[0001] Die Erfindung betrifft ein gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ausgebildetes Presswerkzeug
zum Herstellen eines Blechumformteils.
[0002] Ein Presswerkzeug der eingangsgenannten Art ist z.B. aus
DE 196 21 942 C1 bekannt. Bei diesem Presswerkzeug weist die zum Formen eines Blechumformteils vorgesehene
Topografie des einen Werkzeugteils Erhebungen in Form von Rippen oder Noppen als Positivform
auf und weist die zum Formen des Blechumformteils vorgesehene Topografie des anderen
Werkzeugteils formnegativ zu den Erhebungen gegenüberliegende Ausnehmungen in Form
von Rillen oder Mulden als Negativform auf, um an dem Blechumformteil bei Zusammenfahren
der beiden Werkzeugteile unter Zusammenwirkung der Erhebungen und der Ausnehmungen
eine Feinstruktur mit beulenförmigen Eindrückungen auszubilden.
[0003] Gemäß einer Ausgestaltung dieses bekannten Presswerkzeugs können anstelle der Ausnehmungen
in dem anderen Werkzeugteil auch elastische Einlagen vorgesehen sein. Beim Umformprozess
werden die elastischen Einlagen dann durch den Druck der Erhebungen eingedrückt, so
dass das Blechmaterial sich beulenförmig in diese Eindrückungen in den elastischen
Einlagen legen kann.
[0004] In jüngster Zeit werden an Außenhautteilen (Blechumformteilen) von Fahrzeugkarosserien
zunehmend Designelemente in Form von scharfen Lichtkanten oder Designlinien wie z.B.
eine Tornadolinie auf einer Außenseite bzw. Sichtseite dieser vorgesehen. Soll nun
mit einem wie aus
DE 196 21 942 C1 bekannten Presswerkzeug ein solches Außenhautteil hergestellt werden, so würde ein
Radius der auf der Außenseite des Außenhautteils geformten konvexen Kante nicht ausreichend
klein sein, um eine den Qualitätsanforderungen entsprechende scharfe Lichtkante oder
Designlinie zu bilden.
[0005] Dies begründet sich u.a. darin, dass es bei der dann erforderlichen scharf konturierten
Ausbildung der Positivform, welche mit den die Negativform ausbildenden elastischen
Einlagen zusammenwirkt, zu starker Streckbiegebelastung im Umformbereich kommt, welche
zu einem vorzeitigen Fließbeginn des Blechmaterials führt. Im Ergebnis wird durch
die scharfe Kontur der Positivform (wie eine scharfe bzw. mit kleinem Außenradius
versehene Stempelkante) die Materialstärke des Blechmaterials im Umformbereich geschwächt
und wird die scharfe Kontur der Positivform nicht ausreichend auf der der Positivform
abgewandten Seite (Außenseite bzw. Sichtseite) des Blechteils abgebildet.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Presswerkzeug gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 so fortzubilden, dass damit an einem Blechumformteil schärfer ausgeprägte
Konturen wie scharfe Lichtkanten oder Designlinien herstellbar sind.
[0007] Dies wird mit einem Presswerkzeug gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der
Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
[0008] Gemäß der Erfindung weist ein Presswerkzeug zum Herstellen eines Blechumformteils
einen ersten Werkzeugteil und einen zweiten Werkzeugteil auf. Der erste Werkzeugteil
weist eine erste Topografie zum aus einem Blechteil Formen des Blechumformteils auf,
und der zweite Werkzeugteil weist eine zweite Topografie zum Formen des Blechumformteils
auf. Die ersten und zweiten Topografien sind aufeinander abgestimmt, d.h. z.B. im
Wesentlichen bzw. in etwa komplementär zueinander ausgebildet, um dem Blechumformteil
durch Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile unter Zusammenwirkung der beiden Topografien
eine gewünschte Form zu geben. Eine von den ersten und zweiten Topografien hat eine
Negativform, und die andere von den ersten und zweiten Topografien hat eine Positivform,
um das Blechteil zum Herstellen des Blechumformteils beim Zusammenfahren der beiden
Werkzeugteile in die Negativform zu drücken. Das erfindungsgemäße Presswerkzeug zeichnet
sich dadurch aus, dass die Positivform ein Elastikmaterial aufweist, um das Blechteil
zum Herstellen des Blechumformteils beim Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile unter
elastischer Verformung des Elastikmaterials in die Negativform zu drücken.
[0009] Im Sinne der Erfindung sind die ersten und zweiten Topografien von jeweiligen Flächen
der ersten und zweiten Werkzeugteile gebildet, welche unter Kontaktierung des Blechteils
an der Formung des Blechumformteils teilnehmen, und weisen gemäß der gewünschten Form
des Blechumformteils z.B. Außenradien, Innenradien, Erhebungen bzw. Vorsprünge, Vertiefungen
bzw. Rücksprünge und/oder ebene Abschnitte usw. auf.
[0010] Im Sinne der Erfindung wird als Positivform eine Erhebung bzw. ein Vorsprung in der
jeweiligen Topografie erachtet und wird als Negativform dazu eine Vertiefung bzw.
ein Rücksprung, welche(r) der Positivform gegenüberliegt, zur Aufnahme der Positivform
erachtet.
[0011] Gemäß der Erfindung ist das flexible Elastikmaterial an der Positivform vorgesehen,
so dass diese unter elastischer Verformung des Elastikmaterials das Blechteil in die
Negativform hineindrücken kann, um das Blechumformteil herzustellen. Durch die elastische
Verformung des Elastikmaterials schmiegt sich die Positivform unter Kontaktflächenvergrößerung
eng an die Oberfläche des Blechteils im Umformbereich an, so dass das Blechteil unter
Wirkung hoher Reibkräfte zwischen Elastikmaterial und Blechteil optimal in die Negativform
hineindrückt werden kann. Mit anderen Worten gibt gemäß der Erfindung ausschließlich
die Negativform die an dem Blechumformteil aufseiten der Negativform zu erzeugende
Kontur vor und passt sich die Positivform beim Umformprozess an die Negativform an.
[0012] Somit lassen sich - unter Vermeidung von starker Streckbiegebelastung im Umformbereich
und damit unter Vermeidung vorzeitigen Fließbeginns des Blechmaterials und einer Schwächung
der Materialstärke des Blechmaterials im Umformbereich - an dem Blechumformteil auch
schärfer ausgeprägte Konturen wie scharfe Lichtkanten oder Designlinien herstellen.
[0013] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Elastikmaterial ein Polymermaterial
auf. Bevorzugt weist das Elastikmaterial ein Elastomermaterial und insbesondere ein
Gummimaterial wie z.B. Hartgummimaterial auf.
[0014] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Elastikmaterial als Einsatzteil
in ein Basismaterial des mit der Positivform versehenen Werkzeugteils eingesetzt.
Dies gewährleistet einen einfachen und robusten Aufbau des Presswerkzeugs und eine
einfache Austauschbarkeit einer z.B. verschlissenen Positivform. Bevorzugt weisen
dabei die ersten und zweiten Werkzeugteile als Basismaterial jeweils ein Metallmaterial
wie z.B. ein Stahlmaterial und/oder ein Gusseisenmaterial auf.
[0015] Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist das mit dem Elastikmaterial gebildete
Einsatzteil leistenförmig ausgebildet und so in das Basismaterial des mit der Positivform
versehenen Werkzeugteils eingesetzt, dass ein Längsrandabschnitt des Einsatzteils
aus dem Basismaterial des Werkzeugteils um ein vorbestimmtes Maß, insbesondere 2 mm
bis 10 mm und bevorzugt 2 mm bis 5 mm, vorsteht. Durch die leistenförmige Ausgestaltung
des Einsatzteils lässt sich auf einfache Weise auch für eine langgestreckte Negativform
eine erfindungsgemäße Positivform bereitstellen. Ein Pressdruck im Umformbereich von
Negativform und Positivform lässt sich dabei vorteilhaft durch geeignete Dimensionierung
des Vorstehmaßes des Einsatzteils einstellen.
[0016] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Negativform einen Innenradius
auf, um auf einer Flächenseite des Blechumformteils eine konvexe Kante zu formen,
und weist die Positivform einen von dem Elastikmaterial gebildeten Außenradius auf,
um das Blechteil zum Herstellen des Blechumformteils beim Zusammenfahren der beiden
Werkzeugteile unter elastischer Verformung des Außenradius zum Formen der Kante in
den Innenradius der Negativform zu drücken.
[0017] Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist das Presswerkzeug zur Realisierung
eines Tiefziehvorgangs an dem Blechteil eingerichtet, wobei der erste Werkzeugteil
als Stempel ausgebildet ist und in seiner ersten Topografie die Positivform aufweist
und der zweite Werkzeugteil als Matrize ausgebildet ist und in seiner zweiten Topografie
die Negativform aufweist.
[0018] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Blechumformteil als Außenhautteil
einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen, wobei die Negativform und die Positivform ausgebildet
sind, um auf einer Außenseite des Blechumformteils eine kantenförmige Designlinie
bzw. eine Lichtkante als die konvexe Kante zu formen.
[0019] Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche
nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben
sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung - soweit dies technisch sinnvoll
ist - beliebig miteinander kombiniert sein können.
[0020] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter
Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
- Fig. 1
- zeigt in seitlicher Schnittansicht ein Presswerkzeug gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung in einem auseinandergefahrenen Zustand und ein in das Presswerkzeug eingelegtes
Blechteil.
- Fig. 2
- zeigt in seitlicher Schnittansicht das Presswerkzeug von Fig. 1 in einem zusammengefahrenen
Zustand und ein aus dem Blechteil geformtes Blechumformteil.
- Fig. 3
- veranschaulicht in vergrößerter seitlicher Schnittansicht die Problematik der unzureichenden
Abbildung einer scharf konturierten Positivform auf einer der Positivform abgewandten
Seite eines Blechumformteils.
[0021] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein Presswerkzeug 1 gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.
[0022] Das Presswerkzeug 1 ist eingerichtet, um aus einem platinenförmigen Blechteil B z.B.
aus Aluminium oder Stahl unter Durchführen eines Tiefziehvorgangs ein Blechumformteil
B' mit einer gewünschten Form herzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform ist
das Blechumformteil B' als Außenhautteil einer Fahrzeugkarosserie (nicht vollständig
gezeigt) und insbesondere als Außenhautteil einer Fahrzeugseitentür der Fahrzeugkarosserie
vorgesehen.
[0023] Das Presswerkzeug 1 weist einen unteren ersten Werkzeugteil 10, welcher einen Stempel
des Presswerkzeugs 1 bildet, und einen oberen zweiten Werkzeugteil 30 auf, welcher
eine Matrize des Presswerkzeugs 1 bildet. Fig. 1 zeigt dabei die beiden Werkzeugteile
10, 30 in einem auseinandergefahrenen Zustand, wobei das schon vorgeformte Blechteil
B zwischen den Werkzeugteilen 10, 30 angeordnet in das Presswerkzeug 1 eingelegt ist.
Fig. 2 zeigt dahingegen die beiden Werkzeugteile 10, 30 in einem zusammengefahrenen
Zustand mit dem in die gewünschte Form gebrachten Blechumformteil B' dazwischen.
[0024] Der erste Werkzeugteil (Stempel) 10 weist eine im Wesentlichen konvex bzw. positivförmlich
ausgebildete erste Topografie 11 zum Formen des Blechumformteils B' auf. Der zweite
Werkzeugteil (Matrize) 30 weist eine im Wesentlichen konkav bzw. negativförmlich ausgebildete
zweite Topografie 31 zum Formen des Blechumformteils B' auf. Die erste Topografie
11 und die zweite Topografie 31 sind aufeinander abgestimmt, d.h. im Wesentlichen
bzw. in etwa komplementär zueinander ausgebildet, um dem Blechumformteil B' durch
wie in Fig. 2 gezeigtes Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile 10, 30 unter Zusammenwirkung
der beiden Topografien 11, 31 die gewünschte Form zu geben.
[0025] Der zweite Werkzeugteil 30 weist in seiner zweiten Topografie 31 eine Negativform
32 mit einem kleinen Innenradius auf, um auf einer Flächenseite (einer späteren Außenseite
bzw. Sichtseite) des Blechumformteils B' eine konvexe Kante K' und insbesondere eine
kantenförmige Designlinie bzw. Lichtkante wie eine Tornadolinie mit einem kleinen
Außenradius zu formen. Der erste Werkzeugteil 10 weist in seiner ersten Topografie
11 eine mit einem Elastikmaterial 20 gebildete Positivform 12 mit einem Außenradius
auf, um das Blechteil B zum Herstellen des Blechumformteils B' beim Zusammenfahren
der beiden Werkzeugteile 10, 30 unter elastischer Verformung des von dem Elastikmaterial
20 gebildeten Außenradius zum Formen der Kante K' in den Innenradius der Negativform
32 zu drücken.
[0026] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Außenradius der Positivform 12 größer als der
Innenradius der Negativform 32. Mit anderen Worten gibt gemäß der Erfindung der Innenradius
der Negativform 32 des zweiten Werkzeugteils (Matrize) 30 die Prägnanz bzw. scharf
ausgeprägte Kontur der Kante K' (kantenförmige Designlinie bzw. Lichtkante) auf der
Außenseite bzw. Sichtseite des Blechumformteils B' vor.
[0027] Die ersten und zweiten Werkzeugteile 10, 30 sind als Basismaterial jeweils mit einem
Metallmaterial wie einem Stahlmaterial und/oder einem Gusseisenmaterial hergestellt.
Das Elastikmaterial 20 ist als leistenförmiges Einsatzteil in das Basismaterial des
ersten Werkzeugteils 10 eingesetzt (eine Längsrichtung des leistenförmigen Elastikmaterials
20 verläuft senkrecht zur Figurenebene), so dass ein den Außenradius der Positivform
12 definierender Längsrandabschnitt des Einsatzteils aus dem Basismaterial des ersten
Werkzeugteils 10 um ein vorbestimmtes Maß (z.B. 2 mm bis 10 mm und bevorzugt 2 mm
bis 5 mm) vorsteht. Gemäß der Erfindung ist das Elastikmaterial 20 ein Polymermaterial
und insbesondere ein Elastomermaterial. Bevorzugt ist das Elastikmaterial 20 ein Gummimaterial
wie insbesondere ein Hartgummimaterial.
[0028] Beim Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile 10, 30 in den wie in Fig. 2 gezeigten
Zustand drückt der flexible Außenradius (flexible Stempelkante) der Positivform 12
des ersten Werkzeugteils 10 (Stempel) das Blechteil B - unter Wirkung hoher Reibkräfte
zwischen Elastikmaterial 20 und Blechteil B und unter elastischer Verformung des Außenradius
der Positivform 12 - in den die Prägnanz bzw. scharf ausgeprägte Kontur der Kante
K' vorgebenden Innenradius der Negativform 32 des zweiten Werkzeugteils (Matrize)
30 hinein, um das Blechumformteil B' herzustellen.
[0029] Fig. 3 veranschaulicht zum Vergleich die Problematik der unzureichenden Prägnanz
bzw. eines zu großen Außendurchmessers einer auf einer Außenseite bzw. Sichtseite
eines Vergleichsblechumformteils B" hergestellten Kante K" (kantenförmige Designlinie
bzw. Lichtkante), wenn wie herkömmlich die Prägnanz der Kante K" durch eine scharfe
Kontur wie einen kleinen Außendurchmesser einer Positivform 12" (eine scharfe Stempelkante)
realisiert wird.
[0030] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kommt es durch die scharfe Kontur der Positivform 12"
zu starker Streckbiegebelastung im Umformbereich, welche zu einem vorzeitigen Fließbeginn
des Blechmaterials (hier z.B. Aluminium) führt. Dadurch wird beim Vergleichsblechumformteil
B" die Materialstärke des Blechmaterials im Umformbereich um ca. ein Drittel geschwächt
und ist der Außendurchmessers der auf der Außenseite bzw. Sichtseite des Vergleichsblechumformteils
B" hergestellten Kante K" größer als jener der Positivform 12". Im Ergebnis weist
die am Vergleichsblechumformteil B" hergestellte Kante K" keine ausreichende Prägnanz
bzw. ausreichend scharfe Kontur auf, um den Qualitätsanforderungen an eine scharfe
Lichtkante oder Designlinie entsprechen zu können.
Bezugszeichenliste
[0031]
- 1
- Presswerkzeug
- 10
- erster Werkzeugteil
- 11
- erste Topografie
- 12
- Positivform
- 12"
- Positivform
- 20
- Elastikmaterial
- 30
- zweiter Werkzeugteil
- 31
- zweite Topografie
- 32
- Negativform
- B
- Blechteil
- B'
- Blechumformteil
- B"
- Vergleichsblechumformteil
- K'
- Kante
- K"
- Kante
1. Presswerkzeug (1) zum Herstellen eines Blechumformteils (B'), mit einem ersten Werkzeugteil
(10), welcher eine erste Topografie (11) zum aus einem Blechteil (B) Formen des Blechumformteils
(B') aufweist, und einem zweiten Werkzeugteil (30), welcher eine zweite Topografie
(31) zum Formen des Blechumformteils (B') aufweist, wobei die ersten und zweiten Topografien
(11, 31) aufeinander abgestimmt sind, um dem Blechumformteil (B') durch Zusammenfahren
der beiden Werkzeugteile (10, 30) unter Zusammenwirkung der beiden Topografien (11,
31) eine gewünschte Form zu geben, und wobei eine von den ersten und zweiten Topografien
(31) eine Negativform (32) hat und die andere von den ersten und zweiten Topografien
(11) eine Positivform (12) hat, um das Blechteil (B) zum Herstellen des Blechumformteils
(B') beim Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile (10, 30) in die Negativform (32)
zu drücken,
dadurch gekennzeichnet, dass die Positivform (12) ein Elastikmaterial (20) aufweist, um das Blechteil (B) zum
Herstellen des Blechumformteils (B') beim Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile
(10, 30) unter elastischer Verformung des Elastikmaterials (20) in die Negativform
(32) zu drücken.
2. Presswerkzeug (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Elastikmaterial (20) ein Polymermaterial
aufweist.
3. Presswerkzeug (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Elastikmaterial (20) ein Elastomermaterial
aufweist.
4. Presswerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1-3, wobei das Elastikmaterial (20) ein
Gummimaterial aufweist.
5. Presswerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1-4, wobei das Elastikmaterial (20) als
Einsatzteil in ein Basismaterial des mit der Positivform (12) versehenen Werkzeugteils
(10) eingesetzt ist.
6. Presswerkzeug (1) gemäß Anspruch 5, wobei die ersten und zweiten Werkzeugteile (10,
30) als Basismaterial jeweils ein Metallmaterial aufweisen.
7. Presswerkzeug (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das mit dem Elastikmaterial (20)
gebildete Einsatzteil leistenförmig ausgebildet ist und so in das Basismaterial des
mit der Positivform (12) versehenen Werkzeugteils (10) eingesetzt ist, dass ein Längsrandabschnitt
des Einsatzteils aus dem Basismaterial des Werkzeugteils (10) um ein vorbestimmtes
Maß vorsteht.
8. Presswerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei die Negativform (32) einen
Innenradius aufweist, um auf einer Flächenseite des Blechumformteils (B') eine konvexe
Kante (K') zu formen, und wobei die Positivform (12) einen von dem Elastikmaterial
(20) gebildeten Außenradius aufweist, um das Blechteil (B) zum Herstellen des Blechumformteils
(B') beim Zusammenfahren der beiden Werkzeugteile (10, 30) unter elastischer Verformung
des Außenradius zum Formen der Kante (K') in den Innenradius der Negativform (32)
zu drücken.
9. Presswerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei das Presswerkzeug (1) zur Realisierung
eines Tiefziehvorgangs an dem Blechteil (B) eingerichtet ist, wobei der erste Werkzeugteil
(10) als Stempel ausgebildet ist und in seiner ersten Topografie (11) die Positivform
(12) aufweist, und wobei der zweite Werkzeugteil (30) als Matrize ausgebildet ist
und in seiner zweiten Topografie (31) die Negativform (32) aufweist.
10. Presswerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1-9, wobei das Blechumformteil (B') als
Außenhautteil einer Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, und wobei die Negativform (32)
und die Positivform (12) ausgebildet sind, um auf einer Außenseite des Blechumformteils
(B') eine kantenförmige Designlinie zu formen.