EP2107952B1

EP2107952B1 - Vorrichtung zum ebenen streckziehen von werkstücken

Info

Publication number: EP2107952B1
Application number: EP07818526.1A
Authority: EP
Inventors: Dejan Vlahovic; Mathias Liewald
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: EP2107952A1; DE102006047484A1; WO2008040495A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ebenen Streckziehen von Werkstücken, mit einem Werkzeugoberteil und einem mit dem Werkzeugoberteil in Eingriff gehenden Werkzeugunterteil.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist das sogenannte Cyril-Bath-Verfahren bekannt, bei welchem ein Werkstück in einer zumindest zwei Spannelemente aufweisenden Spannvorrichtung eingespannt und gegebenenfalls mit einem Umformwerkzeug, beispielsweise einem Tiefziehwerkzeug, umgeformt wird. Dieses Verfahren kann jedoch auch ausschließlich zum ebenen Streckziehen von Blechen eingesetzt werden. Das Verfahren des ebenen Streckziehens wird insbesondere bei verhältnismäßig flachen Werkstücken eingesetzt, um eine ausreichende Verfestigung derselben zu erreichen.
Der Nachteil dieses Verfahrens und der hierfür eingesetzten Vorrichtung ist jedoch der hohe technische Aufwand, der für die Hydraulik und deren Steuerung bzw. Regelung sowie die Messung von Kraft und Weg erforderlich ist. Dadurch ergeben sich sehr hohe Investitions- und Wartungskosten. Außerdem sind die bekannten Vorrichtungen zum Durchführen des Cyril-Bath-Verfahrens sehr groß und erfordern sehr viel Platz.
Aus der gattungsgemäß DE 195 04 264 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur randseitigen Klemmung beim formgebenden Ziehen von Blechen bekannt. Um zu verhindern, dass die Anlageflächen der Klemmrahmenteile exakt touchiert werden müssen, sind dieselben durch stirnseiten von Wülsten gebildet, so dass am Rand des Blechs nur die Bereiche der Stirnflächen der Wülste angelegt werden. Die Wülste dienen bei dieser Vorrichtung somit einzig und allein zum Klemmen des Blechs, welches während des Klemmens durch ein separates Werkzeug, insbesondere ein Tiefziehwerkzeug, umgeformt wird. Ohne ein solches zusätzliches Tiefziehwerkzeug könnte die dort beschriebene Vorrichtung also nicht verwendet werden.
Die DE 195 04 649 C1 beschreibt ein Verfahren und ein Ziehwerkzeug zum Streckziehen von Blechen. Dabei weist das Ziehwerkzeug im Bereich seines äußeren Umfangs einen in einen Graben des Gegenwerkzeugs eintauchenden Steg auf. Durch diese Kombination des Stegs mit dem Graben soll ein gewünschtes Fließen des Werkstoffs in bestimmten Phasen der Umformung erreicht werden.
Die DE 24 50 624 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Pressen von tiefen, dünnwandigen Behälterböden mit großen Durchmessern, welche einen werkzeugeinsatz und einen Gegenhalter aufweist. Der Werkzeugeinsatz und der Gegenhalter weisen wiederum einen mehrfachen Ziehwulst auf, der, ähnlich wie bei der DE 195 04 264 A1 , beim Tiefziehen des Werkstücks als Niederhalter wirkt und dabei sehr hohe Niederhaltekräfte aufbringen muss.
Eine weitere Vorrichtung ist aus der DE 723 220 C bekannt.
Sämtliche der bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch nicht in der Lage, ein ebenes Streckziehen von Werkstücken durchzuführen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum ebenen Streckziehen von Werkstücken zu schaffen, die eine einfache Konstruktion und eine geringe Baugröße aufweist und in der Lage ist, ein ebenes Streckziehen auf exakte Art und Weise durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Umformsicken des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils sorgen für ein gleichzeitiges Halten und Ziehen des Werkstücks, so dass auch mit einer einfach wirkenden Presse in einem Zug ein ebenes Streckziehen und gegebenenfalls anschließend ein Umformen des Werkstücks durchgeführt werden kann, ohne dass hierzu zusätzliche Werkzeuge erforderlich sind. Die Umformsicken dienen also nicht nur zur Halterung, sondern zur gleichzeitigen Induzierung einer Zugkraft in das Werkstück, die für das ebene Streckziehen verantwortlich ist. Während des Eindringens der Umformsicken in die korrespondierenden Ausnehmungen bewegt sich das Werkstück innerhalb einer geschlossenen Geometrie der Umformsicken. Das Werkstück wird also erfindungsgemäß in diese Umformsickengeometrie hineingezogen, wobei durch die Geometrie des durch das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil gebildeten Werkzeugs die Zugleistung beeinflusst wird. Ein Klemmen des Werkstücks, wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der Fall ist, findet mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht statt.
Aufgrund der Tatsache, dass die Werkzeugbewegung aus der Bewegung der Presse bzw. des Pressenstößels induziert wird, ist also zum Durchführen des ebenen Streckziehens vorteilhafterweise kein zusätzlicher Antrieb und lediglich ein Werkzeug erforderlich, was zu einem äußerst geringen Steuerungsaufwand führt. Des weiteren kann das Werkzeug sehr einfach und kompakt ausgebildet sein und ist damit auf kostengünstige Art und Weise herstellbar.
Der Streckvorgang erfolgt also in einem Hub und kann, wenn eine weitere Umformung notwendig bzw. erwünscht ist, dem Tiefziehhub vorgelagert bzw. mit einem Tiefziehhub vereint werden, so dass die bei den bisherigen Verfahren vorhandenen hohen Prozesszeiten erheblich reduziert werden können. Da das Werkstück dynamisch festgehalten und gezogen wird, kann der Werkstoff bei einem nachfolgenden Ziehvorgang in das Werkzeug zurückgleiten, sodass Einrisse in das Werkstück vermieden werden können und eine hohe Qualität sichergestellt ist.
Aufgrund des einfachen Aufbaus beschränken sich die Investitionskosten im wesentlichen auf Werkstoff- und Fertigungskosten, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung erheblich kostengünstiger als bekannte Vorrichtungen realisiert werden kann. Tatsächlich lassen sich hinsichtlich der Investitionen in Werkzeugkosten Einsparungen von bis zu 90 % erreichen.
Aufgrund der beschriebenen einfachen Ausgestaltung des Werkzeugs kann dieses ohne jegliche Änderungen auch für die Warmumformung eingesetzt und somit zum ebenen Streckziehen bestimmter Werkstoffe auch erwärmt werden.
Hierbei bleiben die prinzipiellen Vorteile des Streckziehens, nämlich eine Erhöhung der Festigkeit des Werkstücks, erhalten, so dass Ausbeulungen verhindert und gegebenenfalls zusätzliche Effekte erzielt werden können.
Da sich die beiden Werkzeughälften, also das Werkzeugoberteil und das Werkzeugunterteil, nie berühren, ist keinerlei Touchieraufwand, also keine Anpassung der Werkzeugflächen aneinander, erforderlich. Aus demselben Grund beschränkt sich auch der Wartungsaufwand im wesentlichen auf die Reinigung des Werkzeugs.
Eine Variierung der in das Werkstück induzierten Zugkraft lässt sich erfindungsgemäß dadurch erreichen, dass die Umformsicken des Werkzeugoberteils und/oder des Werkzeugunterteils so ausgelegt sind, dass sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit den Ausnehmungen des Werkzeugunterteils und/oder des Werkzeugoberteils in Eingriff gehen.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Umformsicken und die sich zwischen den Umformsicken befindlichen Ausnehmungen auf jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils angeordnet sind. Eine derart ausgebildete Vorrichtung weist eine sehr einfache Konstruktion auf und kann zum ebenen Streckziehen von Werkstücken in einer Richtung eingesetzt werden.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Umformsicken auf insgesamt vier Seiten des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils angeordnet sind, wobei jeweils zwei der vier Seiten einander gegenüberliegen. Mittels einer solchen Vorrichtung lässt sich ein ebenes Streckziehen des Werkstücks in zwei Richtungen erreichen.
Alternativ hierzu kann außerdem vorgesehen sein, dass die Umformsicken auf drei Seiten des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils in Dreiecksform angeordnet sind. Eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung kann bei dreieckigen Werkzeugen eingesetzt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Umformsicken und die sich zwischen den Umformsicken befindlichen Ausnehmungen kreisförmig an dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil angeordnet sind.
Zusätzlich zu diesen Ausführungsformen sind auch Anordnungen der Umformsicken auf mehr als vier Seiten des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils denkbar.
Wenn die Höhe der Umformsicken 20 - 120 mm beträgt, so ist einerseits eine ausreichende Eindringtiefe der Umformsicken in die korrespondierenden Ausnehmungen und damit eine entsprechend starke Umformung des Werkstücks zum Erreichen eines entsprechenden Effekts beim ebenen Streckziehen gewährleistet und es wird zum anderen verhindert, dass die Umformsicken aufgrund einer zu großen Höhe derselben umknicken können.
Um über die Fläche des Werkstücks einen unterschiedlichen Umformgrad zu erreichen, kann des weiteren vorgesehen sein, dass sich die Höhe der Umformsicken über die Länge derselben verändert.
Eine Möglichkeit zur Realisierung des Eindringens der Umformsicken zu unterschiedlichen Zeitpunkten kann darin bestehen, dass die Höhe der Umformsicken auf jeder einzelnen Seite des Werkzeugoberteils und/oder des Werkzeugunterteils unterschiedlich ist, wobei der Höhenunterschied zwischen einander benachbarten Umformsicken 5 - 30 mm beträgt.
Beispielsweise können die Umformsicken an der Außenseite des Werkzeugoberteils und/oder des Werkzeugunterteils höher sein als an der Innenseite, so dass zunächst der äußere Bereich des Werkzeugs mit dem Werkstück in Kontakt kommt.
Alternativ hierzu können jedoch auch die Umformsicken an der Innenseite des Werkzeugoberteils und/oder des Werkzeugunterteils höher sein als an der Außenseite.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die dem Werkstück zugewandten Kanten der Umformsicken mit Radien versehen sind, die eine Größe von 1 - 20 mm, insbesondere von 2 - 10mm, aufweisen. Die Gestaltung der Radien der dem Werkstück zugewandten Kanten der Umformsicken hat sich als entscheidend im Hinblick auf die Ausbildung der in das Werkstück induzierten Zugkraft herausgestellt, da kleinere Radien eine höhere Umformkraft in das Werkstück induzieren.
Um diesen Effekt zu nutzen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zuerst mit der korrespondierenden Ausnehmung in Eingriff gehende Umformsicke einen kleineren Radius aufweist als die zuletzt mit der korrespondierenden Ausnehmung in Eingriff gehende Umformsicke. Dadurch wird bereits beim Eindringen der ersten Umformsicke eine sehr hohe Spannung in das Werkstück induziert.
Wenn zusätzlich zu dem ebenen Streckziehen auch eine weitere Umformung des Werkstücks erforderlich bzw. erwünscht ist, so kann in einem Zwischenraum zwischen den Umformsicken ein Tiefziehwerkzeug angeordnet sein.
In diesem Zusammenhang kann des weiteren vorgesehen sein, dass in wenigstens einer der Ausnehmungen ein gefedertes Niederhalterelement angeordnet ist. Derartige gefederte Niederhalterelemente verbessern die Umschlingung des Werkstücks und sorgen somit für einen verbesserten Umformvorgang.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:

Fig. 1: eine stark schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Werkzeugoberteil, einem Werkzeugunterteil und zusätzlich einem Tiefziehwerkzeug;
Fig. 2: eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformsicken in einem ersten Zustand;
Fig. 3: die Vorrichtung aus Fig. 2 in einem zweiten Zustand;
Fig. 4: die Vorrichtung aus Fig. 2 in einem dritten Zustand;
Fig. 5: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformsicken in einem ersten Zustand;
Fig. 6: die Vorrichtung aus Fig. 5 in einem zweiten Zustand;
Fig. 7: die Vorrichtung aus Fig. 5 in einem dritten Zustand;
Fig. 8: einen Schnitt durch eine der erfindungsgemäßen Umformsicken;
Fig. 9: eine perspektivische Darstellung einer der Umformsicken;
Fig. 10: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer ersten Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 11: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer zweiten Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 12: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 13: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 14: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 15: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 16: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 17: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 18: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 19: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 20: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 21: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer weiteren Konfiguration der Umformsicken;
Fig. 22: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 23: die Vorrichtung aus Fig. 22 in einem zweiten Betriebszustand;
Fig. 24: die Vorrichtung aus Fig. 22 in einem dritten Betriebszustand;
Fig. 25: eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand;
Fig. 26: die Vorrichtung aus Fig. 25 in einem zweiten Betriebszustand; und
Fig. 27: die Vorrichtung aus Fig. 25 in einem dritten Betriebszustand.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum ebenen Streckziehen eines mittels einer gestrichelten Linie dargestellten Werkstücks 2, beispielsweise eines Stahl-, Aluminium- oder Titanblechs. Die Vorrichtung 1 weist ein Werkzeugoberteil 3 und ein mit dem Werkzeugoberteil 3 in Eingriff gehendes Werkzeugunterteil 4 auf. Das Werkzeugoberteil 3 und das Werkzeugunterteil 4 sind relativ zueinander beweglich, wobei im vorliegenden Fall das Werkzeugunterteil 4 starr ist und das Werkzeugoberteil 3 mittels einer nicht dargestellten, jedoch an sich bekannten Antriebseinrichtung bewegt werden kann. Gegebenenfalls könnte auch das Werkzeugunterteil 4 beweglich und das Werkzeugoberteil 3 starr ausgebildet sein oder es könnten beide Werkzeugteile 3 und 4 gegeneinander beweglich sein. Das Werkzeugoberteil 3 und das Werkzeugunterteil 4 bestehen vorzugsweise aus einem geeigneten Werkzeugstahl, für Kleinserien können jedoch auch Kunststoffmaterialien verwendet werden. Auch Keramik oder geeignete Verbundwerkstoffe können für das Werkzeugoberteil 3 und das Werkzeugunterteil 4 zum Einsatz kommen. Für eine Warmumformung kann vorgesehen sein, das Werkzeugoberteil 3 und/oder das Werkzeugunterteil 4 zu beheizen.
Das Werkzeugoberteil 3 weist jeweils auf wenigstens zwei Seiten desselben mehrere Umformsicken 5 auf, die bei der Relativbewegung zwischen dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 in korrespondierende Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 4 eingreifen. Umgekehrt weist das Werkzeugunterteil 4 mehrere Umformsicken 7 auf, die in jeweilige Ausnehmungen 8 des Werkzeugoberteils 3 eingreifen. Hierbei wechseln sich jeweils die Umformsicken 5 und die Ausnehmungen 8 des Werkzeugoberteils 3 sowie die Umformsicken 7 und die Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 4 ab. Die Umformsicken 5 und 7 können mit einer Beschichtung versehen sein, beispielsweise um die erforderlichen Umformkräfte zu beeinflussen.
Zusätzlich ist bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 in einem Zwischenraum 9 zwischen dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 ein Tiefziehwerkzeug 10 angeordnet, welches ebenfalls aus einem Werkzeugoberteil 11 und einem Werkzeugunterteil 12 besteht. Das Tiefziehwerkzeug 10 kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein und es kann insbesondere auch auf das Tiefziehwerkzeug 10 verzichtet werden, wenn die Vorrichtung 1 nur zum ebenen Streckziehen des Werkstücks 2 verwendet wird und keine Tiefziehbearbeitung desselben erforderlich ist. Auf die in Fig. 1 dargestellten, jedoch nicht bezeichneten Gasdruckfedern des Werkzeugoberteils 11 kann selbstverständlich auch verzichtet werden.
In den Figuren 2, 3 und 4 ist eine erste Ausführungsform des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 und insbesondere der Umformsicken 5 und 7 derselben dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass das Werkzeugoberteil 3 insgesamt vier Umformsicken 5a, 5b, 5c und 5d sowie sich dazwischen befindliche Ausnehmungen 8a, 8b und 8c aufweist. Das Werkzeugunterteil 4 weist drei Umformsicken 7a, 7b und 7c sowie sich dazwischen befindliche Ausnehmungen 6a, 6b und 6c auf. Hierbei ist zwischen der innersten Umformsicke 7c und einer zum Auflegen des Werkstücks 2 dienenden Werkstückauflage 2a ebenfalls eine Ausnehmung, nämlich die Ausnehmung 6c, vorgesehen, in welche die innerste Umformsicke 5d eingreift. Die Umformsicken 7 des Werkzeugunterteils 4 sollten dabei mindestens so hoch sein wie die Werkstückauflage 2a. In dem Fall, in dem das Tiefziehwerkzeug 10 vorhanden ist, dient die Werkstückauflage 2a als Umformstempel bzw. bildet denselben.
Die Umformsicken 5a, 5b, 5c und 5d des Werkzeugoberteils 3 sind bei der dargestellten Ausführungsform so auslegt, dass sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit den Ausnehmungen 6a, 6b und 6c des Werkzeugunterteils 4 in Eingriff gehen. In nicht dargestellter Art und Weise könnten auch die Umformsicken 7 des Werkzeugunterteils 4 entsprechend ausgelegt sein. Dies gilt prinzipiell für alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung 1, bei denen auf eine besondere Ausgestaltung der Umformsicken 5 des Werkzeugoberteils 3 Bezug genommen wird. Bei der in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind die Umformsicken 5a und 5b des Werkzeugoberteils 3 an der Außenseite desselben höher als die Umformsicken 5c und 5d an der Innenseite. Dadurch kommen die beiden äußeren Umformsicken 5a und 5b vor den beiden inneren Umformsicken 5c und 5d in Eingriff mit dem Werkstück 2.
Wie des weiteren in den Figuren 2 - 4 zu erkennen ist, sind die dem Werkstück 2 zugewandten Kanten der Umformsicken 5 und 7 mit Radien versehen, deren Größe insbesondere in einem Bereich von 1 - 20 mm, insbesondere von 2 - 10mm, liegen. Um bereits beim Eindringen der beiden ersten Umformsicken 5a und 5b in das Werkstück 2 eine hohe Spannung in dasselbe zu induzieren, weist im vorliegenden Fall die zuerst mit der korrespondierenden Ausnehmung 6a in Eingriff gehende Umformsicke 5a einen kleineren Radius auf als die zuletzt mit der korrespondierenden Ausnehmung 6c in Eingriff gehende Umformsicke 5d. Die Reihenfolge der unterschiedlich dimensionierten Radien der Umformsicken 5 und 7 hat einen erheblichen Einfluss auf die in das Werkstück 2 induzierte Spannung und somit auf die Umformung desselben. Die Geometrie der Umformsicken 5 und 7 kann des weiteren an die Geometrie und/oder den Werkstoff des Werkstücks 2 angepasst werden, um jedes Werkstück 2 entsprechend seiner Anforderungen bearbeiten zu können.
Die Bewegung des Werkstücks 2 innerhalb der Geometrie der Umformsicken 5 und 7 sowie dessen Verformung kann in den Figuren 2 - 4 beobachtet werden. Hierbei hat sich ein Spalt mit einer Breite zwischen 2 - 5 mm zwischen den Umformsicken 5 bzw. 7 und den korrespondierenden Ausnehmungen 6 bzw. 8 als für die Bewegung des Werkstücks 2 sehr gut geeignet erwiesen, wobei dieser Wert selbstverständlich von der Dicke des Werkstücks 2 abhängt.
Im vorliegenden Fall gehen die beiden äußeren Umformsicken 5a und 5b gemeinsam miteinander mit dem Werkstück 2 in Eingriff. Es ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei der die äußerste Umformsicke 5a als erstes und insbesondere vor der benachbarten Umformsicke 5b in das Werkstück 2 eindringt.
Die Höhe der Umformsicken 5 und 7 beträgt insbesondere 20 - 120 mm und kann auf jeder einzelnen Seite des Werkzeugoberteils 3 und/oder des Werkzeugunterteils 4 unterschiedlich sein. Dabei können die Höhenunterschiede zwischen einander benachbarten Umformsicken 5a - 5d bzw. 7a - 7c zwischen 5 und 30 mm betragen. In den Figuren 2 - 4 weist das Werkzeugoberteil 3 vier Umformsicken 5 und das Werkzeugunterteil 4 drei Umformsicken 7 auf. Die Mindestanzahl an Umformsicken 5 bzw. 7 beträgt zwei, mehr als acht Umformsicken 5 bzw. 7 sind nicht erforderlich, wobei sich jeweils zwischen zwei Umformsicken 5 eine Ausnehmung 8 und zwischen zwei Umformsicken 7 eine Ausnehmung 6 befindet.
In den Figuren 5, 6 und 7 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 dargestellt, bei welcher die Umformsicken 5d und 5c an der Innenseite des Werkzeugoberteils 3 höher sind als an der Außenseite desselben. Dadurch kommen die inneren Umformsicken 5d und 5c vor den äußeren Umformsicken 5b und 5a mit den entsprechenden Ausnehmungen 6 des Werkzeugunterteils 4 in Eingriff. Die Angaben hinsichtlich der Höhe der Umformsicken 5 und 7 sowie der an denselben angebrachten Radien kann im wesentlichen den Angaben zu der Ausführungsform der Figuren 2, 3 und 4 entsprechen, wobei die Umformsicken 5a - 5d des Werkzeugoberteils 3 kleinere Radien aufweisen als bei der vorhergehenden Ausführungsform.
Alternativ zu den in den Figuren 2 - 4 bzw. 5 - 7 dargestellten Ausführungsformen ist es auch möglich, die Umformsicken 5 bzw. 7 so auszuführen, dass eine mittlere Umformsicke 5 oder 7 zuerst in das Werkstück 2 eindringt.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch eine beliebige der Umformsicken 5 oder 7. Dabei ist zu erkennen, dass die Umformsicken 5 und 7 in Höhenrichtung einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei sich an der dem Werkstück 2 zugewandten Seite die oben erwähnten unterschiedlichen Radien befinden können. Es hat sich als besonders geeignet herausgestellt, wenn die Breite der Umformsicken 10 - 40 mm beträgt.
In Fig. 9 ist eine Ausführungsform einer der Umformsicken 5 oder 7 dargestellt, bei der sich die Höhe über die Länge derselben verändert. Dadurch lässt sich über die Fläche des Werkstücks 2 ein unterschiedlicher Umformgrad erreichen bzw. es können bestimmte Bereiche anders umgeformt werden als andere Bereiche des Werkstücks 2, wodurch gegebenenfalls Umformfehler vermieden werden können.
Die Figuren 10 - 21 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Anordnung der Umformsicken 5 und/oder 7 an dem Werkzeugoberteil 3 und/oder dem Werkzeugunterteil 4. Im vorliegenden Fall ist jeweils das Werkzeugoberteil 3 mit den Umformsicken 5 dargestellt, die Anordnung gilt jedoch selbstverständlich auch für die Umformsicken 7 des Werkzeugunterteils 4.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 sind die Umformsicken 5 und 7 und die sich zwischen den Umformsicken 5 und 7 befindlichen Ausnehmungen 6 und 8 auf jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 angeordnet. Dasselbe gilt für die Ausführungsform von Fig. 11, bei welcher die Umformsicken 5 und 7 sowie die Ausnehmungen 6 und 8 auf der Längsseite anstatt, wie bei Fig. 10, auf der Breitseite des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 angeordnet sind. In ähnlicher Weise sind auch die Ausführungsformen der Figuren 12 - 15 ausgebildet, wobei hier die Umformsicken 5 und 7 sowie die Ausnehmungen 6 und 8 in Längsrichtung derselben gebogen sind.
Bei den Ausführungsformen der Vorrichtung 1 gemäß den Figuren 16, 17, 18 und 19 sind die Umformsicken 5 und 7 und die sich zwischen den Umformsicken 5 und 7 befindlichen Ausnehmungen 6 und 8 auf insgesamt vier Seiten des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 angeordnet. Hierbei liegen jeweils zwei der vier Seiten einander gegenüber. Ähnlich wie bei den Ausführungsformen der Figuren 10 - 15 können auch hier sowohl gerade als auch über ihre Länge gebogene Umformsicken 5 und 7 sowie Ausnehmungen 6 und 8 zum Einsatz kommen.
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 von Fig. 20 sind die Umformsicken 5 und 7 sowie die Ausnehmungen 6 und 8 auf drei Seiten des Werkzeugoberteils 3 und des Werkzeugunterteils 4 so angeordnet, dass sie eine Dreiecksform bilden. Eine ähnliche geschlossene Form der Umformsicken 5 und 7 ist auch bei der Ausführungsform von Fig. 21 erkennbar, bei welcher die Umformsicken 5 und 7 sowie die sich zwischen denselben befindlichen Ausnehmungen 6 und 8 kreisförmig an dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 angeordnet sind. Selbstverständlich sind auch vollkommen andere, insbesondere an die Form des Werkstücks 2 angepasste Anordnungen der Umformsicken 5 und 7 sowie der Ausnehmungen 6 und 8 denkbar.
In den Figuren 22, 23 und 24 ist eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 dargestellt, bei welcher zwischen den Umformsicken 5 und dem Werkzeugoberteil 3 jeweilige Unterlegplatten 13 angeordnet sind, durch welche die Eindringtiefe der Umformsicken 5 in das Werkstück 2 beeinflusst werden kann, wenn unterschiedlich hohe Unterlegplatten 13 eingesetzt werden. Gegebenenfalls könnten die Unterlegplatten 13 auch an dem Werkzeugunterteil 4 vorgesehen sein. Auch ohne die Unterlegplatten 13 können die Umformsicken 5 und 7 abnehmbar an dem Werkzeugoberteil 3 bzw. dem Werkzeugunterteil 4 angebracht sein.
Des weiteren weist die Vorrichtung 1 gemäß der Figuren 22 - 24 ein zwischen dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 einerseits und der Werkstückauflage 2a andererseits angeordnetes, insbesondere mittels wenigstens einer Gasdruckfeder gefedertes Niederhalterelement 14 auf, welches in der Lage ist, die Umschlingung des Werkstücks 2 zu verbessern. In nicht dargestellter Weise können auch in einer oder mehreren der Ausnehmungen 6 und/oder 8 derartige Niederhalterelemente vorgesehen sein.
Bei der in den Figuren 25, 26 und 27 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist wiederum das Tiefziehwerkzeug 10 vorgesehen, mittels welchem das Werkstück 2 bei seiner Bearbeitung nicht nur eben streckgezogen, sondern nach dem ebenen Streckziehen zusätzlich noch tiefgezogen wird. In diesem Zusammenhang kann die dem Tiefziehwerkzeug 10 nächstliegende Umformsicke 5 als Ziehring ausgebildet sein.
Die unter Bezugnahme auf die Figuren 2 - 4 und die unter Bezugnahme auf die Figuren 5 - 7 beschriebenen Ausführungsformen können mit sämtlichen Ausführungsformen der Figuren 10 - 21 kombiniert werden. Bei den Ausführungsformen gemäß der Figuren 17 und 18 ist besonders vorteilhaft, dass durch die freigeschnittenen Ecken zwischen den einzelnen Umformsicken 5 und 7 verhindert wird, dass sich das Werkstück 2 zwischen dem Werkzeugoberteil 3 und dem Werkzeugunterteil 4 verkanten und somit die Vorrichtung 1 einklemmen kann.

Claims

Vorrichtung (1) zum ebenen Streckziehen von Werkstücken (2), mit einem Werkzeugoberteil (3) und einem mit dem Werkzeugoberteil (3) in Eingriff gehenden Werkzeugunterteil (4), welche relativ zueinander beweglich sind, wobei sowohl das Werkzeugoberteil (3) als auch das Werkzeugunterteil (4) jeweils auf wenigstens zwei Seiten jeweils wenigstens zwei voneinander beabstandete Umformsicken (5,7) aufweist, welche in jeweilige korrespondierende Ausnehmungen (6,8) des Werkzeugunterteils (4) oder des Werkzeugoberteils (3) eingreifen,
wobei
die Umformsicken (5,7) des Werkzeugoberteils (3) und/oder des Werkzeugunterteils (4) so ausgelegt sind, dass sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit den Ausnehmungen (6,8) des Werkzeugunterteils (4) und/oder des Werkzeugoberteils (3) in Eingriff gehen, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Werkstück (2) zugewandten Kanten der Umformsicken (5,7) mit Radien versehen sind, die eine Größe von 1 - 20 mm, insbesondere von 2 - 10 mm, aufweisen, und dass die zuerst mit der korrespondierenden Ausnehmung (6,8) in Eingriff gehende Umformsicke (5,7) einen kleineren Radius aufweist als die zuletzt mit der korrespondierenden Ausnehmung (6,8) in Eingriff gehende Umformsicke (5,7).
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) und die sich zwischen den Umformsicken (5,7) befindlichen Ausnehmungen (6,8) auf jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugoberteils (3) und des Werkzeugunterteils (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) und die sich zwischen den Umformsicken (5,7) befindlichen Ausnehmungen (6,8) auf insgesamt vier Seiten des Werkzeugoberteils (3) und des Werkzeugunterteils (4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei der vier Seiten einander gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) und die sich zwischen den Umformsicken (5,7) befindlichen Ausnehmungen (6,8) auf drei Seiten des Werkzeugoberteils (3) und des Werkzeugunterteils (4) in Dreiecksform angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) und die sich zwischen den Umformsicken (5,7) befindlichen Ausnehmungen (6,8) kreisförmig an dem Werkzeugoberteil (3) und dem Werkzeugunterteil (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Höhe der Umformsicken (5,7) 20 - 120 mm beträgt, wobei sich die Höhe der Umformsicken (5,7) über die Länge derselben verändert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Höhe der Umformsicken (5,7) auf jeder einzelnen Seite des Werkzeugoberteils (3) und/oder des Werkzeugunterteils (4) unterschiedlich ist, wobei der Höhenunterschied zwischen einander benachbarten Umformsicken (5,7) 5 - 30 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) an der Außenseite des Werkzeugoberteils (3) und/oder des Werkzeugunterteils (4) höher sind als an der Innenseite, oder dass die Umformsicken (5,7) an der Innenseite des Werkzeugoberteils (3) und/oder des Werkzeugunterteils (4) höher sind als an der Außenseite.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite der Umformsicken (5,7) 10 - 40 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) in Längsrichtung gebogen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den Umformsicken (5,7) und dem Werkzeugoberteil (3) und/oder dem Werkzeugunterteil (4) jeweilige Unterlegplatten (13) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umformsicken (5,7) mit einer Beschichtung versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Zwischenraum (9) zwischen den Umformsicken (5,7) ein Tiefziehwerkzeug (10) angeordnet ist, dass in wenigstens einer Ausnehmung (6,8) ein gefedertes Niederhalterelement (14) vorgesehen ist, und dass die dem Tiefziehwerkzeug (10) nächstliegende Umformsicke (5,7) als Ziehring ausgebildet ist.