DE10162394A1

DE10162394A1 - Fertigungsverfahren und Innenhochdruckumformwerkzeug zur Durchführung des Fertigungsverfahrens

Info

Publication number: DE10162394A1
Application number: DE10162394A
Authority: DE
Inventors: Walter-Josef Schiffler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2003-07-03
Also published as: DE50202272D1; EP1321202A2; EP1321202A3; EP1321202B1

Abstract

In eine Wandung eines durch Innenhochdruckumformung hergestellten Bauteils wird eine Durchgangsöffnung gestanzt und anschließend wird in der Durchgangsöffnung ein Innengewinde hergestellt, wobei das Bauteil beim Stanzen und der Herstellung des Innengewindes im Innenhochdruckumformwerkzeug verbleibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Innenhochdruckumformwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Aus der DE 197 19 426 A1 ist ein Innenhochdruckumformwerkzeug bekannt, in das "Zusatzwerkzeuge" wie z. B. Stanzwerke integriert sind. Bei einem Ausführungsbeispiel sind in eine Werkzeughälfte des Innenhochdruckumformwerkzeugs mehrere axial verschiebliche Stanzwerkzeuge integriert. Mit den Stanzwerkzeugen können Löcher wahlweise "nach innen" oder "nach außen" gestanzt werden sowie wahlweise mit oder ohne am Bauteil verbleibenden Stanzbutzen. Beim Stanzen "mit am Bauteil verbleibenden Stanzbutzen" ist das Stanzwerkzeug an einer Stelle der Stanzkante stumpf ausgebildet. In diesem Bereich des Stanzwerkzeugs wird der auszustanzende Butzen nach innen umgebogen und verbleibt am herzustellenden Bauteil.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fertigungsverfahren bzw. ein Werkzeug anzugeben, das eine größere "Fertigungstiefe" ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, in eine Wandung eines durch Innenhochdruckumformung hergestellten Bauteils eine Durchgangsöffnung zu stanzen und anschließend in der Durchgangsöffnung ein Innengewinde herzustellen und zwar so, dass "Innenhochdruckumformbauteil" beim Stanzen der Durchgangsöffnung und bei der Herstellung des Innengewindes im Innenhochdruckumformwerkzeug verbleibt. Hierzu sind in das Innenhochdruckumformwerkzeug ein "Stanzwerkzeug" und ein "Gewindewerkzeug" integriert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in das Innenhochdruckumformwerkzeug ein Werkzeug integriert, das einen Stanzabschnitt zum Stanzen der Durchgangsöffnung und einen weiteren Werkzeugabschnitt zur Herstellung des Innengewindes aufweist. Das heißt, mit ein und demselben Werkzeug kann gestanzt und ein Gewinde hergestellt werden. Vorzugsweise ist der Stanzabschnitt zweiteilig ausgeführt. Er weist dann einen zapfenartig vom freien Ende des Stanzwerkzeuges abstehenden Vorstanzabschnitt und einen sich daran anschließenden "Durchstellabschnitt" auf.

Vorzugsweise ist der Vorstanzabschnitt an seiner Stirnseite einseitig abgeschrägt. In einer Seitenansicht betrachtet ist der Vorstanzabschnitt also asymmetrisch. Die Abschrägung am Vorstanzabschnitt bewirkt, dass der auszustanzende Stanzbutzen nicht aus dem Bauteil herausgestanzt wird, sondern "nach innen" umgeklappt wird. Der Stanzbutzen verbleibt somit am herzustellenden Bauteil. Der sich an den Vorstanzabschnitt anschließende Durchstellabschnitt hat im wesentlichen den Durchmesser der herzustellenden Durchgangsöffnung.

Während des Stanzvorgangs wird das Stanzwerkzeug im wesentlichen rein translatorisch verschoben, d. h. durch die Wandung des Innenhochdruckumformbauteils gepresst. Das Stanzwerkzeug kann dabei beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder beaufschlagt werden. Wenn die Durchgangsöffnung gestanzt ist, wird das "Stanzwerkzeug" zur Herstellung des Innengewindes zusätzlich rotatorisch bewegt.

Das heißt, der Vorschubbewegung wird eine Drehbewegung überlagert. Das Innengewinde kann beispielsweise gerollt oder geschnitten werden.

Mit der Erfindung wird somit eine noch größere Fertigungstiefe als beim Stand der Technik erreicht. Durch den zusätzlichen integrierten Prozessschritt kann positionsgenau ein Formgewinde in dem Innenhochdruckumformbauteil hergestellt werden. Die Festigkeit des herzustellenden Gewindes, hängt vom Material des Innenhochdruckumformbauteils ab. Ein derart hergestelltes Gewinde ist zumindest für leicht bis mittelschwer belastete Schraubverbindungen geeignet. Insbesondere im Kfz-Bereich sind vielfältige Anwendungen denkbar, wie z. B. die Befestigung von Anbauteilen an Rahmen- bzw. Trägerteilen, die durch Innenhochdruckumformung hergestellt wurden.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:

- Hohe Positions- und Wiederholgenauigkeit
- Wegfall eines außerhalb des Innenhochdruckumformwerkzeugs durchzuführenden Arbeitsschritts
- Einsatzteile wie z. B. "Einziehmuttern" werden nicht mehr benötigt, wodurch sich eine zusätzliche Gewichtsreduzierung ergibt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die Fig. 1 bis 7 zeigen die einzelnen Verfahrensschritte.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Innenhochdruckumformwerkzeug mit einer oberen Werkzeughälfte 1 und einer unteren Werkzeughälfte 2. Zwischen den beiden Werkzeughälften 1, 2 befindet sich ein in bekannter Weise durch Innenhochdruckumformung hergestelltes "Innenhochdruckumformbauteil" 3, das z. B. aus einem "Rohrrohling" hergestellt sein kann.
In dem unteren Werkzeugteil 2 ist eine zylindrische Ausnehmung 4 vorgesehen, in der ein "Nachbearbeitungswerkzeug" 5 angeordnet ist. Das "Nachbearbeitungswerkzeug" 5 lässt sich funktional in drei Abschnitte unterteilen, nämlich einen zapfenartig vom freien Ende abstehenden Vorstanzabschnitt 6, einen Durchstellabschnitt 7 und einen Werkzeugabschnitt 8 zur Herstellung eines Innengewindes.
Der Vorstanzabschnitt 6 ist in der hergezeigten Schnittansicht asymmetrisch, d. h. er weist an seiner Stirnseite eine seitliche Abschrägung 9 auf. Sein Durchmesser ist kleiner als der des Durchstellabschnitts 7. Das Nachbearbeitungswerkzeug 5 weist ferner im Umfangsbereich zwischen dem Vorstanzabschnitt 6 und dem Durchstellabschnitt 7 eine umlaufende Fase 10 auf. Vom Durchstellabschnitt 7 "erweitert" sich der Durchmesser des Nachbearbeitungswerkzeugs 5 konisch auf den Durchmesser des Werkzeugabschnitts 8, der zur Herstellung des Innengewindes vorgesehen ist.
Im folgenden werden die einzelnen in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Arbeitsschritte nach der Herstellung des Innenhochdruckumformbauteils erläutert. In Fig. 1 liegt das freie Ende des Vorstanzabschnittes 6 an der Außenseite des Innenhochdruckumformbauteils 3 an.
Anschließend wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das Nachbearbeitungswerkzeug 5 "zugestellt". Das heißt, der Vorstanzabschnitt 6 stanzt das Innenhochdruckumformbauteil 3 an. Im Bereich der Abschrägung 9 wird das Innenhochdruckumformbauteil 3 nicht durchgestanzt. Vielmehr entsteht ein sogenannter Stanzbutzen 11, der bei einer weiteren Vorschubbewegung des Nachbearbeitungswerkzeuges 5 nach innen umgebogen wird, was in Fig. 3 dargestellt ist. Durch eine weitere Vorschubbewegung des Nachbearbeitungswerkzeuges 5 wird die herzustellende Durchgangsöffnung in dem Innenhochdruckumformbauteil 3 mittels des Durchstellabschnittes 7 durchgestanzt, was in Fig. 4 dargestellt ist. Dabei werden die seitlichen Ränder des Innenhochdruckumformbauteils 3 rund um den Durchstellabschnitt 7 herum "sauber" im wesentlichen senkrecht umgebogen.
Nach dem Durchstellen erfolgt die Herstellung des Gewindes, was in Fig. 5 dargestellt ist. Der Vorschubbewegung des Nachbearbeitungswerkzeuges 5 wird nun eine rotatorische Bewegung überlagert, wodurch im Innenhochdruckumformbauteil 3, genauer gesagt in seinen Randbereichen 12, 13, ein Innengewinde 14 hergestellt wird. Das Gewinde kann beispielsweise geschnitten oder gerollt werden.
Nach der Herstellung des Innengewindes 14 wird das Nachbearbeitungswerkzeug 5 wieder "herausgeschraubt" bzw. zurückgefahren, was in der Fig. 6 dargestellt ist. Fig. 7 zeigt schließlich das Fertigbauteil.

Claims

1. Fertigungsverfahren mit folgenden Schritten:

a) Einbringen eines Bauteilrohlings zwischen Werkzeugteile eines Innenhochdruckumformwerkzeugs,

b) Schließen des Innenhochdruckumformwerkzeugs

c) Umformen des Bauteilrohlings in ein Innenhochdruckumformbauteil mittels eines Druckmediums,

d) Ausstanzen einer Durchgangsöffnung in einer Wandung des Innenhochdruckumformbauteils mittels eines Stanzwerkzeugs, das in dem Innenhochdruckumformwerkzeug angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass bei im Innenhochdruckumformwerkzeug (1, 2) verbleibenden Innenhochdruckumformbauteil (3) in der Durchgangsöffnung ein Innengewinde (14) hergestellt wird.

2. Fertigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde (14) mittels eines Werkzeugabschnitts (8) des Stanzwerkzeugs (5) hergestellt wird, der sich an einen Stanzabschnitt (6, 7) des Stanzwerkzeugs (5) anschließt.

3. Fertigungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an Schritt c) die Wandung des Innenhochdruckumformbauteils (3) vorgestanzt, mit einem Vorstanzabschnitt (6) des Stanzwerkzeuges (5), der zapfenartig vom freien Ende des Stanzwerkzeuges (5) absteht.

4. Fertigungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) die Durchgangsöffnung mit einem sich an den Vorstanzabschnitt (6) anschließenden Durchstellabschnitt (7) gestanzt wird.

5. Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein beim Stanzen entstehender Stanzbutzen umgebogen wird und am herzustellenden Fertigteil (3) verbleibt.

6. Innenhochdruckumformwerkzeug mit
mindestens zwei Werkzeugteilen, zwischen die ein Bauteilrohling einbringbar ist,
einem Anschluss für Druckmedium zur Druckbeaufschlagung und Umformung des Bauteilrohlings in ein Innenhochdruckumformbauteil und einem Stanzwerkzeug, das in einem der Werkzeugteile angeordnet ist, wobei das Stanzwerkzeug einen Stanzabschnitt aufweist zum Stanzen einer Durchgangsöffnung in einer Wandung des Innenhochdruckumformbauteils, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenhochdruckumformwerkzeug (1, 2) ein Werkzeug (5) zur Herstellung eines Innengewindes (14) in der Durchgangsöffnung aufweist.

7. Innenhochdruckumformwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das Werkzeug (5) zur Herstellung des Innengewindes (14) durch einen Werkzeugabschnitt (8) des Stanzwerkzeugs (5) gebildet ist, der sich an den Stanzabschnitt (6, 7) anschließt.

8. Innenhochdruckumformwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzabschnitt (6, 7) mittig einen zapfenartig vom freien Ende des Stanzwerkzeugs (5) abstehenden Vorstanzabschnitt (6) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung.

9. Innenhochdruckumformwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstanzabschnitt (6) in einer Seitenansicht asymmetrisch ist und an seiner Stirnseite eine Abschrägung (9) aufweist.

10. Innenhochdruckumformwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Vorstanzabschnitt (6) und dem Abschnitt (8) zur Herstellung des Gewindes (14) ein Durchstellabschnitt (7) vorgesehen ist.

11. Innenhochdruckumformwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzwerkzeug im Übergangsbereich zwischen dem Durchstellabschnitt (7) und dem Werkzeugabschnitt (8) konisch ist.