EP3525952A1 - Werkzeug zum innenhochdruckumformen sowie verfahren zum umformen eines werkstücks durch innenhochdruckumformen - Google Patents

Werkzeug zum innenhochdruckumformen sowie verfahren zum umformen eines werkstücks durch innenhochdruckumformen

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EP3525952A1
EP3525952A1 EP17772054.7A EP17772054A EP3525952A1 EP 3525952 A1 EP3525952 A1 EP 3525952A1 EP 17772054 A EP17772054 A EP 17772054A EP 3525952 A1 EP3525952 A1 EP 3525952A1
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EP
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tool
workpiece
segments
closed state
movable
Prior art date
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EP17772054.7A
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EP3525952B1 (de
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Thomas Schmolke
Johann-Stefan Lerch
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
    • B21D26/047—Mould construction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
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    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • IHU hydroforming
  • a metallic output tube part by applying a high internal pressure to a tubular member or hydroformed component.
  • the starting tube part is inserted into the cavity of a shaping hydroforming tool and, with the aid of a fluid introduced into the interior, for example a water-oil emulsion, is widened essentially transversely to the longitudinal axis, the tube jacket of the outlet tube part being pressed against the cavity wall and correspondingly is formed.
  • the document DE 197 08 905 A1 shows, in particular in connection with FIG. 2, a device for hydroforming of a bodywork support comprising two tool halves between which a parting line runs.
  • a disadvantage of the known methods or devices for hydroforming is that the components to be manufactured must be designed so that they have no undercut in the closing direction of the press to close the mold halves.
  • the coordination of the running between the two mold halves dividing line is very complex. For example, a misalignment can lead to loss of quality or even failure of the component.
  • first of all preforming in one or more process steps is required, wherein a preformed starting tube part for the subsequent hydroforming in the hydroforming die is produced from the starting tube part. If, for example, the component cross section tapers in relation to the blank, preforming, for example by means of dip engraving, is absolutely necessary.
  • Document DE 100 14 619 A1 in conjunction with FIG. 26, shows a hydroforming device which has four spaced-apart, fixed, immovable forms with concave surfaces and four movable plunger molds each arranged between the fixed forms.
  • a disadvantage of this device for example, that due to the solid shapes, the workpieces to be formed must be inserted axially into the device. Due to the solid shapes coming into contact with the workpiece during forming, fixed component radii are predetermined. Furthermore, preforming can not always be avoided. Even the tuning of the dividing lines between the fixed shapes and the movable punch shapes is very complex.
  • a tool described here for hydroforming a workpiece has, according to at least one embodiment, at least three movable tool segments.
  • the workpiece may in particular be a hollow body, for example a metallic, tubular hollow body.
  • the molded component may e.g. be used as a structural component for a motor vehicle.
  • the movable tool segments define a shaping cavity for receiving and forming the workpiece.
  • the tool may have one or more open states and a closed state. When closed, the tool preferably forms, at least in sections, a completely closed cavity.
  • the shaping cavity is at least partially completely formed by the movable tool segments.
  • the closed cavity is at least partially formed solely by the at least three movable tool segments.
  • the at least three movable tool segments can at least partially form the shaping cavity completely such that a closed circumferential cavity contour is formed by the movable tool segments in an imaginary cross-sectional plane.
  • the movable tool segments in the closed state of the tool not only in sections, but over the entire cavity across the cavity completely form, so that over the entire cavity away in any imaginary cross-sectional plane a continuous circumferential Kavmaschinesumrissline is formed by the movable tool segments.
  • each of the movable tool segments in the closed state of the tool, is in direct contact with two other movable tool segments.
  • the movable tool segments can in the closed state of the tool, in particular in areas which are directly adjacent to the surface of the cavity, in contact with other movable tool segments, so that in the closed state alone by the movable tool segments a closed cavity is formed.
  • the tool is designed such that when forming a workpiece, the separating lines arranged in the closed state of the tool between two movable tool segments have no direct contact with the workpiece.
  • the parting lines arranged between two directly adjacent tool segments is in contact with the workpiece. Consequently, it may be a tool structure without a parting line and component corner radii. Because the workpiece has no contact with a parting line, advantageously a better quality of the component to be manufactured can be achieved.
  • the tool has four movable tool segments, which at least partially completely form the shaping cavity in the closed state of the tool.
  • the four movable tool segments in the closed state of the tool over the entire cavity away from this completely, so that in an imaginary cross-sectional plane, a closed circumferential Kavmaschinesumrissline is formed by the four movable tool segments.
  • the tool described here can advantageously eliminate process steps for preforming the workpiece. Furthermore, with the tool described here, for example, components with undercuts can be produced.
  • a method for forming a workpiece by hydroforming is specified.
  • a workpiece to be formed as well as a tool described herein are provided.
  • the tool may have one or more features of the aforementioned embodiments. The features described so far and below can apply both to the tool for hydroforming and to the method for forming a workpiece.
  • the workpiece to be formed is introduced into the tool in an opened state of the tool, so that it is arranged between the tool segments. Furthermore, the workpiece is deformed in the tool by fluidic internal high pressure, wherein during forming the at least three movable tool segments of the tool are in direct contact with the workpiece.
  • the internal high pressure can z. B. be introduced by a water-oil emulsion in the formed as a hollow body workpiece.
  • the movable tool segments in the closed state of the tool in an imaginary cross-sectional plane form a closed circumferential Kavmaschinesumrissline.
  • the movable tool segments form a cavity in the closed state of the tool, wherein the workpiece is not completely in contact with the surface of the cavity at least in sections during forming.
  • the workpiece stands preferably not over the entire circumference to 100% with the cavity to the surface or the engraving in contact.
  • two directly adjacent movable tool segments can define a parting line at the transition from one tool segment to the next tool segment, the workpiece preferably not having direct contact with the tool segments in the region of the parting lines.
  • Component radii of the workpiece in areas which are not in contact with the engraving or cavity surface may be e.g. via process parameters, e.g. over the pressure or e.g. also be specifically controlled via wall thicknesses.
  • the method described here is characterized in that a production of components with undercuts is possible. Furthermore, it can advantageously be dispensed with preforming of the workpiece.
  • FIG. 1 A tool for hydroforming a workpiece according to the prior art
  • Figures 5 to 8 show various schematic representations of a tool described herein or a method described herein according to an embodiment.
  • identical or identically acting components may each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are basically not to be considered as true to scale. Rather, individual elements can be shown exaggeratedly thick or large in size for better representability and / or better understanding.
  • FIGS. 1 to 4 show schematic representations of a tool 1 and a method for hydroforming a workpiece 2 according to the prior art in various views.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration.
  • FIGS. 2 to 4 show sectional views, with FIG. 2 showing the tool 1 in an opened state, FIG. 4 the tool 1 in the closed state and FIG. 3 an enlarged detail G of FIG.
  • the tool 1 has a first tool segment 3 and a second tool segment 4, wherein the two tool segments 3, 4 form a closed cavity 7 in the closed state 10 of the tool 1.
  • the workpiece 2 is shown in two different representations, namely in a representation before forming and in a representation after the forming.
  • a disadvantage of the method shown in connection with FIGS. 1 to 4 is that the dividing line formed between the tool segments 3, 4 is in direct contact with the workpiece 2 during forming.
  • the vote of the dividing line can be very complicated in the design or manufacture of the tool 1.
  • FIGS. 5 to 8 show various schematic representations of a tool 1 for hydroforming a workpiece 2 according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 5 shows a perspective view of the tool 1 and of a workpiece 2 to be reshaped or formed.
  • FIGS. 6 to 8 show sectional views, FIG. 6 showing the tool 1 in an opened state, FIG. 8 the tool 1 in the closed position Condition and the figure 7 show an enlarged detail H of Figure 6.
  • the tool 1 is designed as a hydroforming tool and has four movable tool segments 3, 4, 5, 6, which give a shape defining the cavity 7 for receiving and forming a workpiece 2, on.
  • the 4 movable tool segments 3, 4, 5, 6 at least partially form the molding cavity completely, in such a way that in an imaginary cross-sectional plane a closed circumferential Kavmaschinesumrissline by the four movable tool segments 3, 4, 5th 6 is formed.
  • the workpiece 2 When forming the workpiece 2 by a fluidic internal high pressure, for example by introducing a water-oil emulsion in the than Hollow body formed workpiece 2 is the workpiece 2 in the closed state 10 of the tool 1 is not continuously in contact with the surface of the cavity 7. Especially in areas of formed between 2 tool segments 3, 4, 5, 6 dividing lines 8, the workpiece 2 is not with surface sub-areas 9 of the cavity 7 in contact.
  • the tool 1 shown here in connection with FIGS. 5 to 8 and the method described in connection with FIGS. 5 to 8 are advantageously also suitable for reshaping workpieces 2 which have an undercut. Furthermore, can be avoided by the tool 1 in the prior art mandatory pre-forming of workpieces 2.

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Abstract

Es wird ein Werkzeug (1) zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks (2), insbesondere zur Herstellung eines rohrförmigen Strukturbauteils für ein Kraftfahrzeug, angegeben. Das Werkzeug (1) weist zumindest drei bewegliche Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) auf, welche eine formgebende Kavität (7) zur Aufnahme und Umformung des Werkstücks (2) begrenzen. Die beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) bilden in einem geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1) wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität (7) vollständig aus. Weiterhin wird ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks (2) durch Innenhochdruckumformen angegeben.

Description

Beschreibung
Werkzeug zum Innenhochdruckumformen sowie Verfahren zum Umformen eines Werkstücks durch Innenhochdruckumformen
Es wird ein Werkzeug zum Innenhochdruckumformen von Werkstücken angegeben. Weiterhin wird ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks durch Innenhochdruckumformen angegeben.
Beim Innenhochdruckumformen (IHU) wird z.B. ein metallisches Ausgangsrohrteil durch Aufbringen eines hohen Innendrucks zu einem rohrartigen Bauteil bzw. IHU-Bauteil umgeformt. Das Ausgangsrohrteil wird hierzu in die Kavität eines formgebenden IHU-Werkzeugs eingelegt und mit Hilfe eines in das Innere eingeleiteten Fluids, beispielsweise eine Wasser-Öl- Emulsion, im Wesentlichen quer zur Längsachse aufgeweitet, wobei der Rohrmantel des Ausgangsrohrteils gegen die Kavitätswandung gedrückt und hierbei entsprechend geformt wird.
Die Druckschrift DE 197 08 905 A1 zeigt insbesondere im Zusammenhang mit der Figur 2 eine Vorrichtung zum Innenhochdruckumformen eines Karosseriehohlträgers, welche zwei Werkzeughälften aufweist, zwischen denen eine Trennlinie verläuft.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen zum Innenhochdruckumformen ist, dass die herzustellenden Bauteile so konstruiert sein müssen, dass sie in Schließrichtung der Presse zum Schließen der Werkzeughälften keinen Hinterschnitt haben.
Weiterhin ist die Abstimmung der zwischen den beiden Werkzeughälften verlaufenden Trennlinie sehr aufwändig. Beispielsweise kann ein Versatz zu Qualitätseinbußen oder sogar zum Versagen des Bauteils führen. Darüber hinaus ist vielfach, insbesondere bei einer komplexen Form des IHU-Bauteils, zunächst ein Vorformen in einem oder mehreren Prozessschritten erforderlich, wobei aus dem Ausgangsrohrteil ein vorgeformtes Ausgangsrohrteil für das anschließende Innenhochdruckumformen im IHU-Werkzeug erzeugt wird. Verjüngt sich z.B. der Bauteilquerschnitt im Verhältnis zum Rohteil, ist ein Vorformen, beispielsweise mittels Tauchgravur, zwingend notwendig.
Die Druckschrift DE 100 14 619 A1 zeigt im Zusammenhang mit der Figur 26 eine Hydroformungsvorrichtung, welche vier voneinander beabstandete feste, unbewegliche Formen mit konkaven Flächen und vier jeweils zwischen den festen Formen angeordnete bewegliche Stempelformen aufweist. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist beispielsweise, dass aufgrund der festen Formen die umzuformenden Werkstücke axial in die Vorrichtung eingeschoben werden müssen. Aufgrund der beim Umformen mit dem Werkstück in Kontakt kommenden festen Formen sind fixe Bauteilradien vorgegeben. Weiterhin kann auch ein Vorformen nicht immer vermieden werden. Auch das Abstimmen der Trennlinien zwischen den festen Formen und den bewegliche Stempelformen ist sehr aufwändig.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Werkzeug zum Innenhochdruckumformen von Werkstücken anzugeben, durch welches Prozessschritte zum Vorformen entfallen können und/oder durch welches auch Bauteile mit Hinterschnitt hergestellt werden können und/oder durch welches ein aufwändiges Abstimmen der Trennlinie entfallen kann. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Formen eines Werkstücks durch Innenhochdruckumformen anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
Ein hier beschriebenes Werkzeug zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks weist gemäß zumindest einer Ausführungsform wenigstens drei bewegliche Werkzeugsegmente auf. Bei dem Werkstück kann es sich insbesondere um einen Hohlkörper, beispielsweise um einen metallischen, rohrförmigen Hohlkörper, handeln. Nach dem Umformen durch Innenhochdruckumformen kann das geformte Bauteil z.B. als Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
Die beweglichen Werkzeugsegmente begrenzen eine formgebende Kavität zur Aufnahme und Umformung des Werkstücks. Das Werkzeug kann einen oder mehrere offene Zustände sowie einen geschlossenen Zustand aufweisen. Im geschlossenen Zustand bildet das Werkzeug vorzugsweise zumindest abschnittsweise eine vollständig geschlossene Kavität aus.
Vorzugsweise wird im geschlossenen Zustand des Werkzeugs die formgebende Kavität wenigstens abschnittsweise vollständig von den beweglichen Werkzeugsegmenten ausgebildet. Mit anderen Worten wird die geschlossene Kavität zumindest abschnittsweise allein durch die zumindest drei beweglichen Werkzeugsegmente gebildet. Die zumindest drei beweglichen Werkzeugsegmente können im geschlossenen Zustand des Werkzeugs wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität derart vollständig ausbilden, dass in einer gedachten Querschnittsebene eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie durch die beweglichen Werkzeugsegmente gebildet wird. Weiterhin können die beweglichen Werkzeugsegmente im geschlossenen Zustand des Werkzeugs nicht nur abschnittsweise, sondern über die gesamte Kavität hinweg die Kavität vollständig ausbilden, sodass über die gesamte Kavität hinweg in jeder möglichen gedachten Querschnittsebene eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie durch die beweglichen Werkzeugsegmente gebildet wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform steht im geschlossenen Zustand des Werkzeugs jedes der beweglichen Werkzeugsegmente mit zwei weiteren beweglichen Werkzeugsegmente in direktem Kontakt. Die beweglichen Werkzeugsegmente können im geschlossenen Zustand des Werkzeugs jeweils insbesondere in Bereichen, welche direkt an die Oberfläche der Kavität angrenzen, mit weiteren beweglichen Werkzeugsegmenten in Berührung stehen, sodass im geschlossenen Zustand allein durch die beweglichen Werkzeugsegmente eine geschlossene Kavität ausgebildet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Werkzeug derart ausgebildet, dass bei einem Umformen eines Werkstücks die im geschlossenen Zustand des Werkzeugs zwischen zwei beweglichen Werkzeugsegmenten angeordneten Trennlinien keinen direkten Kontakt zum Werkstück aufweisen. Vorzugsweise steht beim Umformvorgang keine der zwischen zwei direkt zueinander benachbarten Werkzeugsegmenten angeordneten Trennlinien in Berührung mit dem Werkstück. Folglich kann es sich um einen Werkzeugaufbau ohne Trennlinie und Bauteileckradien handeln. Dadurch, dass das Werkstück keinen Kontakt zu einer Trennlinie aufweist, kann vorteilhafterweise eine bessere Qualität des zu fertigenden Bauteils erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Werkzeug vier bewegliche Werkzeugsegmente auf, welche im geschlossenen Zustand des Werkzeugs wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität vollständig ausbilden. Vorzugsweise bilden die vier beweglichen Werkzeugsegmente im geschlossenen Zustand des Werkzeugs über die gesamte Kavität hinweg diese vollständig aus, sodass in einer gedachten Querschnittsebene eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie durch die vier beweglichen Werkzeugsegmente gebildet wird. Durch das hier beschriebene Werkzeug können vorteilhafterweise Prozessschritte zum Vorformen des Werkstücks entfallen. Weiterhin können mit dem hier beschriebenen Werkzeug beispielsweise auch Bauteile mit Hinterschnitten hergestellt werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks durch Innenhochdruckumformen angegeben. Bei dem Verfahren werden ein umzuformendes Werkstück sowie ein hier beschriebenes Werkzeug bereitgestellt. Das Werkzeug kann ein oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Die bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale können sowohl für das Werkzeug zum Innenhochdruckumformen als auch für das Verfahren zum Umformen eines Werkstücks gelten.
Bei dem Verfahren wird das umzuformende Werkstück in einem geöffneten Zustand des Werkzeugs in das Werkzeug eingebracht, sodass es zwischen den Werkzeugsegmenten angeordnet ist. Weiterhin wird das Werkstück im Werkzeug durch fluidischen Innenhochdruck umgeformt, wobei beim Umformen die zumindest drei beweglichen Werkzeugsegmente des Werkzeugs in direktem Kontakt mit dem Werkstück stehen. Der Innenhochdruck kann z. B. durch eine Wasser-Öl-Emulsion in das als Hohlkörper ausgebildete Werkstück eingebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die beweglichen Werkzeugsegmente im geschlossenen Zustand des Werkzeugs in einer gedachten Querschnittsebene eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie.
Vorzugsweise bilden die beweglichen Werkzeugsegmente im geschlossenen Zustand des Werkzeugs eine Kavität aus, wobei das Werkstück beim Umformen zumindest abschnittsweise nicht vollständig mit der Oberfläche der Kavität in Berührung steht. In anderen Worten steht das Werkstück vorzugsweise nicht über den kompletten Umfang zu 100 % mit der Kavität zur Oberfläche bzw. der Gravur in Berührung.
Beispielsweise können im geschlossenen Zustand des Werkzeugs jeweils zwei direkt zueinander benachbarte bewegliche Werkzeugsegmente eine Trennlinie am Übergang von einem Werkzeugsegment zum nächsten Werkzeugsegment definieren, wobei das Werkstück vorzugsweise im Bereich der Trennlinien keinen direkten Kontakt mit den Werkzeugsegmenten aufweist. Dadurch, dass das zu fertigende Bauteil keine Berührung zu den Trennlinien aufweist, kann eine bessere Qualität des Bauteils erzielt werden.
Bauteilradien des Werkstückes in Bereichen, welche keinen Kontakt zur Gravur bzw. Kavitätsoberfläche haben, können z.B. über Prozessparameter, wie z.B. über den Druck oder z.B. auch über Wandstärken gezielt gesteuert werden.
Das hier beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass auch eine Herstellung von Bauteilen mit Hinterschnitten möglich ist. Weiterhin kann vorteilhafterweise auf ein Vorformen des Werkstücks verzichtet werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Werkzeugs zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks bzw. eines hier beschriebenen Verfahrens zum Umformen eines Werkstücks durch Innenhochdruckumformen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
Figuren 1 bis 4 verschiedene schematische Darstellungen eines
Werkzeugs zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks gemäß dem Stand der Technik, und Figuren 5 bis 8 verschiedene schematische Darstellungen eines hier beschriebenen Werkzeugs bzw. eines hier beschriebenen Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematische Darstellungen eines Werkzeugs 1 bzw. eines Verfahrens zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks 2 gemäß dem Stand der Technik in verschiedenen Ansichten. In der Figur 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung gezeigt. Die Figuren 2 bis 4 zeigen Schnittdarstellungen, wobei die Figur 2 das Werkzeug 1 in einem geöffneten Zustand, die Figur 4 das Werkzeug 1 im geschlossenen Zustand und die Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt G der Figur 2 zeigen.
Das Werkzeug 1 weist ein erstes Werkzeugsegment 3 und ein zweites Werkzeugsegment 4 auf, wobei die beiden Werkzeugsegmente 3, 4 im geschlossenen Zustand 10 des Werkzeugs 1 eine geschlossene Kavität 7 ausbilden. In den Figuren 2 bis 4 ist das Werkstück 2 jeweils in zwei verschiedenen Darstellungen, nämlich in einer Darstellung vor dem Umformen und in einer Darstellung nach dem Umformen gezeigt.
Nachteilig bei dem im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 gezeigten Verfahren ist, dass die zwischen den Werkzeugsegmenten 3, 4 ausgebildete Trennlinie beim Umformen in direktem Kontakt mit dem Werkstück 2 steht. Die Abstimmung der Trennlinie kann sich bei der Konstruktion oder Herstellung des Werkzeugs 1 als sehr aufwändig gestalten.
Weiterhin lassen sich mit dem im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 gezeigten Werkzeug 1 keine Bauteile mit Hinterschnitt umformen. Darüber können je nach Bauteil ein oder mehrere Prozessschritte, in welchen das Werkstück 2 vorgeformt werden muss, notwendig sein.
In den Figuren 5 bis 8 sind verschiedene schematische Darstellungen eines Werkzeugs 1 zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Figur 5 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs 1 und eines umzuformenden bzw. umgeformten Werkstücks 2. In den Figuren 6 bis 8 sind Schnittdarstellungen dargestellt, wobei die Figur 6 das Werkzeug 1 in einem geöffneten Zustand, die Figur 8 das Werkzeug 1 im geschlossenen Zustand und die Figur 7 einen vergrößerten Ausschnitt H der Figur 6 zeigen.
Das Werkzeug 1 ist als Innenhochdruckumform-Werkzeug ausgebildet und weist vier bewegliche Werkzeugsegmente 3, 4, 5, 6, die eine Form geben die Kavität 7 zur Aufnahme und Umformung eines Werkstücks 2 begrenzen, auf. Im geschlossenen Zustand 10 des Werkzeugs 1 bilden die 4 beweglichen Werkzeugsegmente 3, 4, 5, 6 wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität vollständig aus, und zwar derart, dass in einer gedachten Querschnittsebene eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie durch die vier beweglichen Werkzeugsegmente 3, 4, 5, 6 gebildet wird.
Weiterhin stehen die einzelnen beweglichen Werkzeugsegmente 3, 4, 5, 6 im geschlossenen Zustand 10 des Werkzeugs 1 jeweils mit 2 weiteren beweglichen Werkzeugsegmente 3, 4, 5, 6 in direktem Kontakt.
Beim Umformen des Werkstücks 2 durch einen fluidischen Innenhochdruck, beispielsweise durch ein Einbringen einer Wasser-Öl-Emulsion in das als Hohlkörper ausgebildete Werkstück 2 steht das Werkstück 2 im geschlossenen Zustand 10 des Werkzeugs 1 nicht durchgehend in Berührung mit der Oberfläche der Kavität 7. Insbesondere in Bereichen der zwischen 2 Werkzeugsegmenten 3, 4, 5, 6 ausgebildeten Trennlinien 8 steht das Werkstück 2 nicht mit Oberflächenteilbereichen 9 der Kavität 7 in Berührung.
Dadurch kann vorteilhafterweise auf eine aufwändige Abstimmung der Trennlinien 8 verzichtet werden. Weiterhin kann das Risiko eines Versatzes im umgeformten Bauteil aufgrund einer schlecht ausgebildeten Trennlinie 8 ausgeschlossen werden.
Das hier im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 8 gezeigte Werkzeug 1 bzw. das im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 8 beschriebene Verfahren eignet sich vorteilhafterweise auch zum Umformen von Werkstücken 2, welche einen Hinterschnitt aufweisen. Weiterhin kann durch das Werkzeug 1 ein im Stand der Technik zwingend notwendiges Vorformen von Werkstücken 2 vermieden werden.
Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeug
2 Werkstück
3 erstes Werkzeugsegment
4 zweites Werkzeugsegment
5 drittes Werkzeugsegment
6 viertes Werkzeugsegment
7 Kavität
8 Trennlinie
9 Oberflächenteilbereich
10 geschlossener Zustand G, H vergrößerter Ausschnitt

Claims

Patentansprüche
1 . Werkzeug (1 ) zum Innenhochdruckumformen eines Werkstücks (2), insbesondere zur Herstellung eines rohrförmigen Strukturbauteils für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest drei bewegliche Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6), welche eine formgebende Kavität (7) zur Aufnahme und Umformung des Werkstücks (2) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität (7) vollständig ausbilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die zumindest drei beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität (7) derart vollständig ausbilden, dass in einer gedachten Querschnittsebene eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie durch die beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) gebildet wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) jedes der beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) mit zwei weiteren beweglichen Werkzeugsegmenten (3, 4, 5, 6) in direktem Kontakt steht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (1 ) vier bewegliche Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) aufweist, welche im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) wenigstens abschnittsweise die formgebende Kavität (7) vollständig ausbilden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkzeug (1 ) derart ausgebildet ist, dass bei einem Umformen eines Werkstücks (2) keine Trennlinie zwischen zwei beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) in direktem Kontakt mit dem Werkstück steht.
6. Verfahren zum Umformen eines Werkstücks (2) durch
Innenhochdruckumformen, aufweisend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Werkzeugs (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
- Bereitstellen eines umzuformenden Werkstücks (2), und
- Umformen des Werkstücks (2) im Werkzeug (1 ) durch fluidischen Innenhochdruck, wobei beim Umformen alle beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) des Werkzeugs (1 ) in direktem Kontakt mit dem Werkstück (2) stehen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die beweglichen Werkzeugsegmente
(3, 4, 5, 6) im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) eine geschlossene umlaufende Kavitätsumrisslinie bilden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die beweglichen Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) eine Kavität (7) ausbilden, und wobei das Werkstück (2) im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) zumindest abschnittsweise nicht vollständig mit der Oberfläche der Kavität (7) in Berührung steht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) jeweils zwei direkt zueinander benachbarte Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) eine Trennlinie definieren, und wobei das Werkstück (2) im geschlossenen Zustand (10) des Werkzeugs (1 ) im Bereich der Trennlinien keinen direkten Kontakt mit den Werkzeugsegmente (3, 4, 5, 6) aufweist.
EP17772054.7A 2016-10-17 2017-09-25 Verfahren zum umformen eines werkstücks durch innenhochdruckumformen Active EP3525952B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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