DE4122128A1 - Hydro-elastic deep drawing of sheet metal workpieces - uses system which automatically actuates punch mounted in baseplate, with metal blank being gripped between hold-down plates - Google Patents
Hydro-elastic deep drawing of sheet metal workpieces - uses system which automatically actuates punch mounted in baseplate, with metal blank being gripped between hold-down platesInfo
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- B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
- B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydroelastische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a hydroelastic Deep-drawing device for presses for drawing sheet metal parts according to the preamble of claim 1.
Bei der Metallumformung zur Herstellung von tiefgezogenen Blechformteilen gehört es zum System der Werkzeugtechnik, daß zur Abstützung der Blechhalterplatten Ziehstifte eingesetzt werden. Diese Ziehstifte als Distanzhaltestifte wirkend sind Druckbolzen zwischen der Blechhalterplatte und dem Ziehkissen. Sie sind ein notwendiger Bestandteil des jeweiligen Tiefziehwerkzeuges, d. h., die Länge der Ziehstifte und ihre Anzahl ist werkzeugbedingt.In metal forming for the production of deep-drawn Sheet metal parts are part of the system of tool technology that Drawing pins are used to support the sheet metal holder plates will. These pull pins act as spacer pins Push pin between the sheet metal holder plate and the die cushion. They are a necessary part of each Deep drawing tool, d. that is, the length of the drawing pins and their Number depends on the tool.
Als nachteilig bei diesen mechanischen Ziehstiften hat sich herausgestellt, daß sie verschleißen und sich somit ungleichmäßige Blechhaltekräfte bei starrem Niederhaltersystem im Laufe des Betriebes unkontrolliert einstellen können, welches eine unkontrollierte Faltenbildung vom Formteil bewirkt. Diesen Effekt können elastische Niederhalter durch Zwischenlage einer Gummiplatte verhindern. Has been found to be disadvantageous with these mechanical drawing pins found that they wear out and thus uneven sheet holding forces with rigid hold-down system can uncontrollably set which one during operation an uncontrolled wrinkling of the molded part causes. This one Elastic hold-downs can be effect by interposing a Prevent rubber sheet.
Aus der DE-PS 30 22 844 ist bereits eine Tiefzieheinrichtung an Werkzeugen oder Pressen zum Ziehen von Blechformteilen bekannt, die ein aus mehreren Druckzylindern und mit in diesen axial bewegbar geführten, mit Strömungsdruckmittel beaufschlagten Kolben bestehendes Ziehkissen zum Abstützen einer Blechhalterplatte besitzt und mit einem weiteren, einen in Ziehrichtung bewegbar geführten Ziehstempel aufnehmenden Ziehkissen ausgerüstet ist, dessen Druckzylinder mit den Druckzylindern des der Blechhalterabstützung dienenden Ziehkissens über Strömungswege verbunden und mit beim Ziehvorgang aus diesen Druckzylindern verdrängtem Strömungsdruckmittel beaufschlagbar sind.DE-PS 30 22 844 is already a deep-drawing device on tools or presses for drawing sheet metal parts known, the one of several printing cylinders and with in these axially movably guided, pressurized with flow pressure medium Piston existing die cushion to support one Has plate holder plate and with another, one in Drawing direction movably guided drawing punch Die cushion is equipped, the pressure cylinder with the Printing cylinders of the sheet metal holder support Drawing cushion connected via flow paths and with the drawing process flow pressure medium displaced from these pressure cylinders are acted upon.
Von Bedeutung bei dieser Tiefzieheinrichtung ist, daß beim Niedergehen des von einem Pressenstößel betätigten Ziehringes aus den Druckzylindern des der Blechhalterabstützung dienenden Ziehkissens abströmendes Druckmedium über Leitungen in die Druckzylinder des weiteren Ziehkissens, auf dem der Ziehstempel vertikal bewegbar aufgenommen ist, überströmt und die in den Druckzylindern dieses Ziehkissens geführten Kolben beaufschlagt, die ihrerseits beim Ziehvorgang den Ziehstempel entgegen der Bewegungsrichtung des Ziehringes und der Blechhalteplatte in Ziehrichtung antreiben. Dieser damit verwirklichte unmittelbare Strömungsverbund zwischen den Druckzylindern des Blechhalterplatten-Wirkungsfeldes zu den Druckzylindern des Ziehstempel-Wirkungsfeldes soll eine sogenannte Druckwaage darstellen.Of importance with this deep-drawing device is that Lowering of the drawing ring actuated by a press ram from the pressure cylinders of the sheet metal holder support Drawing cushion flowing pressure medium via lines in the Printing cylinder of the further die cushion on which the die is vertically movable, overflows and which in the Pressure cylinders of this drawing cushion guided piston, which in turn counter the drawing stamp during the drawing process the direction of movement of the drawing ring and the sheet metal holding plate drive in the direction of pull. This realized with it immediate flow connection between the pressure cylinders of the Plate holder plate field of action to the printing cylinders of the Drawing stamp area of effect is said to be a so-called pressure compensator represent.
Als nachteilig bei dieser Tiefzieheinrichtung hat sich herausgestellt: Die entstehenden Kräfte sind nicht reproduzierbar, weil eine Abhängigkeit zwischen der Ziehgeschwindigkeit aufgrund unterschiedlicher Strömungs-Widerstände entstehen, d. h. für eine Prozeßführung über ein Computer-Programm ist sie nicht geeignet.Has proved disadvantageous in this deep-drawing device highlighted: The resulting forces are not reproducible because of one Dependence between the pulling speed due to different flow resistances arise, d. H. For it is not litigation through a computer program suitable.
Der Kräfteverlauf bei der Blechumformung ist weiter vom Beginn bis zum Ende des Tiefziehprozesses in etwa parabolisch. Besonders bei flachen Ziehteilen oder auch bei komplizierten Formteil-Geometrien ist es aber zwingend notwendig, am Anfang gezielt in besonderen Wirkungsfeldbereichen des Blechhalterbereiches höhere Blechhalterkräfte einzusteuern.The course of forces in sheet metal forming continues from the beginning roughly parabolic until the end of the deep-drawing process. Especially for flat drawn parts or also for complicated ones Part geometries, however, are imperative at the beginning targeted in special fields of activity of the Sheet metal holder area to control higher sheet metal holder forces.
Zur Kompensierung dieses Nachteiles ist dann nach DE-OS 33 33 687 ein Drucksteuerventil mit aufgenommen worden, um im Strömungsdurchlauf des Hydrauliköles zwischen Blechhalter und Ziehstempel über dieses Drucksteuerventil, z. B. am Anfang oder auch grundsätzlich über den Gesamt-Ziehverlauf, unterschiedliche Drücke einstellen zu können.To compensate for this disadvantage is then according to DE-OS 33 33 687 a pressure control valve has been added to the Flow of hydraulic oil between sheet holder and Pull stamp over this pressure control valve, e.g. B. at the beginning or also fundamentally different across the entire drawing process To be able to set pressures.
Dabei haben sich in der Praxis folgende Nachteile dieser Steuerung herausgestellt:In practice, these have the following disadvantages Control highlighted:
- a) Bei unterschiedlichen Druckzuständen im Wirkungsfeld-Blechhalter und Wirkungsfeld-Ziehstempel wird das Öl unterschiedlich komprimiert, wodurch hydraulische Druckspitzen verursacht werden, welche wieder zur Zerstörung der Schmierfilmoberflächenstruktur führen kann.a) With different pressure conditions in the Field of action sheet metal holder and field of action drawing punch the oil is compressed differently, which means hydraulic pressure peaks are caused, which again lead to the destruction of the lubricating film surface structure can.
- b) Das Drucksteuerventil hat einen Lecköl-Verbrauch.b) The pressure control valve has a leak oil consumption.
- c) Aufgrund der Verhältnisse gemäß a) und b) sind keine reproduzierbaren Prozeß- bzw. Produktionsabläufe erzielbar, d. h., eine exakte Prozeßführung ist nicht möglich.c) Due to the conditions according to a) and b) there are none reproducible process or production processes achievable, d. that is, exact litigation is not possible.
Durch den Strömungsverbund bei den beiden DE-Schutzrechten ist allgemein noch der Nachteil verbunden, daß die Ziehstempel-Wegposition nie exakt reproduzierbar, aufgrund der Ölkompressibilität und von Leckagen, anzusteuern ist.Due to the flow network in the two DE property rights generally associated with the disadvantage that the Drawing die path position never exactly reproducible due to the Oil compressibility and leakage, is to be controlled.
Um den Nachteil eines starren Niederhaltersystems zu kompensieren, ist weiterhin gemäß DE 32 42 705 ein Ziehkissensystem mit Vierpunktabstützung und unabhängiger Krafteinstellung je Zylinder bekannt, um Kipplagen auszugleichen sowie individuelle Krafteinwirkungen am Ziehring wenigstens an den Ecken wirken zu lassen. Nachteilig ist, daß zwischen diesen (1-4) Kraftwirkungspunkten Durchbiegungen an der Ziehkissenplatte nicht ausgeglichen werden können und eine Gleichlaufbewegung bei der Rückstellung des Systems, zum Beispiel in einer Auswerferposition, nicht gegeben ist.To the disadvantage of a rigid hold-down system compensate, is still according to DE 32 42 705 Die cushion system with four-point support and independent Force setting known per cylinder to compensate for tilting positions as well as individual forces on the drawing ring at least to work on the corners. The disadvantage is that between deflections at these (1-4) force action points Die cushion plate can not be compensated and a Synchronous movement when resetting the system, for example in an ejector position, is not given.
Zur Kompensierung des letzteren Nachteils ist wiederum gemäß EP 02 68 894 und DE 38 07 683 bekannt, daß die mehrfach angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Stützzylinder für die Blechhalterplatte wiederum zentral über eine mechanische Traverse verbunden sind und diese wieder für eine Gleichlaufbewegungsfunktion durch ein einzelnes zentrales hydraulisches Stützglied gesteuert werden. Nachteilig bei solchen Systemen ist der hohe mechanische Aufwand und daß auch bei einer zentralen Verstellung durch exzentrische Krafteinwirkung, zum Beispiel beim Auswerfen des Werkstückes, Kippbewegungen auftreten, die wieder nur durch einen zusätzlichen mechanischen Führungsaufwand begrenzt aufgefangen werden können.To compensate for the latter disadvantage is again according to EP 02 68 894 and DE 38 07 683 known that the multiple arranged hydraulic or pneumatic support cylinder for the sheet metal holder plate again centrally via a mechanical Traverse are connected and this again for one Synchronous motion function through a single central hydraulic support member can be controlled. A disadvantage of such Systems is the high mechanical effort and that even with one central adjustment by eccentric force, for Example when ejecting the workpiece, tilting movements occur again only through an additional mechanical Limited management effort can be absorbed.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei Vermeidung der genannten Nachteile ein prozeßleitfähiges, CNC (Computer Numeric Controll) -gesteuertes Vielpunkt-Ziehkissensystem zu schaffen, und damit ein rechnergestütztes, prozeßfähiges, hydroelastisches Tiefziehen zu verwirklichen, bei dem die entsprechend der Formgeometrie des Werkstückes und gemäß dem Lochbild angeordneten Ziehstifte für das Blechhalterplatten-Wirkungsfeld und das Ziehstempel-Wirkungsfeld aktivierbar wird, und damit eine exakte Kraftprofil-Regelung ohne Störamplituden zu verwirklichen und um die Vorteile und Wirkungen eines gummielastischen Ziehkissensystems zu erreichen.The invention has set itself the task of avoiding of the disadvantages mentioned a process-conductive, CNC (computer Numeric Controll) -controlled multi-point die cushion system create, and thus a computer-aided, process-capable, to realize hydroelastic deep drawing, in which the according to the shape geometry of the workpiece and according to the Hole pattern arranged drawing pins for the Sheet metal holder area of impact and the drawing punch area of effect can be activated, and thus an exact force profile control to realize without interference amplitudes and to the advantages and To achieve the effects of a rubber-elastic die cushion system.
Die Lösung dieser Aufgabe ist verwirklicht nach der Lehre des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.This task is solved according to the teaching of characterizing part of claim 1.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen und Merkmale ist es insbesondere gelungen, für mehrere Wirkungsfelder von Blechhalterplatte und Ziehstempel, den Verfahrensvorteil eines gummielastischen Blechhalter-Ziehkissensystems nachzuvollziehen, aber mit dem Vorteil und der Möglichkeit der rechnergestützten Prozeßteuerung. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Vielzahl von Hydraulik-Zylinder auf engstem Raum prozeßfähig und rechnergestützt, d. h. bei gleichem Programm identisch wiederholbar, ohne daß man jeden einzelnen Zylinder mit separat angesteuerten Ventilen versehen muß, zu aktivieren.It is due to the measures and features according to the invention in particular managed for several fields of activity of Sheet metal holder plate and drawing stamp, the process advantage of a to understand the rubber-elastic sheet holder die cushion system, but with the advantage and the possibility of computer-aided Process control. The solution according to the invention enables one Large number of hydraulic cylinders processable in the smallest space and computerized, d. H. identical for the same program repeatable without having to separate each cylinder separately activated valves must activate.
Die erfindungsgemäße hydraulische Vielpunkt-Tiefzieheinrichtung in Kombination mit dem Kurzhub-Vielzylinder-System ist mit Vorteilen sowohl in hydraulischen als auch in mechanischen (Kurbel-) Tiefziehpressen einsetzbar.The hydraulic multi-point deep-drawing device according to the invention in combination with the short-stroke multi-cylinder system Advantages in both hydraulic and mechanical (Crank) deep drawing presses can be used.
Von Vorteil ist weiter:Another advantage is:
- 1. Jeder mechanische Ziehstift für die Blechhalter-Wirkungsfelder stützt sich im Rahmen seines Kraftwirkungsfeldes auf einem hydraulischen Kissen ab, so daß Unebenheiten am Ziehring automatisch mit dem Effekt eines gummielastischen Ziehkissens ausgeglichen werden mit einer gleichmäßigen Krafteinwirkung um den Ziehring herum.1. Any mechanical drawing pin for that Sheet metal holder fields of activity are based on his Force field on a hydraulic cushion, so that bumps on the drawing ring automatically with the effect of a rubber-elastic die cushion with an even application of force around the drawing ring around.
- 2. Die Kurzhubkolben können zu sogenannten Kraftwirkungsfeldern zusammengefaßt werden mit fester Verbohrung oder Verrohrung in der Ziehkissenplatte selbst, wobei mit dem Einsatz von externen hydraulischen Kraftwirkungsfeldblöcken in Verbindung mit flexiblen Schläuchen die Anordnung der Kraftwirkungsfelder oberhalb der Ziehkissenplatte beliebig wählbar ist und diese Schläuche zu jedem Kurzhubkolben an der Ziehkissenplatte selbst steckbar anzuordnen sind.2. The short-stroke pistons can create so-called force fields can be combined with fixed drilling or piping in the die cushion plate itself, with the use of external hydraulic force field blocks in Connection with flexible hoses the arrangement of the Any force fields above the die cushion plate is selectable and these hoses for each short-stroke piston to be pluggable on the die cushion plate itself.
- 3. Die einzelnen Kurzhubkolben können zweckmäßigerweise entsprechend ihrem Rasterabstand "a" und "b" in einer oder mehreren Montageplatten zusammengefaßt werden, wobei diese Montageplatten über die gesamte Ziehkissenfläche in größeren Rasterfeldern vereinzelt werden können. Die Befestigung dieser Montageplatte erfolgt formschlüssig über Schraubverbindungen zur Ziehkissenplatte. Jedem Kurzhubkolben sind Rückstellfedern zugeordnet, so daß die mechanische Null-Position immer auf der Ziehkissen-Stützfläche der Ziehkissenplatte vorliegt und 3. The individual short-stroke pistons can expediently according to their grid spacing "a" and "b" in one or several mounting plates are combined, whereby these mounting plates over the entire die cushion area can be separated into larger grids. The This mounting plate is attached in a form-fitting manner via screw connections to the die cushion plate. Each Short-stroke pistons are assigned return springs, so that the mechanical zero position always on the Die cushion support surface of the die cushion plate is present and
- 4. Die Kraftwirkungsfelder werden mit Rücksicht auf eine exakte Kraftprofilsteuerung über den Ziehhub servohydraulisch geregelt.4. The fields of force are taken into account with an exact Power profile control via the pulling stroke servo-hydraulic regulated.
Mit der Tiefzieheinrichtung nach der Erfindung ist auch die Möglichkeit geschaffen, vorhandene Werkzeuge, die bisher für mechanische Ziehstifte eingesetzt wurden, auch auf diesen hydraulischen Tiefziehapparat universell ohne Abänderung einzusetzen, wobei die Möglichkeit einer sehr hohen Prozeßfähigkeit der servohydraulischen Ansteuerung und dem Einsatz unterschiedlicher Verfahrensschritte, z. B. Umschalten Tiefziehen zum Streckziehen ein sehr gutes und großes Anwendungs-Spektrum ermöglicht.With the deep-drawing device according to the invention is also the Possibility created existing tools that were previously for mechanical drawing pins were used, also on these hydraulic thermoformer universal without modification use, with the possibility of a very high Process capability of the servo-hydraulic control and the Use of different process steps, e.g. B. Switching Deep drawing for stretch drawing is a very good and big one Application spectrum enables.
Die Möglichkeiten aus der Prozeßfähigkeit des Verfahrens zur Steuerung des Tiefziehvorgangs nach der Erfindung sind insbesondere auch von Bedeutung für die Qualitätssicherung des herzustellenden Tiefziehteiles. Störeinflüsse, wie z. B. Kippen des Pressenstößels oder Unparallelitäten am Werkzeug können durch das angegebene hydraulische Kurzhub-Vielpunktsystem wirkungsvoll kompensiert werden, um zum Beispiel Faltenbildungen präventiv zu verhindern.The possibilities from the process capability of the process Control of the deep drawing process according to the invention of particular importance for the quality assurance of the deep-drawn part to be produced. Interferences, such as B. tilting of the press ram or non-parallelism on the tool through the specified hydraulic short-stroke multi-point system effectively compensated for, for example, wrinkling preventively prevent.
Von Vorteil ist weiter, daß zur Durchführung einer Streckziehoperation während des Umformhubes "h" und zur Einleitung dieser Operation das Kraftniveau in den Kraftwirkungsfeldern der Vielpunkt-Ziehkissenplatte zum Einspannen des Werkstückes erhöht wird.Another advantage is that to carry out a Stretching operation during the forming stroke "h" and to Initiation of this operation into the strength level Force fields of action of the multi-point die cushion plate for Clamping the workpiece is increased.
Zur Lösung der Aufgabe trägt auch bei, wenn die Ziehringplatten relativ dünn, d. h. unter der Krafteinwirkung der Ziehstifte elastisch verformbar ausgeführt ist, und daß die zulässige Dicke dieser Ziehringplatte nach den bekannten Berechnungsmethoden und Regeln der Technik, z. B. der Finiteelementenrechnung, bestimmt wird. Entsprechend der Dicke der Ziehringplatte "d" dem Rasterabstand und der zulässigen elastischen Durchbiegung, wie sie z. B. für die Umformpraxis in der Größenordnung zwischen 0,05-0,4 mm zum Tragen kommt, und zwar entsprechend einer in der Praxis auftretenden Blechdickenveränderung im Zug- und Druckumformungsbereich. Der Vorteil dieser direkten Krafteinwirkung ist weiter, daß um die Ziehringgeometrie die Kräfte von den Kurzhubkolben direkt über die Druckbolzen zur Wirkung kommen.To solve the problem also helps if the drawing ring plates relatively thin, d. H. under the force of the drawing pins is designed to be elastically deformable, and that the permissible thickness this drawing ring plate according to the known calculation methods and rules of technology, e.g. B. finite element calculation, is determined. According to the thickness of the drawing ring plate "d" the grid spacing and the permissible elastic deflection, as they e.g. B. for the forming practice in the order of magnitude between 0.05-0.4 mm comes into play, according to one change in sheet thickness occurring in practice in tension and Pressure forming area. The advantage of this direct The effect of force is further that around the drawing ring geometry Forces from the short-stroke pistons directly via the pressure bolts Come into effect.
Wenn die Dicke "d" der Ziehringplatte nach den bekannten Regeln der Berechnungsmethoden einmal bestimmt ist, ergeben sich jedoch aufgrund der aus der Praxis gewonnenen Erfahrungen in der Anwendung dieses Systems folgende zweckmäßige Bemessungsregeln.If the thickness "d" of the drawing ring plate according to the known rules of the calculation methods is determined, however, result based on practical experience in the Using this system, the following appropriate design rules.
Die Dicke "d" der Platte verändert sich nach diesen Bemessungsregeln:The thickness "d" of the plate changes according to these Design rules:
I bei Veränderung der Kraft F pro Ziehstift
d F1/3
II bei Veränderung des Rasterabstandes r
d r4/3
III bei Veränderung der Durchbiegung f im Rasterabstand
d f-1/3.I when changing the force F per drawing pin
d F 1/3
II when changing the grid spacing r
dr 4/3
III when changing the deflection f in the grid spacing
df -1/3 .
Wenn man die Spaltabstandveränderungen Δ s in den jeweiligen Zug- und Druckumformungsbereichen mißt, kann gezielt in den Kraftfeldbereichen das Kraftprofil verändert und somit der Materialfluß des Werkstückes in vorteilhafter Weise gesteuert werden. Somit ist der nächste Schritt frei für die Integration in einem Prozeßregelkreis, z. B. mit Wegmeßsensorik zur Erkennung der Spaltveränderung Δ s zwischen Werkzeugunter- und Oberteil für eine Materialflußregelung am Ziehring.If one considers the gap spacing changes Δ s in the respective Measures tensile and compression areas, can be targeted in the Force field areas changed the force profile and thus the Material flow of the workpiece controlled in an advantageous manner will. So the next step is free for integration in a process control loop, e.g. B. with displacement sensors Detection of the gap change Δ s between the lower and lower tool Upper part for a material flow control on the drawing ring.
Von Vorteil ist das Kurzhubkolben-Zylindersystem auch, weil das erforderliche Fahröl sehr klein ist. Ebenso ist durch das geringere Volumen in den Kurzhubzylindern das nötige Füllöl zum Ausgleich der Kompression extrem gering. Insofern sind die Ansteuerleitungen sehr klein, so daß entsprechend dem Kreuzschienenraster und innerhalb des Kolbendurchmessers eine relativ hohe Anzahl von Ansteuerbohrungen vorgesehen werden können. Ebenso können aufgrund der relativ kleinen Durchmesser, z. B. r 3-10 mm, die Ansteuerleitungen für unterschiedliche Ebenen der Vielpunktziehkissenplatte untergebracht werden. Der Vorteil der doppeltwirkenden Pressenanordnung besteht in der Umformarbeit. Das Werkstück gleitet im Ziehspalt Δ s (z. B. mit dem Reibfaktor µ = 0,1). Die aufwärts gerichtete Stempelbewegung hat lediglich als Umformarbeit das Herausgleiten des Bleches durch den Ziehspalt Δ s und die zusätzliche Blechumformarbeit Biegen, Strecken, um die Ziehringkante zu bewältigen. Dadurch ist die Umformarbeit für die Gesamtpresse um kleiner/gleich 50% kleiner als bei einer einfachwirkenden Ausführung. Die Statik der Gesamtpresse muß natürlich nach wie vor für die Gesamtpreßkraft (Niederhaltekraft und Umformkraft) ausgelegt sein.The short-stroke piston-cylinder system is also advantageous because the required driving oil is very small. Likewise, through that lower volume in the short-stroke cylinders the necessary filling oil extremely low to compensate for the compression. To that extent they are Control lines very small, so that according to the Cross rail grid and one within the piston diameter relatively high number of control holes can be provided can. Likewise, due to the relatively small diameter, e.g. B. r 3-10 mm, the control lines for different Levels of the multi-point pull-pillow plate can be accommodated. The The advantage of the double-acting press arrangement is that Forming work. The workpiece slides in the drawing gap Δ s (e.g. with the friction factor µ = 0.1). The upward one The stamp movement only slides out as forming work of the sheet through the drawing gap Δ s and the additional Sheet metal forming, bending, stretching around the edge of the drawing ring deal with. This is the forming work for the overall press less than or equal to 50% less than a single-acting Execution. The statics of the overall press must of course continue for the total pressing force (hold-down force and forming force) be designed.
Die gemäß der Erfindung gefundene Lösung für ein Vielpunktziehkissen-System erfüllt somit in vorteilhafter Weise folgende Anforderungen:The solution found according to the invention for a Multipoint pillow system thus fulfills in an advantageous manner following requirements:
- - reproduzierbare Einsteuerung und Regelung einmal optimierter Prozeßparameter,- Reproducible control and regulation optimized once Process parameters,
- - Verschleißunabhängiger Prozeßablauf durch hydraulischen Ziehapparat und- Process process independent of wear due to hydraulic Pulling device and
- - Bessere und konstante Ziehergebnisse durch gezielte Anpassung der Niederhaltekraft entlang der Ziehringgeometrie und überschwingfreie Kraftprofilregelung (adaptive Regelung).- Better and constant drawing results through targeted Adjustment of the hold-down force along the drawing ring geometry and overshoot-free force profile control (adaptive Regulation).
Sie ermöglicht weiter Regelsysteme mit Prozeßleitfunktion, z. B. Materialflußregelung durch Verknüpfung einer Ziehspaltsensorik mit der adaptiven Regelung der Blechhaltekräfte und die gezielte Einwirkung der Niederhaltekräfte direkt auf die elastische Ziehring- oder Niederhalteplatte unmittelbar entlang der Ziehringkante.It also enables control systems with process control functions, e.g. B. Material flow control by linking a drawing gap sensor system with the adaptive control of sheet metal holding forces and the targeted Action of the hold-down forces directly on the elastic Drawing ring or hold-down plate directly along the Drawing ring edge.
Dieses Ergebnis bedeutet für die Praxis, daß die für die Produktionssicherheit bisher nicht voll ausgeschöpften Ziehreserven durch die erfindungsgemäße Lösung genutzt werden können, d. h. dieses neue Instrumentarium der Tiefziehtechnologie dient nicht nur der Qualitätssicherung, sondern ist auch ein Rationalisierungsgewinn.In practice, this result means that for Production security not yet fully exploited Drawing reserves can be used by the solution according to the invention can, d. H. this new set of thermoforming technology not only serves for quality assurance, but is also a Rationalization gain.
Die weiteren Patentansprüche betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung.The other claims relate to appropriate Refinements of the subject matter of the invention.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.The invention is based on exemplary embodiments shown in the drawing and will be described in more detail below described.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Tiefzieheinrichtung nach der Erfindung, Fig. 1, a schematic illustration of the deep-drawing device according to the invention
Fig. 2 in einem Ausschnitt "z" die Ziehkissenplatte mit Ziehstempel und Blechhalterplatte in einem größeren Maßstab nach Fig. 1, Fig. 2 in a section "z" the die cushion plate with a drawing punch and blank holder plate on a larger scale of FIG. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Tiefzieheinrichtung mit zwei Ziehstempeln nach der Erfindung, Fig. 3 shows a second embodiment of the deep-draw device with two drawing dies according to the invention,
Fig. 4 in einem Ausschnitt die Ziehkissenplatte in größerem Maßstab nach Fig. 1 und 3 und Fig. 4 in a detail, the die cushion plate on a larger scale according to FIGS . 1 and 3 and
Fig. 5 die Ziehkissenplatte mit Zuleitungen für die Kraftwirkungsfelder. Fig. 5, the die cushion plate with leads for the force fields.
Die Zeichnung zeigt in den Fig. 1 bis 5 zwei Ausführungsbeispiele der Tiefzieheinrichtung im Einsatz in einer zweifach wirkenden Presse 1 von oben, teils in offener und teils in geschlossener Arbeitsstellung. Am Oberholm unterhalb des Stößels 2 ist die Ziehkissenplatte 8 mit einer oder mehreren Ziehringplatten 4 angebracht. Die Führungsplatte 26, ausgebildet als Lochplatte entsprechend dem Rastermaß a/b dient als Führung für die Ziehstifte 13 auf den Ziehring 4 bzw. auf die Ziehringe 4. The drawing shows in Figs. 1 to 5, two embodiments of the deep drawing device in use in a double-action press 1 from above, partly in the open and partly in the closed working position. The die cushion plate 8 with one or more die ring plates 4 is attached to the upper spar below the plunger 2 . The guide plate 26 , designed as a perforated plate corresponding to the grid dimension a / b, serves as a guide for the drawing pins 13 on the drawing ring 4 or on the drawing rings 4 .
Die Zeichnung nach den Fig. 1 und 3 zeigt weiter die Ausbildung des hydraulischen Ziehkissens 8 bestehend aus den mechanischen Ziehstiften 13, die im Rasterfeld der Führungsplatte 26 um die Ziehring-Geometrie des Werkstückes 7 herum angeordnet sind. Die Ziehstifte 13 stützen sich wiederum ab auf der gemeinsamen Ziehkissenplatte 8. In der Ziehkissenplatte 8 sind entsprechend dem Rasterfeld mit den Abstandsmaßen "a" und "b" hydraulische Kurzhubkolben-Zylindersysteme 10 und 11 vorgesehen. Der Hub "H" der Kurzhubkolben 10 beträgt dabei nur wenige mm, zum Beispiel maximal 10 mm, vorzugsweise 1 bis 5 mm. Jeder Ziehstift 13 stützt sich wieder auf einen Kurzhubkolben 10 ab und ist in einer Zentrierungssenke 34 der Kurzhubkolben 10 gelagert. Die Kurzhubkolben 10 können in mehreren Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 für die Blechhalterplatte 12 zusammengefaßt sein, wobei ihre Verbindung über ihre Zylinder 11 mit fester Verbohrung oder Verrohrung nach den Fig. 1, 2 und 3 in der Ziehkissenplatte 8 erfolgt.The drawing according to FIGS. 1 and 3 further shows the design of the hydraulic drawing cushion 8 consisting of the mechanical drawing pins 13 , which are arranged in the grid of the guide plate 26 around the drawing ring geometry of the workpiece 7 . The drawing pins 13 are in turn supported on the common die cushion plate 8 . Hydraulic short-stroke piston-cylinder systems 10 and 11 are provided in the die cushion plate 8 in accordance with the grid with the spacing dimensions “a” and “b”. The stroke "H" of the short-stroke piston 10 is only a few mm, for example a maximum of 10 mm, preferably 1 to 5 mm. Each drawing pin 13 is again supported on a short-stroke piston 10 and is supported in a centering depression 34 of the short-stroke piston 10 . The short-stroke pistons 10 can be combined in a plurality of force fields 21 and 22 for the sheet metal holder plate 12 , their connection via their cylinders 11 being carried out with fixed drilling or piping according to FIGS . 1, 2 and 3 in the die cushion plate 8 .
Die Fig. 1 bis 5 zeigen die Ziehkisseneinheit entsprechend der Erfindung. Die hydraulischen Kolben 10 im festen Rasterabstand (125 mm) sind dabei in Gruppen zu Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 zusammengefaßt. Man erkennt die gesteckten mechanischen Ziehstifte 13, die im Bereich der Ziehringgeometrie 35 konzentriert angeordnet sind. Beim Wechsel der Werkzeuge werden lediglich entsprechend der neuen Ziehringgeometrie die Ziehstifte 13 neu gesteckt und das neue Kraftprofilprogramm eingegeben bzw. abgerufen. Figs. 1 to 5 show the die cushion unit according to the invention. The hydraulic pistons 10 with a fixed grid spacing (125 mm) are combined in groups to form force fields 21 and 22 . One recognizes the inserted mechanical drawing pins 13 , which are arranged concentrated in the area of the drawing ring geometry 35 . When changing the tools, the drawing pins 13 are simply reinserted in accordance with the new drawing ring geometry and the new force profile program is entered or called up.
Durch flexible Schläuche 25 und Steckverbinder 15 können über externe hydraulische Kraftwirkungsfeldblöcke die Anordnung der Kraftwirkungsfelder 21 und 22 oberhalb der Ziehkissenplatte 8 z. B. entsprechend der Funktion eines Kreuzschienenverteilers, beliebig gewählt werden. Die einzelnen Kurzhubkolben-Zylinder systeme 10 und 11 können entsprechend ihrem Rasterabstand "a" und "b" in einer Montageplatte 24 zusammengefaßt werden, wobei einzelne Montageplatten 24 über die gesamte Ziehkissenfläche in größeren Rasterfeldern vereinzelt werden können. Die Befestigung der Montageplatten 24 erfolgt formschlüssig über Schraubverbindungen 16 auf der Ziehkissenplatte 8. Jedem Kurzhubkolben 10 sind Rückstellfedern 17 zugeordnet, so daß die mechanische Null-Position immer auf der Ziehkissenstützfläche 19 der Ziehkissenplatte 8 vorliegt, bzw. daß die Kurzhubkolben 10 mittels der Rückstellfeder 17 für eine ± Kompensation in einer neutralen Mittellage gehalten werden.Through flexible hoses 25 and connectors 15 , the arrangement of the force fields 21 and 22 above the die cushion plate 8 z. B. can be chosen arbitrarily according to the function of a crossbar distributor. The individual short-stroke piston-cylinder systems 10 and 11 can be combined according to their grid spacing "a" and "b" in a mounting plate 24 , wherein individual mounting plates 24 can be separated over the entire die cushion area in larger grid fields. The mounting plates 24 are fastened in a form-fitting manner via screw connections 16 on the die cushion plate 8 . Each short-stroke piston 10 is assigned return springs 17 , so that the mechanical zero position is always present on the die cushion support surface 19 of the die cushion plate 8 , or that the short-stroke pistons 10 are held in a neutral central position by means of the return spring 17 for ± compensation.
Die Fig. 1 zeigt weiter die Anordnung einer hydraulischen Umformstempelträgerplatte 23 als Ziehkissen für den Ziehstempel 5 in bekannter konventioneller Bauart, bestehend aus den mechanischen Ziehstiften 33, die im Rasterfeld der Tischplatte 6 um die Ziehring-Geometrie herum angeordnet sind, wobei die Umformstempelträgerplatte 23 sich gegen vier hydraulische Stellglieder bzw. Stützzylinderkolbenanordnungen 3 und 4 abstützt. Diese wiederum sind fest mit der Grundplatte 9 des Pressengestells verbunden. Die Umformstempelträgerplatte 23 wird an den vier äußeren Ecken hydraulisch mit jeweils einem Zylinder 14 abgestützt. Alle vier Zylinder werden während des Tiefziehhubes durch Synchronlauf (Parallellauf) servohydraulisch geregelt, wobei diese vier parallellaufgeregelten Zylinder als Differenzialkolben 3 ausgebildet sind. Fig. 1 further shows the arrangement of a hydraulic forming die support plate 23 as a drawing cushion for the drawing die 5 in a known conventional design, consisting of the mechanical drawing pins 33 , which are arranged in the grid of the table top 6 around the drawing ring geometry, the forming die support plate 23 against four hydraulic actuators or support cylinder piston assemblies 3 and 4 . These in turn are firmly connected to the base plate 9 of the press frame. The Umformstempelträgerplatte 23 is hydraulically supported at the four outer corners with one cylinder 14 each. All four cylinders are servo-hydraulically controlled during the deep-drawing stroke by synchronous operation (parallel operation), these four parallel-operation cylinders being designed as differential pistons 3 .
Der Arbeitstakt der Tiefzieheinrichtung ist wie folgt: Der Stößel wird hydraulisch mittels des Stößel-Hauptzylinders 29 bis zur Auflage auf das Werkstück 7 (mit Eigengewicht des Stößels aufliegend) abgesenkt. Danach wird entweder der Hydraulikzylinder 29 über ein Steuerventil hydraulisch oder mechanisch verriegelt mittels Schieber 32. Nach der Verriegelung werden die Kurzhubkolben 10 hydraulisch aktiviert, d. h., in den Kraftwirkungsfeldern 21 und 22 können entsprechende Kraftprofile über den Tiefziehhub H, hydraulisch gefahren werden. Die Kraftwirkungsfelder 21 und 22 (z. B. acht Felder, vier Zug- und vier Druckbereiche bei einem Rechteckkörper) werden entsprechend der Blechdickenveränderung am Ziehflansch im Kraftprofil gesteuert. Bei der kraftschlüssigen mechanischen Verriegelung wird der Hauptzylinder 29 über ein Proportionalventil mit Drucköl versorgt, und zwar zeitparallel zum Kraftprofilaufbau. Zur sicheren mechanischen Abstützung ist die Kraft im Hauptzylinder 29 ca. 20% größer als die Summenkraft der Kraftwirkungsfelder in der Ziehkissenplatte 8. Bei einer formschlüssigen Verriegelung mit Schieber 32 und der Druckstangen 27 werden die Summenkräfte von der Ziehkissenplatte 8 als Reaktionskraft vom Preßgestell aufgenommen. In beiden Fällen wird die Regelhydraulik für die Kurzhubzylinder 11 nicht durch Störeinflüsse des großen Ölvolumens des Hauptzylinders 29 aufgrund der Kompressibilität des Öles (ca. 1% vom Volumen pro 100 bar) beeinträchtigt. Bei einer hydraulischen Verriegelung, z. B. durch Verschließen des gesteuerten Rückschlagventiles, muß zeitparallel mit dem Aufbau der Summenkräfte in der Vielpunktziehkissenplatte 8 das Kompressionsvolumen nachgefüllt werden. Entweder in die Kurzhubzylinder 11 oder über ein Proportionalventil in den Hauptzylinder 29.The working cycle of the deep-drawing device is as follows: The ram is lowered hydraulically by means of the ram main cylinder 29 until it rests on the workpiece 7 (resting on the ram with its own weight). Then either the hydraulic cylinder 29 is locked hydraulically or mechanically by means of a control valve by means of a slide 32 . After locking, the short-stroke pistons 10 are activated hydraulically, ie corresponding force profiles can be moved hydraulically in the force fields 21 and 22 via the deep-drawing stroke H. The force fields 21 and 22 (e.g. eight fields, four tensile and four pressure ranges for a rectangular body) are controlled in accordance with the change in sheet thickness on the drawing flange in the force profile. In the case of the non-positive mechanical locking, the master cylinder 29 is supplied with pressure oil via a proportional valve, in parallel with the build-up of the force profile. For reliable mechanical support, the force in the master cylinder 29 is approximately 20% greater than the total force of the force fields in the die cushion plate 8 . In a positive locking with slide 32 and the push rods 27 , the total forces are absorbed by the die cushion plate 8 as a reaction force from the press frame. In both cases, the control hydraulics for the short-stroke cylinders 11 are not affected by the large oil volume of the master cylinder 29 due to the compressibility of the oil (approx. 1% of the volume per 100 bar). With a hydraulic lock, e.g. B. by closing the controlled check valve, the compression volume must be refilled in parallel with the build-up of the total forces in the multi-point drawing cushion plate 8 . Either in the short-stroke cylinder 11 or via a proportional valve in the master cylinder 29 .
Der Ziehstempel 5 ist auf der Tischplatte 6 angeordnet. Die Tischplatte 6 hat Durchtrittsbohrungen zur Aufnahme der Ziehstifte 33. Entsprechend der projizierten Fläche des Ziehstempels 5 werden diese durch die Tischplatte 11 gesteckt, so daß sich die Ziehstifte 33 auf der Umformstempelträgerplatte 23 mechanisch abstützen. Der Umformprozeß wird durch die vertikale Hubbewegung der hydraulisch angetriebenen Umformstempelträgerplatte 23 ausgeführt. The punch 5 is arranged on the table top 6 . The table top 6 has through holes for receiving the drawing pins 33 . Corresponding to the projected area of the drawing die 5 , these are inserted through the table top 11 , so that the drawing pins 33 are mechanically supported on the forming die support plate 23 . The forming process is carried out by the vertical lifting movement of the hydraulically driven stamping support plate 23 .
Über den Tiefzieh-, d. h. Umformhub h, kann jede gewünschte Operation, z. B. mit einem Zwischenhub zur Sprühschmierung durchgeführt werden, ohne daß der Stößel hydraulisch oder mechanisch entriegelt werden muß.About the deep drawing, d. H. Forming stroke h, can be any desired Operation, e.g. B. with an intermediate stroke for spray lubrication be carried out without the plunger hydraulic or must be unlocked mechanically.
Nach Fig. 5 werden zwei Ziehstempel 5 und 5′′ nebeneinander auf der Tischplatte, z. B. zur Herstellung einer Doppelbeckenspüle, eingesetzt. So werden sie entsprechend auf der Tischplatte 6 positioniert und die Ziehstifte 33 unter den projizierten Flächen dieser beiden Stempel wiederum gesteckt. Falls die Stempel unterschiedliche Umformtiefen h1 bzw. h2 durchführen sollen, so können anstelle der Umformstempelträgerplatte 23 separate hydraulische Stellglieder 30 und 31 angeordnet werden, wobei solche Stellzylinder analog in beliebiger Anzahl unterhalb der Tischplatte 6 angeordnet werden können, falls mehrere Ziehstempel mit unterschiedlichen Höhen zur Umformung benötigt werden.According to FIG. 5, two upper die 5 and 5 '' side by side on the table top, z. B. used to produce a double kitchen sink. They are positioned accordingly on the table top 6 and the drawing pins 33 are in turn placed under the projected areas of these two stamps. If the punches are to carry out different forming depths h 1 and h 2 , 23 separate hydraulic actuators 30 and 31 can be arranged instead of the forming die carrier plate 23 , such actuating cylinders being able to be arranged analogously in any number underneath the table plate 6 if several drawing punches with different heights are required for forming.
Claims (10)
- a) eine unterhalb des Stößels (2) angebrachte Ziehkissenplatte (8) mit Multipunkt-Ansteuerung entsprechend der Formgeometrie des Werkstückes (7) vorgesehen ist und innerhalb der Ziehkissenplatte (8) jedem Zielpunkt (20) entsprechend dem Rasterfeld bzw. Lochbild (18) mit den Maßen "a" und "b" ein hydraulischer Kurzhubkolben (10) mit aufsteckbaren Ziehstiften (13) zugeordnet ist, wobei der Hub des Kurzhubkolbens (10) maximal 10 mm vorzugsweise 1 bis 5 mm beträgt.
- b) jedem Kurzhubkolben (10) je ein Kurzhubzylinder (11) mit wahlweise zuschaltbaren hydraulischen Kraftwirkungsfeldern (21 und 22) entsprechend der Blechhalterplatte (12) zugeordnet ist und
- c) die Presse doppeltwirkend ausgebildet ist, wobei der Tiefziehtakt so gesteuert wird, daß der Stößel (2) bis auf Kontakt mit dem Werkstück (7) sich abwärts bewegt und nach Auflage auf dem Werkstück (7) hydraulisch oder mechanisch mit dem Pressengestell (1) verriegelt wird und anschließend sowie mit Beginn des durch Aufwärtsbewegung des Ziehstempels (5) eingeleiteten Umformprozesses die Kurzhubkolben (10) hydraulisch aktiviert werden.
- a) below the ram ( 2 ) attached die cushion plate ( 8 ) with multi-point control is provided according to the shape of the workpiece ( 7 ) and within the die cushion plate ( 8 ) each target point ( 20 ) according to the grid or hole pattern ( 18 ) with the dimensions "a" and "b" are associated with a hydraulic short-stroke piston ( 10 ) with attachable drawing pins ( 13 ), the stroke of the short-stroke piston ( 10 ) being a maximum of 10 mm, preferably 1 to 5 mm.
- b) each short-stroke piston ( 10 ) is assigned a short-stroke cylinder ( 11 ) with optionally switchable hydraulic force fields ( 21 and 22 ) corresponding to the sheet metal holder plate ( 12 ) and
- c) the press is double-acting, the deep-drawing cycle being controlled so that the plunger ( 2 ) moves down to contact with the workpiece ( 7 ) and, after being placed on the workpiece ( 7 ), hydraulically or mechanically with the press frame ( 1 ) is locked and the short-stroke pistons ( 10 ) are then hydraulically activated as well as at the start of the forming process initiated by the upward movement of the drawing die ( 5 ).
II bei Veränderung des Rasterabstandes "s"
d s4/3
III bei Veränderung der Durchbiegung "f" im Rasterabstand d f-1/3.10. Hydroelastic deep-drawing device according to claims 1 to 9, characterized by a dimensioning rule for the drawing ring plate ( 4 ), according to which the thickness "d" is carried out as follows: I when changing the force F per drawing pin ( 13 ) d F 1/3
II when changing the grid spacing "s"
ds 4/3
III when changing the deflection "f" in grid spacing df -1/3 .
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19914122128 DE4122128A1 (en) | 1991-07-04 | 1991-07-04 | Hydro-elastic deep drawing of sheet metal workpieces - uses system which automatically actuates punch mounted in baseplate, with metal blank being gripped between hold-down plates |
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| DE4122128A1 true DE4122128A1 (en) | 1993-01-07 |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4122128A1 (en) |
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-
1991
- 1991-07-04 DE DE19914122128 patent/DE4122128A1/en not_active Withdrawn
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