EP1388381A1 - Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern - Google Patents

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EP1388381A1
EP1388381A1 EP03017922A EP03017922A EP1388381A1 EP 1388381 A1 EP1388381 A1 EP 1388381A1 EP 03017922 A EP03017922 A EP 03017922A EP 03017922 A EP03017922 A EP 03017922A EP 1388381 A1 EP1388381 A1 EP 1388381A1
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Dr.-Ing.Matthias Prier
Dipl.-Ing.Christof Merten
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Schuler Hydroforming GmbH and Co KG
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Schuler Hydroforming GmbH and Co KG
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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
    • 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
    • B21D26/045—Closing or sealing means

Definitions

  • the invention relates to a device for hydroforming hollow bodies, comprising an at least two-part tool and this on both Pages assigned to axial cylinders, which are used to form double-chamber profiles existing hollow bodies with sealing punches, through a groove into which the central web of the double chamber profile is immersed in two on a common carrier plate Adjacent stamp heads are divided, the ends of the in the Seal the contour space of the inserted double chamber profile tightly, wherein at least one sealing stamp is connected to a pressure medium source Has high pressure bore.
  • the hydroforming is well known and in the relevant Literature described (see DE-Z “Werkstattechnik 79 (1989)", VDI progress reports, Row 2, No. 142, VDI Verlag 1987). It is preferably used for manufacturing differently shaped hollow body from a semi-finished product, for example a tubular workpiece.
  • a pipe section e.g. made of steel or copper, is in a multi-part hydroforming tool without fixed Inner die with sealing plungers or forming plungers actuated by axial cylinders inserted. After sealing the ends of the pipe section with the sealing stamp the pipe section with the help of a suitable pressure medium with high Internal pressure is applied and axial pressure is applied at the same time Pressure (through the sealing stamp) is formed on the pipe wall.
  • the axial pressure and the internal pressure cause the pipe section to match the final one Shape of the hollow body having the inner contour or wall of the contour space of the forming tool.
  • the material is used for hydroforming in the plastic state, which is during the entire process taking into account material hardening and any tool forces is maintained.
  • plastic stamps are in various Variations known, whereby always the deforming under the forming pressure Plastic is used for the seal.
  • the plastic stamps are subject, however a quick wear and also complicate after a certain Deformations remaining on the plastic punches Driving into a newly formed double chamber profile or preventing that even completely, so that at the latest a stamp change is required becomes.
  • the invention is therefore based on the object in a device of the beginning to create a sealing stamp without the disadvantages mentioned, which is therefore particularly wear-resistant on the one hand and on the other hand nevertheless offers sufficient sealing effect.
  • the sealing stamp as Steel stamp with one on the carrier plate in the transition to the foot area of the in Relative to the outer edge of the carrier plate inwardly set stamp heads according to the contour of the stamping heads all-round sealing edge is formed, the sealing edge in the groove base at the beginning of each Groove has a material accumulation.
  • the sealing edge in Range of only the beginning of the groove and in the operating state with the exception of the Groove bottom between the partial punch heads engaging in the groove of the central web or the partition of the double chamber profile with a slight grandeur the material accumulation is formed in this small area of the groove the sealing stamp can be designed as a very wear-resistant steel stamp.
  • the center bar or the partition remains free over the length as required, whereby it but still in the beginning due to the low metallic material accumulation the sealing edge at the internal pressure prevailing in the chambers of the profile is pressed and sealed.
  • FIG. 1 Of a common hydroforming (IHU) machine are shown in Fig. 1 for simplicity half possible in a drawing once on the left and once on the right Construction methods of a tool 1a and 1b shown.
  • the tool 1a or 1b has an upper and lower each provided with a clamping edge 2 Base plate 3 or 4.
  • Base plate 3 or 4 In an upper and a lower base block 5 or 6 contour inserts 7 and end-side inlet channels 8 are arranged.
  • axial cylinders 10 are fastened in this Embodiment with a seal extension or Sealing plunger 11 arranged sealing plunger heads 12 are equipped, which are applied when the axial cylinder 10 in a for forming in the tool cavity 13 inserted, to be formed hollow body-shaped workpiece in the inlet channels 8 of the tool slide in and seal from both ends close.
  • the axial cylinders are designed to hold and hold the sealing stamp 10 at their ends facing the tool base blocks 5 and 6 Adapter 16 with the clamping ring 16 screwed to it.
  • a sealing stamp 20 shown in FIG Steel stamp inserted through a groove 21 into which the central web is formed 19 of the double chamber profile 17, as shown in FIG. 4, plunges into two a common carrier plate 22 adjacent stamp heads 20a or 20b divided (see also Fig. 3).
  • the partial stamp heads 20a, 20b are related on the outer edge 23 slightly inwards, the thickness of the profile walls 18a, 18b arranged correspondingly, set back and according to their contour with a circumferential - except the groove 21 itself - sealing step or edge 24 formed.
  • the sealing edge 24 is with slight accumulations of material 26a, 26b, equivalent to a slight sublimity (see FIGS. 4 and 5).

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder, die zum Umformen von als Doppel- bzw. Mehrkammerprofil vorliegenden Hohlkörpern mit Dichtstempeln, die durch eine Nut (21), in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils (17) eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte (22) nebeneinanderliegende Stempelköpfe (20a, 20b) unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs eingelegten Doppelkammerprofils (17) dichtend verschließen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist, ist der Dichtstempel (20) als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte (22) im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante (23) der Trägerplatte (22) nach innen zurückversetzten Stempelköpfe (20a, 20b) entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante (24) ausgebildet, wobei die Dichtkante (24) im Nutgrund an jeweils den Anfängen der Nut (21) eine Materialanhäufung (26a, 26b) aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder, die zum Umformen von als Doppelkammerprofil vorliegenden Hohlkörpern mit Dichtstempeln, die durch eine Nut, in die der Mittelsteg des Doppelkammerprofils eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinanderliegende Stempelköpfe unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs eingelegten Doppelkammerprofils dichtend verschlieβen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist.
Das Innenhochdruck-Umformen ist hinlänglich bekannt und in der einschlägigen Literatur beschrieben (vgl. DE-Z "Werkstattechnik 79 (1989)", VDI-Fortschrittsberichte, Reihe 2, Nr. 142, VDI-Verlag 1987). Es wird vorzugsweise zum Herstellen unterschiedlich geformter Hohlkörper aus einem Halbzeug, beispielsweise ein rohrförmiges Werkstück, angewendet. Ein Rohrabschnitt, z.B. aus Stahl oder Kupfer, wird dabei in ein mehrteiliges Innenhochdruck-Umformwerkzeug ohne feste Innenmatrize mit von Axialzylindern betätigten Dichtstempeln bzw. Umformstößeln eingelegt. Nach dem Verschließen der Enden des Rohrabschnitts durch die Dichtstempel wird der Rohrabschnitt mit Hilfe eines geeigneten Druckmittels mit hohem Innendruck beaufschlagt und unter gleichzeitiger Beaufschlagung mit axialem Druck (durch die Dichtstempel) auf die Rohrwandung umgeformt. Der Axialdruck und der Innendruck bewirken, daß sich der Rohrabschnitt an die die endgültige Form des Hohlkörpers aufweisende Innenkontur bzw. -wandung des Konturraums des Umformwerkzeugs anlegt. Beim Innenhochdruck-Umformen wird der Werkstoff in den plastischen Zustand versetzt, der während des gesamten Vorgangs unter Berücksichtigung vom Werkstoffverfestigung und etwaiger Werkzeugkräfte aufrechterhalten wird.
Zum Umformen von durch einen Mittelsteg in zwei Kammern getrennten Hohlkörpern, sogenannten Doppelkammerprofilen, ist es in der Praxis üblich, aus Kunststoff hergestellte Dichtstempel einzusetzen. Da ein konventionelles Dichten bei derartigen Profilen nicht möglich ist, sind Kunststoffstempel in den verschiedensten Variationen bekannt, wobei stets der sich unter dem Umformdruck verformende Kunststoff zur Dichtung ausgenutzt wird. Die Kunststoffstempel unterliegen allerdings einem schnellen Verschleiß und außerdem erschweren nach einer gewissen Betriebsdauer an den Kunststoffstempeln verbleibende Deformierungen das Einfahren in ein neu umzuformendes Doppelkammerprofil bzw. verhindern das sogar völlig, so daß spätestens zu diesem Zeitpunkt ein Stempelwechsel erforderlich wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art einen Dichtstempel ohne die genannten Nachteile zu schaffen, der somit insbesondere einerseits äußerst verschleißfest ist und andererseits gleichwohl ausreichende Dichtwirkung bietet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtstempel als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante der Trägerplatte nach innen zurückversetzten Stempelköpfe entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante ausgebildet ist, wobei die Dichtkante im Nutgrund an jeweils den Anfängen der Nut eine Materialanhäufung aufweist. Indem erfindungsgemäß die Dichtkante im Bereich nur der Anfänge der Nut und im Betriebszustand damit des bis auf den Nutgrund zwischen den Teil-Stempelköpfen in die Nut eingreifenden Mittelsteges bzw. der Trennwand des Doppelkammerprofils mit einer leichten Erhabenheit aufgrund der Materialanhäufung in diesem kleinen Bereich der Nut ausgebildet ist, läßt sich der Dichtstempel als sehr verschleißfester Stahlstempel ausführen. Der Mittelsteg bzw. die Trennwand bleibt wie erforderlich über die Länge frei, wobei er aber dennoch an den Anfängen aufgrund der geringen metallischen Materialanhäufung der Dichtkante bei dem in den Kammern des Profils herrschenden Innendruck abgedrückt und gedichtet wird.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem Anspruch und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1
ein Systembild eines allgemein bekannten IHU-Werkzeuges, wobei hier in den beiden Symmetriehälften voneinander verschiedene Bauweisen dargestellt sind;
Fig. 2
als Einzelheit eines IHU-Werkzeugs in perspektivischer Ansicht einen zum Umformen von Doppelkammerprofilen eingesetzten Dichtstempel bzw. Stempelkopf;
Fig. 3
den Dichtstempel nach Fig. 2 von oben gesehen;
Fig. 4
den Dichtstempel nach Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV, eingetaucht in ein im Längsschnitt dargestelltes Doppel- bzw. Mehrkammperprofil; und
Fig. 5
in vergrößertem Maßstab die in Fig. 4 strichpunktiert eingekreiste Einzelheit "X".
Von einer üblichen Innenhochdruck-Umform(IHU)-Maschine sind in Fig. 1 der Einfachheit halber in einer Zeichnung einmal links und einmal rechts mögliche unterschiedliche Bauweisen eines Werkzeugs 1a bzw. 1b dargestellt. Das Werkzeug 1a bzw. 1b besitzt eine jeweils mit einem Spannrand 2 versehene obere und untere Grundplatte 3 bzw. 4. In einem oberen und einem unteren Grundblock 5 bzw. 6 sind Kontureinsätze 7 und endseitige Einlaufkanäle 8 angeordnet. Auf zu den Einlaufkanälen 8 vorgelagerten Konsolen 9 sind Axialzylinder 10 befestigt, die in diesem Ausführungsbeispiel mit auf einer Dichtstempelverlängerung bzw. einem Dichtstempel 11 angeordneten Dichtstempelköpfen 12 bestückt sind, die beim Beaufschlagen der Axialzylinder 10 in ein zur Umformung in den Werkzeughohlraum 13 eingelegtes, umzuformendes hohlkörperförmiges Werkstück in den Einlaufkanälen 8 des Werkzeugs gleitend eintauchen und von beiden Enden her dichtend verschließen. Zur Aufnahme und Halterung der Dichtstempel weisen die Axialzylinder 10 an ihren den Werkzeuggrundblöcken 5 bzw. 6 zugewandten Enden einen Adapter 16 mit daran angeschraubtem Klemmring 16 auf.
Zum Umformen von als Doppelkammerprofil 17, die durch einen zwischen den Profilwänden 18a, 18b eingebundenen Mittelsteg 19 mit zwei getrennten Kammern ausgebildet sind (vgl. Fig. 4), wird ein in Fig. 2 gezeigter Dichtstempel 20 als Stahlstempel eingesetzt, der durch eine Nut 21, in die bei der Umformung der Mittelsteg 19 des Doppelkammerprofils 17 eintaucht, wie in Fig. 4 gezeigt, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte 22 nebeneinanderliegende Stempelköpfe 20a bzw. 20b unterteilt (vgl. auch Fig. 3). Die Teil-Stempelköpfe 20a, 20b sind in Bezug auf die Außenkante 23 geringfügig nach innen, der Dicke der Profilwände 18a, 18b entsprechend, zurückversetzt angeordnet und gemäß deren Kontur mit einer umlaufenden - ausgenommen die Nut 21 selbst - Dichtstufe bzw. -kante 24 ausgebildet. lm Bereich und auf Höhe des Nutgrundes 25, und dort aber nur jeweils an den äußeren Anfängen der Nut 21, ist die Dichtkante 24 mit geringfügigen Materialanhäufungen 26a, 26b, einer leichten Erhabenheit gleichkommend, versehen (vgl. die Fig. 4 und 5). Diese sorgen dafür, daß der im übrigen über seine gesamte Länge freiliegende Mittelsteg 19 nur an seinen außenliegenden, an die Profilwände 18a, 18b unmittelbar angrenzenden Enden gedichtet wird.
Es ist somit möglich, trotz des Einsatzes eines sehr verschleißfesten Stahlstempels als Dichtstempel 20 die beim Umformen erforderliche Abdichtung zu gewährleisten.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Innenhochdruck-Umformung von Hohlkörpern, umfassend ein mindestens zweiteiliges Werkzeug (1a, 1b) und diesem an beiden Seiten zugeordnete Axialzylinder (10), die zum Umformen von als Doppel- bzw. Mehrkammerprofil (17) vorliegenden Hohlkörpern mit Dichtstempeln, die durch eine Nut (21), in die der Mittelsteg (19) des Doppelkammerprofils (17) eintaucht, in zwei auf einer gemeinsamen Trägerplatte (22) nebeneinanderliegende Stempelköpfe (20a, 20b) unterteilt sind, die Enden des in den Konturraum des Werkzeugs (1a, 1b) eingelegten Doppelkammerprofils (17) dichtend verschließen, wobei zumindest ein Dichtstempel eine an eine Druckmittelquelle angeschlossene Hochdruckbohrung aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtstempel (20) als Stahlstempel mit einer auf der Trägerplatte (22) im Übergang zum Fußbereich der in Bezug auf die Außenkante (23) der Trägerplatte (22) nach innen zurückversetzten Stempelköpfe (20a, 20b) entsprechend der Kontur der Stempelköpfe umlaufenden Dichtkante (24) ausgebildet ist, wobei die Dichtkante (24) im Nutgrund (25) an jeweils den Anfängen der Nut (21) eine Materialanhäufung (26a, 26b) aufweist.
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