WO2013104650A1 - Vorrichtung und verfahren zum tiefziehen von schalenteilen mit integriertem kopf- und zargenbeschnitt - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum tiefziehen von schalenteilen mit integriertem kopf- und zargenbeschnitt Download PDF

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WO2013104650A1
WO2013104650A1 PCT/EP2013/050271 EP2013050271W WO2013104650A1 WO 2013104650 A1 WO2013104650 A1 WO 2013104650A1 EP 2013050271 W EP2013050271 W EP 2013050271W WO 2013104650 A1 WO2013104650 A1 WO 2013104650A1
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drawing die
trimming
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PCT/EP2013/050271
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Thomas Flehming
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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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
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing

Definitions

  • the invention relates to a device for the production of shell parts with at least one bottom, a frame and optionally a flange portion of a plane or
  • drawing die wherein the drawing die has a molding area and at least one trimming area, wherein the
  • the draw punch has a molding area and at least one trim area, wherein the molding area of the drawing die at the completion of the drawing process, the inner shape of the drawn and to be cut
  • Shell part with bottom, Zargen- and optionally flange has.
  • the invention relates to a method for the production of shell parts.
  • Shell parts having a bottom portion, a frame portion and optionally a flange portion are often made by drawing a flat or preformed metal sheet, preferably steel. From the prior art methods and apparatus for the production of in particular f ia affixed drawing parts are known with which from a flat board drawn parts by deep drawing and trimming can be made in a working stroke.
  • Drawing die is shown in the cited book on page 429. Due to the height-adjustable drawing die, the construction of the known from the prior art cutting-pull tool j edoch but relatively complex.
  • Flange area runs after the cut.
  • Flange area must also extend obliquely to the frame area to a scraping at the sharp cutting edge
  • Deep-drawing presses do not have a high-precision tool guide, so that trimming operations, in particular in the area of the base and frame area in Such presses are not possible or can only be carried out very difficult and expensive.
  • the present invention is the
  • Task to provide an apparatus and a method for the production of shell parts by deep drawing available, with which or with which with as few steps, the production of the shell part and
  • a dimensionally accurate trimming can be achieved at least in the frame and bottom region of the shell part.
  • the preamble of claim 1 is achieved in that the trimming area of the drawing punch forms a cutting contour with the forming area of the drawing die, with which a separation of the web is achieved during and at the conclusion of the drawing process
  • the trimming area of the drawing punch and the forming area of the drawing die are reached when retracting the
  • Cutting contour device and the finished shell part can be separated by completing the drawing process in the bottom area.
  • the preferably last drawing process can therefore a finished, drawn shell part with ground and
  • Frame trim can be generated.
  • Drawing punch or the drawing die forms the area which leads to the transformation of the substantially flat board or preformed board to the finished shell part.
  • the trimming area serves to provide material for a defect-free drawing operation, so that an e.g. wrinkle-free pulling the molding area of the board is guaranteed.
  • Shell part of the cutting area of the board, a finished shaped and trimmed shell part can be prepared in a preferably last drawing operation.
  • Forming region of the drawing die compared formed to the trimming area of the drawing die Preferably, the height difference between the trimming and shaping area corresponds at least to the wall thickness of the board to be reshaped. Due to the fact that the forming area of the drawing punch compared to
  • Trimming area of the drawing punch is formed deepened, a normal drawing operation is achieved, since this no additional material in the bottom area of the board is required due to the greater draw depth of the trim area of the drawing punch.
  • the height difference between the form and Beites Schemeerl allows a dimensionally stable and
  • the trimming area of the drawing punch is increased and the forming area of the drawing die is formed recessed or a combination of recessed and raised areas, for example the trimming area of the drawing punch with corresponding raised and recessed forming areas in the drawing die is used.
  • the shell part can be completely cut out during the drawing process from the formed board. This makes it possible, as in a conventional deep-drawing process, for example in
  • Material can then be removed via the cutting contour of the shell part, so that high-dimensional edge portions of the shell part, for example, in the flange to
  • Drawing dies in the floor and optionally in the flange area in Lengthwise varying engagement heights on. Due to the varying engagement heights, it is ensured that during the retraction of the drawing punch into the drawing die the engaged forming areas or cutting areas of the drawing die and the drawing die are about to complete
  • the various engagement heights between the molding area and the Beschni t Scheme the draw punch and / or the drawing die are provided by a designated inlet contour.
  • the inlet contour can be different
  • Shapes have.
  • a linear inlet contour which has varying inclinations in the cutting contour direction, different
  • Drawing punch provided in which a cutting edge is disposed in the corresponding region of the drawing die and / or in the drawing punch at least partially a cutting edge in the areas of the cutting contour of the drawing die provided in which a round inlet contour is provided in the drawing die.
  • Inlet contour i. the inlet contour has a radius instead of a “sharp” cutting edge, and "sharp"
  • Cutting edge can be done simultaneously during the drawing process with the initiation of the cutting process, an improved centering of the drawing punch in the drawing die. This results in a particularly accurate cut. It is also conceivable to use two striking "sharp" cutting edges.
  • At least the parts forming the Schneidko structure of the drawing punch and / or the drawing die as at least
  • a planar board support area is provided, so that the board in a simple manner before forming and
  • Trimming for example, automatically, can be inserted into the device.
  • the inlet contour has at least a radius of 0.5 mm and the cutting edge has a radius of 0.05 mm, in particular 0.02 mm maximum.
  • the flow of material can be additionally controlled by providing a hold-down device for holding down the sheet to be pulled during drawing.
  • preferably steel is inserted into the device and by retracting the drawing punch in the drawing die the
  • Cutting contour is cut so that a trimming area and a molding area of the board is at least partially separated and a finished shell part, which substantially the shape of the forming region of the drawing die and the
  • Drawing dies is produced. As already explained above, it is achieved by the inventive method using the device according to the invention that from a flat or preformed circuit board, a shell part can be produced preferably in a final drawing process, which at least in the bottom and
  • Curb area is cropped.
  • shell parts can be produced in a particularly economical manner. According to one embodiment of the method, this is formed by the forming region of the drawing die and the drawing die Shell part with completion of the drawing process completely separated from the trim area.
  • Flange area at least partially continuously starting from the first engaged areas of Sehneidkontur between the molding area and trim area of the drawing punch and drawing die.
  • Cutting contour is engaged at a certain depth of entry of the drawing punch, it is possible to achieve a continuous trimming the board during the drawing process or at the completion of the drawing process.
  • the board is in the closed state of the tool quenched, a press hardening can be achieved, provided that the material of the board is a transformation into an im
  • Substantial martensitic structure allows.
  • the invention is based on
  • Fig. 1b is a schematic plan view of a
  • Fig. 7 in a perspective view of the
  • FIG. 9 schematically shows an exemplary course of the
  • Fig. la in a perspective view of a shell part 1 with a bottom portion 2, a
  • corresponding shell part 1 can for example for
  • FIG. la a section line S, which indicates the section line, in which Figs. 2 to 4 are shown.
  • Starting material for example, the in Fig. lb) in a schematic plan view shown board 5, which has a trimming portion 5a and a forming portion 5b, wherein in the present embodiment, the
  • Trim area 5a is arranged circumferentially around the mold area 5b.
  • the trimming area 5a forms the area of the board, which after forming and trimming is no longer part of the finished shell part 1.
  • Corresponding trim and shaping areas are also provided in the device for producing the shell parts in order to differently shape and separate the different areas.
  • Section line S is shown in FIG. 2 shown.
  • Fig. 2 shows a planar board 5, which is inserted into a drawing die 6.
  • the drawing punch 7 comprises two hold-downs 7a, with which the material feeder can be controlled when pulling.
  • the drawing punch 7 has a trimming area 8 and a forming area 9.
  • the drawing die 6 also has a trimming area 8 'and a forming area 9'.
  • the molding area 9 of the drawing punch 7 has the inner mold 10 (FIG. 1) of the shell part and the mold area 9 'of the drawing die 6 has the outer mold 11 of the finished shell part 1.
  • Trimming area 8 of the drawing punch 7 forms with the
  • Forming area 9 'of the drawing die a cutting contour 12, which makes it possible to separate the molding area 5b of the formed board 5 and thus the shell part 1 at least in the bottom area 2 and in the frame area 4 from the cutting area 5a of the board 5. The separation takes place during the drawing process, as shown in FIGS. 3 and 4 is shown.
  • the cutting contour 12 is preferably provided by inserts 7b, 6a both in the drawing punch 7 and also in the drawing die 6 in order to be able to carry out a simple replacement when worn.
  • Drawing punch is formed recessed relative to the trimming area 8 of the drawing punch, wherein the height difference a between the cropping area and the shaping area of the
  • Drawing punch 7 or the trimming area 8 'of the drawing die 6 also circumferentially around the flange portion 4 of the finished
  • Shell part 1 so that the edges of the flange 4 are cut during the drawing process and thus are free of influences of the drawing process.
  • FIGS. 5 and 6 show, in a perspective view, the drawing and cutting process on a reshaped board 5, which has a trimming area 5a and a forming area 5b.
  • the cutting operation on the frame 3 of the later shell part 1 begins during the drawing process.
  • the shell part 1 or the shell part 1 is opened.
  • the forming area 5a of the board is completely removed until completion of the drawing process, FIG. 6.
  • the trimming is preferably carried out both in the frame area 3 and in the bottom area 2.
  • the flange 4 is cut free at the end of the drawing process.
  • FIG. 7 and FIG. 8 show an embodiment of the
  • FIG. 7 it can be clearly seen that the forming area 9 'in the drawing die is raised in relation to the immediately adjacent cutting area 8'.
  • the molding area 9 is formed recessed with respect to the immediately adjacent trimming area 8. This ensures that over the projecting areas of the trimming area 8 of the drawing punch 7, the board can be pulled wrinkle-free and without damage by the "sharp" edges of the tool to then the shape of the molding area 9 'or 9 of the drawing die 6 respectively of the drawing punch. 7 to accept.
  • the shell part 1 is completely trimmed over the cutting contour 12 of the drawing punch 7 or cutting contour 12 'of the drawing die 6.
  • Zargen Switzerland it comes to a complete overlap of the cut edges of the drawing punch 7 and the drawing die. 6
  • section line 16 Engaging and cutting is shown as section line 16.
  • the section line 16 shows a varying height, so that the cutting process begins first in the areas 16a and increases with increasing depth of entry of the
  • the hehstempel 7 is equipped with a recessed molding area 9.
  • Drawing die 6 of the embodiment has a raised mold portion 9 '. It is also conceivable, as already stated, that the drawing die 6 a recessed
  • Forming area or a combination of both is provided.
  • shell parts 1 can be made significantly more economical.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Schalenteilen mit wenigstens einem Boden- (2), einem Zargen- (3) und optional einem Flanschbereich (4) aus einer ebenen oder vorgeformten Platine (5) mit einem Ziehgesenk (6) sowie einem Ziehstempel (7), wobei das Ziehgesenk einen Formbereich (9') und mindestens einen Beschnittbereich (8') aufweist, wobei der Formbereich des Ziehgesenks bei Abschluss des Ziehvorgangs die Außenform (11) des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils im Boden-, Zargen- und optional im Flanschbereich aufweist, der Ziehstempel einen Formbereich und mindestens einen Beschnittbereich aufweist, wobei der Formbereich des Ziehstempels bei Abschluss des Ziehvorgangs die Innenform (10) des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils mit Boden-, Zargen- und optional einen Flanschbereich aufweist. Der Beschnittbereich des Ziehstempels bildet mit dem Formbereich des Ziehgesenks eine Schneidkontur, mit welcher während und bei Abschluss des Ziehvorganges eine Trennung des Beschnitt- und Formbereichs (5a, 5b) der Platine zumindest im Zargen- und Bodenbereich des fertig geformten Schalenteils vorzugsweise im letzten Ziehvorgang durchführbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Tiefziehen von Schalenteilen mit integriertem Kopf- und Zargenbeschnitt
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Schalenteilen mit wenigstens einem Boden- , einem Zargen- und optional einem Flanschbereich aus einer ebenen oder
vorgeformten Platine mit einem Ziehgesenk sowie einem
Ziehstempel , wobei das Ziehgesenk einen Formbereich und mindestens einen Beschnittbereich aufweist , wobei der
Formbereich des Ziehgesenks bei Abschluss des Ziehvorgangs die Außenform des zu ziehenden und zu schneidenden
Schalenteils im Boden- , Zargen- und optional im
Flanschbereich aufweist , der Ziehstempel einen Formbereich und mindestens einen Beschnittbereich aufweist , wobei der Formbereich des Ziehstempels bei Abschluss des Ziehvorgangs die Innenform des zu ziehenden und zu schneidenden
Schalenteils mit Boden- , Zargen- und optional Flanschbereich aufweist . Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen. Schalenteile , welche einen Bodenbereich, einen Zargenbereic und optional einen Flanschbereich aufweisen, werden häufig durch Ziehen einer ebenen oder vorgeformten Platine aus Metall , vorzugsweise aus Stahl hergestellt . Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von insbesondere f ianschbehafteten Ziehteilen bekannt , mit welchen aus einer ebenen Platine Ziehteile durch Tiefziehen und Beschneiden in einem Arbeitshub hergestellt werden können . So ist aus dem Fachbuch „Schnitt-, Stanz- und Ziehwerkzeuge" , Ohler und Kaiser, 8. Auflage (2001) bekannt, das Ziehgesenk, welches den Bodenbereich, Zargenbereich und Flanschbereich des herzustellenden Ziehteils umfasst , höhenverschiebbar auszuführen, um nach dem durchgeführten Ziehvorgang das fertige Ziehteil am Flansch außerhalb der zusammen gefahrenen Werkzeugteile (Gesenk und Stempel ) zu beschneiden, so dass im Ergebnis das gewünschte ,
flanschbehaftete Ziehteil in einem Arbeitshub des
Ziehstempels gefertigt werden kann. Ein entsprechendes
Ziehgesenk ist in dem genannten Fachbuch auf Seite 429 dargestellt . Aufgrund des höhenverschiebbaren Ziehgesenks ist der Aufbau des aus dem Stand der Technik bekannten Schneid- Zug-Werkzeugs j edoch relativ komplex.
Ferner gibt es bereits im Stand der Technik Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur Herstellung von Ziehteilen mit integriertem Beschnitt , welche zur Vermeidung eines Schabens des Flanschbereichs an der Schneidkante des
Ziehstempels den Schneidvorgang in einem Streckziehschri t der Platine durchführen, so dass beim Schneidvorgang das Material unter starker Zugbelastung steht und der
Flanschbereich nach dem Schnitt entsprechend nachläuft.
Aufgrund des relativ unkontrollierten Nachlaufens des
Flanschbereichs können so hergestellte Ziehteile nicht mit hoher ProzessSicherheit maßgenau gefertigt werden.
Schließlich besteht ein weiteres Problem darin, dass der
Flanschbereich zusätzlich schräg zum Zargenbereich verlaufen muss , um ein Schaben an der scharfen Schneidkante zu
vermeiden . Ein oft gewünschter rechtwinkliger Verlauf des Flanschbereichs zum Zargenbereich ist nicht in einem
Verfahrensschritt herstellbar. TiefZiehpressen haben keine hochgenaue Werkzeugführung, so dass BeschnittOperationen, insbesondere im Bereich des Boden- und Zargenbereichs in solchen Pressen nicht möglich sind oder nur sehr schwierig und aufwendig durchgeführt werden können .
Mit der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2011 050 002.2 hat die Anmelderin zwar eine Lösung für den Beschnitt des Flanschbereiches in einem Arbeitsschritt während des Ziehens erzielt . Allerdings besteht ein ähnliches Problem auch für den Kopfbeschnitt einer gezogenen Platine . Bisher werden mindestens zwei Verfahrensschritte verwendet , nämlich Ziehen der Platine und Durchführung des Beschnitts . Erfolgt zusätzlich noch ein sogenannter Kopf eschnitt im Boden- und Zargenbereich und ggf . im Flanschbereich eines Schalenteils , sind meistens zusätzliche Schnittschritte erforderlich.
Hiervon ausgehend liegt der vor1iegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde , eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen durch Tiefziehen zur Verfügung zu stellen, mit welcher bzw. mit welchem mit möglichst wenig Arbeitsschritten die Herstellung des Schalenteils und
gleichzeitig ein maßhaltiger Beschnitt zumindest im Zargen- und Bodenbereich des Schalenteils erreicht werden kann .
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruches 1 dadurch gelöst , dass der Beschnittbereich des Ziehstempels mit dem Formbereich des Ziehgesenks eine Schneidkontur bildet , mit welcher während und bei Abschluss des Ziehvorganges eine Trennung des
Beschnitt- und Formbereichs der Platine zumindest im Zargen- und Bodenbereich des fertig geformten Schalenteils
vorzugsweise im letzten Ziehvorgang durchführbar ist . Durch die Bereitstellung der Schneidkontur zwischen dem
Beschnittbereich des Ziehstempels und dem Formbereich des Ziehgesenks wird erreicht , dass beim Einfahren des
Ziehstempels in das Ziehgesenk die im Ziehgesenk eingelegte Platine zunächst im Zargenbereich in Eingriff mit der
Schneidkontur gerät und das fertig gezogene Schalenteil mit Abschließen des Ziehvorgangs im Bodenbereich getrennt werden kann . I dem vorzugsweise letzten Ziehvorgang kann daher ein fertiges , gezogenes Schalenteil mit Boden- und
Zargenbeschnitt erzeugt werden . Der Formbereich des
Ziehstempels bzw. des Ziehgesenks bildet den Bereich, welcher zur Umformung der im Wesentlichen ebenen Platine oder auch vorgeformten Platine zum fertigen Schalenteil führt . Der Beschnittbereich dient dazu, Material für einen fehlerfreien Ziehvorgang bereitzustellen, so dass ein z.B. faltenfreies Ziehen des Formbereichs der Platine gewährleistet ist . Durch die Trennung des Zargen- und Bodenbereichs des fertigen
Schalenteils vom Beschnittbereich der Platine kann ein fertig geformtes und beschnittenes Schalenteil in einem vorzugsweise letzte Ziehvorgang hergestellt werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist der Formbereich des Ziehstempels im Vergleich zum Beschnittbereich des Ziehstempels vertieft und der
Formbereich des Ziehgesenks im Vergleich zum Beschnittbereich des Ziehgesenks erhöht ausgebildet . Vorzugsweise entspricht die Höhendifferenz zwischen Beschnitt- und Formbereich mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine . Dadurch, dass der Formbereich des Ziehstempels im Vergleich zum
Beschnittbereich des Ziehstempels vertieft ausgebildet ist , wird ein normaler Ziehvorgang erreicht , da hierdurch kein zusätzliches Material im Bodenbereich der Platine aufgrund der größeren Ziehtiefe des Beschnittbereichs des Ziehstempels benötigt wird . Zudem ermöglicht die Höhendifferenz zwischen den Form- und Beschnittbereicherl ein maßhaltiges und
vollständiges Trennen des fertig hergestellten Schalenteils während und bei Abschluss des Ziehvorgangs. Denkbar ist auch, dass der Beschnittbereich des Ziehstempels erhöht und der Formbereich des Ziehgesenks vertieft ausgebildet ist oder auch eine Kombination von vertieften und erhöhten Bereichen beispielsweise des Beschnittbereichs des Ziehstempels mit korrespondierenden erhöhten und vertieften Formbereichen im Ziehgesenk verwendet wird .
Verläuft die Schneidkontur des Ziehstempels oder des
Ziehgesenks durch den Zargen-, Boden- und optional den
Flanschbereich der Halbschale , kann das Schalenteil während des Ziehvorgangs vollständig aus der umgeformten Platine freigeschnitten werden . Damit besteht die Möglichkeit , wie in einem konventionellen Tiefziehvorgang beispielsweise im
Flanschbereich zusätzliches Material zur Verfügung zu
stellen, welches beim Ziehvorgang nachfließen kann, um den Flanschbereich spezifisch auszuformen . Überschüssiges
Material kann über die Schneidkontur dann von dem Schalenteil entfernt werden, so dass hochmaßhaltige Kantenbereiche des Schalenteils auch beispielsweise im Flanschbereich zur
Verfügung gestellt werden können .
Um die Schneidkräfte , welche während des iehvorgangs
auftreten, zu erniedrigen, weist gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Vorrichtung die Schneidkontur zwischen Beschnittbereich des Ziehstempels und Formbereich des
Ziehgesenks im Boden- und optional im Flanschbereich in Längsrichtung variierende Eingriffshöhen auf . Durch die variierenden Eingriffshöhen wird gewährleiste , dass während des Einfahrens des Ziehstempels in das Ziehgesenk die in Eingriff geratenen Formbereiche bzw. Beschnittbereiche von Ziehstempel und Ziehgesenk kurz vor Abschluss des
Ziehvorgangs zu unterschiedlichen Einfahrtiefen des
Ziehstempels in Eingriff geraten und damit ein fortlaufender Trennprozess entlang der Schneidkontur, welcher punkt- oder bereichsweise beginnt, gewährleistet wird. Dadurch, dass der Formbereich und der Beschnittbereich der gezogenen Platine nicht entlang der gesamten Länge der Schneidkontur
gleichzeitig getrennt werden, ist gewährleistet , dass die Schneidkräfte moderat bleiben und der in den Fachkreisen bekannte „ Schnittschlag" im Wesentlichen verhindert werden kann .
Vorzugsweise werden die verschiedenen Eingriffshöhen zwischen dem Formbereich und dem Beschni tbereich des Ziehstempels und/oder des Ziehgesenks durch eine vorgesehene Einlaufkontur bereitgestellt . Die Einlaufkontur kann unterschiedliche
Formen aufweisen . So ist es beispielsweise möglich, durch eine lineare Einlaufkontur, welche in Schneidkonturrichtung variierende Neigungen aufweist , unterschiedliche
Eingriffshöhen zu gewährleisten .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Ziehstempel eine runde Einlaufkontur zumindest teilweise in Bereichen der Schneidkontur des
Ziehstempels vorgesehen, in denen im korrespondierenden Bereich des Ziehgesenks eine Schneidkante angeordnet ist und/oder im Ziehstempel zumindest teilweise eine Schneidkante in den Bereichen der Schneidkontur des Ziehgesenks vorgesehen, in denen im Ziehgesenk eine runde Einlaufkontur vorgesehen ist . Durch die Kombination von runder
Einlaufkontur, d.h. die Einlaufkontur besitzt einen Radius anstatt einer „ scharfen" Schneidkante , und „ scharfer"
Schneidkante kann gleichzeitig während des Ziehvorgangs mit Einleiten des Schneidvorgangs eine verbesserte Zentrierung des Ziehstempels im Ziehgesenk erfolgen . Hierdurch ergibt sich eine besonders genaue Schnittführung . Denkbar ist auch die Verwendung von zwei aufeinander treffenden „ scharfen" Schneidkanten .
Bevorzugt sind zumindest die die Schneidko tur bildenden Teile des Ziehstempels und/oder des Ziehgesenks als
austauschbare Einsätze ausgebildet , da diese erhöhtem
Verschleiß unterworfen sind und dann einfach ausgetauscht werden können .
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist wahlweise ein ebener Platinenauflagebereich vorgesehen, so dass die Platine auf einfache Weise vor dem Umformen und
Beschneiden, beispielsweise automatisch, in die Vorrichtung eingelegt werden kann .
Besonders gute Schneidergebnisse konnten gemäß einer nächsten Ausführungsform der Vorrichtung dadurch erreicht werden, dass die Einlaufkontur mindestens einen Radius von 0 , 5 mm und die Schneidkante einen Radius von ma imal 0,05 mm, insbesondere maximal 0,02 mm aufweist . Hierdurch wird eine besonders gute Zentrierung des Ziehstempels beim Ziehen und Beschneiden der Platine erreicht , so dass eine sehr gute Maßha11igkeit gewährleistet werden kann . Schließlich kann der Materialfluss während des Ziehvorgangs zusätzlich dadurch gesteuert werden, dass ein Niederhalter zum Niederhalten der zu ziehenden Platine während des Ziehens vorgesehen ist .
Gemäß einer nächsten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen mit einem Boden- , Zargen- und optional einem Flanschbereich aus einer ebenen oder vorgeformten
Platine durch Ziehen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst , wobei eine Platine aus Metall ,
vorzugsweise Stahl , in die Vorrichtung eingelegt wird und durch Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk die
Platine gezogen und während des Umformvorganges zumindest im Boden- und Zargenbereich durch die bereitgestellte
Schneidkontur beschnitten wird, so dass ein Beschnittbereich und ein Formbereich der Platine zumindest teilweise getrennt wird und ein fertiges Schalenteil , welches im Wesentlichen die Form des Formbereichs des Ziehstempels und des
Ziehgesenks aufweist, hergestellt wird. Wie bereits zuvor erläutert , wird durch das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht , dass aus einer ebenen oder vorgeformten Platine ein Schalenteil vorzugsweise in einem letzten Ziehvorgang hergestellt werden kann, welches gleichzeitig zumindest im Boden- und
Zargenbereich beschnitten ist . Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf besonders wirtschaftliche Art und Weise Schalenteile hergestellt werden . Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das durch den Formbereich des Ziehstempels und des Ziehgesenks geformte Schalenteil mit Abschluss des Ziehvorganges vollständig vom Beschnittbereich abgetrennt .
Alternativ ist es auch gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens möglich, entlang der Schnittlinie bereichsweise Material , vorzugsweise in Form von Stegen, stehen zu lassen, d.h. eine unterbrochene Schnittlinie zu erzeugen, wodurch das Schalenteil zumindest teilweise noch mit dem Beschnittbereich verbunden ist und zugleich aus dem Werkzeug entnommen werden kann . In einem weiteren Trennprozess kann dann der
Beschnittbereich von dem Gut-Teil getrennt v/erden .
Um die Schneidkräfte während des Beschneidens der Platine moderat zu halten und den sogenannten „ Schnittschlag" im Wesentlichen zu verhindern, erfolgt vorzugsweise das
Beschneiden der Platine im Boden- und optional im
Flanschbereich zumindest teilweise fortlaufend beginnend von den zuerst im Eingriff stehenden Bereichen der Sehneidkontur zwischen Formbereich und Beschnittbereich des Ziehstempels und Ziehgesenks . Dadurch, dass nicht die vollständige
Schneidkontur im Eingriff bei einer bestimmten Einfahrtiefe des Ziehstempels steht , besteht die Möglichkeit , einen fortlaufenden Beschnitt der Platine während des Ziehvorgangs bzw. bei Abschluss des Ziehvorgangs zu erzielen .
Schließlich ist es besonders vorteilhaft bei Platinen aus Stahl , wenn diese Platinen warmumgeformt werden . Bei einer Warmumfor ung einer Stahlplatine wird die Platine
vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb des AC3 - Temperaturpunktes erhitzt , warm umgeformt , so dass ein leichter umzuformendes Gefüge in der Platine vorliegt . ird die Platine im geschlossenen Zustand des Werkzeugs abgeschreckt , kann ein Presshärten erreicht werden, sofern der Werkstoff der Platine eine Umwandlung in ein im
Wesentlichen martensitisches Gefüge zulässt . Im Weiteren soll die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden . Die Zeichnung zeigt in
Fig. la) in einer perspektivischen Darstellung ein typisches Schalenteil , welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden soll ,
Fig. 1b) eine schematische Draufsicht auf eine
umzuformende Platine vor dem Ziehen und
Beschneiden,
Fig . 2 bis 4 in einer schematisehen Schnittansieht entlang der Schnittlinie S in Fig . la) ein
Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung mit eingelegter Platine während verschiedener Zeitpunkte des Ziehvorganges ,
Fig . 5 und 6 in einer perspektivischen Darstellung ein
Ausführungsbeispiel einer tiefgezogenen und geschnittenen Platine zu verschiedenen
Zeitpunkten des Ziehvorganges ,
Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung das
Ziehgesenk des Ausfuhrungsbeispiels aus Fig . 2 bis 6, Fig . 8 in einer perspektivischen Darstellung den
Ziehstempel des Ausführungsbeispiels aus Fig . 2 bis 6 und Fig . 9 schematisch einen beispielhaften Verlauf der
Eingriffshöhe entlang der Schneidkontur im Boden- und optional im Flanschbereich .
Zunächst zeigt Fig . la) in einer perspektivischen Darstellung ein Schalenteil 1 mit einem Bodenbereich 2 , einem
Zargenbereich 3 und einem Flanschbereich 4. Ein
entsprechendes Schalenteil 1 kann beispielsweise zur
Herstellung eines Trägers eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, wobei das Schalenteil 1 beispielsweise mit einem weiteren Schalenteil über die Flansche 4 verbunden wi d und so einen stabilen Hohlkörper bilden kann . Ferner zeigt Fig . la) eine Schnittlinie S , welche die Schnittlinie angibt , in welcher die Fig. 2 bis 4 dargestellt sind . Ausgangsmaterial kann beispielsweise die in Fig . lb) in einer schematisehen Draufsicht gezeigte Platine 5 sein, welche einen Beschnittbereich 5a und einen Formbereich 5b aufweist , wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Beschnittbereich 5a den Formbereich 5b umlaufend angeordnet ist. Der Beschnittbereich 5a bildet den Bereich der Platine , welcher nach dem Umformen und Beschneiden nicht mehr Teil des fertigen Schalenteils 1 ist . Korrespondierende Beschnitt- und Formbereiche sind auch in der Vorrichtung zur Herstellung der Schalenteile vorgesehen, um die verschiedenen Bereiche unterschiedlich umzuformen und voneinander zu trennen . Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schalenteils 1 aus einer Platine 5 entlang der
Schnittlinie S ist in Fig . 2 dargestellt . Fig . 2 zeigt eine ebene Platine 5, welche in ein Ziehgesenk 6 eingelegt ist . Der Ziehstempel 7 umfasst zwei Niederhalter 7a, mit welchen der Materialeinzug beim Ziehen gesteuert werden kann.
Zusätzlich weist der Ziehstempel 7 einen Beschnittbereich 8 und einen Formbereich 9 auf . Das Ziehgesenk 6 weist ebenfalls einen Beschnittbereich 8 ' und einen Formbereich 9 ' auf . Der Formbereich 9 des Ziehstempels 7 weist die Innenform 10 ( Fig . 1) des Schalenteils und der Formbereich 9 ' des Ziehgesenks 6 die Außenform 11 des fertigen Schalenteils 1 auf . Der
Beschnittbereich 8 des Ziehstempels 7 bildet mit dem
Formbereich 9 ' des Ziehgesenks eine Schneidkontur 12 , welche es ermöglicht, den Formbereich 5b der umgeformten Platine 5 und damit das Schalenteil 1 zumindest im Bodenbereich 2 und im Zargenbereich 4 vom Beschnittbereich 5a der Platine 5 zu trennen . Die Trennung erfolgt während des Ziehvorganges , wie in den Fig . 3 und 4 gezeigt wird . Die Schneidkontur 12 wird sowohl im Ziehstempel 7 und auch im Ziehgesenk 6 vorzugsweise durch Einsätze 7b, 6a bereitgestellt , um bei Verschleiß einen einfachen Austausch vornehmen zu können .
Wie in Fig . 3 dargestellt taucht zunächst der Ziehstempel 7 in das Ziehgesenk 6 ein und verformt die Platine 5 mit dem vorstehenden Beschnittbereich 8 derart , dass die Platine im Formbereich 9 bzw . 9 ' des Ziehgesenks 6 bzw. des Ziehstempels 7 faltenfrei gezogen wird. Dies wird beispielsweise dadurch gewährleistet , dass , wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig . 3 und 4 darges ellt , der Formbereich 9 des
Ziehstempels vertieft gegenüber dem Beschnittbereich 8 des Ziehstempels ausgebildet ist , wobei die Höhendifferenz a zwischen dem Beschnittbereich und dem Formbereich des
Ziehs empels zumindest die Wanddicke der Platine beträgt. Wie in Fig . 3 ebenfalls dargestellt , weist der Formbereich 9' des Ziehgesenks beim Übergang zum Beschnittbereich 8' eine
Einlaufrundung 13 auf . Diese Einlaufrundung 13 verbesse t zusammen mit der im Ziehstempel beim Übergang vom Formbereich 9 in den Beschnittbereich 8 vorgesehenen Schneidkante 14 eine Zentrierung des Ziehstempels ohne aufwendige
Führungsmaßnahmen . Taucht der Ziehstempel 7 nun noch tiefer in das Ziehgesenk 6 ein und erreicht seine Endposition, wird über die Schneidkante 14 und die Einlaufrundung 13 das
Schalenteil 1 im Formbereich von dem Beschnittbereich 15 der umgeformten Platine getrennt , so dass die Schneidlinie durch den Zargenbereich 3 und den Bodenbereich 2 des Schalenteils 1 verläuft. Vorzugsweise verläuft der Beschnittbereich 8 des
Ziehstempels 7 bzw. der Beschnittbereich 8 ' des Ziehgesenks 6 auch umlaufend um den Flanschbereich 4 des fertigen
Schalenteils 1 , so dass die Kanten des Flanschbereichs 4 während des Ziehvorgangs beschnitten werden und damit frei von Einflüssen des Ziehvorganges sind .
Die Fig . 5 und 6 zeigen in einer perspektivischen Darstellung den Zieh- und Schneidvorgang an einer umgeformten Platine 5 , welche einen Beschnittbereich 5a sowie einen Formbereich 5b aufweist. Wie in Fig . 5 zu erkennen ist , beginnt während des Ziehvorgangs der Schneidvorgang an der Zarge 3 des späteren Schalenteils 1. Bei Fortschreiten des Ziehvorganges wird das Schalenteil 1 bzw . der Formbereich 5a der Platine bis zum Abschluss des Ziehvorganges vollständig herausgetrennt , Fig . 6. Der Beschnitt erfolgt vorzugsweise sowohl im Zargenbereich 3 als auch im Bodenbereich 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird zusätzlich der Flanschbereich 4 am Ende des Ziehvorganges frei geschnitten .
Fig . 7 und Fig . 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel des
Ziehstempels 7 bzw. des Ziehgesenks 6 in einer
perspektivischen Darstellung . In Fig . 7 ist gut zu erkennen, dass der Formbereich 9 ' im Ziehgesenk erhöht ist gegenüber dem unmittelbar angrenzenden Beschnittbereich 8 ' . Im Gegenzug ist im Ziehstempel 7 , welcher in. Fig . 8 dargestellt ist , der Formbereich 9 vertieft gegenüber dem unmittelbar angrenzenden Beschnittbereich 8 ausgebildet . Hierdurch wird erreicht , dass über die vorstehenden Bereiche des Beschnittbereichs 8 des Ziehstempels 7 die Platine faltenfrei und ohne Beschädigung durch die „ scharfen" Kanten des Werkzeugs gezogen werden kann, um anschließend die Form des Formbereichs 9 ' oder 9 des Ziehgesenks 6 respektive des Ziehstempels 7 anzunehmen.
Gleichzeitig wird über die Schneidkontur 12 des Ziehstempels 7 bzw. Schneidkontur 12 ' des Ziehgesenks 6 das Schalenteil 1 fertig beschnitten . Im Zargenbereich kommt es zu einer vollständigen Überdeckung der Schnittkanten des Ziehstempels 7 und des Ziehgesenks 6.
In Fig . 9 ist nun schematisch die Schneidkontur 12 des
Ziehstempels 7 für den Boden- und ggf . Flanschbereich
dargestellt . Die Eingriffshöhe 16, also die Höhe , bei welcher der Ziehstempel 7 und das Ziehgesenk 6 die Platine 5 in
Eingriff nehmen und schneiden, ist als Schnittlinie 16 dargestellt . Die Schnittlinie 16 zeigt eine variierende Höhe , so dass der Schneidprozess zunächst in den Bereichen 16a beginnt und sich mit zunehmender Einfahrtiefe des
Ziehstempels in Pfeilrichtung fortsetzt . Hierdurch können die Schneidkräfte moderat gehalten werden . Für den Verlauf der Eingriffslinie 7 der Schneidkontur 12 sind unterschiedliche Formen denkbar, beispielsweise ein linearer, ein
wellenförmiger oder beispielsweise ein sägezahnartiger
Verlauf .
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der iehstempel 7 mit einem vertieften Formbereich 9 ausgestattet . Das
Ziehgesenk 6 des Ausführungsbeispiels weist einen erhöhten Formbereich 9 ' auf . Denkbar ist aber auch, wie bereits ausgeführt , dass das Ziehgesenk 6 einen vertieften
Formbereich und der Ziehstempel 7 einen vorstehenden
Formbereich aufweist oder eine Kombination von beidem vorgesehen ist . Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann wie bereits erläutert eine ebene oder beispielsweise
vorgeformte Platine 5 in einem letzten Ziehvorgang zu einem Schalenteil 1 mit optionalem Flanschbereich 4 umgeformt, und gleichzeitig fertig beschnitten werden. Der typische
Kopfbeschnitt der Ziehteile , welcher üblicherweise in mehreren Arbeitsgängen erfolgt , ist dann nicht mehr
notwendig . Die Herstellung von Schalenteilen 1 kann dadurch deutlich wirtschaftlicher erfolgen .

Claims

Pat ent an sprüche
Vorrichtung zur Herstellung von Schalenteilen ( 1) mit wenigstens einem Boden- (2) , einem Zargen- (3) und optional einem Flanschbereich (4) aus einer ebenen oder vorgeformten Platine (5) mit einem Ziehgesenk (6) sowie einem Ziehstempel (7), wobei das Ziehgesenk (6) einen Formbereich ( 9 ' ) und mindestens einen Beschnittbereich ( 8 ' ) aufweist , wobei der Formbereich ( 9 ' ) des Ziehgesenks (6) bei Abschluss des Ziehvorgangs die Außenform ( 11 ) des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils ( 1) im Boden-
(2), Zargen- (3) und optional im Flanschbereich (4 ) aufweist, der Ziehstempel (7) einen Formbereich (9) und mindestens einen Beschnittbereich (8) aufweist , wobei der Formbereich (9) des Ziehstempels (7) bei Abschluss des Ziehvorgangs die Innenform ( 10 ) des zu ziehenden und zu schneidenden Schalenteils (1) mit Boden-, Zargen- und optionalen Flanschbereich (2,
3,
4) aufweist ,
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 Beschnittbereich (8) des Ziehstempels (7) mit dem Formbereich ( 9 ' ) des Ziehgesenks (6) eine Schneidkon ur (12 ) bildet , mit welcher während und bei Abschluss des Ziehvorganges eine Trennung des Beschnitt- und
Formbereichs (5a, 5b) der Platine
(5) zumindest im Zargen- , Boden- (2,3) und optional im Flanschbereich (4) des fertig geformten Schalenteils (1) vorzugsweise im letzten Ziehvorgang durchführbar ist . Vorrichtung 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 der Formbereich (9) des Ziehstempels (7) im Vergleich zum Beschnittbereich (8) des Ziehstempels (7) vertieft und der Formbereich ( 9 ' ) des Ziehgesenks (6) im Vergleich zum Beschnittbereich ( 8 ' ) des Ziehgesenks
(6) erhöht
ausgebildet ist .
Vorrichtung 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 die Schneidkontur durch den Zargen- , Boden- und durch den Flanschbereich (2,3,4) des Schalenteils ( 1) verläuft .
Vorrichtung 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 Schneidkontur ( 12 ) zwischen Beschnittbereich (8) des Ziehstempels
(7) und Formbereich ( 9 ' ) des Ziehgesenks (6) im Boden- und optional im Flanschbereich (3 , 4) in
Längsrichtung variierende Eingriffshöhen (16) aufweist .
Vorrichtung 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 zwischen dem Formbereich (9,9') und dem Beschnittbereich (8,
8') des Ziehstempels (7) und/oder des Ziehgesenks (6) eine Einlaufkontur ( 13 , 14 ) vorgesehen ist .
Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 5 ,
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 im Ziehstempel (7) eine runde Einlaufkontur zumindest teilweise in Bereichen der Schneidkontur (12 ) des
Ziehstempels (7) vorgesehen ist , in denen im
korrespondierenden Bereich des Ziehgesenks (6) eine Schneidkante angeordnet ist und/oder im Ziehstempel (7) zumindest teilweise eine Schneidkante ( 14 ) in den
Bereichen der Schneidkontur (12 ) des Ziehgesenks (6) vorgesehen ist, in denen im Ziehgesenk (6) eine runde Einlaufkontur (13 ) vorgesehen ist.
Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 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 die die Sehneidkontur (12) bildenden Teile des
Ziehstempels (7) und/oder des Ziehgesenks (6) als
austauschbare Einsätze (7b, 6a) ausgebildet sind .
Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 7 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a die Einlaufkontur (13) mindestens einen Radius von und die Schneidkante (14) einen Radius von maximal mm aufweist, ,
9. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 8 ,
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 Niederhalter (7a) zum Niederhalten der zu ziehenden Platine (5) während des Ziehens vorgesehen ist .
Verfahren zur Herstellung von Schalenteilen mit einem Boden- , Zargen- und einem optionalen Flanschbereich aus einer ebenen oder vorgeformten Platine durch Ziehen unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Platine in die Vorrichtung eingelegt wird und durch Einfahren des Ziehstempels in das
Ziehgesenk die Platine gezogen und während des
Umformvorganges zumindest im Boden- und Zargenbereich durch die bereitgestellte Schneidkontur beschnitten wird, so dass ein Beschnittbereich und ein Formbereich der Platine zumindest teilweise getrennt wird und ein fertiges Schalenteil , welches im Wesentlichen die Form des Formbereichs des Ziehstempels und des Ziehgesenks aufweist, hergestellt wird .
1. Verfahren nach Anspruch 10,
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 das durch den Formbereich des Ziehstempels und des
Ziehgesenks gezogene Schalenteil mit Abschluss des
Ziehvorganges vollständig vom Beschnittbereich der Platine abgetrennt wird .
2. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 ,
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 das Beschneiden der Platine im Boden- und optional im Flanschbereich zumindest teilweise fortlaufend beginnend von den zuerst im Eingriff stehenden Bereichen der Schneidkontur zwischen Formbereich und Beschnittbereich des Ziehstempels und Ziehgesenks erfolgt .
3. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12
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 Platine warmumgeformt wird .
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