DE102011117066A1

DE102011117066A1 - Press mold for producing partially cured sheet component from sheet metal plate or semi-finished product, has a plunger comprising a piercing portion for forming an aperture and a molded portion for creating a collar at the aperture

Info

Publication number: DE102011117066A1
Application number: DE102011117066A
Authority: DE
Inventors: Robert Stockter; Oliver Lütkemeyer; Mathias Menze
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: DE102011117066B4

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines wenigstens bereichsweise gehärteten Blechbauteils aus einer Blechplatine 10 oder einem Halbzeug, umfassend ein Oberwerkzeug 4 und ein Unterwerkzeug 5, wobei am Oberwerkzeug wenigstens ein Presstempel 3 vorgesehen ist, und am Unterwerkzeug 5 wenigstens eine der gewünschten Endkontur des Bauteils korrespondierend geformte Formbacke 5' vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressstempel 3 einen Durchstoßbereich 7 zum Erzeugen einer Öffnung und einen Formbereich 6 zum Erstellen eines Kragens an der Öffnung umfasst.Device for producing a hardened at least partially sheet metal part of a sheet metal blank 10 or a semi-finished product comprising an upper tool 4 and a lower tool 5, wherein at least one ram 3 is provided on the upper tool, and on the lower tool 5 at least one of the desired end contour of the component correspondingly shaped mold jaw. 5 'is provided, characterized in that the press ram 3 comprises a push-through portion 7 for creating an opening and a molding area 6 for creating a collar at the opening.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten Blechbauteils aus einer Blechplatine oder einem Halbzeug, umfassend ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug, wobei am Oberwerkzeug wenigstens ein Presstempel und einem Niederhalter vorgesehen ist, und am Unterwerkzeug wenigstens eine der gewünschten Endkontur des Bauteils korrespondierend geformte Formbacke vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines wenigstens bereichsweise gehärteten Blechbauteils aus einer Blechplatine oder einem Halbzeug, wobei am Blechbauteil wenigstens eine Öffnung mit abstehendem Kragen vorgesehen ist, der während eines Warmumformvorgangs in einem Pressformwerkzeug aus ungelochten Bereichen der Blechplatine ausgeformt wird.The invention relates to a device for producing a hardened sheet metal component from a sheet metal blank or a semi-finished product comprising an upper tool and a lower tool, wherein at least one ram and a hold-down is provided on the upper tool, and provided on the lower tool at least one of the desired end contour of the component correspondingly shaped mold jaw is. The invention further relates to a method for producing a sheet metal component hardened at least partially from a sheet metal blank or a semi-finished product, wherein at least one opening with projecting collar is provided on the sheet metal component, which is formed during a hot forming process in a press tool from non-perforated areas of the sheet metal blank.

Gehärtete Bauteile finden in der Automobilindustrie verstärkt Anwendung, um bei vergleichbarer Festigkeit und/oder Steifigkeit ein verringertes Bauteilgewicht zu erhalten. Nur Beispielhaft sollen hier Stoßfängerquerträger, A/B/C-Säule, Türaufprallträger oder Schweller als Strukturbauteile der Fahrzeugkarosse genannt werden. Durch den Warmumformvorgang kann das Formänderungsvermögen der Blechplatine gegenüber den Ausgangszustand und gegenüber der Kaltumformung signifikant erhöht werden. Die DE19882558A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils aus einer vorgelochten Blechplatine, wobei während des Warmformvorgangs eine kragenförmige Ausformung des Randbereichs eines Loches erfolgt. Der Kragen selbst kann dabei umlaufend oder unterbrochen ausgeführt sein. Nachteilig hierbei ist die Notwendigkeit, eine Blechplatine bereits vor Positionierung bzw. Transfer ins Umformwerkzeug vorzulochen, und dabei eine ausreichend hohe Positioniergenauigkeit sowohl der Blechplatine als auch des Loches zu gewährleisten. Dies erfordert einen erhöhten Aufwand an Fertigungstechnik oder Fertigungszeit.Hardened components are increasingly used in the automotive industry to obtain a reduced component weight with comparable strength and / or rigidity. By way of example, bumper cross members, A / B / C pillars, door impact beams or sills are to be mentioned here as structural components of the vehicle body. By the hot forming process, the deformation capacity of the sheet metal blank can be significantly increased compared to the initial state and compared to the cold forming. The DE19882558A1 describes a method for producing a press-hardened component from a pre-punched sheet-metal plate, during which a collar-shaped shaping of the edge region of a hole takes place during the thermoforming process. The collar itself can be performed circumferentially or interrupted. The disadvantage here is the need to pre-hole a sheet metal blank before positioning or transfer to the forming tool, while ensuring a sufficiently high positioning accuracy of both the sheet metal blank and the hole. This requires an increased amount of production technology or production time.

Die DE10149221C1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils durch Warmformen und Presshärten, wobei aus einer ungelochten und ggf. vorgeformten Blechplatine ein Bauteil warm umgeformt und ein Kragen zugleich ausgeformt wird. Wesentlich dabei ist, dass bereits vor der Austenitisierung im Vorformwerkzeug ein Kragen geformt wird und dieser anschließend im Warmformwerkzeug lediglich konfiguriert und gehärtet wird, das heißt auf die Endkontur endgeformt und pressgehärtet wird. Erst in einer Nachfolgeoperation wird der Boden herausgetrennt und so eine Öffnung erzeugt. Es wird ein zusätzlicher Pressbearbeitungsschritt zum Vorformen erforderlich, der mit erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden kann.The DE10149221C1 describes a method for producing a press-hardened component by thermoforming and press hardening, wherein from a non-perforated and possibly preformed sheet metal blank a component is hot formed and a collar is formed simultaneously. It is essential that even before Austenitisierung in the preforming tool, a collar is formed and this is then only configured and cured in the thermoforming mold, that is, is finally formed on the final contour and press-hardened. Only in a follow-up operation, the soil is cut out and thus creates an opening. An additional press working step for preforming is required, which can be avoided by methods of the invention.

Die EP1253208B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils, wobei ausgehend von einer ungelochten Blechplatine oder einem Halbzeug ein Kragen aus einer randseitigen Prägung oder als Durchstellung ausgeformt wird, wobei die kragenförmige Ausformung während des Warmformens in einem ungelochtem Bereich der Blechplatine vorgenommen wird. Beim zuvor beschriebenen Verfahren wird vorgeschlagen, zum Heraustrennen des Bodens der topfförmigen Öffnung eine ringförmige Matrize im Unterwerkzeug oder eine Durchstellhülse integriert im Pressstempel zu verwenden. Das ist gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren von Nachteil, weil es mit zusätzlichen Werkzeuginvestitionen und höheren Instandhaltungsaufwand einhergeht.The EP1253208B1 describes a method for producing a press-hardened component, wherein, starting from an unperforated sheet metal blank or a semi-finished product, a collar is formed from a marginal embossing or through-put, the collar-shaped shaping being carried out during thermoforming in an unperforated region of the sheet metal blank. In the method described above, it is proposed to use an annular die in the lower die or a through sleeve integrated in the press die for separating the bottom of the pot-shaped opening. This is disadvantageous compared with the method according to the invention because it involves additional tool investment and higher maintenance costs.

Diese Nachteile sollen mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung vermieden werden. Es sollen insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung aufgezeigt werden, mit denen es möglich ist, entsprechende Bauteile mit einem geringen Fertigungsaufwand, insbesondere mit günstigen Werkzeugkosten herzustellen.These disadvantages are to be avoided with the method proposed according to the invention and a corresponding device. In particular, a method and a device are shown with which it is possible to produce corresponding components with a low production cost, in particular with favorable tooling costs.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11.This object is achieved by a method according to the features of claim 1 and by a device according to claim 11.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem aus einer Blechplatine oder einem Halbzeug, wobei am Blechbauteil wenigstens eine Öffnung mit abstehendem Kragen vorgesehen ist, der während eines Warmumformvorgangs in einem Pressformwerkzeug aus ungelochten Bereichen der Blechplatine ausgeformt wird. Kennzeichnend dabei ist, dass zunächst eine muldenförmige Ausprägung geformt wird, anschließend eine Öffnung durch Heraustrennen des Bodens der muldenförmigen Ausprägung eingebracht wird und anschließend der Kragen wenigstens abschnittsweise aus einer Schnittkante der muldenförmigen Öffnung ausgeformt wird.According to the invention, a method is proposed in which a sheet metal blank or a semifinished product is provided on the sheet metal component with at least one opening with projecting collar, which is formed during a hot forming process in a press tool from unperforated areas of the sheet metal blank. It is characteristic that initially a trough-shaped expression is formed, then an opening is introduced by separating out the bottom of the trough-shaped expression and then the collar is at least partially formed from a cut edge of the trough-shaped opening.

Bevorzugt erfolgten alle Schritte durch einmaliges Schließen des Werkzeug bzw. einer Presse. Das hat den Vorteil, dass nur ein Antriebsaggregat verwendet und angesteuert werden muss, welches sowohl das Bauteil selbst, als auch die Ausprägung und den Kragen ausformt.Preferably, all steps were carried out by a single closing of the tool or a press. This has the advantage that only one drive unit must be used and controlled, which forms both the component itself, as well as the expression and the collar.

Nach dem Inkontaktbringen der umgebogenen Schnittkante mit dem gekühlten Werkzeug erfolgt die Abschreckhärtung des Bauteils und des Kragens, wodurch sich je nach Temperaturführung und Abkühlgeschwindigkeit im Blechbauteil eine gegenüber der Blechplatine größere Festigkeit einstellt. Bei einer vollständig austenitisierten Blechplatine und eine Abkühlgeschwindigkeit die oberhalb der unteren kritischen Abkühlgeschwindigkeit für die Martensitbildung liegt, kann dabei ein Bauteil mit einer Zugfestigkeit Rm von typischerweise mehr als 1300 Megapascal und einer Dehnung A50 von mehr als 5% realisiert werden.After contacting the bent cutting edge with the cooled tool, the quench hardening of the component and of the collar takes place, whereby, depending on the temperature control and cooling rate in the sheet metal component, a greater strength with respect to the sheet metal blank is achieved. In a fully austenitized sheet metal blank and a cooling rate above the lower critical cooling rate for martensite formation, a component with a tensile strength Rm of typically more than 1300 megapascals and an elongation A50 of more than 5% can be realized.

Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass die Ausprägung, die Öffnung und der Kragen in mehreren separaten Arbeitsschritten, das heißt durch mehrmaliges oder schrittweises Schließen des Werkzeuges bzw. der Presse erfolgt. Insbesondere ist es vorstellbar, dass zunächst in einem ersten Schritt bzw. Arbeitshub die Ausprägung und Öffnung erzeugt wird und danach durch einen zweiten Arbeitschritt bzw. Arbeitshub der Kragen geformt und gehärtet wird.Of course, it can also be provided that the expression, the opening and the collar in several separate steps, that is done by repeated or stepwise closing of the tool or the press. In particular, it is conceivable that the expression and opening is first produced in a first step or working stroke and then the collar is shaped and hardened by a second working step or working stroke.

Der gegenständliche Teil der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines wenigstens bereichsweise gehärteten Blechbauteils aus einer Blechplatine oder einem Halbzeug, und umfasst ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug, wobei am Oberwerkzeug wenigstens ein Presstempel und ein Niederhalter vorgesehen ist, und am Unterwerkzeug wenigstens eine der gewünschten Endkontur des Bauteils korrespondierend geformte Formbacke vorgesehen ist Die Vorrichtung kann dabei insbesondere als gekühltes Pressformwerkzeug ausgeformt sein. Der Pressstempel umfasst dabei einen Durchstoßbereich, womit eine Öffnung durch Heraustrennen des Bodens der muldenförmigen Ausprägung erzeugt wird. Wesentlich dabei ist, dass die Öffnung ohne über den Durchstoßbereich des Pressstempels hinausgehende Schneidelemente im Werkzeug erzeugt wird, so dass ein Werkzeugverschleiß von üblichen Schneidelementen nach dem Stand der Technik ausgeschlossen werden kann. Der Pressstempel weist des Weiteren wenigstens einen Formbereich auf, durch den anschließend der Kragen wenigstens abschnittsweise aus der Schnittkante der muldenförmigen Öffnung ausgeformt wird. Der Kragen ergibt sich dabei durch Umbiegen und/oder Aufweiten der die Öffnung umgebenden Schnittkanten derart, dass die Öffnung auf die endgültige Lochgeometrie aufgeweitet wird und zugleich der Kragen von der Bauteiloberfläche derart absteht, dass sich ein Biegewinkel α zwischen Kragenhals und Flächenbereich ergibt. All diese Schritte werden an einer Blechplatine durchgeführt, die sich wenigstens teilweise auf Austenitisierungstemperatur Ac3 ihrer Legierung befindet, und damit insgesamt besonders gut formbar ist. Nach dem Inkontaktbringen des umgebogenen Randes mit insbesondere einer der gewünschten Endkontur des Kragens korrespondierend gestalteten Formbacke am Unterwerkzeug der Presse wird der Kragen abgeschreckt und dadurch gehärtet. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Formbacke selbst direkt kühlbar ist oder aus einem stark wärmeabführendem Material, insbesondere Aluminium oder Kupfer, besteht. Ersteres hat insbesondere bei Einsatz von Werkzeugstählen den Vorteil, dass die Formbacke härter und damit weniger verschleißanfällig ist, dagegen bestünde bei Aluminium oder Kupfer der Vorteil, dass keine Bohrungen oder sonstigen Kühlmittelöffnungen vorgesehen werden müssen. Im letzten Fall kann zudem sinnvoll sein, die Formbacke in verschiedene Segmente zu unterteilen, um beispielsweise auch eine Werkstoffkombination zu erreichen oder bei nur partiell verschlissenen Bereichen nicht die gesamte Formbacke ausbauen, wechseln oder nachschleifen zu müssen, sondern nur die betroffenen Segmente.The subject part of the invention relates to a device for producing a sheet metal part or semi-finished at least partially hardened sheet metal component, and includes an upper tool and a lower tool, wherein at least one ram and a hold-down is provided on the upper tool, and at least one of the lower end tool of the desired final contour The device may be formed in particular as a cooled press-forming tool. The ram comprises a puncture area, whereby an opening is produced by separating out the bottom of the trough-shaped expression. It is essential that the opening without cutting beyond the penetration area of the press punch cutting elements is generated in the tool, so that a tool wear of conventional cutting elements according to the prior art can be excluded. The press stamp furthermore has at least one molding area, by means of which the collar is subsequently shaped, at least in sections, from the cut edge of the trough-shaped opening. The collar results from bending and / or widening of the edges surrounding the opening such that the opening is widened to the final hole geometry and at the same time the collar protrudes from the component surface such that a bending angle α results between collar neck and surface area. All of these steps are carried out on a sheet metal blank which is at least partially at the austenitizing temperature Ac3 of its alloy, and thus is particularly readily malleable. After contacting the bent edge with, in particular, a shaping jaw corresponding to the desired end contour of the collar on the lower tool of the press, the collar is quenched and thereby hardened. For this purpose, it may be provided that the shaping jaw itself is directly coolable or consists of a material which dissipates heat to a great extent, in particular aluminum or copper. The former has the advantage, in particular with the use of tool steels, that the shaping jaw is harder and thus less susceptible to wear; on the other hand, with aluminum or copper, there would be the advantage that no holes or other coolant openings have to be provided. In the latter case may also be useful to divide the mold jaw into different segments, for example, to achieve a combination of materials or in only partially worn areas not remove the entire form jaw, change or regrind, but only the affected segments.

Wesentlich für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch, dass im Pressformwerkzeug zur Erzeugung der Öffnung keine Relativbewegung zwischen zwei am Schnitt beteiligten Werkzeugelementen vorgesehen sind, sondern die Öffnung lediglich durch einen Durchstoßbereich eines Pressstempel selbst, der mit ausreichend hoher Presskraft das eingespannte Halbzeug im Wesentlichen senkrecht beaufschlagt, erzeugt wird. Dabei findet ein Trennen im Kontaktbereich des Halbzeugs mit einer unteren Schneidkante im Durchstoßbereich des Pressstempels statt, der eine homogene, im Wesentlichen vollumfängliche Schnittkante am Halbzeug erzeugt, ohne einen zusätzlichen Verschleißprozess an irgend einem anderen Werkzeugelement zu bewirken.It is also essential for the device according to the invention that no relative movement between two tool elements involved in the cutting is provided in the press-forming tool, but the opening is acted upon substantially perpendicularly by a push-through area of a press die which applies the clamped semi-finished product with a sufficiently high pressing force. is produced. In this case, a separation takes place in the contact region of the semifinished product with a lower cutting edge in the puncture region of the press ram, which produces a homogeneous, substantially full cutting edge on the semifinished product, without causing an additional wear process on any other tool element.

Des Weiteren ist bei der Erzeugung der Endgeometrie des Kragens wichtig, dass insbesondere unmittelbar an die Erzeugung der Öffnung anschließend ein Umstellen der Schnittkanten erfolgt, was einerseits die Öffnung aufweitet und andererseits den Biegeradius reduziert. Dies erfolgt durch Nutzung eines Formbereichs des Pressstempels, wobei dieser Formbereich im bzw. am selben Pressstempel ausgebildet sein kann oder an einem weiteren benachbart vom ersten Pressstempel positionierten weiteren Presstempel.Furthermore, when producing the final geometry of the collar, it is important that the cutting edges are subsequently changed over immediately in particular to the production of the opening, which on the one hand widens the opening and, on the other hand, reduces the bending radius. This is done by using a molding area of the press ram, wherein this mold area can be formed in or on the same press ram or at another further press ram positioned adjacent to the first press ram.

Insbesondere ist der Formbereich des Pressstempels in Umformrichtung zurückversetzt zum Durchstoßbereich angeordnet, so dass dieser erst dann mit dem Halbzeug in Kontakt tritt, wenn die Öffnung bereits eingebracht ist und so die entstandene Schnittkante umgestellt werden kann. Vorteil hierbei ist, dass ein direkter Antrieb des Pressstößels für beide Operationen genutzt werden kann und keine komplizierten Ansteuerungen oder Mess- und Regelungssysteme erforderlich sind. Alternativ kann aber auch vorgesehen werden, dass der Formbereich relativ vom Durchstoßbereich verlagerbar angeordnet ist und mit einer gegenüber dem Durchstoßbereich niedrigeren Geschwindigkeit auf das Halbzeug zu bewegt werden kann, so dass beide Bereiche vor Schließen der Presse mit ihrer zum Halbzeug gerichteten Fläche im Wesentlichen bündig abschließen und erst während des Schließens, beispielsweise durch ein verzögertes Niederfahren des Formbereiches, dieser erst nach Entstehen der Öffnung mildem Halbzeug in Kontakt tritt. Natürlich kann auch vorgesehen werden, dass bei Einsatz zweier separat gesteuerter Pressstempel bzw. separat ansteuerbarer Segmente eines Pressstempels zunächst der Formbereich solange unbewegt bleibt, bis der Durchstoßbereich den Boden der muldenförmigen Prägung wenigstens teilweise herausgetrennt hat, und sodann der Formbereich nach unten verfährt, mit der Schnittkante in Kontakt tritt und die Öffnung aufweitet bis die Endform des Kragens herstellt ist. Der weitere Pressstempel ist benachbart vom ersten Presstempel angeordnet umschließt diesen Vorteilhafterweise wenigstens abschnittsweise.In particular, the molding area of the press ram is set back in the forming direction to the puncture area, so that it only comes into contact with the semifinished product when the opening has already been introduced and the resulting cut edge can be changed over. The advantage here is that a direct drive of the press ram can be used for both operations and no complicated controls or measurement and control systems are required. Alternatively, however, it can also be provided that the molding area is arranged so as to be displaceable relative to the penetration area and can be moved toward the semifinished product with a speed lower than the penetration area so that both areas are substantially flush with their surface facing the semi-finished product before closing the press and only during closing, for example by a delayed lowering of the Formbereiches, this comes after the emergence of the opening mild semi-finished product in contact. Of course, it can also be provided that with the use of two separately controlled ram or separately controllable segments of a ram first of the molding area remains unmoved until the puncture area has at least partially cut out the bottom of the trough-shaped embossing, and then moves down the mold area, with the Cutting edge comes into contact and widens the opening until the final shape of the collar is made. The further press die is arranged adjacent to the first press stamp encloses this Advantageously, at least in sections.

Der Durchstoßbereich des Pressstempels kann unterschiedliche ausgeführt sein. So ist es vorteilhaft, eine zur Blechplatine spitz zulaufende sowie umlaufende Schneidkante vorzusehen, um den Boden der muldenförmigen Öffnung vollständig Herauszulösen. Die entsprechende Schnittkante am Bauteil weist dann im Wesentlichen einen homogenen Verlauf auf, wobei der Boden im Werkzeug abgeführt werden kann. Anderseits kann es sinnvoll sein, die Schneidkante des Durchstoßbereichs stumpf auszuführen. Damit kann einerseits bewirkt werden, dass im eigentlichen Wortsinn kein Schnitt, sondern tatsächlich ein Ausreißen des Bodens erfolgt. Das ist insbesondere aufgrund der Austenitisierungstemperatur der Blechplatine beim Warmformen möglich, da in diesem Zustand zwar das Formänderungsvermögen deutlich größer als bei Raumtemperatur, aber bei weitem nicht im plastischen Bereich liegt, so dass sich ein wenigstens bereichsweises Heraustrennen des Bodens bei einem Biegewinkel w zwischen muldenförmiger Ausprägung und dem Flächenbereich einstellt. Andererseits ist es durch die Abstumpfung möglich, das der Boden der muldenförmigen Ausprägung an einer Stelle des Umfangs mit den Bauteil verbunden bleibt und das Werkzeug noch einfach gestalten zu können. Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, den Kragen um die Öffnung herum nicht gleichmäßig, sondern nur abschnittsweise unterschiedlich verlaufend auszubleiben, um beispielsweise die Kragenhöhe bzw. den Kragenhals variabel zu gestalten. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise spezielle Kabeldurchführungen in mehrere Richtungen verlaufend realisiert werden müssen.The penetration region of the press ram can be made different. Thus, it is advantageous to provide a tapered to sheet metal blanking and circumferential cutting edge to completely dissolve the bottom of the trough-shaped opening. The corresponding cutting edge on the component then has a substantially homogeneous course, wherein the floor can be removed in the tool. On the other hand, it may be useful to make the cutting edge of the puncture area dull. This can be done on the one hand, that in the true sense of the word no cut, but actually takes a tearing of the soil. This is possible in particular because of the austenitizing temperature of the sheet metal blank during thermoforming, since in this state, the deformation capacity is significantly greater than at room temperature, but not far in the plastic range, so that an at least partially separating out the soil at a bending angle w between trough-shaped expression and the surface area. On the other hand, it is possible by the blunting, the remains of the bottom of the trough-shaped expression at one point of the circumference with the component and to make the tool even easier. A further aspect of the invention provides that the collar does not extend uniformly around the opening, but only in sections, so as to make, for example, the collar height or the collar neck variable. This can be advantageous if, for example, special cable bushings must be realized running in several directions.

Wie bereits erwähnt ist es möglich, eine Ableitung des herausgetrennten Bodens der muldenförmigen Ausprägung direkt im Werkzeug vorzusehen. Vorteilhaft ist es aber bei bestimmten Geometrieanforderungen einiger Bauteile mit einhergehenden Platzproblemen im Werkzeug, auf eine Ableitung zu verzichten und stattdessen ein hinreichend großes Volumen für einen teilweise herausgetrennten und hervorstehenden Boden vorzuhalten. Der Boden selbst kann dann außerhalb des Werkzeuges bzw. außerhalb der Presse in einem separaten Arbeitsschritt entfernt werden, beispielsweise durch einfaches manuelles Abkneifen oder durch Strahlschneiden. Für die erste Möglichkeit wird der Schritt des Erzeugung der Öffnung derart durchgeführt, dass gezielt ein Bereich der Scheidkante der Blechplatine unvollständig durchtrennt wird, wobei dazu ein kleiner, dazu korrespondierender Bereich der Schnittkante des Pressstempels stumpf ausgebildet sein kann. Ein Strahlschneiden insbesondere mittels Laser erfolgt dabei bevorzugt automatisiert und erlaubt zusätzlich ein lokales Anlassen der Schnittkante, was die Mikrorissgefahr, die von den Schrittrand ausgeht, während der Verwendungsphase des Blechbauteils weiter reduziert.As already mentioned, it is possible to provide a derivative of the cut-out bottom of the trough-shaped expression directly in the tool. However, it is advantageous for certain geometric requirements of some components with associated space problems in the tool to dispense with a derivative and instead maintain a sufficiently large volume for a partially herauskommennten and protruding ground. The floor itself can then be removed outside the tool or outside the press in a separate step, for example, by simple manual pinching or by jet cutting. For the first possibility, the step of generating the opening is carried out in such a way that a portion of the cutting edge of the sheet metal blank is cut through incompletely, whereby a small, corresponding area of the cut edge of the press punch can be made blunt. A beam cutting, in particular by means of a laser, is preferably carried out automatically and additionally permits a local tempering of the cutting edge, which further reduces the risk of microcracking, which arises from the piercing edge, during the use phase of the sheet metal component.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung befasst sich mit der Bauteilgeometrie im Bereich des Biegeradius. Wesentlicher Vorteil ist die Reduktion von Spannungen im Gefüge im Bereich der Öffnung, zum einen dadurch, dass eine schrittweise Umformung – zunächst die Herstellung der Ausprägung und danach die Aufweitung und/oder Umstellung zum Kragen – erfolgt. Zum anderen kann eine übermäßig große Spannung im Bereich des Biegeradius insbesondere durch eine gezielt zweistufige Abkühlung des Biegebereiches vermieden werden. Dies wird durch eine zeitliche Verzögerung der Abkühlung zwischen Ausformen des Kragens und dem eigentlichen Presshärten im Bereich des Biegeradius erreicht. Je größer der Enddurchmesser der Öffnung in Relation zum Durchstoßbereich des Pressstempels bzw. zum herausgetrennten Boden der muldenförmigen Öffnung ist, umso größer ist dieser positive Effekt.Another important aspect of the invention is concerned with the component geometry in the region of the bending radius. The main advantage is the reduction of stresses in the microstructure in the area of the opening, on the one hand, that a gradual transformation - first the production of the expression and then the expansion and / or conversion to the collar - takes place. On the other hand, an excessively large stress in the region of the bending radius can be avoided in particular by a targeted two-stage cooling of the bending region. This is achieved by a time delay of the cooling between molding of the collar and the actual press hardening in the region of the bending radius. The larger the final diameter of the opening in relation to the puncture area of the press ram or to the cut-out bottom of the trough-shaped opening, the greater is this positive effect.

Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen werden, dass der Kragen bereits auf kleiner Ac3 durch den Kontakt mit dem Durchstoßbereich des Pressstempels gezielt heruntergekühlt wird, um beim anschließenden Kontakt mit der insbesondere gekühlten Formbacke die kritische Abkühlgeschwindigkeit für eine vollständige Gefügeumwandlung von Austenit in Martensit nicht mehr zu erreichen. So kann neben einem Anteil Martensit auch Ferrit, Perlit und besonders vorteilhaft Bainit in signifikanten Anteil im Gefüge des Kragens enthalten sein, wodurch die Spannungsrissgefahr der Schrittkante nochmals reduziert werden kann, Möglich ist es aber auch, dass der Pressstempel im Durchstoßbereich aktiv beheizt werden kann, um eine zu große Abkühlgeschwindigkeit vor dem Heraustrennen des Bodens wenigstens im Bereich der Schnittkante zu verhindern und damit eine unnötig hohe für das Trennen erforderliche Presskraft zu vermeiden. Ergänzend oder alternativ zu einer gekühlten oder hoch wärmeleitfähigen Formbacke kann auch vorgesehen werden, den Pressstempel selbst im Formbereich aktiv zu kühlten, um eine ausreichend große Abkühlgeschwindigkeit des Kragens zu ermöglichen. Gleichzeitig kann zwischen Formbereich und Durchstoßbereich des Pressstempels bzw. zwischen den beiden Pressstempels eine thermische Isolierung vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Beschichtung oder einer Wärmedämmplatte.Particularly preferably, it can be provided that the collar is already deliberately cooled down to a smaller Ac3 by the contact with the puncture region of the press ram in order to no longer achieve the critical cooling rate for a complete structural transformation of austenite to martensite during subsequent contact with the particular cooled mold jaw , Thus, in addition to a proportion of martensite, ferrite, pearlite and particularly advantageously bainite can be contained in a significant proportion in the structure of the collar, whereby the risk of tearing the crotch edge can be further reduced, but it is also possible that the ram can be actively heated in the puncture area, in order to prevent an excessive cooling rate before the soil is removed, at least in the area of the cut edge, and thus to avoid an unnecessarily high pressing force required for the separation. In addition or as an alternative to a cooled or highly thermally conductive forming jaw, provision may also be made to actively cool the pressing die itself in the forming area in order to allow a sufficiently great cooling rate of the collar. At the same time between molding area and puncture area of Press stamp or between the two press ram be provided a thermal insulation, for example in the form of a coating or a thermal insulation board.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Bauteile aus beschichteten oder unbeschichteten Blechplatinen der Stärke 0,8 bis 3,4 mm anwendbar, besonders bevorzugt kommen Blechplatinen der Stärke 1,0 bis 2,2 mm aus Bor-Mangan-Stahl zur Anwendung. Für die höheren Blechstärken kann vorgesehen werden, dass der Boden der muldenförmigen Öffnung durch eine nachfolgende Schneidoperation, insbesondere einem Laserschneiden, vollständig zu entfernen. Es ist aber auch vorstellbar, dass der größtenteils bereits getrennte Boden nach dem Pressformen manuell entfernt wird.The method according to the invention can be used for components made of coated or uncoated sheet metal plates with a thickness of 0.8 to 3.4 mm; sheet metal boards of thickness 1.0 to 2.2 mm made of boron-manganese steel are particularly preferably used. For the higher sheet thicknesses can be provided that the bottom of the trough-shaped opening by a subsequent cutting operation, especially a laser cutting to remove completely. However, it is also conceivable that the largely already separated soil is removed manually after the press forming.

Bei dem Verfahren erfolgt bevorzugt die Abtrennung des Bodens der Ausprägung bei einem Biegewinkel w der muldenförmigen Ausprägung innerhalb eines Bereiches zwischen 15 und 60°, bevorzugt zwischen 25° und 45°, am bevorzugsten 30° bis 40°. Das Abtrennen des Bodens wird dabei so realisieren, dass der Durchstoßbereich des Pressstempels in die entstehende Öffnung hineinfährt. Der Boden selbst kann dabei vollständig abgetrennt werden oder auch an einem schmalen Streifen hängend am Bauteil verbleiben.In the method, preferably the separation of the bottom of the expression takes place at a bending angle w of the trough-shaped expression within a range between 15 and 60 °, preferably between 25 ° and 45 °, most preferably 30 ° to 40 °. The separation of the soil is thereby realized so that the puncture area of the press ram drives into the resulting opening. The floor itself can be completely separated or remain hanging on a narrow strip on the component.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kragen derart ausgeformt, dass dieser eine Höhe H2 besitzt, welche wenigstens der 2-fachen Blechdicke, bevorzugt wenigstens der 4-fachen Blechdicke entspricht. Natürlich wird die maximale Kragenhöhe aber durch die Dimensionierung des minimal technisch möglichen Pressstempel bzw. Durchstoßbereich nach oben begrenzt. Sinnvoll erscheinen aus diesem Kontext heraus Kragenhöhen von max. 10 mm oder einer Höhe H2 von maximal dem 6-fachem der Blechdicke D.In the method according to the invention, the collar is formed in such a way that it has a height H2 which corresponds to at least 2 times the sheet thickness, preferably at least 4 times the sheet thickness. Of course, the maximum collar height is limited by the dimensioning of the technically possible possible punch or puncture area upwards. It makes sense from this context, collar heights of max. 10 mm or a height H2 of at most 6 times the sheet thickness D.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Öffnung derart ausgeformt, dass diese einen Durchmesser B2 besitzt, welche wenigstens der 2-fachen Höhe H2 des Kragens 15, bevorzugt wenigstens der 3-fachen Höhe H2, am bevorzugsten wenigstens der 4-fachen Höhe H2 des Kragens entsprichtIn the method according to the invention, the opening is formed such that it has a diameter B2 which is at least twice the height H2 of the collar 15 , Preferably at least 3 times the height H2, most preferably at least 4 times the height H2 of the collar corresponds

Das Umformen selbst kann je nach Bauteilmaß, Geometrieanforderung und Losgröße in verschiedensten Pressen stattfinden, so beispielsweise in mechanischen, hydraulischen oder servomotorgetriebenen Pressen, wobei normalerweise kein Schmiermitteleinsatz vorgesehen werden muss.The forming itself can take place depending on the component dimension, geometry requirement and batch size in a variety of presses, such as in mechanical, hydraulic or servo-motor-driven presses, which normally no lubricant must be provided.

In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von schematischen Figuren näher erläutert. Dabei werden für ähnliche Teile oder Abschnitte gleiche Bezugszeichen verwendet.In advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic figures. The same reference numerals are used for similar parts or sections.

1 Werkzeugschnittbild vor Umformbeginn 1 Tool cut image before start of forming

2 Werkzeugschnittbild während muldenförmiger Ausprägung 2 Tool cut image while trough-shaped expression

3 Werkzeugschnittbild nach Abtrennen des Bodens der Ausprägung 3 Tool sectional image after separation of the bottom of the expression

4 Werkzeugschnittbild nach Ausformen des Kragens 4 Tool cut image after forming the collar

5 Halbzeug mit Geometrie der muldenförmiger Ausprägung 5 Semi-finished product with a trough-shaped geometry

6a, b Halbzeug mit Geometrie muldenförmiger Ausprägung nach dem Trennen 6a , b Semi-finished product with geometry of trough-shaped form after separation

7a, b Ausschnitt mit Geometrie des endgeformten Blechbauteils 7a , b Section with geometry of the final formed sheet metal component

8 Pressstempel mit Formbereich und Durchstoßbereich 8th Press punches with molding area and puncture area

9 Schnittbild alternatives Werkzeug mit Blechplatine vor Umformbeginn 9 Cutaway alternative tool with sheet metal blank before beginning of forming

10 alternativer Pressstempel mit Formbereich und Durchstoßbereich 10 alternative press punches with molding area and puncture area

11 alternativer Pressstempel von unten 11 alternative press stamp from below

12 alternativer Pressstempel mit Isolierung zwischen Formbereich und Durchstoßbereich 12 alternative compression punches with insulation between the molding area and puncture area

13 alternativer Pressstempel aus 12 von unten 13 alternative press stamp 12 from underneath

14 Ausschnitt auf den Durchstoßbereich eines Presstempels 14 Section on the puncture area of a punch

15 Ausschnitt auf den Durchstoßbereich eines Presstempels 15 Section on the puncture area of a punch

16 alternative Ausführung eines Bauteils mit unvollständig ausgebildeten Kragen 16 alternative embodiment of a component with incomplete collar

1 zeigt den Ausgangszustand des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Werkzeugschnittbildes dar. Die auf Austenitisierungstemperatur erwärmte Blechplatine 10 ist in einem Pressformwerkzeug 1 bereits zwischen Oberwerkzeug 4 und Unterwerkzeug 5 positioniert und hier nur in einen erfindungswesentlichen Ausschnitt dargestellt. Das Pressformwerkzeug 1 ist geöffnet, wobei der Formbereich 7 des Pressstempels gegenüber dessen Durchstoßbereich zurückverlagert positioniert ist. Das Oberwerkzeug mit wenigstens einem Blechhalter presst bereits vor dem Formen der muldenförmigen Ausprägung die Blechplatine fest gegen das Unterwerkzeug. Der Formbereich und der Durchstoßbereich sind in dieser Ausführungsform als separate Segmente am Pressstempel ausgebildet. Die Formbacken 5' des Unterwerkzeugs 5 können als Einzelsegmente oder als einteiliges Teil ausgebildet sein. Die Breite B3 stellt dabei den Formbackenabstand bzw. den Formbackendurchmesser im Falle einer kreisrund zu formenden Öffnung 21 dar. 1 shows the initial state of the method according to the invention on the basis of a tool sectional image. The metal plate heated to austenitizing temperature 10 is in a press tool 1 already between upper tool 4 and lower tool 5 positioned and shown here only in a cutout essential to the invention. The press mold 1 is open, with the molding area 7 the press ram is positioned shifted back relative to the puncture region. The upper tool with at least one sheet holder presses the sheet metal plate firmly against the lower tool before forming the trough-shaped expression. The molding area and the penetration area are formed in this embodiment as separate segments on the ram. The mold baking 5 ' of the lower tool 5 may be formed as individual segments or as a one-piece part. The width B3 in this case represents the mold jaw spacing or the die back diameter in the case of an opening to be formed in a circular manner 21 represents.

In 2 wird der Fortgang des Verfahrens abgebildet, wobei der Pressstempel in Richtung Unterwerkzeug bewegt wurde und der Durchstoßbereich mit der Blechplatine zunächst in Kontakt getreten ist und beim weiteren Niederfahren des Presstempels in diesem Bereich eine muldenförmige Ausprägung hergestellt wird. Dabei beginnt zugleich im Durchstoßbereich der Einschnitt der Blechplatine. Die Umformung stellt im Bereich des Stempels im Wesentlichen ein Tiefziehen dar.In 2 the progress of the process is shown, wherein the press ram was moved in the direction of the lower tool and the puncture area has first come into contact with the sheet metal blank and a trough-shaped expression is produced in further down the press ram in this area. At the same time, the incision of the sheet metal blank begins in the puncture area. The deformation is essentially a deep drawing in the area of the stamp.

In 3 erfolgt die vollständige Trennung des Bodens 14 der muldenförmigen Ausprägung 12, wobei der Zeitpunkt der Trennung abhängig ist von der Blechstärke D, der Geometrie und vom Abnutzungszustand des Schneidringes 9' des Durchstoßbereiches 7 des Pressstempels 3. Als letzter Teilschritt zeigt 4 das Umstellen der Schnittkante 13 der entstandenen Öffnung 21 zu einem umlaufenden Kragen 15. Das Umstellen selbst geschieht zunächst durch Inkontaktbringen mit dem Formbereich 6 des Pressstempels 3, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Presstempel 3 insgesamt dazu weiter nach unten gefahren wird, bis der Kragen 15 an der Formbacke 5' des Unterwerkzeugs 5, welche eine Kontur korrespondierend der gewünschten Endform des Bauteils 2 bzw. des Kragens 15 besitzt, zur Anlage kommt. Danach erfolgt die Abschreckung des Kragens 15 aufgrund des Temperaturgradienten zwischen heißer Blechplatine 10 und kaltem Unterwerkzeug 5 bzw. gekühlter Formbacke 5'. Somit tritt eine Presshärtung unter Gefügeumbildung von Austenit zu Martensit und gegebenenfalls Anteilen an Ferrit, Perlit und/oder Bainit am fertigen Bauteil 2 ein.In 3 the complete separation of the soil takes place 14 the trough-shaped expression 12 , wherein the timing of the separation depends on the sheet thickness D, the geometry and the wear state of the cutting ring 9 ' of the puncture area 7 of the press stamp 3 , As the last sub-step shows 4 the switching of the cutting edge 13 the resulting opening 21 to a circumferential collar 15 , The switching itself is done first by contacting with the molding area 6 of the press stamp 3 , wherein in this embodiment, the ram 3 in total, continue to drive down until the collar 15 on the form jaw 5 ' of the lower tool 5 which corresponds to a contour corresponding to the desired final shape of the component 2 or of the collar 15 owns, comes to the plant. Thereafter, the deterrence of the collar occurs 15 due to the temperature gradient between the hot sheet metal blank 10 and cold lower tool 5 or cooled form jaw 5 ' , Thus, press hardening occurs under structural remodeling of austenite to martensite and optionally fractions of ferrite, perlite and / or bainite on the finished component 2 one.

Die 5 bis 7 zeigen anhand eines Schnittes durch die Blechplatine die Geometrie in den verschiedenen Umformschritten. In 5 ist die Blechplatine analog zu 2 muldenförmig geprägt. Die muldenförmige Ausprägung ist dabei derart gestaltet, dass sich einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche der Blechplatine ein relativ breiter Übergangbereich Ü winkelig zur Oberfläche anschließt, an welchem dann wiederum ein im Wesentlichen parallel zur Oberfläche angeordneter Boden 14 ausgebildet wird. Der Boden 14 weist dabei eine Wölbung in Richtung der Presstempelbewegung auf, welche sich zumindest zwischen den Berührungspunkten der Blechplatine 10 mit dem Scheidring 9' des Presstempels 3 erstreckt. Die Gestalt der muldenförmigen Ausprägung 12 wird durch 6a verdeutlicht und mittels Biegewinkel w abgebildet, welcher sich zwischen der Ebene des Übergangsabschnitts und der lotrecht von der Blechplatinenebene abstehenden Ebene zum Zeitpunkt des Abtrennens des Bodens 14' einstellt. Dieser Biegewinkel w ist abhängig von der Blechstärke D, der Geometrie und dem Zustand der Schneidkante 9 am Durchstoßbereich 7 des Presstempels 3. Aber auch Durchmesser B1 des Durchstoßbereiches des Pressstempels 3 und der Abstand der Formbacken B3 haben einen wesentlichen Einfluss auf den resultierenden Biegewinkel w. Die Muldenhöhe H1 ergibt sich mit dem Biegewinkel w automatisch.The 5 to 7 show on the basis of a section through the sheet metal blank the geometry in the various forming steps. In 5 is the sheet metal blank analogous to 2 shaped like a trough. The trough-shaped form is designed such that a substantially flat surface of the sheet metal plate is adjoined by a relatively wide transition region Ü at an angle to the surface, on which in turn a bottom arranged essentially parallel to the surface 14 is trained. The floor 14 in this case has a curvature in the direction of the press ram movement, which is at least between the points of contact of the sheet metal blank 10 with the separating ring 9 ' of the press stamp 3 extends. The shape of the trough-shaped expression 12 is going through 6a illustrated and illustrated by means of bending angle w, which is between the plane of the transitional portion and the plane perpendicular to the sheet metal platinum level at the time of separation of the soil 14 ' established. This bending angle w is dependent on the sheet thickness D, the geometry and the state of the cutting edge 9 at the puncture area 7 of the press stamp 3 , But also diameter B1 of the puncture area of the press ram 3 and the distance of the mold jaws B3 have a significant influence on the resulting bending angle w. The trough height H1 results automatically with the bending angle w.

Es ergibt sich ein in 7a erkennbarer ausgeformter Kragen 15 mit einer Kragenbreite B2 und einer Kragenhöhe H2. Grundsätzlich weist dabei die Ausprägung 12 bzw. der Kragen 15 eine umso größere Höhe H1 bzw. H2 auf, je kleiner der Durchmesser des Durchstoßbereichs 7 des Pressstempels 3 in Relation zum Formbackenabstand B3 ist. Der Kragen 15 steht mit einem Biegewinkel α von der Flächenbereich 10' der Blechplatine 10 ab, bevorzugt in mit einem Biegewinkel α größer 45 und kleiner gleich 90°. Gleichzeitig wird mit zunehmender Blechstärke D bei ansonsten unveränderten Maßen die Höhe H1 abnehmen, da der Materialfluss, insbesondere das beim Tiefziehen vollzogene Ausdünnen des Kragenhalses 15' erschert wird, so dass sich eine Kragendicke D2 einstellt, die Vorteilhafterweise um nicht mehr als 50%, besonders bevorzugt nicht mehr als 20% kleiner ist als die Blechdicke D der Blechplatine 10. Die 6b und 7b unterscheiden sich lediglich durch die Tatsache von 6a und 7a, dass der Boden 14' nur in einem Teilbereich des Umfanges der Öffnung 21 vollständig herausgetrennt wurde, in einem anderen Teilbereich jedoch noch mit der Blechplatine 10 verbunden ist. Zu erkennen ist die Ausdünnung bzw. Einschnürung der noch verbliebenen Verbindung 13v, die sich nach Abschluss der Umformschritte einfach manuell oder automatisiert entfernen lässt, beispielsweise mittels Zange oder Laser.It results in a 7a recognizable molded collar 15 with a collar width B2 and a collar height H2. Basically, it shows the characteristic 12 or the collar 15 a greater height H1 or H2, the smaller the diameter of the penetration area 7 of the press stamp 3 in relation to the mold jaw distance B3. The collar 15 stands with a bending angle α of the surface area 10 ' the sheet metal blank 10 from, preferably in with a bending angle α greater than 45 and less than or equal to 90 °. At the same time, the height H1 will decrease with increasing sheet thickness D with otherwise unchanged dimensions, since the flow of material, in particular the thinning of the neck of the collar, which has taken place during deep-drawing 15 ' is made, so that adjusts a collar thickness D2, which is advantageously not more than 50%, more preferably not more than 20% smaller than the sheet thickness D of the sheet metal blank 10 , The 6b and 7b differ only by the fact of 6a and 7a that the ground 14 ' only in a partial area of the circumference of the opening 21 was completely cut out, in another part, however, still with the sheet metal blank 10 connected is. To recognize the thinning or constriction of the remaining connection 13v which can be easily removed manually or automatically after completion of the forming steps, for example by means of pliers or laser.

8 stellt als Schnittbild eine einfache Ausführungsform eines für das Verfahren einsetzbaren Pressstempels 3 dar, welcher einen Formbereich 6 und einen Durchstoßbereich 7 umfasst, wobei der zapfenartige Durchstoßbereich 7 auf der der Blechplatine 10 zugewandten Seite eine scharfe Schneidkante 9 aufweist, mit 90° im Wesentlichen ohne Radius ausgeformt ist und ein Austrennert der Bodens 15 der muldenförmigen Ausprägung 12 ermöglicht. Der Presstempel 3 selbst umfasst dabei sowohl einen Durchstoßbereich 7 als auch einen Formbereich 6, wobei beide einteilig ausgebildet sind und insbesondere durch spanende Bearbeitung, insbesondere durch Drehen geformt wurde. Der Formbereich 6 ist dabei von der einer Blechplatine 10 zugewandten Unterseite 8 des Durchstoßbereiches 7 mit dem Abstand L entfernt. 8th provides a sectional view of a simple embodiment of an insertable for the process press ram 3 which is a molding area 6 and a puncture area 7 includes, wherein the pin-like penetration area 7 on the metal plate 10 facing side a sharp cutting edge 9 having 90 ° is formed substantially without radius and a Austrennert the soil 15 the trough-shaped expression 12 allows. The press stamp 3 itself includes both a puncture area 7 as well as a molding area 6 , both of which are integrally formed and in particular by machining, in particular by turning was formed. The shape area 6 is of a sheet metal blank 10 facing bottom 8th of the puncture area 7 with the distance L removed.

9 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsvariante mit einem Presstempel 3 nach 8. Die Vorrichtung besitzt analog zu 1–4 ein Oberwerkzeug 4 und ein Unterwerkzeug 5. Das Oberwerkzeug 4 mit Niederhalter 4' übernimmt bereits vor dem Ausformen der Ausprägung 12 das Anpressen derjenigen Materialbereiche, welche sich unmittelbar an die muldenförmige Ausprägung 12 anschließen. Das verhindert beim Herstellen der muldenförmigen Ausprägung 12 und besonders beim Herstellen der Öffnung 21 ein Fließen des Materials in diese Richtung. 9 shows a device according to the invention in a preferred embodiment with a ram 3 to 8th , The device has analogous to 1 - 4 an upper tool 4 and a lower tool 5 , The upper tool 4 with hold down 4 ' takes over even before the shaping of the expression 12 the pressing of those areas of material which directly adjoin the trough-shaped expression 12 connect. This prevents the production of the trough-shaped expression 12 and especially when making the opening 21 a flow of material in that direction.

10 und 11 stellen als Schnittbild bzw. als Ansicht von unten eine Ausführungsform eines für das Verfahren einsetzbaren Pressstempels 3 dar, welcher einen Formbereich 6 und einen Durchstoßbereich 7 umfasst, wobei der Durchstoßbereich 7 auf der der Blechplatine 10 zugewandten Unterseite 8 einen umlaufend ausgebildeten Schnittring 9 aufweist, welche im Wesentlichen spitz ausläuft um einen besonders sauberes und vollständiges Austrennen der Bodens 14 der muldenförmigen Ausprägung 12 zu ermöglichen. Der Presstempel 3 selbst umfasst dabei sowohl einen Durchstoßbereich 7 als auch einen Formbereich 6, wobei beide einteilig ausgebildet mit dem Presstempel 3 lösbar verbunden sind, um beispielsweise gewartet oder ausgetauscht zu werden. Dem Durchstoßbereich 7 schließt sich in einem Abstand H in Längsrichtung des Stempels 3 ein Formbereich 6 an, welcher aus einem ersten Plateauabschnitt 16, einen ersten Übergangsabschnitt 17, einen Zylinderabschnitt 18 einen zweiten Übergangsabschnitt 19 und einen zweiten Plateauabschnitt 20 besitzt, wobei die Plateauabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander und zur Unterseite 8' des Durchstoßbereiches 6 ausgerichtet sind. 10 and 11 represent as a sectional view or as a view from below of an embodiment of an insertable for the process press ram 3 which is a molding area 6 and a puncture area 7 includes, wherein the puncture area 7 on the metal plate 10 facing bottom 8th a circumferentially formed cutting ring 9 has, which expires substantially pointed to a particularly clean and complete removal of the soil 14 the trough-shaped expression 12 to enable. The press stamp 3 itself includes both a puncture area 7 as well as a molding area 6 , both being integrally formed with the ram 3 are releasably connected, for example, to be serviced or replaced. The puncture area 7 closes at a distance H in the longitudinal direction of the punch 3 a molding area 6 on, which from a first plateau section 16 , a first transitional section 17 , a cylinder section 18 a second transition section 19 and a second plateau section 20 has, wherein the plateau sections substantially parallel to each other and to the bottom 8th' of the puncture area 6 are aligned.

12 und 13 stellen als Schnittbild bzw. als Ansicht von unten eine Ausführungsform eines für das Verfahren einsetzbaren Pressstempels 3 dar, welcher einen Formbereich 6 und einen Durchstoßbereich 7 umfasst, wobei der Durchstoßbereich 7 auf der der Blechplatine zugewandten Unterseite 8 einen umlaufend ausgebildeten Schnittring 9' aufweist, welche im Wesentlichen spitz ausläuft um einen besonders sauberes und vollständiges Austrennen der Bodens 14 der muldenförmigen Ausprägung 12 zu ermöglichen. Der Presstempel 3 selbst besteht im Gegensatz zu 10 und 11 aus mehreren Segmenten, welche zur Wartung – beispielsweise einem Schleifen des verschlissenen Durchstoßbereiches 7 oder des Formbereiches 6 – temporär entfernt oder ausgetauscht werden können, ohne den gesamten Pressstempel 3 demontieren zu müssen. Die Segmente, welche mit den Formbereich 6 bzw. Durchstoßbereich 7 identisch sein können, sind auf geeignete Weise am antreibenden Abschnitt des Pressstempels 3 festlegbar, wobei der Formbereich 6 den Durchstoßbereich 7 dabei teilweise vollumfänglich umschließt. Zu erkennen ist in 12 und 13 außerdem eine Trennung beider Bereiche durch einen geringen Spalt oder alternativ durch eine dünne isolierende Beschichtungsschicht 11, wodurch eine thermische Entkopplung beider Bereiche ermöglicht wird, was sich positiv auf die Standzeit insbesondere des Durchstoßbereichs 7 auswirken kann. 12 and 13 represent as a sectional view or as a view from below of an embodiment of an insertable for the process press ram 3 which is a molding area 6 and a puncture area 7 includes, wherein the puncture area 7 on the underside of the sheet metal plate 8th a circumferentially formed cutting ring 9 ' has, which expires substantially pointed to a particularly clean and complete removal of the soil 14 the trough-shaped expression 12 to enable. The press stamp 3 itself exists as opposed to 10 and 11 from several segments, which for maintenance - for example, a grinding of the worn penetration area 7 or the molding area 6 - Can be temporarily removed or replaced, without the entire ram 3 to dismantle. The segments, which are connected to the molding area 6 or puncture area 7 may be identical, are suitably at the driving portion of the ram 3 fixable, with the molding area 6 the puncture area 7 partly completely encloses. It can be seen in 12 and 13 also a separation of both areas by a small gap or alternatively by a thin insulating coating layer 11 , whereby a thermal decoupling of both areas is made possible, which has a positive effect on the service life, in particular of the puncture area 7 can affect.

14 schließlich stellt den vergrößerten Ausschnitt auf den Durchstoßbereich 7 eines Presstempels 3 in einer weiteren Ausführungsform dar, welcher einen Schnittring 9* aufweist, der nicht spitz sondern leicht rund ausläuft, wodurch das Heraustrennen des Bodens 14 nicht mehr vollständig erfolgt, sondern der Boden 14 teilweise am Bauteil hängen bleibt. Dies erleichtert das Werkzeugdesign, da hier keine Verschnittabfuhr im Pressformwerkzeug 1 integriert werden muss, sondern leicht außerhalb ausgeführt werden kann. 14 Finally, put the enlarged section on the puncture area 7 a press stamp 3 in another embodiment, which is a cut ring 9 *, which is not pointed but slightly round, which causes the soil to separate 14 not completely done, but the ground 14 partially hangs on the component. This facilitates the tool design, since there is no waste removal in the press mold 1 must be integrated, but can easily be run outside.

15 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt auf den Durchstoßbereich 7 eines Presstempels 3 dar, wobei die Schneidkante 9 bzw. der Schneidring 9' aus 8 und 14 vollständig abgearbeitet worden ist, so dass ein Abtrennen des Bodens 14 der muldenförmigen Ausprägung 12 nicht mehr vollumfänglich stattfindet, sondern ein Teilbereich vollständig durchtrennt und ein anderer Teilbereiche perforationsartig nur angelöst wird. Es ist in diesem Zusammenhang aber auch möglich, dass der Durchstoßbereich 7 gezielt stumpf ausgebildet wird, um auf eine Schrottabfuhr direkt im Pressformwerkzeug 1, beispielsweise aus Platzgründen, verzichten zu können. 15 shows an enlarged section of the puncture area 7 a press stamp 3 wherein the cutting edge 9 or the cutting ring 9 ' out 8th and 14 has been completely worked off, allowing a separation of the soil 14 the trough-shaped expression 12 no longer takes place in full, but a partial area completely severed and another part areas perforation-like only dissolved. It is also possible in this context that the puncture area 7 targeted blunt is formed to a scrap removal directly in the die 1 to give up, for example, for reasons of space.

16 schließlich stellt eine alternative Ausführung des hergestellten Kragens 15 im Blechbauteil 2 dar, welcher hier derart ausgebildet wurde, das ein Teilbereich der Schnittkante 13 vollständig aufgeweitet und zum Kragen 15 umgestellt und ein anderer Teilbereich 13r nicht weiter umgestellt wird, sondern den eingestellten Biegewinkel w der muldenförmigen Ausprägung 12 im Wesentlichen beibehält. 16 Finally, an alternative embodiment of the manufactured collar 15 in the sheet metal part 2 which has been formed here, which is a partial region of the cutting edge 13 completely widened and to the collar 15 converted and another section 13r is not further converted, but the set bending angle w of the trough-shaped expression 12 essentially retains.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: PressformwerkzeugPress mold
22: Blechbauteilsheet metal component
33: Pressstempelpress die
44: Oberwerkzeugupper tool
4'4 ': NiederhalterStripper plate
55: Unterwerkzeuglower tool
5'5 ': Formbackeforming jaw
66: Formbereichshape area
77: DurchstoßbereichPuncture area
88th: Unterseite von 7 Bottom of 7
99: Schneidkantecutting edge
9' 9 ': Schneidringcutting ring
1010: Blechplatinesheet metal blank
10'10 ': Flächenbereicharea
1111: Isolierunginsulation
1212: Muldenförmige AusprägungTrough-shaped expression
1313: Schnittkantecutting edge
13r13r: Schnittkantecutting edge
13v13v: Schnittkante unvollständigIncised edge incomplete
1414: Boden zu 12 Ground too 12
14'14 ': abgetrennter Bodensevered ground
1515: Kragencollar
15'15 ': Kragenhalscollar
1616: erste Plateauabschnittfirst plateau section
1717: erster Übergangsabschnittfirst transitional section
1818: Zylinderabschnittcylinder section
1919: zweiter Übergangsabschnittsecond transitional section
2020: zweiter Plateauabschnittsecond plateau section
2121: Öffnungopening
H1H1: Höhe der muldenförmigen Ausprägung beim TrennenHeight of the trough-shaped expression when separating
H2H2: Kragenhöhe in EndformCollar height in final form
B1B1: Breite des abgetrennten Bodens der muldenförmigen AusprägungWidth of the separated soil of the trough-shaped expression
B2B2: Breite der Öffnung in EndformWidth of the opening in final form
B3B3: FormbackenabstandFormback distance
LL: Abstanddistance
ww: Biegewinkel von 12 Bending angle of 12
αα: Biegewinkel von 15 Bending angle of 15
DD: Blechdickesheet thickness
D1D1: Kragendickecollar thickness
D2D2: Durchmesser DurchstoßbereichDiameter penetration area
D3D3: Durchmesser FormbereichDiameter shape range
ÜÜ: ÜbergangsbereichTransition area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19882558 A1 [0002]
DE 10149221 C1 [0003]
EP 1253208 B1 [0004]

Claims

Device for producing a hardened at least partially sheet metal component ( 2 ) from a sheet metal blank ( 10 ) or a semi-finished product comprising an upper tool ( 4 ) and a lower tool ( 5 ), whereby on the upper tool ( 4 ) at least one press stamp ( 3 ) is provided, and on the lower tool ( 5 ) at least one of the desired final contour of the component correspondingly shaped mold jaw ( 5 ' ), characterized in that the press ram ( 3 ) a puncture area ( 7 ) for creating an opening ( 21 ) and a molding area ( 6 ) for creating a collar ( 15 ) at the opening ( 21 ).

Device according to claim 1, characterized in that the press ram ( 3 ) is intended, initially a trough-shaped expression ( 12 ) in the sheet metal blank ( 10 ) and then the floor ( 14 ; 14 ' ) of expression ( 12 ) Separate at least in sections.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the press ram ( 3 ) a puncture area ( 7 ) for generating both the trough-shaped expression ( 12 ) as well as the opening ( 21 ).

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the press ram ( 3 ) at least one puncture area ( 7 ) and at least one molding area ( 6 ) for producing the collar ( 15 ) at the opening.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance between the lowest points of the puncture area ( 7 ) and the molding area ( 6 ) between 5 and 50 mm, preferably between 8 and 30 mm, most preferably 10 mm.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the molding area ( 6 ) and the puncture area ( 7 ) as separate segments on the ram ( 3 ) are formed and detachably connected to this.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a further press ram ( 3 ) is provided, which has a puncture area ( 7 ) for generating the collar ( 15 ) at the opening ( 21 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one shaping jaw ( 5 ' ) can be actively cooled.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the press ram ( 3 ) in the molding area ( 6 ) can be actively cooled.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the collar has a height H2, which corresponds to at least twice the sheet thickness D, preferably at least 4 times the sheet thickness D.

Process for producing a sheet-metal component which has been hardened at least in regions ( 2 ) from a sheet metal blank ( 10 ) or a semifinished product, wherein on the sheet metal component at least one opening ( 21 ) with projecting collar ( 15 provided during a hot forming process in a press mold ( 1 ) from non-perforated areas of the sheet metal blank ( 10 ) is formed, characterized in that initially a trough-shaped expression ( 12 ) and then the opening ( 21 ) by separating the soil ( 14 ; 14 ' ) of the trough-shaped form ( 12 ) and then the collar ( 15 ) at least in sections from a cutting edge ( 13 . 13r ) of the opening ( 21 ) is formed.

Method according to claim 11, characterized in that the collar ( 15 ) by bending over and / or widening the cut edge ( 13 . 13r ) is converted into the desired final contour.

A method according to claim 11 or 12, characterized in that a trough-shaped expression ( 12 ), the separation of the soil ( 14 . 14 ' ) thereof as well as the bending and / or widening of the cut edge ( 13 . 13r ) takes place in one work step.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that a trough-shaped expression ( 12 ), the separation of the soil ( 14 ; 14 ' ) thereof as well as the bending and / or widening of the cut edge ( 13 . 13r ) takes place in different steps.

Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the separation of the soil ( 14 ' ) only partially and the soil ( 14 ' ) only outside the mold ( 1 ) Will get removed.