DE19720666C2 - Process for shaping a contour without cutting - Google Patents
Process for shaping a contour without cuttingInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanlosen Formen einer Kontur in eine Blechplatine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for non-cutting shaping a contour in a sheet metal board according to the preamble of Claim 1.
Die DE 32 06 023 A1 betrifft einen gattungsgemäßen Stand der Technik, wobei eine Vorrichtung zum Herstellen rota tionssymmetrischer Aushalsungen erläutert ist. In einer Ausführungsform arbeitet die Vorrichtung in einer Weise, daß rotierende Drückwerkzeuge von beiden Seiten an ein Werkstück herangefahren werden und durch Rotation eines Drückwerkzeugträgers eine rotationssymmetrische Aushalsung eingeformt wird. Aufgrund der Anordnung der Drückwerkzeuge können mit der Vorrichtung gemäß DE 32 06 023 A1 aus schließlich rotationssymmetrische Aushalsungen an Werk stücke angeformt werden.DE 32 06 023 A1 relates to a generic stand the technology, wherein a device for producing rota tionally symmetrical necklines is explained. In a Embodiment, the device operates in a manner that rotating pressing tools from both sides Workpiece are moved up and by rotation of a Press tool carrier a rotationally symmetrical neck is molded. Due to the arrangement of the pressing tools can with the device according to DE 32 06 023 A1 finally, rotationally symmetrical necklines at work pieces are molded.
Profile aus Metall werden in vielen Bereichen für Konstruk tionen eingesetzt, wobei, soweit möglich, standardisiertes Stangenmaterial eingesetzt wird. Für spezielle Anwendungs fälle, wie beispielsweise Spanten oder Seitenwände hochbe lasteter Bauelemente im Leichtbau, werden aber häufig Pro file benötigt, welche von einer reinen Stangenform abwei chen. Diese Profile mit einer sogenannten dreidimensionalen Freiformfläche werden üblicherweise durch Zerspanung aus dem Vollen gefräst. Es sind auch Verfahren bekannt, bei de nen derartige Profile aus vorgefertigten Blechteilen zusam mengeschweißt werden. Diese bekannten Verfahren sind insge samt arbeitsaufwendig. Zudem hat die Zerspanung einen hohen Materialverbrauch zur Folge, während bei zusammenge schweißten Profilen Nachteile bezüglich einer freien Werk stoffwahl und einer Korrosionsbeständigkeit bestehen.Metal profiles are used in many areas for construct used, whereby, as far as possible, standardized Bar material is used. For special applications cases, such as frames or side walls burdened components in lightweight construction, but often become pro file which deviates from a pure rod shape chen. These profiles with a so-called three-dimensional Freeform surfaces are usually made by machining milled to the full. Methods are also known in which NEN such profiles from prefabricated sheet metal parts together be welded. These known methods are in total including labor intensive. The machining also has a high level Material consumption resulted, while at merged welded profiles disadvantages regarding a free work choice of materials and corrosion resistance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem Profile mit einer Freiform fläche in einer wirtschaftlichen Weise gefertigt werden können.The invention is based on the object Specify procedure using the profiles with a free form surface to be manufactured in an economical manner can.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved according to the invention by a method solved the features of claim 1.
Nach der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, bei demAccording to the invention, a method is provided in which
- a) eine Blechplatine an zumindest einem Randbereich ein gespannt wird,a) a sheet metal plate on at least one edge area is excited
- b) auf einer Seitenfläche der eingespannten Blechplatine ein erstes Umformwerkzeug und auf der anderen Seiten fläche ein zweites Umformwerkzeug angeordnet werden, dessen Form an die einzuformende Kontur angepaßt ist,b) on a side surface of the clamped sheet metal plate a first forming tool and on the other side a second forming tool can be arranged, the shape of which is adapted to the contour to be molded,
- c) beide Umformwerkzeuge gegen die Blechplatine verfah ren werden, bis beide Umformwerkzeuge an der Blech platine anliegen und einen bestimmten Abstand zuein ander erreicht haben,c) both forming tools against the sheet metal plate until both forming tools on the sheet board and a certain distance apart others have reached
-
d) zumindest eines der Umformwerkzeuge relativ zur
Blechplatine bewegt wird und diese gegen das zweite
Umformwerkzeug drückt, wobei in die Blechplatine eine
Kontur eingeformt wird und
- - als Blechwerkstück eine längliche Blechplatine ein gespannt wird, welche zu einem Profil mit einer dreidimensionalen Freiformfläche geformt wird,
- - hierzu in einem ersten Schritt die beiden Umform werkzeuge in einer Längsrichtung der Blechplatine liniengesteuert bewegt werden und die Blechplatine in einer ersten Umformschicht umgeformt wird,
- - anschließend in einem zweiten Schritt zumindest das erste Umformwerkzeug um einen bestimmten Betrag zu der vorausgehend gebildeten Umformschicht ver setzt wird,
- - der erste und der zweite Schritt wiederholt und weitere parallel zueinander liegende Umformschich ten geformt werden, bis das Profil mit der vorgese henen Freiformfläche geformt ist, und
- - beim Formen der Umformschichten der Abstand der Umformwerkzeuge zueinander verändert wird und so mit gezielt Bereiche unterschiedlicher Wanddicke in dem Profil ausgebildet werden.
- an elongated sheet metal plate is clamped as a sheet metal workpiece, which is formed into a profile with a three-dimensional free-form surface,
- - for this purpose, in a first step, the two forming tools are moved in a line-controlled manner in a longitudinal direction of the sheet metal blank and the sheet metal sheet is formed in a first forming layer
- - Then, in a second step, at least the first forming tool is set by a certain amount to the previously formed forming layer,
- - The first and second steps are repeated and further forming layers lying parallel to one another are formed until the profile is formed with the freeform surface provided, and
- - When shaping the forming layers, the distance of the forming tools from one another is changed and thus formed with specific areas of different wall thickness in the profile.
Mit diesem Verfahren können dreidimensionale Freiformflä chen in eine Platine spanlos geformt werden, wobei unter schiedliche Wanddicken ausgebildet werden können. Für das schichtweise Umformen wird die gesamte vorgesehene Umfor mung in einzelne Vorschubschritte aufgeteilt, welche in ei ner Ebene abgearbeitet werden können. Dabei besteht die um zuformende Schicht in einer Dicke aus der zugestellten Um formwerkzeugtiefe sowie in der Ebene aus den Bereichen, in denen umgeformt werden soll. With this method, three-dimensional free-form surfaces Chen be formed into a board without cutting, under different wall thicknesses can be formed. For the Forming in layers becomes the entire intended form divided into individual feed steps, which are in egg level can be processed. Here is the order layer to be formed in a thickness from the delivered order depth of the mold as well as in the plane from the areas in which should be reshaped.
Gemäß dem Verfahren wird eine Blechplatine zunächst in einer Ebene eingespannt. Die Platine entspricht in ihrer Dicke der Vorgabe, die das Werkstück überwiegend haben soll. Eine andere Möglichkeit der Dickenauslegung besteht darin, daß die Dicke der Platine sich aus dem Umformvolumen des Werkstücks plus eines Zuschlags errechnet.According to the method, a sheet metal blank is first in clamped on one level. The board corresponds in its Thickness of the default that the workpiece predominantly has should. Another possibility of designing the thickness is in that the thickness of the blank comes from the forming volume of the workpiece plus a surcharge.
Die in einer Vorrichtung eingespannte Blechplatine wird von einem Maschinenrahmen umschlossen, in dem beispielsweise über den Platinenseitenflächen jeweils ein Umformsupport in einem Zweikoordinatensystem verfährt. Beide Umformsup porte können synchron im Abstand zueinander oder unabhän gig voneinander bewegt werden. Auf jedem Support befindet sich ein Gehäuse mit einer gelagerten Spindel, die inner halb einer Drehung beliebig positioniert werden kann. Al ternativ dazu kann diese Spindel zusätzlich mit einer stu fenlosen Drehzahlregulierung ausgerüstet sein. Die Spindel lagerung in dem Gehäuse ist in zwei Ebenen schwenkbar und kann in Richtung des Spindelzentrums verfahren werden.The sheet metal plate clamped in a device is from enclosed in a machine frame in which, for example Forming support is provided above the side of the board operates in a two-coordinate system. Both forming sup Ports can be synchronously spaced apart or independent gig from each other. Located on every support itself a housing with a mounted spindle, the inner can be positioned anywhere within one turn. Al Alternatively, this spindle can also be equipped with a stu be equipped with speed control. The spindle storage in the housing can be swiveled in two levels and can be moved in the direction of the spindle center.
Vorzugsweise wird über ein CAD-Programm zunächst das Werkstück als ein dreidimensionales Rechnermodell erstellt. Die Koordinaten der Außenkontur des Werkstücks werden in ein NC-Programm der Vorrichtung zur Herstellung des Werkstücks übernommen. Dabei wird das Werkstück umformtech nisch in einzelne, zueinander parallele Schichten zerlegt, in denen jeweils die Relativbewegung zwischen den Umform werkzeugen und der Blechplatine bei einem Umformschritt stattfindet. Die Dicken der Schichten werden unter Berück sichtigung des zulässigen Umformgrades des Werkstoffes pro Umformschritt festgelegt. Dabei können die einzelnen Schichtebenen nacheinander oder parallel abgearbeitet wer den, so daß das Werkstück aus der Ebene in die zweite Ebene mit der Abarbeitung der einzelnen Schichtebenen hinein wächst. Durch die Festlegung der Umformschichten wird ver mieden, daß das Werkstück verzerrt aus der Ebene wächst.This is preferably done first using a CAD program Workpiece created as a three-dimensional computer model. The coordinates of the outer contour of the workpiece are in an NC program of the device for producing the Workpiece. The workpiece becomes reshaped nically broken down into individual, parallel layers, in each of which the relative movement between the forming tools and the sheet metal in a forming step takes place. The thicknesses of the layers are taken into account the permissible degree of deformation of the material per Forming step determined. The individual Layer levels processed one after the other or in parallel the so that the workpiece from the plane to the second plane with the processing of the individual layer levels grows. By defining the forming layers, ver avoid that the workpiece grows distorted out of the plane.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß beide Umformwerkzeuge unabhängig voneinander verfahren werden. Es können so Dickenveränderungen in einer Umformschicht erzeugt werden. Als Umformwerkzeuge können dabei sowohl feststehende als auch drehbare Körper mit und ohne Profil auf Supporten eingesetzt werden.A preferred embodiment of the invention exists in that both forming tools are independent of each other be moved. It can change thicknesses in one Forming layer are generated. Can be used as forming tools both fixed and rotatable bodies with and can be used on supports without a profile.
Grundsätzlich kann die Blechplatine feststehend eingespannt sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht jedoch darin, daß die eingespannte Blechplatine verfahren wird. Die notwendige Relativbewegung kann so ausschließlich durch ein Verfahren der Blechplatine gegenüber den fest stehenden Umformwerkzeugen oder durch ein kombiniertes Ver fahren der Blechplatine und der Umformwerkzeuge erreicht werden. Die Bewegungen sind durch eine CNC-Steuerung ge steuert, so daß beliebige Bahnen oder Linien abgefahren wer den können, so daß eine beliebige dreidimensionale Frei formfläche erzeugt werden kann.Basically, the sheet metal can be clamped in a fixed position his. An advantageous development of the invention exists however, in that the clamped sheet metal plate move becomes. The necessary relative movement can thus only by moving the sheet metal board towards the fixed standing forming tools or by a combined Ver drive the sheet metal plate and the forming tools reached become. The movements are controlled by a CNC controls, so that any tracks or lines can be traversed can, so that any three-dimensional free can be generated.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Blechplatine durch Ziehen, Drücken und/oder Drückwalzen umgeformt wird. Die jeweilige Umformbearbeitung wird durch den Abstand und die Bewegung der beiden Umformwerkzeuge zueinander einge stellt. Dabei sind entsprechend ausgebildete Umformwerkzeu ge einzusetzen, welche insbesondere als Schnellwechselwerk zeuge mit einem Steilkegel ausgebildet sind, die am Umfang positioniert gespannt werden können. Durch das Zentrum des Steilkegels kann bevorzugter Weise während der Umformung Kühl- und Schmiermittel zugeführt werden. Die Steilkegel aufnahme kann dabei als angetriebene, positionierbare Spin del ausgebildet sein, welche in einem Support gelagert ist. Insbesondere kann die Spindel in der Höhe verstellbar und in ein oder zwei Ebenen geschwenkt werden.According to the invention, it is provided that the sheet metal board is formed by pulling, pressing and / or pressure rolling. The respective forming process is determined by the distance and the movement of the two forming tools towards each other poses. Correspondingly trained forming tools are used use ge, which in particular as a quick change mechanism witness with a steep taper are formed on the circumference positioned can be tensioned. Through the center of the Steep taper can preferably be used during the forming process Coolants and lubricants are supplied. The steep cone Recording can take place as a driven, positionable spin del be formed, which is stored in a support. In particular, the spindle can be adjusted in height and can be swiveled in one or two levels.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht weiter darin, daß eines der Umformwerkzeuge als Stützwerkzeug mit einer an die zu formende Freiformfläche angepaßten Außenkontur und das andere als Drückwerkzeug vorgesehen wird. Die Form der Umformwerkzeuge richtet sich nach der Art des Profils und der Umformung. Es können Ku gelfinger oder Rollen eingesetzt werden, welche feststehend oder drehend angetrieben sind. Weiterhin können Ziehsteine mit Profilen sowie Werkzeugprofile zum Einsatz kommen, wel che aus den Bereichen der Handdrückerei bekannt sind. Für einen schnellen Werkzeugwechsel sind für jede Supportebene Werkzeugmagazine vorgesehen, in denen die Umformsupporte vollautomatisch Werkzeuge entnehmen und ablegen können.An embodiment of the method according to the invention is further in that one of the forming tools as Support tool with a free-form surface to be molded adapted outer contour and the other as a pressing tool is provided. The shape of the forming tools depends according to the type of profile and the forming. Ku gel fingers or rollers are used, which are fixed or are driven in rotation. Drawing dies can also be used with profiles and tool profiles are used, wel che are known from the areas of hand printing. For a quick tool change are for every support level Tool magazines are provided in which the forming supports can remove and store tools fully automatically.
Ein erfindungsgemäß bevorzugter Kugelfinger weist eine oder mehrere Kugelspitzen auf. Die Größe der Kugel ist abhängig von der vorhandenen Umformkraft, wobei die mögliche Materi alverdrängung, insbesondere von der Festigkeit des Werk stoffes abhängig ist. Bei einem Kugelfinger mit einer dreh baren Kugel kann dieser bei einer außermittigen Lagerung durch Drehen der Spindel eine Kreisbahn beschreiben, was sich positiv auf die Umformung auswirkt.A ball finger preferred according to the invention has one or several ball tips on. The size of the ball depends of the existing forming force, the possible materi displacement, especially from the firmness of the work substance is dependent. With a ball finger with a twist This ball can be used for off-center storage describe what a circular orbit by turning the spindle has a positive effect on the forming.
Bei Werkstoffen mit geringem Umformvermögen ist es vorteil haft, daß ein umzuformender Bereich der Blechplatine ge zielt erwärmt wird. Auf diese Weise wird in der momentanen Umformzone eine Kaltverfestigung und somit eine Rißbildung vermieden. Neben anderen bekannten Verfahren zur Wärmeein bringung ist es bevorzugt, daß ein Laser verwendet wird. Der Laser kann gleichzeitig mit einem Umformsupport einge setzt werden, so daß Erwärmung und Umformung gleichzeitig stattfinden können.It is advantageous for materials with low formability liable that a region of the sheet metal to be formed aims to be warmed. This way, in the current Forming zone a work hardening and thus a crack formation avoided. Among other known methods of heat It is preferred that a laser is used. The laser can be turned on simultaneously with a forming support are set, so that heating and forming at the same time can take place.
Eine besonders freie Gestaltung der Blechplatine wird er findungsgemäß dadurch erreicht, daß an der eingespannten Blechplatine eine Ausnehmung und/oder Abtrennung erzeugt werden. Dies kann einerseits durch den zuvor beschriebenen Laser erreicht werden. Andererseits können Ausnehmungen auch durch Umformwerkzeuge hergestellt werden, welche das Material der Blechplatine so weit verdünnen, daß eine Öffnung entsteht. Unerwünschte überstehende Materialsäume können zudem durch gekröpfte Kugelfinger abgedrückt werden.He becomes a particularly free design of the sheet metal board according to the invention achieved in that on the clamped Sheet metal plate creates a recess and / or separation become. This can be done on the one hand by the previously described Lasers can be achieved. On the other hand, recesses can also be produced by forming tools, which the Dilute the material of the sheet metal plate so far that a Opening arises. Unwanted protruding material hems can also be pushed off by cranked ball fingers.
Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß mehr als zwei Umformwerkzeuge eingesetzt werden, durch welche die Blech platine gleichzeitig an mehreren Stellen umgeformt wird. Die Umformwerkzeuge können dabei jeweils auf einem eigenen unabhängigen Support angeordnet sein, so daß eine besonders schnelle Bearbeitung ermöglicht wird.The invention is further developed in that more than two Forming tools are used, through which the sheet metal board is formed at several points at the same time. The forming tools can each have their own Independent support can be arranged so that a special fast processing is made possible.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Vielzahl von Stählen und anderen Metallmaterialien einge setzt werden. Es ist jedoch bevorzugt, daß eine Blechpla tine aus einem Aluminiummaterial verwendet wird. Derartige Materialien weisen in der Regel eine gute Duktilität auf, so daß bei diesem Material eine besonders effiziente Durch führung des Verfahrens möglich ist.In principle, the method according to the invention can be used for a Variety of steels and other metal materials be set. However, it is preferred that a sheet metal tine is used from an aluminum material. Such Materials usually have good ductility, so that with this material a particularly efficient through procedure is possible.
Die Erfindung wird weiter anhand von Verfahrensbeispielen erläutert. The invention is further illustrated by process examples explained.
Bei einem ersten Verfahrensbeispiel wird eine Kreisform mit einem zylindrischen Ansatz geformt. Ein Umformsupport auf einer Oberseite der Platine, welcher im weiteren O-Support genannt wird, trägt in einer Werkzeugaufnahme einen Kugel finger, der versetzt zur Mittenachse der Spindel steht. Zu sammen mit den beiden Koordinaten des O-Supportes kann mit dem Kugelfinger ein beliebiger Durchmesser am Werkstück eingestellt werden.In a first process example, a circular shape is used shaped a cylindrical approach. A forming support on a top of the board, which in the further O-Support is called, carries a ball in a tool holder finger that is offset from the center axis of the spindle. To together with the two coordinates of the O-Support can the ball finger any diameter on the workpiece can be set.
Auf der Unterseite der Blechplatine ist ein Umformsupport angeordnet, welcher im weiteren U-Support genannt wird. Dieser trägt bei der Herstellung eines zylindrischen An satzes eine Kreisscheibe mit Innenabsatz als Werkzeug. Der Innenabsatz der Kreisscheibe entspricht dem Außendurchmes ser und der Länge des gewünschten zylindrischen Absatzes. Mit dieser Kreisscheibe steht der U-Support im Zentrum der zu erstellenden Kreisform unterhalb der Blechplatine in di rektem Kontakt mit der Platinenoberfläche. Der Kreisring hat dabei einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des zu formenden zylindrischen Ansatzes entspricht.There is a forming support on the underside of the sheet metal plate arranged, which will be called in the following U-Support. This contributes to the manufacture of a cylindrical An set a circular disc with inner shoulder as a tool. The The inner shoulder of the circular disc corresponds to the outer diameter water and the length of the desired cylindrical paragraph. With this circular disc, the U-Support is at the center of the circular shape to be created below the sheet metal in di right contact with the board surface. The annulus has an inside diameter that is the outside diameter corresponds to the cylindrical approach to be formed.
Nachdem beide Supporte in ihre Ausgangsposition an die Blechplatine gefahren sind, wird die Spindel drehend ange trieben, so daß der Kugelfinger kreist. Zur Kühlung und Schmierung wird ein Kühl- und Schmierstoff auf die Blech platine aufgetragen. Durch Bewegung der Koordinaten des O-Supportes im Kreismodus wird der gewünschte Innendurch messer des zylindrischen Ansatzes mit dem rotierenden Ku gelfinger erreicht.After both supports in their starting position to the If the plate is moved, the spindle is turned on driven so that the ball finger circles. For cooling and Lubrication becomes a coolant and lubricant on the sheet circuit board applied. By moving the coordinates of the O-Supportes in circle mode is the desired inside knife of the cylindrical approach with the rotating Ku gelfinger reached.
Soll das Material von innen nach außen verdrängt werden, so taucht der Kugelfinger in die erste Umformschicht ein und verdrängt das Material vom kleinsten zum gewünschten Innen durchmesser aus der Ebene der Unterseite der Blechplatine. Anschließend wird der Kugelfinger aus der ersten Umform schicht in die nächste Umformschicht verschoben. Mit jeder abgearbeiteten Umformschicht wächst der zylindrische Ansatz auf der Unterseite der Platine. Es werden so lange Umform schichten bearbeitet, bis die Bodendicke des zylindrischen Ansatzes erreicht ist.If the material is to be displaced from the inside out, so the ball finger dips into the first forming layer and displaces the material from the smallest to the desired interior diameter from the level of the underside of the sheet metal plate. Then the ball finger from the first forming shifted into the next forming layer. With everyone The cylindrical approach grows after the processed forming layer on the bottom of the board. It will be so long Machined layers until the bottom thickness of the cylindrical Approach is reached.
Abschließend wird mit dem Kugelfinger die gesamte Oberflä che des geformten Innenbereiches des zylindrischen Ansatzes nochmals überwalzt, damit eine gleichmäßig verfestigte, glatte Oberfläche entsteht. Selbstverständlich können im Eingangsbereich der geformten Innenwandung Fasen oder Ra dien angeformt werden. Ist eine Passung gewünscht, so wird der Kugelfinger durch ein Rollierwerkzeug ersetzt, mit dem der geformte Hohlzylinderbereich auf das gewünschte Maß kalibriert wird.Finally, the entire surface is surface of the shaped interior of the cylindrical extension rolled again so that an evenly consolidated, smooth surface is created. Of course, in Entrance area of the shaped inner wall chamfer or Ra be molded on. If a fit is desired, then the ball finger is replaced by a roller burnishing tool with which the shaped hollow cylinder area to the desired size is calibrated.
Soll der Boden im zylindrischen Ansatz beseitigt werden, so wird der Kugelfinger weiter kreisend tiefer gefahren, bis der Boden eine so dünne Dicke hat, daß dieser dem Umform druck nicht standhält und aufbricht. Hierbei muß die Spin del des U-Supportes mit jeder zugestellten Umformschicht dicke der Spindel des O-Supportes zurückgefahren werden, damit das verdrängte Material ausweichen kann. Der zylind rische Ansatz wird damit um den Betrag des verdrängten Vo lumens länger. Mit einem gekröpften Kugelfinger kann dann der Materialüberrest vom zylindrischen Ansatz abgedrückt werden. Dabei wird zuvor die Spindel des U-Supportes zu rückgefahren.If the bottom should be removed in the cylindrical approach, so the ball finger is moved further down in circles until the bottom is so thin that it resists forming pressure does not withstand and breaks open. The spin del des U-Supportes with every forming layer delivered thickness of the spindle of the O-Support are retracted, so that the displaced material can dodge. The cylinder rical approach is thus by the amount of Vo repressed lumens longer. With a cranked ball finger can then the remainder of the material is pushed off the cylindrical attachment become. The spindle of the U support is closed beforehand retracted.
Um gleichzeitig eine maßgerechte Ablängung des Ansatzes auf der Rückseite vorzunehmen, kann der gekröpfte Kugelfinger mit einem stehenden Gegenhalter bestückt werden. Dadurch werden die Reaktionskräfte aus der Umformung im Hinter schnitt aufgenommen. Nach Abschluß dieses Vorganges ist die spanlose Herstellung des zylindrischen Absatzes mit Passung und Ablängung in einer Blechplatine beendet.To at the same time cut the approach to size the cranked ball finger can make the back be equipped with a standing counterholder. Thereby the reaction forces from the deformation are in the back cut recorded. After completing this process, the Chipless production of the cylindrical heel with a fit and cut to length in a sheet metal plate.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Zu sammenhang mit den schematischen Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Another embodiment of the invention is in Zu context with the schematic drawings explained. In the drawings show:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Profil mit einer drei dimensionalen Freiformfläche; Figure 1 is a plan view of a profile with a three-dimensional free-form surface.
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht gemäß dem Schnitt A-A von Fig. 1, und Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view according to section AA of Fig. 1, and
Fig. 3 bis 10 die Anordnung von Umformwerkzeugen und Blech platine zu verschiedenen Zeitpunkten bei der Formung des Profils von Fig. 1. FIGS. 3 to 10, the arrangement of forming tools and the sheet metal blank at various times in the shaping of the profile of FIG. 1.
In Fig. 1 ist eine profilierte Blechplatine 10 mit einem Kurvenverlauf in Längsrichtung und mit einem Basisschenkel 11, einem mittleren Schenkel 12, einem oberen Schenkel 13 und einem Auslaufschenkel 14 gezeigt, welche jeweils unter schiedliche Dicken aufweisen. Die Schenkel 11 bis 14 sind in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist.In Fig. 1, a profiled sheet metal plate 10 is shown with a curve in the longitudinal direction and with a base leg 11 , a middle leg 12 , an upper leg 13 and an outlet leg 14 , each having different thicknesses. The legs 11 to 14 are arranged at a certain angle to one another, as can be seen from FIG. 2.
Gemäß den Fig. 3 bis 10 wird die Blechplatine 10 als gera des, ebenes Ausgangswerkstück in eine Spanneinrichtung 16 fest eingespannt. Auf der Seite der länglichen Blechplatine 10 ist ein erstes Umformwerkzeug 17 angeordnet, welches in einem bestimmten Winkel zur Werkstückebene geschwenkt ist. Das im Querschnitt kegelförmige erste Umformwerkzeug 17 weist an seiner Spitze einen Radius auf. Das erste Umform werkzeug 17 ist in einem O-Support angeordnet, welcher nicht dargestellt ist. Auf der anderen Seite der Blechpla tine 10 befindet sich ein nicht dargestellter U-Support, in welchem ein zweites Umformwerkzeug 18 drehbar gelagert ist. Das zweite Umformwerkzeug 18 ist als eine Stützrolle ausge bildet, dessen Profil im Querschnitt im wesentlichen der gestuften Profilkontur entspricht.Referring to FIGS. 3 to 10, the sheet metal blank 10 is clamped as screened of the planar initial workpiece in a clamping device 16 tightly. On the side of the elongated sheet metal plate 10 , a first forming tool 17 is arranged, which is pivoted at a certain angle to the workpiece plane. The first forming tool 17 , which is conical in cross section, has a radius at its tip. The first forming tool 17 is arranged in an O-support, which is not shown. On the other side of the Blechpla tine 10 is a U-support, not shown, in which a second forming tool 18 is rotatably mounted. The second forming tool 18 is formed out as a support roller, the profile of which essentially corresponds to the stepped profile contour in cross section.
Das zweite Umformwerkzeug 18 wird zunächst gegen die Blech platine 10 verfahren. Der O-Support fährt mit dem als Drückrolle ausgebildeten ersten Umformwerkzeug 17 auf Pla tinenkontakt in der Position gemäß Fig. 3, an der die Aus senkontur des zu formenden mittleren Schenkels 12 beginnen soll. Anschließend fahren beide Supporte synchron das Längsprofil des zu formenden Schenkels 12 ab. Dabei fährt der O-Support je Längshub um eine Umformschichtdicke tiefer in vertikaler Richtung zum U-Support mit dem zweiten Um formwerkzeug 18. Beide Umformwerkzeuge 17, 18 stehen in Di stanz zueinander. Diese Distanz der Umformwerkzeuge 17, 18 zueinander ist abhängig von der Wanddicke des zu formenden Schenkels. Wenn der mittlere Schenkel 12 seine ungefähre Lage gemäß Fig. 7 erreicht hat, kann das erste Umformwerk zeug 17 gegen ein drittes Umformwerkzeug 19 ersetzt werden, welches als Drückwalzrolle ausgebildet sein kann.The second forming tool 18 is first moved against the sheet metal plate 10 . The O-Support travels with the first forming tool 17 designed as a pressure roller to contact the plate in the position according to FIG. 3, at which the contour of the middle leg 12 to be formed should begin. Then both supports synchronously run the longitudinal profile of the leg 12 to be shaped. The O-support travels one longitudinal layer depth in the vertical direction for each longitudinal stroke to the U-support with the second forming tool 18. Both forming tools 17 , 18 are at a distance from one another. This distance between the forming tools 17 , 18 depends on the wall thickness of the leg to be shaped. When the middle leg 12 has reached its approximate position according to FIG. 7, the first forming tool 17 can be replaced by a third forming tool 19 , which can be designed as a pressure roller.
Vom unteren Ende des mittleren Schenkels 12 ausgehend wird die Wanddicke des oberen Schenkels 13 ansteigend zu seinem oberen Ende geformt. Der Abstand zwischen dem zweiten Um formwerkzeug 18 und dem dritten Umformwerkzeug 19 ist dabei so gewählt, daß eine Fließspannung in dem Werkstoff der Blechplatine 10 entsteht und das Material in Umformrichtung nach oben fließt. Starting from the lower end of the middle leg 12 , the wall thickness of the upper leg 13 is formed increasing towards its upper end. The distance between the second to form tool 18 and the third forming tool 19 is chosen so that a yield stress arises in the material of the sheet metal plate 10 and the material flows upward in the forming direction.
Entsprechend dem Winkel des zu formenden oberen Schenkels 13 verändern die Umformrollen 18, 19 mit jedem Längshub ih re relative Position zur eingespannten Blechplatine. Wird die Unterseite der Blechplatine 10 mit dem unteren, zweiten Umformwerkzeug 18 erreicht, fährt das dritte Umformwerkzeug 19 bis zum Schenkelauslauf weiter.According to the angle of the upper leg 13 to be shaped, the shaping rollers 18 , 19 change their longitudinal position with respect to the clamped sheet metal plate. If the underside of the sheet metal plate 10 is reached with the lower, second forming tool 18 , the third forming tool 19 continues to the leg outlet.
Zum Abschluß wird ein viertes Umformwerkzeug 20 eingesetzt, welches als eine Winkelrolle ausgebildet ist. Mit dem vier ten Umformwerkzeug 20 wird der Übergang zwischen dem oberen Schenkel 13 und dem kurzen Auslaufschenkel 14 schichtweise geformt. Hierzu wird das vierte Umformwerkzeug 20 zusammen mit dem zweiten Umformwerkzeug 18 in Längsrichtung der Blechplatine 10 verfahren, bis ein gewünschter Übergang ausgeformt ist.Finally, a fourth forming tool 20 is used, which is designed as an angle roller. With the four th forming tool 20 , the transition between the upper leg 13 and the short outlet leg 14 is formed in layers. For this purpose, the fourth forming tool 20 is moved together with the second forming tool 18 in the longitudinal direction of the sheet metal plate 10 until a desired transition is formed.
Abschließend wird in den U-Support eine zylindrische Stütz rolle eingewechselt, die sich um eine horizontale Achse dreht. Im O-Support wird ein Kugelfinger eingesetzt. Diese Umformwerkzeuge dienen zur Abtrennung des geformten Profils. Der Kugelfinger des O-Supportes und die zylindri sche Stützrolle des U-Supportes fahren im Abstand entlang der Blechplatine 10. Der Kugelfinger dringt dabei bei je dem Längshub in den Werkstoff ein und trennt das geformte Winkelprofil von der eingespannten Blechplatine. Alternativ kann der Trennschnitt mit einem Laser erfolgen, der als eine Pistole in den O-Support eingewechselt wird. Ein un kontrolliertes Herabfallen des abgetrennten Winkelprofils kann durch eine herkömmliche Haltevorrichtung verhindert werden.Finally, a cylindrical support roll is rotated into the U-Support, which rotates around a horizontal axis. A ball finger is used in the O-Support. These forming tools are used to separate the shaped profile. The ball finger of the O-support and the cylindrical support roller of the U-support move along the sheet metal plate 10 at a distance . The ball finger penetrates into the material with each longitudinal stroke and separates the shaped angle profile from the clamped sheet metal plate. Alternatively, the cut can be made with a laser, which is exchanged as a gun in the O-Support. An uncontrolled falling of the separated angle profile can be prevented by a conventional holding device.
Für eine besonders kostengünstige Fertigung können bei der Herstellung des zuvor beschriebenen Werkstückes mehrere Platinen auf einen Maschinenrahmen eingespannt werden, der sich in Längsrichtung bewegt. So können bei Einsatz mehre rer Umformsupporte gleichzeitig mehrere Werkstücke in einer Aufspannung gefertigt werden. In diesem Fall werden die Supporte in der Querrichtung gekoppelt, so daß für die Be wegungen in den Längs- und Querkoordinaten nur jeweils eine Vorschubachse erforderlich ist.For a particularly cost-effective production, the Production of the previously described workpiece several Boards are clamped on a machine frame, the moves in the longitudinal direction. This means that several can be used Forming supports simultaneously several workpieces in one Clamping can be manufactured. In this case, the Supports coupled in the transverse direction, so that for loading movements in the longitudinal and transverse coordinates only one at a time Feed axis is required.
Claims (9)
- a) die Blechplatine (10) an zumindest einem Rand bereich (15) eingespannt wird,
- b) auf einer Seitenfläche der eingespannten Blech platine (10) ein erstes Umformwerkzeug (17) und auf der anderen Seitenfläche ein zweites Umform werkzeug (18) angeordnet werden, dessen Form an die einzuformende Kontur angepaßt ist,
- c) beide Umformwerkzeuge (17, 18) gegen die Blech platine (10) verfahren werden, bis beide Umform werkzeuge (17, 18) an der Blechplatine (10) an liegen und einen bestimmten Abstand zueinander er reicht haben,
- d) zumindest das erste Umformwerkzeug (17) relativ zur Blechplatine (10) bewegt wird und diese gegen das zweite Umformwerkzeug (18) drückt, wobei in die Blechplatine (10) die Kontur eingeformt wird,
- 1. daß als Blechwerkstück eine längliche Blechplatine (10) eingespannt wird, welche zu einem Profil mit einer dreidimensionalen Freiformfläche geformt wird,
- 2. daß hierzu in einem ersten Schritt die beiden Um formwerkzeuge (17, 18) in einer Längsrichtung der Blechplatine (10) liniengesteuert bewegt werden und die Blechplatine (10) in einer ersten Umformschicht umgeformt wird,
- 3. daß anschließend in einem zweiten Schritt zumindest das erste Umformwerkzeug (17) um einen bestimmten Betrag zu der vorausgehend gebildeten Umformschicht versetzt wird,
- 4. daß der erste und der zweite Schritt wiederholt und weitere parallel zueinander liegende Umformschichten geformt werden, bis das Profil mit der vorgesehenen Freiformfläche geformt ist, und
- 5. daß beim Formen der Umformschichten der Abstand der Umformwerkzeuge (17, 18) zueinander verändert wird und somit gezielt Bereiche unterschiedlicher Wand dicke in dem Profil ausgebildet werden.
- a) the sheet metal plate ( 10 ) is clamped on at least one edge area ( 15 ),
- b) on a side surface of the clamped sheet metal plate ( 10 ), a first forming tool ( 17 ) and on the other side surface a second forming tool ( 18 ) are arranged, the shape of which is adapted to the contour to be formed,
- c) both forming tools ( 17 , 18 ) are moved against the sheet metal plate ( 10 ) until both forming tools ( 17 , 18 ) lie on the sheet metal plate ( 10 ) and have a certain distance from one another,
- d) at least the first forming tool ( 17 ) is moved relative to the sheet metal blank ( 10 ) and presses it against the second forming die ( 18 ), the contour being molded into the sheet metal blank ( 10 ),
- 1. that an elongated sheet metal plate ( 10 ) is clamped as a sheet metal workpiece, which is formed into a profile with a three-dimensional free-form surface,
- 2. that in a first step the two shaping tools ( 17 , 18 ) are moved line-controlled in a longitudinal direction of the sheet metal blank ( 10 ) and the sheet metal blank ( 10 ) is reshaped in a first shaping layer,
- 3. that, in a second step, at least the first forming tool ( 17 ) is then shifted by a certain amount from the previously formed forming layer,
- 4. that the first and second steps are repeated and further forming layers lying parallel to one another are formed until the profile is formed with the intended free-form surface, and
- 5. that the distance of the forming tools ( 17 , 18 ) from one another is changed during the shaping of the shaping layers and thus targeted areas of different wall thickness are formed in the profile.
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| DE19720666A1 DE19720666A1 (en) | 1998-01-29 |
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| DE3206023A1 (en) * | 1982-02-19 | 1983-10-13 | KÜBA Kühlerfabrik Heinrich W. Schmitz GmbH, 8021 Baierbrunn | Device for producing rotationally symmetrical necked portions |
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1997
- 1997-05-16 DE DE1997120666 patent/DE19720666C2/en not_active Expired - Lifetime
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