WO2009124860A1 - Verfahren zur materialflusssteuerung beim tiefziehen eines werkstücks und tiefziehvorrichtung - Google Patents

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WO2009124860A1
WO2009124860A1 PCT/EP2009/053835 EP2009053835W WO2009124860A1 WO 2009124860 A1 WO2009124860 A1 WO 2009124860A1 EP 2009053835 W EP2009053835 W EP 2009053835W WO 2009124860 A1 WO2009124860 A1 WO 2009124860A1
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WO
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deep
workpiece
bead
deep drawing
punch
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PCT/EP2009/053835
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Inventor
Thomas Flehmig
Klaus GÖHLER
Konstantinos Savvas
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Thyssenkrupp Steel Ag
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Publication date
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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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • 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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor
    • 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
    • B21D25/00—Working sheet metal of limited length by stretching, e.g. for straightening

Definitions

  • the invention relates to a method for
  • the invention relates to a deep-drawing device with a deep-drawn die, which has a guide portion and a mold portion, with a hold-down, which supports the positioning of the workpiece during the deep-drawing operation on the guide portion, and with a thermoforming punch, which exerts the force required for deep drawing.
  • workpieces can ' be used whose diameter does not exceed the maximum diameter specified by the respective draw-down ratio in relation to a cup deep-drawing test.
  • the deep drawing process can then be used only for the production of drawn parts in certain size ranges.
  • the flange portions of the workpiece are comparatively narrow, so that increased care must be taken during the deep drawing operation.
  • Thermoforming stamp is gradually reduced.
  • the predetermined by the Grenzzieh2020 condition can be maintained longer even when using workpieces with large diameters.
  • the tooling is increased by this approach.
  • the cycle time in production is extended, which reduces the efficiency of the process.
  • Facilitating the flow of material from the flange area into the deep-drawn areas by reducing the flow-inhibiting friction of the workpiece on the deep-drawing die and / or hold-down by the use of lubricants can indeed assist, but not fully guarantee, correct process control.
  • a material flow control is carried out during the deep drawing of sheets by embossing a Z-shaped shut-off stage in the sheet edge, which inhibits the flow of material.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus with which or with which the drawability of a workpiece better utilized and better dimensional accuracy, in particular of the bottom of the drawn part can be achieved.
  • the object is achieved by a method for material flow control during deep drawing of a workpiece, wherein the
  • Drawing part can be improved. Because by the incorporation of the bead, a pre-stretching of the bottom regions is first achieved, which favors the interaction of the deep-drawing die with the bottom region taking place in the course of the deep-drawing process increment following the incorporation of the bead. In addition, more material from the flange portion of the workpiece can flow into the frame as it approaches the frame. As a result, the risk of material fracture, for example in the region of the frame or the floor, which may be caused in particular by a material accumulation, reduced. Thus, it is possible to achieve a drawing depth with predetermined workpieces, which in particular goes up to a factor of 2.5 beyond the drawing depth predetermined by the known drawing-off ratio.
  • the bead is incorporated only in the region to be formed corners of the workpiece.
  • the inventive method can be implemented more efficiently. Because in principle, the risk of material jams occurs only in more curved areas such as corners reinforced. In contrast, in largely rectilinear areas of a drawn part, for example on the long side of a rectangular box, the flow behavior of the material may be sufficient, even without the additional provision of a bead, in order to achieve a satisfactory deep drawing result.
  • the bead is incorporated with rounded contours.
  • the inventive method for use on workpieces made of sensitive materials can be made suitable. Because the roundness of the contours gently modifies the flow behavior of the material. Material impairments due to sharp-angled contours are thus avoided.
  • the bead is incorporated with parallel to the deep drawing and / or inclined walls.
  • the pre-stretching effected by the incorporation of the bead is advantageously carried out essentially in the deep-drawing direction.
  • the process control of the deep drawing process increment following the incorporation of the bead can be improved.
  • the object is also achieved by a deep-drawing device, which is particularly suitable for carrying out one as described above
  • ZI / jb 070737WO March 31, 2009 Method is suitable, with a deep-drawing die, which has a guide portion and a mold portion, with a hold-down, which supports the positioning of the workpiece during the deep drawing operation on the guide portion, and with a deep-drawing die, which exerts the force required for deep drawing, solved, wherein a is independently operable bead stamp is provided, whose contour is adapted to the contour of the guide portion.
  • the beads can be worked into the flange area of the workpiece without having to use a drive coupled to the deep-drawing punch, to the deep-drawing die and / or to the blank holder.
  • the operation of the bead punch can be very flexibly tuned to the operation of the other components of the device. This facilitates in particular the process control of the deep-drawing process.
  • the bead punch has two or more protrusions.
  • two or more depressions are then arranged opposite the projections, into which the projections can be inserted upon actuation of the bead punch. In this way, more than one bead can be incorporated into the material in the flange region of the workpiece with simple means.
  • FIG. 1a-g an embodiment of the method according to the invention on a schematically depicted, inventive device in a cross-sectional view.
  • FIG. 1a shows a section of a deep-drawing device 2 according to the present invention in a schematic cross-sectional representation.
  • the deep-drawing device 2 comprises a deep-drawing die 4, a deep-drawing die 6, the
  • the bead punch 12 has on its the guide portion 14 of the deep drawing die 6 side facing two projections 16, which in two at the
  • both recesses 18 and both projections 16 each have the same contour.
  • the contours can be designed differently with each other when several recesses 18 and projections 16, if appropriate. It is of course also possible to provide only a single recess 18, to which the bead punch 12 is then adapted accordingly.
  • the only hold-down 10 is in this example on the side facing away from the deep-drawing die 4 side of the bead punch 12th
  • Deep drawing direction inclined extending wall surface which is arranged in this example on the further of the deep-drawing die 4 side of the recess 18, whereas on the deep drawing die 4 closer side of the recess 18 arranged wall surfaces to the deep drawing direction substantially parallel.
  • another contour is conceivable.
  • a workpiece 20 for example a steel blank, is arranged in the deep-drawing device 2 between the guide section 14 of the deep-drawing die 6 on one side and the punch 12 and the blank holder 10 on the other side.
  • Sick punch 12 is in an elevated position, whereas the hold-10 is already applied to the workpiece 20 under slight pressure.
  • the deep-drawing die 4 is located in such a position over the deep-drawing die 6 that it is preferably in light contact with the workpiece 20.
  • FIG. 1 b shows, in a first step, how the beads 22 are worked into the flange region of the workpiece 20.
  • the bead punch 12 is lowered onto the guide section 14 independently of the other components 4, 6, 10. By inserting the projections 16 in the on
  • Deep-drawing punch 4 and deep-drawing die 6 arranged portion of the workpiece 20, which is at least partially used for the formation of the soil to. Further, the material is prepared by incorporating the beads 22 for the following deep drawing operation increment. In this simple schematic representation and in the following, a possible change in the thickness of the workpiece 20 is not shown for the sake of clarity.
  • the bead punch 12 is again brought into the raised position, so that it is preferably no longer in the plane of the workpiece 20.
  • Fig. Ic shows the first deep drawing operation increment.
  • Deep-drawing die 4 is moved by a certain distance in the direction of the mold section 8 of the deep-drawing die 6.
  • the workpiece 20 is detected by the deep-drawing die 4 and drawn into the mold section 8 by the appropriate distance.
  • the distance is just dimensioned such that the material used to form the bead 22, which is closer to the deep-drawing die 4, is completely expended for the deep-drawing operation increment.
  • the said bead 22 is largely reshaped from the workpiece 20. In this way, the material can flow well both in largely rectilinear and in more curved areas, for example at corners.
  • Fig. Id shows how once again the punch 12 is actuated independently of the other components 4, 6, 10 of the thermoforming device 2 and the beads 22 are incorporated into the remaining flange portion of the workpiece 20.
  • the material is fed to the beads 22 substantially from the outer part of the flange.
  • thermoforming stamp 4 will continue towards the
  • Form section 8 to be driven.
  • the deep drawing die 4 closer bead 22 is again almost formed out.
  • the thermoforming punch 4 remains in the position shown.
  • Fig. If shows the next operation of the bead punch 12.
  • the flange has become so narrow by the deep drawing process that only one bead 22 can be incorporated.
  • Fig. 1g shows the last deep drawing operation increment.
  • Deep-drawing die 4 is moved in this example to the stop on the mold section 8 of the deep drawing die 6.
  • the workpiece 20 is thereby almost completely pulled out of the area between the guide section 14 and the punch 12.
  • the thermoforming process is over.
  • Thermoforming punch 4 can now be raised to remove the finished drawn part of the deep-drawing die 6.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Materialflusssteuerung beim Tiefziehen eines Werkstücks. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem das Ziehvermögen eines Werkstücks besser ausgenutzt und eine bessere Formgenauigkeit, insbesondere des Bodens des Ziehteils erreicht werden kann. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem der Tiefziehvorgang inkrementell vorgenommen wird, und bei dem vor jedem Tiefziehvorgangsinkrement mindestens eine Sicke in den Flanschbereich des Werkstücks eingearbeitet wird. Dadurch kann die Formgenauigkeit des Bodens verbessert und Materialstaus im Flanschbereich können vermieden werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Tiefziehvorrichtung (2).

Description

31. März 2009
Verfahren zur Materialflusssteuerung beim Tiefziehen eines Werkstücks und Tiefziehvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Materialflusssteuerung beim Tiefziehen eines Werkstücks. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Tiefziehvorrichtung mit einem Tiefziehgesenk, welches einen Führungsabschnitt und einen Formabschnitt aufweist, mit einem Niederhalter, welches die Positionierung des Werkstücks während des Tiefziehvorgangs auf dem Führungsabschnitt unterstützt, und mit einem Tiefziehstempel, welcher die zum Tiefziehen erforderliche Kraft ausübt .
Verfahren der eingangs genannten Art sind bereits bekannt. Problematisch bei diesen Verfahren ist, dass sich während des Tiefziehvorgangs in den Flanschbereichen des Werkstücks ein Materialstau ausbilden kann. Dies führt gegebenenfalls dazu, dass der Materialfluss aus dem Flanschbereich des Werkstücks verringert oder sogar unterbunden wird, so dass das Material aus den bereits tiefgezogenen Bereichen, beispielsweise der Zarge oder dem Boden, bei fortgesetztem Tiefziehvorgang ausdünnt und somit die Gefahr eines Risses in diesen Bereichen gegeben ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Ziehtiefe sehr groß ist oder wenn das Werkstück zu einem Ziehteil mit stärker gekrümmten Bereichen wie beispielsweise Ecken tiefgezogen werden soll.
Andererseits kann durch ein während des Tiefziehvorgangs auftretendes Abschnüren des Bodenbereichs des Ziehteils von der Zarge die Formgenauigkeit des Bodens beeinträchtigt werden. Denn bei der Ausbildung der Bodenstrukturen sind in diesem Fall kaum Bereiche vorgestreckten Materials vorhanden. Dies kann sich insbesondere dann nachteilig auswirken, wenn die Bodenfläche deutlich kleiner als die Zargenfläche ist.
Um Reisser zu vermeiden, können Werkstücke verwendet werden', deren Durchmesser den durch das jeweilige Grenzziehverhältnis bezogen auf ein Napfchen-Tiefziehversuch vorgegebenen maximalen Durchmesser nicht überschreiten. Allerdings kann das Tiefziehverfahren dann nur zur Herstellung von Ziehteilen in bestimmten Größenbereichen eingesetzt werden. Darüber hinaus sind die Flanschbereiche des Werkstücks vergleichsweise schmal, so dass während des Tiefziehvorgangs eine erhöhte Sorgfalt aufzuwenden ist. Zur Bruchvermeidung ist es ferner möglich, den Tiefziehvorgang in mehreren Schritten durchzuführen, während derer der Querschnitt des
Tiefziehstempels sukzessive verringert wird. Auf diese Weise kann die durch das Grenzziehverhältnis vorgegebene Bedingung auch bei der Verwendung von Werkstücken mit großen Durchmessern länger eingehalten werden. Allerdings wird durch diese Vorgehensweise der Werkzeugaufwand erhöht. Weiterhin verlängert sich die Taktzeit bei der Fertigung, wodurch die Effizienz des Verfahrens gemindert wird. Das Nachfließen des Materials aus dem Flanschbereich in die tiefgezogenen Bereiche zu erleichtern, indem die den Fließvorgang grundsätzlich hemmende Reibung des Werkstücks an dem Tiefziehgesenk und/oder Niederhalter durch den Einsatz von Schmiermitteln verringert wird, kann eine korrekte Prozessführung zwar unterstützen, jedoch nicht vollständig gewährleisten. Darüber hinaus sind beim Einsatz von Schmiermitteln zusätzliche Reinigungsmaßnahmen an dem Ziehteil und an den
Tiefziehwerkzeugen erforderlich. Im Flanschbereich des Werkstücks kann die Fließrichtung des Materials während des
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 Tiefziehvorgangs durch entsprechend angeordnete Bremswülste über einen bestimmten Abschnitt gebremst werden. Dadurch kann das Material des Werkstücks schon vor dem eigentlichen Tiefziehvorgang abgestreckt werden. Allerdings wird durch diese Vorgehensweise lediglich die Gleichmäßigkeit einer Abstreckung des Materials erreicht. Die Vergrößerung des Einlaufradius des Werkstücks von dem Führungsabschnitt in den Formabschnitt des Tiefziehgesenks ist ebenfalls nicht gegeben. Dies kann zu unerwünschter Faltenbildung an dem Ziehteil führen.
Gemäß der Patentschrift EP 1 526 931 Bl wird eine Materialflusssteuerung beim Tiefziehen von Blechen durch das Prägen einer Z-förmigen Absperrstufe in den Blechrand vorgenommen, welche den Materialfluss hemmt. Im Laufe des
Tiefziehvorgangs wird die Absperrstufe wieder reduziert, so dass der Materialfluss vom Flanschbereich in das Gesenk hinein erleichtert wird. Allerdings sind für diese Vorgehensweise eine zusätzliche Umlenkung des Materials und dementsprechend aufwändige Werkzeuge, welche hohe Zusatzkräfte ausüben müssen, erforderlich. Darüber hinaus wird durch die ümlenkung die Reibung erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchem bzw. mit welcher das Ziehvermögen eines Werkstücks besser ausgenutzt und eine bessere Formgenauigkeit, insbesondere des Bodens des Ziehteils erreicht werden kann.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Materialflusssteuerung beim Tiefziehen eines Werkstücks gelöst, bei dem der
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 Tiefziehvorgang inkrementell vorgenommen wird, und bei dem vor jedem Tiefziehvorgangsinkrement mindestens eine Sicke in den Flanschbereich des Werkstücks eingearbeitet wird.
Durch diese Vorgehensweise kann die Formgenauigkeit des
Ziehteils verbessert werden. Denn durch das Einarbeiten der Sicke wird zunächst eine Vorstreckung der Bodenbereiche erreicht, welche die im Zuge des auf das Einarbeiten der Sicke folgenden Tiefziehvorgangsinkrements erfolgende Wechselwirkung des Tiefziehstempels mit dem Bodenbereich begünstigt. Darüber hinaus kann mehr Material aus dem Flanschbereich des Werkstücks durch die Heranführung an die Zarge in die Zarge nachfließen. Dadurch wird die Gefahr eines Materialbruchs, beispielsweise im Bereich der Zarge oder des Bodens, welcher insbesondere durch einen Materialstau verursacht werden kann, verringert. Somit ist es möglich, mit vorgegebenen Werkstücken eine Ziehtiefe zu erreichen, welche insbesondere bis um den Faktor 2,5 über die durch das bekannte Grenzziehverhältnis vorgegebene Ziehtiefe hinausgeht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Sicke lediglich im Bereich zu formender Ecken des Werkstücks eingearbeitet. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren effizienter umgesetzt werden. Denn grundsätzlich tritt die Gefahr eines Materialstaus lediglich in stärker gekrümmten Bereichen wie beispielsweise Ecken verstärkt auf. In weitgehend geradlinig verlaufenden Bereichen eines Ziehteils hingegen, beispielsweise an der langen Seite eines rechteckigen Kastens, kann das Fließverhalten des Materials auch ohne das zusätzliche Vorsehen einer Sicke ausreichend sein, um ein befriedigendes Tiefziehergebnis zu erzielen. Auf
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 diese Weise kann insbesondere der Werkzeug- und Prozessaufwand verringert werden.
Weiterhin kann durch das auf die Einarbeitung der Sicke folgende Tiefziehvorgangsinkrement die Sicke teilweise oder vollständig wieder herausgeformt werden. Auf diese Weise werden das Tiefziehvorgangsinkrement und das Einarbeiten der Sicke optimal aufeinander abgestimmt. Dadurch wird sichergestellt, dass jeder Materialabschnitt wenigstens einmal einer durch das Einarbeiten der Sicke bewirkten Vorstreckung unterzogen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die Sicke mit abgerundeten Konturen eingearbeitet. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren für die Anwendung auf Werkstücke aus empfindlichen Materialien tauglich gemacht werden. Denn durch die Abrundung der Konturen wird das Fließverhalten des Materials schonend modifiziert. Materialbeeinträchtigungen durch scharfwinklige Konturen werden somit vermieden.
Vorzugsweise wird die Sicke mit zur Tiefziehrichtung parallel und/oder geneigt verlaufenden Wänden eingearbeitet. Dadurch wird die durch das Einarbeiten der Sicke bewirkte Vorstreckung vorteilhaft im Wesentlichen in die Tiefziehrichtung vorgenommen. Dadurch lässt sich die Prozessführung des auf das Einarbeiten der Sicke folgenden Tiefziehvorgangsinkrements verbessern.
Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe auch durch eine Tiefziehvorrichtung, welche insbesondere zur Ausführung eines wie zuvor beschriebenen
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 Verfahrens geeignet ist, mit einem Tiefziehgesenk, welches einen Führungsabschnitt und einen Formabschnitt aufweist, mit einem Niederhalter, welches die Positionierung des Werkstücks während des Tiefziehvorgangs auf dem Führungsabschnitt unterstützt, und mit einem Tiefziehstempel, welcher die zum Tiefziehen erforderliche Kraft ausübt, gelöst, wobei ein unabhängig betreibbarer Sickenstempel vorgesehen ist, dessen Kontur an die Kontur des Führungsabschnitts angepasst ist.
Mittels des unabhängig betreibbaren Sickenstempels können die Sicken in den Flanschbereich des Werkstücks eingearbeitet werden, ohne dass ein an den Tiefziehstempel, an das Tiefziehgesenk und/oder an den Niederhalter gekoppelten Antrieb zum Einsatz kommen muss. Auf diese Weise lässt sich der Betrieb des Sickenstempels sehr flexibel auf den Betrieb der anderen Komponenten der Vorrichtung abstimmen. Dies erleichtert insbesondere die Prozessführung des Tiefziehvorgangs .
In einer bevorzugten Ausführungsform der Tiefziehvorrichtung weist der Sickenstempel zwei oder mehrere Vorsprünge auf. In dem Führungsabschnitt des Tiefziehgesenks sind den Vorsprüngen gegenüber dann zwei oder mehrere Vertiefungen angeordnet, in welche die Vorsprünge bei Betätigung des Sickenstempels einführbar sind. Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln mehr als eine Sicke in das Material im Flanschbereich des Werkstücks eingearbeitet werden.
Hinsichtlich weiterer Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 Es gibt nun vielfältige Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. la-g ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer schematisch abgebildeten, erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht.
Fig. Ia zeigt einen Abschnitt einer Tiefziehvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Querschnittsdarstellung. Die Tiefziehvorrichtung 2 umfasst einen Tiefziehstempel 4, ein Tiefziehgesenk 6, dessen
Formabschnitt 8 an den Tiefziehstempel 4 angepasst ist, ein Niederhalter 10 und einen unabhängig betreibbaren Sickenstempel 12. Der Sickenstempel 12 weist an seiner dem Führungsabschnitt 14 des Tiefziehgesenks 6 zugewandten Seite zwei Vorsprünge 16 auf, welche in zwei an dem
Führungsabschnitt 14 angeordnete Vertiefungen 18 eingeführt werden können. In diesem Beispiel weisen sowohl beide Vertiefungen 18 als auch beide Vorsprünge 16 jeweils die gleiche Kontur auf. Allerdings können die Konturen bei mehreren Vertiefungen 18 bzw. Vorsprüngen 16 auch untereinander unterschiedlich gestaltet werden, wenn es zweckmäßig ist. Es ist natürlich auch möglich, lediglich eine einzelne Vertiefung 18 vorzusehen, an welche der Sickenstempel 12 dann entsprechend angepasst ist.
Der einzige Niederhalter 10 ist in diesem Beispiel auf der von dem Tiefziehstempel 4 abgewandten Seite des Sickenstempels 12
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, mehrere Niderhalter 10 vorzusehen, wobei eines beispielsweise zwischen Tiefziehstempel 4 und Sickenstempel 12 angeordnet wird. Sollten mehrere separate Sickenstempel 12 vorhanden sein, können Niederhalter 10 auch zwischen den Sickenstempeln 12 angeordnet sein. Die Vertiefungen 18 in dem Führungsabschnitt 14 des Tiefziehgesenks 6 weisen eine gegen die
Tiefziehrichtung geneigt verlaufende Wandfläche auf, welche in diesem Beispiel auf der von dem Tiefziehstempel 4 weiter beabstandeten Seite der Vertiefung 18 angeordnet ist, wohingegen die auf der dem Tiefziehstempel 4 näheren Seite der Vertiefung 18 angeordneten Wandflächen zur Tiefziehrichtung im Wesentlichen parallel verlaufen. Grundsätzlich ist aber auch eine andere Kontur denkbar.
In der in Fig. Ia gezeigten Position ist ein Werkstück 20, beispielsweise eine Stahlronde in der Tiefziehvorrichtung 2 zwischen dem Führungsabschnitt 14 des Tiefziehgesenks 6 auf der einen Seite und dem Sickenstempel 12 sowie dem Niederhalter 10 auf der anderen Seite angeordnet. Der
Sickenstempel 12 befindet sich dabei in einer gehobenen Position, wohingegen der Niederhalter 10 bereits auf dem Werkstück 20 unter leichtem Druck anliegt. Der Tiefziehstempel 4 befindet sich in einer solchen Position über dem Tiefziehgesenk 6, dass er vorzugsweise in leichtem Kontakt mit dem Werkstück 20 steht.
Fig. Ib zeigt nun in einem ersten Schritt, wie die Sicken 22 in den Flanschbereich des Werkstücks 20 eingearbeitet werden. Der Sickenstempel 12 wird unabhängig von den anderen Komponenten 4, 6, 10 auf den Führungsabschnitt 14 herabgefahren. Durch das Einführen der Vorsprünge 16 in die an
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 dem Führungsabschnitt 14 angeordneten Vertiefungen 18 werden zwei Sicken 22 in das Werkstück 20 eingearbeitet. Dadurch wird eine vorteilhafte Vorstreckung des Werkstücks 20 bewirkt, denn das Material fließt den Sicken 22 einerseits aus dem äußeren Teil des Flanschbereichs andererseits aus dem zwischen
Tiefziehstempel 4 und Tiefziehgesenk 6 angeordneten Bereich des Werkstücks 20, welcher zumindest teilweise für die Ausbildung des Bodens verwendet wird, zu. Ferner wird das Material durch das Einarbeiten der Sicken 22 für das folgende Tiefziehvorgangsinkrement vorbereitet. In dieser einfach gehaltenen schematischen Darstellung und im Folgenden wird eine etwaige Dickenänderung des Werkstücks 20 der Übersichtlichkeit halber nicht abgebildet.
Nach dem Einarbeiten der Sicken 22 wird der Sickenstempel 12 wieder in die gehobene Position gebracht, so dass er sich vorzugsweise nicht mehr in der Ebene des Werkstücks 20 befindet .
Fig. Ic zeigt das erste Tiefziehvorgangsinkrement . Der
Tiefziehstempel 4 wird um eine bestimmte Distanz in Richtung auf den Formabschnitt 8 des Tiefziehgesenks 6 zu bewegt. Dabei wird das Werkstück 20 von dem Tiefziehstempel 4 erfasst und um die entsprechende Distanz in den Formabschnitt 8 hineingezogen. In diesem Beispiel ist die Distanz gerade so bemessen, dass das zur Bildung der dem Tiefziehstempel 4 näheren Sicke 22 aufgewendete Material vollständig für das Tiefziehvorgangsinkrement aufgewendet wird. Im Ergebnis wird die besagte Sicke 22 aus dem Werkstück 20 weitgehend wieder herausgeformt. Auf diese Weise kann das Material sowohl in weitgehend geradlinigen als auch in stärker gekrümmten Bereichen, beispielsweise an Ecken, gut nachfließen. Ein
ZI/jb 070737WO 31. März 2009 Materialstau im Flanschbereich wird so im Wesentlichen vermieden. Nach der Bewegung verharrt der Tiefziehstempel 4 in der in Fig. Ic gezeigten Position.
Fig. Id zeigt, wie ein weiteres Mal der Sickenstempel 12 unabhängig von den anderen Komponenten 4, 6, 10 der Tiefziehvorrichtung 2 betätigt wird und die Sicken 22 in den verbleibenden Flanschbereich des Werkstücks 20 eingearbeitet werden. Dabei wird das Material den Sicken 22 im Wesentlichen aus dem äußeren Teil des Flansches zugeführt. Nach der
Betätigung wird der Sickenstempel 12 wieder in die gehobene Position gebracht.
Fig. Ie zeigt das nächste Tiefziehvorgangsinkrement . Der Tiefziehstempel 4 wird weiter in Richtung auf den
Formabschnitt 8 zu gefahren. Die dem Tiefziehstempel 4 nähere Sicke 22 wird dabei wieder nahezu herausgeformt. Der Tiefziehstempel 4 verharrt in der gezeigten Position.
Fig. If zeigt die nächste Betätigung des Sickenstempels 12. Der Flanschbereich ist durch den Tiefziehvorgang so schmal geworden, dass nur noch eine Sicke 22 eingearbeitet werden kann.
Fig. Ig zeigt das letzte Tiefziehvorgangsinkrement . Der
Tiefziehstempel 4 wird in diesem Beispiel bis zum Anschlag an den Formabschnitt 8 des Tiefziehgesenks 6 gefahren. Das Werkstück 20 wird dadurch nahezu vollständig aus dem Bereich zwischen Führungsabschnitt 14 und Sickenstempel 12 herausgezogen. Der Tiefziehvorgang ist damit beendet. Der
Tiefziehstempel 4 kann nun angehoben werden, um das fertige Ziehteil aus dem Tiefziehgesenk 6 zu entfernen.
ZI/jb 070737WO 31. März 2009

Claims

31. März 2009P a te n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Materialflusssteuerung beim Tiefziehen eines Werkstücks , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Tief ziehvorgang inkrementell vorgenommen wird, und dass vor jedem Tiefziehvorgangsinkrement mindestens eine Sicke in den Flanschbereich des Werkstücks eingearbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Sicke lediglich im Bereich zu formender Ecken des Werkstücks eingearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch das auf die Einarbeitung der Sicke folgende Tiefziehvorgangsinkrement die Sicke teilweise oder vollständig wieder herausgeformt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Sicke mit abgerundeten Konturen eingearbeitet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Sicke mit zur Tiefziehrichtung parallel und/oder geneigt verlaufenden Wänden eingearbeitet wird.
6. Tiefziehvorrichtung (2), insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Tiefziehgesenk (6), welches einen Führungsabschnitt (14) und einen Formabschnitt (8) aufweist, mit einem Niederhalter (10), welcher die Positionierung des Werkstücks (20) während des Tiefziehvorgangs auf dem Führungsabschnitt (14) unterstützt, und mit einem Tiefziehstempel (4), welcher die zum Tiefziehen erforderliche Kraft ausübt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s ein unabhängig betreibbarer Sickenstempel (12) vorgesehen ist, dessen Kontur an die Kontur des Führungsabschnitts (14) angepasst ist.
7. Tief ziehvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Sickenstempel (12) zwei oder mehrere Vorsprünge (16) aufweist .
ZI/jb 070737WO 31. März 2009
PCT/EP2009/053835 2008-04-07 2009-03-31 Verfahren zur materialflusssteuerung beim tiefziehen eines werkstücks und tiefziehvorrichtung WO2009124860A1 (de)

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US12/936,727 US9327332B2 (en) 2008-04-07 2009-03-31 Method for controlling the flow of material when deep-drawing a workpiece, and deep-drawing device
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