Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von dünnwandigen Körpern aus Blech Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her stellen von dünnwandigen abwickelbaren Körpern durch Biegen von Blechstücken an Abkantpressen in die Form von Rinnen, sowie eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Derartige, im Querschnitt profilierte Körper sind bisher in der Hauptsache durch Abkanten hergestellt worden. Diese Herstellungsart konnte jedoch nicht befriedigen, da die durch Abkanten aus Blech her gestellten Körper zufolge der Elastizität des vielfach harten Blechmaterials nicht formbeständig waren. Man hat aus diesem Grunde vorgeschlagen, durch Recken des Bleches eine bleibende Verformung her beizuführen. Zu diesem Zwecke war es notwendig, die zu verformenden Blechstücke an zwei gegenüber liegenden Seiten fest aufzuspannen. Bei der Verfor mung wurde dann die Entfernung zwischen den Aufspannstellen, z. T. zwangsweise, verringert.
Zur Durchführung dieses Verfahrens waren Paare ein ander gegenüberliegender, in einer horizontalen Ebene nach allen Seiten verschiebbare Spannorgane erfor derlich, wozu eine komplizierte, teuere und schwer fällige Einrichtung geschaffen werden musste, so dass die wirtschaftliche und allgemeine Durchführ barkeit jenes Verfahrens in Frage gestellt wurde. Durch Vereinfachung der Spannorgane bzw. deren Führung und Betätigung hätte man zwar eine -Ab hilfe schaffen können, doch hätten diese Massnahmen die Anwendbarkeit jenes Verfahrens auf einige wenige Körperformen beschränkt. Der Grund hierfür liegt im folgenden Umstand: in einer sehr grossen Zahl weisen derartige Körper von einem Ende zum an deren kontinuierlich zunehmende Querschnittsflächen auf.
Die Abwicklungen solcher Körper haben dann keine zueinander parallele Begrenzungskanten entlang den Aufspannstellen, so dass die Entfernung zwischen einander gegenüberliegenden Aufspannstellen jeweils verschieden gross ist. Auch das Mass der Verringerung dieser Entfernungen ist dann ungleich. Es ist klar, dass die Herstellung derartiger Körper nur mit Hilfe der vorgenannten allseits frei bewegbaren Spann organe möglich war.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung stützt sich nun auf die Erkenntnis, dass die Inkauf nahme eines sogar erhöhten Materialabfalls gerecht fertigt ist, wenn dafür die Wirtschaftlichkeit des Her stellungsprozesses und die Qualität der Werkstücke erhöht werden. Folgerichtig zeichnet sich das erfin dungsgemässe Verfahren dadurch aus, dass ein mit dem herzustellenden Formkörper mindestens teil weise profilgleicher vergrösserter Formkörper von mindestens annähernd gleichbleibender Profilhöhe geformt wird und dass anschliessend der herzustel lende Formkörper aus dem vergrösserten Formkörper ausgeschnitten wird.
Die Einrichtung an einer Abkantpresse gemäss der Erfindung zum Durchführen des erfindungsgemä ssen Verfahrens besitzt mindestens ein Paar am einen Pressbalken einander gegenüber angeordnete Spann zangen, welche jeweils quer zur Druckrichtung der Presse gegeneinander bewegbar geführt sind und einen Formstempel, welcher derart am anderen Press- balken angeordnet ist, dass er bei Betätigung der Presse teilweise zwischen die Spannzangen zu liegen kommt.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung dar gestellt, an Hand dessen das Verfahren gemäss der Erfindung rein beispielsweise erläutert werden soll. Es zeigt: Fig. 1 eine Ansicht der Einrichtung in Richtung der Pressbalken, mit teilweisem Schnitt, Fig. 2 die Einrichtung schematisch in einer mitt leren Phase der Formgebung, Fig. 3 die Einrichtung schematisch in der End phase der Formgebung und Fig. 4 einen nach dem erfindungsgemässen Ver fahren hergestellten Formkörper.
Ein Formstempel 10 (Fig. 1) ist zwischen Klemm backen 11 am oberen Pressbalken 12 einer Abkant- presse befestigt und mit dem Pressbalken 12 zusam men gegen den unteren Pressbalken 13 verschiebbar geführt. Am unteren Pressbalken 13 bzw. an dessen doppelwandigem Kastenträger 14 sind mittels Kon solen 15 Achsen 16 befestigt, welche an beiden Sei ten bezüglich des Pressbalkens zu diesem parallel ver laufen.
An jeder Achse 16 sind mittels Pendelrollen lager 25 Lagerbüchsen 27 drehbar gelagert, an wel chen jeweils schwenkbare Tragarme 17 befestigt sind, welche paarweise einander gegenüberliegen. Die An zahl der Tragarmpaare richtet sich selbstverständ lich nach der Grösse des zu verformenden Blech stückes. Am freien Ende der Schwenkarme 17 sind Spannvorrichtungen 18 angeordnet, welche mit Klemmbacken 19 ausgerüstete Spannzangen 20 auf weisen. Die Maulöffnungen der Spannzangen 20 sind einander zugekehrt. An den unteren Schenkeln der Spannzangen 20 sind Auflageflächen 21 vorgesehen, welche in der Druckrichtung der Presse von der hori zontalen Richtung weggebogen sind.
In der Verlän gerung der Schwenkarme 17 über die Achsen 16 sind Stützböcke 22 an den Lagerbüchsen 27 befestigt. Stellschrauben 23 sind in den Stützböcken 22 an geordnet und wirken mit am Kastenträger 14 be festigten Stützplatten 24 zusammen.
Die grundsätzliche Arbeitsweise der Einrichtung ist aus den Fig. 1 bis 3 ohne weiteres ersichtlich. Wird der Formstempel 10 in der Druckrichtung der Presse, das heisst nach unten bewegt, wird das in die Spann zangen 20 eingespannte Blechstück nach unten aus gebuchtet, wobei die Schwenkarme aus ihrer in der Fig. 1 dargestellten Grundstellungen im zueinander entgegengesetzten Sinne, also gegeneinander ver- schwenkt werden, so dass die Entfernung zwischen den einander gegenüberliegenden Einspannstellen am Blech verringert wird.
In der Endphase drücken die Auflageflächen 21 das Blechstück gegen die Seitenflanken des Formstempels 10, worauf dieser weiterbewegt wird, bis das Blech gereckt worden ist.
Um nun das Blechstück zwischen den Spannzan gen aufspannen zu können, müssen Blechtafeln zu geschnitten werden, welche die Abwicklung des her zustellenden Körpers enthalten, der an zwei ent gegengesetzten Seiten noch Aufspannstreifen zuge fügt wurden. Diese Aufspannstreifen ergänzen die Abwicklung des herzustellenden Körpers zu Blech tafeln, deren aufspannseitige Begrenzungskanten zu einander parallel verlaufen.
Sinngemäss liegen dann die Aufspannstellen der Blechtafeln in zueinander parallelen Reihen, und dementsprechend kann die Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit paarweise einander gegenüber angeordneten Spann organen arbeiten, welche lediglich in Richtung auf einander zu und umgekehrt verschiebbar sein müssen, im übrigen aber einander vollkommen gleich aus gebildet und angeordnet sind, da auch ihre Arbeits bedingungen vollkommen gleich sind.
In der Fig. 4 ist ein bereits erfindungsgemäss verformter Formkörper 26 dargestellt, wobei der zusätzlich entstandene Materialabfall schraffiert an gedeutet wurde. Markante Punkte des Formkör pers 26 sind mit Buchstaben bezeichnet. Der Form körper 26 weist ein im Flugzeugbau oft verwendetes Flügelprofil auf, bei welchem die Querschnittsflächen von einem Ende zum anderen kontinuierlich zuneh men. In der Abwicklung dieses Formkörpers sind die aufspannseitigen Begrenzungskanten mp und or nicht parallel, und entsprechend sind die beiden anderen Begrenzungskanten mno und pqr ungleich lang.
Die Abwicklung dieses Körpers wird zunächst an den aufspannseitigen Begrenzungskanten mp bzw. or durch die in der Fig. 4 schraffiert angedeuteten Flä chenstücke ergänzt. Die Flächenstücke sind so be messen, dass die Kante mo parallel der Kante<I>st</I> ist.
Sinngemäss ist die Begrenzungskante mno des bereits verformten Körpers annähernd der Begrenzungskante sqt gleich und die Linien<I>ms</I> und ot sind zu den Linien parallel, an denen das Blechstück in der letzten Ver- formungsphase unter der Wirkung der Auflageflächen 21 an den Seitenflanken des Formstempels anliegt.
Anstatt also einen durch die Punkte mno-pqr be stimmten Körper herzustellen, bei welchem stark unterschiedliche Profilhöhen hl bzw. h3 zu messen sind, wird ein durch die Punkte mno-sqt bestimmter vergrösserter Formkörper hergestellt, welcher durch gehend eine mindestens annähernd gleichbleibende Profilhöhe aufweist und welcher vergrösserte Form körper den tatsächlich herzustellenden Formkörper vollständig enthält. Bei diesen Überlegungen wur den die längs den Linien ms bzw. ot verlaufenden tat sächlichen Aufspannstreifen der grösseren Klarheit halber weggelassen.
Die Profilhöhe h2 des vergrösser ten Formkörpers ist um ein Geringes (4 h) noch grösser als die Höhe hl, welcher Umstand durch das dargestellte Profil bedingt ist, da die Profilöffnung bei hl, kleiner als bei hl ist. Es ist klar, dass derartige Abweichungen in der Profilhöhe ohne weiteres zu lässig sind, ohne dass dabei die erstrebte und durch das Verfahren tatsächlich gebotene Gleichmässigkeit der Materialbeanspruchung verlorenginge.
Der tat sächliche zusätzliche Materialabfall beim Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens besteht also ledig lich in der Grössenordnung der schraffierten Flächen (Fig.4). Demgegenüber besitzt der aus dem ver grösserten Formkörper schliesslich herausgeschnittene erstrebte Formkörper durchgehend gleichmässige Spannungen, saubere Begrenzungskanten, gleich mässig gekrümmte Flächen, welche Eigenschaften mit Sicherheit auf die Dauer erhalten bleiben.
Ist nun das Wesen des erfindungsgemässen Ver fahrens erläutert, so sind noch einige weitere, für das erfolgreiche Durchführen des Verfahrens wesentliche Anforderungen sowie zu deren Erfüllung geschaffene Details der Einrichtung zu erwähnen. So muss das Blech unter dem Stempel mit Hilfe der Einstell schrauben 23 so plaziert werden, dass die Stempel unterkante an jener Stelle des Bleches aufliegt, welche von diesem Stempelteil verformt werden wird, damit nach dem ersten Aufliegen des Formstempels am Blechstück keine Relativbewegung zwischen Form stempel und Blech erfolgen muss.
Es kann zum Er füllen dieser Anforderung ferner noch notwendig sein, dass nach dem Aufspannen des Blechstückes in die Spannzangen 20 Spannkräfte auf die Tragarme ein wirken, welche bestrebt sind, die Tragarme 17 aus einander zu verschwenken. In gewissen Fällen kann es notwendig sein, die Spannkräfte während der Dauer der Verformung, zumindest aber bis zum Anlegen des Blechstückes durch die Auflageflächen 21 an den Seitenflanken des Formstempels 10 auf rechtzuerhalten, um in dieser Weise das Verschwen- ken der Tragarme zu bremsen und das Blechstück stets gleichmässig zu spannen. Zur Ausübung der artiger Spannkräfte könnte man z.
B. durch ein Druckmedium betätigte Huborgane an den Trag armen angreifen lassen, oder die Tragarme paarweise unter die Wirkung eines Huborgans stellen. Man könnte auch für das Formen bestimmter Profile dop peltwirkende Huborgane verwenden, das heisst solche, welche ausser den Spannkräften auch diesen entgegen gesetzt gerichtete Kräfte ausüben können. Hierbei könnten entsprechend ausgebildete, mit den Trag armen in Wirkungsverbindung stehende sekundäre Formstempel das Blechstück beispielsweise gegen die Seitenflanken des Formstempels 10, z. B. in Mulden derselben, einbuchten. Auch in diesem Falle müsste das Blechstück abschliessend gereckt werden.
Die Spannzangen 20- bzw. ihre Klemmbacken 19 könnten jeweils unter der Wirkung eines durch ein Druckmedium beaufschlagten Kolbens stehen, welche beim Aufspannen des Blechstückes die Klemmbacken gegen die Wirkung einer Rückholfeder aus der Ruhestellung in die Spannstellung verschieben würde.
Währenddem mit Hilfe der erfindungsgemässen Einrichtung eine Vielfalt von Profilen herstellbar ist, gestattet das Verfahren gemäss der Erfindung die materialgerechte Bearbeitung der Blechstücke. Ver fahren und Einrichtung ergeben zusammen Form körper, bei welchen Qualität und Einsparungen an Arbeitslöhnen den erhöhten Materialabfall mehr als ausgleichen.
Method and device for producing thin-walled bodies from sheet metal The invention relates to a method for producing thin-walled developable bodies by bending sheet metal pieces on press brakes in the form of channels, as well as a device for performing the method.
Such bodies with a profiled cross-section have hitherto mainly been produced by folding. This type of production could not be satisfactory, however, since the bodies made by folding out of sheet metal were not dimensionally stable due to the elasticity of the often hard sheet material. For this reason, it has been proposed that a permanent deformation be brought about by stretching the sheet metal. For this purpose it was necessary to clamp the sheet metal pieces to be deformed firmly on two opposite sides. In the deformation then the distance between the clamping points, z. T. compulsory, reduced.
To carry out this process, pairs of opposing tensioning members that could be moved to all sides in a horizontal plane were required, for which a complicated, expensive and cumbersome device had to be created, so that the economic and general feasibility of this process was called into question. By simplifying the tensioning organs or their guidance and actuation, a remedy could have been created, but these measures would have limited the applicability of that method to a few body shapes. The reason for this lies in the following circumstance: a very large number of such bodies have continuously increasing cross-sectional areas from one end to the other.
The developments of such bodies then have no mutually parallel delimiting edges along the clamping points, so that the distance between opposing clamping points is different in size. The extent to which these distances are reduced is then also unequal. It is clear that the production of such bodies was only possible with the aid of the aforementioned clamping organs that were freely movable on all sides.
The method according to the present invention is based on the knowledge that the acceptance of even increased material waste is justified if the cost-effectiveness of the manufacturing process and the quality of the workpieces are increased. The method according to the invention is consequently characterized in that an enlarged molded body with at least partially the same profile as the molded body to be produced is formed with at least approximately the same profile height and that the molded body to be produced is then cut out of the enlarged molded body.
The device on a press brake according to the invention for carrying out the method according to the invention has at least one pair of clamping tongs arranged opposite one another on one press beam, which are each guided so that they can move relative to one another transversely to the pressure direction of the press, and a forming die which is arranged on the other press beam is that it comes to rest between the collets when the press is operated.
In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the device according to the invention is shown, on the basis of which the method according to the invention will be explained purely by way of example. 1 shows a view of the device in the direction of the press beam, with partial section, FIG. 2 the device schematically in a middle phase of the shaping, FIG. 3 the device schematically in the end phase of the shaping and FIG. 4 a molded bodies produced by the inventive method.
A forming die 10 (FIG. 1) is attached between clamping jaws 11 on the upper press beam 12 of a press brake and is guided together with the press beam 12 against the lower press beam 13 so as to be displaceable. At the lower press beam 13 or on its double-walled box girder 14 15 axes 16 are attached by means of Kon soles, which run on both Be th with respect to the press beam to this parallel ver.
On each axis 16 bearing bushes 27 are rotatably mounted by means of spherical rollers, on wel chen each pivotable support arms 17 are attached, which are opposed to each other in pairs. The number of pairs of support arms depends, of course, on the size of the sheet metal piece to be deformed. At the free end of the pivot arms 17 clamping devices 18 are arranged, which have collets 20 equipped with clamping jaws 19. The mouth openings of the collets 20 face each other. On the lower legs of the collets 20 support surfaces 21 are provided which are bent away from the hori zontal direction in the pressure direction of the press.
In the extension of the pivot arms 17 on the axes 16, support blocks 22 are attached to the bearing bushes 27. Adjusting screws 23 are arranged in the support frames 22 and interact with support plates 24 fastened to the box girder 14 be.
The basic mode of operation of the device is readily apparent from FIGS. 1 to 3. If the forming die 10 is moved in the pressure direction of the press, that is downwards, the sheet metal piece clamped in the clamping pliers 20 is booked downwards, the pivot arms from their basic positions shown in FIG. 1 in the opposite sense, that is to say against each other - be pivoted so that the distance between the opposing clamping points on the sheet metal is reduced.
In the final phase, the bearing surfaces 21 press the piece of sheet metal against the side flanks of the forming die 10, whereupon the latter is moved on until the sheet metal has been stretched.
In order to be able to clamp the sheet metal between the collets conditions, sheet metal must be cut, which contain the development of the body to be produced, which were added on two opposite sides ent clamping strips. These clamping strips complete the development of the body to be produced into sheet metal panels, the limiting edges of which run parallel to one another on the clamping side.
Analogously, the clamping points of the metal sheets are then in mutually parallel rows, and accordingly the device for performing this method can work with clamping organs arranged in pairs opposite each other, which only have to be displaceable towards each other and vice versa, but otherwise completely identical are formed and arranged, as their working conditions are completely the same.
4 shows a molded body 26 that has already been deformed according to the invention, the additional material waste that has also arisen being indicated by hatching. Distinctive points of the Formkör pers 26 are denoted by letters. The molded body 26 has a wing profile that is often used in aircraft construction, in which the cross-sectional areas continuously increase from one end to the other. In the development of this shaped body, the limiting edges mp and or on the clamping side are not parallel, and accordingly the two other limiting edges mno and pqr are of unequal length.
The development of this body is first supplemented on the clamping-side boundary edges mp and or by the area pieces indicated by hatching in FIG. 4. The patches are dimensioned so that the edge mo is parallel to the edge <I> st </I>.
Correspondingly, the delimiting edge mno of the already deformed body is approximately equal to the delimiting edge sqt and the lines <I> ms </I> and ot are parallel to the lines on which the sheet metal piece in the last deformation phase under the action of the contact surfaces 21 rests against the side flanks of the forming die.
Instead of producing a body determined by the points mno-pqr, in which strongly different profile heights hl or h3 are to be measured, an enlarged molded body determined by the points mno-sqt is produced which has an at least approximately constant profile height throughout and which enlarged molded body completely contains the molded body actually to be produced. In these considerations, the actual stretching strips running along the lines ms and ot were omitted for the sake of greater clarity.
The profile height h2 of the enlarged shaped body is a little (4 h) even greater than the height hl, which is due to the profile shown, since the profile opening at hl is smaller than that of hl. It is clear that such deviations in the profile height are easily admissible, without the desired uniformity of the material stress, which is actually required by the method, being lost.
The actual additional material waste when performing the method according to the invention is therefore only in the order of magnitude of the hatched areas (FIG. 4). In contrast, the desired shaped body finally cut out of the enlarged shaped body has uniform tensions throughout, clean delimiting edges, and evenly curved surfaces, which properties are definitely retained in the long term.
If the essence of the method according to the invention has now been explained, a few further requirements that are essential for the successful implementation of the method as well as details of the device created for their fulfillment are to be mentioned. The sheet metal must be placed under the punch with the help of the adjusting screws 23 so that the lower edge of the punch rests on that point of the sheet that will be deformed by this punch part, so that after the first time the punch has been placed on the sheet metal piece, there is no relative movement between the punch and sheet metal.
In order to fill this requirement, it may also be necessary that, after the sheet metal piece has been clamped into the collets 20, clamping forces act on the support arms, which strive to pivot the support arms 17 apart. In certain cases it may be necessary to maintain the clamping forces for the duration of the deformation, but at least until the piece of sheet metal is placed against the side flanks of the forming die 10 by the bearing surfaces 21 in order to brake the pivoting of the support arms in this way and that Always clamp the sheet metal piece evenly. To exercise the like tension forces you could z.
B. let attack arms actuated by a pressure medium lifting members on the support, or put the support arms in pairs under the action of a lifting member. One could also use double-acting lifting members for the shaping of certain profiles, that is to say those which, in addition to the clamping forces, can also exert forces in opposite directions. In this case, appropriately trained, with the supporting poor in operative connection secondary forming punch the sheet metal piece, for example, against the side flanks of the forming punch 10, z. B. in troughs of the same, log. In this case too, the piece of sheet metal would have to be finally stretched.
The collets 20 or their clamping jaws 19 could each be under the action of a piston acted upon by a pressure medium, which would move the clamping jaws against the action of a return spring from the rest position into the clamping position when the sheet metal piece is clamped.
While a variety of profiles can be produced with the aid of the device according to the invention, the method according to the invention allows the material-appropriate processing of the sheet metal pieces. The process and furnishings together result in moldings in which quality and savings in wages more than compensate for the increased material waste.