WO2012037915A1

WO2012037915A1 - Verfahren und vorrichtung zum ziehen von blechen

Info

Publication number: WO2012037915A1
Application number: PCT/DE2011/001510
Authority: WO
Inventors: Walter Hommel
Original assignee: Giw Gesellschaft Für Innovative Werkzeugsysteme Mbh
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-03-29
Also published as: DE102010048406A1; EP2516082A1

Abstract

Ein Verfahren zum Ziehen von Blechen mittels einer ein Werkzeugoberteil, ein Werkzeugunterteil, vorzugsweise Stempel und Matrize, und Blechhalter umfassenden Ziehvorrichtung, wobei das zu ziehende Blech im Randbereich durch die Blechhalter durch Klemmen gehalten wird und wobei zum Erhalt der notwendigen Festigkeit/Steifigkeit des zu ziehenden Bauteils über plastische Dehnung ein Mindestmaß an Kaltverfestigung hervorgerufen wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter während des Arbeitshubs des Werkzeugs nach außen, d.h. vom eigentlichen Ziehwerkzeug weg, schwenken und dabei das Blech recken und über eines der Werkzeugteile, vorzugsweise über den Stempel, spannen. Eine entsprechende Vorrichtung ist ebenfalls beansprucht.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ZIEHEN VON BLECHEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ziehen von Blechen mittels einer ein Werkzeugoberteil, ein Werkzeugunterteil, vorzugsweise Stempel und Matrize, und Blechhalter umfassenden Ziehvorrichtung, wobei das zu ziehende Blech im Randbereich durch die Blechhalter gehalten wird und wobei zum Erhalt der notwendigen Festigkeit/Steifigkeit des zu ziehenden Blechs über plastische Dehnung ein Mindestmaß an Kaltverfestigung hervorgerufen wird.

Die Erfindung betrifft ganz allgemein dass Ziehen von Blechen, beispielsweise zur Herstellung flächiger Karosseriebauteile aus Blech. Dabei kann es sich um Fahrzeugdächer, Motorhauben, etc. handeln. Die Bauteile erfordern eine hinreichende Festigkeit und Beulsteifigkeit über die gesamte Bauteilfläche hinweg, um nämlich statischen und dynamischen Lastfällen, beispielsweise sogenannten „Knackfröschen" und Beeinflussungen durch Hagel, widerstehen zu können.

Zur Erzielung der erforderlichen Festigkeit und Beulsteifigkeit ist es erforderlich, im Blech ein Mindestmaß an Kaltverfestigung zu erzeugen. Dies erfolgt regelmäßig über eine plastische Mindestdehnung, die sich über einen Großteil der Bauteilfläche hinweg oder über die gesamte Bauteilfläche hinweg erstreckt.

Zur Realisierung der erforderlichen Mindestdehnung im Verlaufe des Umformprozesses gibt es im Stand der Technik zwei Methoden, nämlich zum einen das konventionelle Ziehen und zum anderen das Streckziehen.

An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt, dass es hier ganz allgemein um das Ziehen von Blechen ungeachtet der konkreten Anwendung bzw. Bauteile geht. Der Einfachheit halber wird im Folgenden auf die Formgebung eines Pkw-Dachs Bezug genommen, wenngleich dies keine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre bedeutet.

Beim konventionellen Ziehen handelt es sich in der Serienproduktion von Karosseriebauteilen um das am häufigsten eingesetzte Verfahren. Dabei kommt eine in den Figuren 1 bis 3 angedeutete Ziehform mit Stempel, Matrize und Blechhalter zum Ein-

BESTÄTIGUNGSKOPIE satz. Der Blechhalter stützt sich dabei auf Unterluftbolzen der Ziehanlage einer Presse oder auf Federelemente bzw. Gasdruckfedern.

Eine Stufe am Fertigteil wird zur Befestigung an der Karosserie als Punktschweißflansch verwendet. Die Ziehstufe im Abfallbereich dient dazu, während des Ziehvorgangs die erforderliche Materialspannung zur Ausreckung, d.h. zum Erhalt der plastischen Mindestdehnung des Blechs, über die gesamte Bauteilfläche zu erzeugen.

Durch die Umlenkung des Blechs um mehrere Kanten sowie durch die Reibung zwischen Stempel und Blech wird eine Ausreckung des Bauteils erschwert. Gegen Ende des Ziehvorgangs wird der Materialfluss durch die Stufen zusätzlich behindert. Es kann zu sogenannten Reißern kommen.

Um diese Reißer zu vermeiden, ist es erforderlich, Blechmaterial von außen in die Fertigteilstufe fließen zu lassen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Rückhaltekraft während des Ziehvorgangs reduziert wird. Dazu werden die Blech halterkraft verringert und die Radien vergrößert. Mit der Reduzierung der Rückhaltekraft reduziert sich jedoch auch die Ausreckung, wodurch die Beulsteifigkeit des Bauteils abnimmt.

Ein wesentlicher Vorteil beim konventionellen Ziehen ist darin zu sehen, dass das Werkzeug im Wesentlichen dem Aufbau eines herkömmlichen Karosseriewerkzeugs entspricht. Es kann auf herkömmlichen Pressenstraßen eingesetzt werden. Außerdem können Blechbeladung und Bauteilentnahme automatisiert erfolgen. Die Ausformung der Ziehgeometrie erfordert lediglich ein Formwerkzeug.

Das konventionelle Ziehen birgt jedoch erhebliche Nachteile in sich. Durch die Reibung an den Radien sowie zwischen Stempel und Blech nimmt die Ausreckung des Blechs zur Mitte des Bauteils ab. Mit steigender Blechfestigkeit wird dies zum Problem, so dass ein Einsa . hochfester Materialgüten oftmals ausscheidet. Werden zwei oder gar drei Stufen in einer Operation ausgeformt, besteht die Gefahr von Reißern im Randbereich des Bauteils, da ein Nachfließen des Werkstoffs vom Blechhalter in die Bauteilzarge durch die Ziehstufe behindert wird. Werden beispielsweise zwei Stufen in separaten Operationen ausgeformt, ist in der Regel ein zusätzliches Werkzeug erforderlich. Dies verteuert die Fertigung. Außerdem erfordert die Ziehstufe einen beachtlichen Materialeinsatz, nämlich aufgrund der großen Abfallbereiche.

Unter Streckziehen versteht man das Tiefen eines Zuschnitts mit einem üblicherweise starren Stempel, wobei das Werkstück am Rand fest eingespannt ist. Das Werkstück kann dabei entweder zwischen starren Werkzeugteilen oder mit schwenk- und verfahrbaren Klemmvorrichtungen eingespannt werden.

Streckziehen kommt überwiegend bei der Herstellung relativ flacher, großflächiger Bauteile in der Einzel-, Prototypen- oder Kleinserienfertigung zum Einsatz, beispielsweise bei der Fertigung von Karosserieaußenhautteilen, Aufbauten von Bussen und Lkws, Beplankungsteilen in der Luft- und Raumfahrt, etc. Ein wesentlicher Vorteil des Streckziehverfahrens liegt im einfachen und kostengünstigen Werkzeugaufbau.

Beim Streckziehen ist problematisch, entsprechende Streckziehanlagen in die Serienfertigung von Karosserieteilen zu integrieren, wobei eine solche Serienfertigung regelmäßig auf automatisierten Pressenstraßen erfolgt. Streckziehen verursacht lange Prozesszeiten und ist daher für große Stückzahlen nicht geeignet. Aufgrund großflächiger Abfallbereiche ist ein hoher Blecheinsatz erforderlich. Außerdem sind für die Herstellung komplexer Geometrien regelmäßig zusätzliche Formwerkzeuge erforderlich.

Beim einfachen Streckziehen wird die Platine an zwei oder vier Seiten mit Spannzangen oder anderen Klemmvorrichtungen fest eingespannt. Die Spannzangen können starr oder vertikal drehbar ausgeführt angeordnet sein. Die Umformung des Blechs erfolgt in der Regel durch das Hochfahren des Stempels gegen das Blech.

Aufgrund großer Reibkräfte zwischen Stempel und Blech wird nur eine geringe Umformung im Mittenbereich des Blechs erzielt. Daraus resultiert eine geringe - zonale - Kaltverfestigung mit geringer Beulfestigkeit. Die Spannungsverteilung über das Bauteil hinweg ist unregelmäßig. Es kommt zu hohen Eigenspannungen und zu starker Rückfederung. Ein grundsätzlicher Aufbau zum Streckziehen ist Figur 4 zu entnehmen. Beim Tangential-Streckziehen wird das Blech an zwei oder vier gegenüberliegenden Seiten eingespannt. Die Klemmvorrichtungen sind horizontal verfahrbar. Sie werden solange auseinander gefahren, bis der gesamte Blechquerschnitt um in der Regel 2% bis 4% plastisch vorgedehnt ist. Anschließend fährt entweder der Stempel gegen das Blech oder die Klemmvorrichtungen legen das vorgereckte Blech an die Stempelkontur an. In beiden Fällen richten sich die Spannzangen nach den Zugkräften aus, so dass es zu einem tangentialen Anlegen des Blechs an das Werkzeug kommt. Es findet also keine Relativbewegung zwischen dem Blech und dem Stempelt statt. Die Streckziehkraft wirkt stets tangential zur Stempeloberfläche.

Das Tangential-Streckziehen hat gegenüber dem einfachen Streckziehen den Vorteil einer gleichmäßigen Umformung. Es vergleichmäßigt die Spannungsverteilung aufgrund der Vordehnung und aufgrund der Vermeidung von Reibeinflüssen. Eine höhere Kaltverfestigung in den Mittenbereichen wird erreicht. Außerdem reduzieren sich die Eigenspannungen durch Überlagerung der Zugspannungen. Eine geringere Rückfederung des Bleches ist die Folge. Die Erzeugung von Hinterschnitten ist möglich. Zum Tangential-Streckziehen sei auf die Figuren 5 und 6 verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ziehen von Blechen anzugeben, wonach sich die zur Verfestigung erforderliche Ausreckung über die gesamte Bauteilfläche hinweg einstellen lässt. Abfallbereiche sollen zur Materialeinsparung reduziert werden. Außerdem soll die Verarbeitung hochfester Blechgüten möglich sein. Nachlauf kanten gilt es zu vermeiden. Gleiches gilt für die Reißerbildung.

Die voranstehende Aufgabe ist in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter während des Arbeitshubs des Werkzeugs nach außen, d.h. vom eigentlichen Ziehwerkzeug weg, schwenken. Dabei wird das Blech gereckt. In bevorzugter Weise wird das Blech anschließend über eines der Werkzeugteile, vorzugsweise über den Stempel, gespannt.

Aus konstruktiven Gründen kann es erforderlich sein, dass das Anlegen des Blechs an den Stempel bereits während oder gegen Ende des Reckvorgangs erfolgt. Dies ist möglichst zu vermeiden, da die Reibung zwischen Blech und Stempel eine ungleichmäßige Ausreckung hervorrufen kann.

Entsprechendes gilt für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass sich die im Stand der Technik ergebenden Nachteile durch schwenkbare Blechhalter weitestgehend eliminieren lassen, wonach nämlich der Blechhalter während des Arbeitshubs nach außen schwenkt, nämlich vom eigentlichen Ziehwerkzeug weg. Dabei wird das Blech gereckt. Auch hier ist anzumerken, dass das Blech in bevorzugter Weise erst anschließend über eines der Werkzeugteile, vorzugsweise über den Stempel, gespannt wird. Ansonsten sei auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.

In vorteilhafter Weise können die Blechhalter gegen Ende des Ziehvorgangs oder nach dem Ziehen nach innen, d.h. zum eigentlichen Ziehwerkzeug hin, schwenken und dabei das Blechmaterial freigeben.

Die zum Klemmen erforderliche Klemmkraft wird den Blechhaltern über eine besondere Druckeinrichtung bereitgestellt. Ebenso ist es denkbar, alternativ oder unterstützend, die Klemmkraft der Blechhalter über eines der Werkzeugteile bereitzustellen, nämlich aufgrund einer Zwangskopplung oder über eine mittelbare/unmittelbare Zuordnung.

Die Schwenkbewegung der Blechhalter kann über eine Kurve definiert werden, an der entlang einer der Blechhalter, vorzugsweise über ein Gleitelement, gleitet. Ebenso ist es denkbar, dass die Schwenkbewegung der Blechhalter über Zug- und/oder Druckmittel hervorgerufen wird. In Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gelten die gleichen Ausführungen wie zum erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei ist wesentlich, dass die Blechhalter schwenkbar ausgeführt sind. Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Blechhalter während des Abwärtshubs des beweglichen Werkzeugteils eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung nach außen und/oder nach innen ausüben. Eine nach innen gerichtete Drehbewegung kann zur Freigabe des Blechs dienen.

Die Blechhalter können auf zwei oder vier gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugs positioniert bzw. angeordnet oder ausgebildet sein. Außerdem ist es denkbar, dass die Blechhaiter zusammenwirkende Blechhalterpaare umfassen, nämlich einen oberen und einen unteren Blechhalter, so dass die Blechhalter im Sinne von Blechhalterzangen zusammenwirken. Bei Bauteilen mit nicht rechteckiger, beispielsweise trapezförmiger oder irregulärer Kontur, kann es darüber hinaus von Vorteil sein, dass drei, fünf oder mehr Blechhalterpaare zum Umschließen des Bauteils vorgesehen sind.

Des Weiteren ist es denkbar, dass die Blechhalter als gegeneinander wirkende Schwenkelemente ausgeführt sind, deren Klemmkraft über eine zumindest auf einen der Blechhalter wirkende Druckeinrichtung bereitstellbar ist

Die Schwenkbewegung der Blechhalterpaare kann über eine Kurve definiert sein, wobei zumindest einer der Blechhalter vorzugsweise über ein Gleitelement an der Kurve entlang gleitet. Außerdem ist es denkbar, dass die Schwenkbewegung der Blechhalterpaare über Zug- und/oder Druckmittel hervorgerufen wird.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 7 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen die Figuren 1 bis 6 den Stand der Technik und die Figuren 7 bis 20 Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wonach sich das erfindungsgemäße Verfahren anwenden lässt, im Konkreten

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht, in einer Prinzipskizze, das konventionelle Ziehen mit einer Ziehform,

Fig. 2 in einer schematischen Schnittdarstellung den herkömmlichen

Ziehvorgang mit üblichem Ziehwerkzeug,

Fig. 3 in einer schematischen Schnittdarstellung den Gegenstand aus

Fig. 2 bei geschlossenem Werkzeug, unter Ausbildung einer Ziehstufe,

Fig. 4 in einer schematischen Ansicht die grundsätzliche Anordnung beim einfachen Streckziehen,

Fig. 5 in einer schematischen Ansicht die grundsätzliche Anordnung beim Tangential-Streckziehen,

Fig. 6 in einer schematischen Ansicht die grundsätzliche Anordnung beim Tangential-Streckziehen bei gleichzeitiger Erzeugung von Hinterschnitten,

Fig. 7 in einer schematischen Draufsicht den grundsätzlichen Werkzeugaufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 in einer schematischen Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit herkömmlichen Blechhaltersegmenten,

Fig. 9 in einer schematischen Detailansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im geschlossenen Zustand, Fig. 10 in einer schematischen Ansicht den Gegenstand aus Fig. 9 mit zwei Stationen, Fig. 11 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Steuerkurve für die Schwenkbewegung des Blechhalters,

Fig. 12 in einer schematischen Ansicht den Gegenstand aus Fig. 11 im geschlossenen Zustand, Fig. 13 in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Stationen, wobei die Blechhalter einen Rückhub vollziehen,

Fig. 14, 15, 16 in schematischen Ansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Stationen mit veränderter Steuerkurve, Fig. 17, 18 in schematischen Ansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Stationen, wobei das Ausschwenken des Blechhalters über einen Zuganker begrenzt wird und wobei die Betätigung des Blechhalters durch die Presse erfolgt,

Fig. 19, 20 in schematischen Ansichten ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zw i drei Stationen, wobei das Ausschwenken des Blechhalters über einen Zuganker begrenzt wird und wobei die Betätigung des Blechhalters durch die Presse erfolgt, und

Fig. 21 in einer schematischen Ansicht die Einzelheit„Y" aus Fig. 11 Unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 20 wird nachfolgend das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erörtert.

Erfindungsgemäß ist ein alternatives Ziehprinzip mit Blechhaitern realisiert, wobei die Blechhalter während der üblicherweise vertikalen Abwärtsbewegung eines Werkzeugteils gleichzeitig eine horizontale Bewegung ausführen.

Die Blechhalter sind vorzugsweise schwenkbar ausgeführt und vollziehen während des Abwärtshubs eines der Werkzeugteile eine Schwenkbewegung oder Drehbewegung nach außen, ggf. auch nach innen zur Freigabe des Blechs.

Wie bereits zuvor erwähnt, können die Blechhalter mehrfach beweglich sein und sind an einer oder mehreren Seiten des Werkzeugs angeordnet. Vorzugsweise sind die Blechhalter an zwei gegenüberliegenden oder vier jeweils gegenüberliegenden Seiten positioniert. Jeweils ein oberer Schwenkbacken im Werkzeugoberteil wirkt mit einem unteren Schwenkbacken zusammen. Durch das Ausschwenken der Blechhalter lässt sich die geforderte Ausstreckung des Blechs realisieren. Eine sonst übliche Ziehstufe (siehe Stand der Technik gemäß Figur 3) erübrigt sich dadurch. Eine Blecheinsparung ist die Folge.

Zur Vergrößerung der Haltewirkung auf das Blech können an den Blechhaltern Sicken vorgesehen sein. Je nach Anforderung sind die Sicken in den oberen und/oder unteren Schwenkbacken eingebracht.

Auch ist es denkbar, dass die Kontaktftächen der Blechhalter zueinander kreisförmig ausgeführt sind, so dass bei der Schwenkbewegung ein Spalt zwischen dem Blech und den oberen bzw. unteren Schwenkbacken vermieden ist.

Die Figuren 7 und 8 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei dort die Blechhalter im Ober- und Unterteil drehbar gelagert sind. Beim Abwärtshub des Werkzeugteils bewegen sie sich nach außen und stützen sich auf die Druckbolzen der Ziehanlage der Presse oder auf beliebige Druckelemente, die hier nicht näher zu spezifizieren sind. Voranstehende Ausführungsbeispiele entsprechend den Figuren 7 und 8 sind als einfachste Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, zu verstehen. Solche Vorrichtungen lassen sich zur Herstellung einfacher Bauteile ohne Stufe verwenden.

Die Ausreckung des Blechs erfolgt ganz überwiegend durch das Schwenken der beiden Blechhalter nach außen. Durch die Drehbewegung der Blechhalter ist es erforderlich, dass die Kontaktflächen der Blechhalter zum Blech mit einer Kontur versehen werden, so dass ein Abrollen oder Abgleiten in einem gewissen Rahmen möglich ist.

Es ist denkbar, die Kontaktflächen der Blechhalter mit einer beispielsweise kreisförmigen Kontur auszustatten, um beim Schwenken sowohl nach außen als auch nach innen die Ausbildung eines druckfreien Spalts zwischen Blechhalter und Blech zu vermeiden, insbesondere wenn die Schwenkung nach innen größer ist als die vorangegangene Schwenkung nach außen ist dies von Vorteil.

Figur 7 zeigt den grundsätzlichen Werkzeugaufbau in Bezug auf die Vorkehrung schwenkbarer Blechhalter in Draufsicht. Es sind vier Blechhalter im Umriss vorgesehen. Die Anzahl und Größe der Blechhalter kann je nach Anforderung variieren. Um Spannungen auszugleichen, ist es üblich, mindestens zwei gegenüberliegende Blechhalter zu verwenden, so dass sich ein symmetrisches Spannungsbild ergibt.

Entsprechend der Darstellung in Figur 8 ist es möglich, die Blechhalter mit dem herkömmlichen Ziehen zu kombinieren. Dabei sind, zusätzlich gegenüber der in Figur 7 gezeigten Ausführung, herkömmliche starre Blechhaltersegmente A und B zu verwenden, die sich in Arbeitsrichtung der Presse bewegen. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist jedenfalls wesentlich, dass eine Kombination aller Blechhalter je nach Anforderung frei gewählt werden kann. Werden Schwenkblechhalter in Kombination mit herkömmlichen Blechhaltersegmenten verwendet, müssen die Blechhaltersegmente im Werkzeugoberteil gefedert ausgeführt sein, um die abweichende Funktion realisieren zu können. Figur 9 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Blechhaltern im geschlossenen Zustand.

Bei der Darstellung in Figur 10 sind zwei Stationen gezeigt. In der ersten Station ist das Blech angelegt und die Blechhalter sind geschlossen. Der Ziehvorgang kann in dieser Position der Blechhalter beginnen. Station 2 zeigt eine Situation, wonach die Blechhalter während des Abwärtshubs nach außen schwenken. Sie recken das Blech und spannen es über den Stempel. Am Ende dieses Vorgangs schließt die Matrize und gibt dem Teil die Endform.

Figur 11 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar in der oberen Stellung. An der Unterseite der Vorrichtung ist eine nicht weiter spezifizierte Krafteinheit angeordnet, die beispielsweise über Druckbolzen eine Kraft F auf bewegliche Lagerschalen überträgt. Die Krafteinheit arbeitet im Normalfall auf Verdrängung. Eine vorgebbare Kraft F entsteht, sobald das Werkzeugoberteil auf das zu verformende Blech aufsetzt und eine Sicke geformt wird.

Die Blechhalter sind im Ausgangszustand unter einem definierten Winkel zur Vertikalen angestellt. Dadurch entsteht eine Rotations kraft F_R, die größer ist als die zum Ausrecken des Blechs erforderliche Umformkraft.

Beim Schließen der Säcken bildet der Einsatz mit Steuerkurve einen Anschlag und verhindert ein unkontrolliertes Ausschwenken. Beim Abwärtshub bewegt sich ein Gleitelement entlang der Steuerkurve nach außen, wodurch das Blech ausgereckt wird.

Figur 12 zeigt den Werkzeugaufbau gemäß Figur 11 im geschlossenen Zustand. Die Blechhalter sind entlang der Kurve nach außen gefahren. Die Matrize hat das Bauteil ausgeformt. Das Blech (Ziehteil) ist in diesem Zustand fertig gezogen.

Figur 13 zeigt eine weitere Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Stationen. Mit dem in Figur 13 gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich komplexere Bauteile herstellen, beispielsweise Pkw-Dächer mit Stufe im Fertigteil. Dabei ist es möglich, dass die beiden Blechhalter gegen Ende des Ziehvorgangs wieder nach innen schwenken.

Durch den zusätzlichen Rückhub wird gegen Ende des Ziehvorgangs Blechmaterial freigegeben, wodurch die Fertigteilstufe reißerfrei ausformbar ist.

Der Rückhub kann durch Spannung des Blechs erfolgen. Während der Umformung des Blechs nimmt dessen Festigkeit durch Kaltverfestigung kontinuierlich zu. Der Rückhub wird eingeleitet, wenn die vom Blech auf die Blechhalter ausgeübte Kraft die zuvor angesprochene Kraft F_R überschreitet.

Der Rückhub lässt sich ebenso durch eine mechanische Steuerkurve erzwingen, wobei diese ein definiertes Ausrecken und Freigeben des Blechmaterials gewährleistet.

Station 1 gemäß Figur 13 zeigt eine Situation, in der die Blechhalter geschlossen sind. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Reckvorgang.

Station 2 zeigt, dass während des Abwärtshubs die Blechhalter nach außen gefahren werden. Dabei wird das Blech gereckt.

Station 3 zeigt das Werkzeug in der Endstellung. Während des Ausformens der Bauteilstufe durch die Matrize sind die Blechhalter nach innen gefahren und haben Blech nach innen nach fließen lassen.

Die Figuren 14 und 15 zeigen im Rahmen einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Wesentlichen die gleichen Stationen wie in den Figuren 11 und 12. Figur 16 zeigt den Rückhub.

Gegen Ende des Ziehvorgangs gleitet gemäß den Darstellungen in den Figuren 14 bis 16 das Gleitelement entlang der veränderten Steuerkurve und erzeugt eine Schwenkbewegung nach innen. Ebenso ist es denkbar, dass die Schwenkbewegung nach innen ausschließlich durch die erhöhte Spannung des Blechs realisiert wird. Die Figuren 17, 18 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wonach das Ausschwenken des Blechhalters über einen Zuganker begrenzt wird und wobei die Betätigung des Blechhalters durch die Presse erfolgt.

Das Zugelement ist in Form eines Zugankers ausgebildet und drehbar am Stempel befestigt. Es steuert beim Abwärtshub die horizontale Reckbewegung.

Anstelle eines Zugelements ist es denkbar, ein Druckelement zu verwenden. Die beiden Blechhalter werden dabei senkrecht eingebaut, d.h. mit geringerem Anstellwinkel oder ohne Anstellwinkel zur Vertikalen in der Ausgangsposition.

Station 1 zeigt in Figur 17, dass der Blechhalter geschlossen ist. In diesem Moment beginnt der Reckvorgang.

Station 2 gemäß Figur 18 zeigt das Ende des Hubs. Die Blechhalter sind während dem Abwärtshub nach außen gefahren und haben die Teilform ausgereckt.

Die Figuren 19 und 20 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die nach dem erfindungsgemäßen Prinzip, d.h. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, arbeitet. Dort ist ein Zugstab mit einer länglichen Öffnung vorgesehen, in der sich ein Anschlag des unteren Blechhalters bewegt. Dieser ist als Bolzen ausgeführt. Er kann auch andere - alternative - Geometrien aufweisen.

Wie in Figur 20 gezeigt, liegt der in Form eines Bolzens ausgebildete Anschlag während des Reckhubs an der äußeren Fläche der länglichen Öffnung an {Stationen 1 und 2 gemäß Figur 20).

Im unteren Werkzeugteil ist ein weiterer, drehbarer Anschlag vorgesehen. Gegen Ende des Ziehvorgangs trifft eine entsprechend gestaltete Gleitfläche des unteren Blechhalters auf den drehbaren Anschlag. Während der untere Blechhalter weiter nach unten verdrängt wird, gleitet die Gleitfläche an dem drehbaren Anschlag entlang. Der drehbare Anschlag passt sich durch die Drehbewegung der Winkeländerung des Schwenkblechhalters an. Durch das Abgleiten wird der Schwenkblechhalter zu einer Bewegung zum Stempel hin gezwungen, wodurch ausreichend Material zur reißerfreien Ausformung der Ziehstufe freigegeben wird. Der Anschlag des unteren Blechhalters, d.h. der Bolzen, läuft dabei in der länglichen Öffnung des Zugstabs nach innen.

Die voranstehende Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hat den Vorteil, dass es zwischen dem unteren Blechhalter und dem drehbaren Anschlag zu einer Flächenlast kommt. Dagegen tritt bei den zuvor erörterten Ausführungsbeispielen eine Linienlast zwischen dem Gleitelement und der Steuerkurve auf. Bei einer Realisierung einer solchen Flächenlast ist der Verschleiß reduziert und kann dadurch einer Beschädigung vorgebeugt werden. Insoweit ist die Realisierung einer Flächenlast zu bevorzugen. Zusätzlich lassen sich entsprechende Gleitelemente in Form von Normteilen verwenden, wodurch sich ein abermaliger Vorteil in Bezug auf die Kosten ergibt.

Weist das Bauteil über seinen Umfang unterschiedlichen Ziehtiefen auf, hat dies zur Folge, dass sich die Schwenkblechhalter in ihren Hubhöhen unterscheiden. Um ein Verkippen oder Verkanten der Vorrichtung zu vermeiden, ist eine Hubkompensation erforderlich.

Das in Fig. 21 dargestellte Detail zeigt eine Möglichkeit der Hubkompensation. Je nach Anforderung kann diese Zusatzfunktion an einem, mehreren oder allen Blechhalterpaaren eingesetzt werden. Wahlweise kann diese Funktion auch im Werkzeugunterteil eingebaut sein.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungs- beispieie einschränken.

Claims

A n s p r ü c h e

1. Verfahren zum Ziehen von Blechen mittels einer ein Werkzeugoberteil, ein Werkzeugunterteil, vorzugsweise Stempel und Matrize, und Blechhalter umfassenden Ziehvorrichtung, wobei das zu ziehende Blech im Randbereich durch die Blechhalter durch Klemmen gehalten wird und wobei zum Erhalt der notwendigen Festig keit Steif i gkeit des zu ziehenden Bauteils über plastische Dehnung ein Mindestmaß an Kaltverfestigung hervorgerufen wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Blechhalter während des Arbeitshubs des Werkzeugs nach außen, d.h. vom eigentlichen Ziehwerkzeug weg, schwenken und dass dabei das Blech gereckt wird, wobei das Blech vorzugsweise danach über eines der Werkzeugteile, vorzugsweise über den Stempel, gespannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter gegen Ende des Ziehvorgangs oder nach dem Ziehen nach innen, d.h. zum eigentlichen Ziehwerkzeug hin, schwenken und dabei Blechmaterial freigeben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft der Blechhalter über eine Druckeinrichtung bereitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft der Blechhalter über eines der Werkzeugteile bereitgestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung der Blechhalterpaare über eine Kurve definiert wird, an der entlang eines der Blechhalter vorzugsweise über ein Gleitelement gleitet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschwenken des Blechhalters über einen Zuganker begrenzt wird, wobei die Betätigung des Blechhalters durch die Presse erfolgt.

7. Vorrichtung zum Ziehen von Blechen mittels einer ein Werkzeugoberteil, ein Werkzeugunterteil, vorzugsweise Stempel und Matrize, und Blechhalter umfassenden Ziehvorrichtung, wobei das zu ziehende Blech im Randbereich durch die Blechhalter durch Klemmen gehalten wird und wobei zum Erhalt der notwendigen Festigkeit/Steifigkeit des zu ziehenden Bauteils über plastische Dehnung ein Mindestmaß an Kaltverfestigung hervorgerufen wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Blechhalter derart ausgelegt sind, dass sie während des Arbeitshubs des Werkzeugs nach außen, d.h. vom eigentlichen Ziehwerkzeug weg, schwenken und dabei das Blech recken und dass vorzugsweise danach über eines der Werkzeugteile, vorzugsweise über den Stempel, das Blech gespannt wird, spannen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter schwenkbar ausgeführt sind und während dem Abwärtshub eine Drehbewegung nach außen und/oder nach innen ausüben.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter auf zwei oder vier gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugs positioniert sind und/oder dass die Blechhalter zusammenwirkende Blechhalterpaare - obere und untere Blechhalter - umfassen, wobei insbesondere zum Umgreifen von Bauteilen mit nicht rechteckiger, trapezförmiger oder sonstwie irregulärer Kontur drei, fünf oder mehr Blechhalterpaare zum Umschließen des Bauteils vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter zusammenwirkende Blechhalterpaare - obere und untere Blechhalter - umfassen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechhalter als gegeneinander wirkende Schwenkelemente ausgeführt sind, deren Klemmkraft über eine zumindest auf einen Blechhalter wirkende Druckeinrichtung bereitstellbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung der Blechhalterpaare über eine Kurve definiert ist, an der entlang zumindest einer der Blechhalter vorzugsweise über ein Gleitelement gleitet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ausschwenken des Blechhalters über einen Zuganker begrenzt wird, wobei die Betätigung des Blechhalters durch die Presse erfolgt.