EP3046695A1 - Verfahren zum prägen und einschneiden von werkstücken und prägewerkzeug - Google Patents

Verfahren zum prägen und einschneiden von werkstücken und prägewerkzeug

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EP3046695A1
EP3046695A1 EP14766133.4A EP14766133A EP3046695A1 EP 3046695 A1 EP3046695 A1 EP 3046695A1 EP 14766133 A EP14766133 A EP 14766133A EP 3046695 A1 EP3046695 A1 EP 3046695A1
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EP
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workpiece
cutting
embossing
punch
die
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Simon CHEVRIER
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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
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/02—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing
    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/08—Dies with different parts for several steps in a process

Definitions

  • the invention relates to a method for embossing and cutting workpieces, comprising the following method steps:
  • the invention further relates to a stamping tool for carrying out a method of the type described above, comprising a punch, in which a notch for receiving a material of a workpiece is formed, and a cutting die opposite the punch, which has a cutting edge, which in the Material of the workpiece can cut such that the
  • Material is forced into the cutting edge opposite notch, wherein the punch and the cutting die are movable relative to each other.
  • a warped workpiece may continue to be used only in severe welding process problems.
  • the invention is therefore based on the object, a method and a
  • Embossing tool for embossing and cutting of workpieces specify with which a delay in the workpiece can be minimized.
  • the method mentioned above is characterized in that the material of the workpiece when cutting and pulling at least partially braked and its material flow is directed.
  • the penetration of a cutting edge into a material such as steel sheet results in material flow and / or material compression. It has been recognized that significant stresses are introduced into the workpiece by the material flow and / or the material compressions. In accordance with the invention, it has been recognized that while these voltages are not prevented, they can be controlled. Specifically, it has been recognized that by a combination of the process steps cutting, pulling and braking of the Material of the material flow steered and the delay can be minimized. In that regard, a method for embossing and cutting of workpieces, in particular of workpieces made of sheet steel, specified, with which a delay in the workpiece can be minimized.
  • the material is advantageous when cutting away from the cutting and directed specifically in reservoirs.
  • the material which is compressed during cutting, is directed away from the cutting edge and directed into suitable reservoirs. This is made possible by a special geometry in a punch and in a cutting die.
  • the required pressing force is about 20% less than the force that would be required in a flange embossing according to the prior art.
  • the special geometry in the punch and cutting die prevents unwanted sickling of workpieces and optimizes their flatness.
  • a sheet steel is used as a workpiece advantageously a sheet steel is used. After being treated by the method described here, such a workpiece can be used in control cabinets or distribution cabinets, since flanges can easily be produced in the latter.
  • an embossing tool for embossing and cutting of workpieces with the features of
  • the embossing tool mentioned above is characterized in that braking means are provided which retain the material at least partially.
  • the braking means are advantageously arranged on a hold-down, which surrounds the stamp.
  • the hold-down prevents the workpiece from dodging up when the cutting edge penetrates into it.
  • the cutting die is surrounded by a drawing die.
  • Drawing die deforms the workpiece and inserts inclined surfaces into it.
  • Fig. 1 detail a stamping tool for embossing and cutting of
  • Workpieces comprising a punch and a cutting die for carrying out a method for embossing and cutting workpieces, wherein the punch and the cutting die
  • Fig. 2 shows a detail of the embossing tool of FIG. 1, wherein the arrows
  • Fig. 1 shows a detail of an embossing tool 1 for performing a method of the type described below, comprising a punch 2, in which a notch 3 for receiving a material of a workpiece 4 is formed, and a die 2 opposite the cutting die 5, which is a cutting edge 6, which cuts into the material of the workpiece 4 in such a way that the material is forced into the groove 6 opposite the notch 3, wherein the punch 2 and the cutting die 5 are movable relative to each other.
  • Fig. 1 shows the merged embossing tool. 1 Between the punch 2 and the cutting die 5, the workpiece 4 is sandwiched. The workpiece 4 is made of sheet steel.
  • the braking means 7 which retain the material at least partially.
  • the braking means 7 are formed as a rounded, semicircular in cross-section bead.
  • the brake means 7 are arranged on a hold-down 8, which surrounds the punch 2 from the outside.
  • the stamp 2 extends starting from the braking means 7, or the bead, in regions conically.
  • the center and symmetry axis of the embossing tool 1 is represented by the dashed line.
  • the cutting die 5 is surrounded by a drawing die 9.
  • the drawing die 9 is designed to be complementary to the conical shape of the punch 2.
  • a former flat planar workpiece 4 can be provided by forming with inclined planes or flanks.
  • a method for embossing and cutting in workpieces 4 can be carried out, which comprises the following method steps:
  • the material of the workpiece 4 is at least partially braked during cutting and pulling and its material flow directed.
  • the material flow is shown in Fig. 2 by arrows.
  • the material is when cutting away from the cutting edge 6 and directed specifically into reservoir 10.
  • a sheet steel is used as a workpiece 4.
  • Hold-down 8 is braked by the braking means 7 and the bead and can not flow.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken (4), umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines flächigen Werkstücks (4), - Einlegen des flächigen Werkstücks (4) zwischen einem Stempel (2) und einer Schneidmatrize (5), wobei der Stempel (2) eine Kerbe (3) aufweist, welche einer Schneide (6) gegenüberliegt, - Verpressen des Werkstücks (4) zwischen Stempel (2) und Schneidmatrize (5), wobei ein Einschneiden der Schneide (6) in das Werkstück (4) und ein Ziehen des Werkstoffs erfolgen, aus dem das Werkstück (4) gefertigt ist, ist im Hinblick auf die Aufgabe, ein Verfahren und ein Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus Stahlblech, anzugeben, mit welchen ein Verzug im Werkstück minimiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Werkstücks (4) beim Einschneiden und Ziehen zumindest bereichsweise gebremst und sein Materialfluss gelenkt wird. Ein Prägewerkzeug (1) zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art, umfassend einen Stempel (2), in welchem eine Kerbe (3) zur Aufnahme eines Werkstoffes eines Werkstücks (4) ausgebildet ist, und eine dem Stempel (2) gegenüber liegende Schneidmatrize (5), welche eine Schneide (6) aufweist, welche in den Werkstoff des Werkstücks (4) derart einschneiden kann, dass der Werkstoff in die der Schneide (6) gegenüberliegende Kerbe (3) gezwungen wird, wobei der Stempel (2) und die Schneidmatrize (5) relativ zueinander bewegbar sind, löst die zuvor genannte Aufgabe dadurch, dass Bremsmittel (7) vorgesehen sind, welche den Werkstoff zumindest bereichsweise zurückhalten.

Description

Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken und Prägewerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- Bereitstellen eines flächigen Werkstücks,
- Einlegen des flächigen Werkstücks zwischen einem Stempel und einer
Schneidmatrize, wobei der Stempel eine Kerbe aufweist, welche einer Schneide gegenüberliegt,
- Verpressen des Werkstücks zwischen Stempel und Schneidmatrize, wobei ein Einschneiden der Schneide in das Werkstück und ein Ziehen des Werkstoffs erfolgen, aus dem das Werkstück gefertigt ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Präge Werkzeug zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor beschriebenen Art, umfassend einen Stempel, in welchem eine Kerbe zur Aufnahme eines Werkstoffes eines Werkstücks ausgebildet ist, und eine dem Stempel gegenüber liegende Schneidmatrize, welche eine Schneide aufweist, welche in den Werkstoff des Werkstücks derart einschneiden kann, dass der
Werkstoff in die der Schneide gegenüberliegende Kerbe gezwungen wird, wobei der Stempel und die Schneidmatrize relativ zueinander bewegbar sind.
Aus der DE 10 201 1 121 664 A1 ist es bekannt, in Werkstücken Flanschausbrüche zur Kabelführung vorzuprägen. Auf einem Werkstück, welches später in einem Verteilerschrank oder Schaltschrank verwendet werden kann, ist mittels eines Formmessers eine Flanschform vorprägbar. Das Formmesser schneidet hierbei bis zu einer definierten Tiefe in den Werkstoff des Werkstücks ein. Dabei wird der Werkstoff verdichtet und seitlich verdrängt. Dies hängt damit zusammen, dass die Presskraft, die für ein Einschneiden erforderlich ist, relativ hoch ist. Sie ist bedeutend höher als eine Kraft, die für ein Stanzen des Werkstücks erforderlich wäre.
Durch das Einschneiden in ein Werkstück kann ein Verzug in dessen Werkstoff auftreten. Insbesondere beim Einschneiden in Blechteilen oder Stahlblechteilen kann in diesen ein Verzug entstehen. Der Verzug schränkt die weitere Verarbeitbarkeit des eingeschnittenen Werkstücks erheblich ein.
Ein mit Verzug behaftetes Werkstück kann beispielsweise nur unter erheblichen Problemen in Schweißprozessen weiter verwendet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein
Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus Stahlblech, anzugeben, mit welchen ein Verzug im Werkstück minimiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist das eingangs genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Werkstücks beim Einschneiden und Ziehen zumindest bereichsweise gebremst und sein Materialfluss gelenkt wird.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass beim Eindringen einer Schneide in einen Werkstoff wie Stahlblech Materialfluss und/ oder Materialstauchungen entstehen. Darauf ist erkannt worden, dass durch den Materialfluss und/ oder die Materialstauchungen erhebliche Spannungen in das Werkstück eingetragen werden. In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass diese Spannungen zwar nicht verhindert, aber kontrolliert werden können. Konkret ist erkannt worden, dass durch eine Kombination der Verfahrensschritte Einschneiden, Ziehen und Bremsen des Werkstoffs der Materialfluss gelenkt und der Verzug minimiert werden kann. Insoweit ist ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus Stahlblech, angegeben, mit welchem ein Verzug im Werkstück minimiert werden kann.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Vorteilhaft wird der Werkstoff beim Einschneiden von den Schneiden weg und gezielt in Reservoirs gelenkt. Der beim Einschneiden gestauchte Werkstoff wird gezielt von der Schneide weg und in geeignete Reservoirs gelenkt. Dies wird durch eine spezielle Geometrie in einem Stempel und in einer Schneidmatrize möglich. Die hierbei erforderliche Presskraft ist etwa 20% geringer als die Kraft, die bei einem Flanschprägen gemäß Stand der Technik erforderlich wäre. Durch die spezielle Geometrie in Stempel und Schneidmatrize wird eine unerwünschte Sichelbildung an Werkstücken vermieden und wird deren Ebenheit optimiert.
Als Werkstück wird vorteilhaft ein flächiges Stahlblech verwendet. Ein solches Werkstück kann nach einer Behandlung durch das hier beschriebene Verfahren in Schaltschränken oder Verteilerschränken eingesetzt werden, da in diesem leicht Flanschausbrüche erzeugbar sind.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe auch durch ein Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken mit den Merkmalen des
nebengeordneten Patentanspruchs gelöst.
Danach ist das eingangs genannte Prägewerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass Bremsmittel vorgesehen sind, welche den Werkstoff zumindest bereichsweise zurückhalten.
Um Wiederholungen in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit zu vermeiden, sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zum Verfahren verwiesen. Vorteilhaft sind die Bremsmittel an einem Niederhalter angeordnet, welcher den Stempel umgibt. Durch den Niederhalter wird das Werkstück daran gehindert, nach oben auszuweichen, wenn die Schneide in dieses eindringt.
Weiter vorteilhaft ist die Schneidmatrize von einer Ziehmatrize umgeben. Die
Ziehmatrize deformiert das Werkstück und bringt in dieses geneigte Flächen ein.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 ausschnittsweise ein Prägewerkzeug zum Prägen und Einschneiden von
Werkstücken, umfassend einen Stempel und eine Schneidmatrize zum Durchführen eines Verfahrens zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken, wobei der Stempel und die Schneidmatrize
zusammengefahren sind, und
Fig. 2 ausschnittsweise das Präge Werkzeug gemäß Fig. 1 , wobei die Pfeile die
Richtung des gelenkten Materialflusses anzeigen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise ein Prägewerkzeug 1 zur Durchführung eines Verfahrens der nachfolgend beschriebenen Art, umfassend einen Stempel 2, in welchem eine Kerbe 3 zur Aufnahme eines Werkstoffes eines Werkstücks 4 ausgebildet ist, und eine dem Stempel 2 gegenüber liegende Schneidmatrize 5, welche eine Schneide 6 aufweist, welche in den Werkstoff des Werkstücks 4 derart einschneidet, dass der Werkstoff in die der Schneide 6 gegenüberliegende Kerbe 3 gezwungen wird, wobei der Stempel 2 und die Schneidmatrize 5 relativ zueinander bewegbar sind.
Fig. 1 zeigt das zusammengefahrene Prägewerkzeug 1 . Zwischen dem Stempel 2 und der Schneidmatrize 5 ist das Werkstück 4 sandwichartig aufgenommen. Das Werkstück 4 ist aus Stahlblech gefertigt.
Es sind Bremsmittel 7 vorgesehen, welche den Werkstoff zumindest bereichsweise zurückhalten. Die Bremsmittel 7 sind als abgerundeter, im Querschnitt halbkreisförmiger Wulst ausgebildet. Die Bremsmittel 7 sind an einem Niederhalter 8 angeordnet, welcher den Stempel 2 von außen umgibt. Der Stempel 2 verläuft ausgehend von den Bremsmitteln 7, bzw. dem Wulst, nach innen bereichsweise konisch. Die Mitte und Symmetrieachse des Prägewerkzeugs 1 wird durch die gestrichelte Linie dargestellt.
Die Schneidmatrize 5 ist von einer Ziehmatrize 9 umgeben. Die Ziehmatrize 9 ist komplementär zum konischen Verlauf des Stempels 2 ausgebildet. So kann ein ehemals ebenes flächiges Werkstück 4 durch Umformung mit geneigten Ebenen oder Flanken versehen werden.
Mit dem zuvor beschriebenen Präge Werkzeug 1 kann ein Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken 4 durchgeführt werden, welches die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:
- Bereitstellen eines flächigen Werkstücks 4,
- Einlegen des flächigen Werkstücks 4 zwischen einem Stempel 2 und einer Schneidmatrize 5, wobei der Stempel 2 eine Kerbe 3 aufweist, welche einer Schneide 6 gegenüberliegt,
- Verpressen des Werkstücks 4 zwischen Stempel 2 und Schneidmatrize 5, wobei ein Einschneiden der Schneide 6 in das Werkstück 4 und ein Ziehen des Werkstoffs erfolgen, aus dem das Werkstück 4 gefertigt ist.
Der Werkstoff des Werkstücks 4 wird beim Einschneiden und Ziehen zumindest bereichsweise gebremst und sein Materialfluss gelenkt. Der Materialfluss ist in Fig. 2 durch Pfeile dargestellt.
Der Werkstoff wird beim Einschneiden von der Schneide 6 weg und gezielt in Reservoirs 10 gelenkt. Als Werkstück 4 wird ein flächiges Stahlblech verwendet.
Werkstoff, der sich lateral außerhalb der Bremsmittel 7, also im Bereich der
Niederhalter 8 befindet, wird durch die Bremsmittel 7 bzw. den Wulst gebremst und kann nicht fließen. Bezuqszeichenliste
1 Prägewerkzeug
2 Stempel
3 Kerbe
4 Werkstück
5 Schneidmatrize
6 Schneide
7 Bremsmittel
8 Niederhalter
9 Ziehmatrize
10 Reservoir

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Prägen und Einschneiden von Werkstücken (4), umfassend die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- Bereitstellen eines flächigen Werkstücks (4),
- Einlegen des flächigen Werkstücks (4) zwischen einem Stempel (2) und einer Schneidmatrize (5), wobei der Stempel (2) eine Kerbe (3) aufweist, welche einer Schneide (6) gegenüberliegt,
- Verpressen des Werkstücks (4) zwischen Stempel (2) und Schneidmatrize (5), wobei ein Einschneiden der Schneide (6) in das Werkstück (4) und ein Ziehen des Werkstoffs erfolgen, aus dem das Werkstück (4) gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Werkstücks (4) beim Einschneiden und Ziehen zumindest bereichsweise gebremst und sein
Materialfluss gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff beim Einschneiden von der Schneide (6) weg und gezielt in Reservoirs (10) gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als
Werkstück (4) ein flächiges Stahlblech verwendet wird.
Prägewerkzeug (1 ) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend einen Stempel (2), in welchem eine Kerbe (3) zur Aufnahme eines Werkstoffes eines Werkstücks (4) ausgebildet ist, und eine dem Stempel (2) gegenüber liegende Schneidmatrize (5), welche eine Schneide (6) aufweist, welche in den Werkstoff des Werkstücks (4) derart einschneiden kann, dass der Werkstoff in die der Schneide (6)
gegenüberliegende Kerbe (3) gezwungen wird, wobei der Stempel (2) und die Schneidmatrize (5) relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Bremsmitie! (7) vorgesehen sind, welche den Werkstoff zumindest bereichsweise zurückhalten.
Prägewerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bremsmittel (7) an einem Niederhalter (8) angeordnet sind, welcher den Stempel (2) umgibt.
Prägewerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidmatrize (5) von einer Ziehmatrize (9) umgeben ist.
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