EP3157691A1 - Drehschieber mit kühlung und temperierten zonen - Google Patents

Drehschieber mit kühlung und temperierten zonen

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EP3157691A1
EP3157691A1 EP15724660.4A EP15724660A EP3157691A1 EP 3157691 A1 EP3157691 A1 EP 3157691A1 EP 15724660 A EP15724660 A EP 15724660A EP 3157691 A1 EP3157691 A1 EP 3157691A1
Authority
EP
European Patent Office
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filling slide
undercut
tempering
slide
die
Prior art date
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Application number
EP15724660.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3157691B1 (de
Inventor
Jürgen Becker
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3157691A1 publication Critical patent/EP3157691A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3157691B1 publication Critical patent/EP3157691B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • 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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • B21D19/082—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for making negative angles
    • B21D19/086—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for making negative angles with rotary cams

Definitions

  • the invention relates to a device for molding a
  • Sheet metal part with a section which can be shaped separately as an undercut in the device comprising a press-side punch and a die and a forming tool which can be driven separately and which has an undercut contour
  • This filling slide is used to form an undercut, which is described in the English written EP document with the expression of a "negative angle" relative to the top or outer surface of the formed sheet metal part.
  • a plurality of separate filling slide are provided, each filling slide preferably in a in the above-described
  • Wedge drive tool shows, for example, the American patent US 6,523,386 B2.
  • an elastically supported Shaping arranged for global shaping of the sheet metal part, and on the other hand, a fixedly connected to the press ram slide, which acts via a slanted guide on the undercut - shaping serving as a working slide mold with the up and down movement of the press ram actuated, wherein the
  • Support surfaces which are directly formed in the filling slide receptacle of the die require a high-quality material for the die, in order to minimize the wear, in particular of different hard abutment and support surfaces.
  • a locking wedge for a locking hook is arranged on this known Greschieber, which braces the locking wedge on a flat support surface against a arranged in the die / driver flat clamping surface for rotational locking of the filling slide.
  • the die-side clamping surface is arranged tangentially to the bearing circle contour of the filling slide with a lying outside this circular contour clamping range for the locking wedge.
  • Hot forming processes are also described in the literature as mold hardening or press hardening.
  • the structural components of the body are not only significantly involved in the stability of the vehicle, but also play a crucial role in safety in the event of a crash. In order to resolve the conflict of objectives between reduction of the component weight of structural components while retaining their mechanical characteristics, hot forming processes are suitable.
  • Heating system to a temperature above the
  • the blank or a pre-formed and trimmed steel component is thermo-mechanically deformed after heating to the Austenitmaschinestemperatur in the mold, the thermo-mechanical forming at a temperature above the Austinitmaschinesendtemperatur Ac3 (about 830 ° C) preferably between 900 and 1100X is done.
  • the cooling of the transformed Austenitmaschinestemperatur in the mold is thermo-mechanically deformed after heating to the Austenitmaschinestemperatur in the mold, the thermo-mechanical forming at a temperature above the Austinitmaschinesendtemperatur Ac3 (about 830 ° C) preferably between 900 and 1100X is done.
  • the patent DE 19723655 B4 shows a method for producing steel sheet products by heating a measured steel sheet, hot working the steel sheet in a pair of tools, hardening the formed product by rapidly cooling from an austenitic temperature while still being held in the pair of tools and then processing the product ,
  • the invention has for its object to provide a device with which the disadvantages of the prior art are overcome. It is a particular object of the invention to provide a device with which the manufacturing costs for the production of hot-formed components can be reduced.
  • the invention proposes a device for a press for forming a sheet metal part with a section which can be shaped as an undercut in the device, comprising a press-side punch and a die and the undercut - shaping serving, separately drivable molding tool with a
  • Undercut contour cooperates, which is arranged substantially in a rotationally movably mounted in the die Grechieber, wherein the filling slide from a molding position in the undercut in the
  • Sheet metal part releasing position and vice versa is feasible.
  • Farther can be provided in the filling slide at least one tempering, with which the filling slide is at least partially tempered.
  • the filling slide designed as a rotary valve can be used in a hot forming tool for the production of hardened components.
  • a plurality of tempering devices can be provided with which individual sections of the filling slide can be temperature-controlled to different or the same temperatures. If those
  • Temperature control devices are acted upon with different temperatures, a further benefit is achieved in the area of the rotary valve by so-called soft zones (Tailored Tempering) can be made in the component by the different temperature zones in the slide area. Soft zones are achieved in the areas in which warmer tempering are provided, as in these areas, the component is cooled more slowly.
  • soft zones are achieved in the areas in which warmer tempering are provided, as in these areas, the component is cooled more slowly.
  • zones lying behind one another with different mechanical values, in particular strength and / or ductility, can be produced in the longitudinal direction of the undercut region of the component.
  • the temperature control devices may be configured to control the temperature control devices.
  • the channels may be aligned substantially parallel to each other. This results in advantages in the production of the Greschiebers. Furthermore, the channels can be aligned substantially parallel to a rotation axis about which the filling slide can be rotatable.
  • Tempering device may be formed as at least one channel which is für Hughesbar with a tempered medium, in particular a gas and / or a liquid.
  • a tempered medium in particular a gas and / or a liquid.
  • Tempering device may be formed as at least one recess in the forming surface of the Greschiebers.
  • the shaping surface of the filling slide is a surface of the slide, which comes into contact with the sheet to be formed. By forming a depression, an air gap between the plate and the filling slide is enclosed in the hot forming of the sheet. This serves as a local thermal insulator and prevents a rapid cooling of the local area, which soft area in the sheet metal part are realized by this section.
  • the tempering device is designed as at least one electric heating cartridge.
  • Electric heaters offer advantages in that they are quickly adjustable to the desired temperature.
  • the temperature can be controlled and / or regulated very precisely.
  • Suitable media include liquid such as water, coolant, oil, emulsions and / or combinations thereof.
  • a contact-free application without complex adjustment measures is achieved in a further advantageous manner in that the Greschieber for proper surface interaction of its contact surfaces with the corresponding sink-side support surfaces has a rotary guide having either a predetermined increased bearing clearance, or according to other proposals with a radially elastic yielding Intermediate element in the preferred embodiment of a rubber bushing or a corrugated metal bushing is made of spring steel. Also, an eccentrically arranged in the direction of the sink-side support surfaces Dreh exit the Artschiebers conceivable, the rest with the
  • the filling slide the length passing through, the die side fixedly arranged axis possible, or arranged at both ends of the rotary valve pivot for storage in the swaging provided stock bearings.
  • These stand bearings may be movably arranged in the direction of the support surfaces arranged in the filling slide receptacle instead of the yielding rotary guides mentioned above by means of an elastic intermediate layer.
  • this is made of a cast iron alloy - cast steel or gray cast iron - tool steel or a steel alloy with Kupfermatrial, and that the contact surfaces and the sink-side support surfaces separately on hardened strips or strip portions of a Case steel are formed.
  • Wedge drive tools be provided that the molds are driven separately from the press - stamp movement, for example via hydraulically or pneumatically effective piston / cylinder units.
  • Hot forming tool (oven technology with different
  • Rotary valves are not only for the hot forming of steel
  • the invention is described with reference to a device only partially shown in the drawing for a press for forming a sheet metal part with an undercut by means of a filling slide shown in cross-section.
  • Fig. 1 shows a filling slide shown in cross-section in the molding position for an undercut in a merely indicated
  • the merely indicated device 1 can be designed, for example, similar to that in FIG. 1 of the drawing of the already mentioned EP 0 699 489 B1 for a press, not shown, for forming a sheet metal part 2, preferably serving as a body panel, with a separately formed in the device 1 as an undercut 3 Section 4 of the
  • the device 1 comprises not only a press punch, not shown, a press die 5 and a shaping of the undercut 3 serving, separately drivable molding tool.
  • a rotatably mounted Greeber 8 is arranged in the die 5, in which the contour 9 for the
  • Undercut 3 is formed for the molding of the body panel edge 7 by means of the molding tool 6. As can be seen from Figure 1, this takes the Greschieber 8, the position 10 for forming the undercut 3 on the body panel edge 7 a. As can be seen from Fig.1 further, the rotatable Gresber 8 is equipped with circumferentially arranged, flat-shaped Roof kauen 11 equipped. This contact surfaces 11 are brought with a rotational movement of the Greschiebers 8 according to arrow A in the direction of the Ausform-Postion 10 for planar contact on also planar shaped Stütz vom12 in a die 5 arranged Sleepschieber- recording 13. To release the fully formed undercut 3 is according to the invention designed Standschieber 8 shown in FIG. 2 in the direction of arrow F in the release position 14 is rotated.
  • tempering devices 100 shown here as channels, which run parallel to the axis of rotation 15 of the filling slide 8 and thus perpendicular to the plane of Figures 1 and 2.
  • a medium such as a gaseous or liquid fluid be rinsed.
  • This fluid is set at a predetermined temperature.
  • the rotary valve 8 can be specifically tempered, i. be cooled.
  • individual areas of the rotary valve can be heated differently, ie.
  • each radial beam 16 with a respective contact surface at least a right angle - 90 ° - includes, preferably slightly larger from about 92 ° to 95 °.
  • Support surfaces 12 is freely selectable with the exception of the parallel alignment with the filling slide-side contact surfaces 11 on the filling slide 8 in the closed position or in the molding position 10.
  • the Greschieber 8 a rotary guide 17 with a predetermined enlarged bearing clearance, thereby easily a flawless surface interaction of the contact surfaces 11 with the korsspond Schlour support surfaces 12th achieved.
  • the above-described effect is achieved in another embodiment of the rotary guide 17, characterized in that the rotary guide 17 is equipped instead of an enlarged bearing clearance with a radially resilient intermediate element 18.
  • This may be a rubber bush with a Shore hardness A of 60-80, preferably 70 or a corrugated metal bushing made of spring steel.
  • a further embodiment results from the fact that the rotary guide 17 of the filling slide 8 is arranged eccentrically in the direction of the sink-side support surfaces 12, which
  • the filling slide 8 can be mounted on a longitudinally passing through him, the swaging side fixedly arranged at both ends axis.
  • the filling slide 8 is rotatably guided via swivel pins 19 arranged at both ends in stand bearings 20 arranged on the swage side. These can also be moved relative to the die 5 by means of an elastic intermediate layer, not shown, in the direction of the filling slide receptacle 3 for the perfect support of the contact surfaces 11 on the support surfaces 12.
  • the support surfaces 12 hydraulically controlled and lockable in the die 5 arranged to provide pistons, not shown, the Greschieber 8 is arranged with the smallest bearing clearance and in rigid execution in the die 5.
  • the forming tools 6 can be driven separately from the movement of the nichrt press stamp shown to form the
  • Rotary movement of the filling slide 8 may hydraulically or pneumatically effective piston-cylinder units (not shown) may be appropriate, which are controlled by the movement of the press - stamp.
  • the device 1 can also according to the number of arcuately arranged Medschiebern 8 a corresponding number of not shown, per se, however, from the documents mentioned in EP 0 699 489 B1 and US 6, 523, 386 B2 known Keilretemaschinemaschineen include, the well-known are directly controlled by the movement of the press punch.
  • the die section 50 designed as driver 23 is movable back and forth as
  • Working slide 24 designated mold 6 is controlled by its wedge surface 25 of a punch side arranged, partially indicated slide bed 26 relative to the filling slide 8 moves.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Presse zum Formen eines Biechteiles (2) mit einem als Hinterschnitt gesondert in der Vorrichtung ausformbaren Abschnitt (3), umfassend einen pressenseitigen Stempel sowie ein Gesenk (5) und ein der Hinterschnitt - Ausformung dienendes, gesondert antreibbares Formwerkzeug (6), das mit einer Hinterschnitt-Kontur (9) zusammenwirkt, die im Wesentlichen in einem im Gesenk (5) dreh-beweglich gelagerten Füllschieber (8) angeordnet ist, wobei der Füllschieber (8) aus einer Ausform-Position (10) in eine den Hinterschnitt (3) im Blechteil (2) freigebenden Position (14) und umgekehrt überführbar ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Füllschieber (8) mindestens eine Temperiereinrichtung (100) vorgesehen ist, mit der der Füllschieber (8) zumindest abschnittsweise temperierbar ist..

Description

Drehschieber mit Kühlung und temperierten Zonen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Formen eines
Blechteiles mit einem als Hinterschnitt gesondert in der Vorrichtung ausformbaren Abschnitt, umfassend einen pressenseitigen Stempel sowie ein Gesenk und ein der Hinterschnitt - Ausformung dienendes, gesondert antreibbares Formwerkzeug, das mit einer Hinterschnitt - Kontur
zusammenwirkt, die im wesentlichen in einem im Gesenk drehbeweglich gelagerten Füllschieber angeordnet ist.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der EP 0 699 489 B1 gezeigt und beschrieben, wobei der gezeigte Füllschieber (rotary cam ) über eine zylindrische Außenkontur im Gesenk und/oder in einem Treiber
drehbeweglich gelagert ist. Dieser Füllschieber dient der Ausbildung eines Hinterschnittes, der in dem englisch verfassten EP-Dokument mit dem Ausdruck eines„ negativen Winkels " relativ zur Ober- bzw. Außenfläche des umgeformten Blechteiles umschrieben ist. Zur Ausbildung eines lang gestreckten, insbesondere bogenförmigen Hinter-schnittes in/an einem Blechteil sind mehrere, gesonderte Füllschieber vorgesehen, wobei jeder Füllschieber vorzugsweise in einem in der eingangs beschriebenen
Vorrichtung angeordneten Keiltriebwerkzeug ( negative-angle forming die) angeordnet ist. Eine derartige Kombination von Vorrichtung und
Keiltriebwerkzeug zeigt beispielsweise das amerikanische Patent US 6,523,386 B2. Am Pressenstempel ist einerseits ein elastisch abgestützter Formstempel zur globalen Formung des Blechteiles angeordnet, und andererseits ein mit dem Pressenstempel antriebsfest verbundener Schieber, der über eine Schrägführung auf das der Hinterschnitt - Ausformung dienende, als Arbeitsschieber bezeichnete Formwerkzeug mit der Auf- und Ab-Bewegung des Pressenstempels betätigend einwirkt, wobei der
Arbeitsschieber über eine gesenkseitige Führung eines Treibers dem
Füllschieber zugeführt ist.
Weiter weist die o.g. US 6,523,386 B2 einen im Gesenk bzw. Treiber drehbeweglich gelagerten Füllschieber auf, der über umfänglich gesondert angeordnete, zylindrische Anlageflächen mit entsprechend
korrespondierenden, in der Füllschieber - Aufnahme im Gesenk
ausgebildeten Stützflächen zusammenwirkt. In der Füllschieber - Aufnahme des Gesenkes direkt ausgebildete Stützflächen erfordern für das Gesenk ein hochwertiges Material, um den Verschleiß insbesondere unterschiedlich harter Anlage - und Stützflächen gering zu halten. Außerdem ist die
Herstellung kreiszylindrischer Stützflächen aufwändig und nur mit
Spezialmaschinen/Spezialwerkzeugen möglich. Weiter ist an diesem bekannten Füllschieber ein Sperrkeil für einen Verriegelungshaken angeordnet, der den Sperrkeil über eine ebene Abstützfläche gegen eine im Gesenk/Treiber angeordnete ebene Spannfläche zur Dreh-Verriegelung des Füllschiebers verspannt. Die gesenkseitige Spannfläche ist zur Lager- Kreiskontur des Füllschiebers tangential angeordnet mit einem außerhalb dieser Kreiskontur liegenden Spannbereich für den Sperrkeil.
Der Nachteil einer aufwändigen Herstellung ist mit einer aus dem jap. patent abstract Nr. 1 1285740 AA bekannten Anordnung mit gesondert
ausgebildeten Anlageflächen am Füllschieber und gesondert ausgebildeten Stützflächen in der Füllschieber - Aufnahme im Gesenk zwar vermieden, jedoch um den Preis einer teuren Fertigung der gesonderten Einzelteile, die schließlich auch in einer aufwändigen Weise justiert werden müssen. Darüber hinaus ist hat es sich in der Vergangenheit bewährt, Strukturbauteile von Fahrzeugen, wie Beispielsweise A-, B-, C-Säulen, Dachspriegel, Seitenrahmen, Schweller, Längsträger, Querträger usw. mittels
Warmumformung herzustellen Warmumformprozesse sind in der Literatur auch als Formhärten oder Presshärten beschrieben. Die Strukturbauteile der Karosserie sind nicht nur maßgeblich an der Stabilität des Fahrzeugs beteiligt, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Sicherheit im Crash-Fall. Um den Zielkonflikt zwischen Reduktion des Bauteilgewichts von Strukturbauteilen bei gleichzeitiger Beibehaltung deren mechanischer Kennwerte aufzulösen bieten sich Warmumformprozesse an.
Zur Herstellung formgehärteter Bauteile, insbesondere zur Herstellung von Karosseriebauteilen sind zwei prinzipiell unterschiedliche Verfahren bekannt. Bei dem direkten Warmumformverfahren wird zunächst eine Platine in einem Ofen auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur des Stahls erwärmt und in einem Werkzeug anschließend zeitgleich umgeformt und abgekühlt d.h. formgehärtet. In dem indirekten Warmumformverfahren wird aus einer Platine zuerst durch Kaltumformen ein fertig geformtes und beschnittenes Bauteil aus Stahl erzeugt. Dieses wird dann in einer
Erwärmungsanlage auf eine Temperatur oberhalb der
Austenitisierungstemperatur des Stahls erwärmt und in einem Werkzeug anschließend durch rasches Abkühlen formgehärtet. In beiden
Warmumformverfahren, wird die Platine oder ein bereits fertig geformtes und beschnittenes Bauteil aus Stahl im Anschluss an die Erwärmung auf die Austenitisierungstemperatur in dem Werkzeug thermomechanisch umgeformt, wobei die thermomechanische Umformung bei einer Temperatur oberhalb der Austinitisierungsendtemperatur Ac3 (ca.830°C) bevorzugt zwischen 900 und 1100X erfolgt. Die Abkühlung der umgeformten
Werkstücke erfolgt mittels einer Kühlung, die sich in einem geschlossenen Werkzeugkörper befinden. Dadurch können Bauteile mit besonders hohen mechanischen Eigenschaften, insbesondere mit hohen Festigkeiten erzeugt werden. Zur Herstellung von hinterschnittigen Bauteilen sind in diesen Presshärtewerkzeugen (Warmumformwerkzeug, Presshardening-Werkzeug) Arbeitsschieber in Kombination mit Füllschiebern erforderlich.
Eine Werkzeugtechnik mit gekühlten Schiebern und Füllschiebern ist in WO 2011/1 13621 A1 beschrieben.
Die Patentschrift DE 19723655 B4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Stahlblechprodukten durch Erwärmen eines abgemessenen Stahlblechs, Warmverformung des Stahlblechs in einem Werkzeugpaar, Härten des gebildeten Produkts durch schnelles Abkühlen von einer austenitischen Temperatur, während es weiterhin in dem Werkzeugpaar gehalten ist und anschließende Bearbeitung des Produkts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Nachteile des Standes überwunden werden. Es ist eine besondere Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, mit der sich der Fertigungsaufwand zur Herstellung von warmumgeformten Bauteilen reduzieren lässt.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung für eine Presse zum Formen eines Blechteiles mit einem als Hinterschnitt gesondert in der Vorrichtung ausformbaren Abschnitt, umfassend einen pressenseitigen Stempel sowie ein Gesenk und ein der Hinterschnitt - Ausformung dienendes, gesondert antreibbares Formwerkzeug, das mit einer
Hinterschnitt-Kontur zusammenwirkt, die im Wesentlichen in einem im Gesenk dreh-beweglich gelagerten Füllschieber angeordnet ist, wobei der Füllschieber aus einer Ausform-Position in eine den Hinterschnitt im
Blechteil freigebenden Position und umgekehrt überführbar ist. Weiterhin kann in dem Füllschieber mindestens eine Temperiereinrichtung vorgesehen sein, mit der der Füllschieber zumindest abschnittsweise temperierbar ist. Durch Vorsehen von Temperiereinrichtungen kann der als Drehschieber ausgebildete Füllschieber in einem Warmumformwerkzeug verwendet werden, zur Herstellung von gehärteten Bauteilen.
Darüber hinaus können mehrere Temperiereinrichtungen vorgesehen sein, mit denen einzelne Abschnitte des Füllschiebers auf verschiedene oder gleiche Temperaturen temperierbar sind. Wenn diese
Temperiereinrichtungen mit unterschiedlichen Temperaturen beaufschlagt werden, wird in dem Bereich des Drehschiebers ein weiterer Nutzen erreicht, indem durch die unterschiedlichen Temperaturzonen im Schieberbereich sogenannte weiche Zonen (Tailored Tempering) im Bauteil gefertigt werden können. Weiche Zonen werden in den Bereichen erzielt, in denen wärmere Temperiereinrichtungen vorgesehen sind, da in diesen Bereichen das Bauteil langsamer abgekühlt wird.
Die Temperiereinrichtungen in Längsrichtung des Füllschiebers
hintereinander angeordnet sein. Dadurch können in Längsrichtung des hinterschnittigen Bereichs des Bauteils hintereinanderliegende Zonen mit unterschiedlichen mechanischen Werten, insbesondere Festigkeit und/oder Duktilität erzeugt werden.
Zusätzlich oder alternativ können die Temperiereinrichtungen,
nebeneinander angeordnet sein. Dadurch können auch quer zur
Längsrichtung des hinterschnittigen Bereichs des Bauteils, Zonen mit unterschiedlichen mechanischen Werten realisiert werden. Somit wird der Freiheitsgrad bei der Anordnung der Zonen mit unterschiedlichen
Festigkeiten und/oder Duktilität erhöht.
Die Kanäle können im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein. Hieraus ergeben sich Vorteile bei der Fertigung des Füllschiebers. Weiterhin können die Kanäle im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse ausgerichtet sind, um die der Füllschieber drehbar sein.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann die
Temperiereinrichtung als mindestens ein Kanal ausgebildet sein der mit einem temperierten Medium, insbesondere einem Gas und/oder einer Flüssigkeit durchspülbar ist. Die Temperierung des Drehschiebers mittels Gas oder Flüssigkeit, bietet den Vorteil einer kontinuierlichem Temperierung, wobei die Temperatur in den jeweiligen Abschnitten des Drehschiebers sehr konstant gehalten werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die
Temperiereinrichtung als mindestens eine Vertiefung in der formgebenden Oberfläche des Füllschiebers ausgebildet sein. Die Formgebende Oberfläche des Füllschiebers ist eine Fläche des Schiebers, die mit dem zu formenden Blech in Berührung kommt. Durch die Ausbildung einer Vertiefung wird bei der Warmumformung des Blechs ein Luftspalt zwischen dem Blech und dem Füllschieber eingeschlossen. Dieser dient als lokaler thermischer Isolator und verhindert eine rasche Abkühlung des lokalen Bereichs, wobei durch diesen Abschnitt weiche Bereich im Blechteil realisiert werden.
In einer dritten Ausführungsform ist die Temperiereinrichtung als mindestens eine elektrische Heizpatrone ausgebildet. Elektrische Heizelemente bieten Vorteile dahingehend, dass sie schnell auf die gewünschte Temperatur einstellbar sind. Darüber hinaus kann die Temperatur sehr genau gesteuert und/oder geregelt werden.
Die im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen können aber auch miteinander kombiniert werden, so dass mehrere unterschiedlich ausgestaltete Temperiereinrichtungen in einem drehbaren Füllschieber kombinierbar sind. Als Medium eignen sich Flüssigkeit wie Wasser, Kühlmittel, Öl, Emulsionen und/oder Kombinationen daraus.
Ferner kann der zwischen einer Ausform-Position und einer den
Hinterschnitt im Blechteil freigebenden Position drehbare Füllschieber über umfänglich angeordnete Anlagefiächen gegen korrrespondierende
Stützflächen in der Füllschieber - Aufnahme im Gesenk abgestützt sein, wobei der Füllschieber mit ebenflächig gestalteten Anlageflächen ausgebildet ist, die sich gegen Ende einer Drehbewegung des Füllschiebers aus der Freigabe - Position in die Ausform - Position an ebenfalls ebenflächig gestalteten Stützflächen in der Füllschieber-Aufnahme anlegen. Der Vorteil ebener Anlageflächen und ebener Stützflächen ist der Fortfall
gleitbeweglicher Berührungen zwischen den korrespondierenden Flächen bei einer Drehung des Füllschiebers, wodurch ein Verschleiß an diesen Flächen vermieden ist.
Ein im wesentlichen berührungsfreies Anlegen einer Anlagefläche an eine zugehörige Stützfläche ohne Verschleiß ist in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Anlageflächen des Füllschiebers in Drehrichtung zur Ausform - Position jeweils von einem von der Drehachse des Füllschiebers ausgehenden Radialstrahl begrenzt sind, wobei jeder Radiaistrahl mit einer jeweiligen Anlagefläche mindestens einen rechten Winkel (90°) bildet.
Ein berührungsfreies Anlegen ohne aufwändige Justiermaßnahmen ist in weiterer vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass der Füllschieber zum einwandfreien flächigen Zusammenwirken seiner Anlageflächen mit den korrespondierenden gesenkseitigen Stützflächen eine Drehführung aufweist, die entweder ein vorbestimmt vergrößerten Lagerspiel aufweist, oder die gemäß weiteren Vorschlägen mit einem radial elastisch nachgiebigen Zwischen-element in der bevorzugten Ausführung einer Gummibuchse oder einer Wellblech - Buchse aus Federstahl ausgerüstet ist. Auch ist eine in Richtung der gesenkseitigen Stützflächen exzentrisch angeordnete Drehführung des Füllschiebers denkbar, die im übrigen mit den
vorgenannten Anordnungen kombinierbar ist.
Je nach Anzahl und gegenseitiger Winkellage der Anlageflächen und Stützflächen ist im Hinblick auf die vorgenannten Anordnungen zur
Feststellung des Füllschiebers für eine einwandfreie Hinterschnitt - Ausbildung vorgesehen, den Füllschieber in der Ausform - Position mit dem Gesenk drehfest zu verriegeln, und zwar in radialer und/oder axialer
Richtung.
Als oben erwähnte Drehführung für den Füllschieber ist in
erfindungsgemäßer Weiterbildung zum einen eine den Füllschieber der Länge nach durchsetzende, gesenkseitig fest angeordnete Achse möglich, oder an beiden Enden des Drehschiebers angeordnete Drehzapfen zur Lagerung in gesenkseitig vorgesehenen Standlagern. Diese Standlager können anstelle der weiter vorne erwähnten nachgebenden Drehführungen mittels einer elastischen Zwischenlage in Richtung der in der Füllschieber - Aufnahme angeordneten Stützflächen beweglich angeordnet sein.
In Fortbildung des Füllschiebers wird ferner vorgeschlagen, dass dieser aus einer Eisenguß - Legierung - Stahlguß oder Grauguß -, aus Werkzeugstahl oder aus einer Stahl-Legierung mit Kupfermatrial gebildet ist, und dass die Anlageflächen sowie die gesenkseitigen Stützflächen gesondert an gehärteten Leisten oder Leistenabschnitten aus einem Einsatzstahl ausgebildet sind.
Anstelle der weiter vorne beschriebenen Anlegetechnik der Anlageflächen an die Stützflächen mittels geringfügig verschiebebeweglichen Füllschieber ist es auch möglich, die Stützflächen an im Gesenk hydraulisch gesteuert und verriegelbar angeordneten Kolben vorzusehen, die gegen die in Ausform - Position des Füllschiebers angeordneten Anlageflächen anschlagen. Ein weiterer Vorschlag bezieht sich darauf, dass das der Hinterschnitt - Ausformung dienende Formwerkzeug als Arbeitsschieber in einem eingangs beschriebenen Keiltriebwerkzeug vorgesehen ist, wobei der Arbeitsschieber über ein stempelseitig bewegtes Schieberbett relativ zum Füllschieber und über einen wenigstens abschnittsweise im/am Gesenk angeordneten Treiber bewegbar ist.
Die Betätigung von Formwerkzeugen bei mehreren in einer Pressen- Vorrichtung insbesondere bogenförmig angeordneten Füllschiebern zur Ausbildung eines bogenförmigen Hinterschnittes kann anstelle von
Keiltriebwerkzeugen vorgesehen sein, dass die Formwerkzeuge von der Pressen - Stempelbewegung gesondert angetrieben sind, beispielsweise über hydraulisch oder pneumatisch wirksame Kolben/Zylindereinheiten.
Nachfolgend sollen weitere Vorteile der Erfindung zusammenfassend genannt werden. Durch die oben beschriebene Vorrichtung können die heutigen Crashanforderungen die an die Fahrzeugkarosserie gefordert werden, insbesondere im Lastfall des Seitenaufpralls, z.B. bei dem Bauteil Verstärkung B-Säule, Zonen unterschiedlicher Festigkeit in einem Bauteil realisiert werden. Diese sogenannten„weichen Zonen" (Soft Zone, Tailored Tempering) werden momentan durch besondere Werkzeugtechnik(Luftspalt, Heizpatronen) im Abkühlprozess innerhalb des Werkzeuges hergestellt oder durch externe Prozessschritte außerhalb des
Warmumformwerkzeuges(Ofentechnik mit unterschiedlichen
Temperaturzonen, anschließendes Anlassen des Bauteils) realisiert.
Innerhalb des Werkzeuges können in Bereichen mit Hinterschnitt diese weichen Zonen nur mit dem oben beschriebenen Verfahren der
Füllschiebertechnik hergestellt werden. Ein Drehschieber mit integrierter Zonenkühlung hat unter anderen folgenden Vorteilen:
- Geringer Platzbedarf, dadurch können kleinere Werkzeuge aufgebaut werden; - Geringerer Konstruktionsaufwand als die Kombination von zwei Schiebern (Formschieber und Füllschieber), wodurch auch die wirtschaftlichen Aufwendungen reduziert werden können;
- Mit der Bereichskühlung in einem Drehschieber ist ein Bauteil mit weichen Zonen auch im Bereich von hinter schnittiger Geometrie möglich;
- Drehschieber sind nicht nur für die Warmumformung von Stahl,
sondern auch für die Werkstoffe Aluminium und Magnesium geeignet;
Die Erfindung ist anhand einer in der Zeichnung lediglich abschnittsweise gezeigten Vorrichtung für eine Presse zum Formen eines Blechteiles mit einem Hinterschnitt mittels eines im Querschnitt dargestellten Füllschiebers beschrieben.
Es zeigt in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen im Querschnitt dargestellten Füllschieber in der Ausform- Position für einen Hinterschnitt in einer lediglich angedeuteten
Vorrichtung, und
Fig.2 den Füllschieber in einer den ausgeformten Hinterschnitt in einem Blechteil freigebenden Position.
Die lediglich angedeutete Vorrichtung 1 kann beispielsweise ähnlich der in der Figur 1 der Zeichnung der bereits erwähnten EP 0 699 489 B1 gestaltet sein für eine nicht gezeigte Presse zum Formen eines vorzugsweise als Karosserieblech dienenden Blechteiles 2 mit einem gesondert in der Vorrichtung 1 als Hinterschnitt 3 ausformbaren Abschnitt 4 des
Karosseriebleches 2. Die Vorrichtung 1 umfasst neben einem nicht gezeigten Pressen-Stempel ein Pressen-Gesenk 5 sowie ein der Ausformung des Hinterschnittes 3 dienendes, gesondert antreibbares Formwerkzeug 6. Zur Ausformung des Hinterschnittes 3 in einem Randbereich 7 des auszuformenden Karosseriebleches 2 ist im Gesenk 5 ein drehbeweglich gelagerter Füllschieber 8 angeordnet, in dem die Kontur 9 für den
Hinterschnitt 3 ausgebildet ist zur Einformung des Karosserieblech- Randes 7 mittels des Formwerkzeuges 6. Wie aus Fig.1 ersichtlich, nimmt hierbei der Füllschieber 8 die Position 10 zum Ausformen des Hinterschnittes 3 am Karosserieblech-Rand 7 ein. Wie aus Fig.1 weiter ersichtlich, ist der drehbewegliche Füllschieber 8 mit umfänglich angeordneten, ebenflächig gestalteten Anlagefächen 11 ausgerüstet. Diese Anlageflächen 11 sind mit einer Drehbewegung des Füllschiebers 8 gemäß Pfeil A in Richtung der Ausform-Postion 10 zur flächigen Anlage gebracht an ebenfalls ebenflächig gestalteten Stützflächen12 in einer im Gesenk 5 angeordneten Füllschieber- Aufnahme 13. Zur Freigabe des fertig ausgeformten Hinterschnittes 3 ist der erfindungsgemäß gestaltete Füllschieber 8 gemäß Fig. 2 in Richtung Pfeil F in die Freigabe-Position 14 gedreht.
In dem Füllschieber 8 sind Temperiereinrichtungen 100, hier als Kanäle dargestellt, vorgesehen, die parallel zu der Drehachse 15 des Füllschiebers 8 verlaufen und somit senkrecht zu der Zeichenebene der Figuren 1 und 2. Durch die Kanäle kann ein Medium, beispielsweise ein gasförmiges oder flüssiges Fluid gespült werden. Dieses Fluid ist auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellt. Dadurch kann der Drehschieber 8 gezielt temperiert, d.h. gekühlt werden. Indem durch die einzelnen Kanäle 100 Medien gespült werden, die auf unterschiedliche Temperaturen eingestellt sind, können einzelne Bereiche des Drehschiebers unterschiedlich temperiert, d.h.
unterschiedlich stark gekühlt werden. Beim Warmumformen des Blechs 2 überträgt sich diese Temperatur auf entsprechende Bereiche im Blech 2. Somit können im Blech 2, insbesondere im hinterschnittigen Bereich 3 des Blechs 2 Bereiche mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften erzeugt werden. Zur kinematisch einwandfreien Anlage der Anlageflächen 10 an die Stützflächen 12 ohne einer schleifenden, Verschleiß verursachenden Berührung sind die Anlageflächen 11 des Füllschiebers 8 in Drehrichtung zur Ausform - Position 10 jeweils von einem von der Drehachse 15 des Füllschiebers 8 ausgehenden Radialstrahl 16 begrenzt, wobei jeder Radialstrahl 16 mit einer jeweiligen Anlagefläche mindestens einen rechten Winkel - 90° - einschließt, vorzugsweise etwas größer von ca. 92° bis 95°. Die Anordnung der
Stützflächen 12 ist mit Ausnahme der parallelen Ausrichtung zu den füllschieberseitigen Anlageflächen 11 am Füllschieber 8 bei geschlossener Stellung bzw. in der Ausform - Position 10 frei wählbar.
Zur Reduzierung von aufwändigen Justierarbeiten und fertigungstechnisch kostenträchtigen Toleranzen für die gegenseitige Ausrichtung von Anlageflächen 1 1 und Stützflächen 12 weist der Füllschieber 8 eine Drehführung 17 auf mit einem vorbestimmt vergrößerten Lagerspiel, wodurch auf einfache Weise ein einwandfrei flächiges Zusammenwirken der Anlageflächen 11 mit den koresspondierenden Stützfflächen 12 erzielt ist.
Die vorbeschriebene Wirkung ist in mit einer anderen Ausgestaltung der Dreh-führung 17 dadurch erreicht, dass die Drehführung 17 anstelle eines vergrößerten Lagerspiels mit einem radial elastisch nachgiebigen Zwischenelement 18 ausgerüstet ist. Dieses kann eine Gummibuchse mit einer Shorehärte A von 60 - 80, vorzugsweise 70 sein oder eine Wellblech - Buchse aus einem Federstahl. Eine weitere Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass die Drehführung 17 des Füllschiebers 8 in Richtung der gesenkseitigen Stützflächen 12 exzentrisch angeordnet ist, was
vorzugsweise mit einem der vorgenannten Zwischenelemente 18 vorteilhaft ist.
Unabhängig von den Winkellagen der Flächenpaare von Anlageflächen 1 1 und Stützfflächen 12 ist es zweckmäßig, den Füllschieber 8 in Ausform - Position 10 drehfest zu verriegeln. Bezüglich der Ausbildung der Drehführung 17 kann der Füllschieber 8 auf einer ihn der Länge nach durchsetzenden, gesenkseitig an beiden Enden fest angeordneten Achse gelagert sein. In einer anderen Ausbildung ist der Füllschieber 8 über beidendig angeordnete Drehzapfen 19 in gesenkseitig angeordneten Standlagern 20 drehgeführt. Diese können ferner mittels einer nicht gezeigten elastischen Zwischenlage in Richtung der Füllschieber - Aufnahme 3 relativ zum Gesenk 5 bewegbar sein zur einwandfreien Auflage der Anlageflächen 11 auf den Stützflächen 12.
Vorzugsweise sind bei einem aus einer Eisenguß-Legierung, wie Stahlguß oder Grauguß, gefertigten Füllschieber 8 die Anlageflächen 1 1 und die Stützflächen 12 gesondert an gehärteten Leisten 21 , 22 aus einem
Einsatzstahl ausgebildet.
Bezüglich eines spielfreien Zusammenwirkens von Anlageflächen 1 und Stützflächen 12 ist es auch denkbar, die Stützflächen 12 an im Gesenk 5 hydraulisch gesteuert und verriegelbar angeordneten, nicht gezeigten Kolben vorzusehen, wobei der Füllschieber 8 mit kleinstem Lagerspiel und in biegesteifer Ausführung im Gesenk 5 angeordnet ist.
In einer Vorrichtung 1 mit mehreren, vorzugsweise in einer Ebene
bogenförmig angeordneten Füllschiebern 8 zur Ausbildung eines
bogenförmigen Hinterschnittes 3 in einem Blechteil bzw. Karosserieblech 2 können die Formwerk-zeuge 6 von der Bewegung des nichrt gezeigten Pressen - Stempels gesondert angetrieben sein zur Ausbildung des
Hinterschnittes 3 während der über den Pressen - Stempel bewirkten Ausformung des übrigen Karosseriebleches 2. Für einen linearen Antrieb der Formwerkzeuge 6 und gegebenenfalls einer damit kombinierten
Drehbewegung der Füllschieber 8 können hydraulisch oder pneumatisch wirksame Kolben-Zylinder-Einheiten (nicht gezeigt) zweckmäßig sein, die über die Bewegung des Pressen - Stempels gesteuert sind. Die Vorrichtung 1 kann aber auch entsprechend der Anzahl an bogenförmig angeordneten Füllschiebern 8 eine entsprechende Anzahl an nicht gezeigten, per se jedoch aus den eingangs erwähnten Dokumenten der EP 0 699 489 B1 und der US 6, 523, 386 B2 bekannten Keiltriebwerzeugen umfassen, die bekanntlich durch die Bewegung des Pressen - Stempels direkt gesteuert sind. Wie aus den Fig. 1 und 2 der vorliegenden
Zeichnungsbeschreibung ersichtlich, ist das auf dem als Treiber 23 gestalteten Gesenkabschnitt 50 vor- und zurück bewegliche, als
Arbeitsschieber 24 bezeichnete Formwerkzeug 6 über seine Keilfläche 25 von einem stempelseitig angeordneten, abschnittsweise angedeuteten Schieberbett 26 relativ zum Füllschieber 8 gesteuert bewegt.
Mit der Erfindung ist eine vorteilhaft einfache Herstellung der Vorrichtung insbesondere im Hinblick auf die Füllschieber - Aufnahme ohne Spezial- maschinen und/oder SpezialWerkzeugen erreicht.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für eine Presse zum Formen eines Blechteiles (2) mit einem als Hinterschnitt gesondert in der Vorrichtung ausformbaren Abschnitt (3), umfassend einen pressenseitigen Stempel sowie ein Gesenk (5) und ein der Hinterschnitt - Ausformung dienendes, gesondert antreibbares Formwerkzeug (6), das mit einer
Hinterschnitt-Kontur (9) zusammenwirkt, die im Wesentlichen in einem im Gesenk (5) dreh-beweglich gelagerten Füllschieber (8) angeordnet ist, wobei der Füllschieber (8) aus einer Ausform-Position (10) in eine den Hinterschnitt (3) im Blechteil (2) freigebenden Position (14) und umgekehrt überführbar ist
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Füllschieber (8) mindestens eine Temperiereinrichtung (100) vorgesehen ist, mit der der Füllschieber (8) zumindest abschnittsweise temperierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Temperiereinrichtungen (100) vorgesehen sind, mit denen einzelne Abschnitte des Füllschiebers (8) auf verschiedene oder gleiche Temperaturen temperierbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Temperiereinrichtungen (100) in einer Längsrichtung des
Füllschiebers (8) hintereinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtungen (100) in Längsrichtung des Füllschiebers (8) nebeneinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtungen (100) im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtungen (100) im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse ausgerichtet sind, um die der Füllschieber (8) drehbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (100) als
mindestens ein Kanal ausgebildet ist, der mit einem
temperierten Medium, insbesondere einem Gas und/oder einer Flüssigkeit durchspülbar ist,
mindestens eine Vertiefung in der formgebenden Oberfläche des Füllschiebers (8) ausgebildet ist und/oder
mindestens eine elektrische Heizpatrone ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die einzelnen Kanäle (100) mit verschieden temperierten Medien durchspülbar sind.
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