EP1551574B2 - Vorrichtung zum querfliesspressen von werkstücken und verfahren zum betreiben einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum querfliesspressen von werkstücken und verfahren zum betreiben einer derartigen vorrichtung Download PDF

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EP1551574B2
EP1551574B2 EP03807787A EP03807787A EP1551574B2 EP 1551574 B2 EP1551574 B2 EP 1551574B2 EP 03807787 A EP03807787 A EP 03807787A EP 03807787 A EP03807787 A EP 03807787A EP 1551574 B2 EP1551574 B2 EP 1551574B2
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plungers
die
pressure
blank
die halves
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ThyssenKrupp Presta AG
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    • 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
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02—Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
    • B21J5/025—Closed die forging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction

Definitions

  • the invention relates to a device for the transverse extrusion of workpieces according to the preamble of claim 1 (see ZB US-A-4,977,773 ).
  • the deformation of the workpieces takes place in two superimposed mold halves, wherein the workpiece is pressed between two punches in such a way that a part of the material deviates transversely to the pressing direction in cavities formed by the die halves.
  • the essential feature of this form of cross flow extrusion is that the die halves always lie on top of each other during the forming process and can not be separated from each other by the forming forces. Therefore, the die halves are held together by force applied devices, preferably by hydraulic or pneumatic piston, which must apply such a high force that the forming forces the die halves are not able to open.
  • the invention has for its object to make a device for Querf pastpressen of workpieces such that the blank is easily introduced into this device and provide means that hold the blank in the intended location in the tool.
  • the illustrated device is particularly suitable for the transverse extrusion of workpieces on horizontally operating forming machines, preferably multi-stage forming machines.
  • the forming process can be performed contrary to the embodiment in several tools in several forming steps.
  • each device half has a holding device 1, 2. These holding devices 1, 2 are connected to the press table and press die, not shown, or the die and punch side receiving device of a horizontal press.
  • the die halves 9, 10 are fixed, these die halves 9, 10 are biased with reinforcements 11, 12 against radial expansion.
  • the die halves 9, 10 are axially penetrated centrally by plungers 13, 14. These plungers 13, 14 are guided in the die halves 9, 10 and in a central bore through the annular piston 5, 6. The plunger 13, 14 are on the tool side via intermediate pieces 15, 16 of the pressure piston 17, 18 at.
  • pressure chambers 19, 20 are formed between the cylinder heads 3, 4 and the annular piston 5, 6, which can be acted upon with pressurized fluid or pressurized gas or air.
  • Corresponding pressure chambers 21, 22 are arranged above the pressure pistons 17, 18 in order to pressurize them.
  • FIG. 1 shows the tool apart. In this position, for example, can be brought via gripper, the blank 23 between the ram apart 13, 14 and held here (shown by arrows).
  • the plunger 13, 14 then drive, as in FIG. 2 represented, towards each other. This can, as well as in FIG. 2 shown by the ancestor of the press ram on the press table done.
  • this could for example be done via an ancestor of the upper and / or lower ring piston 6, 7 in the cylinder pot 3, 4: In the same way but also by an ancestor of the plunger 13, 14, then in must be in the home position in retracted position.
  • FIG. 4 shows the device after the forming of the blank 23 to the finished workpiece 24.
  • the annular piston 5, 6 retracted into the cylinder heads 3, 4.
  • the hydraulic fluid or the pneumatic medium are controlled or controlled discharged or compressed.
  • the force-time behavior of all device parts can be selectively controlled against each other.
  • the controlled controlled discharge of the hydraulic fluid or the pneumatic medium from the pressure chambers 21, 22 that in each phase of its transformation to the workpiece 24 the correct position of the blank 23 with respect to the collapse of the plunger 13, 14 in the die halves 9, 10 is ensured.
  • This measure can be supported by the controlled removal of the hydraulic fluid or the pneumatic fluid from the pressure chambers 19,20.
  • one or both of the plungers 13, 14 serve as an ejector. It is even possible that the finished workpiece between the plungers 13, 14 are held and then picked up by a gripping device and can be selectively fed for further processing.

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe Z.B. US-A-4 977 773 ). Die Umformung der Werkstücke erfolgt in zwei aufeinander liegenden Matrizenhälften, wobei das Werkstück zwischen zwei Stempel derartig verpresst wird, dass ein Teil des Werkstoffes quer zur Pressrichtung in von den Matrizenhälften gebildete Hohlräume ausweicht.
  • Wesentlich bei dieser Form des Querfließpressens ist, dass die Matrizenhälften während des Umformvörganges stets aufeinander liegen und auch durch die Umformkräfte nicht voneinander getrennt werden dürfen. Von daher werden die Matrizenhälften durch Kraft beaufschlagte Einrichtungen, vorzugsweise durch Hydraulik- oder Pneumatikkolben zusammengehalten, die eine derartig hohe Kraft aufbringen müssen, dass die Umformkräfte die Matrizenhälften nicht zu Öffnen in der Lage sind.
  • Eine andere Einrichtung ist in der DE 199 22 660 gezeigt. Nachteilig bei derartig kompliziert aufgebauten Werkzeugen ergibt sich, dass der umzuformende Rohling nur schwierig und häufig auch ungenau in das Werkzeug eingelegt werden kann. Des Weiteren nachteilig ist nicht sichergestellt, dass der Rohling sich während der Umformung in der richtigen Lage im Umformwerkzeug, vorzugsweise mittig hierin und mittig zur Trennebene befindet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken derartig zu gestalten, dass der Rohling einfach in diese Vorrichtung einbringbar ist und Mittel vorzusehen, die den Rohling in der vorgesehenen Lage im Werkzeug halten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben. Die Ansprüche 8 und 9 beschreiben ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich vorteilhaft, dass mit den erfindungsgemäßen Mitteln erreicht werden kann, dass während des Umformvorganges eine gezielte Steuerung des Fließverhaltens vorgenommen werden kann. Dieses wird dadurch erreicht, dass die die Stößel beaufschlagenden Druckräume separat für jede Matrizenhälfte bezüglich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens regelbar sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Figur 1 die Vorrichtung in geöffnetem Zustand,
    • Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 nach dem Fixieren des Rohlings,
    • Figur 3 die Vorrichtung in zusammengefahrenem Zustand und
    • Figur 4 die Vorrichtung nach dem Umformvorgang.
  • Die dargestellte Vorrichtung eignet sich besonders zum Querfließpressen von Werkstücken auf waagerecht arbeitenden Umformmaschinen, vorzugsweise Mehrstufenumformmaschinen. Dabei kann der Umformvorgang entgegen dem Ausführungsbeispiel auch in mehreren Werkzeugen in mehreren Umformschritten durchgeführt werden.
  • Wie aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, sind die Hälften der Umformvorrichtung etwa identisch aufgebaut. Jede Vorrichtungshälfte weist eine Halteeinrichtung 1, 2 auf. Diese Halteeinrichtungen 1, 2 sind mit dem nicht näher dargestellten Pressentisch und Pressenstempel bzw. der matrizen- und stempelseitigen Aufnahmeeinrichtung einer Horizontalpresse verbunden.
  • Die Haltevorrichtungen 1, 2 tragen jeweils einen Zylindertopf 3, 4. Diese Zylindertöpfe 3, 4 tragen wiederum Ringkolben 5, 6, die in den Mänteln der Zylindertöpfe 3, 4 sowie jeweils mit einer buchsenförmigen Verlängerung 7, 8, in Bohrungen in den Böden der Zylindertöpfe 3, 4, geführt werden.
  • An den Stirnseiten der Ringkolben 5, 6 sind die Matrizenhälften 9, 10 befestigt, wobei diese Matrizenhälften 9, 10 mit Armierungen 11, 12 gegen radiales Aufweiten vorgespannt sind.
  • Die Matrizenhälften 9, 10 werden axial zentral von Stößeln 13, 14 durchdrungen. Diese Stößel 13, 14 werden in den Matrizenhälften 9, 10 und in einer zentralen Bohrung durch die Ringkolben 5, 6 geführt. Die Stößel 13, 14 liegen werkzeugseitig über Zwischenstücke 15, 16 an Druckkolben 17, 18 an.
  • Durch diese Konstruktion werden zwischen den Zylindertöpfen 3, 4 und den Ringkolben 5, 6 Druckräume 19, 20 gebildet, die mit Druckflüssigkeit oder unter Druck stehendem Gas oder Luft beaufschlagt werden können. Entsprechende Druckräume 21, 22 sind oberhalb der Druckkolben 17, 18 angeordnet, um diese mit Druck beaufschlagen zu können.
  • Figur 1 zeigt das auseinandergefahrene Werkzeug. In dieser Position kann beispielsweise über Greifer der Rohling 23 zwischen die auseinandergefahrenen Stößel 13, 14 gebracht und hier gehalten werden (durch Pfeile dargestellt). Die Stößel 13, 14 fahren dann, wie in Figur 2 dargestellt, aufeinander zu. Dieses kann, wie auch in Figur 2 gezeigt, durch das Vorfahren des Pressenstempels auf den Pressentisch erfolgen. Da jedoch mehrere Bauteile axial ineinander verschieblich sind, könnte dieses beispielsweise auch über ein Vorfahren des oberen und/oder unteren Ringkolbens 6, 7 im Zylindertopf 3, 4 erfolgen: In gleicher Weise aber auch durch ein Vorfahren der Stößel 13, 14, die dann in der Ausgangsstellung in zurückgefahrener Position sein müssen.
  • Durch weiteres Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch werden dann, wie in Figur 3 gezeigt, die Matrizenhälften 9, 10 aufeinandergefahren. Dabei können Einrichtungen zum Einfädeln und Positionieren der Werkzeughälften (hier nicht dargestellt) Verwendung finden. Vorher oder danach muss dann in den Druckräumen 19, 20 ein derartig hoher Hydraulik- oder Pneumatikdruck aufgebaut werden, dass die nachfolgende Umformung des Rohlings 23 zum fertigen Werkstück 24 (in Figur 4 gezeigt) nicht zu einem Auseinanderklaffen der Matrizenhälften 9, 10 führt, Im Ausführungsbeispiel sind die Stößel 13, 14 so gestaltet, dass sie vor Beginn des eigentlichen Umformvorganges über die Zwischenstücke 15, 16 und die Druckkolben 17, 18 an den Halteeinrichtungen 1, 2 anliegen. Damit kann zur Umformung die volle Kraft des Pressenstempels eingesetzt werden.
  • Figur 4 zeigt die Vorrichtung nach dem Umformen des Rohlings 23 zum fertigen Werkstück 24. In dieser Position sind die Ringkolben 5, 6 in die Zylindertöpfe 3, 4 eingefahren. Die Hydraulikflüssigkeit bzw. das Pneumatikmedium sind entsprechend gesteuert oder geregelt abgeführt bzw. komprimiert.
  • Durch eine geregelte Abführung bzw. Komprimierung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums, beispielsweise über Regelventile, kann das Kraft-Zeit-Verhalten aller Vorrichtungsteile gegeneinander gezielt gesteuert werden. Dadurch kann zum einen durch die gezielte geregelte Ableitung der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmediums aus den Druckräumen 21, 22 sichergestellt werden, dass in jeder Phase seiner Umformung zum Werkstück 24 die richtige Lage des Rohlings 23 in Bezug auf das Zusammenfahren der Stößel 13, 14 in die Matrizenhälften 9, 10 gewährleistet ist. Durch entsprechende Veränderungen kann sogar ein besonderes gezieltes Fließverhalten erreicht werden. Diese Maßnahme kann unterstützt werden durch die geregelte Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Pneumatikmedums aus den Druckräumen 19,20.
  • Abschließend können einer oder beide der Stößel 13, 14 als Auswerfer dienen. Es ist sogar möglich, dass das fertige Werkstück zwischen den Stößeln 13, 14 gehalten werden und dann von einer Greifeinrichtung aufgenommen und gezielt einer weiteren Bearbeitung zuführt werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    1. 1. Halteeinrichtung
    2. 2. Halteeinrichtung
    3. 3. Zylindertopf
    4. 4. Zylindertopf
    5. 5. Ringkolben
    6. 6. Ringkolben
    7. 7. Verlängerung
    8. 8. Verlängerung
    9. 9. Matrizenhälfte
    10. 10.Matrizenhälfte
    11. 11.Armierung
    12. 12.Armierung
    13. 13. Stößel
    14. 14. Stößel
    15. 15.Zwischenstück
    16. 16. Zwischenstück
    17. 17.Druckkolben
    18. 18.Druckkolben
    19. 19. Druckraum
    20. 20.Druckraum
    21. 21. Druckraum
    22. 22. Druckraum
    23. 23. Rohling
    24. 24. Werkstück

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken (24) aus Rohlingen (23), mit
    - einem Pressentisch, der eine erste Matrizenhälfte (10) trägt,
    - einem senkrecht zum Pressentisch beweglichen, die erforderliche Umformkraft aufbringenden Pressenstempel, an dem die zweite Matrizenhälfte (9) befestigt ist,
    - separat gesteuerten, kraftbeaufschlagten Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10),
    wobei beiden Matrizenhälften (9, 10) jeweils ein Stößel (13, 14) zugeordnet ist, wobei beide Stößel (13, 14) von Druckräumen (21, 22) beaufschlagt, separat ansteuerbar und bis über die Umformkontur der Matrizenhälfte (9, 10) sowie die Werkzeugtrennebene hinaus in Arbeitsrichtung bewegbar sind, wobei die Stößel (13, 14) vor dem Zusammenfahren der Matrizenhälften (9, 10) derart aufeinander zu bewegbar sind, dass der Rohling (23) zwischen den Stößeln (13, 14) gehalten wird, und wobei die Stößel (13, 14) durch Regelung des Druckverlaufes in dem jeweils zugeordneten Druckraum (21, 22) separat für jede Matrizenhälfte (9, 10) bezüglich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens regelbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) sich wenigstens während der letzten Phase der Umformung am sie tragenden Teil der Matrizenhälften (9, 10) abstützen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zum Zuhalten der Matrizenhälften (9, 10) als hydraulische oder pneumatische Ringkolben (5, 6) ausgebildet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf in den Druckräumen (19, 20, 21, 22), die den Ringkolben (5, 6) und den Stößeln (13, 14) zugeordnet sind, mit separaten Drucksteuereinrichtungen verbunden sind, die einen gegenüber den anderen verschiedenen gesteuerten oder geregelten Druckverlauf in dem zugeordneten Druckraum ermöglichen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößel (13, 14) in den jeweiligen Matrizenhälften (9,10) geführt sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenhälften (9, 10) jeweils eine Halteeinrichtung (1, 2) aufweisen, an der in Arbeitsrichtung verschieblich jeweils eine Zuhalteeinrichtung und ein Druckkolben (17, 18) für die Stößel (13, 14) angeordnet sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Druckkolben (17, 18) für den Stößel (13, 14) konzentrisch in der Zuhalteeinrichtung (5, 6) geführt ist.
  8. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    wobei der Rohling (23) beim Einlegen in die Vorrichtung zunächst zwischen den Stößeln gehalten wird, bevor durch das Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch die Werkzeuge zusammengefahren werden,
    wobei die Stößel (13, 14) durch Regelung des Druckverlaufes im zugeordneten Druckraum (21, 22) während der Umformung des Werkstückes hinsichtlich ihres Kraft-Zeit-Verhaltens separat für jede Matrizenhälfte geregelt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (23) zunächst bei auseinander gefahrenen Matrizenhälften (9, 10) über einen Greifer zwischen die auseinander gefahrenen Stößel (13, 14) gebracht und dort gehalten wird, dass anschließend die Stößel (13, 14) aufeinander zu bewegt werden, bis sie den Rohling (23) halten, und dass dann die Werkzeuge durch das Zusammenfahren von Pressenstempel und Pressentisch unter Umformung des Rohlings (23) aufeinander zu bewegt werden.
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