DE10121546B4 - Method and spinning roller for molding a hub - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Anformen einer Nabe, bei dem
– ein rondenförmiges Werkstück (14)
auf einer Drückwalzmaschine
(10) in Rotation versetzt wird,
– mindestens eine Drückrolle
(22) zugestellt wird, die einen Stauchbereich (30) mit einem Außenprofil
aufweist, welches zumindest abschnittsweise der Außenkontur
der am Werkstück
(14) anzuformenden Nabe (34) entspricht, und
– beim Zustellen
der Drückrolle
(22) ein radialer Bereich des Werkstücks (14) in seiner Wandstärke verringert
und das dabei gewonnene Material entlang des Stauchbereiches (30)
der Drückrolle
(22) zur Nabe (34) geformt wird,
dadurch gekennzeichnet ,
– dass in
einem Übergangsbereich
des radialen Bereiches des Werkstücks (14) und der Nabe (34)
ein Absatz (36) ausgebildet wird und
– dass der Absatz (36) gegenüber der
Nabe (34) durchmessergrößer ist.Method for molding a hub, in which
A ronde-shaped workpiece (14) is set in rotation on a flow-forming machine (10),
- At least one spinning roller (22) is delivered, which has a compression region (30) with an outer profile which at least partially corresponds to the outer contour of the workpiece (14) to be formed hub (34), and
- When supplying the pressure roller (22) a radial portion of the workpiece (14) is reduced in its wall thickness and the material thereby obtained along the compression region (30) of the pressure roller (22) to the hub (34) is formed,
characterized ,
- That in a transition region of the radial region of the workpiece (14) and the hub (34) has a shoulder (36) is formed and
- That the shoulder (36) relative to the hub (34) is larger in diameter.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anformen einer Nabe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Drückrolle zum Anformen einer Nabe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The The invention relates to a method for molding a hub after The preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a spinning roller for molding a hub according to the preamble of claim 9.
Ein
Verfahren und eine Drückrolle
der eingangs genannten Art sind aus der
In
der
Eine Blechplatine ist an ihrem äußeren Rand durch einen Vorsprung des Werkzeuges festgelegt. Das Mittelloch der Blechplatine wird von einem Vorsetzer durchgriffen. Eine Drückrolle wird auf die Blechplatine abgesenkt und verdünnt die Blechplatine während sie zum Zentrum der Blechplatine hingeführt wird. Die Drückrolle weist unten eine Ausnehmung und oben eine Nase auf, wobei die Abmaße der Ausnehmung den Abmaßen der zu bildenden Nase entsprechen.A Sheet metal plate is at its outer edge through set a projection of the tool. The center hole of the sheet metal blank is penetrated by a supervisor. A spinning roller is placed on the sheet metal blank lowered and diluted the sheet metal plate during she is led to the center of the sheet metal blank. The spinning roller has a recess at the bottom and a nose at the top, the dimensions of the recess the dimensions correspond to the nose to be formed.
Die Profilierung der Außenseite der Nabe wird durch entsprechende Profilierung in der Ausnehmung der Drückrolle erreicht. Die Profilierung der Innenseite der Nabe wird durch entsprechende Profilierung des Vorsetzers erreicht.The Profiling the outside The hub is characterized by profiling in the recess the spinning roller reached. The profiling of the inside of the hub is by appropriate Profiling of the presetter achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Drückrolle anzugeben, mit welchen Getriebeteile mit Nabe mit hoher Festigkeit auf einfache und zuverlässige Weise herstellbar sind.Of the Invention is based on the object, a method and a spinning roller specify which gear parts with hub with high strength on simple and reliable Way can be produced.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Drückrolle mit den Merkmalen nach Anspruch 9.The Invention solves the object by a method having the features of claim 1 and by a spinning roller with the features according to claim 9.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem abhängigen Ansprüchen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 ist vorgesehen, dass in einem Übergangsbereich des radialen Bereiches des Werkstücks und der Nabe ein Absatz ausgebildet wird und dass der Absatz gegenüber der Nabe durchmessergrößer ist.at the method according to the invention According to claim 1 it is provided that in a transition region of the radial Area of the workpiece and the hub is a paragraph is formed and that the paragraph opposite to the Hub is larger in diameter.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass beim Formen des Absatzes ein axialer Materialfluss beim Bilden der Nabe in dem Übergangsbereich gezielt gehemmt wird.One The basic idea of the invention is that when molding the heel an axial flow of material in forming the hub in the transition region is selectively inhibited.
Nachfließendes Material wird so auch in die entgegengesetzte, zu der von der anzuformenden Nabe abgewandten Seite des Werkstücks gedrückt. Dabei wird die Bildung einer Einschnürung an der Rückseite des Werkstücks vollständig oder zumindest weitgehend vermieden. Gleichzeitig wird das Gefüge des Materials aufgrund des geringeren Umformgrades, der durch das zunächst erfolgende Ausformen des durchmessergrößeren Absatzes verursacht ist, weniger beansprucht, so dass das Umformvermögen des Gefüges weniger erschöpft und der Gefahr einer Versprödung vorgebeugt wird.Continuous material is thus also in the opposite, to that of the hub to be formed opposite side of the workpiece pressed. there The formation of a constriction at the back of the workpiece Completely or at least largely avoided. At the same time, the structure of the material due to the lower degree of deformation, by the first taking place Forming the larger diameter paragraph caused, less stressed, so that the forming capacity of the structure less exhausted and the danger of embrittlement is prevented.
Um mit der Nabe die Übertragung vergleichsweise hoher Drehmomente zu ermöglichen, wird bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens vorgeschlagen, den Absatz derart umzuformen, dass seine Wandstärke zumindest abschnittsweise größer ist als die Wandstärke der Nabe. Der Übergang des Werkstücks zur Nabe ist so zusätzlich durch eine Materialanhäufung verstärkt. Zu diesem Zweck wird die Drückrolle beim Ausformen der Nabe derart zugestellt, dass der Absatz mit seinen Innenabmessungen zumindest annäherend den Innenabmessungen der Nabe entsprechend geformt wird.Around with the hub the transmission To allow comparatively high torques is in a preferred Variant of the method proposed to reshape the paragraph in such a way that its wall thickness at least partially larger as the wall thickness the hub. The transition of the workpiece to the hub is so additional through a material accumulation strengthened. For this purpose, the spinning roller when shaping the hub delivered in such a way that the paragraph with his Inner dimensions at least approximate the inner dimensions of the hub is shaped accordingly.
Alternativ kann eine Material- und Gewichtsersparnis erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass im Bereich des Ab satzes ein am Innenumfang der Nabe liegender Freiraum ausgebildet wird. Dies kann durch entsprechendes Zustellen der Drückrolle oder durch eine entsprechende Form des Drückdornes erreicht werden.alternative can a material and weight savings according to the invention thereby be achieved that in the area of the paragraph one on the inner circumference of Hub lying free space is formed. This can be done by appropriate Delivery of the spinning roller or be achieved by a corresponding shape of the spinning mandrel.
Um einen sich zumindest abschnittsweise in Richtung der Nabe verjüngenden Absatz auszuformen, kann die Rolle derart zugestellt werden, dass die Berührungslinie, mit welcher der den Absatz anformende Abschnitt des Stauchbereiches das Werkstück berührt, zumindest während des Anformens des Absatzes bezüglich der Rotationsachse des Werkstücks geneigt verläuft.Around an at least partially tapered in the direction of the hub Paragraph, the role can be delivered in such a way that the Contact line, with which of the paragraph the forming section of the compression area the workpiece touched, at least during of the preparation of the paragraph concerning the axis of rotation of the workpiece inclined.
Damit die Außenkontur der Nabe beim fertigen Werkstück zumindest annähernd parallel zur Symmetrieachse des Werkstücks verläuft, wird die Rolle vorzugswseise derart zugestellt, dass die Berührungslinie, mit der der die Nabe anformende Abschnitt des Stauchbereiches das Werkstück berührt, zumindest während des Anformens der Nabe parallel zur Rotationsachse des Werkstücks verläuft.So that the outer contour of the hub extends at least approximately parallel to the axis of symmetry of the workpiece in the finished workpiece, the roller is vorzugswseise so delivered that the contact line with which the hub forming portion of the compression region contacts the workpiece, at least during the molding of the hub parallel runs to the axis of rotation of the workpiece.
Des Weiteren ist es von Vorteil, den axialen Materialfluss entlang des Stauchbereiches durch einen den Stauchbereich abschließenden radialen Vorsprung an der Mantelfläche der Rolle zu begrenzen, so dass die Außenkontur der Nabe durch die Außenkontur der Rolle vorgegeben istOf Furthermore, it is advantageous to control the axial flow of material along the Upset area by a final compression area radial Projection on the lateral surface to limit the role, so that the outer contour of the hub through the outer contour the role is given
Bei zusätzlicher Verwendung eines Gegenhalters, mit dem das Werkstück an der Werkstückaufnahme zum Rotieren gesichert ist, ist es alternativ auch möglich, am Gegenhalter einen entsprechenden Vorsprung vorzusehen, mit dem der axiale Materialfluss entlang des Stauchbereiches begrenzt wird.at additional Using a counter-holder, with which the workpiece on the Workpiece holder is secured for rotation, it is also possible, on the other hand Containers provide a corresponding projection with which the axial material flow along the compression area is limited.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird vorgeschlagen, eine Werkstückaufnahme bei der Drückwalzmaschine zu verwenden, an deren Werkstückanlagefläche eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen ist. Durch Verwendung einer derart gestalteten Werkstückaufnahme ist es möglich, beim Zustellen der Rolle Material an der Rückseite des Werkstücks, mit der das Werkstück zumindest teilweise an der Werkstückanlagefläche anliegt, in die an der Werkstückanlagefläche ausgebildete Ausnehmung einzuformen. Hierdurch wird eine gezielte Materialverdickung und Verstärkung an der Rückseite des Werkstücks erreicht.at a particularly preferred variant of the method is proposed a workpiece holder at the flow-forming machine to use, at the workpiece abutment surface a annular recess is provided. By using a workpiece holder designed in this way Is it possible, when feeding the roll material to the back of the workpiece, with at least the workpiece partially against the workpiece abutment surface, in the formed on the workpiece abutment surface Form in recess. As a result, a targeted material thickening and reinforcement at the back of the workpiece reached.
Die Rolle kann beim Anformen der Nabe so zugestellt werden, dass die Nabe im Bereich der an der Werkstückaufnahme ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung angeformt wird. Hierdurch kommt es insbesondere in dem durch den Absatz gebildeten Übergangsbereich des Werkstücks zur Nabe zu einer Materialanhäufung, durch die die Bildung von Einschnürungen an der Rückseite des Werkstücks mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden kann.The Role can be delivered so that the shaping of the hub Hub in the region of the formed on the workpiece holder annular recess is molded. This is particularly the case in which Paragraph formed transition area of the workpiece to the hub to a material accumulation, through the formation of constrictions at the back of the workpiece with high reliability can be prevented.
Gemäß einem weiteren Verfahren der Erfindung nach Anspruch 7 wird vorgeschlagen, das rondenförmige Werkstück vor dem Anformen und/oder während des Anformens der Nabe auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstückmaterials zu erwärmen und vorzugsweise auch auf dieser Temperatur zuhalten. Durch das Erwärmen des Werkstücks auf eine Temperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur wird erreicht, dass sich das Gefüge während des Anformens der Nabe neu bilden kann. Hierdurch werden die den Umformvorgang behindernden Verspannungen im Gefüge kontinuierlich abgebaut, so dass der Werkstoff ein deutlich höheres Umformvermögen zeigt und das Gefüge besonders schonend umgeformt werden kann. Auf diese Weise wird insbesondere eine Versprödung des Werkstoffs durch einen zu hohen Umformgrad verhindert, so dass mit diesem Verfahren insbesondere Werkstücke aus hochfesten Stählen bearbeitet werden können, die aufgrund ihrer Werkstoffeingeschaften zur Übertragung hoher Drehmomente bei gleichzeitig geringem Gewicht geeignet sind. Dieses Verfahren kann auch in Kombination zu den vorausgehend genannten Verfahrensalternativen eingesetzt werden.According to one Another method of the invention according to claim 7 is proposed the round-shaped workpiece before molding and / or during forming the hub to a temperature above the recrystallization temperature of the workpiece material to warm up and preferably also at this temperature. By the Heat of the workpiece to a temperature above the recrystallization temperature that reaches the fabric while reshaping the hub. This will be the forming process disabling tensions in the structure continuously degraded, so that the material shows a significantly higher forming capacity and the structure can be particularly gently transformed. In this way, a particular embrittlement prevents the material by a high degree of deformation, so that processed with this method, in particular workpieces of high-strength steels can be due to their material properties for the transmission of high torques are suitable at the same time low weight. This method may also be used in combination with the previously mentioned alternative procedures be used.
Vorzugsweise kann die Werkstückstemperatur so eingestellt werden, dass diese nach einer definierten Teilumformung unter die Rekristallisationstemperatur sinkt. Bei der Durchführung der Restumformung kann dann wieder Kaltverfestigung eintreten, so dass ein definierter Festigkeitszustand einstellbar ist.Preferably can the workpiece temperature be adjusted so that these after a defined partial deformation falls below the recrystallization temperature. In carrying out the Reshaping can then occur again strain hardening, so that a defined strength state is adjustable.
Die Erfindung betrifft ferner eine Drückrolle, wie sie in Anspruch 9 definiert ist, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 eingesetzt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Drückrolle weist der Stauchbereich an seinem Eintrittsbereich eine Abstufung auf, durch welche bei einem Anformen der Nabe in einem Übergangsbereich zwischen dem radialen Bereich des Werkstücks und der Nabe ein gegenüber der Nabe durchmessergrößerer Absatz anformbar ist. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Drückrolle wird erreicht, dass sich das von der Drückrolle verdrängte Material des Werkstücks beim Anformen der Nabe im Eintrittsbereich stauen kann und nachfließendes Material in gewissem Umfang in entgegengesetzte Richtung gedrückt wird. Die vorstehend beschriebenen Vorteile des Verfahrens sind somit erreichbar.The The invention further relates to a spinning roller as claimed in 9 is defined, in particular for carrying out the method according to claim 1 can be used. In the spinning roller according to the invention, the compression region at its entry area on a gradation, by which at a molding of the hub in a transition region between the radial area of the workpiece and the hub opposite the hub has a larger diameter heel is shapeable. Due to the inventive design of the spinning roller it is achieved that the displaced by the spinning roller material of the workpiece can stow when molding the hub in the inlet area and nachfließendes material is pressed to some extent in the opposite direction. The advantages of the method described above are thus reachable.
Hei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drückrolle schließen der den Eintrittsbereich bildende Mantelabschnitt der Rolle und der sich an diesen anschließende, den Stauchbereich bildende Mantelabschnitt der Rolle einen stumpfen Winkel ein. Auf diese Weise wird erreicht, dass das in den Eintrittsbereich fließende Material sanft, d.h. mit nur einer vergleichsweise geringen Richtungsänderung, in den Stauchbereich geleitet wird.Hei a preferred embodiment the spinning roller according to the invention shut down the skirt portion of the roll forming the entrance region which follows this subsequent, the compression region forming shell portion of the roll a blunt Angle. In this way it is achieved that in the entry area flowing Material gently, i. with only a comparatively small change of direction, is directed into the compression area.
Der Eintrittsbereich ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Rolle durch einen zylinderförmigen Mantelabschnitt. gebildet, der in einen zumindest abschnittsweise den Stauchbereich bildenden, kegelförmigen Mantelabschnitt der Rolle übergeht. Durch diese Rollenform ist es möglich, die Rolle mit ihrer Rotationsachse geneigt zur Rotationsachse des Werkstücks zuzustellen, so dass das Material des Werkstücks durch den Eintrittsbereich zunächst nur geringfügig verformt wird, während höhere Umformkräfte erst im Stauchbereich am Material angreifen, also beabstandet zum radialen Bereich des Werkstücks auftreten, wodurch insbesondere der Übergangsbereich zwischen Werkstück und Nabe besonders schonend umgeformt wird.Of the Entry area is in a preferred embodiment of the role of a cylindrical Shell section. formed in an at least partially the compression region forming, conical shell portion of Role passes. By this role shape is it possible deliver the roll with its axis of rotation inclined to the axis of rotation of the workpiece, so that the material of the workpiece through the entry area first only slightly is deformed while higher forming forces only attack in the compression area on the material, so spaced from the radial area of the workpiece occur, which in particular the transition region between the workpiece and hub is particularly gently transformed.
Grundsätzlich kann eine stumpfe Drückrolle verwendet werden. Damit das Material des Werkstücks möglichst gleichmässig und schonend durch die Rolle verformt wird, ist es aber von Vorteil, wenn an der Rolle eine Trennkante ausgebildet ist, die in den Eintrittsbereich übergeht. Die die Trennkante bildenden Mantelflächen der Rolle schließen vorzugsweise einen spitzen Winkel ein, wodurch die Trennkante eine Keilform besitzt. Insbesondere durch die Keilform wird erreicht, dass die Drückrolle mit vergleichsweise geringer Zustellkraft in das Material des Werkstücks eindringen kann.Basically, a blunt spinning roller be used. In order for the material of the workpiece to be deformed as evenly and gently as possible by the roller, it is advantageous if a separating edge is formed on the roller, which merges into the inlet area. The lateral edge forming surfaces of the roller preferably enclose an acute angle, whereby the separating edge has a wedge shape. In particular, by the wedge shape is achieved that the spinning roller can penetrate with a relatively low feed force into the material of the workpiece.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, den Stauchbereich der Rolle durch einen umlaufenden radialen Vorsprung zu begrenzen, um den axialen Materialfluß im Stauchbereich beim Anformen der Nabe zu stoppen.Of It is also proposed that the compression area of the roller by a limiting circumferential radial projection to the axial material flow in the compression area to stop when molding the hub.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren bevorzugten Varianten des Verfahrens und der Drückrolle unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert. Darin zeigen in ausschnittsweiser Schnittdarstellung:following the invention is based on several preferred variants of Procedure and the spinning roller further explained with reference to the drawing. In it show in cutaway sectional view:
Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass unter bestimmten Umständen, etwa
ab einem bestimmten Verfestigungsgrad, beim Anformen einer Nabe
ein Einschnüreffekt
auftreten kann, welcher nachfolgend mit Bezug auf
In
Hei
dieser eingesetzten Drückrolle
Dies
kann dazu führen,
dass es an der der Nabe
In
Des
Weiteren weist die Drückwalzmaschine
Nachfolgend wird eine erste Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.following is a first process variant of the method according to the invention described.
Um
eine Nabe
Nachdem
die Trennkante
Durch
den geneigten Verlauf des Absatzstauchbereiches
Da
das Material zunächst
als Absatz
Bei
dem zuvor beschriebenen Verfahren wird aufgrund der eingestellten
Umformparameter der Absatzstauchbereich
In
Das
so gefertige Werkstück
Die
Mit
dieser Drückwalzmaschine
Die
Umformparameter können
im Verfahrensablauf so eingestellt werden, dass die Rückseite des
Werkstücks
einen zumindest annähernd
planen Verlauf, wie
Diese
Drückwalzmaschine
In
den
In
Bevor
die Nabe
Durch
das Erwärmen
des Werkstücks
Gemäß
Die
zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten stellen nur einige der möglichen
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Verfahren
dar. Beispielsweise kann das Werkstück auch bei den unter Bezugnahme
auf die
Claims (13)
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