Presswerkzeug und Pressverfahren

Abstract

 Presswerkzeug mit einer Matrize (1) und einem komplementär geformten Stempel (3), der dazu vorgesehen ist, eine Blechplatine zur Herstellung eines Blechteils (7) in die Matrizenform zu pressen. Die Matrize und der Stempel weisen jeweils einen ersten Formbereich zur Formung eines qualitativ hochwertigen Blechteilbereichs auf und einen zweiten Formbereich zur Formung eines qualitativ weniger hochwertigen Blechteilbereichs. Im zweiten Formbereich des Presswerkzeugs ist eine Vorspannerhebung und eine komplementäre Vorspannvertiefung vorgesehen, durch welche die Blechplatine während des Pressvorganges vorgespannt wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Presswerkzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Pressverfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 8.

[0002] Karosserieteile von Kraftfahrzeugen werden aus ebenen Blechen gepresst, die als "Blechplatinen" bezeichnet werden. Insbesondere bei Karosserieteilen, bei denen die Blechplatine stark verformt werden muss, wie z.B. bei Fahrzeugkotflügeln bzw. Seitenteilen im Bereich der Fahrzeugrücklichter sowie bei allen anderen Karosserieteilen, besteht die Gefahr, dass beim Pressen sogenannte "Nachlaufkanten" entstehen. "Nachlaufkanten" sind Fertigungsfehler, d.h. leichte "kantenartige" Blechverformungen, die je nach Blickwinkel selbst bei lackiertem Karosserieteil mit bloßem Auge erkennbar und deshalb unerwünscht sind. Zur Erzielung einer optisch einwandfreien glatten Bauteiloberfläche war bislang eine manuelle Nachbearbeitung von Nachlaufkanten erforderlich, d.h. sie mussten von Hand herausgeschliffen werden, was sehr zeit- und kostenintensiv ist. Nachlaufkanten können entstehen, wenn sich bei Beginn des Pressvorganges oder während des Pressvorganges der Stempel oder die Matrize des Presswerkzeugs im Außenhautbereich "markiert" und dabei eine sichtbare Verformung hinterlässt. Unakzeptabel sind Nachlaufkanten insbesondere dann, wenn sie bei dem herzustellenden Blechteil in einem Bereich liegen, der von außen am Fahrzeug sichtbar ist.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Presswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Pressteilen anzugeben, die insbesondere in solchen Bauteilbereichen einwandfrei sind, an die hohe Anforderungen an die Oberflächenqualität gestellt werden.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

[0005] Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, die Blechplatine vorzuspannen, bevor diejenigen Blechteilbereiche gepresst werden, die am fertigen, montierten Blechteil sichtbar sind, d.h. an die hinsichtlich ihrer Oberflächenqualität entsprechend hohe Anforderungen gestellt werden.

[0006] Das Presswerkzeug weist hierzu an seinem einen Werkzeugteil, d.h. an der Matrize bzw. am Stempel eine wulstartige Erhebung und am anderen Werkzeugteil eine komplementäre Vertiefung auf. Die Erhebung und die zugeordnete Vertiefung bilden eine "Vorspannstelle". An der Vorspannstelle beginnt der eigentliche Pressvorgang der Blechplatine, wobei die Blechplatine von der Erhebung in die Vertiefung gepresst wird. Ausgehend von der Vorspannstelle, wird die Blechplatine mit zunehmender Verformung auch zunehmend fester zwischen die Erhebung und die Vertiefung eingespannt.

[0007] Wesentlich hierbei ist, dass die Vorspannstelle des Blechs in einem Bereich des herzustellenden Blechteils zu liegen kommt, an den weniger hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden. Wenn das Presswerkzeug an der Vorspannstelle auf die Blechplatine auftrifft, kann an dieser Stelle nämlich durchaus eine Nachlaufkante entstehen. Dies ist aber unproblematisch, wenn, wie oben erwähnt, an diesen Blechteilbereich weniger hohe Qualitätsanforderungen gestellt werden. Vereinfacht ausgedrückt, wird die Vorspannstelle entweder in einen Blechteilbereich "gelegt", der später beim montierten Blechteil von außen nicht sichtbar ist, oder in einen "Abfallbereich", d.h. in einen Bereich der nach dem Pressen vom hergestellten Blechteil abgetrennt wird.

[0008] Mit anderen Worten, die Matrize und der Stempel des Presswerkzeugs weisen jeweils einen "ersten Formbereich" zur Formung eines qualitativ hochwertigen Blechteilbereichs auf und einen "zweiten Formbereich" zur Formung eines qualitativ weniger hochwertigen Blechteilbereichs. Die "Vorspannerhebung" und die komplementäre "Vorspannvertiefung" sind im zweiten Formbereich des Presswerkzeugs angeordnet. Die Vorspannerhebung und die Vorspannvertiefung bilden den Teil des Presswerkzeugs, an dem der eigentliche Pressvorgang, d.h. die plastische Verformung der Blechplatine beginnt.

[0009] In dem Bereich zwischen der Vorspannerhebung und der Vorspannvertiefung der beiden Presswerkzeugteile wird die Blechplatine vorgespannt. Die Formung bzw. Pressung der Blechteilbereiche, an die hohe qualitative Anforderungen gestellt werden, d.h. der später von außen sichtbaren Fertigteilbereiche, beginnt erst nach der Vorspannung der Blechplatine. Der erste Formbereich des Presswerkzeugs, der zur Herstellung des qualitativ hochwertigen Blechbereichs vorgesehen ist, trifft also erst später auf die Blechplatine auf. Die Blechplatine ist dann schon vorgespannt. Damit wird das Entstehen einer Nachlaufkante verhindert bzw. die Nachlaufkante liegt außerhalb des Blechteilbereichs, an den hohe qualitative Anforderungen gestellt werden.

[0010] Vorzugsweise ist die Vorspannerhebung eine wulstartige Erhebung, die an der Matrize vorgesehen ist. Die Vorspannvertiefung ist dann am Stempel vorgesehen. Prinzipiell ist auch eine Umkehrung möglich, d.h. die Vorspannerhebung kann am Stempel und die Vorspannvertiefung an der Matrize vorgesehen sein.

[0011] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

ein aus anmelderinternem Stand der Technik bekanntes herkömmliches Presswerkzeug;

Figur 2

einen Fahrzeugkotflügel in schematischer Darstellung;

Figur 3

einen Schnitt durch Figur 2 entlang der Linie A-A;

Figuren 4 bis 6

einen Schnitt durch Figur 2 entlang der Linie B-B in verschiedenen Phasen des Pressvorganges.

[0012] Figur 1 zeigt ein Presswerkzeug, wie es aus anmelderinternem Stand der Technik bekannt ist. Das Presswerkzeug besteht aus zwei Hauptkomponenten, nämlich einer Matrize 1, die eine Kontur 2 eines herzustellenden Blechteils aufweist, und einem Stempel 3, der eine Kontur 4 aufweist, die bis auf den Blechdicke bedingten Unterschied im wesentlichen komplementär zu der Kontur 2 der Matrize 1 ist. Der Stempel 3 ist in einer Richtung 5 verschieblich und wird durch eine hier nicht dargestellte Betätigungseinrichtung mit Pressdruck beaufschlagt.

[0013] Ferner ist ein Blechhalter 6 vorgesehen. Zwischen den Blechhalter 6 und die Matrize 1 wird zu Beginn des Pressvorganges eine Blechplatine 7 eingespannt, aus der das herzustellende Blechteil gepresst wird.

[0014] Das Presswerkzeug, d.h. die Matrize 1 und der Stempel 3 weisen die Fertigform im sichtbaren Außenhautbereich 4 des herzustellenden Blechteils auf. Der zwischen den gestrichelten Linien 8, 9 liegende Bereich 10 weist zwar ebenfalls die Fertigform des herzustellenden Blechteils auf, wobei die Linie 8 das Bauteilende bzw. eine Abkantstelle ist. Der Bereich 10 bildet jedoch einen Bereich, der am fertigen Blechteil von außen nicht zu sehen ist oder der als "Abfallbereich" später abgetrennt wird. Bei einem hinteren Fahrzeugkotflügel kann der Bereich 10 z.B. den Bereich bilden, der am Fahrzeug durch die Heckleuchten abgedeckt ist.

[0015] Dieser Bereich 10 wird für die Herstellung des Blechteilbereichs 4 "benutzt", an den hohe qualitative Anforderungen gestellt werden. Im Bereich 4 sollte das herzustellende Blechteil eine optisch einwandfreie Oberfläche aufweisen. Mit einem herkömmlichen Presswerkzeug, wie es in Figur 1 dargestellt ist, kann eine einwandfreie Oberfläche jedoch nicht immer erreicht werden.

[0016] Bei einer Zuspannbewegung des Stempels 3 wird nämlich die Blechplatine 7 "nach oben" gebogen und trifft an einer "Stelle" bzw. entlang einer Linie 11 auf einen konvex gekrümmten Buckel der Matrize 1 auf. An der "Auftreffstelle" 11 wird die Blechplatine 7 geringfügig verformt, was am fertigen Blechteil mit bloßem Auge als sogenannte "Nachlaufkante" erkennbar ist. Problematisch hierbei ist, dass die Auftreffstelle 11 der Blechplatine 7 im Verlauf des weiteren Pressvorganges in Richtung zum Fertigformbereich 4 wandert. Die Blechplatine 7 wird nämlich beim Pressvorgang über einen Sickenstab 12 aus dem Blechhalter in das Presswerkzeug hineingezogen. Die Nachlaufkante kommt also im "Fertigteilbereich" zu liegen, was optisch störend ist. Da an den Fertigteilbereich hohe qualitative Anforderungen gestellt werden, ist bei einem Presswerkzeug gemäß dem Stand der Technik nach dem Pressen eine manuelle Oberflächennachbehandlung, z.B. durch Schleifen, unerlässlich.

[0017] Figur 2 zeigt einen hinteren Kotflügel 13 eines Fahrzeugs. Schematisch angedeutet ist ferner der Umriß 2 des Presswerkzeugstempels. Im Unterschied zu Figur 1 weist die Kontur 2 hier zwei konvexe "Vorspannerhebungen" bzw. "Vorspannwülste" 14, 15 auf, deren Bedeutung im Zusammenhang mit den Fig. 4-6 noch näher erläutert wird. Zum Vorspannen des Blechs sind aber nicht unbedingt zwei Vorspannerhebungen erforderlich. Je nach herzustellendem Blechteil kann eine Vorspannerhebung genügen. Ferner kann die Erfindung in anderen Bereichen des Blechteils oder auch bei der Herstellung anderer Blechteile eingesetzt werden, bei denen die Gefahr der Entstehung von Nachlaufkanten besteht.

[0018] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch das Presswerkzeug entlang der in Figur 2 dargestellten Linie A-A. Entsprechend Fig. 1 ist durch die gestrichelte Linie 8 das Bauteilende bzw. eine Abkantstelle angedeutet. In Figur 3 ist das Presswerkzeug geschlossen, d.h. der Stempel 3 ist gegen die Matrize gepresst. Die Blechplatine befindet sich zwischen dem Stempel 3 und der Matrize 1 mit der Fertigform 4. Der Stempel 3 liegt in seinem matrizennahen Bereich unmittelbar am Blechhalter 6 an. Ferner dargestellt ist der zwischen den beiden gestrichelten Linien 8, 9 liegende Bereich 10 des herzustellenden Blechteils (Schnitt B-B der Fig. 2).

[0019] Die Figuren 4 - 6 zeigen einen Schnitt durch das Presswerkzeug entlang der Linie B-B der Figur 2.

[0020] Figur 4 zeigt den Zustand am Beginn des "Ziehprozesses". Aus Figur 4 ist ersichtlich, dass die wulstartige Erhebung 14, die an der Matrize 1 vorgesehen ist, in der hier gezeigten Projektion des Presswerkzeugs "nach unten" über die Kontur 2, welche zur Herstellung des Fertigteilbereichs dient, konvex hervorsteht.

[0021] Dementsprechend ist am Stempel 3 eine zur wulstartigen Erhebung komplementäre konkave Vertiefung 16 vorgesehen. In der hier dargestellten Projektion des Presswerkzeugs ist ersichtlich, dass sich die Vertiefung 16 "unter" die Kontur 4 des Stempels 3 erstreckt, welche den Fertigformbereich des Stempels 3 bildet. Dreidimensional betrachtet sind die wulstartige Erhebung 14 und die Vertiefung 16 so angeordnet, dass sie "außerhalb" des qualitativ hochwertigen Blechteilbereichs liegen, z.B. "davor", "dahinter" oder "seitlich" davon. Wesentlich ist, dass die wulstartige Erhebung 14 und die Vertiefung 16 in einem Bereich des herzustellenden Blechteils liegen, an den geringere qualitative Anforderungen gestellt werden.

[0022] In dem in Figur 4 gezeigten Anfangszustand des Ziehprozesses ist die Blechplatine 7 nur zwischen der Matrize 1 und dem Blechhalter 6 eingespannt und liegt noch im wesentlichen unverformt an der Kontur 4 des Stempels 3 an. In diesem Zustand ist die Blechplatine 7 noch nicht vorgespannt.

[0023] Figur 5 zeigt eine Stellung, in der der Stempel 3 bereits ein Stück näher an die Matrize 1 herangerückt ist. Ab dieser Stellung beginnt die eigentliche Pressung, d.h. die plastische Verformung und die Vorspannung der Blechplatine, die hier größtenteils nicht erkennbar ist, da sie an der Kontur 4 des Stempels 3 anliegt.

[0024] Es ist ersichtlich, dass die wulstartige Erhebung 14 der Matrize 1 an einer "Stelle" 17 auf die Blechplatine auftrifft. Beim Auftreffen der Erhebung 14 auf die Blechplatine kann sich zwar an der Auftreffstelle 17 eine Nachlaufkante bilden. Dies ist aber unproblematisch, da die Erhebung 14 und die Vertiefung 16, welche die Lage der Auftreffstelle 17 bestimmen, so angeordnet sind, dass die Auftreffstelle 17 beim fertigen Blechteil außerhalb des "sichtbaren Bereichs" zu liegen kommt. Sichtbar ist nämlich insbesondere der zwischen den beiden Linien 19 und 20 liegende Blechteilbereich. Die Auftreffstelle 17 liegt also in einem Blechteilbereich, an den relativ geringe qualitative Anforderungen gestellt werden bzw. in einem Abfallbereich, der nach dem Pressen des Blechteils ohnehin abgetrennt wird. Damit wird verhindert, dass die Auftreffstelle 18 der sichtbaren Außenhaut deutlich verzögert auftrifft.

[0025] Beim Auftreffen der wulstartigen Erhebung 14 auf die Blechplatine wird diese zwischen die Matrize 1 und den Stempel 3 eingeklemmt. Das Einklemmen bewirkt bei einer weiteren "Zustellbewegung" des Stempels 3, dass die Blechplatine aus dem Blechhalter 6 in das Presswerkzeug hineingezogen wird. Die Blechplatine wird dabei über den Sickenstab 12 in das Presswerkzeug hineingezogen. Dabei baut sich eine Vorspannung der Blechplatine auf. Aufgrund der Vorspannung werden Nachlaufkanten, die ohne der Wulst an der Stelle 18 auftreffen würden, vermieden bzw. sie entstehen in einem Bereich des Blechteils, an den relativ geringe qualitative Anforderungen gestellt werden.

[0026] Figur 6 zeigt die "Totpunktstellung" des Presswerkzeugs. Hier liegt der Stempel 3 vollständig an der Matrize 1 an, wobei sich zwischen dem Stempel 3 und der Matrize 1 das fertige Blechteil befindet. Die Kontur 2 der Matrize 1 liegt an der Kontur 4 des Stempels 3 an und die wulstartige Erhebung 14 (vgl. Fig. 4, 5) liegt formschlüssig an der Vertiefung 16 des Stempels 3 an.

Ansprüche

1. Presswerkzeug mit einer Matrize und einem komplementär geformten Stempel, der dazu vorgesehen ist, eine Blechplatine zur Herstellung eines Blechteils in die Matrizenform zu pressen, wobei die Matrize und der Stempel jeweils einen ersten Formbereich zur Formung eines qualitativ hochwertigen Blechteilbereichs aufweisen und einen zweiten Formbereich zur Formung eines qualitativ weniger hochwertigen Blechteilbereichs, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Formbereich des Presswerkzeugs eine Vorspannerhebung (14) und eine komplementäre Vorspannvertiefung (16) vorgesehen sind, durch welche die Blechplatine (7) während des Pressvorganges vorgespannt wird.

2. Presswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannerhebung (14) und die Vorspannvertiefung (16) so angeordnet und gestaltet sind, die Blechplatine (7) vorgespannt ist, bevor der qualitativ hochwertige Blechteilbereich durch den ersten Formbereich gepresst wird.

3. Presswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannerhebung (14) die Form einer Wulst hat.

4. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannerhebung (14) an der Matrize (1) und die Vorspannvertiefung (16) am Stempel (3) vorgesehen sind.

5. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der qualitativ weniger hochwertige Blechteilbereich ein Abfallbereich ist, der nach dem Pressvorgang vom Blechteil (7) entfernt wird.

6. Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechhalter (6) vorgesehen ist, wobei die Blechplatine (7) zwischen dem Blechhalter (6) und die Matrize (1) eingespannt ist.

7. Presswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Einspannbereich des Blechhalters (6) und der Matrize (1) eine sickenartige Vertiefung und eine komplementäre Erhebung (12) vorgesehen ist, zwischen denen die Blechplatine (7) einklemmbar ist.

8. Pressverfahren zur Herstellung eines Blechteils aus einer Blechplatine, wobei das Blechteil einen qualitativ hochwertigen ersten Blechteilbereich und einen qualitativ weniger hochwertigen zweiten Blechteilbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Pressung des zweiten Blechteilbereichs vor der Pressung des ersten Blechteilbereichs beginnt, wobei die Blechplatine während der Pressung des zweiten Blechteilbereichs und vor Beginn der Pressung des ersten Blechteilbereichs ausgehend vom zweiten Blechteilbereich vorgespannt wird.

Zeichnung