Verfahren und Vorrichtung zur Nachumformung von Blechen

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Nachumformung von Blechen (1), insbesondere Magnesium - und/oder Aluminium enthaltenden Leichtblechen für Kraftfahrzeuge im Bereich ihrer Ränder. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass
a) ein vorgeformtes Blech (1) auf einer Ablagefläche(2) positioniert,
b) ein Niederhalter auf das Blech (1) abgesenkt,
c) nach Aufheizen des Bleches (1) auf Umformtemperatur dieses durch Absenken des Bleches (1) gemeinsam mit der Auflagefläche (2) und dem Niederhalter (3) und/oder durch Anheben eines Abkantstempels (4, 5) mit der Oberfläche des Abkantstempels (2) in Berührung gebracht,
d) zur Nachumformung ein Abkantschieber (6) auf die umzuformenden Bereiche (9a) und den Rand (10) des Bleches (1) zubewegt und
e) nach Lösen des Niederhalters (3), des Abkantstempels (4, 5) und des Abkantschiebers (6) das nachumgeformte Blech (1) von der Ablagefläche entnommen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nachumformung von Blechen, insbesondere Magnesium und/oder Aluminium enthaltenden Leichtblechen für Kraftfahrzeuge im Bereich ihrer Ränder und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Magnesium ist ein extrem leichter Werkstoff, der bisher hauptsächlich wegen seiner relativ geringen Bruchdehnung im Automobilbau eher selten eingesetzt wird. Durch Erwärmen der Platine bzw. des Ziehteils können die Umformeigenschaften jedoch erheblich verbessert werden.

[0003] Aus der DE 101 28 199 A1 ist dazu eine Vorrichtung zur Umformung von Metallblechen, insbesondere Magnesiumblechen bekannt, wobei das Metallblech im Umformraum zwischen Ober- und Unterwerkzeug zumindest bereichsweise beheizbar sein soll. Hierzu wird heiße Luft über im Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug vorgesehene Strömungskanäle in den Umformraum geleitet. Vorgeschlagen ist dabei auch eine indirekte Beheizung, wobei die Wärmeübertragung über das Pressenwerkzeug, also Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug, die ihrerseits beheizbar sind, erfolgt. Die Warmumformung soll bei Temperaturen zwischen 90° und 350°C, vorzugsweise bei einer Temperatur um ca. 280°C erfolgen.

[0004] Bei der Fertigung von größeren Kraftfahrzeugbauteilen, z. B. bei der Fertigung einer Dachaußenhaut aus Magnesium ist es häufig erforderlich nach einem ersten Umformvorgang durch eine Nachumformung die Randbereiche der Bleche weiter umzuformen. Hierbei gilt es vor allem, den relativ hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Magnesium zu berücksichtigen. Die Abmessungen des nachzuformenden Bauteiles können sich dabei je nach Bauteilgröße beim Aufheizen auf die erforderliche Umformtemperatur erheblich ändern. Für die Werkzeugfunktion ergeben sich dabei Besonderheiten, die bei der Auslegung eines Nachform-Betriebsmittels für Magnesiumbleche berücksichtigt werden müssen. Da das nachzuformende Bauteil im kalten Zustand noch nicht auf den größeren, die Wärmeausdehnung berücksichtigenden Nachformstempel passt und auch nicht hinreichend umformbar ist, müssen hierzu besondere Maßnahmen ergriffen werden.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachformen von Blechen, insbesondere Magnesium und/oder Aluminium enthaltenden Leichtblechen vorzuschlagen, bei denen die erwähnten Probleme nicht auftreten.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, wobei

a) ein vorgeformtes Blech auf einer Ablagefläche positioniert,

b) ein Niederhalter auf das Blech abgesenkt,

c) nach Aufheizen des Bleches auf Umformtemperatur dieses durch Absenken des Bleches gemeinsam mit der Auflagefläche und dem Niederhalter und/oder durch Anheben eines Abkantstempels mit der Oberfläche des Abkantstempels in Berührung gebracht,

d) zur Nachumformung ein Abkantschieber auf die umzuformenden Bereiche und den Rand des Bleches zubewegt und

e) nach Lösen des Niederhalters, des Abkantstempels und des Abkantschiebers das nachumgeformte Blech von der Ablagefläche entnommen wird.

[0007] Erfindungsgemäß wird also das Blech vor der Nachumformung, idealerweise im Werkzeug aufgeheizt, wobei vorzugsweise zumindest eines der Werkzeuge, also die Ablagefläche, der Niederhalter und der Abkantstempel direkt und/oder indirekt beheizt und erst nach Erreichen der erforderlichen Umformtemperatur der Abkantstempel mit dem umzuformenden Randbereich des Bleches in Verbindung gebracht, damit anschließend der eigentliche Abkantschieber den Randbereich um die am Abkantstempel vorhandene äußere Kontur herum formen kann.

[0008] Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 - 6 beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1

in der Draufsicht und schematisch, abgesehen vom Niederhalter 3 die Umformwerkzeuge, Abkantstempel 4 und 5 und Abkantschieber 6,

Fig. 2

einen Schnitt nach der Linie A-A zu Fig. 1,

Fig. 3

einen Schnitt nach der Linie B-B von Fig. 1 in der Phase des Aufheizens,

Fig. 4

einen Schnitt nach der Linie B-B von Fig. 1 in der Phase des Absenkens und Schließens der Werkzeuge,

Fig. 5

einen Schnitt nach der Linie B-B von Fig. 1 in der Phase des Nachformens und

Fig. 6

einen Schnitt nach der Linie B-B von Fig. 1 in der Phase der Entnahme des nachgeformten Bauteiles.

[0009] In den Figuren ist der Aufbau eines Betriebsmittels zum Nachformen eines randseitigen Flansches mit Hinterschnitt für ein Blech 1 aus Magnesium dargestellt. Das Betriebsmittel besitzt eine beheizbare, als steuerbares Heberelement ausgebildete Ablagefläche 2 für das Blech 1, wobei das nachzuformende Blech 1 in angehobender Stellung über eine möglichst große Ablagefläche 2 auf die entsprechende Umformtemperatur gebracht wird. Da die Temperaturbeaufschlagung am besten von beiden Seiten und im eingespannten Zustand erfolgt, ist als Gegenlager ein ebenfalls beheizbarer, vorzugsweise vollflächig aufliegender Niederhalter 3 vorgesehen. Nach der Aufheizphase wird das Blech 1 auf dem, nach der Wärmeausdehnung passenden, vorzugsweise ebenfalls beheizten Abkantstempel 4, 5 frei abgelegt. In Fig. 2 handelt es sich hierbei um einen starren Abkantstempel 4, während in den Fig. 3 - 6 ein in waagerechter Richtung (vgl. Doppelpfeil P4) verschiebbare Abkantstempel 5, der auch als Füllschieber bezeichnet wird, dargestellt ist. Diese ebenfalls beheizten Füllschieber dienen insbesondere zum Formen von Hinterschnitten, die durch den am oberen linken Ende des Füllschiebers vorhandenen Vorsprung gebildet werden. Nach Positionierung des Abkantstempels 4 oder 5 erfolgt bei geschlossenem Niederhalter 3 der eigentliche Nachformvorgang durch Bewegen des Abkantschiebers 6 in Richtung des Doppelpfeiles P3. Zum Entnehmen des fertigen Bleches 1 werden die Abkantschieber 6 in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren und die Ablagefläche 2 in Richtung des Doppelpfeiles P1 nach oben bewegt werden, wobei auch der federbelastete Niederhalter 3 gegen die Feder 8 in Richtung des Doppelpfeiles P2 nach oben bewegt wird und am Ende so weit entfernt wird, dass das Blech entnommen werden kann (vgl. Fig. 6). Die Ablagefläche 2 wird mit Hilfe der Feder 7 oder einer ähnlichen Einrichtung gesteuert in Richtung des Doppelpfeiles P1 bewegt.

[0010] In den Fig. 2 und 3 ist zusätzlich in gestrichelter Darstellung die Position des umzuformenden Bereiches 9b des Bleches 1 dargestellt, wenn dieses nicht aufgeheizt wird. Durch das Aufheizen des Bleches 1 nimmt der umzuformende Bereich im heißen Zustand die Position 9a ein, sodass die Abkantstempel 4 und 5 anschließend genau in die Umformposition gebracht werden können. In den Fig. 2 - 6 ist zusätzlich der äußere Rand des Bleches 1 mit 10 bezeichnet, während der nicht auf der Auflagefläche 2 aufliegende Teil des Bleches 1 den äußeren Bereich 11 bildet.

[0011] Das besondere des erfindungsgemäßen Vorschlages ist es, dass erst nach Aufheizen des Bleches 1 auf Umformtemperatur und damit erst nach Erreichen der endgültigen Ausdehnung der starre Abkantstempel 4 oder der als Füllschieber ausgebildete Abkantstempel 5 in die genaue Position gebracht wird.

Bezugszeichenliste

[0012] 

1

Blech

2

Ablagefläche für 1 (gesteuerter, beheizter Heber)

3

Niederhalter (gefedert und beheizt)

4

Abkantstempel (starr, beheizt)

5

Abkantstempel (Füllschieber, beheizt)

6

Abkantschieber

7

Feder

8

Feder

9a

umzuformender Bereich von 3 (aufgeheizt)

9b

umzuformender Bereich von 3 (kalt)

9c

umzuformender Bereich von 3 (nach dem Nachformen)

10

Rand von 3

11

äußerer Bereich von 3 (nicht auf 2 aufliegend)

P1

Doppelpfeil (Bewegungsrichtung von 2)

P2

Doppelpfeil (Bewegungsrichtung von 3)

P3

Doppelpfeil (Bewegungsrichtung von 6)

P4

Doppelpfeil (Bewegungsrichtung von 5)

Ansprüche

1. Verfahren zur Nachumformung von Blechen (1), insbesondere Magnesium - und/oder Aluminium enthaltenden Leichtblechen für Kraftfahrzeuge im Bereich ihrer Ränder, wobei

a) ein vorgeformtes Blech (1) auf einer Ablagefläche (2) positioniert,

b) ein Niederhalter (3) auf das Blech (1) abgesenkt,

c) nach Aufheizen des Bleches (1) auf Umformtemperatur dieses durch Absenken des Bleches (1) gemeinsam mit der Auflagefläche (2) und dem Niederhalter (3) und/oder durch Anheben eines Abkantstempels (4, 5) mit der Oberfläche des Abkantstempels (4, 5) in Berührung gebracht,

d) zur Nachumformung ein Abkantschieber (6) auf die umzuformenden Bereiche (9a) und den Rand (10) des Bleches (1) zubewegt und

e) nach Lösen des Niederhalters (3), des Abkantstempels (4, 5) und des Abkantschiebers (6) das nachumgeformte Blech (1) von der Ablagefläche (2) entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufheizen des Bleches (1) auf Umformtemperatur ein oder mehrere der Umformwerkzeuge Ablagefläche (2), Niederhalter (3), Abkantstempel (4, 5) direkt/ oder indirekt beheizt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (1) bereits aufgeheizt auf die Ablagefläche (2) aufgelegt wird.

4. Vorrichtung zur Nachumformung von Blechen (1), insbesondere Magnesium und/oder Aluminium enthaltenden Leichtblechen für Kraftfahrzeuge im Bereich ihrer Ränder zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen mit einer Auflagefläche (2) für die Bleche (1), einem Niederhalter (3), Abkantstempel (4, 5) und einen Abkantschieber (6) zur Nachumformung des Bleches (1) im Randbereich, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eins der Werkzeuge Ablagefläche (2), Niederhalter (3) und Abkantstempel (4, 5) direkt und/oder indirekt beheizbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagefläche (2) als gesteuerter Heber ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (3) gefedert ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkantstempel (4, 5) vertikal und/oder horizontal bewegbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abkantschieber (6) von außen gegen die umzuformenden Bereiche (9a, 10) des Bleches (1) bewegbar ist.

Zeichnung