UMFORMVERFAHREN

Beschreibung

TECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Versetzung in einem Blech in einem Umformprozess. Dabei geht es um ein Verfahren, bei welchem ein Blech in wenigstens einem Schritt zwischen einer Matrize mit einer Ausnehmung mit einer vorgegebenen Kontur und einem Stempel mit einer im wesentlichen durch die gleiche Kontur gegebenen Randform in die Konturen im wesentlichen deckungsgleich aufeinander führender Weise umgeformt wird.

STAND DER TECHNIK

[0002] Müssen in einem Blech durch spanlose Umfonntechnologie Versetzungen mit einer bestimmten Geometrie hergestellt werden, ist ausschlaggebend, was für Materialeigenschaften der Werkstoff aufweist (weiches Blech/hartes Blech etc.), wie dick das Blech ist, wie hoch die Versetzung sein muss und welche Konturgeometrie die Versetzung aufweisen muss.

[0003] Bei der Herstellung der Versetzung mit Hilfe eines Stempels und einer Matrize entsteht in der Randzone ein sogenannter Einzug (ähnlich dem Stanzeinzug beim Schneiden).

[0004] Wird zum Beispiel eine rotationssymmetrische Versetzung hergestellt, weist der Einzug über den gesamten Umfang der Kontur im wesentlichen die gleiche Geometrie auf.

[0005] Bei unterschiedlichen Konturen der herzustellenden Versetzung werden dabei unterschiedliche Einzüge erzeugt, was häufig zu Problemen führt, da gerade der der häufig für die endgültige Funktion entscheidende Randbereich der Versetzung diesen Einzügen ausgesetzt ist.

[0006] Sofern nun ein solcher Einzug von den Bauteileanforderungen her nicht zulässig ist, kann dieser Einzug durch Massivumformung eliminiert oder minimiert werden.

[0007] Bei einer Massivumformung wird der Werkstoff in einem Gesenk soweit plastifiziert, bis das Gesenk vollständig oder partiell gefüllt ist.

[0008] Bei der Massivumformung entstehen in den Gesenken aber derart hohe Kräfte, dass die Gefahr eines Werkzeugbruches oder vorzeitigen Verschleisses besteht.

[0009] Es kann auch sein, dass die Geometriepartie (zum Beispiel ein spitzer Zahn) gar nicht gefüllt werden kann.

[0010] Versuche und FEM Simulationen haben gezeigt, dass z.B. eine Zahnform von ca. 45° nur mit extrem hohen Presskräften annähernd gefüllt werden kann.

[0011] Diese Presskräfte führen im Seriebetrieb aber mit grosser Wahrscheinlichkeit zu Werkzeugschäden.

[0012] Zusätzlich entstehen im Werkstoff noch Querverschiebungen, welche die umliegenden Geometriezonen verändern.

[0013] Wie hoch die Presskräfte sind und wie weit eine Versetzung herstellbar ist, hängt primär von der Materialdicke im Verhältnis zur Geometrie und der Versatzhöhe ab.

[0014] Aus der US 4,785,655 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Versetzung zusammen mit Stanzungen bekannt, bei welchem kreisförmige oder segmentförmige Versetzungen in einem Umformprozess als ganzes und zwischen einem Gegenstempel geklemmt aus der Ebene verschoben werden, wobei nach diesem ersten Schritt die gesamte Versetzung die gleiche Höhe besitzt, und anschließend diese Versetzung wieder zurückversetzt wird (wiederum im geklemmten Zustand), wobei am Ende ebenfalls die gesamte Versetzung wiederum die gleiche Höhe besitzt. Es werden dabei derartige Strukturen für die Verwendung von aus der Ebene heraus biegbaren Leiterelementen für elektrische Anwendungen vorgeschlagen.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0015] Der Erfindung liegt demnach unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Umfonnverfahren zur Herstellung von Versetzungen zur Verfügung zu stellen.

[0016] Es geht dabei insbesondere um die Verbesserung eines Verfahrens zur Herstellung einer Versetzung in einem Blech in einem Umformprozess, wobei das Blech in wenigstens einem Schritt zwischen einer Matrize mit einer Ausnehmung mit einer vorgegebenen Kontur und einem Stempel mit normalerweise einer im wesentlichen durch die gleiche Kontur gegebenen Randform in die Konturen im wesentlichen deckungsgleich aufeinander führender Weise umgeformt wird.

[0017] Eine unerwartet effiziente Kontrolle der Randbereiche der Versetzung, insbesondere eine Verhinderung von Einzügen wird erfindungsgemäss dadurch ermöglicht, indem in diesem ersten Umformprozess der Stempel eigentlich zu weit in das Blech hineingeführt wird, wenn man die gesamte erhabene Oberfläche der Versetzung betrachtet. Der Stempel wird dabei aber so weit in das Blech hineingeführt, dass gerade in den kritischen Randzonen die dabei gebildeten Einzüge eine Höhe über dem Blech aufweisen, welche der endgültigen und eigentlich gewünschten Höhe der Versetzung entsprechen. Mit anderen Worten wird die Eindringtiefe des Stempels in das Blech in einer ersten Richtung im genannten ersten Umformprozess derart eingestellt, dass in den entscheidenden Randzonen der Versetzung (wo die genannten Einzüge i.d.R. am stärksten auftreten) eine erste Höhe H1 erreicht wird, welche im wesentlichen der Zielhöhe der Versetzung entspricht, während die erhabene Oberfläche der restlichen Versetzung eine grössere Höhe H erreichen kann. In einem anschliessenden. Umformprozess wird nun gewissermassen die gewissermassen zu grosse Versetzung in den von den Randzonen verschiedenen Bereichen wieder rückgängig gemacht. Dies wird dadurch erreicht, dass in einem weiteren, dem ersten Umformprozess nachgeschalteten Umformprozess die Versetzung mit einem Rücksetzstempel, welcher wenigstens die genannte Kontur abdeckt, in einer der ersten Richtung entgegen gesetzten zweiten Richtung derart zurückgeführt wird, dass im wesentlichen die gesamte erhabene Oberfläche der Versetzung auf einer zweiten Höhe H2 angeordnet ist.

[0018] Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist dabei die erste Höhe H1 im wesentlichen gleich wie die zweite Höhe H2, und entspricht damit im wesentlichen der Zielhöhe der Versetzung.

[0019] Besonders problematisch sind die genannten Einzüge in jenen Bereichen, wo die Kontur über eine kurze Kantenlänge einen starken Richtungswechsel vollzieht (niedrige Krümmungsradien). Genau in diesen Bereichen sind normalerweise die Einzüge und die dadurch vorhandenen Verzerrungen in den Randbereichen am stärksten. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich entsprechend bei wenigstens einer der entscheidenden Randzonen der Versetzung um einen Bereich, bei welchem die Kontur eine Ecke mit einem Winkel von < 120°, bevorzugt von < 90° aufweist. Besonders kritisch ist die Erstellung von Konturen mit Zahnform. Entsprechend handelt es sich gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bei wenigstens einer der entscheidenden Randzonen der Versetzung um wenigstens eine Zahnform mit einem Winkel im Bereich von 20-70°, bevorzugt im Bereich von 30-60°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45°.

[0020] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Umformprozess die Matrize auf einer zweiten Seite des Blechs und im wesentlichen an diesem anliegend angeordnet ist und der Stempel von einer zweiten Seite des Blechs auf dieses und in dieses unter Ausbildung der Versetzung auf der zweiten Seite hineingeführt wird, und dass im weiteren Umformprozess auf der ersten Seite eine flache, wenigstens die Kontur allseitig wesentlich überragend abdeckende flache Abstützung angeordnet ist und der Rücksetzstempel von der zweiten Seite des Blechs auf die Versetzung diese umformend zugeführt wird.

[0021] Typischerweise verfügt der Rücksetzstempel über im wesentlichen die gleiche Kontur wie die Versetzung und wird im wesentlichen deckungsgleich zu dieser geführt. Es ist aber auch möglich, dass der Rücksetzstempel wesentlich grösser ausgebildet ist und die Kontur in alle Richtungen überragt. Typischerweise handelt es sich dann beim Rücksetzstempel um eine flache Abstützung.

[0022] Um eine optimale Formgebung im Randbereich der Versetzung gewährleisten zu können, kann es sich als vorteilhaft erweisen, im weiteren Umformprozess gewissermassen die Formgebung im Randbereich der Versetzung durch eine Begrenzung zu definieren. Bei dieser Begrenzung oder Kontrollform kann es sich gewissermassen um eine Rücksetzmatrize handeln, welche über eine Ausnehmung verfügt, in welcher der Rücksetzstempel geführt ist und deren Kontur der Kontur der Versetzung entspricht. Diese Rücksetzmatrize wird dann im weiteren Umformprozess die Versetzung umschliessend in Kontakt mit der Oberfläche des Blechs angeordnet und der Rücksetzstempel fährt in der Ausnehmung der Rücksetzmatrize den weiteren Umformprozess.

[0023] Dies führt dazu, dass anschliessend insbesondere in den kritischen Randbereichen mit grossen Einzügen nach dem ersten Umformprozess das im weiteren Umformprozess verschobene Material durch die Rücksetzmatrize in die definierte Form geführt wird.

[0024] Mit anderen Worten ist es gemäss einer weiteren Ausführungsform bevorzugt, wenn der Rücksetzstempel im weiteren Umformprozess zusammen mit einer bezüglich des Rücksetzstempels verschieblich gelagerten und während des weiteren Umformprozesses in Kontakt mit der zweiten Seite des Blechs befindlichen, bezüglich des Blechs im wesentlichen nicht bewegten, und die Kontur der Versetzung im wesentlichen umschliessenden Rücksetzmatrize eingesetzt wird.

[0025] Bei dieser Rücksetzmatrize kann es sich um die im ersten Umformprozess eingesetzte Matrize handeln. Diese erste Matrize verfügt dann mit der genannten Ausnehmung mit der die Versetzung definierenden Kontur, und in dieser Ausnehmung ist der Rücksetzstempel geführt. Der Rücksetzstempel wird im ersten Umformprozess so weit aus dieser Ausnehmung vom Blech weg heraus geschoben, dass im ersten Umformprozess im wesentlichen kein Kontakt zwischen dem Rücksetzstempel und der Versetzung stattfinden kann. Nach dem ersten Umformprozess wird anschliessend die Matrize an ihrem Ort gelassen, der Stempel aus dem ersten Umformprozess durch eine flache Abstützung ersetzt, und der Rücksetzstempel in der Ausnehmung der Matrize für den zweiten Umformprozess auf die Versetzung geführt. So können kritische Spitzenbereiche noch optimaler durch den zweiten Umformprozess "gefüllt" werden.

[0026] Normalerweise wird also bevorzugtermassen der Stempel im ersten Umformprozess mit einer Eindringtiefe in das Blech eingeführt, welche grösser ist als die Zielhöhe der Versetzung. Bevorzugtermassen ist dabei die Eindringtiefe bezogen auf die Dicke des Blechs (Blechdicke = 100%) in einem Bereich von 20 - 70 % liegt (darüber besteht i.d.R. das Risiko des Durchstanzens). Bezogen auf die Zielhöhe der Versetzung (Zielhöhe der Versetzung über der Blechebene = 100%) wird die Eindringtiefe bevorzugt in einem Bereich von 110 - 400%, besonders bevorzugt 150 - 300%, insbesondere bevorzugt 180 - 220% eingestellt. Für eine Zielhöhe der Versetzung von 0.5 mm über der Blechebene wird also zum Beispiel der Stempel im ersten Umformprozess im insbesondere bevorzugten Bereich (180 - 220%) zwischen 0.9 - 1.1 mm tief in das Blech geführt.

[0027] Bevorzugtermassen erlaubt das vorgeschlagene Verfahren überraschenderweise, dass die Kontur unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen und insbesondere teilweise niedrigen Krümmungsradien aufweist. Dabei wird bevorzugtermassen die Eindringtiefe des Stempels so eingestellt, dass die erste Höhe H1 an der spitzwinkligsten Stelle (geringster Krümmungsradius) der Kontur gewährleistet ist.

[0028] Typischerweise verfügt ein Blech, welches einem derartigen Verfahren unterzogen werden kann, über eine Dicke im Bereich von 0.2 - 20 mm, bevorzugt im Bereich von 0.5 - 5 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 - 4 mm. Die Versetzung kann generell eine Zielhöhe respektive eine erste Höhe H1 respektive eine zweite Höhe H2 im Bereich von 0.1 - 10 mm, respektive bevorzugt im Bereich von 0.2 - 3 mm, respektive insbesondere bevorzugt im Bereich von 0.5 - 2 mm aufweisen. Typischerweise ist bei einem Blech der Dicke von 2-4 mm die erste Höhe 1.5mm, und diese erste Höhe wird anschliessend im zweiten Umformprozess auf ungefähr die Hälfte reduziert, das heisst auf circa 0.7mm.

[0029] Beispielsweise führt das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zu einem Blech, welches auf wenigstens einer Seite wenigstens eine Versetzung mit einer Zahnreihe aufweist (es ist auch möglich, zwei derartige Versetzungen gegenüber anzuordnen mit Zähnen, die auf einander zugewandt sind), wobei diese Zahnreihe eine Vielzahl von linear oder gekrümmt, elliptisch oder in einem Kreis (gewissermassen Zahnrad) nebeneinander angeordneten Zähnen mit Winkeln im Bereich der Spitze von < 90°, bevorzugt im Bereich von 45° aufweist. Solche lineare oder gekrümmte Zahnreihen können gewissermassen als Zahnstangen für relativ zueinander zu verstellende Elemente (beispielsweise Möbelteile etc., relative Verstellung in der Höhe oder im Winkel) eingesetzt werden, wenn als Gegenstück beispielsweise ein korrespondierendes gestanztes Blech mit Zähnen an der/den Aussenkanten oder ein weiteres Blech mit einer entsprechenden Versetzung mit Zähnen geführt wird. Im Zusammenhang mit derartigen Vorrichtungen erweist sich beispielsweise ein Blech einer Dicke im Bereich von 2-4 mm als vorteilhaft in Kombination mit einer endgültigen Höhe der Versetzung im Bereich von 0.5-1.5 mm. Dies beispielsweise für übliche Belastungen, wie sie durch den Mensch oder vom Mensch betätigte Einrichtungsgegenstände beispielsweise an Möbeln ausgeübt werden.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

[0030] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein gerade einem Umformprozess unterzogenes Blech;

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Matrize mit unterschiedlichen Konturlinienbereichen;

Fig. 3 Detailschnitte durch die in Figur 2 angegebenen Bereiche A-D in einer Richtung parallel zur Bewegung des Umformwerkzeuges; und

Fig.4 die Werkzeugführung bei einem nachgeschalteten Umformschritt zur Herstellung der endgültigen Form.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

[0031] Wie einleitend bemerkt, stellen also die sogenannten Einzüge in den Randzonen bei der Herstellung von Versetzungen unter Verwendung von Umformtechnologie gravierende Probleme dar.

[0032] Wird bspw. eine rechteckige Versetzung hergestellt, ist der Einzug in den Ecken gegenüber der geraden Partie wesentlich ausgeprägter, weil die Widerstandskraft zur Herstellung der Versetzung im Material in den Ecken grösser ist als an den geraden Partien. Wird zum Beispiel nun eine Versetzung mit einer Konturgeometrie hergestellt, bei der einzelne Geometrieelemente einen kleineren Winkel als 90° (zum Beispiel eine Zahnform mit einem Winkel von ca. 45°) aufweisen, wird der Einzug noch einmal grösser.

[0033] Dies ist beispielhaft in einer Schnittdarstellung senkrecht zur Ebene eines Bleches 2 in Figur 1 dargestellt. Hier wird ersichtlich, wie ein Blech 2, welches zwischen einer Matrize 1 und einem Stempel 3 einem Umformprozess unterzogen wird, um eine Versetzung 7 in diesem Blech 2 herzustellen, in den Randbereichen der Versetzung unterschiedliche Formen ausbildet, je nach dem, wie die Kontur von Matrize 1 resp. Stempel 3 ausgebildet ist.

[0034] Die Darstellung der Fig. 1 zeigt dabei einen Schnitt, welcher bei einer Kontur gemäss Figur 2 (vergleiche Diskussion weiter unten) entlang einer Linie A-D geführt ist, das heisst bei welchem auf der linken Seite durch einen abgerundeten Bereich A geschnitten wird und auf der rechten Seite durch einen spitzen Zahnbereich D. Entsprechend ist auf der linken Seite die Ausbildung des Einzugs wesentlich weniger ausgeprägt als auf der rechten Seite.

[0035] Generell wird bei einem solchen Verfahren grundsätzlich ein Blech 2 flächenbündig mit der Matrize 1 auf einer zweiten Seite 10 des Blechs angeordnet zugeführt und anschliessend wird von einer zweiten Seite 9 des Blechs der Stempel 3 in einer Richtung, wie sie mit dem Pfeil R1 angegeben ist, auf die Ausnehmung der Matrize 1 zugeführt. Die Führung von Matrize 1 und Stempel 3 ist dabei analog, wie wenn ein Loch mit dieser Kontur im Blech hergestellt werden sollte, der Stempel 3 wird einfach nicht ganz so tief in das Blech 2 gerührt (Eindringtiefe des Stempels 3 geringer als Blechdicke). Generell handelt es sich beim solchen Blech beispielsweise um ein Stahlblech, die es mit einer Dicke im Bereich von 2 bis 5 mm.

[0036] Typischerweise weist dabei die in der Matrize 1 ausgebildete Ausnehmung eine Kontur auf, welche identisch ist zur Aussenkontur des Stempels 3. Die dabei erreichte Höhe H der Versetzung nach der Umformoperation ist nicht homogen über die gesamte flächige Ausdehnung der Versetzung. In Fig. 1 sind die entstehenden Höhenunterschiede etwas übertrieben dargestellt. So gibt es eine erhabene Oberfläche 8, welche nur in den mittleren zentralen Bereichen die gewünschte Höhe H aufweist, und in den Randbereichen bilden sich Krümmungen oder Abschrägungen, dies sind eben die genannten Einzüge, welche je nach Form der Kontur unterschiedliche Ausprägung haben können. So bildet sich an der spitzwinkligsten Stelle, welche an der rechten Seite dargestellt ist, der grösste Einzug, und entsprechend ist im Randbereich an dieser Stelle die Höhe H1 geringer als die zentrale Höhe H.

[0037] Dies soll anhand der Figuren 2 und 3 im Detail erläutert werden.

[0038] Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf eine beispielhafte Kontur, welche als Versatz in einem derartigen Umformprozess hergestellt werden soll. Die Kontur 4 verfügt über Bereiche mit unterschiedlichen Randformen, so über einen runden Bereich, welcher mit A bezeichnet ist, über einen geraden Bereich, welcher mit B bezeichnet ist, über eine Ecke C, bei welcher die Aussenlinie mit einem geringen Krümmungsradius im Wesentlichen um einen rechten Winkel geführt wird und des Weiteren ist eine Zahnform dargestellt, diese ist mit D bezeichnet, und bei dieser wird die Kontur mit einem kleinen Krümmungsradius um einen Winkel von im Bereich von weniger als oder im Bereich von 45° geführt.

[0039] Die unterschiedlichen Charakteristiken der dabei entstehenden Einzüge sollen anhand der Figur 3 dargestellt werden.

[0040] Die geringsten Einzüge werden normalerweise in den geraden Bereichen, wie sie mit B dargestellt sind, erzeugt. Die hier vorhandene Höhe X des Einzuges ist gering, und die erhabene Oberfläche 8 der Versetzung 7 ist über einen wesentlichen Bereich auf der gewünschten Höhe und nur in einem geringen Randbereich leicht abfallend, und auch dort nur über eine geringe Höhe X.

[0041] In den runden Bereichen A wird die Höhe des Einzuges X beim Umformprozess etwas grösser, während sich die Ausdehnung des Einzuges in der Ebene des Bleches immer noch in vernünftigen Bereichen bewegt und im Wesentlichen gleich ist wie bei den geraden Bereichen B.

[0042] Ausgeprägt werden nun die Einzüge in den Bereichen mit geringem Krümmungsradius.

[0043] So bspw. im Bereich der Ecke C, hier kann erkannt werden, wie die Höhe X des Einzuges einen wesentlichen Prozentsatz der eigentlichen Höhe der Versetzung auszumachen beginnt, und sich auch wesentlich in die erhabene Oberfläche 8 der Versetzung hinein erstreckt. Die Höhe H1 ist wesentlich geringer als die Höhe H. Je spitzer der Winkel einer Konturlinie, desto höher wird die Höhe des Einzuges X und desto weiter dehnt sich dieser Einzug auch in die innenliegende erhabene Oberfläche 8 der Versetzung hinein, dies wird anhand der Situation bei D ersichtlich.

[0044] Diese ausgeprägte Bildung von Einzügen kann nun erfindungsgemäss dadurch verhindert werden, dass der Umformprozess in zwei Schritten durchgeführt wird.

[0045] Ein erster Schritt wird im Wesentlichen so durchgeführt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, die Höhe H wird dabei aber gewissermassen übermässig ausgeführt, wobei berücksichtig wird, dass in den kritischen Randzonen in diesem ersten Umformprozess eine Höhe H1 erreicht werden soll, welche der endgültigen gewünschten Höhe der gesamten Versetzung entspricht, während in allen anderen Bereichen zunächst eine viel zu grosse Höhe H der Versetzung in Kauf genommen wird.

[0046] Diese im Prinzip viel zu hoch ausgebildete Versetzung wird nun in einem nachgeschalteten Schritt, dem weiteren Umformprozess, wie dies in Figur 4 dargestellt ist, gewissermassen korrigiert. Unter Zuhilfenahme eines Rücksetzstempels 5 wird von der zweiten Seite 10 des Blechs die Versetzung 7 gewissermassen wieder korrigierend hinunter gedrückt. Auf der ersten Seite des Blechs 9 wird dabei eine flache Abstützung 6 angeordnet, welche den Bereich der Versetzung wesentlich in alle Richtungen überragt.

[0047] Zur Unterstützung der optimalen Konturbildung insbesondere im Bereich von spitzen Zähnen ist es möglich, in diesem weiteren Umformprozess die im ersten Umformprozess gebildete Versetzung entlang der Kontur gewissermassen mit einer Mantelfläche abzustützen oder zu begrenzen. Dies ist beispielsweise möglich, indem die im ersten Umformprozess verwendete Matrize 1 nach dem Umformprozess in der Position gelassen wird, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, und anschliessend der Rücksetzstempel 5 durch die Ausnehmung in dieser Matrize 1 auf die Versetzung geführt wird. So kann eine derartige Spitze (z.B. Stelle D) gewissermassen im weiteren Umformprozess sehr kontrolliert noch mit Material ausgefüllt werden.

[0048] Mit anderen Worten wurde durch die Erkenntnis, dass sich der Werkstoff in spitzen Ecken durch den Umformwiderstand nur sehr schwer versetzen lässt und dadurch ein grosser Einzug entsteht, probiert, die Versetzung in einer ersten Operation höher auszubilden als notwendig ist, aber so hoch, dass in einer Spitzenpartie die Versatzhöhe circa den Forderungen entspricht.

[0049] In einem zweiten Schritt wird anschliessend die Versetzung auf die geforderte Höhe zurück gedrückt.

[0050] Da sich nun der Werkstoff in der Spitzenpartie durch den grösseren Umformwiderstand nicht ohne weiteres zurücksetzen lässt und zudem in der Einzugpartie kein Kontakt mit dem Rückführungsstempel 5 besteht, bleibt die Spitzenpartie auf der Versatzhöhe der ersten Operation.

[0051] Mit diesem Verfahren reduzieren sich die Umformkräfte um ca. einen Faktor 4 oder höher.

[0052] Als mögliche Einsatzgebiete für das vorgeschlagene Herstellverfahren seien beispielhaft folgende Produkte oder Baugruppen angegeben:

• Positionierung von zwei Einzelteilen (z.B. Blechen) in Form von runden Zapfen, bei denen die Versetzung möglichst scharfkantig sein muss und die Umformkräfte nicht zu hoch sein dürfen (Möbelbeschläge);
• gegenseitige Verzahnungen zur Verriegelung einer Sitzverstellung im Bürobereich;
• Dynamisch betriebene als Versetzung ausgebildete Zahnräder, Zahnkulissen etc. auf grösseren Blechen;
• gegenseitige Verzahnung zur Verriegelung einer Schreibtischhöhenverstellung;
• gegenseitige Verzahnung zur Verriegelung eines Regales;
• Verzahnungen für die Verriegelung von Lenksäulenverstellungen;
• Verriegelung von Verstellungen für Beleuchtungselemente, bspw. B austellenscheinwerfer;
• Verriegelung von Verzahnungen einer Höheneinstellung für Rasenmäher und ähnliche Bau- resp. Gartengeräte;
• Verriegelung einer Höheneinstellung für Anhängerhilfsräder;
• Verriegelung einer Einstellung für Hobelmaschinen.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0053] 

1

Matrize, Kontur entspricht der gewünschten Geometrie

2

umzuformendes, das heisst zu versetzendes, Blech

3

Stempel, Kontur entspricht der gewünschten Geometrie

4

Kontur der gewünschten Geometrie

5

Rücksetzstempel, Kontur entspricht der gewünschten Geometrie

6

flache Abstützung

7

Versetzung

8

erhabene Oberfläche der Versetzung

9

erste Seite des Blechs

10

zweite Seite des Blechs

A

Rundbereich

B

gerader Bereich

C

Eckbereich

D

Spitzenbereich

H

Höhe der Versetzung nach der ersten Umformoperation im Bereich der erhabenen Oberfläche

H1

Höhe der Versetzung nach der ersten Umformoperation im Bereich einer kritischen Stelle

H2

Höhe der Versetzung nach der zweiten Umformoperation

X

Höhe des Einzuges in den unterschiedlichen Bereichen A-D

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Versetzung (7) in einem Blech (2) in einem Umformprozess, wobei das Blech (2) in wenigstens einem Schritt zwischen einer Matrize (1) mit einer Ausnehmung mit einer vorgegebenen Kontur (4) und einem Stempel (3) mit einer im wesentlichen durch die gleiche Kontur (4) gegebenen Randform in die Konturen (4) im wesentlichen deckungsgleich aufeinander führender Weise umgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Eindringtiefe des Stempels (3) in das Blech (2) in einer ersten Richtung (R1) im genannten Umformprozess derart eingestellt wird, dass in den entscheidenden Randzonen der Versetzung (7) eine erste Höhe (H1) erreicht wird, welche im wesentlichen der Zielhöhe der Versetzung (7) entspricht, während die erhabene Oberfläche (8) der restlichen Versetzung (7) eine grössere Höhe (H) erreicht,
und dass in einem weiteren Umformprozess die Versetzung (7) mit einem Rücksetzstempel (5), welcher wenigstens die genannte Kontur (4) abdeckt, in einer der ersten Richtung (R1) entgegen gesetzten zweiten Richtung (R2) derart zurückgeführt wird, dass im wesentlichen die gesamte erhabene Oberfläche (8) der Versetzung (7) auf einer zweiten Höhe (H2) angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Höhe (H1) im wesentlichen gleich ist wie die zweite Höhe (H2).

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei wenigstens einer der entscheidenden Randzonen der Versetzung (7) um einen Bereich handelt, bei welchem die Kontur (4) eine Ecke mit einem Winkel von < 120°, bevorzugt von < 90° aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei wenigstens einer der entscheidenden Randzonen der Versetzung (7) um wenigstens eine Zahnform mit einem Winkel im Bereich von 20-70°, bevorzugt im Bereich von 30-60°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 45° handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Umformprozess die Matrize (1) auf einer zweiten Seite (10) des Blechs (2) und im wesentlichen an diesem anliegend angeordnet ist und der Stempel von einer ersten Seite (9) des Blechs (2) auf dieses und in dieses unter Ausbildung der Versetzung (7) auf der zweiten Seite (10) hineingeführt wird, und dass im weiteren Umformprozess auf der ersten Seite (9) eine flache, wenigstens die Kontur (4) allseitig wesentlich überragend abdeckende flache Abstützung (6) angeordnet ist und der Rücksetzstempel (5) von der zweiten Seite (10) des Blechs (2) auf die Versetzung (7) diese umformend zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksetzstempel (5) im wesentlichen die gleiche Kontur (4) aufweist wie die Versetzung (7) und im wesentlichen deckungsgleich zu dieser geführt wird, wobei der Rücksetzstempel (5) bevorzugtermassen im weiteren Umformprozess zusammen mit einer bezüglich des Rücksetzstempels (5) verschieblich gelagerten und während des weiteren Umformprozesses in Kontakt mit der zweiten Seite (10) des Blechs (2) befindlichen, bezüglich des Blechs (2) im wesentlichen nicht bewegten, und die Kontur der Versetzung (7) im wesentlichen umschliessenden Rücksetzmatrize eingesetzt wird, wobei diese Rücksetzmatrize die im ersten Umformprozess eingesetzte Matrize (1) sein kann..

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (3) im ersten Umformprozess mit einer Eindringtiefe in das Blech (2) eingeführt wird, welche grösser ist als die Zielhöhe der Versetzung (7), wobei bevorzugtermassen die Eindringtiefe 110 - 400%, besonders bevorzugt 150 - 300%, insbesondere bevorzugt 180 - 220% der Zielhöhe der Versetzung (7) ausmacht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur (4) unterschiedliche Bereiche (A-D) aufweist, und dass die Eindringtiefe des Stempels so eingestellt wird, dass die erste Höhe an der spitzwinkligsten Stelle (D) der Kontur gewährleistet ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (2) eine Dicke im Bereich von 0.2 - 20 mm aufweist, bevorzugt im Bereich von 0.5 - 5 mm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 - 3 mm, und dass die Versetzung (7) eine Zielhöhe respektive eine erste Höhe (H1) respektive eine zweite Höhe (H2) im Bereich von 0.1 - 10 mm, respektive bevorzugt im Bereich von 0.2 - 3 mm, respektive insbesondere bevorzugt im Bereich von 0.5 - 2 mm aufweist.

Claims

1. Method for producing an offset (7) in a metal sheet (2) in a forming process, wherein the metal sheet (2) is formed in at least one step between a die (1), which has a recess of a predefined contour (4), and a punch (3), which has a peripheral form given substantially by the same contour (4), in a way which guides the contours (4) substantially congruently with respect to one another,
characterized in that
the depth of penetration of the punch (3) into the metal sheet (2) in a first direction (R1) is set in said forming process in such a manner as to achieve a first height (H1) which corresponds substantially to the target height of the offset (7) in the decisive peripheral zones of the offset (7), while the raised surface (8) of the remaining offset (7) reaches a greater height (H),
and in that, in a further forming process, the offset (7) is reduced, with a resetting punch (5) which covers at least said contour (4), in a second direction (R2) counter to the first direction (R1), in such a manner that substantially the entire raised surface (8) of the offset (7) is arranged at a second height (H2).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the first height (H1) is substantially the same as the second height (H2).

3. Method according to either of the preceding claims, characterized in that at least one of the decisive peripheral zones of the offset (7) is a region in which the contour (4) has a corner with an angle of < 120°, preferably of < 90°.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the decisive peripheral zones of the offset (7) is at least the shape of a tooth with an angle in the range of 20-70°, preferably in the range of 30-60°, particularly preferably in the range of 45°.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the first forming process, the die (1) is arranged on a second side (10) of the metal sheet (2) in a manner resting substantially thereon, and the punch is moved onto and into the metal sheet (2) from a first side (9) thereof so as to form the offset (7) on the second side (10), and in that, in the further forming process, a flat support (6) which covers at least the contour (4) on all sides with significant protrusion is arranged on the first side (9), and the resetting punch (5) is applied to the offset (7) so as to form the latter from the second side (10) of the metal sheet (2).

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the resetting punch (5) has substantially the same contour (4) as the offset (7) and is guided substantially congruently with respect thereto, wherein, in the further forming process, the resetting punch (5) is preferably used together with a resetting die, which is mounted displaceably with respect to the resetting punch (5) and, during the further forming process, is in contact with the second side (10) of the metal sheet (2), substantially does not move with respect to the metal sheet (2) and substantially encloses the contour of the offset (7), it being possible for this resetting die to be the die (1) used in the first forming process.

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the first forming process, the punch (3) is introduced into the metal sheet (2) with a depth of penetration which is greater than the target height of the offset (7), the depth of penetration preferably constituting 110-400%, especially preferably 150-300% and particularly preferably 180-220% of the target height of the offset (7).

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the contour (4) has different regions (A-D), and in that the depth of penetration of the punch is set such that the first height is ensured at the most acute-angled point (D) of the contour.

9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal sheet (2) has a thickness in the range of 0.2-20 mm, preferably in the range of 0.5-5 mm and particularly preferably in the range of 1-3 mm, and in that the offset (7) has a target height, a first height (H1) and a second height (H2) respectively in the range of 0.1-10 mm, preferably in the range of 0.2-3 mm and particularly preferably in the range of 0.5-2 mm.

Revendications

1. Procédé pour former un décalage (7) dans une tôle (2) au cours d'une opération de façonnage, dans lequel la tôle (2) est déformée en au moins une étape entre une matrice (1) dotée d'une découpe de contour (4) prédéterminé et un poussoir (3) dont la forme de la bordure est définie essentiellement par le même contour (4), d'une manière qui aligne les contours (4) l'un sur l'autre de telle sorte qu'ils se recouvrent essentiellement,
caractérisé en ce que
la profondeur de pénétration du poussoir (3) dans la tôle (2) dans une première direction (R1) au cours de ladite opération de façonnage est ajustée de telle sorte que dans les zones décisives de bordure du décalage (7) on obtienne une première hauteur (H1) qui correspond essentiellement à la hauteur visée du décalage (7) tandis que la surface (8) rehaussée atteint une hauteur (H) plus élevée dans le reste du décalage (7) et
en ce que dans une autre opération de façonnage, le décalage (7) est réalisé dans une deuxième direction (R2) opposée à la première direction (R1) à l'aide d'un poussoir de recul (5) qui couvre au moins ledit contour (4), de telle sorte que le décalage (7) soit disposé à une deuxième hauteur (H2) sur essentiellement la totalité de la surface rehaussée (8).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première hauteur (H1) est essentiellement identique à la deuxième hauteur (H2).

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des zones décisives de bordure du décalage (7) forme une partie dans laquelle le contour (4) présente un coin dont l'angle est < 120° et de préférence < 90°.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une des zones décisives de bordure du décalage (7) est au moins la forme d'une dent dont l'angle est de l'ordre de 20 à 70°, de préférence de 30 à 60° et de façon particulièrement préférable de l'ordre de 45°.

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la première opération de façonnage, la matrice (1) est disposée sur un deuxième côté (10) de la tôle (2) et repose essentiellement contre cette dernière et le poussoir est amené sur la tôle (2) par un premier côté (9) et est inséré dans le deuxième côté (10) de la tôle en formant le décalage (7) et en ce que dans l'autre opération de façonnage, un appui plat (6) qui recouvre le contour (4) sur tous ses côtés et en déborde essentiellement est disposé sur le premier côté (9), le poussoir de recul (5) étant amené sur le décalage (7) pour déformer ce dernier par le deuxième côté (10) de la tôle (2).

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poussoir de retour (5) présente essentiellement le même contour (4) que le décalage (7) et est amené vers ce dernier en le recouvrant essentiellement, tandis que de préférence dans l'autre opération de façonnage, le tampon de recul (5) est utilisé en même temps qu'une matrice de recul montée à coulissement par rapport au poussoir de recul (5), en contact avec le deuxième côté (10) de la tôle (2) pendant l'autre opération de façonnage, essentiellement immobile par rapport à la tôle (2) et entourant essentiellement le contour du décalage (7), cette matrice de recul pouvant être la matrice (1) utilisée dans la première opération de façonnage.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la première opération de façonnage, le poussoir (3) est introduit dans la tôle (2) à une profondeur de pénétration plus grande que la hauteur visée du décalage (7), la profondeur de pénétration correspondant de préférence à 110-400 %, de façon particulièrement préférable à 150-300 % et de manière tout particulièrement préférable à 180-220 % de la hauteur visée pour le décalage (7).

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contour (4) présente différentes parties (A-D) et en ce que la profondeur de pénétration du poussoir est ajustée de telle sorte que la première hauteur soit garantie à l'emplacement du sommet le plus accusé (D) du contour.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tôle (2) présente une épaisseur de l'ordre de 0,2 à 20 mm, de préférence de 0,5 à 5 mm et de manière particulièrement préférable de l'ordre de 1 à 3 mm et en ce que le décalage (7) présente respectivement une hauteur visée, une première hauteur (H1) et une deuxième hauteur (H2) de l'ordre de 0,1 à 10 mm, de préférence de l'ordre de 0,2 à 3 mm et de façon particulièrement préférable de l'ordre de 0,5 à 2 mm.

Zeichnung