DE4030314A1 - Pressform - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßform zum Pressen von Metall­ blechen, wie sie für äußere oder innere Kanäle eines Kraft­ fahrzeuges benötigt werden.

Formflächen und Werkstückehalteflächen der Preßform und der Preßblöcke werden üblicherweise mittels eines Kugelfräsers oder eines Konusfräsers auf einer Profil- oder NC-Fräsma­ schine bearbeitet. Darauf werden Schneidmarken oder -spit­ zen, welche beim spanenden Bearbeiten der zu bearbeitenden Flächen der Formblöcke auf Grund des Schneidvorganges ausge­ bildet wurden, durch Polieren mittels Funkenerosion, elek­ trochemischer Bearbeitung oder Ultraschallbearbeitung mit­ tels eines Handwerkzeuges entfernt. Dieser Schritt wird durchgeführt, um der Erzeugung von Kratzern im Werkstück mittels der Form- und Halteflächen vorzubeugen und außerdem das Spiel zwischen der oberen Form und unteren Form einzuju­ stieren. Die Form- und Werkstückhalteflächen werden mit einer Hartchromschicht plattiert, um den Reibwiderstand zu verbessern (ungeprüfte JP-POS 63 (1988) - 1 38 924).

Kratzer im Werkstück werden auf diese Weise dadurch vermie­ den, daß die Form- und Werkstückhalteflächen der Preßform auf die oben beschriebene Weise geschliffen und geglättet werden. Eine solche Vorgehensweise erfordert jedoch viele Arbeitsschritte und eine beträchtliche Produktionszeit, so daß die Herstellungskosten steigen. Wenn die Formfläche einer unteren Form einen abgesetzten Abschnitt aufweist, kommt es zu einem Oberflächenkontakt zwischen einem Bereich des Werkstückes und einer oberen ebenen Fläche des abge­ setzten Abschnittes vor Erreichen des unteren Totpunktes beim Pressen, so daß ein außerordentlich großer Gleitwider­ stand des Werkstückes auftritt. Dabei wird ein anderer Bereich des Werkstückes lokal gestreckt, während der ge­ nannte Abschnitt des Werkstückes ungestreckt bleibt. Dies führt zu einem Brechen des Werkstückes. Um diese Schwierig­ keit zu vermeiden, müssen die Preßform erneut geschliffen werden, das Spiel zwischen der oberen Form und der unteren Form geringfügig einjustiert werden oder die Konfiguration des gepreßten Werkstückes modifiziert werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Preßform zu schaffen, welche die zum Schleifen und Glätten erforderlichen Mann­ stunden eliminiert oder zumindest verringert und so die Pro­ duktionszeit und die Kosten der Preßform vermindert.

Ferner ist Aufgabe der Erfindung, eine Preßform zu schaffen, bei welcher das Werkstück insgesamt über seine gesamte Flächenausdehnung gestreckt wird, so daß der Reibwiderstand zwischen dem Werkstück und der Preßform vermindert wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an einem Ausführungsbeispiel und im Vergleich zum Stand der Technik mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Preßform gemäß der Erfindung;

Fig. 2A eine abgebrochene, im Maßstab vergrößerte perspek­ tivische Ansicht der Oberfläche einer Preßform nach Fig. 1;

Fig. 2B eine abgebrochene, im Maßstab vergrößerte perspek­ tivische Ansicht der Oberfläche nach Fig. 2A, welche zum Erhöhen der Verschleißfestigkeit be­ schichtet ist;

Fig. 3 eine abgebrochene, im Maßstab vergrößerte perspek­ tivische Ansicht einer abgewandelten Form der Oberfläche nach Fig. 2A;

Fig. 4 einen abgebrochenen vertikalen Teilschnitt in vergrößertem Maßstab der Arbeitsoberfläche nach Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht in vergrößertem Maßstab der Oberfläche nach Fig. 3, welche eben­ falls mit einer verschleißbeständigen Schicht überzogen ist;

Fig. 6A eine schematische Darstellung einer Preßform nach dem Stand der Technik während des Pressens eines Werkstückes;

Fig. 6B eine schematische Darstellung einer Preßform nach der Erfindung während des Pressens eines Werk­ stückes und

Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch eine Preßform nach dem Stand der Technik.

In den Zeichnungen sind gleiche oder funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen belegt.

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Erfin­ dung werden bekannte Preßformen kurz erläutert, um das Verständnis für den einschlägigen Stand der Technik und dessen Nachteile und damit das Verständnis der Erfindung zu fördern.

Fig. 7 zeigt ein typisches Beispiel einer bekannten Preß­ form, bei welcher eine obere Form 11 mit einer nach oben konkav gewölbten Formfläche 11a und einer damit einstücki­ gen, ringförmig an den Umfang der Formfläche 11a anschlie­ ßenden Werkstückhaltefläche 11b versehen ist. Die Preßform umfaßt ferner eine untere Form 12, welche mit einem unteren Formkörper 13 und einem um den unteren Formkörper 13 herum angeordneten ringförmigen Werkstückhalteglied 14 versehen ist . Der untere Formkörper 13 hat eine nach oben konvexe Formfläche 13a zum Zusammenwirken mit der Formfläche 11a der oberen Form 11. Das Werkstückhalteglied 14 weist eine ringförmige Werkstückhaltefläche 14a zum Zusammenwirken mit der Werkstückhaltefläche 11b der oberen Form 11 auf. Das Werkstückhalteglied 14 ist so am unteren Formkörper 13 ange­ ordnet, daß die Werkstückhaltefläche 14a die Formfläche 13a wie gezeigt umgibt. Das Werkstückhalteglied 14 ist an ein Formkissen (nicht gezeigt) angeschlossen, welches durch hydraulischen oder pneumatischen Druck über Kissenstifte 15 betätigt wird, so daß das Werkstückhalteglied 14 normaler­ weise in der strichpunktierten angehobenen Stellung in einer vorbestimmten Höhe oberhalb einer nicht gezeichneten abgesenkten Stellung gehalten ist.

Beim Pressen wird die obere Form 11 in eine obere Totpunkt­ lage angehoben, worauf ein Werkstück W mit seinem Umfangsbe­ reich Wa auf die Werkstückhaltefläche 14a gesetzt wird, welche sich in angehobener Stellung befindet.

Darauf wird die obere Form 11 so abgesenkt, daß die Werk­ stückhaltefläche 11b in Kontakt mit dem Umfangsbereich Wa zum Halten des Werkstückes W im Zusammenwirken mit der Werkstückhaltefläche 14a kommt, wenn die obere Form 11 in die Position gemäß Fig. 7 gelangt. Die obere Form 11 kommt gegen die nach oben wirkende Gegenkraft des Formkissens weiter nieder in eine Preßposition. Somit wird die konkave Formfläche 11a dazu gezwungen, sich über die konvexe Form­ fläche 13a des unteren Formkörpers 13 unter Zwischenlage des Werkstückes W zu legen, so daß das Werkstück W in eine vorbestimmte Gestalt gebracht wird.

Um die Formflächen und die Werkstückhalteflächen der Preß­ form zu bearbeiten, werden die Formblöcke in konventioneller Weise spanend bearbeitet, worauf Schneidmarken oder Spitzen, welche sich auf Grund der spanenden Bearbeitung auf den bearbeiteten Flächen der Formblöcke gebildet haben, durch Schleifen und Glätten beseitigt werden. Auf diese Weise wird vermieden, daß Kratzer auf dem Werkstück W beim Pressen mit der Preßform erzeugt werden. Jedoch erfordert solches Schleifen und Glätten viele Arbeitsschritte, welche Her­ stellzeit und -kosten anheben. Beim Pressen kommen Teile des Werkstückes W und der konvexen Formfläche 13a des unter­ en Formkörpers 13 in Oberflächenkontakt, welcher zu einem ziemlich großen Gleitwiderstand des Werkstückes W führt. So wird das Werkstück lokal übermäßig gedehnt, wenn der untere Formkörper 13 sich in einer Position von etwa 5 mm oberhalb des unteren Totpunktes befindet. Dies führt zu einem Brechen des Werkstückes W.

Um diese Schwierigkeiten zu beheben, sind gemäß der Erfin­ dung Spitzen in mindestens einer der Flächen, nämlich der Formfläche 11a, der Formfläche 13a, der Werkstückhaltefläche 11b und der Werkstückhaltefläche 14a geformt, und die be­ treffende Fläche ist ohne Schleifen belassen. In Fig. 1 ist eine Preßform gemäß der Erfindung dargestellt. Die Formblöcke sind mittels einer Profilfräsmaschine oder einer NC-Fräsmaschine zum Herstellen der Formfläche 11a, der Formfläche 13a, der Werkstückhaltefläche 11b und der Werk- Formfläche 13a, der Werkstückhaltefläche 11b und der Werk­ stückhaltefläche 14a bearbeitet. Der Bearbeitungsvorgang kann unter Verwendung eines Kugelfräsers mit einem 25-mm- Radius bei einer Neigung (Schneidenzustellung) von 3 mm beispielsweise durchgeführt werden. Wie in Fig. 2A gezeigt, werden Spitzen 24 in jedem Formblock durch den Fräsvorgang hergestellt, welche eine schuppige oder aufgerauhte Oberflä­ che 21 an jedem Formblock erzeugen.

Diese aufgerauhten Oberflächen 21 können mit einer Hart­ chromschicht 25 einer Stärke von etwa 20 bis 30 µm zum Erhöhen der Verschleißfestigkeit gemäß Fig. 2B beschichtet werden.

Beim Pressen des Werkstückes W hat die Preßform bei dieser Ausführung Linien- oder Punktberührung mit dem Werkstück W, weil die Formfläche 11a, die Formfläche 13a, die Werkstück­ haltefläche 11b und die Werkstückhaltefläche 14a schuppige Oberflächen mit vielen Spitzen 24 sind. Somit ist ein gerin­ ger Gleitwiderstand der Preßform gegenüber dem Werkstück W im Vergleich zu einer Preßform nach dem Stand der Technik geschaffen, bei dem Flächenkontakt mit dem Werkstück W besteht. Aus diesem Grunde wird das Werkstück W im wesentli­ chen über den gesamten Bereich der Formfläche 13a außer einem kleinen Flächenbereich a im mittleren Bereich des Werkstückes W gemäß Fig. 6B gedehnt, und folglich zeigt die Preßform exzellente Zieheigenschaften. Im Gegensatz dazu wird beim Stand der Technik das Werkstück W in dessen Flächenbereich b, welcher größer als der Bereich a bei der Erfindung ist, nicht gedehnt.

Bei dieser Ausführung wird es dem Werkstück W ferner gestat­ tet, sich zwischen den Werkstückhalteflächen 11b und 14a zu dehnen, um die Ziehfähigkeit der Preßform weiter zu erhöhen und so ein exzellentes Pressen zu erreichen.

Gemäß Fig. 3 können die Spitzen 24 zu ebenen Dachflächen 24a abgeflacht sein, um wirksam die Entstehung von Kratzern im Werkstück W beim Pressen zu vermeiden. Wenn das Werkstück W mittels eines Kugelkopf-Fräswerkzeuges mit 25 mm Radius bei einer Neigung (Schneidenzustellung) von 3 mm bearbeitet wird, werden die Spitzen 24 vorzugsweise mit einer Höhe H von etwa 5 bis etwa 10 µm gerechnet vom Grund 24b gemäß Fig. 4 abgearbeitet. Hierbei haben die durch das Fräsen erzeugten gekrümmten Oberflächen 22 einen Radius R von etwa 25 mm. Die so gebildeten, aufgerauhten Oberflächen 21 können auch mit einer Hartchromschicht 25 von etwa 20 bis 30 µm Stärke zum Erhöhen der Verschleißfestigkeit beschichtet werden (Fig. 5).

Bei den beschriebenen Ausführungen sind alle Flächen der Preßform, d. h. die Formfläche 11a, die Formfläche 13a, die Werkstückhaltefläche 11b und die Werkstückhaltefläche 14a mit der schuppigen bzw. aufgerauhten Oberfläche 21 versehen. Jedoch können im Rahmen der Erfindung auch nur ein oder mehrere geeignete Bereiche der Preßform mit einer aufgerauh­ ten Oberfläche 21 gemäß den beschriebenen Ausführungen und Werkstoffen des Werkstückes W versehen sein. Die Spitzen 24 können in zweckentsprechenden Richtungen verlaufen.

Claims (6)

1. Preßform der Bauart mit einer oberen Form mit einer ersten Formfläche und einer ersten, die erste Formflä­ che umgebenden Haltefläche, einem unteren Formkörper mit einer zweiten Formfläche zum Pressen eines Werk­ stückes im Zusammenwirken mit der ersten Formfläche der oberen Form und einem vom oberen Formkörper ge­ trennten Halteteil, das um den unteren Formkörper herum angeordnet ist und eine zweite Haltefläche zum Halten eines Umfangsabschnittes des Werkstückes im Zusammenwirken mit der Haltefläche der oberen Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Formflächen (11a, 13a) oder der beiden Halteflächen (11b, 14a) eine aufgerauh­ te oder schuppige Fläche (21) zum Vermindern von deren Reibwiderstand aufweist, um ein Gleiten des Werkstückes (W) in der Preßform beim Pressen des Werkstückes (W) zu ermöglichen.

2. Preßform nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aufgerauhte Oberfläche (21) durch spanendes Bearbeiten der mindestens einen Ober­ fläche geschaffen ist und daß die aufgerauhte Oberflä­ che (21) gekrümmte Flächen (22) neben diese schneiden­ den weiteren gekrümmten Flächen (22) zur Bildung von Spitzen (24) aufweist.

3. Preßform nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spitzen (24) zum Bilden ebener Dachflächen abgeflacht sind.

4. Preßform nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede gekrümmte Fläche (22) mit einem Radius von etwa 50 mm und einer Teilung von etwa 3 mm gebildet sind und daß jede abgeflachte Spitze eine Höhe (H) zwischen 5 und 10 µm, gemessen vom Grund (24b) aufweist.

5. Preßform nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aufgerauhte Fläche (21) eine verschleißbeständige Schicht (25) aufweist, welche auf die Spitzen (24) aufgebracht ist.

6. Preßform nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die verschleißbeständige Schicht (25) eine plattierte Hartchromschicht der Stärke zwi­ schen etwa 20 und 30 µm ist.