DE3234592A1

DE3234592A1 - Verfahren zum herstellen von blechpressverbundteilen

Info

Publication number: DE3234592A1
Application number: DE19823234592
Authority: DE
Inventors: Masatami Takasago Hyogo Fukuda; Shigeru Masuda
Original assignee: Kawasaki Yucoh Co Ltd; Kawasaki Hydromechanics Corp
Current assignee: Kawasaki Yucoh Co Ltd; Kawasaki Hydromechanics Corp
Priority date: 1981-09-26
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1983-04-07
Also published as: FR2513563A1; DE3234592C2; GB2108894B; FR2513563B1; GB2108894A; AU540133B2; AU8800482A; JPS6330845B2; JPS5871124A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · Dl PL.-ING. W. EITLE . DR.RER. NAT. K.HOFFMANN ■ DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (089) 911087 . TELEX 05-29419 (PATHE)

37 456 p/hl

Kawasaki Yucoh Co., Ltd.
Takasago^ehi, Hyogo-ken / Japan

Verfahren zum Herstellen von Blechpreßverbundteilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Teilen aus gegossenem bzw. speziell geformtem Blechverbundmaterial (SMC), wie Teile für Automobile und dergl. durch Pressen.

SMC-Bleche sind Verbundmaterialien, verstärkt durch wärmehärtende Kunststoffe, wie ungesättigte Polyesterharze mit Glasfasern, welche jüngsthin für Teile von Automobilen oder dergleichen anstatt von Metallblechen verwendet wurden.. Bisher wurden SMC-Teile durch herkömmliche hydraulische Preßsysteme hergestellt. Ihr typischer Betriebshub- und Zeitdiagramm ist in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt.

¹^ Das Verfahren besteht aus dem Beladen eines SMC-Bleches (A), dem Schließen einer Form (B), dem Gelieren des SMC-Bleches, dem Fließen und Füllen des SMC-Bleches in den Formhohlraum (C), Pressen und Härten des SMC-Bleches (D),

öffnen der Form (E), Entnehmen des geformten SMC-Teiles (F), 20

und dergleichen. Wenn die SMC-Teile als Teile von Automobilen oder dergleichen verwendet werden, dienen sie der Reduzierung des Zusammensetzprozesses und zum Verringern des Gewichtes und dergleichen. Jedoch verlängern sie die Zeit für den Herstellungszyklus. Verschiedene Untersuchungen wurden dahingehend unternommen, die Zykluszeit zu verkürzen. Jedoch machte es die besondere Eigenschaft der SMC-Materialien, wie das Härten durch chemische Reaktionen, unmöglich, die Zykluszeit bei einer hohen Reduktionsrate zu verkürzen.

Die Erfinder haben das vorgenannte Zykluszeitdiagramm für die Überwindung der genannten Nachteile analysiert. Als Resultat dieser Analyse haben die Erfinder herausgefunden, daß die Preß- und Härtezeit mehr als die Hälfte der Zykluszeit ausmacht. Die restlichen Arbeitsvorgänge werden für die pressenlosen Vorgänge verbraucht, wie das Beladen mit dem SMC-Blech, das Schließen und öffnen der Form und dergleichen. Konsequenterweise ist deren wesentlicher Formwirkungsgrad nicht so hoch. Hinzu kommt, daß beim Pressen und Härten der SMC-Bleche eine vorbestimmte große Preßkraft erforderlich ist. Jedoch kann bei den pressenlosen Prozeßschritten der Betrieb wirksamer durch eine viel kleinere Energie vollzogen werden als die Preßenergie, ohne daß eine solch große Kraft erforderlich ist. Weiterhin ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß zunächst der Vorgang innerhalb eines extrem kurzen Hubes durchgeführt werden kann. Jedoch später sollte ein langer Hub bei den Betriebsvorgangen erforderlich sein. Die herkömmlichen SMC-Preßsysteme sind unwirtschaftlich und haben eine geringe Produktionsrate.

Das SMC-Material wird zum Gelieren erwärmt, so gepreßt, daß es in einen Formhohlraum fließt und in diesem gefüllt wird und weiter für das Härten gepreßt und erwärmt und entlang dem Formhohlraum in eine gewünschte Form gebracht wird. Beim Formvorgang dauert der Härtvorgang langer als die anderen Vorgänge. Dies ist ein ernsthafter Nachteil hinsichtlich der Verlängerung der Zykluszeit herkömmlicher Formverfahren an SMC-Material.

Wenn dementsprechend der Preß- und Härtvorgang und die anderen Vorgänge, wie das öffnen der Form, das Beladen der Form mit dem SMC-Blech, das Schließen der Form, das Gelieren des SMC-Bleches und das Fließen und Füllen des SMC-Bleches in dem Formhohlraum und dgl. getrennt werden und die pressenlosen Vorgänge während des Pressens und Härtens des SMC-Bleches vorgenommen werden, kann die Produktionsrate verdoppelt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues und nutzvolles Verfahren zum wirtschaftlichen Herstellen von SMC-Teilen durch Pressen zu schaffen.

Wie bereits zuvor erwähnt, besteht die Lösung dieser Aufgabe in dem bereits erwähnten Trennvorgang der Arbeitsvorgänge. Durch dieses insbesondere in den Ansprüchen dargelegte Verfahren kann die Produktionsrate gegenüber herkömmlichen Verfahren verdoppelt werden, ohne die Kosten des Systems im Verhältnis zur Produktivität anzuheben.

Kurz zusammengefaßt können entsprechend diesem erfindungsgemäßen Verfahren SMC-Teile wirtschaftlich und/oder produktiv durch das wirksame Trennen der Vorgänge des Pressens und Härtens und der anderen pressenlosen Vorgänge erzeugt werden, indem die Vorgänge in geeigneten Pressen vorgenommen werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 ein typisches Zykluszeitdiagramm für das Herstellen von SMC-Teilen gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine schematische Teilschnitt-Seitenansicht einer Ausführungsform eines Apparates zum Durchführen

des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 bis 5 jeweils eine schematische Teilschnitt-Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2, für jeden Arbeitsschritt des Formens der SMC-Teile.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine exemplarische Ausführungsform eines · bevorzugten Systems gemäß der Erfindung, welche eine Hauptpresse 10, zwei zusätzliche Pressen 12, 14, zwei Überführungsvorrichtungen (nicht dargestellt) und dergleichen umfaßt. Die Hauptpresse 10 ist gemäß einer vorbestimmt großen Preßkraft und einem kurzen Hub kompakt konstruiert und wird dazu verwendet, ein SMC-Blech 16 in einer Form 18 zu pressen und zu härten. Die Presse hat einen hydraulischen Zylinder 20 für eine bestimmt große Preßkraft und einen kurzen Hub. Dieser hydraulische Zylinder 20 befindet sich am oberen Rahmen 22 und ist mit einer steifen, sich bewegenden Platte 24 versehen, welche in einem Ständer 26 verschiebbar ist. Die Platte ist so angeordnet, daß sie sich in vertikaler Richtung gegenüber einem unteren Rahmen 28 mittels des Zylinders entsprechend einem Servosteuersystem (nicht dargestellt)

oder dergleichen verschiebemäßig bewegt. Zwischen der Platte 24 und dem unteren Rahmen 28 befindet sich die Form 18, welche geschlossen wird, indem sie in der zusätzlichen Presse 12 auf eine vorbestimmte Höhe abgesenkt wird. In der Form 18 wird das SMC-Blech 16 in den Formhohlraum 30 gepreßt, um die gewünschte Form zu erhalten. Die zusätzlichen Pressen 12,14 sind symmetrisch zur Hauptpresse 10 konstruiert und parallel zur Hauptpresse 10 angeordnet. Sie sind einfach so konstruiert, daß sie lcdiglieh eine vorbestimmte geringe Kraft ausüben müssen und dabei jedoch einen sehr langen Hub vollziehen. Die zusätzlichen Pressen werden für die wesentlichen pressenlosen Vorgänge verwendet, wie das Beladen mit dem SMC-Blech 16, das Schließen und öffnen der Form 18 und das Entnehmen des SMC-Teiles 32 und dergleichen. Auf dem unteren Rahmenteil 40 sind die zusätzlichen Pressen mit einer Vielzahl von Hebezylindern 34, 36 einer vorbestimmten geringen Hubkraft und einem langen Hub versehen, um das obere Rahmenglied 38 zu bewegen. Eine obere Form 42 ist abnehmbar am trägerförmigen oberen Rahmenglied 38 durch Klemmvorrichtungen 44, 46 befestigt und wird auf geeignete Weise durch die Hebezylinder 34, 36 bewegt. Die untere Form 48 ist an einer Grundplatte 50 befestigt und so angeordnet, daß sie sich an einer vorbestimmten Lage auf dem unteren Rahmenglied 40 oder dem unteren Rahmen 28 befindet. Die Grundplatte 50 ist hin- bzw. herbeweglich angeordnet, um zwischen der Hauptpresse 10 und den zusätzlichen Pressen 12, 14 durch jede der Uberführungsvorrichtungen (nicht dargestellt), wie hydraulische Zylinder oder dergleichen, überführt zu werden. Die Form 18, die durch Schließen der abnehmbaren oberen Form 42 mit der unteren Form 48 gekuppelt wird, wird auf geeignete Weise von der Grundplatte getragen.

Die Form 18 ist so konstruiert, daß sie in Abhängigkeit vom SMC-Blech 16 durch ein nicht dargestellten Zirkulations-Heizmedium, wie Dampf, öl oder dgl. auf einergeeignete Temperatur gehalten. 52 zeigt Überführungsschienen für die Uberführungsvorrichtungen. Die Beschreibung der Temperaturänderungsglieder, der Führungsglieder für die sich bewegende Platte und der Verstärkungsglieder gegenüber einer exzentrischen Belastung und dgl. sind weggelassen. Sie können auf geeignete Weise so konstruiert sein, wie dies bei den Ausrüstungen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist.

Der Formvorgang wird nachfolgend anhand von Fig. 3 bis Fig. beschrieben.

Zuerst wird entsprechend der Darstellung in Fig. 3 ein SMC-Blech 16 geeigneter Größe in einer Hilfspresse 12 auf eine untere Form 18 gelegt, in welcher zusätzlichen Presse 12 die obere Form 42 durch Hebezylinder 34, 36 auf eine vorbestimmte Höhe angehoben worden ist. Wenn die obere Form 4 2 durch gleichzeitiges Betätigen der Hebezylinder 34, 36 gegen die untere Form 48 rapide.abgesenkt wird und die obere Form 42 weich auf das SMC-Blech 16 (Platte) aufgelegt wird, um einen leichten Druck auf dieses auszuüben, wie dies in Flg. 3 dargestellt ist, wird das SMC-Blech 16 ins Fließen gebracht und in den Formhohlraum 30 gefüllt. Wenn nötig, so können nicht dargestellte Nivellierungsvorrichtungen verwendet werden. Wenn die obere Form 4 2 und die untere Form 48 entsprechend der vorstehenden Erwähnung erwärmt werden, wird das SMC-Blech 16 erweicht und fluidisiert, so daß es nur durch eine geringe Last in den Formhohlraum 30 fließen und diesen ausfüllen kann, wobei die Belastung so klein sein kann wie das Gewicht der oberen Form 42 und des oberen Rahmengliedes 38. Daher bedarf es für die zusätzlichen Pressen 12, 14 nur einer geringen Energiebeaufschlagung und einer einfachen Konstruktion. Das Fließen und Füllen

der SMC-Platte 16 erfolgt nach strengen Regeln, jedoch abgekürzt. Während der Zeit wird in der Hauptpresse das SMC-Blech 16 in der Form, welche in der anderen zusätzlichen Presse 14 geschlossen worden ist, durch den Zylinder 20 großer Kraftaufbringung gepreßt und gehärtet, um in eine gewünschte Form gebracht zu werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn die Hauptpresse 10 nur dazu verwendet wird, das SMC-Blech in der geschlossenen Form 18 zu pressen und zu härten, so kann dies ausreichend voll zogen werden durch den hydraulischen Zylinder 20 mit hoher Preßkraft und bei kurzem Hub, d.h. also nicht durch die bekannten Zylinder mit langem Hub und großer Kraftaufbringung. Konsequenterweise ist es nicht erforderlich, hierfür eine ausreichend steife und groß bemessene Konstruktion zu wählen, vielmehr kann sie kompakt und wirtschaftlich konstruiert sein. Wenn das SMC-Blech 16 vollständig gepreßt und gehärtet ist, wird die Platte 24 angehoben. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird die Form 18 aus der Hauptpresse herausgenommen und mittels einer Überführungsvorrichtung zur zusätzlichen Presse 14 überführt. Gleichzeitig wird die andere Form 18, welche in der zusätzlichen Presse 12 geschlossen worden ist, durch eine andere Überführungseinrichtung in die Hauptpresse 10 gebracht. In der Hauptpresse 10 wird entsprechend Fig. 5 das SMC-Blech gleicherweise wie zuvor erwähnt gepreßt und gehärtet. Andererseits werden in der zusätzlichen Presse 14 die Hebezylinder 34, 36 abgesenkt und die Klemmvorrichtung 44, 46 klemmt die obere Form 42 hinsichtlich einer Befestigung unterhalb des oberen Rahmengliedes 38, und die obere Form 42 wird auf eine vorbestimmte Höhe angehoben. Dann wird das ausgebildete SMC-Teil 32 durch eine Abgabevorrichtung (nicht dargestellt) ausgestoßen und aus der Form 18 entfernt und ein neues SMC-Blech wird in die geöffnete Form 18 eingegeben.

Auf diese Art und Weise werden durch ausgetauschtes überführen zur Hauptpresse und zu den zusätzlichen Pressen

SMC-Bleche in die gewünschten Gestalten und Dimensionen gebracht, und zwar im jeweiligen Wechsel.

Dementsprechend wird das Pressen und Härten in der Hauptpresse gleichzeitig durchgeführt mit den anderen Vorgängen in den zusätzlichen Pressen, so daß die SMC-Formzykluszeit auf nahezu die Hälfte der Zykluszeit der bisherigen Verfahren reduziert werden kann, und zwar in Abhängigkeit von den Materialien und den Formdimensionen oder dgl.

Wenn das Fließen und Füllen des SMC-Bleches in den Formhohlraum innerhalb der Zeit in der Hauptpresse vorgenommen werden kann, können fließfähige Materialien verwendet werden, die leicht in alle Ecken des Formhohlraumes fließen und diese ausfüllen. Obwohl weiterhin die Zykluszeit auf nahezu die Hälfte der bisherigen Zykluszeiten reduziert werden kann, kann die Produktivität verdoppelt werden. Das System kann die Kosten reduzieren, ohne daß die Kosten im Verhältnis der gesteigerten Produktivität ansteigen, und zwar infolge der zuvor beschriebenen Vereinfachung. Das kleine Volumen der Hauptpressenzylinder verursacht eine geringere Kompressibilität des hydraulischen Öles und eine Verbesserung der Ansprechbarkeit, der Positioniergenaüigkeit, der Drucksteuergenauigkeit und der Produktqualität. Diese Vorteile werden deutlich, wenn das System eine hohe Preßkraft und einen langen Hub erfordert.

Bei der Ausführungsform sind die Formen jeweils angepaßt, um SMC-Bleche in unterschiedliche Formen zu bringen, so daß diese Ausführungsform leicht dazu verwendet werden kann, Teile von Automobilen herzustellen, wobei symmetrische Teile häuf.ig verwendet werden.

Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen werden die Formen gleichzeitig zwischen der Hauptpresse und den zusätzlichen Pressen überführt. Jedoch können die Formen jeweils nach einem bestimmten Plan überführt werden. Sie können so konstruiert und ausgelegt sein, daß sie dadurch überführt werden, daß wohlbekannte Schnellmatrizenwechsler oder dgl.

verwendet werden. Weiterhin können in einer Anlage eine Vielzahl von zusätzlichen Pressen und Hauptpresse angeordnet sein, wobei die Formhandhabungssysteme so vorgesehen sein können, daß sie die Formen entsprechend einem Computersteuerprogramm abgeben. Weiterhin können die zuvor genannten Systeme leicht so ausgelegt sein, daß sie gleichzeitig eine Vielzahl von SMC-Teilen produzieren.

Die Presse kann eine hydraulisch betriebene Presse sein, obwohl natürlich auf geeignete Weise ebenso eine mechanisch betriebene Presse oder dgl. verwendbar ist.

Leerseite

Claims

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PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING.W. EITLE . DR.RER. NAT. K.HOFFMAN N . DIPL.-I NG. W. LEHN

DIPL.-1NG. K.FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELIASTRASSE 4 . D-8000 MONCH EN 81 . TELEFON (08?) 911087 . TELEX 05-2961? (PATHE)

37 456 p/hl

Kawasaki Yucoh Co., Ltd.
Takasago-shi, Hyogo-ken / Japan

Verfahren zum Herstellen von Blechpreßverbundteilen

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Teilen aus geformten Blechverbundmaterial (SMC) durch Pressen, dadurch gekennzeichnet , daß SMC-Teile getrennt dadurch ausgebildet werden, daß getrennt ein SMC-Blech in einer Formvorrichtung durch Pressen und Härten in eine gewünschte Form gebracht wird und daß ebenfalls getrennt pressenlose Vorgänge, wie das Beladen der Form mit dem SMC-Blech, das Schließen und öffnen der Form und dgl. durchgeführt werden, daß das Pressen und Härten in einer Hauptpresse durchgeführt wird, die kompakt so konstruiert ist, daß bei kurzem Hub eine große Preßkraft aufgebracht wird, daß die pressenlosen Vorgänge in zusätzlichen Pressen (Hilfspressen) durchgeführt werden, welche einfach so konstruiert sind, daß sie bei langem Hub eine vorbestimmte geringe Kraft aufbringen und daß die Vorgänge dadurch miteinander verknüpft sind, daß die Formen entsprechend einem Produktplan von der Hauptpresse zu den Hilfspressen und umgekehrt überführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das SMC-Blech in die Form gegeben und die Form in der zusätzlichen Presse geschlossen wird, daß dann die so mit dem SMC-Blech beladene Form zur Hauptpresse überführt wird, um dort das SMC-Blech in eine gewünschte Form zu bringen und daß nachfolgend die das geformte SMC-Teil enthaltende Form wiederum zur zusätzlichen Presse zurückgeführt wird, um die Form zu öffnen und das SMC-Teil aus der Form zu entnehmen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von zusätzlichen Pressen parallel zur Hauptpresse angeordnet sind, daß zwischen diesen Überführungsvorrichtungen vorgesehen sind, daß die Form, in der das SMC-Teil in der Hauptpresse gehärtet worden und enthalten ist, durch die überführungsvorrichtung zur zusätzlichen Presse überführt wird, und daß zugleich die andere Form, welche nach dem Beladen mit dem SMC-Blech in der anderen zusätzlichen Presse geschlossen wird, durch die andere überführungsvorrichtung zur Hauptpresse überführt wird.