EP2547468B1 - Vorrichtung und verfahren zum formen und/oder härten von blechbauteilen - Google Patents

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EP2547468B1
EP2547468B1 EP11701484.5A EP11701484A EP2547468B1 EP 2547468 B1 EP2547468 B1 EP 2547468B1 EP 11701484 A EP11701484 A EP 11701484A EP 2547468 B1 EP2547468 B1 EP 2547468B1
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EP
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tool
sheet
slide
bores
grooves
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Andreas Sommer
Reiner Kelsch
Dieter Hartmann
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Voestalpine Metal Forming GmbH
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Voestalpine Metal Forming GmbH
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    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D28/32—Perforating, i.e. punching holes in other articles of special shape
    • B21D28/325—Perforating, i.e. punching holes in other articles of special shape using cam or wedge mechanisms, e.g. aerial cams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
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    • B21D37/12—Particular guiding equipment, e.g. pliers; Special arrangements for interconnection or cooperation of dies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for molding and / or hardening of sheet metal components, according to the preamble of claim 1, or according to the preamble of claim 4, such as from US2004 / 0000184 A1 known.
  • the object of the invention is to provide a device for forming and / or hardening of sheet metal components, which makes it possible in a simple and effective manner to produce undercuts, indentations or indentations, which are also subject to curing in these areas.
  • the slides which are responsible for the molding of undercuts, indentations or enforcements, formed water-cooled, so that even in the region of undercuts indentations or indentations reliably hardening is achieved by the cooling.
  • wedge drives In order to produce indentations, indentations, undercuts and the like, it is known to use so-called wedge drives, wherein a wedge drive 1 comprises a slide lower part 2 and a slide upper part 3. Slide upper part and lower slide part can slide on one another here on an inclined wedge surface, the slider upper part 3 being moved along the direction of arrow 6 by the sliding movement on the inclined surface. This makes it possible to carry out an impression to a metal sheet to be formed.
  • Such wedge drives are arranged in forming tools and are provided via an actuating surface 5 is actuated by a tool upper part in that the tool upper part presses on the actuating surface 5 and thereby carries out the displacement in the direction 6.
  • Such a slide upper part has a component-side mounting surface 7 for receiving a pusher tool 8, wherein the pusher tool 8 itself is responsible for the forming, indenting, undercut or hole punching.
  • the slide upper part feeding holes 9 are guided, which open at the surface 7 and laxative holes 10 are present, which are guided by the surface 7 in the slide upper part.
  • cooling liquid can be guided to the surface 7 and discharged through the holes 10.
  • the pusher tool 8 has in a surface 12, which faces the surface 7 in the assembled state, backward milled channels or grooves 13 which at least partially aligned with the holes 9, 10 or cooperate, that through the holes 9 cooling liquid into the grooves or channels 13 can be guided and can be discharged accordingly through the holes 10 from the grooves 13.
  • a cooling of the slide tool 8 can be brought about.
  • the slider member carrying the slider tool is appropriately equipped with the water cooling.
  • the slide tool 8 may also have a central inlet bore and a central drain hole or more Zulaufbohrungen or more drain holes, which the cooling liquid in the Slider tool 8 arranged cooling holes or cooling channels leads.
  • cooling channels or cooling grooves can be arranged between the slide tool 8 and the surface 7 of the upper slide part 3, a seal.
  • a working slide 8a with a filling slide 8b is in Fig. 2 shown.
  • the filling slide 8b virtually offers the re-storage for the slide 8a and the slide tool 8a. In this way, the undercut 16 can be generated, wherein both slides are moved back against the arrow directions before molding and thus allow a shaping of the component 15 upwards.
  • the pusher tools can all be cooled, not just the tools of the work pusher.
  • coolant-carrying parts are not designed as grooves, but as introduced into the slide tool 8a, 8b channels or holes.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Formen und/oder Härten von Blechbauteilen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bzw. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4, wie z.B. aus der US2004/0000184 A1 bekannt.
  • Es ist bekannt Blechbauteile aus einem härtbaren Stahlblech herzustellen, wobei zunächst aus einem härtbaren Blech eine Platine geschnitten würde, diese Platine anschließend aufgeheizt wird und nach dem Aufheizen in einem Umformwerkzeug umgeformt und gleichzeitig gekühlt wird. Hierzu werden üblicherweise mit Wasser gekühlte Umformvorrichtungen verwendet, so dass sicher gestellt ist, dass das Blech beim Umformen gleichzeitig mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit so abgekühlt wird, dass das Blechbauteil gehärtet wird.
  • Darüber hinaus ist es bekannt, gehärtete Blechbauteile dadurch herzustellen, dass zunächst aus dem härtbaren Blech eine Platine geschnitten wird, diese Platine dann im herkömmlichen Umformverfahren zu dem Blechbauteil umgeformt wird und anschließend das Blechbauteil auf die zum Härten notwendige Temperatur erhitzt wird und anschließend in eine Form eingelegt wird, in der das Werkzeug allseitig an dem Blechbauteil anliegt und das Blechbauteil abkühlt. Auch hierzu können wassergekühlte oder sonst wie gekühlte Werkzeuge verwendet werden.
  • Bei dem Verfahren, bei dem warm umgeformt und gleichzeitig gekühlt wird, ist von Nachteil, dass komplexe Formen des Bauteils nicht erzielt werden können. Komplexe Bauteile werden beim Umformen kalter Bleche dadurch erzielt, dass eine Platine üblicherweise in einer Pressenstraße in einem beispielsweise fünfstufigen Prozess bis zur Endgeometrie gefertigt wird. Derart komplexe Formen sind mit einem einstufigen Verfahren nicht darstellbar.
  • Bei beiden Verfahren wurde bislang darauf verzichtet Hinterschnitte herzustellen, da das Herstellen von Hinterschnitten sogenannte Schieber erfordert, insbesondere eine Kombination aus einem sogenannten Füllschieber und einem Arbeitsschieber, wobei diese Schieber in nachteiliger Weise nicht über ein ausreichendes Wärmeabfuhrvermögen verfügen, da ihre Wärmekapazität auf Grund der geringeren Baugröße (gegenüber der gesamten Form) dies nicht zulässt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zum Formen und/oder Härten von Blechbauteilen zu schaffen, welche es ermöglicht in einfacher und effektiver Weise, Hinterschnitte, Einprägungen oder Einformungen zu erzeugen, die ebenfalls in diesen Bereichen einer Härtung unterliegen.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Es ist eine weitere Aufgabe ein Verfahren zum Formen und/oder Härten von Blechbauteilen zu schaffen mit welchem es gelingt in einfacher und effektiver Weise Hinterschnitte, Einprägungen oder Einformungen zu erzeugen, die ebenfalls in diesen Bereichen einer Härtung unterliegen.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Erfindungsgemäß werden die Schieber, die für das Einformen von Hinterschnitten, Einformungen oder Durchsetzungen verantwortlicht sind, wassergekühlt ausgebildet, so dass auch im Bereich von Hinterschnitten Einprägungen oder Einformungen zuverlässig durch die Kühlung eine Härtung erzielt wird.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert, hierbei zeige:
    • Fig. 1:
    stark schematisiert einen Keiltrieb mit einem Schieberwerkzeug, welches wassergekühlt ist;
    Fig. 2:
    ein Umformwerkzeug mit Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil sowie einem Füll- und einem Arbeitsschiebers im Querschnitt.
  • Um Einformungen, Einprägungen, Hinterschnitte und dergleichen zu erzeugen, ist es bekannt sogenannte Keiltriebe zu verwenden, wobei ein Keiltrieb 1 ein Schieberunterteil 2 und ein Schieberoberteil 3 umfasst. Schieberoberteil und Schieberunterteil können auf einer schrägen Keilfläche hier aufeinander gleiten, wobei durch die Gleitbewegung auf der schrägen Fläche das Schieberoberteil 3 entlang der Pfeilrichtung 6 bewegt wird. Hierdurch ist es möglich einer Einprägung zu einem umzuformenden Blech hin auszuführen. Derartige Keiltriebe sind in Umformwerkzeugen angeordnet und werden über eine Betätigungsfläche 5 von einem Werkzeugoberteil dadurch betätigt, dass das Werkzeugoberteil auf die Betätigungsfläche 5 drückt und dadurch die Verschiebung in die Richtung 6 vornimmt.
  • Ein derartiges Schieberoberteil besitzt eine bauteilseitige Anbaufläche 7 zur Aufnahme eines Schieberwerkzeugs 8, wobei das Schieberwerkzeug 8 selber für die Umformung, Einformung, Hinterschneidung oder auch Lochstanzung zuständig ist.
  • Erfindungsgemäß sind durch das Schieberoberteil zuführende Bohrungen 9 geführt, welche an der Fläche 7 münden und abführende Bohrungen 10 vorhanden, welche von der Fläche 7 in das Schieberoberteil geführt sind. Durch die Bohrungen 9 kann Kühlflüssigkeit zur Fläche 7 geführt werden und durch die Bohrungen 10 abgeführt werden. Um das Schieberwerkzeug 8 zu kühlen, besitzt das Schieberwerkzeug 8 in einer Fläche 12, die in montiertem Zustand der Fläche 7 zugewandt ist, rückwärtig eingefräste Kanälen oder Nuten 13, welche zumindest teilbereichsweise mit den Bohrungen 9, 10 derart fluchten bzw. zusammen wirken, dass durch die Bohrungen 9 Kühlflüssigkeit in die Nuten oder Kanäle 13 führbar ist und entsprechend durch die Bohrungen 10 aus den Nuten 13 abgeführt werden kann. Hierdurch kann eine Kühlung des Schieberwerkzeugs 8 herbeigeführt werden. Bei einem unten stehenden Schieber, bei dem wird das Schieberoberteil durch das Werkzeugoberteil betätigt, bei einem hängenden Schieber ist dies umgekehrt der Fall. In jedem Fall wird das Schieberbauteil, welches das Schieberwerkzeug trägt entsprechend mit der Wasserkühlung ausgestattet.
  • Anstelle von Kanälen oder Nuten 13 kann das Schieberwerkzeug 8 auch über eine zentrale Zulaufbohrung und eine zentrale Ablaufbohrung oder mehrere Zulaufbohrungen oder mehrere Ablaufbohrungen verfügen, welche die Kühlflüssigkeit zu in dem Schieberwerkzeug 8 angeordneten Kühlbohrungen oder Kühlkanälen führt.
  • Im Falle der Kühlkanäle oder Kühlnuten kann zwischen dem Schieberwerkzeug 8 und der Fläche 7 des Schieberoberteils 3 eine Dichtung angeordnet sein.
  • Das Zusammenwirken eines Arbeitsschiebers 8a mit einem Füllschieber 8b ist in Fig. 2 gezeigt. Man erkennt dort ein Umformwerkzeug 14 mit einem beweglichen Werkzeugoberteil 14a und einem vorzugsweise starren Unterteil 14b, in welchem sich ein umzuformendes Stahlblech 15b findet (in der Figur bereits umgeformt), wobei in einem Bereich, in dem ein Hinterschnitt 16 ausgeführt wird, ein Füllschieber 8b und ein Arbeitsschieber vorhanden sind. Der Füllschieber 8b bietet quasi das Wiederlager für den Schieber 8a bzw. das Schieberwerkzeug 8a. Hierdurch kann der Hinterschnitt 16 erzeugt werden, wobei vor dem Ausformen beide Schieber gegen die Pfeilrichtungen zurückgefahren werden und so ein Ausformen des Bauteils 15 nach oben ermöglichen.
  • Wie dies dort dargestellt ist, können die Schieberwerkzeuge alle gekühlt werden, nicht nur die Werkzeuge des Arbeitsschiebers.
  • Wie darüber hinaus aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind dort die Kühlungsmittel führenden Teile nicht als Nuten, sondern als in das Schieberwerkzeug 8a, 8b eingebrachte Kanäle bzw. Bohrungen ausgeführt.
  • Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass in einfacher und effektiver Weise sowohl bei einem Verfahren, bei dem eine Platine warm umgeformt und gehärtet wird, aber auch bei dem ein umgeformtes Bauteil aufgeheizt und durch Anlegen der Form gekühlt wird auch Hinterschneidungen, Einprägungen und Einformungen durchführbar sind und auch in diesen Bereichen eine zuverlässige Härtung erreicht wird.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Formen und/oder Härten von Blechbauteilen, wobei die Vorrichtung über ein zu einem umzuformenden Blech hin verschiebbares Schieberwerkzeug (8, 8a, 8b) verfügt, wobei das Schieberwerkzeug (8, 8a, 8b) an einem beweglichen Keiltriebteil (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schieberwerkzeug (8, 8a, 8b) Bohrungen und/oder Kanäle und/oder Nuten vorhanden sind zur Aufnahme und Durchleitung von Kühlflüssigkeit.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen und/oder Kanäle und/oder Nuten (13) im Schieberwerkzeug (8, 8a, 8b) in Verbindung mit zuführenden Bohrungen (9) und abführenden Bohrungen (10) eines beweglichen Schieberteils (3) sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen, Kanäle oder Nuten (13) des Schieberwerkzeugs (8, 8a, 8b) mit Zuleitungen und/oder Ableitungen verbunden sind, welche Kühlflüssigkeit in die Bohrungen, Kanäle oder Nuten (13) zuführen und abführen.
  4. Verfahren zum Formen und/oder Härten von Blechbauteilen, insbesondere Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Erzeugung von Hinterschnitten in einem umzuformenden Blech mit einem Schieberwerkzeug auf das Blech eingewirkt wird und das Blech eingeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberwerkzeug mittels Bohrungen und/oder Kanälen und/oder Nuten während des Umformens oder vor oder nach dem Umformen mittels Kühlflüssigkeit gekühlt wird.
  5. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, und insbesondere eines gekühlten Schieberwerkzeugs zum Formen und/oder Härten von Blechbauteilen und insbesondere Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 4.
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