EP0835699A2 - Hydraulische Tiefzieheinrichtung - Google Patents

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EP0835699A2
EP0835699A2 EP97117310A EP97117310A EP0835699A2 EP 0835699 A2 EP0835699 A2 EP 0835699A2 EP 97117310 A EP97117310 A EP 97117310A EP 97117310 A EP97117310 A EP 97117310A EP 0835699 A2 EP0835699 A2 EP 0835699A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet metal
hydraulic
cylinders
ring
deep
Prior art date
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Granted
Application number
EP97117310A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0835699B1 (de
EP0835699A3 (de
Inventor
Klaus-Jürgen Dr. Pahl
Stephan Kruse
Dieter Therolf
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.)
Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co
Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Original Assignee
Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co
Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co, Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau filed Critical Maschinenfabrik J Dieffenbacher GmbH and Co
Publication of EP0835699A2 publication Critical patent/EP0835699A2/de
Publication of EP0835699A3 publication Critical patent/EP0835699A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0835699B1 publication Critical patent/EP0835699B1/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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • 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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor
    • B21D24/08—Pneumatically or hydraulically loaded blank holders

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic deep-drawing device in presses for drawing sheet metal parts after Preamble of claim 1.
  • a hydraulic deep-drawing device according to the generic term of claim 1 is known from DE-OS 44 35 069.
  • This invention was based on the task of the press together with the hydroelastic puller shape that existing without expensive customization Tools of the previous conventional deep drawing forming technology can be used with the aim that such older tools with the claim of a modern CNC-controlled, divided into fields of force Multi-point unit can be driven.
  • a major advantage of the invention according to DE 44 35 069 is that that tools from conventional single-acting presses without cumbersome and expensive customization for one process-guided deep drawing with CNC-controlled Multi-point force control can be used.
  • Unsolved is the problem of the different flow behavior of the Workpiece sheets, for example in the manufacture of Double sink with different sink geometries e.g. B. the pool distance, the depth, the radii and the Sheet thickness and different material qualities of the Workpiece, that is, it must be in the well-known manner the critical flow front areas shredded paper under the Sheet metal plate or the drawing ring are placed. Especially this requires a lot of effort when running in new tools time expenditure and is only partially reproducible.
  • the invention has for its object a hydraulic To create deep-drawing device with which a reproducible Thermoforming with a wide variety of knitting parameters such as Material properties, greasing, lubrication, temperature etc. in terms of shape and quality of the workpiece is possible without a constant manual correction to Example by placing pieces of paper under it, necessary is.
  • the solution according to the invention is particularly a reproducible drawing of the workpiece sheet without Paper shredded pad enables.
  • a simple and reproducible pulling is achieved in that the outer Knitting ring over the tool base plate on the Sheet metal holding plate with an adjustable base load component Sheet metal holding force is applied, that is, the pressure bolts do not act on the sheet metal holding plate, but on flat surfaces Surfaces of the tool base plate.
  • Target points or target areas individually or in groups can be controlled. This can be done by high concentration of forces in the critical areas, for example in the area of a bridge Double sink, the inflow of the board material braked and by appropriate adjustment of the force profiles in the hydraulic sheet metal holding cylinders along the Drawing ring contour can be controlled.
  • the multi-point system is thus the separation of the sheet metal holding function in two different functional levels.
  • a hydraulic circuit acts as a basic load (outer effective ring) on the Tool base plate that is below the actual one Sheet metal holding plate is arranged, this base load itself in an adjustable, even sheet metal holding force complete sheet metal impact.
  • different cylinders are grouped together (inner knitting ring) close to the drawing ring radius the sheet holder. These cylinders precisely control the flow of the Material in the critical areas near the forming zone.
  • the sheet metal holding cylinders are advantageously included a large effective area equipped with pressure bolts different shaping optimal effective points to reach.
  • the multipoint unit is convenient designed for making parts of a Workpiece family, it can be used in whole or in part for the Be adaptable to other families of workpiece parts, using the existing electrical and hydraulic Control and regulating devices of the press.
  • the order A separate multi-point unit ensures reproducible Transfer of the desired sheet metal holding force by the Ram reached a distance of ⁇ s from the workpiece.
  • This Locking the plunger thus also secures when it is introduced large eccentric load reproducible operating conditions without tipping.
  • the ram is eccentric Load moment only slightly affected. In particular, the Sheet metal holding force distribution not during the drawing process changed by tilting the ram
  • the drawing shows in Figure 1 the invention Deep-drawing device in a press 1 in the closed Working position before the deep-drawing process, without board 19.
  • the press 1 assumes the function of a guard locking or Tool clamping device. That is, the locking cylinder 2 have the function of the dead weight of ram 3 and Intermediate plate 4 and 8 drawing ring vertically in the course of a Hydraulic opening or closing movement.
  • In closed position are the spacers 21, the forming forces occurring during the deep drawing forming process and Sheet holder forces (process forces), recorded statically.
  • the spacers 21 is a hydraulically controlled mechanical locking unit can be used so that the forces occurring between the lower table construction of the press frame 7 and the ram 3 are collected.
  • the drawing tool and the multi-point unit 12 are shown larger in detail.
  • the lower half of the tool consists of the elements die 9, sheet metal holding plate 10, the tool base plate 11, the pressure pin 5 and form pin 20.
  • the multi-point unit 12 contains the sheet metal holding cylinder 13 (designed as a short-stroke cylinder) with the short-stroke piston 14.
  • the drawing ring 8 With the intermediate plate 4, the drawing ring 8 as in a conventional version, firmly connected and raised and lowered with the ram 3.
  • the short-stroke pistons 14 of the exchangeable multi-point unit 12 are constructed in such a way that they can be used for a product family of similar parts but with different dimensions. Most important for the implementation is the relationship between the product shape (e.g.
  • the short-stroke cylinder principle with an installed stroke of just a few millimeters has the advantage of more flexibility with regard to the positioning of the actuators relative to the workpiece geometry. This is achieved in combination with an improved dynamic behavior of the hydraulic system, and realizes the possibility of programming complex sheet metal holding force profiles that exactly meet the requirements that are necessary for each stage of the drawing process.
  • the holding force of the sheet metal holding cylinder 13 is divided into an outer knitting ring 25 and an inner knitting ring 26, the outer knitting ring 25 acting on the tool base plate 11 with an adjustable, constant basic load with the basic load pressure bolts 6, while the points of action of the inner knitting ring 26 via the pressure bolts 5 and shaped bolts 20 act on the sheet metal holding plate 10 through correspondingly shaped openings in the tool base plate 11 and can be acted upon individually or in groups in a controlled manner.
  • knitting rings 25 and 26, delimited from each other by the dividing line 30 (thick lines) are clearly shown. In a narrow grid, the sheet metal holding cylinders 13 with the short-stroke pistons 14 envelop the drawing ring contour 18 in accordance with the workpiece to be drawn.
  • the table top 15 (see also FIGS. 8a and 8b) has cutouts with guides 24 for the housings 23 of the forming cylinders / pistons 16/17, primarily in the middle of the clamping surface.
  • a corresponding number of hydraulic shaping pistons 17 can be provided.
  • the functional sequence of a deep-drawing process is as follows: When the press 1 is open, the flat board 19 is on the Sheet metal holding plate 10 and the lowered punch 9 placed. The plunger 3 is then turned on in a rapid closing movement Guide rails 22 hydraulically or mechanically except for one small gap, ⁇ s, from about 0.5 mm to 5 mm just above the Workpiece 19 lowered. The plunger 3 is either supported by spacers 21, the set Ram force is above the total process force got to. Alternatively, the ram can be fixed using a mechanical / hydraulic locking unit.
  • the pressures in the sheet metal holding cylinders 13th or groups of cylinders according to the different Material flow in the area of tension and compression (for example in the pressure forming area material thickening by concentric confluence of the material and Material thickening in the frame flange) by a Computer control changed.
  • the Short-stroke piston 14 equipped with such a large effective area, that the pressure pin 5 or the form pin 20 in the Tool base plate 11 also eccentrically according to the Drawing ring geometry 18 or drawing die contour on the Active surfaces of the short-stroke piston 14 in the sheet metal holding cylinder 13 can be arranged.
  • the Tool base plate 11 according to the shape of the pressure bolts 5 and molded bolts 20 are made.
  • the shaped bolts 20 the workpiece shape or the drawing ring contour 18 be adjusted accordingly.
  • Figures 5a, 5b and 5c as well 7a and 7b show the possibility as through different application of the pressure pin 5 and form pin 20 on the active surfaces of the sheet metal holding cylinder 13 Adaptation to similar workpieces from a family of parts is guaranteed, the multi-point unit 12 of several Interchangeable module strips 27 can be assembled can and therefore for the production of different Workpieces with different dimensions are usable.
  • the Figures 5a, 5b and 5c each show in elevation and side elevation the construction of a tool base plate 11 by changing strips 27 or by interchangeable modules 28 and 28 ', the corresponding of a workpiece of a subfamily on the carrier plate 29 are fixable.
  • FIG. 6a shows the pressure profiles during the drawing path
  • Figure 6b shows how by entering Tool parameters in a calculator and programmable Representation on the workpiece families can be displayed and are developable.
  • the monitor shows the starting values in KN when pulling a double sink with different sized basins.
  • Ram down rapid traverse Multipoint start value reached Pull path reached Ram at a distance
  • Ram pressure reached Forming elements A / B active Ram rapid traverse upwards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
  • Formation And Processing Of Food Products (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen mit der Aufgabe, eine hydraulische Tiefzieheinrichtung zu schaffen, mit der ein reproduzierbares Tiefziehen bei den unterschiedlichsten Wirkparametern wie Werkstoffeigenschaften, Befettung, Schmierung, Temperatur in Hinsicht auf Form und Qualität des Werkstückes (19) möglich ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Haltekraft zum Tiefziehen des Werkstückes aufgeteilt ist auf einen äußeren Wirkkranz (25) und einen inneren Wirkkranz (26), wobei der äußere Wirkkranz mit einer einstellbaren Grundlast aus den Blechhaltezylindern (13) hydraulisch beaufschlagt wird und auf die Werkzeuggrundplatte (11) wirkt, während die Wirkpunkte mit den Druck-/Formbolzen (5;20) des inneren Wirkkranzes auf die Blechhalteplatte (10) wirken und jeweils einzeln oder in Gruppen gezielt geregelt beaufschlagbar sind. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine hydraulische Tiefzieheinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 44 35 069 bekannt geworden. Dieser Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Presse zusammen mit dem hydroelastischen Ziehapparat so zu gestalten, daß ohne aufwendige Anpaßumrüstung vorhandene Werkzeuge der bisherigen konventionellen Tiefzieh-Umformtechnik zum Einsatz kommen können, mit dem Ziel, daß solche älteren Werkzeuge mit dem Anspruch eines modernen CNC-geregelten, in Kraftwirkungsfeldern gegliederte Vielpunkteinheit gefahren werden können.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung nach DE 44 35 069 ist, daß Werkzeuge von konventionellen einfachwirkenden Pressen ohne umständliche und teure Anpaß-Umrüstung für eine prozeßgeführte Tiefziehumformung mit CNC-geregelter Vielpunktkraftregelung eingesetzt werden können. Nicht gelöst ist das Problem des unterschiedlichen Fließverhaltens des Werkstückbleches, zum Beispiel bei der Herstellung von Doppelspülbecken mit unterschiedlichen Geometrien der Becken z. B. des Beckenabstandes, der -tiefe, der -radien und der Blechdicke und unterschiedlichen Werkstoffqualitäten des Werkstückes, das heißt, es müssen in altbekannter Weise in den kritischen Fließfrontbereichen Papierschnitzel unter die Blechhalteplatte bzw. den Ziehring gelegt werden. Besonders beim Einfahren neuer Werkzeuge erfordert dies einen hohen zeitlichen Aufwand und ist nur bedingt reproduzierbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Tiefzieheinrichtrnng zu schaffen, mit der ein reproduzierbares Tiefziehen bei den unterschiedlichsten Wirkparametern wie Werkstoffeigenschaften, Befettung, Schmierung, Temperatur u.s.w. in Hinsicht auf Form und Qualität des Werkstückes möglich ist, ohne daß eine ständige manuelle Korrektur, zum Beispiel durch das Unterlegen von Papierschnitzeln, nötig ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird insbesondere ein reproduzierbares Ziehen des Werkstückbleches ohne Papierschnitzel-Unterlage ermöglicht. Ein einfaches und reproduzierbares Ziehen wird dadurch erreicht, daß der äußere Wirkkranz über die Werkzeug-Grundplatte auf die Blechhalteplatte mit einem einstellbaren Grundlastanteil der Blechhaltekraft beaufschlagt wird, das heißt die Druckbolzen wirken nicht auf die Blechhalteplatte, sondern an ebenen Flächen der Werkzeug-Grundplatte. Für den inneren Wirkkranz dagegen können entsprechend der Ziehringgeometrie die Wirkpunkte bzw. Wirkflächen einzeln oder in Gruppen gezielt angesteuert werden. Dabei kann durch hohe Kraftkonzentration in den kritischen Stellen, zum Beispiel im Stegbereich eines Doppelspülbeckens, das Einfließen des Platinenmaterials gebremst und durch geeignete Einstellung der Kraftprofile in den hydraulischen Blechhaltezylindern entlang der Ziehringkontur gesteuert werden.
Von Vorteil beim verbesserten erfindungsgemäßen Vielpunktsystem ist somit die Trennung der Blechhaltefunktion in zwei verschiedene Funktionsebenen. Ein hydraulischer Kreis wirkt als Grundlast (äußerer Wirkkranz) auf die Werkzeuggrundplatte, die unterhalb der eigentlichen Blechhalteplatte angeordnet ist, wobei diese Grundlast sich in einer einstellbaren gleichmäßigen Blechhaltekraft über das komplette Blech auswirkt. Zusätzlich zu dieser Funktionsebene wirken verschiedene in Gruppen zusammengefaßte Zylinder (innerer Wirkkranz) in der Nähe des Ziehringradius direkt auf den Blechhalter. Diese Zylinder steuern präzise den Fluß des Materials in den kritischen Bereichen nahe der Umformzone.
Dafür sind in vorteilhafter Weise die Blechhaltezylinder mit einer großen Wirkfläche ausgestattet um mit Druckbolzen unterschiedlichster Formgebung optimale Wirkpunkte zu erreichen. Die Vielpunkteinheit ist zweckmäßigerweise ausgelegt für das Herstellen von Teilen einer Werkstückfamilie, sie kann dabei ganz oder in Teilen für die Anpassung an andere Werkstückteilfamilien auswechselbar sein, unter Nutzung der vorhandenen elektrischen und hydraulischen Steuer- und Regeleinrichtungen der Presse. Die Anordnung einer separaten Vielpunkteinheit sichert die reproduzierbare Übertragung der gewünschten Blechhaltekraft, indem der Stössel einen Abstand von ▵s zum Werkstück erreicht. Dieses Festsetzen des Stössels sichert somit auch bei Einleitung großer exzentrischer Last reproduzierbare Betriebsbedingungen ohne Kippen. Der Stössel wird durch ein exzentrisches Lastmoment nur gering beeinflußt. Insbesondere wird die Blechhaltekraftverteilung während des Ziehvorganges nicht durch eine Kippung des Stössels verändert
Diese Entwicklungsstufe des Vielpunktkontrollsystems gemäß der Erfindung bestehend aus einer hydraulischen Presse, einer Vielpunkteinheit für die Blechhalterfunktion und flexiblen Umformelementen als Ziehstempelantrieb bietet die Möglichkeit eines reproduzierbaren Tiefziehvorganges für schwierige Teile. Basierend auf dem Prinzip der Trennung der Blechhaltefunktion von der Stösselfunktion, eine an die Teilgeometrie angepaßte Vielpunkteinheit und Umformelemente, welche so positioniert werden können, daß eine zentrische Krafteinleitung vorliegt, wird eine verbesserte Prozeßstabilität erreicht. Die Einführung einer Pressensteuerung per Computer sichert eine einfache Handhabung der komplexen Parametereinstellungen. Die Folge sind verringerte Einstellungszeiten, minimierter Materialverbrauch genauso wie eine Verringerung der Ausschußrate. Besonders die Anwendung auf dem Feld der Umformung von Edelstahlküchenspülen bestätigen die Verbesserung in der Verfahrensbeherrschung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1
die Presse mit der erfindungsgemäßen Tiefzieheinrichtung im Aufriß,
Figur 2
die Vielpunkteinheit mit Ziehwerkzeug aus Figur 1 in größerem Maßstab,
Figur 3a
die Vielpunkt-Kontrolleinheit nach Figur 1 und Schnitt A-A aus Figur 3b,
Figur 3b
die Anordnung der Blechhaltezylinder für den äußeren und inneren Wirkkranz im Grundriß für ein Teil mit rechteckiger Kontur,
Figur 4a
die Ausbildung eines runden Druckbolzens in mittiger Anordnung auf der Wirkfläche der Blechhaltezylinder im Grundriß,
Figur 4b
die Ausbildung eines rechteckigen Druckbolzens in mittiger Anordnung auf der Wirkfläche der Blechhaltezylinder im Grundriß,
Figur 4c
die Ausbildung eines runden Druckbolzens in außermittiger Anordnung auf der Wirkfläche der Blechhaltezylinder im Grundriß,
Figur 4d
die Ausbildung eines rechteckigen Druckbolzens in außermittiger Anordnung auf der Wirkfläche der Blechhaltezylinder im Grundriß,
Figur 5a
die Ausbildung einer Vielpunkteinheit mit nebeneinander angeordneten, auswechselbaren Modulstreifen,
Figur 5b
eine weitere Ausbildung einer Vielpunkteinheit mit beliebig angeordnet Modulstreifen auf einer gemeinsamen Trägerplatte,
Figur 5c
eine andere Ausbildung einer Vielpunkteinheit mit unterschiedlichen Modulausführungen, beliebig angeordnet auf einer gemeinsamen Trägerplatte,
Figur 6
a Druckprofile während des Ziehweges,
Figur 6b
die Bildschirmdarstellung der Parameter,
Figur 7a
die Werkzeuggrundplatte mit eingesteckten Druckbolzen und der Kurzhubkolbenposition für den inneren Wirkkranz für eine Doppelbeckenspüle,
Figur 7b
die Werkzeuggrundplatte mit eingesteckten Druckbolzen und der Kurzhubkolbenposition für den inneren Wirkkranz für eine Einbeckenspüle,
Figur 8a
in perspektivischer Darstellung die Anordnung der Umformzylinder in der Tischplatte,
Figur 8b
den verschiebbaren Umformzylinder mit Ziehkolben in der Führung der Tischplatte im Grundriß und
Figur 8c
nach Figur 8b die Anordnung zweier Umformzylinder mit Ziehkolben in der Tischplatte.
Die Zeichnung zeigt in Figur 1 die erfindungsgemäße Tiefzieheinrichtung in einer Presse 1 in geschlossener Arbeitsstellung vor dem Tiefziehvorgang, ohne Platine 19. Dabei übernimmt die Presse 1 die Funktion einer Zuhalte- bzw. Werkzeugspannvorrichtung. Das heißt, die Schließzylinder 2 haben die Funktion, das Eigengewicht von Stössel 3 und Zwischenplatte 4 und Ziehring 8 vertikal im Zuge einer Öffnungs- oder Schließbewegung hydraulisch zu bewegen. In geschlossener Position werden über die Distanzstücke 21, die beim Tiefzieh-Umformvorgang auftretenden Umformkräfte und Blechhalterkräfte (Prozeßkräfte), statisch aufgenommen. Gegebenenfalls kann in der unteren Schließposition anstatt der Distanzstücke 21 eine hydraulisch gesteuerte, mechanische Verriegelungseinheit verwendet werden, so daß die auftretenden Kräfte zwischen der unteren Tischkonstruktion des Pressenrahmens 7 und dem Stössel 3 aufgefangen werden.
In Figur 2 sind das Ziehwerkzeug und die Vielpunkteinheit 12 im Detail größer dargestellt. Die untere Werkzeughälfte besteht dabei aus den Elementen Ziehstempel 9, Blechhalteplatte 10, der Werkzeuggrundplatte 11, den Druckbolzen 5 und Formbolzen 20. Die Vielpunkteinheit 12 beinhaltet die Blechhaltezylinder 13 (ausgeführt als Kurzhubzylinder) mit den Kurzhubkolben 14. Mit der Zwischenplatte 4 ist der Ziehring 8 wie bei einer konventionellen Ausführung fest verbunden und mit dem Stössel 3 heb- und senkbar.
Die Kurzhubkolben 14 der austauschbaren Vielpunkteinheit 12 sind so aufgebaut, daß sie für eine Produktfamilie ähnlicher Teile aber mit unterschiedlichen Dimensionen verwendbar sind. Am wichtigsten für die Durchführung ist die Beziehung zwischen Produktform (zum Beispiel rechteckige Form des Ziehringes 8) und den Zylinderpositionen, um den Materialfluß in den Bereichen der Druck- und Zugbereiche in der effizientesten Art und Weise kontrollieren zu können. Verglichen mit den Konzepten von konventionellen einfach- und doppeltwirkenden Pressen hat das Kurzhubzylinderprinzip mit einem installierten Hub von nur wenigen Millimetern den Vorteil von mehr Flexibilität in Hinsicht auf Plazierung der Aktoren relativ zu der Werkstückgeometrie. Das wird erreicht in Kombination mit einem verbesserten dynamischen Verhalten des hydraulischen Systems, und verwirklicht die Möglichkeit der Programmierung von komplexen Blechhaltekraftprofilen, welche exakt die Anforderung erfüllen, die für jedes Stadium des Ziehprozesses notwendig sind.
Die Haltekraft der Blechhaltezylinder 13 ist in einem äußeren Wirkkranz 25 und einem inneren Wirkkranz 26 aufgeteilt, wobei der äußere Wirkkranz 25 mit einer einstellbaren, gleichbleibenden Grundlast mit den Grundlastdruckbolzen 6 auf die Werkzeuggrundplatte 11 wirkt, während die Wirkpunkte des inneren Wirkkranzes 26 über die Druckbolzen 5 und Formbolzen 20 durch entsprechend geformte Öffnungen in der Werkzeuggrundplatte 11 auf die Blechhalteplatte 10 wirken und jeweils einzeln oder in Gruppen gezielt geregelt beaufschlagbar sind. In den Figuren 3a und 3b sind Wirkkränze 25 und 26, abgegrenzt voneinander durch die Trennlinie 30 (dick strichliert), anschaulich dargestellt. Im engen Rasterfeld umhüllen die Blechhaltezylinder 13 mit den Kurzhubkolben 14 die Ziehringkontur 18 entsprechend dem zu ziehenden Werkstück. Die Tischplatte 15 (siehe auch Figur 8a und 8b) besitzt vornehmlich im Mittelfeld der Spannfläche Ausschnitte mit Führungen 24 für die Gehäuse 23 der Umformzylinder/-kolben 16/17. Je nach Geometrie der Ziehstempel 9 können entsprechend viele hydraulische Umformkolben 17 vorgesehen sein.
Diese Anordnung bewegbarer Zylindereinheiten als Ziehantriebe, plaziert im unteren Querhaupt der Presse, übernimmt die Ziehfunktion für Teile mit unterschiedlichen Geometrien. Durch das Trennen der Ziehfunktion von der Vielpunkteinheit 12 kann die Presse 1 leicht an verschiedene Produktgruppen angepaßt werden, indem die Vielpunkteinheit 12 ausgewechselt und die Positionen der Umformzylinder/-kolben 16/17 angepaßt werden.
Der Funktionsablauf eines Tiefziehvorganges ist wie folgt: Bei geöffneter Presse 1 wird die ebene Platine 19 auf die Blechhalteplatte 10 und den abgesenkten Ziehstempel 9 gelegt. Danach wird in schneller Schließbewegung der Stössel 3 an Führungsschienen 22 hydraulisch oder mechanisch bis auf einen kleinen Spalt, ▵s, von circa 0,5 mm bis 5 mm kurz über dem Werkstück 19 abgesenkt. Der Stössel 3 wird dabei entweder durch Distanzstücke 21 abgestützt, wobei die eingestellte Stösselkraft über der gesamt wirkenden Prozeßkraft liegen muß. Alternativ kann die Festsetzung des Stössels über eine mechanisch/hydraulische Verriegelungseinheit erfolgen.
In Figur 1 ist der Spaltabstand s eingezeichnet, der gleich der Blechstärke der Platine 19 plus dem Spalt ▵s ist. Durch das Verriegeln des Stössels 3 mit einem Spaltabstand ▵s zum Werkstück 19 ergibt sich auch bei der sehr schnellen Schließbewegung kein dynamischer Auftreffstoß auf das Werkstück 19. Aufwendige Vorbeschleunigungsprozeduren konventioneller Ziehkissenplatten entfallen hiermit. Nach der Festlegung oder Verriegelung des Stössels 3 werden die Blechhaltezylinder 13 und Kurzhubkolben 14 hydraulisch aktiviert. Die Blechhalteplatte 10 wird entsprechend dem Spaltabstand ▵s hydraulisch angehoben, so daß das Werkstück 19 gegen den Ziehring 8 gedrückt wird. Ist der Spalt ▵s hydraulisch überbrückt und die Sollwerte der Blechhaltezylinder 13 oder Zylindergruppen erreicht, beginnt sofort die Ziehstempelbewegung für den Ziehhub. Während des Tiefziehhubes werden die Drücke in den Blechhaltezylindern 13 oder Zylindergruppen entsprechend dem unterschiedlichen Materialfluß im Zug- und Druckumformungsbereich (zum Beispiel im Druckumformungsbereich Materialverdickung durch das konzentrische Zusammenfließen des Materials und Materialverdickungen im Zargenflansch) durch eine Rechnersteuerung verändert. Die Druckbolzen 5 und Formbolzen 20 entsprechend den jeweiligen Zug- und Druckumformbereichen und sind entlang der Ziehringkontur 18 der Spülbeckengeometrie angeordnet.
Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, sind die Kurzhubkolben 14 mit einer so hohen Wirkfläche ausgestattet, daß die Druckbolzen 5 oder die Formbolzen 20 in der Werkzeuggrundplatte 11 auch exzentrisch entsprechend der Ziehringgeometrie 18 bzw. Ziehstempelkontur auf die Wirkflächen des Kurzhubkolbens 14 im Blechhaltezylinder 13 angeordnet werden können. Dafür muß selbstverständlich die Werkzeuggrundplatte 11 entsprechend der Form der Druckbolzen 5 und Formbolzen 20 angefertigt werden. Die Formbolzen 20 können dafür der Werkstückform bzw. der Ziehringkontur 18 entsprechend angepaßt sein. Die Figuren 5a, 5b und 5c sowie 7a und 7b zeigen die Möglichkeit auf, wie durch unterschiedliche Anwendung der Druckbolzen 5 und Formbolzen 20 auf den Wirkflächen der Blechhaltezylinder 13 die Anpassung an ähnliche Werkstücke einer Teilefamilie gewährleistet ist, wobei die Vielpunkteinheit 12 aus mehreren Wechselmodulstreifen 27 zusammensetzbar ausgeführt werden kann und somit für die Herstellung unterschiedlicher Werkstücke mit verschiedenen Abmessungen brauchbar ist. Die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen jeweils im Aufriß und Seitenriß den Aufbau einer Werkzeuggrundplatte 11 durch Wechselstreifen 27 oder durch Wechselmodule 28 und 28', die entsprechend eines Werkstücks einer Teilfamilie auf der Trägerplatte 29 fixierbar sind.
Die Figur 6a zeigt die Druckprofile während des Ziehweges, während die Figur 6b zeigt, wie durch Eingabe von Werkzeugparametern in einen Rechner und programmierbare Darstellung am Monitor Werkstückfamilien darstellbar und entwickelbar sind.
In Figur 6b sind auf dem Monitor als Beispiel die Startwerte in KN beim Ziehen eines Doppelspülbeckens mit verschieden großen Becken dargestellt Weiter sind im Feld links unten folgende Zustände darstellbar:
Stössel Eilgang abwärts Multipunktstartwert erreicht Ziehweg erreicht
Stössel auf Distanz Umformelement c aktiv Entlastung
Stösseldruck erreicht Umformelemente A/B aktiv Stössel Eilgang aufwärts
Bezugszeichenliste:
1.
Presse
2.
Schließzylinder
3.
Stössel
4.
Zwischenplatte
5.
Druckbolzen für inneren Wirkkranz
6.
Druckbolzen für Grundlast
7.
Pressenrahmen
8.
Ziehring = Matrize
9.
Ziehstempel = Patrize
10.
Blechhalteplatte
11.
Werkzeuggrundplatte
12.
Vielpunkteinheit
13.
Blechhaltezylinder
14.
Kurzhubkolben
15.
Tischplatte
16.
Umformzylinder
17.
Umformkolben
18.
Ziehringkontur
19.
Platine / Werkstück
20.
Formbolzen
21.
Distanzstücke
22.
Führungsschiene für Stössel
23.
Gehäuse für 16
24.
Führung
25.
äußerer Wirkkranz
26.
innerer Wirkkranz
27.
Wechselmodulstreifen
28.
Wechselmodul
29.
Trägerplatte für 27
30.
Trennlinie

Claims (7)

  1. Hydraulische Tiefzieheinrichtung bei Pressen zum Ziehen von Blechformteilen mit einer gegenüber hydraulischen Druckzylindern abgestützten Blechhalteplatte sowie von hydraulischen Druckzylindern in Ziehrichtung bewegbar geführtem Ziehstempel, eine unterhalb der Blechhalteplatte angeordnete Werkzeuggrundplatte und eine Vielpunkteinheit mit einer Vielzahl von Kurzhubzylindern in Vielpunkt-Ansteuerung entsprechend der Ziehringkontur, wobei sich der Stössel bis kurz vor dem Kontakt mit dem Werkstück abwärts bewegt und mit einem Spaltabstand ▵s zum Werkstück mit dem Pressengestell kraft- oder formschlüssig festsetzbar ist sowie die hydraulisch aktivierten Kurzhubzylinder den Spaltabstand ▵s überbrücken und mittels der Blechhalteplatte das Werkstück gegen den Ziehring drücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekraft zum Tiefziehen des Werkstückes (19) aufgeteilt ist auf einen äußeren Wirkkranz (25) und einen inneren Wirkkranz (26), wobei der äußere Wirkkranz (25) mit einer einstellbaren Grundlast aus den Blechhaltezylindern (13) hydraulisch beaufschlagt wird und auf die Werkzeuggrundplatte (11) wirkt, während die Wirkpunkte mit den Druck-/Formbolzen (5; 20) des inneren Wirkkranzes (26) auf die Blechhalteplatte (10) wirken und jeweils einzeln oder in Gruppen gezielt geregelt beaufschlagbar sind.
  2. Hydraulische Tiefzieheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzhubkolben (14) mit einer so großen Wirkfläche ausgestattet sind, daß die Druck-/Formbolzen (5 oder 20) aus der Werkzeuggrundplatte (11) zentrisch oder exzentrisch auf diesen Wirkflächen angeordnet werden können.
  3. Hydraulische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedliche Anordnung der Druck-/Formbolzen (5, 20) auf den Kolbenwirkflächen eine Anpassung an ähnliche Werkstücke einer Teilefamilie möglich ist.
  4. Hydraulische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielpunkteinheit (12) aus zwei oder mehreren Wechselmodulen (27, 28 oder 28') besteht und durch verschiedene Zusammensetzung für die Herstellung unterschiedlicher Werkstücke geeignet ist.
  5. Hydraulische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Eingabe der Werkzeugparameter (Kraftprofile, Blechhalter) in einen Rechner die bildliche Darstellung der Blechhalte- und Umformoperation und eine Speicherung von werkzeugspezifischen Datensätzen.
  6. Hydraulische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Umformzylinder (16) mit ihrem Gehäuse (23) als Einheit in Führungen (24) der Tischplatte (15) verschiebbar und auswechselbar angeordnet sind.
  7. Hydraulische Tiefzieheinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck-/Formbolzen (5; 20) für den inneren Wirkkranz (26) entsprechend der zugehörigen Ziehringkontur (18) ausgebildet bzw. geformt sind.
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