CH416520A - Verfahren und Einrichtung zum hydraulischen Tiefziehen - Google Patents

Description

      Verfahren    und     Einrichtung    zum     hydraulischen    Tiefziehen    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren  und eine     Einrichtung    zum hydraulischen Tiefziehen,  insbesondere von Blech, unter Verwendung eines  mit Flüssigkeit     gefüllten    Druckbehälters und eines       Ziehstempels,    über     den    das     Ziehteil    gegen     die    Flüs  sigkeit geformt wird, wobei das auf den Rand des  Druckbehälters .aufgelegte Ziehteil durch einen Nie  derhalter belastet wird.  



  Beim klassischen Ziehverfahren werden durch  Niederhalter belastete Ziehronden über eine Zieh  kante, meist einen Ziehring, durch einen Ziehstempel  in eine Negativform, eine sogenannte Matrize, hin  eingezogen und dadurch geformt.  



  Für dieses Verfahren ist es notwendig, den Zieh  stempel und die     Matrize    genau     einander    anzupassen,  was hohe Werkzeugkosten bedingt. Die damit er  reichbaren Ziehtiefen pro Zug sind verhältnismässig  klein, die Oberfläche     der        Ziehteile    wird stark be  ansprucht und die     Wandstärke    meist sehr ungleich  mässig geschwächt.  



  Zur Einsparung der Matrize ist es bekannt,  einen flüssigkeitsgefüllten     Druckbehälter    zu verwen  den, dessen oberer Rand durch einen Ziehring be  grenzt ist.     Unterhalb    des Ziehringes ist eine Dicht  manschette eingelegt, die sich an das über den  Ziehring durch den eindringenden Ziehstempel ge  formte     Ziehtefl    anlegt und damit die Flüssigkeit  gegen den Ziehring     abschliesst.    Der Ziehspalt zwi  schen dem Ziehring und dem Ziehstempel entspricht  dabei der Stärke des Ziehteiles.

   Durch diese be  kannte Massnahme     kann    zwar das Ziehwerkzeug  verbilligt werden, es verbleibt aber der Nachteil,  dass     die    Ziehtiefe bzw. das     Ziehverhältnie        wegen     des     .an    der     Ziehkante        auftretenden    hohen Reibung  betwertes stark begrenzt und das Ziehgut ungleich  mässig belastet wird. Mit dieser ,bekannten Ziehedn-    richturig ist es auch nicht möglich, konische Teile  zu     ziehen.     



  Ferner ist es bekannt, zur Vermeidung einer       Ziehkante        Ziehteile    gegen den Druck einer Flüssig  keit über einen Ziehstempel zu ziehen, wobei der  Flüssigkeitsbehälter durch eine das Ziehteil aufneh  mende     elastische        Abdeckung        geschlossen        ist.    Mit  dieser     bekannten    Einrichtung ergibt sich der     Voreil,     dass die Ziehkante in Fortfall kommt und die Zieh  teile damit gleichmässig beansprucht werden.

   Die  Abdeckung des Flüssigkeitsbehälters muss aber nun  so ausgelegt sein, dass sie     die    erheblichen, sich       beim:        Ziehvorgang        aufbauenden    Drücke voll auf  zunehmen vermag. Das bedingt eine verhältnismässig  grosse Dicke und Festigkeit für diese häufig als  Membrane ausgebildete Abdeckung. Die Stärke und       die        Festigkeit    dieser     Abdeckung    vermindert aber die  theoretisch erreichbare Ziehtiefe und die Konturen  schärfe wesentlich.

   Auch die Reibungsbeiwerte zwi  schen dem     Zieholl        und'    der     elastischen        Abdeckung          sind        verhälronismässig    gross, womit eine starke Be  anspruchung der Abdeckung verbunden ist.  



  Für die     Durchführung        düese#,        bekannten    Zieh  verfahrens sind     Sondermaschinen    erforderlich und       meist        auch        Sonderformen    für die     elastischen    Ab  deckungen.

   Der Verschleiss dieser Abdeckungen ist  insbesondere bei grösseren Ziehtiefen     verhältnismässig     gross,     was    das     Verfahren        zusätzlich        verteuert.    Dar  über     hinaus    können     mit        diesem        bekannen    Ver  fahren weder vorgezogene Teile nachgezogen wer  den, noch ist ein     Stülpziehen    möglich.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein  Ziehverfahren anzugeben, bei dem durch Vermei  dung einer Ziehkante die Reibungsbeiwerte stark  herabgesetzt, ohne Negativform gearbeitet und trotz  dem der Einsatz einer elastischen Membrane ver  mieden wird.      Bei einem Verfahren zum hydraulischen Tief  ziehen nach der     einleitend    beschriebenen Art wird  die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das Zieh  teil durch den Niederhalter gegen Randteile des  Druckbehälters dichtend gepresst und dann in einem  umlaufenden, spaltartigen Bereich zwischen dem  Ziehstempel und dem Rand des Druckbehälters über  die dichtenden Randteile in jeder betriebsmässigen  Stellung des Ziehstempels unmittelbar gegen die  Flüssigkeit als     .Matrize    gezogen wird.  



       Vorteilhaft    ist es, den Flüssigkeitsdruck, der  durch das     Eindrücken    des     Ziehstempels        aufgebaut     wird, in Abhängigkeit des Arbeitsweges zu ändern  und ihn     damit    an die     Ziehbelastungen,    dir, auf das  Ziehteil wirken,     anzupassen.     



  Bei der Einrichtung zur Durchführung des er  findungsgemässen Verfahrens ist die Randauflage  am Druckbehälter gegenüber dem Umfang des Zieh  stempels um mehr als die Stärke des Ziehteiles zu  rückgesetzt. Damit kann die Flüssigkeit unmittel  bar gegen     .das    Ziehteil wirken.

   In die Randteile  des     Druckbehältiers    kann     vorteilhaft    ein Dichtring       eingesetzt    sein, über den     das        Ziehteil        unter    der  Belastung durch den     Niederhalter    gezogen     wird.    Der  Dichtring kann die Reibung am     Ziehteil    weiter  herabsetzen und     Oberflächenrauhigkeiten    des Zieh  teiles ausgleichen. Ferner ist durch den Dichtring  ein grösserer Toleranzbereich für den     Anpressdruck     durch den Niederhalter gegeben.

   Der Dichtring ist  vorteilhaft in eine Nut am oberen Rand des     Druck-          behälters        eingesetzt.    In     Weiterbildung    der Erfindung  ist die Fertigung von Ziehteilen mit unebenem  Flansch dadurch möglich, dass der Niederhalter und  der Druckbehälter     eine    der     vorgesehenen    Randkontur  des Ziehteiles angepasste Formgebung haben. Ferner  sind Mittel zur Steuerung des Flüssigkeitsstandes  im Druckbehälter erforderlich, weil .die vollständige  Füllung bei unebenem Flansch erst nach dichter  Auflage des Ziehteiles auf dem Rand des Druck  behälters möglich ist.

   Zur Füllung des dabei ent  stehenden Luftraumes im Druckbehälter ist am höch  sten Punkt des Druckbehälters eine Entlüftung vorge  sehen. Zum Füllen des Druckbehälters -kann mit  Vorteil ein auf die Ziehflüssigkeit wirkender     Ver-          drängerkörper        eingesetzt    werden.  



       Einzelheiten    ergeben sich aus der folgenden Be  schreibung der in .den Zeichnungen     dargestellten     Ausführungsbeispiele.  



       Fig.1    zeigt ein     hydraulischeis@        Zichwerkzeug    vor  dem Ziehvorgang.  



       Fig.2    zeigt das     Ziehwerkzeug    beim     Ziehen.     



       Fig.    3 zeigt das Ziehwerkzeug nach dem Ziehen.       Fig.    4 ist ein Teilschnitt aus den vorangehenden  Figuren.  



       Fig.    5     zeigt    ein hydraulisches     Stülpziehwerkzeug     vor dem     Stülpzug.     



       Fig.    6 zeigt das Werkzeug nach     Fig.    5 nach  dem     Stülpzug.     



       Fig.    7 zeigt ein hydraulisches     Stülpziehwerkzeug     für vorgezogene Teile.         Fig.    8 zeigt ein hydraulisches Ziehwerkzeug mit  vorgezogenem Teil.  



  Das     Zilehen    von     Hohlbeilen        mit    unebenem     Flansch     wird später anhand der     Fig.9        bis    12 erläutert.  Das     Unterteil    des Ziehwerkzeuges besteht aus  dem Ziehring 1 mit dem     Druckbehälter    2. Der  Innendurchmesser des Ziehringes 1 .ist jeweils dem  Aussendurchmesser des Ziehteils angepasst. Der Rand  des     Ziehringes    ist mit einer Dichtung 3 versehen,  die in einer Nut 10 im     Ziehringoberteil    eingelegt  ist und über den Kanal 11 mit dem     Druckbehälter     2     (Fig.    4) verbunden ist.

   Die Dichtung besteht zweck  mässig aus elastischem Material, wie Leder, Gummi  oder dergleichen,     eventuell    mit einer Metalldeck  schicht. Sie kann durch Eigenfederung oder durch  besondere Feder an die Ziehscheibe 9     (Platine)          angepresst    werden. In Verbindung mit dem Druck  behälter 2 wird ein einstellbares     b.zw.        geregeltes          Druckventil    4 benützt.

   Zum Zurückpumpen der  Flüssigkeit aus einem ausserhalb angebrachten     Flüs-          sigkeitsbehälter    5 dient ' die Pumpe 13, in deren       Druckleitung    ein     Rückschlagventü    6     eingebaut        ist.     



  Das Oberteil des Ziehwerkzeuges besteht aus  einem mit der Form des Ziehteils versehenen Stempel  7 und dem Niederhalter 8, der bei einfach wirkenden  Pressen federnd     niedergehalten    oder mit Schiebern  verriegelt, bei doppelt wirkenden Pressen am Nie  derhalterstössel     befestigt    wird. Zwischen Niederhalter  8 und Dichtung 3 wird die Ziehscheibe 9 (Platine)  eingelegt. Ein Zeitrelais, insbesondere ein Programm  steuerwerk 12 regelt in Abhängigkeit von der Stem  pelbewegung den Druck im     Druckbehälter    2 oder  mehrere Speicher- oder     Ausglleichszylinder    14, z. B.

    mittels Druckluft, die über den Anschluss 15 zu  geführt     wird.    Die Druckregelung kann auch direkt  am Druckventil 4     vorgemommen    werden. Anstelle  des einen     Ausgleichszyliüders    14     kann    auch eine  ganze Batterie von Zylindern oder Speichern vor  gesehen sein, die     gegebenenfalls    mit verschiedenen  Drücken arbeiten und die wahlweise einschaltbar  sind. Der Arbeitsablauf ist     folgnder:     Die Ziehscheibe 9 wird auf den Ziehring 1       aufgelegt,        wenn,    dieser     mit        Druckflüssigkeit    gefüllt  ist.

   Nach dem Einschalten der     Presse    drückt der       Niederhalter    8 auf die Ziehscheibe und bildet so  im Unterteil einen .geschlossenen Druckraum 2.  Durch das nachfolgende Eindringen des Stempels  7 baut sich der vorgewählte Druck im Druckraum  auf, legt die Ziehscheibe an den Stempel an und  stülpt - hauptsächlich bei konischen     Teilen    - das  Ziehgut in den Randpartien etwas nach oben.

   Der  eigentliche     Ziehvorgang        erfolgt    dann nicht über     die          Ziehkante,        sondern    im     wesenffiChen    über     die    unter  Druck stehende Flüssigkeit     (Fig.    2). Die     Einstellung     des     Betrages        dieser        Stülpung    geschieht durch     die     Druckregelung im Behälter 2.  



  Beim Rücklauf der Presse wird die beim Zieh  vorgang     in    den     Flüssigkeitsbehälter    5 gepresste Flüs  sigkeit von der Pumpe 13 in das Werkzeug zu  rückgepumpt.     Der        Arbeitszyklus        kann    nun wieder von      neuem beginnen. Der     Grundriss    der Ziehteile braucht  nicht rund oder oval,     sondern    kann auch vier  eckig oder beliebig geformt sein. Mit dem erfindungs  gemässen Verfahren lassen sich z. B.

   Kesselböden,       Reflektoren    für     Scheinwerfer,        Bügeleisenhauben    und  Behälter beliebiger Art mit geringen Material- und  Werkzeugkosten bei geringem Zeitaufwand herstel  len.  



  Um einen     möglichsIt    grossen     Verformungsgrad     in einem Zug zu erhalten, ist es vielfach zweckmässig,  mit einem     sogenannten        Stülpzug    zu arbeiten. In       Fig.5    und 6 ist     ein    hydraulisches     Stülpwerkzeug     gezeigt, in welchem die Ziehscheibe zunächst zum  vorgezogenen Ziehteil 16 vorgezogen und dann hy  draulisch umgestülpt wird. Die hydraulischen Ein  richtungen nach den     Fig.l,    2, 3     sind    nicht ein  gezeichnet.  



  Der Arbeitsablauf beim     Stülpziehen    ist folgender:  Die Ziehscheibe 9 wird zunächst flach - wie ge  strichelt eingezeichnet - auf den Ziehring 17 mit  Dichtung 3 aufgelegt. Der Niederhalter 18 befindet  sich dabei ebenso wie der Stempel 7 Oberhab der  Ziehscheibe 9. Beim Herabdrücken des Niederhalters  18 wird .die Ziehscheibe 9 durch die Kanten 19  des Niederhalters zum     vorgeszogenen    Ziehteil 16  vorgezogen. In dieser Stellung befindet sich das  Werkzeug in     Fig.    5. Nach diesem Vorzug erfolgt  der Weiterzug durch     iStülpen    mit Hilfe des nunmehr  nach unten drückenden Stempels 7 (vergleiche     Fig.     6), und zwar wieder gegen das Flüssigkeitskissen  im     Ziehring    17.

   Der     Ziehring    17 dient     also    bei  diesem Verfahren für den Vorzug als positive Ma  trize.  



  Wenn Teile, die bereits vorgezogen sind, nach  dem erfindungsgemässen Verfahren umgestülpt wer  den sollen, kann man, wie     Fig.    7 zeigt, mit ein  fachen Werkzeugen auskommen. Das vorgezogene       Ziehteil    16 wird hier über den Ziehring 17     gestülpt     und durch den Niederhalter 8 gegen die Dichtung  3 gedrückt. Beim Niederdrücken des Stempels 7  wird das     Ziehteil    16 in der zuvor anhand der     Fig.    5  und 6 geschilderten Weise umgestülpt.  



  In     Fig.8        isst    eine     Vorrichtung        gezeigt,    bei der  das bereits vorgezogene     Ziehteil    16     über    den den  Stempel 7 umgebenden Teil des Niederhalters 18  gestülpt und durch einen     Zentrierring    20 seitlich  festgehalten ist. Die gewünschte Verformung des  Bodens als Ziehteil 16 wird, wie .zuvor bereits ein  gehend erläutert, durch     Niederdrücken    des     Stempels     7 gegen den Druck im vom Ziehring 17 umschlos  senen Druckbehälter 2 erzielt.

   Die     Fig.    9 bis 12  zeigen in     verschiedenen    Stadien des Ziehvorganges  eine Ziehvorrichtung für Hohlteile mit unebenem  Flansch.  



  Betrachtet man den Aufbau der Ziehvorrichtung  anhand von     Fig.9,    so     bildet    der     Ziehring    1  zugleich die Wandung des Druckbehälters 2, der  mit einem     Zuflussventil    31 und einem     Abflussventil     32 versehen ist. Die Ziehkante 33 des Ziehringes 1  ist der gewünschten Wölbung des Flansches des         Ziehbeils        entsprechend        gewölbt,        ausgebildet.    Dieselbe  Wölbung     weist        die        Unterkante    34 des     Niederhalters     8 auf.

   Die Druckflüssigkeit steht etwa     bis    zum     tief-          sten    Punkt 37 der     Ziehkante    33.  



  Zunächst wird, wie     Fig.    9 zeigt, die Ziehscheibe  9     (Platine)    auf     die        Oberkante    der     Ziehwulst    24  des Ziehringes 1 aufgelegt und durch Einlegestifte  23 in ihrer Lage     gesichert.    Im     Unterteil    des Nieder  halters 8 sind dem Ziehwulst 24 des Ziehringes 1  entsprechende     Ausnehmungen    35 vorgesehen.  



  Beim Aufsetzen des Niederhalters 8 auf die  Platine 9 (vergleiche     Fig.    10) werden deren Rand  partien zu dem vorgesehenen gewölbten Flansch  des Ziehteils verformt. Sobald der Niederhalter 8       allseitig    dicht auf dem Ziehring 1 aufliegt, ist der  Druckbehälter flüssigkeitsdicht abgeschlossen. Zwi  schen Niederhalter 8 und dem Ziehring 1     liegt    die  Dichtung 43.  



  Sobald der Druckraum abgeschlossen ist, wird  - wie     Fig.    11 zeigt - durch Verschieben des Kolbens  27 in Richtung des Pfeiles 36 die Flüssigkeit in den  zwischen     dem        niedrigsten        Punkt    37 und dem höch  sten Punkt 38 der Ziehkante 33 liegenden Raum  des Druckbehälters 2 eingebracht. Dabei entweicht  die in diesem Raum     vorhande    Luft über einen  Magnetschieber oder dergleichen.

   Sobald der Druck  behälter 2 bis zur Platine 9 hin mit Druckflüssigkeit  gefüllt ist, beginnt das hydraulische     Tiefziehver-          fah;ren.    Der     Züehs@tempel    7 drückt die     Platine    nach  unten, wobei die Druckflüssigkeit als Matrize wirkt       und    die     Platine    gegen die     dein    Hohlraum des     Zieh-          teils.        entsprechend    geformte     untere        Begrenzungsfläche     39 des Ziehstempels 7.  



  Am     .Ende    des Ziehvorgangs (vergleiche     Fig.    12)  entsteht ein Ziehteil     4.1    mit einem gewölbten Flansch  42. Durch dieses     Verfahren        lassen        sich    z. B. Kot  flügel für Kraftwagen und andere Ziehteile mit un  ebenem Flansch in den     meisten    Fällen mit nur einem  Zug     herstellen.     



  Auch für Hohlteile mit unebenem Flansch kann  das Verfahren gemäss Erfindung insbesondere für       Ziehteile    mit nur     geringfügig    gewölbtem     Flansch     mittels einer einfach wirkenden Presse durchgeführt  werden. Dann werden der Niederhalter 8 und der  Ziehstempel 7 nicht von getrennten Kraftantrieben  nacheinander nach unten gedrückt, sondern der Nie  derhalter 8 ist federnd am Ziehstempel 7 befestigt,  so dass sich der     Ni#-- & rhalter    8 nach dem     Aufsetzen     auf die Platine 9 und den     Ziehring    1 gegen die  Kraft der Federn beim weiteren Herabdrücken des  Ziehstempels 7 relativ zu diesem verschiebt.

   Da die  Federkraft, insbesondere bei höheren Drücken im       Druckbehiälber    2 nicht ausreicht,     ist    es zweckmässig,  den     Niederhalter    8 beim Aufsetzen auf die Platine  9 durch Schieber oder dergleichen zu verriegeln.  



  Die Mittel zur Steuerung des Druckes     im    Druck  behälter 2 in Abhängigkeit von der Stellung des  Ziehstempels 7 sind in den Zeichnungen nicht     dar-          gestellt.        Hierfür        können    von Gestängen, Kettenan-      trieben,     Zahnstangen    oder dergleichen     verstellbare     Ventile, Schieber, Kolben usw.     benutzt    werden.  



       Mit    dem     erfindungsgemässen        Verfahren    können       nicht    nur     Ziehleile    aus     Metall,    z. B.     Stahl,    Kupfer, Mes  sing und dergleichen,     sondern    auch aus     Kunststoff,     z. B.     Plexiglas,    gezogen werden. Dabei kann man die  Druckflüssigkeit zugleich zum Erwärmen der     Platine          verwenden,        indem    man     die        Druckflüssigkeit    erhitzt  oder heiss in den Druckbehälter einfüllt.

   Am     billigsten     ist das     Verfahren,    wenn als     Druckflüssigkeit        Wasser          benütmb    wird. Es können     jedoch    im     Bedarfsfall    auch  andere Flüssigkeiten Verwendung finden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHI Verfahren zum hydraulischen Tiefziehen, insbe sondere von Blech, unter Verwendung eines. mit Flüs sigkeit gefüllten Druckbehälters und eines Ziehstem pels, über den das Ziehteil gegen .die Flüssigkeit geformt wird, wobei das auf den Rand des Druck behälters aufgelegte Ziehteil durch einen Nieder halter belastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass dass Ziehteil durch den Niederhalter gegen Randteile des Druckbehälters dichtend gepresst und dann in einem umlaufenden,

   spaltartigen Bereich zwischen dem Ziehstempel und dem Rand des Druckbehälters über die dichtenden Randteile in jeder betriebs mässigen Stellung des Ziehstempels unmittelbar gegen die Flüssigkeit als Matrize gezogen wird. PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Ziehverfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass .die Randauflage am Druckbehälter gegenüber dem Umfang des Ziehstempels um mehr als, die Stärke des Ziehteiles zurückgesezt ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsdruck in Ab hängigkeit vom Arbeitsweg des Stempels verändert wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, für Teile mit unebenem Rand, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehbeil beim Schliessen der Presse durch den Niederhalter in der vorgesehenen Randkontur ge formt und damit dicht .auf den Behälterrand auf gedrückt wird. 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 2, daduch ge- kennzeichn.e% dass der Druckbehälter nach dem Schliessen der Presse, aber vor dem Eindrücken des Ziehstempels unter Einschaltung einer Entlüf tungsleitung mit Flüssigkeitsgefüllt wird. 4. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Rand des Druck behälters ein Dichtring eingesetzt ist. 5.

   Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring in eine Nut des Behälterrandes eingesetzt ist. 6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutengrund für den Dicht ring über Kanäle mit dem Druckbehälter verbunden ist. 7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter als Aufnahme eines vorgezogenen Teiles .ausgebildet ist. B. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter als Matrize eines Ziehwerkzeuges ausgebildet ist. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter als Aufnahme für ein vorgezogenes Ziehteil ausgebildet ist. 10. Einrichtung nach Patentanspruch II, für das Ziehen von Teilen mit unebenen Randkonturen, da durch gekennzeichnet, dass der Niederhalter und der Druckbehälter eine der vorgesehenen Randkontur des Ziehteiles angepasste Formgebung haben. 11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Füllen des Druckbehälters ein .auf die Flüssigkeit wirkender Verdrängerkörper eingesetzt ist.