WO2021165255A1 - Verfahren zum herstellen von umgeformten blechteilen und vorrichtung - Google Patents

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WO2021165255A1
WO2021165255A1 PCT/EP2021/053761 EP2021053761W WO2021165255A1 WO 2021165255 A1 WO2021165255 A1 WO 2021165255A1 EP 2021053761 W EP2021053761 W EP 2021053761W WO 2021165255 A1 WO2021165255 A1 WO 2021165255A1
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WO
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sheet metal
tool part
locking
tool
upper tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/053761
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English (en)
French (fr)
Inventor
Henry Dollmann
Arndt MARX
Original Assignee
Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
Application filed by Thyssenkrupp System Engineering Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Publication of WO2021165255A1 publication Critical patent/WO2021165255A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • B21D22/225—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks with members for radially pushing 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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/21—Deep-drawing without fixing the border of the blank
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks

Definitions

  • the invention relates to a method for producing high-dimensional sheet metal parts by means of forming.
  • sheet metal components that are intended to depict a certain three-dimensional geometry are manufactured using sheet metal forming processes, e.g. deep drawing, body drawing, crash forming and folding or the like.
  • sheet metal forming processes e.g. deep drawing, body drawing, crash forming and folding or the like.
  • deep drawing for example, a flat sheet metal board is held between a die and a hold-down device and pulled into a correspondingly designed recess in the die via a punch.
  • these forming processes can be carried out one after the other in order to obtain the finished shape of the sheet metal component.
  • the disadvantage of these conventional methods is the tendency of the sheet metal component to spring back or open to a certain extent when it is removed from the tool.
  • This springback is due to a homogeneous state of tension in the material after deep drawing.
  • This springback after reshaping can be counteracted by designing the tools in such a way that they reshape the component beyond a target state, so that the target state is set via the resilience, despite the still inhomogeneous state of tension.
  • Process parameters can also fluctuate, which also has an impact on dimensional accuracy.
  • These measures also find their limits in deep-drawing processes on high-strength materials, with the use of aluminum or with thin sheet metal. This is a problem in particular when reinforcement parts are to be manufactured from high-strength sheet steel or aluminum, for example for motor vehicle bodies.
  • the sheet metal blank has a waste area that has to be removed after the actual deep drawing operation, which is usually done by trimming the deep drawn component.
  • This trimming as a result of the required material flow control means that the sheet metal blank used must have more sheet material than the formed and finished trimmed component, which ultimately not only remains unused, but also requires the process step trimming and disposal.
  • calibration or straightening processes can be carried out on the component.
  • the component is subjected to compression, which causes the inhomogeneous stresses in the Material compressive stresses are superimposed, so that the stress curve as a whole is smoothed or evened out.
  • the springback effects are thereby minimized, which is usually sufficient for practical use.
  • These calibration procedures also refer to the application of the principle of compressive stress superposition.
  • a sheet metal component with good dimensional accuracy is therefore achieved using an at least two-stage process in which a preform component is produced with a first tool using a conventional forming process and the preform component is then calibrated in a second tool to form a dimensionally accurate prefabricated component.
  • EP 2 217 393 A1 for example, should be mentioned here.
  • the object of the present invention is to provide an alternative or improved forming method.
  • the object is achieved by a method for producing high-dimensional sheet metal parts, in which a sheet metal blank is provided with an excess of material generated over a greater unwound length based on the formed and compressed sheet metal part, and the sheet metal blank is provided with sheet metal edges locked at least in some areas to the compressed sheet metal part is formed.
  • the sheet metal blank used has more material in a geometric sense.
  • This geometric excess of material leads to a greater unwound length of the sheet metal blank used compared to the formed component and can be referred to as an upset allowance or material storage.
  • this upset allowance is converted into material compression and thus thickening of the blank material parallel to the actual forming process, so that the effect of compressive stress superimposition occurs immediately and as a result a dimensionally stable component is created and can be removed from the tool.
  • the sheet metal blank with locked sheet metal edges is compressed at least in some areas via the deformation. Jamming only regionally can be useful, for example, when the formed component is then to be fed to further processing and there is no need to compress certain areas here. From a process engineering point of view, it could also be the case that some areas are not subject to any compression due to complex component geometries, for example.
  • a method configuration can preferably also be provided in which the deformed and upset sheet metal part is trimmed at least in certain areas. This is particularly useful when an outer contour of the formed component needs to be geometrically harmonized.
  • a trim for hole cutouts or other incisions can also be provided.
  • the sheet metal blank is reshaped in a tool. As a result, only one forming tool has to be provided and there is no need for handling between several tools.
  • the sheet metal blank is formed into the sheet metal part in one process step.
  • a process step is to be understood as the one working step beginning with the open tool and inserting the sheet metal blank up to the final, closed tool at bottom dead center.
  • provision can certainly be made for the movement of the tool to be stopped one or more times in its movement from the open position to the bottom dead center.
  • the forming takes place in one stage in a continuous movement.
  • the first partial course of the forming consists of a pre-bending of the sheet metal blank.
  • pre-bending the sheet metal blank By pre-bending the sheet metal blank, the outer dimensions or the circumference of the sheet metal blank are initially reduced.
  • the pre-curving can take place through contact of the sheet metal blank with several tool components, that is to say the upper tool part and the lower tool part.
  • provision can be made for the pre-bending to take place with the sheet metal edges locked so that the sheet metal blank is correctly positioned within the tool right from the start. It is expediently provided that the sheet metal plate is mainly flat in its initial state and does not have any previously introduced 3D contours.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the sheet metal blank is locked by laterally abutting the sheet metal edges on at least one abutment surface on the tool side.
  • This lateral abutment of the sheet metal edge or lateral locking prevents the upsetting allowance, i.e. the excess of blank material, from being lost to the outside during the continued forming process. It is consequently prevented that the upset allowance flows away to the outside, but continues to be available to the area in which the forming work is carried out in the tool.
  • This then advantageously achieves that the sheet metal blank is compressed by locking the sheet metal edges at least over a partial course of the forming.
  • the object is also achieved by a device for the production of high-dimensional sheet metal parts, with a lower tool part, a movable upper tool part between an open position and a closed position with respect to the lower tool part, with a workpiece formed as a sheet metal blank and inserted between the lower tool part and the upper tool part to form a sheet metal part is deformable, and a locking slide assembly, which with the movement of the upper tool part between the open and the closed position in such a way is coupled that the locking slide assembly moves in advance of the closing movement of the upper tool part from a release position into a locking position and laterally limits the spacing gap formed between the lower tool part and the upper tool part in the locking position.
  • a locking mechanism effective between the locking slide assembly and the upper tool part and / or the lower tool part is provided, which locks the locking slide assembly in the locking position relative to the upper tool part and / or the lower tool part.
  • the locking slide arrangement forms a tool section which, at least in the locking position, forms a functionally coherent tool surface with the lower tool part.
  • Figures la) to 2b) a sequence of four different positions in a forming process with a forming tool
  • Figures 3a) to 4b) show a sequence of four different positions in a forming process with a forming tool in an alternative embodiment
  • FIG. 5 shows a detailing of the forming tool according to FIGS. 3 and 4.
  • Figures la), lb) and 2a), 2b) show a sequence of four different positions of a forming tool 10, which is shown here only schematically as a pairing of upper tool part 12 and lower tool part 14 and with a locking slide assembly 16 at the side.
  • the upper tool part 12 and the lower tool part 14 have a clear vertical distance from one another in FIG can be inserted.
  • the figure lb) shows a position of the two work tool parts 12, 14 to each other, in which the upper tool part 12 is in a position, for example 15mm from its bottom dead center - abbreviated as BDC.
  • the lower tool part 14 is usually immovable in UT.
  • FIG. 2a shows a position of the tool parts 12, 14 in which the upper tool part 12 is, for example, 5 mm from BDC. Furthermore, the locking slide assembly 16 is advanced been so that they are now in a locked position. In this locking position be found the locking slide assembly 16 based on the two tool parts exactly on the component edges of the later fully formed workpiece. The component edges are symbolized here with the reference symbol 18. This also shows that the sheet metal used is geometrically a certain amount larger than the finished, formed and calibrated workpiece. It can also be seen that the sheet metal blank lies in waves between the two tool parts 12, 14 and the locking slide arrangement 16. The upset allowance or material supply of the original sheet metal blank can be recognized on the basis of these waves.
  • FIG. 2b shows the upper tool part 12 in the position, for example, 2mm before BDC. It can still be seen that the sheet metal blank forms waves between the two tool parts 12, 14. From Figures 2a) and 2b) it can also be seen that the term "locking the sheet metal edges" of the sheet metal blank should be understood to mean supporting or counter-holding the sheet metal edges so that the sheet metal edges cannot migrate to the outside and the corrugations of the sheet metal blank , in which, as described, the material supply manifests itself, dissolve.
  • the locking slide arrangement 16 forms lateral abutment surfaces 20 for this purpose. From the position of the upper part of the tool shown in FIG the stress curve in the material is equalized.
  • FIGS. 3a), 3b) and 4a), 4b) show a sequence of four different positions of a further embodiment of a forming tool 100.
  • the pairing of upper tool part 112 and lower tool part 114 and the lateral locking slide arrangement 116 is only shown schematically.
  • the forming process proceeds in the same way as described in connection with FIGS. 1 a) to 2 b).
  • a tool separation between the lower tool part 114 and the locking slide arrangement 116 is implemented, which consists in the locking slide arrangement 116 forming a tool section 120 which, at least in the locking position of the locking slide arrangement 16, is functionally connected with the lower tool part 114 Tool surface 122 forms.
  • FIG. 3 a shows that the locking slide arrangement 116 forms a step or shoulder in the lower region, this initially still having a lateral distance from the lower part 114 of the tool.
  • the position of the tool parts 112, 114 in FIG. 3a) can be, for example, the open position of the tool parts 112, 114.
  • Figure 3b) shows an example wise the tool parts 112, 114 in the position 10mm before BDC, in which the locking slide assembly 116 is just before the locking position, consequently is not yet closed with respect to the tool parts 112, 114.
  • FIG. 4a shows, for example, the tool parts 112, 114 in the position 5 mm from BDC, in which the locking slide arrangement 116 is in the locking position, and is consequently closed with respect to the tool parts 112, 114.
  • the step or the shoulder of the locking slide arrangement 116 is now aligned with the lower tool part 114 in such a way that a contiguous tool surface 122 is formed for contact with the workpiece.
  • FIG. 4b) shows the position of the tool parts 112, 114 in relation to one another 2 mm before BDC.
  • FIG. 5 shows a detailing of the configuration of the tool 100 from FIGS. 3a) to 4b).
  • a position of the tool parts 112, 114 at, for example, 10 mm before BDC can be seen.
  • the locking slide arrangement 116 has already been advanced into the locking position, so that the spacing gap 124 between the upper tool part 112 and the lower tool part 114 is already closed laterally. It can also be seen how the sheet metal blank 2 lies in a wave shape between the tool parts 112, 114.
  • a tool concept that is more cost-effective than the conventional method configuration can be implemented.
  • the tool can be designed more simply, which means a reduced tool investment. In the event of freedom from trimming, a reduced use of material is possible compared with the conventional process configuration and trimming operations and corresponding flandhanditch can be dispensed with.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochmaßhaltigen Blechteilen mittels Umformen und Vorrichtung.

Description

Verfahren zum Herstellen von umgeformten Blechteilen und Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von hochmaßhaltigen Blechteilen mittels Um formen.
Herkömmlich werden Blechbauteilen, die eine bestimmte dreidimensionale Geometrie abbilden sollen, mittels Verfahren zur Blechumformung, z.B. Tiefziehen, Karosserieziehen, Crashformen und Abkanten oder dergleichen, hergestellt. Beim Tiefziehen wird zum Beispiel eine ebene Blech platine zwischen einer Matrize und einem Niederhalter gehalten und über einen Stempel in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung der Matrize gezogen. Hierbei kann ein oder mehrere die ser Umformvorgänge hintereinander ausgeführt werden, um die fertige Form des Blechbauteils zu erhalten.
Nachteilig ist bei diesen herkömmlichen Verfahren die Neigung des Blechbauteils, bei Entnahme aus dem Werkzeug ein gewisses Maß zurück- bzw. aufzufedern. Dieses Rückfedern ist einem in homogenen Spannungszustand in dem Material nach dem Tiefziehen geschuldet. Zwar kann die sem Rückfedern nach dem Umformen dadurch entgegengewirkt werden, dass die Werkzeuge der art ausgelegt werden, dass sie das Bauteil über einen Sollzustand hinaus umformen, so dass sich über das Rückfedern der Sollzustand einstellt, trotz des immer noch inhomogenen Spannungszu standes. Mit diesen Maßnahmen ist es jedoch nicht möglich, Parameterschwankungen zwischen unterschiedlichen Blechchargen auszugleichen. Auch können Prozessparameter schwanken, was ebenfalls Einfluss auf die Maßhaltigkeit hat. Auch finden diese Maßnahmen ihre Grenzen bei Tief ziehprozessen an hochfesten Werkstoffen, bei dem Einsatz von Aluminium oder auch bei geringen Blechdicken. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn Verstärkungsteile aus hochfestem Stahlblech oder Aluminium beispielsweise für Kraftfahrzeugkarosserien gefertigt werden sollen.
Zum herkömmlichen Tiefziehen gilt es noch zu bemerken, dass zum Zwecke der Materialflusssteu erung während des Prozesses die Blechplatine einen Abfallbereich aufweist, der nach der eigent lichen Tiefziehoperation entfernt werden muss, was in der Regel durch einen Beschnitt des tiefge zogenen Bauteils erfolgt. Dieser Beschnitt infolge der erforderlichen Materialflusssteuerung bedeu tet aber, dass die eingesetzte Blechplatine im Vergleich zu dem umgeformten und fertig beschnit tenen Bauteil ein Mehr an Blechmaterial haben muss, welches letztlich nicht nur ungenutzt bleibt, sondern auch den Verfahrensschritt Beschneiden und eine Entsorgung erfordert.
Als weitere Maßnahmen, um die Maßhaltigkeit von tiefgezogenen Blechbauteilen zu gewährleisten, können an dem Bauteil Kalibrier- oder Richtprozesse durchgeführt werden. Bei einem Kalibrierpro zess wird das Bauteil einer Stauchung unterzogen, wodurch den inhomogenen Spannungen im Material Druckspannungen überlagert werden, so dass sich der Spannungsverlauf insgesamt glät tet bzw. egalisiert. Die Rückfederungseffekte werden hierdurch minimiert, was für die praktische Anwendung in der Regel ausreicht. Man redet bei diesen Kalibrierverfahren auch von der Anwen dung des Prinzips der Druckspannungsüberlagerung.
Zu einem Blechbauteil mit einer guten Maßhaltigkeit kommt man demnach über ein zumindest zweistufiges Verfahren, bei dem mit einem ersten Werkzeug über ein herkömmliches Umformver fahren ein Vorformbauteil erzeugt wird und das Vorformteil anschließend in einem zweiten Werk zeug zu einem maßhaltigen Fertigbauteil kalibriert wird. Zu nennen ist hier beispielsweise die EP 2 217 393 Al.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein alternatives oder verbessertes Umformverfahren bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von hochmaßhaltigen Blechteilen, bei dem eine Blechplatine, versehen mit einem über eine größere abgewickelte Länge bezogen auf das umgeformte und gestauchte Blechteil erzeugten Materialüberschuss, bereitgestellt wird und die Blechplatine mit zumindest bereichsweise arretierten Blechkanten zu dem gestauchten Blech teil umgeformt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die eingesetzte Blechplatine in einem geometrischen Sinne ein Mehr an Material aufweist. Dieser geometrische Materialüberschuss führt zu einer größeren abgewickelten Länge der eingesetzten Blechplatine verglichen mit dem umge formten Bauteil und kann als Stauchzugabe oder als Materialbevorratung bezeichnet werden. Diese Stauchzugabe wird erfindungsgemäß parallel zu dem eigentlichen Umformvorgang in eine Materialstauchung und damit Aufdickung des Platinenmaterials überführt, so dass es unmittelbar zu dem Effekt der Druckspannungsüberlagerung kommt und im Ergebnis ein maßhaltiges Bauteil entsteht und dem Werkzeug entnommen werden kann.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Blechplatine mit arretierten Blechkanten über die Umformung zumindest bereichsweise gestaucht wird. Ein lediglich bereichsweises Stau chen kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn das umgeformte Bauteil anschließend ei ner weiteren Bearbeitung zugeführt werden soll und hier eine Stauchung von gewissen Bereichen nicht erforderlich ist. Auch könnte aus prozesstechnischer Sicht der Fall eintreten, dass infolge beispielsweise komplexer Bauteilgeometrien einige Bereiche keiner Stauchung unterliegen.
Bevorzugt kann auch eine Verfahrensausgestaltung vorgesehen sein, bei der das umgeformte und gestauchte Blechteil zumindest bereichsweise beschnitten wird. Die ist insbesondere dann zweck mäßig, wenn es eine Außenkontur des umgeformten Bauteils geometrisch zu harmonisieren gilt. Auch kann ein Beschnitt für Lochausschnitte oder sonstige Einschnitte vorgesehen sein. In bevorzugter Verfahrensausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass die Blechplatine in ei nem Werkzeug umgeformt wird. Folglich muss nur ein Umformwerkzeug bereitgestellt werden und es kann auf eine Flandhabung zwischen mehreren Werkzeugen verzichtet werden.
Hierbei ist in bevorzugter konkreter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Blechplatine in einem Prozessschritt zu dem Blechteil umgeformt wird. Hierbei ist unter einem Prozessschritt der eine Arbeitsgang beginnend mit dem geöffneten Werkzeug und Einlegen der Blechplatine bis zum end gültigen geschlossenen Werkzeug im unteren Totpunkt zu verstehen. Es kann bei einem Prozess schritt durchaus vorgesehen sein, dass das Werkzeug in seiner Bewegung von der geöffneten Stellung hin zum unteren Totpunkt ein oder mehrere Male in seine Bewegung angehalten wird. In einer einfachsten Form ist allerdings auch denkbar, dass das Umformen einstufig in einer durch gängigen Bewegung erfolgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens siehtvor, dass der erste Teilverlauf des Umformens aus einem Vorkrümmen der Blechplatine besteht. Durch ein Vorkrümmen der Blechplatine redu zieren sich zunächst die äußeren Abmessungen bzw. der Umfang der Blechplatine. Das Vorkrüm men kann durch einen Kontakt der Blechplatine mit mehreren Werkzeugkomponenten, also Wer- zeugoberteil und Werkzeugunterteil, erfolgen. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Vorkrüm men bereits mit arretierten Blechkanten erfolgt, so dass sich die Blechplatine innerhalb des Werk zeugs bereits zu Beginn richtig platziert. Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die Blechplatine in ihrem Ausgangszustand hauptsächlich ebenflächig ist und keine zuvor eingebrachten 3D-Kon- turen aufweist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Blechplatine über ein seitliches Anstoßen der Blechkanten an zumindest eine werkzeugseitige Stoßfläche arretiert wird. Durch die ses seitliche Anstoßen der Blechkante bzw. seitliche Arretieren wird verhindern, dass bei dem fort gesetzten Umformprozess sich die Stauchzugabe, also das Mehr an Platinenmaterial, nach Außen verliert. Es wird folglich verhindert, dass die Stauchzugabe nach Außen wegfließt, sondern weiter hin dem Bereich, in dem die Umformarbeit im Werkzeug verrichtet wird, zur Verfügung steht. Hier über wird dann in vorteilhafterweise erreicht, dass die Blechplatine über das Arretieren der Blech kanten zumindest über einen Teilverlauf des Umformens gestaucht wird.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von hochmaßhaltigen Blech teilen, mit einem Werkzeugunterteil, einem zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlos senen Stellung bezüglich des Werkzeugunterteils bewegliches Werkzeugoberteil, wobei ein als Blechplatine ausgebildetes und zwischen Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil eingelegtes Werkstück zu einem Blechteil umformbar ist, und einer Arretierschieberanordnung, die mit der Bewegung des Werkzeugoberteils zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung derart gekoppelt ist, dass die Arretierschieberanordnung sich vorlaufend zu der Schließbewegung des Werkzeugoberteils von einer Freigabestellung in eine Arretierstellung bewegt und in der Arretier stellung den zwischen dem Werkzeugunterteil und dem Werkzeugoberteil gebildeten Abstands spalt seitlich begrenzt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein zwischen der Arretierschieberanord nung und dem Werkzeugoberteil und/oder dem Werkzeugunterteil wirksamer Verriegelungsme chanismus vorgesehen, der die Arretierschieberanordnung in der Arretierstellung gegenüber dem Werkzeugoberteil und/oder dem Werkzeugunterteil verriegelt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung bildet die Arretierschieberanordnung einen Werkzeugabschnitt aus, der zumindest in der Arretierstellung mit dem Werkzeugunterteil eine funk tional zusammenhängende Werkzeugoberfläche bildet.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsfor men der Erfindung. Hierin zeigen
Figuren la) bis 2b) eine Abfolge von vier unterschiedlichen Stellungen in einem Umformprozess mit einem Umformwerkzeugs;
Figuren 3a) bis 4b) eine Abfolge von vier unterschiedlichen Stellungen in einem Umformprozess mit einem Umformwerkzeugs in einer alternativen Ausgestaltung und
Figur 5 eine Detaillierung des Umformwerkzeugs gemäß Figuren 3 und 4.
Die Figuren la), lb) und 2a), 2b) zeigen eine Abfolge von vier unterschiedlichen Stellungen eines Umformwerkzeugs 10, welches vorliegend lediglich schematisiert als Paarung aus Werkzeugober teil 12 und Werkzeugunterteil 14 und mit einer seitlichen Arretierschieberanordnung 16 dargestellt ist. Das Werkzeugoberteil 12 und das Werkzeugunterteil 14 haben in der Figur la) einen deutlichen vertikalen Abstand zueinander, der folglich als geöffnete Stellung beider Werkzeugteile 12, 14 zu einander bezeichnet werden kann und in dem das Werkstück, beispielsweise als ebene Blechpla tine, in das Werkzeug 10 eingelegt werden kann. Die Figur lb) zeigt eine Stellung der beiden Werk zeugteile 12, 14 zueinander, in der das Werkzeugoberteil 12 auf einer Position beispielsweise 15mm vor seinem unteren Totpunkt - abgekürzt als UT - steht. Das Werkzeugunterteil 14 liegt in der Regel unbeweglich in UT. Weiterhin ist in der Figur lb) zu erkennen, dass die seitliche Arretier schieberanordnung 16 gegeneinander zugestellt wurde, so dass die jeweilige Blechkante bzw. den jeweiligen Blechkantenbereich zunächst berührt wird und bei fortgesetzter Zustellung gegeneinan der die Blechplatine ein gewisses Maß vorgekrümmt wird.
Die Figur 2a) zeigt eine Stellung der Werkzeugteile 12, 14, in der das Werkzeugoberteil 12 auf beispielsweise 5mm vor UT steht. Weiterhin ist die Arretierschieberanordnung 16 weiter zugestellt worden, so dass sie sich nunmehr in einer Arretierstellung befinden. In dieser Arretierstellung be findet sich die Arretierschieberanordnung 16 bezogen auf die beiden Werkzeugteile genau auf den Bauteilkanten des späteren fertig umgeformten Werkstücks. Die Bauteilkanten sind vorliegend mit dem Bezugszeichen 18 symbolisiert. Hieran ist auch zu erkennen, dass die eingesetzte Blechpla tine rein geometrisch ein gewisses Maß größer ist, als das fertig umgeformte und kalibrierte Werk stück. Es ist ferner zu erkennen, dass die Blechplatine zwischen den beiden Werkzeugteilen 12, 14 und der Arretierschieberanordnung 16 sich in Wellen legt. Anhand dieser Wellen lässt sich die Stauchzugabe bzw. Materialbevorratung der ursprünglichen Blechplatine erkennen.
Die Figur 2b) zeigt das Werkzeugoberteil 12 in der Stellung beispielsweise 2mm vor UT. Immer noch ist zu erkennen, dass die Blechplatine Wellen zwischen den beiden Werkzeugteilen 12, 14 bildet. Aus den Figuren 2a) und 2b) ist auch ersichtlich, dass unter dem Begriff „arretieren der Blechkanten“ der Blechplatine ein Abstützen bzw. ein Gegenhalten der Blechkanten verstanden werden soll, so dass die Blechkanten nicht nach Außen wandern können und die Wellen der Blech platine, in denen sich wie beschrieben die Materialbevorratung manifestiert, sich auflösen. Die Arretierschieberanordnung 16 bildet hierfür seitliche Stoßflächen 20 aus. Ab in etwas der in der Figur 2b) gezeigten Stellung des Werkzeugoberteils, das heißt bei weiterer Bewegung in Richtung UT, erfolgt das Stauchen bzw. das Kalibrieren des Bauteils, mit der bereits zuvor beschriebenen Überlagerung der inhomogenen Spannungen im Material durch Druckspannungen, so dass sich der Spannungsverlauf im Material egalisiert.
Die Figuren 3a), 3b) und 4a), 4b) zeigen eine Abfolge von vier unterschiedlichen Stellung einer weiteren Ausgestaltung eines Umformwerkzeugs 100. Die Bezugszeichen sind gegenüber der Aus gestaltung der Figuren la) bis 2b) um 100 hochgesetzt. Wiederum ist die Paarung aus Werkzeug oberteil 112 und Werkzeugunterteil 114 und die seitliche Arretierschieberanordnung 116 lediglich schematisch dargestellt. Grundsätzlich verläuft der Umformprozess gleichermaßen, wie im Zusam menhang mit den Figuren la) bis 2b) beschrieben. Bei der Ausgestaltung der Figuren 3a) bis 4b) ist eine Werkzeugtrennung zwischen Werkzeugunterteil 114 und Arretierschieberanordnung 116 realisiert, die darin besteht, dass die Arretierschieberanordnung 116 einen Werkzeugabschnitt 120 ausbildet, der zumindest in der Arretierstellung der Arretierschieberanordnung 16 mit dem Werk zeugunterteil 114 eine funktional zusammenhängende Werkzeugoberfläche 122 bildet. Die Figur 3a) lässt erkennen, dass die Arretierschieberanordnung 116 im unteren Bereich eine Stufe bzw. einen Absatz ausbildet, wobei diese zunächst noch einen seitlichen Abstand zu dem Werkzeugun terteil 114 hat. Bei der Stellung der Werkzeugteile 112, 114 der Figur 3a) kann es sich beispiels weise um die geöffnete Stellung der Werkzeugteile 112, 114 handeln. Die Figur 3b) zeigt beispiels- weise die Werkzeugteile 112, 114 in der Position 10mm vor UT, in der die Arretierschieberanord nung 116 sich kurz vor der Arretierstellung befindet, folglich bezüglich der Werkzeugteile 112, 114 noch nicht geschlossen ist.
Die Figur 4a) zeigt beispielsweise die Werkzeugteile 112, 114 in der Position 5mm vor UT, in der die Arretierschieberanordnung 116 sich in der Arretierstellung befindet, folglich bezüglich der Werkzeugteile 112, 114 geschlossen ist. Bei der gezeigten Ausgestaltung des Werkzeugs 100 fluchtet nunmehr die Stufe bzw. der Absatz der Arretierschieberanordnung 116 derart mit dem Werkzeugunterteil 114, dass sich eine zusammenhängende Werkzeugoberfläche 122 zur Anlage des Werkstücks bildet. Die Figur 4b) zeigt die Stellung 2mm vor UT der Werkzeugteile 112, 114 zueinander.
Die Figur 5 zeigt eine Detaillierung der Ausgestaltung des Werkzeugs 100 der Figuren 3a) bis 4b). Zu erkennen ist eine Stellung der Werkzeugteile 112, 114 auf beispielsweise 10mm vor UT. In dieser Position ist die Arretierschieberanordnung 116 bereits in die Arretierstellung zugestellt wor den, so dass der Abstandsspalt 124 zwischen Werkzeugoberteil 112 und Werkzeugunterteil 114 seitlich bereits geschlossen ist. Zu erkennen ist ferner, wie sich die Blechplatine 2 zwischen den Werkzeugteilen 112, 114 in eine Wellenform legt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das entsprechende Umformwerkzeug kann ein ver glichen mit der herkömmlichen Verfahrensausgestaltung kostengünstigeres Werkzeugkonzept re alisiert werden. Insgesamt lässt sich das vorrangige Ziel der Minimierung des Rückfederns des fertigen Werkstücks bei Entnahme aus dem Werkzeug realisiert werden. Das Werkzeug kann ein facher gestaltet sein, was einen reduzierten Werkzeuginvest bedeutet. Für den Fall der Beschnitt freiheit ist verglichen mit der herkömmlichen Verfahrensausgestaltung ein reduzierter Materialein satz möglich und Beschnittoperationen und entsprechende Flandhabungen können entfallen.
Bezugszeichenliste
2 Blechplatine
4 Blech kante
10 Umformwerkzeug 12 Werkzeugoberteil 14 Werkzeugunterteil 16 Arretierschieberanordnung 18 Bauteilkante
20 Stoßfläche
22 Werkzeugoberfläche 24 Abstandsspalt 120 Werkzeugabschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von hochmaßhaltigen Blechteilen, bei dem eine Blechplatine (2), versehen mit einem über eine größere abgewickelte Länge bezogen auf das umgeformte und gestauchte Blechteil erzeugten Materialüber schuss, bereitgestellt wird und die Blechplatine (2) mit zumindest bereichsweise arretierten Blechkanten (4) zu dem gestauchten Blechteil umgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatine (2) mit ar retierten Blechkanten (4) über die Umformung zumindest bereichsweise gestaucht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte und gestauchte Blechteil zumindest bereichsweise beschnitten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech platine (2) in einem Werkzeug (10) umgeformt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatine (2) in einem Prozessschritt zu dem Blechteil umgeformt wird.
6. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech platine (2) über ein seitliches Anstoßen der Blechkanten (4) an zumindest eine werk zeugseitige Stoßfläche (20) arretiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech platine (2) über das Arretieren der Blechkanten (4) zumindest über einen Teilverlauf des Umformens gestaucht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilverlauf des Umformens ein Vorkrümmen der Blechplatine (2) umfasst.
9. Vorrichtung (10) zur Herstellung von hochmaßhaltigen Blechteilen, umfassend ein Werkzeugunterteil (14), ein zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung bezüglich des Werkzeugunterteils (14) bewegliches Werkzeugoberteil (12), wobei ein als Blechplatine (2) ausgebildetes und zwischen Werkzeugunterteil (14) und Werkzeugoberteil (12) ein gelegtes Werkstück zu einem Blechteil umformbar ist, und eine Arretierschieberanordnung (16), die mit der Bewegung des Werkzeugoberteils zwi schen der geöffneten und der geschlossenen Stellung derart gekoppelt ist, dass die Arretierschieberanordnung (16) sich vorlaufend zu der Schließbewegung des Werk zeugoberteils (12) von einer Freigabestellung in eine Arretierstellung bewegt und in der Arretierstellung den zwischen dem Werkzeugunterteil (14) und dem Werkzeugoberteil (12) gebildeten Abstandsspalt seitlich begrenzt.
10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Ar retierschieberanordnung (16) und dem Werkzeugoberteil (12) und/oder dem Werkzeug unterteil (14) wirksamer Verriegelungsmechanismus vorgesehen ist, der die Arretier schieberanordnung (16) in der Arretierstellung gegenüber dem Werkzeugoberteil (12) und/oder dem Werkzeugunterteil (14) verriegelt.
11. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 oderlO, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierschieberanordnung (116) einen Werkzeugabschnitt (120) ausbildet, der zu mindest in der Arretierstellung mit dem Werkzeugunterteil (114) eine funktional zusam menhängende Werkzeugoberfläche (122) bildet.
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