Toroidflache
- Rotationsziehstück kommt es zwischen der elastischen Oberfläche 6 und der Ziehmatrize
4 zum erwünschten Blo@ieren der Rückbewegung des Flansches des Blechzuschnittes
5, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
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Verschiedene Eigenschaften der elastischen Oberflache 6 an einer bestimmten
Stelle des Blechhalters 1 können durch ihre verschiedene Dicke erhalten werden.
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L e e r s e i t e