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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug
zum Tiefziehen eines Formteils, insbesondere eines Blechzuschnitts,
zu einem einen Boden und eine rohrförmige Zarge aufweisenden Hohlkörper, mit
einem eine Ziehringöffnung
enthaltenden Ziehring und einem Ziehstempel, der an seinem freien
Ende einen die Gestalt des Bodens des tiefzuziehenden Hohlkörpers mitbestimmenden
Bodenformer aufweist und der einen die Gestalt der Zarge des tiefzuziehenden
Hohlkörpers
mitbestimmenden Zargenformer aufweist, die durch die Ziehringöffnung des
Ziehrings unter Ausbildung eines vorzugsweise ringförmigen Ziehspalts
in Ziehrichtung vollständig
hindurchtreten können
und ein Verfahren zum Tiefziehen von Formteilen mittels eines derartigen
Werkzeugs.
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Tiefziehwerkzeuge und -verfahren
der eingangs genannten Art sind seit vielen Jahren allgemein bekannt
geworden. Darunter fallen sowohl Werkzeuge und Verfahren, bei denen
die Formteile in einer oder mehreren separaten Ziehstufen mittels
jeweils eines einzigen Ziehstempels zu einem Hohlkörper verformt
werden, als auch sogenannte Gesamtverbundwerkzeuge und damit realisierte
Weiterzug-Tiefzieh verfahren. Bei den letztgenannten Werkzeugen sind
mehrere Ziehstempel teleskopartig ineinander geführt, und es sind ein oder mehrere Ziehringe
mit auf die jeweiligen Außenabmaße der Ziehstempel
angepassten unterschiedlich großen Querschnitten
ihrer Ziehringöffnungen üblich. Dabei ist
der zentrale Ziehstempel derjenige Ziehstempel, der für eine Endumformung
des tiefzuziehenden Hohlteils eingesetzt wird. Dieser Ziehstempel
kann durch die Ziehringöffnung
des in Ziehrichtung letzten Ziehrings unter Ausbildung eines Ziehspalts
hindurchtreten, während
der oder die rohrförmigen
anderen Ziehstempel mit den zwischenliegenden Randbereichen des
Formteils auf den zugeordneten Ziehringen zum Aufliegen kommen,
um auf diese Weise als Formteilniederhalter zu fungieren.
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Obwohl sich mit derartigen Gesamtverbundwerkzeugen
bereits vergleichsweise große
Grenzziehverhältnisse
und/oder Formteilgenauigkeiten erzielen lassen, besteht ein ständiger Wunsch
nach diesbezüglich
weiter verbesserten Werkzeugen und Verfahren.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein
Werkzeug und ein Verfahren zum Tiefziehen eines Formteils zu einem
Hohlkörper
zur Verfügung
zu stellen, mit dem größere Grenzziehverhältnisse und/oder
Hohlteile mit einer größeren Formgenauigkeit
realisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Werkzeug gemäß Patentanspruch
1 dadurch gelöst,
dass der während
des Tiefziehens auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlkörpers eine
Reibkraft ausbilden könnender
Zargenformer relativ zu dem ihn in Richtung eines senkrecht zur Ziehrichtung nach
außen überlappenden
Bodenformer parallel zur Ziehrichtung bewegbar ist.
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Bei der Erfindung geht es also darum,
den einer bestimmten Ziehringöffnung
eines Ziehrings zum Tiefziehen zugeordneten Ziehstempel in zwei
aktive Stempelteile aufzuteilen, die jeweils vorzugsweise unabhängig voneinander
parallel zur Ziehrichtung bewegbar sind. Dabei handelt es sich einerseits
um einen im Wesentlichen die Gestalt des Bodens des tiefzuziehenden
Hohlteils bestimmenden aktiven Bodenformer und andererseits um einen
im Wesentlichen die Gestalt der Zarge des tiefzuziehenden Hohlteils
bestimmenden aktiven Zargenformer. Diese können beide durch ein und dieselbe
Ziehringöffnung des
in Ziehrichtung betrachtet zuletzt angeordneten Ziehrings hindurchbewegt
werden. Dabei ist der Zargenformer derart angeordnet und/oder gestaltet, dass
er zumindest in einer Teil-Tiefziehphase eine entgegen seiner Bewegung
wirkende Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlteils
ausübt.
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Es ist ferner ein wesentliches Merkmal
der Erfindung, dass der in Ziehrichtung vor dem Zargenformer angeordnete
Bodenformer den Zargenformer, respektive dessen in Ziehrichtung
weisende Stirnfläche,
radial nach außen übergreift.
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Durch relativ zueinander unterschiedliche Bewegungen
der beiden aktiven Stempelteile, d. h. des aktiven Bodenformers
und des aktiven Zargenformers, kann der Umformprozess vorteilhaft
beeinflusst werden, so dass sich noch größere Grenzziehverhältnisse
und/oder Formteilgenauigkeiten erreichen lassen. Letzteres wird
auch dadurch begünstigt, dass
sich engere Ziehspalte als bisher realisieren lassen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeuges
ist es, dass mit diesem gegebenenfalls das Formteil auch in einer „klassischen" Art und Weise, d.
h. wie nach dem Stande der Technik vorbekannt, tiefgezogen werden
kann, indem die Geschwindigkeit des Bodenformers und die Geschwindigkeit
des Zargenformers während
der gesamten Tiefziehphase gleich groß gewählt werden. Die Erfindung schafft
also gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Vorteilen zusätzliche
vorteilhafte Möglichkeiten.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn
der Zargenformer eine Außenkontur,
vorzugsweise einen Außendurchmesser
aufweist, die bzw. der der Außenkontur,
vorzugsweise dem Außendurchmesser
des Bodenformers entspricht. Dadurch lassen sich günstige Umformverhältnisse
und vorteilhafte Kraftüberleitungsverhältnisse
zwischen den beiden aktiven Stempelteilen schaffen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn
der Zargenformer eine der Zarge des tiefzuziehenden Hohlteils unmittelbar
gegenüberliegende
Außenoberfläche aufweist,
die in einem ersten Bereich, der in einem Abstand zu dem freien
Ende des Zargenformers angeordnet ist, eine Oberflächenrauhigkeit
aufweist, die größer ist
als die Oberflächenrauhigkeit
in einem zweiten Bereich am freien Ende des Zargenformers. Auf diese
Weise ist es möglich,
in einem ersten Verfahrensschritt den Zargenformer mit zwischenliegender
Zarge des auszubildenden Hohlteils zumindest teilweise in die Ziehringöffnung des
zugeordneten Ziehrings einzufahren, um dort im Wesentlichen die Funktion
der Führung
der Zarge zu übernehmen, ohne
die Fließ-
und Umformverhältnisse
des umzuformenden Werkstoffes zu beeinflussen, mithin um in diesem
Bereich ein reines Werkstofffließen zu ermöglichen.
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Zu späteren Verfahrensabschnitten
kann dann der Zargenformer aktiv in das Umformgeschehen einbezogen
werden, indem dieser in Ziehrichtung beschleunigt wird, bis die
zurückliegend
angeordnete Oberflächenrauhigkeit
mit der Innenoberfläche
der Zarge unter Ausübung
einer Reibkraft in Eingriff gelangt, so dass in dieser Tiefziehphase
durch aktive Bewegungsführung
des Zargenformers der Umformvorgang in der gewünschten Weise aktiv beeinflusst
bzw. unterstützt
werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich zu
den vorstehenden Maßnahmen
kann, gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung, der Zargenformer eine sich in Ziehrichtung konisch
verjüngende
Außenkontur
aufweisen. Dadurch kann der vorstehend beschriebene Effekt noch
deutlicher verstärkt
werden, mit der Möglichkeit
der Ausübung noch
höherer
Reibkräfte.
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Alternativ oder zusätzlich zu
den vorgenannten Maßnahmen
kann die Außenkontur
und/oder die Außenoberfläche des
Zargenformers sowie die diesem gegenüberliegende Innenkontur und/oder
die Innenoberfläche
des Ziehrings derart aufeinander abgestimmt gestaltet sein, dass
während
des Tiefziehens in Ziehrichtung ein kleiner werdender Ziehspalt ausgebildet
ist. Auch dadurch kann der vorstehend bezeichnete Effekt erreicht
werden.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn der
Ziehspalt zwischen dem sich durch die Ziehöffnung des Ziehrings hindurch
erstrekkenden Zargenformer und der Ziehringöffnung, zumindest in Teilphasen
des Tiefziehens kleiner ist als die Wanddicke des tiefzuziehenden
Hohlkörpers
bzw. dessen Zarge.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn
der Zargenformer eine den ihn nach außen überlappenden Teil des Bodenformers
gegenüber
liegende Anlagefläche
aufweist, mit der er an dem Bodenformer unmittelbar anliegen kann.
Dadurch lassen sich besonders günstige
Tiefziehverfahrensvarianten mit den gewünschten Formteilqualitäten realisieren.
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Es ist ferner zweckmäßig, wenn
der Zargenformer rohrförmig
gestaltet ist und an einem ihn durchdringenden, fest mit dem Bodenformer
verbundenen Stempelteil geführt
gelagert ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsvariante
ist es möglich,
den Zargenformer in Umfangsrichtung mehrteilig und mehrfach wirkend zu
gestalten derart, dass eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbart
angeordneten aktiven Zargenformern vorgesehen ist, die relativ zueinander parallel
zur Ziehrichtung bewegbar sind und die jeweils dazu bestimmt sind,
eine Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlteils auszuüben. Dadurch
kann in vorteilhafter Weise auf ein gegebenenfalls in Umfangsrichtung
lokal unterschiedliches Einfließverhalten
des auszubildenden Hohlteils Einfluss genommen werden, um so zu
einer noch besseren Formteilqualität zu gelangen.
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Die vorstehende Aufgabe wird auch
durch ein Verfahren zum Tiefziehen eines Formteils, insbesondere
eines Blechzuschnittes, zu einem einen Boden und eine vorzugsweise
rohrförmige
Zarge aufweisenden Hohlkörper
mittels eines Werkzeugs gelöst,
das einen eine Ziehringöffnung
enthaltenden Ziehring und einen Ziehstempel umfasst, der an seinem
freien Ende einen die Gestalt des Bodens des tiefzuziehen den Hohlkörpers mitbestimmenden
Bodenformer und einen die Gestalt der Zarge des tiefzuziehenden
Hohlkörpers
mitbestimmenden Zargenformer aufweist, die durch die Ziehringöffnung des Ziehrings
unter Ausbildung eines Ziehspaltes in Ziehrichtung hindurchtreten
können,
wobei der Zargenformer während
des Tiefziehens relativ zu dem ihn in Richtung eines senkrecht zur
Ziehrichtung nach außen überlappenden
Bodenformer unter Ausübung
einer Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlkörpers parallel
zur Ziehrichtung bewegt wird.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn
der Bodenformer und der an ihm anliegende Zargenformer in einer
ersten Tiefziehphase so lange unter Verformung des Formteils mit
jeweils gleicher Geschwindigkeit in Ziehrichtung bewegt werden,
bis der Zargenformer wenigstens teilweise in die Ziehringöffnung des
Ziehrings eingefahren ist, und wobei anschließend in einer zweiten Tiefziehphase
der Bodenformer mit einer gegenüber
dem Zargenformer erhöhten
Geschwindigkeit in Ziehrichtung bewegt wird, und wobei nachfolgend
in einer dritten Tiefziehphase der Zargenformer unter Ausübung einer
Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlkörpers in
Ziehrichtung bewegt wird.
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Dabei kann gemäß einer vorteilhaften weiteren
Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass der Zargenformer im Anschluss
an die dritte Tiefziehphase, vorzugsweise unter Ausübung einer
Reibkraft, entgegen der Ziehrichtung zurückbewegt und nachfolgend wieder
unter Ausübung
einer Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlkörpers in
Ziehrichtung bewegt wird. Durch eine derartige Hin- und Herbewegung
des an der Zarge anliegenden Zargenformers, unter Ausübung einer
entgegen seiner Bewegung gerichteten Reibkraft, lässt sich
die Formgenauigkeit der Zarge des Hohlkörpers noch weiter erhöhen.
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Dabei kann es jeweils zweckmäßig sein, wenn
der Zargenformer in der zweiten Tiefziehphase relativ zu dem Ziehring
parallel zur Ziehrichtung im Wesentlichen unbewegt bleibt, während also
der Bodenformer in Tiefziehrichtung bewegt wird.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn der
Zargenformer in einer der dritten Tiefziehphase nachfolgenden Tiefziehphase,
in der der Hohlkörper
von dem Bodenformer noch verformt wird, so lange in Ziehrichtung
bewegt wird, bis er an dem ihn nach außen überlappenden Bodenformer anliegt
und dass sich daran eine vierte Tiefziehphase anschließt, in der
der Bodenformer und der an ihm anliegende Zargenformer unter weiterer
Verformung des Hohlkörpers
mit gleicher Geschwindigkeit in Ziehrichtung bewegt werden.
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Es ist ferner zweckmäßig, wenn
nach der dritten oder nach der vierten Tiefziehphase und nachdem
die Geschwindigkeit des Bodenformers und die Geschwindigkeit des
Zargenformers jeweils in Ziehrichtung den Wert Null erreicht hat,
während
ein erster Teil-Umformgrad des Hohlteils erreicht ist, der Zargenformer
und/oder der Bodenformer entgegen der Ziehrichtung um einen bestimmten
Abstand zu dem Boden des Hohlkörper
zurückbewegt
werden, und dass anschließend
die Verfahrensschritte gemäß den Ansprüchen 11,
12, 13 und/oder 14 wiederholt werden. Durch diese Maßnahmen
lassen sich noch größere Grenzziehverhältnisse
erreichen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften
Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass während des Tiefziehens des Hohl körpers die
Kraft zur Bewegung des Bodenformers in Ziehrichtung auf einen vorbestimmten
Maximalwert begrenzt wird, der kleiner ist als eine Kraft, die zu
einem Bodenreißer des
tiefzuziehenden Hohlkörpers
führt,
und dass die Geschwindigkeit des Bodenformers während des Tiefziehens gemessen
wird, und dass in einer nachfolgenden Tiefziehphase, in der die
Geschwindigkeit des den Hohlkörper
verformenden Bodenformers einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert
unterschreitet, der Zargenformer unter Ausübung einer Reibkraft auf die
Zarge des sich ausbildenden Hohlkörpers in Ziehrichtung beschleunigt
wird, wodurch die Geschwindigkeit des Bodenformers in Ziehrichtung
wieder zunimmt.
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Durch diese Begrenzung der Vorschubkraft des
dem zentralen Ziehstempel zugeordneten Bodenformers wird sich in
der Umformzone des tiefzuziehenden Hohlkörpers irgendwann ein Gleichgewicht
des in der Umformzone ansteigenden Kraftkonglomerats mit der eingestellten
und auf den Bodenformer in Ziehrichtung wirkenden Maximalkraft einstellen,
so dass die Bewegung bzw. Geschwindigkeit des Bodenformers in Ziehrichtung
allmählich
gegen Null gehen wird. Wenn dabei die Geschwindigkeit des Bodenformers
einen vorbestimmten Wert unterschreitet, wird erfindungsgemäß der Zargenformer
in Ziehrichtung nach unten beschleunigt und übt dabei eine entgegen der
Ziehrichtung wirkende Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden
Hohlkörpers aus.
Dadurch wird die über
den Bodenformer eingeleitete Kraft unterstützt, wodurch der Bodenformer wieder
beschleunigen kann.
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Bei einem erneuten Verlangsamen des
Bodenformers kann dieser Regelungsvorgang wiederholt werden, indem
im Anschluss an die Beschleunigung des Zargenformers in Zieh richtung
der Zargenformer zumindest so lange abgebremst wird, bis die Geschwindigkeit
des Bodenformers wieder einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert
unterschreitet, wobei anschließend
der Zargenformer unter Ausübung
einer Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlkörpers in
Ziehrichtung beschleunigt wird.
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Es ist ferner von Vorteil, wenn während des Tiefziehens
die Position des Zargenformers relativ zu der Position des Bodenformers
oder der Abstand in Ziehrichtung zwischen dem Zargenformer und dem Bodenformer
gemessen wird, und wenn in demjenigen Fall, in dem der Abstand in
Ziehrichtung zwischen dem Zargenformer und dem Bodenformer einen
vorbestimmten Wert unterschreitet, die Geschwindigkeit des Zargenformers
derart eingestellt oder geregelt wird, dass sie der Geschwindigkeit
des Bodenformers entspricht.
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Auf diese Weise kann kurz vor einer
Kollision des Zargenformers mit dem Bodenformer die Absolutgeschwindigkeit
des Zargenformers auf die Absolutgeschwindigkeit des Bodenformers
eingestellt bzw. heruntergeregelt werden, so dass der Tiefziehvorgang
schließlich
automatisch abgeschlossen wird, ohne dass es zu einem Bodenreißer käme.
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Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Werkzeug-
und Verfahrenskonzept auch bei Gesamtverbundwerkzeugen mit ein oder
mehreren Weiterzügen
Anwendung finden kann. In diesem Fall ist vorteilhafter Weise der
zentrale Ziehstempel, wie in dieser Anmeldung beschrieben, mit den
genannten beiden Aktivteilen, also mit dem aktiven Bodenformer und
mit dem aktiven Zargenformer gestaltet, während ein oder mehrere weitere
herkömmliche
rohrförmige
Ziehstempel vorgesehen sein können,
die vorzugsweise teleskopartig ineinander geführt sind.
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Durch die vorstehenden Maßnahmen,
die im Rahmen der Ausführbarkeit
beliebig kombinierbar sind, lassen sich gegenüber dem Stand der Technik höhere Grenzziehverhältnisse
und/oder Hohlteile mit einer gegenüber dem Stand der Technik höheren Formgenauigkeit
schaffen.
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Weitere Vorteile, und Gesichtspunkte
der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnehmbar,
in dem zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Figuren beschrieben sind.
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Es zeigen:
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1 einen
Teilquerschnitt durch das Tiefziehwerkzeug in einer die Ziehrichtung
enthaltenden Schnittebene in einer Bewegungsphase des Ziehstempels,
in der dieser sich in einer Stellung befindet, in der das in das
Werkzeug eingelegte Formteil noch nicht verformt ist;
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2 einen
Teilquerschnitt des Tiefziehwerkzeuges gemäß 1 in einer ersten Tiefziehphase, in der
der Bodenformer und der an ihm anliegende Zargenformer unter Verformung
des Formteils mit gleicher Geschwindigkeit in Ziehrichtung bewegt werden;
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3 einen
Teilquerschnitt des Werkzeugs gemäß 1 in einer zweiten Tiefziehphase, in
der der Bodenformer mit einem gegenüber dem Zargenformer erhöhten Geschwindigkeit
in Ziehrichtung bewegt wird und in der der Zargenformer mit seinem freien
Ende wenigstens teilweise in die Ziehringöffnung des Ziehrings hineinbewegt
ist;
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4 einen
Teilquerschnitt des Tiefziehwerkzeuges gemäß 1 in einer vierten Tiefziehphase, in
welcher der Zargenformer wieder an dem ihn überlappenden Teil des Bodenformers
anliegt, wobei diese Tiefziehphase nach einer dritten Tiefziehphase
erreicht ist, in der der Zargenformer unter Ausübung einer Reibkraft auf die
Zarge des sich ausbildenden Hohlteils in Ziehrichtung bewegt wurde;
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5 einen
Querschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Tiefziehwerkzeuges, bei
dem der Zargenformer in Umfangsrichtung mehrteilig und mehrfach
wirkend gestaltet ist derart, dass eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung
benachbart angeordneten aktiven Zargenformern vorgesehen ist, die
relativ zueinander parallel zur Ziehrichtung unter Ausübung einer
Reibkraft auf die Zarge des sich ausbildenden Hohlteils bewegbar
sind;
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6 einen
Querschnitt durch das Tiefziehwerkzeug gemäß 5 entlang der Schnittlinien 6-6.
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Das in den 1 bis 4 in
verschiedenen Tiefziehphasen dargestellte Werkzeug 20 dient
zum Tiefziehen eines Formteils 21, vorzugsweise eines Blechzuschnitts 22,
zu einem einen Boden 24 und eine hier rohrförmige Zarge
aufweisenden Hohlkörper 23.
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Das Tiefziehwerkzeug 20 umfasst
einen eine kreiszylindrische Ziehringöffnung 27 enthaltenden Ziehring 26 und
einen Ziehstempel 30, der an seinem freien Ende 31 einen
die Gestalt des Bodens 24 des tiefzuziehenden Hohlkörpers 23 mitbestimmenden Bodenformer 32 aufweist
und umfasst ferner einen die Gestalt der Zarge 25 des tiefzuziehenden
Hohlkörpers 23 mitbestimmenden
Zargenformer 33. Das Tiefziehwerkzeug 20 umfasst
auch einen Niederhalter 54 zum Niederhalten des Randes
des Formteils 21 während
des Tiefziehvorgangs.
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Wie aus den Figuren ersichtlich,
sind der Bodenformer 32 und der Zargenformer 33 derart
gestaltet, dass sie beide durch ein und dieselbe Ziehringöffnung 27 des
Ziehrings 26 in Ziehrichtung 36 vollständig hindurchtreten
können.
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Der Bodenformer 32 weist
eine kreiszylindrische Außenkontur
mit einem Außendurchmesser 42 auf,
die hier bei anliegendem Zargenformer 33 fluchtend in die
ebenfalls kreiszylindrische Außenkontur 39 des
Zargenformers 33 übergeht,
welche insofern denselben Außendurchmesser 40 aufweist,
wie die Außenkontur 41 des
Bodenformers.
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Der an dem freien Ende 31 des
Ziehstempels 30 vorgesehene Bodenformer 32 ist
fest mit einem als Kolben gestalteten Stempelteil 43 verbunden, über den
eine Kraft 66 (3)
auf das tiefzuziehende Formteil 21 bzw. den tiefzuziehenden
Hohlkörper 23 ausgeübt werden
kann.
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Wie aus den Figuren ersichtlich,
weist hier der Bodenformer in einer die Ziehrichtung 36 bzw.
die Längsachse 68 des
Ziehstempels 30, 60 enthaltenden Schnittebene
eine parabelförmige
Außenkontur 41 auf.
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Es ist ein kennzeichnendes Merkmal
der Erfindung, dass der Bodenformer einen Bodenformerteil 44 aufweist,
der den Zargenformer 33 in einer senkrecht zur Ziehrichtung 36 bzw.
senkrecht zur Längsachse 68 des
Ziehstempels 30, 60 ausgebildeten Projektionsebene,
also in Richtung senkrecht zur Ziehrichtung 36, wenigstens
teilweise, hier radial nach außen überlappt.
In dem aus den Figuren hervorgehenden Ausführungsbeispielen ergibt sich
eine Kreisring-Überlappungsfläche, deren
Außendurchmesser 42 dem
Außendurchmesser 40 des
Zargenformers entspricht und deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser
des rohrförmigen
Zargenformers entspricht.
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Der Zargenformer weist in dem in
den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
eine durchgehende, als Kreisring gestaltete Anlagefläche 45 auf,
die an der ihr gegenüberliegenden
Anlagefläche 47 des
Bodenformers 32 zur Anlage gebracht werden kann, wie dies
in den 1 und 4 gezeigt ist. Diese Anlageflächen 45 und 47 sind
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
parallel zu einer normal zur Ziehrichtung 36 ausgebildeten
Schnittebene 46 ausgebildet.
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Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal
des den Zargenformer 33 radial nach außen überlappenden Bodenformers 32 und
auch des Zargenformers 33 selbst ist es, dass beide als
aktive, separate Umformkörper
gestaltet sind, die relativ zueinander parallel zur Ziehrichtung
bewegbar sind, mithin mit unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten
zueinander.
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Es ist ferner ein wesentliches Merkmal
der Erfindung, dass der Zargenformer 33 eine der Zarge 25 unmittelbar
gegenüberliegende
Außenoberfläche 48 aufweist,
die dazu bestimmt ist, auf die Zarge 25 des tiefzuziehenden
Hohlkörpers 23 eine
entgegen der Bewegungsrichtung des Zargenformers 33 wirkende
Reibkraft 37 auszuüben.
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Zu diesem Zwecke ist in dem in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ein sich in
Ziehrichtung 36 und über
den gesamten Umfang des Zargenformers 33 erstreckender
Bereich 50 der Außenoberfläche 48 des
Zargenformers 33 vorgesehen, der in einem Abstand zu dem
freien Ende 51 des Zargenformers angeordnet ist und der
eine Oberflächenrauhigkeit 52 aufweist,
die größer ist
als die Oberflächerauhigkeit 55 in
einem Bereich 49 am freien Ende 51 des Zargenformers 33.
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Dabei sind die Außenkontur 39 und/oder
die Außenoberfläche 48 des
Zargenformers 33 sowie die Innenkontur und/oder die Innenoberfläche 29 der Ziehringöffnung des
Ziehrings 26 derart aufeinander und auf die Wanddicke 53 der
Zarge 25 des Hohlkörpers 23 abgestimmt
gestaltet, dass sich während
des Tiefziehens in Ziehrichtung 36 ein kleiner werdender Ziehspalt 35 zwischen
dem Zargenformer 33 und der Innenwand des Ziehrings im
Bereich der Ziehringöffnung 27 ausbildet.
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Es versteht sich, dass alternativ
zu der vorstehend beschriebenen Maßnahme einer Erhöhung der
Oberflächenrauhigkeit
der Außenoberfläche 48 des
Zargenformers 33 dieser auch oder zusätzlich eine sich in Ziehrichtung 36 konisch
verjüngende
Außenkontur
aufweisen kann. Beide Maßnahmen
führen
zu einer Art Keileffekt, welche während des Tiefziehens in Ziehrichtung 36 zu
einer entgegen der Bewegungsrichtung des Zargenformers 33 gerichteten Reibkraft
zwischen diesem und der Zarge 25 des Hohlkörpers 23 führt, die
ausgenutzt werden kann, um den Umformvorgang, insbe sondere das Fließen bzw.
Einlaufen des den Hohlkörper 23 bildenden Werkstoffes
in einer vorteilhaften Art und Weise zu unterstützen, ohne dass es zu Aufwulstungen
im Bereich des Ziehrings 26 einerseits oder zu Bodenreißern im
Bereich des Bodens 24 des Hohlkörpers 23 andererseits
kommt.
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In den 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Tiefziehwerkzeuges
gezeigt. Dabei sind gegenüber
dem in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
gleiche Werkzeugteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied
zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, ist bei dieser
Ausführungsvariante
ein Ziehstempel 60 mit einem in Umfangsrichtung (Doppelpfeil 64)
mehrteilig gestalteten Zargenformer vorgesehen. Dieser umfasst in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
insgesamt acht, in Umfangsrichtung um die Längsachse 68 des Ziehstempels 60 angeordnete,
separate Zargenformern 63.1 bis 63.8. Diese erstrecken
sich hier jeweils über
einen gleichen Umfangswinkel von 45 Grad um die Längsachse 68 und
sind mit ihren sich in Ziehrichtung 36 erstreckenden Stirnflächen unmittelbar
aneinanderliegend geführt
gestaltet. Ein kennzeichnendes Merkmal dieses Ziehstempels 60 ist
es also, dass eine Mehrzahl von mehrfach wirkenden Zargenformern 63.1 bis 63.8 vorgesehen
sind, die in Umfangsrichtung (Doppelpfeil 64) benachbart
angeordnet sind und die relativ zueinander parallel zur Ziehrichtung 36,
mithin mit unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten zueinander,
bewegbar sind und die im übrigen
dazu bestimmt sind, eine Reibkraft auf die Zarge 25 des
sich ausbildenden Hohlkörpers 23 auszuüben.
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Wie in 5 gezeigt,
können
folglich die einzelnen Zargenformer 63.1 bis 63.8 unterschiedliche Positionen und/oder
Geschwindigkeiten relativ zueinander bzw. zu dem Ziehring 26 einnehmen,
um auf diese Weise auf ein gegebenenfalls in Umfangsrichtung lokal
unterschiedliches Einfließverhalten
des Hohlkörpers 23 Einfluss
nehmen zu können.
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Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen
Werkzeuge lassen sich Tiefziehverfahren verwirklichen, deren kennzeichnendes
Merkmal es ist, dass der Zargenformer 33 während des
Tiefziehprozesses relativ zu dem ihn in Richtung eines senkrecht zur
Ziehrichtung 36 nach außen überlappenden Bodenformers 32 unter
Ausübung
einer Reibkraft 37 auf die Zarge 25 des sich ausbildenden
Hohlkörpers 23 parallel
zur Ziehrichtung 36 bewegt wird.
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Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein,
dass in einer ersten Tiefziehphase ausgehend von der in 1 gezeigten Stellung des
Ziehstempels 30, der Bodenformer 32 und der an
ihm anliegende Zargenformer 33 so lange unter Verformung des
Formteils 21 mit gleicher Geschwindigkeit in Ziehrichtung 36 bewegt
werden, bis der Zargenformer 33 wenigstens teilweise in
die Ziehringöffnung 27 des
Ziehrings 26 eingefahren ist, wie in 2 dargestellt.
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Anschließend kann vorgesehen sein,
dass der Bodenformer 32 gegenüber dem Zargenformer 33 in
Ziehrichtung 36 beschleunigt wird, so dass ausgehend von
den in 2 gezeigten Stellungen
des Bodenformers 32 und des Zargenformers 33 die
aus 3 ersichtliche Stellung
des Bodenformers 32 und des Zargenformers 33 erreicht
wird.
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Dabei kann es zweckmäßig sein,
dass der Zargenformer 33 in der zweiten Tiefziehphase,
in welcher der Bodenformer 32 mit einer gegenüber dem
Zargenformer 33 erhöhten
Geschwindigkeit in Ziehrichtung 36 bewegt wird, relativ
zu dem Ziehring 26 parallel zur Ziehrichtung 36 im
Wesentlichen unbewegt bleibt, also in Ziehrichtung betrachtet stillsteht.
Wie in 3 gezeigt, überlappt
der Zargenformer 33 in dieser Stellung mit seinem freien
Ende 51 innenseitig den Ziehring 26 in einem Bereich,
in dem er eine Oberflächenrauhigkeit 55 aufweist,
die gegenüber
der Oberflächenrauhigkeit 52 in
einem Abstand von seinem freien Ende 51 reduziert ist.
Zu diesem Zwecke kann der Zargenformer 33 in dem Bereich 49 glatt
poliert gestaltet sein, während
der Zargenformer 33 in dem entgegen der Ziehrichtung 36 zurückgesetzten
Bereich 50 eine vergrößerte Oberflächenrauhigkeit
aufweisen kann.
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In der in 3 gezeigten Stellung kann der Werkstoff
des Hohlkörpers 23 in
demjenigen Bereich der Zarge 25, der zwischen dem Zargenformer 33 und
den Innenwandteilen des Ziehrings 26 im Bereich seiner
Ziehringöffnung 27 liegt,
im wesentlichen frei fließen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass
sich eine dritte oder weitere Tiefziehphase anschließt, in welcher
der Zargenformer unter Ausübung
einer Reibkraft 37 auf die Zarge 25 des sich ausbildenden
Hohlkörpers 23 in
Ziehrichtung 36 bewegt wird, wie dies anhand der in 4 gezeigten Stellung des
Zargenformers 33 ersichtlich ist.
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In dieser, in 4 gezeigten Stellung, wurde der Zargenformer 33 so
lange in Richtung auf den überlappenden
Teil 44 des Bodenformers 32 hinbewegt, bis seine
Anlagefläche 45 an
der gegenüberliegenden
Anlagefläche 47 des
Bodenformers zum Anliegen gekommen ist. In dieser Stellung kann
sich an die dritte Tiefziehphase eine vierte oder weitere Tiefziehphase
anschließen,
in welcher der Bodenformer 32 und der an ihm anliegende
Zargenformer 33 unter weiterer Verformung des Hohlkörpers 23 mit
gleicher Geschwindigkeit in Ziehrichtung 36 bewegt werden.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein,
dass während
des Tiefziehens des Hohlkörpers 23 die
in 3 angedeutete Kraft 66 zur
Bewegung des Bodenformers 32 in Ziehrichtung 36 auf
einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt wird, der kleiner ist als
eine Kraft, die zu einem Bodenreißer des tiefzuziehenden Hohlkörpers 23 führt, und
dass die Geschwindigkeit des Bodenformers 32 während des Tiefziehens
gemessen wird, und dass in einer nachfolgenden Tiefziehphase, in
der die Geschwindigkeit des den Hohlkörper 23 verformenden
Bodenformers 32 einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert
unterschreitet, der Zargenformer 33 unter Ausübung einer Reibkraft 37 auf
die Zarge 25 des sich ausbildenden Hohlkörpers 23 in
Ziehrichtung 36 beschleunigt wird, wodurch die Geschwindigkeit
des Bodenformers 32 in Ziehrichtung wieder zunimmt. Die
zugeordneten Stellungen des Bodenformers 32 einerseits
und des Zargenformers 33 andererseits ergeben sich aus
den 3 und 4.
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Bevor die aus 4 hervorgehende Stellung des Bodenformers 32 und
des Zargenformers 33 erreicht ist, kann im Anschluss an
die Beschleunigung des Zargenformers 33 in Ziehrichtung 36,
dieser zumindest so lange abgebremst werden, bis die Geschwindigkeit
des Bodenformers 32 wieder einen vorbestimmten Geschwindigkeitswert
unterschreitet, wobei daran anschließend der Zargenformer 33 unter
Ausübung
einer Reibkraft 37 auf die Zarge 25 des sich ausbildenden
Hohlkörpers 23 in
Ziehrichtung 36 beschleunigt werden kann.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn
während
des Tiefziehens die Position des Zargenformers 33 relativ zu
der Position des Bodenformers 32 oder der Abstand 67 zwischen
dem Zargenformer 33 und dem Bodenformer 32 in
Ziehrichtung 36 gemessen wird. Für den Fall, dass der Abstand 67 in
Ziehrichtung 36 zwischen dem Zargenformer 33 und
dem Bodenformer 32 einen vorbestimmten Wert unterschreitet, kann
dann die Geschwindigkeit des Zargenformers 33 derart eingestellt
oder geregelt werden, dass sie der Geschwindigkeit des Bodenformers 32 entspricht.