DE10117578B4 - Ziehpresse - Google Patents

Abstract

Hydraulisch angetriebene doppelt wirkende Presse (1) zur Konventionellen- und Hydro-Umformung mit verriegelbaren Umform- (6) und Blechhalterstößel (9), dadurch gekennzeichnet, dass am Umformstößel (6) und demselbigen in Arbeitsrichtung betrachtet vorgelagert ein als Platte ausgebildeter, mit klemmbarer Druckstange (11) versehener Blechhalterstößel (9) angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft hydraulisch angetriebene Pressen mit der Funktionalität sowohl einer konventionellen, als auch einer hydromechanischen Umformpresse gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere schlägt die Erfindung eine derartige Gestaltung von Blechhalter- und Umformstößel vor, dass bei raumsparender Form und günstiger Kraftabstützung ein steifes Gesamtsystem gewährleistet ist.
• Stand der Technik
• Eine Ziehpresse, als sogenannte doppeltwirkende Presse, hat neben dem eigentlichen Ziehstößel noch einen Blechhalterstößel. Der Blechhalterstößel kann über einen Blechhalter die umzuformende Platine entweder fest einspannen oder durch einen geregelten Blechhalterdruck ein nachfließen des Materials während der Umformung ermöglichen. Eine ausführliche Beschreibung ist in dem Handbuch der Umformtechnik 1996 des Springer Verlages. Ab Seite 156 wird das konventionelle Ziehen auf einer doppeltwirkenden Ziehpresse und ab Seite 186 das hydromechanische Ziehen behandelt.
• Eine Gemeinsamkeit beider Ziehverfahren ist der als Rahmen um den Ziehstößel angeordnete Blechhalterstößel. Zwangsläufig erfordert diese Anordnung relativ große Werkzeuge. Ein kleines Werkzeug, dessen Blechhalterrahmen sich nicht direkt unter dem Blechhalterrahmen der Presse befindet, kann nur unter großem Aufwand eingesetzt werden.
• Unterschiedlich ist die Abstützung der Reaktionskräfte vom Blechhalter- und vom Ziehstößel.
• Bei der zweifach wirkenden hydraulischen Ziehpresse sind der oder die Umformzylinder und die Blechhalterzylinder am Kopfstück befestigt. Die auftretenden Kräfte werden in das Kopfstück eingeleitet. Die Blechhalterzylinder haben durch ihre Funktion und Anordnung zwangsläufig eine große Länge und damit ein relativ großes Ölvolumen. Für eine schnelle dynamische Regelung der Blechhalterkraft sind diese Zylinder unerwünscht träge.
• Für das hydromechanische Ziehverfahren, insbesondere zum Zwecke der Kalibrierung des Bauteils, ist eine möglichst starre Verriegelung des Umformwerkzeuges erforderlich. Erreicht wird dieses dadurch, dass nach dem Schließen des Werkzeuges Riegel eingefahren werden, die sich gegen das Kopfstück oder den Pressenrahmen abstützen. Durch die eingefahrenen Riegel ist ein starres Zuhaltesystem gewährleistet. Ist eine Regelung der Blechhalterkraft erwünscht, so bewirkt dieses eine Druckregelung von zwischengeschalteten Kurzhubzylindern. Eine hydromechanische Ziehpresse mit diesem Funktionsprinzip ist beispielhaft in der DE-OS 100 36 779 offenbart.
• Im wesentlichen dient die Hydromechanische oder Hydro-Umformung zur kostengünstigen Herstellung von Teilen die nur in kleinen Serien benötigt werden. Um eine gute Auslastung der Presse zu gewährleisten ist es wünschenswert diese ohne Umbaumaßnahmen auch für das konventionelle Ziehen zu verwenden. Während bei der Hydro-Umformung die Presse die Funktion einer Zuhaltevorrichtung hat und eine Verriegelung des Umformstößels stattfindet bewirkt bei dem konventionellen Ziehen der Stößelhub die komplette Umformung.
• Aufgabe und Vorteil der Erfindung
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch angetriebene Ziehpresse die sowohl für das konventionelle als auch das hydromechanische Ziehen einsetzbar ist vorzuschlagen, bei der bei guter Kraftabstützung die Größe des Blechhalterstößels annähernd der Größe des Zieh- oder Umformstößels entspricht.
• Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Presse nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
• In den Unteransprüchen werden vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen vorgeschlagen.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Blechhalterstößel als Blechhalterplatte auszubilden, die dem Umform- oder Ziehstößel vorgelagert angeordnet ist. Dieser Blechhalterstößel ist dabei gegen den Pressenrahmen verriegel- oder klemmbar.
• Das vorgeschlagene Konzept ermöglicht den Verzicht auf Blechhalterzylinder mit entsprechend großem Hub. Durch ein Mitnahmesystem erfolgt die Bewegung des Blechhalterstößels beim Öffnen und Schließen des Werkzeuges gemeinsam mit dem Ziehstößel durch nur einen Antriebszylinder. Weiterhin kann auch durch dieses Mitnahmesystem ein Abstand zwischen Blechhalter- und Umformstößel eingestellt werden, welcher dem Umformhub entspricht. Durch den Einsatz von Kurzhubzylindern ist uneingeschränkt die Regelung der Blechhalterkraft möglich.
• Während der Blechhalterstößel für beide Ziehverfahren verriegelbar ist, wird der Umformstößel nur bei der Hydro- Umformung verriegelt. Dabei ist das vorgeschlagene System und insbesondere die Verriegelung des Blechhalters- und Umformstößels aus folgenden Gründen besonders vorteilhaft:
• 1. Die Verriegelung bewirkt eine Abstützung gegen den Pressenrahmen, wodurch ein sehr steifes Gesamtsystem entsteht.
• 2. Das System ist sehr präzise und auch eine Stößelschrägstellung aufgrund außermittiger Belastung wird wirkungsvoll unterbunden.
• 3. Der als Platte ausgebildete Blechhalterstössel erlaubt eine optimale Gestaltungsform des Werkzeuges.
• 4. Blechhalter-Kurzhubzylinder können funktionsgerecht entsprechend dem Umformvorgang und der Teilekontur angeordnet werden, wodurch eine effektive und dynamische Blechhalterregelung erzielbar ist.
• 5. Durch ein stufenloses Klemmsystem kann der Blechhalter in beliebiger Position gegen den Pressenrahmen verriegelt werden.
• 6. Durch stufenlos verstellbare Anschläge kann der Umformstößel bei dem hydromechanischen Ziehen gegen den Pressenrahmen verriegelt werden.
• 7. Die Verriegelungslagen von Blechhalter- und Umformstößel sind unabhängig voneinander einstellbar.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand eines Ausführungsbeispiels und aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
• Diese 5 Figuren zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße Presse in Frontansicht
• 2 Seitenansicht der Presse in geöffneter Stellung
• 3 Seitenansicht der Presse mit geschlossenem Werkzeug für hydromechanisches Ziehen
• 4 wie 3, jedoch Stößel verriegelt und Ziehstößel im unteren Umformpunkt.
• 5 Darstellung des konventionellen Ziehen auf der Presse
• Beschreibung der Erfindung
• 1 zeigt die erfinderische Presse 1 deren Rahmen aus den Teilen Tisch 2, Ständer 3 und Kopfstück 4 besteht, die durch Anker 5 miteinander verspannt sind. In den Führungen von Ständer 3 ist Ziehstößel 6 geführt, der durch Antriebszylinder 7 und 8 verfahrbar ist. Zylinder 8 können ebenso zur Parallelhaltung von Stößel 6 und zur Erzeugung der Preßkraft bei einem konventionellen Ziehvorgang dienen. Blechhalterstößel 9 ist über eine Mitnahme- und Verstelleinrichtung 10 mit Ziehstößel 6 verbunden. An Blechhalterstößel 9 sind Druckstangen 11 befestigt die in Klemmeinrichtung 12 geführt und klemmbar sind. In der Regel sind mindestens 2, 4 oder 6 Druckstangen 11 vorgesehen. Auf dem Tisch 2 ist ein Schiebetisch 13 fixiert und geklemmt. Schiebetisch 13 trägt das Unterwerkzeug oder Wasserkasten 14. Das Oberwerkzeug 15 besteht aus dem mit dem Ziehstößel 6 verbunden Umformstempel 16 und dem mit dem Blechhalterstößel 9 verbunden Blechhalterrahmen 17. Gemäß der Darstellung ist die Presse 1 geöffnet und Stößel 6, 9 befinden sich in einer oberen Position. Ebenfalls in geöffneter Stellung ist die Presse 1 in 2 dargestellt. Im Unterschied zu 1 ist der Blechhalterstößel 9 um einen exakt definierten Betrag H gegenüber dem Ziehstößel 6 vorgefahren. Dieses Verfahren bewirkt die in 1 gezeigte Mitnahme- und Verstelleinrichtung 10 durch eine lineare Verfahrung. Der Abstand H ist dabei der teileabhängige Umformhub den der Umformstempel 16 gegenüber dem Blechhalterrahmen 17 verfährt. Ein umzuformende Platine 18 ist in die Presse 1 eingelegt.
• In 3 ist die Presse 1 in der Funktion des hydromechanischen Ziehen dargestellt. Im Gegensatz zum konventionellen Ziehen ist das Unterwerkzeug als Wasserkasten 14 ausgeführt auf den die Platine 18 aufliegt. Der Ziehstößel 6 und der Blechhalterstößel 9 werden durch Antriebszylinder 7 soweit vertikal verfahren, dass die Platine 18 zwischen dem Blechhalterrahmen 17 und dem Wasserkasten 14 gehalten wird. Der Abstand H zwischen Ziehstößel 16 und Blechhalterstößel 9 bleibt dabei zunächst unverändert. Der Blechhalterstößel 9 wird nun über die Druckstangen 11 und die Klemmeinrichtung 12 gegen den Pressenrahmen verklemmt. Der für den weiteren Umformvorgang erforderliche Materialfluß des eingespannten Platinenrandes kann durch Kurzhubzylinder 19 geregelt werden. Durch die direkte Anordnung am Blechhalterrahmen 17 ist ein schnelles hochdynamisches Regeln möglich. Die Anzahl und die Anordnung der Kurzhubzylinder ist jeweils teilespezifisch. Den weiteren Verlauf des hydromechanischen Ziehen zeigt 4. Der Ziehstößel 6 ist nach Durchfahren des Abstandes H in seiner unteren Position und bildet mit dem Blechhalterstößel 9 eine Einheit. Während dem Eintauchen des Umformstempels 16 in den Wasserkasten 14 sind alle wichtigen Parameter regelbar wie z.B. die Stößelgeschwindigkeit, die Blechhalterkraft und der Druck im Wasserkasten.
• Nach Erreichen der untersten Lage wird der Ziehstößel mechanisch verriegelt. Zu diesem Zweck werden Druckspindeln 20 über ein zentrales Verstellsystem 21 auf die gewünschte Lage eingestellt. Im Gewindebereich der Druckspindel 20 befindet sich Kurzhubzylinder 22 mit Kolben 23. Der drehfest angeordnete Kolben 23 ist mit einem Innengewinde versehen und darüber mit Druckspindel 20 verbunden. Durch Druckbeaufschlagung von Kolben 23 ist die Schließkraft einregelbar. Die eigentliche Verriegelung bewirkt ein horizontal auf dem Ziehstößel 6 angebrachter Verriegelungszylinder 24 an dem der Riegel 25 befestigt ist. Durch den Verriegelungszylinder 24 wird der Riegel 25 zwischen Ziehstößel 6 und Druckspindel 20 geschoben. Diese Verriegelung dient zur Aufnahme der hohen Kräfte beim Kalibrieren. Das Kalibrieren ist die letzte Stufe der hydromechanischen Umformung. Durch Zuschaltung eines Druckübersetzers ergibt sich eine wesentliche Druckerhöhung im Wasserkasten 14 und damit die Ausprägung der Platine 18 auf die geforderte Bauteilkontur.
• Entsprechend dem erforderlichen Ablauf des Umformvorganges kann mit steigendem Forminnendruck bzw. Druck im Wasserkasten 14 die Schließkraft über die Kurzhubzylinder 22 geregelt werden. Der Kurzhubzylinder 22 ist auch dazu geeignet, mittels einem kurzen Hub eine mechanische Kalibrierung auszuführen. Nach einer vorgegebenen Druckhaltezeit wird der Wasserkasten 14 dekomprimiert, der Ziehstößel 6 und der Blechhalterstößel 9 entriegelt und durch Antriebszylinder 7 hochgefahren.
• Die Situation der Presse 1 beim konventionellen Ziehen zeigt 5. Wie in 4 befindet sich der Ziehstößel 6 im unteren Totpunkt. Da die Presse 1 im Gegensatz zum hydromechanischen Ziehen jetzt nicht als Zuhaltesystem wirkt, findet auch keine Verriegelung des Ziehstößels 6 statt. Die erforderliche Umformkraft wird durch die Zylinder 7, 8 aufgebracht. Die Funktion des Blechhalterstößel 9 ist wie beim Hydro-Umformen beschrieben. Ohne Probleme kann für das konventionelle Ziehen ein Ziehkissensystem 26 vorgesehen werden.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen des geltenden Anspruch 1. So kann ohne Probleme auf der vorgeschlagenen Presse das Hydro-Umformen auch durch Innenhochdruck erfolgen.

1

Presse

2

Tisch

3

Ständer

4

Kopfstück

5

Anker

6

Ziehstößel

7

Antriebszylinder

8

Zylinder

9

Blechhalterstößel

10

Mitnahme- und Verstelleinrichtung

11

Druckstange

12

Klemmeinrichtung

13

Schiebetisch

14

Unterwerkzeug/Wasserkasten

15

Oberwerkzeug

16

Umformstempel

17

Blechhalterrahmen

18

Platine

19

Kurzhubzylinder

20

Druckspindel

21

Verstellsystem

22

Kurzhubzylinder

23

Kolben

24

Verriegelungszylinder

25

Riegel

26

Ziehkissensystem

Claims (8)

1. Hydraulisch angetriebene doppelt wirkende Presse (1) zur Konventionellen- und Hydro-Umformung mit verriegelbaren Umform- (6) und Blechhalterstößel (9), dadurch gekennzeichnet, dass am Umformstößel (6) und demselbigen in Arbeitsrichtung betrachtet vorgelagert ein als Platte ausgebildeter, mit klemmbarer Druckstange (11) versehener Blechhalterstößel (9) angeordnet ist.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstange (11) durch eine am Kopfstück (4) angebrachte Klemmeinrichtung (12) in vertikaler Lage stufenlos klemmbar ist.
3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hydro-Umformung der Umformstößel (6) über eine Druckspindel (20) durch einen Riegel (25) verriegelbar ist.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspindel (20) mit einem drehfestem Kolben (23) über ein Gewinde verstellbar verbunden ist.
5. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckspindel (20) über ein Verstellsystem (21) vertikal verstellbar ist.
6. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (23) von einem Kurzhubzylinder (22) druckbeaufschlagbar und in Wirkverbindung mit der Druckspindel (20) ist.
7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzhubzylinder (22) am Kopfstück (4) angebracht ist.
8. Presse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Kurzhubzylinder (22) in Abhängigkeit vom Druck im Wasserkasten (14) regelbar ist.