Verfahren und Vorrichtung zum hydraulischen Umformen von Werkstücken

Abstract

 Das Innenhochdruckumformen erfolgt derzeit durch Druckausübung zwischen durch eine randseitige Schweißnaht fest verbundene Blechzuschnitte. Es wurde schon vorgeschlagen, in einem kombinierten Spann- und Dichtwerkzeug bloß aufeinander gelegte Blechzuschnitte unter Innenhochdruck zu verformen. Hierbei ergeben sich Dichtigkeits- und Materialfluß probleme. Die Erfindung schlägt daher zur Überwindung der vorgenannten Nachteile ein Verfahren zum Umformen mindestens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck vor, bei dem das Werkstück beim Druckaufbau zunächst in an sich bekannter Weise randseitig eingespannt wird und in der Endphase des Umformens zu der gewünschten Endform des Werkstücks (kalibrieren) der Randbereich des Werkstücks freigegeben wird. Sie schlägt weiterhin eine Vorrichtung (1) zum hydraulischen Umformen mindestens eines Werkstücks mittels eines Umformwerkzeugs (21) mit einem Ober- und einem Unterteil (26,24) vor, die das Werkstück in Randbereichen unter Zulassung eines Werkstoffflusses auch lokal unterschiedlich, einspannen, wobei das Umformwerkzeug (21) durch ein von diesem getrennten Druckgehäuse (2), umschlossen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen mindestens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck und eine Vorrichtung zum Umformen mindestens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck mittels eines Umformwerkzeugs mit einem Werkzeug-Ober- und einem Werkzeug-Unterteil, die das Werkstück in Randbereichen unter Zulassung eines Werkstofflusses einspannen.

[0002] Das hydraulische oder Hochdruck-Umformen wurde an geschlossenen Werkstücken, wie Rohren, entwickelt. Es wurde auch schon vorgeschlagen, Blechzuschnitte durch eine umlaufende dichte Schweißnaht zu doppeln und durch Druckbeaufschlagung im Zwischenraum hydraulisch umzuformen. Wenn die Blechzuschnitte nicht gemeinsam verwendet werden sollen, so müssen sie nachträglich aufwendig wieder getrennt werden. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch das eingeschränkte Werkstofffließverhalten, bedingt durch die Schweißnaht und damit verbunden den nahezu gleichen Werkstofffluß für das obere und untere Werkstück, was wiederum die Auswahl von Teilepaarungen für Teile mit unterschiedlicher Geometrie bzw. auch die mögliche Teilekomplexität wesentlich einschränkt. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, gedoppelte Blechzuschnitte ohne feste (Schweiß-) Verbindung zu verformen, wobei die Dichtigkeit im Randbereich nicht durch eine Verschweißung, sondern durch Beaufschlagung der Randbereiche der beiden Blechzuschnitte durch ein kombiniertes Spann- und Umformwerkzeug bewirkt wird, auf DE 195 35 170 A1. Hierbei ergibt sich zunächst das Problem, daß bei einem zur erforderlichen Dichtigkeit hinreichend festen Einspannen, das erforderliche Fließen, das gerade durch die fehlende Schweißverbindung ermöglicht werden soll, nicht in hinreichender Weise gegeben ist. Wird ein solches Fließen durch Reduzierung der Spannkraft ermöglicht, so wird hierdurch die Dichtigkeit zwischen den Randbereichen der Blechteile vermindert.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine Vorrichtung zum Umformen von Werkstücken wie insbesondere Blechzuschnitten zu schaffen, mittels derer eine optimale Umformung ggf. auch eines Werkstücks möglich ist.

[0004] Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet wird, daß das Werkstück beim Druckaufbau zunächst in an sich bekannter Weise randseitig eingespannt ist und daß in der Endphase des Umformens zu der gewünschten Endform des Werkstücks (Kalibrieren) der Randbereich des Werkstücks freigegeben wird.

[0005] Zur Lösung der genannten Aufgabe ist eine gattungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet, durch ein das Umformwerkzeug umgebendes, von diesem getrenntes Druckgehäuse.

[0006] Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß zunächst bei Druckbeaufschlagung auf einer Seite eines Werkstücks (oder zwischen zwei Werkstücken) das erforderliche Fließen der Werkstücke sichergestellt ist, daß andererseits bei der Endausformung (Kalibrierung) die Werkstücke randseitig freiliegen und nicht mehr festgehalten werden müssen , so daß die komplette Werkstückform dem Kalibriervorgang unterzogen werden kann. Da bewußt auf eine maximale hochdrucksichere Dichtigkeit im Einspannbereich der Werkzeuge verzichtet wird, wird die Dichtigkeit durch eine druckdichte Einkapselung des Werkzeugs, insbesondere durch ein vom Umformwerkzeug getrenntes, dieses vollständig umschließendes Druckgehäuse erreicht.

[0007] In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß die Schließkraft des Werkzeugs einstellbar ist. Die Schließkraft des Umformwerkzeugs kann dabei derart eingestellt werden, daß sie geringfügig unterhalb der Öffnungskraft des zum Endumformen bzw. Kalibrieren der jeweiligen Werkstücke erforderlichen Kalibrierdrucks liegt. Damit ein gesteuertes Freigeben der Einspannung möglich ist, sieht die Erfindung in weiteren Ausgestaltungen vor, daß Antriebseinrichtungen zum Bewegen von Werkzeugteilen einerseits und Gehäuseteilen voneinander getrennte Einrichtungen sind und daß ein geringes vertikales Spiel bei geschlossenem Werkzeug, einschließlich ebenfalls Distanzringen und -platten sowie Werkstücken innerhalb des Druckgehäuses gegeben ist und daß die Antriebseinrichtung (Presseneinrichtung) für das Gehäuse eine größere Schließkraft aufweist, als die Antriebseinrichtung für das Werkzeug, so daß also die Werkstücke im Randbereich durch das Werkzeug mit einer Schließkraft eingespannt werden, die unterhalb der Schließkraft wirkt, mit der die Gehäuseteile geschlossen gehalten werden.

[0008] In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß beide Werkstücke zunächst unter Zwischenlage eines Distanzelementes randseitig verspannt sind.

[0009] Eine äußerst bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß ein Teil (Unterteil) des Druckgehäuses an der Innenseite eine umlaufende Ausnehmung aufweist und daß ein anderes Teil (Oberteil) des Druckgehäuses einen in die Ausnehmung eingreifenden Vorsprung begrenzter Stärke aufweist. Hierdurch wird eine Hochdruckdichtung geschaffen. Der Vorsprung wird unter auf ihn einwirkenden Flüssigkeitshochdruck innerhalb des Druckgehäuses radial nach außen gegen die Wandung oder Schulter der Ausnehmung am anderen Teil des Druckgehäuses gedrückt, wodurch gerade bei sich verstärkendem Innendruck die Dichtigkeit erhöht wird.

[0010] Zusätzlich kann eine Niederdruckdichtung vorgesehen sein. Dies wird durch eine Dichtung zwischen einander zugewandten Stirnflächen der Teile des Druckgehäuses erreicht. In konkreter Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, daß in einander zugewandten Stirnflächen der Teile des Druckgehäuses nun Nuten ausgebildet sind, in die die Dichtung eingreift. Die Niederdruckdichtung kann in verschiedene Weise ausgebildet sein. Entweder derart, daß die Dichtung eine Dichtung aus massivem, elastischem Material ist oder daß die Dichtung eine mit Druckmittel auffüllbare Schlauchdichtung ist.

[0011] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen Ober- und Unterteil des Umformwerkzeugs ein Distanzring angeordnet ist, so daß ein Werkstück zwischen einem Teil des Werkzeugs und dem Distanzring einspannbar ist und ggf. ein weiteres Werkstück zwischen dem Distanzring und dem anderen Teil des Werkzeugs einspannbar ist. Durch einen solchen Distanzring wird erreicht, daß die Werkstücke auch in ihren werkzeugeingespannten Randbereichen in einer gewünschten Weise mechanisch verformt werden können und, soweit gleichzeitig zwei Werkstücke verformt werden, in ihren Randbereichen nicht in gleicher bzw. komplementärer Weise verformt werden müssen. Demgemäß ist in bevorzugter Weiterbildung vorgesehen, daß Ober- und Unterseite des Distanzringes zumindest teilweise nicht parallel zueinander verlaufen und/oder nicht eben ist. Desweiteren kann durch gezieltes Einbringen von Ziehsicken bzw. Absperrkanten zwischen Distanzring und den Werkzeugteilen der Werkstofffluß unterschiedlich zwischen oberem und unterem Werkstück gesteuert werden.

[0012] In weiterer Ausbildung kann vorgesehen sein, daß der Distanzring einen Einfülleinlaß aufweist. Hierdurch wird erreicht, daß nicht zwischen unmittelbar aufeinander liegenden Blechzuschnitten ein Einlaß für die Druckflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Blechzuschnitten vorgesehen sein muß, wobei die Blechzuschnitte in diesem Einlaßbereich in einer nicht ihrer Endform entsprechenden, sondern durch die Notwendigkeit des Einlasses bedingten Weise geformt sind. Bei einem Einlaß unmittelbar zwischen den Rändern von Blechzuschnitten - wie es beim Stand der Technik der Fall ist - ergeben sich auch gerade hier Dichtigkeitsprobleme. Diese Nachteile werden durch den im wesentlichen radial oder seitlich durch den Distanzring geführten Einlaß vermieden. Der Einlaß kann dabei entweder mit dem das Umformwerkzeug umgebenden Innenraum des Druckgehäuses direkt in Verbindung stehen oder aber es kann vorgesehen sein, daß der Einfülleinlaß des Distanzringes mit einem Einfülldurchlaß des Druckgehäuses bei geschlossenem Druckgehäuse und Werkzeug fluchtet, wobei insbesondere durch eine dichte Verbindung zwischen Einlaß des Distanzringes und Durchlaß des Druckgehäuses herstellende Buchse gekennzeichnet ist. Die die Verbindung zwischen Durchlaß im Druckgehäuse und Einlaß im Distanzring herstellende Buchse ist dabei vorzugsweise fest mit dem Distanzring verbunden oder einstückig an diesem ausgebildet und greift mit ihrem den Durchlaß des Gehäuses zugewandten Ende, der vorzugsweise als umlaufender Bund ausgebildet ist, in eine Ringnut des Gehäuses, die durch zwei halbkreisförmige Ringnuten im Ober- und Unterteil an den Grenzflächen der beiden Teile gebildet sein kann.

[0013] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen sich erstreckenden, verschließbaren Entleerauslaß vor (durch die Wandung des Druckgehäuses). Weiterhin kann das Werkzeug unter Zwischenlage von Distanzplatten im Druckgehäuse angeordnet sein.

[0014] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erheben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Figur 1

ein vertikalen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit eingelegten Blechzuschnitten;

Figur 2

eine Aufsicht entsprechend II - II der Figur 1 auf die Unterteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 3

die erfindungsgemäße Vorrichtung in geöffnetem Zustand mit gestrichelt dargestellten Innenstrukturen;

Figur 4

eine Detaildarstellung der Hochdruckdichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 5

eine Detaildarstellung des Einlasses für die Druckflüssigkeit in das Umformwerkzeug der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Figur 6

eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0015] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum hydraulischen Umformen von Blechzuschnitten mittels Hochdruck weist ein Druckgehäuse 2 bestehend aus einem Gehäuseunterteil 3 und einem Gehäuseoberteil 4 auf. Zwischen Gehäuseunter- und Gehäuseoberteil 3 und 4 ist eine Niederdruckdichtung 6 aus einem umfangsmäßig geschlossenen Dichtring oder einem Dichtschlauch angeordnet, der in zwei geeignet ausgebildeten Nuten 7,7a von Werkzeugunter- und Oberteil 3,4 eingelegt ist. Bei der Ausbildung der Niederdruckdichtung 6 als Dichtschlauch kann dieser im Inneren mit einem Druckfluid beaufschlagt werden.

[0016] Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuseunterteil 3 am Innenumfang im Bereich des dem Gehäuseoberteil 4 zugewandten Stirnfläche einen umlaufenden Absatz 8 auf. Mit diesem korrespondiert ein an der Unterseite des Werkzeugoberteiles 4 im Bereich der Innenwandung desselben ausgebildeter nach unten ragender Vorsprung 9, der relativ zur Gesamtstärke der Gehäuseteile 3,4 lediglich eine sehr geringe Stärke d aufweist. Der aussenseitig des Vorsprungs 8 zwischen diesem und dem Gehäuseunterteil 3 in der Figur 4 sichtbare Spalt muss lediglich Toleranzbreite haben, so daß beim vertikalen Zusammenfahren der beiden Gehäuseteile der Vorsprung 9 nicht beschädigt wird. Durch Absatz und Vorsprung 9 wird eine Hochdruckdichtung gebildet, da bei Hochdruckbeaufschlagung des zum Inneren des Gehäuses 2 gerichteten Wandbereiches 9a des Vorsprungs 9 dieser gegen die Innenabsatz 8 begrenzende Vertikalwandung des Gehäuseunterteils 3 dichtend angedrückt wird.

[0017] Das Gehäuseoberteil 4 weist Durchführungen 11 für Druckbolzen auf (Figur 1) bzw. Schnellbefüllungseinlässe für das Druckgehäuse. Weiterhin weist es einen Druckflüssigkeitseinlass 13 (Figuren 2,5) auf und ein oder mehrere Druckentlastungsauslässe 12 (Figur 1). Ersterer ist durch zwei korrespondierende halbkreisförmige Nuten in den aufeinander zubewegten Stirnflächen von Gehäuseunter- und Oberteil 3,4 geschaffen und bildet bei geschlossenem Gehäuse einen rohrförmigen Durchlaß.

[0018] Das Innere des Druckgehäuses 2 kann durch dieses auch gegenüber äußerst hohem einwirkenden Druck zuverlässig abgedichtet werden. In diesem Inneren befindet sich das eigentliche Formwerkzeug 21 zum Umformen von Blechzuschnitten 22,23 wobei in der Figur 1 durch die gegenüber dem Blechzuschnitt 22 vergrößerte Stärke des Blechzuschnittes 23 und die Absätze in den Randbereichen desselben angedeutet ist, daß es sich beim Blechzuschnitt 23 um ein mehrlagiges oder SandwichBlech handelt, wobei die einzelnen Lagen zumindest partiell verschweißt sein können.

[0019] Das Werkzeug 21 besteht aus einem Werkzeugunterteil 24 mit einer Matrizenausbildung 24a und einem Werkzeugoberteil 26 mit einer Matrizenausbildung 26a, wobei die Matrizenausbildung jeweils die Form der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Hochdruckumformung umgeformten Blechzuschnitte bestimmen.

[0020] Bei der dargestellten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Formen zweier Blechzuschnitte findet sich zwischen diesen ein Distanzring 27.

[0021] Die an den Rändern der Blechzuschnitte 22,23 angreifenden Stirnseiten der Werkzeugteile 24 und 26 sowie der Distanzring 27 können grundsätzlich eben sein und sich ggf. senkrecht zu den einwirkenden Schließkräften (Pfeil D) erstrecken. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß die fraglichen Stirnseiten aber zum einen nicht senkrecht zu den einwirkenden mechanischen Kräften entsprechend dem Pfeil D ausgerichtet sein müssen, sondern hierzu eine Neigung aufweisen können und darüberhinaus selbst nicht eben ausgestaltet sein müssen, sondern gekrümmt ausgebildet sein können, so daß auch die zwischen den Werkzeugteilen 23,24 - und im dargestellten Ausführungsbeispiel im Distanzring 27 erhaltenen Randbereiche der Blechzuschnitte 22, 23 in beliebiger Weise geformt werden können.

[0022] Auf der Oberseite des Werkzeugteils 26 können zwischen diesem und der horizontalen Innenwandung des Gehäuseoberteils Distanzelemente wie das Distanzelement 29 in Form von flachen Metallquadern angeordnet sein. Grundsätzlich können auch Distanzelemente auf dem Boden des Gehäuseunterteils 3 zwischen diesem und dem Werkzeugteil 24 einliegen.

[0023] Das Werkzeugoberteil 26 ist über Druckbolzen 31, die durch die Öffnungen 11 des Gehäuseoberteils 4 hindurchragen, mit einer ersten Presseneinrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Das Werkzeugoberteil 4 ist mit einer zweiten Presseneinrichtung (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden, die eine höhere Druckkraft aufbringen kann, als die das Werkzeug 21 beaufschlagende Presse.

[0024] Zum Einbringen der Druck- oder Hydraulikflüssigkeit in das Innere des Werkzeugs 21 zwischen die beiden zu verformenden Blechzuschnitte 22,23 ist der Distanzring 27 mit einem Einfülldurchlass 32 als Befüllring ausgebildet (Figur 5). Der Einlaß 32 im Distanzring 27 fluchtet mit dem Durchlaß 13 im Gehäuse 2 und ist mit diesem über eine Buchse 33 verbunden, so daß der Hohlraum zwischen den Blechen 24,26 direkt mit der Hydraulikdruck-Befülleinrichtung (nicht dargestellt) verbunden ist und nicht über den seitlichen Zwischenraum 34 zwischen Werkzeug 21 und Gehäuse 2 - um ein Fließen der Blechzuschnitte 22,23 im randseitigen Einspannbereich zu ermöglichen - diese erfindungsgemäß nicht so stark eingespannt werden, daß ein druckdichter Verschluß des Werkzeuginneren zu dessen äußeren, dem Zwischenraum 34, bewirkt wird, kann beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine kontrollierte Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckinneren, begrenzt durch zu verformende Blechzuschnitte und Distanzring sowie dem Zwischenraum 34, dargestellt werden, der über den Druckauslaß 12 beispielsweise mittels eines Ventils kontrolliert wird.

[0025] In alternativer Ausgestaltung können auch Durchlaß 13 und Einlaß 32 lediglich in den Zwischenraum 34 münden. In einem solchen Falle wird die Vorrichtung keinen Auslaß 12 aufweisen oder ein solcher wird während des Arbeitens der Vorrichtung verschlossen sein. In diesem Falle herrschen im Zwischenraum und im Inneren zwischen den zu verformenden Blechzuschnitten im wesentlichen die gleichen Druckverhältnisse.

[0026] Das Umformen von Blechzuschnitten geschieht erfindungsgemäß in der folgenden Weise:

[0027] Zunächst befindet sich das Gehäuse 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem geöffneten Zustand, wie er in den Figuren 3 und 6 entnehmbar ist. Zunächst wird der untere Blechzuschnitt 22 eingelegt. Anschließend wird der Distanzring 27, der sich hierbei mit einem vertikalen Abstand zum Werkzeugunterteil 24 befindet und wird gegen das Werkzeug 24 gefahren. Weiterhin wird dann ggf. der obere Blechzuschnitt 23 eingelegt. Das Werkzeug 21 wird dann geschlossen, indem das Werkzeugoberteil 26 nach unten verfahren wird. Hierbei erfolgt ggf. - bei der dargestellten Ausführungsform mit nicht ebenen und nicht zur Schließrichtung senkrechten Stirnseiten von Werkzeugen und Distanzring - ein mechanisches freies Umformen der Blechzuschnitte entsprechend der Konturen der Werkzeugteile und des Distanzringes.

[0028] Mit dem Schließen des Werkzeuges 21 oder unmittelbar im Anschluß hieran wird das Gehäuse 2 geschlossen.

[0029] Anschließend erfolgt das Befüllen des Werkzeugs 21, genauer des Zwischenraums zwischen Blechzuschnitten 22,23 und Distanzring 27 mit dem Arbeitsmedium (Druckflüssigkeit). Auch die schlauchförmige Niederdruckdichtung wird mit Druck beaufschlagt, so daß sie ihre Funktion erfüllt.

[0030] Die Niederhalterkraft wirkt auf die Ziehflansche der Blechzuschnitte 22,23 unabhängig von der Schließkraft des Gehäuses 2 und ist geringer als diese.

[0031] Im weiteren erfolgt der Druckaufbau im Umformbereich der Blechzuschnitte 22,23 nach der Überwindung der Streckgrenze beginnt der Umformvorgang und so lange die Blechzuschnitte 22,23 noch keinen Kontakt mit den Ziehmatrizen 24a,26a haben, stellt sich eine gleichmäßige Spannungsverteilung im Blech ein. Dabei ist der Werkstoffluss ggf. auch getrennt zwischen beiden Blechzuschnitten einstellbar, in dem er einerseits über Niederhalterkräfte gesteuert werden kann, andererseits auch Ziehsicken und/oder Absperrkanten, ggf. auch lokal, vorgesehen sein können, die je nach Geometrie des Blechformteils ausbiläbar sind.

[0032] Über die Differenzdruckventile 30 im Distanzring 27 erfolgt eine kontrollierte Befüllung des Zwischenraums 34 wobei zunächst - mit dem Druckaufbau im Inneren des Werkzeugs - auch eine separate Befüllung des Zwischenraums 34 im Anfangstadium möglich ist. Da, wie gesagt, die Niederhaltekraft des Werkzeugs 21 immer kleiner ist als die Dichtkraft des Gehäuses 2, kann in geringem Umfange auch Arbeitsmedium über die Anlageflächen der Blechzuschnitte 22,23 in den Zwischenraum 34 gelangen, was durch den Schmiereffekt der Hydraulikflüssigkeit das Nachfließen des Werkstoffes der Blechzuschnitte begünstigt.

[0033] Durch den Druckaufbau im Zwischenraum 34 wird, wie weiter oben gesagt, die durch Absatz 28 und Vorsprung 29 gebildete Hochdruckdichtung zunehmend wirksamer, da derartig der elastische Vorsprung 9 stärker gegen die Dichtfläche 8a gedrückt wird, was so die Dichtwirkung mit dem anliegenden Innendruck erhöht. Hierdurch wird die Niederdruckdichtung 6 entlastet.

[0034] Im Endbereich des Druckaufbaus wird die Niederhaltekraft des Werkzeugs 21 nicht mehr über die Stößel 31 von der diese beaufschlagenden Presseneinrichtung bewirkt: Bei dem erhöhten Druckaufbau und wenn die Blechzuschnitte an dem Matrizenausformungen 24, 26 anliegen, werden vielmehr die Werkzeugteile 24, 26 aufgrund des hohen Innendruckes gegen die Gehäuseteile 3, 4 gedrückt, so daß der End- oder Kalibrierdruck der maximalen Zuhaltekraft der Vorrichtung entspricht, welche vom Gehäuse 1 über die im dargestellten Ausführungsbereich über die Distanzplatte 29 auf das Werkzeug 21 übertragen wird. Hierbei werden die Werkzeugteile 24,26, wenn auch minimalst, voneinander abgehoben, so daß sie in ihren Randbereichen die Blechzuschnitte 22,23 nicht mehr festhalten. Aber zu diesem Zeitpunkt ist der Nachfließvorgang abgeschlossen. In einer weiteren Ausbaustufe der Vorichtung kann durch entsprechende Dimensionierung von Gehäuse, Distanzplatten und Werkzeugteilen bzw. durch einen vertikalen Längenausgleich das Abheben der Werkzeugteile vermindert werden, falls es der Umformprozeß erfordert.

[0035] Nach dem so durchgeführten Kalibrieren erfolgt ein Druckabbau ggf. durch Öffnen von Ventilen. Die Dichtungen werden entlastet. Anschließend wird das Gehäuse 2 geöffnet, wobei eine Entleerung des Zwischenraums 34 von der Druckflüssigkeit erfolgt. Gleichzeitig oder anschließend wird das Werkzeug 21 geöffnet, wobei ebenfalls eine Entleerung des Umformbereiches bewirkt wird. Die beiden Blechteile können unter Verfahren oder Verschwenken des Distanzringes entfernt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zu einer erneuten Befüllung für weitere Umformvorgänge bereit.

Bezugszeichenliste

[0036] 

1

Vorrichtung

2

Druckgehäuse

3

Gehäuseunterteil

4

Gehäuseoberteil

5

6

Dichtung

7, 7a

Nuten

8

Absatz

9

Vorsprung

9a

Wandbereich

10

11

Durchführungen

12

Entleerauslaß

13

Einfülldurchlass

14

15

16

17

18

19

20

21

Formwerkzeug

22, 23

Blechzuschnitte

24

Werkzeugunterteil

24a

Ziehmatrizen

25

26

Werkzeugoberteil

26a

Ziehmatrizen

26a

Matrizenausbildung

27

Distanzring

28

Absatz

29

Distanzelement

30

Differenzdruckventile

31

Druckbolzen

32

Einfülldurchlaß

33

Buchse

34

Zwischenraum

Ansprüche

1. Verfahren zum Umformen mindestens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck mittels eines Umformwerkzeugs mit einem Werkzeug-Ober- und einem Werkzeug-Unterteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück beim Druckaufbau zunächst in an sich bekannter Weise randseitig eingespannt wird und daß in der Endphase des Umformens zu der gewünschten Endform des Werkstücks (Kalibrieren) der Randbereich des Werkstücks freigegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwei Werkstücke gemeinsam mit Flüssigkeits-Hochdruck bei Aufschlag in entgegengesetzten Richtungen verformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beide Werkstücke zunächst unter Zwischenlage eines Distanzelementes randseitig verspannt sind.

3. Vorrichtung zum Umformen mindestens eines Werkstücks unter Flüssigkeits-Hochdruck mittels eines Umformwerkzeugs mit einem Werkzeug-Ober- und einem Werkzeug-Unterteil, die das Werkstück in Randbereichen unter Zulassung eines Werkstoffflusses einspannen, gekennzeichnet durch ein das Umformwerkzeug (21) umgebendes, von diesem getrenntes Druckgehäuse (2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (Unterteil 3) des Druckgehäuses (2) an der Innenseite eine umlaufende Ausnehmung (8) aufweist und daß ein anderes Teil (Oberteil 4) des Druckgehäuses (2) einen in die Ausnehmung (8) eingreifenden Vorsprung (9) begrenzter Stärke aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Dichtung zwischen einander zugewandten Stirnflächen der Teile (3,4) des Druckgehäuses (2).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einander zugewandten Stirnflächen der Teile (3, 4) des Druckgehäuses (2) Nuten (7,7a) ausgebildet sind, in die die Dichtung (6) eingreifen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) eine Dichtung aus massivem, elastischem Material ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) eine mit Druckmittel auffüllbare Schlauchdichtung ist.

9. Vorrichtung zum Hochdruckumformen, insbesondere nach einem der vorrangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ober- und Unterteil (24,26) des Umformwerkzeugs (21) ein Distanzring (27) angeordnet ist, so daß ein Werkstück zwischen einem Teil (24 oder 26) des Werkzeugs (21) und dem Distanzring (27) einspannbar ist und ggf. ein weiteres Werkstück zwischen dem Distanzring (27) und dem anderen Teil (26 oder 24) des Werkzeugs (21) einspannbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzring (27) einen Einfülleinlaß (32) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfülleinlaß (32) des Distanzringes (27) mit einem Einfülldurchlaß (13) des Druckgehäuses bei geschlossenem Druckgehäuse (2) und Werkzeug (21) fluchtet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine dichte Verbindung zwischen Einlaß (32) des Distanzringes (27) und Durchlaß (13) des Druckgehäuses (2) herstellende Buchse (33).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterseite des Distanzringes (27) zumindest teilweise nicht parallel zueinander verlaufen und/oder nicht eben sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch sich durch die Wandung des Druckgehäuses (2) erstreckenden, verschließbaren Entleerauslaß (12), welches funktionell auch als zusätzliche Befülleinrichtung für das Druckgehäuse nutzbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (21) unter Zwischenlage von Distanzplatten (29) im Druckgehäuse (2) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebseinrichtungen zum Bewegen von Werkzeugteilen (Werkzeugoberteil 26, ggf. Distanzplatte 29) einerseits und Gehäuseteilen (Gehäuseoberteil 4) voneinander getrennte Einrichtungen sind.

17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Antriebseinrichtungen für Werkzeugoberteil und Ziehsicken auf dem Distanzring auch beidseitig ein unterscheidlicher Werkstofffluß zwischen oberem und unterem Werkstück realisierbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17 , dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (Presseneinrichtung) für das Gehäuse (2) eine größere Schließkraft aufweist, als die Antriebseinrichtung für das Werkzeug (21).

19. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft des Werkzeugs (21) einstellbar ist.

20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein geringes vertikales Spiel bei geschlossenem Werkzeug, einschließlich gegebenenfalls Distanzringen und -platten sowie Werkstücken innerhalb des Druckgehäuses (2) gegeben ist.

Zeichnung