DE102023111371A1

DE102023111371A1 - Method and device for forming sheet metal

Info

Publication number: DE102023111371A1
Application number: DE102023111371.2A
Authority: DE
Inventors: Joshua L. Solomon; Lu HUANG; Hui-Ping Wang; Nathan Sigmund; Tae Hwa Lee; Blair E. Carlson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2023-05-03
Publication date: 2024-05-16
Also published as: CN118002702A; US20240157426A1

Abstract

Ein Formwerkzeug hat einen oberen Teil, der aus einer oberen Formmatrize besteht, die zwischen einem ersten Klemmelement und einem zweiten Klemmelement angeordnet ist, und einen unteren Teil, der aus einer unteren Formmatrize besteht, die zwischen einem dritten Klemmelement und einem vierten Klemmelement angeordnet ist. Das erste Klemmelement und das dritte Klemmelement wirken zusammen, um eine erste Klemmkraft auf ein Werkstück auszuüben; und das zweite Klemmelement und das vierte Klemmelement wirken zusammen, um eine zweite Klemmkraft auf das Werkstück auszuüben. Die obere Formmatrize arbeitet mit dem ersten und zweiten Klemmelement zusammen und die untere Formmatrize arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement zusammen, um eine seitliche Kraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und wenn eine vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.A forming tool has an upper portion consisting of an upper forming die disposed between a first clamping member and a second clamping member, and a lower portion consisting of a lower forming die disposed between a third clamping member and a fourth clamping member. The first clamping member and the third clamping member cooperate to apply a first clamping force to a workpiece; and the second clamping member and the fourth clamping member cooperate to apply a second clamping force to the workpiece. The upper forming die cooperates with the first and second clamping members and the lower forming die cooperates with the third and fourth clamping members to apply a lateral force to the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when a vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Description

Einführungintroduction

Das Formen von Metallblechen ist ein Prozess, bei dem ein Metallblech-Werkstück in eine dreidimensionale (3D) Form gebracht wird. Das Formen von Metallblechen kann verschiedene Verfahren umfassen, bei denen eine Kraft auf ein Metallblech-Werkstück ausgeübt wird, um das Material plastisch in eine gewünschte Form zu verformen und so seine Geometrie ohne Materialabtrag zu verändern. Zu den Arten des Formens von Metallblechen gehören Biegen, Walzprofilieren, Drehen, Tiefziehen und Streckziehen.Sheet metal forming is a process of forming a sheet metal workpiece into a three-dimensional (3D) shape. Sheet metal forming can involve various processes in which a force is applied to a sheet metal workpiece to plastically deform the material into a desired shape, thereby changing its geometry without removing material. Types of sheet metal forming include bending, roll forming, turning, deep drawing, and stretch forming.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die hierin beschriebenen Konzepte beziehen sich auf Verfahren, Systeme und/oder Prozesse für die Blechumformung, z. B. die Formung von versetzten Merkmalen, mit denen eine Maßgenauigkeit erreicht wird, während das Risiko von Teileverformungen, Faltenbildung, Rissen, Rückfederung usw. minimiert wird.The concepts described herein relate to methods, systems and/or processes for sheet metal forming, such as forming offset features, that achieve dimensional accuracy while minimizing the risk of part distortion, wrinkling, cracking, springback, etc.

Die hierin beschriebenen Verfahren, Systeme und/oder Prozesse zum Formen von Metallblechen umfassen das Strecken oder Schrumpfen eines Werkstücks in Form eines Blechzuschnitts, das mit der Formung der Merkmale zusammenfällt, um eine versetzte Formung der Merkmale und eine Steuerung des Materialflusses in einem einzigen Arbeitsgang zu erreichen. Dieser Vorgang kann das Risiko einer Verformung des Werkstücks und eines Materialrisses minimieren. Das Material des Werkstücks kann Stahl, Aluminium, Kupfer, Titan, deren Legierungen oder ein anderes Material sein, ohne Einschränkung.The methods, systems and/or processes described herein for forming sheet metal include stretching or shrinking a workpiece in the form of a sheet metal blank coincident with the formation of the features to achieve offset formation of the features and control of material flow in a single operation. This process can minimize the risk of workpiece deformation and material cracking. The material of the workpiece can be steel, aluminum, copper, titanium, their alloys, or another material, without limitation.

Ein Aspekt der Offenbarung umfasst ein Formwerkzeug, das einen oberen Teil aufweist, der aus einer oberen Formmatrize besteht, die zwischen einem ersten Klemmelement und einem zweiten Klemmelement angeordnet ist, und einen unteren Teil, der aus einer unteren Formmatrize besteht, die zwischen einem dritten Klemmelement und einem vierten Klemmelement angeordnet ist. Das erste Klemmelement und das dritte Klemmelement wirken zusammen, um eine erste Klemmkraft auf ein Werkstück auszuüben; und das zweite Klemmelement und das vierte Klemmelement wirken zusammen, um eine zweite Klemmkraft auf das Werkstück auszuüben. Die obere Formmatrize arbeitet mit dem ersten und zweiten Klemmelement zusammen und die untere Formmatrize arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement zusammen, um eine seitliche Kraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und wenn eine vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.One aspect of the disclosure includes a forming tool having an upper portion consisting of an upper forming die disposed between a first clamping member and a second clamping member, and a lower portion consisting of a lower forming die disposed between a third clamping member and a fourth clamping member. The first clamping member and the third clamping member cooperate to apply a first clamping force to a workpiece; and the second clamping member and the fourth clamping member cooperate to apply a second clamping force to the workpiece. The upper forming die cooperates with the first and second clamping members and the lower forming die cooperates with the third and fourth clamping members to apply a lateral force to the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when a vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet, dass die obere Formmatrize mit dem ersten und dem zweiten Klemmelement und die untere Formmatrize mit dem dritten und dem vierten Klemmelement zusammenwirkt, um eine seitliche Zugkraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure includes the upper forming die cooperating with the first and second clamping members and the lower forming die cooperating with the third and fourth clamping members to apply a lateral tensile force to the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet, dass die obere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem ersten Werkzeugende, einer ersten Keilfläche, einer zweiten Keilfläche und einem ersten Basisteil ist und dass die untere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem zweiten Werkzeugende, einer dritten Keilfläche, einer vierten Keilfläche und einem zweiten Basisteil ist. Das erste Werkzeugende arbeitet mit dem zweiten Werkzeugende zusammen, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück zu bilden, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure includes where the upper forming die is a wedge-shaped die having a first tool end, a first wedge surface, a second wedge surface, and a first base portion, and where the lower forming die is a wedge-shaped die having a second tool end, a third wedge surface, a fourth wedge surface, and a second base portion. The first tool end cooperates with the second tool end to form an offset feature in the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann eine obere Formmatrize umfassen, die mit dem ersten und zweiten Klemmelement zusammenwirkt, und die untere Formmatrize, die mit dem dritten und vierten Klemmelement zusammenwirkt, um eine seitliche Druckkraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include an upper forming die cooperating with the first and second clamping members and the lower forming die cooperating with the third and fourth clamping members to apply a lateral compressive force to the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die obere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem ersten Werkzeugende, einer ersten Keilfläche, einer zweiten Keilfläche und einem ersten Basisteil ist und dass die untere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem zweiten Werkzeugende, einer dritten Keilfläche, einer vierten Keilfläche und einem zweiten Basisteil ist. Das erste Werkzeugende arbeitet mit dem zweiten Werkzeugende zusammen, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück zu bilden, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include where the upper forming die is a wedge-shaped die having a first tool end, a first wedge surface, a second wedge surface, and a first base portion, and where the lower forming die is a wedge-shaped die having a second tool end, a third wedge surface, a fourth wedge surface, and a second base portion. The first tool end cooperates with the second tool end to form an offset feature in the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die obere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem ersten Werkzeugende, einer ersten Keilfläche, einer zweiten Keilfläche und einem ersten Basisteil ist. Das erste Klemmelement umfasst eine erste Grifffläche und eine erste abgewinkelte Fläche, das zweite Klemmelement umfasst eine zweite Grifffläche und eine zweite abgewinkelte Fläche, die erste abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelementes ist mit der ersten Keilfläche der oberen Formmatrize verbunden, und die zweite abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelementes ist mit der zweiten Keilfläche der oberen Formmatrize verbunden.Another embodiment of the disclosure may include that the upper forming die comprises a wedge-shaped die having a first tool a first wedge surface, a second wedge surface and a first base part. The first clamping element comprises a first gripping surface and a first angled surface, the second clamping element comprises a second gripping surface and a second angled surface, the first angled surface of the first clamping element is connected to the first wedge surface of the upper forming die, and the second angled surface of the first clamping element is connected to the second wedge surface of the upper forming die.

Eine weiterer Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die erste abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelementes einen ersten Kanal definiert, die zweite abgewinkelte Fläche des zweiten Klemmelementes einen zweiten Kanal definiert, die erste Keilfläche der oberen Formmatrize eine erste Schiene und die zweite Keilfläche der oberen Formmatrize eine zweite Schiene aufweist. Der erste Kanal der ersten abgewinkelten Fläche des ersten Klemmelementes ist mit der ersten Schiene der ersten Keilfläche der oberen Formmatrize verbunden, und der zweite Kanal der zweiten abgewinkelten Fläche des zweiten Klemmelementes ist mit der zweiten Schiene der zweiten Keilfläche der oberen Formmatrize verbunden. Der erste Kanal, der mit der ersten Schiene zusammenwirkt, und der zweite Kanal, der mit der zweiten Schiene zusammenwirkt, wirken zusammen, um die obere Formmatrize in Bezug auf das erste Klemmelement und in Bezug auf das zweite Klemmelement zu führen, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include where the first angled surface of the first clamping member defines a first channel, the second angled surface of the second clamping member defines a second channel, the first wedge surface of the upper forming die has a first rail, and the second wedge surface of the upper forming die has a second rail. The first channel of the first angled surface of the first clamping member is connected to the first rail of the first wedge surface of the upper forming die, and the second channel of the second angled surface of the second clamping member is connected to the second rail of the second wedge surface of the upper forming die. The first channel cooperating with the first rail and the second channel cooperating with the second rail cooperate to guide the upper forming die with respect to the first clamping member and with respect to the second clamping member when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die erste Greiffläche und die zweite Greiffläche eine horizontale Ebene definieren. Die erste abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelements und die erste Keilfläche der oberen Formmatrize sind in einem ersten Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet, und die zweite abgewinkelte Fläche des zweiten Klemmelements und die zweite Keilfläche der oberen Formmatrize sind in einem zweiten Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet. Der erste Winkel ist dem zweiten Winkel komplementär entgegengesetzt.Another embodiment of the disclosure may include the first gripping surface and the second gripping surface defining a horizontal plane. The first angled surface of the first clamping member and the first wedge surface of the upper forming die are disposed at a first angle with respect to the horizontal plane, and the second angled surface of the second clamping member and the second wedge surface of the upper forming die are disposed at a second angle with respect to the horizontal plane. The first angle is complementarily opposite to the second angle.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass der erste Winkel und der zweite Winkel komplementäre spitze Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene sind.Another embodiment of the disclosure may include the first angle and the second angle being complementary acute angles with respect to the horizontal plane.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass der erste Winkel und der zweite Winkel komplementäre stumpfe Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene sind.Another embodiment of the disclosure may include the first angle and the second angle being complementary obtuse angles with respect to the horizontal plane.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die untere Formmatrize eine keilförmige Matrize ist, die ein zweites Werkzeugende, eine dritte Keilfläche, eine vierte Keilfläche und einen zweiten Basisteil aufweist, wobei das dritte Klemmelement eine dritte Grifffläche und eine dritte abgewinkelte Fläche aufweist, wobei das vierte Klemmelement eine vierte Grifffläche und eine vierte abgewinkelte Fläche aufweist, wobei die dritte abgewinkelte Fläche des dritten Klemmelements mit der dritten Keilfläche der unteren Formmatrize zusammenwirkt und wobei die vierte abgewinkelte Fläche des dritten Klemmelements mit der vierten Keilfläche der unteren Formmatrize zusammenwirkt.Another embodiment of the disclosure may include the lower forming die being a wedge-shaped die having a second tool end, a third wedge surface, a fourth wedge surface, and a second base portion, wherein the third clamping member has a third gripping surface and a third angled surface, wherein the fourth clamping member has a fourth gripping surface and a fourth angled surface, wherein the third angled surface of the third clamping member cooperates with the third wedge surface of the lower forming die, and wherein the fourth angled surface of the third clamping member cooperates with the fourth wedge surface of the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die dritte abgewinkelte Fläche des dritten Klemmelementes einen dritten Kanal definiert, dass die vierte abgewinkelte Fläche des vierten Klemmelementes einen vierten Kanal definiert, dass die dritte Keilfläche der unteren Formmatrize eine dritte Schiene aufweist, dass die vierte Keilfläche der unteren Formmatrize eine vierte Schiene aufweist, dass der dritte Kanal der dritten abgewinkelten Fläche des dritten Klemmelementes mit der dritten Schiene der dritten Keilfläche der unteren Formmatrize zusammenwirkt, der dritte Kanal der dritten abgewinkelten Fläche des dritten Klemmelementes mit der dritten Schiene der dritten Keilfläche der unteren Formmatrize zusammenwirkt, der vierte Kanal der vierten abgewinkelten Fläche des vierten Klemmelementes mit der vierten Schiene der vierten Keilfläche der unteren Formmatrize zusammenwirkt, und der dritte Kanal im Zusammenwirken mit der dritten Schiene und der vierte Kanal im Zusammenwirken mit der vierten Schiene zusammenwirken, um die untere Formmatrize in Bezug auf das dritte Klemmelement und in Bezug auf das vierte Klemmelement zu führen, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die untere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include the third angled surface of the third clamping member defining a third channel, the fourth angled surface of the fourth clamping member defining a fourth channel, the third wedge surface of the lower forming die having a third rail, the fourth wedge surface of the lower forming die having a fourth rail, the third channel of the third angled surface of the third clamping member cooperating with the third rail of the third wedge surface of the lower forming die, the third channel of the third angled surface of the third clamping member cooperating with the third rail of the third wedge surface of the lower forming die, the fourth channel of the fourth angled surface of the fourth clamping member cooperating with the fourth rail of the fourth wedge surface of the lower forming die, and the third channel in cooperation with the third rail and the fourth channel in cooperation with the fourth rail cooperating to guide the lower forming die with respect to the third clamping member and with respect to the fourth clamping member when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the lower forming die and the lower forming die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die dritte Grifffläche und die vierte Grifffläche eine horizontale Ebene definieren, wobei die dritte abgewinkelte Fläche des dritten Klemmelements und die dritte Keilfläche der unteren Formmatrize in einem dritten Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet sind, wobei die vierte abgewinkelte Fläche des vierten Klemmelements und die vierte Keilfläche der unteren Formmatrize in einem vierten Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet sind, und wobei der dritte Winkel dem vierten Winkel komplementär entgegengesetzt ist.Another embodiment of the disclosure may include the third gripping surface and the fourth gripping surface defining a horizontal plane, wherein the third angled surface of the third clamping member and the third wedge surface of the lower forming die are arranged at a third angle with respect to the horizontal plane, wherein the fourth angled surface of the fourth clamping member and the fourth wedge surface of the lower forming die are arranged at a fourth angle with respect to the horizontal plane, and wherein the third angle is complementarily opposite to the fourth angle.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass der dritte Winkel und der vierte Winkel komplementäre spitze Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene sind.Another embodiment of the disclosure may include that the third angle and the fourth angle is complementary acute angles with respect to the horizontal plane.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass der dritte Winkel und der vierte Winkel komplementäre stumpfe Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene sind.Another embodiment of the disclosure may include the third angle and the fourth angle being complementary obtuse angles with respect to the horizontal plane.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann ein Metall-Formwerkzeug umfassen, das einen ersten Werkstückgreifer und einen zweiten Werkstückgreifer beinhaltet, wobei der erste Werkstückgreifer und der zweite Werkstückgreifer so angeordnet sind, dass sie ein Werkstück sichern, sowie eine erste keilförmige Stanzmatrize und eine zweite keilförmige Stanzmatrize. Die erste keilförmige Stanzmatrize, die zweite keilförmige Stanzmatrize, der erste Werkstückgreifer und der zweite Werkstückgreifer wirken zusammen, um eine seitliche Kraft auf das Werkstück auszuüben, wenn eine vertikale Druckkraft auf die erste keilförmige Stanzmatrize und die gegenüberliegende zweite keilförmige Stanzmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include a metal forming tool including a first workpiece gripper and a second workpiece gripper, the first workpiece gripper and the second workpiece gripper arranged to secure a workpiece, and a first wedge-shaped punch die and a second wedge-shaped punch die. The first wedge-shaped punch die, the second wedge-shaped punch die, the first workpiece gripper, and the second workpiece gripper cooperate to apply a lateral force to the workpiece when a vertical compressive force is applied to the first wedge-shaped punch die and the opposing second wedge-shaped punch die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die erste keilförmige Stanzmatrize ein erstes Werkzeugende und die zweite keilförmige Stanzmatrize ein zweites Werkzeugende aufweist. Die erste keilförmige Stanzmatrize, die zweite keilförmige Stanzmatrize, der erste Werkstückgreifer und der zweite Werkstückgreifer wirken zusammen, um eine seitliche Zugkraft auf das Werkstück auszuüben, und wobei das erste Werkzeugende mit dem zweiten Werkzeugende zusammenwirkt, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück zu bilden, wenn die vertikale Druckkraft auf die erste keilförmige Stanzmatrize und die gegenüberliegende zweite keilförmige Stanzmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include the first wedge-shaped punch die having a first tool end and the second wedge-shaped punch die having a second tool end. The first wedge-shaped punch die, the second wedge-shaped punch die, the first workpiece gripper, and the second workpiece gripper cooperate to apply a lateral tensile force to the workpiece, and wherein the first tool end cooperates with the second tool end to form an offset feature in the workpiece when the vertical compressive force is applied to the first wedge-shaped punch die and the opposing second wedge-shaped punch die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass die erste keilförmige Stanzmatrize ein erstes Werkzeugende und die zweite keilförmige Stanzmatrize ein zweites Werkzeugende aufweist. Die erste keilförmige Stanzmatrize, die zweite keilförmige Stanzmatrize, der erste Werkstückgreifer und der zweite Werkstückgreifer wirken zusammen, um eine seitliche Druckkraft auf das Werkstück auszuüben, und wobei das erste Werkzeugende mit dem zweiten Werkzeugende zusammenwirkt, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück zu bilden, wenn die vertikale Druckkraft auf die erste keilförmige Stanzmatrize und die gegenüberliegende zweite keilförmige Stanzmatrize ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include the first wedge-shaped punch die having a first tool end and the second wedge-shaped punch die having a second tool end. The first wedge-shaped punch die, the second wedge-shaped punch die, the first workpiece gripper, and the second workpiece gripper cooperate to apply a lateral compressive force to the workpiece, and wherein the first tool end cooperates with the second tool end to form an offset feature in the workpiece when the vertical compressive force is applied to the first wedge-shaped punch die and the opposing second wedge-shaped punch die.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann ein Verfahren zum Formen eines metallischen Werkstücks umfassen, das das Einsetzen eines Blechwerkstücks in ein Metall-Formwerkzeug mit einer oberen Formmatrize und einer unteren Formmatrize umfasst; Ausüben einer seitlichen Kraft auf das Werkstück über einen ersten Werkstückgreifer und einen zweiten Werkstückgreifer und gleichzeitiges Ausführen einer vertikalen Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize, wobei die obere Formmatrize ein erstes Werkzeugende aufweist und die untere Formmatrize ein zweites Werkzeugende aufweist; und Ausbilden eines versetzten Merkmals in dem Werkstück über das erste Werkzeugende und das zweite Werkzeugende.Another embodiment of the disclosure may include a method of forming a metal workpiece comprising inserting a sheet metal workpiece into a metal forming tool having an upper forming die and a lower forming die; applying a lateral force to the workpiece via a first workpiece gripper and a second workpiece gripper and simultaneously applying a vertical compressive force to the upper forming die and the lower forming die, the upper forming die having a first tool end and the lower forming die having a second tool end; and forming an offset feature in the workpiece via the first tool end and the second tool end.

Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung kann beinhalten, dass über den ersten Werkstückgreifer und den zweiten Werkstückgreifer eine seitliche Zugkraft auf das Werkstück ausgeübt wird.Another embodiment of the disclosure may include exerting a lateral tensile force on the workpiece via the first workpiece gripper and the second workpiece gripper.

Die obige Zusammenfassung soll nicht jede mögliche Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung darstellen. Vielmehr soll die vorstehende Zusammenfassung einige der hier offengelegten neuen Aspekte und Merkmale veranschaulichen. Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung repräsentativer Ausführungsformen und Modi zur Durchführung der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den Ansprüchen ohne weiteres ersichtlich sein.The above summary is not intended to describe every possible embodiment or aspect of the present disclosure. Rather, the above summary is intended to illustrate some of the novel aspects and features disclosed herein. The above features and advantages, as well as other features and advantages of the present disclosure, will be readily apparent from the following detailed description of representative embodiments and modes for carrying out the present disclosure, taken in conjunction with the accompanying drawings and the claims.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 schematisch eine Werkstückbearbeitungsmaschine zeigt, die ein Formwerkzeug zum Formen eines Werkstücks gemäß der Offenbarung einsetzt.
2 schematisch eine detaillierte Schnittansicht einer Ausführungsform eines Formwerkzeugs gemäß der Offenbarung zeigt.
3 schematisch eine detaillierte isometrische Schnittansicht einer Ausführungsform des in 2 beschriebenen Formwerkzeugs gemäß der Offenbarung zeigt.
4 schematisch eine detaillierte Schnittansicht einer Ausführungsform eines Formwerkzeugs gemäß der Offenbarung zeigt.
5 schematisch eine detaillierte Schnittansicht einer Ausführungsform eines Formwerkzeugs gemäß der Offenbarung zeigt.

One or more embodiments will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

1 schematically shows a workpiece processing machine that uses a forming tool for forming a workpiece according to the disclosure.
2 schematically shows a detailed sectional view of an embodiment of a mold according to the disclosure.
3 schematically a detailed isometric sectional view of an embodiment of the 2 described mold according to the disclosure.
4 schematically shows a detailed sectional view of an embodiment of a mold according to the disclosure.
5 schematically shows a detailed sectional view of an embodiment of a mold according to the disclosure.

Die beigefügten Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und können eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung darstellen, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen. Details, die mit solchen Merkmalen verbunden sind, werden zum Teil durch die jeweilige beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt.The accompanying drawings are not necessarily to scale and may be a somewhat simplified representation of various preferred features of the present disclosure as disclosed herein, including, for example, particular dimensions, orientations, locations, and shapes. Details associated with such features will be determined in part by the particular intended application and environment of use.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die Komponenten der hierin beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen können in einer Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen angeordnet und gestaltet werden. Daher soll die folgende detaillierte Beschreibung den Umfang der beanspruchten Offenbarung nicht einschränken, sondern ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Darüber hinaus werden in der folgenden Beschreibung zwar zahlreiche spezifische Details aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis der hier offenbarten Ausführungsformen zu ermöglichen, doch können einige Ausführungsformen auch ohne einige dieser Details ausgeführt werden. Im Interesse der Klarheit wurde außerdem auf eine detaillierte Beschreibung bestimmter technischer Einzelheiten verzichtet, die im Stand der Technik bekannt sind, um die Offenbarung nicht unnötig zu verkomplizieren.The components of the embodiments described and illustrated herein can be arranged and configured in a variety of different configurations. Therefore, the following detailed description is not intended to limit the scope of the claimed disclosure, but is merely representative of possible embodiments thereof. Moreover, while numerous specific details are set forth in the following description in order to provide a thorough understanding of the embodiments disclosed herein, some embodiments may be practiced without some of these details. In addition, in the interest of clarity, a detailed description of certain technical details known in the art has been omitted so as not to unnecessarily obscure the disclosure.

Außerdem sind die Zeichnungen vereinfacht und nicht maßstabsgetreu. Nur der Einfachheit und Klarheit halber können in den Zeichnungen Richtungsbegriffe wie oben, unten, links, rechts, über, darüber, unter, darunter, hinten, und vorne, horizontal, seitlich, vertikal usw. verwendet werden. Diese und ähnliche Richtungsbegriffe sind nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken, sondern dienen lediglich der Beschreibung. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Element, das als „an“ oder „auf“ einem anderen Element „angebracht“ beschrieben wird, direkt oder unter Verwendung eines Zwischenelements auf dem anderen Element angebracht sein kann. Wenn ein Element als „verbunden mit“ oder gekoppelt mit einem anderen Element beschrieben wird, kann das Element mit dem anderen Element direkt oder unter Verwendung eines Zwischenelements verbunden sein. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie sie hierin dargestellt und beschrieben ist, auch ohne ein Element, das hierin nicht speziell offenbart ist, durchgeführt werden.In addition, the drawings are simplified and not to scale. For simplicity and clarity only, directional terms such as up, down, left, right, above, above, below, underneath, back, and front, horizontal, side, vertical, etc. may be used in the drawings. These and similar directional terms are not to be construed to limit the scope of the disclosure, but are for descriptive purposes only. It should be noted that an element described as being "attached to" or "on" another element may be attached to the other element directly or using an intermediate element. When an element is described as being "connected to" or coupled to another element, the element may be connected to the other element directly or using an intermediate element. Moreover, the disclosure as shown and described herein may be practiced without an element not specifically disclosed herein.

Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die Anwendung und den Gebrauch nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch eine hierin dargelegte ausdrückliche oder implizite Theorie gebunden zu sein. In den Zeichnungen weisen entsprechende Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale hin.The following detailed description is merely exemplary and is not intended to limit application and uses. Furthermore, there is no intention to be bound by any expressed or implied theory presented herein. In the drawings, corresponding reference characters indicate like or corresponding parts and features.

Der Kürze halber werden konventionelle Komponenten und Techniken sowie andere funktionelle Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hier nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen Abbildungen dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der Offenbarung vorhanden sein können.For the sake of brevity, conventional components and techniques, as well as other functional aspects of the systems (and of the individual operating components of the systems) are not described in detail herein. Moreover, the connecting lines shown in the various figures are intended to represent exemplary functional relationships and/or physical couplings between the various elements. It should be noted that many alternative or additional functional relationships or physical connections may be present in an embodiment of the disclosure.

Die Verwendung von Ordnungsbegriffen wie „erster“, „zweiter“ und „dritter“ impliziert nicht notwendigerweise eine Rangordnung, sondern kann auch nur zwischen mehreren Instanzen einer Handlung oder Struktur unterscheiden.The use of ordering terms such as “first,” “second,” and “third” does not necessarily imply a ranking, but can simply distinguish between multiple instances of an action or structure.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, zeigt 1 in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen eine Werkstückbearbeitungsmaschine 95, die ein Formwerkzeug 10 zum Formen eines Werkstücks 15 (dargestellt in 2) verwendet, die unter Bezugnahme auf eine Querachse (x), eine vertikale Achse (z) und eine Längsachse (y) beschrieben werden.Referring to the drawings, in which like reference numerals correspond to like or similar components in the several figures, 1 In accordance with the embodiments disclosed herein, a workpiece processing machine 95 having a forming tool 10 for forming a workpiece 15 (shown in 2 ), which are described with reference to a transverse axis (x), a vertical axis (z) and a longitudinal axis (y).

In einer Ausführungsform ist das Werkstück 15, wie hier beschrieben, ein metallisches Blechteil. Das Material des Werkstücks kann Stahl, Aluminium, Kupfer, Titan, deren Legierungen oder ein anderes Material sein, ohne Einschränkung.In one embodiment, the workpiece 15 as described herein is a metallic sheet metal part. The material of the workpiece may be steel, aluminum, copper, titanium, their alloys, or another material, without limitation.

Die Werkstückbearbeitungsmaschine 95 hat einen oberen Teil 97 und einen unteren Teil 98 und ist so konfiguriert, dass sie eine Ausführungsform des Formwerkzeugs 10 aufnehmen kann. In einer Ausführungsform nimmt der obere Teil 97 eine obere Formmatrize 20 des Formwerkzeugs 10 auf, und der untere Teil 98 nimmt eine untere Formmatrize 50 des Formwerkzeugs 10 auf. Einzelheiten der Ausführungsformen des Formwerkzeugs 10 werden unter Bezugnahme auf die 2-5 beschrieben. In einer Ausführungsform ist die obere Formmatrize 20 als Bördelmatrize und die untere Formmatrize 50 als Bördelmatrize angeordnet, obwohl die hier beschriebenen Konzepte nicht darauf beschränkt sind.The workpiece processing machine 95 has an upper portion 97 and a lower portion 98 and is configured to receive an embodiment of the forming tool 10. In one embodiment, the upper portion 97 receives an upper forming die 20 of the forming tool 10 and the lower portion 98 receives a lower forming die 50 of the forming tool 10. Details of the embodiments of the forming tool 10 are described with reference to FIGS. 2-5 In one embodiment, the upper forming die 20 is arranged as a hemming die and the lower forming die 50 is arranged as a hemming die, although the concepts described herein are not so limited.

Die Werkstückbearbeitungsmaschine 95 kann weitere Elemente, Systeme und Vorrichtungen umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine horizontale Werkstückträgerebene 96, Koordinatenführungen, Werkstückpositionierungselemente, Schneidwerkzeuge usw.The workpiece processing machine 95 may include other elements, systems and devices, including but not limited to a horizontal workpiece support plane 96, coordinate guides, workpiece positioning elements, cutting tools, etc.

Die Werkstückbearbeitungsmaschine 95 ist so eingerichtet, dass sie über eine erste Ausführungsform des Formwerkzeugs 10 eine Druckkraft 90 in vertikaler Richtung auf das Werkstück 15 ausübt, das sich zwischen dem oberen Teil 97 und dem unteren Teil 98 befindet, um ein fertiges Produkt zu formen. Eine Ausführungsform des Formwerkzeugs 10 wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.The workpiece processing machine 95 is arranged to apply a compressive force 90 in a vertical direction to the workpiece 15 located between the upper part 97 and the lower part 98 via a first embodiment of the forming tool 10 in order to form a finished product. An embodiment of the forming tool 10 is described with reference to 2 and 3 described.

Wie in 4 gezeigt, verwendet eine zweite Ausführungsform des Formwerkzeugs 110 die vertikale Druckkraft 190 in der vertikalen Richtung und die Druckkraft 195 in der seitlichen Richtung, um ein fertiges Produkt aus dem Werkstück 15 zu formen.As in 4 As shown, a second embodiment of the forming tool 110 uses the vertical compressive force 190 in the vertical direction and the compressive force 195 in the lateral direction to form a finished product from the workpiece 15.

Wiederum Bezug nehmend auf 1 kann eine Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsmaschine 95 stattdessen in einer horizontalen Anordnung ausgerichtet sein, wobei die Druckkraft 90 in der seitlichen Richtung oder der Längsrichtung auf ein Werkstück ausgeübt wird, das zwischen dem oberen Abschnitt 97 und dem unteren Abschnitt 98 positioniert ist, um ein fertiges Produkt zu bilden.Again referring to 1 an embodiment of the workpiece processing machine 95 may instead be oriented in a horizontal arrangement with the compressive force 90 applied in the lateral or longitudinal direction to a workpiece positioned between the upper portion 97 and the lower portion 98 to form a finished product.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit kann auf die Beschreibung weiterer technischer Details der Ausführungsformen der Werkstückbearbeitungsmaschine 95 und der einzelnen Betriebskomponenten verzichtet werden.For reasons of clarity, the description of further technical details of the embodiments of the workpiece processing machine 95 and the individual operating components can be omitted.

Ein Parameter ist definiert als eine messbare Größe, die eine physikalische Eigenschaft eines Geräts oder eines anderen Elements darstellt, die mit Hilfe eines oder mehrerer Sensoren und/oder eines physikalischen Modells festgestellt werden kann. Ein Parameter kann ein diskreter Wert sein (z. B. entweder „1“ oder „0“), ein Prozentsatz (z. B. 0 % bis 100 %) oder ein stufenlos veränderlicher Wert.A parameter is defined as a measurable quantity that represents a physical property of a device or other element that can be determined using one or more sensors and/or a physical model. A parameter can be a discrete value (e.g. either "1" or "0"), a percentage (e.g. 0% to 100%), or a continuously variable value.

In den 2 und 3 wird die erste Ausführungsform des Formwerkzeugs 10 beschrieben. 2 zeigt schematisch eine detaillierte, weggeschnittene Endansicht des Formwerkzeugs 10, und 3 zeigt schematisch eine detaillierte, weggeschnittene isometrische Ansicht des Formwerkzeugs 10.In the 2 and 3 the first embodiment of the mold 10 is described. 2 shows schematically a detailed, cutaway end view of the mold 10, and 3 schematically shows a detailed, cutaway isometric view of the mold 10.

Das Formwerkzeug 10 erleichtert, wenn es in einer Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsmaschine 95 von 1 eingesetzt wird, Blechumformverfahren, -systeme und/oder -prozesse, die einen Vorformungsschritt des Streckens oder Schrumpfens des Werkstücks 15 mit einer Merkmalsformungsfunktion kombinieren, um eine versetzte Merkmalsformung und eine Materialflusssteuerung in einem einzigen Vorgang zu erreichen. Dies kann dazu dienen, das Risiko von Teileverformungen und Materialabrissen zu minimieren. Das Umformwerkzeug 10 ist modular und anpassbar, um verschiedene Umform- und Materialflusssteuerungsfunktionen zu ermöglichen. Das Umformwerkzeug 10 kann sowohl bei inkrementellen als auch bei Einzelhub-Formverfahren eingesetzt werden.The forming tool 10 facilitates, when used in an embodiment of the workpiece processing machine 95 of 1 used, sheet metal forming methods, systems and/or processes that combine a pre-forming step of stretching or shrinking the workpiece 15 with a feature forming function to achieve offset feature forming and material flow control in a single operation. This can serve to minimize the risk of part deformation and material breakage. The forming tool 10 is modular and adaptable to enable various forming and material flow control functions. The forming tool 10 can be used in both incremental and single stroke forming processes.

Das Formwerkzeug 10 hat einen oberen Teil 11, der aus einer oberen Formmatrize 20 besteht, die zwischen einem ersten Klemmelement 30 und einem zweiten Klemmelement 40 angeordnet ist, und einen unteren Teil 12, der aus einer unteren Formmatrize 50 besteht, die zwischen einem dritten Klemmelement 60 und einem vierten Klemmelement 70 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die obere Formmatrize 20 eine Bördelmatrize und die untere Formmatrize 50 ist eine Bördelmatrize, obwohl die hierin beschriebenen Konzepte nicht darauf beschränkt sind.The mold 10 has an upper portion 11 consisting of an upper mold die 20 disposed between a first clamping member 30 and a second clamping member 40, and a lower portion 12 consisting of a lower mold die 50 disposed between a third clamping member 60 and a fourth clamping member 70. In one embodiment, the upper mold die 20 is a hemming die and the lower mold die 50 is a hemming die, although the concepts described herein are not so limited.

Die obere Formmatrize 20 umfasst ein erstes Werkzeugende 21 und die untere Formmatrize 50 umfasst ein zweites Werkzeugende 51. Im Betrieb wird ein Werkstück 15 zwischen dem ersten Werkzeugende 21 und dem zweiten Werkzeugende 51 angeordnet und durch das erste Klemmelement 30, das zweite Klemmelement 40, das dritte Klemmelement 60 und das vierte Klemmelement 70 fixiert. Wenn die Druckkraft 90 auf das obere und untere Formmatrize 20, 50 aufgebracht wird, wirken das erste und das zweite Werkzeugende 21, 51 zusammen, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück 15 zu bilden.The upper forming die 20 includes a first tool end 21 and the lower forming die 50 includes a second tool end 51. In operation, a workpiece 15 is positioned between the first tool end 21 and the second tool end 51 and held in place by the first clamping member 30, the second clamping member 40, the third clamping member 60, and the fourth clamping member 70. When the compressive force 90 is applied to the upper and lower forming dies 20, 50, the first and second tool ends 21, 51 cooperate to form an offset feature in the workpiece 15.

Das erste Klemmelement 30 und das dritte Klemmelement 60 bilden einen ersten Greifer 14 und wirken zusammen, um eine erste Klemmkraft auf das Werkstück 15 auszuüben. Das zweite Klemmelement 40 und das vierte Klemmelement 70 bilden einen zweiten Greifer 16 und wirken zusammen, um eine zweite Klemmkraft auf das Werkstück 15 auszuüben. Die obere Formmatrize 20 arbeitet mit dem ersten und zweiten Klemmelement 30, 40 zusammen, und die untere Formmatrize 50 arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement 60, 70 zusammen, um eine seitliche Kraft auf das Werkstück 15 auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück 15 ausgeübt wird und wenn die vertikale Druckkraft 90 auf die obere Formmatrize 20 und die untere Formmatrize 50 ausgeübt wird. In dieser Ausführungsform arbeitet die obere Formmatrize 20 mit dem ersten und zweiten Klemmelement 30, 40 zusammen, und die untere Formmatrize 50 arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement 60, 70 zusammen, um eine seitliche Zug- oder Streckkraft auf das Werkstück 15 auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück 15 ausgeübt wird und wenn die vertikale Druckkraft 90 auf die obere Formmatrize 20 und die untere Formmatrize 50 ausgeübt wird.The first clamping member 30 and the third clamping member 60 form a first gripper 14 and cooperate to apply a first clamping force to the workpiece 15. The second clamping member 40 and the fourth clamping member 70 form a second gripper 16 and cooperate to apply a second clamping force to the workpiece 15. The upper forming die 20 cooperates with the first and second clamping members 30, 40 and the lower forming die 50 cooperates with the third and fourth clamping members 60, 70 to apply a lateral force to the workpiece 15 when the first and second clamping forces are applied to the workpiece 15 and when the vertical compressive force 90 is applied to the upper forming die 20 and the lower forming die 50. In this embodiment, the upper forming die 20 cooperates with the first and second clamping members 30, 40 and the lower forming die 50 cooperates with the third and fourth clamping members 60, 70 to apply a lateral tensile or stretching force to the workpiece 15 when the first and second clamping forces are applied to the workpiece 15 and when the vertical compressive force 90 is applied to the upper forming die 20 and the lower forming die 50.

Die obere Formmatrize 20 hat einen trapezförmigen Querschnitt, der das erste Werkzeugende 21, das der Basis 22 gegenüberliegt, und gegenüberliegende Seiten mit einer ersten abgewinkelten Fläche 24 und einer zweiten abgewinkelten Fläche 26 aufweist. In einer Ausführungsform und wie dargestellt hat die obere Formmatrize 20 eine gleichschenklige trapezförmige Querschnittsform. Der erste Winkel 23 wird durch die Verbindung zwischen der Basis 22 und der ersten abgewinkelten Fläche 24 definiert und auch durch die Verbindung zwischen der Basis 22 und der zweiten abgewinkelten Fläche 26 definiert. An der ersten abgewinkelten Fläche 24 und der zweiten abgewinkelten Fläche 26 sind mehrere Schienenabschnitte 25 ausgebildet, die entweder die erste abgewinkelte Fläche 24 oder die zweite abgewinkelte Fläche 26 zwischen dem ersten Werkzeugende 21 und der Basis 22 durchqueren. In dieser Ausführungsform ist die lineare Breite der Basis 22 größer als die lineare Breite des ersten Werkzeugendes 21 in der seitlichen Richtung, und somit ist der erste Winkel 23 ein spitzer Winkel.The upper forming die 20 has a trapezoidal cross-section having the first tool end 21 opposite the base 22 and opposite sides having a first angled surface 24 and a second angled surface 26. In one embodiment and as shown, the upper forming die 20 has an isosceles trapezoidal cross-sectional shape. The first angle 23 is defined by the junction between the base 22 and the first angled surface 24 and is also defined by the junction between the base 22 and the second angled surface 26. A plurality of rail sections 25 are formed on the first angled surface 24 and the second angled surface 26 that traverse either the first angled surface 24 or the second angled surface 26 between the first tool end 21 and the base 22. In this embodiment, the linear width of the base 22 is larger than the linear width of the first tool end 21 in the lateral direction, and thus the first angle 23 is an acute angle.

Das erste Klemmelement 30 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine erste Greiffläche 31 und eine dritte abgewinkelte Fläche 32 umfasst, die unter einem zweiten Winkel 33 miteinander verbunden sind, wobei der zweite Winkel 33 dem ersten Winkel 23 entspricht, der mit dem oberen Umformwerkzeug 20 verbunden ist. Die dritte abgewinkelte Fläche 32 bildet eine Schnittstelle mit der ersten abgewinkelten Fläche 24 der oberen Formmatrize 20. Die dritte abgewinkelte Fläche 32 umfasst auch eine Vielzahl von versenkten ersten Kanälen 35, die die dritte abgewinkelte Fläche 32 zwischen der ersten Greiffläche 31 und einem oberen Abschnitt 36 durchqueren.The first clamping member 30 has a rectangular trapezoidal cross-section including a first gripping surface 31 and a third angled surface 32 joined together at a second angle 33, the second angle 33 corresponding to the first angle 23 joined to the upper forming tool 20. The third angled surface 32 interfaces with the first angled surface 24 of the upper forming die 20. The third angled surface 32 also includes a plurality of recessed first channels 35 traversing the third angled surface 32 between the first gripping surface 31 and an upper portion 36.

Das zweite Klemmelement 40 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine zweite Grifffläche 41 und vierte abgewinkelte Fläche 42 umfasst, die unter einem dritten Winkel 43 miteinander verbunden sind, wobei der dritte Winkel 43 dem ersten Winkel 23 entspricht, der mit der oberen Formmatrize 20 verbunden ist. Die vierte abgewinkelte Fläche 42 bildet eine Schnittstelle mit der zweiten abgewinkelten Fläche 26 der oberen Formmatrize 20. Die vierte abgewinkelte Fläche 42 umfasst auch eine Vielzahl von versenkten zweiten Kanälen 45, die die vierte abgewinkelte Fläche 42 zwischen der zweiten Greiffläche 41 und dem oberen Abschnitt 46 durchqueren.The second clamping member 40 has a rectangular trapezoidal cross-section including a second gripping surface 41 and fourth angled surface 42 joined together at a third angle 43, the third angle 43 corresponding to the first angle 23 joined to the upper forming die 20. The fourth angled surface 42 interfaces with the second angled surface 26 of the upper forming die 20. The fourth angled surface 42 also includes a plurality of recessed second channels 45 traversing the fourth angled surface 42 between the second gripping surface 41 and the upper portion 46.

Der dritte Winkel 43 entspricht dem zweiten Winkel 33 und ist komplementär zu diesem. Zwischen dem ersten Klemmelement 30 und dem zweiten Klemmelement 40 ist an den Winkelscheiteln ein erster linearer Abstand 57 definiert.The third angle 43 corresponds to the second angle 33 and is complementary to it. A first linear distance 57 is defined between the first clamping element 30 and the second clamping element 40 at the angle vertices.

Die Schienenteile 25 und die ersten und zweiten Kanäle 35, 45 sind in einer Ausführungsform als bewegliche Nut- und Federverbindung angeordnet.In one embodiment, the rail parts 25 and the first and second channels 35, 45 are arranged as a movable tongue and groove connection.

Die Schienenabschnitte 25 und die ersten und zweiten Kanäle 35, 45 sind in einer Ausführungsform als bewegliche Schwalbenschwanzverbindung angeordnet.The rail sections 25 and the first and second channels 35, 45 are arranged in one embodiment as a movable dovetail connection.

Die untere Formmatrize 50 hat einen trapezförmigen Querschnitt, der das zweite Werkzeugende 51, das der Basis 52 gegenüberliegt, und gegenüberliegende Seiten umfasst, die eine fünfte abgewinkelte Fläche 54 und eine sechste abgewinkelte Fläche 56 einschließen. In einer Ausführungsform und wie dargestellt hat die untere Formmatrize 50 eine gleichschenklige trapezförmige Querschnittsform. Der vierte Winkel 53 wird durch die Verbindung zwischen der Basis 52 und der fünften abgewinkelten Fläche 54 und auch durch die Verbindung zwischen der Basis 52 und der sechsten abgewinkelten Fläche 56 definiert. An der fünften abgewinkelten Fläche 54 und der sechsten abgewinkelten Fläche 56 sind mehrere Schienenabschnitte 55 ausgebildet, die entweder die fünfte abgewinkelte Fläche 54 oder die sechste abgewinkelte Fläche 56 zwischen dem zweiten Werkzeugende 51 und der Basis 52 queren. In dieser Ausführungsform ist die lineare Breite der Basis 52 in der seitlichen Richtung größer als die lineare Breite des zweiten Werkzeugendes 51, und somit ist der vierte Winkel 53 ein spitzer Winkel.The lower forming die 50 has a trapezoidal cross-section including the second tool end 51 opposite the base 52 and opposite sides including a fifth angled surface 54 and a sixth angled surface 56. In one embodiment and as shown, the lower forming die 50 has an isosceles trapezoidal cross-sectional shape. The fourth angle 53 is defined by the junction between the base 52 and the fifth angled surface 54 and also by the junction between the base 52 and the sixth angled surface 56. A plurality of rail sections 55 are formed on the fifth angled surface 54 and the sixth angled surface 56 that traverse either the fifth angled surface 54 or the sixth angled surface 56 between the second tool end 51 and the base 52. In this embodiment, the linear width of the base 52 in the lateral direction is larger than the linear width of the second tool end 51, and thus the fourth angle 53 is an acute angle.

Das dritte Klemmelement 60 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine dritte Grifffläche 61 und eine siebte abgewinkelte Fläche 62 umfasst, die unter einem fünften Winkel 63 miteinander verbunden sind, wobei der fünfte Winkel 63 dem vierten Winkel 53 entspricht, der mit der unteren Formmatrize 50 verbunden ist. Die siebte abgewinkelte Fläche 62 bildet eine Schnittstelle mit der fünften abgewinkelten Fläche 54 der unteren Formmatrize 50. Die siebte abgewinkelte Fläche 62 umfasst auch eine Vielzahl von versenkten zweiten Kanälen 65, die die siebte abgewinkelte Fläche 62 zwischen der dritten Greiffläche 61 und einem Bodenabschnitt 66 durchqueren.The third clamping member 60 has a rectangular trapezoidal cross-section including a third gripping surface 61 and a seventh angled surface 62 joined together at a fifth angle 63, the fifth angle 63 corresponding to the fourth angle 53 joined to the lower forming die 50. The seventh angled surface 62 interfaces with the fifth angled surface 54 of the lower forming die 50. The seventh angled surface 62 also includes a plurality of recessed second channels 65 traversing the seventh angled surface 62 between the third gripping surface 61 and a bottom portion 66.

In einer Ausführungsform, und wie gezeigt, ist das dritte Klemmelement 60 ein Spiegelbild des ersten Klemmelementes 30.In one embodiment, and as shown, the third clamping element 60 is a mirror image of the first clamping element 30.

Alternativ dazu sind der fünfte Winkel 63 und der sechste Winkel 73 asymmetrisch zu dem zweiten Winkel 33 und dem dritten Winkel 43.Alternatively, the fifth angle 63 and the sixth angle 73 are asymmetrical to the second angle 33 and the third angle 43.

Das vierte Klemmelement 70 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine vierte Greiffläche 71 und eine achte abgewinkelte Fläche 72 umfasst, die unter einem sechsten Winkel 73 miteinander verbunden sind, wobei der sechste Winkel 73 dem vierten Winkel 53 entspricht, der mit der unteren Formmatrize 50 verbunden ist. Die achte abgewinkelte Fläche 72 bildet eine Schnittstelle mit der sechsten abgewinkelten Fläche 56 der unteren Formmatrize 50. Die achte abgewinkelte Fläche 72 umfasst auch eine Vielzahl von versenkten zweiten Kanälen 75, die die achte abgewinkelte Fläche 72 zwischen der vierten Greiffläche 71 und dem unteren Abschnitt 66 durchqueren.The fourth clamping element 70 has a rectangular trapezoidal cross-section comprising a fourth gripping surface 71 and an eighth angled surface 72 which is at a sixth angle 73 with are connected to each other, with the sixth angle 73 corresponding to the fourth angle 53 connected to the lower forming die 50. The eighth angled surface 72 forms an interface with the sixth angled surface 56 of the lower forming die 50. The eighth angled surface 72 also includes a plurality of recessed second channels 75 traversing the eighth angled surface 72 between the fourth gripping surface 71 and the lower portion 66.

Die erste, zweite, dritte und vierte Grifffläche 31, 41, 61 und 71 sind vorteilhaft aufgeraut oder strukturiert, um die Reibung durch Sandstrahlen, Zacken usw. zu erhöhen.The first, second, third and fourth gripping surfaces 31, 41, 61 and 71 are advantageously roughened or structured to increase friction by sandblasting, serrations, etc.

In einer Ausführungsform, und wie dargestellt, ist das vierte Klemmelement 70 ein Spiegelbild des zweiten Klemmelementes 40.In one embodiment, and as shown, the fourth clamping element 70 is a mirror image of the second clamping element 40.

Alternativ kann der sechste Winkel 73 des vierten Klemmelementes 70 vom zweiten Winkel 33 des zweiten Klemmelementes 40 abweichen, d.h. größer oder kleiner sein als dieser.Alternatively, the sixth angle 73 of the fourth clamping element 70 may deviate from the second angle 33 of the second clamping element 40, i.e. be larger or smaller than the latter.

Der fünfte Winkel 63 entspricht dem sechsten Winkel 73 und ist komplementär zu diesem. Zwischen dem dritten Klemmelement 60 und dem vierten Klemmelement 70 ist an den Winkelscheiteln ein zweiter linearer Abstand 58 definiert. Die Größen des zweiten Winkels 33, des dritten Winkels 43, des fünften Winkels 63, des sechsten Winkels 73, des ersten linearen Abstands 57 und des zweiten linearen Abstands 58 sind so gewählt, dass eine gewünschte Materialspannung im Werkstück 15 erreicht wird, wenn die obere Formmatrize 20 und die untere Formmatrize 50 mit der Druckkraft 90 beaufschlagt werden, wobei die gewünschte Materialspannung anwendungsspezifisch ist.The fifth angle 63 corresponds to the sixth angle 73 and is complementary thereto. A second linear distance 58 is defined between the third clamping element 60 and the fourth clamping element 70 at the angle vertices. The sizes of the second angle 33, the third angle 43, the fifth angle 63, the sixth angle 73, the first linear distance 57 and the second linear distance 58 are selected such that a desired material tension is achieved in the workpiece 15 when the upper forming die 20 and the lower forming die 50 are subjected to the compressive force 90, wherein the desired material tension is application-specific.

Im Betrieb wirken das erste Klemmelement 30 und das dritte Klemmelement 60 zusammen, um eine erste Klemmkraft auf das dazwischen liegende Werkstück 15 auszuüben, und das zweite Klemmelement 40 und das vierte Klemmelement 70 wirken zusammen, um eine zweite Klemmkraft auf das dazwischen liegende Werkstück 15 auszuüben. Eine vertikale Druckkraft 90 kann auf die obere Formmatrize 20 und die untere Formmatrize 50 als Teil eines Metallumformungsprozesses ausgeübt werden. Die obere Formmatrize 20 arbeitet mit dem ersten und zweiten Klemmelement 30, 40 zusammen und die untere Formmatrize 50 arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement 60, 70 zusammen, um eine seitliche Zug- oder Streckkraft auf das Werkstück 15 auszuüben, wenn die vertikale Bewegung der oberen Formmatrize 20 eine Auswärtsbewegung des ersten und dritten Klemmelements 30, 60, und die untere Formmatrize 50 eine entsprechende Auswärtsbewegung des zweiten und vierten Klemmelements 40, 70 bewirkt, wodurch das Werkstück 15 während des Formvorgangs durch die Wirkung der oberen Formmatrize 20 und der unteren Formmatrize 50 auf das Werkstück 15 gestreckt wird.In operation, the first clamping member 30 and the third clamping member 60 cooperate to apply a first clamping force to the workpiece 15 therebetween, and the second clamping member 40 and the fourth clamping member 70 cooperate to apply a second clamping force to the workpiece 15 therebetween. A vertical compressive force 90 may be applied to the upper forming die 20 and the lower forming die 50 as part of a metal forming process. The upper forming die 20 cooperates with the first and second clamping members 30, 40 and the lower forming die 50 cooperates with the third and fourth clamping members 60, 70 to exert a lateral tensile or stretching force on the workpiece 15 when the vertical movement of the upper forming die 20 causes an outward movement of the first and third clamping members 30, 60 and the lower forming die 50 causes a corresponding outward movement of the second and fourth clamping members 40, 70, whereby the workpiece 15 is stretched during the forming process by the action of the upper forming die 20 and the lower forming die 50 on the workpiece 15.

In 4 wird nun eine zweite Ausführungsform des Formwerkzeugs 110 beschrieben. 4 zeigt schematisch eine detaillierte Schnittdarstellung des Formwerkzeugs 110. Das Formwerkzeug 110 erleichtert, wenn es in einer Ausführungsform der Werkstückbearbeitungsmaschine 95 von 1 eingesetzt wird, Blechumformverfahren, -systeme und/oder -prozesse, die einen Vorformungsschritt des Streckens oder Schrumpfens des Werkstücks 115 mit einer Merkmalsformungsfunktion kombinieren, um eine versetzte Merkmalsformung und eine Materialflusssteuerung in einem einzigen Vorgang zu erreichen. Dies kann dazu dienen, das Risiko von Teileverformungen und Materialabrissen zu minimieren. Das Formwerkzeug 110 ist modular und anpassbar, um verschiedene Umform- und Materialflusssteuerungsfunktionen zu ermöglichen. Das Formwerkzeug 110 kann sowohl bei inkrementellen als auch bei Einzelhub-Umformverfahren eingesetzt werden.In 4 A second embodiment of the mold 110 will now be described. 4 shows schematically a detailed sectional view of the forming tool 110. The forming tool 110 facilitates, when used in an embodiment of the workpiece processing machine 95 of 1 used, sheet metal forming methods, systems and/or processes that combine a pre-forming step of stretching or shrinking the workpiece 115 with a feature forming function to achieve offset feature forming and material flow control in a single operation. This can serve to minimize the risk of part deformation and material breakage. The forming tool 110 is modular and customizable to enable various forming and material flow control functions. The forming tool 110 can be used in both incremental and single stroke forming processes.

Das Formwerkzeug 110 hat einen oberen Abschnitt 111, der aus einer oberen Formmatrize 120 besteht, das zwischen einem ersten Klemmelement 130 und einem zweiten Klemmelement 140 angeordnet ist, und einen unteren Abschnitt 112, der aus einer unteren Formmatrize 150 besteht, das zwischen einem dritten Klemmelement 160 und einem vierten Klemmelement 170 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die obere Formmatrize 120 eine Bördelmatrize und die untere Formmatrize ist ein Bördelstempel, obwohl die hierin beschriebenen Konzepte nicht darauf beschränkt sind.The mold 110 has an upper portion 111 consisting of an upper mold die 120 disposed between a first clamping member 130 and a second clamping member 140, and a lower portion 112 consisting of a lower mold die 150 disposed between a third clamping member 160 and a fourth clamping member 170. In one embodiment, the upper mold die 120 is a hemming die and the lower mold die is a hemming punch, although the concepts described herein are not so limited.

Das erste Klemmelement 130 und das dritte Klemmelement 160 bilden einen ersten Greifer 114 und wirken zusammen, um eine erste Klemmkraft auf ein Werkstück 115 auszuüben. Das zweite Klemmelement 140 und das vierte Klemmelement 170 bilden einen zweiten Greifer 116 und wirken zusammen, um eine zweite Klemmkraft auf das Werkstück 115 auszuüben. Die obere Formmatrize 120 arbeitet mit dem ersten und zweiten Klemmelement 130, 140 zusammen, und die untere Formmatrize 150 arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement 160, 170 zusammen, um eine seitliche Kraft auf das Werkstück 115 auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück 115 ausgeübt wird und wenn eine vertikale Druckkraft 190 auf die obere Formmatrize 120 und die untere Formmatrize 150 ausgeübt wird und eine Druckkraft 195 auf die obere Formmatrize 120 und die untere Formmatrize 150 in seitlicher Richtung ausgeübt wird. In dieser Ausführungsform arbeitet die obere Formmatrize 120 mit dem ersten und zweiten Klemmelement 130, 140 zusammen, und die untere Formmatrize 150 arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement 160, 170 zusammen, um eine seitliche Zug- oder Streckkraft auf das Werkstück 115 auszuüben, wenn die ersten und zweiten Klemmkräfte auf das Werkstück 115 ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft 190 auf die obere Formmatrize 120 und die untere Formmatrize 150 ausgeübt wird.The first clamping element 130 and the third clamping element 160 form a first gripper 114 and cooperate to exert a first clamping force on a workpiece 115. The second clamping element 140 and the fourth clamping element 170 form a second gripper 116 and cooperate to exert a second clamping force on the workpiece 115. The upper forming die 120 cooperates with the first and second clamping members 130, 140 and the lower forming die 150 cooperates with the third and fourth clamping members 160, 170 to apply a lateral force to the workpiece 115 when the first and second clamping forces are applied to the workpiece 115 and when a vertical compressive force 190 is applied to the upper forming die 120 and the lower forming die 150 and a compressive force 195 is applied to the upper forming die 120 and the lower forming die 150 in the lateral direction. In this embodiment, the upper forming die 120 cooperates with the third and fourth clamping members 160, 170 to apply a lateral force to the workpiece 115 when the first and second clamping forces are applied to the workpiece 115 and when a vertical compressive force 190 is applied to the upper forming die 120 and the lower forming die 150 and a compressive force 195 is applied to the upper forming die 120 and the lower forming die 150 in the lateral direction. rize 120 cooperates with the first and second clamping elements 130, 140 and the lower forming die 150 cooperates with the third and fourth clamping elements 160, 170 to exert a lateral tensile or stretching force on the workpiece 115 when the first and second clamping forces are exerted on the workpiece 115 and when the vertical compressive force 190 is exerted on the upper forming die 120 and the lower forming die 150.

Die obere Formmatrize 120 hat einen trapezförmigen Querschnitt, der ein Werkzeugende 121, das einer Basis 122 gegenüberliegt, und gegenüberliegende Seiten mit einer ersten abgewinkelten Fläche 124 und einer zweiten abgewinkelten Fläche 126 aufweist. In einer Ausführungsform und wie dargestellt hat die obere Formmatrize 120 einen gleichschenkligen trapezförmigen Querschnitt. Der erste Winkel 123 wird durch die Verbindung zwischen der Basis 122 und der ersten abgewinkelten Fläche 124 definiert und wird auch durch die Verbindung zwischen der Basis 122 und der zweiten abgewinkelten Fläche 126 definiert. Eine Vielzahl von Schienenabschnitten kann auf der ersten abgewinkelten Fläche 124 und der zweiten abgewinkelten Fläche 126 gebildet werden und entweder die erste abgewinkelte Fläche 124 oder die zweite abgewinkelte Fläche 126 zwischen dem Werkzeugende 121 und der Basis 122 durchqueren. In dieser Ausführungsform ist die lineare Breite der Basis 122 in seitlicher Richtung geringer als die lineare Breite des Werkzeugendes 121, so dass der erste Winkel 123 ein stumpfer Winkel ist.The upper forming die 120 has a trapezoidal cross-section having a tool end 121 opposite a base 122 and opposite sides having a first angled surface 124 and a second angled surface 126. In one embodiment and as shown, the upper forming die 120 has an isosceles trapezoidal cross-section. The first angle 123 is defined by the junction between the base 122 and the first angled surface 124 and is also defined by the junction between the base 122 and the second angled surface 126. A plurality of rail sections can be formed on the first angled surface 124 and the second angled surface 126 and traverse either the first angled surface 124 or the second angled surface 126 between the tool end 121 and the base 122. In this embodiment, the linear width of the base 122 in the lateral direction is less than the linear width of the tool end 121, so that the first angle 123 is an obtuse angle.

Das erste Klemmelement 130 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine erste Grifffläche 131 und eine dritte abgewinkelte Fläche 132 umfasst, die unter einem zweiten Winkel 133 miteinander verbunden sind, wobei der zweite Winkel 133 dem ersten Winkel 123 entspricht, der mit der oberen Formmatrize 120 verbunden ist. Die dritte abgewinkelte Fläche 132 bildet eine Schnittstelle mit der ersten abgewinkelten Fläche 124 des oberen Formwerkzeugs 120. Die dritte abgewinkelte Fläche 132 kann auch eine Vielzahl von versenkten ersten Kanälen umfassen, die die dritte abgewinkelte Fläche 132 zwischen der ersten Greiffläche 131 und einem oberen Abschnitt 136 durchqueren.The first clamping member 130 has a rectangular trapezoidal cross-section including a first gripping surface 131 and a third angled surface 132 connected to each other at a second angle 133, the second angle 133 corresponding to the first angle 123 connected to the upper forming die 120. The third angled surface 132 interfaces with the first angled surface 124 of the upper forming die 120. The third angled surface 132 may also include a plurality of recessed first channels traversing the third angled surface 132 between the first gripping surface 131 and an upper portion 136.

Das zweite Klemmelement 140 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine zweite Grifffläche 141 und eine vierte abgewinkelte Fläche 142 aufweist, die unter einem dritten Winkel 143 miteinander verbunden sind, wobei der dritte Winkel 143 dem ersten Winkel 123 entspricht, der mit dem oberen Umformwerkzeug 120 verbunden ist. Die vierte abgewinkelte Fläche 142 bildet eine Schnittstelle mit der zweiten abgewinkelten Fläche 126 des oberen Formwerkzeugs 120. Die vierte abgewinkelte Fläche 142 kann auch eine Vielzahl von versenkten zweiten Kanälen umfassen, die die vierte abgewinkelte Fläche 142 zwischen der zweiten Greiffläche 141 und dem oberen Abschnitt 146 durchqueren.The second clamping member 140 has a rectangular trapezoidal cross-section having a second gripping surface 141 and a fourth angled surface 142 connected to each other at a third angle 143, the third angle 143 corresponding to the first angle 123 connected to the upper forming tool 120. The fourth angled surface 142 interfaces with the second angled surface 126 of the upper forming tool 120. The fourth angled surface 142 may also include a plurality of recessed second channels traversing the fourth angled surface 142 between the second gripping surface 141 and the upper portion 146.

In einer Ausführungsform sind die Schienenabschnitte und die ersten und zweiten Kanäle als bewegliche Nut- und Federverbindung angeordnet.In one embodiment, the rail sections and the first and second channels are arranged as a movable tongue and groove connection.

Die Schienenabschnitte und die ersten und zweiten Kanäle sind in einer Ausführungsform als bewegliche Schwalbenschwanzverbindung angeordnet.In one embodiment, the rail sections and the first and second channels are arranged as a movable dovetail joint.

Die untere Formmatrize 150 hat einen trapezförmigen Querschnitt mit einem zweiten Werkzeugende 151, das einer Basis 152 gegenüberliegt, und gegenüberliegenden Seiten, die eine fünfte abgewinkelte Fläche 154 und eine sechste abgewinkelte Fläche 156 umfassen. In einer Ausführungsform und wie dargestellt hat die untere Formmatrize 150 eine gleichschenklige trapezförmige Querschnittsform. Der vierte Winkel 153 wird durch die Verbindung zwischen der Basis 152 und der fünften abgewinkelten Fläche 154 und auch durch die Verbindung zwischen der Basis 152 und der sechsten abgewinkelten Fläche 156 definiert. Eine Vielzahl von Schienenabschnitten kann auf der fünften abgewinkelten Fläche 154 und der sechsten abgewinkelten Fläche 156 gebildet werden und entweder die fünfte abgewinkelte Fläche 154 oder die sechste abgewinkelte Fläche 156 zwischen dem zweiten Werkzeugende 151 und der Basis 152 durchqueren. In dieser Ausführungsform ist die lineare Breite der Basis 152 in der seitlichen Richtung geringer als die lineare Breite des zweiten Werkzeugendes 151, und somit ist der fünfte Winkel 163 ein stumpfer Winkel.The lower forming die 150 has a trapezoidal cross-section with a second tool end 151 opposite a base 152 and opposite sides including a fifth angled surface 154 and a sixth angled surface 156. In one embodiment and as shown, the lower forming die 150 has an isosceles trapezoidal cross-sectional shape. The fourth angle 153 is defined by the junction between the base 152 and the fifth angled surface 154 and also by the junction between the base 152 and the sixth angled surface 156. A plurality of rail sections can be formed on the fifth angled surface 154 and the sixth angled surface 156 and traverse either the fifth angled surface 154 or the sixth angled surface 156 between the second tool end 151 and the base 152. In this embodiment, the linear width of the base 152 in the lateral direction is less than the linear width of the second tool end 151, and thus the fifth angle 163 is an obtuse angle.

Das dritte Klemmelement 160 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine dritte Grifffläche 161 und eine siebte abgewinkelte Fläche 162 umfasst, die unter einem fünften Winkel 163 miteinander verbunden sind, wobei der fünfte Winkel 163 dem vierten Winkel 153 entspricht, der mit der unteren Formmatrize 150 verbunden ist. Die siebte abgewinkelte Fläche 162 bildet eine Schnittstelle mit der fünften abgewinkelten Fläche 154 der unteren Formmatrize 150. Die siebte abgewinkelte Fläche 162 kann auch eine Vielzahl von versenkten zweiten Kanälen umfassen, die die siebte abgewinkelte Fläche 162 zwischen der dritten Grifffläche 161 und einem Bodenabschnitt 166 durchqueren.The third clamping member 160 has a rectangular trapezoidal cross-section including a third gripping surface 161 and a seventh angled surface 162 connected to each other at a fifth angle 163, the fifth angle 163 corresponding to the fourth angle 153 connected to the lower forming die 150. The seventh angled surface 162 interfaces with the fifth angled surface 154 of the lower forming die 150. The seventh angled surface 162 may also include a plurality of recessed second channels traversing the seventh angled surface 162 between the third gripping surface 161 and a bottom portion 166.

In einer Ausführungsform, wie dargestellt, ist das dritte Klemmelement 160 ein Spiegelbild des ersten Klemmelementes 130.In one embodiment, as shown, the third clamping element 160 is a mirror image of the first clamping element 130.

Alternativ dazu sind der fünfte Winkel 163 und der sechste Winkel 173 asymmetrisch zu dem zweiten Winkel 133 und dem dritten Winkel 143.Alternatively, the fifth angle 163 and the sixth angle 173 are asymmetrical to the second angle 133 and the third angle 143.

Das vierte Klemmelement 170 hat einen rechtwinkligen trapezförmigen Querschnitt, der eine vierte Greiffläche 171 und eine achte abgewinkelte Fläche 172 umfasst, die unter einem sechsten Winkel 173 miteinander verbunden sind, wobei der sechste Winkel 173 dem vierten Winkel 153 entspricht, der mit dem unteren Umformwerkzeug 150 verbunden ist. Die achte abgewinkelte Fläche 172 bildet eine Schnittstelle mit der zweiten abgewinkelten Fläche 156 der unteren Formmatrize 150. Die achte abgewinkelte Fläche 172 kann auch eine Vielzahl von versenkten zweiten Kanälen umfassen, die die achte abgewinkelte Fläche 172 zwischen der vierten Greiffläche 171 und dem unteren Abschnitt 166 durchqueren.The fourth clamping member 170 has a rectangular trapezoidal cross-section including a fourth gripping surface 171 and an eighth angled surface 172 connected to each other at a sixth angle 173, the sixth angle 173 corresponding to the fourth angle 153 connected to the lower forming tool 150. The eighth angled surface 172 interfaces with the second angled surface 156 of the lower forming die 150. The eighth angled surface 172 may also include a plurality of recessed second channels traversing the eighth angled surface 172 between the fourth gripping surface 171 and the lower portion 166.

In einer Ausführungsform, wie dargestellt, ist das vierte Klemmelement 170 ein Spiegelbild des zweiten Klemmelementes 140.In one embodiment, as shown, the fourth clamping element 170 is a mirror image of the second clamping element 140.

Im Betrieb wirken das erste Klemmelement 130 und das dritte Klemmelement 160 zusammen, um eine erste Klemmkraft auf das Werkstück 115 auszuüben, das dazwischen angeordnet ist, und das zweite Klemmelement 140 und das vierte Klemmelement 170 wirken zusammen, um eine zweite Klemmkraft auf das Werkstück 115 auszuüben, das dazwischen angeordnet ist. Eine vertikale Druckkraft 190 kann auf die obere Formmatrize 120 und die untere Formmatrize 150 als Teil eines Metallumformungsprozesses ausgeübt werden. Die obere Formmatrize 120 arbeitet mit dem ersten und zweiten Klemmelement 130, 140 zusammen und die untere Formmatrize 150 arbeitet mit dem dritten und vierten Klemmelement 160, 170 zusammen, um eine seitliche Druckkraft 195 auf das Werkstück 115 auszuüben, wenn die vertikale Bewegung der oberen Formmatrize 120 eine Einwärtsbewegung des ersten und dritten Klemmelements 130, 160 bewirkt und die untere Formmatrize 150 eine entsprechende Einwärtsbewegung des zweiten und vierten Klemmelements 140, 170 bewirkt, wodurch das Werkstück 115 während des Umformvorgangs durch die Wirkung der oberen Formmatrize 120 und der unteren Formmatrize 150 auf das Werkstück 115 zusammengedrückt wird.In operation, the first clamping member 130 and the third clamping member 160 cooperate to apply a first clamping force to the workpiece 115 disposed therebetween, and the second clamping member 140 and the fourth clamping member 170 cooperate to apply a second clamping force to the workpiece 115 disposed therebetween. A vertical compressive force 190 may be applied to the upper forming die 120 and the lower forming die 150 as part of a metal forming process. The upper forming die 120 cooperates with the first and second clamping members 130, 140 and the lower forming die 150 cooperates with the third and fourth clamping members 160, 170 to exert a lateral compressive force 195 on the workpiece 115 when the vertical movement of the upper forming die 120 causes an inward movement of the first and third clamping members 130, 160 and the lower forming die 150 causes a corresponding inward movement of the second and fourth clamping members 140, 170, whereby the workpiece 115 is compressed during the forming process by the action of the upper forming die 120 and the lower forming die 150 on the workpiece 115.

Der dritte Winkel 143 entspricht dem zweiten Winkel 133 und ist komplementär zu diesem.The third angle 143 corresponds to the second angle 133 and is complementary to it.

Zwischen dem ersten Klemmelement 130 und dem zweiten Klemmelement 140 ist an den Winkelscheiteln ein erster linearer Abstand 157 definiert.A first linear distance 157 is defined between the first clamping element 130 and the second clamping element 140 at the angle vertices.

Der fünfte Winkel 163 entspricht dem sechsten Winkel 173 und ist komplementär zu diesem.The fifth angle 163 corresponds to the sixth angle 173 and is complementary to it.

Zwischen dem dritten Klemmelement 160 und dem vierten Klemmelement 170 ist an den Winkelscheiteln ein zweiter linearer Abstand 158 definiert.A second linear distance 158 is defined between the third clamping element 160 and the fourth clamping element 170 at the angle vertices.

Die Beträge des zweiten Winkels 133, des dritten Winkels 143, des fünften Winkels 163, des sechsten Winkels 173, des ersten linearen Abstands 157 und des zweiten linearen Abstands 158 sind so gewählt, dass eine gewünschte Materialverdichtung im Werkstück 115 erreicht wird, wenn das erste Werkzeugende 121 und das zweite Werkzeugende 151 der vertikalen Druckkraft 190 und der seitlichen Druckkraft 195 ausgesetzt sind, wobei die gewünschte Materialspannung anwendungsspezifisch ist.The amounts of the second angle 133, the third angle 143, the fifth angle 163, the sixth angle 173, the first linear distance 157, and the second linear distance 158 are selected to achieve a desired material densification in the workpiece 115 when the first tool end 121 and the second tool end 151 are subjected to the vertical compressive force 190 and the lateral compressive force 195, with the desired material stress being application specific.

5 zeigt schematisch eine detaillierte Schnittansicht einer Ausführungsform des Formwerkzeugs 10, die unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben ist. Das Formwerkzeug 10 kann auch eine Führungskomponente 94 mit einem Positionsüberwachungssensor und/oder eine Belastungskomponente 92 mit einem Steuersensor umfassen, die eine Positions- bzw. Belastungsrückmeldung an die Werkstückbearbeitungsmaschine 95 liefern können, um die lineare Position und die Druckkraft 90 zu steuern, die über das Formwerkzeug 10 auf das Werkstück 15 ausgeübt wird. Die Belastungskomponente 92 ist eine zusätzliche Belastungskomponente, die, wie dargestellt, durch Federkraft oder durch andere Antriebsmechanismen wie hydraulische, pneumatische oder magnetische Kräfte angetrieben wird, um eine zusätzliche Kraft zur Steuerung der Position und zur Unterstützung der Bewegungen der Elemente 30, 40, 60, 70 oder 130, 140, 160, 170 bereitzustellen. Komponenten wie die Belastungskomponente 92 sind wichtig, um die Schrumpf-/Streckkeile in ihre neutralen Positionen zurückzubringen. Die Führungskomponente 94 sorgt dafür, dass der Schieberwinkel beibehalten wird. In der Abbildung wurde eine einzelne Führung dargestellt. Die Führungskomponente 94 kann zusätzlich oder alternativ zu den Schienenteilen 25, 125, die in 3 dargestellt sind, verwendet werden. 5 shows schematically a detailed sectional view of an embodiment of the mold 10, which with reference to the 2 and 3 The forming tool 10 may also include a guide component 94 with a position monitoring sensor and/or a loading component 92 with a control sensor that can provide position and load feedback to the workpiece processing machine 95 to control the linear position and compressive force 90 applied to the workpiece 15 via the forming tool 10. The loading component 92 is an additional loading component that is driven by spring force as shown or by other drive mechanisms such as hydraulic, pneumatic or magnetic forces to provide additional force to control the position and assist in the movements of the elements 30, 40, 60, 70 or 130, 140, 160, 170. Components such as the loading component 92 are important to return the shrink/expand wedges to their neutral positions. The guide component 94 ensures that the slide angle is maintained. A single guide has been shown in the figure. The guide component 94 can be used in addition to or as an alternative to the rail parts 25, 125, which 3 shown may be used.

Die hier beschriebenen Verfahren, Systeme und/oder Prozesse zur Blechumformung beinhalten daher das Strecken oder Komprimieren eines Blechwerkstücks gleichzeitig mit der Formung der Merkmale, um eine versetzte Formung der Merkmale und eine Steuerung des Materialflusses in einem einzigen Arbeitsgang zu erreichen. Dieser Vorgang kann das Risiko einer Verformung des Teils und eines Materialrisses minimieren.The sheet metal forming methods, systems and/or processes described herein therefore involve stretching or compressing a sheet metal workpiece simultaneously with the formation of features to achieve offset feature formation and material flow control in a single operation. This process can minimize the risk of part deformation and material cracking.

Variablen wie Lage, Größe und Beschaffenheit der wirksamen Bereiche der ersten, zweiten, dritten und vierten Griffflächen 31, 41, 61 und 71 werden vorteilhaft aufgeraut oder strukturiert, um die Reibung durch Sandstrahlen, Zacken usw. zu erhöhen.Variables such as position, size and texture of the effective areas of the first, second, third and fourth gripping surfaces 31, 41, 61 and 71 are advantageously roughened or structured to increase friction by sandblasting, serrations, etc.

Die Gleitwinkel können individuell angepasst werden, um den Materialfluss so zu steuern, dass während oder nach dem Formgebungsprozess des Werkstücks 15 keine Materialfehler und/oder Verformungen auftreten.The sliding angles can be individually adjusted to control the material flow so that no material defects and/or deformations occur during or after the forming process of the workpiece 15.

Die Streck- oder Schrumpfeffekte, die durch den oberen und unteren Keilsatz hervorgerufen werden, können asymmetrisch sein, um eine ungleichmäßige Verformung auf der Ober- und Unterseite des Werkstücks zu ermöglichen und so eine gewollte Verformung zu erzeugen. Unterschiedliche Richtungen und Grade des Materialflusses bzw. der Verformung können eingesetzt werden, um der durch die Formung der Merkmale verursachten Verformung entgegenzuwirken.The stretching or shrinking effects caused by the upper and lower wedge sets can be asymmetrical to allow uneven deformation on the top and bottom of the workpiece to create a desired deformation. Different directions and degrees of material flow or deformation can be used to counteract the deformation caused by the formation of the features.

Die Positionen, Bewegungen und Drücke/Belastungen der Streck-/Schrumpfkeile und der Merkmalsformungsblöcke können abhängig oder unabhängig voneinander über verbundene oder getrennte mechanische, hydraulische, magnetische oder pneumatische Steuerungen eingestellt werden.The positions, movements and pressures/loads of the stretch/shrink wedges and feature forming blocks can be adjusted independently or independently via connected or separate mechanical, hydraulic, magnetic or pneumatic controls.

Der Streck- bzw. Schrumpfkeilsatz für jeden Mittelblock besteht aus zwei oder mehr Teilen, was eine Steuerung des Materialflusses innerhalb der lokalen Streck-/Schrumpfbereiche durch die Werkzeugkonstruktion ermöglicht.The stretch or shrink wedge set for each center block consists of two or more parts, allowing the tool design to control the material flow within the local stretch/shrink areas.

Das Formwerkzeug ist modular aufgebaut, so dass verschiedene Streck- oder Schrumpfkeile mit unterschiedlichen merkmalsausbildenden Umformblocksätzen zusammengesetzt werden können, um verschiedene Kombinationen von Umform-/Materialflusssteuerungsmöglichkeiten zu ermöglichen.The forming tool is modular in design so that different stretch or shrink wedges can be assembled with different feature-forming forming block sets to enable different combinations of forming/material flow control options.

Das hier beschriebene Werkzeug zum Formen von versetzten Merkmalen integriert mehrere Formgebungsfunktionen, einschließlich der Formung eines Merkmals, z. B. einer Versteifungswulst, und des gleichzeitigen Streckens/Schrumpfens außerhalb des Merkmalsbereichs zur Steuerung des Materialflusses. Dieses integrierte Werkzeug besteht aus 1) einem Satz von Umformblöcken (z. B. Sickenblöcken) in der Mitte mit einem Stempel und einer Matrize und 2) zwei Sätzen von Keilen, die das Dehnen oder Schrumpfen der oberen und unteren Oberfläche des Blechs ermöglichen.The offset feature forming tool described here integrates multiple forming functions, including forming a feature, such as a stiffening bead, and simultaneously stretching/shrinking outside the feature area to control material flow. This integrated tool consists of 1) a set of forming blocks (e.g. bead blocks) in the center with a punch and die, and 2) two sets of wedges that allow for stretching or shrinking of the top and bottom surfaces of the sheet.

Streck-/Schrumpfkeile können mit den Formblöcken über verschiedene Verbindungsmethoden zusammengefügt werden, die geführte Bewegungen der Teile ermöglichen. Beispiele für solche Verbindungsmethoden sind interne Gleitkanäle/-schlitze, Zwangsplattenverbindungen, Hülsen oder Patronen. Die Positionen und Laststeuerungen der einzelnen Teile der Werkzeugbaugruppe können abhängig oder unabhängig sein und durch mechanische, hydraulische, magnetische oder pneumatische Steuerungen gesteuert werden.Stretch/shrink wedges can be joined to the mold blocks using various connection methods that allow guided movement of the parts. Examples of such connection methods are internal slide channels/slots, forced plate connections, sleeves or cartridges. The positions and load controls of the individual parts of the tool assembly can be dependent or independent and controlled by mechanical, hydraulic, magnetic or pneumatic controls.

Der Aufbau der integrierten Werkzeugbaugruppe ist modular und kann von den Benutzern angepasst werden. Die Formblöcke können so gestaltet werden, dass sie unterschiedliche Geometrien erreichen. Die Schrumpf-/Streckkeile können in Bezug auf Größe, wirksame Flächen, Gleitwinkel, Oberflächenmuster/-textur der Arbeitsflächen und Anzahl der Keilstücke so gestaltet werden, dass die Richtung und das Ausmaß des lokalen Metallflusses und der Verformung, die sich auf die Verformungskompensationsfähigkeit auswirken, abgestimmt werden. Darüber hinaus können die oberen und unteren Keilsätze unterschiedlich sein, um eine asymmetrische Verformung auf der Ober- und Unterseite des Blechs zu ermöglichen, was zusätzliche Möglichkeiten zur Einstellung der Verformung bietet.The design of the integrated tool assembly is modular and can be customized by users. The mold blocks can be designed to achieve different geometries. The shrink/expansion wedges can be designed in terms of size, effective areas, sliding angles, surface pattern/texture of the working surfaces and number of wedge pieces to tune the direction and extent of local metal flow and deformation affecting the deformation compensation capability. In addition, the upper and lower wedge sets can be different to allow asymmetric deformation on the top and bottom of the sheet, providing additional possibilities for adjusting the deformation.

Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Abbildungen sind unterstützend und beschreibend für die vorliegende Lehre, aber der Umfang der vorliegenden Lehre wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen für die Durchführung der vorliegenden Lehre im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Designs und Ausführungsformen für die Durchführung der vorliegenden Lehre in den Ansprüchen definiert.The detailed description and drawings or illustrations are supportive and descriptive of the present teachings, but the scope of the present teachings is defined solely by the claims. While some of the best modes and other embodiments for carrying out the present teachings have been described in detail, various alternative designs and embodiments for carrying out the present teachings exist as defined in the claims.

Claims

Ein Formwerkzeug, umfassend: einen oberen Teil, der aus einer oberen Formmatrize besteht, die zwischen einem ersten Klemmelement und einem zweiten Klemmelement angeordnet ist; einen unteren Teil, der aus einer unteren Formmatrize besteht, die zwischen einem dritten Klemmelement und einem vierten Klemmelement angeordnet ist; wobei das erste Klemmelement und das dritte Klemmelement zusammenwirken, um eine erste Klemmkraft auf ein Werkstück auszuüben; und wobei das zweite Klemmelement und das vierte Klemmelement zusammenwirken, um eine zweite Klemmkraft auf das Werkstück auszuüben; wobei die obere Formmatrize mit dem ersten und zweiten Klemmelement und die untere Formmatrize mit dem dritten und vierten Klemmelement zusammenwirkt, um eine seitliche Kraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und wenn eine vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.A forming tool comprising: an upper part consisting of an upper forming die arranged between a first clamping element and a second clamping element; a lower part consisting of a lower forming die arranged between a third clamping element and a fourth clamping element; wherein the first clamping element and the third clamping element cooperate to apply a first clamping force to a workpiece; and wherein the second clamping element and the fourth clamping element cooperate to apply a second clamping force to the workpiece; wherein the upper forming die cooperates with the first and second clamping elements and the lower forming die cooperates with the third and fourth clamping elements to apply a lateral force to the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when a vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die obere Formmatrize mit dem ersten und zweiten Klemmelement und die untere Formmatrize mit dem dritten und vierten Klemmelement zusammenwirkt, um eine seitliche Zugkraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt wird und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Forming tool according to Claim 1 , the upper forming die with the first and second clamping element and the lower forming die cooperate with the third and fourth clamping elements to exert a lateral tensile force on the workpiece when the first and second clamping forces are exerted on the workpiece and when the vertical compressive force is exerted on the upper forming die and the lower forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 2, wobei: die obere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem ersten Werkzeugende, einer ersten Keilfläche, einer zweiten Keilfläche und einem ersten Basisteil ist; die untere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem zweiten Werkzeugende, einer dritten Keilfläche, einer vierten Keilfläche und einem zweiten Basisteil ist; und wobei das erste Werkzeugende mit dem zweiten Werkzeugende zusammenwirkt, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück zu bilden, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Forming tool according to Claim 2 wherein: the upper forming die is a wedge-shaped die having a first tool end, a first wedge surface, a second wedge surface, and a first base portion; the lower forming die is a wedge-shaped die having a second tool end, a third wedge surface, a fourth wedge surface, and a second base portion; and wherein the first tool end cooperates with the second tool end to form an offset feature in the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die obere Formmatrize mit dem ersten und dem zweiten Klemmelement und die untere Formmatrize mit dem dritten und dem vierten Klemmelement zusammenwirkt, um eine seitliche Druckkraft auf das Werkstück auszuüben, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Forming tool according to Claim 1 wherein the upper forming die cooperates with the first and second clamping elements and the lower forming die cooperates with the third and fourth clamping elements to exert a lateral compressive force on the workpiece when the first and second clamping forces are exerted on the workpiece and when the vertical compressive force is exerted on the upper forming die and the lower forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 4, wobei: die obere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem ersten Werkzeugende, einer ersten Keilfläche, einer zweiten Keilfläche und einem ersten Basisteil ist; die untere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem zweiten Werkzeugende, einer dritten Keilfläche, einer vierten Keilfläche und einem zweiten Basisteil ist; und wobei das erste Werkzeugende mit dem zweiten Werkzeugende zusammenwirkt, um ein versetztes Merkmal in dem Werkstück zu bilden, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Forming tool according to Claim 4 wherein: the upper forming die is a wedge-shaped die having a first tool end, a first wedge surface, a second wedge surface, and a first base portion; the lower forming die is a wedge-shaped die having a second tool end, a third wedge surface, a fourth wedge surface, and a second base portion; and wherein the first tool end cooperates with the second tool end to form an offset feature in the workpiece when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die obere Formmatrize eine keilförmige Matrize mit einem ersten Werkzeugende, einer ersten Keilfläche, einer zweiten Keilfläche und einem ersten Basisteil ist; wobei das erste Klemmelement eine erste Grifffläche und eine erste abgewinkelte Fläche aufweist; wobei das zweite Klemmelement eine zweite Grifffläche und eine zweite abgewinkelte Fläche aufweist; wobei die erste abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelements mit der ersten Keilfläche der oberen Formmatrize in Berührung kommt; und wobei die zweite abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelementes mit der zweiten Keilfläche der oberen Formmatrize zusammenwirkt.Forming tool according to Claim 1 , wherein the upper forming die is a wedge-shaped die having a first tool end, a first wedge surface, a second wedge surface, and a first base portion; wherein the first clamping element has a first gripping surface and a first angled surface; wherein the second clamping element has a second gripping surface and a second angled surface; wherein the first angled surface of the first clamping element contacts the first wedge surface of the upper forming die; and wherein the second angled surface of the first clamping element cooperates with the second wedge surface of the upper forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 6: wobei die erste abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelements einen ersten Kanal definiert; wobei die zweite abgewinkelte Fläche des zweiten Klemmelements einen zweiten Kanal definiert; wobei die erste Keilfläche der oberen Formmatrize eine erste Schiene aufweist; wobei die zweite Keilfläche der oberen Formmatrize eine zweite Schiene aufweist; wobei der erste Kanal der ersten abgewinkelten Fläche des ersten Klemmelementes mit der ersten Schiene der ersten Keilfläche der oberen Formmatrize zusammenwirkt; wobei der zweite Kanal der zweiten abgewinkelten Fläche des zweiten Klemmelements mit der zweiten Schiene der zweiten Keilfläche der oberen Formmatrize zusammenwirkt; und wobei der erste Kanal in Zusammenarbeit mit der ersten Schiene und der zweite Kanal in Zusammenarbeit mit der zweiten Schiene zusammenwirken, um die obere Formmatrize in Bezug auf das erste Klemmelement und in Bezug auf das zweite Klemmelement zu führen, wenn die erste und die zweite Klemmkraft auf das Werkstück ausgeübt werden und wenn die vertikale Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize ausgeübt wird.Forming tool according to Claim 6 : wherein the first angled surface of the first clamping member defines a first channel; wherein the second angled surface of the second clamping member defines a second channel; wherein the first wedge surface of the upper forming die has a first rail; wherein the second wedge surface of the upper forming die has a second rail; wherein the first channel of the first angled surface of the first clamping member cooperates with the first rail of the first wedge surface of the upper forming die; wherein the second channel of the second angled surface of the second clamping member cooperates with the second rail of the second wedge surface of the upper forming die; and wherein the first channel cooperates with the first rail and the second channel cooperates with the second rail to guide the upper forming die with respect to the first clamping member and with respect to the second clamping member when the first and second clamping forces are applied to the workpiece and when the vertical compressive force is applied to the upper forming die and the lower forming die.

Formwerkzeug nach Anspruch 6, wobei die erste Grifffläche und die zweite Grifffläche eine horizontale Ebene definieren; wobei die erste abgewinkelte Fläche des ersten Klemmelements und die erste Keilfläche der oberen Formmatrize in einem ersten Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet sind; wobei die zweite abgewinkelte Fläche des zweiten Klemmelements und die zweite Keilfläche des oberen Formwerkzeugs in einem zweiten Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene angeordnet sind; und wobei der erste Winkel dem zweiten Winkel komplementär entgegengesetzt ist.Forming tool according to Claim 6 , wherein the first gripping surface and the second gripping surface define a horizontal plane; wherein the first angled surface of the first clamping member and the first wedge surface of the upper forming die are arranged at a first angle with respect to the horizontal plane; wherein the second angled surface of the second clamping member and the second wedge surface of the upper forming die are arranged at a second angle with respect to the horizontal plane; and wherein the first angle is complementarily opposite to the second angle.

Formwerkzeug nach Anspruch 8, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel komplementäre spitze Winkel in Bezug auf die horizontale Ebene sind.Forming tool according to Claim 8 , where the first angle and the second angle are complementary acute angles with respect to the horizontal plane.

Verfahren zum Formen eines metallischen Werkstücks, das Verfahren umfassend: Einsetzen eines Blechwerkstücks in ein Metall-Formwerkzeug, das eine obere Formmatrize und eine untere Formmatrize umfasst; Ausüben einer seitlichen Kraft auf das Werkstück über einen ersten Werkstückgreifer und einen zweiten Werkstückgreifer und gleichzeitiges Ausüben einer vertikalen Druckkraft auf die obere Formmatrize und die untere Formmatrize, wobei die obere Formmatrize ein erstes Werkzeugende aufweist und die untere Formmatrize ein zweites Werkzeugende aufweist; und Ausbilden eines versetzten Merkmals in dem Werkstück durch das erste und das zweite Werkzeugende.A method of forming a metallic workpiece, the method comprising: Inserting a sheet metal workpiece into a metal forming tool comprising an upper forming die and a lower forming die; applying a lateral force to the workpiece via a first workpiece gripper and a second workpiece gripper and simultaneously applying a vertical compressive force to the upper forming die and the lower forming die, the upper forming die having a first tool end and the lower forming die having a second tool end; and forming an offset feature in the workpiece through the first and second tool ends.