DE102008012230A1 - Component e.g. prototype component, manufacturing tool for e.g. passenger car, has upper and lower parts designed in modular manner from cast iron, where upper part has matrix module and lower part has die and metal bracket modules - Google Patents

Component e.g. prototype component, manufacturing tool for e.g. passenger car, has upper and lower parts designed in modular manner from cast iron, where upper part has matrix module and lower part has die and metal bracket modules Download PDF

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Abstract

The tool has a tool upper part and a tool lower part that are designed in a modular manner from a cast iron, where the upper part has an upper part-frame module (10) and matrix modules (14, 15). The matrix modules are connected with the frame module in a detachable manner, and the lower part has a lower part-frame module (12) and die and metal bracket modules (16, 18). The die and metal bracket modules are connected with the lower part-frame module in a detachable manner, where the matrix and die modules are arranged between the upper and lower frame modules. An independent claim is also included for a method for manufacturing a component through a deep drawing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The The invention relates to a tool and a method according to the preambles of the independent claims.

Entwicklung und Produktionsanlauf neuer Automodelle können bekanntlich durch frühzeitige Bereitstellung seriennaher Bauteile und die Realisierung damit verbundener Chancen eines planmäßigen Markteintritts mit erheblich gesteigertem „Return an Investment” gegenüber verzögerter Produktauslieferung erreicht werden.development and production start-up of new car models can be known by early provision of near-serial components and the realization of associated opportunities of a planned Market entry with significantly increased "return on investment" Delayed product delivery can be achieved.

Mit dem Begriff der „Seriennähe” eines Fertigungsprozesses soll ein hoher Grad der Annäherung prototypischer oder vorserientypischer Fertigungsprozesse an serientypische Fertigungsprozesse zum Ausdruck gebracht werden. Diese Bestrebungen dienen zugleich dem Ziel, weitgehend die Vorzüge der kurzfristig realisierbaren und kostengünstigen Prototypfertigung mit dem Qualitäts- und Mengenleistungsvermögen der Serienfertigung zu verbinden.With the concept of "production proximity" of a manufacturing process should be a high degree of approach prototypical or pre-series production processes to production-typical production processes be expressed. These aspirations serve at the same time the goal of largely realizing the benefits of short term realizable and cost-effective prototype production with the quality and quantity performance of series production.

Bekannte Zielstellungen einer zukunftsorientierten und variantenflexiblen Entwicklung seriennaher Prototypen- und Vorserienwerkzeuge sind neben der Verkürzung der Bereitstellungsfristen für neuentwickelte Karosseriebauteile, deren Qualitätsverbesserung und eine Reduzierung der Werkzeugkosten.Known Goals of a future-oriented and variant-flexible Development of near-series prototype and pre-production tools besides shortening the deployment deadlines for newly developed body parts whose quality improvement and a reduction in tooling costs.

Die Seriennähe eines Fertigungsprozesses wird dabei durch den Grad der Übereinstimmung wesentlicher Merkmale prototypischer oder vorserientypischer Fertigungsaufgaben und Fertigungsbedingungen mit den entsprechenden Merkmalen der Serienprozesse charakterisiert, wie in Tabelle 1 dargestellt.The Close to production of a production process is thereby by the Degree of conformity of key features prototypical or pre-series production tasks and production conditions characterized by the corresponding characteristics of the series processes, as shown in Table 1.

Figure 00020001
Tab 1: Typische Merkmale der Fertigungsaufgabe und der Fertigungsbedingungen für die prototypische, die seriennahe und die Serienfertigung
Figure 00020001
Tab 1: Typical features of the manufacturing task and the manufacturing conditions for the prototypical, close to series and serial production

Zur Zeit werden die Karosserien noch individuell gestaltet und die zu ihrer Herstellung notwendigen Werkzeuge werden mit hohem Aufwand variantenspezifisch ausgeführt. Für in Schalenbauweise konzipierte Fahrzeuge bewegen sich die Kosten für die Presswerkzeuge zur Karosserieteilfertigung erfahrungsgemäß in der Größenordnung von 75 Mio. EUR bis 100 Mio. EUR. Die sich hieraus ableitenden Kostenbelastungen pro Fahrzeug sind unter den Bedingungen der Großserienfertigung noch zu akzeptieren, für eine dem Wunsch nach Individualisierung entsprechende Nischenfertigung in wesentlich geringeren Stückzahlen ergeben sich jedoch nicht vertretbare Kostenanteile.to Time, the bodies are still individually designed and to Tools necessary for their manufacture are very expensive Variant-specific executed. For in shell construction designed vehicles move the cost of the pressing tools for body part production experience in the Range from EUR 75 million to EUR 100 million. The resulting cost charges per vehicle are still accept under the conditions of mass production, for a desire for individualization appropriate Niche production resulted in much smaller quantities However, unreasonable cost shares.

Für das Umformen von Karosserieteilen für die Prototypen-, Vorserien- und Kleinserienfertigung haben sich bereits in den vergangenen Jahrzehnten eine Reihe von Verfahren mit ein – und zweiseitiger Formspeicherung etabliert. Hierzu gehören das Tiefziehen, Streckziehen, das Außenhochdruckumformen bzw. das aktive hydro-mechanische Tiefziehen, das Fluidzellpressen mit Gummimembran, das Tiefziehen mit Gummikissen und das Explosivumformen.For the forming of body parts for the prototype, Pre-series and small series production have already been in the past Decades a series of procedures with one - and two - sided Form storage established. These include deep-drawing, Stretching, the external high pressure forming or the active hydro-mechanical deep drawing, fluid cell pressing with rubber membrane, thermoforming with rubber pads and explosive forming.

Das Formgeben mit zweiseitiger Formspeicherung wird durch das konventionelle Tiefziehen mit starrem Ober- und Unterwerkzeug einschließlich Niederhalter realisiert.The Forming with two-sided shape storage is by the conventional Deep drawing with rigid upper and lower tool including Downholder realized.

Das Tiefziehen entspricht einem Zugdruckumformvorgang, bei dem aus ebenen Blechzuschnitten Hohlkörper gefertigt werden, ohne die Blechdicke gewollt zu verändern. Das Zusammenwirken von Werkstoff, Werkzeug und Maschine beeinflusst die Umformung, wobei die Werkzeuggeometrie einen der wesentlichen Parameter für die Produktion eines Gutteils darstellt. Diese Werkzeuggeometrie kann nur unter Berücksichtigung technologischer Einflussfaktoren wie Blechwerkstoff, Blechdicke und tribologischer Randbedingungen bestimmt werden. Da sich diese Bedingungen mit jeder Werkstückgestalt ändern, ist die Werkzeugkonstruktion neben der FEM-Simulation auf das Erfahrungswissen spezialisierter Mitarbeiter und aufwändige Versuchsdurchführungen mit entsprechenden Werkzeugänderungen angewiesen.The deep drawing corresponds to a Zugdruckumformvorgang, in the flat sheet metal blanks Hollow body can be made without changing the sheet thickness wanted. The interaction of material, tool and machine influences the forming, whereby the tool geometry is one of the essential parameters for the production of a good part. This tool geometry can only be determined taking into account technological factors such as sheet metal, sheet thickness and tribological boundary conditions. Since these conditions change with each workpiece shape, the tool design depends not only on the FEM simulation but also on the experience of specialized staff and costly test procedures with corresponding tool changes.

Die Verformung des Materials findet bei diesem Verfahren vor allem dort statt, wo das Blech durch das einfahrende Werkzeug „mitgenommen” wird. Das Nachfließen des an flachen Bereichen des Stempels anliegenden Materials wird unter anderem durch Reibung des Blechs am Werkzeug sowie durch Einklemmen mancher Bereiche zwischen den beiden Werkzeughälften behindert. Um lokale Überbeanspruchungen des Blechs und damit Schäden am Bauteil zu verhindern, wird der Umformprozess in der Regel in mehrere Zwischenstufen aufgeteilt. Für diese wird jeweils ein aufwändiger und damit teurer Satz aus Ober- und Unterwerkzeug benötigt. Jede Umformstufe erfordert zudem eine eigene Presse, wodurch der Investitions- und Platzbedarf steigt. Dieser Nachteil des konventionellen Tiefziehens macht sich um so stärker bemerkbar, je kleiner die Produktionsstückzahlen sind.The Deformation of the material finds in this process, especially there instead of where the sheet is "taken" by the retracting tool. The Nachfließen of adjacent to flat areas of the stamp Among other things, material is caused by friction of the sheet metal on the tool and by pinching some areas between the two tool halves with special needs. To local overstresses of the sheet metal and In order to prevent damage to the component, the forming process usually divided into several intermediate stages. For each one becomes a complex and thus more expensive sentence needed from upper and lower tool. Each forming stage also requires its own press, reducing the investment and Space requirement increases. This disadvantage of conventional deep drawing makes the more noticeable the smaller the production quantities are.

Neben dem Tiefziehen hat das Streckziehen unter den Verfahren des Zugumformens eine herausragende Bedeutung in der Blechbearbeitung. Es beinhaltet das Tiefen eines Zuschnitts mit einem starren Stempel. Der Blechzuschnitt ist dabei am Rand fest eingespannt, wobei die Einspannung durch Spannzangen, aber auch zwischen starren oder beweglichen Werkzeugteilen erfolgt. Zu Beginn des Umformprozesses wird die Blechplatine ohne Stempelkontakt, d. h. ohne Reibungseinfluss, vorgereckt (auch als „Tangentialstreckziehen” bezeichnet), wodurch festigkeitsgesteigerte sowie form- und maßgenauere Werkstückformen erzielt werden. Anschließend fahren die Spannzangen nach unten bzw. der Stempel wird nach oben gefahren, wobei die Blechplatine entsprechend der Stempelkontur ausgeformt wird.Next Pull-forming has stretch-stretching under the processes of drawing-forming an outstanding importance in sheet metal working. It contains the depths of a blank with a rigid stamp. The sheet metal cutting is firmly clamped at the edge, the clamping by Collets, but also between rigid or movable tool parts he follows. At the beginning of the forming process, the sheet metal blank without Stamp contact, d. H. without frictional influence, pre-stretched (also referred to as "tangential stretching"), which increased strength as well as dimensional and dimensional accuracy Workpiece shapes are achieved. Then drive the collets down or the punch is moved upwards, wherein the sheet metal blank formed according to the stamp contour becomes.

Das Tiefziehen eignet sich besonders zur Umformung der in Reaktion auf die erfolgreiche Realisierung der Leichtbauweise auf der Basis des Leichtmetalleinsatzes für den Karosseriebau im Hochpreissegment durch die Stahl- und Automobilindustrie in den letzten Jahren entwickelten hochfesten bis ultrahochfesten Stahlwerkstoffe, für die verschiedene Projekte (ULSAB, ULSAB-AVC, ATLAS, NSB, SLC) initiiert wurden.The Deep drawing is particularly suitable for forming in response to the successful realization of lightweight construction on the basis of Light metal insert for the body construction in the high price segment by the steel and automotive industries in recent years high strength to ultra-high strength steel materials, for the various projects (ULSAB, ULSAB-AVC, ATLAS, NSB, SLC) were.

Mit diesen Stählen sowie weiteren ergänzenden Werkstoffen und Leichtbaumaßnahmen konnte im Automobilbau ein erhebliches Gewichtseinsparungs-, Komfort- und Sicherheitspotential erschlossen werden, das für die nahe Zukunft eine erfolgreiche Fortführung der Großserienproduktion auf der Basis der Schalenbauweise und der dafür vorhandenen Produktionstechnik gesichert erscheinen lässt.With these steels and other supplementary materials and lightweight construction could make a significant contribution to the automotive industry Weight saving, comfort and safety potential opened up will be a successful continuation for the near future the mass production based on the shell construction and the existing production technology secured appears.

Aus der EP 1317973 A1 ist bereits eine Presse zum Tiefziehen mit einem von einem Stössel bewegten Werkzeug-Oberteil, einem gleichsinnig bewegten pressenseitigen Blechhalter und einem die Platinerandseite abstützenden Werkzeug-Unterteil in dass das Werkzeug-Oberteil die Platine zum Tiefziehen umformend eintaucht, bekannt. Werkzeug-Oberteil und -Unterteil sind gegen Werkzeug anderer Kontur auswechselbar, ohne dass das Werkzeug dabei Modularisiert wurde. Dem Werkzeug-Oberteil ist ein dessen Kontur folgender werkzeugseitiger Blechhalter auswechselbar zugeordnet, der mit den pressenseitigen Blechhalter verbunden ist. Der pressenseitige Blechhalter weist in seine Stirnseite flächenbündig eingelassene Blechhalter-Segmente auf, die entlang einer gemeinsamen Achse horizontal verschiebbar und mit ihren einander zugekehrten Seiten auf die Kontur in der eingewechselten Werkzeuge einstellbar sind.From the EP 1317973 A1 is already a press for deep drawing with a moving of a plunger tool upper part, a co-moving press-side plate holder and the Platinerandseite supporting tool base in that the tool upper part immersing the board for deep drawing forming, known. Tool top and bottom are interchangeable with other contour tools without the tool being modularized. The tool upper part is associated with a contour of the following tool-side plate holder interchangeable, which is connected to the press-side plate holder. The press-side plate holder has in its front side flush plate holder segments, which are horizontally displaceable along a common axis and adjustable with their sides facing each other to the contour in the substitute tools.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, beim Tiefziehen von Bauteilen aus einer Blechplatine, die Anzahl der erforderlichen Werkzeugsätze sowie die Kosten und Fristen für die Bereitstellung eines Werkzeugsatzes zu verringern.task The present invention is in the deep drawing of components from a sheet metal blank, the number of required tool sets as well as the costs and deadlines for providing a Reduce tool set.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the invention the object by the features of the independent claims solved. Advantageous embodiments are the Subclaims refer.

Das erfindungsgemäße Werkzeug zur Herstellung von Bauteilen durch Tiefziehen aus einem Blechzuschnitt mit einem Werkzeug-Oberteil und einem Werkzeug-Unterteil, die einer Pressmaschine untergeordnet sind, zeichnet sich dadurch aus, dass Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil modular ausgebildet sind, wobei
das Werkzeugoberteil ein Oberteil-Gestellmodul sowie zumindest ein Matrizenmodul umfasst, welches mit den Oberteil-Gestellmodul lösbar verbindbar ist,
das Unterteil ein Unterteil-Gestellmodul sowie zumindest ein Stempelmodul und zumindest ein Blechhaltermodul umfasst, welche mit dem Unterteil-Gestellmodul lösbar verbindbar sind und
Matrizenmodul und Stempelmodul zwischen Oberteil-Gestellmodul und Unterteil-Gestellmodul angeordnet sind oder anordbar sind.
The inventive tool for the production of components by deep drawing from a sheet metal blank with a tool upper part and a lower tool part, which are subordinate to a pressing machine, is characterized in that the upper tool part and / or lower tool part are modular, wherein
the upper part of the tool comprises an upper frame frame module and at least one matrix module which can be detachably connected to the upper frame frame module,
the lower part comprises a lower frame frame module and at least one punch module and at least one sheet metal holder module, which are releasably connectable to the lower frame frame module and
Matrizenmodul and punch module between upper frame frame module and base frame module are arranged or can be arranged.

Zur fachlichen Verständigung und technischen Abgrenzung werden nachfolgend die für den Aufbau des modularisierten seriennahen Prototypenwerkzeugs relevanten Begriffe definiert:to technical understanding and technical delimitation below the construction of the modularized near-series Prototype Tool defines relevant terms:

Modul:Module:

Als Modul werden aus logistischer und funktionaler Sicht logisch abgrenzbare und einbaufähige Einheiten bezeichnet, die Teile eines Baukastensystems sein können und die unterschiedliche Komponenten mit spezifischen Funktionen integrieren. Module haben definierte Schnittstellen, die von der integrierten Gesamtfunktionalität weitestgehend unabhängig sind.When Module become logically delimitable from a logistical and functional point of view and installable units, which are parts of a Modular system and the different components integrate with specific functions. Modules have defined Interfaces, by the integrated overall functionality are largely independent.

Sie weisen dadurch eine hohe Einsatzflexibilität und ein hohes Kosteneinsparpotenzial bei der Herstellung von Werkzeugen auf, die für in gleichen Zeitperioden oder nachfolgend zu fertigende Fahrzeugderivate benötigt werden.she have a high deployment flexibility and a high Cost savings potential in the manufacture of tools that for equal periods of time or subsequently to be produced Vehicle derivatives are needed.

Erfindungsgemäß enthält das Gestell-Modul jeweils den zu maximierenden Anteil der passiven, d. h. der nicht mit dem zu formenden Werkstück in Kontakt tretenden Werkzeugkomponenten, die für jede zu bildende Werkstückgruppe zu vereinheitlichen sind;
Matrizenmodul, Stempelmodul sowie Blechhaltermodul umfassen die für jedes Karosseriebauteil gesondert anzufertigenden aktiven Werkzeugkomponenten mit vereinheitlichten Schnittstellen zum Gestellmodul.
According to the invention, the rack module contains in each case the proportion of the passive components to be maximized, that is to say the tool components which do not come into contact with the workpiece to be formed and which are to be standardized for each workpiece group to be formed;
Die module, punch module and sheet metal holder module comprise the active tool components to be produced separately for each body component with standardized interfaces to the frame module.

Segment:Segment:

Als Segment wird ein Teil eines Ganzen bezeichnet, das zum Zwecke der Austauschbarkeit vom Gesamtobjekt oder von einem Werkzeugdetail abgetrennt werden kann und dabei die gleiche oder eine geänderte Einzelfunktion ausführen kann.When Segment is called a part of a whole that is for the purpose of Interchangeability of the whole object or a tool detail can be separated and doing the same or a changed individual function can perform.

Als Beispiel kann hier die Ausführung eines Blechhaltersegments angeführt werden, das wahlweise mit, ohne oder mit unterschiedlich gestalteter Geometrie der Ziehleiste ausgeführt werden kann.When Example here is the execution of a blank holder segment can be cited, either with, without or with different designed geometry of the pull bar can.

Die Modularisierung des Werkzeugs ermöglicht eine Trennung in passive, d. h. nicht mit dem zu formenden Werkstück in Kontakt tretende und für die Werkstückgruppe zu vereinheitlichende Werkzeugkomponenten und in aktive, d. h. für jedes Karosseriebauteil gesondert anzufertigende Werkzeugteile.The Modularization of the tool allows separation in passive, d. H. not with the workpiece to be formed in contact and for the workpiece group unified tool components and active, d. H. For each body component to be made separately tool parts.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Werkzeug verwendbar für ein System zur Herstellung von n verschiedenen Gruppen von Bauteilen durch Tiefziehen, wobei das Werkzeugoberteil ein Oberteil-Gestellmodul umfasst, dem eine Menge von n1 Matrizenmodule zugeordnet ist, welche mit dem Oberteil-Gestellmodul lösbar verbindbar sind,
das Werkzeugunterteil ein Unterteil-Gestellmodul umfasst, dem eine Menge von n2 Stempelmodule und eine Menge von n3 Blechhaltermodule zugeordnet sind, welche mit dem UTGM lösbar verbindbar sind,
Matrizenmodule und Stempelmodule zwischen Oberteil-Gestellmodul und Unterteil-Gestellmodul angeordnet sind oder anordbar sind,
jeder der herzustellenden Gruppen von Bauteilen zumindest eine Kombination eines Matrizenmodul mit einem Stempelmodul sowie einem Blechhaltermodul zugeordnet ist und dass n1 > 3, n2 > 3 und n3 > 3 und n > 3 sind.
According to a preferred embodiment of the invention, the tool is usable for a system for producing n different groups of components by deep drawing, wherein the tool upper part comprises a top frame module, to which a set of n1 template modules is detachably connectable to the top frame module are,
the lower tool part comprises a lower part frame module, to which a set of n2 punch modules and a set of n3 blank holder modules are assigned, which are detachably connectable to the UTGM,
Matrizenmodule and punch modules between upper frame frame module and lower frame frame module are arranged or can be arranged,
each of the groups of components to be produced is assigned at least one combination of a matrix module with a stamp module and a blank holder module and that n1> 3, n2> 3 and n3> 3 and n> 3.

Mit der Bildung von Bauteilgruppen, insbesondere Werkstück-Abmessungsgruppen können Komponenten der Werkzeugstruktur entsprechend ihrer Beanspruchung einheitlich dimensioniert und wieder verwendet werden. Die Kombination der Gruppentechnik und der Modularisierung ermöglicht Nutzung von gleichen oder ähnlichen Werkzeugkomponenten zur Herstellung unterschiedlicher Bauteile durch Ableitung modifizierter Werkzeuge aus Werkzeugen für ähnliche Werkstückformen. Nach dem Konzept der Gruppentechnik werden die Bauteile entsprechend ihren ähnlichen konstruktiven und fertigungstechnischen Merkmalen (z. B. nach Gestaltungs- und Abmessungsmerkmalen) in Gruppen zusammengefasst und einer (teilweise oder vollständig) vereinheitlichten Fertigungsmittelstruktur zugeordnet. Auf diese Weise wird eine werkstückflexible (Weiter-)Nutzung ausgewählter Werkzeugkomponenten für Werkstücke innerhalb der gebildeten Werkstückgruppe ermöglicht.With the formation of component groups, in particular workpiece dimension groups can be components of the tool structure according to their Stress uniformly dimensioned and reused. The combination of group technology and modularization allows Use of the same or similar tool components for the production of different components by derivation of modified Tools from tools for similar workpiece shapes. According to the concept of group technology, the components become corresponding their similar constructive and production engineering Characteristics (eg, by design and dimensional characteristics) in groups summarized and one (partial or complete) unified tooling structure assigned. To this This way, a workpiece flexible (re) use becomes more selective Tool components for workpieces within the allows formed workpiece group.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestehen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil aus einem Material mit einer Verschleissfestigkeit nicht geringer als die von Gusseisen. Bevorzugt ist als Material EN-JL 1004 .According to a further embodiment of the invention, the upper and lower tool parts are made of a material with a wear resistance not lower than that of cast iron. Preferred is as a material EN-JL 1004 ,

Vorteilhafterweise bestehen Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil aus Grauguss. Dabei ist bevorzugt, dass wenigstens 30% GEW. des Fahrzeugoberteils und des Fahrzeugunterteils aus einem gehärteten Material bestehen. Bevorzugt ist, dass Oberteil-Gestellmodul und/oder Unterteil-Gestellmodul als, vorzugsweise rechteckiger Rahmen ausgebildet sind. Derartige Module sind bei hoher Belastbarkeit besonders einfach herstellbar und erlauben eine einfache Ankupplung von Matrizenmodul bzw. Stempelmodul.advantageously, consist of upper part and / or lower part of cast iron. It is preferred that at least 30% GEW. of the vehicle shell and the vehicle body made of a hardened material consist. It is preferred that upper frame frame module and / or lower frame module are formed as, preferably rectangular frame. such Modules are particularly easy to produce with high load capacity and allow easy coupling of die module or stamp module.

Derartige Werkzeugmaterialien haben folgendes vorteilhaftes Eigenschaftsspektrum:

  • – beim Form schaffen: niedrige Schmelztemperatur, gutes Formfüllungsvermögen, geringer Verzug, geringes Schwindmaß, glatte Oberfläche,
  • – beim Form erhalten: ausreichende Belastbarkeit, geringer Reibwert, geringer Verschleiß,
  • – beim Form ändern: geringer Spannungsaufwand und leichtes Auftragen von Zusatzwerkstoff beim Einarbeiten und Ändern der Werkzeugform,
  • – beim Form entsorgen: Wiederverwendbarkeit des Formwerkstoffs,
  • – Erzeugung der Werkzeugform mit geringem Aufwand durch hohe Annäherung der Rohteilform an die Fertigteilform durch Urformen mit nachfolgender Hochgeschwindigkeitsbearbeitung oder Anwendung des Feingießens von Werkzeugkonturen ohne wesentliche nachfolgende Bearbeitung der Oberfläche,
Such tool materials have the following advantageous property spectrum:
  • - create in shape: low melting temperature, good mold filling capacity, low distortion, low shrinkage, smooth surface,
  • - preserved in the form: sufficient load capacity, low coefficient of friction, low wear,
  • - change the shape: low stress and easy application of filler material when incorporating and changing the mold,
  • - dispose of the mold: reusability of the molding material,
  • Production of the tool mold with little effort by high approximation of the blank mold to the preform mold by primary molding with subsequent high-speed machining or application of the investment casting of tool contours without substantial subsequent processing of the surface,

Bei einer weiteren Ausführungsform sind Blechhaltermodul und Unterteil-Gestellmodul mittels Führungelementen vertikal und/oder horizontal relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden, womit eine relativ genau Justierung ermöglicht wird. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn ein Blechhalter und Stempelmodul mittels Führungselementen horizontal und/oder vertikal zueinander bewegbar miteinander verbunden sind.at In another embodiment, the sheet metal holder module and Base frame module by means of guide elements vertical and / or horizontally movably connected relative to each other, whereby a relatively accurate adjustment is possible. As well it is advantageous if a blank holder and punch module by means of guide elements horizontally and / or vertically movably connected to each other are.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Bauteile zur Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien verwendbar.According to one Another embodiment is the components for the production usable by motor vehicle bodies.

Damit können die Vorteile des Tiefziehens auf progressiven mehrstufigen Sauger-Transfer-Pressen stellt bezüglich Mengenleistung, Bauteilqualität, Prozesssicherheit, Automatisierung und Stückkosten ohne die Nachteile hoher Anlagen- und Werkzeugkosten, langer Vorbereitungszeiten und hoher Einarbeitungskosten für die Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien genutzt werden.In order to can take advantage of deep drawing on progressive multi-level Suction transfer presses represent in terms of quantity, Component quality, process reliability, automation and Unit costs without the disadvantages of high system and tool costs, long preparation times and high training costs for the production of motor vehicle bodies are used.

Die mehrstufige vollautomatisierte konventionelle Pressteilfertigung auf Transferstraßen stellt für die Großserienfertigung auch in näherer Zukunft das effektivste Fertigungskonzept dar. In Vorbereitung auf eine vorgesehene (Groß)Serienfertigung von Karosseriebauteilen entspricht daher eine Prototypen- und Vorserienfertigung auf der Basis des Einsatzes von Verfahren mit zweiseitiger Formspeicherung am weitgehendsten der Forderung nach serienidentischem Verfahrens- und seriennahem Werkzeugeinsatz.The Multi-stage fully automated conventional press production on transfer lines manufactures for mass production also in the near future the most effective production concept in preparation for a planned (large) series production of body components therefore corresponds to a prototype and pre-series production based on the use of two-sided shape memory methods most of the demand for series-identical and close-to-production tools.

Die erfolgreiche Fortführung der Serienfertigung unter den Bedingungen reduzierter Fertigungsstückzahlen und auch die zunehmende Nischenfertigung erfordern daher als eine wesentliche Maßnahme die Beschleunigung des Entwicklungsprozesses und des Produktionshochlaufs der Fertigung von Karosseriebauteilen auf anspruchsvollem Qualitätsniveau. Als ein Beitrag zur Lösung dieser Anforderungen wird die Entwicklung und Realisierung eines Werkzeugkonzepts für die Prototypenfertigung gesehen, das mit moderaten Kosten und frühzeitigem Erkenntnisgewinn für den beschleunigten Anlauf der Serienfertigung die Herstellung qualitativ verbesserter Karosseriebauteile ermöglicht.The successful continuation of series production among the Conditions of reduced production quantities and also The increasing niche production therefore require as an essential Measure the acceleration of the development process and the production ramp-up of the production of body components demanding quality level. As a contribution to the solution These requirements will be the development and realization of a Tool concept for prototype production seen that with moderate costs and early recognition for the accelerated start-up of mass production qualitatively improved body parts allows.

Nach dem dargestellten Konzept ausgeführte Werkzeuge ermöglichen neben einem frühzeitigen Erkenntnisgewinn für die anschließende Serienfertigung folgende Effekte:

  • • Frühzeitige Bereitstellung neu entwickelter Karosseriebauteile mit einem für Vorserienfahrzeuge geforderten Qualitätsniveau,
  • • Bereitstellung zeichnungsgerecht ausgeführter, aus seriennahen Werkzeugen werkzeugfallender und für Vorserienfahrzeuge einsatzfähiger Prototypenbauteile,
Tools designed according to the concept presented allow for early recognition of the following effects in subsequent series production:
  • • Early provision of newly developed body components with a quality level required for pre-production vehicles,
  • • Provision of prototypically executed prototype components that are tool-based and can be used in pre-production vehicles

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Tiefziehen mit den Schritten

  • – Bereitstellen von zumindest einen Blechzuschnitt,
  • – Bereitstellen einer Pressmaschine mit einem Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer vorgegebenen Kombination von Matrizenmodul, Blechhaltermodul und Stempelmodul,
  • – Einführen der Blechplatine in das Werkzeug,
  • – Umformung der Blechplatine mittels des Werkzeugs durch Anwendung von Presskraft mittels der Pressmaschine auf Werkzeugober- und Werkzeugunterteil,
  • – Entnehmen der umgeformten Blechplatine.
Another aspect of the invention relates to a method of manufacturing components by deep drawing with the steps
  • Providing at least one sheet metal blank,
  • Providing a pressing machine with a tool according to one of the preceding claims with a predetermined combination of die module, blank holder module and stamp module,
  • Inserting the sheet metal blank into the tool,
  • - Forming of the sheet metal blank by means of the tool by applying pressing force by means of the pressing machine on Werkzeugober- and tool base,
  • - Remove the formed sheet metal blank.

Neben der anlagentechnischen Grundausrüstung für die Fertigung von Karosseriebauteilen (Presstechnik, Handhabungstechnik, Steuerungstechnik), die der längerfristigen und auftragsübergreifenden Bauteilfertigung dient, wird mit dem bauteilspezifisch bereitzustellenden Werkzeug das einzusetzende Fertigungsverfahren realisiert. Für einen beschleunigten Serienanlaufs kann daher das seriennahe Werkzeug für die Prototypen- und Vorserienfertigung eingesetzt werden, das auf der Nutzung eines serienidentischen Verfahrens beruht. Derartige Werkzeuge erfüllen nach den vorliegende Erfahrungen die Anforderungen an Produktivität, Bauteilqualität, Fertigungskosten und Standvermögen am besten.Next the basic plant equipment for the Production of body components (pressing technology, handling technology, Control Technology), which is the longer-term and cross-order Component manufacture, will be provided with the component specific Tool realizes the manufacturing process to be used. For an accelerated start of production can therefore be the near-series tool used for prototype and pre-series production, based on the use of a series-identical method. such Tools meet the present experience the Demands on productivity, component quality, Manufacturing costs and stamina best.

In der Tab. 2 sind hierzu typische Bezeichnungen und Definitionen aufgeführt und kurzgefasst die relevanten Aussagen über die Ausführung und Fertigung von Karosseriebauteilen zugeordnet. Nr. Bezeichnung des Entwicklungsstandes Entwicklungsphase (It. Bild 3.1–1) Anforderungen an die Ausführung der Karosseriebauteile 1 Konzeptfahrzeug: Darstellung des aktuellen Entwicklungsstandes zur weiteren Entscheidungsfindung. Fahrbar, aber nicht erprobungsfähig. Eingesetzte Materialien müssen nicht dem späteren Serienstand entsprechen. Konzeptphase Einzelfertigung der Karosserieeinzelteile mit sehr hohem manuellen Anteil (Klopfmodelle). Einsatz prototypischer Verfahren und funktionstauglicher Werkstoffe, die jedoch nicht den Serienwerkstoffen entsprechen müssen. 2 Prototypenfahrzeug: Darstellung eines voll erprobungs- und funktionsfähigen Gesamtfahrzeugs zur Absicherung (Prüfstands- und Fahrversuche) der Entwicklungsarbeit. Eingesetzte Materialien müssen den späteren Serienmaterialien entsprechen. Entwicklungsphase Stufe 1 Stufe 2 Fertigung der Karosserieeinzelteile gemäß dem vorgegebenen Serienfertigungsverfahren (i. d. R. Tiefziehen (in möglichst kostengünstigen) Prototypenwerkzeugen. Manuelle Nacharbeit der Einzelteile (Nachformen, Beschneiden...) ist zulässig. 3 Vorserienfahrzeug: Aufbau von Fahrzeugen aus serienwerkzeugfallenden Einzelteilen in den Serieneinrichtungen. Es dient der iterativen Qualifizierung der Serienwerkzeuge und – anlagen. Serienvorbereitungsphase Stufe 1 Einzelfertigung in Serienwerkzeugen oder, mit Abweichungserlaubnis der Qualitätssicherung, in seriennahen Werkzeugen. Einsatz werkzeugfallender Einzelteile ohne manuelle Nacharbeit. 4 0-Serienfahrzeug: Aufbau von Fahrzeugen mit Einzelteilen aus Serienwerkzeugen in Serienanlagen zum Nachweis der Serienfähigkeit aller Fertigungseinrichtungen vor SOP. Serienvorbereitungsphase Stufe 2 Verwendung von Karosseriebauteilen aus prozesssicher betriebenen Serienwerkzeugen. Tab. 2 Ableitung der Anforderungen an die Ausführung und Fertigung von Karosseriebauteilen aus dem Entwicklungsstand von Fahrzeugkomponenten und von Gesamtfahrzeugen In Tab. 2 typical designations and definitions are listed and in short the relevant statements about the design and manufacture of body components assigned. No. Designation of the state of development Development phase (Figure 3.1-1) Requirements for the execution of the bodywork components 1 Concept vehicle: Presentation of the current state of development for further decision-making. Mobile but not testable. Used materials do not have to correspond to the later series production. design phase Individual production of body parts with very high manual proportion (knock models). Use of prototypical processes and functional materials which, however, do not have to correspond to the series materials. 2 Prototype vehicle: representation of a fully testable and functional complete vehicle for securing (test bench and driving tests) of the development work. Materials used must correspond to the later series materials. Development Phase Level 1 Level 2 Production of body parts in accordance with the specified series production procedure (usually deep drawing (in as cost-effective as possible) prototype tools.) Manual reworking of individual parts (reshaping, trimming ...) is permitted. 3 Pre-series vehicle: Construction of vehicles from serial tool-falling parts in the standard equipment. It is used for the iterative qualification of series tools and systems. Series preparation phase stage 1 One-off production in series tools or, with derogation from quality assurance, in tools close to production. Use of tool-dropping parts without manual reworking. 4 0 series production vehicle: Construction of vehicles with individual parts from series production tools in serial systems to prove the serial capability of all production facilities before SOP. Series preparation phase stage 2 Use of body components from process-reliable series tools. Tab. 2 Derivation of requirements for the design and manufacture of body components from the development stage of vehicle components and of complete vehicles

Aus der Gegenüberstellung des Fahrzeugentwicklungsstandes mit dem Werkstoff-, Verfahrens- und Werkzeugeinsatz lassen sich die bestehenden Anforderungen an die Bauteilfertigung erkennen.Out the comparison of the vehicle development status with the material, process and tools can be the recognize existing requirements for component production.

Prototypische Verfahren können demnach sowohl für die Fertigung von Bauteilen aus prototypischen als auch aus seriennahen Werkstoffen zur Anwendung kommen. Der Einsatz prototypischer Werkstoffe führt zur Vergegenständlichung konzipierter Bauteile im Entwicklungsprozess, die als Anschauungsmodell/Geometriemodell dienen. Da derartige Bauteile nicht aus seriennahen oder serienidentischen Werkstoffen hergestellt werden, sind sie nur für eine eingeschränkte Erprobungsfähigkeit geeignet.Accordingly, prototypical methods can be used both for the production of components from prototypical as well as close-to-production materials. The use of prototypical materials leads for the objectification of conceived components in the development process, which serve as an illustrative model / geometry model. Since such components are not manufactured from near-series or series-identical materials, they are only suitable for a limited testing capability.

Werden hingegen prototypische Verfahren zur Fertigung von Bauteilen aus seriennahen Werkstoffen genutzt, so wird in der Regel das Ziel verfolgt, kurzfristig, aufwandsarm und insbesondere mit geringen Werkzeuginvestitionen ein seriennahes, funktions- und vor allem erprobungstaugliches Bauteil zu erhalten.Become on the other hand prototypical processes for the production of components used close to production materials, the goal is generally short term, low effort and especially with low tool investment a close-to-production, functional and above all testable component to obtain.

Ist die Anlage der Prototyp-Werkzeuge am umzuformenden Blech identisch mit derjenigen der späteren Serienwerkzeuge und sind auch die Reibungsbedingungen zwischen Blech und Werkzeug beim Abpressen mit Prototyp-Werkzeugen auf das Abpressen mit Serienwerkzeugen übertragbar, dann haben die so gefertigten Prototyp-Bauteile dieselben Produkteigenschaften wie diejenigen, die mit den späteren Serienwerkzeugen gefertigt werden – was für die Erprobung von Prototypen zu fordern ist.is The system of prototype tools on the metal sheet to be formed identical with that of the later series tools and are too the friction conditions between sheet metal and tool during pressing transferable with prototyping tools to pressing with series tools, then the prototype components produced in this way have the same product characteristics like those made with the later series tools become - what for the testing of prototypes to demand is.

Über die Identität der Werkzeuganlage hinaus sind für einen kurzfristigen Übergang der Vorserien- in die Serienfertigung weitere Werkstück-, Werkzeug-, maschinen- und prozessbezogene Einflussfaktoren auf das Ergebnis des Umformvorgangs zu beachten. Werkstückseitig ist die Identität des Platinenwerkstoffs, der Platinendicke, der Platinenform und der Oberflächenqualität zu wahren. Werkzeugseitig sind zum Einstellen übertragbarer Reibungsverhältnisse neben der Werkzeugform auch der Werkzeugwerkstoff und die Werkzeugoberflächen mit vergleichbarem Eigenschaftsprofil auszuführen. Prozessseitig kann neben der Steuerung der Niederhalterkraft über die Art, Menge und Verteilung des Schmierstoffs sowie deren Variation zur Einstellung der Reibungskraft Einfluss auf das Umformergebnis genommen werden. Darüber hinaus wirken auch Einflussgrößen, die aus dem Verhalten der eingesetzten Umformmaschine resultieren (z. B. statisches, dynamisches und thermisches Verhalten, Bewegungsabläufe) auf das Umformergebnis ein.about the identity of the tool plant are beyond a short-term transition from pre-series to mass production other workpiece, tool, machine and process related Factors influencing the result of the forming process. Workpiece side is the identity of the board material, platinum thickness, board shape and surface quality to protect. The tool side are transferable for setting Friction conditions in addition to the tool shape and the tool material and the tool surfaces with a comparable property profile perform. Process side, in addition to the control of the Hold-down force on the type, quantity and distribution of the Lubricant and their variation for adjusting the friction force Influence on the forming result. About that In addition, influencing factors, which originate from the Behavior of the forming machine used (eg static, dynamic and thermal behavior, motion sequences) on the forming result.

Im Automobilbau ist das Modul eine abgrenzbare einbaufähige Einheit. Es integriert unterschiedlichste Komponenten und Systeme und wird vorzugsweise mit wenigen Befestigungsteilen innerhalb der Endmontage am Fahrzeug montiert. Die Modularisierung erlaubt eine Entkopplung der Produktstruktur und ermöglicht eine unterschiedliche Behandlung von Elementen zur Standardisierung/Vereinheitlichung und Differenzierung/individuellen Gestaltung.in the Automotive engineering, the module is a demountable built-in Unit. It integrates a wide variety of components and systems and is preferably with few fasteners within the Final assembly mounted on the vehicle. The modularization allows one Decoupling the product structure and allows a different Treatment of elements for standardization / unification and differentiation / individual design.

Eine weitergehende sinnvolle Variantenbildung kann durch die Untergliederung der Module in Submodule erreicht werden. Der Einsatz alternativer Elemente der Differenzierung innerhalb der Modulstruktur gegenwärtig die Variantenbildung bei der Fahrzeugmontage – in analoger Weise erscheint auch die Variantenbildung bei der Werkzeugfertigung realisierbar. Ein möglicher Weg zur Rationalisierung der Werkzeugfertigung kann auch darin bestehen, die Geometrie der aktiven Werkzeugkomponenten in einen ständig wiederverwendbaren gruppeneinheitlichen Grundgeometriekörper und einen darauf aufzusetzenden werkstückabhängigen Restgeometriekörper zu zerlegen. Der Restgeometriekörper kann – angepasst an die Standmengenanforderungen – aus Kunststoff/speziellen Metalllegierungen formangenähert gegossen oder mit Rapid-Tooling-Verfahren gefertigt und nachfolgend HSC-fertigbearbeitet werden. Ein seriennahes Werkzeug würde wegen des Fließverhaltens den Einsatz seriennahen Werkstoffs erfordern.A Further meaningful variant formation can be achieved by the subdivision the modules are achieved in submodules. The use of alternative Elements of differentiation within the module structure present the formation of variants during vehicle assembly - in an analogous way also the variant formation during the tool production can be realized. One possible way to rationalize tool production can be also consist of the geometry of the active tool components into a constantly reusable group uniform Basic geometry body and a workpiece-dependent residual geometry body to be placed on it disassemble. The rest of the geometry body can - adapted to the level requirements - made of plastic / special Metal alloys molded in a molded shape or with rapid tooling manufactured and subsequently HSC-finished. A close-to-production Tool would use because of the flow behavior require close to production material.

Ein Lösungsansatz zur Reduzierung der Investitionen für die Bereitstellung der Presswerkzeuge und darüber hinaus des Schaffens wichtiger Voraussetzungen für eine Individualisierung im Karosseriebau wird erfindungsgemäß in der Entwicklung und praktischen Umsetzung modularer Werkzeugstrukturen gesehen.One Approach to reducing investment for the provision of pressing tools and beyond the creation of important prerequisites for individualization in the body is according to the invention in development and practical implementation of modular tool structures.

Die auf Wiederverwendung von Komponenten und damit auf die Erzielung von Einsparungseffekten ausgerichtete Strategie der Modularisierung korrespondiert in ihrem Grundanliegen der Gruppentechnik. Mit der Gruppentechnik wird auch Zielstellung verfolgt, die Werkstücke eines Fertigungsprogramms nach Einsparungsgesichtspunkten im Konstruktions- und/oder Fertigungsbereich zu ordnen. Als wichtige Kriterien für das Zusammenführen von Werkstücken in Werkstückgruppen gelten die Einsatzmöglichkeit der gleichen Fertigungseinrichtung, von einheitlichen Gruppenwerkzeug(sätz)en und von Gruppenvorrichtungen. Speziell die Gruppenvorrichtungen werden aus einem gruppeneinheitlichen, d. h. für die gesamte Werkstückgruppe wieder verwendbaren Vorrichtungsgrundaufbau, der den Hauptanteil des Investitionsaufwands umfasst und aus werkstückspezifischen Ergänzungselementen zur Lagebestimmung und zum Spannen der einzelnen in der Werkstückgruppe enthaltenen Werkstücke besteht, zusammengesetzt.The on reuse of components and thus on the achievement Savings effects strategy of modularization corresponds in its basic concern of group technology. With the Group technology is also pursued objective, the workpieces of a production program according to savings aspects in the design and / or manufacturing area. As important criteria for the merging of workpieces into workpiece groups apply the possibility of using the same manufacturing facility, of uniform group tools and group devices. Specifically, the group devices are made up of a group uniform, d. H. reusable for the entire workpiece group Device foundation, which accounts for the bulk of the capital expenditure includes and from workpiece-specific supplementary elements for determining the position and for clamping the individual in the workpiece group contained workpieces composed.

So bietet sich zum Beispiel an, eine erste Bauteilgruppenbildung allein nach ähnlichen Außenabmessungen verschiedenartiger Karosseriebauteile (z. B. Türen, Klappen, Außen-/Innenteile) mit dem Ziel der Dimensionierung eines wieder verwendbaren Pressteilrahmens vorzunehmen. Eine weitergehende Gruppenbildung könnte über die Abmessungsähnlichkeit hinaus die Gestaltähnlichkeit der bauteilspezifischen aktiven Werkzeugelemente für artgleiche Bauteile (z. B. Außenhaut für rechte Vordertüren verschiedener Fahrzeugklassen) mit einschließen, die nur mit geringem Änderungsaufwand an eine abweichende Bauteilgestalt angepasst werden können.Thus, for example, it is advisable to carry out a first component group formation solely for similar outer dimensions of different body components (eg doors, flaps, outer / inner parts) with the aim of dimensioning a reusable pressed part frame. A more extensive Gruppenbil In addition to the dimensional similarity, the shape similarity of the component-specific active tool elements for identical components (eg outer skin for right front doors of different vehicle classes) could also be adapted, which can only be adapted to a different component shape with a small amount of modification.

Die im Prototypenbau bewährten Werkzeugwerkstoffe, wie Zinn-Wismut-Legierungen, Feinzinklegierungen und gießharzbeschichtete Komponenten weisen trotz geringen Fertigungsaufwands, ausreichender Pressteilqualität, kurzer Herstellungszeit und guter Recyclingeigenschaften (bis auf Gießharze) neben abweichenden Reibungsverhältnissen gegenüber aktiven Werkzeugelementen aus Eisenwerkstoffen vor allem ein für den vorgesehenen Einsatzumfang nicht ausreichendes Standvermögen auf.The proven tool materials in prototype construction, such as tin-bismuth alloys, Fine zinc alloys and cast resin coated components despite low production costs, sufficient quality of pressed parts, short production time and good recycling properties (except for Casting resins) in addition to different friction conditions towards active tool elements made of iron materials especially one for the intended scope not sufficient stamina on.

Im Bereich der PKW-Produktion werden für die sich an die Prototypen- und Vorserienfertigung anschließende Serienfertigung erfahrungsgemäß unter der Voraussetzung einer Gesamtproduktionszeit von 4 Jahren und 250 Arbeitstagen pro Jahr folgende Produktionsstückzahlen zugrunde gelegt: Kleinserienfertigung: Gesamtstückzahl bis 10.000 Stück Produktion bis 10 Stück/Tag Mittelserienfertigung: Gesamtstückzahl bis 300.000 Stück Produktion bis 300 Stück/Tag Großserienfertigung: Gesamtstückzahl über 300.000 Stück Produktion über 300 Stück/Tag In the field of car production, the series production following the prototype and pre-series production is based on the following production quantities, assuming a total production time of 4 years and 250 working days per year: Small batch production: Total quantity up to 10,000 pieces Production up to 10 pieces / day Medium batch production: Total quantity up to 300,000 pieces Production up to 300 pieces / day Mass production: Total quantity over 300,000 pieces Production over 300 pieces / day

Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich unabhängig von Ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von Zeichnungen.Further Aspects and advantages of the invention emerge independently from your summary in the claims from the following Description of embodiments of the invention based on of drawings.

Es zeigen 1 eine Pressmaschine zum Tiefziehen in Ausgangsposition und am Ende des Ziehvorgangs nach den Stand der Technik 2 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs, 3 ein Unterteilgestellmodul eines erfindungsgemäßen Werkzeugs, 4 ein Unterteilrahmenmodul mit Blechhalter und Stempel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs, 5 eine schematisierte Darstellung eines Unterteilgestellmoduls mit Blechhalter und Stempel.Show it 1 a pressing machine for deep drawing in the starting position and at the end of the drawing process according to the prior art 2 an exploded view of a tool according to the invention, 3 a subframe module of a tool according to the invention, 4 a lower frame module with blank holder and punch of a tool according to the invention, 5 a schematic representation of a base frame module with plate holder and stamp.

1 zeigt eine Pressmaschine zum Tiefziehen nach dem Stand der Technik in stark schematisierter Darstellung, wobei zwischen einem Stößel 2 und einen Pressentisch 3 eine Matrize 4 sowie ein Stempel 5 und ein Blechhalter 6 angeordnet sind. Matrize 4 und Stempel 5 sind einander zugeordnet. Zwischen Matrize 4 und Stempel 5 ist eine Platine 7 eingeführt, die beim aufeinanderfahren von Stößel und Pressentisch einem Zugdruckumformvorgang unterworfen wird. 1 shows a press machine for deep drawing according to the prior art in a highly schematic representation, wherein between a plunger 2 and a press table 3 a die 4 as well as a stamp 5 and a tin holder 6 are arranged. die 4 and stamp 5 are assigned to each other. Between matrix 4 and stamp 5 is a circuit board 7 introduced, which is subjected to a Zugdruckumformvorgang in succession of ram and press table.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug mit einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil. Das Werkzeugoberteil umfasst einen Oberteil-Gestellmodul 10 sowie ein Matrizenmodul 14, 15 welches mit den Oberteil-Gestellmodul 10 lösbar verbindbar ist. Das Werkzeugunterteil umfasst ein Unterteil-Gestellmodul 12 sowie ein Stempelmodul 16 und ein Blechhaltermodul 18, welches mit dem Unterteil-Gestellmodul 12 lösbar verbindbar sind. Am Oberteil-Gestellmodul 10 sowie am Unterteil-Gestellmodul 12 sind als Führungselemente eine Führungssäule 11 und eine Führungsbox 13 angeordnet. 2 shows a tool according to the invention with a tool upper part and a lower tool part. The tool shell comprises a shell frame module 10 as well as a matrix module 14 . 15 which with the shell frame module 10 is detachably connectable. The lower tool part comprises a lower part frame module 12 as well as a stamp module 16 and a blank holder module 18 , which with the base frame module 12 are detachably connectable. At the shell rack module 10 as well as on the lower frame frame module 12 are as guide elements a guide column 11 and a leadership box 13 arranged.

3 zeigt ein erfindungsgemäßes Unterteil-Gestellmodul 12 mit einem Gestellboden 20 und Rahmenelementen 22, 23 welches als Rahmen ausgebildet ist. 3 shows a lower part frame module according to the invention 12 with a frame floor 20 and frame elements 22 . 23 which is designed as a frame.

4 zeigt ein Unterteil-Gestellmodul, welches wiederum als Rahmen ausgebildet ist mit einem Stempelmodul 16 und einem Blechhaltermodul 18 4 shows a bottom frame module, which in turn is designed as a frame with a stamp module 16 and a blank holder module 18

Der Gestellboden 20 dient als Unterstützung des Blechhalters und/oder des Stempelmoduls und erhöht die Steifigkeit des Rahmens 12.The frame floor 20 serves as support for the blank holder and / or the punch module and increases the rigidity of the frame 12 ,

5 zeigt stark schematisiert einen Rahmen 12, ein Stempelmodul 16, ein Blechhaltermodul 18, wobei Rahmen und Blechhaltermodul mittels Führungselementen 23 gekoppelt sind. Blechhaltermodul 18 und Stempelmodul 16 sind ebenfalls über Führungselemente 24 miteinander gekoppelt. Die Führungselemente 23 und 24 dienen als Schnittstellen zwischen den jeweiligen Modulen. 5 zeigt, dass die in einer von den Modulen beabstandeten Projektionsebene der Rahmen 12 das Blechhaltermodul 18 umfasst. Das Blechhaltermodul 18 umfasst wiederum in der Projektionsebene das Stempelmodul 16. Auf diese Weise können die Module baukastenmäßig miteinander kombiniert werden. Auf die sich bei dieser Konstruktion ergebenden günstigen Hebelwege für Abstützung und Krafteinleitung wird weiter unten genauer eingegangen. 5 shows a schematic diagram of a frame 12 , a stamp module 16 , a sheet metal holder module 18 wherein frame and blank holder module by means of guide elements 23 are coupled. Blankholder module 18 and stamp module 16 are also about guide elements 24 coupled together. The guide elements 23 and 24 serve as interfaces between the respective modules. 5 shows that in a projection plane spaced apart from the modules, the frame 12 the sheet metal holder module 18 includes. The sheet metal holder module 18 again comprises the stamp module in the projection plane 16 , In this way, the mo dule be modularly combined. On the resulting in this construction favorable lever travel for support and force application will be discussed in more detail below.

Das erfindungsgemäße Werkzeug ist Bestandteil eines System zur Herstellung von n verschiedenen Gruppen von Bauteilen durch Tiefziehen. Einem Oberteil-Gestellmodul 10 ist dabei eine Menge von n1 Matrizenmodule zugeordnet, welche mit dem Oberer-Gestellmodul 10 lösbar verbindbar sind.The tool according to the invention is part of a system for producing n different groups of components by deep drawing. A shell rack module 10 is associated with a set of n1 matrix modules, which with the upper frame module 10 are detachably connectable.

Analog sind dem Unterteil-Gestellmodul 12 eine Menge von n2 Stempelmodulen und eine Menge von n3 Blechhaltermodule zugeordnet, welche mit dem Unterteil-Gestellmodul 12 lösbar verbindbar sind.Analogous to the lower part frame module 12 a set of n2 punch modules and a set of n3 blank holder modules associated with the base rack module 12 are detachably connectable.

Erfindungsgemäß können hiermit n verschiedene Gruppen von Bauteilen durch Tiefziehen hergestellt werden, wobei jeder der herzustellenden Gruppen von Bauteilen zumindest eine Kombination eines Matrizenmoduls mit einem Stempelmodul sowie einem Blechhaltermodul zugeordnet ist.According to the invention hereby n different groups of components are produced by deep drawing, wherein each of the groups of components to be produced at least a combination of a stencil module with a stamp module as well associated with a blank holder module.

Hierbei sind n1, n2, n3 und n vorzugsweise > 3, besonders bevorzugt > 10, 100 oder 1.000.in this connection n1, n2, n3 and n are preferably> 3, more preferably> 10, 100 or 1000.

Das erfindungsgemäße Werkzeug dient vorzugsweise bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Tief- oder Streckziehen, wobei die Schritte

  • – Bereitstellen von zumindest einem Blechzuschnitt,
  • – Bereitstellen einer Pressmaschine mit einem Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer vorgegebenen Kombination von Matrizenmodul, Blechhaltermodul und Stempelmodul,
  • – Einführen der Blechplatine in das Werkzeug,
  • – Umformung der Blechplatine mittels des Werkzeugs durch Anwendung von Presskraft mittels der Pressmaschine auf Werkzeugober- und Werkzeugunterteil,
  • – Entnehmen der umgeformten Blechplatine
vorgesehen sind.The tool according to the invention is preferably used in a method according to the invention for the production of components by deep drawing or stretch drawing, wherein the steps
  • Providing at least one sheet metal blank,
  • Providing a pressing machine with a tool according to one of the preceding claims with a predetermined combination of die module, blank holder module and stamp module,
  • Inserting the sheet metal blank into the tool,
  • - Forming of the sheet metal blank by means of the tool by applying pressing force by means of the pressing machine on Werkzeugober- and tool base,
  • - Remove the formed sheet metal blank
are provided.

Dem dreigeteilten Werkzeugaufbau des Werkzeugunterteils, bestehend aus Gestell (Rahmenunterteil), Blechhalter und Stempel, liegt eine konstruktive Trennung der Aufgaben der Einzelkomponenten zugrunde. Eine solche Werkzeugstruktur ermöglicht es, das am wenigsten spezialisierte Element – das Gestell – auch für andere Werkzeuge zu verwenden, in denen dann mittels gewechselter Blechhalter und Stempel weitere Werkstückgeometrien geformt werden können.the three-part tool design of the lower tool part, consisting of Frame (frame base), plate holder and stamp, lies a constructive Separation of the tasks of the individual components. Such Tool structure allows the least specialized Element - the frame - also for others To use tools in which then by means of changed blank holder and stamp further workpiece geometries are formed can.

Das Rahmenoberteil ist ein universell einsetzbares Bauteil, welches dazu dient, alle Einzelteile des Werkzeugs, die im Werkzeugoberteil notwendig sind, aufzunehmen. Weiterhin dient es dazu, das Werkzeugoberteil sicher mit dem Pressenstößel zu verbinden. In das Werkzeuggestell eingelassenen Führungssäulen sorgen dafür, dass Werkzeugober- und -unterteil spielfrei und verwechslungssicher zueinander geführt werden.The Frame top is a universally applicable component, which this serves all the individual parts of the tool that are in the tool upper part necessary to record. Furthermore, it serves to the tool shell securely connect to the press ram. In the tool frame set guide columns provide making sure that the upper and lower parts of the tool are free of play and confused with each other to be guided.

Die Struktur des Werkzeugs ermöglicht es besonders einfach, die für eine Modularisierung notwendigen Schnittstellen festzulegen. Dabei enthalten und berücksichtigen diese Schnittstellen

  • • definierte Maße und Toleranzen für die Baugruppen und
  • • die konstruktive Ankopplung der Funktionselemente über Führungsflächen.
The structure of the tool makes it particularly easy to define the interfaces required for modularization. These include and take into account these interfaces
  • • defined dimensions and tolerances for the assemblies and
  • • the constructive coupling of the functional elements via guide surfaces.

Unter den Bedingungen der Prototypenfertigung wird die Ausrüstung der Werkzeuge auf den minimal notwendigen Umfang an peripheren Einrichtungen und Zusatzelementen begrenzt. So kann beispielsweise durch manuelles Handling auf den Einsatz von Einweisern und Lagekontrollsensoren beim Einlegen der Platinen in das Werkzeug verzichtet werden.Under The conditions of prototype production will be the equipment the tools to the minimum necessary extent of peripheral devices and additional elements limited. For example, by manual Handling on the use of referrers and position control sensors be dispensed with when inserting the boards in the tool.

Im Prototypenwerkzeugbau bietet die Modularisierung der Werkzeugstruktur für verschiedene Bauteile wesentliche Vorteile, zumal die Prototypenwerkzeuge nur eine begrenzte Einsatzzeit aufweisen und die damit hergestellten Bauteile entwicklungsbedingten Änderungen unterliegen. Damit ist der Nutzungszeitraum, von dem für die Wiederverwendung von Werkzeugkomponenten insbesondere dessen Ende interessant ist, überschaubar. Nach einer Zeitdauer von 6 bis 12 Monaten (in Ausnahmefällen auch länger) stehen bereits gefertigte und erprobte Komponenten von seriennahen Prototypenwerkzeugen wieder zur Verfügung, die dann für andere Fertigungsaufgaben genutzt werden können. Diese Nachnutzung fällt um so leichter, da eine Dokumentation der als Module gefertigten Werkzeugteile vorhanden ist und so z. B. alle Anschlussmaße für weiterführende Konstruktionen bekannt sind. Besonders wichtig für die Nachnutzung der Gestelle ist die Kenntnis der Presse, auf der das Werkzeug nachfolgend zum Einsatz kommen soll. Hierbei bestehen sowohl technisch als auch maßlich unterschiedliche Möglichkeiten, das Werkzeug auf Pressentisch und Pressenstößel zu spannen.In prototype tool making, the modularization of the tool structure offers significant advantages for various components, especially since the prototype tools have only a limited service life and the components produced therewith are subject to development-related changes. Thus, the period of use, of which the reuse of tool components in particular its end is interesting, manageable. After a period of 6 to 12 months (in exceptional cases even longer), already manufactured and tested components of near-series prototype tools are available again, which can then be used for other manufacturing tasks. This reuse is the easier, as a documentation of the tool parts manufactured as modules is available and so z. B. all connection dimensions for further constructions are known. Particularly important for the reuse of the racks is the knowledge of the press on which the tool is to be subsequently used. Here are both technically as well as dimensionally different ways to clamp the tool on press table and press ram.

Die Stollenführung besteht aus einem prismatischen Zapfen, der aus einem der beiden Werkzeugteile direkt herausgefräst wird und der in dem dazugehörenden Werkzeugteil gefertigten Tasche. Zur einfachen Fertigung werden diese Elemente unmittelbar am Rand des Werkzeugs angeordnet. Da keine Möglichkeit der Abstimmung der Führungen besteht, sind nur Toleranzen von 0,2 bis 0,3 mm pro Stollen zu erreichen.The Stollenführung consists of a prismatic pin, The milled from one of the two tool parts directly is and made in the associated tool part Bag. For ease of manufacture, these elements become instant arranged on the edge of the tool. There is no way the vote of the guides, are only tolerances from 0.2 to 0.3 mm per tunnel.

Die Umrissführung besteht aus durch Fräsen erzeugten Geometrieelementen, wobei eine am Umriss umlaufend vorhandene Fläche sich auf einer weiteren Fläche abstützt. Dieser Führungstyp weist eine geringe Wiederholgenauigkeit auf, er kann nur für Prozesse verwendet werden, bei denen eine mindere Wiederholgenauigkeit gefordert wird oder die Genauigkeit durch zusätzliche Maßnahmen erreicht wird.The Outline guide is made by milling Geometric elements, where a circumferentially existing surface is supported on another surface. This Guide type has a low repeat accuracy, it can only be used for processes where one less repetition accuracy is required or the accuracy is achieved by additional measures.

Die Plattenführung ist eine Paarung zweier Gleitplatten, die aus Bronze mit eingesetzter Feststoffschmierung besteht und so die notwendigen Lagereigenschaften besitzt. Die Platten werden auf plangefrästen Flächen (Spiegeln) montiert. Bei der Montage der Einzelteile des Werkzeugs werden die zunächst in der Stärke überdimensionierten Platten auf ein Lagerspiel von 0,01 bis 0,04 mm abgeschliffen.The Plate guide is a pair of two sliding plates, the made of bronze with inserted solid lubrication and so the possesses the necessary storage properties. The plates are on flat milled surfaces (Mirrors) mounted. When assembling the individual parts of the tool are initially oversized in strength Sanded plates to a clearance of 0.01 to 0.04 mm.

Die Säulenführung besteht aus einer Führungssäule und einer Führungsbuchse. Bei den zu entwickelnden seriennahen Prototypenwerkzeugen werden Säulen und Buchsen an den Werkzeugseiten parallel zur Durchlaufrichtung im Ober- und Unterteil eingesetzt. Die seitliche Anordnung wird gewählt, um den Teiletransport durch das Werkzeug nicht zu behindern. Aus dem selben Grund befinden sich die Säulen bevorzugt oben und die Buchsen unten.The Column guide consists of a guide column and a guide bush. In the near-series to be developed Prototype tools become columns and bushes on the tool sides used parallel to the passage direction in the upper and lower part. The lateral arrangement is chosen to the parts transport not hampered by the tool. For the same reason the columns are preferred at the top and the sockets below.

Der Grund dafür liegt in der Bedingung, dass der Blechhalter den Hauptangriffspunkt für die Kraft bildet. Wird der Blechhalter nur am Stempel geführt, so ist der Hebel, der eine Bahnänderung des Blechhalters bewirkt größer, als derjenige, gegen den er sich abstützt, was einer vorteilhaft ausgelegten Führung entgegen steht.Of the Reason for this lies in the condition that the blank holder forms the main point of attack for the force. Will the blank holder only guided on the stamp, so is the lever, which is a web change of the sheet holder causes larger than the one against which he leans, which is a favorably designed Leadership stands against.

Wird der Blechhalter dagegen außen am Rahmen geführt, so ist der Führungspunkt weiter von einem angenommenen Drehpunkt entfernt, als der Krafteinleitungspunkt. Die Lagerreaktionen in den Führungen sind auf Grund der besseren Hebelverhältnisse sK < sS, wesentlich günstiger und es wird eine präzisere Führung der Werkzeugteile zueinander erreicht, wie in 5 erkennbar.On the other hand, if the sheet metal holder is guided on the outside of the frame, the guide point is farther away from an assumed pivot point than the force introduction point. The bearing reactions in the guides are due to the better lever ratios s K <s S , much cheaper and it is a more precise guidance of the tool parts to each other achieved, as in 5 recognizable.

Für die konzeptionelle Entwicklung, die konstruktive Ausführung und die fertigungstechnische Realisierung seriennaher Werkzeuge ist es vorteilhaft, eine Reihe begründeter Anforderungen an die Merkmale der zu fertigenden Bauteile zu beachten. Eine Übersicht über Karosseriebauteile moderner Kraftfahrzeuge zeigt Tabelle 3.For the conceptual development, the constructive execution and the production engineering realization of near-serial tools It is advantageous to have a number of well-founded requirements to note the characteristics of the components to be manufactured. An overview of Body components of modern motor vehicles is shown in Table 3.

Die genannten Anforderungen werden vorzugsweise bei der erstmaligen und auch bei allen nachfolgenden vergleichbaren Aufgabenstellungen sowohl für die Auslegung der gruppenbezogenen als auch der bauteilspezifischen Werkzeugkomponenten berücksichtigt.The These requirements are preferred at the first time and also for all subsequent comparable tasks both for the interpretation of group-related and the component-specific tool components considered.

Zu diesen allgemeinen Anforderungen gehören:

  • 1) Gestalt und Abmessungen eines ausgewählten Karosseriebauteils, für das ein modularisiertes seriennahes Prototypenwerkzeug zu entwickeln ist, sollten in einem Bereich liegen, dem weitere konkrete Karosseriebauteile zugeordnet werden können. Mit der Erfüllung dieser Anforderung soll die Einsatzfähigkeit der gruppeneinheitlichen modularisierten Werkzeugkomponenten in Komplettwerkzeugen für weitere Karosseriebauteile abgesichert werden.
  • 2) Mit der Auswahl von Karosseriebauteilen zur Erprobung seriennaher Prototypenwerkzeuge wird zugleich das Ziel verfolgt, unterschiedliche Bauteile aus der Karosseriestruktur in die Untersuchungen einzubeziehen. Entsprechend der Karosseriestruktur nach der Schalenbauweise werden für den Versuch im Werkzeugbau zunächst Bauteile der Sekundärstruktur mit Innen- und Außenteilen festgelegt.
  • 3) Bei der Bauteilauswahl für das zu erprobende Werkzeugkonzept sollten auch Vertreter der „Problembauteile” berücksichtigt werden, d. h. von Bauteilen, deren Werkzeugentwicklung erfahrungsgemäß mit einer größeren Anzahl von Änderungsschleifen, Einarbeitungsoperationen und Zeitaufwendungen verbunden ist.
  • 4) Aus der Anzahl der abzupressenden Karosseriebauteile leiten sich Konsequenzen für die Werkzeugauslegung ab: Für die Werkstoffauswahl und die Dimensionierung der verschiedenen Werkzeugkomponenten bestehen daher unterschiedliche Anforderungen. Die wiederverwendbaren gruppeneinheitlichen Werkzeugmodule sollten in Abstimmung auf das Anforderungsspektrum der potentiell zum Werkzeug zuordnungsfähigen Bauteilgruppe (einschließlich einer abgeschätzten Standmenge) ausgelegt werden. Die bauteilbezogenen Werkzeugkomponenten sollten nur die aktuellen Anforderungen des konkreten Bauteils erfüllen (insbesondere der standmengenbezogene Verschleißwiderstand des Werkzeugwerkstoffs).
  • 5) Geringe Stückzahlen abzupressender Bauteile erfordern infolge häufigen Werkzeugwechsels kurze Rüstzeiten. Dem sollte bei der Werkzeugauslegung durch die Möglichkeit des schnellen Wechselns der bauteilspezifischen Werkzeugkomponenten entsprochen werden.
  • 6) Die erstmalige Erprobung und Bewertung des auf den Werkzeugbau übertragenen Modularisierungskonzepts sollte aus technischen und wirtschaftlichen Gründen anhand realer Karosseriebauteile mit definierten Qualitätsanforderungen für zukünftige Fahrzeugprojekte bzw. Fahrzeugderivate erfolgen.
  • 7) Die für die Konzepterprobung ausgewählten Bauteile sollten im Hinblick auf die Werkzeugdimensionierung zunächst typische Blechdicken, typische Werkstoffeigenschaften und typische Umformoperationen aufweisen. Alternativ zu dieser Zielsetzung kann auch das Anliegen verfolgt werden, das modularisierte Werkzeug unter extremer Beanspruchung (extreme Umformgrade dickwandiger hochfester Blechteile) zu testen.
These general requirements include:
  • 1) The shape and dimensions of a selected body component, for which a modularized near-series prototype tool is to be developed, should be in an area to which further concrete body components can be assigned. With the fulfillment of this requirement, the usability of the group-uniform modularized tool components in complete tools for other body components is to be secured.
  • 2) With the selection of body components for testing near-series prototype tools, the aim is also to include different components from the body structure in the investigations. According to the body structure according to the shell construction, components of the secondary structure with inner and outer parts are first defined for the experiment in toolmaking.
  • 3) When selecting a component for the tool concept to be tested, representatives of the "problem components" should also be taken into account, ie components whose experience has shown that tool development involves a large number of change loops, incorporation operations and time expenditures.
  • 4) Consequences for the tool design are derived from the number of body components to be removed. For the material selection and the dimensioning of the various tool components, there are therefore different requirements. The reusable uniform group tool modules should be in coordination with the requirement spectrum of the potentially zuord tool designed component group (including an estimated stall quantity). The component-related tool components should only meet the current requirements of the specific component (in particular, the mass-related wear resistance of the tool material).
  • 5) Small quantities of components to be removed require short set-up times as a result of frequent tool changes. This should be met in the tool design by the ability to quickly change the component-specific tool components.
  • 6) For technical and economic reasons, the initial testing and evaluation of the modularization concept transferred to toolmaking should be based on real body components with defined quality requirements for future vehicle projects or vehicle derivatives.
  • 7) The components selected for the concept testing should initially have typical sheet thicknesses, typical material properties and typical forming operations with regard to tool dimensioning. As an alternative to this objective, the concern can be pursued to test the modularized tool under extreme stress (extreme deformation of thick-walled high-strength sheet metal parts).

Für die bauteilspezifischen Werkzeugkomponenten besteht die Möglichkeit, Konturelemente von Innen- und Außenbauteilen zu segmentieren. Während an Innenteilen Markierungen durch die Werkzeugsegmentierung zu tolerieren sind, ist das Auftreten der Markierungen auf Außenteilen von Prototypenfahrzeugen nicht zulässig.For the component-specific tool components have the option of Segment contour elements of interior and exterior components. While marks on the inner parts by the tool segmentation are to be tolerated is the appearance of the marks on external parts Prototype vehicles are not allowed.

Figure 00200001
Tab: 3.: Karosseriestruktur nach der Schalenbauweise und wesentliche durch die Karosserie zu erfüllende Anforderungen.
Figure 00200001
Tab: 3 .: body structure according to the shell construction and essential requirements to be met by the body.

Der prinzipielle Aufbau des in 2 dargestellten Werkzeugs stimmt hinsichtlich seiner Struktur weitgehend mit der eines zugeordneten Serienwerkzeugs überein. Auf diese Weise gelingt es, die seriennahen Eigenschaften, insbesondere die der Ziehmethode, umzusetzen.The basic structure of in 2 As far as its structure is concerned, it largely corresponds to that of an associated series tool. In this way, it is possible to implement the near-series properties, in particular those of the drawing method.

Zur Aufnahme und Gewährleistung der Austauschbarkeit der bauteilspezifischen Werkzeugkomponenten innerhalb der festgelegten Gruppe von Karosseriebauteilen einerseits sowie zur Aufnahme des kompletten Ziehwerkzeugs in der Presse andererseits sind als zusätzliche Werkzeugelemente gegenüber einem Serienwerkzeug je ein Rahmenunterteil und ein Rahmenoberteil vorgesehen.For receiving and ensuring the interchangeability of the component-specific Werkzeugkompo Nenten within the set group of body parts on the one hand and for receiving the complete drawing tool in the press on the other hand, a frame lower part and a frame top are provided as additional tool elements compared to a series tool.

Nachfolgend wird auf die konstruktive Umsetzung und fertigungstechnische Realisierung des Rahmenunter- und -oberteils sowie exemplarisch für die relevanten Werkzeugkomponenten des Außenblechs der Frontklappe eingegangen.following is based on the constructive implementation and production engineering realization of the frame lower and upper part as well as exemplary for the relevant tool components of the outer panel of the front flap received.

Das Unterteil des Werkzeuggestells dient mittels bearbeiteter Planflächen („Spiegel”) zur Aufnahme von Führungsplatten der definierten Lagebestimmung des Blechhalters und des Stempels sowie weiterer Werkzeugeinzelteile. Dabei wurde aus dem Gussrohteil mit einer Masse von 5710kg das Fertigteil mit einer Masse von 4650kg durch Fräsbearbeitung erzeugt. Über in den Werkzeugkörper eingearbeitete Führungsbuchsen wird zugleich eine eng tolerierte Verbindung zum Werkzeugoberteil hergestellt. Das Rahmenunterteil realisiert gleichzeitig die Befestigung des gesamten Werkzeugunterteils während des Einsatzes auf dem Pressentisch.The Lower part of the tool frame serves by means of machined flat surfaces ("Mirror") for holding guide plates the defined orientation of the sheet holder and the punch as well as other tool items. It was from the cast raw part with a mass of 5710kg the finished part with a mass of 4650kg produced by milling. About in the tool body integrated guide bushes is at the same time a tightly tolerated Connection made to the upper part of the tool. The frame base realized at the same time the attachment of the entire lower tool part during of use on the press table.

Der Blechhalter wird bei dem vorliegenden seriennahen Prototypenwerkzeug über Plattenführungen an der Innenseite des Gestells geführt. Damit ist sichergestellt, dass, in Verbindung mit den Säulenführungen am Gestell, stets die gleichen Bedingungen im Spalt herrschen. Aus diesem Grund kann das Werkzeug sehr genau abgestimmt werden und die aus diesem Werkzeug gefertigten Blechteile haben, bezüglich ihrer Abmessungen, eine gleichbleibende Qualität. Da sowohl das Innenblech als auch das Außenblech in dem selben Gestell gefertigt worden sind, waren auch 2 Blechhalter notwendig, die sich aber nur geringfügig in ihrer Geometrie unterschieden.Of the Sheet holder is in the present near-series prototype tool over Panel guides led to the inside of the frame. This ensures that, in conjunction with the column guides on Frame, always the same conditions prevail in the gap. Out For this reason, the tool can be tuned very accurately and the sheet metal parts made from this tool, with respect to their dimensions, a consistent quality. Because both the inner panel as well as the outer panel in the same frame were manufactured, were also 2 plate holder necessary, which is but only slightly different in their geometry.

Der untere Aufbau des Ziehwerkzeugs wird durch den formgebenden Stempel komplettiert. Mit seiner Unterseite setzt der Stempel auf den Boden des Rahmenunterteils auf und ist mit diesem verschraubt. Ein geringfügiges Verschieben des Stempels in der horizontalen Ebene ist möglich, wodurch eine gute relative Positionierung von Matrize und Stempel zueinander erreicht wird. Um zu verhindern, dass diese Bewegung zum Klemmen des Blechhalters führt, werden Blechhalter und Stempel an ihren Berührungsflächen am Umfang geführt.Of the lower structure of the drawing tool is by the shaping punch completed. With its underside, the stamp is placed on the ground of the frame base and is bolted to it. A slight one Moving the stamp in the horizontal plane is possible ensuring a good relative positioning of die and punch is achieved to each other. To prevent this movement leads to the clamping of the sheet holder, are sheet holder and stamp on their contact surfaces on the circumference guided.

Im Werkzeug bildet die Matrize das Gegenstück zum Stempel.in the Tool forms the die the counterpart to the stamp.

Matrize und Matrizenring können als eine Einheit angesehen werden, da sie in vielen Fällen als ein Teil gefertigt werden. Sie werden fest mit dem Rahmenoberteil verschraubt. Die relative Positionierung zum Werkzeugunterteil erfolgt über die Führungssäulen. Für die Fertigung von Außen- und Innenblech der Motorhaube sind 2 verschiedene Ausführungen nötig, die im selben Rahmenoberteil montiert werden können.die and die ring can be considered as one unit, because they are manufactured in many cases as a part. They are firmly bolted to the frame top. The relative Positioning to the tool lower part takes place via the guide columns. For the production of outer and inner sheet of the Bonnet 2 different versions are needed which can be mounted in the same frame top.

Die Einarbeitung und Montage des Werkzeugs kann in folgende Phasen gegliedert werden:

  • Phase 1: Abziehen aller mit dem umzuformenden Blech in Kontakt kommenden gefrästen Oberflächenpartien der aktiven Werkzeugkomponenten
  • Phase 2: Montage des kompletten Werkzeugs
  • Phase 3: Erzeugung und Einarbeitung eines anforderungsgerechten Druckbilds
  • Phase 4: für tiefgezogene Bauteile mit geringem Streckziehanteil: Anpassen der Ziehsicke zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Einlaufs des Blechs in den Ziehspalt (Beispiel: Türinnenblech) für tiefgezogene Bauteile mit hohem Streckziehanteil: Anpassen der Ziehsicke entfällt (Beispiel: Türaußenblech)
  • Phase 5: Einarbeitung der konturbildenden Werkzeuggeometrie bis zu einem Zustand, mit dem ein geschlossenes/rissfreies Blechteil mit dem Werkzeug hergestellt werden kann.
The incorporation and assembly of the tool can be subdivided into the following phases:
  • Phase 1: Removal of all milled surface parts of the active tool components which come into contact with the sheet to be formed
  • Phase 2: Assembly of the complete tool
  • Phase 3: Creation and incorporation of an appropriate print image
  • Phase 4: for deep-drawn components with low stretch share: Adjusting the draw bead to ensure a uniform inlet of the sheet into the drawing gap (example: inner door panel) for deep-drawn components with a high stretch rate: no need to adjust the draw bead (example: outer door panel)
  • Phase 5: Incorporation of the contour-forming tool geometry up to a condition with which a closed / crack-free sheet metal part can be produced with the tool.

Ein erstes Ziel des Einarbeitens besteht darin, mit dem Werkzeug rissfreie Tiefziehteile herzustellen. Insbesondere zu Beginn des Einarbeitungsprozesses ist es wegen noch nicht erfolgter Abstimmung der Werkzeughälften aufeinander nicht auszuschließen, dass an bestimmten Stellen der zu nutzenden Kontur Risse auftreten.One The first goal of incorporation is to crack-free with the tool To produce deep drawn parts. Especially at the beginning of the induction process it is because of not yet agreed vote of the tool halves do not preclude each other from doing so in certain places the contour to be used cracks occur.

Am Beispiel der Einarbeitung eines Türenwerkzeugs wird nachfolgend die praktische Ausführung der einzelnen Phasen beschrieben.At the Example of the incorporation of a door tool is hereafter the practical implementation of each phase described.

Da die beiden Rahmenteile für das Ober- und Unterteil bereits vorhanden sind und wiederverwendet werden, brauchen nur die Gussstücke für die bauteilspezifischen Werkzeugkomponenten Matrize, Blechhalter und Stempel einer Fräsbearbeitung unterzogen werden. Diese Werkzeugbauteile werden entsprechend den Anforderungen der unterschiedlichen Werkzeugflächen in charakteristischer Maß- und Oberflächenqualität gefräster Gussstücke dem Einarbeitungsprozess zugeführt.Since the two frame parts for the upper and lower part already exist and are reused, only the castings for the component-specific tool components die, blank holder and stamp a milling. These tool components are supplied to the incorporation process in accordance with the requirements of the different tool surfaces in characteristic dimensional and surface quality of milled castings.

In der ersten Phase des Einarbeitenprozesses werden alle aktiven Werkzeugflächen, d. h. alle Werkzeugflächen, die mit dem Blech in Kontakt kommen, mit einem Abziehstein abgezogen- oder im Bedarfsfalle beim Auftreten größerer Unebenheiten und Absätze ergänzend mit einer manuell geführten Schleifmaschine bearbeitet.In the first phase of the incorporation process, all active tool surfaces, d. H. all tool surfaces that are in contact with the sheet come, deducted with a whisk - or in case of need when Occurrence of larger bumps and heels additionally processed with a manually guided grinding machine.

Die Werkzeugmontage beginnt mit dem Einsetzen der Matrize in das Rahmenoberteil, wobei die gegenseitige Führung der Bauteile über die gefrästen Spiegelflächen realisiert wird. Die Matrize wird nachfolgend ohne aufwändiges Positionieren und Orientieren mit dem Rahmenoberteil verschraubt.The Tool mounting begins with inserting the die into the frame top, the mutual guidance of the components over the milled mirror surfaces is realized. The matrix is subsequently without complex positioning and Oriented bolted to the frame top.

Die Montage des Werkzeugunterteils beginnt mit dem Einpassen des Blechhalters in den Rahmen. Um sicherzustellen, dass sich der Blechhalter spielfrei im Rahmenunterteil bewegen kann, sind die Plattenführungen zunächst durch Schleifbearbeitung auf das erforderliche Maß einzupassen. Vor dem Verschrauben des Stempels und des Blechhalters mit dem Rahmenunterteil werden beide Bauteile zueinander nach gleichgroßer umlaufender Spaltbreite ausgerichtet, wobei eine geringe Bewegungsmöglichkeit des Stempels in der XY-Ebene erhalten bleibt. Dieser Umstand wird im folgenden genutzt, um das Werkzeugunterteil exakt nach dem Werkzeugoberteil auszurichten. Zu diesem Zweck wird das vormontierte Werkzeug in die Presse eingebaut und mit einer Platine bestückt. Beim Zufahren des Werkzeugs und Umformen der Platine positionieren die auftretenden Querkräfte den Stempel relativ zur Matrize. Nach diesem Positionierungs- und Orientierungsvorgang kann das Werkzeugunterteil ausgebaut und der Stempel zur Sicherung des erhaltenen Ausrichtzustands verstiftet werden. Die Reproduktion dieses Ausrichtzustands ist über die Säulen- und Plattenführungen des Werkzeugs dauerhaft gewährleistet, so dass der eigentliche Einarbeitungsprozess nach dem Einbau des Werkzeugunterteils in die Presse beginnen kann.The Assembly of the tool base begins with the fitting of the sheet metal holder in the frame. To ensure that the blank holder is free of play move in the frame base, are the plate guides first by grinding to the required Fit the measure. Before screwing the stamp and the sheet holder with the frame base are both components to each other aligned with the same circumferential width, with a small possibility of movement of the punch in the XY plane is preserved. This circumstance is used in the following, to align the lower part of the tool exactly to the upper part of the tool. For this purpose, the pre-assembled tool is installed in the press and equipped with a circuit board. When closing the tool and reshaping of the board position the occurring shear forces the punch relative to the die. After this positioning and Orientierungsvorgang can the tool base removed and the Stamp pinned to secure the alignment state obtained become. The reproduction of this alignment state is over the column and plate guides of the tool permanently ensured, so that the actual incorporation process After installing the lower tool part in the press can begin.

Zum Erreichen eindeutiger Ausgangsbedingungen im Werkzeugspalt ist es notwendig, die Blechhalterdistanzen durch Tuschieren auf Parallelität einzustellen, so dass der Spalt im Werkzeug der Dicke des umzuformenden Bleches entspricht. Unter Verwendung von Tuschierfarbe wird deshalb zunächst ein Druckbild erzeugt, das die Kontaktverhältnisse zwischen Matrize, Blech und Blechhalter erkennen lässt.To the Achieving clear initial conditions in the tool gap is necessary, the blank holder distances by dubbing on parallelism adjust so that the gap in the tool is the thickness of the reshaping Sheet metal corresponds. Therefore, using dab is becoming First, a printed image generated that the contact conditions between die, sheet metal and sheet holder can be seen.

Ein Druckbild erscheint auf einem im betreffenden Werkzeug umgeformten oder teilweise umgeformten Blech, auf das in jedem Fall Matrize und Blechhalter mit der vorgeschriebenen Kraft eingewirkt haben. Um die Kontaktflächen der Krafteinleitung sichtbar zu machen, wird das Blech vorher beidseitig mit Tuschierfarbe bestrichen. An den Stellen, an denen kein Kontakt zustande kommt, bleibt die Farbe unverändert erhalten. An den Stellen, wo es Kontakt zwischen Werkzeug und Blech gibt, wird die Farbe in einem gewissen Maß, dass für die Größe der Kraft steht, aus der Kontaktzone herausgedrückt. Der Werkzeugmacher bekommt damit ein Bild über die Druckverhältnisse im Werkzeug.One Print image appears on a tool converted in the respective tool or partially formed sheet metal on which in any case die and plate holder with the prescribed force have acted. To make the contact surfaces of the force application visible, the sheet is previously coated on both sides with Tuschierfarbe. At the places where no contact is made, the color remains preserved unchanged. In the places where there is contact between Tool and sheet metal gives, the color is to some extent, that stands for the magnitude of the power out pushed out the contact zone. The toolmaker gets thus a picture about the pressure conditions in the tool.

Anhand dieses Bildes arbeitet der Werkzeugmacher unter Verwendung von Schleifgeräten, Schleifpapier und Abziehsteinen den Blechhalter nach. Im Ergebnis dieses Einarbeitungsvorgangs verteilt sich die eingeleitete Presskraft gleichmäßig auf der gesamten Blechoberfläche, was wiederum durch ein Druckbild überprüft wird.Based In this image, the toolmaker works by using grinders, Sandpaper and Abziehsteinen after the sheet holder. In the result This introductory process is distributed by the initiated press force evenly over the entire sheet surface, which in turn is checked by a printed image.

Um das Werkzeug parallel einarbeiten zu können, werden zur weitgehenden Einschränkung des Presseneinflusses zwischen Blechhalter und Matrize Distanzstücke gesetzt. Sie sorgen dafür, dass der Blechhalter stets auf die gleiche Weise auf die Matrize drückt. Die Blechhalterdistanzen realisieren die Blechdicke. Ihre Abmessungen werden bei der Werkzeugeinarbeitung mit Bleiblechen oder Plastelin ermittelt. Diese weichen Zwischenlagen drücken sich im Spalt auf das dort vorherrschende Maß zusammen und können nach dem Öffnen des Werkzeugs entnommen und ausgemessen werden. Durch den Einsatz der Distanzstücke können Einflüsse auf die Ziehbedingungen, wie das Kippen des Pressenkopfes oder der Verschleiß der Luftbolzen, die den Blechhalter nach oben drücken, weitgehend reduziert werden.Around to be able to work in parallel with the tool becomes a extensive restriction of the influence of the press between Sheet holder and die spacers set. They worry making sure that the blank holder always works in the same way press on the matrix. Realize the blank holder distances the sheet thickness. Their dimensions are used during tooling determined with lead sheets or plastelin. These soft liners press in the gap on the prevailing measure together and can be taken after opening the tool and measured. By using the spacers can affect the drawing conditions, such as the tilting of the press head or the wear of the air bolts, which push the blank holder up, largely reduced become.

Ist das Werkzeug bis zu dieser Stufe eingearbeitet, kann mit einer Serienbeölung das erste Blech tiefgezogen werden. Das Tiefziehen erfolgt hierbei in Stufen mit Zwischenstopps, in denen das Werkzeug geöffnet wird, um zu prüfen, ob das Blech infolge der Belastung gerissen ist.is The tool can be incorporated up to this stage, with a series lubrication the first sheet to be deep-drawn. The deep drawing takes place here in stages with stops in which the tool is opened, to check if the sheet broke as a result of the load is.

11
Pressmaschinepressing machine
22
Stößeltappet
33
Pressentischpress table
44
Matrizedie
55
Stempelstamp
66
Blechhalterblankholder
77
Platinecircuit board
88th
Bolzen zur Kraftübertragungbolt for power transmission
99
Ziehapparatpuller
1010
OberteilgestellShell frame
1111
Führungssäuleguide column
1212
UnterteilgestellmodulUnder subframe module
1313
Führungsbuchseguide bush
1414
Matrizedie
1515
Matrizenringdie ring
1616
Stempelstamp
1818
Blechhalterblankholder
2020
Gestellbodenframe ground
2222
Gestellelementframe member
2323
Gestellelementframe member

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1317973 A1 [0014] - EP 1317973 A1 [0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - EN-JL 1004 [0027] - EN-JL 1004 [0027]

Claims (17)

Werkzeug zur Herstellung von Bauteilen durch Tiefziehen aus einem Blechzuschnitt mit einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil, die einer Pressmaschine zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil modular ausgebildet sind, wobei das Werkzeugoberteil ein Oberteil-Gestellmodul sowie zumindest ein Matrizenmodul umfasst, welches mit den Oberteil-Gestellmodul lösbar verbindbar ist, das Werkzeugunterteil ein Unterteil-Gestellmodul sowie zumindest ein Stempelmodul und zumindest ein Blechhaltermodul umfasst, welche mit dem Unterteil-Gestellmodul lösbar verbindbar sind und Matrizenmodul und Stempelmodul zwischen Oberteil-Gestellmodul und Unterteil-Gestellmodul angeordnet sind oder anordbar sind.Tool for the production of components by deep drawing from a sheet metal blank with a tool shell and a tool base, which are associated with a pressing machine, characterized in that the tool shell and / or tool base are modular, wherein the tool shell comprises a top frame module and at least one template module, which detachably connectable to the upper frame frame module, the lower tool part comprises a lower frame frame module and at least one sheet metal holder module, which are detachably connectable to the lower frame frame module and Matrizenmodul and punch module between upper frame module and lower frame module are arranged or arranged are. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Werkzeug verwendbar ist für ein System zur Herstellung von n verschiedenen Gruppen von Bauteilen durch Tiefziehen, wobei das Werkzeugoberteil ein Oberteil-Gestellmodul umfasst, dem eine Menge von n1 Matrizenmodule zugeordnet ist, welche mit dem Oberteil-Gestellmodul lösbar verbindbar sind, das Werkzeugunterteil ein Unterteil-Gestellmodul umfasst, dem eine Menge von n2 Stempelmodule und eine Menge von n3 Blechhaltermodule zugeordnet sind, welche mit dem UTGM lösbar verbindbar sind, Matrizenmodule und Stempelmodule zwischen Oberteil-Gestellmodul und Unterteil-Gestellmodul angeordnet sind oder anordbar sind, jeder der herzustellenden Gruppen von Bauteilen zumindest eine Kombination eines Matrizenmodul mit einem Stempelmodul sowie einem Blechhaltermodul zugeordnet ist und dass n1 > 3, n2 > 3 und n3 > 3 und n > 3 sind.Tool according to claim 1, characterized the tool is usable for a system for manufacturing of n different groups of components by deep drawing, wherein the Tool shell includes a shell frame module to which a lot of n1 matrix modules associated with the upper part rack module are detachably connectable, the lower tool part Bottom rack module includes a set of n2 punch modules and a lot of n3 blank holder modules are associated, which can be detachably connected to the UTGM, die modules and punch modules between top rack module and bottom rack module are arranged or can be arranged, each one of them Groups of components at least a combination of a template module associated with a stamp module and a blank holder module and that n1> 3, n2> 3 and n3> 3 and n> 3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil aus einem Material mit einer Verschleißfestigkeit nicht geringer als die von Gusseisen bestehen.Tool according to claim 1 or 2, characterized that tool upper part and / or lower tool part of a material with a wear resistance not lower than that of Cast iron exist. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugoberteil und/oder Werkzeugunterteil aus Grauguss bestehen.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the upper tool part and / or lower tool part Made of gray cast iron. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass höchstens 30% Gew. des Werkzeugoberteils und/oder des Werkzeugunterteils aus einem gehärteten Material bestehen.Tool according to one of the preceding claims characterized in that at most 30% by weight of the upper tool part and / or the tool lower part made of a hardened material consist. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil einander zugeordnete Führungselemente aufweisen.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the upper tool part and lower tool part Have associated with each other guide elements. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Blechhaltermodul zwischen Unterteil-Gestellmodul und Stempelmodul angeordnet ist oder anordbar ist.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the blank holder module between lower frame module and stamp module is arranged or can be arranged. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Oberteil-Gestellmodul und/oder Unterteil-Gestell-Modul als Rahmen ausgebildet sind.Tool according to one of the preceding claims characterized in that top frame module and / or bottom frame module are designed as a frame. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Blechhaltermodul und Unterteil-Gestellmodul mittels Führungselementen vertikal und/oder horizontal relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the sheet holder module and lower part frame module by means of guide elements vertically and / or horizontally are movably connected to each other relative to each other. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Blechhaltermodul und Stempelmodul mittels Führungselementen horizontal und/oder vertikal relativ zueinander bewegbar miteinander verbunden sind.Tool according to one of the preceding claims characterized in that sheet metal holder module and stamp module by means Guide elements horizontally and / or vertically relative are movably connected to each other. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass man das Matrizenmodul eine Matrize und einen Matrizenring umfasst.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the die module is a die and a die ring. Werkzeug nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenring zwischen Matrize und Oberteil-Gestellmodul angeordnet ist.Tool according to claim 11, characterized that the die ring between die and shell frame module is arranged. Werkzeug nach Anspruch 11 oder 12 dadurch gekennzeichnet, dass Matrize und Matrizenring einteilig gefertigt sind.Tool according to claim 11 or 12, characterized the die and die ring are made in one piece. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile zur Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien verwendbar sind.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the components for the production of motor vehicle bodies are usable. Werkzeug nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Prototyp- oder seriennahes Bauteil ist.Tool according to claim 14, characterized that the component is a prototype or near-series component. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zur Herstellung von mindesten 100 Bauteilen ausgelegt ist.Tool according to one of the preceding claims characterized in that the tool for producing at least 100 components is designed. Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Tiefziehen mit den Schritten – Bereitstellen von zumindest einen Blechzuschnitt, – Bereitstellen einer Pressmaschine mit einem Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer vorgegebenen Kombination von Matrizenmodul, Blechhaltermodul und Stempelmodul, – Einführen der Blechplatine in das Werkzeug, – Umformung der Blechplatine mittels des Werkzeugs durch Anwendung von Presskraft mittels der Pressmaschine auf Werkzeugober- und Werkzeugunterteil, – Entnehmen der umgeformten Blechplatine.Process for the production of components by deep drawing with the steps - Provide at least one Sheet metal blank, - Providing a pressing machine with a tool according to one of the preceding claims with a predetermined combination of die module, blank holder module and stamp module, - Inserting the sheet metal blank in the tool, - Forming the sheet metal plate by means of of the tool by application of pressing force by means of the pressing machine on tool top and tool base, - Remove the formed sheet metal blank.
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