DE19922659B4

DE19922659B4 - Hydraulische Schließvorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken

Info

Publication number: DE19922659B4
Application number: DE19922659A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Dipl.-Ing. Kretz; Klaus Prof. Dr.-Ing. Siegert
Original assignee: Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Current assignee: Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: EP1053801A3; DE19922659A1; ATE260721T1; DE50005478D1; EP1053801B1; BR0003064A; EP1053801A2

Abstract

Hydraulische Schließvorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken, mit zwei relativ zueinander bewegbaren und miteinander verschließbaren Matrizenhälften (22, 42) und zwei mit gleichen Geschwindigkeiten relativ zu den geschlossenen Matrizenhälften bewegbaren Preßstempeln, wobei ein erster Hydraulikkolben (16), an dem die erste Matrizenhälfte (22) angeordnet ist, in einem axial bewegbaren ersten Hydraulikzylinder (6), an dem der erste Preßstempel (20) angeordnet ist, und ein zweiter Hydraulikkolben (36) in einem raumfesten zweiten Hydraulikzylinder (26) verschiebbar lagern, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Matrizenhälfte (42) raumfest und der zweite Preßstempel (40) am zweiten Hydraulikkolben (36) angeordnet ist, der beim Querfließpressen des Werkstückes durch ein vom ersten Hydraulikkolben (16) verdrängbares Druckmittel beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schließvorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken, mit zwei relativ zueinander bewegbaren und miteinander verschließbaren Matrizenhälften und zwei mit gleichen Geschwindigkeiten relativ zu den verschlossenen Matrizenhälften bewegbaren Preßstempeln, wobei ein erster Hydraulikkolben, an dem die erste Matrizenhälfte angeordnet ist, in einem axial bewegbaren ersten Hydraulikzylinder, an dem der erste Preßsstempel angeordnet ist, und ein zweiter Hydraulikkolben in einem raumfesten zweiten Druckmittelzylinder verschiebbar lagern.

Eine bekannte Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstückes durch Fließpressen gemäß DE 28 19 167 A1 weist eine raumfeste untere Trägerplatte und obere Trägerplatte auf, die an einem vertikal beweglichen Pressenstößel angeordnet ist. An den Trägerplatten befinden sich gegeneinander gerichtete Stempel, zwischen denen ein Rohteil aufnehmbar ist. Auf den Stempeln lagern verschiebbare Ringkolben, die von trägerplattengebundenen Zylindern umgeben sind. Darin ausgebildete Druckkammern führen an Membranspeicher, in denen Öl durch komprimiertes Gas unter Druck steht. Auf den Ringkolben sind Matrizenhälften angeordnet.

Nach dem Einsetzen des Rohlings wird die obere Trägerplatte mittels eines Pressenstößels ohne Kraft zunächst soweit nach unten gefahren, bis die Stempel an den Stirnseiten des Rohlings und die Matrizen aneinander anliegen. Danach fährt die obere Trägerplatte unter Kraft weiter nach unten, so daß der Rohling axial gestaucht und radial in den durch die Matrizen gebildeten Hohlraum verdrängt wird. Gleichzeitig verdrängen die Ringkolben das in den Druckkammern befindliche Druckmittel in die Membranspeicher. Jeder der sich in gleicher Richtung bewegenden Kolben legt dabei den halben Weg der Trägerplatte mit deren halber Geschwindigkeit zurück. Im Ergebnis liegt ein symmetrisch verpreßtes Werkstück vor. Ein erster Nachteil besteht darin, daß sich die vertikale Lage der Entnahmeebene von der der Beschickungsebene unterscheidet. Darüber hinaus ist neben einem großen Stößelweg auch ein hoher Energieaufwand erforderlich. Schließlich bedarf es der separaten Einstellung der Schließkraft, was die Zuverlässigkeit negativ beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Fließpressen zu schaffen, die die obengenannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die hydraulische Schließvorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken besitzt zwei relativ zueinander bewegbare und miteinander verschließbare Matriezenhälften und zwei mit gleichen Geschwindigkeiten relativ zu den geschlossenen Matrizenhälften bewegbare Preßstempel, wobei ein erster Hydraulikkolben, an dem die erste Matrizenhälfte angeordnet ist, in einem axial bewegbaren ersten Hydraulikzylinder, an dem der erste Stempel angeordnet ist, und ein zweiter Hydraulikkolben in einem raumfesten zweiten Hydraulikkzylinder verschiebbar lagern. Erfindungsgemäß ist die zweite Matrizenhälfte raumfest angeordnet, während der zweite Preßstempel am zweiten Hydraulikkolben befestigt ist, welcher beim Querfließpressen durch ein vom ersten Hydraulikkolben verdrängbares Druckmittel beaufschlagbar ist.

Beide Hydraulikkolben weisen gleiche Kolbenflächen auf. Der erste Hydraulikzylinder ist an einem Pressenstößel, die zweite Matrize am zweiten Hydraulikzylinder angeordnet. Beide Hydraulikzylinder sind über eine Druckleitung zu einem mit Druckmittel speisbaren Drucksystem verbunden.

Befindet sich der erste Preßstempel samt erstem Hydraulikzylinder, in dem der erste Hydraulikkolben samt erster Matrizenhälfte geführt ist, in einer vom zweiten Preßstempel und der zweiten Matrizenhälfte entfernten Einlegeposition, kann auf diesen bzw. in diese ein Rohteil eingelegt werden. Ist dies geschehen, wird der erste Hydraulikzylinder mittels Prerssenstößel kraftfrei in Richtung des zweiten Hydraulikzylinders verfahren, bis der am ersten Hydraulikzylinder befestigte erste Preßstempel am Rohteil und die am ersten Hydraulikkolben des ersten Hydraulikzylinders angeordnete erste Matrizenhälfte an der raumfesten zweiten Matrizenhälfte anliegt. Daraufhin beginnt das eigentliche Querfließpressen, indem sich der erste Hydraulikzylinder unter dem Einfluß einer nunmehr aufgebrachten Preßkraft weiter in Richtung des zweiten Hydraulikzylinders bewegt, wobei

– der erste Preßstempel das Werkstück axial zu stauchen beginnt,
– die raumfeste zweite Matrizenhälfte gleichzeitig die am ersten Hydraulikkolben des ersten Hydraulikzylinders angeordnete zweite Matrizenhälfte unter Verdrängung eines unter Druck stehenden Druckmittels in den ersten Hydraulikzylinder hineinzuverdrängen beginnt, und
– das verdrängte Druckmittel gleichzeitig den am zweiten Hydraulikkolben angeordneten zweiten Preßstempel in Richtung des ersten Preßstempels zu bewegen beginnt.

Bei Aufrechterhaltung der Preßkraft setzt sich das Stauchen des Werkstückes von beiden Seiten her derart fort, daß dessen Werkstoff schließlich in den von beiden Matrizenhälften gebildeten Hohlraum ausweicht. Gleiche Kolbenflächen sichern einen symmetrischen Umformvorgang. Der zweite Preßstempel bewegt sich in bezug auf die raumfeste zweite Matrizenhälfte mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der die am ersten Hydraulikkolben angeordnete erste Matrizenhälfte in bezug auf den am ersten Hydraulikzylinder angeordneten ersten Preßstempel verdrängt wird. Aufgrund des Aufeinanderzubewegens zweier beweglicher Preßstempel halbiert sich gegenüber dem Stand der Technik der Stößelweg. Der Systemdruck ist von dem Widerstand abhängig ist, den der zweite Preßstempel erfährt. Die aufgebrachte Schließkraft entspricht immer der erforderlichen Preßkraft. Ein Öffnen der Matrizenhälften ist nicht möglich. Der Energiebedarf entspricht immer der für den Umformprozeß erforderlichen Energie. Energieverluste durch das Aufbringen der Schließkraft werden vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist eine vertikal bewegbare obere Werkzeughälfte 2 und eine raumfeste untere Werkzeughälfte 4 auf.
Den Kern der oberen Werkzeughälfte 2 bildet ein Druckmittelzylinder 6, der eine als Tragplatte 8 ausgebildete obere Stirnseite, einen sich von der Tragplatte 8 nach unten erstreckenden Mantel 10 und eine sich am unteren Ende nach innen erstreckende Ringschulter 12 besitzt. In der Zylinderachse A erstreckt sich ein an der Tragplatte 8 angeordneter Stempelträger 14, auf dem ein Ringkolben 16 verschiebbar geführt ist. Zwischen der Tragplatte 8 und dem auf der Ringschulter 12 aufliegenden Ringkolben 16 ist ein Druckraum 18 ausgebildet. An der freien Unterseite des Stempelträgers 14 ist ein nach unten gerichteter Stempel 20 angeordnet. An der Unterseite des Ringkolbens 16 sitzt eine ringförmige obere Matrizenhälfte 22. Die Tragplatte 8 ist an der Oberseite mit einem vertikal bewegbaren Pressenstößel 24 verbunden.
Den Kern der unteren Werkzeughälfte 4 bildet ein Druckmittelzylinder 26, der eine als Tragplatte 28 ausgebildete untere Stirnseite, einen sich von der Tragplatte 28 nach oben erstreckenden Mantel 30 und eine durchbrochene obere Stirnseite 32 besitzt. In der Zylinderachse B, die mit der Zylinderachse A fluchtet, erstreckt sich ein an der Tragplatte 28 angeordneter Auswerferzylinder 34, auf dem ein nach unten offener topfförmiger Ringkolben 36 verschiebbar geführt ist. Zwischen der Tragplatte 28 und dem Ringkolben 36 ist ein Druckraum 38 ausgebildet. An der geschlossenen Oberseite des Ringkolbens 36 ist ein sich in der Zylinderachse B erstreckender und durch die obere Stirnseite 32 hindurchreichender zweiter Stempelträger 39 angeordnet, der einen nach oben gerichteten Stempel 40 trägt. Koaxial zur Öffnung der oberen Stirnseite 32 trägt diese eine ringförmige Matrizenhälfte 42.
Die Druckräume 18 und 38 der beiden Hydraulikzylinder 6 und 26 sind durch eine Druckleitung 44 miteinander verbunden und durch eine gemeinsame Druckquelle 46 am Anfang vor Beginn des ersten Einsatzes der Vorrichtung mit Druckmittel befüllt. Anschließend arbeitet die hydraulische Schließvorrichtung als geschlossenes System autark und muß nicht mehr mit Druckmittel gespeist werden. Zwischen dem Stempel 40 der unteren Werkzeughälfte 4 und dem Stempel der oberen Werkzeughälfte 2 ist ein zylindrisches Rohteil 48 aufgenommen.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Zum Querfließpressen des eingelegten Werkstückes 48 wird die obere Werkzeughälfte 2 durch den Pressenstößel 24 nach unten gefahren, so daß sich zunächst der Stempel 20 an das Werkstück 48 und die obere Matrizenhälfte 22 an die untere Matrizenhälfte 42 anlegen. Fährt das Werkzeug 2 weiter nach unten, drückt der obere Stempel 20 das Werkstück 48 gegen den unteren Stempel 40, während die raumfeste untere Matrizenhälfte 42 die obere Matrizenhälfte 22 von unten her an den Ringkolben 16 drückt, so daß sich der Druckraum 18 verkleinert, wodurch ein Teil des darin befindlichen Druckmittels über die Druckleitung 44 in den Druckraum 38 des Druckmittelzylinders 26 verdrängt wird. Dadurch wiederum bewegt sich der untere Stempel 40 mit der gleichen Geschwindigkeit nach oben, mit der sich der obere Stempel 20 nach unten bewegt. Durch den Gleichlauf der Stempel in Bezug auf die in ihrer räumlichen Lage unveränderten Matrizenhälften erfährt das Werkstück eine symmetrische Umformung, die sich aus axialer Verdichtung und radialer Verdrängung in die von den Matrizenhälften gebildeten Hohlraum zusammensetzt. Nach abgeschlossenem Umformvorgang führt der Pressenstößel 24 die obere Werkzeughälfte 2 wieder nach oben, wobei sich der Ringkolben 16 wieder auf der Ringschulter 12 abstützt und der untere Stempel wieder nach unten fährt. Das Werkstück kann nun in der gleichen Ebene entnommen werden, in der es eingelegt worden ist. Dieser Vorteil kommt vor allem bei automatischer Werkstückhandhabung zum Tragen.
Insgesamt wurde mit der Erfindung eine hydraulische Schließvorrichtung geschaffen, die bei gleicher Beschickungs- und Entnahmeebene durch einen kurzen Stößelweg, geringen Energieverbrauch und sicheres Schließen gekennzeichnet ist.

Claims

Hydraulische Schließvorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken, mit zwei relativ zueinander bewegbaren und miteinander verschließbaren Matrizenhälften (22, 42) und zwei mit gleichen Geschwindigkeiten relativ zu den geschlossenen Matrizenhälften bewegbaren Preßstempeln, wobei ein erster Hydraulikkolben (16), an dem die erste Matrizenhälfte (22) angeordnet ist, in einem axial bewegbaren ersten Hydraulikzylinder (6), an dem der erste Preßstempel (20) angeordnet ist, und ein zweiter Hydraulikkolben (36) in einem raumfesten zweiten Hydraulikzylinder (26) verschiebbar lagern, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Matrizenhälfte (42) raumfest und der zweite Preßstempel (40) am zweiten Hydraulikkolben (36) angeordnet ist, der beim Querfließpressen des Werkstückes durch ein vom ersten Hydraulikkolben (16) verdrängbares Druckmittel beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hydraulikkolben (16, 36) gleiche Kolbenflächen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hydraulikzylinder (6) an einem Pressenstößel (24) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Matrizenhälfte (42) am zweiten Hydraulikzylinder (26) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Hydraulikzylinder (6, 26) über eine Druckleitung (44) zu einem mit Druckmittel speisbaren Drucksystem verbunden sind.