EP2802425B1 - Vorrichtung und verfahren zum tiefziehen von schalenteilen mit integriertem kopf- und zargenbeschnitt - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum tiefziehen von schalenteilen mit integriertem kopf- und zargenbeschnitt Download PDF

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EP2802425B1
EP2802425B1 EP13700092.3A EP13700092A EP2802425B1 EP 2802425 B1 EP2802425 B1 EP 2802425B1 EP 13700092 A EP13700092 A EP 13700092A EP 2802425 B1 EP2802425 B1 EP 2802425B1
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EP
European Patent Office
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region
cutting
punch
drawing die
shaping
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP13700092.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2802425A1 (de
Inventor
Thomas Flehmig
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP2802425A1 publication Critical patent/EP2802425A1/de
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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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for producing shell parts having at least one bottom, a frame and optionally a flange portion of a flat or preformed board with a drawing die and a drawing die, wherein the drawing die has a molding area and at least one trim area, wherein the molding area of Drawing die at the completion of the drawing operation, the outer shape of the drawn and to be cut shell part in the bottom, Zargen- and optionally in the flange region, the drawing die has a molding area and at least one trim area, wherein the forming region of the drawing die at the completion of the drawing process, the inner shape of the drawing and has to be cut shell part with bottom, frame and optional flange area.
  • the invention relates to a method for the production of shell parts.
  • Such a device and such a method are eg in the WO-A-2008025387 disclosed.
  • Shell parts having a bottom portion, a frame portion, and optionally a flange portion are often made by drawing a flat or preformed metal sheet, preferably steel.
  • the prior art discloses methods and devices for producing, in particular, flange-type drawn parts with which drawing parts can be produced from a flat board by deep-drawing and trimming in one working stroke.
  • German patent application DE 10 2011 050 002.2 Although the applicant has achieved a solution for trimming the flange area in one step during the drawing. However, there is a similar problem for the Kopfbetre a drawn board. So far, at least two process steps are used, namely pulling the board and performing the cut. If, in addition, a so-called head trimming in the base and frame region and possibly in the flange region of a shell part, additional cutting steps are usually required.
  • the present invention seeks to provide an apparatus and a method for the production of shell parts by deep drawing available with which or with which with as few steps, the production of the shell part and at the same time a dimensionally accurate trim at least in Zargen- and Floor area of the shell part can be achieved.
  • the above object is achieved according to the teaching of the present invention with a device having the features of the preamble of claim 1, characterized in that the trimming portion of the drawing punch forms a cutting contour with the forming region of the drawing die, with which a separation of the trimming during and at the completion of the drawing process - And shape of the board at least in Zargen- and bottom portion of the finished molded shell part preferably in the last drawing operation is feasible.
  • a finished, drawn shell part can be produced with bottom and Zanzgenberough.
  • the shaping region of the drawing punch or of the drawing die forms the region which leads to the transformation of the essentially planar blank or also preformed blank to the finished shell part.
  • the trimming area serves to provide material for a defect-free drawing operation, so that an e.g. wrinkle-free pulling the molding area of the board is guaranteed.
  • the forming area of the drawing punch is recessed in comparison with the trimming area of the drawing punch, and the forming area of the drawing die is increased in comparison to the trimming area of the drawing die.
  • the height difference between the trimming and shaping area corresponds at least to the wall thickness of the board to be reshaped. Due to the fact that the forming area of the drawing punch is recessed in comparison to the trimming area of the drawing punch, a normal drawing operation is achieved, as this does not cause any additional material in the bottom area of the board is required due to the greater draw depth of the trim area of the drawing punch.
  • the height difference between the forming and trimming areas allows dimensionally accurate and complete separation of the finished shell part during and at the completion of the drawing operation.
  • the trimming area of the drawing punch is increased and the forming area of the drawing die is formed recessed or a combination of recessed and raised areas, for example the trimming area of the drawing punch with corresponding raised and recessed forming areas in the drawing die is used.
  • the shell part can be completely cut free from the formed blank during the drawing process.
  • the cutting contour between the cutting area of the drawing punch and the forming area of the drawing die in the bottom area and optionally in the flange area Lengthwise varying engagement heights on.
  • the varying engagement heights ensure that, during the retraction of the draw punch into the draw die, the engaged die portions of the die and die sink engage different depths of insertion of the draw die just prior to completion of the draw operation and thus a continuous separation process along the cutting contour. which begins point or area, is guaranteed.
  • the various engagement heights between the molding area and the trimming area of the drawing die and / or the drawing die are provided by a designated inlet contour.
  • the inlet contour can have different shapes.
  • a round inlet contour is at least partially provided in areas of the cutting contour of the drawing punch in which a cutting edge is arranged in the corresponding region of the drawing die and / or in the drawing punch at least partially a cutting edge in the areas of the cutting contour of the drawing die provided in which a round inlet contour is provided in the drawing die.
  • At least the cutting contour forming parts of the drawing punch and / or the drawing die are designed as exchangeable inserts, since they are subjected to increased wear and can then be easily replaced.
  • a planar board support area is provided, so that the board can be inserted in a simple manner prior to forming and trimming, for example automatically, in the device.
  • particularly good cutting results could be achieved in that the inlet contour has at least a radius of 0.5 mm and the cutting edge has a radius of not more than 0.05 mm, in particular not more than 0.02 mm.
  • the inlet contour has at least a radius of 0.5 mm and the cutting edge has a radius of not more than 0.05 mm, in particular not more than 0.02 mm.
  • the flow of material can be additionally controlled by providing a hold-down device for holding down the sheet to be pulled during drawing.
  • the object is achieved by a method for producing shell parts with a bottom, frame and optionally a flange portion of a flat or preformed circuit board by pulling using the device according to the invention, wherein a metal circuit board, preferably steel, is inserted into the device and pulled by retraction of the drawing die in the drawing die the board and is trimmed during the forming process at least in the bottom and Zargen Scheme by the provided cutting contour, so that a trimming area and a molding area of the board is at least partially separated and a finished shell part, which has substantially the shape of the molding area of the drawing die and the drawing die, is produced.
  • a metal circuit board preferably steel
  • a shell part can preferably be produced from a flat or preformed board in a last drawing operation, which is simultaneously trimmed at least in the bottom and frame region.
  • shell parts can be produced in a particularly economical manner.
  • this is formed by the forming region of the drawing punch and the drawing die Shell part with completion of the drawing process completely separated from the trim area.
  • the cutting line partially material, preferably in the form of webs, to stand, i. to produce an interrupted cut line, whereby the shell part is at least partially still connected to the trim area and at the same time can be removed from the tool.
  • the cut area can then be separated from the good part.
  • the trimming of the board in the ground and optionally in the flange area is preferably carried out at least partially continuously starting from the first engaged areas of the cutting contour between the molding area and trimming area of the drawing punch and drawing die. Due to the fact that not the complete cutting contour is engaged at a certain depth of insertion of the drawing punch, it is possible to achieve a continuous trimming of the board during the drawing process or at the completion of the drawing process.
  • the board is preferably heated to a temperature above the AC3 temperature point, hot formed, so that there is a more easily formed structure in the board. Will the board in the closed state of the tool quenched, a press hardening can be achieved if the material of the board allows a transformation into a substantially martensitic structure.
  • FIG. 1a A shell part 1 with a bottom portion 2, a frame portion 3 and a flange 4.
  • a corresponding shell part 1 can be used for example for producing a support of a motor vehicle, wherein the shell part 1, for example, connected to a further shell part on the flanges 4 and can form a stable hollow body.
  • a section line S which indicates the section line in which the Fig. 2 to 4 are shown.
  • a schematic plan view shown board 5 which has a trimming area 5a and a molding area 5b, wherein in the present embodiment, the trimming area 5a is arranged circumferentially around the molding area 5b.
  • the trimming area 5a forms the area of the board, which after forming and trimming is no longer part of the finished shell part 1.
  • Corresponding trim and shaping areas are also provided in the device for producing the shell parts in order to differently shape and separate the different areas.
  • FIG. 2 shows a planar board 5, which is inserted into a drawing die 6.
  • the drawing punch 7 comprises two hold-downs 7a, with which the material feeder can be controlled when pulling.
  • the drawing punch 7 has a trimming area 8 and a forming area 9.
  • the drawing die 6 also has a trimming area 8 'and a forming area 9'.
  • the molding area 9 of the drawing punch 7 has the inner mold 10 (FIG. Fig. 1 ) of the shell part and the mold portion 9 'of the drawing die 6, the outer mold 11 of the finished shell part 1.
  • the trimming area 8 of the drawing punch 7 forms, with the forming area 9 'of the drawing die, a cutting contour 12 which makes it possible to separate the forming area 5b of the formed blank 5 and thus the shell part 1 from the trimming area 5a of the board 5 at least in the bottom area 2 and in the frame area 4 , The separation takes place during the drawing process, as in the Fig. 3 and 4 will be shown.
  • the cutting contour 12 is preferably provided by inserts 7b, 6a both in the drawing punch 7 and also in the drawing die 6 in order to be able to carry out a simple replacement when worn.
  • the drawing punch 7 dips into the drawing die 6 and deforms the blank 5 with the protruding cutting area 8 in such a way that the blank is drawn without folds in the forming area 9 or 9 'of the drawing die 6 or of the drawing die 7.
  • the forming portion 9 of the drawing die is formed recessed relative to the trimming portion 8 of the drawing die, wherein the height difference a between the trimming area and the forming area of the drawing punch is at least the wall thickness of the board.
  • the forming area 9 'of the drawing die has an inlet rounding 13 at the transition to the cutting area 8'.
  • the trimming area 8 of the drawing punch 7 or the trimming area 8 'of the drawing die 6 also runs circumferentially around the flange area 4 of the finished shell part 1, so that the edges of the flange area 4 are trimmed during the drawing process and thus free from influences of the drawing process.
  • the Fig. 5 and 6 show in a perspective view of the drawing and cutting process on a formed board 5, which has a trimming area 5a and a molding area 5b.
  • a formed board 5 which has a trimming area 5a and a molding area 5b.
  • the shell part 1 or the forming area 5a of the board is completely separated out until the completion of the drawing process, during the drawing process, the cutting process begins on the frame 3 of the later shell part 1.
  • the trimming is preferably carried out both in the frame area 3 and in the floor area 2.
  • the flange 4 is cut free at the end of the drawing process.
  • Fig. 7 and Fig. 8 show an embodiment of the drawing punch 7 and the drawing die 6 in a perspective view.
  • the molding area 9 'in the drawing die is raised in relation to the immediately adjacent cutting area 8'.
  • the molding area 9 formed recessed relative to the immediately adjacent Be440 Victoria 8. This ensures that over the projecting areas of the trimming area 8 of the drawing punch 7, the board can be pulled wrinkle-free and without damage by the "sharp" edges of the tool to then the shape of the molding area 9 'or 9 of the drawing die 6 respectively of the drawing punch. 7 to accept.
  • the shell part 1 is completely trimmed over the cutting contour 12 of the drawing punch 7 or cutting contour 12 'of the drawing die 6.
  • the Zargen Scheme it comes to a complete overlap of the cut edges of the drawing punch 7 and the drawing die. 6
  • Fig. 9 is now shown schematically the cutting contour 12 of the drawing punch 7 for the bottom and possibly flange area.
  • the section line 16 shows a varying height, so that the cutting process begins first in the areas 16a and continues with increasing depth of insertion of the drawing punch in the arrow direction. As a result, the cutting forces can be kept moderate.
  • the Engagement line 7 of the cutting contour 12 are different forms conceivable, for example, a linear, a wavy or, for example, a sawtooth course.
  • the drawing punch 7 is provided with a recessed molding area 9.
  • the drawing die 6 of the embodiment has an elevated molding area 9 '. It is also conceivable, however, as already stated, that the drawing die 6 has a recessed molding area and the drawing punch 7 has a protruding molding area or a combination of both is provided.
  • a flat or, for example, preformed board 5 can be formed into a shell part 1 with an optional flange area 4 in a last drawing operation and at the same time be cut to size.
  • the typical Kopfbetrethe the drawn parts which usually takes place in several steps, is then no longer necessary.
  • the production of shell parts 1 can be made significantly more economical.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Schalenteilen mit wenigstens einem Boden-, einem Zargen- und optional einem Flanschbereich aus einer ebenen oder vorgeformten Platine mit einem Ziehgesenk sowie einem Ziehstempel, wobei das Ziehgesenk einen Formbereich und mindestens einen Beschnittbereich aufweist, wobei der Formbereich des Ziehgesenks bei Abschluss des Ziehvorgangs die Außenform des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils im Boden-, Zargen- und optional im Flanschbereich aufweist, der Ziehstempel einen Formbereich und mindestens einen Beschnittbereich aufweist, wobei der Formbereich des Ziehstempels bei Abschluss des Ziehvorgangs die Innenform des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils mit Boden-, Zargen- und optional Flanschbereich aufweist. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen.
  • Solch eine Vorrichtung und solch ein Verfahren sind z.B. in der WO-A-2008025387 offenbart.
  • Schalenteile, welche einen Bodenbereich, einen Zargenbereich und optional einen Flanschbereich aufweisen, werden häufig durch Ziehen einer ebenen oder vorgeformten Platine aus Metall, vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von insbesondere flanschbehafteten Ziehteilen bekannt, mit welchen aus einer ebenen Platine Ziehteile durch Tiefziehen und Beschneiden in einem Arbeitshub hergestellt werden können. So ist aus dem Fachbuch "Schnitt-, Stanz- und Ziehwerkzeuge", Öhler und Kaiser, 8. Auflage (2001) bekannt, das Ziehgesenk, welches den Bodenbereich, Zargenbereich und Flanschbereich des herzustellenden Ziehteils umfasst, höhenverschiebbar auszuführen, um nach dem durchgeführten Ziehvorgang das fertige Ziehteil am Flansch außerhalb der zusammen gefahrenen Werkzeugteile (Gesenk und Stempel) zu beschneiden, so dass im Ergebnis das gewünschte, flanschbehaftete Ziehteil in einem Arbeitshub des Ziehstempels gefertigt werden kann. Ein entsprechendes Ziehgesenk ist in dem genannten Fachbuch auf Seite 429 dargestellt. Aufgrund des höhenverschiebbaren Ziehgesenks ist der Aufbau des aus dem Stand der Technik bekannten Schneid-Zug-Werkzeugs jedoch relativ komplex.
  • Ferner gibt es bereits im Stand der Technik Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur Herstellung von Ziehteilen mit integriertem Beschnitt, welche zur Vermeidung eines Schabens des Flanschbereichs an der Schneidkante des Ziehstempels den Schneidvorgang in einem Streckziehschritt der Platine durchführen, so dass beim Schneidvorgang das Material unter starker Zugbelastung steht und der Flanschbereich nach dem Schnitt entsprechend nachläuft. Aufgrund des relativ unkontrollierten Nachlaufens des Flanschbereichs können so hergestellte Ziehteile nicht mit hoher Prozesssicherheit maßgenau gefertigt werden. Schließlich besteht ein weiteres Problem darin, dass der Flanschbereich zusätzlich schräg zum Zargenbereich verlaufen muss, um ein Schaben an der scharfen Schneidkante zu vermeiden. Ein oft gewünschter rechtwinkliger Verlauf des Flanschbereichs zum Zargenbereich ist nicht in einem Verfahrensschritt herstellbar. Tiefziehpressen haben keine hochgenaue Werkzeugführung, so dass Beschnittoperationen, insbesondere im Bereich des Boden- und Zargenbereichs in solchen Pressen nicht möglich sind oder nur sehr schwierig und aufwendig durchgeführt werden können.
  • Mit der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 050 002.2 hat die Anmelderin zwar eine Lösung für den Beschnitt des Flanschbereiches in einem Arbeitsschritt während des Ziehens erzielt. Allerdings besteht ein ähnliches Problem auch für den Kopfbeschnitt einer gezogenen Platine. Bisher werden mindestens zwei Verfahrensschritte verwendet, nämlich Ziehen der Platine und Durchführung des Beschnitts. Erfolgt zusätzlich noch ein sogenannter Kopfbeschnitt im Boden- und Zargenbereich und ggf. im Flanschbereich eines Schalenteils, sind meistens zusätzliche Schnittschritte erforderlich.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen durch Tiefziehen zur Verfügung zu stellen, mit welcher bzw. mit welchem mit möglichst wenig Arbeitsschritten die Herstellung des Schalenteils und gleichzeitig ein maßhaltiger Beschnitt zumindest im Zargen- und Bodenbereich des Schalenteils erreicht werden kann.
  • Die genannte Aufgabe wird gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass der Beschnittbereich des Ziehstempels mit dem Formbereich des Ziehgesenks eine Schneidkontur bildet, mit welcher während und bei Abschluss des Ziehvorganges eine Trennung des Beschnitt- und Formbereichs der Platine zumindest im Zargen- und Bodenbereich des fertig geformten Schalenteils vorzugsweise im letzten Ziehvorgang durchführbar ist.
  • Durch die Bereitstellung der Schneidkontur zwischen dem Beschnittbereich des Ziehstempels und dem Formbereich des Ziehgesenks wird erreicht, dass beim Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk die im Ziehgesenk eingelegte Platine zunächst im Zargenbereich in Eingriff mit der Schneidkontur gerät und das fertig gezogene Schalenteil mit Abschließen des Ziehvorgangs im Bodenbereich getrennt werden kann. In dem vorzugsweise letzten Ziehvorgang kann daher ein fertiges, gezogenes Schalenteil mit Boden- und Zargenbeschnitt erzeugt werden. Der Formbereich des Ziehstempels bzw. des Ziehgesenks bildet den Bereich, welcher zur Umformung der im Wesentlichen ebenen Platine oder auch vorgeformten Platine zum fertigen Schalenteil führt. Der Beschnittbereich dient dazu, Material für einen fehlerfreien Ziehvorgang bereitzustellen, so dass ein z.B. faltenfreies Ziehen des Formbereichs der Platine gewährleistet ist. Durch die Trennung des Zargen- und Bodenbereichs des fertigen Schalenteils vom Beschnittbereich der Platine kann ein fertig geformtes und beschnittenes Schalenteil in einem vorzugsweise letzten Ziehvorgang hergestellt werden.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Formbereich des Ziehstempels im Vergleich zum Beschnittbereich des Ziehstempels vertieft und der Formbereich des Ziehgesenks im Vergleich zum Beschnittbereich des Ziehgesenks erhöht ausgebildet. Vorzugsweise entspricht die Höhendifferenz zwischen Beschnitt- und Formbereich mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine. Dadurch, dass der Formbereich des Ziehstempels im Vergleich zum Beschnittbereich des Ziehstempels vertieft ausgebildet ist, wird ein normaler Ziehvorgang erreicht, da hierdurch kein zusätzliches Material im Bodenbereich der Platine aufgrund der größeren Ziehtiefe des Beschnittbereichs des Ziehstempels benötigt wird. Zudem ermöglicht die Höhendifferenz zwischen den Form- und Beschnittbereichen ein maßhaltiges und vollständiges Trennen des fertig hergestellten Schalenteils während und bei Abschluss des Ziehvorgangs. Denkbar ist auch, dass der Beschnittbereich des Ziehstempels erhöht und der Formbereich des Ziehgesenks vertieft ausgebildet ist oder auch eine Kombination von vertieften und erhöhten Bereichen beispielsweise des Beschnittbereichs des Ziehstempels mit korrespondierenden erhöhten und vertieften Formbereichen im Ziehgesenk verwendet wird.
  • Verläuft die Schneidkontur des Ziehstempels oder des Ziehgesenks durch den Zargen-, Boden- und optional den Flanschbereich der Halbschale, kann das Schalenteil während des Ziehvorgangs vollständig aus der umgeformten Platine freigeschnitten werden. Damit besteht die Möglichkeit, wie in einem konventionellen Tiefziehvorgang beispielsweise im Flanschbereich zusätzliches Material zur Verfügung zu stellen, welches beim Ziehvorgang nachfließen kann, um den Flanschbereich spezifisch auszuformen. Überschüssiges Material kann über die Schneidkontur dann von dem Schalenteil entfernt werden, so dass hochmaßhaltige Kantenbereiche des Schalenteils auch beispielsweise im Flanschbereich zur Verfügung gestellt werden können.
  • Um die Schneidkräfte, welche während des Ziehvorgangs auftreten, zu erniedrigen, weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung die Schneidkontur zwischen Beschnittbereich des Ziehstempels und Formbereich des Ziehgesenks im Boden- und optional im Flanschbereich in Längsrichtung variierende Eingriffshöhen auf. Durch die variierenden Eingriffshöhen wird gewährleistet, dass während des Einfahrens des Ziehstempels in das Ziehgesenk die in Eingriff geratenen Formbereiche bzw. Beschnittbereiche von Ziehstempel und Ziehgesenk kurz vor Abschluss des Ziehvorgangs zu unterschiedlichen Einfahrtiefen des Ziehstempels in Eingriff geraten und damit ein fortlaufender Trennprozess entlang der Schneidkontur, welcher punkt- oder bereichsweise beginnt, gewährleistet wird. Dadurch, dass der Formbereich und der Beschnittbereich der gezogenen Platine nicht entlang der gesamten Länge der Schneidkontur gleichzeitig getrennt werden, ist gewährleistet, dass die Schneidkräfte moderat bleiben und der in den Fachkreisen bekannte "Schnittschlag" im Wesentlichen verhindert werden kann.
  • Vorzugsweise werden die verschiedenen Eingriffshöhen zwischen dem Formbereich und dem Beschnittbereich des Ziehstempels und/oder des Ziehgesenks durch eine vorgesehene Einlaufkontur bereitgestellt. Die Einlaufkontur kann unterschiedliche Formen aufweisen. So ist es beispielsweise möglich, durch eine lineare Einlaufkontur, welche in Schneidkonturrichtung variierende Neigungen aufweist, unterschiedliche Eingriffshöhen zu gewährleisten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Ziehstempel eine runde Einlaufkontur zumindest teilweise in Bereichen der Schneidkontur des Ziehstempels vorgesehen, in denen im korrespondierenden Bereich des Ziehgesenks eine Schneidkante angeordnet ist und/oder im Ziehstempel zumindest teilweise eine Schneidkante in den Bereichen der Schneidkontur des Ziehgesenks vorgesehen, in denen im Ziehgesenk eine runde Einlaufkontur vorgesehen ist. Durch die Kombination von runder Einlaufkontur, d.h. die Einlaufkontur besitzt einen Radius anstatt einer "scharfen" Schneidkante, und "scharfer" Schneidkante kann gleichzeitig während des Ziehvorgangs mit Einleiten des Schneidvorgangs eine verbesserte Zentrierung des Ziehstempels im Ziehgesenk erfolgen. Hierdurch ergibt sich eine besonders genaue Schnittführung. Denkbar ist auch die Verwendung von zwei aufeinander treffenden "scharfen" Schneidkanten.
  • Bevorzugt sind zumindest die die Schneidkontur bildenden Teile des Ziehstempels und/oder des Ziehgesenks als austauschbare Einsätze ausgebildet, da diese erhöhtem Verschleiß unterworfen sind und dann einfach ausgetauscht werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist wahlweise ein ebener Platinenauflagebereich vorgesehen, so dass die Platine auf einfache Weise vor dem Umformen und Beschneiden, beispielsweise automatisch, in die Vorrichtung eingelegt werden kann.
  • Besonders gute Schneidergebnisse konnten gemäß einer nächsten Ausführungsform der Vorrichtung dadurch erreicht werden, dass die Einlaufkontur mindestens einen Radius von 0,5 mm und die Schneidkante einen Radius von maximal 0,05 mm, insbesondere maximal 0,02 mm aufweist. Hierdurch wird eine besonders gute Zentrierung des Ziehstempels beim Ziehen und Beschneiden der Platine erreicht, so dass eine sehr gute Maßhaltigkeit gewährleistet werden kann.
  • Schließlich kann der Materialfluss während des Ziehvorgangs zusätzlich dadurch gesteuert werden, dass ein Niederhalter zum Niederhalten der zu ziehenden Platine während des Ziehens vorgesehen ist.
  • Gemäß einer nächsten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen mit einem Boden-, Zargen- und optional einem Flanschbereich aus einer ebenen oder vorgeformten Platine durch Ziehen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst, wobei eine Platine aus Metall, vorzugsweise Stahl, in die Vorrichtung eingelegt wird und durch Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk die Platine gezogen und während des Umformvorganges zumindest im Boden- und Zargenbereich durch die bereitgestellte Schneidkontur beschnitten wird, so dass ein Beschnittbereich und ein Formbereich der Platine zumindest teilweise getrennt wird und ein fertiges Schalenteil, welches im Wesentlichen die Form des Formbereichs des Ziehstempels und des Ziehgesenks aufweist, hergestellt wird. Wie bereits zuvor erläutert, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht, dass aus einer ebenen oder vorgeformten Platine ein Schalenteil vorzugsweise in einem letzten Ziehvorgang hergestellt werden kann, welches gleichzeitig zumindest im Boden- und Zargenbereich beschnitten ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf besonders wirtschaftliche Art und Weise Schalenteile hergestellt werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das durch den Formbereich des Ziehstempels und des Ziehgesenks geformte Schalenteil mit Abschluss des Ziehvorganges vollständig vom Beschnittbereich abgetrennt.
  • Alternativ ist es auch gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens möglich, entlang der Schnittlinie bereichsweise Material, vorzugsweise in Form von Stegen, stehen zu lassen, d.h. eine unterbrochene Schnittlinie zu erzeugen, wodurch das Schalenteil zumindest teilweise noch mit dem Beschnittbereich verbunden ist und zugleich aus dem Werkzeug entnommen werden kann. In einem weiteren Trennprozess kann dann der Beschnittbereich von dem Gut-Teil getrennt werden.
  • Um die Schneidkräfte während des Beschneidens der Platine moderat zu halten und den sogenannten "Schnittschlag" im Wesentlichen zu verhindern, erfolgt vorzugsweise das Beschneiden der Platine im Boden- und optional im Flanschbereich zumindest teilweise fortlaufend beginnend von den zuerst im Eingriff stehenden Bereichen der Schneidkontur zwischen Formbereich und Beschnittbereich des Ziehstempels und Ziehgesenks. Dadurch, dass nicht die vollständige Schneidkontur im Eingriff bei einer bestimmten Einfahrtiefe des Ziehstempels steht, besteht die Möglichkeit, einen fortlaufenden Beschnitt der Platine während des Ziehvorgangs bzw. bei Abschluss des Ziehvorgangs zu erzielen.
  • Schließlich ist es besonders vorteilhaft bei Platinen aus Stahl, wenn diese Platinen warmumgeformt werden. Bei einer Warmumformung einer Stahlplatine wird die Platine vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb des AC3-Temperaturpunktes erhitzt, warm umgeformt, so dass ein leichter umzuformendes Gefüge in der Platine vorliegt. Wird die Platine im geschlossenen Zustand des Werkzeugs abgeschreckt, kann ein Presshärten erreicht werden, sofern der Werkstoff der Platine eine Umwandlung in ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge zulässt.
  • Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1a)
    in einer perspektivischen Darstellung ein typisches Schalenteil, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden soll,
    Fig. 1b)
    eine schematische Draufsicht auf eine umzuformende Platine vor dem Ziehen und Beschneiden,
    Fig. 2 bis 4
    in einer schematischen Schnittansicht entlang der Schnittlinie S in Fig. 1a) ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit eingelegter Platine während verschiedener Zeitpunkte des Ziehvorganges,
    Fig. 5 und 6
    in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer tiefgezogenen und geschnittenen Platine zu verschiedenen Zeitpunkten des Ziehvorganges,
    Fig. 7
    in einer perspektivischen Darstellung das Ziehgesenk des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2 bis 6,
    Fig. 8
    in einer perspektivischen Darstellung den Ziehstempel des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2 bis 6 und
    Fig. 9
    schematisch einen beispielhaften Verlauf der Eingriffshöhe entlang der Schneidkontur im Boden- und optional im Flanschbereich.
  • Zunächst zeigt Fig. 1a) in einer perspektivischen Darstellung ein Schalenteil 1 mit einem Bodenbereich 2, einem Zargenbereich 3 und einem Flanschbereich 4. Ein entsprechendes Schalenteil 1 kann beispielsweise zur Herstellung eines Trägers eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, wobei das Schalenteil 1 beispielsweise mit einem weiteren Schalenteil über die Flansche 4 verbunden wird und so einen stabilen Hohlkörper bilden kann. Ferner zeigt Fig. 1a) eine Schnittlinie S, welche die Schnittlinie angibt, in welcher die Fig. 2 bis 4 dargestellt sind.
  • Ausgangsmaterial kann beispielsweise die in Fig. 1b) in einer schematischen Draufsicht gezeigte Platine 5 sein, welche einen Beschnittbereich 5a und einen Formbereich 5b aufweist, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Beschnittbereich 5a den Formbereich 5b umlaufend angeordnet ist. Der Beschnittbereich 5a bildet den Bereich der Platine, welcher nach dem Umformen und Beschneiden nicht mehr Teil des fertigen Schalenteils 1 ist. Korrespondierende Beschnitt- und Formbereiche sind auch in der Vorrichtung zur Herstellung der Schalenteile vorgesehen, um die verschiedenen Bereiche unterschiedlich umzuformen und voneinander zu trennen.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schalenteils 1 aus einer Platine 5 entlang der Schnittlinie S ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2 zeigt eine ebene Platine 5, welche in ein Ziehgesenk 6 eingelegt ist. Der Ziehstempel 7 umfasst zwei Niederhalter 7a, mit welchen der Materialeinzug beim Ziehen gesteuert werden kann. Zusätzlich weist der Ziehstempel 7 einen Beschnittbereich 8 und einen Formbereich 9 auf. Das Ziehgesenk 6 weist ebenfalls einen Beschnittbereich 8' und einen Formbereich 9' auf. Der Formbereich 9 des Ziehstempels 7 weist die Innenform 10 (Fig. 1) des Schalenteils und der Formbereich 9' des Ziehgesenks 6 die Außenform 11 des fertigen Schalenteils 1 auf. Der Beschnittbereich 8 des Ziehstempels 7 bildet mit dem Formbereich 9' des Ziehgesenks eine Schneidkontur 12, welche es ermöglicht, den Formbereich 5b der umgeformten Platine 5 und damit das Schalenteil 1 zumindest im Bodenbereich 2 und im Zargenbereich 4 vom Beschnittbereich 5a der Platine 5 zu trennen. Die Trennung erfolgt während des Ziehvorganges, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt wird. Die Schneidkontur 12 wird sowohl im Ziehstempel 7 und auch im Ziehgesenk 6 vorzugsweise durch Einsätze 7b, 6a bereitgestellt, um bei Verschleiß einen einfachen Austausch vornehmen zu können.
  • Wie in Fig. 3 dargestellt taucht zunächst der Ziehstempel 7 in das Ziehgesenk 6 ein und verformt die Platine 5 mit dem vorstehenden Beschnittbereich 8 derart, dass die Platine im Formbereich 9 bzw. 9' des Ziehgesenks 6 bzw. des Ziehstempels 7 faltenfrei gezogen wird. Dies wird beispielsweise dadurch gewährleistet, dass, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 dargestellt, der Formbereich 9 des Ziehstempels vertieft gegenüber dem Beschnittbereich 8 des Ziehstempels ausgebildet ist, wobei die Höhendifferenz a zwischen dem Beschnittbereich und dem Formbereich des Ziehstempels zumindest die Wanddicke der Platine beträgt. Wie in Fig. 3 ebenfalls dargestellt, weist der Formbereich 9' des Ziehgesenks beim Übergang zum Beschnittbereich 8' eine Einlaufrundung 13 auf. Diese Einlaufrundung 13 verbessert zusammen mit der im Ziehstempel beim Übergang vom Formbereich 9 in den Beschnittbereich 8 vorgesehenen Schneidkante 14 eine Zentrierung des Ziehstempels ohne aufwendige Führungsmaßnahmen. Taucht der Ziehstempel 7 nun noch tiefer in das Ziehgesenk 6 ein und erreicht seine Endposition, wird über die Schneidkante 14 und die Einlaufrundung 13 das Schalenteil 1 im Formbereich von dem Beschnittbereich 15 der umgeformten Platine getrennt, so dass die Schneidlinie durch den Zargenbereich 3 und den Bodenbereich 2 des Schalenteils 1 verläuft. Vorzugsweise verläuft der Beschnittbereich 8 des Ziehstempels 7 bzw. der Beschnittbereich 8' des Ziehgesenks 6 auch umlaufend um den Flanschbereich 4 des fertigen Schalenteils 1, so dass die Kanten des Flanschbereichs 4 während des Ziehvorgangs beschnitten werden und damit frei von Einflüssen des Ziehvorganges sind.
  • Die Fig. 5 und 6 zeigen in einer perspektivischen Darstellung den Zieh- und Schneidvorgang an einer umgeformten Platine 5, welche einen Beschnittbereich 5a sowie einen Formbereich 5b aufweist. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, beginnt während des Ziehvorgangs der Schneidvorgang an der Zarge 3 des späteren Schalenteils 1. Bei Fortschreiten des Ziehvorganges wird das Schalenteil 1 bzw. der Formbereich 5a der Platine bis zum Abschluss des Ziehvorganges vollständig herausgetrennt, Fig. 6. Der Beschnitt erfolgt vorzugsweise sowohl im Zargenbereich 3 als auch im Bodenbereich 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird zusätzlich der Flanschbereich 4 am Ende des Ziehvorganges frei geschnitten.
  • Fig. 7 und Fig. 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Ziehstempels 7 bzw. des Ziehgesenks 6 in einer perspektivischen Darstellung. In Fig. 7 ist gut zu erkennen, dass der Formbereich 9' im Ziehgesenk erhöht ist gegenüber dem unmittelbar angrenzenden Beschnittbereich 8'. Im Gegenzug ist im Ziehstempel 7, welcher in Fig. 8 dargestellt ist, der Formbereich 9 vertieft gegenüber dem unmittelbar angrenzenden Beschnittbereich 8 ausgebildet. Hierdurch wird erreicht, dass über die vorstehenden Bereiche des Beschnittbereichs 8 des Ziehstempels 7 die Platine faltenfrei und ohne Beschädigung durch die "scharfen" Kanten des Werkzeugs gezogen werden kann, um anschließend die Form des Formbereichs 9' oder 9 des Ziehgesenks 6 respektive des Ziehstempels 7 anzunehmen. Gleichzeitig wird über die Schneidkontur 12 des Ziehstempels 7 bzw. Schneidkontur 12' des Ziehgesenks 6 das Schalenteil 1 fertig beschnitten. Im Zargenbereich kommt es zu einer vollständigen Überdeckung der Schnittkanten des Ziehstempels 7 und des Ziehgesenks 6.
  • In Fig. 9 ist nun schematisch die Schneidkontur 12 des Ziehstempels 7 für den Boden- und ggf. Flanschbereich dargestellt. Die Eingriffshöhe 16, also die Höhe, bei welcher der Ziehstempel 7 und das Ziehgesenk 6 die Platine 5 in Eingriff nehmen und schneiden, ist als Schnittlinie 16 dargestellt. Die Schnittlinie 16 zeigt eine variierende Höhe, so dass der Schneidprozess zunächst in den Bereichen 16a beginnt und sich mit zunehmender Einfahrtiefe des Ziehstempels in Pfeilrichtung fortsetzt. Hierdurch können die Schneidkräfte moderat gehalten werden. Für den Verlauf der Eingriffslinie 7 der Schneidkontur 12 sind unterschiedliche Formen denkbar, beispielsweise ein linearer, ein wellenförmiger oder beispielsweise ein sägezahnartiger Verlauf.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ziehstempel 7 mit einem vertieften Formbereich 9 ausgestattet. Das Ziehgesenk 6 des Ausführungsbeispiels weist einen erhöhten Formbereich 9' auf. Denkbar ist aber auch, wie bereits ausgeführt, dass das Ziehgesenk 6 einen vertieften Formbereich und der Ziehstempel 7 einen vorstehenden Formbereich aufweist oder eine Kombination von beidem vorgesehen ist.
  • Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann wie bereits erläutert eine ebene oder beispielsweise vorgeformte Platine 5 in einem letzten Ziehvorgang zu einem Schalenteil 1 mit optionalem Flanschbereich 4 umgeformt und gleichzeitig fertig beschnitten werden. Der typische Kopfbeschnitt der Ziehteile, welcher üblicherweise in mehreren Arbeitsgängen erfolgt, ist dann nicht mehr notwendig. Die Herstellung von Schalenteilen 1 kann dadurch deutlich wirtschaftlicher erfolgen.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von Schalenteilen (1) mit wenigstens einem Boden- (2), einem Zargen- (3) und optional einem Flanschbereich (4) aus einer ebenen oder vorgeformten Platine (5) mit einem Ziehgesenk (6) sowie einem Ziehstempel (7), wobei das Ziehgesenk (6) einen Formbereich (9') und mindestens einen Beschnittbereich (8') aufweist, wobei der Formbereich (9') des Ziehgesenks (6) bei Abschluss des Ziehvorgangs die Außenform (11) des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils (1) im Boden- (2), Zargen- (3) und optional im Flanschbereich (4) aufweist, der Ziehstempel (7) einen Formbereich (9) und mindestens einen Beschnittbereich (8) aufweist, wobei der Formbereich (9) des Ziehstempels (7) bei Abschluss des Ziehvorgangs die Innenform (10) des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils (1) mit Boden-, Zargen- und optionalen Flanschbereich (2,3,4) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Beschnittbereich (8) des Ziehstempels (7) mit dem Formbereich (9') des Ziehgesenks (6) eine Schneidkontur (12) bildet, mit welcher während und bei Abschluss des Ziehvorganges eine Trennung des Beschnitt- und Formbereichs (5a,5b) der Platine (5) zumindest im Zargen-, Boden- (2,3) und optional im Flanschbereich (4) des fertig geformten Schalenteils (1) vorzugsweise im letzten Ziehvorgang durchführbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Formbereich (9) des Ziehstempels (7) im Vergleich zum Beschnittbereich (8) des Ziehstempels (7) vertieft und der Formbereich (9') des Ziehgesenks (6) im Vergleich zum Beschnittbereich (8') des Ziehgesenks (6) erhöht ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkontur durch den Zargen-, Boden- und durch den Flanschbereich (2,3,4) des Schalenteils (1) verläuft.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkontur (12) zwischen Beschnittbereich (8) des Ziehstempels (7) und Formbereich (9') des Ziehgesenks (6) im Boden- und optional im Flanschbereich (3, 4) in Längsrichtung variierende Eingriffshöhen (16) aufweist.
  5. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Formbereich (9,9') und dem Beschnittbereich (8,8') des Ziehstempels (7) und/oder des Ziehgesenks (6) eine Einlaufkontur (13,14) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Ziehstempel (7) eine runde Einlaufkontur zumindest teilweise in Bereichen der Schneidkontur (12) des Ziehstempels (7) vorgesehen ist, in denen im korrespondierenden Bereich des Ziehgesenks (6) eine Schneidkante angeordnet ist und/oder im Ziehstempel (7) zumindest teilweise eine Schneidkante (14) in den Bereichen der Schneidkontur (12) des Ziehgesenks (6) vorgesehen ist, in denen im Ziehgesenk (6) eine runde Einlaufkontur (13) vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die die Schneidkontur (12) bildenden Teile des Ziehstempels (7) und/oder des Ziehgesenks (6) als austauschbare Einsätze (7b,6a) ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufkontur (13) mindestens einen Radius von 0,5 mm und die Schneidkante (14) einen Radius von maximal 0,05 mm aufweist.
  9. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederhalter (7a) zum Niederhalten der zu ziehenden Platine (5) während des Ziehens vorgesehen ist.
  10. Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen mit einem Boden-, Zargen- und einem optionalen Flanschbereich aus einer ebenen oder vorgeformten Platine durch Ziehen unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Platine in die Vorrichtung eingelegt wird und durch Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk die Platine gezogen und während des Umformvorganges zumindest im Boden- und Zargenbereich durch die bereitgestellte Schneidkontur beschnitten wird, so dass ein Beschnittbereich und ein Formbereich der Platine zumindest teilweise getrennt wird und ein fertiges Schalenteil, welches im Wesentlichen die Form des Formbereichs des Ziehstempels und des Ziehgesenks aufweist, hergestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Formbereich des Ziehstempels und des Ziehgesenks gezogene Schalenteil mit Abschluss des Ziehvorganges vollständig vom Beschnittbereich der Platine abgetrennt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Beschneiden der Platine im Boden- und optional im Flanschbereich zumindest teilweise fortlaufend beginnend von den zuerst im Eingriff stehenden Bereichen der Schneidkontur zwischen Formbereich und Beschnittbereich des Ziehstempels und Ziehgesenks erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12
    dadurch gekennzeichnet, dass die Platine warmumgeformt wird.
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