DE19855753A1 - Verfahren und Vorrichtung zum hydraulischen Umformen von Werkstücken - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum hydraulischen Umformen von WerkstückenInfo
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Abstract
Das Innenhochdruckumformen erfolgt derzeit durch Druckausübung zwischen durch eine randseitige Schweißnaht fest verbundene Blechzuschnitte. Es wurde schon vorgeschlagen, in einem kombinierten Spann- und Dichtwerkzeug bloß aufeinander gelegte Blechzuschnitte unter Innenhochdruck zu verformen. Hierbei ergeben sich Dichtigkeits- und Materialflußprobleme. Die Erfindung schlägt daher zur Überwindung der vorgenannten Nachteile ein Verfahren zum Umformen mindestens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck vor, bei dem das Werkstück beim Druckaufbau zunächst in an sich bekannter Weise randseitig eingespannt wird und in der Endphase des Umformens zu der gewünschten Endform des Werkstücks (kalibrieren) der Randbereich des Werkstücks freigegeben wird. Sie schlägt weiterhin eine Vorrichtung (1) zum hydraulischen Umformen mindestens eines Werkstücks mittels eines Umformwerkzeugs (21) mit einem Ober- und einem Unterteil (26, 24) vor, die das Werkstück in Randbereichen unter Zulassung eines Werkstoffflusses auch lokal unterschiedlich einspannen, wobei das Umformwerkzeug (21) durch ein von diesem getrennten Druckgehäuse (2) umschlossen ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen min
destens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck und
eine Vorrichtung zum Umformen mindestens eines Werkstücks
unter Flüssigkeits-Hochdruck mittels eines Umformwerkzeugs
mit einem Werkzeug-Ober- und einem Werkzeug-Unterteil,
die das Werkstück in Randbereichen unter Zulassung eines
Werkstoffflusses einspannen.
Das hydraulische oder Hochdruck-Umformen wurde an ge
schlossenen Werkstücken, wie Rohren, entwickelt. Es wurde
auch schon vorgeschlagen, Blechzuschnitte durch eine
umlaufende, dichte Schweißnaht zu doppeln und durch Druck
beaufschlagung im Zwischenraum hydraulisch umzuformen.
Wenn die Blechzuschnitte nicht gemeinsam verwendet werden
sollen, so müssen sie nachträglich aufwendig wieder ge
trennt werden. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch das
eingeschränkte Werkstofffließverhalten, bedingt durch die
Schweißnaht und damit verbunden den nahezu gleichen Werk
stofffluß für das obere und untere Werkstück, was wiederum
die Auswahl von Teilepaarungen für Teile mit unterschied
licher Geometrie bzw. auch die mögliche Teilekomplexität
wesentlich einschränkt. Es wurde daher auch schon vorge
schlagen, gedoppelte Blechzuschnitte ohne feste (Schweiß-)
Verbindung zu verformen, wobei die Dichtigkeit im Randbe
reich nicht durch eine Verschweißung, sondern durch Be
aufschlagung der Randbereiche der beiden Blechzuschnitte
durch ein kombiniertes Spann- und Umformwerkzeug bewirkt
wird, auf DE 195 35 170 A1. Hierbei ergibt sich zunächst
das Problem, daß bei einem zur erforderlichen Dichtigkeit
hinreichend festen Einspannen, das erforderliche Fließen,
das gerade durch die fehlende Schweißverbindung ermöglicht
werden soll, nicht in hinreichender Weise gegeben ist.
Wird ein solches Fließen durch Reduzierung der Spannkraft
ermöglicht, so wird hierdurch die Dichtigkeit zwischen den
Randbereichen der Blechteile vermindert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter
Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine Vorrichtung zum
Umformen von Werkstücken, wie insbesondere Blechzuschnitten,
zu schaffen, mittels derer eine optimale Umformung ggf.
auch eines Werkstücks möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Ver
fahren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch
gekennzeichnet wird, daß das Werkstück beim Druckaufbau
zunächst in an sich bekannter Weise randseitig eingespannt
ist und daß in der Endphase des Umformens zu der gewün
schten Endform des Werkstücks (Kalibrieren) der Randbe
reich des Werkstücks freigegeben wird.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine gattungsgemäße
Vorrichtung gekennzeichnet, durch ein das Umformwerkzeug
umgebendes, von diesem getrenntes Druckgehäuse.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß
zunächst bei Druckbeaufschlagung auf einer Seite eines
Werkstücks (oder zwischen zwei Werkstücken) das erforder
liche Fließen der Werkstücke sichergestellt ist, daß
andererseits bei der Endausformung (Kalibrierung) die
Werkstücke randseitig freiliegen und nicht mehr festgehal
ten werden müssen, so daß die komplette Werkstückform dem
Kalibriervorgang unterzogen werden kann. Da bewußt auf
eine maximale hochdrucksichere Dichtigkeit im Einspannbe
reich der Werkzeuge verzichtet wird, wird die Dichtigkeit
durch eine druckdichte Einkapselung des Werkzeugs, insbe
sondere durch ein vom Umformwerkzeug getrenntes, dieses
vollständig umschließendes Druckgehäuse erreicht.
In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß die
Schließkraft des Werkzeugs einstellbar ist. Die Schließ
kraft des Umformwerkzeugs kann dabei derart eingestellt
werden, daß sie geringfügig unterhalb der Öffnungskraft
des zum Endumformen bzw. Kalibrieren der jeweiligen Werk
stücke erforderlichen Kalibrierdrucks liegt. Damit ein
gesteuertes Freigeben der Einspannung möglich ist, sieht
die Erfindung in weiteren Ausgestaltungen vor, daß An
triebseinrichtungen zum Bewegen von Werkzeugteilen einer
seits und Gehäuseteilen voneinander getrennte Einrichtun
gen sind und daß ein geringes, vertikales Spiel bei ge
schlossenem Werkzeug, einschließlich ebenfalls Distanz
ringen und -platten sowie Werkstücken innerhalb des Druck
gehäuses gegeben ist und daß die Antriebseinrichtung
(Presseneinrichtung) für das Gehäuse eine größere Schließ
kraft aufweist, als die Antriebseinrichtung für das Werk
zeug, so daß also die Werkstücke im Randbereich durch das
Werkzeug mit einer Schließkraft eingespannt werden, die
unterhalb der Schließkraft wirkt, mit der die Gehäuseteile
geschlossen gehalten werden.
In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist vorgesehen, daß beide Werkstücke zunächst unter Zwi
schenlage eines Distanzelementes randseitig verspannt
sind.
Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsge
mäßen Vorrichtung sieht vor, daß ein Teil (Unterteil) des
Druckgehäuses an der Innenseite eine umlaufende Ausnehmung
aufweist und daß ein anderes Teil (Oberteil) des Druckge
häuses einen in die Ausnehmung eingreifenden Vorsprung
begrenzter Stärke aufweist. Hierdurch wird eine Hochdruck
dichtung geschaffen. Der Vorsprung wird unter auf ihn
einwirkenden Flüssigkeitshochdruck innerhalb des Druckge
häuses radial nach außen gegen die Wandung oder Schulter
der Ausnehmung am anderen Teil des Druckgehäuses gedrückt,
wodurch gerade bei sich verstärkendem Innendruck die
Dichtigkeit erhöht wird.
Zusätzlich kann eine Niederdruckdichtung vorgesehen sein.
Dies wird durch eine Dichtung zwischen einander zugewand
ten Stirnflächen der Teile des Druckgehäuses erreicht. In
konkreter Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, daß in
einander zugewandten Stirnflächen der Teile des Druckge
häuses nun Nuten ausgebildet sind, in die die Dichtung
eingreift. Die Niederdruckdichtung kann in verschiedene
Weise ausgebildet sein. Entweder derart, daß die Dichtung
eine Dichtung aus massivem, elastischem Material ist oder
daß die Dichtung eine mit Druckmittel auffüllbare
Schlauchdichtung ist.
Eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht
vor, daß zwischen Ober- und Unterteil des Umformwerkzeugs
ein Distanzring angeordnet ist, so daß ein Werkstück
zwischen einem Teil des Werkzeugs und dem Distanzring
einspannbar ist und ggf. ein weiteres Werkstück zwischen
dem Distanzring und dem anderen Teil des Werkzeugs ein
spannbar ist. Durch einen solchen Distanzring wird er
reicht, daß die Werkstücke auch in ihren werkzeugeinge
spannten Randbereichen in einer gewünschten Weise mecha
nisch verformt werden können und, soweit gleichzeitig zwei
Werkstücke verformt werden, in ihren Randbereichen nicht
in gleicher bzw. komplementärer Weise verformt werden
müssen. Demgemäß ist in bevorzugter Weiterbildung vorge
sehen, daß Ober- und Unterseite des Distanzringes zumin
dest teilweise nicht parallel zueinander verlaufen
und/oder nicht eben ist. Desweiteren kann durch gezieltes
Einbringen von Ziehsicken bzw. Absperrkanten zwischen
Distanzring und den Werkzeugteilen der Werkstofffluß
unterschiedlich zwischen oberem und unterem Werkstück
gesteuert werden.
In weiterer Ausbildung kann vorgesehen sein, daß der
Distanzring einen Einfülleinlaß aufweist. Hierdurch wird
erreicht, daß nicht zwischen unmittelbar aufeinander
liegenden Blechzuschnitten ein Einlaß für die Druckflüs
sigkeit in den Zwischenraum zwischen den Blechzuschnitten
vorgesehen sein muß, wobei die Blechzuschnitte in diesem
Einlaßbereich in einer nicht ihrer Endform entsprechenden,
sondern durch die Notwendigkeit des Einlasses bedingten
Weise geformt sind. Bei einem Einlaß unmittelbar zwischen
den Rändern von Blechzuschnitten - wie es beim Stand der
Technik der Fall ist - ergeben sich auch gerade hier
Dichtigkeitsprobleme. Diese Nachteile werden durch den im
wesentlichen radial oder seitlich durch den Distanzring
geführten Einlaß vermieden. Der Einlaß kann dabei entweder
mit dem das Umformwerkzeug umgebenden Innenraum des Druck
gehäuses direkt in Verbindung stehen oder aber es kann
vorgesehen sein, daß der Einfülleinlaß des Distanzringes
mit einem Einfülldurchlaß des Druckgehäuses bei geschlos
senem Druckgehäuse und Werkzeug fluchtet, wobei insbeson
dere durch eine dichte Verbindung zwischen Einlaß des
Distanzringes und Durchlaß des Druckgehäuses herstellende
Buchse gekennzeichnet ist. Die die Verbindung zwischen
Durchlaß im Druckgehäuse und Einlaß im Distanzring her
stellende Buchse ist dabei vorzugsweise fest mit dem
Distanzring verbunden oder einstückig an diesem ausgebil
det und greift mit ihrem den Durchlaß des Gehäuses zuge
wandten Ende, der vorzugsweise als umlaufender Bund aus
gebildet ist, in eine Ringnut des Gehäuses, die durch zwei
halbkreisförmige Ringnuten im Ober- und Unterteil an den
Grenzflächen der beiden Teile gebildet sein kann.
Eine weitere, bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht
einen sich erstreckenden, verschließbaren Entleerauslaß
vor (durch die Wandung des Druckgehäuses). Weiterhin kann
das Werkzeug unter Zwischenlage von Distanzplatten im
Druckgehäuse angeordnet sein.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erheben sich
aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung,
in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug
nahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei
zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch die erfin
dungsgemäße Vorrichtung mit eingelegten
Blechzuschnitten;
Fig. 2 eine Aufsicht entsprechend II-II der
Fig. 1 auf die Unterteile der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in
geöffnetem Zustand mit gestrichelt
dargestellten Innenstrukturen;
Fig. 4 eine Detaildarstellung der Hochdruck
dichtung der erfindungsgemäßen Vorrich
tung;
Fig. 5 eine Detaildarstellung des Einlasses für
die Druckflüssigkeit in das Umformwerk
zeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 6 eine Explosionsdarstellung der wesent
lichen Teile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum hydrau
lischen Umformen von Blechzuschnitten mittels
Hochdruck weist ein Druckgehäuse 2 bestehend aus
einem Gehäuseunterteil 3 und einem Gehäuseoberteil
4 auf. Zwischen Gehäuseunter- und Gehäuseoberteil 3
und 4 ist eine Niederdruckdichtung 6 aus einem
umfangsmäßig geschlossenen Dichtring oder einem
Dichtschlauch angeordnet, der in zwei geeignet
ausgebildeten Nuten 7, 7a von Werkzeugunter- und
Oberteil 3, 4 eingelegt ist. Bei der Ausbildung der
Niederdruckdichtung 6 als Dichtschlauch kann dieser
im Inneren mit einem Druckfluid beaufschlagt wer
den.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das
Gehäuseunterteil 3 am Innenumfang im Bereich der
dem Gehäuseoberteil 4 zugewandten Stirnfläche einen
umlaufenden Absatz 8 auf. Mit diesem korrespondiert
ein an der Unterseite des Werkzeugoberteiles 4 im
Bereich der Innenwandung desselben ausgebildeter,
nach unten ragender Vorsprung 9, der relativ zur
Gesamtstärke der Gehäuseteile 3, 4 lediglich eine
sehr geringe Stärke d aufweist. Der aussenseitig
des Vorsprungs 8 zwischen diesem und dem Gehäuse
unterteil 3 in der Fig. 4 sichtbare Spalt muss
lediglich Toleranzbreite haben, so daß beim verti
kalen Zusammenfahren der beiden Gehäuseteile der
Vorsprung 9 nicht beschädigt wird. Durch Absatz und
Vorsprung 9 wird eine Hochdruckdichtung gebildet,
da bei Hochdruckbeaufschlagung des zum Inneren des
Gehäuses 2 gerichteten Wandbereiches 9a des Vor
sprungs 9 dieser gegen die Innenabsatz 8 begren
zende Vertikalwandung des Gehäuseunterteils 3
dichtend angedrückt wird.
Das Gehäuseoberteil 4 weist Durchführungen 11 für
Druckbolzen auf (Fig. 1) bzw. Schnellbefüllungs
einlässe für das Druckgehäuse. Weiterhin weist es
einen Druckflüssigkeitseinlass 13 (Fig. 2, 5) auf
und ein oder mehrere Druckentlastungsauslässe 12
(Fig. 1). Ersterer ist durch zwei korrespondie
rende, halbkreisförmige Nuten in den aufeinander
zubewegten Stirnflächen von Gehäuseunter- und
Oberteil 3, 4 geschaffen und bildet bei geschlos
senem Gehäuse einen rohrförmigen Durchlaß.
Das Innere des Druckgehäuses 2 kann durch dieses
auch gegenüber äußerst hohem, einwirkendem Druck
zuverlässig abgedichtet werden. In diesem Inneren
befindet sich das eigentliche Formwerkzeug 21 zum
Umformen von Blechzuschnitten 22, 23 wobei in der
Fig. 1 durch die gegenüber dem Blechzuschnitt 22
vergrößerte Stärke des Blechzuschnittes 23 und die
Absätze in den Randbereichen desselben angedeutet
ist, daß es sich beim Blechzuschnitt 23 um ein
mehrlagiges oder Sandwichblech handelt, wobei die
einzelnen Lagen zumindest partiell verschweißt sein
können.
Das Werkzeug 21 besteht aus einem Werkzeugunterteil
24 mit einer Matrizenausbildung 24a und einem
Werkzeugoberteil 26 mit einer Matrizenausbildung
26a, wobei die Matrizenausbildung jeweils die Form
der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unter
Hochdruckumformung umgeformten Blechzuschnitte
bestimmen.
Bei der dargestellten Ausbildung der erfindungsge
mäßen Vorrichtung von Formen zweier Blechzuschnitte
findet sich zwischen diesen ein Distanzring 27.
Die an den Rändern der Blechzuschnitte 22, 23
angreifenden Stirnseiten der Werkzeugteile 24 und
26 sowie der Distanzring 27 können grundsätzlich
eben sein und sich ggf. senkrecht zu den einwir
kenden Schließkräften (Pfeil D) erstrecken. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich,
daß die fraglichen Stirnseiten aber zum einen nicht
senkrecht zu den einwirkenden, mechanischen Kräften
entsprechend dem Pfeil D ausgerichtet sein müssen,
sondern hierzu eine Neigung aufweisen können und
darüberhinaus selbst nicht eben ausgestaltet sein
müssen, sondern gekrümmt ausgebildet sein können,
so daß auch die zwischen den Werkzeugteilen 23, 24
- und im dargestellten Ausführungsbeispiel im
Distanzring 27 erhaltenen Randbereiche der Blechzu
schnitte 22, 23 in beliebiger Weise geformt werden
können.
Auf der Oberseite des Werkzeugteils 26 können
zwischen diesem und der horizontalen Innenwandung
des Gehäuseoberteils Distanzelemente wie das Dis
tanzelement 29 in Form von flachen Metallquadern
angeordnet sein. Grundsätzlich können auch Distanz
elemente auf dem Boden des Gehäuseunterteils 3
zwischen diesem und dem Werkzeugteil 24 einliegen.
Das Werkzeugoberteil 26 ist über Druckbolzen 31,
die durch die Öffnungen 11 des Gehäuseoberteils 4
hindurchragen, mit einer ersten Presseneinrichtung
(nicht dargestellt) verbunden. Das Werkzeugoberteil
4 ist mit einer zweiten Presseneinrichtung (eben
falls nicht dargestellt) verbunden, die eine höhere
Druckkraft aufbringen kann, als die das Werkzeug 21
beaufschlagende Presse.
Zum Einbringen der Druck- oder Hydraulikflüssigkeit
in das Innere des Werkzeugs 21 zwischen die beiden
zu verformenden Blechzuschnitte 22, 23 ist der
Distanzring 27 mit einem Einfülldurchlass 32 als
Befüllring ausgebildet (Fig. 5). Der Einlaß 32 im
Distanzring 27 fluchtet mit dem Durchlaß 13 im
Gehäuse 2 und ist mit diesem über eine Buchse 33
verbunden, so daß der Hohlraum zwischen den Blechen
24, 26 direkt mit der Hydraulikdruck-Befüllein
richtung (nicht dargestellt) verbunden ist und
nicht über den seitlichen Zwischenraum 34 zwischen
Werkzeug 21 und Gehäuse 2 - um ein Fließen der
Blechzuschnitte 22, 23 im randseitigen Einspann
bereich zu ermöglichen - diese erfindungsgemäß
nicht so stark eingespannt werden, daß ein druck
dichter Verschluß des Werkzeuginneren zu dessen
äußeren, dem Zwischenraum 34, bewirkt wird, kann
beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine kon
trollierte Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck
inneren, begrenzt durch zu verformende Blechzu
schnitte und Distanzring sowie dem Zwischenraum 34,
dargestellt werden, der über den Druckauslaß 12
beispielsweise mittels eines Ventils kontrolliert
wird.
In alternativer Ausgestaltung können auch Durchlaß
13 und Einlaß 32 lediglich in den Zwischenraum 34
münden. In einem solchen Falle wird die Vorrichtung
keinen Auslaß 12 aufweisen, oder ein solcher wird
während des Arbeitens der Vorrichtung verschlossen
sein. In diesem Falle herrschen im Zwischenraum und
im Inneren zwischen den zu verformenden Blechzu
schnitten im wesentlichen die gleichen Druckver
hältnisse.
Das Umformen von Blechzuschnitten geschieht erfin
dungsgemäß in der folgenden Weise:
Zunächst befindet sich das Gehäuse 2 der erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem geöffneten Zustand, wie er in den Fig. 3 und 6 entnehmbar ist. Zunächst wird der untere Blechzuschnitt 22 eingelegt. Anschließend wird der Distanzring 27, der sich hierbei mit einem vertikalen Abstand zum Werkzeugunterteil 24 befindet, gegen das Werkzeug 24 gefahren. Weiterhin wird dann ggf. der obere Blechzuschnitt 23 eingelegt. Das Werkzeug 21 wird dann geschlossen, indem das Werkzeugober teil 26 nach unten verfahren wird. Hierbei erfolgt ggf. - bei der dargestellten Ausführungsform mit nicht ebenen und nicht zur Schließrichtung senk rechten Stirnseiten von Werkzeugen und Distanzring - ein mechanisches, freies Umformen der Blechzu schnitte, entsprechend der Konturen der Werkzeug teile und des Distanzringes.
Zunächst befindet sich das Gehäuse 2 der erfin dungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem geöffneten Zustand, wie er in den Fig. 3 und 6 entnehmbar ist. Zunächst wird der untere Blechzuschnitt 22 eingelegt. Anschließend wird der Distanzring 27, der sich hierbei mit einem vertikalen Abstand zum Werkzeugunterteil 24 befindet, gegen das Werkzeug 24 gefahren. Weiterhin wird dann ggf. der obere Blechzuschnitt 23 eingelegt. Das Werkzeug 21 wird dann geschlossen, indem das Werkzeugober teil 26 nach unten verfahren wird. Hierbei erfolgt ggf. - bei der dargestellten Ausführungsform mit nicht ebenen und nicht zur Schließrichtung senk rechten Stirnseiten von Werkzeugen und Distanzring - ein mechanisches, freies Umformen der Blechzu schnitte, entsprechend der Konturen der Werkzeug teile und des Distanzringes.
Mit dem Schließen des Werkzeuges 21 oder unmittel
bar im Anschluß hieran wird das Gehäuse 2 ge
schlossen.
Anschließend erfolgt das Befüllen des Werkzeugs 21,
genauer des Zwischenraums zwischen Blechzuschnitten
22, 23 und Distanzring 27 mit dem Arbeitsmedium
(Druckflüssigkeit). Auch die schlauchförmige Nie
derdruckdichtung wird mit Druck beaufschlagt, so
daß sie ihre Funktion erfüllt.
Die Niederhalterkraft wirkt auf die Ziehflansche
der Blechzuschnitte 22, 23 unabhängig von der
Schließkraft des Gehäuses 2 und ist geringer als
diese.
Im weiteren erfolgt der Druckaufbau im Umformbe
reich der Blechzuschnitte 22, 23; nach der Über
windung der Streckgrenze beginnt der Umformvorgang,
und solange die Blechzuschnitte 22, 23 noch keinen
Kontakt mit den Ziehmatrizen 24a, 26a haben, stellt
sich eine gleichmäßige Spannungsverteilung im Blech
ein. Dabei ist der Werkstoffluss ggf. auch getrennt
zwischen beiden Blechzuschnitten einstellbar, in
dem er einerseits über Niederhalterkräfte gesteuert
werden kann, andererseits auch Ziehsicken und/oder
Absperrkanten, ggf. auch lokal, vorgesehen sein
können, die je nach Geometrie des Blechformteils
ausbildbar sind.
Über die Differenzdruckventile 30 im Distanzring 27
erfolgt eine kontrollierte Befüllung des Zwischen
raums 34, wobei zunächst - mit dem Druckaufbau im
Inneren des Werkzeugs - auch eine separate Befüll
ung des Zwischenraums 34 im Anfangsstadium möglich
ist. Da, wie gesagt, die Niederhaltekraft des
Werkzeugs 21 immer kleiner ist, als die Dichtkraft
des Gehäuses 2, kann in geringem Umfange auch
Arbeitsmedium über die Anlageflächen der Blechzu
schnitte 22, 23 in den Zwischenraum 34 gelangen,
was durch den Schmiereffekt der Hydraulikflüssig
keit das Nachfließen des Werkstoffes der Blechzu
schnitte begünstigt.
Durch den Druckaufbau im Zwischenraum 34 wird, wie
weiter oben gesagt, die durch Absatz 28 und Vor
sprung 29 gebildete Hochdruckdichtung zunehmend
wirksamer, da derartig der elastische Vorsprung 9
stärker gegen die Dichtfläche 8a gedrückt wird, was
so die Dichtwirkung mit dem anliegenden Innendruck
erhöht. Hierdurch wird die Niederdruckdichtung 6
entlastet.
Im Endbereich des Druckaufbaus wird die Niederhal
tekraft des Werkzeugs 21 nicht mehr über die Stößel
31 von der diese beaufschlagenden Presseneinrich
tung bewirkt: Bei dem erhöhten Druckaufbau und, wenn
die Blechzuschnitte an den Matrizenausformungen 24,
26 anliegen, werden vielmehr die Werkzeugteile 24,
26 aufgrund des hohen Innendruckes gegen die Gehäu
seteile 3, 4 gedrückt, so daß der End- oder Kali
brierdruck der maximalen Zuhaltekraft der Vorrich
tung entspricht, welche vom Gehäuse 1 über die im
dargestellten Ausführungsbereich über die Distanz
platte 29 auf das Werkzeug 21 übertragen wird.
Hierbei werden die Werkzeugteile 24, 26, wenn auch
minimalst, voneinander abgehoben, so daß sie in
ihren Randbereichen die Blechzuschnitte 22, 23 nicht
mehr festhalten. Aber zu diesem Zeitpunkt ist der
Nachfließvorgang abgeschlossen. In einer weiteren
Ausbaustufe der Vorichtung kann durch entsprechende
Dimensionierung von Gehäuse, Distanzplatten und
Werkzeugteilen bzw. durch einen vertikalen Längen
ausgleich das Abheben der Werkzeugteile vermindert
werden, falls es der Umformprozeß erfordert.
Nach dem so durchgeführten Kalibrieren erfolgt ein
Druckabbau ggf. durch Öffnen von Ventilen. Die
Dichtungen werden entlastet. Anschließend wird das
Gehäuse 2 geöffnet, wobei eine Entleerung des
Zwischenraums 34 von der Druckflüssigkeit erfolgt.
Gleichzeitig oder anschließend wird das Werkzeug 21
geöffnet, wobei ebenfalls eine Entleerung des
Umformbereiches bewirkt wird. Die beiden Blechteile
können unter Verfahren oder Verschwenken des Dis
tanzringes entfernt werden. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist zu einer erneuten Befüllung für
weitere Umformvorgänge bereit.
1
Vorrichtung
2
Druckgehäuse
3
Gehäuseunterteil
4
Gehäuseoberteil
5
6
Dichtung
7
,
7
a Nuten
8
Absatz
9
Vorsprung
9
a Wandbereich
10
11
Durchführungen
12
Entleerauslaß
13
Einfülldurchlass
14
15
16
17
18
19
20
21
Formwerkzeug
22
,
23
Blechzuschnitte
24
Werkzeugunterteil
24
a Ziehmatrizen
25
26
Werkzeugoberteil
26
a Ziehmatrizen
26
a Matrizenausbildung
27
Distanzring
28
Absatz
29
Distanzelement
30
Differenzdruckventile
31
Druckbolzen
32
Einfülldurchlaß
33
Buchse
34
Zwischenraum
Claims (20)
1. Verfahren zum Umformen mindestens eines Werkstücks
unter Flüssigkeits-Hochdruck mittels eines Umformwerk
zeugs mit einem Werkzeug-Ober- und einem Werkzeug-
Unterteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück
beim Druckaufbau zunächst in an sich bekannter Weise
randseitig eingespannt wird und daß in der Endphase
des Umformens zu der gewünschten Endform des Werkstücks
(Kalibrieren) der Randbereich des Werkstücks freige
geben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwei Werkstücke ge
meinsam mit Flüssigkeits-Hochdruck bei Aufschlag in
entgegengesetzten Richtungen verformt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Werkstücke zunächst unter
Zwischenlage eines Distanzelementes randseitig ver
spannt sind.
3. Vorrichtung zum Umformen mindestens eines Werkstücks
unter Flüssigkeits-Hochdruck mittels eines Umformwerk
zeugs mit einem Werkzeug-Ober- und einem Werkzeug-
Unterteil, die das Werkstück in Randbereichen unter
Zulassung eines Werkstoffflusses einspannen, gekenn
zeichnet durch ein das Umformwerkzeug (21) umgebendes,
von diesem getrenntes Druckgehäuse (2).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil (Unterteil 3) des Druckgehäuses (2) an der
Innenseite eine umlaufende Ausnehmung (8) aufweist und
daß ein anderes Teil (Oberteil 4) des Druckgehäuses (2)
einen in die Ausnehmung (8) eingreifenden Vorsprung (9)
begrenzter Stärke aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet
durch eine Dichtung zwischen einander zugewandten
Stirnflächen der Teile (3, 4) des Druckgehäuses (2).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in einander zugewandten Stirnflächen der Teile (3,
4) des Druckgehäuses (2) Nuten (7, 7a) ausgebildet
sind, in die die Dichtung (6) eingreifen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtung (6) eine Dichtung aus mas
sivem, elastischem Material ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtung (6) eine mit Druckmittel
auffüllbare Schlauchdichtung ist.
9. Vorrichtung zum Hochdruckumformen, insbesondere nach
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen Ober- und Unterteil (24, 26) des
Umformwerkzeugs (21) ein Distanzring (27) angeordnet
ist, so daß ein Werkstück zwischen einem Teil (24 oder
26) des Werkzeugs (21) und dem Distanzring (27) ein
spannbar ist und ggf. ein weiteres Werkstück zwischen
dem Distanzring (27) und dem anderen Teil (26 oder 24)
des Werkzeugs (21) einspannbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Distanzring (27) einen Einfülleinlaß (32)
aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einfülleinlaß (32) des Distanzringes (27) mit
einem Einfülldurchlaß (13) des Druckgehäuses bei ge
schlossenem Druckgehäuse (2) und Werkzeug (21) fluch
tet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
eine dichte Verbindung zwischen Einlaß (32) des Dis
tanzringes (27) und Durchlaß (13) des Druckgehäuses (2)
herstellende Buchse (33).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterseite des
Distanzringes (27) zumindest teilweise nicht parallel
zueinander verlaufen und/oder nicht eben sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch sich durch die Wandung des Druck
gehäuses (2) erstreckenden, verschließbaren Entleeraus
laß (12), welches funktionell auch als zusätzliche
Befülleinrichtung für das Druckgehäuse nutzbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (21) unter
Zwischenlage von Distanzplatten (29) im Druckgehäuse
(2) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Antriebseinrichtungen zum
Bewegen von Werkzeugteilen (Werkzeugoberteil 26, ggf.
Distanzplatte 29) einerseits und Gehäuseteilen (Gehäu
seoberteil 4) voneinander getrennte Einrichtungen sind.
17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Antriebsein
richtungen für Werkzeugoberteil und Ziehsicken auf dem
Distanzring auch beidseitig ein unterschiedlicher
Werkstofffluß zwischen oberem und unterem Werkstück
realisierbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (Presseneinrich
tung) für das Gehäuse (2) eine größere Schließkraft
aufweist, als die Antriebseinrichtung für das Werkzeug
(21).
19. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Werk
zeugs (21) einstellbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein geringes, vertikales
Spiel bei geschlossenem Werkzeug, einschließlich gege
benenfalls Distanzringen und -platten sowie Werkstücken
innerhalb des Druckgehäuses (2) gegeben ist.
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