DE60304298T2

DE60304298T2 - Verfahren und Vorrichtung zum inkrementellen Umformen

Info

Publication number: DE60304298T2
Application number: DE60304298T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Ltd. Norihisa Chiyoda-ku Okada; Gen Fujinomiya-shi Ro; Yohji Fujinomiya-shi Suzuki; Masatoshi Fujinomiya-shi Nara
Original assignee: Hitachi Ltd; Amino Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Amino Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP4322033B2; KR100545293B1; US20040187548A1; EP1462190B1; TWI288671B; DE60304298D1; TW200418591A; EP1462190A1; CN1533853A; ATE321617T1; CN1282509C; AU2003244039A1; JP2004291065A; KR20040086090A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein inkrementelles Formverfahren sowie eine Vorrichtung zum inkrementellen Umformen.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDS DER TECHNIK
Patentdokument 1, die japanische Patentoffenlegung Nr. 2002-1444 (Europäische Patentveröffentlichungsnummer 1 147 832 A2) offenbart ein Verfahren zum inkrementellen Umformen, bei dem ein stabförmiges Werkzeug an die Oberfläche eines Metallplattenmaterials angesetzt und ein inkrementeller Umformungsvorgang durchgeführt wird, indem das Plattenelement mit dem Werkzeug entlang einer Umfangslinie, die der Form des zu bildenden Produkts entspricht, umgeformt wird.
JP 11-207 413 zeigt ein anderes Beispiel einer bekannten Vorrichtung sowie eines bekannten Verfahrens zum inkrementellen Umformen. Ein Werkstück wird von einer Werkstückklemme auf einem Werkstückhalter gehalten und unter Anwendung eines rotierenden inkrementellen Formwerkzeugs inkrementell umgeformt.
1 ist eine perspektivische Ansicht des durch das erfindungsgemäße inkrementelle Umformen hergestellten Produkts.
Das Produkt, das in seinem Gesamtaufbau mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, besteht aus einem ersten Formteil 10, das eine zweidimensionale gekrümmte Querschnittsform aufweist, und aus einem zweiten Formteil 20, das eine dreidimensionale Form aufweist und von der Mitte des ersten Formteils 10 nach oben ragt.
Die 5 bis 9 zeigen das herkömmliche Verfahren zum Herstellen des Produkts 1 durch herkömmliches inkrementelles Umformen.
Eine auf einem Tisch 50 angeordnete Formschablone 100 besteht aus einem ersten Formelement 110, das dem ersten Formteil 10 des Produkts entspricht, und einem zweiten Formelement 120, das dem zweiten Formteil 20 des Produkts entspricht.
Eine das Werkstück (Grundmaterial) bildende Metallplatte 140 ist ein flaches, plattenförmiges Element, dessen Außenränder von einem Werkstückhalter 130 und einer Werkstückklemme 150 gehalten werden. Der Werkstückhalter 130 kann vom Scheitelbereich des zweiten Formelements abgesenkt werden. Ein inkrementelles Formwerkzeug 160 weist eine entlang der senkrechten Richtung Z angeordnete Achse auf und ist in der Lage, sich sowohl in horizontaler Richtung X, Y als auch in senkrechter Richtung Z zu bewegen.
6 ist eine schematische Ansicht des herkömmlichen inkrementellen Umformungsvorgangs, und 7 zeigt den Formgebungspfad.
Wie aus den 6 und 7 ersichtlich, wird das inkrementelle Umformen über das gesamte Werkstück über einen Pfad P₁ zum Formen des ersten Formteils und über einen Pfad P₂ zum Formen- des zweiten Formteils durchgeführt, wobei das Werkstück so umgeformt wird, dass ein Produkt entsteht.
Während des inkrementellen Umformens, bei Ansicht wie in 8, bewegt sich das inkrementelle Formwerkzeug 160 entlang der X-Y Achse parallel zur oberen Fläche eines plattenförmigen Werkstücks 140, während es sich gleichzeitig in der einem Abstand P entsprechenden Z-Achsenrichtung bewegt. Obwohl in jeder der in 8 abgebildeten Zeichnungen mehrere inkrementelle Formwerkzeuge 160 dargestellt sind, ist tatsächlich jedoch nur ein inkrementelles Formwerkzeug vorhanden. Es sind in jeder Zeichnung drei Werkzeuge 160 dargestellt, um zu verdeutlichen, dass sich das Werkzeug entlang einer Umfangslinie bewegt.
Ist der Abstand P zum Bewegen des Werkzeugs in Z-Richtung konstant, schreitet das Umformen des Werkstücks entlang einer Umfangslinie fort. Ist der Krümmungsradius der gekrümmten Ebene des ersten Formteils groß, verbreitert sich der Abstand zwischen den benachbarten Pfaden, wodurch sich die Formbarkeit verschlechtert.
Wird jedoch zur Verbesserung der Formbarkeit und zur Beseitigung des obengenannten Problems der Abstand verengt, entsteht ein anderer Nachteil insofern als sich die Gesamtlänge des Formgebungspfades erhöht und sich die Gesamtbearbeitungszeit verlängert.
9(a) zeigt einen Zustand, in dem der inkrementelle Umformungsvorgang abgeschlossen und ein erstes Formteil 10 und ein zweites Formteil 20 auf dem Werkstück 140 ausgebildet sind.
Daraufhin wird das Werkstück 140 einem geeigneten Trimmverfahren C₁ unterzogen, bei dem der Randbereich des Werkstücks so getrimmt wird, dass er dem Produkt entspricht und dadurch das Produkt 1 gebildet wird.
Nach dem Trimmverfahren bleibt vom Werkstück 140 ein Endmaterial übrig, das einen Zwischenraum 142 aufweist, aus dem das Produkt durch Trimmen herausgeschnitten wurde, wodurch sich der Material-Ertragsfaktor verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum inkrementellen Umformen zu schaffen, das bzw. die die obengenannten Probleme des Stands der Technik beseitigt.
Das erfindungsgemäße dreidimensionale inkrementelle Umformverfahren ist aus Anspruch 1 ersichtlich.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum inkrementellen Umformen geht aus Anspruch 4 hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß gebildeten Produkts;
2 ist eine perspektivische Ansicht der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorrichtung;
3 ist eine erläuternde Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine erläuternde Darstellung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine perspektivische Ansicht der gemäß dem Stand der Technik verwendeten Vorrichtung;
6 ist eine erläuternde Darstellung, die das inkrementelle Umformen gemäß dem Stand der Technik zeigt;
7 ist eine erläuternde Darstellung, die das inkrementelle Umformen gemäß dem Stand der Technik zeigt;
8 ist eine erläuternde Darstellung, die das inkrementelle Umformen gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
9 ist eine erläuternde Darstellung, die das inkrementelle Umformen gemäß dem Stand der Technik zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die 2 bis 4 sind erläuternde Darstellungen, die das Verfahren zum Herstellen eine Produkts durch das erfindungsgemäße inkrementelle Umformen zeigt.
Erfindungsgemäß besteht eine auf einem Tisch 50 positionierte Formschablone 200 lediglich aus einem Formelement 220, das einem zweiten Formabschnitt des Produkts entspricht.
Eine das Werkstück (Material) bildende Metallplatte 240 wird vorab in eine gekrümmte Platte mit einer einem ersten Formabschnitt des Produkts entsprechenden zweidimensionalen gekrümmten Oberfläche geformt.
Ein Werkstückhalter 230 besteht aus einer Halteroberfläche 232, die der gekrümmten Oberfläche des Werkstücks 240 entspricht. Ebenso weist eine Werkstückklemme 250 eine Klemmoberfläche 252 auf, die der gekrümmten Fläche des Werkstücks entspricht.
Während des Umformvorgangs werden ein inkrementelles Formwerkzeug 260 und der Tisch relativ entlang der Flächenform des zweiten Formabschnitts auf einer X-Y Ebene bewegt, und wenn das inkrementelle Formwerkzeug 260 relativ in der Y-Achsenrichtung bewegt wird, wird das Werkzeug 260 so gesteuert, dass es sich entlang des ersten Formabschnitts bewegt, d.h. entlang der gekrümmten Oberfläche des Werkstücks 240.
Einhergehend mit der Verbesserung des Umformvorgangs ist auch das inkrementelle Formwerkzeug 260 dahingehend verbessert, dass ähnlich wie beim herkömmlichen inkrementellen Umformen ein Abstand P₂ zur Bildung des zweiten Formteils vorgegeben ist.
Da, bei Ansicht wie in 4, erfindungsgemäß vorab am Werkstück 240 eine zweidimensionale Kurve ausgebildet und lediglich der eine dreidimensionale Struktur aufweisende zweite Formabschnitt durch inkrementelles Umformen hergestellt wird, können sowohl der Formgebungspfad als auch die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt werden.

Claims

Inkrementelles Formverfahren zum Bilden eines Produkts (1) mit einem ersten Formteil (10), das einen Querschnitt mit zweidimensionaler gekrümmter Ebene aufweist, und einem zweiten Formteil (20), das eine dreidimensionale, an einem Abschnitt des ersten Formteils (10) gebildete Gestalt aufweist, wobei in dem inkrementellen Formverfahren: ein Werkstück (240) mit einer dem ersten Formteil (10) entsprechenden gekrümmten Ebene vorbereitet wird; und das zweite Formteil (20) mit der dreidimensionalen Gestalt durch inkrementelles Formen des Abschnitts des Werkstücks gebildet wird, indem eine Formschablone (200) mit einer dem zweiten Formteil (20) entsprechenden Gestalt verwendet wird.
Inkrementelles Formverfahren nach Anspruch 1, wobei während dem inkrementellen Formprozess zum Bilden des zweiten Formteils (20) ein inkrementelles Formwerkzeug (260) längs eines Pfads bewegt wird, der parallel zu der gekrümmten Ebene des ersten Formteils (10) verläuft.
Inkrementelles Formverfahren nach Anspruch 2, wobei ein Umfang des Werkstücks (240) mit einem Werkstückhalter (230) und einer Werkstückklemme (250) mit gekrümmten Flächen entsprechend der gekrümmten Ebene des Werkstücks (240) gehalten wird.
Inkrementelles Formgerät zum Bilden eines Produkts (1) mit einem ersten Formteil, das einen Querschnitt mit einer zweidimensionalen gekrümmten Ebene aufweist, und einem zweiten Formteil (20), das eine dreidimensionale, an einem Abschnitt des ersten Formteils (10) gebildete Gestalt aufweist, wobei das Gerät aufweist: einen Tisch, an dem ein Werkstückhalter (230) und eine Werkstückklemme (250) zum umfangsweisen Halten eines Werkstücks (240) befestigt ist; und ein inkrementelles Formwerkzeug (260) mit einer Achse, die im wesentlichen senkrecht zu dem Tisch angeordnet ist, wobei das Gerät ferner eine Formschablone (200) mit einer dem zweiten Formteil (20) entsprechenden Gestalt aufweist, und wobei der Werkstückhalter (230) und die Werkstückklemme (240) gekrümmte Flächen aufweisen, die einer gekrümmten Fläche des Werkstücks (240) entsprechen.