DE10018116A1 - Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Abstract
Zum Tiefziehen von ebenen Blechen zu Formteilen mit am Formteilboden angeordneten lokalen Formkonturen mit kleinen Formradien wird das randseitig eingespannte Blech mittels eines die Kontur des Formteils aufweisenden Stempels gegen ein fluides Wirkmedium umgeformt und in das Wirkmedium gegen den Formteilboden gerichteter Schall eingekoppelt, um lokale Formkonturen ohne zusätzliche Druckerhöhung endzuformen. Ferner ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tiefziehen von
ebenen Blechen zu Formteilen mit am Formteilboden angeord
neten lokalen Formkonturen mit kleinem Formradius, indem
das randseitig eingespannte Blech mittels eines die Kontur
des Formteils aufweisenden Stempels gegen ein fluides Wirk
medium umgeformt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur, Durchführung des Verfahrens.
Verfahren der vorgenannten Art werden auch als hydromecha
nisches Tiefziehen bezeichnet. Als Wirkmedien haben sich in
der Praxis Öl-Emulsionen durchgesetzt. Das vom Niederhalter
gegen das Unterwerkzeug eingespannte Blech wird zugleich
gegen eine Dichtung gepreßt und dadurch der Raum unterhalb
des Blechs abgedichtet. Dieser Raum des Unterwerkzeugs wird
anschließend mit der Öl-Emulsion gefüllt, in welchem sich
durch die Fahrbewegung des Stempels über das Blech der not
wendige Umformdruck aufbaut. Unter dem Druck im Wirkmedium
wird das Blech auf den Formstempel aufgeformt. Nach Errei
chen der endgültigen Kontur, wird der Druck im Unterwerk
zeug abgebaut und kann das Formteil entnommen werden.
Bei einfachen Formteilkonturen arbeitet dieses Tiefziehver
fahren kostengünstig und gegenüber der herkömmlichen Tief
ziehtechnik mit geringem Werkzeugverschleiß bei geringerer
Beanspruchung von Blech bzw. Formteil. Weist das Formteil
in seinem gegen das Wirkmedium umgeformten Boden Formkontu
ren mit engen Radien, wie lokale Vertiefungen, Sicken,
Überhöhungen oder dergleichen auf, die an der vorlaufenden
Stirnseite des Preßstempels als entsprechende Konturen aus
gebildet sind, erfordert dies vor allem gegen Ende des Um
formvorgangs hohe Drücke im Wirkmedium und eine entspre
chend hohe Zuhaltekraft zur Gewährleistung der Druckdich
tigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das hydromechani
sche Tiefziehverfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß
Formteile mit lokalen Formkonturen mit kleinen Formradien
mit einem solchen Enddruck bzw. einer solchen Niederhalte
kraft umgeformt werden können, wie sie für das Umformen von
Formteilen ohne solche lokalen Formkonturen notwendig sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine zur
Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung vorzu
schlagen.
Die erstgenannte Aufgabe wird bei einem hydromechanischen
Tiefziehverfahren der eingangs genannten Art dadurch ge
löst, daß in das Wirkmedium gegen den Formteilboden gerich
teter Schall eingekoppelt wird.
Der Einsatz von Schall-, insbesondere Ultraschallenergie in
der Umformtechnik ist an sich bekannt, in der Praxis aber
bisher auf wenige Anwendungen und auf Formteile kleiner Ab
messungen beschränkt. So ist schon vorgeschlagen worden,
bei sogenannten geneckten Aerosoldosen, den eingezogenen
Hals zwischen einem in die Dose eingeführten Formstempel,
der mit einem entsprechend konturieten Außenwerkezeug zu
sammenwirkt, dadurch zu erzeugen, daß der Dosenrumpf durch
eine Art Stauchvorgang zwischen diesen Werkzeugen umgeformt
wird. Je stärker der Einzug des Halses, d. h. die Durchmes
serreduzierung ist, umso eher kommt es zur Faltenbildung.
Dies wird dadurch zu verhindern versucht, daß das Außen
werkzeug als Sonotrode ausgebildet ist, die Ultraschall et
wa senkrecht zur Formfläche abstrahlt. Dadurch wird insbe
sondere das Gleitverhalten zwischen Werkstück und Werkzeug
beim Einformen günstig beeinflußt und läßt sich der Durch
messer am Dosenkopf stärker reduzieren als mit herkömmli
chen Verfahren. Die Ultraschallenergie wird also unmittel
bar am Ort der Umformung in das umzuformende Blech einge
koppelt, um die Reibung zu reduzieren. Dies setzt eine Un
terbringung der Sonotrode bzw. des Transduktors unmittelbar
am Formwerkzeug voraus.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird hingegen die
Schallenergie in das flüssige Wirkmedium eingekoppelt und
von diesem direkt in das Blech bzw. in das Formteil einge
leitet, und zwar insbesondere in den Bereichen der lokalen
Formkonturen mit kleinen Formradien. Dabei hat sich ge
zeigt, daß der statische Wirkmediendruck, der bisher wegen
der kleinen Formradien an solchen lokalen Formkonturen ent
sprechend hoch sein mußte, reduziert werden kann, auf einen
Druck, der etwa demjenigen eines entsprechenden Formteils
ohne solche Formkonturen entspricht. Demgemäß kann auch die
randseitige Einspannung der Bleche mit entsprechend niedri
gerer Zuhaltekraft erfolgen.
Dieser Effekt tritt schon bei Schallenergie mit relativ
niedriger Frequenz auf. Bei tiefen Formkonturen und extrem
kleinen Formradien wird sich jedoch Ultraschall empfehlen.
In der technischen Anwendung gilt als Untergrenze für Ul
traschall eine Frequenz von 20 kHz, während die Obergrenze
bis in den GHz-Bereich reicht und eigentlich nur durch die
Möglichkeiten der Schall-Erzeugung begrenzt ist. Im Bereich
der Umformtechnik von Metallen kommen Frequenzen zwischen
20 und 60 kHz in Betracht. Überraschend hat sich gezeigt,
daß die Ultraschall-Einkopplung auch eine positive Wirkung
auf die als Wirkmedium verwendete Öl-Emulsion hat, die
Emulsion insbesondere stabilisiert und somit regeneriert
wird, so daß die Austauschzyklen der Emulsion bedeutsam
verlängert werden können. Auch die mikrobielle Zersetzung
der Ölkomponente der Emulsion, die durch den Wasseranteil
und den ständigen Luftzutritt gefördert wird, wird durch
die eingekoppelte Schallenergie gebremst.
Vorzugsweise wird Schall gegen Ende des Umformens mit dem
Formstempel eingekoppelt. Dies kann insbesondere bei im we
sentlichen konstantem Druck im Wirkmedium, also bei Still
stand des Formstempels erfolgen. Die durch das Wirkmedium
bereits vorgeformten, lokalen Formkonturen werden durch die
eingekoppelte Schallenergie endgeformt, insbesondere im Be
reich der kleinen Formradien.
Vorzugsweise wird Schall in Form von Ultraschall von der
dem Preßstempel gegenüberliegenden Seite in das Werkmedium
eingekoppelt.
Aufgrund der guten Schall-Leitfähigkeit im Wirkmedium
reicht eine nur sehr kurze Schall-Einkopplung von bis zu
wenigen Sekunden aus, um die gewünschte Wirkung zu erzie
len, so daß selbst bei Anwendung von Ultraschall umgebende
Bauteile der Tiefziehanlage aufgrund ihrer Massenträgheit
kaum oder gar nicht beeinflußt werden.
Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von ei
ner Vorrichtung mit einem in einem Pressengestell geführten
Preßstempel, einem behälterförmigen Unterwerkzeug mit Zu-
und Ablauf für das Wirkmedium und einem das Blech randsei
tig einspannenden Niederhalter aus. Eine solche Vorrichtung
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß am Unter
werkzeug wenigstens ein in das Wirkmedium abstrahlender
Schallerzeuger angeordnet und der erzeugte Schall gegen den
Preßstempel gerichtet ist.
Der Einbau eines entsprechenden Senders bzw. einer Sonotro
de, wie auch der nachträgliche Einbau in vorhandene Vor
richtungen ist ohne großen Aufwand möglich. Ferner ist der
Schallerzeuger in mechanisch nicht unmittelbar beanspruch
ten Bereichen angeordnet und ausschließlich dem hydrostati
schen Druck des Wirkmediums ausgesetzt. Schließlich ergibt
sich durch die Anordnung des Schallerzeugers keine Bean
spruchung der Bauteile der Vorrichtung, da er nur kurzzei
tig in Betrieb ist, um die Umformung durch den hydrostati
schen Druck zu unterstützen.
Vorzugsweise ist der Schallerzeuger so angeordnet, daß der
abgestrahlte Schall gegen die im Formteilboden zu erzeugen
de Formkontur mit kleinen Formradien gerichtet ist, um die
Schallenergie gezielt lokal zur Wirkung zu bringen.
Der Schallerzeuger ist so gesteuert, daß er gegen Ende oder
unmittelbar nach Abschluß der Umformbewegung durch den
Preßstempel zuschaltbar ist und nach dem Endformen der lo
kalen Formkontur wieder abgeschaltet wird.
Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung
wiedergegebenen Ausführungsbeispiels beschrieben. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer hydromechanischen
Presse in der Ausgangsposition;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht in der End
position des Preßstempels und
Fig. 3 eine entsprechende Ansicht während der Schall-
Einkopplung.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung nur die im
Zusammenhang mit der Erfindung wesentlichen Bauteile einer
hydromechanischen Presse. Sie weist als Oberwerkzeug einen
Preßstempel 1 auf, der in Führungen 2 des Pressengestells
vertikal heb- und senkbar ist und dessen im wesentlichen
vertikale Umfangsfläche 3 in Verbindung mit der vorlaufen
den Stirnfläche 4 die Innenkontur des herzustellenden Form
teils bestimmt. Ferner weist die Presse ein Unterwerkzeug 5
auf, das im wesentlichen behälterförmig ausgebildet ist und
mit einem Zulauf 6 sowie Abläufen 7 für ein hydraulisches
Wirkmedium, z. B. eine Öl-Emulsion, ausgestattet ist.
Schließlich weist die Presse einen Niederhalter 8 auf, der
gegen den oberen Rand 9 des Unterwerkzeugs 5 zustellbar
ist, in welchem eine Dichtungseinrichtung 10, z. B. eine um
laufende Ringdichtung, angeordnet ist.
Der Preßstempel 1 weist an seiner vorlaufenden Stirnseite 4
eine den Boden des Formteils abbildende Formfläche auf, die
beim gezeigten Ausführungsbeispiel lokale Formkonturen 11,
12 in Form von kleinvolumigen Vertiefungen mit kleinen
Formradien enthält.
Bei geöffnetem Niederhalter 8 wird das umzuformende Blech
13 auf den oberen Rand 9 des Unterwerkzeugs 5 bzw. auf die
Dichtung 10 aufgelegt. Während des Zustellens des Preßstem
pels 1 wird das hydraulische Medium 14, z. B. eine Öl-
Emulsion, über den Zulauf 6 bei geschlossenen Abläufen 7
eingespeist und das Blech 13 bis auf die endgültige Zieh
tiefe umgeformt (Fig. 2). Bei dieser Umformung wird das
Blech auch in den Bereichen der lokalen Formkonturen 11, 12
vorgeformt.
Hat der Preßstempel 1 seine Endposition erreicht, wird ein
am Unterwerkzeug an geeigneter Stelle angeordneter Schall
erzeuger zugeschaltet, mittels dessen Schall 15 in das hy
draulische Wirkmedium 14 eingekoppelt wird. Der Schall,
vorteilhafterweise Ultraschall, wird in das Blech 13 einge
leitet, so daß das Blech 13 auch im Bereich der kleinen
Formradien der Formkonturen 11, 12 umgeformt wird. Nach An
heben des Preßstempels 1 und Absenken des Drucks des Wirk
mediums 14 über die Abläufe 7 kann das fertige Formteil
entnommen werden.
Claims (9)
1. Verfahren zum Tiefziehen von ebenen Blechen zu Formtei
len mit am Formteilboden angeordneten lokalen Formkon
turen mit kleinem Formradius, indem das randseitig ein
gespannte Blech mittels eines die Kontur des Formteils
aufweisenden Stempels gegen ein fluides Wirkmedium um
geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das Wirk
medium gegen den Formteilboden gerichteter Schall ein
gekoppelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Schall gegen Ende des mit dem Formstempel erfolgenden
Umformens eingekoppelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß Schall bei im wesentlich konstantem Druck im
Wirkmedium eingekoppelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß Schall von der dem Preßstempel gege
nüberliegenden Seite in das Wirkmedium eingekoppelt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß Schall für eine Dauer von bis zu we
nigen Sekunden eingekoppelt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 5 mit einem in einem Pressengestell
geführten Preßstempel, einem behälterförmigen Unter
werkzeug mit zu- und Ablauf für das Wirkmedium und ei
nem das Blech randseitig einspannenden Niederhalter,
dadurch gekennzeichnet, daß am Unterwerkzeug (5) wenig
stens ein in das Wirkmedium (14) abstrahlender Schall
erzeuger (15) angeordnet und der erzeugte Ultraschall
gegen den Preßstempel (1) gerichtet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schallerzeuger (15) so angeordnet ist, daß er
gegen eine im Formteilboden zu erzeugende Formkontur
(11, 12) mit kleinem Formradius gerichtet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schallerzeuger (15) gegen Ende der
Umformbewegung des Preßstempels (1) zuschaltbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schallerzeuger (15) bei Still
stand des Preßstempels (1) zuschaltbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000118116 DE10018116A1 (de) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2000118116 DE10018116A1 (de) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE2000118116 Withdrawn DE10018116A1 (de) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Verfahren zum Tiefziehen von Blechen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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Country | Link |
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DE (1) | DE10018116A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012106299A1 (de) | 2011-07-12 | 2013-01-31 | Friedrich Klaas | Vorrichtung und Verfahren zum Tiefziehen von Blechen |
CN117647431A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-03-05 | 福捷(武汉)电子配件有限公司 | 一种高分子注塑件强度检测装置 |
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DE19751035A1 (de) * | 1997-11-18 | 1999-05-27 | Forschungsges Umformtechnik | Verfahren und Vorrichtung zum Umformen eines Werkstückes unter Einwirkung eines Druckmediums |
-
2000
- 2000-04-12 DE DE2000118116 patent/DE10018116A1/de not_active Withdrawn
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CN117647431B (zh) * | 2024-01-29 | 2024-04-26 | 福捷(武汉)电子配件有限公司 | 一种高分子注塑件强度检测装置 |
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