EP0074967B1 - Verfahren und vorrichtung zur formänderung bei blechen und tafeln - Google Patents

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EP0074967B1
EP0074967B1 EP19820900794 EP82900794A EP0074967B1 EP 0074967 B1 EP0074967 B1 EP 0074967B1 EP 19820900794 EP19820900794 EP 19820900794 EP 82900794 A EP82900794 A EP 82900794A EP 0074967 B1 EP0074967 B1 EP 0074967B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
impact
stamp
tool surface
tool
Prior art date
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Application number
EP19820900794
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English (en)
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EP0074967A1 (de
Inventor
Reiner Kopp
Klaus-Peter Hornauer
Siegfried Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Publication date
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Publication of EP0074967A1 publication Critical patent/EP0074967A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/06—Deforming sheet metal, tubes or profiles by sequential impacts, e.g. hammering, beating, peen forming

Definitions

  • the invention relates to a method of the type referred to in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out said method.
  • a method of this type is known from US-A-3937055. There, firing pins are thrown onto the workpiece surface; There is no preferred direction of the deformation of the workpiece achieved in this way. With regard to the prior art, reference is also made to DE-A-2906509. Blasting media, in particular balls, are accelerated in a pressure jet and directed onto the surface of workpieces at a speed of 10 to 90 m / s in order to bring about a deformation which is superior to that of bending. The individual balls are classified within certain diameter ranges and, due to their conveyance in the material jet, hit the impact surface in a statistically distributed manner.
  • the object of the invention is to achieve a targeted shaping from the outset, in particular a specific curvature, in sheet metal and sheets, without being able to use the possibility of shaping the material to a limited extent due to unintentional shaping directions.
  • this is intended to achieve an increased dimensional accuracy of the forming, and undesired workpiece stretching should also be largely avoided.
  • the change in shape should be even more pronounced in one plane, whereby the requirements for avoiding or at least reducing a change in thickness of the sheets or sheets should be met.
  • the considerable mechanical effort, as was necessary in the previous shaping by means of material radiation, is to be considerably reduced.
  • the further improvement of the uniformity of the shaping serves to guide the punch over the workpiece surface in essentially parallel lines and to cover the impact areas within the line-wise impact tracks in the longitudinal direction.
  • Very good shape changes can be achieved with stamps in which the tool surface has a width in the range from 1 to 5 mm, while the length is expediently chosen to increase with increasing sheet thickness.
  • the extent of the length can be determined by interpolation and extrapolation if one assumes two advantageous assignments, one of which provides a tool area of approximately 2 x 12 mm for workpiece thicknesses between 5 and 8 mm, whereas the other one for a workpiece thickness of 8 to 20 mm provides a tool surface of 2 x 27 mm.
  • the punch (s) or tools can be used directly for the impact load on the workpiece surface, it is in the interest of improved control of the shape change process to guide the tools themselves lying on the workpiece surface and to dynamically load them by means of a percussion piston.
  • the tools transmit the impulse of the percussion piston, whereby the relative position between the workpiece surface and the tool is particularly reliably ensured.
  • the kinetic energy is thus applied via the piston. Its mass has less of an impact than the speed it has when it hits the punch.
  • the latter depends on its pressurized surface and the stroke when the piston is pressurized with a fluid under pressure.
  • a satisfactory change in shape is achieved if the cross section and the stroke of the piston are increased proportionally as the sheet thickness increases, a piston cross section of approximately 200 mm 2 being able to be assigned to a sheet thickness of 5 to 8 mm.
  • the piston can expediently be acted upon on both sides within a compressed air cylinder, expediently with compressed air which can be controlled in the range from 2 to 10 bar.
  • the length of the stroke is between about 40 to 120 mm.
  • piston speeds can be used, which are generally lower than the speeds of the ball speeds that occur when blasting with balls.
  • speeds between 0.5 and 15 m / s can be expected, in which range the lower speeds are assigned to the thicker workpieces and the higher speeds to the thinner workpieces.
  • the device according to the invention has in particular a stamp with a cylindrical shaft which is guided and can be acted upon by a piston in a manner known per se.
  • this shaft is designed as a tool surface.
  • the latter is advantageously carried out on a widening base of the shaft and is rectangular with rounded corners. Instead of the rounded corners, semi-circular surfaces can also be used. It is particularly advantageous to directly surround the tool surface with a hem surface whose level in the direction of action is set back by approximately 0.05 to 0.5 mm in relation to the plane of the tool surface. If the tool surface should penetrate the material, this type of recessed hem surface leads to the hem surface contacting the workpiece surface at a penetration depth of more than 0.05 to 0.5 mm.
  • the hem surface is therefore expediently formed on each long side of the tool surface and has approximately the same width there as the tool surface.
  • the tool surface or the hem surface continues to merge appropriately via a rounded edge in the stamp or in its base.
  • the formation of sharp-edged surface defects can thus be avoided with certainty.
  • the transition area adjacent to the tool surface or the hem surface expediently widens trapezoidally in the direction of the wider base of the stamp.
  • Figure 1 shows a sheet 1, which was dynamically loaded in its longitudinal direction 2 with a stamp by this stamp was guided along the longitudinal direction 2. It continued to run in several parallel paths.
  • the line-by-line loading of the sheet 1 along its longitudinal direction 2 is shown in FIG. 2.
  • the individual loading surfaces 4 can be seen, one of which is hatched in the upper part of FIG.
  • These application surfaces overlap in the longitudinal direction 2 with sections which can be recognized by the broken line. They have a length of 5, which depends on the speed of the feed and the frequency of the stroke. Depending on the length of the covering, the change in shape is more or less pronounced.
  • the individual loading surface has a width 6 and a length 7 extending in the longitudinal direction 2, the latter preferably being six times the width.
  • the overlapping impact surfaces form impact tracks 8, 9, the spacing 10 of which from one another in the illustration in FIG. 2 is of approximately the same width as the width 6 of the impact surface or the impact track 8.
  • the individual impact tracks can also be brought closer to one another and even covered, likewise, if the shape change is only very weak, the feed can be increased or the impact frequency reduced, so that the individual impact surfaces 4 no longer overlap one another.
  • FIG. 3 A cylindrical shaft 11 can first be seen, the lower end of which is designed as a tool surface 12, the latter being shown in plan view in the lower part of FIG. 3.
  • the tool surface 12 is formed on the widening base 13 of the shank 11 and has an essentially rectangular shape. Their length 7 fulfills the condition of being about six times the width 5.
  • Semicircular surfaces 14 are attached to the narrow sides of the tool surface 12.
  • the tool surface 12 is directly surrounded by a hem surface 15, which is offset parallel to the plane of the tool surface 12 opposite to the direction of impact 16.
  • the extent 17 of this dislocation is between 0.05 and 0.5 mm.
  • the hem surface extends to both longitudinal sides of the tool surface 12 and there is of a width 18 which is approximately the same as the width 5 of the tool surface 12.
  • a workpiece may well lie on soft, yielding material, such as foam or the like, over a large area during the treatment described.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.
  • Ein Verfahren dieser Art ist nach der US-A-3937055 bekannt. Dort werden Schlagbolten auf die Werkstückoberfläche geschleudert; Eine Vorzugsrichtung der hierbei erzielten Verformung des Werkstücks liegt nicht vor. Zum Stand der Technik ist auch noch auf die DE-A-2906509 zu verweisen. Dabei werden Strahlmittel, insbesondere Kugeln, in einem Druckstrahl beschleunigt und mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 90 m/s auf die Oberfläche von Werkstücken gerichtet, um eine Deformation herbeizuführen, die derjenigen des Biegens überlegen ist. Die einzelnen Kugeln sind innerhalb bestimmter Durchmesserbereiche klassiert und treffen aufgrund ihrer Förderung im Stoffstrahl statistisch verteilt auf die Aufschlagfläche auf. Man kann sie im übrigen auch unter einem Winkel auftreffen lassen und eine sie fördernde Düse in Längsrichtung über beispielsweise einer Blechoberfläche führen, die sich daraufhin quer durchwölbt, so daß man Krümmungen verwirklichen kann, wie sie zum Beispiel Beplankungsbleche im Flugszeugbau erforderlich machen. Übereinstimmend ist es bei dieser Umformtechnik stets, daß die Krümmung oder Wölbung nicht, wie beim Tiefziehen, in der Beaufschlagungsrichtung erfolgt, sondern entgegengesetzt zu ihr. Die Beaufschlagung führt dabei grundsätzlich zu einem Fließen in sämtlichen Richtungen des Raumes so daß man gerichtete Krümmungen nur durch die vorstehend genannte Überlagerung einer Vielzahl von Aufschlagstellen herbeiführen kann, so daß sich schließlich bevorzugte Richtungen der Umformung einstellen, wobei die Umformung in, den nicht gewünschten Richtungen überdeckt wird.
  • Von dem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine von vorneherein gezielte Umformung, und zwar insbesondere eine gezielte Krümmung, bei Blechen und Tafeln zu erreichen, ohne die Möglichkeit zur Formgebung des Werkstoffes aufgrund unbeabsichtigter Umformrichtungen nur begrenzt nutzen zu können. Dadurch soll vor allem eine gesteigerte Maßgenauigkeit der Umformung erzielt werden, wobei auch ungewünschte Werkstückdehnungen weitgehend vermieden werden sollen. Die Formänderung soll noch ausgeprägter in einer Ebene verlaufen, wobei die Voraussetzungen für die Vermeidung oder zumindest die Herabsetzung einer Dickenänderung der Bleche bzw. Tafeln erfüllt sein sollen. Schließlich soll der erhebliche maschinelle Aufwand, wie er bei der bisherigen Umformung mittels Stoffstrahlung notwendig war, erheblich herabgesetzt werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch den Vorschlag gemäß Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, für den die Vorschläge aus den Unteransprüchen 2 bis 16 vorteilhafte Ausgestaltungen treffen, während Anspruch 17 die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beinhaltet und sich die Unteransprüche 18 bis 24 auf die zweckmäßige Gestaltung dieser Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens beziehen.
  • Aufgrund des Vorschlages der Erfindung kommt es bei jedem einzelnen, vom Stempel ausgeübten Schlag zu einer geometrisch exakten Beaufschlagung innerhalb eines länglichen Aufschlagbereiches, bei welchem die Länge mindestens den dreifachen und zweckmäßig mindestens den sechsfachen Wert der Breite besitzt. Somit läßt sich eine gezielte Krümmung in Richtung der schmalen Breite der Aufschlagfläche sicherstellen, weil die Fließwiderstände in dieser Richtung wesentlich kleiner als in Längsrichtung der Beaufschlagungsfläche sind. Eine Umformung des Werkstoffes tritt in Längsrichtung der Aufschlagbereiche somit praktisch nicht ein, so daß nicht nur eine genau bemessene Krümmung erzielt wird, sondern auch eine Ausdehnung in Längsrichtung, also quer zur Krümmungsrichtung, praktisch ausgeschlossen wird. Die Ausbildung einer geometrisch genau vorherbestimmten Krümmung läßt sich noch erheblich dadurch erleichtern, daß das Werkstück mit zwei sich gegenüberliegenden Kanten zunächst eingespannt und sodann unter Annäherung der Einspannmittel elastisch im Ausmaß der vorgesehenen Formänderung bzw. Krümmung gebogen wird, woraufhin die dynamische Beaufschlagung der Werkstückoberfläche erfolgt. Auf diese Weise gelingt es, die zunächst nur elastische Umformung in eine plastische Umformung zu überführen, so daß man während der Umformung auf eine Rückführung des jeweiligen Umformergebnisses zur laufenden Steuerung des Prozesses verzichten kann. Es ist dann vielmehr ausreichend, lediglich die bei der Werkstückdurchbiegung zunächst aufgetretene Spannkraft zu überwachen und die dynamische Belastung der Werkstückoberfläche solange vorzunehmen, bis die Spannkraft auf den Wert 0 zurückgegangen ist. In jedem Falle ist somit die erzielte Formänderung praktisch frei von Rückfederungen.
  • Der weiteren Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Umformung dient die Führung des Stempels über die Werkstückoberfläche in im wesentlichen parallelen Zeilen sowie die Überdeckung der Aufschlagbereiche innerhalb der zeilenweisen Aufschlagspuren in Längsrichtung. Man kann die Querabstände der Zeilen einerseits so regeln, daß sie etwa gleich mit der Breite der Aufschlagspur sind. Wenn man die Formänderung vergrößern, also stärker krümmen will, ist es zweckmäßig, die Aufschlagspuren einander auch quer zu ihrer Längsrichtung zur Überdeckung zu bringen. In diesem Falle wird der Abstand der einzelnen Zeilen entsprechend herabgesetzt.
  • Sehr gute Formänderungen lassen sich mit Stempeln erzielen, bei welchen die Werkzeugfläche eine Breite im Bereich von 1 bis 5 mm aufweist, während man die Länge zweckmäßig mit zunehmender Blechdicke größer wählt. Das Ausmaß der Länge läßt sich durch Interpolation und Extrapolation ermitteln, wenn man von zwei vorteilhaften Zuordnungen ausgeht, von denen die eine für Werkstückdicken zwischen 5 bis 8 mm eine Werkzeugfläche von etwa 2 x 12 mm vorsieht, wohingegen die andere bei einer Werkstückdicke von 8 bis 20 mm eine Werkzeugfläche von 2 x 27 mm vorsieht.
  • Wenngleich sich der oder die Stempel bzw. Werkzeuge unmittelbar für die Schlagbelastung der Werkstückoberfläche verwenden lassen, liegt es im Interesse einer verbesserten Steuerung des Formänderungsprozesses, die Werkzeuge selbst auf der Werkstückoberfläche aufliegend zu führen und sie mittels eines Schlagkolbens dynamisch zu belasten. In diesem Falle übertragen die Werkzeuge den Impuls des Schlagkolbens, wobei die Einhaltung der relativen Lage zwischen Werkstückoberfläche und Werkzeug besonders zuverlässig gesichert ist.
  • Somit wird die kinetische Energie über den Kolben aufgebracht. Dabei ist seine Masse von geringerer Auswirkung als die Geschwindigkeit, die er beim Aufschlag auf den Stempel besitzt. Letztere wiederum hängt bei Beaufschlagung des Kolbens mit einem unter Druck stehenden Fluid von seiner Beaufschlagungsfläche sowie vom Hub ab. Man erzielt eine befriedigende Formänderung, wenn man den Querschnitt sowie auch den Hub des Kolbens bei Zunahme der Blechdicke proportional vergrößert, wobei sich einer Blechdicke von 5 bis 8 mm ein Kolbenquerschnitt von etwa 200 mm2 zuordnen läßt. Der Kolben ist zweckmäßig innerhalb eines Druckluftzylinders beidseitig beaufschlagbar, und zwar zweckmäßig mit Druckluft, die im Bereich von 2 bis 10 bar steuerbar ist. Die Länge des Hubes liegt zwischen etwa 40 bis 120 mm.
  • Unter den beschriebenen Bedingungen kann mit unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten gearbeitet werden, die im allgemeinen kleiner als die Geschwindigkeiten der beim Strahlen mit Kugeln auftretenden Kugelgeschwindigkeiten sind. Für die Kolben kann man mit Geschwindigkeiten zwischen 0,5 bis 15 m/s rechnen, in welchem Bereich die niedrigeren Geschwindigkeiten den dickeren Werkstücken und die höheren Geschwindigkeiten den dünneren Werkstücken zugeordnet sind.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere einen Stempel mit einem zylindrischen Schaft auf, der geführt ist und durch einen Kolben in an sich bekannter Weise beaufschlagt werden kann. An seinem der Beaufschlagung gegenüberliegenden Ende ist dieser Schaft als Werkzeugfläche ausgebildet. Letztere ist mit Vorteil an einen sich verbreiternden Sockel des Schaftes ausgeführt sowie rechteckig mit angerundeten Ecken gestaltet. Anstelle der angerundeten Ecken können auch schmalseitig angesetzte Halbkreisflächen treten. Von besonderem Vorteil ist es, die Werkzeugfläche unmittelbar durch eine Saumfläche zu umgeben, deren Ebene in der Beaufschlagungsrichtung gegenüber der Ebene der Werkzeugfläche um etwa 0,05 bis 0,5 mm zurückgesetzt ist. Diese Art der zurückgesetzten Saumfläche führt dann, wenn die Werkzeugfläche in das Material eindringen sollte, dazu, daß sich bei einer Eindringtiefe von mehr als 0,05 bis 0,5 mm die Saumfläche an die Werkstückoberfläche anlegt. Damit geht sofort die spezifische Flächenbalastung zurück, so daß ein weiteres Eindringen in das Werkstück verhindert wird. Dies ist unter dem bereits behandelten Gesichtspunkt der Vermeidung großer Rauhtiefen im Werkstück von erheblicher Bedeutung. Die Saumfläche ist daher zweckmäßig auf jeder Längsseite der Werkzeugfläche ausgebildet und besitzt dort jeweils etwa die gleiche Breite wie die Werkzeugfläche.
  • Die Werkzeugfläche bzw. die Saumfläche geht weiterhin zweckmäßig über eine angerundete Kante in den Stempel bzw. in dessen Sockel über. Somit läßt sich mit Sicherheit die Ausbildung scharfkantiger Oberflächenstörungen vermeiden. Der Übergangsbereich im Anschluß an die Werkzeugfläche bzw. die Saumfläche verbreitert sich im übrigen zweckmäßig trapezförmig in Richtung auf den breiteren Sockel des Stempels.
  • Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles wird auf die schematischen Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:
    • Figur 1 ein Werkstück mit vorgenommener Formänderung,
    • Figur 2 die zeilenweise Beaufschlagung eines Werkstückes und
    • Figur 3 einen Stempel.
  • Figur 1 zeigt ein Blech 1, das in seiner Längsrichtung 2 mit einem Stempel dynamisch belastet wurde, indem dieser Stempel entlang der Längsrichtung 2 geführt wurde. Er wurde weiterhin in mehreren, hierzu parallelen Bahnen geführt.
  • Als Ergebnis dieser dynamischen Belastung ist es zu einer Krümmung gemäß der Krümmungslinie 3 gekommen, die sich über die gesamte Länge des Bleches 1 gleichmäßig herstellen ließ.
  • Die zeilenweise Beaufschlagung des Bleches 1 entlang seiner Längsrichtung 2 zeigt Figur 2. Man erkennt die einzelnen Beaufschlagungsflächen 4, deren eine im oberen Teil der Figur 2 schraffiert dargestellt ist. Diese Beaufschlagungsflächen überdecken sich in der Längsrichtung 2 mit Abschnitten, die durch gestrichelte Darstellung erkennbar sind. Sie haben eine Länge 5,-die von der Geschwindigkeit des Vorschubes sowie von der Schlagfrequenz abhängig ist. Je nach Länge der Überdeckung ist die Formänderung mehr oder weniger, stark ausgeprägt.
  • Die einzelne Beaufschlagungsfläche besitzt eine Breite 6 sowie eine sich in Längsrichtung 2 erstreckende Länge 7, welchletztere vorzugsweise von der sechsfachen Breite ist. Die einander überdeckenden Aufschlagflächen bilden Aufschlagspuren 8, 9 aus, deren Abstand 10 voneinander bei der Darstellung in Figur 2 von etwa gleicher Breite wie die Breite 6 der Aufschlagfläche bzw. der Aufschtagspur 8 ist. Man kann indes auch die einzelnen Aufschlagspuren einander annähern und sich sogar überdecken lassen, desgleichen läßt sich bei nur sehr schwacher Formänderung der Vorschub vergrößern bzw. die Schlagfrequenz verringern, so daß die einzelnen Aufschlagflächen 4 einander schließlich nicht mehr überdecken.
  • Den Stempel der Vorrichtung zeigt Figur 3. Man erkennt zunächst einen zylindrischen Schaft 11, dessen unteres Ende als Werkzeugfläche 12 ausgeführt ist, welchletztere im unteren Teil der Figur 3 in Draufsicht wiedergegeben wurde. Die Werkzeugfläche 12 ist an dem sich verbreiternden Sockel 13 des Schaftes 11 äusgebildet und von im wesentlichen rechteckiger Gestalt. Ihre Länge 7 erfüllt die Bedingung, etwa sechsmal so groß wie die Breite 5 zu sein. An die schmalen Seiten der Werkzeugfläche 12 sind Halbkreisflächen 14 angesetzt. Die Werkzeugfläche 12 ist unmittelbar von einer Saumfläche 15 umgeben, die parallel zur Ebene der Werkzeugfläche 12 entgegengesetzt zur Schlagrichtung 16 versetzt ist. Das Ausmaß 17 dieser Versetzung liegt zwischen 0,05 bis 0,5 mm. Die Saumfläche erstreckt sich zu beiden Längsseiten der Werkzeugfläche 12 und ist dort von einer Breite 18, die etwa der Breite 5 der Werkzeugfläche 12 gleich ist. Somit kommt es bei zu starker Deformation in Schlagrichtung 16 zu der doppelten Vergrößerung der Aufschlagfläche, woraufhin die spezifische Belastung stark herabgesetzt wird, so daß eine weitere Verformung in der Schlagrichtung 16, die senkrecht zur Richtung 3 verläuft, unterbleibt.
  • Wenngleich die vorgeschlagenen Möglichkeiten der Schlagumformung denjenigen der bekannt gewesenen Stoffstrahlen überlegen sind, so schließt dies nicht aus, die beschriebene Schlagumformung für bestimmte Umformungen mit den Stoffstrahlen zu kombinieren, Sofern zum Beispiel bei einem Werkstück dünne Bereiche, die aus Gründen der Materialersparnis häufig mit rückseitigen Verstärkungsrippen ausgebildet sind, umzuformen sind, kann dies noch mit den genannten Stoffstrahlen geschehen, wohingegen beim gleichen Werkstück vorhandene dickere Bereiche in vorteilhafter Weise nach der vorliegenden Erfindung eine Schlagumformung erhalten.
  • Während der Umformung wird allgemein zu beachten sein, daß die der Beaufschlagung gegenüberliegende Rückseite der Werkstücke keine Belastung erfährt, die derjenigen ihrer Beaufschlagung von der Oberfläche her vergleichbar ist. Demnach kann ein Werkstück durchaus großflächig auf weichem, nachgebenden Material, wie Schaumstoff oder dergleichen, während der beschriebenen Behandlung aufliegen.

Claims (24)

1. Verfahren zur Formänderung bei Blechen und Tafeln aus Werkstoffen mit elastischem und plastischem Umformverhalten, bei dem das Werkstück (1) dynamisch durch Schläge mittels wenigstens eines Stempels (11, 12, 13) von definierter Werkzeugfläche (12) örtlich begrenzbar an der Werkstückoberfläche einseitig entgegengesetzt zur Formänderungsrichtung beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (11, 12, 13) in einem Aufschlagbereich (4) mit einer wenigstens dreimal so großen Länge (7) wie Breite (6) zur Einwirkung auf die Werkstückoberfläche gebracht und die Längsrichtung (2) des Aufschlagbereichs (4) quer zur Umformrichtung (3) gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stempel (11, 12, 13) in einem Aufschlagbereich (4) mit einer Länge (7) von wenigstens der sechsfachen Breite (6) zur Einwirkung auf die Werkstoffoberfläche gebracht werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stempel (11, 12, 13) in im wesentlichen parallelen Zeilen über die Werkstoffoberfläche geführt werden, während sie ihre Schlagbelastung ausführen, wobei sich die Aufschlagbereiche (4) der einzelnen Aufschläge unter Ausbildung einer Aufschlagspur (8, 9) in deren Längsrichtung einander überdecken.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagbelastung entlang Zeilen mit Querabständen (10) von etwa der Breite (6) der Aufschlagspur (8, 9) vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagbelastung zeilenweise mit sich quer zu ihrer Längsrichtung überdeckenden Aufschlagspuren (8, 9) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagbelastung mit an den Stempeln (11, 12, 13) bestehenden Werkzeugflächen (12) von einer Breite von 1 bis 5 mm vorgenommen wird, wobei die Länge der Werkzeugfläche bei zunehmender Blechdicke größer gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Werkstückdicken zwischen 5 bis 8 mm eine Werkzeugfläche (12) von etwa 2 mm x 12 mm und bei Werkstückdicken von 8 bis 20 mm eine Werkzeugfläche (12) von etwa 2 x 27 mm verwendet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stempel (11, 12, 13) auf der Werkstückoberfläche aufliegend geführt und dabei mittels Schlagkolben dynamisch belastet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenquerschnittsflächen, beginnend bei einer Blechstärken von 5 bis 8 mm zugeordneten Querschnittsfläche von etwa 200 mm2, sowie der Hub für die Schläge der Kolben mit Zunahme der Blechdicke etwa proportional vergrößert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben in einem beidseitig beaufschlagbaren Druckluftzylinder mit Druckluft einer Pressung von 2 bis 10 bar entlang eines Hubes von etwa 40 bis 120 mm beaufschlagt und beschleunigt werden.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stempel (11, 12, 13) in einem magnetischen Wechselfeld beaufschlagt und beschleunigt werden, dessen Wechselfrequenz der Schlagfrequenz gleich ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagfrequenz gleich der Wechselstromfrequenz des Stromversorgungsnetzes gewählt wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den oder die Stempel (11, 12, 13) eine Frequenz von etwa 1500 min-1 gewählt wird.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Stempel (11, 12, 13) mit einem Vorschub von 5 bis .15 m/min geführt werden.
15. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück mit zwei sich gegenüberliegenden Kanten eingespannt und sodann unter Annäherung der Einspannmittel elastisch im Ausmaß der vorgesehenen Formänderung gebogen wird, und daß die dynamische Aufschlagung der Werkstückoberfläche sodann vorgenommen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der elastischen Werkstückdurchbiegung auftretende Spannkraft überwacht und die dynamische Belastung bis zum Rückgang der Spannkraft vorgenommen wird.
17. Vorrichtung zur Formänderung bei Blechen und Tafeln aus Werkstoffen mit elastischem und plastischem Umformverhalten, mit einer das Werkstück einseitig entgegengesetzt zur Formänderungsrichtung an der Werkstückoberfläche dynamisch beaufschlagenden Schlagstempelanordnung mit definierter, örtlich begrenzt auf die Werkstückoberfläche einwirkender Werkzeugfläche, dadurch gekennzeichnet daß die Schlagstempelanordnung (11, 12, 13) eine Werkzeugfläche (12) mit einer Länge (7) von wenigstens der dreifachen Breite (5) aufweist und in Längsrichtung (2) der Werkzeugfläche (12) quer zur Umformrichtung des Werkstücks (1) geführt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugfläche (12) an einem sich verbreiternden Sockel (13) eines Stempelschaftes (11) ausgeführt ist.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugfläche (12) rechteckig mit angerundeten Ecken ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugfläche (12) mit schmalseitig angesetzten Halbkreisflächen (14) ausgeführt ist.
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugfläche (12) über angerundete Kanten in den Stempel bzw. in dessen Sockel (13) übergeht.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich im Anschluß an die Werkzeugfläche (12) eine trapezförmige Verbreiterung aufweist.
23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugfläche (12) unmittelbar von einer Saumfläche (15) umgeben ist, deren Ebene in Schlagrichtung (16) gegenüber der Ebene der Werkzeugfläche (12) um 0,05 bis 0,5 mm zurückgesetzt ist.
24.Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Saumfläche (15) auf jeder Längsseite der Werkzeugfläche (12) ausgebildet und dort von jeweils etwa gleicher Breite (18) wie die Werkzeugfläche ist.
EP19820900794 1981-03-21 1982-03-16 Verfahren und vorrichtung zur formänderung bei blechen und tafeln Expired EP0074967B1 (de)

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