WO2002070163A1 - Umformwerkzeug zum hydromechanischen tiefziehen von werkstücken aus blechzuschnitten - Google Patents

Umformwerkzeug zum hydromechanischen tiefziehen von werkstücken aus blechzuschnitten Download PDF

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WO2002070163A1
WO2002070163A1 PCT/EP2002/001894 EP0201894W WO02070163A1 WO 2002070163 A1 WO2002070163 A1 WO 2002070163A1 EP 0201894 W EP0201894 W EP 0201894W WO 02070163 A1 WO02070163 A1 WO 02070163A1
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WO
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ring
sheet metal
insert
water box
active medium
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/001894
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Donhauser
Wolfgang Rauh
Mathias Mangliers
Ali Kaya
Matthias Golle
Original Assignee
Audi Ag
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Publication date
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Priority to EP02719899A priority patent/EP1363752B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/205—Hydro-mechanical deep-drawing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49805—Shaping by direct application of fluent pressure

Definitions

  • the invention relates to a forming tool for HV-mechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to the preamble of claim 1.
  • a known, generic forming tool (magazine “BLECH” No. 9/1963, page 575, picture 7) essentially consists of a water box, a drawing ring and a drawing punch and an actuatable hold-down device.
  • the water box is designed with box side walls and a box bottom as a tool trough, which can be filled with a liquid active medium as the lower tool and thereby forms the drawing die.
  • the drawing is plate-shaped and arranged in the upper area of the water tank. With its ring area, it can be sealed against an underlying active medium volume. The edge of the ring opening of the drawing ring forms a drawing edge for the workpiece.
  • the drawing punch can be moved by means of an adjustable plunger such that it can be displaced through the ring opening of the drawing ring into the region of the active medium with the interposition of the sheet metal blank.
  • the actuatable hold-down is used to hold the edges of the inserted Sheet metal blank, the holding pressure being selected such that the sheet metal blank edges can slide when the sheet metal cutout is loaded by the drawing die.
  • the drawing ring with its ring area lies close to the upper edge of the water tank side walls.
  • the hold-down presses the edge area of the sheet metal blank against a seal embedded in the drawing ring and thus seals the system containing the active medium to the outside.
  • the drawing punch penetrates the active medium, usually a water-oil emulsion, with the interposition of the sheet metal blank, as a result of which this is displaced via an adjustable throttle.
  • the reaction pressure resulting from the throttle position causes the sheet metal blank to be pressed against the drawing die, as a result of which the workpiece can be produced with the appropriate shape.
  • the drawing ring rests with its ring area on the water box side walls in such a way that it projects beyond the water box side walls towards the center of the water box only with a small free projection.
  • this exerts pressure from below on this free projection, which, however, is easy to control due to the small projection width and does not lead to any noticeable deformation of the drawing ring.
  • the situation is different when a smaller workpiece is produced using a drawing ring with a relatively small ring opening, the same water box firmly integrated in the forming tool also being used here.
  • the ring area of the Ziehrings protrudes here with a wide overhang from the supports on the water box side walls over the active medium to the center of the water box. Therefore, during the forming process, the pressure in the active medium exerts a considerable force in the vertical direction upwards on the drawing ring. This can lead to permanent deformations of the drawing ring and / or to elastic deformations of the drawing ring during the forming process in the manner of a "sigh of relief", as a result of which the manufacturing quality and the reproducibility during workpiece production can be influenced in an unfavorable and uncontrolled manner.
  • the object of the invention is to develop a generic forming tool such that when using drawing rings with relatively smaller ring openings than the water box surface, deformation of the ring area during the forming process is largely prevented.
  • the forming tool comprises at least one water box insert which is adjustable in the tool-integrated water box and which can be filled with active medium while keeping the surrounding water box volume free.
  • the ring used for the drawing ring lies tightly on the upper edge of the insert side walls, a circumferential seal preferably being attached to the upper edge of the insert walls. is brought.
  • the same forming tool can thus advantageously also be used for the production of relatively small workpieces, while maintaining the tool-integrated, relatively large water box, without the problem of a drawing-related deformation of the drawing ring in the manner of "breathing” with a reduction in the manufacturing quality.
  • the proposed water box insert is also easy and inexpensive to manufacture and can be quickly and easily set in the water tank when changing a drawing ring.
  • the water box insert is tubular with insert side walls which can be placed tightly on the water box bottom via at least one circumferential lower wall edge seal. Connections for the active medium, which are attached to the bottom of the water box within the water box insert, can therefore continue to be used here in accordance with a use of the entire water box.
  • the water box insert can also be produced as an insert container with its own insert base, in which case connections for the active medium are to be provided on the insert container side.
  • the insert side walls have the same height as the box side walls of the water box integrated in the forming tool. This means that all the pull rings that can be used are at the same height level in the forming tool, so that the tool settings can essentially be retained even when the pull ring is replaced in conjunction with the use of a water box insert.
  • spacers to adjacent inner sides of the box walls of the water tank are attached to the outside of the insert side walls in such a way that the water box insert can be positively adjusted in the water tank. This advantageously keeps the water box insert used immovable and in the same position in the water box.
  • a universal sheet metal holder is formed on the forming tool, which can be adjusted from an open position to a holding position, the bearing surfaces being arranged approximately above the water box side walls, since when using the entire water box volume with a drawing ring of a large ring opening size, the edges of the sheet metal cutout to be held there.
  • the edges of a correspondingly smaller sheet metal blank to be held by the hold-down device can be seen further towards the center of the water box.
  • the hold-down device comprises, in addition to the universal sheet metal holder, an exchangeable sheet metal holding ring whose ring opening corresponds approximately to that of the respective drawing ring.
  • the sheet metal ring is directly or indirectly detachably connected to the universal sheet metal holder. The travel range and the holding force of the universal sheet metal holder are thus extended further towards the center of the water tank in the relevant area of the water tank insert and redirected to the relatively small ring opening of the current drawing ring.
  • claim 7 proposes to releasably connect the respective sheet metal holding ring to a stable pickup ring, the ring opening of the pickup ring being at least as large as that of the sheet metal holding ring.
  • the stable pick-up ring is detachably connected to the universal sheet metal holder on its ring side areas. The forces occurring in the hold-down device are thus absorbed essentially in the stable sensor ring without deformation.
  • the pick-up ring can be used as a further universal component to which different sheet metal holding rings can be detachably connected. Only when a drawing ring opening larger than the ring opening of the transducer ring is required, should this also be changed.
  • 1 shows a schematic representation of a forming tool according to the invention for hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to a first embodiment
  • 2 shows a schematic illustration of a forming tool according to the invention for hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to an alternative embodiment
  • Fig. 3 is a schematic, perspective top view of a water box insert
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a partial area of a forming tool for hydromechanical deep drawing of workpieces from sheet metal blanks according to the prior art.
  • FIG. 4 schematically and by way of example shows a lower tool 106 as part of a forming tool 100 according to the prior art.
  • This lower tool 106 comprises a water box 102 with box side walls 103, 104 and a box bottom 105, the water box 102 containing a liquid active medium 107, e.g. B. a water-oil emulsion, is filled and thereby forms the drawing die.
  • a pull ring 108 is designed here in the form of a plate and is arranged in the upper region of the water box 102. With its ring area, it is sealed against an active medium volume underneath. The edge of the ring opening of the drawing ring 108 forms a drawing edge for the workpiece 101.
  • a drawing punch can be moved by means of an adjustable plunger, also not shown here, in such a way that, with the interposition of the workpiece 101, it passes through a ring opening 109 of the drawing ring 108 into the area of the active medium 107 can be shifted.
  • the drawing punch with the interposition of the workpiece 101, penetrates into the active medium 107 as a sheet metal blank, as a result of which this is displaced via an adjustable throttle, not shown here.
  • the reaction pressure resulting from the throttle position then causes the sheet metal blank to be pressed against the drawing die, as a result of which the workpiece can be produced with the appropriate shape.
  • the workpiece 101 is made relatively small, so that the ring opening 109 of the drawing ring 108 is also made relatively small.
  • the drawing ring 108 projects with a wide protrusion 110 from the supports on the water box side walls 103, 104 over the active medium 107 to the center of the water box.
  • the pressure in the active medium 107 represented by the arrows 111 exerts a considerable force in the vertical direction upwards on the drawing ring 108. This can lead to the drawing ring 108 breathing out during the shaping process, as a result of which the manufacturing quality and the reproducibility in the manufacture of the workpiece are adversely affected in an uncontrolled manner.
  • the present invention proposes a forming tool 1 with which the above problems can be avoided.
  • the forming tool 1 for the hydromechanical deep drawing of a workpiece 2 from a sheet metal blank comprises a water box 3 with box side walls 4, 5 and a box bottom 6, which can be filled as a lower tool 7 with a liquid active medium 8 and thereby Drawing die forms.
  • this forming tool 1 comprises a drawing die 9 which can be moved by means of an adjustable plunger (not shown here) and which, with the interposition of the sheet metal blank 2, can be displaced through an annular opening 11 of a drawing ring 10 into the region of the active medium 8.
  • an actuatable hold-down device 12 is provided for holding the edges of the sheet metal blank 2 to be formed with a holding pressure that allows a sliding possibility when the pulling die 9 is loaded.
  • a water box insert 14 is set in the water box 3, which can be filled with the active medium 8 while keeping the remaining water box volume free.
  • 3 shows the water tank 3 with the water tank insert 14 in a schematic and perspective top view. It can be seen from this that the water box insert 14 is tubular.
  • the water box insert side walls 15, 16 are placed on the water box floor 6 via a circumferential lower wall edge seal 17, which is only shown here very schematically. The height of the insert side walls 15, 16 corresponds to the height of the box side walls 4, 5.
  • FIG. 1 the drawing ring 10 lies tightly with its ring region on the upper edge of the insert side walls 15, 16, a seal being provided by an upper wall edge seal 27 which is formed all the way around, as shown in FIG 1 is shown only very schematically and by way of example.
  • FIG. 1 A comparison of FIG. 1 with FIG. 4 of the prior art shows that the free protrusion of a ring area in a drawing ring 10 with a small ring opening 11 is considerably reduced by the water box insert 14 according to the invention, so that the pressure in the active medium 8 when Forming process can only cause a small force effect in the direction of a "breathing" of the drawing ring 10.
  • the hold-down device 12 consists in each case of a universal sheet metal holder 28 and of an exchangeable sheet metal holding ring 30, the ring opening 31 of which corresponds approximately to that of the associated drawing ring 10 and the ring area of which directly connects to the uni Versal sheet holder 28 is releasably connected.
  • an inelastic and / or elastic deformation of the sheet metal holding ring 30 can occur in a structure according to FIG. 1 in that the holding force of the universal sheet metal holder 28 engages radially far outside on the sheet metal holding ring 30 and the supporting force on the edge of the sheet metal blank 2 on the drawing ring 10 lies radially further inside.
  • a stable pickup ring 35 is inserted between the universal sheet metal holders 28 and a sheet metal holding ring 34, the sheet metal holding ring 34 being detachably connected to the pickup ring 35.
  • a ring opening 36 of the pick-up ring 35 is approximately as large as that of the sheet metal holding ring 34 and covers it, that is to say is arranged directly above the ring opening 11 of the drawing ring 10.
  • the stable pickup ring 35 is detachably connected to the universal sheet metal holders 28 on its ring side regions. With such a structure, the forces occurring in the hold-down device 12, 13 are thus absorbed essentially in the stable pick-up ring 35 without deformation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug (1) zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten (2) mit einem Wasserkasten (3), der als Unterwerkzeug mit einem flüssigen Wirkmedium (8) befüllbar ist und dadurch die Ziehmatrize bildet. Ferner ist ein Ziehring (10) vorgesehen, der im oberen Bereich des Wasserkastens (3) angeordnet und gegenüber einem darunterliegenden Wirkmediumvolumen abgedichtet ist. Der Rand der Ringöffnung (11) des Ziehrings (10) bildet eine Ziehkante für das Werkstück (2). Ferner umfasst das Umformwerkzeug einen mittels eines verstellbaren Stößels bewegbaren Ziehstempel (9), der unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts (2) durch die Ringöffnung (11) des Ziehrings (10) hindurch in den Bereich des Wirkmediums (8) verlagerbar ist, wobei durch eine gezielte Verdrängung des Wirkmediums (8) der Blechzuschnitt mit einem Reaktionsdruck als Anpressdruck auf den Ziehstempel (9) beaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß ist in den Wasserkasten (3) ein Wasserkasteneinsatz (14) einstellbar, der mit Wirkmedium (8) unter Freihaltung des übrigen Wasserkastenvolumens befüllbar ist, wobei der Ziehring (10) mit seinem Ringbereich auf dem oberen Rand der Einsatzseitenwände (15, 16, 19, 20) dicht aufliegt.

Description

Beschreibung
Umformwerkzeug zum hvdromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus
Blechzuschnitten
Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum hvdromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekanntes, gattungsgemäßes Umformwerkzeug (Zeitschrift „BLECH" Nr. 9/1963, Seite 575, Bild 7) besteht im wesentlichen aus einem Wasserkasten, einem Ziehring und einem Ziehstempel sowie einem betätigbaren Niederhalter.
Der Wasserkasten ist mit Kastenseitenwänden und einem Kastenboden als Werkzeugtrog ausgeführt, der als Unterwerkzeug mit einem flüssigen Wirkmedium befullbar ist und dadurch die Ziehmatrize bildet. Der Zieh ng ist platten- förmig ausgeführt und im oberen Bereich des Wasserkastens angeordnet. Mit seinem Ringbereich ist er gegenüber einem darunterliegenden Wirkmedium- volumen abdichtbar. Der Rand der Ringöffnung des Ziehrings bildet eine Ziehkante für das Werkstück.
Der Ziehstempel ist mittels eines verstellbaren Stößels bewegbar dergestalt, dass er unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts durch die Ringöffnung des Ziehrings hindurch in den Bereich des Wirkmediums verlagerbar ist. Der betätigbare Niederhalter dient zur Halterung der Ränder des eingelegten Blechzuschnitts, wobei der Haltedruck so gewählt ist, dass eine Gleitmöglichkeit der Blechzuschnittränder bei einer Belastung des Blechausschnitts durch den Ziehstempel besteht.
Konkret liegt hier der Ziehring mit seinem Ringbereich an der Oberkante der Wasserkasten-Seitenwände dicht an. Zudem presst der Niederhalter den Randbereich des Blechzuschnitts gegen eine im Ziehring eingelassene Dichtung und dichtet so das Wirkmedium enthaltene System nach außen ab. Beim Ziehvorgang dringt der Ziehstempel unter Zwischenschaltung des Blechzu- Schnitts in das Wirkmedium, üblicherweise eine Wasser-Öl-Emulsion, ein, wodurch dieses über eine einstellbare Drossel verdrängt wird. Der sich gemäß der Drosselstellung ergebende Reaktionsdruck bewirkt ein Anpressen des Blechzuschnitts an den Ziehstempel, wodurch das Werkstück mit entsprechender Form herstellbar ist.
Bei vorgegebener Größe des Wasserkastens können durch einen Austausch und die Verwendung unterschiedlicher Ziehringe mit jeweils unterschiedlichen Ringöffnungen und angepassten Ziehstempelgrößen mit dem selben Umformwerkzeug entsprechend unterschiedliche Werkstücke gefertigt werden. Dabei können folgende Probleme auftreten:
Bei relativ großen Werkstücken liegt der Ziehring mit seinem Ringbereich so auf den Wasserkastenseitenwänden auf, dass er nur mit einem kleinen freien Überstand die Wasserkastenseitenwände zur Mitte des Wasserkastens hin überragt. Beim Umformvorgang und dem Druckaufbau im Wirkmedium übt dieses einen Druck von unten her auf diesen freien Überstand aus, der jedoch wegen der geringen Überstandsbreite einfach beherrschbar ist und zu keiner merklichen Verformung des Ziehrings führt. Anders liegen die Verhältnisse bei einer Herstellung eines kleineren Werkstücks unter Verwendung eines Zieh- rings mit relativ kleiner Ringöffnung, wobei der fest im Umformwerkzeug integrierte selbe Wasserkasten auch hier verwendet wird. Der Ringbereich des Ziehrings ragt hier mit einem breiten Überstand von den Auflagen an den Wasserkastenseitenwänden über dem Wirkmedium zur Wasserkastenmitte hin vor. Während des Umformvorgangs übt daher der Druck im Wirkmedium auf die große Überstandsfläche eine erhebliche Kraft in Vertikalrichtung nach oben auf den Ziehring aus. Dies kann sowohl zu bleibenden Verformungen des Ziehrings und/oder zu elastischen Verformungen des Ziehrings während des Umformvorgangs in der Art eines „Aufatmens" führen, wodurch die Herstellqualität und die Reproduzierbarkeit bei der Werkstückherstellung ungünstig und unkontrolliert beeinflusst werden können. Eine solche Verformung könnte allenfalls durch eine höhere Stabilität eines solchen Ziehrings verhindert werden, wodurch jedoch die Plattenstärke des Ziehrings im Vergleich zu Ziehungen mit kleineren Ringöffnungen vergrößert werden müsste. Dies würde zu ungünstig höheren Herstellkosten und höheren Gewichten in Verbindung mit Erschwernissen beim Ziehringaustausch führen, wobei zudem ungünstige Anpassungen der Niederhalterstellungen und Ziehstempelwege an unterschiedliche Ziehringstärken erforderlich wären.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein gattungsgemäßes Umformwerkzeug so weiterzubilden, dass bei Verwendung von Ziehringen mit gegen- über der Wasserkastenoberfläche relativ kleineren Ringöffnungen eine Verformung des Ringbereichs während des Umformvorgangs weitgehend unterbunden ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 umfasst das Umformwerkzeug wenigstens einen in den werkzeugintegrierten Wasserkasten einstellbaren Wasserkasteneinsatz, der unter Freihaltung des ihn umgebenden Wasserkastenvolumens mit Wirkmedium befullbar ist. Der dabei verwendete Ziehring liegt mit seinem Ringbereich auf dem oberen Rand der Einsatzseitenwände dicht auf, wobei dazu vorzugsweise eine umlaufende Dichtung an der Oberkante der Einsatzwände ange- bracht ist.
Damit ist ersichtlich ein freier Überstand eines Ringbereichs des aktuell verwendeten Ziehrings mit kleiner Ringöffnung gegenüber der eingangs beschrie- benen Auflage an den Wasserkasten-Seitenwänden reduziert. Zweckmäßig stehen mehrere Wasserkasteneinsätze unterschiedlicher Oberflächengrößen zur Verfügung, die mit unterschiedlichen Ziehringen so kombinierbar sind, dass für die jeweilige Kombination nur geringe freie Ringbereichüberstände vorliegen und damit der Druck im Wirkmedium beim Umformvorgang nur eine ge- ringe Kraftwirkung in Richtung eines „Aufatmens" des Ziehrings bewirkt.
Vorteilhaft kann somit das selbe Umformwerkzeug unter Beibehaltung des Werkzeug integrierten, relativ großen Wasserkastens auch zur Herstellung relativ kleiner Werkstücke verwendet werden, ohne dass das Problem einer druck- bedingten Ziehringverformung in der Art eines „Aufatmens" mit einer Reduzierung der Herstellqualität besteht. Der vorgeschlagene Wasserkasteneinsatz ist zudem einfach und kostengünstig herstellbar sowie bei einem Wechsel eines Ziehrings schnell und einfach in den Wasserkasten einstellbar.
Der Wasserkasteneinsatz ist in einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 rohrförmig mit Einsatzseitenwänden ausgebildet, die über wenigstens eine umlaufende untere Wandkantendichtung auf den Wasserkastenboden dicht aufsetzbar sind. Anschlüsse für das Wirkmedium, die innerhalb des Wasserkasteneinsatzes am Wasserkastenboden angebracht sind, können somit hier entsprechend einer Verwendung des gesamten Wasserkastens weiter verwendet werden.
Alternativ kann der Wasserkasteneinsatz nach Anspruch 3 auch als Einsatzbehälter mit einem eigenen Einsatzboden hergestellt werden, wobei dann einsatzbehälterseitige Anschlüsse für das Wirkmedium vorzusehen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 4 haben die Einsatzseitenwände die gleiche Höhe wie die Kastenseitenwände des umformwerk- zeugintegrierten Wasserkastens. Damit liegen alle verwendbaren Ziehringe auf dem gleichen Höhenniveau im Umformwerkzeug, so dass im wesentlichen auch bei einem Ziehringaustausch in Verbindung mit der Verwendung eines Wasserkasteneinsatzes die Werkzeugeinstellungen beibehalten werden können.
Nach Anspruch 5 wird vorgeschlagen, dass an der Außenseite der Einsatz- seitenwände Abstandshalter zu benachbarten Innenseiten von Kastenwänden des Wasserkastens angebracht sind dergestalt, dass der Wasserkasteneinsatz formschlüssig in den Wasserkasten einstellbar ist. Dadurch wird vorteilhaft der jeweils verwendete Wasserkasteneinsatz unverrückbar und in jeweils gleicher Position im Wasserkasten gehalten.
Am Umformwerkzeug ist ein Universal-Blechhalter ausgebildet, der von einer Offenstellung in eine Halteposition verstellbar ist, wobei die Auflageflächen etwa oberhalb der Wasserkastenseitenwände angeordnet sind, da bei einer Verwendung des gesamten Wasserkastenvolumens mit einem Ziehring großer Ringöffnungsgröße dort die zu haltenden Ränder des Blechausschnitts liegen. Bei einem Austausch und einer Verwendung eines Ziehrings mit kleinerer Ringöffnung in Verbindung mit einem Wasserkasteneinsatz liegen ersichtlich die durch den Niederhalter zu haltenden Ränder eines entsprechend kleineren Blechzuschnitts weiter zur Wasserkastenmitte hin. Da der Universal-Blechhal- ter mit seinem Stellantrieb auch hier weiter verwendet werden soll, wird mit Anspruch 6 vorgeschlagen, dass der Niederhalter ergänzend zum Universal- Blechhalter einen austauschbaren Blechhaltering umfasst, dessen Ringöffnung etwa der des jeweiligen Ziehrings entspricht. Der Blechhaltering ist unmittelbar oder mittelbar mit dem Universal-Blechhalter lösbar verbunden. Damit werden der Stellweg und die Haltekraft des Universal-Blechhalters weiter zur Wasserkastenmitte hin in den hier relevanten Bereich des Wasserkasteneinsatzes und der relativ kleinen Ringöffnung des aktuellen Ziehrings umgeleitet.
Auch hier kann eine unelastische und/oder elastische Verformung des Blechhalterings dadurch auftreten, dass die Haltekraft des Universal-Blechhalters radial weit außen am Blechhaltering angreift und die Abstützkraft am Rand des Blechzuschnitts am Ziehring radial weiter innen anliegt. Falls je nach den Gegebenheiten ein solches Problem auftritt wird mit Anspruch 7 vorgeschlagen, den jeweiligen Blechhaltering mit einem stabilen Aufnehmerring lösbar zu verbinden, wobei die Ringöffnung des Aufnehmerrings wenigstens so groß wie die es Blechhalterings ist. Der stabile Aufnehmerring ist an seinen Ringseitenbereichen mit dem Universal-Blechhalter lösbar verbunden. Die im Niederhalter auftretenden Kräfte werden somit im wesentlichen im stabilen Aufnehmerring ohne Verformungen aufgenommen. Der Aufnehmerring kann dabei als weiteres Universal-Bauteil verwendet werden, an das unterschiedliche Blechhalte- ringe lösbar angeschlossen werden können. Erst wenn eine Ziehringöffnung größer als die Ringöffnung des Aufnehmerrings benötigt wird, ist auch dieser zu wechseln.
Insgesamt kann somit ein gattungsgemäßes Umformwerkzeug mit nur wenig Auswechslungen werkstückspezifischer Werkzeugbauteile universell zur Herstellung unterschiedlich großer Werkstücke mit hoher Herstellqualität verwendet werden.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umformwerk- zeugs zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Umformwerk- zeugs zum hydromechanischen Tiefzeihen von Werkstücken aus Blechzuschnitten gemäß einer alternativen Ausführungsform,
Fig. 3 eine schematische, perspektivische Draufsicht auf einen Wasserkasteneinsatz, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teilbereichs eines Umformwerk- zeugs zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten gemäß dem Stand der Technik.
In der Fig. 4 ist schematisch und beispielhaft ein Unterwerkzeug 106 als Teil eines Umformwerkzeugs 100 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Dieses Unterwerkzeug 106 umfasst einen Wasserkasten 102 mit Kastenseitenwänden 103, 104 und einem Kastenboden 105, wobei der Wasserkasten 102 mit einem flüssigen Wirkmedium 107, z. B. einer Wasser-Öl-Emulsion, befüllt ist und dadurch die Ziehmatrize bildet. Ein Ziehring 108 ist hier plattenförmig ausgeführt und im oberen Bereich des Wasserkastens 102 angeordnet. Mit seinem Ringbereich ist er gegenüber einem darunterliegenden Wirkmedium- volumen abgedichtet. Der Rand der Ringöffnung des Ziehrings 108 bildet eine Ziehkante für das Werkstück 101. Ein hier nicht dargestellter Ziehstempel ist mittels eines hier ebenfalls nicht dargestellten verstellbaren Stößels so bewegbar, dass er unter Zwischenschaltung des Werkstücks 101 durch eine Ringöffnung 109 des Ziehrings 108 hindurch in den Bereich des Wirkmediums 107 verlagert werden kann. Bei diesem Ziehvorgang dringt der Ziehstempel unter Zwischenschaltung des Werkstücks 101 als Blechzuschnitt in das Wirkmedium 107 ein, wodurch dieses über eine hier nicht dargestellte einstellbare Drossel verdrängt wird. Der sich gemäß der Drosselstellung ergebende Reaktionsdruck bewirkt dann ein Anpressen des Blechzuschnitts an den Ziehstempel, wodurch das Werkstück mit entsprechender Form hergestellt werden kann. In der Fig. 4 ist das Werkstück 101 relativ klein ausgebildet, so dass die Ringöffnung 109 des Ziehrings 108 ebenfalls relativ klein ausgebildet ist. Wie dies aus der Fig. 4 weiter ersichtlich ist, ragt der Ziehring 108 in einem solchen Fall mit einem breiten Überstand 1 10 von den Auflagen an den Wasserkastenseitenwänden 103, 104 ausgehend über dem Wirkmedium 107 zur Wasserkastenmitte hin vor. Während des Umformvorgangs übt daher der durch die Pfeile 111 dargestellte Druck im Wirkmedium 107 auf die große Überstandsfläche 110 eine erhebliche Kraft in Vertikalrichtung nach oben auf den Ziehring 108 aus. Dies kann während des Umformvorgangs zu einem Aufatmen des Ziehrings 108 führen, wodurch die Herstellqualität und die Reproduzierbarkeit bei der Werk- Stückherstellung ungünstig und unkontrolliert beeinflusst wird.
Um dieses Problem des Aufatmens zu beseitigen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Umformwerkzeug 1 vorgeschlagen, mit dem die obigen Probleme vermieden werden können. Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst das Umformwerkzeug 1 zum hydromechanischen Tiefziehen eines Werkstücks 2 aus einem Blechzuschnitt einen Wasserkasten 3 mit Kastenseitenwänden 4, 5 und einem Kastenboden 6, der als Unterwerkzeug 7 mit einem flüssigen Wirkmedium 8 befullbar ist und dadurch die Ziehmatrize bildet.
Ferner umfasst dieses Umformwerkzeug 1 einen mittels eines hier nicht dargestellten, verstellbaren Stößels bewegbaren Ziehstempel 9, der unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts 2 durch eine Ringöffnung 11 eines Ziehrings 10 hindurch in den Bereich des Wirkmediums 8 verlagerbar ist.
Ferner ist ein betätigbarer Niederhalter 12 zur Halterung der Ränder des umzuformenden Blechzuschnitts 2 mit einem eine Gleitmöglichkeit bei einer Belastung durch den Ziehstempel 9 zulassenden Haltedruck vorgesehen.
Wie dies der Fig. 1 weiter entnommen werden kann, ist in den Wasserkasten 3 ein Wasserkasteneinsatz 14 eingestellt, der mit dem Wirkmedium 8 unter Freihaltung des übrigen Wasserkastenvolumens befüllt werden kann. In der Fig. 3 ist der Wasserkasten 3 mit Wasserkasteneinsatz 14 in einer schematischen und perspektivischen Draufsicht gezeigt. Daraus wird ersichtlich, dass der Wasserkasteneinsatz 14 rohrförmig ausgebildet ist. Wie dies wiederum der Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Wasserkasteneinsatz- Seitenwände 15, 16 über eine hier lediglich äußerst schematisch dargestellte umlaufende untere Wandkantendichtung 17 auf den Wasserkastenboden 6 aufgesetzt. Die Höhe der Einsatzseitenwände 15, 16 entspricht der Höhe der Kastenseitenwände 4, 5.
Wie dies insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann, sind an der Außenseite der Einsatzseitenwände 15, 16, 19, 20 des Wasserkasteneinsatzes 14 jeweils Abstandshalter 21 , 22, 23, 24 zu den benachbarten Innenseiten der Kastenseitenwände 4, 5, 25, 26 so angebracht, dass der Wasserkasteneinsatz 14 formschlüssig in den Wasserkasten 3 eingestellt werden kann.
Wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist, liegt der Ziehring 10 mit seinem Ringbereich auf dem oberen Rand der Einsatzseitenwände 15, 16 dicht auf, wobei eine Abdichtung über eine obere Wandkantendichtung 27, die umlaufend aus- gebildet ist, wie dies in der Fig. 1 lediglich äußerst schematisch und beispielhaft dargestellt ist, erfolgt. Ein Vergleich der Fig. 1 mit der Fig. 4 des Standes der Technik zeigt, dass durch den erfindungsgemäßen Wasserkasteneinsatz 14 der freie Überstand eines Ringbereichs bei einem Ziehring 10 mit einer kleinen Ringöffnung 11 erheblich reduziert ist, so dass damit der Druck im Wirkmedium 8 beim Umformvorgang nur eine geringe Kraftwirkung in Richtung eines „Aufatmens" des Ziehrings 10 bewirken kann.
Wie dies aus der Fig. 1 weiter ersichtlich ist, besteht der Niederhalter 12 jeweils aus einem Universal-Blechhalter 28 sowie aus einem austauschbaren Blechhaltering 30, dessen Ringöffnung 31 etwa der des zugeordneten Ziehrings 10 entspricht und der mit seinem Ringbereich unmittelbar mit dem Uni- versal-Blechhalter 28 lösbar verbunden ist.
Wie dies in der Darstellung der Fig. 1 durch die Pfeile 32, 33 schematisch eingezeichnet ist, kann bei einem Aufbau entsprechend der Fig. 1 eine unelasti- sehe und/oder elastische Verformung des Blechhalterings 30 dadurch auftreten, dass die Haltekraft der Universal-Blechhalter 28 radial weit außen am Blechhaltering 30 angreift und die Abstützkraft am Rand des Blechzuschnitts 2 am Ziehring 10 radial weiter innen liegt. Um dieses Problem zu vermeiden, wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2 vorge- schlagen, dass zwischen den Universal-Blechhaltern 28 und einem Blechhaltering 34 ein stabiler Aufnehmerring 35 eingesetzt wird, wobei der Blechhaltering 34 mit dem Aufnehmerring 35 lösbar verbunden ist. Eine Ringöffnung 36 des Aufnehmerrings 35 ist hier in etwa so groß wie die des Blechhalterings 34 und überdeckt diese, dass heißt ist unmittelbar oberhalb der Ringöffnung 11 des Ziehrings 10 angeordnet. Der stabile Aufnehmerring 35 ist an seinen Ringseitenbereichen mit den Universal-Blechhaltern 28 lösbar verbunden. Mit einem derartigen Aufbau werden die im Niederhalter 12, 13 auftretenden Kräfte somit im wesentlichen im stabilen Aufnehmerring 35 ohne Verformungen aufgenommen.

Claims

Ansprüche
Umformwerkzeug zum hydromechanischen Tiefziehen von Werkstücken aus Blechzuschnitten,
mit einem Wasserkasten mit Kastenseitenwänden und einem Kastenboden als Werkzeugtrog, der als Unterwerkzeug mit einem flüssigen Wirkmedium befullbar ist und dadurch die Ziehmatrize bildet,
mit einem plattenförmigen Ziehring, der im oberen Bereich des Wasser- kastens angeordnet und mit seinem Ringbereich gegenüber einem darunterliegenden Wirkmediumvolumen abdichtbar ist, wobei der Rand der Ringöffnung eine Ziehkante für das Werkstück bildet,
mit einem mittels eines verstellbaren Stößels bewegbaren Ziehstempel, der unter Zwischenschaltung des Blechzuschnitts durch die Ringöffnung des Ziehrings hindurch in den Bereich des Wirkmediums verlagerbar ist, wobei durch eine gezielte Verdrängung des Wirkmediums der Blechzuschnitt mit einem Reaktionsdruck als Anpressdruck auf den Ziehstempel beaufschlagbar ist,
mit einem betätigbaren Niederhalter zur Halterung der Ränder des umzuformenden Blechzuschnitts mit einem eine Gleitmöglichkeit bei einer Belastung durch den Ziehstempel zulassenden Haltedruck,
dadurch gekennzeichnet, dass in den Wasserkasten (3) ein Wasserkasteneinsatz (14) einstellbar ist, der mit Wirkmedium (8) unter Freihaltung des übrigen Wasserkastenvolumens befullbar ist, und
dass der Ziehring (10) mit seinem Ringbereich auf dem oberen Rand der
Einsatzseitenwände (15, 16, 19, 20) dicht aufliegt.
2. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserkasteneinsatz (14) rohrförmig mit Einsatzseitenwänden (15, 16, 19, 20) ausgebildet ist, die über wenigstens eine umlaufende untere
Wandkantendichtung (17) auf den Wasserkastenboden (6) aufsetzbar sind.
3. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserkasteneinsatz als Einsatzbehälter mit Einsatzseitenwänden und einem Einsatzboden in den Wasserkasten einstellbar ist.
4. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Einsatzseitenwände (15, 16, 19, 20) der Höhe der Kastenseitenwände (4, 5, 25, 26) entspricht.
5. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Einsatzseitenwände (15, 16, 19, 20) Abstandshalter (21 , 22, 23, 24) zu benachbarten Innenseiten von Kastenwänden (4, 5, 25, 26) angebracht sind dergestalt, dass der Wasserkasteneinsatz (14) formschlüssig und wiederholbar in gleicher Position in den Wasserkasten (3) einstellbar ist.
6. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass der Niederhalter (12) aus einem Universal-Blechhalter (28) besteht, der etwa oberhalb der Kastenseitenwände (4, 5) verstellbar angeordnet ist, und
dass der Niederhalter (12) einen austauschbaren Blechhaltering (30; 34) umfasst, dessen Ringöffnung (31 ; 36) etwa der des jeweiligen Ziehrings (10) entspricht und der mit seinem Ringbereich unmittelbar oder mittelbar mit dem Universal-Blechhalter (28) lösbar verbunden ist.
7. Umformwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Universal-Blechhalter (28) und dem Blechhaltering
(34) ein stabiler Aufnehmerring (35) eingesetzt ist und der Blechhaltering (34) mit dem Aufnehmerring (35) lösbar verbunden ist, wobei eine Ringöffnung (31) des Aufnehmerrings (35) wenigstens so groß wie die des Blechhalterings (34) ist und diese überdeckt, und
dass der Aufnehmerring (35) an seinem Ringseitenbereichen mit dem Universal-Blechhalter (28) lösbar verbunden ist.
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