EP1363752B1 - Forming tool for hydromechanically deep-drawing workpieces from sheet metal blanks - Google Patents
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- EP1363752B1 EP1363752B1 EP02719899A EP02719899A EP1363752B1 EP 1363752 B1 EP1363752 B1 EP 1363752B1 EP 02719899 A EP02719899 A EP 02719899A EP 02719899 A EP02719899 A EP 02719899A EP 1363752 B1 EP1363752 B1 EP 1363752B1
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- sheet metal
- ring
- water box
- insert
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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
- B21D22/205—Hydro-mechanical deep-drawing
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure
Definitions
- the invention relates to a forming tool for the hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to the preamble of claim 1.
- a well-known, generic forming tool (magazine “BLECH” No. 9/1963, page 575, Figure 7) consists essentially of a water tank, a drawing ring and a drawing punch and an operable hold-down.
- the water tank is designed with box side walls and a box bottom as a tool trough, which can be filled as a lower tool with a liquid active medium and thereby forms the drawing die.
- the drawing ring is designed plate-shaped and arranged in the upper part of the water box. With its ring area, it can be sealed off from an underlying effective medium volume. The edge of the ring opening of the drawing ring forms a drawing edge for the workpiece.
- the drawing punch is movable by means of an adjustable plunger such that it can be displaced through the annular opening of the drawing ring into the region of the active medium with the interposition of the sheet metal blank.
- the actuatable hold-down serves to hold the edges of the inserted Sheet metal blank, wherein the holding pressure is selected so that a Gleitmaschinekeit the Blechzu motherboardr selected consists in a load of the sheet metal section by the drawing punch.
- the drawing ring with its ring area on the upper edge of the water tank side walls close to.
- the hold-down presses the edge region of the sheet metal blank against a seal embedded in the draw ring and thus seals the system containing the effective medium to the outside.
- the drawing punch penetrates with the interposition of the sheet metal blank in the active medium, usually a water-oil emulsion, whereby it is displaced by an adjustable throttle.
- the resulting according to the throttle position reaction pressure causes a pressing of the sheet metal blank to the drawing punch, whereby the workpiece with a corresponding shape can be produced.
- the drawing ring with its ring area lies on the water box side walls in such a way that it projects beyond the water box side walls to the center of the channel box only with a small free projection.
- the situation is different in a production of a smaller workpiece using a drawing ring with a relatively small ring opening, wherein the same integrated water box is firmly used in the forming tool also here.
- the ring area of the Ziehrings protrudes here with a wide projection from the supports on the water box side walls above the active medium to the center of the water tank.
- the pressure in the active medium on the large overhang surface exerts a considerable force in the vertical direction upwards on the draw ring. This can lead both to permanent deformations of the drawing ring and / or to elastic deformations of the drawing ring during the shaping process in the manner of a "breathing", whereby the production quality and the reproducibility during workpiece production can be adversely and uncontrollably influenced.
- the object of the invention is in contrast to develop a generic forming tool so that when using draw rings with respect to the water box surface relatively smaller ring openings deformation of the annular area during the forming process is largely prevented.
- the forming tool comprises at least one adjustable in the tool integrated water tank water tank insert, which is fillable with the active medium while keeping the surrounding water tank volume.
- the drawing ring used here lies with its annular area on the upper edge of the insert side walls tight, for which purpose preferably mounted a circumferential seal on the upper edge of the insert walls is.
- the same forming tool while maintaining the tool-integrated, relatively large water box can also be used for the production of relatively small workpieces, without the problem of pressure-induced Ziehringverformung in the nature of a "breathing" with a reduction in manufacturing quality.
- the proposed water tank insert is also easy and inexpensive to produce and adjustable when changing a drawing ring quickly and easily in the water box.
- the water box insert is formed in a preferred embodiment according to claim 2 tubular with insert side walls, which are tightly placed over at least one circumferential lower edge wall seal on the water tank bottom. Connections for the active medium, which are mounted within the water box insert at the bottom of the water box, thus can continue to be used here according to a use of the entire water box.
- the water box insert according to claim 3 can also be produced as a use container with its own insert bottom, then use container side connections are provided for the active medium.
- the insert sidewalls have the same height as the box sidewalls of the forming tool integrated channel box.
- all usable draw rings are at the same height level in the forming tool, so that essentially the tool settings can be maintained even with a draw ring exchange in connection with the use of a water box insert.
- spacers are attached to adjacent inner sides of box walls of the water box on the outside of the insert side walls in such a way that the water box insert is positively adjustable in the water box.
- the water tank insert used in each case is advantageously held immovably and in the same position in the water tank.
- a universal plate holder is formed, which is adjustable from an open position to a holding position, wherein the bearing surfaces are arranged approximately above the water box sidewalls, since when using the entire water tank volume with a drawing ring large ring opening size there are to be held edges of the sheet metal section.
- the hold-down comprises in addition to the universal plate holder an exchangeable plate holding ring whose ring opening corresponds approximately to that of the respective drawing ring.
- the sheet metal retaining ring is detachably connected directly or indirectly with the universal sheet holder.
- the travel and the holding force of the universal plate holder continue to the center of the water tank in the relevant area of the water tank insert and the relatively small ring opening of the current drawing redirected.
- FIG. 4 schematically and by way of example shows a lower tool 106 as part of a forming tool 100 according to the prior art.
- This lower tool 106 includes a water box 102 with box side walls 103, 104 and a box bottom 105, wherein the water box 102 with a liquid active medium 107, z.
- a drawing ring 108 is here plate-shaped and arranged in the upper region of the water box 102. With its ring area it is sealed against an underlying medium volume. The edge of the ring opening of the drawing ring 108 forms a pulling edge for the workpiece 101.
- a drawing punch is movable by means of an adjustable plunger, likewise not shown here, in that way, with the interposition of the workpiece 101, through an annular opening 109 of the drawing ring 108 the active medium 107 can be displaced.
- the drawing punch penetrates with the interposition of the workpiece 101 as a sheet metal blank in the active medium 107, whereby it is displaced via an adjustable throttle, not shown here.
- the resulting according to the throttle position reaction pressure then causes a pressing of the sheet metal blank to the drawing punch, whereby the workpiece can be made with appropriate shape.
- the workpiece 101 is formed relatively small, so that the ring opening 109th of the drawing ring 108 is also relatively small. As can be further seen from FIG.
- the drawing ring 108 protrudes with a broad projection 110 from the supports on the water box sidewalls 103, 104 over the active medium 107 toward the center of the water box.
- the pressure represented by the arrows 111 in the active medium 107 exerts on the large overhang surface 110 a considerable force in the vertical direction upwards on the pull ring 108. This can lead to an inhalation of the drawing ring 108 during the forming process, as a result of which the manufacturing quality and the reproducibility during the production of the workpiece are adversely and uncontrollably influenced.
- the present invention proposes a forming tool 1 with which the above problems can be avoided.
- the forming tool 1 for hydromechanical deep drawing of a workpiece 2 from a sheet metal blank comprises a water tank 3 with box side walls 4, 5 and a box bottom 6, which can be filled as a lower tool 7 with a liquid active medium 8 and thereby the Drawing die forms.
- this forming tool 1 comprises a drawing punch 9 which can be moved by means of an adjustable plunger, not shown here, which can be displaced into the region of the active medium 8 through an annular opening 11 of a drawing ring 10 with the interposition of the sheet metal blank 2.
- an operable hold-down 12 is provided for holding the edges of the reshaped sheet metal blank 2 with a sliding possibility at a load by the drawing punch 9 permitting holding pressure.
- a water box insert 14 is set in the water tank 3, which can be filled with the active medium 8 while keeping the remaining volume of water tank free.
- the water tank 3 is shown with water box insert 14 in a schematic and perspective plan view. It can be seen that the water box insert 14 is tubular. 1, the water box insert side walls 15, 16 are placed on the water box bottom 6 via a peripheral bottom edge seal 17, which is only shown here extremely schematically. The height of the insert side walls 15, 16 corresponds to the height of the box side walls 4, 5.
- spacers 21, 22, 23, 24 to the adjacent inner sides of the box side walls 4, 5, 25, 26 are on the outside of the insert side walls 15, 16, 19, 20 of the water box insert 14 attached that the water box insert 14 can be adjusted positively in the water tank 3.
- the drawing ring 10 lies with its annular area on the upper edge of the insert side walls 15, 16 tight, wherein a seal via an upper wall edge seal 27, which is formed circumferentially, as shown in FIG is shown only very schematically and by way of example takes place.
- FIG. 1 A comparison of FIG. 1 with FIG. 4 of the prior art shows that the free supernatant of a ring area in a drawing ring 10 with a small annular opening 11 is considerably reduced by the inventive water box insert 14, so that thus the pressure in the active medium 8 at Forming process can cause only a small force in the direction of a "breathing" of the drawing ring 10.
- the hold-down device 12 consists in each case of a universal plate holder 28 and of an exchangeable plate holding ring 30 whose annular opening 31 corresponds approximately to that of the associated drawing ring 10 and which with its ring area directly to the universal plate holder 28 is releasably connected.
- an inelastic and / or elastic deformation of the sheet-metal retaining ring 30 can occur in that the holding force of the universal sheet-metal holder 28 is radial far outside of the sheet holder ring 30 engages and the support force at the edge of the blank 2 on the drawing ring 10 radially further inward.
- a stable pick-up ring 35 is inserted between the universal sheet metal holders 28 and a sheet-metal holding ring 34, wherein the sheet-metal holding ring 34 is releasably connected to the pick-up ring 35.
- An annular opening 36 of the Auf investigatingrings 35 is here approximately as large as that of the sheet metal holding ring 34 and covers this, that is, immediately above the ring opening 11 of the drawing ring 10 is arranged.
- the stable pickup ring 35 is detachably connected at its ring side regions with the universal sheet holders 28. With such a structure, the forces occurring in the hold-down 12, 13 are thus absorbed substantially in the stable pick-up ring 35 without deformation.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a forming tool for the hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to the preamble of
Ein bekanntes, gattungsgemäßes Umformwerkzeug (Zeitschrift "BLECH" Nr. 9/1963, Seite 575, Bild 7) besteht im wesentlichen aus einem Wasserkasten, einem Ziehring und einem Ziehstempel sowie einem betätigbaren Niederhalter.A well-known, generic forming tool (magazine "BLECH" No. 9/1963, page 575, Figure 7) consists essentially of a water tank, a drawing ring and a drawing punch and an operable hold-down.
Der Wasserkasten ist mit Kastenseitenwänden und einem Kastenboden als Werkzeugtrog ausgeführt, der als Unterwerkzeug mit einem flüssigen Wirkmedium befüllbar ist und dadurch die Ziehmatrize bildet. Der Ziehring ist plattenförmig ausgeführt und im oberen Bereich des Wasserkastens angeordnet. Mit seinem Ringbereich ist er gegenüber einem darunterliegenden Wirkmediumvolumen abdichtbar. Der Rand der Ringöffnung des Ziehrings bildet eine Ziehkante für das Werkstück.The water tank is designed with box side walls and a box bottom as a tool trough, which can be filled as a lower tool with a liquid active medium and thereby forms the drawing die. The drawing ring is designed plate-shaped and arranged in the upper part of the water box. With its ring area, it can be sealed off from an underlying effective medium volume. The edge of the ring opening of the drawing ring forms a drawing edge for the workpiece.
Der Ziehstempel ist mittels eines verstellbaren Stößels bewegbar dergestalt, dass er unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts durch die Ringöffnung des Ziehrings hindurch in den Bereich des Wirkmediums verlagerbar ist. Der betätigbare Niederhalter dient zur Halterung der Ränder des eingelegten Blechzuschnitts, wobei der Haltedruck so gewählt ist, dass eine Gleitmöglichkeit der Blechzuschnittränder bei einer Belastung des Blechausschnitts durch den Ziehstempel besteht.The drawing punch is movable by means of an adjustable plunger such that it can be displaced through the annular opening of the drawing ring into the region of the active medium with the interposition of the sheet metal blank. The actuatable hold-down serves to hold the edges of the inserted Sheet metal blank, wherein the holding pressure is selected so that a Gleitmöglichkeit the Blechzuschnittränder consists in a load of the sheet metal section by the drawing punch.
Konkret liegt hier der Ziehring mit seinem Ringbereich an der Oberkante der Wasserkasten-Seitenwände dicht an. Zudem presst der Niederhalter den Randbereich des Blechzuschnitts gegen eine im Ziehring eingelassene Dichtung und dichtet so das Wirkmedium enthaltene System nach außen ab. Beim Ziehvorgang dringt der Ziehstempel unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts in das Wirkmedium, üblicherweise eine Wasser-Öl-Emulsion, ein, wodurch dieses über eine einstellbare Drossel verdrängt wird. Der sich gemäß der Drosselstellung ergebende Reaktionsdruck bewirkt ein Anpressen des Blechzuschnitts an den Ziehstempel, wodurch das Werkstück mit entsprechender Form herstellbar ist.Specifically, here lies the drawing ring with its ring area on the upper edge of the water tank side walls close to. In addition, the hold-down presses the edge region of the sheet metal blank against a seal embedded in the draw ring and thus seals the system containing the effective medium to the outside. During the drawing process, the drawing punch penetrates with the interposition of the sheet metal blank in the active medium, usually a water-oil emulsion, whereby it is displaced by an adjustable throttle. The resulting according to the throttle position reaction pressure causes a pressing of the sheet metal blank to the drawing punch, whereby the workpiece with a corresponding shape can be produced.
Bei vorgegebener Größe des Wasserkastens können durch einen Austausch und die Verwendung unterschiedlicher Ziehringe mit jeweils unterschiedlichen Ringöffnungen und angepassten Ziehstempelgrößen mit dem selben Umformwerkzeug entsprechend unterschiedliche Werkstücke gefertigt werden. Dabei können folgende Probleme auftreten:For a given size of the water box can be made by replacing and using different drawing rings, each with different ring openings and custom draw punch sizes with the same forming tool corresponding to different workpieces. The following problems may occur:
Bei relativ großen Werkstücken liegt der Ziehring mit seinem Ringbereich so auf den Wasserkastenseitenwänden auf, dass er nur mit einem kleinen freien Überstand die Wasserkastenseitenwände zur Mitte des Wasserkastens hin überragt. Beim Umformvorgang und dem Druckaufbau im Wirkmedium übt dieses einen Druck von unten her auf diesen freien Überstand aus, der jedoch wegen der geringen Überstandsbreite einfach beherrschbar ist und zu keiner merklichen Verformung des Ziehrings führt. Anders liegen die Verhältnisse bei einer Herstellung eines kleineren Werkstücks unter Verwendung eines Ziehrings mit relativ kleiner Ringöffnung, wobei der fest im Umformwerkzeug integrierte selbe Wasserkasten auch hier verwendet wird. Der Ringbereich des Ziehrings ragt hier mit einem breiten Überstand von den Auflagen an den Wasserkastenseitenwänden über dem Wirkmedium zur Wasserkastenmitte hin vor. Während des Umformvorgangs übt daher der Druck im Wirkmedium auf die große Überstandsfläche eine erhebliche Kraft in Vertikalrichtung nach oben auf den Ziehring aus. Dies kann sowohl zu bleibenden Verformungen des Ziehrings und/oder zu elastischen Verformungen des Ziehrings während des Umformvorgangs in der Art eines "Aufatmens" führen, wodurch die Herstellqualität und die Reproduzierbarkeit bei der Werkstückherstellung ungünstig und unkontrolliert beeinflusst werden können. Eine solche Verformung könnte allenfalls durch eine höhere Stabilität eines solchen Ziehrings verhindert werden, wodurch jedoch die Plattenstärke des Ziehrings im Vergleich zu Ziehringen mit kleineren Ringöffnungen vergrößert werden müsste. Dies würde zu ungünstig höheren Herstellkosten und höheren Gewichten in Verbindung mit Erschwernissen beim Ziehringaustausch führen, wobei zudem ungünstige Anpassungen der Niederhalterstellungen und Ziehstempelwege an unterschiedliche Ziehringstärken erforderlich wären.With relatively large workpieces, the drawing ring with its ring area lies on the water box side walls in such a way that it projects beyond the water box side walls to the center of the channel box only with a small free projection. During the forming process and the pressure build-up in the active medium this exerts a pressure from below on this free supernatant, which, however, is easy to control because of the small protrusion width and does not lead to any appreciable deformation of the pull ring. The situation is different in a production of a smaller workpiece using a drawing ring with a relatively small ring opening, wherein the same integrated water box is firmly used in the forming tool also here. The ring area of the Ziehrings protrudes here with a wide projection from the supports on the water box side walls above the active medium to the center of the water tank. During the forming process, therefore, the pressure in the active medium on the large overhang surface exerts a considerable force in the vertical direction upwards on the draw ring. This can lead both to permanent deformations of the drawing ring and / or to elastic deformations of the drawing ring during the shaping process in the manner of a "breathing", whereby the production quality and the reproducibility during workpiece production can be adversely and uncontrollably influenced. Such a deformation could at best be prevented by a higher stability of such a drawing ring, whereby, however, the plate thickness of the drawing ring would have to be increased in comparison to drawing rings with smaller ring openings. This would lead to unfavorably higher manufacturing costs and higher weights in conjunction with difficulties in Ziehringaustausch, with also unfavorable adjustments of Niederhalterstellungen and drawing punch paths would be required to different Ziehringstärken.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein gattungsgemäßes Umformwerkzeug so weiterzubilden, dass bei Verwendung von Ziehringen mit gegenüber der Wasserkastenoberfläche relativ kleineren Ringöffnungen eine Verformung des Ringbereichs während des Umformvorgangs weitgehend unterbunden ist.The object of the invention is in contrast to develop a generic forming tool so that when using draw rings with respect to the water box surface relatively smaller ring openings deformation of the annular area during the forming process is largely prevented.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of
Gemäß Anspruch 1 umfasst das Umformwerkzeug wenigstens einen in den werkzeugintegrierten Wasserkasten einstellbaren Wasserkasteneinsatz, der unter Freihaltung des ihn umgebenden Wasserkastenvolumens mit Wirkmedium befüllbar ist. Der dabei verwendete Ziehring liegt mit seinem Ringbereich auf dem oberen Rand der Einsatzseitenwände dicht auf, wobei dazu vorzugsweise eine umlaufende Dichtung an der Oberkante der Einsatzwände angebracht ist.In accordance with
Damit ist ersichtlich ein freier Überstand eines Ringbereichs des aktuell verwendeten Ziehrings mit kleiner Ringöffnung gegenüber der eingangs beschriebenen Auflage an den Wasserkasten-Seitenwänden reduziert. Zweckmäßig stehen mehrere Wasserkasteneinsätze unterschiedlicher Oberflächengrößen zur Verfügung, die mit unterschiedlichen Ziehringen so kombinierbar sind, dass für die jeweilige Kombination nur geringe freie Ringbereichüberstände vorliegen und damit der Druck im Wirkmedium beim Umformvorgang nur eine geringe Kraftwirkung in Richtung eines "Aufatmens" des Ziehrings bewirkt.This is obviously a free projection of a ring portion of the currently used Ziehrings reduced with small ring opening relative to the above-described edition of the water tank side walls. It is expedient to have a plurality of water box inserts of different surface sizes which can be combined with different draw rings such that only small free ring area projections exist for the respective combination and thus the pressure in the active medium during the forming process causes only a small force action in the direction of "drawing" the drawing ring.
Vorteilhaft kann somit das selbe Umformwerkzeug unter Beibehaltung des werkzeugintegrierten, relativ großen Wasserkastens auch zur Herstellung relativ kleiner Werkstücke verwendet werden, ohne dass das Problem einer druckbedingten Ziehringverformung in der Art eines "Aufatmens" mit einer Reduzierung der Herstellqualität besteht. Der vorgeschlagene Wasserkasteneinsatz ist zudem einfach und kostengünstig herstellbar sowie bei einem Wechsel eines Ziehrings schnell und einfach in den Wasserkasten einstellbar.Advantageously, therefore, the same forming tool while maintaining the tool-integrated, relatively large water box can also be used for the production of relatively small workpieces, without the problem of pressure-induced Ziehringverformung in the nature of a "breathing" with a reduction in manufacturing quality. The proposed water tank insert is also easy and inexpensive to produce and adjustable when changing a drawing ring quickly and easily in the water box.
Der Wasserkasteneinsatz ist in einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 rohrförmig mit Einsatzseitenwänden ausgebildet, die über wenigstens eine umlaufende untere Wandkantendichtung auf den Wasserkastenboden dicht aufsetzbar sind. Anschlüsse für das Wirkmedium, die innerhalb des Wasserkasteneinsatzes am Wasserkastenboden angebracht sind, können somit hier entsprechend einer Verwendung des gesamten Wasserkastens weiter verwendet werden.The water box insert is formed in a preferred embodiment according to claim 2 tubular with insert side walls, which are tightly placed over at least one circumferential lower edge wall seal on the water tank bottom. Connections for the active medium, which are mounted within the water box insert at the bottom of the water box, thus can continue to be used here according to a use of the entire water box.
Alternativ kann der Wasserkasteneinsatz nach Anspruch 3 auch als Einsatzbehälter mit einem eigenen Einsatzboden hergestellt werden, wobei dann einsatzbehälterseitige Anschlüsse für das Wirkmedium vorzusehen sind.Alternatively, the water box insert according to
In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 haben die Einsatzseitenwände die gleiche Höhe wie die Kastenseitenwände des umformwerkzeugintegrierten Wasserkastens. Damit liegen alle verwendbaren Ziehringe auf dem gleichen Höhenniveau im Umformwerkzeug, so dass im wesentlichen auch bei einem Ziehringaustausch in Verbindung mit der Verwendung eines Wasserkasteneinsatzes die Werkzeugeinstellungen beibehalten werden können.In a preferred embodiment according to
Nach Anspruch 5 wird vorgeschlagen, dass an der Außenseite der Einsatzseitenwände Abstandshalter zu benachbarten Innenseiten von Kastenwänden des Wasserkastens angebracht sind dergestalt, dass der Wasserkasteneinsatz formschlüssig in den Wasserkasten einstellbar ist. Dadurch wird vorteilhaft der jeweils verwendete Wasserkasteneinsatz unverrückbar und in jeweils gleicher Position im Wasserkasten gehalten.According to
Am Umformwerkzeug ist ein Universal-Blechhalter ausgebildet, der von einer Offenstellung in eine Halteposition verstellbar ist, wobei die Auflageflächen etwa oberhalb der Wasserkastenseitenwände angeordnet sind, da bei einer Verwendung des gesamten Wasserkastenvolumens mit einem Ziehring großer Ringöffnungsgröße dort die zu haltenden Ränder des Blechausschnitts liegen. Bei einem Austausch und einer Verwendung eines Ziehrings mit kleinerer Ringöffnung in Verbindung mit einem Wasserkasteneinsatz liegen ersichtlich die durch den Niederhalter zu haltenden Ränder eines entsprechend kleineren Blechzuschnitts weiter zur Wasserkastenmitte hin. Da der Universal-Blechhalter mit seinem Stellantrieb auch hier weiter verwendet werden soll, wird mit Anspruch 6 vorgeschlagen, dass der Niederhalter ergänzend zum Universal-Blechhalter einen austauschbaren Blechhaltering umfasst, dessen Ringöffnung etwa der des jeweiligen Ziehrings entspricht. Der Blechhaltering ist unmittelbar oder mittelbar mit dem Universal-Blechhalter lösbar verbunden. Damit werden der Stellweg und die Haltekraft des Universal-Blechhalters weiter zur Wasserkastenmitte hin in den hier relevanten Bereich des Wasserkasteneinsatzes und der relativ kleinen Ringöffnung des aktuellen Ziehrings umgeleitet.On forming tool a universal plate holder is formed, which is adjustable from an open position to a holding position, wherein the bearing surfaces are arranged approximately above the water box sidewalls, since when using the entire water tank volume with a drawing ring large ring opening size there are to be held edges of the sheet metal section. In an exchange and use of a drawing ring with a smaller ring opening in conjunction with a water tank insert are to be held by the hold-down edges of a correspondingly smaller sheet metal blank further towards the center of the water tank. Since the universal plate holder is to be used here with his actuator here, is proposed in
Auch hier kann eine unelastische und/oder elastische Verformung des Blechhalterings dadurch auftreten, dass die Haltekraft des Universal-Blechhalters radial weit außen am Blechhaltering angreift und die Abstützkraft am Rand des Blechzuschnitts am Ziehring radial weiter innen anliegt. Falls je nach den Gegebenheiten ein solches Problem auftritt wird mit Anspruch 7 vorgeschlagen, den jeweiligen Blechhaltering mit einem stabilen Aufnehmerring lösbar zu verbinden, wobei die Ringöffnung des Aufnehmerrings wenigstens so groß wie die es Blechhalterings ist. Der stabile Aufnehmerring ist an seinen Ringseitenbereichen mit dem Universal-Blechhalter lösbar verbunden. Die im Niederhalter auftretenden Kräfte werden somit im wesentlichen im stabilen Aufnehmerring ohne Verformungen aufgenommen. Der Aufnehmerring kann dabei als weiteres Universal-Bauteil verwendet werden, an das unterschiedliche Blechhalteringe lösbar angeschlossen werden können. Erst wenn eine Ziehringöffnung größer als die Ringöffnung des Aufnehmerrings benötigt wird, ist auch dieser zu wechseln.Again, an inelastic and / or elastic deformation of the sheet metal holding ring occur in that the holding force of the universal sheet metal holder radially far outside attacks on the sheet holding ring and the supporting force at the edge of the sheet metal blank on the drawing ring rests radially further inside. If, depending on the circumstances such a problem occurs is proposed with
Insgesamt kann somit ein gattungsgemäßes Umformwerkzeug mit nur wenig Auswechslungen werkstückspezifischer Werkzeugbauteile universell zur Herstellung unterschiedlich großer Werkstücke mit hoher Herstellqualität verwendet werden.Overall, therefore, a generic forming tool with little replacement of workpiece-specific tool components can be universally used to produce different sized workpieces with high production quality.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.Reference to a drawing, the invention is explained in detail.
Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten gemäß einer ersten Ausführungsform,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs zum hydromechanischen Tiefzeihen von Werkstücken aus Blechzuschnitten gemäß einer alternativen Ausführungsform,
- Fig. 3
- eine schematische, perspektivische Draufsicht auf einen Wasserkasteneinsatz, und
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Umformwerkzeugs zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten gemäß dem Stand der Technik.
- Fig. 1
- a schematic representation of a forming tool according to the invention for the hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to a first embodiment,
- Fig. 2
- 1 a schematic representation of a forming tool according to the invention for the hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to an alternative embodiment,
- Fig. 3
- a schematic, perspective top view of a water box insert, and
- Fig. 4
- a schematic representation of a portion of a forming tool for hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to the prior art.
In der Fig. 4 ist schematisch und beispielhaft ein Unterwerkzeug 106 als Teil eines Umformwerkzeugs 100 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Dieses Unterwerkzeug 106 umfasst einen Wasserkasten 102 mit Kastenseitenwänden 103, 104 und einem Kastenboden 105, wobei der Wasserkasten 102 mit einem flüssigen Wirkmedium 107, z. B. einer Wasser-Öl-Emulsion, befüllt ist und dadurch die Ziehmatrize bildet. Ein Ziehring 108 ist hier plattenförmig ausgeführt und im oberen Bereich des Wasserkastens 102 angeordnet. Mit seinem Ringbereich ist er gegenüber einem darunterliegenden Wirkmediumvolumen abgedichtet. Der Rand der Ringöffnung des Ziehrings 108 bildet eine Ziehkante für das Werkstück 101. Ein hier nicht dargestellter Ziehstempel ist mittels eines hier ebenfalls nicht dargestellten verstellbaren Stößels so bewegbar, dass er unter Zwischenschaltung des Werkstücks 101 durch eine Ringöffnung 109 des Ziehrings 108 hindurch in den Bereich des Wirkmediums 107 verlagert werden kann. Bei diesem Ziehvorgang dringt der Ziehstempel unter Zwischenschaltung des Werkstücks 101 als Blechzuschnitt in das Wirkmedium 107 ein, wodurch dieses über eine hier nicht dargestellte einstellbare Drossel verdrängt wird. Der sich gemäß der Drosselstellung ergebende Reaktionsdruck bewirkt dann ein Anpressen des Blechzuschnitts an den Ziehstempel, wodurch das Werkstück mit entsprechender Form hergestellt werden kann. In der Fig. 4 ist das Werkstück 101 relativ klein ausgebildet, so dass die Ringöffnung 109 des Ziehrings 108 ebenfalls relativ klein ausgebildet ist. Wie dies aus der Fig. 4 weiter ersichtlich ist, ragt der Ziehring 108 in einem solchen Fall mit einem breiten Überstand 110 von den Auflagen an den Wasserkastenseitenwänden 103, 104 ausgehend über dem Wirkmedium 107 zur Wasserkastenmitte hin vor. Während des Umformvorgangs übt daher der durch die Pfeile 111 dargestellte Druck im Wirkmedium 107 auf die große Überstandsfläche 110 eine erhebliche Kraft in Vertikalrichtung nach oben auf den Ziehring 108 aus. Dies kann während des Umformvorgangs zu einem Aufatmen des Ziehrings 108 führen, wodurch die Herstellqualität und die Reproduzierbarkeit bei der Werkstückherstellung ungünstig und unkontrolliert beeinflusst wird.FIG. 4 schematically and by way of example shows a
Um dieses Problem des Aufatmens zu beseitigen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Umformwerkzeug 1 vorgeschlagen, mit dem die obigen Probleme vermieden werden können. Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst das Umformwerkzeug 1 zum hydromechanischen Tiefziehen eines Werkstücks 2 aus einem Blechzuschnitt einen Wasserkasten 3 mit Kastenseitenwänden 4, 5 und einem Kastenboden 6, der als Unterwerkzeug 7 mit einem flüssigen Wirkmedium 8 befüllbar ist und dadurch die Ziehmatrize bildet.In order to eliminate this problem of respiration, the present invention proposes a forming
Ferner umfasst dieses Umformwerkzeug 1 einen mittels eines hier nicht dargestellten, verstellbaren Stößels bewegbaren Ziehstempel 9, der unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts 2 durch eine Ringöffnung 11 eines Ziehrings 10 hindurch in den Bereich des Wirkmediums 8 verlagerbar ist.Furthermore, this forming
Ferner ist ein betätigbarer Niederhalter 12 zur Halterung der Ränder des umzuformenden Blechzuschnitts 2 mit einem eine Gleitmöglichkeit bei einer Belastung durch den Ziehstempel 9 zulassenden Haltedruck vorgesehen.Further, an operable hold-down 12 is provided for holding the edges of the reshaped sheet metal blank 2 with a sliding possibility at a load by the
Wie dies der Fig. 1 weiter entnommen werden kann, ist in den Wasserkasten 3 ein Wasserkasteneinsatz 14 eingestellt, der mit dem Wirkmedium 8 unter Freihaltung des übrigen Wasserkastenvolumens befüllt werden kann.As can be further seen in FIG. 1, a
In der Fig. 3 ist der Wasserkasten 3 mit Wasserkasteneinsatz 14 in einer schematischen und perspektivischen Draufsicht gezeigt. Daraus wird ersichtlich, dass der Wasserkasteneinsatz 14 rohrförmig ausgebildet ist. Wie dies wiederum der Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Wasserkasteneinsatz-Seitenwände 15, 16 über eine hier lediglich äußerst schematisch dargestellte umlaufende untere Wandkantendichtung 17 auf den Wasserkastenboden 6 aufgesetzt. Die Höhe der Einsatzseitenwände 15, 16 entspricht der Höhe der Kastenseitenwände 4, 5.In Fig. 3, the
Wie dies insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann, sind an der Außenseite der Einsatzseitenwände 15, 16, 19, 20 des Wasserkasteneinsatzes 14 jeweils Abstandshalter 21, 22, 23, 24 zu den benachbarten Innenseiten der Kastenseitenwände 4, 5, 25, 26 so angebracht, dass der Wasserkasteneinsatz 14 formschlüssig in den Wasserkasten 3 eingestellt werden kann.As can be seen in particular from FIG. 3,
Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, liegt der Ziehring 10 mit seinem Ringbereich auf dem oberen Rand der Einsatzseitenwände 15, 16 dicht auf, wobei eine Abdichtung über eine obere Wandkantendichtung 27, die umlaufend ausgebildet ist, wie dies in der Fig. 1 lediglich äußerst schematisch und beispielhaft dargestellt ist, erfolgt. Ein Vergleich der Fig. 1 mit der Fig. 4 des Standes der Technik zeigt, dass durch den erfindungsgemäßen Wasserkasteneinsatz 14 der freie Überstand eines Ringbereichs bei einem Ziehring 10 mit einer kleinen Ringöffnung 11 erheblich reduziert ist, so dass damit der Druck im Wirkmedium 8 beim Umformvorgang nur eine geringe Kraftwirkung in Richtung eines "Aufatmens" des Ziehrings 10 bewirken kann.As can be seen from FIG. 1, the
Wie dies aus der Fig. 1 weiter ersichtlich ist, besteht der Niederhalter 12 jeweils aus einem Universal-Blechhalter 28 sowie aus einem austauschbaren Blechhaltering 30, dessen Ringöffnung 31 etwa der des zugeordneten Ziehrings 10 entspricht und der mit seinem Ringbereich unmittelbar mit dem Universal-Blechhalter 28 lösbar verbunden ist.As can be further seen from FIG. 1, the hold-down
Wie dies in der Darstellung der Fig. 1 durch die Pfeile 32, 33 schematisch eingezeichnet ist, kann bei einem Aufbau entsprechend der Fig. 1 eine unelastische und/oder elastische Verformung des Blechhalterings 30 dadurch auftreten, dass die Haltekraft der Universal-Blechhalter 28 radial weit außen am Blechhaltering 30 angreift und die Abstützkraft am Rand des Blechzuschnitts 2 am Ziehring 10 radial weiter innen liegt. Um dieses Problem zu vermeiden, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2 vorgeschlagen, dass zwischen den Universal-Blechhaltern 28 und einem Blechhaltering 34 ein stabiler Aufnehmerring 35 eingesetzt wird, wobei der Blechhaltering 34 mit dem Aufnehmerring 35 lösbar verbunden ist. Eine Ringöffnung 36 des Aufnehmerrings 35 ist hier in etwa so groß wie die des Blechhalterings 34 und überdeckt diese, dass heißt ist unmittelbar oberhalb der Ringöffnung 11 des Ziehrings 10 angeordnet. Der stabile Aufnehmerring 35 ist an seinen Ringseitenbereichen mit den Universal-Blechhaltern 28 lösbar verbunden. Mit einem derartigen Aufbau werden die im Niederhalter 12, 13 auftretenden Kräfte somit im wesentlichen im stabilen Aufnehmerring 35 ohne Verformungen aufgenommen. As shown schematically in the illustration of FIG. 1 by the
Claims (7)
- Forming tool (1) for hydromechanically deep-drawing workpieces (2) from sheet metal blanks, comprising a water box (3) having side walls (4, 5) and a base (6) as a tool trough which, as the lower tool (7), can be filled with a liquid active medium (8), thereby forming the female die; a plate-like drawing ring (10) which is arranged in the upper region of the water box (3) and is sealable by its annular region with respect to an active medium volume located below said annular region, the edge of the annular opening (11) forming a drawing edge for the workpiece (2); a male die (9) movable by means of a adjustable ram and displaceable through the annular opening (11) of the drawing ring (10) into the region of the active medium (8), the sheet metal blank being interposed, whereby the sheet metal blank can be pressed on to the male die (9) with a reaction pressure as the application force through a specified displacement of the active medium (8); and an actuatable blank holder (12) for retaining the edges of the sheet metal blank to be formed with a retaining pressure permitting a possibility of sliding when loaded by the male die (9), characterised in that a water box insert (14) can be placed in the water box (3) and can be filled with active medium (8) while the remaining volume of the water box remains free, and in that the annular region of the drawing ring (10) bears sealingly against the upper edges of the side walls (15, 16, 19, 20) of the insert (14).
- Forming tool according to claim 1, characterised in that the water box insert (14) is in the form of a tube having side walls (15, 16, 19, 20) which can be placed in abutment with the base (6) of the water box via at least one continuous lower wall edge seal (17).
- Forming tool according to claim 1, characterised in that the water box insert is can be placed in the water box as an inserted container having insert side walls and an insert base.
- Forming tool according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the height of the insert side walls (15, 16, 19, 20) corresponds to the height of the side walls (4, 5, 25, 26) of the box (3).
- Forming tool according to any one of claims 1 to 4, characterised in that spacers (21, 22, 23, 24) for maintaining a distance from adjacent inner faces of box walls (4, 5, 25, 26) are so mounted on the outer faces of the insert side walls (15, 16, 19, 20) that the water box insert (14) can be placed form-fittingly and repeatably in the same position in the water box (3).
- Forming tool according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the blank holder (12) consists of a universal sheet metal holder (28) which is arranged adjustably approximately above the side walls (4, 5) of the box (3), and in that the blank holder (12) includes an exchangeable sheet metal holding ring (30; 34), the annular opening (31; 36) of which corresponds approximately to that of the respective drawing ring (10) and the annular portion of which is directly or indirectly connected detachably to the universal sheet metal holder (28).
- Forming tool according to claim 6, characterised in that a rigid receiving ring (35) is positioned between the universal sheet metal holder (28) and the sheet metal holding ring (34), and the sheet metal holding ring (34) is connected detachably to the receiving ring (35), an annular opening (31) of the receiving ring (35) being at least as large as that of the sheet metal holding ring (34) and coinciding therewith, and in that the receiving ring (35) is connected detachably by its lateral portions to the universal sheet metal holder (28).
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