EP1029611A2 - Innenhochdruckumformverfahren zur Herstellung insbesondere bauchiger hinterschnittener Hohlkörper und zugehörige Vorrichtung - Google Patents

Innenhochdruckumformverfahren zur Herstellung insbesondere bauchiger hinterschnittener Hohlkörper und zugehörige Vorrichtung Download PDF

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EP1029611A2
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workpiece parts
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Definitions

  • the invention relates to a hydroforming process (IHV) for the production of bulbous, especially closed Hollow body and an associated device according to the Preamble of the 1st and 5th claims and finds preferably used for the production of hollow bodies a large cross-section change at the IHV required do.
  • IHV hydroforming process
  • Cup-shaped preformed starting parts are used at the IHU WO 97/29869 used.
  • the parts become area by area bulged by IHU according to the tool engraving.
  • the object of the invention is a method and Developing facility for hydroforming that it allows a large variety of parts, especially of bulbous workpieces, where possible should, jointly produced by IHV workpiece parts after the IHV if necessary, separately or together edit and the separately processed Workpiece parts again to a hollow body exactly to each other to be able to add fixed position.
  • the device for carrying out the IHV is corresponding the workpiece shape to be generated and the number of Workpiece parts in different tool levels divided and has one in the closed state closed engraving according to the one to be created Workpiece shape. It is still a docking system Pressure medium supply for the generation of the internal high pressure intended.
  • each tool level can be adjusted according to the Workpiece shape can be divided into different segments, those for demolding the workpiece away from the workpiece are movable to produce bulbous to ensure undercut workpieces.
  • the device has embossing elements that in the areas of the flanges of the workpiece parts e.g. Generate expressions that help to fix each other and / or sealing the workpiece parts.
  • the tool levels for inserting the workpiece with the Tool levels for removing the workpiece can match or be different.
  • the invention creates a solution for the first time with which very bulbous undercut hollow body through IHV can be produced and which ensures that several workpiece parts can be created at the same time, which can then be edited either separately or together are. With separate processing of the workpiece parts and the subsequent joining to a hollow body is the Positioning advantageous.
  • the device is a deep-drawn part 1 Cup and as workpiece part 2 a flat sheet round used.
  • the device consists of three in different areas of the tool upper area E1, middle area E2 and lower area Area E3.
  • the first division level T1 between the first Area E1 and the second area B2 lie between the Flanges 1.1 and 2.1 of the workpiece parts to be clamped 1 and 2.
  • In the upper area E1 there is an engraving 3, in the middle area E2 an engraving 4 and in the lower area an engraving 5, which together the correspond to the shape of the workpiece to be produced.
  • the engraving 3 forms the shape for the sheet metal blank (workpiece part 2) engravings 4 and 5 the bulged shape for the bowl (Output part 1).
  • the second division level T2 lies between areas E2 and E3 in the outermost Engraving point 4 and 5.
  • An additional shaped element F is in the engraving 5 arranged.
  • a pressure medium supply 6 is in the area E3 provided in the manner of a docking system.
  • Fig. 1 were both workpiece parts 1, 2 inserted into the device and the three areas E1, E2, E3 are closed. All Areas E1, E2, E3 are braced against each other and the Flanges 1.1 and 2.1 pressed in a fluid-tight manner.
  • the two Workpiece parts are not in contact with each other e.g. connected by welding or flanging, but are only mutually pressure-tight over the closing force of the System compressed to be pressure-tight.
  • Fig. 3 and 4 the upper region E1 in the direction of the axis A of Valuable parts 1, 2 vertically upwards.
  • the middle one Area E3 consists of four segments S1, S2, S3, S4 in this case horizontal (perpendicular to axis A of Workpiece parts 1, 2 to the outside, i.e. of the Workpiece parts 1, 2 are opened. Now he can high pressure formed hollow body W, which from the two workpiece parts 1 and 2 is formed from the Device can be removed. The two workpiece parts 1, 2 can now be processed separately or together become.
  • Form element F2 e.g. generated by embossing. (See Fig. 5). This is in the direction of the flanges 1.1 and 2.1 facing areas E1 and E2 a recess 7 and a corresponding embossing mold 8 is provided.
  • the flange can also be used to seal other components be used, which is usually formed at IHV Components not possible due to the missing flange is.
  • the two starting parts can also be flanged in The flange area can be permanently connected to one another.
  • FIG. 6 A possible design variant after the Hydroforming is shown in Fig. 6.
  • two workpiece parts 1 and 2 in the form of deep-drawn bowls (dashed in the starting position Shown) application. These lie with their flanges 1.1, 2.1 to each other and are in this area pressed together to be fluid-tight.
  • the pressure medium supply takes place via a docking system 6, which between leads through the two flanges 1.1, 2.1.
  • the tool is divided into 4 areas.
  • the area E1 is in the representation acc. Fig. 6 in the top position.
  • area E2 on which the flange 2.1 of the second bowl (second Workpiece part 2) is present.
  • area E3 arranged through which the flange 1.1 of the first Workpiece part 1 (bowl) is added.
  • the Areas E1 and E2 have an overall engraving 3 and both areas E3 and E4 on an engraving 4, which the Determine the final shapes of workpiece parts 1 and 2.
  • the Division level T1 lies between the areas E1 and E2 and the division level T3 lies between the areas E3 and E4 each in the area of the engravings 3, 4 with the largest External dimensions to ensure demolding.
  • the division level T2 lies in areas E2 and E3 the flanges 1.1 and 2.1 of the workpiece parts too be picked up and pressed.
  • the division levels T1 to T3 are perpendicular to the axis A of the workpiece parts 1 and 2.
  • the individual areas E1 to E4 can also in several segments S can be divided.
  • the two flanges 1.1 and 2.1 are also pressed fluid-tight and the two workpiece parts 1, 2 by pressurizing the printing medium D formed.
  • Area E1 now moves in the direction of the arrow for demolding parallel to axis A of the workpiece parts vertically upwards and the segments S of the areas E1 to E4 move also perpendicular to the direction of the arrow Axis A of the workpiece parts (horizontal) away from the workpiece.
  • the Hollow body W can be removed from this.

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Abstract

Die Erfinding betrifft ein Innenhochdruckumformverfahren zur Herstellung insbesondere bauchiger geschlossener Hohlkörper und eine zugehörige Vorrichtung. Unter Anwendung mindestens zweier Werkstückteile (1, 2), von denen mindestens eines napfförmig vorgeformt ist und einen Flansch aufweist, werden erfindungsgemäß die Werkstückteile (1, 2) im Bereich des Flansches (1.1, 1.2) druckmitteldicht im Umformwerkzeug verpreßt, so daß die beiden Werkstückteile (1, 2) gemeinsam durch Innenhochdruckumformen verformt werden und nach dem Innenhochdruckumformen separat oder gemeinsam weiterbearbeitbar sind. Die Vorrichtung ist entsprechend der zu erzeugenden Werkstückform und der Anzahl der Werkstückteile (1, 2) in Werkzeugbereiche (E1, E2, E3, E4) unterteilt, die in unterschiedlichen Ebenen liegen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Innenhochdruckumformverfahren (IHV) zur Herstellung bauchiger, insbesondere geschlossener Hohlkörper und eine zugehörige Vorrichtung nach dem Oberbegriff des 1. und 5. Patentanspruchs und findet vorzugsweise zur Herstellung von Hohlkörpern Anwendung, die eine große Querschnittsveränderung beim IHV erforderlich machen.
Nach WO 98/24569 ist es bekannt, zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern mit einem Flansch entsprechend vorgeformte Ausgangsteile zu verwenden, deren angeformter und verschweißter Flanschbereich zur Spannung im Umformwerkzeug dient. Werden dabei zwei Ausgangsteile verwendet, können diese durch die Schweißverbindung im Flanschbereich nicht wieder voneinander getrennt und weiterbearbeitet werden. Die herstellbare Teilevielfalt ist auf rohrförmige Körper begrenzt.
Napfförmig vorgeformte Ausgangsteile werden beim IHU nach WO 97/29869 eingesetzt. Die Teile werden Bereichsweise durch IHU entsprechend der Werkzeuggravur ausgebaucht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Innenhochdruckumformen zu entwickeln, die es ermöglicht, eine große Teilevielfalt, insbesondere von bauchigen Werkstücken, herzustellen, wobei es möglich sein soll, gemeinsam durch IHV erzeugte Werkstückteile nach dem IHV bedarfsweise getrennt oder gemeinsam weiter zu bearbeiten und die getrennt weiterbearbeiteten Werkstückteile wieder zu einem Hohlkörper genau zueinander lagefixiert fügen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des ersten und fünften Patentanspruchs gelöst.
Bei dem Innenhochdruckumformverfahren zur Herstellung bauchiger, vorzugsweise geschlossener Hohlkörper finden mindestens zwei Werkstückteile Anwendung, von denen mindestens eines napfförmig vorgeformt ist und einen Flansch zur Abdichtung aufweist. Erfindungsgemäß werden die Werkstückteile im Bereich des Flansches druckmitteldicht im Umformwerkzeug verpreßt, gemeinsam durch das Innenhochdruckumformverfahren verformt und sind nach dem Innenhochdruckumformverfahren separat oder gemeinsam weiterbearbeitbar. Dabei können auch mehr als zwei Werkstückteile übereinander im Umformwerkzeug eingelegt und im Flanschbereich miteinander druckmitteldicht verspannt und umgeformt werden.
Während des druckmitteldichten Verpressens der Werkstückteile im Flanschbereich wird eine Relativbewegung zueinander zugelassen, um das Nachfließen des Werkstoffes aus dem Flanschbereich zu ermöglichen.
Gleichzeitig mit dem druckmitteldichten Verpressen der Werkstückteile kann im Bereich des Flansches ein Prägen zum gegenseitigen Abdichten und/oder zur Lagefixierung und/oder zur Beeinflussung des Werkstoffflusses erfolgen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des IHV ist entsprechend der zu erzeugenden Werkstückform und der Anzahl der Werkstückteile in unterschiedliche Werkzeugebenen unterteilt und weist im geschlossenen Zustand eine geschlossene Gravur entsprechend der zu erzeugenden Werkstückform auf. Es ist weiterhin ein Andocksystem zur Druckmittelzuführung für die Erzeugung des Innenhochdrucks vorgesehen.
Bedarfsweise kann jede Werkzeugebene entsprechend der Werkstückform in unterschiedliche Segmente unterteilt sein, die zur Entformung des Werkstückes vom Werkstück weg bewegbar sind, um das Herstellen bauchiger hinterschnittener Werkstücke zu gewährleisten.
Weiterhin verfügt die Vorrichtung über Prägeelemente, die in den Bereichen der Flansche der Werkstückteile z.B. Ausprägungen erzeugen, die zur gegenseitigen Lagefixierung und/oder Abdichtung der Werkstückteile dienen.
Die Werkzeugebenen zum Einlegen des Werkstückes mit den Werkzeugebenen zum Entnehmen des Werkstückes können übereinstimmen oder unterschiedlich sein.
Mit der Erfindung wird erstmalig eine Lösung geschaffen, mit welcher sehr bauchige hinterschnittene Hohlkörper durch IHV hergestellt werden können und die es gewährleistet, daß mehrere Werkstückteile gleichzeitig erzeugt werden können, die danach entweder separat oder gemeinsam bearbeitbar sind. Bei getrennter Bearbeitung der Werkstückteile und dem nachfolgenden Fügen zu einem Hohlkörper ist die Lagepositionierung vorteilhaft.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1:
Innenhochdruckumformwerkzeug zum gleichzeitigen Innenhochdruckumformen eines ersten und eines zweiten Werkstückteils in Ausgangsstellung
Fig. 2:
Innenhochdruckumformwerkzeug gem. Fig. 1 nach dem Innenhochdruckumformen
Fig. 3:
geöffnetes Innenhochdruckumformwerkzeug zur Entnahme der umgeformten Werkstücke
Fig. 4:
Schnitt A-A gem. Fig. 3
Fig. 5:
Einzelheit B gem. Fig. 2
Fig. 6:
Innenhochdruckumformwerkzeug zum gleichzeitigen Umformen von zwei Ausgangsteilen in Form von Näpfen
Gemäß Fig. 1 wird als Werkstückteil 1 ein tiefgezogener Napf und als Werkstückteil 2 eine ebene Blechronde verwendet. Die Vorrichtung besteht aus drei in unterschiedlichen Ebenen liegenden Werkzeugbereichen, der obere Bereich E1, der mittlere Bereich E2 und der untere Bereich E3. Die erste Teilungsebene T1 zwischen dem ersten Bereich E1 und dem zweiten Bereich B2 liegt zwischen den einzuspannenden Flanschen 1.1 und 2.1 der Werkstückteile 1 und 2. In dem oberen Bereich E1 befindet sich eine Gravur 3, in dem mittleren Bereich E2 eine Gravur 4 und in dem unteren Bereich eine Gravur 5, die gemeinsam der herzustellenden Form des Werkstücks entsprechen. Die Gravur 3 bildet dabei die Form für die Blechronde (Werkstückteil 2) die Gravuren 4 und 5 die ausgebauchte Form für den Napf (Ausgangsteil 1). Die zweite Teilungsebene T2 liegt zwischen den Bereichen E2 und E3 in dem außenliegendsten Punkt der Gravuren 4 und 5.
In der Gravur 5 ist ein zusätzliches Formelement F angeordnet. Im Bereich E3 ist eine Druckmittelzuführung 6 in der Art eines Andocksystems vorgesehen. In Fig. 1 wurden beide Werkstückteile 1, 2 in die Vorrichtung eingelegt und die drei Bereiche E1, E2, E3 sind geschlossen. Alle Bereiche E1, E2, E3 werden gegeneinander verspannt und die Flansche 1.1 und 2.1 druckmitteldicht verpreßt. Die beiden Werkstückteile sind beim Einlegen nicht miteinander z.B. durch Schweißen oder Bördeln verbunden, sondern werden nur miteinander druckmitteldicht über die Schließkraft der Anlage druckmitteldicht verpreßt.
Durch die Druckmittelzuführung 6 wird das Druckmedium D zugeführt und mit Hochdruck beaufschlagt. Dadurch legen sich gem. Fig. 2 die Wandungen der beiden Werkstückteile 1 und 2 an die Gravuren 3, 4 und 5 und somit auch an das zusätzliche Formelement F an.
Nach dem Innenhochdruckumformen wird die Vorrichtung geöffnet. Dazu fährt in den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 3 und 4 der obere Bereich E1 in Richtung zur Achse A der Wertstückteile 1, 2 vertikal nach oben. Der mittlere Bereich E3 besteht aus vier Segmenten S1, S2, S3, S4, die in diesem Fall horizontal (rechtwinklig zur Achse A der Werkstückteile 1, 2 nach außen, d.h. von den Werkstückteilen 1, 2 weg, geöffnet werden. Nun kann der innenhochdruckumgeformte Hohlkörper W, welcher aus den zwei Werkstückteilen 1 und 2 gebildet wird, aus der Vorrichtung entnommen werden. Die beiden Werkstückteile 1, 2 können nun separat oder gemeinsam weiter bearbeitet werden.
Um eine genaue Lagepositionierung und eine gute Abdichtung zwischen den beiden Werkstückteilen 1, 2 (Werkstückteilen W1, W2) zu erzielen, kann in den Flanschen 1.1 und 2.1 ein Formelement F2 z.B. durch Prägen erzeugt werden. (S. Fig. 5). Dazu ist in den in Richtung zu den Flanschen 1.1 und 2.1 weisenden Bereichen E1 und E2 eine Aussparung 7 und eine dazu korrespondierende Prägeform 8 vorgesehen.
Nach dem Innenhochdruckumformen können beide Werkstückteile 1 und 2 voneinander getrennt bearbeitet und anschließend wieder zu dem Hohlkörper W gefügt werden, wobei durch die Einprägung eine genaue Lagebestimmung zwischen den beiden Werkstückteilen 1 und 2 gewährleistet wird. Der Flansch kann auch zur Abdichtung anderer Bauteile genutzt werden, was im Normalfall bei IHV geformten Bauteilen aufgrund des fehlenden Flansches nicht möglich ist.
Durch die Art der Teilung des Werkzeuges ist es erstmalig möglich, derartige bauchige hinterschnittene Hohlkörper zu erzeugen. Mit oder ohne vorherige weitere Bearbeitung können die beiden Werkstückteile 1, 2 z.B. durch Schweißen der Flansche 1.1, 2.1 zu einem geschlossenen Hohlkörper (Werkstück W) gefügt werden, der in dieser Form bisher nicht durch Innenhochdruckumformen herstellbar war.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform können die beiden Ausgangsteile auch durch Bördeln im Flanschbereich miteinander unlösbar verbunden werden.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, ein Werkstück mit mehreren ausgebauchten Bereichen zu fertigen, die Anzahl der Bereiche und die Teilungsebenen sowie die Anzahl der Segmente der Bereiche der Vorrichtung sind danach neu festzulegen.
Eine mögliche Ausführungsvariante nach dem Innenhochdruckumformen ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei finden zwei Werkstückteile 1 und 2 in Form von tiefgezogenen Näpfen (gestrichelte in Ausgangsstellung Dargestellt) Anwendung. Diese liegen mit ihren Flanschen 1.1, 2.1 aneinander an und werden in diesem Bereich miteinander druckmitteldicht verpreßt. Die Druckmittelzuführung erfolgt über ein Andocksystem 6, welches zwischen den beiden Flanschen 1.1, 2.1 hindurchführt. Das Werkzeug ist in insgesamt 4 Bereiche unterteilt. Der Bereich E1 befindet sich in der Darstellung gem. Fig. 6 in der obersten Position. Daran schließt sich der Bereich E2 an, an welchem der Flansch 2.1 des zweiten Napfes (zweites Werkstückteil 2) anliegt. Anschließend ist der Bereich E3 angeordnet, durch welchen der Flansch 1.1 des ersten Werkstückteiles 1 (Napf) aufgenommen wird. Unter dem dritten Bereich E3 ist der Bereich E4 angeordnet. Die Bereiche E1 und E2 weisen insgesamt eine Gravur 3 und die beiden Bereiche E3 und E4 eine Gravur 4 auf, welche die Endformen der Werkstückteile 1 und 2 bestimmen. Die Teilungsebene T1 zwischen den Bereichen E1 und E2 liegt und die Teilungsebene T3 zwischen den Bereichen E3 und E4 liegt jeweils in dem Bereich der Gravuren 3, 4 mit den größten Außenmaßen, um das Entformen zu gewährleisten. Zwischen den Bereichen E2 und E3 liegt die Teilungsebene T2, in welcher die Flansche 1.1 und 2.1 der Werkstückteile auch aufgenommen und verpreßt werden. Die Teilungsebenen T1 bis T3 liegen senkrecht zur Achse A der Werkstückteile 1 und 2.
Die einzelnen Bereiche E1 bis E4 können zusätzlich in mehrere Segmente S unterteilt sein. Die beiden Flansche 1.1 und 2.1 werden ebenfalls druckmitteldicht verpreßt und die beiden Werkstückteile 1, 2 durch Druckbeaufschlagung mit dem Druckmedium D umgeformt.
Zum Entformen fährt nun der Bereich E1 in Pfeilrichtung parallel zur Achse A der Werkstückteile senkrecht nach oben und die Segmente S der Bereiche E1 bis E4 bewegen sich ebenfalls entsprechend der Pfeilrichtung rechtwinklig zur Achse A der Werkstückteile (horizontal) vom Werkstück weg.
Nach dem vollständigen Öffnen der Vorrichtung kann der Hohlkörper W aus diesem entnommen werden.
Neben den dargestellten Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, daß die Segmente S, S1 bis S4 entsprechend der Werkstückform nicht rechtwinklig zur Achse A der Werkstückteile 1, 2, sondern in einem anderen Winkel vom Werkstück weg verfahrbar sind.

Claims (8)

  1. Innenhochdruckumformverfahren zur Herstellung insbesondere bauchiger geschlossener Hohlkörper, unter Anwendung mindestens zweier Werkstückteile (1, 2), von denen mindestens eines napfförmig vorgeformt ist und einen Flansch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückteile (1, 2) im Bereich des Flansches (1.1, 1.2) druckmitteldicht im Umformwerkzeug verpreßt werden, daß die beiden Werkstückteile (1, 2) gemeinsam durch Innenhochdruckumformen verformt werden und nach dem Innenhochdruckumformen separat oder gemeinsam weiterbearbeitbar sind.
  2. Innenhochdruckumformverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Werkstückteile (1, 2) im Flanschbereich aneinander anliegend in das Umformwerkzeug eingelegt und im Flanschbereich miteinander druckmitteldicht verpreßt und umgeformt werden.
  3. Innenhochdruckumformverfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückteile (1, 2) während des druckmitteldichten Verpressens im Flanschbereich (1.1, 2.1) eine Relativbewegung der Werkstückteile (1, 2) zueinander zulassen.
  4. Innenhochdruckumformverfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim druckmitteldichten Verpressen der Werkstückteile (1, 2) im Bereich der Flansche (1.1, 2.1) ein Ausprägen erfolgt, um den Werkstofffluß zu beeinflussen und/oder das Abdichten zu unterstützen und/oder ein Lagefixieren zwischen den einzelnen Werkstückteilen (1, 2) zu erreichen.
  5. Vorrichtung zur Herstellung insbesondere bauchiger geschlossener Hohlkörper mit einer Druckmittelzuführung (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung entsprechend der zu erzeugenden Werkstückform und der Anzahl der Werkstückteile (1, 2) in Werkzeugbereiche (E1, E2, E3, E4) unterteilt ist, die in unterschiedlichen Ebenen liegen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bedarfsweise ein oder mehrere Werkzeugbereiche (E1, E2, E3, E4) entsprechend der Werkstückform in unterschiedliche Segmente (S, S1, S2, S3, S4) unterteilt und zur Entformung des Hohlkörpers (W) von diesem wegbewegbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Bereich der Flansche (1.1, 2.1) Prägeelemente aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugbereiche (E1, E2, E3, E4) zum Einlegen des Werkstückes mit den Werkzeugebenen zum Entnehmen des Werkstückes übereinstimmen oder nicht übereinstimmen.
EP00103174A 1999-02-19 2000-02-16 Vorrichtung zur Herstellung bauchiger hinterschnittener Hohlkörper mittels Innenhochdruckumformverfahren Expired - Lifetime EP1029611B1 (de)

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DE19907247A DE19907247C2 (de) 1999-02-19 1999-02-19 Vorrichtung zur Herstellung insbesondere bauchiger hinterschnittener Hohlkörper

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