DE60002600T2

DE60002600T2 - Werkzeug und verfahren zum hochdruckumformen

Info

Publication number: DE60002600T2
Application number: DE60002600T
Authority: DE
Inventors: Erik Aagaard
Original assignee: Hydraulico AS
Current assignee: Hydraulico AS
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2020-06-20
Also published as: BR0011715A; WO2000078477A1; EP1227903A1; EP1227903B1; MXPA01012776A; ATE239567T1; WO2000078477A8; AU5209400A; US6691545B1; DK173519B1; DK1227903T3; ES2194735T3; DE60002600D1; DK199900879A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Hochdruckumformen von Blech, das zur Verwendung in einer konventionellen hydraulischen oder mechanischen Presse mit mindestens einem Stempel bestimmt ist, wobei das Werkzeug eine Trimmplatte aufweist, die zwischen einem Werkzeugteil und weiteren Presswerkzeugen anzuordnen ist, wobei die Trimmplatte mit mindestens einer Kammer versehen ist, die auf mindestens einer Seite, wie in der Pressrichtung gesehen, in der Trimmplatte ausgebildet ist und die nach innen durch die Trimmplatte begrenzt ist und nach außen durch eine flexible Membran begrenzt ist, die an einem Randbereich der Kammer befestigt ist, welche mindestens eine Kammer entlang einer gegebenen Länge außen von dem Stempel vorgesehen ist und sich außen davon und darum herum erstreckt, und wobei in der Trimmplatte ein Zugang zu der Kammer für ein Fluid zur Erzeugung eines Drucks in der Kammer ausgebildet ist, und wobei das umzuformende Blech dazu bestimmt ist, zwischen die weiteren Presswerkzeuge, alternativ zwischen eines der weiteren Presswerkzeuge und die Trimmplatte gelegt zu werden (siehe zum Beispiel DE-A-37 24 382).
Die US 3 420 089 beschreibt eine Art und Weise, die Pressung zwischen Ziehringen und einem Rohteil individuell zu regeln. Ein Werkzeug enthält eine Anzahl von ringförmigen Kammern, die sich jeweils ganz um einen Stempel herum erstrecken und die in einer Richtung vom Stempel weg voneinander getrennt sind. Jede ringförmige Kammer ist mit Einlässen für Hydrauliköl versehen, und der Druck vom Hydrauliköl kann für jede Kammer individuell geregelt werden. Das Werkzeug ist dazu bestimmt, in jeder Kammer eine gleichförmige, aber individuelle Pressung überall um den Umfang des Stempels herum zu erzeugen. Dadurch kann die Flächenpressung so geregelt werden, dass sie am äußersten Teil des Umfangs am kleinsten ist und nach innen in Richtung auf den innersten Teil des Umfangs um den Stempel herum größer wird.
Dieses Werkzeug beinhaltet jedoch einige Nachteile. Das Werkzeug ist für radialsymmetrische Werkstücke geeignet. Für Werkstücke, die nicht radialsymmetrisch sind, kann das Werkstück nicht verwendet werden und ein befriedigendes Ergebnis erhalten werden, da keine Möglichkeit besteht, die Flächenpressung entlang des Umfangs in Bezug auf die Parameter, die den fertigen Gegenstand beeinflussen, individuell zu regeln.
Weiterhin treten abrupte und relativ große Sprünge in der Druckverteilung, wie in Radialrichtung gesehen, an dem umzuformenden Rohteil auf, wenn ein äußerer Rand des Rohteils vom Außenumfang her und radial nach innen von einer ringförmigen Kammer zur anderen ringförmigen Kammer gezogen wird. Dies kann den Umformprozess selbst beeinflussen und kann zu ungleich- mäßiger und plötzlicher Verschiebung des Stempels und folglich unbefriedigender Umformung führen, mit der Gefahr großer Schwankungen in der Dicke des fertigen Gegenstands oder im schlimmsten Fall mit der Gefahr von Bruchschaden beim fertigen Gegenstand.
Die EP 835 699 beschreibt eine andere Art und Weise, die Pressung zwischen Rohteilhalter-Ringen und einem Rohteil individuell zu regeln. Das Werkzeug enthält eine Basisplatte, die mit einer Anzahl von Löchern versehen ist, die Führungen für eine Anzahl von kleineren Pressdornen bilden. Eine Mehrpunkt-Pressplatte enthält eine entsprechende Anzahl von kleineren Hydraulikpressenkolben, die auf jeden einzelnen Pressdorn ein wirken können, der sich durch die Führungen in der Werkzeug-Basisplatte hindurch erstreckt. Durch individuelle Formgebung der Pressdorne und durch individuelles Einwirken auf Pressdorne durch die kleineren Presskolben können die Pressung und die Pressfläche an verschiedenen Stellen auf dem Rohteil individuell geregelt werden.
Dieses Werkzeug beinhaltet mehr Möglichkeiten, die Flächenpressung auch für Rohrteile zu regeln, die nicht radialsymmetrisch sind. Die gewünschte Pressung an einer gegebenen Stelle auf dem Rohteil zu erreichen, ist jedoch mit umfangreicher Auswechselung von Pressdornen und Regelung der Pressung für jeden Pressdorn verbunden. Weiterhin beinhaltet das Werkzeug die Beschränkung, dass die Position des Presskolbens durch die-Mehrpunkt-Pressplatte bestimmt ist, und die Form der Pressdorne ist durch bestimmte einfache Geometrien beschränkt. Dies bedeutet, dass keine ganz optimale, individuelle Einstellung der Pressung in Abhängigkeit von dem umzuformenden Werkstück und in Abhängigkeit von der Form des Rohteils erreicht werden kann.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug für eine Presse bereitzustellen, bei dem die Flächenpressung an einer beliebigen Stelle auf dem Rohteil und über einem beliebigen Bereich, der sich seitlich um den Stempel herum und vom Stempel weg erstreckt, unter Berücksichtigung der Parameter, die Einfluss auf den fertigen Gegenstand haben, individuell geregelt werden kann, so dass in Bezug auf das Rohteil, den fertigen Gegenstand und den Umformprozess selbst die Flächenpressung auf das Rohteil optimal wird.
Dieses Ziel wird mit einem Werkzeug erreicht, das darin besonders ist, dass in einer Richtung um den Stempel herum eine Unterteilung in mehrere Kammern vorgenommen worden ist und dass die Kammern durch Fräsungen in der Trimmplatte ausgebildet sind, dass eine Membran am Rand der Fräsung befestigt ist, derart, dass die Oberseite der Membran in der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Trimmplatte liegt, dass die Fräsung eine Tiefe hat und dass die Membran eine Dicke kleiner als die oder gleich der Tiefe der Fräsung hat.
Die vorgesehenen Kammern werden mit individuell eingestellter Form sowohl in einer Richtung um den Stempel herum als auch in einer Richtung vom Stempel weg ausgebildet, und wo die Anzahl der Kammern, wie in der Richtung vom Stempel weg gesehen, individuell gewählt werden kann, besteht die Möglichkeit, eine vollständige Einstellung der Flächenpressung auf das Rohteil unter Berücksichtigung der verschiedenen Parameter vorzunehmen, die Einfluss auf den fertigen Gegenstand haben. Weiterhin bewirkt die Form der Kammern mit der in der Fräsung angeordneten Membran, dass die Oberseite der Membran in der gleichen Ebene wie die Oberfläche der Trimmplatte liegt, und ermöglicht eine Einstellung der Rohteilhalter-Pressung, indem die Membran außer Kontakt mit dem Boden der Fräsung verlagert wird, wenn die Kammern unter Druck gesetzt werden. Somit kann im Prinzip ein großer perfekter Gegenstand erlangt werden, indem die verschiedenen Parameter vollständig auf den betreffenden Gegenstand eingestellt werden. Im übrigen Teil der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck Rohteil als Bezeichnung für das Blech verwendet, dass den Ausgangsgegenstand bildet, ohne Beschränkung auf die möglichen Abmessungen eines Blechs, das durch das Werkzeug und durch das Verfahren gemäß der Erfindung umzuformen ist.
Die Einstellung erfolgt sowohl statisch als auch dynamisch. Die statische Einstellung wird mittels der ausgewählten Formen und Positionen der Kammern um den Stempel herum durchgeführt, und die dynamische Einstellung erfolgt durch Regelung des Drucks in den Kammern während des Umformprozesses selbst. Die statische Einstellung kann auf Basis von empirischen Daten zu dem Material und den Abmessungen des Rohteils, zu der während des Umformprozesses benutzten Schmierung und zu der Geometrie und den Abmessungen des fertigen Gegenstands durchgeführt werden. Die dynamische Einstellung kann auf Basis von Betriebs- daten zur Presskraft und Pressgeschwindigkeit von der benutzten Presse und Daten in Bezug auf den aktuellen Druck in jeder Kammer der Trimmplatte durchgeführt werden.
Die Kammern können durch reale Fräsungen in dem Werkzeug ausgebildet werden, die in der Trimmplatte hergestellt werden, umdie Kammern in der Trimmplatte und unter der Membran auszubilden, wenn die Membran an der Trimmplatte befestigt wird. Am Ort der Kammern kann hierdurch die Pressung zwischen der Trimmplatte und dem Rohteilhalter-Ring, alternativ dem Ziehring, sowohl vergrößert als auch verkleinert werden und dadurch die Pressung auf das umzuformende Blech vergrößert oder verkleinert werden. Wenn ein Volumen eines Pressmediums, das dem Volumen der Kammer vollständig entspricht, zugeführt wird, wenn die Membran im Neutralzustand ist, d. h. in einem völlig ebenen Zustand, wird die Pressung die gleiche wie die Pressung auf den Rest des Blechs zwischen dem Rohteilhalter-Ring und dem Ziehring, wo die Membran den Rohteilhalter-Ring, alternativ den Ziehring, berührt.
Die Pressung wird im Verhältnis zu der Pressung zwischen dem Ziehring und dem Rohteilhalter-Ring vergrößert, indem ein größeres Volumen Pressmedium als das Volumen der Kammer zugeführt wird, die durch den Boden und die Seiten der Fräsung und durch die Unterseite der Membran im Neutralzustand begrenzt ist. Die Pressung wird im Verhältnis zu der Pressung zwischen dem Ziehring und dem Rohteilhalter-Ring verkleinert, indem ein kleineres Volumen Pressmedium als das Volumen der Kammer zugeführt wird, die durch den Boden und die Seiten der Fräsung und durch die Unterseite der Membran im Neutralzustand begrenzt ist.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist darin besonders, dass in einem ersten Schritt eine erste Pressung in einer ersten Zone zwischen einem Ziehring und einem Rohteilhalter-Ring und eine zweite Pressung in einer Anzahl von Kammern in einer zweiten Zone hergestellt wird und dass in einem zweiten, nachfolgenden Schritt mindestens eine zweite erste Pressung in den Kammern in der ersten Zone und wahlweise eine zweite zweite Pressung in den Kammern in der zweiten Zone hergestellt wird.
So ein Verfahren stellt sicher, dass die dynamische Einstellung der Flächenpressung auf das Rohteil die ganze Zeit optimal ist, um hierdurch die Gefahr von Defekten im fertigen Gegenstand zu vermindern oder vollständig zu beseitigen. Eine laufende Überwachung der Pressung in jeder Zone beinhaltet, dass die Pressung in einer oder mehreren der Zonen augenblicklich eingestellt werden kann, um während verschiedener Schritte des Umformprozesses eine gewünschte Flächenpressung auf das Rohteil zu erreichen und/oder um Unregelmäßigkeiten während des Umformprozesses auszugleichen.
Es folgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, worin:
1 eine Draufsicht von oben auf eine erste Ausführungsform einer Trimmplatte zum Formen eines Gegenstands mit einer ersten Form ist,
2 eine Draufsicht von oben auf eine zweite Ausführungsform einer Trimmplatte zum Formen eines Gegenstands mit einer. zweiten Form ist,
3 eine Draufsicht von oben auf eine dritte Ausführungsform einer Trimmplatte zum Formen eines Gegenstands mit einer dritten Form ist,
4 ein Schnitt durch eine mögliche Ausführungsform des ganzen Werkzeugs gemäß der Erfindung ist, und
5 ein Schnitt durch einen Teil der möglichen Ausführungsform des Werkzeugs gemäß der Erfindung ist.
1 zeigt eine so genannte Trimmplatte 1, die einen Teil eines Werkzeugs bildet, um in der gezeigten Ausführungsform ein Einzel-Küchenspülbecken zu formen. Das Spülbecken selbst hat eine Länge L, Breite B und gerundete Ecken C. Diese Form wird als eine Öffnung H durch die Trimmplatte hindurch ausgebildet. Um die Öffnung H herum, die die Form des Spülbeckens ausbildet, werden Kammern 2, 3, 4 ausgebildet, indem Vertiefungen in der Trimmplatte hergestellt werden. In der gezeigten Ausführungsform sind um die Öffnung H herum, die die Form des Spülbeckens ausbildet, zwei Längskammern 2, zwei Querkammern 3 und vier den Ecken C gegenüberliegende Kammern 4 ausgebildet. Die Längskammern 2 und die Querkammern 3 sind länglich, mit einer Breite b, die in der Mitte der Kammer 2, 3 etwas größer ist als an den Enden der Kammern 2, 3. Weiterhin sind die Kammern 2, 3 an den Enden gerundet. Die Kammern 4 an den Ecken C der Öffnung H sind kreisförmig.
Fiq. 2 ist eine so genannte Trimmplatte 5, die einen Teil eines Werkzeugs bildet, um in der gezeigten Ausführungsform ein Doppel-Küchenspülbecken zu formen. Das Küchenspülbecken hat ein erstes Spülbecken mit einer Länge L1 und einer Breite B1 und ein zweites Spülbecken mit einer Länge L2 und einer Breite B2. Diese Form ist als eine erste Öffnung H1 und eine zweite Öffnung H2 durch die Trimmplatte 5 hindurch ausgebildet. Um die Öffnungen H1, H2 herum, die zusammen die Form der zwei Spülbecken ausbilden, sind ebenfalls Längskammern 6, 7 und Querkammern 8 zusammen mit Kammern 4 an den Ecken C der Öffnungen H1, H2 ausgebildet. Eine zwischen der ersten Öffnung H1 und der zweiten Öffnung H2 ausgebildete Querkammer 9 ist den beiden Öffnungen gemeinsam. Die Kammer 9 ist länglich, mit der gleichen Breite entlang der Kammer und mit gerundeten Enden der Kammer. Die anderen Längs- und Querkammern 6, 7, 8 sind länglich, mit einer Breite b in der Mitte der Kammer, die etwas größer ist als an den Enden der Kammern, und die Enden der Kammern 6, 7, 8 sind gerundet. Die Kammern 4 an den Ecken C der Öffnungen H1, H2 sind kreisförmig.
3 zeigt eine Trimmplatte 10, die einen Teil eines Werkzeugs bildet, um in der gezeigten Ausführungsform eine diametrale Hälfte eines Rohrbogens auszubilden. Der Rohrbogen wird in einer Öffnung H3 in der Trimmplatte ausgebildet. Die Öffnung H3 hat eine Form wie ein Teil eines Rings. Die Öffnung erstreckt sich über einen Winkel α. Die Öffnung hat eine Außenlänge Ly und eine Innenlänge Li. Entlang der Außenlänge Ly sind drei Kammern 11 ausgebildet, die länglich sind und sich entlang eines Bogens erstrecken, der der Öffnung H3 entspricht. Die Kammern 11 sind an den Enden gerundet. Die Kammern 11 sind mit gegenseitigem Abstand a zwischen den Enden der Kammern 11 ausgebildet. Entlang der Innenlänge Li ist eine einzelne Kammer 12 ausgebildet, die ebenfalls länglich ist und sich ebenfalls entlang eines Bogens erstreckt, der der Öffnung H3 entspricht. Entlang Querseiten der Öffnung sind Querkammern 13 ausgebildet, die ebenfalls an den Enden gerundet sind. An den Ecken C der Öffnung H3 sind kreisförmige Öffnungen 14 ausgebildet.
Für die gezeigten Ausführungsformen von Trimmplatten für Werkzeuge gemäß der Erfindung gilt, dass die Öffnung zum Ausbilden des Gegenstands dazu bestimmt ist, ein durchgehendes Loch für einen Stempel in einer Presse auszubilden (siehe 4). Die Kammern erstrecken sich seitlich um den Stempel herum, und die Kammern erstrecken sich vom Stempel weg. Möglicherweise erstrecken sich die Kammern jedoch nur über eine gegebene Länge um den Stempel herum, je nach dem betreffenden Rohteil, und erstrecken sich die Kammern nicht ganz um den Stempel herum. Damit wird die Möglichkeit einer individuellen Regelung einergegebenen Flächenpressung auf das Rohteil, das den Ausgangsgegenstand bildet, in gegebenen Positionen seitlich um den Stempel herum und davon weg geschaffen.
In den gezeigten Ausführungsformen für Trimmplatten gibt es nur eine einzelne Kammer in einer Richtung von der Öffnung weg, durch die hindurch der Stempel zu verschieben ist. In alternativen Ausführungsformen für andere Gegenstände als gezeigt kann es zwei oder mehr Kammern in einer Richtung von der Öffnung weg geben, um die Möglichkeit zu schaffen, eine weitere. individuelle Regelung der Rohteil-Haltepressung auf das Rohteil während des Umformens zu erreichen.
4 ist ein Schnitt durch ein Werkzeug gemäß der Erfindung. Das Werkzeug ist in einer Presse 15 zwischen einem Werkzeugoberteil 16 und einem Werkzeugunterteil 17 montiert. Das Werkzeugoberteil 16 ist in einer Nut 18 in einer Schubebene 19 montiert, und das Werkzeugunterteil 17 ist in einer Nut 20 in einer Pressenaufspannebene 21 montiert. Die Pressenaufspann ebene 21 ist in Bezug auf das Pressengestell fest. Mittels Hydraulikzylindern 22 kann die Schubebene 19 in Bezug auf die Pressenaufspannebene 21 nach oben und nach unten verschoben werden.
Ein Rohteil E zur Herstellung z. B. eines Küchenspülbeckens ist zwischen einem oberen Ziehring 23 und einem unteren Rohteilhalter-Ring 24 vorgesehen. Unter dem unteren Rohteilhalter-Ring 24 ist eine so genannte Trimmplatte 1 (siehe 1) vorgesehen, die einen Teil des Werkzeugs gemäß der Erfindung bildet. Der untere Rohteilhalter-Ring 24 berührt die Trimmplatte 1, und der obere Ziehring 23 berührt das Werkzeugoberteil 16. Die Trimmplatte 1 berührt das Werkzeugunterteil 17. Ein Stem- pel 25 erstreckt sich von einem Hydraulikzylinder 26 ganz unten in der Presse her, und der Stempel 25 kann in bezug auf das Werkzeugoberteil 16 nach oben und unten verlängert sein. Der Stempel erstreckt sich durch Öffnungen, die sowohl im Werkzeugunterteil 17 als auch in der Trimmplatte 1 (siehe 1), im unteren Rohteilhalter-Ring 24, im oberen Ziehring 23 und nach oben in einem Hohlraum im Werkzeugoberteil 16 ausgebildet sind.
Die Trimmplatte 1 ist, wie in 1 gezeigt, mit Kammern 2, 3, 4 versehen, von denen nur die Kammern 2 (oder Kammern 3) gezeigt sind. Die Kammern sind nach unten und seitlich durch die Trimmplatte 1 begrenzt und sind nach oben durch eine Membran 27 begrenzt, die durch ein dünnes Blech ausgebildet ist. Die Membran 27 ist am Rand der Kammer befestigt und hat eine so geringe Dicke, dass die Membran biegsam ist, wenn ein Pressmedium in die Kammer 2 geleitet wird. Das Pressmedium, vorzugsweise Hydrauliköl, wird durch in der Trimmplatte 1 ausgebildete Kanäle 28 in die Kammer eingeleitet. Die Kanäle 28 haben an einem äußeren Rand 29 der Trimmplatte 1 Zugang für das Pressmedium. Zwischen einer Quelle des Pressmediums (nicht gezeigt) und dem Einlass zu den Kanälen in der Trimmplatte 1 sind sich in der gezeigten Ausführungsform des Werkzeugs Druckverstärker 30 eingefügt. Alternativ können ein oder mehrere Druckverstärker weggelassen werden.
5 ist ein Abschnitt von 4. Der Abschnitt zeigt die Trimmplatte 1 mit einer darum herum und in der Richtung vom Stempel 25 weg ausgebildeten Kammer 2, mit der an den Rändern der Kammer befestigten Membran 27 und mit Kanälen 28 zum Einleiten von Pressmedium in die Kammer. Die primäre Rohteilhalter-Kraft zwischen dem oberen Ziehring 23 und dem unteren Rohteilhalter-Ring 24 wird mittels der Schubebene 19 und des Werkzeugoberteils 16 hergestellt. Die Trimmplatte 1 ist dazu bestimmt, die Rohteilhalter-Kraft in gegebenen Positionen seitlich um den Stempel herum und in einer Richtung davon weg, wo die Kammern ausgebildet sind, individuell zu vergrößern.
Aufgrund der Biegsamkeit der Membran wird dies erreicht, indem das Pressmedium in der Kammer die Membran nach oben gegen das Rohteil presst und zusätzlich zu der. primären, durch die Schubebene erzeugten Pressung eine weitere, sekundäre Flächenpressung gegen das Rohteil erzeugt. Als Alternative dazu, dass die Membran mittels des Pressmediums eine zusätzliche und vergrößerte Flächenpressung gegen das Rohteil erzeugt, kann auch die Flächenpressung auf das Rohteil im Verhältnis zu der primären Pressung von der Schubebene vermindert werden. Dies wird erreicht, indem der Druck des Pressmediums in der Kammer vermindert wird, um dadurch dort, wo die Kammern ausgebildet sind, eine verminderte Flächenpressung auszubilden.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform einer Trimmplatte 1 wird die Kammer 2 durch reales Fräsen in der Trimmplatte aus gebildet, so dass eine durch den Boden R und die Seiten S der Fräsung und durch die Unterseite U der Membran 27 begrenzte Kammer ausgebildet wird. Die Fräsung hat eine Tiefe d, die größer ist als die Dicke t der Membran, so dass die Kammer 2 auch in einer Situation, in der der Kammer kein Pressmedium zugeführt wird, ein gewisses Volumen hat.
Die Kammer 2 kann aber auch auf andere Weise ausgebildet werden. Falls die Tiefe d nur eine der Dicke t der Membran entsprechende Größe hat, wird keine reale Kammer ausgebildet, wenn dem Hohlraum kein Pressmedium zugeführt wird. In dieser Situation berührt die Unterseite U der Membran 27 den Boden R der Fräsung. Nur wenn der Kammer 2 Pressmedium zugeführt wird, erhält die Kammer ein reales Volumen, indem die Membran 27 dann von ihrem Kontakt mit dem Boden R der Fräsung weg verlagert wird. In Verbindung mit der Beschreibung und Erörterung der vorliegenden Erfindung wird die Bezeichnung Kammer jedoch auch in der Situation verwendet, in der die Kammer kein reales Volumen hat.
In der Ausführungsform des Werkzeugs, in der die Kammer 2 in der Neutralstellung der Membran 27 kein reales Volumen hat, kann die Pressung dort, wo die Kammern ausgebildet sind, im Verhältnis zu der Pressung auf den übrigen Teil des Rohteils E zwischen dem Rohteilhalter-Ring 24 und dem Ziehring 23 nicht vermindert werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dieser Ausführungsform besteht darin, die Fräsung in der Trimmplatte 1 auszubilden, und darin, dass danach eine Membran 27 mit einer Dicke t, die etwas größer ist als die Tiefe d der Fräsung, am Rand der Trimmplatte 1 befestigt wird. Danach wird die Oberseite der Trimmplatte 1 plangeschliffen.
Hierdurch wird sichergestellt, dass die Oberseite der Trimm platte 1 und die Oberseite der Membran 27 in der gleichen Ebene liegen. In dem Fall, in dem der Kammer 2 kein Pressmedium zugeführt wird und die Kammer daher kein reales Volumen hat, ist dann die Flächenpressung auf das umzuformende Rohteil E die gleiche, entweder die Pressung ist zwischen der Oberseite der Trimmplatte 1 und dem Rohteilhalter-Ring 24, alternativ dem Ziehring 23, oder die Pressung ist zwischen der Oberseite der Membran 27 und dem Rohteilhalter-Ring 24, alternativ dem Ziehring 23.
Somit ist es möglich, die Flächenpressung auf das Rohteil während des Umformens zu optimieren. Dies wird durch eine Kombination der gewählten Form und dadurch der gewählten seitlich und nach außen gerichteten Ausdehnung jeder Kammer und des Drucks in jeder einzelnen Kammer erreicht. Je nach dem auszubildenden Gegenstand können individuell gelegene Kammern mit individueller Form in der Trimmplatte ausgebildet werden. Außerdem kann während des Umformens selbst der Druck in jeder Kammer individuell geregelt werden, so dass die Pressung sowohl statisch in Abhängigkeit von der seitlich und nach außen gerichteten Ausdehnung der betreffenden Kammer als auch dyna- misch in Abhängigkeit vom Umformprozess selbst geregelt wird, d. h. die Pressung wird stufenweise geregelt, wenn der Stempel das Rohteil zum fertigen Gegenstand presst.
In einer bevorzugten Ausführungsform wie gezeigt werden Druckverstärker verwendet, um genügend Druck in den Kammern herzustellen, um eine gewünschte zusätzliche Flächenpressung gegen das Rohteil zu erreichen. Der Druckverstärker kann z. B. einen Speisedruck von bis zu 20 N/mm² und einen Auslassdruck von bis zu 50 N/mm² haben. Vorzugsweise arbeitet der Druckverstärker auf die Art und weise, dass eine gegebene Länge Hub eines Kolbens (nicht gezeigt) im Druckverstärker zur Zufuhr einer gegebenen Menge Pressmedium zu den Kammern führt.
Für eine mögliche stufenweise Druckregelung von verschiedenen Kammern, während ein Stempel ein Rohteil zu einem fertigen Gegenstand presst, werden nachfolgend Tabellen bereitgestellt. Der fertige Gegenstand ist ein Küchenspülbecken, das in einem Werkzeug wie in 4 und 5 gezeigt und mit einer Trimmplatte wie in 1 gezeigt ausgebildet wird.
Der Ausgangsgegenstand ist ein Rohteil aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,9 mm. Der Umformprozess ist in Schritte unterteilt, wobei Schritt 1 an der Startposition des Stempels beginnt und Schritt 5 in Richtung auf die Endposition des Stempels geht. Die Position N, M des Stempels ist die in Inch bzw. mm gezählte Relativposition des Stempels von der Anfangsposition aus. Die Kraft F ist die von der Schubebene erzeugte primäre Rohteilhalter-Kraft. Die Geschwindigkeit v ist die Geschwindigkeit des Stempels in % der möglichen Maximalgeschwindigkeit des Stempels auf der betreffenden hydraulischen Presse.
Die Trimmplatte ist in Zonen unterteilt, wobei die Zone A eine der Kammern 2 umfasst, die Zone B die zweite der Kammern 2 umfasst, die Zone C beide Kammern 3 umfasst und die Zone D die Kammern 4 umfasst. Aus der nachfolgenden Tabelle zeigt sich, dass eine Regelung des Drucks in jeder Kammer und dadurch in jeder Zone im Umformprozess stattfindet, indem der Druck p in jeder Zone individuell und für jeden Schritt individuell geregelt wird.
Die Erfindung wurde oben anhand von speziellen Ausführungsformen eines Werkzeugs und anhand von verschiedenen Ausführungsformen von Trimmplatten beschrieben. Es ist möglich, eine andere Werkzeugstruktur zum Umformen von anderen Gegenständen oder zur Änderung des Umformprozesses selbst herzustellen. Es ist auch möglich, andere Trimmplatten zum Umformen von anderen Gegenständen herzustellen, die andere Anforderungen an die Form der Kammern, an die Position der Kammern in der Trimmplatte und an die Anzahl der Kammern stellen, die sich seitlich um den Stempel herum und außerdem in einer Richtung davon weg erstrecken.

Claims

Werkzeug zum Hochdruckumformen von Blech (E), das zur Verwendung in einer konventionellen hydraulischen oder mechanischen Presse mit mindestens einem Stempel (25) bestimmt ist, wobei das Werkzeug eine Trimmplatte (1) aufweist, die zwischen einem Werkzeugteil (16, 17) und weiteren Presswerkzeugen (23, 24) anzuordnen ist, wobei die Trimmplatte (1) mit mindestens einer Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) versehen ist, die auf mindestens einer Seite, wie in der Pressrichtung gesehen, in der Trimmplatte ausgebildet ist und die nach innen durch die Trimmplatte (1) begrenzt ist und nach außen durcheine flexible Membran (27) begrenzt ist, die an einem Randbereich der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) befestigt ist, welche mindestens eine Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) entlang einer gegebenen Länge außen von dem Stempel (25) vorgesehen ist und sich außen davon und darum herum erstreckt, und wobei in der Trimmplatte (1) ein Zugang (28) zu der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) für ein Fluid zur Erzeugung eines Drucks in der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) ausgebildet ist, und wobei das umzuformende Blech (E) dazu bestimmt ist, zwischen die weiteren Presswerkzeuge (23, 24), alternativ zwischen eines der weiteren Presswerkzeuge (23, 24) und die Trimmplatte (1) gelegt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Richtung um den Stempel (25) herum eine Unterteilung in mehrere Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) vorgenommen worden ist und dass die Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) durch Fräsungen in der Trimmplatte (1) ausgebildet sind, dass eine Membran (27) am Rand der Fräsung befestigt ist, derart, dass die Oberseite der Membran (27) in der gleichen Ebene wie die Ober fläche der Trimmplatte liegt, dass die Fräsung eine Tiefe (d) hat und dass die Membran eine Dicke (t) kleiner als die oder gleich der Tiefe der Fräsung hat.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine Anzahl von gegebenen verschiedenen ersten Längen, die sich außen von dem Stempel (25) erstrecken, und entsprechenden anderen Längen, die sich seitlich zu dem Stempel (25) erstrecken, eine entsprechende Anzahl von Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) gibt, die eine Länge haben, die sich außen von dem Stempel (25), und seitlich entlang des Stempels (25) erstreckt.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für eine gegebene Anzahl von anderen Längen, die sich außen von dem Stempel (25) erstrecken, und entsprechenden anderen Längen, die sich seitlich zu dem Stempel (25) erstrecken, keine Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) ausgebildet worden sind und dass in gegebenen ersten Längen auf jeder Seite der anderen Längen Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) ausgebildet worden sind.
Werkzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) auf einer Seite, die dazu bestimmt ist, dem weiteren Presswerkzeug (23, 24) gegenüberzuliegen, in der Trimmplatte (1) ausgebildet ist und dass das umzuformende Blech (E) dazu, bestimmt ist, zwischen das weitere Presswerkzeug (23, 24) und die Seite der Trimmplatte (1) gelegt zu werden, auf der die mindestens eine Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) ausgebildet worden ist.
Werkzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Presswerkzeug (23, 24) ein Rohteilhalter-Ring (24), alternativ ein Ziehring (23) ist und dass das Werkzeugteil (16, 17) ein Werkzeugunterteil (7), alternativ ein Werkzeugoberteil (16) ist.
Werkzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich Kanäle (28), die in der Trimmplatte (1) ausgebildet sind, zwischen einem Einlass an einem äußeren Rand (29) der Trimmplatte (1) und einem Auslass in den Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) in der Trimmplatte (1) erstrecken und dass Druckverstärker (30) zwischen einer Pressmedium-Quelle und dem Einlass für die Kanäle (28) eingefügt sind.
Werkzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) in Zonen (A, B, C, D) um den Stempel (25) herum angeordnet sind, dass eine Anzahl von ersten Zonen Kammern (2, 6, 7, 11, 13) umfassen; die sich seitlich entlang Längsseiten des Stempels (25) erstrecken, dass eine Anzahl von zweiten Zonen Kammern (3, 8, 9, 13) umfassen, die sich entlang Querseiten des Stempels (25) erstrecken, und dass eine Anzahl von dritten Zonen zwischen den ersten Zonen und den zweiten Zonen liegen und Kammern (4, 14) umfassen, die sich an Verbindungsstellen zwischen den Längsseiten und den Querseiten des Stempels (25) um Seiten des Stempels (25) herum erstrecken.
Werkzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Volumen der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) durch die Seiten (S) und den Boden (R) der Fräsung und durch eine Unterseite (U) der Membran (27) begrenzt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) kein reales Volumen hat, wenn der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) kein Pressmedium zugeführt worden ist, und dass ein Volumen der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) durch einen Boden (U) der Fräsung und einer Unterseite (U) der Membran (27) begrenzt ist, wenn der Kammer (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) Pressmedium zugeführt worden ist.
Verfahren zum Regeln der Flächenpressung auf ein Rohteil in einem Presswerkzeug, wobei das Rohteil ein Blech bildet, das mittels eines Werkzeugs nach einem vorhergehenden Anspruch umzuformen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine erste Pressung in einer ersten Zone zwischen einem Ziehring und einem Rohteilhalter-Ring und eine zweite Pressung in einer Anzahl von Kammern in einer zweiten Zone hergestellt wird und dass in einem zweiten, nachfolgenden Schritt mindestens eine zweite erste Pressung in den Kammern in der ersten Zone und wahlweise eine zweite zweite Pressung in den Kammern in der zweiten Zone hergestellt wird.