DE10060783B4

DE10060783B4 - Blechumformwerkzeug

Info

Publication number: DE10060783B4
Application number: DE10060783.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Sammer; Uwe Schmidt; Christian Einsiedler; Josef Bachner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: DE10060783A1

Abstract

Blechumformwerkzeug insbesondere Tiefziehwerkzeug, das formflächenseitig in mehrere, mechanisch fest miteinander verbundene, thermisch zumindest gruppenweise getrennt voneinander regulierbare Einzelsegmente (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) von Strömungsmittelkanälen für ein Wärmeübertragungsmedium durchsetzt und formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei thermisch gemeinsam gesteuerte Einzelsegmente (12.1, 12.2 bzw. 12.3, 12.4) zusätzlich miteinander verklebt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein in steter Folge zyklisch arbeitendes Blechumformwerkzeug, insbesondere Tiefziehwerkzeug, das formflächenseitig in mehrere, mechanisch fest miteinander verbundene, thermisch zumindest gruppenweise getrennt voneinander regulierbare Einzelsegmente unterteilt ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt ( DE 195 29 881 C1 oder EP 0 664 210 A1 ), Tiefziehwerkzeuge in der Blechumformphase zu temperieren, um dadurch ein verbessertes Fließverhalten oder auch Gefügeumwandlungen im Blechteil zu erhalten. Selbst wenn dabei jedoch die Blechplatine zusätzlich intensiv mit einem Schmiermittel vorbehandelt wird, kommt es im Dauerbetrieb des Umformwerkzeugs in den Bereichen erhöhter Reibung zwischen Blechplatine und Zieh- bzw. Formspalt zu Instabilitäten im Umformprozess, die sich vor allem bei höherfesten Blechmaterialien in stellenweise übermäßigen Materialabstreckungen oder Gefügefehlern bis hin zu Rissbildungen im Blechteil äußern.
Die DE 19 46 961 A offenbart ein Ziehwerkzeug, bestehend aus einem Formstempel und einer Matrize, die jeweils aus einer Vielzahl von aufrecht stehenden Sechskantstäben unterschiedlicher Länge zusammengesetzt sind. Zur Temperatursteuerung des Ziehwerkzeugs sind die Sechskantstäbe auf der Rückseite von einer Kühlflüssigkeit umströmt, wobei einzelne Abschnitte des Sechkantbündels durch eine zirkulierende Heizflüssigkeit anstatt gekühlt auch erwärmt werden können.
Aus der DE 15 52 112 A ist ein Presswerkzeug zur Herstellung von buckelförmigen Vertiefungen in Metallblechen bekannt, bei dem die Matrize auf die Warmverarbeitungstemperatur des Metallblechs aufgeheizt wird, während im Werkzeugstempel an den Stellen der buckelförmigen Blechvertiefungen flüssigkeitsdurchströmte Formstücke eingesetzt sind, durch die der Werkzeugstempel örtlich gekühlt wird. Ansonsten fehlt eine aktive Temperatursteuerung des Werkzeugstempels.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Blechumformwerkzeug der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass Instabilitäten bei der Blechumformung im Dauerbetrieb des Umformwerkzeugs vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 angegebene Blechumformwerkzeug gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Aufbauend auf der Erkenntnis, dass es wegen der örtlich unterschiedlichen Wärmebelastungen zu ungleichförmigen Wärmedehnungen zwischen den thermisch zumindest gruppenweise unabhängig voneinander regulierbaren Werkzeugsegmenten kommt, mit der Folge, dass im Dauerbetrieb des Umformwerkzeugs bei einer starren gegenseitigen Verbindung der Werkzeugsegmente hohe Spannungsspitzen auftreten, wird erfindungsgemäß aufgrund des beanspruchten Formschlusses in Kombination mit einer Klebe- bzw. einer äquivalenten anderen, z. B. O-Ringverbindung ein sicherer, zugleich aber zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnungen auch ausreichend nachgiebiger Werkzeugzusammenbau mit einer zuverlässigen Abdichtung zwischen den Grenzflächen der Werkzeugsegmente und dadurch eine lange Werkzeug-Standzeit ohne übermäßige Wärmespannungen ermöglicht.
Soweit das Blechteil während der Umformphase nicht zusätzlich einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wird die Formfläche zweckmäßigerweise gekühlt, und zwar auf ein etwa zwischen -5 und 70°C vorgewähltes Temperaturniveau. In vielen Anwendungsfällen wird die Wärmebelastung aus der Blechumformung zum weitaus größten Teil von der Matrize des Formwerkzeugs aufgenommen, und in diesem Fall wird im Hinblick auf eine vereinfachte Werkzeugtemperierung nur die matrizenseitige Formfläche des Formwerkzeugs mit thermisch gemeinsam gesteuerten Einzelsegmenten versehen und auf dem vorgewählten Temperaturniveau gehalten.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Tiefziehwerkzeug mit einer Formflächentemperierung im Längsschnitt; und
2 das Tiefziehwerkzeug nach 1 im Schnitt längs der Linie II, mit zugeordnetem Temperiergerät.

Die in den Fig. gezeigte Tiefziehpresse 2, mit der eine Blechplatine 3 zu einem Federtopf für eine Kraftfahrzeug-Federstütze umgeformt wird, enthält in üblicher Weise ein Unterwerkzeug 4 einschließlich einer Werkzeugmatrize 5 mit einer der Form des herzustellenden Federtopfes entsprechenden Formfläche 6 sowie einen zyklisch betätigten Pressenstempel 7 mit einer zur Formfläche 6 korrespondierenden Gegenfläche 8 und einen Blechhalter 9 zum Einspannen der Blechplatine 3 während des Umformvorgangs.
Um im Dauerbetrieb der Tiefziehpresse 2 umformbedingte, örtliche Überhitzungen an den Formflächen 6, 8 und der Blechplatine 3 auszuschließen und eine gleichbleibend hohe Prozess- und Produktqualität zu gewährleisten, wird die Matrize 5 vor Produktionsbeginn und dann während sämtlicher Arbeitsphasen der Tiefziehpresse 2 auf ein im wesentlichen konstantes Temperaturniveau gebracht. Zu diesem Zweck ist die Matrize 5 von Strömungsmittelkanälen 10 durchsetzt, die - soweit aus Festigkeits- und Herstellungsgründen möglich - in der Nähe der wärmebelasteten Formflächenabschnitte verlaufen und kontinuierlich von einem Wärmeübertragungsmittel durchströmt sind, welches von einem Temperiergerät 11 auf das zur Temperaturkonstanz der Matrize 5 erforderliche Temperaturniveau, gegebenenfalls nach Maßgabe nicht gezeigter, im Formflächenbereich der Matrize 5 angeordneter Temperaturfühler, eingeregelt wird.
Aus Gründen einer exakten Matrizentemperierung, aber auch um das Kanalmuster in der Matrize 5 verbohren zu können, ist die Matrize 5 in mehrere Einzelsegmente 12.1 ... 12.4 unterteilt, die mit Hilfe eines Werkzeugrahmens 13 fest miteinander verbunden und zumindest gruppenweise - nämlich nach 2 paarweise - je nach örtlicher Wärmebelastung der einzelnen Formflächenabschnitte jeweils über einen eigenen, vom Temperiergerät 11 hinsichtlich Zulauftemperatur und Mengenstrom individuell geregelten Strömungsmittelkreislauf 14.1 bzw. 14.2 thermisch getrennt voneinander gesteuert werden.
Aneinanderstoßende Kanalabschnitte können durch O-Ringe 15 abgedichtet werden. Zusätzlich sind die Einzelsegmente 12.1 ... 12.4 an ihren Trennflächen 16 durch Verklebungen 17 gesichert.
Das Temperatumiveau an der Formfläche 6 wird je nach Verformungsgrad und Materialbeschaffenheit der Blechplatine 3 auf einen Wert zwischen -5 und 70°C eingeregelt. Im Einzelfall, z.B. wenn die Blechumformung zugleich mit einer Gefügeumwandlung im Blechteil kombiniert werden soll, kann das Temperaturniveau auch höher vorgewählt werden.

Claims

Blechumformwerkzeug insbesondere Tiefziehwerkzeug, das formflächenseitig in mehrere, mechanisch fest miteinander verbundene, thermisch zumindest gruppenweise getrennt voneinander regulierbare Einzelsegmente (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) von Strömungsmittelkanälen für ein Wärmeübertragungsmedium durchsetzt und formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei thermisch gemeinsam gesteuerte Einzelsegmente (12.1, 12.2 bzw. 12.3, 12.4) zusätzlich miteinander verklebt sind.
Blechumformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug an seiner Formfläche (6) kontinuierlich in allen Arbeitsphasen auf einem im Wesentlichen konstanten Temperaturniveau gehalten ist.
Blechumformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturniveau zwischen -5 und 70°C vorgewählt ist.
Blechumformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form eines aus Matrizen, Stempel und Blechhalter bestehenden Pressformwerkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass nur die matrizenseitige Formfläche (6) des Pressformwerkzeugs mit thermisch gemeinsam gesteuerten Einzelsegmenten (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) versehen und auf einem im Wesentlichen konstanten Temperaturniveau gehalten ist.