DE10058589A1 - Verfahren und Vorrichtung zur beidseitigen Halterung von Bauteilen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur beidseitigen Halterung eines flächenhaften, plastisch verformbaren Bauteils entlang eines Randbereiches, welches anschließend in einem Formwerkzeug verpresst wird, wird durch ein fluidisches Druckmittel auf mindestens einer Seite des Bauteil-Randbereichs eine hydrostatische Trägerschicht erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beidseitigen Halterung eines flächen­ haften, plastisch verformbaren Bauteils, insbesondere eines Blechteils, entlang eines Randbereiches, wobei das Bauteil anschließend in einem Formwerkzeug verpresst wird, sowie eine dafür geeignete Bauteilhalterung.

Bevor ein Bauteil, z. B. ein Blechteil, in einer Presse durch ein Formwerkzeug umgeformt werden kann, wird es am Rand durch eine Bauteilhalterung beidsei­ tig eingespannt. Da das umzuformende Bauteil während des Ziehvorganges auch aus dem derart eingespannten Randbereich nachgezogen wird, erzeugt eine solche Halterung Reibungskräfte und schränkt damit die Ziehtiefe ein. Die richtige Wahl des Einspanndrucks ist ohnehin ein Problem, da bei zu geringem Druck Faltenbildung im Bauteil auftritt und bei zu hohem Druck der Werkstoff nicht mehr nachfließen kann und im Extremfall reißt. Auch ergeben sich auf­ grund der relativ hohen Einspannkräfte Beschädigungen auf der Bauteiloberflä­ che. Zur Verminderung der Reibung wird im allgemeinen ein Schmiermittel auf das Bauteil aufgebracht; eine Beschädigung der Oberfläche kann jedoch damit nicht vermieden werden. Außerdem ist die Beseitigung des Schmiermittels ziemlich aufwendig, wenn nach dem Ziehvorgang die Oberfläche des Bauteiles weiter bearbeitet, z. B. lackiert werden soll.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur beidseitigen Halterung eines flächenhaften, plastisch verformbaren Bauteils, insbesondere eines Blechteils, entlang eines Randbereiches zu schaffen, bei welchen die Oberfläche des Bauteils nicht beschädigt wird und welche zusätz­ lich die Ziehtiefe erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 gelöst; eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Bauteilhalte­ rung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 gekennzeichnet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter Verzicht auf den üblichen Schmiermittelauftrag eine unmittelbare Berührung der Oberflächen der Bauteil­ halterung und des zu bearbeitenden Bauteils zumindest auf einer Bauteilseite ohne Verminderung der Haltekräfte senkrecht zur Bauteiloberfläche dadurch vermieden, dass zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Halterung und des Bauteils mit Hilfe eines fluidischen Druckmittels eine hydrostatische Träger­ schicht erzeugt wird. Dies kann entweder, falls z. B. nur eine Seite des Bauteil­ randes unbeschädigt bleiben soll, nur einseitig geschehen oder auf beiden Seiten des Bauteilrandes, falls z. B. die Reibung zwischen Bauteil und Halterung auf ein Minimum beschränkt werden soll.

Das fluidische Druckmittel zur Erzeugung der hydrostatische Trägerschicht kann entweder einer separaten Druckmittelquelle, zum Beispiel einer Hoch­ druckpumpe, oder bei Verwendung einer hydromechanischen Umformpresse in besonders vorteilhafter Weise direkt dem Flüssigkeitskissen, welches das Bauteil gegen das Formwerkzeug drückt, entnommen werden. Insbesondere im letztgenannten Fall wird die Umformung von hochfesten Werkstoffen verein­ facht, so dass die Wandstärken bei Strukturteilen reduziert werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Bauteilhalterung einer hydro­ mechanischen Umformpresse mit einseitiger hydrostatischer Trä­ gerschicht; und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Bauteilhalterung einer hydro­ mechanischen Umformpresse mit beidseitiger hydrostatischer Trägerschicht.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Bauteil 1, z. B. ein Karosserieblech, an seinem Randbereich 1.1 zwischen einem unteren, stationä­ ren Blechhalter 2.1 und einem oberen, absenkbaren Blechhalter 2.2 einer Bau­ teilhalterung einer an sich bekannten und daher nicht näher gezeigten hydro­ mechanischen Umformpresse eingespannt. Einer der Blechhalter, im gezeigten Fall der obere Blechhalter 2.2, weist in einem Teil der Anpressfläche, welche nicht mehr auf den Rand 1.1 des Bauteils 1 zu liegen kommt, einen Abstand­ halter 2.3 sowie eine Dichtung 2.4 zum gegenüberliegenden Blechhalter 2.1 auf, wobei der Abstandhalter 2.3 höher als die Wandstärke des Bauteiles 1 ist und damit die Dicke einer hydrostatischen Trägerschicht 3 bestimmt, welche in der Größenordnung von zehntel Millimetern liegt. Die hydrostatische Träger­ schicht 3 wird nach dem Absenken des Blechhalters 2.2 durch ein Flüssigkeits­ kissen 4 aufgebaut, welches das Bauteil 1 gegen das Formwerkzeug, hier einen Formstempel 5, drückt. Das Flüssigkeitskissen 4 kann aus einer fluidischen Druckmittelquelle P gespeist werden. Der Druck in der Trägerschicht 3 sowie im Flüssigkeitskissen 4 ist im gezeigten Fall nahezu identisch und beträgt etwa 100 bar.

Wahlweise kann auch auf die Dichtung 2.4 verzichtet und eine geregelte Flüs­ sigkeitsleckage aus der Trägerschicht 3 über nicht gezeigte Durchlässe im Ab­ standhalter 2.3 zugelassen werden.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Bauteil 6, z. B. wie in Fig. 1 ein Karosserieblech, zur plastischen Verformung in einer hydro­ mechanischen Umformpresse an seinem Rand 6.1 zwischen den Spannflächen eines stationären und eines absenkbaren Blechhalters 7.1 und 7.2 einer Blech­ halterung eingespannt. Zwischen den Spannflächen und beiden Seiten des Bauteilrandes 6.1 werden jeweils hydrostatische Trägerschichten 8.1 und 8.2 aufgebaut. Das Druckmittel für diese Trägerschichten 8.1, 8.2 kann wiederum einem Flüssigkeitskissen 9 entnommen werden, welches beim Absenken des Formstempels 10 aufgebaut wird. Der Einspanndruck des Blechhalters 7.2 wird dabei so geregelt, dass er mit den Drücken in den Trägerschichten 8.1 und 8.2 im Gleichgewicht ist.

Damit sich der Bauteilrand 6.1 während des Aufbaus der Trägerschichten 8.1 und 8.2 aus dem Flüssigkeitskissen 9 nicht sofort an die Spannfläche des Blechhalters 7.2 angelegt, kann eine zusätzliche Druckmittelzufuhr in die Trä­ gerschicht 8.2, beispielsweise über eine Bohrung 7.3 im Blechhalter 7.2 vorteil­ haft sein; unter Umständen kann auch schon eine zusätzliche Dichtung 7.4 zwi­ schen dem Blechhalter 7.2 und dem Bauteilrand 6.1 dafür ausreichen. Auch eine Dichtung 7.5 zwischen den Blechhaltern 7.1 und 7.2 kann zur Vermeidung eines größeren Druckabfalls in den hydrostatischen Trägerschichten 8.1 und 8.2 vorteilhaft sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in analoger Weise auch auf andere Verfahren zur plastischen Verformung von flächenhaften Bauteilen, z. B. auf herkömmliche Tiefziehpressen, anwenden. Insbesondere können für den Auf­ bau der hydrostatischen Trägerschichten eine oder mehrere separate Druck­ mittelquellen verwendet werden, wobei es sich dann empfiehlt, den Bauteilrand auf beiden Seiten gegen die Formwerkzeuge abzudichten. Für die hydrostati­ schen Trägerschichten kann grundsätzlich jedes fluidische Druckmittel, im ein­ fachsten Fall auch Wasser, verwendet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur beidseitigen Halterung eines flächenhaften, plastisch ver­ formbaren Bauteils, insbesondere eines Blechteils, entlang eines Randbe­ reiches, wobei das Bauteil anschließend in einem Formwerkzeug umge­ formt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein fluidisches Druckmittel auf mindestens einer Seite des Bauteil- Randbereichs eine hydrostatische Trägerschicht erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Druckmittel dem Flüssigkeitskissen einer hydromechani­ schen Umformpresse entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des fluidischen Druckmittels in Abhängigkeit von dem formge­ benden Pressdruck des Formwerkzeugs einstellbar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des fluidischen Druckmittels zumindest annähernd dem form­ gebenden Pressdruck des Formwerkzeugs entspricht.

5. Bauteilhalterung für ein Formwerkzeug zum plastischen Umformen von flächenhaften Bauteilen, insbesondere Blechteilen, wobei das Bauteil in seinem Randbereich zwischen zwei der Kontur des Bauteils entsprechen­ den Flächen eingespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der einspannenden Flächen eine hydrostatische Träger­ schicht (3; 8.1, 8.2) aufweist.

6. Bauteilhalterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der einspannenden Flächen um die Dicke zumindest einer hydrostatischen Trägerschicht (3; 8.1, 8.2) größer als die Dicke des Bau­ teilrandes (1.1; 6.1) ist und der so entstehende Zwischenraum zwischen dem Bauteil (1, 6) und zumindest einer einspannenden Fläche mit einer fluidischen Druckmittelquelle (P) in Verbindung steht.

7. Bauteilhalterung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelquelle für zumindest eine hydrostatische Trägerschicht (3; 8.1, 8.2) das Flüssigkeitskissen (4; 9) einer hydromechanischen Um­ formpresse ist.