DD150701A1

DD150701A1 - INTERMEDIATE FOR A HEXAGON SCREW OR NUT WITH A PAD

Info

Publication number: DD150701A1
Application number: DD22016580A
Authority: DD
Inventors: Helmut Roeder; Werner Poeppl; Michael Winkler
Original assignee: Helmut Roeder; Werner Poeppl; Michael Winkler
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1981-09-16
Also published as: GB2073076A; JPS56154242A; DE3045152A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zwischenform fuer eine Sechskantschraube oder -mutter mit Auflagebund, aus der in der folgenden Bearbeitungsstufe die Endform der Schraube oder Mutter entsteht. Es ist das Ziel der Erfindung, Flanschschrauben oder Muttern mit scharfkantig geformten Sechskantecken ohne Anwendung zusaetzlicher Umformstufen mit relativ geringen bezogenen Umformkraeften herzustellen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer fuer die Umformung zum Sechskant mit Auflagebund notwendigen Zwischenform und eines fuer deren Weiterverarbeitung geeigneten Formwerkzeuges. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die geometrische Form eines Kegelstumpfes oder einschaligen Rotationshyperboloids, der eine in Richtung zur spaeteren Auflageflaeche der Endform staendige Durchmesservergroeszerung bis zum maximalen Zwischenformdurchmesser aufweist, an den sich eine kegelstupfartige Schraege bis zum Erreichen einer Zwischenformhoehe anschlieszt. Das Wesen der Erfindung besteht weiterhin in der konstruktiven Ausbildung der Innenflaeche eines Formstempels. Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Normteileindustrie.The invention relates to an intermediate form for a hexagon bolt or nut with support collar from which the final shape of the screw or nut is formed in the following processing stage. It is the object of the invention to produce flange bolts or nuts with sharp-edged hexagon corners without the use of additional forming steps with relatively low related forming forces. The object of the invention is to provide a necessary for forming the hexagon with support collar intermediate form and suitable for their further processing mold. The invention is characterized by the geometrical shape of a truncated cone or a single-walled hyperboloid of revolution, which has a diameter enlargement in the direction of the later support surface of the final mold up to the maximum intermediate mold diameter, to which a conical-shaped screw connects until an intermediate mold height is reached. The essence of the invention continues in the structural design of the inner surface of a forming die. Field of application of the invention is the standard parts industry.

Description

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Titel der ErfindimgTitle of Invention

Zwischenform für eine Sechskantschraube oder -mutter mit AuflagebundIntermediate form for a hexagon bolt or nut with support collar

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwischenform zur Weiterverarbeitung zu einer Sechskantschraube oder -mutter mit Auflagebund, insbesondere Planschschraube, einschließlich des Formwerkzeuges zur Herstellung der Endform.The invention relates to an intermediate mold for further processing into a hexagonal screw or nut with support collar, in particular a countersunk screw, including the molding tool for producing the final shape.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, bei Planschschrauben-den Sechskantkopf mit Plansch, ausgehend von einer zylindrischen Zwischenform durch Stauchen zu erzeugen (Michler, K. W.: Wirtschaftliche Fertigung von Schrauben, Draht, Coburg 23 (1972) 5 S. 250 - 253). Die zylindrische Zwischenform, aus der der Planschschraubenkopf gestaucht wird, besitzt einen etwas kleineren Durchmesser als die zu stauchende Schlüsselweite. Pur eine gute Ausformung des Sechskantes sind beim Stauchen äußerst hohe bezogene Kräfte erforderlich. Die hohen bezogenen Kräfte bewirken, daß die beanspruchten Werkzeugelemente bereits nach kurzer Verwendung unbrauchbar werden. Bei nicht genügend hohen bezogenen Kräften werden die Sechskantecken nur ungenügend ausgeformt. Dadurch kommt es zu einer Herabsetzung des möglichen Anzugsdrohrnomentes. Außerdem stellen die ungenügend ausgeformten Sechskantecken eine Unfallquelle dar, da der Schraubenschlüssel leicht abrutschen kann·Characteristic of the known technical solutions It is known, in the case of splines, to produce the hexagonal head with churning, starting from a cylindrical intermediate mold by upsetting (Michler, KW: Economical Production of Screws, Wire, Coburg 23 (1972) 5 p. 250-253) , The cylindrical intermediate shape, from which the face screw head is compressed, has a slightly smaller diameter than the key width to be compressed. Purely a good shape of the hexagon extremely high forces are required when upsetting. The high related forces cause the claimed tool elements become unusable after a short use. If the forces involved are not high enough, the hexagonal corners will be insufficiently formed. This leads to a reduction of the possible tightening torque. In addition, the insufficiently formed hexagonal corners represent an accident source, since the wrench can easily slip ·

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Nach anderen bekannten Verfahren wird, ausgehend von zylindrischen Zwischenformen, das Sechskant in einer zusätzlichen Stufe durch Reduzieren oder Stauchen vorgeformt und in einer weiteren Stufe'die Endform durch Stauchen des Sechskantes und des !Flansches fertiggeformt (Sieber, K·: Grundlagen für den Entwurf von Werkzeugsätzen zum Kaltpressen von Formteilen, vorzugsweise auf Mehrstufenpressen, Draht, Coburg 17 (1966) 4 S. 196 - 205). Außer der Notwendigkeit einer zusätzlichen Umformstufe und der lagegesicherten Übergabe von der Vor- zur Fertigformung des Sechskantes liegen hier die gleichen Nachteile wie beim Stauchen von Flanschschrauben aus einer zylindrischen Zwischenform in einer Umformstufe vor.According to other known methods, starting from cylindrical intermediate forms, the hexagon is preformed in an additional step by reducing or swaging, and in a further step the final shape is formed by swaging the hexagon and the flange (Sieber, K.) Tool sets for cold pressing of moldings, preferably on multi-stage presses, wire, Coburg 17 (1966) 4 pp. 196-205). Apart from the need for an additional forming stage and the position-assured transfer from pre-to finished molding of the hexagon, the same disadvantages as in the upsetting of flange bolts from a cylindrical intermediate form in a forming stage are present here.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, Flanschschraubenköpfe durch Fließpressen aus einer zylindrischen Zwischenfcrm, deren Durchmesser gleich dem Flanschdurchmesser ist, zu erzeugen (DE-PS 1022 882). Nachteil dieses Verfahrens ist eine starke Gratbildung an der Auflagefläche des Flansches und das Einziehen des Schraubenschaftes in den Flanschschraubenkopf, welches zu einer Ringfalte am Übergang vom Schaft zum Flansch führt· Die Ringfalte mindert die Verwendungseigenschaften der Flanschschraube. Außerdem wurde vorgeschlagen, ausgehend von einer zylindrischen Zwischenform mittels eines Hohlstempels, der einen Einlaufkegel besitzt, Schraubenköpfe und Muttern mit Auflagebund mit konvexen und konkaven Bögen anstelle des Sechskantes herzustellen (DE-OS 1625 467, DE-AS 1728 574). Für die Herstellung von Sechskantschrauben mit Auflagebund ist dieses Verfahren nicht anwendbar.It has also been proposed to produce flange screw heads by extrusion from a cylindrical intermediate layer whose diameter is equal to the flange diameter (DE-PS 1022 882). Disadvantage of this method is a strong burr formation on the bearing surface of the flange and the retraction of the screw shaft in the flange screw head, which leads to a ring fold at the transition from the shaft to the flange · The annular fold reduces the use properties of the flange screw. It has also been proposed, starting from a cylindrical intermediate form by means of a hollow die, which has an inlet cone, screw heads and nuts with support collar with convex and concave arcs in place of the hexagon (DE-OS 1625 467, DE-AS 1728 574). For the production of hexagon bolts with support collar this method is not applicable.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, Flanschschrauben oder -muttern mit scharfkantig geformten Sechskantecken ohne Anwendung zusätzlicher Umformstufen mit relativ geringen "bezogenen Umformkräften herzustellen.It is the object of the invention to produce flange bolts or nuts with sharp-edged hexagon corners without the use of additional forming steps with relatively low forming forces.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer für die Umformung zum Sechskant mit Auflagebund notwendigen Zv/ischenform und eines für deren Weiterverarbeitung geeigneten Formwerkzeuges in Abhängigkeit der geometrischen Gestaltung und der Abmessungen der Zwischenform von der Endform.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a mold required for forming the hexagon with support collar and a mold suitable for its further processing as a function of the geometric design and the dimensions of the intermediate mold of the final mold.

Die technischen Ursachen der Mangel ungenügend ausgeformter Sechskantecken der beschriebenen bekannten Lösungen sind in den beim Stauchen bzw. Formpressen kreiszylindrischer Zwischenformen in Sechskante vorliegenden Fließbedingungen und Spannungszuständen begründet. Je geringer die bezogenen Umformkräfte sind, um so weniger scharfkantig werden die Ecken ausgeformt. Je höher die bezogenen Umformkräfte sind, um so geringer sind die Werkzeugstandmengen·The technical causes of the lack of insufficiently formed hexagonal corners of the known solutions described are due to the flow conditions and stress states present in the compression and compression of circular-cylindrical intermediate shapes in hexagonal edges. The lower the forming forces are, the less sharp-edged the corners are formed. The higher the related forming forces, the lower the tool life quantities ·

Bei der bekannten Lösung "Fließpressen des Flanschschraubenkopfes" ist das Überschreiten der Verfahrensgrenzen notwendig. Darin liegt die technische Ursache der starken Gratbildung und des Einziehens des Schraubenschaftes in den Flanschschraubenkopf (Trichterbildung) begründet , wodurch eine Ringfalte entsteht, die die Verwendungseigenschaften der Flanschschraube herabsetzt.In the known solution "extruding the Flanschschraubenkopfes" exceeding the process limits is necessary. This is the technical cause of the strong burr formation and the retraction of the screw shaft in the Flanschschraubenkopf (funneling) justified, whereby an annular fold is formed, which reduces the use characteristics of the flange screw.

Die Ulentanwendbar Ice it der Herstellung von Sechskantschrauben mit Auflagebund nach der DE-OS 1625 467 liegt in der anders gestalteten Schraubenkopfform begründet.The Ulentanwendbar Ice it the production of hexagon screws with support collar according to DE-OS 1625 467 is due to the differently shaped screw head shape.

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Der Versuch, Sechskantschrauben nach diesem Verfahren herzustellen, führt zu ungewollten Deformationserscheinungen (Überlappungen, Risse, Grat). Das Wesen der Erfindung besteht in der geometrischen Gestaltung der Zwischenform als Kegelstumpf oder einschaliger Rotationshyperboloid, der eine in Richtung zur späteren Auflagefläche der Endform ständige Durchmesservergrößerung bis zum maximalen Zwischenformdurchmesser aufweist. An den maximalen Zwischenformdurchmesser schließt sich eine kegelstumpfartige Schräge bis zum Erreichen einer Zwischenformhöhe an, wobei die Zwischenformhöhe kleiner als die Endformhöhe ist. Der Zwischenformdurchmesser der äußeren Stirnseite der Zwischenform entspricht oder zumindest annähernd dem Eckenmaß des fertig gepreßten Sechskantes. Das Formwerkzeug zur Weiterbearbeitung der Zwischenform zur Endform besteht bekannterweise aus Formstempel und Matrize. Der Formstempel weist einen einer Aussparung in der Matrize entsprechenden Ansatz auf, dessen Innenfläche in Richtung Sechskantfläche in Abhängigkeit von der Zwischenform als Übergangskegel ausgebildet ist· Der Kegelwinkel des Übergangskegels liegt vorwiegend in einem Bereich von 55 bis 80°.Attempting to produce hexagon screws using this method leads to unwanted deformation phenomena (overlaps, cracks, burrs). The essence of the invention consists in the geometric configuration of the intermediate form as a truncated cone or einschaliger Rotationshyperboloid having a continuous towards the later bearing surface of the final shape diameter increase to the maximum intermediate molding diameter. The maximum intermediate molding diameter is followed by a frusto-conical slope until it reaches an intermediate molding height, the intermediate molding height being smaller than the final molding height. The intermediate molding diameter of the outer end face of the intermediate mold corresponds or at least approximately to the corner dimension of the finished pressed hexagon. The mold for further processing of the intermediate form to the final shape is known to consist of forming die and die. The forming punch has a projection corresponding to a recess in the die, whose inner surface is designed as a transition cone in the direction of the hexagonal surface as a function of the intermediate shape. The cone angle of the transition cone lies predominantly in a range of 55 to 80 °.

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Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment

In der Zeichnung zeigen: Pig. 1 - das Formwerkzeug mit Ausgangsform vor dem In the drawing show: Pig. 1 - the mold with initial shape before

Pressen der Zwischenform Pig. 2 - das Formwerkzeug mit Zwischenform nach demPressing the intermediate form Pig. 2 - the mold with intermediate form after the

Pressen Fig. 3 - das Formwerkzeug mit Zwischenform vor dem FertigpressenPressing Fig. 3 - The mold with intermediate form before the final pressing

Fig. 4 - das Formwerkzeug mit Endform nach dem FertigpressenFig. 4 - the mold with final shape after the final pressing

Eine in bekannter Weise durch Stauchen, Fließpressen oder Reduzieren erzeugte Ausgangsform 1 (Fig. 1) des Rohlings wird im ersten Verfahrensschritt des Umformprozesses durch den Arbeitshub eines Formstempels 2 und einer Matrize 3 so weit umgeformt, daß infolge der im Formstempel 2 und in der Matrize 3 eingearbeiteten Gravuren eine Zwischenform 4 entsteht (Fig. 2). Die geometrische Gestaltung der Zwischenform 4 ist Voraussetzung für die im folgenden Verfahrensschritt zu erzeugende Endform 5 (Fig. 4)j die mittels Arbeitshub eines FormstempeIs 6 und einer Matrize 7 durch einen überlagerten Reduzier-Stauch-Vorgang erzielt wird. Merkmale der erfindungsgemäßen Zwischenform 4 bestehen darin, daß die geometrische Gestaltung derselben einem einschaligen Rotationshyperboloid entspricht, der eine in Richtung zum Schaft 8 des Schraubenbolzens ständige Durchmesservergrößerung aufweist. An den maximalen Zwiechenformdurchmesser ΐ>2 der Zwischenform 4 schließt sich eine kegelstumpfartige Schräge 9 als Übergang zum Schaft 8 des Schraubenbolzens bzw. zu einem schaftseitigen Zwischenformdurchmesser D3.an.A starting shape 1 (FIG. 1) of the blank produced in a known manner by upsetting, extruding or reducing is so far transformed in the first step of the forming process by the working stroke of a forming punch 2 and a die 3 that due to the in the forming die 2 and in the die 3 incorporated engravings an intermediate form 4 is formed (Fig. 2). The geometric configuration of the intermediate form 4 is a prerequisite for the final form 5 (FIG. 4) to be produced in the following method step, which is achieved by means of a working stroke of a shaping element 6 and a die 7 by a superimposed reduction-upsetting process. Features of the intermediate form 4 according to the invention are that the geometric configuration of the same corresponds to a single-shell Rotationshyperboloid having a constant in the direction of the shaft 8 of the screw bolt diameter increase. At the maximum Zwiechenformdurchmesser ΐ> 2 of the intermediate mold 4, a truncated cone-like slope 9 closes as a transition to the shank 8 of the bolt or to a shank-side Zwischenformdurchmesser D3.an.

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Der Zwischenformdurchmesser D1 der Stirnseite 10 der Zwischenstufe 4 entspricht dem Eckenmaß des fertig gepreßten Sechskantes der Endform 5 der Planschschraube und ist in Abhängigkeit von der Schlüsselweite S dimensioniert.The intermediate shape diameter D1 of the end face 10 of the intermediate stage 4 corresponds to the corner dimension of the finished pressed hexagon of the final shape 5 of the tapping screw and is dimensioned as a function of the key width S.

Pur die Weiterverarbeitung der Zwischenform 4 im zweiten Verfahrensschritt ist der Formstempel 6 entsprechend einer in der Matrize 7 vorgesehenen Aussparung 11 mit einem Ansatz 12 versehen, der in die Aussparung 11 beim Preßvorgang teilweise eindringt. In Abhängigkeit von der Zivischenstufe 4 ist die Innenfläche des Formstempels 6 in Richtung Sechskantfläche 13 als Übergangskegel 14 ausgebildet. Der Basisdurchmesser D4 des Übergangskegels 14 ist in Abhängigkeit von der Schlüsselweite S dimensioniert. Der Kegelwinkel Q^ des Übergangskegels 14 liegt vorwiegend in einem Bereich von 55 bis 80°.Pur further processing of the intermediate form 4 in the second step, the forming die 6 is provided according to a provided in the die 7 recess 11 with a projection 12 which partially penetrates into the recess 11 during the pressing process. Depending on the civil level 4, the inner surface of the forming punch 6 is formed in the direction of the hexagonal surface 13 as a transition cone 14. The base diameter D4 of the transition cone 14 is dimensioned as a function of the key width S. The cone angle Q ^ of the transition cone 14 is predominantly in a range of 55 to 80 °.

Entsprechend der Geometrie der Zwischenform 4 und der zu erreichenden Endform 5 sind Formstempel 2, 6 und Matrize 3> 7 ausgebildet. Die Abmessungen für diese Geometrie sind in Abhängigkeit von den Schraubenabmessungen festgelegt. Die für die Abmessungen der Endform 5 bedingten funktioneilen Zusammenhänge kommen in folgenden Beziehungen zum Ausdruck.Corresponding to the geometry of the intermediate form 4 and the final shape 5 to be achieved, shaping dies 2, 6 and die 3> 7 are formed. The dimensions for this geometry are determined depending on the screw dimensions. For the dimensions of the final form 5 related functional relationships are expressed in the following relationships.

D1, D4 =D1, D4 = ff (s)(S) ) Oy) Oy D1D1 >> S,S, D4D4 >> SS D2D2 ff (DP(DP D2)D2) D2D2 DP,DP, D2D2 >> SS D3D3 ff Cd',CD', d,<£)d, <£) D3D3 d .d. • ·• · D2D2 HzHz ff (H,(H, , D2), D2) Hshs << HH ff (D1(D1 RR >> 0,50.5 SS

Das Ausstoßen der Zwischenform 4 und Endform 5 erfolgt durch an sich bekannte matrizen- und stempelseitige Ausstoßer 15,.16, 17·The ejection of the intermediate mold 4 and end mold 5 is effected by known matrizen- and punch-side ejector 15, .16, 17 ·

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Die im Ausführungsbeispiel "beschriebene geometrische Gestaltung der Zwischenform 4 als einschaliger Rotationshyperboloid ist bei kleinen Kopfhöhen auch als Kegelstumpf möglich. .The geometrical design of the intermediate form 4 described in the exemplary embodiment as a single-shell hyperboloid of revolution is also possible as a truncated cone for small head heights.

Die für die Planschschraube gemäß Ausführungsbeispiel beschriebene Ausbildung der Zwischenform und des Formwerkzeuges ist analog auch für die Herstellung einer Planschmutter zutreffend.The design of the intermediate mold and of the molding tool described for the splined screw according to the embodiment is analogous also true for the production of a flat nut.

Claims

2 2 O ί 6 5

invention claim

1 · Intermediate form for a hexagon bolt or nut with support collar, from which the final shape of the screw or nut is produced in the following processing stage, characterized by the geometric shape of a truncated cone or a single-walled hyperboloid of revolution, which is continuous towards the later contact surface of the final form (5) Diameter enlargement to the maximum Zwischenformdurchmesser (D2), followed by a frusto-conical slope (9) adjoins reaching an Zwischenformhöhe '(Hz), which is smaller than the final forming height (H), wherein the Zwischenf ormdurchmesser (Dj) the outer end face (10) the intermediate shape (4) corresponds to the corner of the finished pressed hexagon or approximately this.

2. mold, consisting of forming die and die, for further processing of the intermediate form according to item 1, wherein the forming die according to a recess in the die has a lug, characterized in that the inner surface of the projection (12) of the punch (6) in the direction of hexagonal surface (13) is formed as a transition cone (14) depending on the intermediate shape (4), wherein the cone angle (Cki) of the transition cone (14) is predominantly in a range of 55 to 80 °.

For this. ^ /. "Pages drawings