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EP2701862B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung flanschbehafteter ziehteile mit gleichzeitigem beschnitt - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung flanschbehafteter ziehteile mit gleichzeitigem beschnitt Download PDF

Info

Publication number
EP2701862B1
EP2701862B1 EP12717670.9A EP12717670A EP2701862B1 EP 2701862 B1 EP2701862 B1 EP 2701862B1 EP 12717670 A EP12717670 A EP 12717670A EP 2701862 B1 EP2701862 B1 EP 2701862B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
region
blank
cutting edge
drawing die
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12717670.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2701862A1 (de
Inventor
Thomas Flehmig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP2701862A1 publication Critical patent/EP2701862A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2701862B1 publication Critical patent/EP2701862B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/30—Deep-drawing to finish articles formed by deep-drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/16—Additional equipment in association with the tools, e.g. for shearing, for trimming

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing flanged drawn parts from a flat and / or preformed metal board using a drawing die with at least one cutting edge, a blank holder and a drawing die, wherein the drawing die a frame portion, a flange portion and a support area for has the board, the board placed on the support area of the drawing die and formed by retracting the draw punch in the drawing die in the drawn part and simultaneously cut at the flange.
  • the invention relates to a device for producing flanged drawn parts with a drawing punch, which has at least one cutting edge, at least one hold-down and a drawing die with a flange portion in which the flange is formed, a frame portion and bottom portion, in which Zargen- and bottom portion formed and a support area for the board before the drawing process.
  • Deep-drawing presses do not have a high-precision tool guide, so that trimming operations in such presses are not possible or can only be carried out very difficult and expensive.
  • WO 2008/025387 A1 discloses a method and a tool for hot working a circuit board, wherein cutting elements are provided in the dies of the tool. With the cutting elements, a trimming of the workpiece can be carried out simultaneously with the drawing process.
  • the DE 10 2006 026 805 A1 discloses an apparatus and method for hot working a semi-finished product having a die, a punch and a blank holder.
  • a cutting device is provided on the punch and die, which cuts the semi-finished during forming.
  • the present invention has therefore set itself the task of providing a method and an apparatus for producing flanged drawn parts with process-integrated trimming, which or a simpler construction of the tool, a self-centering system and at the same time a process-reliable, dimensionally accurate production of allows flange-drawn parts.
  • the object of a method is achieved in that the Bearing area increased relative to the flange and fixed, wherein the height difference corresponds to at least the wall thickness of the formed sheet, during the retraction of the drawing die in the drawing die the cutting punch provided on the cutting edge with a provided at the transition between support area and flange area rounding, so that over the flange area projecting areas of the board are separated during the further drawing process.
  • the support area is raised in relation to the flange area and formed in a fixed manner, so that the tool as a whole can be of considerably simplified construction. Because the height difference between the support area and the flange area of the die corresponds at least to the thickness of the board, a perfect cutting process with the cutting edge of the drawing punch or the drawing die can be ensured. In addition, the fact that the at least one provided on the drawing punch Cutting edge engages with the provided between the support portion and flange portion rounding before completion of the drawing process, allows, in contrast to the conventional method, the flange portion is cut before the completion of the drawing operation.
  • the method thus allows a particularly simple design of the tool, which manages without height-shifting areas and offers high flexibility of the arrangement of the flange.
  • the infeed of the board during the drawing process can be controlled or adjusted via the height difference between the support area and the flange area as well as over the flange area width.
  • the material flow during the drawing process and trimming is easily controllable in that the hold-down presses the region of the board to be severed during the drawing process and trimming the region of the board to be cut off onto the support region of the drawing die.
  • the tensile load of the board during trimming thereby adjusted and thus influence the Cutting quality are taken.
  • the semifinished product can in particular be clamped and stretched wrinkle-free.
  • the rounding along the cutting line has a varying engagement height with the cutting edge of the drawing punch, wherein the board is continuously cut during the retraction of the draw punch into the drawing die, starting from the areas of the curves which are first engaged with the cutting edge of the drawing punch becomes.
  • the cutting forces and the cutting stroke can be reduced significantly.
  • the engagement height varying along the cutting line with the cutting edge of the drawing punch of the rounding ensures that the cutting edge of the drawing punch comes into engagement with the round at different timings of the drawing punch, so that the trimming of the board respectively first into the first engaged Begins areas of rounding and then propagates continuously towards the other areas.
  • the cutting line formed by the rounding with the cutting edge can then have, for example, a wavy course or an inclined course.
  • the rounding has a radius of at least 0.5 mm.
  • a cutting edge with a maximum radius of 0.5 mm.
  • the tool Due to the interaction of the cutting edge (sharp edge) with the rounding, the tool is self-centering and thus positively influences the cutting quality.
  • the dimensional accuracy of the manufactured, flanged drawn parts can be further improved in a further embodiment of the method according to the invention that the board is pulled into a preform before pulling in the drawing die in a Vorziehgesenk and the preformed board provides a surplus of material, so that upon reaching the end position of the Drawing die the finished shaped and trimmed board is calibrated.
  • the excess material can preferably be provided in the bottom region and / or in the drawing radius.
  • the process can be further improved by hot-working the board in the drawing die.
  • this is also optional for the preforming process.
  • the blanks are heated to austenitizing temperature, thermoformed and rapidly cooled so that the drawn part is press hardened.
  • lower forming forces result, on the other hand, a structure which is advantageous for the forming and which permits large degrees of deformation.
  • the hot forming is used in blanks made of higher-strength or ultrahigh-strength steels, for example of the 22MnB5 type.
  • the method according to the invention it is also possible, according to a further embodiment of the method according to the invention, to leave material along the cutting line, preferably in the form of webs, in other words. to produce an interrupted cutting line, whereby the drawn part is at least partially still connected to the trim area and at the same time can be removed from the tool (scrap removal via webs). In a further separation process, the cut area can be separated from the good part.
  • a slit semifinished product which has at least one slot, preferably at least two slits in the trimming area, which extends from an edge of the semi-finished product to the cutting line, whereby the trimming area is divided into several individual parts during the trimming (Scrap division) and thus the bad part can be removed more easily from the tool, for example by means of scrap chutes.
  • the object is achieved by a device in that the support area is increased and fixed with respect to the flange area, wherein the height difference between the support area and the flange portion of the drawing die corresponds at least to the wall thickness of the board to be formed, between Supporting portion and the flange portion is provided a rounding, which is in engagement with a cutting punch provided on the cutting edge and allows trimming of the board during the drawing process.
  • the device according to the invention does not require a height-adjustable drawing die, so that the costs for the production of the train can be significantly reduced.
  • the difference in height between the support area of the board and the flange area allows the flange of the drawn part to be formed very precisely into the flange area after it has been trimmed.
  • the device allows a greater flexibility with respect to the orientation of the flange portion relative to the frame portion is achieved. The cost-effective tool with its simple design reduces wear and thus the cost of producing precise, flanged drawing parts.
  • the indentation of the flange area of the drawn part can be controlled or adjusted via the height difference or over the flange width.
  • a larger height difference between support area and flange area allows more material to be provided here and the flange area to have less feed.
  • a minimum indentation must be ensured so that the drawn drawn part can still be removed from the tool.
  • the rounding has an inlet radius of at least 0.5 mm.
  • the precision of trimming the flange of the drawn part is improved in that the cutting edge of the drawing punch has a maximum radius of 0.5 mm.
  • the rounding along the cutting line on a varying engagement height with the cutting edge so that the cutting edge at the beginning of the cutting process only point or area with the rounding engaged.
  • the rounding which varies in its engagement height with the cutting edge, permits a continuous trimming along the cutting line by retracting the drawing punch into the drawing die.
  • the cutting forces and the cutting impact during the drawing process are significantly reduced.
  • the device according to the invention can be further improved in that the support area is connected to the drawing die in a highly precise manner, for example via a pinning, or is formed integrally with the drawing die. If the support area is formed integrally with the drawing die, the drawing die can be produced particularly inexpensively. On the other hand, there are significant advantages in the pinning of the support area with the drawing die in terms of maintenance. In this case, it is possible to replace the support area and possibly rework the rounding or cutting edge of the drawing die in a simple manner.
  • FIG. 1 a first embodiment of a device according to the invention for the production of flanged drawing parts with a drawing punch 1, a drawing die 2 with a flange 3, in which the flange is formed, a frame portion 4 and a bottom portion 5, in which the Zargen- or bottom portions of the drawn part formed be and a support area 6 for supporting the board before the drawing process.
  • the Device on a hold-7 and a rounding 8 between support area 6 and the flange portion 3.
  • the rounding has an inlet radius of at least 0.5 mm, so that the material from the support area 6 can flow unhindered into the flange area.
  • the support area 6 is raised relative to the flange area 3 and formed fixed.
  • h indicates the height difference between the supporting area for the drawing board of the drawing die 6 and the flange area 3 of the drawing die. In the embodiment shown, h is slightly larger than the board thickness.
  • the directional arrows each indicate the direction of movement of the blank holder 7 and the drawing punch 1.
  • the drawing punch 1 also has a cutting edge 9, which preferably has a radius of 0.05 mm. As in Fig. 1 As shown, in the drawing process, the blank 10 is pulled into the drawing die until the cutting edge 9 engages the rounding 8. Preferably, the hold-down is shut down at the beginning of the drawing process, so that it presses the board 10 against the support area 6 of the board. By this measure, the flow of material can be additionally controlled during the drawing process.
  • the drawing punch 1 moves the drawing punch 1, as in Fig. 2 shown, in the end position, the circuit board is cut due to the engagement of the cutting edge 9 of the drawing punch 1 with the rounding 8 of the support portion 6, so that over the flange portion 3 protruding parts of the board 10 are separated from this.
  • the drawing die 2 is particularly simple design and still allows deep drawing with simultaneous trimming of the board.
  • the support area 6 is in the present embodiment formed integrally with the drawing die, which corresponds to a particularly simple embodiment.
  • Fig. 3 now shows in a schematic sectional view of a half of a device 11 for producing a preformed circuit board 12, which provides, for example in the bottom area a surplus of material.
  • the device 11 for producing a preformed circuit board also consists of a die 13 and a drawing punch 14 and a hold-down 15.
  • the preformed board 12 inserted in a device can not only be drawn to the final shape, but also circumcised and calibrated simultaneously.
  • the preformed board 12 can not only be drawn to the final shape, but also circumcised and calibrated simultaneously.
  • the drawing die 2 provided in the bottom region 5 of the drawing die excess material of the preformed board.
  • a cutting edge 8 'and the drawing punch 1 a rounding 9' are provided.
  • Fig. 5 shows schematically a device in the final position of the drawing die with calibrated, preformed board 12. The insertion of the board in the flange area is minimal and thus the drawn part so very accurate.
  • Fig. 6 the rounding 8 between support area 6 and flange area 3 is shown schematically along its section line 8b.
  • the section line 8b of the rounding 8 has a wave-shaped course, so that the cutting edge 9 of the drawing punch at the beginning of the cutting process only point or partially with the rounding 8 engages and the board can be continuously cut by retracting the drawing punch in the drawing die.
  • 8a the target section contour of the rounding 8 is designated, which corresponds to the desired dimension of the board.
  • the representation in Fig. 6 is not to scale. About a calibration, such as in 4 and 5 shown, the rounding can be easily corrected in one step.
  • a sawtooth or a linear profile of the engagement height of the rounding can be used.
  • Fig. 7 has on the left side of the rounding 8 a small inlet radius, for example, 1 mm.
  • the inlet radius is significantly larger, for example, 5 mm. Accordingly, the cutting edge initially engages the left side first and continues its cut to the right side by retracting the draw punch into the die.
  • the cutting gaps which are provided between the cutting edge 9, 8 'and rounding 8, 9', are preferably 0.05 mm to a maximum of 0.2 mm in order to ensure a particularly precise trimming of the board.
  • the cutting edge of the drawing punch preferably has a maximum radius of 0.5 mm, in order to also ensure a particularly precise cutting process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen aus einer ebenen und/oder vorgeformten Platine aus Metall unter Verwendung eines Ziehstempels mit mindestens einer Schneidkante, eines Niederhalters und eines Ziehgesenks, wobei das Ziehgesenk einen Zargenbereich, einen Flanschbereich sowie einen Auflagebereich für die Platine aufweist, die Platine auf den Auflagebereich des Ziehgesenks aufgelegt und durch Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk in das Ziehteil umgeformt und gleichzeitig am Flanschbereich beschnitten wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen mit einem Ziehstempel, welcher mindestens eine Schneidkante aufweist, mindestens einem Niederhalter und einem Ziehgesenk mit einem Flanschbereich, in welchem der Flansch geformt wird, einem Zargenbereich und Bodenbereich, in welchem Zargen- und Bodenbereich geformt werden sowie einem Auflagebereich für die Platine vor dem Ziehvorgang.
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen bekannt, mit welchen aus einer ebenen Platine Ziehteile durch Tiefziehen und Beschneiden in einem Arbeitshub hergestellt werden können. So ist aus dem Fachbuch "Schnitt-, Stanz- und Ziehwerkzeuge", Öhler und Kaiser, 8. Auflage (2001) bekannt, das Ziehgesenk, welches den Bodenbereich, Zargenbereich und Flanschbereich des herzustellenden Ziehteils umfasst, höhenverschiebbar auszuführen, um nach dem durchgeführten Ziehvorgang das fertige Ziehteil am Flansch zu beschneiden, so dass im Ergebnis das gewünschte, flanschbehaftete Ziehteil in einem Arbeitshub des Ziehstempels gefertigt werden kann. Ein entsprechendes Ziehgesenk ist in dem genannten Fachbuch auf Seite 429 dargestellt. Aufgrund des höhenverschiebbaren Ziehgesenks ist der Aufbau des aus dem Stand der Technik bekannten Schneid-Zug-Werkzeugs jedoch relativ komplex. Ferner gibt es bereits im Stand der Technik Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur Herstellung von Ziehteilen mit integriertem Beschnitt, welche zur Vermeidung eines Schabens des Flanschbereichs an der Schneidkante des Ziehstempels den Schneidvorgang in einem Streckziehschritt der Platine durchführen, so dass beim Schneidvorgang das Material unter starker Zugbelastung steht und der Flanschbereich nach dem Schnitt entsprechend nachläuft. Aufgrund des relativ unkontrollierten Nachlaufens des Flanschbereichs können so hergestellte Ziehteile nicht mit hoher Prozesssicherheit maßgenau gefertigt werden. Schließlich besteht ein weiteres Problem darin, dass der Flanschbereich zusätzlich schräg zum Zargenbereich verlaufen muss, um ein Schaben an der scharfen Schneidkante zu vermeiden. Ein oft gewünschter rechtwinkliger Verlauf des Flanschbereichs zum Zargenbereich ist nicht in einem Verfahrensschritt herstellbar.
  • Tiefziehpressen haben keine hochgenaue Werkzeugführung, so dass Beschnittoperationen in solchen Pressen nicht möglich sind oder nur sehr schwierig und aufwendig durchgeführt werden können.
  • Aus der US 6,038,910 A und der SU 1 003 970 A1 sind weitere Werkzeuge zum Tiefziehen von Platinen bekannt, welche auch einen Beschnitt durchführen können.
  • In der WO 2008/025387 A1 wird ein Verfahren und ein Werkzeug zum Warmumformen einer Platine offenbart, wobei Schneidelemente in den Matrizen des Werkzeuges vorgesehen sind. Mit den Schneidelementen kann gleichzeitig zu dem Ziehvorgang ein Beschnitt des Werkstücks vorgenommen werden.
  • Die DE 10 2006 026 805 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Warmumformen eines Halbzeugs mit einer Matrize, einem Stempel und einem Niederhalter. Eine Schneidvorrichtung ist an Stempel und Matrize vorgesehen, welche das Halbzeug während der Umformung beschneidet.
  • In der DE 10 2010 000 608 B3 wird eine Vorrichtung zum Ziehen von Bauteilen aus einer Platine beschrieben. Die Platine wird während des Umformens mit einer Einlaufkontur und einer Schneidkante beschnitten.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen mit prozessintegriertem Beschneiden zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche einen einfacheren Aufbau des Werkzeugs, ein sich selbstzentrierendes System und gleichzeitig eine prozesssichere, maßgenaue Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen ermöglicht.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe für ein Verfahren dadurch gelöst, dass der Auflagebereich gegenüber dem Flanschbereich erhöht und feststehend ausgebildet ist, wobei die Höhendifferenz mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine entspricht, während des Einfahrens des Ziehstempels in das Ziehgesenk die am Ziehstempel vorgesehene Schneidkante mit einer am Übergang zwischen Auflagebereich und Flanschbereich vorgesehenen Rundung in Eingriff kommt, so dass über den Flanschbereich überstehende Bereiche der Platine während des weiteren Ziehvorgangs abgetrennt werden.
  • Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß der Auflagebereich gegenüber dem Flanschbereich erhöht und feststehend ausgebildet, so dass das Werkzeug insgesamt deutlich vereinfacht aufgebaut sein kann. Dadurch, dass die Höhendifferenz zwischen Auflagebereich und Flanschbereich des Gesenks mindestens der Dicke der Platine entspricht, kann ein einwandfreier Schneidprozess mit der Schneidkante des Ziehstempels oder des Ziehgesenks gewährleistet werden. Zusätzlich wird dadurch, dass die mindestens eine am Ziehstempel vorgesehene Schneidkante mit der zwischen dem Auflagebereich und Flanschbereich vorgesehenen Rundung vor Beendigung des Ziehvorgangs in Eingriff kommt, ermöglicht, dass im Gegensatz zu dem konventionellen Verfahren der Flanschbereich vor Beendigung des Ziehvorgangs beschnitten wird. Das Verfahren ermöglicht insofern einen besonders einfachen Aufbau des Werkzeugs, welches ohne höhenverschiebbare Bereiche auskommt und bietet hohe Flexibilität der Anordnung des Flansches. Über den Höhenunterschied zwischen Auflagebereich und Flanschbereich sowie über die Flanschbereichsbreite kann darüber hinaus der Einzug der Platine während des Ziehvorgangs gesteuert bzw. eingestellt werden.
  • Gleichzeitig wird durch das Zusammenwirken zwischen der Schneidkante am Ziehstempel und der gegenüberliegender Rundung am Ziehgesenk nicht nur positiv Einfluss auf das Schnittergebnis genommen, sondern aufgrund des Selbstzentrierungseffektes der Vorteil erreicht, dass das Werkzeug in konventionellem Tiefziehpressen eingesetzt werden kann, die üblicherweise keine exakte und genaue Stempelführung aufweisen und dadurch der Aufbau des Werkzeugs einfach gehalten werden kann.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird der Materialfluss während des Ziehvorgangs und des Beschneidens dadurch gut steuerbar, dass der Niederhalter den abzutrennenden Bereich der Platine während des Ziehvorgangs und des Beschneidens der abzutrennende Bereich der Platine auf den Auflagebereich des Ziehgesenks drückt. Insbesondere kann die Zugbelastung der Platine während des Beschneidens hierdurch eingestellt und damit Einfluss auf die Schneidqualität genommen werden. Bei Verwendung eines breiten Niederhalters sowie einer breiten Auflagefläche des Ziehgesenks kann das Halbzeug insbesondere faltenfrei geklemmt und abgestreckt werden.
  • Gemäß einer nächsten Ausgestaltung des Verfahrens weist die Rundung entlang der Schnittlinie eine variierende Eingriffshöhe mit der Schneidkante des Ziehstempels auf, wobei die Platine ausgehend von den zuerst mit der Schneidkante des Ziehstempels in Eingriff stehenden Bereichen der Rundungen fortlaufend während des Einfahrens des Ziehstempels in das Ziehgesenk beschnitten wird. Im Unterschied zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei welchem das Beschneiden der Platine nach dem Ende des Ziehvorgangs auf der gesamte Länge der Schnittlinie gleichzeitig durchgeführt wird, können die Schnittkräfte und der Schnittschlag deutlich reduziert werden. Die entlang der Schnittlinie variierende Eingriffshöhe mit der Schneidkante des Ziehstempels der Rundung gewährleistet nämlich, dass die Schneidkante des Ziehstempels zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. Positionen des Ziehstempels in Eingriff mit der Rundung kommt, so dass das Beschneiden der Platine jeweils zunächst in den zuerst in Eingriff stehenden Bereichen der Rundung beginnt und sich dann fortlaufend in Richtung der weiteren Bereiche fortpflanzt. Die durch die Rundung mit der Schneidkante gebildete Schnittlinie kann dann beispielsweise einen wellenförmigen Verlauf oder einen geneigten Verlauf aufweisen.
  • Bevorzugst weist die Rundung einen Radius von mindestens 0,5 mm auf. Um die Präzision des Beschneidens der Platine während des Ziehvorgangs zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn eine Schneidkante mit einem Radius von maximal 0,5 mm verwendet wird.
  • Gleiches gilt auch für eine nächste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem ein Schneidspalt von 0,05 mm bis maximal 0,2 mm zwischen Rundung und Schneidkante des Ziehstempels eingehalten wird.
  • Aufgrund der Zusammenwirkung der Schneidkante (scharfe Kante) mit der Rundung ist das Werkzeug selbstzentrierend aufgebaut und beeinflusst dadurch positiv die Schnittqualität.
  • Die Maßhaltigkeit der hergestellten, flanschbehafteten Ziehteile kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch weiterverbessert werden, dass die Platine vor dem Ziehen im Ziehgesenk in einem Vorziehgesenk in eine Vorform gezogen wird und die vorgeformte Platine einen Materialüberschuss bereitstellt, so dass bei Erreichen der Endposition des Ziehstempels die fertig geformte und beschnittene Platine kalibriert wird. Der Materialüberschuss kann bevorzugt im Bodenbereich und/oder im Ziehradius zur Verfügung gestellt werden. Im Ergebnis kann durch diese zwei Arbeitsschritte, nämlich Vorformen und Endformen und Beschneiden ein hochmaßhaltiges, flanschbehaftetes Ziehteil mit einfachen Mitteln bereitgestellt werden.
  • Schließlich kann das Verfahren weiter dadurch verbessert werden, dass die Platine im Ziehgesenk warmumgeformt wird. Dies gilt selbstverständlich auch optional für den Vorformprozess. Beim Warmumformen werden die Platinen auf Austenitisierungstemperatur erwärmt, warm umgeformt und dabei schnell abgekühlt so dass das Ziehteil pressgehärtet ist. Beim Warmumformen generell ergeben sich einerseits geringere Umformkräfte, andererseits ein für die Umformung vorteilhaftes Gefüge, welches große Umformgrade zulässt. Insbesondere wird die Warmumformung bei Platinen aus höher- bzw. höchstfesten Stählen, beispielsweise vom Typ 22MnB5, verwendet.
  • Alternativ ist es auch gemäß einer weitern Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, entlang der Schnittlinie bereichsweise Material, vorzugsweise in Form von Stegen, stehen zu lassen, d.h. eine unterbrochene Schnittlinie zu erzeugen, wodurch das Ziehteil zumindest teilweise noch mit dem Beschnittbereich verbunden ist und zugleich aus dem Werkzeug entnommen werden kann (Schrottabfuhr über Stegen). In einem weiteren Trennprozess kann der Beschnittbereich von dem Gut-Teil abgetrennt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein "geschlitztes Halbzeug eingesetzt werden, das im Beschnittbereich mindestens einen Schlitz, vorzugsweise mindestens zwei Schlitze, aufweist, der von einer Kante des Halbzeugs bis zur Schnittlinie verläuft, wodurch während des Beschnitts der Beschnittbereich in mehrere Einzelteile zerfällt (Schrottzerteilung) und dadurch der Schlecht-Teil einfacher aus dem Werkzeug, beispielsweise über Schrottrutschen, entfernt werden kann.
  • Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch eine Vorrichtung dadurch gelöst, dass der Auflagebereich gegenüber dem Flanschbereich erhöht und feststehend ausgebildet ist, wobei die Höhendifferenz zwischen dem Auflagebereich und dem Flanschbereich des Ziehgesenks mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine entspricht, zwischen dem Auflagebereich und dem Flanschbereich eine Rundung vorgesehen ist, welche mit einer am Ziehstempel vorgesehenen Schneidkante in Eingriff steht und ein Beschneiden der Platine während des Ziehvorgangs ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kommt insofern ohne höhenverschiebbares Ziehgesenk aus, so dass die Kosten für die Erstellung des Werkzugs deutlich verringert werden können. Darüber hinaus erlaubt die Höhendifferenz zwischen dem Auflagebereich der Platine und dem Flanschbereich, dass der Flansch des Ziehteils sehr präzise in den Flanschbereich geformt werden kann, nachdem dieser beschnitten wurde. Zusätzlich ermöglicht die Vorrichtung, dass eine größere Flexibilität hinsichtlich der Ausrichtung des Flanschbereichs gegenüber dem Zargenbereich erzielt wird. Das kostengünstige Werkzeug mit seinem einfachen Aufbau verringert Verschleiß und damit auch die Kosten zur Herstellung von präzisen, flanschbehafteten Ziehteilen.
  • Entspricht die die Höhendifferenz zwischen dem Auflagebereich und dem Flanschbereich des Ziehgesenks mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine, kann der Einzug des Flanschbereichs des Ziehteils über die Höhendifferenz oder über die Flanschbereisbreite gesteuert bzw. eingestellt werden. Eine größere Höhendifferenz zwischen Auflagebereich und Flanschbereich ermöglicht, dass hier mehr Material bereitgestellt werden kann und der Flanschbereich einen geringeren Einzug aufweist. Selbstverständlich muss ein minimaler Einzug gewährleistet sein, so dass das gezogene Ziehteil noch aus dem Werkzeug entfernt werden kann.
  • Um die Schnittqualität bei Eingriff der Rundung mit der Schneidkante zu verbessern und um eine verbesserte Selbstzentrierung des Systems am Ziehstempel/Ziehgesenk zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Rundung einen Einlaufradius von mindestens 0,5 mm aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Präzision des Beschneidens des Flansches des Ziehteils dadurch verbessert, dass die Schneidkante des Ziehstempels einen Radius von maximal 0,5 mm aufweist.
  • Gleiches gilt auch für eine nächste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, gemäß welcher ein Schneidspalt zwischen der Schneidkante und der Rundung von 0,05 mm bis maximal 0,2 mm vorgesehen ist.
  • Um die Schneidkräfte aber auch den Schnittschlag während des Ziehvorgangs zu verringern, weist gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rundung entlang der Schnittlinie eine variierende Eingriffshöhe mit der Schneidkante auf, so dass die Schneidkante zu Beginn des Schneidvorgangs nur punkt- oder bereichsweise mit der Rundung in Eingriff steht.
  • Wie bereits zum Verfahren ausgeführt, ermöglicht beispielsweise die in ihrer Eingriffshöhe mit der Schneidkante variierende Rundung einen fortlaufenden Beschnitt entlang der Schnittlinie durch Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk. Im Ergebnis werden die Schneidkräfte und der Schnittschlag während des Ziehvorgangs deutlich verringert.
  • Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch weiterverbessert werden, dass der Auflagebereich mit dem Ziehgesenk hoch präzise, beispielsweise über eine Verstiftung, verbunden ist oder einstückig mit dem Ziehgesenk ausgebildet ist. Ist der Auflagenbereich einstückig mit dem Ziehgesenk ausgebildet, kann das Ziehgesenk besonders kostengünstig hergestellt werden. Andererseits ergeben sich deutliche Vorteile bei der Verstiftung des Auflagebereichs mit dem Ziehgesenk in Bezug auf die Wartung. In diesem Fall besteht nämlich die Möglichkeit, den Auflagebereich auszutauschen und eventuell die Rundung oder Schneidkante des Ziehgesenks auf einfache Weise nachzuarbeiten.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1
    in einer schematischen Schnittansicht eine Hälfte eines ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei noch nicht abgeschlossenem Ziehvorgang,
    Fig. 2
    das Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 bei Erreichen der Endposition des Ziehstempels,
    Fig. 3
    in einer schematischen Schnittansicht eine Hälfte eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Vorform in Endposition des Vorziehstempels,
    Fig. 4
    in einer schematischen Schnittansicht eine Hälfte eine Vorrichtung bei Verwendung der vorgeformten Platine aus Fig. 3,
    Fig. 5
    die Vorrichtung aus Fig. 4 bei Erreichen der Endposition des Ziehstempels,
    Fig. 6
    in einer schematischen Schnittansicht den Verlauf der Rundung des Auflagebereichs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
    Fig. 7
    in einer schematischen Schnittansicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer Einlaufkontur mit variierender Form.
  • Zunächst zeigt Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen mit einem Ziehstempel 1, einem Ziehgesenk 2 mit einem Flanschbereich 3, in welchem der Flansch geformt wird, einem Zargenbereich 4 und einem Bodenbereich 5, in welchen die Zargen- bzw. Bodenbereiche des Ziehteils geformt werden sowie einem Auflagebereich 6 zur Auflage der Platine vor dem Ziehvorgang. Daneben weist die Vorrichtung einen Niederhalter 7 sowie eine Rundung 8 zwischen Auflagebereich 6 und dem Flanschbereich 3 auf. Die Rundung weist einen Einlaufradius von mindestens 0,5 mm auf, so dass das Material aus dem Auflagebereich 6 ungehindert in den Flanschbereich fließen kann. Der Auflagebereich 6 ist gegenüber dem Flanschbereich 3 erhöht und feststehend ausgebildet. h zeigt die Höhendifferenz zwischen dem Auflagebereich für die Platine des Ziehgesenks 6 und dem Flanschbereich 3 des Ziehgesenks an. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist h etwas größer als die Platinendicke. Die Richtungspfeile zeigen jeweils die Bewegungsrichtung des Niederhalters 7 und des Ziehstempels 1 an.
  • Der Ziehstempel 1 weist zudem noch eine Schneidkante 9 auf, welche vorzugsweise einen Radius von 0,05 mm aufweist. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird bei dem Ziehvorgang die Platine 10 in das Ziehgesenk gezogen, bis die Schneidkante 9 mit der Rundung 8 in Eingriff kommt. Vorzugsweise wird zu Beginn des Ziehvorgangs der Niederhalter heruntergefahren, so dass dieser die Platine 10 gegen den Auflagebereich 6 der Platine drückt. Durch diese Maßnahme kann der Materialfluss während des Ziehvorgangs zusätzlich gesteuert werden.
  • Fährt der Ziehstempel 1, wie in Fig. 2 gezeigt, in die Endposition, so wird aufgrund des Eingriffs der Schneidkante 9 des Ziehstempels 1 mit der Rundung 8 des Auflagenbereichs 6 die Platine beschnitten, so dass über den Flanschbereich 3 überstehende Teile der Platine 10 von dieser abgetrennt werden. Wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist das Ziehgesenk 2 besonders einfach aufgebaut und erlaubt dennoch ein Tiefziehen mit gleichzeitigem Beschnitt der Platine. Der Auflagebereich 6 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Ziehgesenk ausgebildet, was einer besonders einfachen Ausgestaltung entspricht. Allerdings ist auch denkbar, den Auflagebereich 6 über einen austauschbaren Einsatz, welcher hoch präzise, beispielsweise über eine Verstiftung, mit dem Ziehgesenk verbunden ist, zu realisieren. In diesem Fall gelingt das Austauschen und Nacharbeiten der Rundung 8, welche selbstverständlich Verschleiß unterworfen ist, auf besonders einfache Art und Weise.
  • Fig. 3 zeigt nun in einer schematischen Schnittansicht eine Hälfte einer Vorrichtung 11 zur Herstellung einer vorgeformten Platine 12, welche beispielsweise im Bodenbereich einen Materialüberschuss bereitstellt. Die Vorrichtung 11 zur Herstellung einer vorgeformten Platine besteht ebenfalls aus einem Gesenk 13 und einem Ziehstempel 14 sowie einem Niederhalter 15.
  • Wird, wie in Fig. 4 und 5 schematisch dargestellt, die so vorgeformte Platine 12 in einer Vorrichtung eingelegt, so kann die vorgeformte Platine 12 nicht nur zur Endform gezogen, sondern auch gleichzeitig beschnitten und kalibriert werden. Hierfür sorgt der im Bodenbereich 5 des Ziehgesenks vorgesehene Materialüberschuss der vorgeformten Platine. Der Unterschied gegenüber der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung besteht darin, dass am Ziehgesenk 2 zwischen Auflagebereich 6 und Flanschbereich 3 eine Schneidkante 8' und am Ziehstempel 1 eine Rundung 9' vorgesehen sind.
  • Wie in Fig. 4. zeigt, dass der Eingriff der Schneidkante mit der Einlaufkontur vor Abschluss des Ziehvorgangs erfolgt.
  • Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung in Endposition des Ziehstempels mit kalibrierter, vorgeformter Platine 12. Der Einzug der Platine in den Flanschbereich ist minimal und das so hergestellte Ziehteil damit sehr maßgenau.
  • In Fig. 6 ist die Rundung 8 zwischen Auflagebereich 6 und Flanschbereich 3 entlang ihrer Schnittlinie 8b schematisch dargestellt. Die Schnittlinie 8b der Rundung 8 hat einen wellenförmigen Verlauf, so dass die Schneidkante 9 des Ziehstempels bei Beginn des Schneidvorgangs nur punkt- oder bereichsweise mit der Rundung 8 in Eingriff kommt und die Platine fortlaufend durch Einfahren des Ziehstempels in das Ziehgesenk beschnitten werden kann. Mit 8a ist die Sollschnittkontur der Rundung 8 bezeichnet, welche dem gewünschten Maß der Platine entspricht. Die Darstellung in Fig. 6 ist nicht maßstabsgerecht. Über ein Kalibrieren, wie beispielsweise in Fig. 4 und 5 dargestellt, kann die Rundung auf einfache Weise in einem Arbeitsschritt korrigiert werden.
  • Ferner sind auch andere Verläufe der Rundung möglich. Beispielsweise kann ein sägezahnförmiger oder auch ein linearer Verlauf der Eingriffshöhe der Rundung verwendet werden. Dies zeigt beispielsweise Fig. 7 schematisch. In Fig. 7 weist auf der linken Seite die Rundung 8 einen kleinen Einlaufradius, beispielsweise 1 mm auf. Auf der rechten Seite dagegen ist der Einlaufradius deutlich größer, beispielsweise 5 mm. Die Schneidkante kommt demnach zunächst mit der linken Seite zuerst in Eingriff und setzt ihren Schnitt zur rechten Seiten durch Einfahren des Ziehstempels in das Gesenk weiter fort.
  • Die Schneidspalte, welche zwischen Schneidkante 9, 8' und Rundung 8, 9' vorgesehen sind, betragen vorzugsweise 0,05 mm bis maximal 0,2 mm, um einen besonders präzisen Beschnitt der Platine zu gewährleisten. Darüber hinaus weist die Schneidkante des Ziehstempels vorzugsweise einen Radius von maximal 0,5 mm auf, um ebenfalls einen besonders präzisen Schneidvorgang zu gewährleisten. Im Ergebnis kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders präzise flanschbehaftete Ziehteile mit geringen Investitionskosten für das Gesenk bereitgestellt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen aus einer ebenen und/oder vorgeformten Platine (10,12) aus Metall unter Verwendung eines Ziehstempels (1) mit mindestens einer Schneidkante (9), eines Niederhalters (7) und eines Ziehgesenks (2), wobei das Ziehgesenk (2) einen Zargenbereich (4), einen Flanschbereich (3) sowie einen Auflagebereich (6) für die Platine (10) aufweist, die Platine (10) auf den Auflagebereich (6) des Ziehgesenks (2) aufgelegt und durch Einfahren des Ziehstempels (1) in das Ziehgesenk in das Ziehteil umgeformt und am Flanschbereich (3) beschnitten wird,
    wobei der Auflagebereich (6) gegenüber dem Flanschbereich (3) erhöht und feststehend ausgebildet ist, wobei die Höhendifferenz (h) zwischen Auflagebereich (6) und Flanschbereich (3) mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine (10,12) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einfahrens des Ziehstempels (1) in das Ziehgesenk (2) die am Ziehstempel (1) vorgesehene mindestens eine Schneidkante (9) mit einer am Übergang zwischen Auflagebereich (6) und Flanschbereich (3) vorgesehenen Rundung (8) in Eingriff kommt, so dass über den Flanschbereich (3) überstehende Bereiche der Platine (10,12) während des weiteren Ziehvorgangs abgetrennt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass während des Ziehvorgangs und des Beschneidens der Platine (10,12) der Niederhalter (7) den abzutrennenden Bereich der Platine (10,12) auf den Auflagebereich (6) des Ziehgesenks (2) drückt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung (8) entlang der Schnittlinie eine variierende Eingriffshöhe mit der Schneidkante (9) aufweist und die Platine (10, 12) ausgehend von den zuerst mit der Schneidkante (9) in Eingriff stehenden Bereichen der Rundung (8) fortlaufend während des Einfahrens des Ziehstempels (1) in das Ziehgesenk (2) geschnitten wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidkante (9) mit einem Radius von maximal 0,5 mm verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Schneidspalt von 0,05 mm bis maximal 0,2 mm zwischen Rundung (8) und Schneidkante (9) eingehalten wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (10, 12) vor dem Ziehen im Ziehgesenk (2) in einem Vorziehgesenk (11) in eine Vorform gezogen wird und die vorgeformte Platine (12) einen Materialüberschuss bereitstellt, so dass bei Erreichen der Endposition des Ziehstempels (1) die fertig geformte und beschnittene Platine (12) kalibriert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (10, 12) im Ziehgesenk (2) warm umgeformt wird.
  8. Vorrichtung zur Herstellung von flanschbehafteten Ziehteilen mit einem Ziehstempel (1), welcher mindestens eine Schneidkante (9) aufweist, mindestens einem Niederhalter (7) und einem Ziehgesenk (2) mit einem Flanschbereich (3), in welchem der Flansch geformt wird, einem Zargenbereich (4) und Bodenbereich (5), in welchem Zargen- und Bodenbereich geformt werden sowie einem Auflagebereich (6) für die Platine (10,12) vor dem Ziehvorgang,
    wobei der Auflagebereich (6) gegenüber dem Flanschbereich (3) erhöht und feststehend ausgebildet ist, wobei die Höhendifferenz (h) zwischen dem Auflagebereich (6) und dem Flanschbereich (3) des Ziehgesenks (2) mindestens der Wanddicke der umzuformenden Platine (10,12) entspricht,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Auflagebereich (6) und Flanschbereich (3) eine Rundung (8) vorgesehen ist, welche mit einer am Ziehstempel (1) vorgesehenen Schneidkante (9) in Eingriff steht und ein Beschneiden der Platine (10,12) während des Ziehvorgangs ermöglicht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung (8) einen Einlaufradius von mindestens 0,5 mm aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkante (9) einen Radius von maximal 0,5 mm aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Schneidspalt zwischen der Schneidkante (9) und der Rundung (8) von 0,05 mm bis maximal 0,2 mm vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung (8) entlang der Schnittlinie eine variierende Eingriffshöhe mit der Schneidkante (9) aufweist, so dass die Schneidkante (9) zu Beginn des Schneidvorgangs nur punkt- oder bereichsweise mit der Rundung (8) in Eingriff steht.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich (6) mit dem Ziehgesenk (1) hoch präzise verbunden oder einstückig mit dem Ziehgesenk (2) ausgebildet ist.
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