EP1321203B1 - Umformpresse - Google Patents

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EP1321203B1
EP1321203B1 EP02027171A EP02027171A EP1321203B1 EP 1321203 B1 EP1321203 B1 EP 1321203B1 EP 02027171 A EP02027171 A EP 02027171A EP 02027171 A EP02027171 A EP 02027171A EP 1321203 B1 EP1321203 B1 EP 1321203B1
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EP
European Patent Office
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forming
cavity
blank
tool
recess
Prior art date
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EP02027171A
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English (en)
French (fr)
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EP1321203A3 (de
EP1321203A2 (de
Inventor
Rudolf Denk
Peter Katzlinger
Walter-Josef Schiffler
Helmut Reuter
Lars Huras
Herbert Professor Dr.-Ing. Bauer
Andreas Dr. Haas
Helmut Bögel
Christoph Dr. Hartl
Georg P Holzinger
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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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
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/025—Stamping using rigid devices or tools for tubular articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28—Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B21C37/29—Making branched pieces, e.g. T-pieces
    • B21C37/294—Forming collars by compressing a fluid or a yieldable or resilient mass in the tube
    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/037—Forming branched tubes
    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/047—Mould construction

Definitions

  • the invention relates to a forming press according to the preamble of claim 1.
  • Such a forming press is from the EP 1 063 029 A1 known.
  • a similar forming press is from the JP-A-2001340922 known.
  • the invention has for its object to provide a forming press of the embodiment described above, with a molding on a tubular workpiece in perfect way without unwanted stretching of the workpiece wall can be produced.
  • a targeted material transport is achieved when, on the one hand, in particular, the mold cavity opens with the counter-holder orthogonal to the blank in the mold space and on the other hand according to the invention, the tool base or tool shell on the opposite side of the mold cavity has a slide guide with an advanceable in the mold space slide, the During the production of the molding, blank material presses in the direction of the molding. Conveniently, the slider is movable beyond the cavity center in the mold space and against the internal high pressure applied blank.
  • the invention preferably provides that the slide after the Generating the molding in innenrochikibeaufschtem blank or resulting workpiece moves back to its original position, so that is reflected on the workpiece formed thereby tool shape.
  • a forming press not according to the invention provides that the counter-holder has a central forming punch, which can be moved counter to the direction of movement of the counter-holder into the resulting formation in order to produce two necklaces spaced apart from each other, and the middle part of the shaping under internal high-pressure in the direction of the center axis the resulting tool piece pushed back.
  • Between the two adjacent Aushalsungen can be, for example, a handlebar for an axle support as he finds use in vehicle use. In general, for the attachment of such handlebars on Achsbaubeil during hot forming a necking is generated, is articulated in the after a corresponding elimination of Aushalsungs former.
  • the problem may arise that the stiffness and strength properties no longer meet the requirements by the material removal on the necking of the axle. This is prevented because now two adjacent Aushalsungen be generated in which the handlebar can be attached without removing material. Incidentally, the two Aushalsungen can easily compress and punch by means of a punch for the articulation of the handlebar.
  • a forming tool with a mold space 1 between the upper tool part 2 and lower tool part 3 for the manufacture of workpieces 4 of metallic materials, in particular aluminum or aluminum alloys, in the way of an active media Hot forming shown.
  • This forming tool has in the mold cavity 1 retractable forming die 5 with high pressure holes 6, which work on a located in the mold cavity 1 hollow blank 7, according to the embodiment, a pipe, according to the hydroforming.
  • standing under high pressure forming Umform endlesskeit is pressed into the blank 7, which may be even high temperature. But it is also possible to preheat the blank 7 or the forming tool to make a hot forming under high pressure can.
  • the tool upper part 2 has a molding recess 9 corresponding to the molding 8 with a counter-holder 10 guided in the molding recess 9 in the molding direction, which controls the molding speed and molding depth of the resulting molding 8.
  • the mold recess 9 with the counter-holder 10 opens orthogonally to the blank 7 in the mold space. 1
  • the tool lower part 3 has on the side opposite the mold recess 9 a slide guide 11 with a slide 12 which can be moved into the mold space 1 and presses blank material in the direction of the molding 8 during the production of the molding 8 ,
  • the slider 12 is movable beyond the cavity center into the mold space 1 and against the internal high-pressure blank 7. After the shaping 8 has been produced, the slide 12 travels in the case of a high-pressure-charged blank 7 or largely arisen workpiece back to its original position, so that in this area on the workpiece 4, the tool formed thereby forms.
  • - Retainer and slider movements are indicated by arrows.
  • the counter-holder 10 has a central forming die 13, which is movable against the direction of movement of the counter-holder 10 in the resulting formation 8 for generating two with a predetermined distance adjacent necklaces 14, 14 and pushed back the middle part of standing under internal high pressure molding 8 in the direction of the center axis of the resulting workpiece.
  • the two extrusions 14, 14 ' serve e.g. for mounting a link 15 on a in Fig. 6 fragmentary illustrated axle support 16.
  • the handlebar attachment between the necklaces 14, 14 ' is possible without elimination of Aushalsungsmaterial, so that the entire axle 16 is characterized by high rigidity and strength properties.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Umformpresse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Eine derartige Umformpresse ist aus der EP 1 063 029 A1 bekannt. Eine ähnliche Umformpresse ist aus der JP-A-2001340922 bekannt.
  • Bei der Erzeugung von Ausformungen an hohlen Rohlingen bzw. den daraus entstehenden hohlen Werkstücken im Zuge der Warmumformung mit Innenhochdruck besteht ein ständiges Problem darin, einen hinreichenden Werkstofftransport zu erreichen, wenn ein unerwünschtes Abstrecken der Werkstückwand verhindert werden soll. Das gilt selbst dann, wenn der Rohling in eine für die Warmumformung vorgegebene Verformungstemperatur gebracht werden kann. Denn häufig lassen sich nur relativ geringe Verformungsgrade erreichen. - Hier setzt die Erfindung ein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umformpresse der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit der sich eine Ausformung an einem rohrförmigen Werkstück in einwandfreier Weise ohne unerwünschtes Abstrecken der Werkstückwand herstellen lässt.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Umformpresse durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erwähnten Merkmale. Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass sich mit Hilfe des in Ausformrichtung gleichsam unter Brems- und folglich Stauwirkung geführten Gegenhalters hinreichend viel aber nicht zuviel Werkstoff in die Formausnehmung abfließen kann, so dass dort im Zuge des Warmumformens mit Innenhochdruck eine Ausformung entsteht, bei der ein unerwünschtes Abstrecken der Werkstückwand verhindert wird. Ein gezielter Werkstofftransport wird dann erreicht, wenn einerseits insbesondere die Formausnehmung mit dem Gegenhalter orthogonal zu dem Rohling in den Formraum mündet und andererseits nach der Erfindung das Werkzeugunterteil oder Werkzeugoberteil auf der der Formausnehmung gegenüberliegenden Seite eine Schieberführung mit einem in den Formraum vorfahrbaren Schieber aufweist, der während der Erzeugung der Ausformung Rohlingwerkstoff in Richtung der Ausformung drückt. Zweckmäßigerweise ist der Schieber über die Formraummitte hinaus in den Formraum und gegen den Innenhochdruck beaufschlagten Rohling verfahrbar. Weiter sieht die Erfindung bevorzugt vor, dass der Schieber nach dem Erzeugen der Ausformung bei innenhochdruckbeaufschlagtem Rohling bzw. entstehendem Werkstück in seine Ausgangsstellung zurückfährt, so dass sich an dem Werkstück die dadurch gebildete Werkzeugform abbildet.
  • Eine nicht erfindungsgemäße Umformpresse sieht vor, dass der Gegenhalter einen mittigen Formstempel aufweist, der zur Erzeugung von zwei mit vorgegebenem Abstand voneinander liegenden Aushalsungen entgegen der Bewegungsrichtung des Gegenhalters in die entstehende Ausformung verfahrbar ist und den mittleren Teil der unter Innenhochdruck stehenden Ausformung in Richtung der Mittenachse des entstehenden Werkzeugstückes zurückverdrängt. Zwischen den beiden nebeneinanderliegenden Aushalsungen lässt sich beispielsweise ein Lenker für einen Achsträger wie er im Fahrzeugbau Verwendung findet befestigen. Im Allgemeinen wird zur Befestigung solcher Lenker am Achsbaubeil beim Warmumformen eine Aushalsung erzeugt, in der nach einer entsprechenden Beseitigung von Aushalsungsteilen der Lenker angelenkt wird. Hierbei kann das Problem entstehen, dass durch die Materialbeseitigung an der Aushalsung des Achsbauteils dessen Steifigkeit- und Festigkeitseigenschaften den Anforderungen nicht mehr genügen. Das wird verhindert, weil nunmehr zwei nebeneinanderliegende Aushalsungen erzeugt werden, in denen der Lenker ohne Materialbeseitigung befestigt werden kann. Im Übrigen lassen sich die beiden Aushalsungen unschwer zusammendrücken und mittels eines Lochstempels für die Anlenkung des Lenkers lochen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung an einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    im schematischen Vertikalschnitt ein Umformwerkzeug für die erfindungsgemäße Presse vor der Umformung des Rohlings,
    Fig. 2
    einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 im Zuge des Umformvorganges,
    Fig. 3
    einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 nach dem Umformvorgang,
    Fig. 4
    eine nicht erfindungsgemäße Umformpresse mit Gegenhalter, jedoch ohne Schieber im Zuge des Umformvorganges,
    Fig. 5
    den Gegenstand nach Fig. 4 im Zuge der Erzeugung von zwei nebeneinanderliegenden Aushalsungen, und
    Fig. 6
    ausschnittsweise einen im Zuge der Warmumformung mit Innenhochdruckumformung erzeugten Achsträger mit zwei Aushalsungen für die Befestigung eines Lenkers.
  • In den Figuren ist von einer Umformpresse ein Umformwerkzeug mit einem Formraum 1 zwischen Werkzeugoberteil 2 und Werkzeugunterteil 3 zum Herstellen von Werkstücken 4 aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, im Wege einer wirkmedienunterstützten Warmumformung dargestellt. Dieses Umformwerkzeug besitzt in den Formraum 1 einfahrbare Umformstempel 5 mit Hochdruckbohrungen 6, welche auf einen in dem Formraum 1 befindlichen hohlen Rohling 7, nach dem Ausführungsbeispiel ein Rohr, nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten. Dazu wird unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit in den Rohling 7 eingedrückt, die selbst hochtemperiert sein kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Rohling 7 oder das Umformwerkzeug vorzuwärmen, um eine Warmumformung unter Innenhochdruck vornehmen zu können.
  • Das Werkzeugoberteil 2 weist zur Erzeugung einer Ausformung 8 an dem entstehenden rohrförmigen Werkstück eine der Ausformung 8 entsprechende Formausnehmung 9 mit einem in der Formausnehmung 9 in Ausformrichtung geführten Gegenhalter 10 auf, der die Ausformgeschwindigkeit und Ausformtiefe der entstehenden Ausformung 8 kontrolliert. Die Formausnehmung 9 mit dem Gegenhalter 10 mündet orthogonal zu dem Rohling 7 in den Formraum 1.
  • Nach der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform weist das Werkzeugunterteil 3 auf der der Formausnehmung 9 gegenüberliegenden Seite eine Schieberführung 11 mit einem in den Formraum 1 vorfahrbaren Schieber 12 auf, der während der Erzeugung der Ausformung 8 Rohlingwerkstoff in Richtung der Ausformung 8 drückt. Der Schieber 12 ist über die Formraummitte hinaus in den Formraum 1 und gegen den innenhochdruckbeaufschlagten Rohling 7 verfahrbar. Nach dem Erzeugen der Ausformung 8 fährt der Schieber 12 bei innenhochdruckbeaufschlagtem 7 Rohling bzw. weitgehend entstandenem Werkstück in seine Ausgangsstellung zurück, so dass sich auch in diesem Bereich am Werkstück 4 die dadurch gebildete Werkzeugform abbildet. - Gegenhalter- und Schieberbewegungen sind durch Pfeile angedeutet.
  • Bei der nicht erfindungsgemäße Umformpresse nach den Fig. 4 und 5 weist der Gegenhalter 10 einen mittigen Formstempel 13 auf, der zur Erzeugung von zwei mit vorgegebenem Abstand nebeneinanderliegenden Aushalsungen 14, 14' entgegen der Bewegungsrichtung des Gegenhalters 10 in die entstehende Ausformung 8 verfahrbar ist und den mittleren Teil der unter Innenhochdruck stehenden Ausformung 8 in Richtung der Mittenachse des entstehenden Werkstückes zurückverdrängt. Die beiden Aushalsungen 14, 14' dienen z.B. zur Befestigung eines Lenkers 15 an einem in Fig. 6 ausschnittsweise dargestellten Achsträger 16. Die Lenkerbefestigung zwischen den Aushalsungen 14, 14' ist ohne Beseitigung von Aushalsungsmaterial möglich, so dass sich das gesamte Achsbauteil 16 durch hohe Steifigkeit und Festigkeitseigenschaften auszeichnet.

Claims (4)

  1. Umformpresse mit einem Umformwerkzeug und einem Formraum zwischen Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil zum Herstellen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium, im Wege einer wirkmedienunterstützten Warmumformung, und mit in den Formraum einfahrbaren Umformstempeln, welche auf einen in dem Formraum befindlichen hohlen Rohling, z.B. Rohr, nach Maßgabe der Innenhochdruckumformung arbeiten, wobei unter Umformhochdruck stehende Umformflüssigkeit die Umformung unterstützt, und das Werkzeugoberteil (2) und/oder Werkzeugunterteil (3) zur Erzeugung einer Ausformung (8) an dem entstehenden rohrförmigen Werkstück eine der Ausformung (8) entsprechende Formausnehmung (9) mit einem in der Formausnehmung (9) in Ausformrichtung geführten Gegenhalter (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter die Ausformgeschwindigkeit und Ausformtiefe der entstehenden Ausformung (8) kontrolliert,
    dass in den Umformstempeln Hochdruckbohrungen vorgesehen sind und
    dass das Werkzeugunterteil (3) oder Werkzeugoberteil (2) auf der der Formausnehmung (9) gegenüberliegenden Seite eine Schieberführung (11) mit einem in den Formraum (1) vorfahrbaren Schieber (12) aufweist, der während der Erzeugung der Ausformung (8) Rohlingwerkstoff in Richtung der Ausformung drückt.
  2. Umformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formausnehmung (9) mit dem Gegenhalter (10) orthogonal zu dem Rohling (7) in den Formraum (1) mündet.
  3. Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (12) über die Formraumitte hinaus in den Formraum (1) und gegen den innenhochdruckbeaufschlagten Rohling (7) verfahrbar ist.
  4. Umformpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (12) nach dem Erzeugen der Ausformung (8) bei innenhochdruckbeaufschlagtem Rohling (7) in seine Ausgangsstellung zurückfährt.
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