DE10151013B4

DE10151013B4 - Vorrichtung zur Formgebung einer Platte aus tiefziehfähigem Material, insbesondere Blech

Info

Publication number: DE10151013B4
Application number: DE2001151013
Authority: DE
Inventors: Klaus-Jürgen Beiersdorf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2010-02-11
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: DE10151013A1

Abstract

Vorrichtung zur Formgebung einer Platte aus tiefziehfähigem Material, insbesondere Blech, mit einer die gewünschte Form enthaltenden Aufnahme für die Platte und einem relativ zu der Aufnahme bewegbaren Stempel auf der der Aufnahme abgekehrten Seite der Platte, bei der zwischen dem quer zur Richtung der Relativbewegung (9) im wesentlichen ebenen Stempel (6) und der Platte (3) eine aus fließfähigem Schüttgut bestehende Druckverteilungsschicht (5) derart auf die gewünschte Form abgestimmter Schichtdicke und Teilegröße angeordnet ist, dass am Ende der Relativbewegung (9) die Platte (3) in die aufnahmeseitige Form (2) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut ferromagnetisches Material enthält und im Stempel eine Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Unter tiefziehfähigem Material soll im Rahmen der Erfindung außer Blech jedes plattenförmige Material verstanden sein, das in einer Presse mittels eines Tiefziehvorgangs verformt werden kann. Dazu gehören also auch nicht metallische Materialien.
Betrachtet man übliche Vorrichtungen zur Formgebung, so enthalten sie zwei Formhälften (die in der Regel unterschiedlich ausgebildet sein werden) und zwischen diesen die Platte aus tiefziehfähigem Material. Eine der Formhälften steht in Antriebsverbindung mit einem Stempel, und durch Relativbewegung zwischen Stempel und anderer Formhälfte wird die Platte entsprechend der von beiden Formhälften gemeinsam gespeicherten gewünschten Form in seiner Gestalt verändert.
Derartige Vorrichtungen sind bekanntlich teuer, insbesondere deshalb, weil zwei Teile, nämlich die beiden Formhälften, entsprechend der gewünschten Form oder Gestalt des jeweiligen Teils sehr sorgsam gearbeitet sein müssen.
Aus der Druckschrift DE 230 312 C ist ein Verfahren zum Pressen von kugelig und ähnlich gestalteten Hohlkörpern bekannt. Bei diesem Verfahren werden die Hohlkörper zumindest teilweise mit einer plastischen Masse gefüllt. Zum Umformen wird der Hohlkörper in eine Form eingelegt und die Masse unter Druck gesetzt, indem ein den Hohlkörper verschließender Deckel das der Masse zur Verfügung stehende Raumvolumen in dem Hohlkörper verringert. Der auf die Masse wirkende Druck wird von dieser an die Wände des Hohlkörpers abgegeben, wobei dieser in die Form verformt wird. Durch den Deckel ist der Hohlkörper verschlossen, was dazu führt, dass die Masse nach dem Umformen nicht mehr aus dem Hohlkörper entnommen werden kann.
In der Druckschrift DE 296 01 019 U1 ist eine Vorrichtung gezeigt, mittels derer Hohlprofil-Werkstücke verformt werden können. Die gezeigte Vorrichtung weist dazu einen Dorn auf, der in das von einer Form umschlossene Hohlprofil eingeführt wird und auf ein in dem Hohlprofil befindliches Umformmaterial, beispielsweise Sand, Druck ausübt. Das Umformmaterial drückt dabei das Hohlprofil in die vorgegebene Form. Nach dem Umformen kann das Umformmaterial in einem Sammelbehälter aufgefangen werden und erneut weiteren Umformprozessen zugeführt werden. Jedoch ist für jeden einzelnen Umformvorgang eine erneute, präzise Dosierung des Umformmaterials notwendig.
Bekannt sind auch Fluidzell-Pressen, in denen unter Verwendung eines flüssigen Mediums ein Druck erzeugt wird, mit dem die Platten aus tiefziehfähigem Material gepreßt werden. Derartige Pressen sind ebenfalls teuer; außerdem erfordert die Verwendung einer Flüssigkeit unter hohem Druck aufwendige Abdichtungen.
Die Druckschrift DE 689 10 794 T2 zeigt hingegen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Tiefziehen von Blattmaterialien mit einem Stempel, an dem ein deformierbarer Puffer aus elastischem Material befestigt ist. Der geometrisch definierte Puffer wird nach jedem Tiefziehvorgang mit dem Stempel aus der Form gezogen und kann dann erneut für einen weiteren Tiefziehvorgang eingesetzt werden. Jedoch unterliegt der geometrisch geformte Puffer einem stetigen Verschleiß und seine Geometrie kann nicht beliebig angepasst oder verändert werden.
Wie schon aus diesen Darlegungen folgt, fallen die Kosten für derartige Vorrichtungen um so stärker ins Gewicht, je kleiner die Stückzahl der mit ihnen zu formenden Teile ist. Sehr kleine Stückzahlen fallen beispielsweise bei der Herstellung von Prototypen an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die ohne in Kaufnahme störender Toleranzen und Beeinflussungen der Oberflächen der Platten aus tiefziehfähigem Material mit erheblich geringerem Aufwand als die bekannten Pressenanordnungen herstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Ein erstes wesentliches Merkmal der Erfindung besteht also darin, dass sie nicht, wie die bekannten Pressen, zwei Formhälften erfordern, die erst zusammen die gewünschte Form des jeweiligen Teils speichern, sondern dass sie mit einer Formhälfte in Gestalt der Aufnahme für die Platte auskommt. Die erforderliche zweite Formhälfte wird demgegenüber gleichsam während des Tiefziehprozesses durch das fließfähige Schüttgut der Druckverteilungsschicht gebildet, das während der druckerzeugenden Relativbewegungen zwischen Stempel und Aufnahme seine Form infolge der automatischen Vergleichmäßigung des Druckes in der Druckverteilungsschicht laufend verändert, nämlich so, dass über den gesamten zu formenden Bereich der Platte stets ein konstanter Druck herrscht. Das bedeutet, dass an den Stellen, an deren die Aufnahme infolge der in sie integrierten Form der Verformung der Platte den geringsten Widerstand entgegensetzt, durch die Schüttgutteile der Druckverteilungsschicht ein Hereindrücken der Platte in die Form erfolgt, bis wieder im wesentlichen Konstanz des Druckes über den gesamten Bereich der Platte erreicht ist. Am Ende füllt so die Platte die Form in der Aufnahme vollständig aus, und der gesamte Raum zwischen der verformten Platte einerseits und dem Stempel andererseits ist von der – demgemäß über ihren Querschnitt Dickenunterschiede aufweisenden – Druckverteilungsschicht ausgefüllt.
Das Schüttgut dieser Druckverteilungsschicht enthält ferromagnetisches Material. In dem Stempel der Formvorrichtung ist in vorteilhafter Weise eine Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes angeordnet, mittels der das ferromagnetische Material beim Öffnen mit nach oben gezogen werden kann.
Das Schüttgut dieser Druckverteilungsschicht kann dabei lose liegen, insbesondere dann, wenn sich die Druckverteilungsschicht ebenfalls in der Aufnahme befindet. Zweckmäßig kann sein, zwischen der Druckverteilungsschicht einerseits und der Platte aus tiefziehfähigem Material andererseits eine elastische Zwischenschicht vorzusehen, die mit verformt wird und den Sinn hat, Beschädigungen der Oberfläche der Platte durch die Teile des Schüttguts auszuschließen.
Das Material der Druckverteilungsschicht kann aber auch von einer elastischen Hülle umschlossen sein, so dass das Entfernen und Einlegen der Druckverteilungsschicht sehr einfach von Hand ohne weitere Werkzeuge oder dergleichen vorgenommen werden kann.
Insbesondere dann, wenn die Teile des Schüttguts der Zwischenschicht nicht von einer Hülle umgeben, also lose sind, ist es zweckmäßig, für das Schüttgut ferromagnetisches Material zu verwenden, damit man mehrere oder alle Teile des Schüttguts mittels einer Magnetvorrichtung aus der Aufnahme entfernen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Figuren Längsschnitte (bezüglich der Richtung der Relativbewegung zwischen Aufnahme und Stempel) bei Beginn der Formgebung und am Ende der Formgebung wiedergeben.
In die Aufnahme 1 ist bei 2 die gewünschte Form der Blechplatte 3 eingearbeitet. Diese ist in die kammerartige Ausnehmung 4 eingelegt, die so hoch bemessen ist, dass sie auch die Druckverteilungsschicht 5 aus einem fließfähigen Schüttgut aufnimmt. Oberhalb der Druckverteilungsschicht 5 erkennt man den Stempel 6, der in an sich bekannter und daher nicht darzustellender Weise maschinell im Sinne einer Druckerhöhung in der Ausnehmung 4 relativ zur Aufnahme 1 bewegbar ist. Während in die Aufnahme 1, wie beschrieben, bei 2 die gewünschte Form des aus der Platte 3 herzustellenden Blechteils eingearbeitet ist, besitzt der Stempel 6 eine ebene, der Platte 3 zugekehrte Oberfläche 7, erfordert also keine umständliche Fertigung.
Damit die Teilchen der Druckverteilungsschicht 5 auf der Oberfläche der Platte 3 keine Markierungen oder gar Beschädigungen erzeugen, ist zwischen der Platte 3 einerseits und der Druckverteilungsschicht 5 andererseits die elastische Zwischenlage 8 angeordnet, die jedoch so ausgelegt sein muß, dass sie der Formgebung der Platte 3 folgen kann.
Während 1 die Verhältnisse in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Beginn der Formgebung wiedergibt, zeigt 2 die relative Lage der verschiedenen Teile zueinander am Ende des Formgebungsprozesses. Entsprechend dem Pfeil 9 ist der Stempel 6 relativ zur Aufnahme 1 so bewegt worden, dass er weiter in die Ausnehmung 4 hineinragt. Damit verbunden ist eine solche Verformung der Platte 3 (die in 2 besser als Formteil bezeichnet wird), dass sie sich vollständig an die Form 2 angelegt hat, also eine Übertragung dieser Form in die Gestalt des Teils 3 erfolgt ist. Dieser Formgebung ist die elastische Zwischenlage 8 gefolgt.
Wie erläutert, ist nur in die Aufnahme 1 die Form 2 des Blechteils 1 eingearbeitet, während die dem Teil 3 zugekehrte Oberfläche 7 des Stempels 6 eben ist. Zur Erzeugung des erforderlichen Drucks zwischen Stempel 6 einerseits und Blechplatte 3 andererseits, wodurch das tiefziehfähige Material erst in die eine Vertiefung darstellende Form 2 hineingedrückt wird, dient die Druckverteilungsschicht 5 aus fließfähigem Schüttgut. Wie 2 deutlich zeigt, hat sich durch die Druckverhältnisse innerhalb der Druckverteilungsschicht 5 das Material in ihr quer zur Richtung der Relativbewegung 9 so bewegt, dass über den Querschnitt die Dicke der Druckverteilungsschicht 5 nunmehr variiert, und zwar so, dass sie gemeinsam mit der Platte 3 (und der insoweit uninteressanten elastischen Zwischenschicht 8) die Form 2 vollständig und mit über dem Querschnitt konstantem Druck ausfüllt.
Wie auch diese Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erkennen läßt, bietet die Erfindung erhebliche Kostenvorteile gegenüber bekannten Vorrichtungen, ohne dass Einbußen hinsichtlich der Genauigkeit der Formgebung in Kauf genommen werden müssen.

Claims

Vorrichtung zur Formgebung einer Platte aus tiefziehfähigem Material, insbesondere Blech, mit einer die gewünschte Form enthaltenden Aufnahme für die Platte und einem relativ zu der Aufnahme bewegbaren Stempel auf der der Aufnahme abgekehrten Seite der Platte, bei der zwischen dem quer zur Richtung der Relativbewegung (9) im wesentlichen ebenen Stempel (6) und der Platte (3) eine aus fließfähigem Schüttgut bestehende Druckverteilungsschicht (5) derart auf die gewünschte Form abgestimmter Schichtdicke und Teilegröße angeordnet ist, dass am Ende der Relativbewegung (9) die Platte (3) in die aufnahmeseitige Form (2) gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut ferromagnetisches Material enthält und im Stempel eine Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Druckverteilungsschicht (5) in der Aufnahme (4) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine elastische Zwischenschicht (8) zwischen der Platte (3) und der Druckverteilungsschicht (5).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverteilungsschicht (5) eine elastische Hülle für das Schüttgut enthält.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle zugleich die elastische Zwischenschicht (8) bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut lose ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut aus druckbeständigen Kugeln besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttgut aus Sand besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Spule das ferromagnetische Schüttgut beim Öffnen der Vorrichtung mit angezogen wird.