DE10202201A1

DE10202201A1 - Forming process esp. for metal plates, tubes, etc. with supply of fluid esp. oil to forming area to reduce friction and generate hydrostatic effect within work piece area

Info

Publication number: DE10202201A1
Application number: DE2002102201
Authority: DE
Inventors: Werner Hasenmaier
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes (1), insbesondere zum Umformen von metallischen Blechen, Hohlkörpern oder Rohren, mit einem Werkzeug (2), bei dem zur Verringerung von Reibung ein Fluid (5) im Umformbereich zugeführt wird, wobei die Zuführung des Fluids (5) derart geregelt wird, dass das Fluid (5) im umzuformenden Bereich des Werkstückes (1) in einem im Wesentlichen hydrostatischen Zustand ist.The invention relates to a method for reshaping a workpiece (1), in particular for reshaping metal sheets, hollow bodies or tubes, using a tool (2), in which a fluid (5) is fed in the reshaping area to reduce friction, the feed of the fluid (5) is regulated in such a way that the fluid (5) in the area of the workpiece (1) to be formed is in an essentially hydrostatic state.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen, insbesondere von Werkstücken aus Metall, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a method for forming, in particular workpieces made of metal, according to the Preamble of claim 1.

Aus der DE 197 51 413 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung der Wandreibung beim Innenhochdruck-Umformprozess bekannt. Hierbei findet nach dem Abdichten des umzuformenden Hohlkörpers und Aufbringen des erforderlichen Innendruckes in Abhängigkeit vom erreichten Ausformungsgrad ein gesteuertes axiales Nachfüllen von Material in die Umformzonen statt. Hierbei wird neben dem Innenraum auch der nicht umzuformende Bereich des Hohlkörpers außen am Umfang mit Druck beaufschlagt, so dass eine quasi hydrostatische Lagerung in diesem Bereich erfolgt. Ein derartiges Verfahren lässt noch Wünsche offen. DE 197 51 413 A1 describes a method and a device for reducing the wall friction during Internal high pressure forming process known. This takes place after sealing the to be reshaped Hollow body and applying the required internal pressure depending on the achieved Degree of deformation a controlled axial replenishment of material in the forming zones instead. Here will in addition to the interior, the area of the hollow body not to be reshaped on the outside with pressure acted on, so that a quasi hydrostatic bearing takes place in this area. Such a thing The process leaves nothing to be desired.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. It is an object of the present invention to improve a method mentioned at the outset. This task is solved by a method having the features of claim 1. Advantageous configurations are Subject of the subclaims.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umformen eines Werkstückes, insbesondere zum Umformen von metallischen Blechen, Hohlkörpern oder Rohren, erfolgt eine Verringerung der Reibung durch die Zuführung eines Fluids, welches im Umformbereich zugeführt wird - im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem lediglich der Bereich, in welchem keine Umformung erfolgt, quasi hydrostatisch gelagert wird. Hierbei wird die Zuführung des Fluids derart geregelt, dass das Fluid im umzuformenden Bereich des Werkstückes in einem im wesentlichen hydrostatischen Zustand ist, d. h. dass beim Umformvorgang ein hydrostatisches Gleiten des Werkstückes relativ zum Werkzeug erfolgt, wobei unter hydrostatisch bedeuten soll, dass hydrodynamische Einflüsse vernachlässigbar sind. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Verformung des Werkstückes. According to the inventive method for forming a workpiece, in particular for Forming of metal sheets, hollow bodies or pipes reduces the friction by supplying a fluid which is supplied in the forming area - in contrast to the prior art Technology in which only the area in which no forming takes place is quasi hydrostatic is stored. The supply of the fluid is regulated in such a way that the fluid is to be formed Area of the workpiece is in a substantially hydrostatic state, d. H. that at Forming a hydrostatic sliding of the workpiece relative to the tool takes place, under hydrostatically means that hydrodynamic influences are negligible. This enables one particularly uniform deformation of the workpiece.

Vorzugsweise ist neben der Fluidzuführung eine Fluidabführung vorgesehen. A fluid discharge is preferably provided in addition to the fluid supply.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren erfolgt mittels einer Regelungsvorrichtung eine Regelung der Fluidzuführung und/oder der Fluidabführung, gegebenenfalls in Abhängigkeit von den Messergebnissen von einem oder mehreren Sensoren. Auf diese Weise kann eine optimale Fluidversorgung einschließlich des erfindungsgemäßen hydrostatischen Gleitens sichergestellt werden. Vorzugsweise erfolgt die Fluidzuführung und/oder Fluidabführung mittels Leitungen, welche im Werkzeug vorgesehen sind, bspw. in Form von Bohrungen. According to a preferred method, regulation of the Fluid supply and / or fluid discharge, possibly depending on the measurement results from one or more sensors. In this way, an optimal fluid supply including the hydrostatic sliding according to the invention can be ensured. This is preferably done Fluid supply and / or fluid discharge by means of lines which are provided in the tool, for example in Form of holes.

Bei dem Fluid handelt es sich in aller Regel um eine Flüssigkeit, insbesondere um ein Öl. The fluid is usually a liquid, in particular an oil.

Im folgenden ist die Erfindung anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen In the following, the invention is based on three exemplary embodiments shown in the drawing explained. Show it

Fig. 1 eine schematische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels, Fig. 1 is a schematic view of the first embodiment,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 2 is a schematic view of the second embodiment,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, und Fig. 3 is a schematic view of a variant of the second embodiment, and

Fig. 4 eine schematische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels. Fig. 4 is a schematic view of the third embodiment.

Fig. 1 zeigt ein Werkstück 1, welches mittels Innenhochdruckumformen umgeformt wird. Das Werkstück 1 ist in einem Werkzeug 2, nämlich in einem Gesenk 3 angeordnet, welches die spätere Gestalt des Werkstücks 1 bestimmt. Das Gesenk 3 weist mehrere Leitungen 4 für ein Fluid 5, insbesondere ein Öl auf, welches zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Werkstück 1 und dem Gesenk 3 dient. Ferner befindet sich ein Druckmedium 6 in den Innenraum 7 des Werkstücks 1. Dieses Druckmedium 6 dient dazu, das Werkstück 1 in Anlage an das Gesenk 3 zu bringen. Fig. 1 shows a workpiece 1 which is reshaped by internal high pressure forming. The workpiece 1 is arranged in a tool 2 , namely in a die 3 , which determines the later shape of the workpiece 1 . The die 3 has a plurality of lines 4 for a fluid 5 , in particular an oil, which serves to reduce the friction between the workpiece 1 and the die 3 . There is also a pressure medium 6 in the interior 7 of the workpiece 1 . This pressure medium 6 serves to bring the workpiece 1 into contact with the die 3 .

Das Umformverfahren läuft folgendermaßen ab: Das vorgeformte Werkstück 1 wird in seinem Innenraum 7 mit dem Druckmedium 6 gefüllt, welches derart unter Druck gesetzt wird, dass sich das Werkstück 1 plastisch verformt. Gleichzeitig wird durch einige der Leitungen 4 Öl eingepresst, wie schematisch durch Pfeile angedeutet ist, welche zum Innenraum 7 des Werkstücks 1 zeigen, durch andere Leitungen 4 wird Öl abgezogen, wie schematisch durch Pfeile angedeutet ist, welche vom Innenraum 7 des Werkstücks 1 weg zeigen. Hierbei wird die Ölzu- und Ölabführung mittels einer in Fig. 1 schematisch angedeuteten Regelungsvorrichtung 8 derart geregelt, dass sich das Öl zwischen dem Werkstück 1 und dem Gesenk 3 im wesentlichen in einem hydrostatischen Zustand befindet, wodurch infolge des hydrostatischen Gleitens des Werkstückes 1 relativ zum Gesenk 3 die Reibung vermindert und eine gleichmäßige Dehnung des Werkstückes 1 erreicht wird. The forming process proceeds as follows: The preformed workpiece 1 is filled in its interior 7 with the pressure medium 6 , which is pressurized in such a way that the workpiece 1 plastically deforms. At the same time, oil is injected through some of the lines 4 , as indicated schematically by arrows pointing to the interior 7 of the workpiece 1 , and oil is drawn off through other lines 4 , as indicated schematically by arrows pointing away from the interior 7 of the workpiece 1 , Here, the oil supply and oil discharge is regulated by means of a control device 8 , which is indicated schematically in FIG. 1, in such a way that the oil between the workpiece 1 and the die 3 is essentially in a hydrostatic state, as a result of which the workpiece 1 slides relative to Die 3 reduces the friction and a uniform stretching of the workpiece 1 is achieved.

Fig. 2 zeigt einen Teil eines Werkzeuges 12, d. h. eines Gesenks 13, wie es zum Tief- und Streckziehen verwendet wird und einen Teil eines Werkstückes 11 in Form eines Bleches. Das Werkzeug 12 weist eine Leitung 14 auf, welche an einer abgerundeten Kante des Werkzeuges 12 endet. Durch diese Leitung 14 kann Öl eingepresst und direkt dem Umformbereich zugeführt werden. FIG. 2 shows part of a tool 12 , ie a die 13 as used for deep drawing and stretch drawing, and part of a workpiece 11 in the form of a sheet. The tool 12 has a line 14 which ends at a rounded edge of the tool 12 . Oil can be injected through this line 14 and fed directly to the forming area.

Wird ein Werkstück 11 mit Hilfe des Werkzeuges 12 bspw. tiefgezogen, so erfolgt dies im Prinzip auf bekannte Weise, wobei beim Tiefziehvorgang durch die Leitung 14 Öl eingepresst wird, wie schematisch durch einen Pfeil angedeutet ist, welcher zur Kante des Werkzeuges 12 zeigt. Hierbei wird die Ölzuführung mit Hilfe einer Regelungsvorrichtung 18 derart geregelt, dass sich das Öl zwischen dem Werkstück 11 und dem Werkzeug 12 im wesentlichen in einem hydrostatischen Zustand befindet, wodurch infolge des hydrostatischen Gleitens des Werkstückes 11 relativ zum Werkzeug 12 die Reibung vermindert und eine gleichmäßige Dehnung des Werkstückes 11 erreicht wird. If a workpiece 11 is deep-drawn using the tool 12, for example, this is done in principle in a known manner, with oil being pressed in through the line 14 during the deep-drawing process, as is indicated schematically by an arrow pointing to the edge of the tool 12 . Here, the oil supply is regulated with the aid of a regulating device 18 such that the oil between the workpiece 11 and the tool 12 is essentially in a hydrostatic state, as a result of which the friction and uniformity is reduced as a result of the hydrostatic sliding of the workpiece 11 relative to the tool 12 Elongation of the workpiece 11 is reached.

Gemäß einer in Fig. 3 dargestellten Variante hierzu ist an der Kante des Werkzeuges 22 als Mittel zur Unterstützung der Reibungsverringerung zwischen dem Werkstück 21 und dem Werkzeug 22 ein Körper 29 in Form einer Walze vorgesehen, welche Teil des Werkzeuges 22 ist. Hierbei endet die Leitung 24 unterhalb des Körpers 29, so dass das Öl, welches durch die Leitung 24 eingepresst wird, den Körper 29 je nach Bedarf umströmt. Die Regelung der Ölzuführung erfolgt entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Regelungsvorrichtung 28. According to a variant shown in FIG. 3, a body 29 in the form of a roller, which is part of the tool 22, is provided on the edge of the tool 22 as a means of supporting the reduction in friction between the workpiece 21 and the tool 22 . The line 24 ends below the body 29 , so that the oil which is pressed in through the line 24 flows around the body 29 as required. According to the second exemplary embodiment, the oil supply is regulated with the aid of a regulating device 28 .

Fig. 4 zeigt einen Teil einer Vorrichtung zum Rohrbiegen. Hierbei wird ein Werkzeug 32 in Form eines Ziehdornes 33 in ein rohrförmiges Werkstück 31 gesteckt. Das Werkzeug 32 weist mehrere Leitungen 34 auf, durch die Öl eingepresst werden kann. Fig. 4 shows part of a device for tube bending. Here, a tool 32 in the form of a drawing mandrel 33 is inserted into a tubular workpiece 31 . The tool 32 has a plurality of lines 34 through which oil can be injected.

Wird ein Werkstück 31 mit Hilfe des Werkzeuges 32 gebogen, so erfolgt dies im Prinzip auf bekannte Weise, wobei während des Biegevorganges durch die Leitungen 34 Öl eingepresst wird, wie schematisch durch Pfeile angedeutet ist. Hierbei wird entsprechend den vorhergehenden Ausführungsbeispielen die Ölzuführung mit Hilfe einer in Fig. 4 schematisch angedeuteten Regelungsvorrichtung 38 derart geregelt, dass sich das Öl zwischen dem Werkstück 31 und dem Werkzeug 32 im wesentlichen in einem hydrostatischen Zustand befindet, wodurch infolge des hydrostatischen Gleitens des Werkstückes 31 relativ zum Werkzeug 32 die Reibung vermindert, Beschädigungen verhindert und eine gleichmäßige Dehnung des Werkstückes 31 erreicht wird, so dass kleinere Biegeradien möglich sind. Bezugszeichenliste 1, 11, 21, 31 Werkstück
2, 12, 22, 32 Werkzeug
3, 13 Gesenk
4, 14, 24, 34 Leitung
5 Fluid
6 Druckmedium
7 Innenraum
8, 18, 28, 38 Regelungsvorrichtung
29 Körper
33 Ziehdorn
If a workpiece 31 is bent with the aid of the tool 32 , this is done in principle in a known manner, oil being pressed in through the lines 34 during the bending process, as is schematically indicated by arrows. Here, the oil feed is controlled by means of a schematically indicated in Fig. 4 control device 38 in such a way corresponding to the previous embodiments, the oil between the workpiece 31 and the tool 32 that is substantially in a hydrostatic condition, whereby as a result of the hydrostatic sliding of the workpiece 31 relative to the tool 32, the friction is reduced, damage is prevented and the workpiece 31 is stretched evenly, so that smaller bending radii are possible. Reference number list 1 , 11 , 21 , 31 workpiece
2 , 12 , 22 , 32 tool
3 , 13 die
4 , 14 , 24 , 34 line
5 fluid
6 print medium
7 interior
8 , 18 , 28 , 38 control device
29 bodies
33 mandrel

Claims

1. A method for shaping a workpiece ( 1 ; 11 ; 21 ; 31 ), in particular for shaping metallic sheets, hollow bodies or pipes, with a tool ( 2 ; 12 ; 22 ; 32 ), in which a fluid ( 5 ) is supplied in the forming area, characterized in that the supply of the fluid ( 5 ) is regulated in such a way that the fluid ( 5 ) in the area of the workpiece ( 1 ; 11 ; 21 ; 31 ) to be formed is in an essentially hydrostatic state.

2. The method according to claim 1, characterized in that a fluid discharge is provided.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fluid supply and / or the fluid discharge is controlled by means of a control device ( 8 ; 18 ; 28 ; 38 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid supply to the workpiece ( 1 ; 11 ; 21 ; 31 ) through at least one line ( 4 ; 14 ; 24 ; 34 ) provided in the tool ( 2 ; 12 ; 22 ; 32 ) ) he follows.

5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the fluid discharge from the area between the workpiece ( 1 ) and the tool ( 2 ) by at least one in the tool ( 2 ) provided line ( 4 ).

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an oil is used as the fluid ( 5 ).

7. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 6, with a tool ( 2 ; 12 ; 22 ; 32 ) which has at least one line ( 4 ; 14 ; 24 ; 34 ) for supplying a fluid, characterized in that that a control device ( 8 ; 18 ; 28 ; 38 ) is provided for controlling the fluid supply.

8. The device according to claim 7, characterized in that a line ( 4 ) is provided for fluid removal.

9. The device according to claim 8, characterized in that the line ( 4 ) for fluid discharge in the region of inner edges of the tool ( 2 ) is provided.

10. The device according to claim 9, characterized in that a means for supporting the Friction reduction is provided.

11. The device according to claim 10, characterized in that one or more rolling elements ( 29 ) are provided as means for supporting the reduction in friction.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the rolling element (s) ( 29 ) are provided in the region of edges.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the rolling element (s) ( 29 ) are arranged in the vicinity of one or more ends of lines ( 24 ).