DE10038717C1 - Verfahren zur Herstellung von Durchführungen an Hohlprofilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durchführungen an Hohlprofilen, wobei das Hohlprofil in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug mit einem fluidischen Hochdruck beaufschlagt und aufgeweitet wird. Um Durchführungen unter Beibehaltung der Prozeßsicherheit ohne besonderen apparativen Aufwand herstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß eine Hohlprofilwandung in Zusammenwirkung des aufweitenden Innenhochdruckes mit einem neben dieser Wandung liegenden und die Gravur des Umformwerkzeuges quer durchragenden Körper derart gebogen wird, daß der Körper von der Wandung völlig umschlossen wird und daß nach der Aufweitung und der Druckentspannung der Körper aus dem Hohlprofil unter Freigabe der so erzeugten und vom Körper verschlossenen Durchführung entfernt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durch­ führungen an Hohlprofilen nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 195 30 055 A1 be­ kannt. Zur Ausbildung von Lageraugen an Querlenkern oder Dop­ pelquerlenker-Achsen von Kraftfahrzeugen wird hier ein mit fluidischem Innenhochdruck betriebenes Stülpziehverfahren be­ schrieben. Dabei wird unter Innenhochdruck aus einem Hohlkörper eine domartige Aushalsung ausgeformt, die von einem Stempel in einem zentralen Bereich in das Hohlprofilinnere entgegen dem Innenhochdruck eingestülpt wird. Das Einstülpen erfolgt solan­ ge, bis die vom Stempel beaufschlagte Wandung der Aushalsung an der gegenüberliegenden Wandung des Hohlprofiles zur Anlage kommt. Die gegenüberliegende Wandung wird bis dahin durch einen Gegenhalterstempel unverrückbar abgestützt. Nachdem die Wandun­ gen zur Anlage aneinander gelangen, wird der Gegenhalterstempel zurückgefahren. Der Stempel der bislang zum Stülpen diente, wird weiter vorgefahren, wobei er mit einer Schneidekante den beaufschlagten Teil der Aushalsungswandung abtrennt. Die von dem Gegenhalterstempel abgestützte Wandung wird über eine scharf ausgebildete Kante der Durchführung abgeschert, in der der Gegenhallterstempel geführt ist. In einer weiteren Vor­ wärtsbewegung drückt der stülpende Stempel den eingebogenen Rand des Aushalsungsausschnittes nach außen und preßt diesen dabei an den Öffnungsrand der Ausschnittsöffnung der der Aus­ halsung gegenüberliegenden Wandung des Hohlprofiles. Diese Art des Stülpziehens ist in einigen Anwendungsfällen nicht möglich, da das Hohlprofilmaterial die erforderlichen Dehnungen während der Umformung aufgrund seiner Materialeigenschaften und/oder der geometrischen Abmessungen der zu erzeugenden Durchführung (zu große Höhe) nicht aufbringen kann, wodurch es somit dabei zu Rissen bzw. Brüchen kommen kann, so daß die Prozeßsicherheit beim Verfahren zur Herstellung derartiger Durchführungen bzw. Lageraugen nicht gewährleistet ist. Des weiteren wird im Über­ gangsbereich von der Durchführung zum umliegenden Bauteil durch die übergroße Einstülpung das Hohlprofilmaterial stark ausge­ dünnt, worunter die für die Anbringung weiterer Bauteile - bei­ spielsweise Stoßdämpfer - in der Durchführung zwingend gefor­ derte Festigkeit der Durchführung leidet. Das beschriebene Ver­ fahren zur Herstellung von derartigen Durchführungen ist des weiteren aufgrund der Prozeßführung- und Steuerung und der er­ heblichen Anzahl von in Einsatz gelangenden aktiven Werkzeug­ teilen relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß Durchführungen unter Beibehaltung der Prozeßsicherheit ohne besonderen apparativen Aufwand hergestellt werden können.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Dank der Erfindung entfällt jegliche Art von Stülpzieh- oder Lochungsoperationen, bei denen in das Hohlprofil intrudierende Stempel verwendet werden. Insofern kann auch auf die damit zu­ sammenhängende aufwendige Prozeßführung und Werkzeugtechnik verzichtet werden. Mit dem erfindungegemäßen Verfahren sind so­ mit Durchführungen wie beispielsweise Buchsen von Fahrwerktei­ len an Kraftfahrzeugteilen oder Aufnahmebohrungen von Lagern, insbesondere das Schwenklager bei hängenden Pedalen in Kraft­ fahrzeugen bzw. auch Kanäle in einfacher Weise herstellbar. Bei Körpern aus Metall ist es notwendig, die Körperform mit einem Querschnitt zu gestalten, der entweder über die axiale Erstrec­ kung gleichbleibt oder von innen nach außen, d. h. von der Mitte des von der Werkzeuggravur eingeschlossenen Hohlraumes zu Gravuroberfläche hin zunimmt, um den Körper aus der erzeugten Durchführung entfernen zu können. Es ist dafür auch ein zweige­ teilter Körper denkbar, für den die gleichen obigen Formbedin­ gungen gelten. Günstig ist es außerdem, den metallischen Körper mit einem Gleit- bzw. Schmierfilm zu versehen, damit das Her­ auslösen erleichtert wird. Prinzipiell sind auch alle möglichen Formen des Körpers denkbar, wobei jedoch aufgrund der Heraus­ lösbarkeit insbesondere bei nicht-rotationssymmetrischen Formen das Material des Körpers aufgelöst oder zersetzt werden kann ohne das Hohlprofilmaterial zu beschädigen. Hierbei sind Wach­ se, Salze und ggf. auch Kunststoffe denkbar, die thermisch oder chemisch-physikalisch vom festen in einen flüssigen oder gas­ förmigen Zustand versetzt werden können. Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung sich nicht nur auf einen einzigen sondern auch auf mehrere im Umformwerkzeug angeordnete Körper beziehen kann. Der Körper kann insbesondere in der metallischen Ausführung einstückig mit dem Umformwerkzeug verbunden sein, oder aber als separates Teil aus Kunststoff oder Wachs und dgl. lösbar angeformt bzw. angeklebt sein, wobei das separate Teil eine hohe Variabilität der Platzierung innerhalb des Werkzeuges bietet und das Werkzeug auf den jeweils aktuellen Bedarf schnell umrüstbar ist. Bei der metallischen Variante besteht der Vorteil in ihrer Stabilität und Mehrfachverwendbarkeit. Das Hohlprofil, das ein Strangpreßprofil, ein gezogenes Rohr oder ein gerollter und dann längsnahtgeschweißter Platinenzuschnitt sein kann, besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere einem leicht verformbaren Stahl, wie beispielsweise Warmbandstahl und kann vor dem Einbringen in das Innenhochdruck-Umformwerkzeug vorgebogen sein.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 in einer Prinzipskizze in einer Seitenansicht das Hohl­ profil und den erfindungsgemäßen Körper,

Fig. 2 in einem Querschnitt das Hohlprofil aus Fig. 1 im au­ schnittsweise gezeigten Innenhochdruckumformwerkzeug mit einem stiftförmigen Körper,

Fig. 3 in einer Prinzipskizze in einer Seitenansicht das Hohl­ profil und der Körper aus Fig. 1 beim Quetschvorgang des Hohl­ profiles,

Fig. 4 in einem Querschnitt das Hohlprofil aus Fig. 1 in ge­ quetschtem Zustand nach Fig. 3 mit anliegendem Körper,

Fig. 5 in einer Prinzipskizze in einer Seitenansicht das ferti­ gumgeformte Hohlprofil mit umschlossenem Körper,

Fig. 6 in einem Querschnitt das Hohlprofil aus Fig. 1 in ferti­ gumgeformtem Zustand nach Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein umfänglich geschlossenes Hohlprofil 1 darge­ stellt, welches in einem Innenhochdruckumformwerkzeug 2 einge­ bracht ist. Das Obergesenk 3 und das Untergesenk 4 weisen ein­ ander gegenüberliegend jeweils eine von der Werkzeuggravur, in der das mit kreisrundem Querschnitt versehene rohrförmige Hohl­ profil 1 liegt, abgehende Aufweitmulden 5 auf (Fig. 2). Der von der Gravur des Umformwerkzeuges 2 eingeschlossene Hohlraum 6 wird von einem länglichen stiftartigen Körper 7 quer durchragt. Obwohl die Wahl der Lage des Körpers 7 prinzipiell frei ist, liegt dieser schon im unverformten Zustand des Hohlprofiles 1 an, damit aus Verfahrensökonomiegründen schon mit Anfang der Verformung des Hohlprofiles 1 die Umschließung des Körpers 7 beginnen kann und aus Prozeßsicherheitsgründen die dortige Wan­ dung des Hohlprofiles 1 nicht die bei einer freien Aufweitung des Hohlprofiles 1 auftretende Materialausdünnung erfährt. In das Innenhochdruckumformwerkzeug 2 ist vertikal auf beiden Seiten des Hohl­ profiles 1 jeweils ein Preßbacken 8 integriert. Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, insgesamt nur einen einzigen Preßbacken 8 vorzusehen. Die Preßbacken 8 schließen sich unmit­ telbar an den Körper 7 an.

Die Preßbacken 8 werden nach dem Schließen des Innenhochdruckumformwerkzeuges 2 einwärts verfahren, wodurch der Hohlprofilrohling in eine ei­ nem rechteckigen Querschnitt grob angenäherte Vorform 9 ge­ quetscht wird (Fig. 3 und 4). Der Körper 7 wird durch die Quet­ schung des Hohlprofiles 1 auf einem oberen Umfangsbereich von der nebenliegenden Hohlprofilwandung 10 bereits umschlossen. Die entgegengesetzt liegende Hohlprofilwandung 11 taucht hier in die obere Aufweitmulde 5 ein. Aufgrund der Vorumformung des Hohlprofiles 1 durch die Quetschung wird zum Körper 7 hin mehr Hohlprofilmaterial mechanisch hin verdrängt, so daß infolge der Materialanhäufung und der damit verbundenen gesteigerten Dehn­ fähigkeit größere Aufweitungen im anschließenden Innenhoch­ druck-Umformvorgang prozeßsicher realisiert werden können. Das Quetschen kann innendruckfrei erfolgen oder aber bei einem In­ nenhochdruck, der unterhalb eines aufweitenden Umformdruckes liegt. Dieser Druck ist als Stützdruck derart einzustellen, daß beim Quetschen eine Faltenbildung des Hohlprofiles 1 weitestge­ hend vermieden wird.

Gemäß Fig. 5 und 6 wird, noch während die am Umfang des Hohl­ profiles 1 angreifenden Preßbacken 8 zueinander verfahren, der fluidische Innenhochdruck soweit gesteigert, daß das Hohlprofil 1 sich aufweitet. Die Aufweitung kann auch bei ruhenden Preß­ backen 8 erfolgen. Unter Zusammenwirkung des aufweitenden In­ nenhochdruckes und dem der Aufweitung im Wege stehenden Körper 7 wird die Hohlprofilwandung 10 derart gebogen, daß der Körper 7 in Umfangsrichtung von der Wandung 10 von beiden Seiten her völlig umschlossen wird. Das sich nahezu völlig an die Werk­ zeuggravur angelegte Hohlprofilmaterial bildet nun eine fast gänzlich rechteckige Querschnittsform des Hohlprofiles 1 aus. Unterhalb des Körpers 7 wird die Hohlprofilwandung 10 zusammen­ gepreßt und bildet eine Falte 12 aus. Des weiteren ist der Ver­ lauf der Hohlprofilwandung 10 der unteren Aufweitmulde 5 gänzlich ange­ paßt. Um die gewünschte rechteckige Endform zu erreichen, kann zum Abschluß des Aufweitvorganges das Hohlprofil 1 mit gegen­ über dem Aufweitdruck erhöhten Umformdruck kalibriert werden.

Schließlich wird der Druck entspannt und das Innenhochdruckumformwerkzeug 2 geöff­ net, wonach der Körper 7 entfernt wird. Dies kann durch die oben beschriebene Art und Weise erfolgen; es ist jedoch verfah­ rensökonomisch günstig, bei einem metallischen mit dem Innenhochdruckumformwerkzeug 2 fest verbundenen Körper 7 die Relativlage von Hohlprofil 1 und Körper 7 so zu gestalten, daß der Körper 7 durch den Öff­ nungsvorgang aus dem Hohlprofil 1 herausgezogen wird. Es ver­ steht sich, daß das Entfernen des Körpers 7 auch durch moto­ risch angetriebenes Zurücksetzen des Körpers 7 auch schon vor der Öffnung des Innenhochdruckumformwerkzeuges 2, jedoch auf alle Fälle nach der Druckentspannung erfolgen kann. Aufgrund der Entfernung des Körpers 7 wird der vom Körper 7 vereinnahmte bzw. verschlossene Raum unter Bildung einer Durchführung freigegeben.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Durchführungen an Hohlprofi­ len, wobei das Hohlprofil in einem Innenhochdruckumformwerk­ zeug mit einem fluidischen Hochdruck beaufschlagt und aufgewei­ tet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlprofilwandung (10) in Zusammenwirkung des aufwei­ tenden Innenhochdruckes mit einem neben dieser Hohlprofilwandung (10) liegenden und den von der Gravur des Innenhochdruckumformwerkzeuges (2) ein­ geschlossenen Hohlraum (6) quer durchragenden Körper (7) derart gebogen wird, daß der Körper (7) in Umfangsrichtung von der Hohlprofilwandung (10) völlig umschlossen wird, und daß nach der Aufwei­ tung und der Druckentspannung der Körper (7) aus dem Hohlprofil (1) unter Freigabe der so erzeugten und vom Körper (7) ver­ schlossenen Durchführung entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Querschnitt des Hohlprofiles (1) ausgehend von ei­ nem Rohling mit rundem Querschnitt mittels zumindest einem in der Gravur des Innenhochdruckumformwerkzeuges (2) integrierten am Umfang des Hohlprofiles (1) angreifenden Preßbacken (8) in eine in grober Annäherung rechteckige Vorform (9) gequetscht wird, daß anschließend in Quetschstellung des Preßbackens (8) die Aufweitung mittels Innenhochdruck erfolgt, wobei eine preß­ backenferne Hohlprofilwandung (10) den Körper (7) umschließt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1) bei einem Innenhochdruck gequetscht wird, der unterhalb eines aufweitenden Umformdruckes liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschluß des Aufweitvorganges das Hohlprofil (1) aus der zwischenzeitlich erreichten Vorform (9) in die einen recht­ eckigen Querschnitt aufweisende Endform mit gegenüber dem Auf­ weitdruck erhöhten Umformdruck kalibriert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des Körpers (7) durch Öffnen des Innenhochdruckumformwerk­ zeuges (2) erfolgt.