WO2007112711A1 - Umformwerkzeug zum umformen von hohlkörpern oder blechen mit hilfe eines druckbeaufschlagten gases oder fluides - Google Patents

Umformwerkzeug zum umformen von hohlkörpern oder blechen mit hilfe eines druckbeaufschlagten gases oder fluides Download PDF

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WO2007112711A1
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tool according
contour
forming tool
load distribution
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Peter Amborn
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Peter Amborn
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    • 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
    • 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
    • B21D26/039—Means for controlling the clamping or opening of the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D26/053—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 characterised by the material of the blanks
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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

Definitions

  • the present invention relates to a forming tool for forming hollow bodies or sheets by means of a pressurized gas or fluid, wherein the forming tool has at least two contour blocks forming a cavity, wherein at least one of the contour blocks can be heated.
  • the transformation under internal pressure and at elevated temperature is well known from the prior art.
  • the contour blocks have a temperature which corresponds approximately to that which the body to be formed, that is to say, for example, a hollow body or also a metal sheet or a circuit board, should show during the deformation. Because only this ensures that the workpiece to be reshaped essentially retains its temperature during the forming process.
  • contour blocks are provided, wherein the contour blocks each have an insulation for the contour blocks. How the contour blocks are to be moved together or a housing provided for this purpose does not follow from this reference.
  • the tool and in particular the two contour blocks forming the cavity, provide a temperature which essentially corresponds to the desired forming temperature of the workpiece.
  • the contour blocks are arranged in a two-part tool housing, wherein the two-part tool housing has insulation for the contour blocks, wherein a load distribution plate is provided with the load distribution plate the tool housing is in communication.
  • the load distribution plate ensures that the insulation is not damaged.
  • Insulating material if it is to be insulating, characterized by a low heat conduction. This means that the insulating material has as high a porosity as possible. But this also means that the pressure resistance of insulating material is quite limited. Is known moreover, also that during the hydroforming with the aid of a pressurized gas or fluid, the two contour blocks forming the cavity tend to escape under pressure to the outside. That is, insulation surrounding the contour blocks must be able to withstand such pressure.
  • load distribution means it is now achieved that the pressure forces exerted by the contour blocks on the environment can be distributed over a large area, the size of the area preferably corresponding to the size of the load distribution plate. That is, the size of the insulation and also the insulating material should be chosen so that the compressive forces exerted by the load distribution plate on the insulation are not suitable for compressing the insulation.
  • Lastverteilplatte and base plate of the tool housing are provided. Also towards the side, so dressed to the walls of the tool housing, insulation is provided, which is held by a lid which is fixed to the walls of the tool housing.
  • the Lastverteilplatte is part of the contour block, wherein the Lastverteilplatte rests directly on the insulation.
  • the load distribution plate itself is in communication with the tool housing in order to ensure that opening and closing of the cavity becomes possible when the tool housing is moved apart.
  • the load distribution plate is connected as a separate element with the tool housing such that it rests almost completely over the insulation, the load distribution plate having means for holding the contour block.
  • the contour blocks are moved apart to insert the workpiece. Subsequently, the contour blocks are moved together again and held together, it must be ensured that the two contour blocks are aligned with each other over each other.
  • the one contour block is taken up in a floating manner by the load distribution plate.
  • the contour block which can be accommodated in a floating manner by the load distribution plate, and this is advantageously the upper contour block, the two contour blocks always center themselves on each other due to the floating support of the one contour block.
  • the contour blocks have centering means in the region of their parting plane.
  • the centering means may in this case be a nose arranged on the one contour block, which nose corresponds to a corresponding recess on the other contour block, ie enters into it.
  • the optimal alignment of the two contour blocks to each other is achieved when the side edges of the nose and recess are perpendicular to each other. It has been found, however, that in such a case, the contour blocks "eat” each other, ie baked together, which leads to increased wear. Therefore, in such places where z. B. a "scuffing" is to be feared, a game between the contour blocks can be provided.
  • the nose and corresponding to the recess have an inlet slope of, for example 20 °.
  • Such a kind of gearing between the two contour blocks through the nose and the corresponding thereto provided recess is advantageously substantially completely encircling, that is provided on the entire circumference in the parting plane of the contour blocks.
  • This with the exception of the two openings, which serve to feed the punches for the hollow body, which is introduced into the reshaped hollow body on the one hand gas or fluid under pressure or even the hollow body can be compressed by moving together the stamp for the supply of material.
  • the agitation by the teeth must not be made on the entire circumference, z. B. to avoid tension. Due to the peripheral arrangement of the toothing described above, a form of bursting protection is provided which ensures that escapes the bursting momentarily escaping pressure braked by this gearing when bursting of the hollow body.
  • the tool housing has a so-called shield as an additional bursting protection substantially circumferentially in the region of the parting plane of the contour blocks.
  • This shield as bursting protection is provided in particular in the area of the punch for the workpiece, as at these points - as already explained - the teeth between the two contour blocks does not attack.
  • At least one contour block of the two contour blocks forming the cavity is floatingly mounted in the tool housing.
  • the Lastverteilplatte means for holding the contour block, and in particular for floating support of the contour block.
  • the load distribution plate in the tool housing is aligned, by lateral adjustment screws to make a pre-adjustment of the position of the load distribution plate can.
  • the contour block has heating means.
  • the heating means may in this case be formed, inter alia, as a flat radiator, or as a rod heater. When using a flat radiator, the flat radiator is directly connected to the contour block to achieve a good heat transfer, z. B. screwed.
  • the contour block has corresponding openings for introducing these bar heaters. In any case, it must be ensured that overheating of the contour blocks and radiators is prevented, which can be done in detail by the arrangement of thermocouples on the contour blocks in conjunction with a corresponding regulation.
  • the contour blocks are mounted isolated in the tool housing.
  • the quality of the insulation depends essentially on the type of insulation. That is, insulation having good efficiency is soft because it has a corresponding number of pores.
  • a hard insulation 5 is for example in the form of foamed stones, z.
  • Lastverteilplatte are closest, are much higher temperature resistant than those that are farther away.
  • the layers may be of different density and thickness.
  • the board or the sheet is preferably held clamped by hold-down by the contour blocks.
  • At least one contour block has for this purpose a die, which corresponds to the final shape of the sheet metal or the blank to be formed.
  • the die is to be displaced to reduce the volume of the cavity on the other contour block.
  • the die in the other contour block may have a surface formed corresponding to the die of the one contour block, but this need not be.
  • the reduction of the volume in the cavity is of interest insofar as a low Volume for one in a sudden pressure drop reduces the risk of bystanders and on the other hand is more economical.
  • the deformation of the board can be done once only by gas pressure, in parallel, but also one die can be moved to the other die too.
  • a stamp can be provided according to a variant;
  • the displacement of the die can also be done by gas pressure.
  • Figure 1 shows the forming tool in a side view in section
  • Figure 2 shows a detail of a view according to Figure 1, but rotated by 90 °;
  • Figure 2a shows the detail IIa of Fig. 2;
  • FIG. 3 shows a section of another type of insulation between
  • Figure 3a shows a representation of another type of insulation with horizontally extending insulating layers of different
  • Figure 4 shows the arrangement of a flat heating element directly on a contour block
  • Figure 5 shows a forming tool according to Figure 1, wherein in the cavity a circuit board or a sheet rests, by
  • FIG. 5 a shows a representation according to FIG. 5, the one die being displaceable by a gas cushion
  • Figure 6 shows a section along the arrow X of Figure 1 with a cone for closing the ends of the reshaping
  • FIG. 7 shows a representation according to Figure 6, wherein a clamping device is provided for detecting the ends of the hollow body to be formed.
  • the tool housing is designated as a whole by 1.
  • the tool housing comprises two base plates 2, 3 for connection to the machine frame, wherein on the base plate in each case lateral walls 4, 5, 6 and 7 are provided.
  • the walls 4 to 7 are each firmly connected to the respective base plate 2, 3.
  • Between the walls 4 to 7 are each spaced from the base plates 2 and 3 Lastverteilplatten 8 and 9, wherein between Lastverteilplatte 8, 9 and base plate 2, 3, a distance is provided, which is filled by an insulation 10.
  • a further insulation 65 is located laterally to the contour block below / above the load distribution plate 8, 9. In order to hold this insulation in place, covers 65a are provided, which are arranged on the walls 4-7 of the housing.
  • a designated 11 and 15 holder for receiving a respective contour block 20, 25.
  • a holder comprises a balance plate 21, 26 with two parallel extending thereon arranged spacer rails 22, 27 and two mutually parallel head jaws 23, 28.
  • the head jaws 23, 28 project beyond the spacer rail 27, whereby a guide is provided, wherein the contour block 20, 25 in the region of this guide on both sides in each case a projection 20a, 25a.
  • the two contour blocks 20, 25 are held by the generally designated 11 and 15 holder in the manner of a dovetail guide.
  • the design of the holder 11 differs from the holder 15 in that the contour block 20 is received floating in the holder 11.
  • the contour block 20 laterally to the head jaw 23 has a distance 23a and a vertical distance 23b between the lower edge of the head jaw 23 and the top of the web 20a. That is, the contour block 20 is movable in any direction, which is required so that the contour block, despite possibly different thermal expansion to the contour block 25 on this center accordingly, ie align.
  • the coarse alignment during assembly takes place by alignment of the load distribution plate 8, 9 with the help of the laterally arranged in the housing 1 screws 8a, 9a.
  • the centering block 20 laterally has a nose 24, said lateral nose 24 protrudes into a corresponding recess 29 of the other contour block 25. It is essential that the nose and recess each have an inlet slope 20a, 25a.
  • a further burst protection results insofar as a shield 45 is provided, which is arranged circumferentially in the region of the parting plane of the two contour blocks on the one contour block.
  • FIG 3 shows another embodiment of the insulation 10, wherein the insulation 10 there supports 12, which ensure the same distance between the base plate 2, 3 and the load valve plate 8, 9.
  • the supports 12 may in this case be made, for example, of heat-insulating ceramic.
  • FIG. 4 shows one arranged on the contour block 20, 25
  • Panel heater 60 which is bolted to the top of the contour block 20, 25.
  • FIG. 5 shows a variant in which no hollow body is deformed, but rather a sheet or a circuit board 100.
  • the contour blocks denoted 120 and 125 are now not substantially identical to one another, but quite different.
  • the contour block 120 has a die 122, wherein the die 122 is movable through the forming die 130 along the arrow 150.
  • the contour block 120 has a frame 121 which receives the actual die 122 in a movable or displaceable manner along the arrow 150. Between the acting as a hold-down frame 121 and the lower contour block 125, the designated 100 board is kept clamped.
  • the matrix 122 is displaceable along the arrow 150, wherein in particular it is provided that the matrix 122 is movable on the contour block 125 with the matrix 126 in order to move the volume 140 between board 100 and die 126 to minimize. This against the background that in the case of bursting of the board, the pressurized gas amount is reduced. In this respect, it is provided to move the die 122 in the direction of the die 126, in order then to apply thereto the volume 140 with gas via the feed line 160.
  • the forming die 130 also communicates with the die 122 via the insulation 135.
  • the frame 121 is also floating again in the holder 11, as has already been explained elsewhere with respect to the contour block 20.
  • FIG. 5 a differs from that according to FIG. 5 in that, instead of the punch 130 above the die 122, a cavity 128 is provided here, which is fed with gas or a fluid through the line 128 a, around the die 122 in the same way how to move the stamp 130.
  • Figure 6 shows schematically a view of the contour block according to arrow X of Figure 1.
  • Recognizable here is the reshaped hollow body 50 and the contour block 25.
  • cones 70 are provided, which are moved into the ent glove opening of the hollow body. Through the cones, the supply of the gas takes place in the hollow body. If the hollow body is not only to be sealed at its end but also that material is to be added during the forming process, then the hollow body must not only be sealed at the end, but also be clamped.
  • a clamping device 75 FIG. 7 is known from DE 10 2004 009 485.
  • the cone may be cooled during sealing.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Umformwerkzeug zum Umformen von Hohlkörpern oder Blechen mit Hilfe eines druckbeaufschlagten Gases oder Fluides, umfassend mindestens zwei eine Kavität bildende Konturblöcke, wobei mindestens einer der Konturblöcke beheizbar ist, wobei die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) in einem zweiteiligen Werkzeuggehäuse (1) angeordnet sind, wobei das zweiteilige Gehäuse eine Isolierung (10) für die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) aufweist, und wobei die Lastverteilplatte (8, 9) mit dem Werkzeuggehäuse (1) in Verbindung steht.

Description

UMFORMWERKZEUG ZUM UMFORMEN VON HOHLKÖRPERN ODER BLECHEN MIT HILFE EINES DRUCKBEAUFSCHLAGTEN
GASES ODER FLUIDES
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Umformen von Hohlkörpern oder Blechen mit Hilfe eines druckbeaufschlagten Gases oder Fluides, wobei das Umformwerkzeug mindestens zwei eine Kavität bildende Konturblöcke aufweist, wobei mindestens einer der Konturblöcke beheizbar ist.
Die Umformung unter Innendruck und bei erhöhter Temperatur ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Beispielhaft sei hier nur verwiesen auf die WO 2005/092534 A1 , die EP 0 930 109 B1 und die DE 199 44 479 C2. Vorteilhaft ist hierbei, wenn die Konturblöcke eine Temperatur aufweisen, die etwa der entspricht, die der umzuformende Körper, also beispielsweise ein Hohlkörper oder auch ein Blech oder eine Platine, während der Umformung zeigen soll. Denn nur hierdurch ist gewährleistet, dass das umzuformende Werkstück während der Umformung seine Temperatur im Wesentlichen beibehält. Würden kalte Umformwerkzeuge und kalte Konturblöcke verwendet, so würde dies bedingen, dass bei Berührung des aufgeheizten umzuformenden Werkstücks mit der Kavität des Umformblockes unmittelbar eine Temperaturerniedrigung in dem Werkstück einsetzen würde, was bedeutet, dass zum einen für die Umformung höhere Drücke erforderlich sind, und zum anderen, was viel wesentlicher ist, bestünde die Gefahr des Berstens des Werkstückes, da ein kühleres Material gemeinhin weniger duktil ist als ein erwärmtes Material. Insofern liegen die Umformtemperaturen in Abhängigkeit vom umzuformenden Material zwischen 2000C und 1100° C.
Die DE 101 62 438 A1 zeigt ein Werkzeugober- und ein -unterteil, wobei das Werkzeugoberteil an einem Werkzeughalter angeordnet ist. Der Werkzeughalter ist Bestandteil des Pressenstempels, wobei der Pressenstempel in dem festen Gehäuse, dem Pressengehäuse, angeordnet ist. Als nachteilig ist erkannt worden, dass der Wärmeübergang von dem Werkzeugober- und dem Werkzeugunterteil in das Pressengestell durchaus problematisch ist. Insofern ist dort vorgesehen, dass beim Öffnen der Werkzeugform, d. h. beim Auseinanderfahren der beiden Werkzeugteile, auf Grund von Federeinrichtungen die eigentlichen Werkzeugteile von dem Pressengestell getrennt werden. Das heißt, die Aufgabe, die dieser Literaturstelle zu Grunde liegt besteht darin, die Wärmeabfuhr vom Werkzeug an den Werkzeughalter zu minimieren.
Aus der DE 101 53 139 A1 ist ein Umformwerkzeug bekannt, wobei Konturblöcke vorgesehen sind, wobei die Konturblöcke jeweils eine Isolierung für die Konturblöcke aufweisen. Wie die Konturblöcke zusammengefahren werden sollen bzw. ein hierfür vorgesehenes Gehäuse ergibt sich aus dieser Literaturstelle nicht.
Wie bereits ausgeführt ist sicherzustellen, dass das Werkzeug, und hier insbesondere die beiden die Kavität bildenden Konturblöcke eine Temperatur bereitstellen, die der gewünschten Umformtemperatur des Werkstückes im Wesentlichen entspricht.
Bekannt ist nun, dass bei jedem Werkstückwechsel die Form geöffnet werden muss, was mit einem Wärmeverlust einhergeht. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass gegebenenfalls auch Werkstücke im kalten Zustand in die Kavität eingelegt werden. Wie bereits ausgeführt, soll allerdings sichergestellt sein, dass dennoch die Umformung des Werkstückes bei der gewünschten Umformtemperatur erfolgt. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass auch die Konturblöcke selbst auf Grund ihrer Oberfläche eine nicht unbeträchtliche Wärmemenge an die Umgebung abgeben. Um nun die Verlustwärmemenge zu begrenzen, wird in Bezug auf ein Umformwerkzeug der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Konturblöcke in einem zweiteiligen Werkzeuggehäuse angeordnet sind, wobei das zweiteilige Werkzeuggehäuse eine Isolierung für die Konturblöcke aufweist, wobei eine Lastverteilplatte vorgesehen ist, wobei die Lastverteilplatte mit dem Werkzeuggehäuse in Verbindung steht. Es hat sich herausgestellt, dass durch eine solche Isolierung über der Oberfläche der Konturblöcke, die abgestrahlte Wärmemenge wesentlich vermindert werden kann, was unmittelbar dazu führt, dass die Taktzeiten beim Werkstückwechsel erhöht werden können, was schlussendlich darin begründet ist, dass die Aufwärmphasen nach einem Werkstückwechsel verkürzt werden können. Insbesondere kann hierdurch im Wesentlichen sichergestellt werden, dass die Werkstücke tatsächlich bei der für sie vorgesehenen Umformtemperatur verformt werden. Die Bildung von Rissen oder gar ein Bersten ist hierdurch im Wesentlichen ausgeschlossen.
Darüber hinaus wird durch die Lastverteilplatte erreicht, dass die Isolierung keinen Schaden nimmt.
Vorteilhafte Varianten und Merkmale zu der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
So ist insbesondere vorgesehen, dass parallel zur Trennebene zwischen den beiden Konturblöcken zwischen den Konturblöcken und der Isolierung Mittel zur Lastverteilung vorgesehen sind. Die Isolierung wird hierbei durch das Werkzeuggehäuse mit Grundplatte und Wänden aufgenommen. In Bezug auf das Isoliermaterial ist in diesem Zusammenhang Folgendes zu bemerken:
Isoliermaterial ist, wenn es isolierend sein soll, durch eine geringe Wärmeleitung gekennzeichnet. Das heißt, dass das Isoliermaterial möglichst eine hohe Porosität aufweist. Das bedeutet aber auch, dass die Druckfestigkeit von Isoliermaterial durchaus begrenzt ist. Bekannt ist darüber hinaus ebenfalls, dass während der Innenhochdruckumformung mit Hilfe eines druckbeaufschlagten Gases oder Fluides die beiden die Kavität bildenden Konturblöcke das Bestreben haben, unter Druck nach außen auszuweichen. Das heißt, dass eine die Konturblöcke umgebende Isolierung in der Lage sein muss, einem solchen Druck standzuhalten. Durch die sogenannten Mittel zur Lastverteilung wird nun erreicht, dass die von den Konturblöcken auf die Umgebung ausgeübten Druckkräfte auf eine große Fläche verteilt werden können, wobei die Größe der Fläche vorzugsweise der Größe der Lastverteilungsplatte entspricht. Das heißt, die Größe der Isolierung und auch das Isoliermaterial ist so zu wählen, dass die durch die Lastverteilungsplatte auf die Isolierung ausgeübten Druckkräfte nicht dazu geeignet sind, die Isolierung zusammenzudrücken.
Darüber hinaus ist festzuhalten, dass der Großteil der Druckkraft durch sogenannte Distanzhalter aufgefangen werden, die zwischen
Lastverteilplatte und Grundplatte des Werkzeuggehäuses vorgesehen sind. Auch zur Seite zu, also zu den Wänden des Werkzeuggehäuses zugerichtet, ist eine Isolierung vorgesehen, die durch einen Deckel gehalten ist, der an den Wänden des Werkzeuggehäuses befestigt ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lastverteilplatte Bestandteil des Konturblockes ist, wobei die Lastverteilplatte unmittelbar an der Isolierung anliegt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Lastverteilplatte selbst mit dem Werkzeuggehäuse in Verbindung steht, um sicherzustellen, dass ein Öffnen und Schließen der Kavität bei Auseinanderfahren der Werkzeuggehäuse möglich wird.
Nach einer anderen Variante ist vorgesehen, dass die Lastverteilplatte als eigenständiges Element mit dem Werkzeuggehäuse derart verbunden ist, dass diese nahezu vollflächig an der Isolierung anliegt, wobei die Lastverteilplatte Mittel zur Halterung des Konturblockes aufweist. Wie bereits an anderer Stelle erläutert, werden zum Einlegen des Werkstückes die Konturblöcke auseinandergefahren. Anschließend werden die Konturblöcke wieder zusammengefahren und zusammengehalten, wobei sichergestellt sein muss, dass die beiden Konturblöcke zueinander fluchtend übereinander liegen. Da allerdings auf Grund unterschiedlicher Erwärmung der Konturblöcke einerseits, aber auch des zweiteiligen Werkzeuggehäuses andererseits und der sie verbindenden Teile, und hier insbesondere auch der Lastverteilplatte, die in der entsprechenden Gehäusehälfte fixierbar ist, Spannungen auftreten, die ein fluchtendes Übereinanderliegen der Konturblöcke bei fester Einspannung verhindern, ist vorgesehen, dass der eine Konturblock schwimmend durch die Lastverteilplatte aufgenommen wird. Das heißt, dass sich der Konturblock, der schwimmend durch die Lastverteilplatte aufnehmbar ist, und dies ist vorteilhaft der obere Konturblock, sich die beiden Konturblöcke auf Grund der schwimmenden Lagerung des einen Konturblockes immer zueinander selbst zentrieren. In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorgesehen, dass die Konturblöcke im Bereich ihrer Trennebene zueinander Zentriermittel aufweisen. Das Zentriermittel kann hierbei eine an dem einen Konturblock angeordnete Nase sein, die mit einer entsprechenden Ausnehmung am anderen Konturblock korrespondiert, d. h. in diesen einläuft. Die optimale Ausrichtung der beiden Konturblöcke zueinander wird dann erreicht, wenn die Seitenflanken von Nase und Ausnehmung senkrecht zueinander verlaufen. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass in einem solchen Fall die Konturblöcke miteinander "fressen", also miteinander verbacken, was zu einem erhöhten Verschleiß führt. Deshalb könnte an solchen Stellen, an denen z. B. ein "Fressen" zu befürchten ist, ein Spiel zwischen den Konturblöcken vorgesehen sein.
Insofern ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass die Nase und korrespondierend die Ausnehmung eine Einlaufschräge von beispielsweise 20° aufweisen. Eine solche Art von Verzahnung zwischen den beiden Konturblöcken durch die Nase und die korrespondierend hierzu vorgesehene Ausnehmung ist vorteilhaft im Wesentlichen vollständig umlaufend, d. h. auf dem gesamten Umfang in der Trennebene der Konturblöcke vorgesehen. Dies mit Ausnahme der beiden Öffnungen, die der Zuführung der Stempel für den Hohlkörper dienen, mit welchen in den umzuformenden Hohlkörper einerseits Gas oder Fluid unter Druck eingebracht wird bzw. auch der Hohlkörper durch Zusammenfahren der Stempel für den Materialnachschub gestaucht werden kann. Die Rührung durch die Verzahnung muss aber nicht auf dem gesamten Umfang erfolgen, um z. B. Verspannungen zu vermeiden. Durch die umlaufende Anordnung der zuvor beschriebenen Verzahnung wird eine Form eines Berstschutzes bereitgestellt, die dafür sorgt, dass beim Platzen des umzuformenden Hohlkörpers der hierbei schlagartig entweichende Druck durch diese Verzahnung gebremst entweicht.
In diesem Sinne ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Weiteren vorgesehen, dass das Werkzeuggehäuse im Wesentlichen umlaufend im Bereich der Trennebene der Konturblöcke einen sogenannten Schild als zusätzlichen Berstschutz aufweist. Dieser Schild als Berstschutz ist insbesondere im Bereich der Stempel für das Werkstück vorgesehen, da an diesen Stellen -wie bereits erläutert - die Verzahnung zwischen den beiden Konturblöcken nicht greift.
Wie bereits an anderer Stelle erläutert, ist zumindest der eine Konturblock der beiden die Kavität bildenden Konturblöcke im Werkzeuggehäuse schwimmend gelagert. Insbesondere befinden sich an der Lastverteilplatte Mittel zur Halterung des Konturblockes, und hier insbesondere zur schwimmenden Halterung des Konturblockes. Insbesondere für die Montage des Werkzeuges ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass allerdings auch die Lastverteilplatte in dem Werkzeuggehäuse ausrichtbar ist, und zwar durch seitliche Stellschrauben, um eine Vorjustierung der Lage der Lastverteilplatte vornehmen zu können. Wie bereits an anderer Stelle erläutert, weist der Konturblock Heizmittel auf. Die Heizmittel können hierbei u. a. als Flachheizkörper ausgebildet sein, oder auch als Stabheizung. Bei Verwendung eines Flachheizkörpers ist der Flachheizkörper mit dem Konturblock zur Erzielung eines guten 5 Wärmeübergangs unmittelbar verbunden, z. B. verschraubt. Das heißt, dass der Flachheizkörper zwischen Konturblock einerseits und Lastverteilplatte andererseits liegt. Für die Aufnahme von Stabheizungen weist der Konturblock entsprechende Öffnungen zum Einführen dieser Stabheizungen auf. In jedem Fall ist sicherzustellen, dass ein Überhitzen 0 der Konturblöcke und Heizkörper verhindert wird, was im Einzelnen durch die Anordnung von Thermoelementen an den Konturblöcken in Verbindung mit einer entsprechenden Regelung erfolgen kann.
Bereits in der Einleitung wurde darauf hingewiesen, dass insbesondere bei 5 hohen Temperaturen von bis zu 1100° C, die schlussendlich bei der
Warmumformung erreicht werden, der Werkstückwechsel in relativ kurzen Taktzeiten erfolgen soll. Das heißt, dass nach Möglichkeit die Abstrahlung von Wärme an die Umgebung verhindert werden soll, um den beim Öffnen des Werkzeuges bereits entstehenden und nicht vermeidbaren o Wärmeabfluss nicht noch zusätzlich zu erhöhen. Insofern ist vorgesehen, dass die Konturblöcke in dem Werkzeuggehäuse isoliert angebracht sind. Die Güte der Isolierung hängt wesentlich von der Art der Isolierung ab. Das heißt, eine Isolierung, die einen guten Wirkungsgrad aufweist ist weich, da sie eine entsprechende Anzahl von Poren besitzt. Eine harte Isolierung 5 stellt sich beispielsweise in Form von aufgeschäumten Steinen dar, z. B. Porotonsteinen, wobei die Öffnungen in den Porotonsteinen mit Isoliermaterial ausgefüllt sein können. Die Porotonsteine selbst sind trotz ihrer guten Isolationswirkung, z. B. gegenüber Stahl, relativ druckfest, was diese Isolation zum Einbau zwischen Werkzeuggehäuse und o Lastverteilplatte geeignet erscheinen lässt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwischen Werkzeuggehäuse und Lastverteilplatte Stempel vorgesehen sind, insbesondere aus nicht wärmeleitfähigem Material, z. B. Keramik, wobei um die Keramikstäbe oder -stützen herum eine entsprechend weiche Isolierung mit hohem Isolier-Wirkungsgrad vorgesehen sein kann. Die Isolierung selbst kann, gleich bei welcher Ausführung, aus mehreren horizontalen Schichten bestehen, wobei die 5 Schichten derart ausgebildet sind, dass die Schichten, die der
Lastverteilplatte am nächsten liegen, wesentlich hochtemperaturfester sind, als solche, die weiter entfernt davon sind. Darüber hinaus können die Schichten von unterschiedlicher Dichte und Dicke sein.
o Für die Umformung von Hohlkörpern mit Hilfe z. B. eines unter Druck stehenden Gases, ist erforderlich, die Enden des Hohlkörpers abzudichten. Dies geschieht z. b. dadurch, dass ein Konus zu beiden Seiten des Hohlkörpers in diesen an den Enden eingeschoben wird, wobei durch den Konus auch das Gas zugeführt wird. Wenn der Hohlkörper während der 5 Umformung durch Gasinnendruck zusätzlich noch zur Materialnachführung gestaucht wird, bietet sich die Verwendung einer Einspannvorrichtung an, wie sie aus der DE 10 2004 009 485 B3 bekannt ist.
lit Hilfe solcher Konturblöcke können allerdings nicht nur Hohlkörper o verformt werden, sondern auch Bleche oder Platinen. In diesem
Zusammenhang ist vorgesehen, dass durch die Konturblöcke die Platine oder das Blech vorzugsweise eingespannt durch Niederhalter gehalten ist. Zumindest der eine Konturblock weist hierzu eine Matrize auf, die der Endform des umzuformenden Bleches oder der Platine entspricht. Zur 5 Verminderung des Fluid-/Gasvolumens in der Kavität als solche, und hier insbesondere in dem Raum unterhalb der Platine, ist vorgesehen, dass die Matrize zur Verminderung des Volumens der Kavität auf den anderen Konturblock zu verschieblich ist. Die Matrize in dem anderen Konturblock kann eine entsprechend der Matrize des einen Konturblockes ausgebildete o Oberfläche aufweisen, jedoch muss dies nicht sein. Die Verminderung des Volumens in der Kavität ist insofern von Interesse, als ein geringes Volumen zum einem bei einem schlagartigen Druckabfall die Gefährdung umstehender Personen vermindert und zum anderen wirtschaftlicher ist.
Die Verformung der Platine kann einmal nur durch Gasdruck erfolgen, parallel dazu kann aber auch die eine Matrize auf die andere Matrize zu verschoben werden. Hierfür kann nach einer Variante ein Stempel vorgesehen sein; nach einer anderen Variante kann die Verschiebung der Matrize auch über Gasdruck erfolgen.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
Figur 1 zeigt das Umformwerkzeug in einer Seitenansicht im Schnitt;
Figur 2 zeigt als Ausschnitt eine Ansicht gemäß Figur 1 , jedoch um 90° gedreht;
Figur 2a zeigt die Einzelheit IIa aus Fig. 2;
Figur 3 zeigt als Ausschnitt eine andere Art der Isolierung zwischen
Werkzeuggehäuse und Lastverteilplatte;
Figur 3a zeigt eine Darstellung einer anderen Art der Isolierung mit horizontal verlaufenden Isolierschichten unterschiedlicher
Dicke und Dichte; Figur 4 zeigt die Anordnung eines Flachheizkörpers unmittelbar auf einem Konturblock;
Figur 5 zeigt ein Umformwerkzeug gemäß Figur 1 , wobei in der Kavität eine Platine oder ein Blech einliegt, das durch
Gasdruck umgeformt wird; Figur 5a zeigt eine Darstellung gemäß Figur 5, wobei die eine Matrize durch ein Gaspolster verschieblich ausgebildet ist; Figur 6 zeigt einen Schnitt gemäß dem Pfeil X aus Figur 1 mit einem Konus zum Verschließen der Enden des umzuformenden
Hohlkörpers; Figur 7 zeigt eine Darstellung gemäß Figur 6, wobei eine Einspannvorrichtung zum Erfassen der Enden des umzuformenden Hohlkörpers vorgesehen ist.
Gemäß Figur 1 ist das Werkzeuggehäuse insgesamt mit 1 bezeichnet. Das Werkzeuggehäuse umfasst zwei Grundplatten 2, 3 zur Verbindung mit dem Maschinengestell, wobei an der Grundplatte jeweils seitliche Wände 4, 5, 6 und 7 vorgesehen sind. Die Wände 4 bis 7 sind jeweils fest mit der jeweiligen Grundplatte 2, 3 verbunden. Zwischen den Wänden 4 bis 7 befinden sich jeweils beabstandet zu den Grundplatten 2 und 3 Lastverteilplatten 8 und 9, wobei zwischen Lastverteilplatte 8, 9 und Grundplatte 2, 3 ein Abstand vorgesehen ist, der durch eine Isolierung 10 ausgefüllt ist. Zwischen der Lastverteilplatte 8, 9 und der jeweiligen Grundplatte 2, 3 sind in der Isolierung 10 Distanzhalter 10a vorgesehen, die der Kraftübertragung dienen. Eine weitere Isolierung 65 befindet sich seitlich zu dem Konturblock unter/über der Lastverteilplatte 8, 9. Um diese Isolierung in ihrer Lage zu halten, sind Deckel 65a vorgesehen, die an den Wänden 4-7 des Gehäuses angeordnet sind.
An der Lastverteilplatte 8, 9 befindet sich jeweils eine mit 11 und 15 bezeichnete Halterung zur Aufnahme jeweils eines Konturblockes 20, 25. Eine solche Halterung umfasst eine Ausgleichsplatte 21 , 26 mit zwei parallel verlaufend darauf angeordneten Distanzschienen 22, 27 und zwei parallel zueinander verlaufenden Kopfbacken 23, 28. Die Kopfbacken 23, 28 überragen die Distanzschiene 27, wobei hierdurch eine Führung bereitgestellt wird, wobei der Konturblock 20, 25 im Bereich dieser Führung zu beiden Seiten jeweils einen Vorsprung 20a, 25a aufweist. Hieraus ergibt sich, dass die beiden Konturblöcke 20, 25 durch die insgesamt mit 11 und 15 bezeichnete Halterung nach Art einer Schwalbenschwanzführung gehalten sind. Die Ausbildung der Halterung 11 unterscheidet sich jedoch gegenüber der Halterung 15 dadurch, dass der Konturblock 20 in der Halterung 11 schwimmend aufgenommen wird. Dies macht sich u. a. dadurch bemerkbar, dass der Konturblock 20 seitlich zu der Kopfbacke 23 einen Abstand 23a und einen vertikalen Abstand 23b zwischen der Unterkante der Kopfbacke 23 und der Oberseite des Steges 20a aufweist. Das heißt, dass der Konturblock 20 in jede Richtung beweglich ist, was erforderlich ist, damit sich der Konturblock trotz gegebenenfalls unterschiedlicher Wärmeausdehnung zu dem Konturblock 25 auf diesem entsprechend zentrieren, d. h. ausrichten, kann.
Die Grobausrichtung während der Montage erfolgt durch Ausrichtung der Lastverteilplatte 8, 9 mit Hilfe der seitlich im Gehäuse 1 angeordneten Schrauben 8a, 9a.
Für die Zentrierung (Figur 2) ist im Einzelnen vorgesehen, dass der Zentrierblock 20 seitlich eine Nase 24 aufweist, wobei diese seitliche Nase 24 in eine entsprechende Ausnehmung 29 des anderen Konturblockes 25 hineinragt. Wesentlich hierbei ist, dass Nase und Ausnehmung jeweils eine Einlaufschräge 20a, 25a aufweisen.
Durch diese Verrastung oder Verzahnung wird ein Berstschutz gewährleistet, wie er erforderlich ist, wenn der Hohlkörper 50, der in der Kavität 40 einsitzt, auf Grund des Innendruckes bersten sollte. Durch die Verzahnung wird die hierbei entstehende Druckwelle zumindest gebremst.
Ein weiterer Berstschutz ergibt sich insofern, als ein Schild 45 vorgesehen ist, das umlaufend im Bereich der Trennebene der beiden Konturblöcke an dem einen Konturblock angeordnet ist.
Darüber hinaus ergibt sich ein weiterer äußerer Berstschutz 46, der die Öffnung 47 für die Zuführung der Stempel (nicht dargestellt) zu dem Hohlkörper 50 abdeckt. Erkennbar zeigen die Konturblöcke 20, 25 darüber hinaus Öffnungen 30, 35 zur Aufnahme von stabförmigen Heizkörpern (nicht dargestellt). Die stabförmigen Heizkörper werden seitlich aus dem Werkzeuggehäuse herausgeführt. Um nun bei Bewegung der Konturblöcke bzw. auch der Matrizen (Figur 5, Figur 5a) sicherzustellen, dass der stabförmige Heizkörper nicht abschert, weist sowohl die Wandung 5, 7 als auch die Isolierung 65 um den Heizkörper herum Spiel auf.
Figur 3 zeigt eine andere Ausbildung der Isolierung 10, wobei die Isolierung 10 dort Stützen 12 aufweist, die den gleichbleibenden Abstand zwischen der Grundplatte 2, 3 und der Lastventilplatte 8, 9 gewährleisten. Die Stützen 12 können hierbei beispielsweise aus wärmeisolierender Keramik hergestellt sein.
Figur 4 zeigt einen auf dem Konturblock 20, 25 angeordneten
Plattenheizkörper 60, der mit der Oberseite des Konturblockes 20, 25 verschraubt ist.
Die Figur 5 zeigt eine Variante, bei der kein Hohlkörper verformt wird, sondern vielmehr ein Blech ode'r eine Platine 100. Die mit 120 und 125 bezeichneten Konturblöcke sind nunmehr nicht im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet, sondern durchaus unterschiedlich. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass der Konturblock 120 eine Matrize 122 aufweist, wobei die Matrize 122 durch den Umformstempel 130 entlang des Pfeils 150 verfahrbar ist. Der Konturblock 120 weist hierzu einen Rahmen 121 auf, der die eigentliche Matrize 122 beweglich bzw. verschieblich entlang des Pfeils 150 aufnimmt. Zwischen dem als Niederhalter fungierenden Rahmen 121 und dem unteren Konturblock 125 wird die mit 100 bezeichnete Platine eingespannt gehalten. Von Interesse ist hierbei, dass die Matrize 122 entlang des Pfeils 150 verschieblich ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Matrize 122 auf den Konturblock 125 mit der Matrize 126 zu beweglich ist, um das Volumen 140 zwischen Platine 100 und der Matrize 126 zu minimieren. Dies vor dem Hintergrund, dass im Falle des Berstens der Platine die unter Druck stehende Gasmenge reduziert ist. Insofern ist vorgesehen, die Matrize 122 in Richtung auf die Matrize 126 zu verfahren, um dann im Anschluss hieran das Volumen 140 mit Gas über die Zuleitung 160 zu beaufschlagen. Der Umformstempel 130 steht mit der Matrize 122 ebenfalls über die Isolierung 135 in Verbindung. Der Rahmen 121 ist in der Halterung 11 ebenfalls wieder schwimmend gelagert, wie dies bereits an anderer Stelle in Bezug auf den Konturblock 20 erläutert wurde.
Die Ausgestaltung gemäß Figur 5a unterscheidet sich von der gemäß Figur 5 dadurch, dass hier anstelle des Stempels 130 über der Matrize 122 ein Hohlraum 128 vorgesehen ist, der mit Gas oder einem Fluid durch die Leitung 128a gespeist wird, um die Matrize 122 in gleicher weise wie den Stempel 130 zu verschieben.
In Bezug auf die Figuren 6 und 7 ist Folgendes zu erwähnen:
Figur 6 zeigt schematisch eine Ansicht auf den Konturblock gemäß Pfeil X aus Figur 1. Erkennbar ist hier der umzuformende Hohlkörper 50 und der Konturblock 25. Zur Abdichtung des Hohlkörpers 50 sind Konusse 70 vorgesehen, die in die entseitige Öffnung des Hohlkörpers verfahren werden. Durch die Konusse erfolgt die Zuführung des Gases in den Hohlkörper. Soll der Hohlkörper endseitig nicht nur abgedichtet werden, sondern darüber hinaus während der Umformung auch Material nachgeschoben werden, dann muss der Hohlkörper nicht nur endseitig abgedichtet sein, sondern auch eingespannt werden. Eine solche Einspannvorrichtung 75 (Figur 7) ist aus der DE 10 2004 009 485 bekannt.
Um Aufschweißungen auf dem Konus zu vermeiden, kann der Konus während der Abdichtung gekühlt sein.

Claims

Ansprüche:
5 1. Umformwerkzeug zum Umformen von Hohlkörpern oder Blechen mit Hilfe eines druckbeaufschlagten Gases oder Fluides, umfassend mindestens zwei eine Kavität bildende Konturblöcke, wobei mindestens einer der Konturblöcke beheizbar ist dadurch gekennzeichnet, o dass die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) in einem zweiteiligen
Werkzeuggehäuse (1) angeordnet sind, wobei das zweiteilige Gehäuse eine Isolierung (10) für die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) aufweist, wobei die Lastverteilplatte (8, 9) mit dem Werkzeuggehäuse in Verbindung steht. 5
2. Umformwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilplatte (8, 9) Bestandteil des Konturblockes ist.
o 3. Umformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (8, 9) zur Lastverteilung sich als eine die Fläche der Isolierung (10) überspannende Lastverteilplatte darstellt.
5 4. Umformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilplatte (8, 9) als eigenständiges Element in dem Werkzeuggehäuse (1) derart angeordnet ist, dass sie nahezu vollflächig an der Isolierung (10) anliegt, wobei die Lastverteilplatte (8, 9) Mittel (11 , 0 15) zur Halterung des Konturblockes (20, 25; 120, 125) aufweist.
5. Umform Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilplatte (8, 9) in dem Werkzeuggehäuse (1) ausrichtbar ist.
6. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastverteilplatte (8, 9) in der entsprechenden Gehäusehälfte fixierbar ist.
7. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Konturblock (20, 120) schwimmend durch die Lastverteilplatte (8) aufgenommen ist.
8. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konturblock (20, 25; 120, 125) Heizmittel aufweist.
9. Umformwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmittel als Flachheizkörper (60) ausgebildet sind.
10. Umformwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachheizkörper (60) mit dem Konturblock (20, 25; 120, 125) zwecks gutem Wärmeübergang verbunden sind.
11. Umformwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Konturblock (20, 25; 120, 125) Öffnungen (30) zur Aufnahme von stabförmigen Heizkörpern aufweist.
12. Umformwerkzeug nach einem der voranstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (10) mehrere horizontal verlaufende Schichten unterschiedlicher Dichte und Temperaturbeständigkeit aufweist.
13. Umform Werkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (10) quer zur Trennebene der Konturblöcke verlaufende Stützen (12) aufweist.
14. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) Öffnungen (18) für die Durchführung von Stempeln zu dem Hohlkörper (50) aufweisen.
15. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) im Bereich ihrer Trennebene zueinander Zentriermittel (24, 29) aufweisen.
16. Umformwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermittel eine an dem einen Konturblock angeordnete Nase (24) umfasst, die mit einer Ausnehmung (29) am andere Konturblock korrespondiert.
17. Umformwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (24) und korrespondierend die Ausnehmung (29) eine Einlaufschräge von zirka 20° aufweisen.
18. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (24) und entsprechend die Ausnehmung (29) bis auf die Öffnung (18) für die Stempel umlaufend angeordnet sind.
19. Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Konturblöcke (20, 25; 120, 125) die Platine oder das Blech (100) eingespannt gehalten ist.
20. Umform Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Konturblock (120) eine auf den anderen Konturblock (125) zu verschiebliche Matrize (122) als Teil der Kavität aufweist.
21. Umformwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebliche Matrize (122) einen Umformstempel (130) weist, der mit einer Kolbenzylindereinrichtung in Verbindung steht.
22. Umformwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Konturblock (125) eine Matrize (126) als Teil der Kavität aufweist, die negativ zu der Matrize (122) des einen Konturblockes (120) ausgebildet ist.
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