Verformungsvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verformungsvorrichtung zur Verformung von hohlkörperförmigen oder flächenhaften Werkstücken mit Mitteln, um auf das zu verformende Werkstück lotrecht zur Werkstücksoberfläche in Verformungsrichtung hydraulisch einen Druck auszuüben und dadurch das zu verformende Werkstück in eine vorgesehene Form zu pressen.
Verformungsvorrichtungen dieser Art sind insbesondere zur Verformung von hohlkörperförmigen Werkstücken bereits bekannt geworden. Bei diesen bekannten Verformungsvorrichtungen werden hohlkörperförmige Werkstücke mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllt, über das auf die Innenwand der Werkstücke Druckstösse ausgeübt werden. Durch diese Druckstösse werden die hohlkörperförmigen Werkstücke ausgebuchtet und dadurch in eine vorgesehene Form gepresst. Da die Werkstücke bei diesem Verformungsvorgang in der Regel an ihren Enden fest eingespannt sind, führt die Ausbuchtung zu einer Querschnittsverminderung in den ausgebuchteten Bereichen.
Diese Querschnittsverminderung ist die Folge einer plastischen Verformung des Werkstückes in den ausgebuchteten Bereichen, und in ungünstigen Fällen, z.B. an Stellen mit ungleichmässigem Gefügezustand oder Gaseinschlüssen können sich aufgrund dieser plastischen Verformung Risse ergeben, die zur Unbrauchbarkeit des verformten Werkstückes führen. Aber auch die Querschnittsverminderung an sich ist unerwünscht, da sie zu starken Schwankungen des Querschnitts führen kann und sich ausserdem in den Bereichen grösster Spannung bei der Verformung regelmässig der geringste Querschnitt ergibt, so dass beim späteren Gebrauch des Werkstückes bei einem Innendruck auf das Werkstück gerade an den Stellen grösster Spannung der geringste Querschnitt vorhanden ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung war daher, eine Verformungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die querschnittsvermindernde Wirkung der durch den Druck auf die Werkstücksoberfläche bewirkte Verformung vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden kann.
Erfindungsgemäss wird das mit einer Verformungsvorrichtung der eingangs genannten Art erreicht, die gekennzeichnet ist durch Mittel, um auf das zu verformende Werkstück, zu sätzlich zu dem Druck in Verformungsrichtung auf die Werk stücksoberfläche, im wesentlichen quer zur mittleren Rich tung der durch den Druck auf die Werkstücksoberfläche bewirkten Verformung Stauchkräfte auszuüben und dadurch die querschnittsvermindernde Wirkung der durch den Druck auf die Werkstücksoberfläche bewirkten Verformung durch eine entsprechende Stauchung des Werkstückes mindestens teilweise zu kompensieren.
Vorteilhaft kann die vorliegende Verformungsvorrichtung mit Mitteln zur stossweisen Erzeugung des Druckes auf die Werkstücksoberflächesowiezur gleichzeitigen stossweisen Erzeugung der Stauchkräfte auf das zu verformende Werkstück, vorzugsweise in Form einer Vielzahl aufeinanderfolgender, die Verformung des Werkstückes schrittweise bewirkender Druck- und Stauchkraftstösse, versehen sein.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform der vorliegenden Verformungsvorrichtung ist ein an einen hydraulischen Druckstosserzeuger angeschlossenes Gehäuse vorgesehen, und die Mittel zur Ausübung der Stauchkräfte umfassen zwei in dem Gehäuse durch hydraulisch erzeugten Druck gegen einander verschiebbare, ein zu verformendes hohlkörperförmiges, vorzugsweise rohrförmiges Werkstück zwischen sich halternde Formgebungswerkzeuge, wobei ferner Mittel zur Einleitung des zur Übertragung des hydraulischen Druckes dienenden Druckmittels in das Innere des zu verformenden hohlkörperförmigen Werkstückes vorgesehen sind.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Verformungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein an einen hydraulischen Druckstosserzeuger angeschlossenes Gehäuse und eine Gruppe von Formgebungswerkzeugen vorgesehen ist und die Formgebungswerkzeuge in dem Gehäuse gegeneinander verschiebbar angeordnet sind und vorzugsweise aus jeweils mehreren Segmenten bestehen und dass die Mittel zur Ausübung der Stauchkräfte je einen in dem Gehäuse durch hydraulischen Druck verschiebbaren und mit Stirnseiten eines zu verformenden hohlkörperförmigen Werkstückes in Eingriff bringbaren Kolben auf beiden Seiten der Gruppe umfassen und die Kolben mit Durchtritten für das zur Übertragung des Druckes dienende Druckmittel in das Innere des zu verformenden hohlkörperförmigen Werkstückes versehen sind.
Bei dieder bevorzugten Ausführungsform können die Kolben zweckmässig ebenfalls als Formgebungswerkzeuge ausgebildet und mit dem zu verformenden Werkstück mittels innerhalb der Kolben vorgesehener stufenförmiger Absätze in Eingriff bringbar sein. Ferner kann bei dieser bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft zwischen den Gehäuse und jedem Formgebungswerkzeug und zwischen dem Gehäuse und jedem Kolben mindestens je eine lösbare Arretierung zur Halterung der Formgebungswerkzeuge und Kolben in einer bestimmten Ausgangslage vorgesehen sein.
Weiter können bei der bevorzugten Ausführungsform zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnseiten benachbarter Formgebungswerkzeuge sowie zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnseiten von je einem Kolben und dem benachbarten Formgebungswerkzeug vorteilhaft elastische Rückstellmittel vorgesehen sein, die in Ausnehmungen in den sich gegenüberliegenden Stirnseiten abgestützt sind und die bei Verschiebung der Kolben gegeneinander gleichzeitig eine derartige Verschiebung der Formgebungswerkzeuge bewirken, dass sich immer untereinander gleichgrosse Abstände zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnseiten benachbarter Formgebungswerkzeuge sowie zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnseiten von je einem Kolben und dem benachbarten Forgebungswerkzeug ergeben.
Statt dessen können bei der bevorzugten Ausführungsform aber auch die einzelnen Formgebungswerkzeuge der Gruppe von Formgebungswerkzeugen an je einem von mehreren in Stufen wirksamen Kolben angebracht sein und Druckmittelkanäle zur aufeinanderfolgenden hydraulischen Druckbeaufschlagung der Kolben vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Verfor mungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie für eine hydraulische Formgebung an einen hydraulischen Schlagdruckerzeuger anschliessbare Formgebungswerkzeuge in Form mehrerer in einem äusseren zylindrischen Formgebungswerkzeug gleitender innerer Formgebungswerkzeuge, an den beiden äusseren Enden der Gruppe von inneren Formgebungswerkzeugen angeordnete, in dem äusseren Formgebungswerkzeug verschiebbar aufgenommene und zur axialen Verschiebung der beiden Enden eines rohrförmigen Werkstückes bestimmte Kolben aufweist, wobei die inneren Formgebungswerkzeuge und, falls erforderlich, die Kolben mit Vorsprüngen und/oder mit Ausnehmungen versehen sind, so dass sie als Formgebungswerkzeug verwendbar werden, und die darüber hinaus mit Arretierungen, bestehend aus einem Fortsatz,
einer Feder und einer rinnenförmigen Ausnehmung in dem äusseren Formgebungswerkzeug versehen ist, die sich zwischen den inneren Formgebungswerkzeugen und dem äusseren Formgebungswerkzeug und zwischen den Kolben und dem äusseren Formgebungswerkzeug befinden, wodurch die inneren Formgebungswerkzeuge und die Kolben in ihren entsprechenden Stellungen innerhalb des äusseren Formgebungswerkzeuges festlegbar werden, es aber den inneren Formgebungswerkzeugen gestattten, entsprechend der Kolbenbewegungen ihre Stellungen zu verlassen, mit wenigstens einem elastischen, aus Gummi gefertigten, der Rückstellung der inneren Formgebungswerkzeuge dienenden Teiles und Ausnehmungen zur Aufnahme des Teiles versehen ist, im äusseren Formgebungswerkzeug eine Rinne mit in die Rinne ausmündender Öffnung zur Entlüftung der inneren Formgebungswerkzeuge gegen die Atmosphäre aufweist,
und dass das zu verformende Werkstück in die inneren Formgebungswerkzeuge eingesetzt und innen mit Wasser gefüllt wird, wobei Dichtungspackungen zur Vermeidung eines Druckmittelaustrittes vorgesehen sind. Mit dieser Ausführungsform wird erreicht, dass ein hydraulischer Stossdruck als ein Innendruck auf ein Werkstück aufbringbar ist. Zur gleichen Zeit wird eine Formgebung dadurch erreicht, dass eine durch die Kolben ausgelöste Druckkraft aufgebracht wird. Durch den nach innen gerichteten Vorschub wird die sonst übliche Dicke des Werkstückes stark vermindert und die Formgebung leicht durchführbar. Diese Ausführungsform ist zur Verformung eines Werkstückes grosser Länge geeignet, die mit anderen Verfahren schwer durchführbar ist. Durch die Arretierungen und Rückstellelemente werden die inneren Werkzeuge selbsttätig in vorbestimmten Ausgangslagen gehalten.
Die inneren Formgebungswerkzeuge werden während des Formgebungsvorganges und der Verformung für einen unbehinderten Verfahrensablauf selbsttätig bewegt. In der Endstufe werden die inneren Formgebungswerkzeuge zur Vervollständigung des Verformungsvorganges nahe aneinandergebracht. Somit kann die axial gerichtete Druckbewegung vorbestimmt werden.
Vor dem Einsetzen und nach der Entnahme des Werkstückes werden die inneren Formgebungswerkzeuge immer selbsttätig in ihrer vorbestimmten Lage gehalten, wodurch die Bedienung der Vorrichtung sehr einfach ist. Da die Rückstell elemente keine Metallfedern enthalten, sind sie durch die Axialdruckkraft nicht zu beschädigen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Verformungsvorrichtung, die zur Verformung eines Werkstückes Anwendung findet, das ein nicht zu verformendes Teilstück aufweist, wird das Teilstück auf seinem äusseren und inneren Umfang mit hydraulischem Druck beaufschlagt, wodurch durch Verminderung des bei dem Verformungsvorgang anfallenden Reibungswiderstandes die Aufbringung eines hohen quergerichteten Druckes, d.h. eines in Formgebungswerkzeug-Längsrichtung verlaufenden Druckes vermieden wird. Gleichwohl wird der Vorschub des Werkstückes sichergestellt. wodurch die Verformung erleichtert wird. Dar über hinaus wurde eine Gewichtsverminderung der Formgebungswerkzeuge und die Synchronisation des Formgebungswerkzeug-Querdruckes zum inneren Druck durch die Verwendung eines Werkstückvorschubblockes möglich, wobei der Werkstückvorschubblock mit den Formgebungswerkzeugen verbunden ist.
Zusätzlich ist eine Druckeinstellbohrung innerhalb des Kolbens vorgesehen, mit deren Hilfe die Formgebungswerkzeugbewegung, die ausgelöst wird von dem quergerichteten, von einer unveränderlichen Querdruck-Einstellbohrung abgeleiteten Druck, in Übereinstimmung mit der Formgebungswerkzeugleitung eingestellt werden kann. Verglichen mit bekannten Forgebungswerkzeugen dieser Art liefert diese Ausführungsform der vorliegenden Verformungsvorrichtung Vorteile, wie die sichere Einstellung des Verformungsbetrages und Werkzeughubes, die Beseitigung des Ausbeulens des Werkstückes, die Gleichförmigkeit der geformten Gegenstände und die Qualitätsverbesserung der hergestellten Formlinge.
Im folgenden werden die Vorteile der vorliegenden Verformungsvorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen im einzelnen näher erläutert:
Die herkömmlichen Formgebungswerkzeuge sind am äusseren Umfang mit einem Führungswerkzeug versehen, das die Aufgabe hat, die Deformation desjenigen Werkstückabschnittes zu verhindern, der nicht zu verformen ist. Bei kurzen Werkstücken ist dies ohne Schwierigkeiten herausnehmbar, selbst wenn ein innerer Druck auf das Werkstück aufgebracht und es auf das Führungswerkzeug aufgepresst war (aufgrund des inneren Druckes). Bei langen Werkstücken hingegen ist die Herausnahme des Werkstückes aufgrund des gesteigerten Reibungswiderstandes schwierig.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung ist der an den Formgebungswerkzeugen anliegende Werkstück abschnitt sehr gering und andere Abschnitte sind lediglich dem Druck ausgesetzt, wodurch der vorstehend beschriebene Nachteil vermieden ist. Somit eignet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung besonders zur Verformung von Werkstücken grosser Länge.
Bei der Formgebung langer Werkstücke mittels Formgebungswerkzeugen mit grossen Verformungswegen treten etliche Nachteile auf, wie z.B. die Erhöhung des Werkzeuggewichtes im Verhältnis zur Werkzeuglänge, die instabile Bewegung der Formgebungswerkzeuge, die ihre Ursache in der hohen Anfangsenergie zur Bewegung schwerer Werkzeuge hat, die Zunahme der Trägheit, das Ungleichgewicht zwischen innerem und quergerichtetem Druck, wobei die Möglichkeit besteht, dass der quergerichtete Druck überwiegt, was ein ungewolltes Ausbuchten des Werkstückes zur Folge hat, sowie Verbiegungen und Gestaltsabweichungen der hergestellten Gegenstände, die Qualitätsverminderung und den Ausschluss des Formgebungsvorganges aufgrund gerissener Werkstücke. Letztere Nachteile gehen auf das Ungleichgewicht zwischen innerem und äusserem Druck zurück.
Durch die Vorrichtung nach der Erfindung werden die Herstellungskosten für Formgebungswerkzeuge gesenkt.
Zum Beispiel entfallen Löcher mit besonderer Toleranz, der Werkstoffaufwand für das Formgebungswerkzeug wird vermindert und die Gleitfläche der Formgebungswerkzeuge ist kürzer.
Auch die Herstellungskosten der Gegenstände sind vermindert. Zum Beispiel ist die Beschickung und Entnahme sehr einfach. Aufgrund der Gewichtsverminderung ist der Energieaufwand herabgesetzt.
Die Gewichtsverminderung der Formgebungswerkzeuge gewährleistet eine genaue Synchronisation des inneren Drukkes mit dem Kolbenquerdruck.
Das zu verformende Werkstück wird sicher den Form gebungswerkzeugen zugeführt.
Der Querdruck ist dadurch stufenlos einstellbar, indem man der Einstellbohrung im Kolben eine entsprechende Ge staltung erteilt, wodurch das Gleichgewicht zwischen Quer druck und innerem Druck sichergestellt ist. Damit wird der mögliche Verformungsgrad steigerbar.
An dem nicht zu verformenden Abschnitt des Werkstükkes wird keine Gleitreibung erzeugt. Demgemäss kann der
Kolbendruck herabgesetzt werden, und die Notwendigkeit der Querdrucksteigerung, sogar bei der Formgebung langer Werkstücke, ist beseitigt. Somit ist ein Verbiegen, Ausbeulen und Zerstören des Werkstückes vermieden.
Aufgrund der Gewichtsverminderung der Formgebungs werkzeuge ergibt sich ausserdem eine Verringerung der not wendigen Arbeitszeit für die Beladung mit einem Werkstück, dessen Entladung und Vorbereitung der Formgebungswerkzeuge. Kratzer auf der äusseren Oberfläche der Gegenstände sind vermieden, wodurch deren Güte gesteigert ist, denn zum Zeitpunkt der Druckstossaufbringung ist aufgrund der Berührungsflächenreibung und der Druckanlage des Werkstückes an den Formgebungswerkzeugen ein Schlupf ver hindert. Zu diesem Zeitpunkt folgt der Werkstücknach schiebeblock der Werkstückbewegung, wodurch auch ein Ausbeulen des nicht zu verformenden Abschnittes vermie den ist.
Die vorliegende Verformungsvorrichtung kann für jedwede Verformung Verwendung finden, sie eignet sich aber besonders zur Verformung eines relativ langen Werkstückes mit zu erzielenden grossen Verformungswegen. Neben Werk stücken aus Metall können auch Werkstücke aus anderen Materialien wie z. B. aus Kunststoff mit der vorliegenden Ver formungsvorrichtung verformt werden.
Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfindung im folgenden an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung in ihrer Ausgangsstellung vor dem Formgebungsvorgang,
Fig. 2 die Ausführungsform nach Fig. 1 in ihrer Endstellung nach vollendetem Formgebungsvorgang,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung in ihrer Ausgangsstellung vor dem Formgebungsvorgang,
Fig. 4 die Ausführungsform nach Fig. 3 in ihrer Endstellung nach vollendetem Formgebungsvorgang,
Fig. 5 eine vergrösserte Darstellung einer Arretierung 24 für die Formgebungswerkzeuge der Ausführungsform nach Fig. 3,
Fig. 6, 7 eine vergrösserte Darstellung der elastischen Rückstellmittel 30 für die Formgebungswerkzeuge nach Fig. 3 in deren Ausgangsstellung (Fig. 6) und deren Endstellung (Fig. 7),
Fig.
8 eine perspektivische Ansicht eines aus zwei Segmenten bestehenden Formgebungswerkzeuges sowie eines einzelnen Segmentes desselben für die Ausführungsform nach Fig. 3,
Fig. 9 einen Querschnitt des Gehäuses 21 der Ausführungsform nach Fig. 3 in der Ebene IX-IX,
Fig. 10-13 Längsschnitte einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung sowie deren Stellungen in verschiedenen Verformungsstufen,
Fig. 14-18 halbe Längsschnitte einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung, deren Einzelteile symmetrisch zur Mitte der Formgebungswerkzeuge angeordnet sind, die für sich nicht notwendigerweise radialsymmetrisch ausgebildet zu sein brauchen, wobei Fig. 14 die Stellung der Formgebungswerkzeuge beim Einsetzen eines zu verformenden Werkstückes in die Verformungsvorrichtung, die Fig. 15 bis 17 verschiedene Verformungsstufen und die Fig.
18 den Endzustand der Verformung zeigen,
Fig. 19-21 Längsschnitte einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Verformungsvorrichtung, deren Einzelteile ebenfalls symmetrisch zur Mitte der Formgebungswerkzeuge angeordnet sind, die für sich nicht notwendigerweise radialsymmetrisch ausgebildet zu sein brauchen, wobei Fig. 19 die Stellung der Formgebungswerkzeuge beim Einsetzen eines zu verformenden Werkstückes in die Verformungsvorrichtung, Fig. 20 eine Verformungsstufe und Fig. 21 den Endzustand der Verformung zeigen.
In Fig. 1 weisen die zur Verformung eines rohrförmigen Werkstückes 1 bestimmten Formgebungswerkzeuge 2 einen linken und rechten Teil auf, die innerhalb einer zylindrischen Führung 3 verschiebbar angeordnet sind. Die Formgebungswerkzeuge 2 sind an ihrer Innenseite im Bereich 4 mit einer Stufe versehen, an der ein Ende des rohrförmigen Werkstükkes 1 abgestützt ist. Das Werkstück 1 wird durch in sein Inneres eingreifende Stützteile 5 gehaltert, die mit Dichtungen 6 versehen sind. Die Stützteile 5 mit Dichtungen 6 werden durch einen äusseren Träger 7 oder eine ähnlich ausgebildete Einrichtung sicher gelagert. Zwischen den Formgebungswerkzeugen 2 befindet sich ein Spalt 8, der mit der Umgebungsatmosphäre über eine Öffnung 9 in Verbindung steht. Als Querdruckkraft F wird hydraulischer Druck verwendet.
Zum gleichen Zweck wird auch ein hydraulisch erzeugter Druckstoss mit langer Wellenlänge angezogen. Obwohl der Druck ohne Verzögerung und stossweise aufgebracht wird, kann trotz seiner Höhe der Wasseraustritt dadurch verhindert werden, dass innerhalb der Formgebungswerkzeuge 2 Dichtungspackungen 10 oder 11 vorgesehen sind. Damit wird durch die vorstehend beschriebenen Formgebungswerkzeuge, durch gewaltsames Gegeneinanderbewegen der Formgebungswerkzeuge 2 in Richtung auf das Werkstück 1, eine Druckbelastung so ausgeübt, dass durch übermässige Zugspannun gen bedingte Querschnittsverminderungen oder Brücke vermieden werden, was zu einer Steigerung der Verformungsgüte führt. Die Formgebungswerkzeuge vermögen Werkstücke schwieriger geometrischer Gestaltung, die mit anderen Verfahren nicht geformt werden können, zu formen.
Nach der Ausführungsform gemäss den Fig. 3 bis 9 kennzeichnet die Bezugszahl 21 ein äusseres Formgebungswerkzeug, 22 ein inneres Formgebungswerkzeug, 23 das zu verformende Werkstück, 24 eine Arretierung und 25 einen Kolben. Das Innere des äusseren Formgebungswerkzeuges 21 ist zylindrisch ausgebildet. Der äussere Umfang des inneren Formgebungswerkzeuges 22 ist gleichermassen zylindrisch und das innere Formgebungswerkzeug 22 ist verschiebbar in das äussere Formgebungswerkzeug 21 eingesetzt. Der innere Umfang des inneren Formgebungswerkzeuges 22 ist mit Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen entsprechend der herzustellenden Form versehen. Als zu verformendes Werkstück 23 ist hier ein herkömmliches Metallrohr vorgesehen. Wie in Fig. 5 dargestellt, sind eine Feder 32 und ein Zapfen 31 der Arretierung 24 in einer rinnenförmigen Ausnehmung 33 des äusseren Formgebungswerkzeuges 21 aufgenommen.
Verschiebt sich das innere Formgebungswerkzeug 22 bezüglich des äusseren Formgebungswerkzeuges 21, drückt der Fortsatz 31 die Feder 32 zusammen und der Zapfen 31 wird in die rinnenförmige Ausnehmung 33 eingetragen. Entsprechend der Anzahl innerer Formgebungswerkzeuge 22 sind Arretierungen 24 vorzusehen, und zwar wenigstens eine je innerem Formgebungswerkzeug 22. Mit Hilfe der Arretierungen 24 sind die inneren Formgebungswerkzeuge 22 entlang dem Innenumfang des äusseren Werkzeuges 21 angeordnet.
Der Kolben 25 ist entlang dem inneren Umfang des äusseren Formgebungswerkzeuges 21 in der Richtung bewegbar vorgesehen, in die die Enden des Werkstückes 23 zu pressen sind. Auch die Kolben 25 sind mit Arretierungen 24 ausgestattet. Die Bezugszahl 26 bezeichnet ein Verschlussstück für ein Ende des Formgebungswerkzeuges, während mit 27 ein gleiches Verschlussstück für das andere Ende des Form-gebungswerkzeuges gekennzeichnet ist, wobei das Verschlussstück 27 mit einem Wassereinlasskanal 28 versehen ist. Die Verschlussstücke 26 und 27 sind an ihrer Anlageseite mit dem Kolben 25 mit Ausnehmungen versehen, so dass Wasser 29 auf den grössten Teil der Stirnfläche der Kolben 25 einwirken kann. Der Hohlraum innerhalb des zu verformenden Werkstückes 23 und der Wassereinlasskanal 28 sind mit Wasser gefüllt.
Mit 30 ist ein Rückstellelement des inneren Formgebungswerkzeuges 22 bezeichnet. Wie Fig. 6 zeigt, gehört zu dem Rückstellelement 30 ein elastischer Teil 35 aus Gummi oder einem ähnlichen Werkstoff und eine Ausnehmung 36, in der der elastische Teil 35 aufgenommen ist. Wenigstens ein Rückstellelement 30 ist zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnflächen der inneren Formgebungswerkzeuge 22 sowie zwischen den entsprechenden Stirnflächen der jeweils äussersten inneren Formgebungswerkzeuge 22 und den Kolben 25 vorgesehen. Werden die Kolben 25 von beiden Seiten her einwärts bewegt, so wird der elastische Teil 35 des Rückstellelementes 30 zusammengedrückt, wie dies Fig. 7 zeigt, und erzeugt so eine Kraft zur Rückstellung des Kolbens 25 in die in Fig. 3 gezeigte Lage.
Mit 37 ist gesamthaft eine Rinne mit darin ausmündender Öffnung bezeichnet, über die die Luft innerhalb des inneren Formgebungswerkzeuges 22 in die Atmosphäre entweichen kann. Bevor der Verformungsvorgang eingeleitet wird, werden die inneren Formgebungswerkzeuge 22 mittels der Rückstellelemente 30 in Abstand zueinander eingestellt und in ihren vorbestimmten Lagen durch die Arretierungen 24, wie in Fig. 3 gezeigt gehalten. Wie in Fig. 4 verdeutlicht, sind die nach Abschluss des Verformungsvorganges in Anlage aneinandergebracht.
Das innere Formgebungswerkzeug 22 ist zur Herausnahme des Werkstückes 23 in zwei oder mehrere Segmente aufgeteilt. Jedoch sollte vorzugsweise das innere Formgebungswerkzeug 22 wie in Fig. 8 gezeigt ausgestattet sein, um die Trennung der Segmente zu verhindern. Ein Beispiel der gesamthaft mit 37 bezeichneten Rinne und Öffnung, die in Verbindung mit der Umgebung stehen, ist in Fig. 9 gezeigt In Fig. 3 ist eine Dichtungspackung mit 38 bezeichnet, die aus einem O-Ring oder einem metallischen Kolbenring bestehen kann und die zur Beseitigung von Wasserleckverlusten bestimmt ist. Die Packung ist innerhalb eines Einstiches eingesetzt. Das äussere Formgebungswerkzeug 21, das Verschlussstück 26 und das Verschlussstück 27 werden dann mittels Bolzen miteinander so verbunden, dass sie bei Bedarf auch wieder voneinander trennbar sind.
Der Kolben 25 ist an seiner Innenseite je nach Bedarf mit Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen versehen, damit der Kolben 25 in gleicher Weise als Formgebungswerkzeug wie das innere Formgebungswerkzeug 22 (siehe Fig. 3) verwendet werden kann.
Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Formgebungswerkzeuge ist folgendermassen:
Zuerst wird das Werkstück 23 in das innere Formgebungswerkzeug 22, wie in Fig. 3 gezeigt, eingesetzt. Dann werden die Verschlussstücke 26 und 27 fest mit dem äusseren Formgebungswerkzeug 21 verbunden. Der Wassereinlasskanal 28 und das Innere des Werkstückes 23 werden dann -mit Wasser 29 gefüllt. Der Wassereinlasskanal 28 wird dann mit einem hydraulischen Druckstosserzeuger (nicht gezeigt) verbunden. Ein hoher von dem Erzeuger gelieferten Druck wird dann auf das Wasser 29 übertragen, wodurch das Werkstück 23 nach aussen getrieben wird. Zur gleichen Zeit wird der Kolben 25 von aussen her nach einwärts getrieben, wodurch das Werkstück 23 in axialer Richtung zusammengedrückt wird. Folglich wird das Werkstück 23 in eine Form gebracht, die der Form der inneren Formgebungswerkzeuge 22 entspricht.
Die durch die Formgebung bedingten Querschnittsverminderungen des Werkstückes 23 werden beseitigt durch die Nachförderung, ausgelöst durch die axiale Verdichtung, wodurch jede Möglichkeit extremer Querschnittsverminderungen und Reissen des Werkstückes 23 vermieden ist. Somit kann die Formgebung leicht bewerkstelligt werden. Während des vorstehenden Arbeitsablaufes gelangen die Zapfen 31 der Arretierungen 24 der Kolben 25 ausser Eingriff mit der rinnenförmigen Ausnehmung 33, und zwar aufgrund der hohen axialen Verdichtungskraft, die elastischen Teile 35 des Rückstellelementes 30 werden zusammengedrückt, und die inneren Formgebungswerkzeuge 22 nähern sich einander. Nach Abschluss des Verformungsvorganges sind die inneren Formgebungswerkzeuge 22 in Anlage aneinander gebracht, wie die Fig. 4 darstellt.
Die Luft innerhalb der inneren Formgebungswerkzeuge 22 wird über die gesamthaft mit 37 bezeichnete Rinne und Ausnehmung gegen die Atmosphäre entlüftet.
Dann wird das Verschlussstück 26 entfernt, und die inneren Formgebungswerkzeuge 22 werden aus dem äusseren Formgebungswerkzeug 21 zusammen mit dem Werkstück 23 herausgenommen. Jeder Zapfen 31 sollte vorzugsweise, wie in Fig. 5 gezeigt, mit einem hinteren Endabschnitt versehen sein, der ein Herausfallen aus der Rinne 33 verhindert, während der vorstehende Vorgang vollführt wird.
Dann werden die inneren Formgebungswerkzeuge 22 und ein neues Werkstück 23 in das äussere Formgebungswerkzeug 21 eingesetzt. Wie in Fig. 3 gezeigt, werden die inneren Formgebungswerkzeuge 22 selbsttätig durch die Arretierungen 24 und die Rückstellgummis 30 in ihre Ausgangslage gebracht. Das Lecken hydraulischen Mediums ist durch die Pakkung 38 verhindert. Bei der in den Fig. 10 bis 13 dargestellten Ausführungsform ist mit 41 eine hydraulische Druckkam mer, mit 41 ein Stössel, mit 43 ein Kanal, mit 44 eine innere Werkzeugkammer und mit 45 ein weiterer Kanal oder Durchgang bezeichnet. Der das das Eintreiben des Stössels 42 in die hydraulische Druckkammer 41 erzeugte Druckstoss setzt sich über den Kanal 43 in die innere Werkzeugkammer 44 fort.
Anderseits wird der durch ein Kolbenreduzierventil 51 eingestellte Druck von den Kanälen 43 und 45 in eine rückwärtige Kammer 47 eines A-Kolbens 46 geleitet, wodurch auf das Werkstück 48 ein in Querrichtung verlaufender Druck ausgeübt wird. Für diesen Fall ist der A-Kolben 46 mit einer vorderen Kammer 52 ausgestattet, die zur Atmosphäre offen ist. Dann wird auf das Werkstück 48 ein innerer und quergerichteter Druck aufgebracht, woraufhin das Werkstück 48 in den in Fig. 11 gezeigten Zustand übergeht. Dies bedeutet, dass sobald der A-Kolben 46 seine Bewegung vollendet hat, wird die rückwärtige Kammer 47 des A-Kolbens 46 mit der rückwärtigen Kammer 53 des B-Kolbens 56 über Kanäle 54 und 55 in Verbindung gebracht. So wird der hydraulische Druck auf den B-Kolben 56 übertragen.
Innere Formgebungswerkzeuge 57 und 58, die an der Vorderseite des B-Kolbens 56 vorgesehen sind, vollführen synchron mit der Bewegung des B-Kolbens 56 Gleitbewegungen, halten das Werkstück 48 beidseitig und verformen das Werkstück 48 mittels des Druckes zu der gewünschten Form. Danach gleiten, wie in Fig. 12 dargestellt, innere Formgebungswerkzeuge 60 und 61, die an der Vorderseite eines C-Kolbens 59, D Kolbens 62 und A-Kolbens 46 angeordnet sind, zur Mitte, und zwar um den Betrag, der dem Versatz des B-Kolbens 56 entspricht. Sowie der B-Kolben 56 seine Bewegung vollendet hat, wird die rückwärtige Kammer 47 des A-Kolbens 46 über einen Kanal 64 in Verbindung mit der rückwärtigen Kammer 63 des C-Kolbens 59 gebracht, wie dies Fig. 13 zeigt. Daher vollführt der C-Kolben 59 die gleiche Bewegung wie der B Kolben 56, um die Verformung herbeizuführen. Hierbei bewegt sich der B-Kolben 56 nicht.
Nachdem die Bewegung des des C-Kolbens 59 abgeschlossen ist, wird ein Durchtritt, der in die rückwärtige Kammer 47 des A-Kolbens 46 eingebracht ist, mit einer rückwärtigen Kammer 66 des D-Kolbens 62 in Verbindung gebracht, woraufhin sich der D-Kolben 62 in Richtung auf die Werkzeugmitten bewegt. Nach Abschluss der Verschiebung des D-Kolbens 62 ist die Verformung des Werkstückes 48 abgeschlossen. Die Bezugszahl 49 bezeichnet ein äusseres Formgebungswerkzeug, 50 ein Verschlussstück, und mit 67, 68 und 69 sind Ausnehmungen für Arretierfedern gekennzeichnet, die für die Rückstellung der Formgebungswerkzeuge notwendig sind.
Im folgenden wird die Ausführungsform gemäss den Fig. 14 bis 18 erläutert:
Gemäss Fig. 14 weist die Ausführungsform eine Druckkammer 71, einen Kanal 72 und eine im Werkzeug vorgesehene Druckkammer 73 auf. Ein Kolben 82 für ein Formgebungswerkzeug ist zwischen der Druckkammer 71 und der inneren Druckkammer 73 angeordnet. Der Kolben 82 weist einen Abschnitt 82a grossen Durchmessers und einen Abschnitt 82b kleinen Durchmessers auf. Der Innendurchmesser D1 und der Aussendurchmesser D2 des Abschnittes 82a sind so gewählt, dass sie in einen Teil 84 einpassbar sind. Der Abschnitt 82b kleinen Durchmessers am anderen Ende des Formgebungswerkzeugkolbens 82 ist in ein Werkstück 77 eingesetzt. Die beiden Abschnitte 82a und 82b sind zur Bildung eines Wasserdurchlasses 82c ausgestaltet, der an einen nicht gezeigten hydraulischen Druckstosserzeuger anschliessbar ist.
Ein Formgebungswerkzeug 80 ist mittels nicht gezeigter Schrauben oder ähnlicher Befestigungsmittel fest mit dem Kolben 82 verbunden. An einem Ende ist das Formgebungswerkzeug 80 an seinem äusseren Umfang mehrstufig ausgebildet, und zwar identisch mit dem Abschnitt 82a grossen Durchmessers, und es weist einen inneren Durchmesser auf, in den der äussere Durchmesser des Werkstückes 17 einpassbar ist. Ein stufenförmiger zur Aufnahme eines Ende des Werkstückes 77 bestimmter Querdruckkolben 74 ist gleitend auf dem Kolben 82 und in dem Formgebungswerkzeug 80 aufgenommen. Eine rückwärtige Kammer 75 des Querdruckkolbens 74 steht mit dem Kanal 72 über eine Drossel 76 in Verbindung. Dadurch wird der in der Druckkammer 71 vorgegebene hydraulische Druck über den Kanal 72 in die innere Druckkammer 73 geleitet und auf das Werkstück 77 aufgebracht.
Zur gleichen Zeit wird der hydraulisch erzeugte Druckstoss, beeinflusst durch die Drossel 76, auf die rückwärtige Kammer 75 des das Werkstück in Querrichtung beaufschlagenden Kolbens 74 aufgebracht, der an der Querseite des Werkstückes 77 angeordnet ist. Wird der Druck auf das Ende des Werkstückes 77 aufgebracht, dann steht das Werkstück unter einem inneren und quergerichteten Druck und wird, wie Fig. 15 zeigt, verformt. Hierbei wird das Formgebungswerkzeug 80 festgehalten, da darauf kein Druck zur Einwirkung kommt. Der Kolben 74 wird durch den Druckstoss in Tätigkeit gesetzt, und die rückwärtige Kammer 75 des Kolbens 74 wird mit einer Kammer 78 an der Querseite des Formgebungswerkzeuges über einen Kanal 79 in Verbindung gebracht, der zuvor entsprechend den Verformungsbedingungen ausgestaltet wurde.
Zum Beispiel ist die Arbeitslage an dem in Fig. 14 gezeigten Abstand l, bestimmt worden.
Nur wenn die Kammer 78 an der Querseite des Kolbens mit Druck beaufschlagt wird, beginnt das Formgebungswerkzeug 80 zu gleiten. Die einzelnen Formgebungswerkzeuge 80 gleiten gegen die Mitte sämtlicher Formgebungswerkzeuge zu, siehe dazu die Arbeitslage nach Fig. 16, wobei das Werkstück 77 durch den Kolben 74, der den Werkstückquerdruck aufbringt, und durch den inneren Druck verformt wird.
Als nächstes wird eine rückwärtige Kammer 81 des Kolbens 82, die mit dem Formgebungswerkzeug 80 verbunden ist, mittels eines Druckkanals 83 angeschlossen. Das Formgebungswerkzeug 80 wird mit Druck beaufschlagt und gleitet weiter in Richtung auf die Mitte der Formgebungswerkzeuge zu. Die in Fig. 18 gezeigte Verformung wird somit durch den resultierenden Druck des durch den Werkstückquerdruckkolben 74 erzeugten Druckes und den hydraulisch erzeugten Druckstoss erreicht. In diesem Falle wird der Kanal 83 entsprechend der gewünschten Form angeordnet. Bei der letzten Formgebungsstufe wird das Formgebungswerkzeug 80 festgelegt, und der Kanal 83 wird nicht verwendet, wohingegen aber der volle Oberflächendruck Anwendung findet, um so den Druck zur Aufnahme der Reaktionskraft zur Verfügung zu haben.
Zum Beispiel wird die Lage des Druckkanals 83 durch den Abstand 12 oder 12 bestimmt, wie in Fig. 15 gezeigt. 12 stellt den Abstand von der Oberfläche des Kolbens 82 für das Formgebungswerzeug zu dem Kanal 83 dar, der im Vorsprung 84a des Körpers eingebracht ist. Mit 13 ist die Passlänge des Kolbens 82 mit dem Vorsprung 84a bezeichnet. Ihr Verhältnis sollte sich folgendermassen bestimmen: 11 12, 13 < vollständiger Hub.
Im folgenden wird die Bewegung eines jeden Einzelteiles der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschrieben:
1. Sollte das Werkstück 77 nicht vollständig in das Formgebungswerkzeug eingebracht sein, bringt der Werkstückquerdruckkolben 74 auf das Werkstück 77 einen quergerichteten Druck auf, bis das Werkstück 77 entsprechend eingesetzt ist. (Da das Formgebungswerkzeug 80 während dieses Verfahrensschrittes nicht mit Druck beaufschlagt ist, bewegt es sich nicht und ist festgehalten).
2. Sollte das Formgebungswerkzeug 80 vor dem Kolben 74 gleiten, wird der Kanal 79 dureh den Kolben 74 abgesperrt und das Formgebungswerkzeug 80 in dieser Lage zum Stillstand gebracht.
3. Wird Druck auf den Kolben 74 und das Formgebungswerkzeug 80 gemäss 2. aufgebracht, neigt der Kolben 74 dazu, sich vorwärts zu bewegen. Durch diese Bewegung des Kolbens 74 nimmt das Formgebungswerkzeug 80 die Reaktionskraft auf. Da jedoch die Kammer 78 an der Querseite des Formgebungswerkzeuges 80 geschlossen ist, wird der Druck aufgrund der geringfügigen Rückwärtsbewegung des Formgebungswerkzeuges 80 von selbst erhöht. Der Druck stellt sich selbsttätig ein und der Kolben 74 wird gezwungen, sich nach vorn zu bewegen. Die vorstehend erwähnten Bewegungsabläufe können durch Einstellung des Druckes in der Kammer 78 an der Querseite des Formgebungswerkzeuges 80 beeinflusst werden.
4. Bewegt sich der Kolben 74 vorwärts, wird der Kanal 79 angeschlossen, und in die Kammer 78 wird Druck eingebracht, wodurch die Verformung bewerkstelligt wird.
5. Nach vorangeschrittener Verformung wird die Formgebung durch den Druck, der sich eingestellt hat, wenn mehr Formgebungswerkzeugdruck notwendig ist (Reaktionskraft aufgrund inneren Druckes) und durch den Druck auf die Rückkammer 81 des Kolbens 82 vorangetrieben.
6. Werden die Formgebungswerkzeuge weiter vorangetrieben, wird der durch den Druckkanal 83 geleitete Druck in der Endstufe in den vollen Oberflächendruck umgewandelt, um den inneren Verformungsdruck zu überwinden. Auf diese Weise werden die Formgebungswerkzeuge 80 dicht aneinandergebracht.
7. Wie Fig. 17 zeigt, ist hierbei der für die Fromgebungswerkzeuge 80 zur Formgebung notwendige Druck höher angesetzt als der des Werkstückquerdruckkolbens 74. Mithin werden die Formgebungswerkzeuge 80 vorwärtsbewegt und dicht aneinandergebracht, bevor die Formgebung des Werkstückes 77 beendet ist.
8. Durch weitere Aufbringung hydraulisch erzeugten Druckes wird der Kolben 74zu dem Zeitpunkt des Arbeitsablaufes betätigt, an dem die Formgebungswerkzeuge aneinandergebracht sind. Die Formgebung wird mit Hilfe des Kolbens 74 und des inneren Druckes vollendet, während sich das Werkstück 77 in das Formgebungswerkzeug hineinbewegt.
Der vorstehend beschriebene Arbeitsablauf vollzieht sich nach Aufbringung des Druckstosses stufenlos während einer kurzen Zeitspanne. Dadurch wird der Formgebungsvorgang vollzogen.
Im folgenden wird die in den Fig. 19 bis 21 gezeigte Ausführungsform beschrieben. In Fig. 19 bezeichnet 91 eine hydraulische Druckkammer, 92 einen Kanal, 93 eine innere Werkzeugdruckkammer, 94 ein Werkstück, 95 und 96 Kanäle und 97 einen Querdruckkolben. Der in der Druckkammer 91 erzeugte Druckstoss wird von dem Kanal 92 in die Kammer 93 geleitet und auf das Werkstück 94 aufgebracht. Zur gleichen Zeit wirkt der Druck auf den Querdruckkolben 97 ein, der an der Rückseite eines Formgebungswerkzeuges 102 vorgesehen ist. Die Verformung wird so durch die resultierende Kraft der inneren Presskraft und der Querpresskraft herbeigeführt. Der Anfangsdruck wird einer einen quergerichteten Druck aufbringenden Kammer 104 über eine feststehende, regelnde Bohrung 103 in einer Kolbenführung 107 zugeleitet.
Zum Zwecke der Anpassung der zu formenden Gestalt an den Formgebungsschritt werden mehrere den Querdruck einstellende Bohrungen 98, die in dem Querdruckkolben 97 angeordnet sind und stufenweise zueinander hinzugeschaltet werden, in Verbindung mit der Kammer 104 gebracht. Die Verformung wird somit durch Einstellung ihres Querdruckes vorangetrieben. In diesem Fall können z.B. die den Querdruck einstellenden und in den Querdruckkolben 97 einbringbaren Bohrungen 89 zueinander voreilend, d h. axial nebeneinander am äusseren Umfang zur aufeinanderfolgenden Beaufschlagung angeordnet sein.
Da sich das zu verformende Werkstück 94 zum Zeitpunkt der Beschickung der Vorrichtung innerhalb des Formgebungswerkzeuges 102 befindet, ist das Werkstück 94 innerhalb der Formgebungswerkzeuge nicht unbedingt durch einen quergerichteten Druck zu bewegen. Demgemäss wird ein Werkstückabschnitt (a), der nicht zur Verformung bestimmt ist, an seinem inneren und äusseren Umfang mit Druck beaufschlagt.
Dies verhindert ein Ausbeulen und Verbiegen des Werkstükkes, wenn der quergerichtete Druck auf das Werkstück 94 aufgebracht wird, der von dem Werkstück-Nachschiebeblock 100 herrührt, der über eine Verbindungsstange 99 mit dem Querdruckkolben 97 verbunden ist. Das Werkstück 94 ist mit den Formgebungswerkzeugen über den Werkstück-Nachschiebeblock 100 synchronisiert, der am Querdruckkolben 97 befestigt ist. Der Querdruckkolben 97 und die Formgebungswerkzeuge 102 sind an einer verschiebbaren Formgebungswerkzeugführung 101 angeordnet.
Ein O-Dichtangsring 105 und ein Dichtungsring 106 dienen zur Abdichtung gegen Flüssigkeitsaustritt. Zur Zeit der Aufbringung des Druckstosses wird ein Wasseraustritt mittels des Anlageabschnittes (b) zwischen dem Querdruckkolben 97 und dem Werkstück 94, das sich aufgrund des inneren Druckes aufbeult, verhindert.
Die Kolbenführung 107 ist mit einem hydraulischen Druckkanal 95 und einer Werkzeugführung 108 versehen. Die Bezugsziffer 109 kennzeichnet ein feststehendes Werkzeug, das auch dazu dient, ein verschiebbares Formgebungswerkzeug lagenmässig festzulegen.
Deformation device
The invention relates to a deformation device for deforming hollow-body or flat workpieces with means to hydraulically exert a pressure on the workpiece to be deformed perpendicular to the workpiece surface in the direction of deformation and thereby to press the workpiece to be deformed into an intended shape.
Deformation devices of this type are already known, in particular for deforming workpieces in the form of hollow bodies. In these known deformation devices, hollow body-shaped workpieces are filled with a hydraulic pressure medium, via which pressure surges are exerted on the inner wall of the workpieces. As a result of these pressure surges, the hollow body-shaped workpieces are bulged out and thus pressed into an intended shape. Since the workpieces are generally firmly clamped at their ends during this deformation process, the bulge leads to a reduction in cross section in the bulged areas.
This reduction in cross section is the result of a plastic deformation of the workpiece in the bulged areas, and in unfavorable cases, e.g. At points with an uneven structure or gas inclusions, this plastic deformation can result in cracks that make the deformed workpiece unusable. However, the reduction in cross-section per se is undesirable as it can lead to strong fluctuations in the cross-section and, moreover, in the areas of greatest stress during deformation, the smallest cross-section usually results, so that when the workpiece is used later, when the workpiece is under internal pressure the areas of greatest tension have the smallest cross-section.
The object on which the invention is based was therefore to create a deformation device of the type mentioned at the beginning with which the cross-section-reducing effect of the deformation caused by the pressure on the workpiece surface can be avoided or at least largely reduced.
According to the invention this is achieved with a deformation device of the type mentioned, which is characterized by means to the workpiece to be deformed, in addition to the pressure in the direction of deformation on the workpiece surface, essentially transversely to the middle direction of the by the pressure on the Workpiece surface caused deformation to exert compression forces and thereby at least partially compensate for the cross-section-reducing effect of the deformation caused by the pressure on the workpiece surface by a corresponding compression of the workpiece.
The present deformation device can advantageously be provided with means for intermittently generating the pressure on the workpiece surface as well as for simultaneous intermittent generation of the upsetting forces on the workpiece to be deformed, preferably in the form of a large number of successive compressive and upsetting force shocks which gradually cause the deformation of the workpiece.
In an expedient embodiment of the present deformation device, a housing connected to a hydraulic pressure surge generator is provided, and the means for exerting the upsetting forces comprise two shaping tools, which can be displaced against each other in the housing by hydraulically generated pressure, a hollow-body-shaped, preferably tubular workpiece to be deformed, held between them, wherein further means are provided for introducing the pressure medium serving to transmit the hydraulic pressure into the interior of the hollow-body-shaped workpiece to be deformed.
Another preferred embodiment of the present deformation device is characterized in that a housing connected to a hydraulic pressure surge generator and a group of shaping tools are provided and the shaping tools are arranged in the housing such that they can be moved relative to one another and preferably each consist of several segments and that the means for exercising the upsetting forces each comprise a piston on both sides of the group that can be displaced in the housing by hydraulic pressure and can be brought into engagement with the end faces of a hollow-body-shaped workpiece to be deformed, and the pistons with passages for the pressure medium used to transfer the pressure into the interior of the hollow-body-shaped workpiece to be deformed are provided.
In the preferred embodiment, the pistons can also expediently be designed as shaping tools and can be brought into engagement with the workpiece to be deformed by means of stepped shoulders provided within the pistons. Furthermore, in this preferred embodiment, at least one releasable locking device each can advantageously be provided between the housing and each shaping tool and between the housing and each piston for holding the shaping tools and piston in a specific starting position.
Furthermore, in the preferred embodiment, elastic return means can advantageously be provided between the opposite end faces of adjacent shaping tools and between the opposite end sides of one piston and the adjacent shaping tool, which are supported in recesses in the opposite end faces and which are mutually displaced when the pistons are displaced At the same time, such a displacement of the shaping tools result in gaps of equal size between the opposite end faces of adjacent shaping tools and between the opposite end faces of one piston and the adjacent shaping tool.
Instead, in the preferred embodiment, the individual shaping tools of the group of shaping tools can each be attached to one of several pistons acting in stages, and pressure medium channels can be provided for successive hydraulic pressurization of the pistons.
Another embodiment of the present deformation device is characterized in that it is for hydraulic shaping to a hydraulic impact pressure generator connectable shaping tools in the form of several inner shaping tools sliding in an outer cylindrical shaping tool, arranged at the two outer ends of the group of inner shaping tools, in which outer shaping tool slidably received and intended for the axial displacement of the two ends of a tubular workpiece, the inner shaping tools and, if necessary, the pistons are provided with projections and / or with recesses so that they can be used as a shaping tool, and the above also with locks, consisting of an extension,
a spring and a groove-shaped recess is provided in the outer shaping tool, which are located between the inner shaping tools and the outer shaping tool and between the piston and the outer shaping tool, whereby the inner shaping tools and the pistons can be fixed in their corresponding positions within the outer shaping tool , but it allowed the inner shaping tools to leave their positions in accordance with the piston movements, with at least one elastic part made of rubber, which serves to restore the inner shaping tools and recesses for receiving the part, in the outer shaping tool a channel with a channel in the channel has a discharge opening for venting the internal forming tools to the atmosphere,
and that the workpiece to be deformed is inserted into the inner shaping tools and filled with water inside, with sealing packings being provided to avoid an escape of pressure medium. What is achieved with this embodiment is that a hydraulic shock pressure can be applied to a workpiece as an internal pressure. At the same time, a shaping is achieved in that a compressive force triggered by the pistons is applied. Due to the inward feed, the otherwise usual thickness of the workpiece is greatly reduced and the shaping can be carried out easily. This embodiment is suitable for deforming a workpiece of great length, which is difficult to carry out with other methods. The internal tools are automatically held in predetermined starting positions by the locking devices and return elements.
The internal shaping tools are moved automatically during the shaping process and the deformation for an unhindered process flow. In the final stage, the internal shaping tools are brought close to one another to complete the deformation process. Thus, the axially directed pressure movement can be predetermined.
Before inserting and after removing the workpiece, the internal shaping tools are always automatically held in their predetermined position, which makes the device very easy to operate. Since the return elements do not contain metal springs, they cannot be damaged by the axial pressure force.
In a further embodiment of the present deformation device, which is used to deform a workpiece which has a section that is not to be deformed, the section is subjected to hydraulic pressure on its outer and inner circumference, whereby a reduction in the frictional resistance occurring during the deformation process is used high cross-directional pressure, ie a pressure running in the longitudinal direction of the forming tool is avoided. At the same time, the advance of the workpiece is ensured. whereby the deformation is facilitated. In addition, a weight reduction of the forming tools and the synchronization of the lateral pressure of the forming tool with the internal pressure became possible through the use of a workpiece feed block, the workpiece feed block being connected to the forming tools.
In addition, a pressure adjustment bore is provided within the piston, with the aid of which the forming tool movement, which is triggered by the transverse pressure derived from a fixed transverse pressure adjustment bore, can be adjusted in accordance with the forming tool line. Compared with known forming tools of this type, this embodiment of the present deforming device provides advantages such as the safe adjustment of the deformation amount and tool stroke, the elimination of the bulging of the workpiece, the uniformity of the molded articles and the improvement of the quality of the molded products.
The advantages of the present deformation device compared to known devices are explained in more detail below:
The conventional shaping tools are provided on the outer circumference with a guide tool which has the task of preventing the deformation of that workpiece section which is not to be deformed. In the case of short workpieces, this can be removed without difficulty, even if an internal pressure was applied to the workpiece and it was pressed onto the guide tool (due to the internal pressure). In the case of long workpieces, on the other hand, it is difficult to remove the workpiece due to the increased frictional resistance.
In the device according to the invention, the workpiece section resting against the shaping tools is very small and other sections are only exposed to the pressure, as a result of which the disadvantage described above is avoided. The device according to the invention is therefore particularly suitable for deforming workpieces of great length.
When shaping long workpieces using shaping tools with large deformation paths, a number of disadvantages arise, such as the increase in the tool weight in relation to the tool length, the unstable movement of the forming tools, which is caused by the high initial energy required to move heavy tools, the increase in inertia, the imbalance between internal and transverse pressure, with the possibility that the transverse pressure predominates, which results in unwanted bulging of the workpiece, as well as bending and deviations in shape of the manufactured objects, the reduction in quality and the exclusion of the shaping process due to cracked workpieces. The latter drawbacks are due to the imbalance between internal and external pressure.
The device according to the invention reduces the manufacturing costs for shaping tools.
For example, there are no holes with a special tolerance, the material expenditure for the shaping tool is reduced and the sliding surface of the shaping tools is shorter.
The manufacturing costs of the objects are also reduced. For example, loading and unloading is very easy. Due to the weight reduction, the energy expenditure is reduced.
The weight reduction of the shaping tools ensures an exact synchronization of the internal pressure with the piston cross pressure.
The workpiece to be deformed is safely fed to the shaping tools.
The transverse pressure is infinitely adjustable by giving the adjustment hole in the piston an appropriate design, which ensures the balance between the transverse pressure and the internal pressure. The possible degree of deformation can thus be increased.
No sliding friction is generated on the section of the workpiece that is not to be deformed. Accordingly, the
Piston pressure can be reduced and the need to increase transverse pressure, even when shaping long workpieces, is eliminated. Bending, bulging and destruction of the workpiece are thus avoided.
Due to the weight reduction of the shaping tools, there is also a reduction in the necessary working time for loading a workpiece, unloading it and preparing the shaping tools. Scratches on the outer surface of the objects are avoided, which increases their quality, because at the time of the application of the pressure surge, slippage is prevented due to the contact surface friction and the pressure applied by the workpiece to the forming tools. At this point in time, the workpiece slide block follows the workpiece movement, which also prevents the section that is not to be deformed from bulging.
The present deformation device can be used for any deformation, but it is particularly suitable for deforming a relatively long workpiece with large deformation paths to be achieved. In addition to work pieces made of metal, work pieces made of other materials such. B. be deformed from plastic with the present forming device Ver.
Using the following figures, the invention is explained in more detail below using a few exemplary embodiments.
Show it:
1 shows a longitudinal section of a first embodiment of the present device in its starting position before the shaping process,
FIG. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 in its end position after the molding process has been completed.
3 shows a longitudinal section through a second embodiment of the present device in its starting position before the shaping process,
4 shows the embodiment according to FIG. 3 in its end position after the shaping process has been completed,
FIG. 5 shows an enlarged illustration of a lock 24 for the shaping tools of the embodiment according to FIG. 3,
6, 7 show an enlarged representation of the elastic restoring means 30 for the shaping tools according to FIG. 3 in their starting position (FIG. 6) and their end position (FIG. 7),
Fig.
8 is a perspective view of a forming tool consisting of two segments and a single segment of the same for the embodiment according to FIG. 3,
9 shows a cross section of the housing 21 of the embodiment according to FIG. 3 in the plane IX-IX,
10-13 longitudinal sections of a third embodiment of the present device and its positions in various deformation stages,
14-18 are half longitudinal sections of a fourth embodiment of the present device, the individual parts of which are arranged symmetrically to the center of the shaping tools, which do not necessarily need to be radially symmetrical, FIG. 14 showing the position of the shaping tools when a workpiece to be deformed is inserted in the deformation device, FIGS. 15 to 17 different deformation stages and FIG.
18 show the final state of deformation,
19-21 are longitudinal sections of a fifth embodiment of the present deformation device, the individual parts of which are also arranged symmetrically to the center of the shaping tools, which do not necessarily have to be designed to be radially symmetrical, with FIG. 19 showing the position of the shaping tools when a workpiece to be deformed is inserted in the deformation device, FIG. 20 shows a deformation stage and FIG. 21 shows the final state of the deformation.
In FIG. 1, the shaping tools 2 intended for deforming a tubular workpiece 1 have a left and right part which are arranged displaceably within a cylindrical guide 3. The shaping tools 2 are provided on their inside in the area 4 with a step on which one end of the tubular workpiece 1 is supported. The workpiece 1 is held by support parts 5 which engage in its interior and are provided with seals 6. The support parts 5 with seals 6 are securely stored by an outer carrier 7 or a similarly designed device. Between the shaping tools 2 there is a gap 8 which is in communication with the ambient atmosphere via an opening 9. Hydraulic pressure is used as the transverse pressure force F.
For the same purpose, a hydraulically generated pressure surge with a long wavelength is also attracted. Although the pressure is applied without delay and in bursts, the water leakage can be prevented in spite of its height in that sealing packings 10 or 11 are provided within the forming tools 2. Thus, the shaping tools described above, by forcibly moving the shaping tools 2 towards one another in the direction of the workpiece 1, exert a compressive load in such a way that cross-sectional reductions or bridges caused by excessive tensile stresses are avoided, which leads to an increase in the quality of deformation. The shaping tools are able to shape workpieces with a difficult geometric design that cannot be shaped with other methods.
According to the embodiment according to FIGS. 3 to 9, the reference number 21 designates an outer shaping tool, 22 an inner shaping tool, 23 the workpiece to be deformed, 24 a locking device and 25 a piston. The interior of the outer shaping tool 21 is cylindrical. The outer circumference of the inner shaping tool 22 is equally cylindrical and the inner shaping tool 22 is inserted into the outer shaping tool 21 such that it can be moved. The inner circumference of the inner shaping tool 22 is provided with projections and / or recesses according to the shape to be produced. A conventional metal tube is provided here as the workpiece 23 to be deformed. As shown in FIG. 5, a spring 32 and a pin 31 of the lock 24 are received in a channel-shaped recess 33 of the outer shaping tool 21.
If the inner shaping tool 22 shifts with respect to the outer shaping tool 21, the extension 31 compresses the spring 32 and the pin 31 is entered into the channel-shaped recess 33. According to the number of internal shaping tools 22, arrests 24 are to be provided, namely at least one for each inner shaping tool 22. With the aid of the arrests 24, the inner shaping tools 22 are arranged along the inner circumference of the outer tool 21.
The piston 25 is provided movably along the inner circumference of the outer forming tool 21 in the direction in which the ends of the workpiece 23 are to be pressed. The pistons 25 are also equipped with detents 24. The reference number 26 denotes a closure piece for one end of the shaping tool, while 27 an identical closing piece for the other end of the shaping tool is identified, the closing piece 27 being provided with a water inlet channel 28. The closure pieces 26 and 27 are provided with recesses on their contact side with the piston 25, so that water 29 can act on most of the end face of the piston 25. The cavity within the workpiece 23 to be deformed and the water inlet channel 28 are filled with water.
A restoring element of the inner shaping tool 22 is designated by 30. As FIG. 6 shows, the resetting element 30 includes an elastic part 35 made of rubber or a similar material and a recess 36 in which the elastic part 35 is received. At least one restoring element 30 is provided between the opposite end faces of the inner shaping tools 22 and between the corresponding end faces of the outermost inner shaping tools 22 and the pistons 25. If the pistons 25 are moved inward from both sides, the elastic part 35 of the restoring element 30 is compressed, as shown in FIG. 7, and thus generates a force to return the piston 25 to the position shown in FIG.
37 denotes a channel with an opening opening into it, through which the air within the inner shaping tool 22 can escape into the atmosphere. Before the deformation process is initiated, the inner shaping tools 22 are set at a distance from one another by means of the restoring elements 30 and are held in their predetermined positions by the detents 24, as shown in FIG. 3. As illustrated in FIG. 4, after the deformation process has been completed, they are brought into contact with one another.
The inner shaping tool 22 is divided into two or more segments for removing the workpiece 23. However, it is preferred that the internal forming tool 22 be configured as shown in Figure 8 to prevent separation of the segments. An example of the overall with 37 designated channel and opening, which are in connection with the environment, is shown in FIG. 9. In FIG. 3, a packing is designated with 38, which can consist of an O-ring or a metallic piston ring and which designed to eliminate water leakage. The pack is inserted within a puncture. The outer shaping tool 21, the locking piece 26 and the locking piece 27 are then connected to one another by means of bolts in such a way that they can also be separated from one another again if necessary.
The piston 25 is provided on its inside with projections and / or recesses as required so that the piston 25 can be used as a shaping tool in the same way as the inner shaping tool 22 (see FIG. 3).
The shaping tools described above work as follows:
First, the workpiece 23 is inserted into the internal forming tool 22 as shown in FIG. 3. The closure pieces 26 and 27 are then firmly connected to the external shaping tool 21. The water inlet channel 28 and the interior of the workpiece 23 are then filled with water 29. The water inlet channel 28 is then connected to a hydraulic surge generator (not shown). A high pressure supplied by the generator is then transmitted to the water 29, as a result of which the workpiece 23 is driven outwards. At the same time, the piston 25 is driven inward from the outside, whereby the workpiece 23 is compressed in the axial direction. As a result, the workpiece 23 is brought into a shape that corresponds to the shape of the internal forming tools 22.
The cross-sectional reductions of the workpiece 23 caused by the shaping are eliminated by the subsequent conveying, triggered by the axial compression, whereby any possibility of extreme cross-sectional reductions and tearing of the workpiece 23 is avoided. Thus, the shaping can be done easily. During the above work sequence, the pins 31 of the detents 24 of the pistons 25 come out of engagement with the channel-shaped recess 33 due to the high axial compression force, the elastic parts 35 of the restoring element 30 are compressed, and the internal shaping tools 22 approach one another. After completion of the deformation process, the inner shaping tools 22 are brought into contact with one another, as FIG. 4 shows.
The air inside the inner shaping tools 22 is vented to the atmosphere via the groove and recess designated overall by 37.
Then, the closure piece 26 is removed, and the inner forming tools 22 are taken out of the outer forming tool 21 together with the workpiece 23. Each pin 31 should preferably, as shown in Fig. 5, be provided with a rear end portion which prevents falling out of the channel 33 while the above process is being performed.
Then the inner shaping tools 22 and a new workpiece 23 are inserted into the outer shaping tool 21. As shown in FIG. 3, the inner shaping tools 22 are automatically brought into their starting position by the detents 24 and the resetting rubbers 30. The leakage of hydraulic medium is prevented by the packing 38. In the embodiment shown in FIGS. 10 to 13, 41 denotes a hydraulic pressure chamber, 41 denotes a plunger, 43 denotes a channel, 44 denotes an inner tool chamber and 45 denotes another conduit or passage. The pressure surge generated by driving the ram 42 into the hydraulic pressure chamber 41 continues via the channel 43 into the inner tool chamber 44.
On the other hand, the pressure set by a piston reducing valve 51 is conducted from the channels 43 and 45 into a rear chamber 47 of an A-piston 46, whereby a pressure running in the transverse direction is exerted on the workpiece 48. For this case, the A-piston 46 is equipped with a front chamber 52 which is open to the atmosphere. An internal and transverse pressure is then applied to the workpiece 48, whereupon the workpiece 48 changes to the state shown in FIG. This means that as soon as the A piston 46 has completed its movement, the rear chamber 47 of the A piston 46 is brought into communication with the rear chamber 53 of the B piston 56 via channels 54 and 55. The hydraulic pressure is thus transmitted to the B piston 56.
Internal shaping tools 57 and 58, which are provided on the front of the B piston 56, perform sliding movements synchronously with the movement of the B piston 56, hold the workpiece 48 on both sides and deform the workpiece 48 into the desired shape by means of the pressure. Thereafter, as shown in Fig. 12, internal forming tools 60 and 61, which are arranged on the front of a C-piston 59, D-piston 62 and A-piston 46 slide to the center by the amount that corresponds to the displacement of the B piston 56 corresponds. As soon as the B piston 56 has completed its movement, the rear chamber 47 of the A piston 46 is brought into communication with the rear chamber 63 of the C piston 59 via a channel 64, as FIG. 13 shows. Therefore, the C piston 59 performs the same movement as the B piston 56 to cause the deformation. The B piston 56 does not move here.
After the movement of the C piston 59 is completed, a passage introduced into the rear chamber 47 of the A piston 46 is communicated with a rear chamber 66 of the D piston 62, whereupon the D piston is 62 moved in the direction of the tool centers. After the displacement of the D-piston 62 has been completed, the deformation of the workpiece 48 is complete. The reference number 49 designates an external shaping tool, 50 a closure piece, and recesses for locking springs are identified by 67, 68 and 69, which are necessary for resetting the shaping tools.
The embodiment according to FIGS. 14 to 18 is explained below:
According to FIG. 14, the embodiment has a pressure chamber 71, a channel 72 and a pressure chamber 73 provided in the tool. A piston 82 for a molding tool is arranged between the pressure chamber 71 and the inner pressure chamber 73. The piston 82 has a large diameter portion 82a and a small diameter portion 82b. The inner diameter D1 and the outer diameter D2 of the section 82a are selected such that they can be fitted into a part 84. The small diameter portion 82b at the other end of the forming tool piston 82 is inserted into a workpiece 77. The two sections 82a and 82b are designed to form a water passage 82c which can be connected to a hydraulic surge pressure generator, not shown.
A forming tool 80 is firmly connected to the piston 82 by means of screws (not shown) or similar fastening means. At one end, the shaping tool 80 is multi-stepped on its outer circumference, namely identical to the large-diameter section 82a, and it has an inner diameter into which the outer diameter of the workpiece 17 can be fitted. A stepped transverse pressure piston 74 intended to receive an end of workpiece 77 is slidably received on piston 82 and in forming tool 80. A rear chamber 75 of the transverse pressure piston 74 communicates with the channel 72 via a throttle 76. As a result, the hydraulic pressure specified in the pressure chamber 71 is conducted via the channel 72 into the inner pressure chamber 73 and applied to the workpiece 77.
At the same time, the hydraulically generated pressure surge, influenced by the throttle 76, is applied to the rear chamber 75 of the piston 74 which acts on the workpiece in the transverse direction and which is arranged on the transverse side of the workpiece 77. When the pressure is applied to the end of the workpiece 77, the workpiece is under internal and transverse pressure and, as shown in FIG. 15, is deformed. The forming tool 80 is held in place here, since no pressure is exerted on it. The piston 74 is activated by the pressure surge, and the rear chamber 75 of the piston 74 is brought into communication with a chamber 78 on the transverse side of the forming tool via a channel 79 which has previously been designed according to the deformation conditions.
For example, the working position has been determined at the distance l shown in FIG.
Only when the chamber 78 on the transverse side of the piston is pressurized does the forming tool 80 begin to slide. The individual shaping tools 80 slide towards the center of all shaping tools, see the working position according to FIG. 16, the workpiece 77 being deformed by the piston 74, which applies the workpiece transverse pressure, and by the internal pressure.
Next, a rear chamber 81 of the piston 82, which is connected to the forming tool 80, is connected by means of a pressure channel 83. The forming tool 80 is pressurized and continues to slide toward the center of the forming tools. The deformation shown in FIG. 18 is thus achieved by the resulting pressure of the pressure generated by the workpiece transverse pressure piston 74 and the hydraulically generated pressure surge. In this case, the channel 83 is arranged according to the desired shape. In the last shaping stage, the shaping tool 80 is fixed and the channel 83 is not used, whereas the full surface pressure is used in order to have the pressure available to absorb the reaction force.
For example, the position of the pressure channel 83 is determined by the distance 12 or 12, as shown in FIG. 15. Figure 12 shows the distance from the surface of the piston 82 for the forming tool to the channel 83 made in the projection 84a of the body. The fitting length of the piston 82 with the projection 84a is designated by 13. Their ratio should be determined as follows: 11 12, 13 <full stroke.
The following describes the movement of each individual part of the embodiment described above:
1. If the workpiece 77 is not completely inserted into the forming tool, the workpiece transverse pressure piston 74 applies a transverse pressure to the workpiece 77 until the workpiece 77 is inserted accordingly. (Since the forming tool 80 is not pressurized during this process step, it does not move and is held in place).
2. Should the forming tool 80 slide in front of the piston 74, the channel 79 is blocked by the piston 74 and the forming tool 80 is brought to a standstill in this position.
3. When pressure is applied to the piston 74 and the forming tool 80 as shown in 2, the piston 74 tends to move forward. As a result of this movement of the piston 74, the forming tool 80 absorbs the reaction force. However, since the chamber 78 is closed on the transverse side of the forming tool 80, the pressure is increased by itself due to the slight backward movement of the forming tool 80. The pressure adjusts itself and the piston 74 is forced to move forward. The above-mentioned movement sequences can be influenced by adjusting the pressure in the chamber 78 on the transverse side of the forming tool 80.
4. When the piston 74 moves forward, the channel 79 is connected and pressure is applied to the chamber 78, causing the deformation to occur.
5. After the deformation has progressed, the shaping is driven forward by the pressure that has been set when more shaping tool pressure is necessary (reaction force due to internal pressure) and by the pressure on the rear chamber 81 of the piston 82.
6. If the shaping tools are advanced further, the pressure conducted through the pressure channel 83 is converted in the final stage into the full surface pressure in order to overcome the internal deformation pressure. In this way, the forming tools 80 are brought close to one another.
7. As FIG. 17 shows, the pressure required for the shaping tools 80 for shaping is set higher than that of the workpiece transverse pressure piston 74. The shaping tools 80 are therefore moved forward and brought close to one another before shaping the workpiece 77 is completed.
8. Further application of hydraulically generated pressure will actuate piston 74 at the time in the operation that the forming tools are brought together. The shaping is completed with the aid of the piston 74 and the internal pressure as the workpiece 77 moves into the shaping tool.
The workflow described above takes place continuously over a short period of time after the pressure surge has been applied. This completes the shaping process.
The embodiment shown in Figs. 19 to 21 will now be described. In Fig. 19, 91 denotes a hydraulic pressure chamber, 92 a channel, 93 an inner tool pressure chamber, 94 a workpiece, 95 and 96 channels, and 97 a transverse pressure piston. The pressure surge generated in the pressure chamber 91 is conducted from the channel 92 into the chamber 93 and applied to the workpiece 94. At the same time, the pressure acts on the transverse pressure piston 97, which is provided on the rear side of a forming tool 102. The deformation is brought about by the resulting force of the internal pressing force and the transverse pressing force. The initial pressure is fed to a chamber 104 applying a transverse pressure via a fixed, regulating bore 103 in a piston guide 107.
For the purpose of adapting the shape to be shaped to the shaping step, a plurality of bores 98 which adjust the transverse pressure and which are arranged in the transverse pressure piston 97 and are gradually connected to one another are brought into connection with the chamber 104. The deformation is thus promoted by adjusting its transverse pressure. In this case e.g. the bores 89 which adjust the transverse pressure and which can be introduced into the transverse pressure piston 97 lead one another, ie. be arranged axially next to one another on the outer circumference for successive application.
Since the workpiece 94 to be deformed is located within the shaping tool 102 at the time the device is loaded, the workpiece 94 does not necessarily have to be moved within the shaping tools by means of transverse pressure. Accordingly, a workpiece section (a) that is not intended to be deformed is subjected to pressure on its inner and outer circumference.
This prevents buckling and bending of the workpiece when the transverse pressure is applied to the workpiece 94, which comes from the workpiece feed block 100, which is connected to the transverse pressure piston 97 via a connecting rod 99. The workpiece 94 is synchronized with the forming tools via the workpiece feed block 100, which is fastened to the transverse pressure piston 97. The transverse pressure piston 97 and the molding tools 102 are arranged on a displaceable molding tool guide 101.
An O-sealing ring 105 and a sealing ring 106 serve to seal against leakage of liquid. At the time the pressure surge is applied, water leakage is prevented by means of the contact section (b) between the transverse pressure piston 97 and the workpiece 94, which bulges due to the internal pressure.
The piston guide 107 is provided with a hydraulic pressure channel 95 and a tool guide 108. The reference number 109 denotes a stationary tool which also serves to position a displaceable shaping tool.