DE10135515B4

DE10135515B4 - Umformwerkzeug

Info

Publication number: DE10135515B4
Application number: DE10135515A
Authority: DE
Inventors: Andreas Sausner; Manfred Durst
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: GB2377902B; FR2827532B1; US6751996B2; GB2377902A; US20030140676A1; FR2827532A1; DE10135515A1; GB0216415D0

Abstract

Umformwerkzeug zum Anformen eines Außenbördels an ein Rohrende (50), mit einer das Rohr (52) haltenden Spanneinrichtung (54) und einem auf den Überstand des Rohrendes (50) wirkenden Bördelstempel (12), wobei der Bördelstempel (12) einen in das Rohrende (50) einfahrbaren Dorn (48) und einen den Dorn (48) umgebenden Umformstempel (40) aufweist und der Dorn (48) und der Umformstempel (40) in einem Gehäuse (10) gehalten sind, und ein den Umformstempel (40) umgebender Begrenzungsstempel (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) eine zylindrische Innenumfangsfläche aufweist, die im Umformbereich einen gleichbleibenden und sich bis zum offenen Ende erstreckenden Innenquerschnitt aufweist und sowohl den Außendurchmesser des Außenbördels definiert als auch als Führungsfläche für den Umformstempel (40) dient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug für Rohrenden mit einer das Rohr haltenden Spanneinrichtung und einem auf den Überstand des Rohrendes einwirkenden Bördelstempel, wobei der Bördelstempel einen in das Rohrende einfahrenden Dorn und einen den Dorn umgreifenden Umformstempel aufweist und der Dorn und der Umformstempel in einem Gehäuse gehalten sind, und ein den Umformstempel umgebender Begrenzungsstempel vorgesehen ist.

Derartige Umformwerkzeuge werden zum Anstauchen bzw. Druckumformen von Rohrenden, d.h. zum Verformen des Rohrendes benötigt. Als Rohre kommen hauptsächlich z.B. Hydraulik- oder Pneumatikrohre aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium in Frage, die insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Führen von Fluiden verwendet werden. Diese Rohre müssen fluiddicht angeschlossen werden, wofür deren Enden entsprechend vorbereitet werden müssen. Die Rohrenden werden durch plastische Verformung mit einem Umfangswulst versehen, wobei die endseitige, radial nach innen gerichtete, Wulstlippe vom Rohrende gebildet wird.

Zum Umformen wird ein Werkzeug verwendet, wie es z.B. in den 4 und 5 dargestellt ist. Nachdem das Rohr 152 derart in einer Spanneinrichtung 154 fixiert worden ist, dass das Rohrende ein vorgegebenes Maß über die Spanneinrichtung 154 übersteht, wird dieses Rohrende 150 mittels eines Bördelstempels 112 axial plastisch umgeformt. Dabei wird zuerst ein Dorn 148 in das Rohrende 150 eingeführt und anschließend der hinter dem vom Dorn 148 abgestützten Ende liegende Bereich des Rohrendes 150 mittels eines Umformstempels 140 aufgeweitet. Der Bördelstempel 112 wird solange axial in Richtung auf das Rohrende 150 zugestellt, bis sein Gehäuse 110 an der Spanneinrichtung 154 oder einem entsprechenden Anschlag anliegt.

Es hat sich dabei herausgestellt, dass aufgrund der Einspanntoleranzen des Rohres 152, d.h. aufgrund unterschiedlicher überstehender Maße für das Rohrende 150, eine nicht unbedeutende Anzahl an unbrauchbaren Umformungen erzeugt werden. Es besteht nämlich die Gefahr, dass bei zu großem Überstand ein Teil des Rohrmaterials zwischen das Gehäuse 110 und der Spanneinrichtung 154 eingequetscht wird, was in 6 dargestellt ist. Dieser ausgetriebene Kragen bzw. Grat 158 verhindert das Überwerfen einer Anschlussmutter auf das Rohrende 150.

Aus der FR 1 472 178 A ist ein Umformwerkzeug für Rohrenden bekannt geworden, mit dem ein Innenbördel an ein Rohrende angeformt werden kann. Bei diesem Umformvorgang tritt das oben geschilderte Problem nicht auf, da die Umformung mit Abstand zur das Rohrende haltenden Spanneinrichtung erfolgt. Außerdem wird durch den Abzug der Außenhülse die Rohrendenverdickung radial nach innen umgeformt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Umformwerkzeug für Rohrenden bereitzustellen, mit dem der am Rohrende angeformt Außenbördel präziser hergestellt werden kann, auch wenn der Rohrüberstand über die Spanneinrichtung hinaus unterschiedliche Werte besitzt.

Diese Aufgabe wird mit einem Umformwerkzeug gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Der im erfindungsgemäßen Umformwerkzeug vorgesehene Begrenzungsstempel schafft den wesentlichen Vorteil, dass das über die Spanneinrichtung überstehende Ende des Rohres vor der Umformung vollständig umschlossen wird, so dass dieses Ende beim Umformen maximal bis zur Anlage an den Begrenzungsstempel aufgeweitet werden kann. Dadurch wird vermieden, dass sich ein Kragen oder Grat ausbildet, der ein Aufschieben der Überwurfmutter verhindern würde.

Vorteilhaft bildet der Begrenzungsstempel die dem Rohrende zugewandte vorderste Stirnfläche des Umformwerkzeugs. Während des Umformvorganges ist somit das freie Rohrende vollständig vom Begrenzungsstempel umgeben und der Begrenzungsstempel liegt an der Spanneinrichtung an und verschließt dadurch den Umformraum. Der Begrenzungsstempel überragt dabei das Gehäuse axial in Richtung des Rohrendes.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Begrenzungsstempel in axialer Richtung über eine Feder federnd nachgiebig gelagert. Dies bedeutet, dass während der Umformung der Begrenzungsstempel in das Gehäuse eingefahren wird, so dass er für das an die Spanneinrichtung heranfahrende Gehäuse kein Hindernis darstellt. Dabei ist der Begrenzungsstempel in einer axialen Bohrung des Gehäuses geführt. Mit Vorzug besitzt der Begrenzungsstempel eine Hülsenform.

Bei einer anderen Ausführungsform weist die Spanneinrichtung eine Aufnahme für den Begrenzungsstempel auf, der zumindest während der Umformung in die Spanneinrichtung eingefahren wird, so dass er die axiale Zustellung des Gehäuses in Richtung der Spanneinrichtung nicht behindert.

Der Begrenzungsstempel besitzt eine Hülsenform, die insbesondere einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweist. Dieser Innenquerschnitt begrenzt den Außenquerschnitt bzw. formt diesen Außenquerschnitt des Endwulstes. Dabei kann diesem Endwulst auch eine von der Kreisform abweichende Form aufgeprägt werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Begrenzungsstempel ein Axiallager für den Umformstempel bildet, so dass der Umformstempel axial verschieblich im Begrenzungsstempel geführt ist. Der Begrenzungsstempel seinerseits ist in einer axialen Bohrung des Gehäuses geführt. Dadurch wird vermieden, dass Rohrmaterial bei der Umformung zwischen den Begrenzungsstempel und den Umformstempel getrieben wird.

Bei einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, den Umformstempel axial verschieblich auf dem Dorn zu lagern. Durch diese Maßnahme entfällt ein separates Axiallager für die radiale innere Abstützung des Umformstempels. Weiterhin ist eine einfache zentrale Schmierung für den Umformstempel und den Begrenzungsstempel möglich.

Um die Umformkraft zu begrenzen, ist der Umformstempel entgegen der Kraft einer Feder axial in das Gehäuse einfahrbar. Sowohl die Feder für den Umformstempel als auch die Feder für den Begrenzungsstempel können als mechanische, magnetische, hydraulische oder pneumatische Feder ausgebildet sein. Die Federn stützen sich dabei am Gehäuse ab und sind insbesondere einstellbar.

Eine einfache Montage des erfindungsgemäßen Bördelstempels wird dadurch erreicht, dass das Gehäuse eine dreistufige Bohrung aufweist und alle Bauteile von dem dem Rohrende abgewandten Ende in das Gehäuse einsetzbar sind. Dadurch werden auch Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten erleichtert. Außerdem entfallen zusätzlich Lagerungselemente, da die einzelnen Bauteile ineinander geschachtelt sind und sich gegenseitig abstützen.

Ein relativ einfacher Zugang zu den einzelnen Bauteilen wird dadurch erreicht, dass das vom Rohrende abgewandte Ende des Gehäuses einen Schraubverschluss aufweist. Stützt sich die eine und/oder andere Feder am Schraubverschluss ab, kann durch diesen außerdem die Federkraft eingestellt werden. Diese kann selbstverständlich auch durch Änderung des Fluiddruckes oder durch Austausch der eingesetzten Feder geändert werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten und in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Dabei zeigen:
1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Bördelstempel, der sich in Ruhelage befindet;
2 einen Längsschnitt durch das Umformwerkzeug mit an die Spanneinrichtung angelegtem Bördelstempel und teilweise umgeformtem Rohrende;
3 einen Längsschnitt wie in 2 mit vollständig umgeformtem Rohrende;
4 einen Längsschnitt durch ein Umformwerkzeug gemäß dem Stand der Technik mit teilweise umgeformtem Rohrende;
5 einen Längsschnitt durch ein Umformwerkzeug gemäß dem Stand der Technik mit vollständig umgeformtem Rohrende; und
6 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts VI gemäß 5.
Bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Gehäuse eines insgesamt mit 12 bezeichneten Bördelstempels bezeichnet. Dieser Bördelstempel 12 besitzt eine dreistufige Durchgangsbohrung 14 mit einem kleinen Durchmesser 16, einem mittleren Durchmesser 18 und einem großen Durchmesser 20. Das den großen Durchmesser 20 aufweisende freie Ende der Durchgangsbohrung 14 ist mit einem Schaubstopfen 22 verschlossen.
In die Durchgangsbohrung 14 mit kleinem Durchmesser 16 ist ein hutförmiger Begrenzungsstempel 24 axial verschieblich eingesetzt. Dabei hintergreift eine das innere Ende des Begrenzungsstempels 24 bildende radial nach außen abragende Schulter 26 den Absatz 28 vom mittleren Durchmesser 18 zum kleinen Durchmesser 16 der Durchgangsbohrung 14. Der Begrenzungsstempel 24 wird so am Herausfallen aus dem Gehäuse 10 gehindert. Die Schulter 26 stützt sich ihrerseits an einer Schraubendruckfeder 30 ab, deren anderes Ende von einer Auflagescheibe 32 und einem Sicherungsring 34 gehalten wird. Die Feder 30 stützt sich also am Gehäuse 10 ab und ermöglicht ein axiales Einfahren des Begrenzungsstempels 24. Dieser Begrenzungsstempel 24 überragt in einer Ruhelage das freie Ende 36 des Gehäuses 10 um einen Überstand 38.
Der hülsenförmige Begrenzungsstempel 24 dient als Axiallager für einen Umformstempel 40, der ebenfalls hutförmig und hülsenförmig ausgebildet ist. Die Schulter 42 hintergreift einen Absatz 44 vom großen Durchmesser 20 zum mittleren Durchmesser 18 und stützt sich an einem Tellerfederpaket 46 ab, das am Schraubstopfen 22 anliegt. Dadurch wird ein axiales Einfahren des Umformstempels 40 ermöglicht.
Der hülsenförmige Umformstempel 40 nimmt einen Dorn 48 auf, der gehäusefest ist und dessen Außendurchmesser den endgültigen Innendurchmesser des freien Endes 50 eines umgeformten Rohres 52 bestimmt, was in 3 dargestellt ist.
Nachfolgend wird die Funktion des erfindungsgemäßen Bördelstempels 12 beschrieben. Der Bördelstempel 12 wird derart in Richtung des freien Endes 50 des Rohres 52 gefahren, dass der Dorn 48 in dieses freie Ende 50 eintritt. Dabei wird das Rohr 52 von einer Spanneinrichtung 54 gehalten. Außerdem legt sich das freie Ende des Überstandes 38 des Begrenzungsstempels 24 an der Stirnfläche 56 der Spanneinrichtung 54 an. Dies kann vor oder kurz nach Beginn der Umformung des Rohrendes 50 erfolgen. Das Rohrende 50 ist somit vollständig umschlossen.
Wird das Gehäuse 10 weiter in Richtung der Spanneinrichtung 54 verlagert, dann fährt der Begrenzungsstempel 24 entgegen der Kraft der Feder 30 in das Gehäuse 10 ein. Außerdem wird das freie Ende 50 des Rohres 52 mittels des Umformstempels 40 in üblicher Weise umgeformt.
Um eine Beschädigung des Bördelstempels 12 oder des fertig umgeformten Endes 50 des Rohres 52 nach der Umformung zu vermeiden, ist der Umformstempel 40 ebenfalls axial verschieblich gelagert, so dass dieser einer Materialanhäufung im Umformbereich ausweichen kann. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn der Überstand des freien Endes 50 des Rohres 52 toleranzbedingt zu groß ist.
Ein Kragen oder Grat 158 am freien Ende 50 des Rohres 52 kann sich nicht ausbilden, da das freie Ende 50 jederzeit, auch während des Umformvorganges, bei dem der Begrenzungsstempel 24 in das Gehäuse 10 einfährt, von diesem umgeben ist.

Claims

Umformwerkzeug zum Anformen eines Außenbördels an ein Rohrende (50), mit einer das Rohr (52) haltenden Spanneinrichtung (54) und einem auf den Überstand des Rohrendes (50) wirkenden Bördelstempel (12), wobei der Bördelstempel (12) einen in das Rohrende (50) einfahrbaren Dorn (48) und einen den Dorn (48) umgebenden Umformstempel (40) aufweist und der Dorn (48) und der Umformstempel (40) in einem Gehäuse (10) gehalten sind, und ein den Umformstempel (40) umgebender Begrenzungsstempel (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) eine zylindrische Innenumfangsfläche aufweist, die im Umformbereich einen gleichbleibenden und sich bis zum offenen Ende erstreckenden Innenquerschnitt aufweist und sowohl den Außendurchmesser des Außenbördels definiert als auch als Führungsfläche für den Umformstempel (40) dient.
Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) die dem Rohrende (50) zugewandte vorderste Stirnfläche des Bördelstempels (12) bildet.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) das Gehäuse (10) axial in Richtung des Rohrendes (50) überragt.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) in axialer Richtung über eine Feder (30) federnd nachgiebig gelagert ist.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) eine Hülsenform besitzt.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsstempel (24) in einer axialen Bohrung des Gehäuses (10) geführt ist.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (40) axial verschieblich im Begrenzungsstempel (24) geführt ist.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (40) axial verschieblich auf dem Dorn (48) gelagert ist.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformstempel (40) entgegen der Kraft einer Feder (46) in das Gehäuse (10) axial einfahrbar ist.
Umformwerkzeug nach Anspruch 4, 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (30, 46) eine mechanische, magnetische, hydraulische oder pneumatische Feder ist.
Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 4, 5, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Feder (30, 46) am Gehäuse (10) abstützt.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) eins dreistufige Bohrung (14) aufweist und alle Bauteile von der dem Rohrende (50) abgewandten Ende in das Gehäuse (10) einsetzbar sind.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Rohrende (50) abgewandte Ende des Gehäuses (10) einen Schraubverschluss (22) aufweist.
Umformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das dem Rohrende (50) abgewandte Ende des Gehäuses (10) die Druckkraft des Umformstempels (40) einstellbar ist.