CH630819A5

CH630819A5 - Ziehpresse zum ziehen eines napfes aus einem metallzuschnitt, und verfahren zum betrieb der ziehpresse.

Info

Publication number: CH630819A5
Application number: CH467378A
Authority: CH
Inventors: James Ira Byrd; Elton George Kaminski
Original assignee: Stolle Corp
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1982-07-15
Also published as: HK64281A; IT7848809A0; US4125009A; AU3409178A; NL7804051A; CA1079169A; SE426789B; DE2818683C2; DK185078A; FR2388613B1; BR7802541A; IT1102603B; DE2818683A1; SE7804326L; JPS6261369B2; BE866337A; GB1588564A; MX146874A; DK156034B; DK156034C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ziehpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Ziehpresse.

40 Wenn ein flacher Metallwerkstoff zu einer Napfform gezogen oder ausgestanzt und gleich anschliessend gezogen wird, ist es zur Vermeidung einer Faltenbildung notwendig, das zu bearbeitende Material zwischen einem Niederhalter und einem Ziehwerkzeug festzuhalten. Eine Druckbelastung 45 auf die Ränder des Zuschnitts wird im allgemeinen pneumatisch ausgeübt. Dabei muss der Druck genügend gross sein, um die Faltenbildung verhindern zu können. Wenn der Druck zu hoch ist, kann das Metall nicht in das Werkzeug einlaufen, und der Ziehstempel stanzt dann lediglich ein so Loch in den Metallzuschnitt. Die Faltenbildung entsteht meist sofort mit dem Beginn des Ziehvorgangs, wenn der Klemmdruck zwischen dem Niederhalter und dem Ziehwerkzeug ungenügend gross ist. Wenn einmal der genaue Druck zur Verhinderung der Faltenbildung ausgeübt wird 55 und die Ziehtiefe zunimmt, muss wegen der progressiven Zunahme der Zuschnittgrösse die Fläche des ungezogenen Metalls dem gesamten ursprünglich aufgebrachten Druck widerstehen.

Bei Metallziehvorgängen tritt ein allgemein bekanntes 6o Phänomen der «Zipfelbildung» auf. Dies macht sich allgemein dadurch bemerkbar, dass sich Zipfel unter einem Winkel von etwa 45° zur Walzrichtung des Materials, aus dem der Zuschnitt ausgestanzt wurde, ausformen. Eine eindeutige Erklärung für dieses Phänomen liegt nicht vor, jedoch 65 lässt sich Material bei 0 und bei 90° zur Walzrichtung einwandfrei gleichförmig ziehen, während das Metall in den 45°-Richtungen entlang gestreckter Faserverläufe gleitet. Wegen dieser Gleitvorgänge verdichtet es sich nicht so wie

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das Metall in den 0- und den 90°-Richtungen, und somit entstehen die Zipfel in den 45°-Richtungen. Diese Zipfel werden verdünnt und abgestanzt, verursachen eine Verunreinigung des Werkzeugs und müssen entfernt werden.

Es wurden unterschiedliche Versuche unternommen, um die Probleme der Zipfel- und Faltenbildung zu vermeiden, jedoch waren diese Bemühungen nicht durchweg erfolgreich.

Nach der vorliegenden Erfindung ist hiefür eine nach dem Patentanspruch 1 gekennzeichnete Ziehpresse vorgesehen, deren Betrieb nach dem Patentanspruch 8 definiert ist.

Bei der erfindungsgemässen Ziehpresse trägt der Pressenunterteil die Ziehmatrize und gegebenenfalls auch eine Zuschnittmatrize und einen Zuschnittstempel. Auf die Oberseite eines zweckmässig im Pressstempel vorgesehenen Kolbens wird ein auf einem konstanten Wert gehaltener Luftdruck angelegt. Mithin liegt, wenn sich der Pressstempel nach abwärts bewegt und der Niederhalter gegen den auf der Ziehmatrize aufliegenden Zuschnitt anliegt und der Ziehstempel anfängt, in die Ziehmatrize einzutreten, um den Napfziehvorgang auszuführen, der Niederhalter auf der Ziehmatrize belastet von den Druckstiften, die sich an der Unterseite des Kolbens abstützen und diesen nach aufwärts gegen den gesteuerten konstanten Luftdruck drängen, auf, wodurch ein Konstantdruck auf dem Zuschnittrand aufrechterhalten werden kann.

Der Niederhalter kann mit einem Flansch versehen sein, der gegen den Stanzzuschnitt drückt, wenn der Niederhalter in den Stanzstempel eintritt. Der am Niederhalter vorgesehene und am Zuschnittstempel anliegende Flansch veranlasst dann den Zuschnittstempel, das auf dem Ziehwerkzeug liegende Material in Zusammenarbeit mit dem Schnittwerkzeug auszustanzen.

Das von dem Zuschnittstempel und -Werkzeug abgetrennte Metall wird zwischen dem Zuschnittstempel und einem bewegbaren Abstreifer eingeklemmt. Zweckmässig ist ein bewegbarer Abstreifer mit einem Abstandshalter versehen, so dass der gegen den Zuschnittstempel andrückende Niederhalter sich dem Ziehwerkzeug über einen vorgegebenen Punkt hinaus nicht weiter nähern kann, wobei ein vorbestimmter Spalt zwischen dem Niederhalter und dem Ziehwerkzeug aufrechterhalten wird.

Durch die Aufrechterhaltung des vorbestimmten Spalts zwischen dem Niederhalter und dem Ziehwerkzeug und der Aufrechterhaltung des vorbestimmten Luftdrucks auf der Oberseite des im Pressstempel befindlichen Kolbens kann ein Verdünnen und Einklemmen von Zipfeln sowie eine Faltenbildung verhindert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt, auf zwei unterschiedlichen Radien bezüglich der Mittellinie, durch eine schematisch dargestellte Ziehpresse nach den Merkmalen der Erfindung, mit einem Pressstempel in einer angehobenen Lage, ausser Berührung mit dem Pressenunterteil, und

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich degenigen in Fig. 1, bei der jedoch die Teile sich in einer Stellung nach Vollendung des Ziehens befinden.

Gemäss Fig. 1 ist in einem Pressstempel 10 ein Zylinder 11 vorgesehen, in dem ein Kolben 12 arbeitet. Der Pressstempel trägt mehrere Druckstifte 13, die so ausgebildet sind, dass sie gegen einen Niederhalter 14 andrücken. Über einen Anschluss 15 wird Luftdruck zu dem Zylinder 11 geführt und dieser ist über ein Führungsspiel zwischen den Druckstiften 13 und den Öffnungen, durch welche diese mit der Unterseite des Kolbensl2 in Verbindung stehen, zur Atmosphäre hin entlüftet. Es ist ersichtlich, dass mit dem Niederhalter 14 mehrere Führungsbolzen 16 verbunden sind,

welche Köpfe 17 aufweisen, die sich in im Pressstempel ausgebildeten Bohrungen 18 bewegen. Ferner ist eine Ziehstempelanordnung 19 vorgesehen, die jedoch nicht im einzelnen beschrieben wird. Es wird daraufhingewiesen, dass durch den Stempel ein Lufteinlass 20 und ein Kanal 21 hindurchgehen, so dass Luft an den Einlass 20 angelegt werden kann, um ein Abstreifen des fertiggestellten Napfes am Ende des Ziehens vom Stempel zu unterstützen. Der Abschnitt 22 des Pressstempels ist mit dem Abschnitt 23 über Bolzen 24 verbunden.

Der Pressenunterteil 25 trägt einen Abschnitt 26 als einen Teil des Presswerkzeugs und hat eine Aussparung, in der ein Ringglied 27 untergebracht ist. Auf diesem Ringglied 27 liegt ein Ziehwerkzeug 28 und auch ein Zuschnittwerkzeug 29 auf. Ferner stützen sich auf dem Zuschnittwerkzeug 29 ein Abstandshalter 30 und ein bewegbarer Abstreifer 31 ab.

Auf Führungsstangen 32a ist eine Halterungsplatte 32 über Büchsen 32b gelagert und diese Halterungsplatte 32 trägt einen Zuschnitt- bzw. Stanzstempel 34. Zum Anheben der Halterungsplatte 32 dienen Federn 33a, welche Bolzen 33 umgeben, gegen deren Köpfe die Halterungsplatte 32 angehoben wird. Der bewegbare Abstreifer 31 wird an Führungsbolzen 35 geführt, die von Federn 35a umgeben sind. Das Ziehwerkzeug ist im Ringglied 27 über Bolzen 28a befestigt.

Ein Metallstück 40, welches gezogen werden soll, wird in die Anordnung, wie gezeigt, eingelegt. Wenn das Stück bereits zugeschnitten ist und lediglich gezogen werden soll, übt das Zuschnittwerkzeug 29 und der -Stempel 34 keine Funktion aus. Wenn sich der Pressstempel 10 nach abwärts bewegt, tritt der Niederhalter 14, der einen Ringflansch 14a besitzt, in den Zuschnitt- bzw. Stanzstempel 34 ein, bis der Niederhalter 14 am Werkstück 40, welches auf dem Ziehwerkzeug 28 liegt, ansteht. Der Ringflansch 14a des Niederhalters legt sich am Zuschnittstempel 34 an und drückt ihn gegen den beweglichen Abstreifer 31 und den Abstandshalter 30, wodurch zwischen dem Niederhalter 14 und dem Ziehwerkzeug 28 ein vorbestimmter Spalt erhalten wird.

Mit einem vorbestimmten Luftdruck an der Oberseite des Zylinder 11 enthaltenen Kolbens 12 wird nun der Ziehstempel in das Ziehwerkzeug eintreten und anfangen, das Werkstück 40 einzuziehen. Dabei wird der Niederhalter unter einem konstanten Druck gegen das Werkstück angedrückt, da die Druckzapfen 13 gegen den Kolben 12 anarbeiten und ihn nach aufwärts in den Zylinder 11 gegen den gesteuerten Luftdruck an der Kolbenoberseite hineindrük-ken, wodurch der Niederhalter 14 einen Konstantdruck auf das Ziehwerkzeug 28 aufrechterhält.

Mit Zunahme des Ziehvorgangs wird das Werkstück zu einem Napf geformt und seine Ränder zunehmend radial nach einwärts aus dem Bereich zwischen dem Niederhalter und der Oberseite des Ziehwerkzeugs herausgezogen; wenn das Ziehen beendet ist und der Pressstempel nach aufwärts zurückgezogen wird, erfolgt eine Luftzufuhr am Einlass 20, um den geformten Napf 41 (Fig. 2) von der Ziehstempelanordnung 19 abzustreifen. Wenn das Werkstück 40 zum Zeitpunkt des Ziehens zugeschnitten bzw. ausgestanzt werden soll, dann bewirkt selbstverständlich das Anliegen des Flansches 14a des Niederhalters gegen den Zuschnittstempel 34, dass dieser in Zusammenarbeit mit dem Zuschnittwerkzeug 29 den Zuschnitt ausstanzt, und es wird in diesem Fall der verbleibende Abschnitt, wie er bei 40a gezeigt ist, einfach zwischen dem Zuschnittstempel und dem beweglichen Abstreifer eingeklemmt. Wenn das Ziehen beendet ist und die Federn 35a den beweglichen Abstreifer nach aufwärts schieben, kann der Abschnitt bzw. Abfall entfernt werden.

In Fig. 2 befinden sich die Teile in einer Stellung, in der

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der Ziehvorgang beendet ist und in der sich der Pressstempel in seinem unteren Hubtotpunkt befindet.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass mit zunehmendem Abwärtshub und einem Kontaktieren des Niederhalters 14 am Zuschnittstempel 34 ein Zuschnitt 40 geschaffen wird. Wenn der Pressstempel fortfährt, klappt der bewegliche Abstreifer 31 nach abwärts und liegt fest am Abstandshalter 30 an. Dieser feste Kontakt verhindert, dass sich der Niederhalter 14 noch näher zum Zuschnittwerkzeug 29 hin bewegt. Wenn der Pressstempel seine Abwärtsbewegung nun fortsetzt, gibt der Niederhalter 14 über die auf den Kolben 12 wirkenden Druckstifte 13 nach. Die Grösse des Zuschnitts nimmt beim Ziehen des Teils zu, und da der Spalt zwischen dem Niederhalter und dem Ziehwerkzeug sich nicht schliessen kann, verhindert dieser eingehaltene Spalt ein Festklemmen von Zipfeln und ein auf die vorstehend beschriebene Art erfolgendes Einklemmen.

Wenn ein Material mit einer Dicke von 0,25 mm (.010 inch) gezogen werden soll, wäre ein Spalt von etwa 0,18 mm (.007 inch) einzustellen. Aufgrund dieser Massdifferenz zwischen dem Spaltabstand und der Metalldicke wird ein Einklemmen des Materials ermöglicht, welches eine Faltenbildung verhindert, jedoch den Spalt auf einen Kleinstwert so einstellt, um ein Einklemmen der Zipfel zu verhindern.

Mit Beginn des Aufwärtshubs des Pressstempels wird Luft in den Einlass 20 eingeleitet, um das Abstreifen des fertiggestellten Napfes von dem Stempel zu unterstützen. Nachfolgend werden der Zuschnittstempel 34 und die Halterungsplatte 32 von den Federn 33a angehoben und die

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Anordnung gleitet auf den Führungsstangen 32a nach aufwärts gegen die Köpfe der Bolzen 33.

Der erforderliche Druckwert zur Formung eines Ziehteiles ohne Faltenbildung wird im allgemeinen durch prakti-

5 sehe Werkzeugversuche bestimmt. Die Druckkammer kann auch dafür verwendet werden, um die notwendige Leistung für ein Zuschneiden zur Verfügung zu stellen, was jedoch einen zusätzlichen Druck erforderlich macht. Beispielsweise wird dann, wenn das Ziehen einen Druck von 49 217 kg/

io m2 (70 psi) benötigt, für das Zuschneiden ein zusätzlicher Druck erforderlich, und der Zylinderdruck würde dafür auf etwa 56 248 kg/m2 (80 psi) eingestellt werden.

Es wird betont, dass der Zuschnittstempel nahe am Zu-schnittwerkzeug gehalten wird, was eine genaue Ausrichtung

15 zwischen dem Zuschnittstempel und dem -Werkzeug sicherstellt. Dies ist besonders bedeutsam bei dünnwandigem Material und sorgt ausserdem für eine leichte Wartung und eine einfache Austauschbarkeit des Zuschnittstempels 34 und -Werkzeugs 29. Damit wird eine entscheidende Verbesserung

20 gegenüber herkömmlichen Pressen erzielt, bei denen der Zuschnittstempel üblicherweise am bewegbaren Pressstempel befestigt ist, und die Ausrichtung des Zuschnittstempels auf das Zuschnittwerkzeug ist abhängig von der Genauigkeit der den beweglichen Pressstempel führenden Bolzen.

25 Es können selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Erfindungsrahmen, wie er durch die Ansprüche umrissen wird, verlassen werden würde.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Ziehpresse mit einem ruhenden Pressenunterteil und einem hin und her bewegbaren Pressstempel zum Ziehen eines Metallzuschnitts gegebener Dicke zu einem Napf, wobei der Pressenunterteil die Ziehmatrize und der Pressstempel einen Ziehstempel tragen und wobei vom Pressstempel ferner ein Niederhalter getragen und gegen die Ziehmatrize gedrückt wird, um den Rand des Zuschnitts während des Ziehens einzuklemmen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bildung eines vorbestimmten Spalts zwischen dem Niederhalter und der Ziehmatrize entsprechend der Zuschnittdicke und eine weitere Einrichtung zur Konstanthaltung eines Druckes auf den Niederhalter während des Ziehens.
2. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bildung eines vorbestimmten Spalts zwischen dem Niederhalter und der Ziehmatrize einen am Niederhalter vorgesehenen Ringflansch und in dem Unterteil ein Widerlager für eine Begrenzung der Bewegung des Niederhalters bei der Pressstempelbewegung umfasst.
3. Ziehpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt etwa auf 70% der Metallzuschnittdicke eingestellt ist.
4. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressenunterteil ferner einen oberhalb der Ziehmatrize angeordneten Zuschnittstempel und eine mit diesem zusammenwirkende Zuschnittmatrize trägt, dass der Niederhalter einen Ringflansch zum Angreifen am Zuschnittstempel aufweist, um zu veranlassen, dass der Zuschnittstempel in Zusammenarbeit mit der Zuschnittmatrize einen Zuschnitt ausstanzt, dass ein diese Matrize umgebender beweglicher Abstreifer vorgesehen ist, an dem der Zuschnittstempel vermittels des ausgestanzten Zuschnittrestes angreift, und dass unter diesem Abstreifer ein Abstandhalter zur Begrenzung der Bewegung des Zuschnittstempels und damit der des Niederhalters für eine Aufrechterhaltung des genannten vorbestimmten Spalts vorgesehen ist.
5. Ziehpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Konstanthaltung eines Druckes auf den Niederhalter im Pressstempel einen Zylinder und in diesem einen Kolben umfasst sowie Verbindungsmittel zwischen diesem Kolben und dem Niederhalter und eine Anordnung zur Aufrechterhaltung eines Konstantdruckes an der Oberseite des Kolbens, dessen untere Seite zur Atmosphäre hin entlüftet ist, aufweist.
6. Ziehpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bildung eines vorbestimmten Spalts zwischen dem Niederhalter und der Ziehmatrize auf dem Niederhalter einen Ringflansch und in dem Pressenunterteil ein Widerlager aufweist, um die Mitbewegung des Niederhalters beim Bewegen des Pressstempels zu begrenzen.
7. Ziehpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Pressstempel vorgesehenen Zylinder mit einem Kolben, eine Einrichtung zur Steuerung des Drucks in diesem Zylinder oberhalb des Kolbens, dessen untere Seite zur Atmosphäre hin entlüftet ist, mehrere an der Unterseite des Kolbens anstossend angeordnete Druckstifte, einen ringförmigen, am Pressstempel gehaltenen und an den unteren Enden der Druckstifte anstossend angeordneten Niederhalter und einen am Pressstempel angebrachten Ziehstempel, einen am Pressenunterteil befestigten Zuschnittstempel und eine Zuschnittmatrize, einen beweglichen, zum Anliegen am Zuschnittstempel positionierten Abstreifer, einen feststehenden Abstandhalter im Pressenunterteil zur Begrenzung der Bewegung des Zuschnittstempels, eine im Pressenunterteil vorgesehene Ziehmatrize, derart, dass der Niederhalter den Rand des Zuschnitts gegen diese Matrize mittels eines auf den Kolben einwirkenden gesteuerten Drucks klemmt, dass der Kolben beim Abwärtsbewegen des Pressstempels nachgibt und den über den Abstandhalter gebildeten Spalt zum Verhindern des Dünnerwerdens und des Einklemmens der Zuschnittszipfel erhält und einen Klemmdruck zur Vermeidung von Faltenbildung beibehält.

s 8. Verfahren zum Betrieb der Ziehpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte des gegenseitigen Ausrichtens der feststehenden Ziehmatrize und des bewegbaren, mit der Ziehmatrize zusammenwirkenden Ziehstempels, des Einklemmens des Zuschnittrandes mit einem vorbestimmten io Druck in einem Klemmspalt vorbestimmter Grösse und Bewegen des Ziehstempels in der Weise, dass er den Zuschnitt in die Ziehmatrize drückt und wobei gleichzeitig zur Vermeidung einer Faltung der Zuschnittszipfel, der vorbestimmte Klemmdruck und -spalt aufrechterhalten wird. 15 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Ziehstempel verbundener Zylinder und ein Kolben bereitgestellt und an den Zylinder oberhalb des Kolbens ein vorbestimmter Druck angelegt wird, dass ferner ein Niederhalter zum Anklemmen des Zuschnitts an der Zieh-2o matrize vorgesehen wird und dass bewirkt wird, dass der Kolben gegen den Niederhalter anliegt und dann nachgibt, wenn der Ziehstempel seinen Ziehhub ausführt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag zur Begrenzung der Niederhalterbe-

25 wegung für eine Bildung eines vorbestimmten Spalts zwischen dem Niederhalter und der Ziehmatrize vorgesehen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt auf etwa 70% der Zuschnittdicke einge-

30 stellt wird.