DE4038864A1

DE4038864A1 - Verfahren zur erhoehung des grenztiefziehverhaeltnisses

Info

Publication number: DE4038864A1
Application number: DE19904038864
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Hipp; Wilhelm Henning; Eberhard Thoss
Original assignee: FORSCHUNGSZENTRUM fur UMFORM
Current assignee: UMFORMTECHNISCHES ZENTRUM GMBH ZWICKAU, O-9541 ZWI
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1990-12-01
Publication date: 1991-09-19
Also published as: DD289724A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung des Grenztiefziehverhältnisses von Blechwerkstoffen mit Variierung der Niederhalterkraft, insbesondere zur Herstellung von Formteilen, deren Flansch nach dem Tiefziehvorgang abgetrennt wird.

Aus DD-PS 2 33 036 ist bekannt, daß die Niederhalterkraft bei der Herstellung von in zwei Zügen tiefgezogenen Blechformteilen, vor allem bei Werkstoffen mit relativ großer Anisotropie, variiert wird.

Dabei wird die Niederhalterkraft von Beginn des zweiten Zuges an progressiv fortlaufend reduziert. Mit Eintritt des Ziehteilrandes zwischen die Niederhalterflächen des Werkzeuges und damit der Bildung eines Ziehteilflansches durch die Niederhalterkraft wird eine Faltenbildung gerade noch unterdrückt. Danach wird die Niederhalterkraft beim weiteren Tiefziehen entsprechend der Verkleinerung der Flächen des Ziehteilflansches weiter verringert und vor dem Ende des zweiten Zuges völlig aufgehoben.

Die Variation der Niederhalterkraft erfolgt dabei durch die im Werkzeug angebrachten Entlastungsbolzen und Entlastungsfedern. Von Nachteil dabei ist, daß die Variation der Niederhalterkraft starr nach einem festen, durch den mechanischen Werkzeugaufbau bedingten Algorithmus erfolgt und eine variable Regelung der Niederhalterkraft nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung des Grenztiefziehverhältnisses von Blechwerkstoffen mit Variierung der Niederhalterkraft, insbesondere zur Herstellung von Formteilen, deren Flansch nach dem Tiefziehvorgang abgetrennt wird, zu schaffen, wobei die Niederhalterkraft in ständiger Abhängigkeit von einer Faltenbildung erster Ordnung beeinflußt werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Niederhalterkraft geringfügig größer als die Summe der zu erwartenden Kraftkomponenten, resultierend aus den tangentialen Druckspannungen, im Ziehteilflansch voreingestellt ist. Mit Beginn der Umformung wird die Niederhalterkraft verringert und mit dem Beginn des Entstehens von Falten erster Ordnung geringfügig über die Summe der Kraftkomponenten, die aus den in der Augenblicksform vorherrschenden tangentialen Druckspannungen resultieren, erhöht. Mit Beendigung des in Stempelbewegungsrichtung eingetretenen Faltenwachstums wird die Niederhalterkraft erneut verringert. Dieser Regelvorgang wiederholt sich während des Tiefziehvorganges fortlaufend und mit hoher Dynamik pulsierend.

Die Erkennung von Faltenbildungen erfolgt beispielsweise durch Sensoren, welche eine Abstandsänderung zwischen Niederhalter und Tiefziehring erfassen. Eine elektronische Auswerteeinheit übernimmt die Auswertung der Signale und die Regelung der Niederhalterkraft entsprechend des Abstandes zwischen Niederhalter und Tiefziehring.

Mit dieser erfinderischen Lösung ist es erstmals möglich, das Grenztiefziehverhältnis von Blechwerkstoffen, insbesondere mit weniger gutem Umformvermögen, durch eine stetige Regelung der Niederhalterkraft in Abhängigkeit der Faltenbildung erster Ordnung zu erhöhen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Schematische Darstellung eines Werkzeuges zum Tiefziehen mit integrierten Lichtwellenleitern für eine Abstandsmessung zur Regelung der Nieder halterkraft;

Fig. 2 Darstellung der Summe der Kraftkomponenten F_s, resultierend aus den tangentialen Druckspannungen σ_D und der Niederhalterkraft F_N, in Abhängigkeit von der Zeit t (Pressenhub);

Fig. 3 Anordnung von getrennten Sende- und Empfangslicht wellenleitern im Auflichtbetrieb;

Fig. 4 Anordnung von getrennten Sende- und Empfangslicht wellenleitern im Durchlichtbetrieb.

Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug zum Tiefziehen von napfförmigen Blechteilen besteht aus dem Tiefziehstempel 1, dem Tiefziehring 2, den mit Lichtwellenleitern 4 bestückten Niederhalter 3 und dem optischen System 5. Außerhalb des Werkzeuges sind eine Strahlungsquelle 6, der optoelektronische Empfangswandler 7, der Kleincomputer 8, der Y-Koppler 10, der Hydraulikzylinder 11, der Druckstromerzeuger 12, der Ölbehälter 13 und das Proportionaldruckbegrenzungsventil 14 angeordnet.

In Fig. 2 ist der Verlauf der Summe der Kraftkomponenten F_s, resultierend aus den tangentialen Druckspannungen σ_D, im Ziehteilflansch und der Niederhalterkraft F_N in Abhängigkeit der Zeit t (Pressenhub) dargestellt.

Vor Beginn des Tiefziehprozesses ist die Niederhalterkraft F_N geringfügig größer als die Summe der zu erwartenden Kraftkomponenten F_s, die aus den tangentialen Druckspannungen σ_D im Ziehteilflansch resultieren, voreingestellt. Mit Beginn des Umformvorganges wird die Niederhalterkraft F_N stetig reduziert, bis es aufgrund der Beziehung F_N<F_s zu Ansätzen einer Faltenbildung erster Ordnung kommt. Dieser Zustand wird über den vergrößerten Abstand a, zwischen Niederhalter 3 und Tiefziehring 2, mittels des im Tiefziehwerkzeug integrierten Lichtwellenleiters 4 erkannt. Vom Kleincomputer 8 wird ein Prozeßsteuersignal 9 zur Erhöhung der Niederhalterkraft F_N an das Hydraulikaggregat 11 . . . 14 ausgegeben. Kommt es infolge der Erhöhung der Niederhalterkraft F_N zum Stillstand des Faltenwachstums, wird die Niederhalterkraft F_N stetig reduziert, und bei erneutem Feststellen von Faltenwachstum wieder auf F_N<F_s erhöht.

Dieser Regelvorgang wiederholt sich während eines Tiefziehprozesses fortlaufend und mit hoher Dynamik pulsierend.

Die Erfassung des Abstandes a und somit die Erfassung von Faltenbildungen erfolgt im Ausführungsbeispiel durch den im Niederhalter 3 angeordneten Lichtwellenleiter 4 (Fig. 1). Die von der Strahlungsquelle 6, z. B. einer Infrarotemitterdiode, über den Y-Koppler 10 in den Lichtwellenleiter 4 eingekoppelte Strahlung wird vom Tiefziehring 2 entsprechend des Abstandes a diffus reflektiert, zu einem dem Abstand a entsprechenden definierten Anteil in den Lichtwellenleiter zurückgekoppelt, und über den Y-Koppler einem optoelektronischen Empfangswandler 7 zugeführt. Das vom optoelektronischen Empfangswandler 7 erzeugte elektrische Signal wird im Kleincomputer 8 weiterverarbeitet.

Weitere Anordnungsmöglichkeiten von Lichtwellenleitern in Tiefziehwerkzeugen zur Erkennung einer Abstandsänderung zwischen Niederhalter 3 und Tiefziehring 2 sind in den Fig. 3 und 4 aufgezeigt.

An Stelle von Lichtwellenleitern können auch andere, z. B. induktive oder kapazitive Sensoren, zur Abstandsmessung Anwendung finden.

Claims

Verfahren zur Erhöhung des Grenztiefziehverhältnisses von Blechwerkstoffen mit Variierung der Niederhalterkraft, insbesondere zur Herstellung von Formteilen, deren Flansch nach dem Tiefziehvorgang abgetrennt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Niederhalterkraft geringfügig größer als die Summe der zu erwartenden Kraftkomponenten, resultierend aus den tangentialen Druckspannungen, am Ziehteilflansch voreingestellt ist,
- - mit Beginn der Umformung die Niederhalterkraft verringert wird,
- - mit dem Beginn des Entstehens von Falten erster Ordnung diese Niederhalterkraft geringfügig über die Summe der Kraftkomponenten, resultierend aus den in der Augenblicksform vorherrschenden tangentialen Druckspannungen, erhöht wird,
- - anschließend mit Beendigung des in Stempelbewegungsrichtung eingetretenen Faltenwachstums die Niederhalterkraft erneut verringert wird und
- - sich dieser Regelvorgang während des Tiefziehvorganges fortlaufend mit hoher Dynamik pulsierend wiederholt.