EP1063028A1 - Presse zum Aussenhochdruckformen - Google Patents

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EP1063028A1
EP1063028A1 EP00111618A EP00111618A EP1063028A1 EP 1063028 A1 EP1063028 A1 EP 1063028A1 EP 00111618 A EP00111618 A EP 00111618A EP 00111618 A EP00111618 A EP 00111618A EP 1063028 A1 EP1063028 A1 EP 1063028A1
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EP
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Ulrich Hermann
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    • 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 press, in particular one Forming press according to the process of External high pressure forming works due to the proposed arrangement of the drive and forming assemblies with a small number of functional steps Forming process and which is characterized by a compact stiff design. Furthermore, a Sheet holder system with a high flexibility at low Height proposed.
  • the invention has for its object a high press Propose rigidity for external high pressure forming, which enables a reduction of the process steps at which the liquid box can be arranged stationary and which via a freely selectable and needs-based Arrangement of the plate holder cylinder has.
  • the invention is based on the idea of arranging the Fluid cylinder to choose so that by a direct location in the Power flow a rigid and compact design is guaranteed.
  • the Sheet metal holding cylinders can be used as pure short stroke cylinders be carried out.
  • These short stroke cylinders are not in one rigid system arranged, but the number and their Arrangement is according to the requirements of the Forming process optimal for the respective workpieces selectable.
  • Corresponding couplable connections to the or energy-carrying lines are provided.
  • the working cylinders carrying the tool are directly in the Integrated plunger.
  • the regulation of the back pressure takes place in stationary fluid box instead, creating a fixed Piping is enabled, which is a high pressure operation represents another advantage.
  • a favorable energy balance due to the low required Oil quantities result from the common travel cylinder for rams and sheet metal holders and the use of the Short stroke cylinder for regulating the sheet metal holding force and the Building the maximum locking force. Since the short stroke cylinder Do not travel along the forming path, but only a stroke of a few Execute millimeters results in an inexpensive design with a low overall height. This is also an advantage, though multi-point support due to the workpiece geometry is required.
  • FIG. 1 shows the basic structure of the forming press, consisting of press stand 1, ram 2, sheet holder 3, Table 4, driving cylinder 5, working cylinder 6, short-stroke cylinder 7, lock 8, tool 9, liquid box 10 and Board 11.
  • Travel cylinder 5 has plunger 2 with sheet holder 3 so far lowered that the sheet metal holder 3 touches the circuit board 11.
  • a regulated pressure build-up takes place via the short-stroke cylinder 7 for the sheet holding force depending on that Forming process.
  • the number and arrangement of the short-stroke cylinders 7 is selected depending on the tool and the board. Determinants for the tool are e.g. the Tool size and the tool contour that are on the board among other things mechanical material properties, Forming speeds and tribological processes are important.
  • Short stroke cylinders 7 can be regulated individually or in groups be united.
  • the tool is moved to its lowest position 13, which e.g. is limited by stops and is shown in FIG. 3 Retractable tool distances 12 shown locked.
  • This lock is required to keep the pressure high to complete the forming process in the liquid box 10 is built to support safely.
  • This pressure will the workpiece in a kind of calibration in the tool contour pressed and shaped.
  • Short stroke cylinder 7 generates a maximum sheet holding force that secure clamping of the board or workpiece edge guaranteed.
  • the strains caused by these forces or compression of the press components are more advantageous Way through the arrangement and stroke of the short-stroke cylinder 7th balanced.
  • Fluid couplings 16 serve to connect the each required short stroke cylinder with the Power supply.
  • a holding or tool top plate 17 is connected to the plunger 2 and allows easy Installation and removal of the working cylinder 6.
  • Figure 2 shows the situation at bottom dead center.
  • the pressure medium 14 with a maximum pressure applied in one plasticizing the final process Component geometry is formed.
  • a flow of the clamped edge of the board is with this Calibration process is undesirable and is carried out by the Short stroke cylinders 7 generated maximum locking force safely prevented.
  • the great forces that arise in this phase are by interacting with the retracted Ram locks 8 and tool distances 12 in one type closed system added.
  • the Compressibility of the fluid medium essentially in this Concept is excluded.
  • Figure 3 is a sectional view showing an arrangement of the Short stroke cylinder 7 shows. As already mentioned, both the Arrangement and number of short-stroke cylinders 7 accordingly the component is freely selectable.
  • the movable tool distances are with 12 and the associated shift cylinder with 15 designated. The tool distances are in the position shown 12 extended, i.e. the tool 9 is no longer locked.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
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Abstract

Es wird eine Umformpresse für das Außenhochdruckumformen vorgeschlagen, bei der der Flüssigkeitskasten (10) stationär angeordnet ist. Arbeitszylinder (6) sind zur Erzielung einer kompakten Bauform im Stößel (2) intergriert und die Blechhalter- und Schließkraft wird von Kurzhubzylinder (7) aufgebracht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse, insbesondere eine Umformpresse die nach dem Verfahren der Außenhochdruckumformung arbeitet, die aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung der Antriebs- und Umformbaugruppen mit einer geringen Zahl von Funktionsschritten den Umformprozeß durchführt und die sich durch eine kompakte steife Bauform auszeichnet. Weiterhin wird ein Blechhaltersystem mit einer hohen Flexibilität bei geringer Bauhöhe vorgeschlagen.
Stand der Technik:
Das Außenhochdruckumformen (AHU), auch als hydromechanisches Ziehverfahren oder hydrostatisches Kaltverfahren bezeichnet, ist seit vielen Jahren bekannt. In der DE 12 40 801 von 1961 ist das Verfahren bereits ausführlich beschrieben, auf diese Beschreibung wird verwiesen. Der verstärkte Einsatz der Außenhochdruckumformung als preiswerte Alternative bei der Kleinserienfertigung führt zu einem wachsenden Bedarf entsprechend ausgerüsteter Umformpressen. Vorteilhaft auf eine Verfahrensverbesserung wirken sich auch die Entwicklungen in der hydraulischen und elektronischen Regelungstechnik aus. Eine auch nach dem Außenhochdruckumformen arbeitenden Kombipresse ist in der DE 198 19 950 offenbart. Zusätzlich ist diese als Hydraulikpresse ausgebildete Maschine noch für die Umformung durch Innenhochdruck und als Tiefziehpresse konzipiert. Für den Einsatzfall Außenhochdruckumformen ergeben sich dann folgende Verfahrensschritte :
  • 1 Platine einlegen
  • 2 Niederhalter nach unten fahren
  • 3 Flüssigkeitskasten mittels Arbeitszylinder hochfahren
  • 4 Niederhalterkraft aufbringen
  • 5 Stößel nach unten fahren
  • 6 Kurz vor Stößellage unterer Totpunkt (UT) fahren die Arbeitszylinder auf
  • 7 Regelung Flüssigkeitsdruck in Flüssigkeitskasten
  • 8 Stößel fährt in UT und einfahren von Verriegelungen
  • 9 Arbeitszylinder fahren weiter aufwärts und Niederhalterzylinder werden verdrängt
  • 10 Durch weiteres hochfahren des Flüssigkastens wird die eingespannte Platine über das auf den fixierten Stößel befindliche Werkzeug gezogen
  • 11 Niederhalter wird auf Block mit den Distanzen und dem Oberholm gedrückt
  • 12 Arbeitszylinder erhöhen Schließdruck
  • 13 Im Flüssigkeitskasten wird ein fluidischer Hochdruck aufgebaut, durch Plastifizierungsvorgang wird die Werkstückkontur ausgebildet
  • 14 Druckentlastung
  • 15 Arbeitszylinder senken Flüssigkeitskasten ab
  • 16 Verriegelung wird ausgefahren
  • 17 Stößel mit Niederhalter wird aufgefahren
  • 18 Werkstück wird entnommen
    • Neben der Vielzahl der Prozeßschritte ist die Presse ausgehend von der Aufgabe als Universal- bzw. Kombipresse zu arbeiten für den jeweiligen Verwendungszweck natürlich nicht optimal gestaltet.
    Aufgabe und Vorteil der Erfindung:
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse hoher Steifigkeit für das Außenhochdruckumformen vorzuschlagen, welche eine Reduzierung der Prozeßschritte ermöglicht, bei der der Flüssigkeitskasten stationär angeordnet werden kann und welche über eine frei wählbare und bedarfsgerechte Anordnung der Blechhalterzylinder verfügt.
    Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Umformpresse nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen werden vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen vorgeschlagen.
    Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Anordnung der Fluidzylinder so zu wählen, daß durch eine direkte Lage im Kraftfluß eine steife und kompakte Bauform gewährleistet ist. Durch ein gemeinsames Verfahren von Stößel und Blechhalter ist nur ein Verfahrzylinder erforderlich und die Blechhaltezylinder können als reine Kurzhubzylinder ausgeführt werden. Diese Kurzhubzylinder sind nicht in einem starren System angeordnet, sondern die Anzahl und deren Anordnung ist entsprechend den Anforderungen des Umformprozesses für die jeweiligen Werkstücke optimal wählbar. Entsprechende kuppelbare Anschlüsse zu der oder den energieführenden Leitungen sind vorgesehen.
    Die das Werkzeug tragenden Arbeitszylinder sind direkt im Stößel integriert. Die Regelung des Gegendruckes findet im stationären Flüssigkeitskasten statt, wodurch eine ortsfeste Verrohrung ermöglicht wird, was bei einem Hochdruckbetrieb einen weiteren Vorteil darstellt.
    Der Prozeßablauf ist wie folgt:
  • 1 Platine einlegen
  • 2 Gemeinsame Abwärtsbewegung von Stößel und Blechhalter
  • 3 Verriegeln von Stößel mit Blechhalter durch einfahrende Distanzstücke
  • 4 Abfahren des Werkzeuges durch Arbeitszylinder in den Flüssigkeitskasten dabei
  • 4.1 Druckregelung im Flüssigkeitskasten
  • 4.2 Regelung der Blechhaltekraft über Kurzhubzylinder
  • 5 Verriegelung des Werkzeuges im unteren Totpunkt
  • 6 Aufbau der maximalen Blechhaltekraft über Kurzhubzylinder
  • 7 Hochdruckaufbau im Flüssigkasten und Plastifizierungsvorgang des Werkstückes (Kalibrierung)
  • 8 Druckentlastung
  • 9 Verriegelung wird ausgefahren
  • 10 Stößel mit Niederhalter wird aufgefahren
  • 11 Werkstück wird entnommen
    • Damit besteht der gesamte Prozeßablauf aus insgesamt 11 Funktionsschritten die sich teilweise auch noch überlagern. Somit ist als weiterer Vorteil auch eine hohe Taktzahl und ein wirtschaftlicher Einsatz der Presse gewährleistet.
    Eine günstige Energiebilanz durch geringe erforderliche Ölmengen ergibt sich durch den gemeinsamen Verfahrzylinder für Stößel und Blechhalter und die Verwendung der Kurzhubzylinder zur Regelung der Blechhaltekraft und dem Aufbau der maximalen Zuhaltekraft. Da die Kurzhubzylinder den Umformweg nicht mitfahren, sondern nur einen Hub von wenigen Millimetern ausführen, ergibt sich eine preiswerte Bauform mit einer geringen Bauhöhe. Dieses ist auch von Vorteil, wenn aufgrund der Werkstückgeometrie eine Vielpunktabstützung erforderlich ist.
    Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung
    Diese Figuren zeigen:
    Figur 1:
    Frontansicht der Umformpresse in Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in Figur 3
    Figur 2:
    Seitenansicht der Umformpresse in Schnittdarstellung B-B, jedoch Werkzeug im unteren Totpunkt
    Figur 3:
    Draufsicht der Umformpresse gemäß Schnittlinie C-C
    Beschreibung der Umformpresse:
    Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Umformpresse, bestehend aus Pressenständer 1, Stößel 2, Blechhalter 3, Tisch 4, Fahrzylinder 5, Arbeitszylinder 6, Kurzhubzylinder 7, Verriegelung 8, Werkzeug 9, Flüssigkeitskasten 10 und Platine 11.
    In der Darstellung ist der Beginn des Umformvorganges zu ersehen. Fahrzylinder 5 hat Stößel 2 mit Blechhalter 3 soweit abgesenkt, daß der Blechhalter 3 auf der Platine 11 aufsetzt. Über die Kurzhubzylinder 7 erfolgt ein geregelter Druckaufbau für die Blechhaltekraft in Abhängigkeit von dem Umformvorgang. Die Zahl und Anordnung der Kurzhubzylinder 7 wird in Abhängigkeit des Werkzeuges und der Platine gewählt. Bestimmungsgrößen bei dem Werkzeug sind z.B. die Werkzeuggröße und die Werkzeugkontur, bei der Platine sind unter anderem mechanische Werkstoffeigenschaften, Umformgeschwindigkeiten und tribologische Vorgänge wichtig.
    Zur Erreichung der gewünschten Umformergebnisse kann jeder Kurzhubzylinder 7 einzeln geregelt werden oder in Gruppen zusammengeschlossen sein.
    Im weiteren Prozeßablauf fahren die im Stößel 2 integrierten Arbeitezylinder 6 mit dem Werkzeug 9 gegen das im Flüssigkeitskasten 10 befindliche Flüssigkeitspolster. Eine nicht näher dargestellte Druckregeleinrichtung regelt den erforderlichen Druck des Flüssigkeitspolsters ein.
    Das Werkzeug wird in seine tiefste Lage 13 gefahren, die z.B. durch Anschläge begrenzt ist und wird durch in Figur 3 dargestellte einfahrbare Werkzeugdistanzen 12 verriegelt. Diese Verriegelung ist erforderlich um einen hohen Druck der zum Abschluß des Umformvorganges in dem Flüssigkeitskasten 10 aufgebaut wird sicher abzustützen. Durch diesen Druck wird das Werkstück in einer Art Kalibrierung in die Werkzeugkontur gedrückt und ausgeformt. Zu diesem Zweck wird durch Kurzhubzylinder 7 eine maximale Blechhaltekraft erzeugt, die eine sichere Einspannung des Platinen- bzw. Werkstückrandes gewährleistet. Die durch diese Kräfte auftretenden Dehnungen bzw. Stauchungen der Pressenbauteile werden in vorteilhafter Weise durch die Anordnung und den Hub der Kurzhubzylinder 7 ausgeglichen. Fluidkupplungen 16 dienen zur Verbindung der jeweils erforderlichen Kurzhubzylinder mit der Energieversorgung. Eine Halte- oder Werkzeugoberplatte 17 ist mit dem Stößel 2 verbunden und ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausbau der Arbeitszylinder 6.
    Figur 2 zeigt die Situation im unteren Totpunkt. Im Flüssigkeitskasten 10 ist das Druckmedium 14 mit einem maximalen Druck beaufschlagt in dem in einem plastifizierenden Umformvorgang die endgültige Bauteilgeometrie ausgeformt wird. Ein nachfließen des eingespannten Platinenrandes ist bei diesem Kalibrierungsvorgang unerwünscht und wird durch die von den Kurzhubzylindern 7 erzeugte maximale Zuhaltekraft sicher verhindert. Die in dieser Phase auftretenden großen Kräfte werden durch Zusammenwirkung mit den eingefahrenen Stößelverriegelungen 8 und Werkzeugdistanzen 12 in einer Art geschlossenen System aufgenommen. Hier zeigt sich eine weiterer Vorteil der gewählten Anordnung, da die Kompressibilität des Fluidmediums im wesentlichen bei diesem Konzept ausgeschlossen ist.
    Figur 3 ist eine Schnittdarstellung die eine Anordnung der Kurzhubzylinder 7 zeigt. Wie bereits erwähnt ist sowohl die Anordnung als auch Anzahl der Kurzhubzylinder 7 entsprechend dem Bauteil frei wählbar. Die verfahrbaren Werkzeugdistanzen sind mit 12 und die zugehörigen Verschiebezylinder mit 15 bezeichnet. In der gezeigten Lage sind die Werkzeugdistanzen 12 ausgefahren, d.h. das Werkzeug 9 ist nicht mehr verriegelt.
    Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen des geltenden Anspruch 1.
    1
    Pressenständer
    2
    Stößel
    3
    Blechhalter
    4
    Tisch
    5
    Fahrzylinder
    6
    Arbeitszylinder
    7
    Kurzhubzylinder
    8
    Verriegelung
    9
    Werkzeug
    10
    Flüssigkeitskasten
    11
    Platine
    12
    Werkzeugdistanzen
    13
    Werkzeug UT
    14
    Druckmedium
    15
    Verschiebezylinder
    16
    Fluidkupplung
    17
    Halteplatte

    Claims (8)

    1. Presse zum Außenhochdruckumformen mit einem auf- und abbewegbaren, verriegelbaren Stößel (2) und Blechhalter (3), mit Blechhaltezylinder (7), mit Druckmedium (14), aufnehmenden druckgeregelten Flüssigkeitskasten (10) und mit Arbeitszylinder (6) zur Umformung, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhalterzylinder (7) als Kurzhubzylinder ausgebildet sind und die das Werkzeug (9) tragenden Arbeitszylinder (6) im Stößel (2) intergriert sind.
    2. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stößel (2) und Blechhalter (3) durch einen gemeinsamen Fahrzylinder (5) antreibbar sind.
    3. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kurzhubzylinder (7) in Anordnung und/oder Zahl frei wählbar sind.
    4. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß am Stößel (2) Fluidkupplungen(16) vorgesehen sind.
    5. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kurzhubzylinder (7) einzeln oder in Gruppen regelbar sind.
    6. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kurzhubzylinder (7) nach vorgegebenen Sollkurven für die Blechhaltekraft druckregelbar sind.
    7. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kurzhubzylinder (7) so druckbeaufschlagbar sind, daß Platine (11) einspannbar ist.
    8. Presse zum Außenhochdruckumformen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Werkzeug (9) über Werkzeugdistanzen (12) verriegelbar ist.
    EP00111618A 1999-06-23 2000-05-31 Presse zum Aussenhochdruckformen Expired - Lifetime EP1063028B2 (de)

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    DE19928422A DE19928422A1 (de) 1999-06-23 1999-06-23 Presse zum Außenhochdruckformen
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