DD200556A1 - Verfahren zur innenprofilherstellung in abgesetzten hohlpressteilen durch vorwaertsfliesspressen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung eines aeuszeren Absatzes und eines axialsymmetrischen Innenprofils durch Vorwaertsflieszpressen von hohlzylindrischen Werkstueckvorformen aus umformbaren metallischen Werkstoffen in einer Werkzeuganordnung bestehend aus einer Matrize, welche gleichzeitig als Aufnahme fuer die Werkstueckvorform dient und eine entsprechend dem herzustellenden Auszenabsatz dimensionierte Flieszschulter besitzt, einem Profildorn und einem diesen umschlieszenden Ringstempel sowie einem gleichzeitig als Ausstoszer verwendeten Gegenstempel. Um die Fertigstellung des Auszenabsatzes und die vollstaendige Ausbildung des Innenprofils in einer Preszoperation zu gewaehrleisten, wird erfindungsgemaesz der Profildorn stirnseitig angeschraegt und der Innendurchmesser der Werkstueckvorform so festgelegt, dasz der eindringende Profildorn eine Vorformung des Innenprofils bewirkt, waehrend die Fertigformung des Innenprofils zugleich mit der Erzeugung des Auszenabsatzes durch die Flieszschulter der Matrize bewirkt wird und waehrend des gesamten Preszvorgangs ueber den Gegenstempel eine Gegenkraft auf den ausgepreszten Werkstueckabschnitt ausgeuebt wird. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung von auszen abgesetzten Hohlteilen mit axialsymmetrischem Innenprofil wie Keilnaben.

Description

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Verfahren zur Innenprofilherstellung in abgesetzten Hohlpreßteilen durch Vorwärtsfließpressen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Innenprofilen in außen, vorzugsweise einseitig abgesetzten hohlen Preßteilen aus umformbaren metallischen Werkstoffen, die im Bereich des verringerten Außendurchmessers ein axialsymmetrisches Innenprofil aufweisen, wie z. B. von Keilnaben, durch Vorwärtsfließpressen auf mechanischen oder hydraulischen Pressen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist, daß beim Vorwärtsfließpressen, aber auch beim Reduzieren oder Abstreckziehen einer hohlzylindrischen Werks tile kv orf orm mit oder ohne Boden durch Verwendung eines profilierten Innenwerkzeuges gleichzeitig eine einseitige Verringerung des Außendurchmessers und die Erzeugung eines axialsymmetrischen Innenprofils realisiert wird. Allen hierzu bekannten Verfahrensvarianten ist gemeinsam, daß die hohlzylindrische Werkstlickvorform auf einen als Innenwerkzeug dienenden Profildorn aufgenommen wird, dessen größter Außendurchmesser im Profilbereich mindestens um das erforderliche Einlegespiel kleiner ist als der Innendurchmesser der Werkstückvorform, und gemeinsam mit diesem durch die sich verengende öffnung einer ringförmigen Matrize gepreßt bzw. gezogen

wird. Verfahrensunterschiede bestehen hinsichtlich der

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Krafteinleitung, welche beim Vorwärtsfließpressen und Eeduzieren über die von der Matrize abgewandte Stirnfläche der Werks tu c lev or form und beim Abstreckziehen über die matrizenseitige Bodenfläche der in diesem Falle napfförmigen Werkstückvorform erfolgt. Ferner bestehen Unterschiede hinsichtlich der Ausbildung der Matrize, welche beim Vorwärtsfließpressen die eingelegte Werkstückvorform in ihrer vollen Höhe umschließt, während dies beim Reduzieren und Abstreckziehen nicht der Fall ist. Bei dem durchgeführten Preßvorgang entsteht in allen Fällen einseitig ein äußerer Absatz, wobei der verdrängte Werkstoff teils in Längsrichtung abfließt und teils die Außenkontur des Profildornes ausfüllt. Bei dieser Verfahrensweise ergibt sich auf Grund des nicht zwangsläufigen Werkstoffflusses der TSfachteil, daß in -der Regel zumindest in der Anfangsphase des Preßvorganges und häufig, vor allem bei dickwandigen Teilen, auch im weiteren Verlaufe des Preßvorganges, nicht die volle Profilhöhe erreicht wird. Dadurch wird die vollständige Ausbildung des Innenprofils am Werkstück in der Regel nur in mehreren, aufeinanderfolgenden Umformoperationen, das heißt durch mehrfache Anwendung eines oder mehrerer der genannten Verfahren erzielt, was zu erhöhten Fertigungskosten führt. Sofern hierzu die Teile nacheinander in verschiedene Werkzeuge einzulegen sind, ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die Einlegegenauigkeit, da bei ungenauem Einlegen das vorgeformte Innenprofil beim nachfolgenden Preßvorgang beschädigt oder zerstört werden kann. Aus diesem Grunde wird angestrebt, die Formung des Innenprofils möglichst in einem einzigen Pressenhub abzuschließen.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von axialsymmetrischen Innenprofilen wird in der DEAS 2325837 beschrieben. Hierbei findet eine Werkzeuganordnung aus

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einer Matrize mit konstantem Innendurchmesser und einem feststehenden Profildorn Verwendung, wobei der Außendurchmesser des Profildonnes größer ist als der Innendurchmesser der hohlzylindrischen Werkstückvorform und der Innendurchmesser der Matrize um das notwendige Einlegespiel größer ist als der Außendurchmesser der Werkstückvorform. Das Profil entsteht, indem die hohlzylindrische Werkstückvorform durch den Ringspalt zwischen Matrize und Profildorn hindurchgepreßt wird, wobei der Außendurchmesser des Werkstücks nicht zu verändern ist,, In der beschriebenen Form ist dieses Verfahren zur Erzeugung außen abgesetzter Teile daher ungeeignet. Über die erzielbare Qualität der Profilausfiillung liegen keine Angaben vor.

T5 Die Nachteile der bekannten Lösungen haben zur Folge, daß es in den meisten Fällen nicht möglich ist, in einer Umformoperation den äußeren Absatz herzustellen und gleichzeitig eine vollständige Ausbildung des Innenprofils zu erreichen. Dies gilt insbesondere für die Herstellung relativ dickwandiger Teile.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, außen einseitig abgesetzte hohle, vorzugsweise dickwandige Preßteile mit Innenprofil in einem Arbeitsgang mit wesentlich höherer Qualität und geringerem Arbeitsaufwand als bisher herzustellen und Werkstückausschuß auszuschließen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Innenprofilherstellung in außen, vorzugsweise einseitig abgesetzten Hohlpreßteilen durch Vorwärtsfließ-

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pressen zu entwickeln, wobei aus einer hohlzylindrischen Werkstückvorform aus umformbarem, metallischen Werkstoff bei gleichzeitiger Erzeugung eines äußeren, vorzugsweise einseitigen Absatzes Preöteile mit axia!symmetrischem Innenprofil im Bereich des verringerten Außendurchmessers in einer Umformoperation erzeugt werden, wodurch auf eine nachfolgende Umformung zur Vollendung der Profilausbildung verzichtet werden kann<>

Diese Aufgabe wird unter Verwendung einer für das Vorwärtsfließpressen charakteristischen Werkzeuganordnung, bestehend aus einer Matrize, welche eine hohlzylindrische Werkstückvorform aufnimmt und in ihrer vollen Höhe umschließt und eine entsprechend einem herzustellenden, vorzugsweise einseitigen Außenabsatz gestaltete Ye^engung in Form einer sogenannten Fließschulter aufweist, ferner einem als Innenwerkzeug dienenden Profildorn mit einem, letzteren umschließenden, Hohlstempel sowie einem, unter anderem als Ausstoßer dienenden Gegenstempel, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine auf bekannte Weise, z. B_e umformend oder durch spanende B_earbeitung hergestellte hohlzylindrische Werkstückvorform, deren Außendurchmesser um das erforderliche Einlegespiel geringer ist als der Innendurchmesser eines zur Aufnahme der hohlzylindrischen Werkstückvorform bestimmten Abschnittes einer Matrize, im Bereich des zu erzeugenden Innenprofils einen Innendurchmesser erhält, welcher kleiner als der im Profilbereich vorhandene größte Durchmesser eines Profildornes, jedoch nicht kleiner als der Durchmesser des dem Profildorn flächengleichen Kreisquerschnittes ist. Dabei besitzt der Profildorn auf seiner der Matrize zugewandten Stirnseite über die gesamte Profilhöhe reichende Abschrägungen, welche das axiale Eindringen in die hohlzylindrische Werkstückvorform erleichtern, wobei ein Gegenstempel während des gesamten

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Preßvorganges auf die aus der Matrize austretende Werkstückstirnfläche ständig eine axial wirkende Gegenkraft ausübt, deren Größe so bemessen ist, daß auch im Bereich dieser Werkstückstirnfläche eine ausreichende Profilausfüllung gewährleistet ist, aber ein Anstauchen des abgestreckten Werkstückabschnittes und eine Überlastung der Werkzeuge mit Sicherheit vermieden wird· In der Anfangslage befinden sich der Hohlstempel und der mit diesem verbundene Profildorn außerhalb der M_atrize und' der Gegenstempel nimmt seine durch einen festen Anschlag begrenzte oberste Stellung im Bereich einer Matrizenfließschulter ein. Der Preßvorgang erfolgt in der Weise, daß zunächst die hohlzylindrische Werkstückvorform in die M_atrize eingelegt wird und der Arbeitshub des Hohlstempels und des mit ihm verbundenen Profildornes erfolgt. Dabei dringt zunächst der Profildorn, dessen Länge größer ist als die der hohlzylindrischen Werkstückvorform, mit seinem angeachrägten Ende axial in die hohlzylindrische Werkstiickvorform ein und bewirkt eine Vorformung des Innenprofils. Ist diese Vorformung abgeschlossen, kommt es zur Anlage des Hohlstempels an eine nun entstandene vorprofilierte Werkstückzwischenform und diese wird gemeinsam mit dem Profildorn unter Überwindung des Gegen-Stempelwiderstandes teilweise durch den ringförmigen, sich verengenden Bereich der Matrizenfließschulter hindurchgepreßt. Hierbei entsteht der gewünschte, vorzugsweise einseitige Außenabsatz und die Bildung des Innenprofils ist abgeschlossen. Beim Rückgang des Hohlstempels wird das fertige Preßteil mittels Gegenstempel aus dem Bereich der Matrizenfließschulter ausgestoßen und kann nun aus dem Werkzeug entnommen werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von drei Zeichnungen näher erläutert

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werden. Es zeigen:

Fig. 1: die Werkzeuganordnung zum erfindungsgemäßen Verfahren mit der eingelegten Werkstiickvorform vor Beginn des Preßvorganges

Fig_e 2: die Werkzeuganordnung zu Beginn des Vorwärtsfließpressens nach erfolgter Vorformung des Innenprofils

Fig. 3ί die Werkzeuganordnung unmittelbar vor dem Ausstoßen des fertigen Preßteiles durch den Gegenstempel 6<>

Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführi Ein Hohlstempel 8 und ein mit ihm verbundener Profildorn 7 bewegen sich mittels des Stößels einer handelsüblichen Presse nach unten. Dabei dringt zunächst der Profildorn 7 in eine in eine Matrize 4 eingelegte hohlzylindrische Werkstückvorform 1 ein, deren Innendurchmesser im Bereich des zu erzeugenden Profils kleiner ist als der im Profilbereich vorhandene größte Außendurchmesser des Profildornes 7» jedoch nicht kleiner als der Durchmesser des dem Profildorn 7 flächengleichen Kreisquerschnittes ist. Beim Eindringen des Profildornes 7 kommt es durch örtlich begrenzte Formänderungen im Profilbereich zu einer in Abhängigkeit vom gewählten Innendurchmesser mehr oder weniger vollständigen Vorbildung des Profils und somit zur Entstehung einer vorprofilierten Werkstückzwischenform 2. Der Vorgang ist beendet, sobald der Hohlstempel 8 auf die vorprofilierte Werkstückzwischenform 2 auftrifft (s. Fig. 2). Die weitere gemeinsame Abwärtsbewegung des Profildornes 7 und des Hohlstempeis 8 bewirkt einen Werkstofffluß durch den formgebenden Spalt zwischen einer Matrizenfließschulter 5 und dem Profildorn 7. Dabei kommt es zur Bildung eines vorzugsweise einseitigen Außenabsatzes und zur endgültigen

Formung des bereits vorgeformten Innenprofils am Preßteil 3. Der aus der Matrize 4 nach unten ausgepreßte Werkstoff überwindet die eingestellte Gegenkraft eines Gegenstempels 6 und bewegt sich gemeinsam mit letzterem nach unten, bis die untere Endstellung des Profildornes 7 und des Hohlstempels 8 erreicht und der Preßvorgang nunmehr beendet ist« Der Gegenstempel 6 übt bereits während des Preßvorganges auf die aus der Matrize 4 austretende Werkstückstirnfläche ständig eine einstellbare Gegenkraft aus, die so bemessen ist, daß einerseits auch im Bereich der Werkstückstirnfläche eine ausreichende Profilausfüllung gewährleistet ist und andererseits ein nachträgliches Anstauchen des abgestreckten Werkstückabschnittes und eine Überlastung der Werkzeuge mit Sicherheit vermieden wird. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung von Profildorn 7 und Hohlstempel 8 folgt der Gegenstempel 6 dieser Bewegung bis zum Erreichen seiner oberen Endlage (s. Fig. 1) und be~ wirkt dabei das Ausstoßen des fertigen Preßteiles 3 aus der Matrize 4. Wach Entnahme des Preßteiles 3 und Einlegen der nächsten hohlzylindrischen Werkstückvorform 1 in die Matrize 4 ist das Werkzeug für einen neuen Preßvorgang bereit. Die für das Vorwärtsfließpressen übliche Werkzeuganordnung besteht aus der in üblicher Weise auf dem Aufspanntisch einer handelsüblichen Presse befestigten, in der Regel armierten Matrize 4 mit einem oberen zylindrischen Abschnitt zur Aufnahme der hohlzylindrischen Werkstückvorform 1 und einer entsprechend dem herzustellenden, vorzugsweise einseitigen Außenabsatz dimensionierten M_atrizenfließschulter 5, dem Profildorn 7 und dem Hohlstempel 8, welche in bekannter Weise mit dem Stößel der verwendeten Presse direkt verbunden sind sowie dem gleichzeitig als Ausstoßer dienenden Gegenstempel 6„ In Abweichung von üblichen Werkzeugausführungen für das

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Vorwärtsfließpressen weist der Profildorn 7 stirnseitig Anschrägungen auf, welche sein Eindringen in die hohlzylindrische Werkstückvorform 1 erleichtern. Zur Erzeugung der festgelegten, einstellbaren Gegenkraft des Gegenstempels 6 dient beispielsweise eine pneumatische oder hydropneumatische Zieheinrichtung üblicher Bauart für einfachwirkende mechanische Pressen, die unter dem Aufspanntisch der Presse angeordnet ist. In der Anfangsphase des Pj>eßvorganges befindet sich der Gegenstempel 6 in seiner durch festen Anschlag begrenzten obersten Stellung und dient gleichzeitig als Auflage für die in die Matrize 4 eingelegte hohlzylindrische Werkstückvorform 1, während der Profildorn 7 und der mit ihm verbundene Hohlstempel 8 sich noch außer Eingriff oberhalb der Matrize 4 befinden.

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Innenprofilherstellung in abgesetzten Hohlpreßteilen durch Vorwärtsfließpressen, vorzugsweise von außen einseitig abgesetzten hohlen Preßteilen aus umformbaren metallischen Werkstoffen, die im Bereich des verringerten Außendurchmessers ein axialsymmetrisches Innenprofil aufweisen, unter Verwendung einer für das Vorwärtsfließpressen charakteristischen Werkzeuganordnung, bestehend aus einer Matrize, welche eine hohlzylindrische Werkstückvorform aufnimmt und in ihrer vollen Höhe umschließt und eine entsprechend einem herzustellenden, vorzugsweise einseitigen Außenabsatz gestaltete Verengung in Form einer sogenannten Fließschulter aufweist, ferner aus einem als Innenwerkzeug dienenden Profildorn mit einem, letzteren umschließenden Hohlstempel sowie aus einem, unter anderem als Ausstoßer dienenden Gegenstempel, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf bekannte Weise, z. B. umformend oder durch spanende Bearbeitung hergestellte hohlzylindrische Werkstückvorform (1), deren Außendurchmesser um das erforderliche Einlegespiel geringer ist als der Innendurchmesser eines zur Aufnahme der hohlzylindrischen Werkstückvorform (1) bestimmten Abschnittes einer Matrize (4)» im Bereich des zu erzeugenden Innenprofils einen Innendurchmesser erhält, welcher kleiner als der im Profilbereich vorhandene größte Durchmesser eines Profildornes (7), jedoch nicht kleiner als der Durchmesser des dem Profildorn (7) flächengleichen Kreisquerschnittes ist, wobei der Profildorn (7) auf seiner der Matrize (4) zugewandten Stirnseite über die gesamte Profilhöhe reichende Abschrägungen zum erleichterten axialen Eindringen in die hohlzylindrische Werkstückvorform (1) aufweist, daß während des gesamten Preßvorganges ein Gegenstempel ^6) auf die aus der Matrize (4) austretende Werkstückstirnfläche ständig eine axial

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   wirkende Gegenkraft ausübt, deren Größe so bemessen ist, daß auch im Bereich der Werkstückstirnfläche eine ausreichende Profilausfüllung bei sicherer Vermeidung eines Anstauehens des abgestreckten Werkstückabschnittes sowie einer Überlastung der Werkzeuge gewährleistet ist, wobei in der Anfangslage der Hohlstempel (8) und der mit ihm verbundene Profildorn (7) sich noch außerhalb der Matrize (4) befinden, während der Gegenstempel (6) seine durch einen festen Anschlag begrenzte oberste Stellung im

   TO Bereich einer MatrizenXließschulter (5) einnimmt und gleichzeitig als Auflage für die in die Matrize (4) eingelegte hohlzylindrische Werkstückvorform (1) dient, daß darauf der Arbeitshub des Hohlstempels (8) mit dem Profildorn (7) erfolgt, wobei der Profildorn (7), dessen Länge größer ist als die der hohlzylindrischen Werkstückvorform (1), mit seinem angeschrägten Ende axial in die hohlzylindrische Werkstückvorform (1) eindringt und eine Vorformung des Innenprofils bewirkt und danach der Hohlstempel (8) sich an eine nunmehr entstandene vorprofilierte Werkstückzwischenform (2) anlegt, worauf letztere gemeinsam mit dem Profildorn (7) unter Überwindung des Gegenstempelwiderstandes teilweise durch den ringförmigen, sich verengenden Bereich der Matrizenfließschulter (5) hindurchgepreßt wird, wobei der gewünschte, vorzugsweise einseitige Außenabsatz entsteht, und daß schließlich beim Rückgang des Hohlstempels ^8) ein fertiges Preßteil mittels des Gegenstempels (6) aus dem Bereich der Matrizenfließschulter (5) ausgestoßen wird»

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