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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines
Kragenabschnitts um eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1, und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts
um eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks
gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 17.
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Ein
derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung zum Ausbilden
eines Kragenabschnitts um eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks sind
aus der nächstkommenden
Druckschrift
AT 237 414 bekannt.
Insbesondere zeigt diese Druckschrift ein Verfahren zum Anbringen
von Löchern
mit umgebogenen Rändern
in einer Rasierplatte für
elektrische Rasiergeräte
und eine entsprechende Vorrichtung hierfür. Bei diesem Verfahren wird
eine Platte mit Löchern
versehen, wobei in diese Löcher
sphärische
Körper
mit größerem Durchmesser
angeordnet werden. Nachfolgend werden diese sphärischen Körper mit Druck beaufschlagt
und somit durch die Öffnungen
gepresst. Dadurch entstehen umgebogene Ränder an den Öffnungen,
die kragenförmig
ausgebildet sind. Die sphärischen
Körper
oder Kugeln werden mittels eines mechanischen Stempels, der direkt auf
diese wirkt, von einer Seite des Blechs aus gedrückt. Um eine gleichmäßige Kraft
auf alle sphärischen
Körper
aufzubringen, ist der Stempel mit elastischem Material versehen.
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Die
Ausbildung eines Kragenabschnitts oder einer sogenannten Aushalsung
wird in zahlreichen Industriebereichen eingesetzt, um beispielsweise lösbare Verbindungen
mit einseitiger Zugänglichkeit zu
befestigen bzw. auszubilden. Auf einen derartigen Kragenabschnitt
können
beispielsweise Muttern verschweißt oder eingepresst werden,
oder es werden in den Kragenabschnitt direkt Gewinde eingeschnitten. Weiterhin
kann der Kragenabschnitt als Verbindungsanschluss für aufgeschweißte Rohre
dienen. Da sich der Kragenabschnitt im wesentlichen senkrecht zu der
Fläche
des Werkstücks
erstreckt, kann ein derartiger Kragenabschnitt auch als Versteifungselement dienen.
In den meisten Fällen
sind diese Kragenabschnitte und die zugehörige Öffnung kreisförmig ausgebildet.
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Ein
wichtiges Anwendungsgebiet für
derartige Kragenabschnitte oder Aushalsungen sind Hohlprofile oder
Rohre, um damit günstigere
Voraussetzungen für
die Anbindung eines Fügeteils
zu schaffen.
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Beim
sogenannten Kragenziehen wird in das Werkstück ein Vorloch eingebracht
und anschließend mit
einem Stempel der Kragen gegen eine gegenüberliegende Matrize gezogen.
Das Werkstück
muss dazu im wesentlichen von beiden Seiten frei zugänglich sein.
Dieses Verfahren wird beispielsweise bei Blechen angewendet.
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Bei
rohrförmigen
Bauteilen mit Aushalsung oder Kragen, wobei der Kragen von innen
nach außen
gezogen wird, erfolgt dies meist durch eine Kugel b, die durch einen
Stempel c gedrückt
wird, wie dies in 5 dargestellt
ist. In diesem Fall müssen die
mehrteiligen Werkzeuge b, c in das Rohrinnere gebracht und genau
positioniert werden. Auf der Außenseite
des Rohres a ist die Haltematrize s anzubringen, um diesen Kragen
entsprechend auszubilden. Weiterhin ist in 5 das Rohr vor dem Kragenziehen mit dem
Vorloch e und nach dem Kragenziehen mit dem Kragenabschnitt f dargestellt.
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Dieses
Verfahren und diese Vorrichtung eignen sich besonders für relativ
kurze Rohre mit standardisiertem Rohrdurchmesser. Bei besonders
langen Rohren und/oder bei Rohren mit kleinem Innendurchmesser wird
es schwierig, den Stempel c und die Kugel b entsprechend zu positionieren.
Weiterhin ist es notwendig, den Stempel c entsprechend zu führen, so
daß dieser
in Abhängigkeit
des Innendurchmessers des Rohres ausgebildet wird. Somit sind für verschiedene
Rohrdurchmesser verschiedene Stempel vorzusehen. Diese Nachteile
erhöhen
die Kosten bei der Herstellung eines entsprechenden Kragenabschnitts.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche
eines Werkstücks
anzugeben, wobei der Kragenabschnitt in einfacher und kostengünstiger
Weise herzustellen ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche
eines Werkstücks
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1. Dadurch ist ein Verfahren offenbart zum Aus bilden
eines Kragenabschnitts um eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks,
der von der Fläche
des Werkstücks
hervorsteht, mit einem Formelement, das zumindest teilweise durch
die Öffnung
gedrückt
wird, um den Kragenabschnitt zu bilden, wobei ein Fluid mit Fluiddruck
auf das Formelement aufgebracht wird, um das Formelement zumindest
teilweise durch die Öffnung
zu drücken,
und das Werkstück
im Bereich der Öffnung
durch das Formelement plastisch verformt wird um den Kragenabschnitt
zu bilden.
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Dadurch
kann der Kragenabschnitt an dem Werkstück ausgebildet werden, ohne
daß ein
Stempel auf der Seite des Formelementes entsprechend positioniert
werden muß.
Weiterhin kann das Fluid, insbesondere bei Verwendung eines Öls, als Schmiermittel
für das
Kragenziehen dienen.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiels
wird bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche eines
Werkstücks
ein Vorloch im Bereich der auszubildenden Öffnung ausgebildet, eine Strömung des Fluids
durch das Vorloch positioniert das Formelement an dem Vorloch, und
der Fluiddruck auf das positionierte Formelement aufgebracht wird.
Dadurch wird auf vorteilhafter Weise das Formelement zuverlässig und
automatisch positioniert, wodurch die Herstellung des Kragenabschnittes
stark vereinfacht und kostengünstig
wird.
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In
bevorzugter Weise ist das Vorloch kreisförmig ausgebildet.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
schließt
bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche eines
Werkstücks
das Formelement das Vorloch dichtend ab.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche
eines Werkstücks
das Vorloch durch Entfernen eines Flächenabschnitts des Werkstücks ausgebildet.
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In
bevorzugter Weise wird eine Sollbruchstelle entlang dieses Flächenabschnitts
vor dessen Entfernung ausgebildet, und ein Fluiddruck wirkt auf den
Flächenabschnitt,
um diesen Flächenabschnitt zu
entfernen. Dadurch wird auf vorteilhafter Weise der Flächen abschnitt
oder Butzen durch den entstehenden Fluiddruck entfernt wobei kein
Grat auf der Fluiddruckseite des Werkstückes entsteht.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird ein Stempel mit einer Schneidkante gemäß dem Vorloch als Niederhalter
in Kontakt mit der Fläche
des Werkstücks
gebracht, und ein Fluiddruck wirkt auf den Flächenabschnitt, um diesen Flächenabschnitt
zu entfernen. Durch den Stempel als Niederhalter werden Verformungen
des Werkstückes
im bereich des Vorlochs verhindert, so daß das Kragenziehen unter wiederholbaren
und stabilen Bedingungen erfolgen kann.
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In
bevorzugter Weise wird der entfernte Flächenabschnitt durch eine Strömung des
Fluides aus dem Bereich des Vorloches transportiert. Dadurch wird
auf vorteilhafter Weise der Flächenabschnitt oder
Butzen durch den entstehenden Fluidstrom automatisch und zuverlässig aus
dem Arbeitsbereich des Kragenziehens entfernt.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der Kragenabschnitt in die gleiche Richtung von der Fläche des
Werkstücks
weg ausgebildet wird wie der entfernte Flächenabschnitt durch eine Strömung des
Fluides aus dem Bereich des Vorloches weg transportiert.
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In
bevorzugter Weise wird ein Hohlprofil-Halbzeug, insbesondere rohrförmiges Halbzeug als
Werkstück
verwendet.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche eines
Werkstücks
der Fluiddruck auf einen Innenraum des Werkstücks aufgebracht.
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In
bevorzugter Weise wird der Kragenabschnitt um die Öffnung an
einem Bereich aus Metall an dem Werkstück ausgebildet, der zumindest
im Bereich der Öffnung
vorgesehen ist. Gemäß einer
alternativen Ausführung
wird der Kragenabschnitt um die Öffnung
an einem Bereich aus Metall an dem Werkstück (3) ausgebildet,
der zumindest im Bereich der Öffnung
vorgesehen ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird der Fluiddruck auf ein kugelförmiges Formelement aufgebracht.
In bevorzugter Weise wird die Öffnung
im Wesentlichen kreisförmig
ausgebildet.
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Weiterhin
wird die genannte Aufgabe gelöst durch
eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an
einer Fläche
eines Werkstücks
mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
17. Es ist eine Vorrichtung offenbart zum Ausbilden eines Kragenabschnitts
um eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks,
der von der Fläche
des Werkstücks
hervorsteht, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens,
mit einem Formelement und einer Fluiddruckeinrichtung um ein Fluid
mit Fluiddruck auf das Formelement aufzubringen, um das Formelement
zumindest teilweise durch die Öffnung
zu drücken,
und das Werkstück
im Bereich der Öffnung
durch das Formelement plastisch zu verformen um den Kragenabschnitt
zu bilden.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist bei der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um
eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks
ein Vorloch im Bereich der auszubildenden Öffnung vorgesehen und ein Strömungskanal
für das
Fluid ist durch das Vorloch vorgesehen, um das Formelement durch
die Strömung
des Fluids an dem Vorloch zu positionieren.
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In
bevorzugter Weise ist eine Vorlocheinrichtung zum Ausbilden des
Vorlochs vorgesehen.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Strömungskanal
in der Vorlocheinrichtung vorgesehen.
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In
bevorzugter Weise weist die Vorlocheinrichtung eine Haltematrize
auf, die an der Fläche
des Werkstücks
im Bereich des Vorloches positionierbar ist, zum Aufnehmen des plastisch
verformten Kragenabschnittes.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
lagert die Haltematrize einen Stempel zur Ausbildung des Vorlochs
bewegbar.
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In
bevorzugter Weise ist der Stempel zum Entfernen eines Flächenabschnitts
des Werkstücks zur
Ausbildung des Vorlochs vorgesehen.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Stempel ein Lochstempel.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Stempel zum Ausbilden einer Sollbruchstelle entlang dieses
Flächenabschnitts vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Stempel ein Schneidstempel mit einer Schneidkante.
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In
bevorzugter Weise weist der Schneidstempel einen Fluidkanal auf,
der sich von der Schneidkante ausgehend durch den Schneidstempel erstreckt.
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In
bevorzugter Weise ist wobei die Vorlocheinrichtung zum Ausbilden
eines kreisförmigen
Vorlochs vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist eine Haltematrize an der Fläche
des Werkstücks
im Bereich des Vorloches positionierbar, zum Aufnehmen des plastisch
verformten Kragenabschnittes, und der Strömungskanal sich durch die Haltematrize
erstreckt.
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In
bevorzugter Weise weist das Formelement eine Oberfläche auf,
um das Vorloch dichtend abzuschließen.
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In
bevorzugter Weise ist die Fluiddruckeinrichtung mit einem Innenraum
des Werkstücks
verbunden.
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In
bevorzugter Weise ist das Formelement kugelförmig ausgebildet.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
den beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben und erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung bezüglich eines ersten Ausführungsbeispiels
des Verfahrens und der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts
um eine Öffnung
an einer Fläche eines
Werkstücks,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung bezüglich einem zweiten Ausführungsbeispiel
des Verfahrens und der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts
um eine Öffnung
an einer Fläche eines
Werkstücks,
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3 einen
Verteilerbalken aus der Sanitärindustrie,
wobei eine Aushalsung mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß dem ersten
bzw. zweiten Ausführungsbeispiel
hergestellt ist,
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4 den
Druckverlauf des Fluides bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts
um eine Öffnung
an einer Fläche
eines Werkstücks;
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5 eine
herkömmliche
Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts an einem Rohr sowie
ein entsprechendes Rohr vor und nach der Ausbildung des Kragenabschnitts.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel des
Verfahrens und der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 um
eine Öffnung 2 an
einer Fläche 3a eines
Werkstücks 3.
Wie in 1 dargestellt, ist das Werkstück ein Rohr 3, wobei
der Kragenabschnitt 1 an der Außenfläche 3a auszubilden ist.
Der Kragenabschnitt 3a erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht
zu der Fläche 3a des
Rohrs 3, und ist kreisförmig
ausgebildet. In der 1 ist die Abfolge des Verfahrens
dargestellt. Die drei Vorlocheinrichtungen 10, wie in der 1 dargestellt,
repräsentieren
drei Phasen des Herstellungsverfahrens des Kragenabschnitts, wobei
das konkrete Ausführungsbeispiel
eine Vorlocheinrichtung aufweist.
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Die
Vorlocheinrichtung 10 weist einen Stempel 13a auf,
der in einer Haltematrize 12 bewegbar gelagert ist. Der
Stempel 13a ist im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 3a des
Rohrs 3, d.h. im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse
des Rohrs 3 bewegbar. An dem vorderen Ende des Stempels 13a ist
ein Schneidkopf angebracht, um eine Sollbruchstelle 7a auf
der Fläche 3a des
Rohres 3 auszubilden. Diese Sollbruchstelle ist im Wesentlichen
kreisförmig
ausgebildet und definiert einen Flächenabschnitt 7, der
zu entfernen ist, um ein Vorloch 6 in der Fläche 3a des
Rohres 3 auszubilden.
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Weiterhin
ist ein Formelement 4 vorgesehen, um den Kragenabschnitt
in Verbindung mit der Haltematrize 12 auszubilden. Dieses
Formelement ist als Kugel 4 ausgebildet. Diese Kugel 4 hat
einen vorgegebenen Außendurchmesser.
Die Haltematrize 12 weist einen entsprechenden Innendurchmesser
auf, wobei der Kragenabschnitt 1 zwischen der Kugel 4 und
der Matrize 12 entsprechend dem Außendurchmesser der Kugel und
dem Innendurchmesser der Matrize gezogen wird, wenn die Kugel 4 in
die Matrize 12 gedrückt
wird, wie dies nachfolgend noch im Detail erläutert wird.
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Der
Durchmesser des Vorloches 6 ist sehr viel kleiner als der
Durchmesser der Kugel 4 oder des Kragenabschnitts 1.
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Der
Innenraum 8 des Rohres 3 ist mit einer (nicht
gezeigten) Fluiddruckeinrichtung verbunden. Diese Fluiddruckeinrichtung
dient dazu, ein Fluid 5 unter Druck dem Innenraum 8 des
Rohres 3 zuzuführen.
Dazu weist die genannte Fluiddruckvorrichtung eine Fluiddruckquelle
in Form einer Druckpumpe, eine Steuereinrichtung zur Steuerung des
Fluiddrucks sowie entsprechende Leitungen und Ventile auf.
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Nachfolgend
wird die Funktion der in 1 dargestellten Vorrichtung
und das Verfahren zum Ausbilden des Kragenabschnitts 1 erläutert. Zunächst wird
das Rohr 3 als ein Halbzeug in einer Halterung (nicht gezeigt)
fixiert und das Formelement, d.h. die Kugel 4, wird in
den Innenraum 8 des Rohres 3 eingelegt. Bei diesem
Verfahren ist die Position der Kugel 4 in dem Innenraum 8 zu
Beginn des Prozesses nicht von Bedeutung.
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Anschließend wird
durch den Stempel 13a die Sollbruchstelle 7a auf
der Fläche 3a des
Rohres 3 ausgebildet. Diese Sollbruchstelle definiert den
Flächenabschnitt 7 zur
Ausbildung des Vorloches 6. Nachdem die Sollbruchstelle 7a ausgebildet
worden ist, wird das Fluid 5 unter Druck (durch die Fluiddruckeinrichtung)
dem Innenraum 8 des Rohres zugeführt, wobei dieser hydrostatische
Fluiddruck derart gewählt
wird, daß der
Flächenabschnitt 7 (d.h.
der Butzen) nach außen
hin entfernt wird, wie dies in der mittleren Darstellung der 1 zu
sehen ist. Dabei ist der Stempel 13a zurückgezogen
und es wird ein Strömungskanal 9 freigegeben,
durch den das unter Druck stehende Fluid abströmen kann.
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Durch
das so gebildete Vorloch 6 entsteht somit eine Leckage
in dem Rohr 3, und das Fluid 5 strömt über das
Vorloch 6 durch den Strömungskanal 9 ab,
wobei in dem Rohr 3 ein Sog entsteht, der die Kugel 4 in
den Bereich der Öffnung
(Vorloch 6) bewegt.
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Wenn
die Kugel 4 an der Öffnung
(Vorloch 6) anliegt, wird ein weiteres Entweichen des Fluides 5 verhindert,
und es baut sich erneut hydrostatischer Druck auf. Während dieses
Vorgangs wird kontinuierlich hydraulisches Fluid durch die Fluiddruckeinrichtung
nachgefördert.
Im Innenraum 8 des Rohres 3 wirkt der hydrostatische
Druck des Fluides 5 auf die Kugel 4 derart, daß diese
zumindest teilweise durch das Vorloch 6 gedrückt wird,
so daß der
Kragenabschnitt 1 bzw. die Aushalsung nach außen gezogen wird,
wie dies in der rechten Darstellung der 1 gezeigt
ist. Dabei wird der Kragenabschnitt 1 durch die Außenfläche der
Kugel 4 und die Innenfläche
der Haltematrize 12 gezogen.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird die Sollbruchstelle 7a im Wesentlichen unmittelbar vor
dem Entfernen des Flächenabschnittes 7 ausgebildet.
Dabei ist es vorteilhaft, daß bereits
bei der Ausbildung der Sollbruchstelle 7a ein gewisser
hydrostatischer Innendruck in dem Innenraum 8 des Rohres
vorliegt, so daß das
unter Druck stehende Fluid als Gegenhalter für das Ausbilden der Sollbruchstelle
durch eine Stanzbewegung oder dergleichen dienen kann. Alternativ
dazu kann die genannte Sollbruchstelle 7a auch bereits
vor dem Einlegen des Rohres in die Halteeinrichtung ausgebildet
sein, wobei die Ausbildung der Sollbruchstelle 7a durch
eine andere (alternative) Vorrichtung durchgeführt werden kann.
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Weiterhin
beschreibt das bevorzugte Ausführungsbeispiel
die Entfernung des Flächenabschnitts 7,
d.h. die Entfernung des Butzen, durch den hydrostatischen Druck
nach außen,
um das Vorloch 6 auszubilden. Alternativ dazu kann ein
Rohr verwendet werden, das bereits mit einem entsprechenden Vorloch 6 ausgebildet
ist, wobei der Stempel 13a dann ausschließlich der
Steuerung des Fluidstromes dient, wodurch die Kugel 4 in
dem Bereich des Vorloches 6 gesogen wird.
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In 2 wird
ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zum Ausbilden
eines Kragenabschnitts 1 um eine Öffnung 2 an einer
Fläche 3a eines
Werkstücks 3 dargestellt.
Dieses zweite Ausführungsbeispiel
entspricht in seinen Wesentlichen Merkmalen dem ersten Ausführungsbeispiel,
so daß sich
die nachfolgenden Erläuterungen
im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel
beziehen.
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Bei
diesem zweiten Ausführungsbeispiel
ist eine alternative Vorlocheinrichtung 11 vorgesehen. Bei
dieser Vorlocheinrichtung 11 ist ein Stempel 13b in
einer Haltematrize 12 geführt, wobei dieser Stempel 13b einen
durchgehenden Innenkanal aufweist, der als Strömungskanal 9 dient.
Die vordere Kante des Strömungskanals
dient als Schneidkante, so daß durch
den (hydrostatischen) Innendruck in dem Innenraum 8 des
Rohres der Flächenabschnitt 7 (d.h. der
Butzen) aus dem Rohr 3 getrennt wird, und durch den Fluidstrom
durch den Strömungskanal 9 nach außen abtransportiert
wird. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
entsteht dadurch eine Leckage, und der Fluidstrom saugt die Kugel 4 in
dem Bereich des Vorlochs. Anschließend, wenn die Kugel 4 das
Vorloch 6 soweit dichtend verschließt, daß der hydrostatische Druck
aufgebaut wird, wird der Kragenabschnitt durch die Kugel 4 gezogen,
wie in der rechten Darstellung der 2 gezeigt
ist. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
kann ein Rohr mit vorab ausgebildeten Vorloch verwendet werden,
wie dies mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel erläutert worden
ist.
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Bei
den genannten Ausführungsbeispielen wird
der Flächenabschnitt 7 (d.h.
der Butzen) durch den hydrostatischen Druck nach außen entfernt
und abtransportiert. Dadurch wird auf vorteilhafte Weise verhindert,
daß bei
Ausbildung des Vorlochs ein Grat an der Innenseite des Rohres erzeugt
wird.
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3 zeigt
einen Kragenabschnitt, der an einem Verteilerbalken ausgebildet
worden ist, wie er beispielsweise in der Sanitärindustrie verwendet wird.
Dieser Kragenabschnitt kann mit Hilfe des vorangehend beschriebenen
ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel
ausgebildet werden. Aus 3 wird deutlich, daß die genannten
Verfahren in vorteilhafter Weise auf allgemeine Hohlprofile anzuwenden
und nicht auf zylindrische Rohre beschränkt sind.
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In 4 ist
ein typischer Druckverlauf des Fluides bei der Durchführung des
Verfahrens gezeigt. Dabei wird ein Druckübersetzer verwendet, wobei
ein Systemdruck als Primärdruck
auf der Ölseite
des Druckübersetzers
anliegt. Der Fluiddruck in dem Bauteil liegt als Sekundärdruck an,
wobei der Primärdruck
multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des
Druckübersetzers
den Wert des Sekundärdrucks
ergibt. Der Verlauf der Sekundärdruckkurve
besteht aus drei Druckspitzen. Bis zur ersten Druckspitze erfolgt
die Ausformung der Formelemente des Werkstücks (Bauteiles), um ein Formgebung durch
Innenhochdruckumformen zu erreichen. Dieser Druck ist abhängig vom
Werkstoff sowie der Wanddicke und kann dementsprechend verändert werden.
In der zweiten Druckspitze erfolgt das Lochen nach außen, um
das Vorloch auszubilden. Der Butzen wird nach außen, beispielsweise in den
Stempelkanal gedrückt
und die Kugel legt sich an das entstandene Vorloch an. Die Kugel
dichtet das Vorloch soweit ab, dass der Druck wieder aufgebaut wird,
bis die Kugel bei der dritten Druckspitze den Kragen gezogen hat.
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Bei
dem in 4 gezeigten Versuch wurde ein Werkstück aus dem
Werkstoff St 37 mit einer Ausgangswandstärke von 2,0 mm verwendet. Bei
einem Vorlochdurchmesser von 5 mm kann ein Kragen mit einem Durchmesser
von 12 mm realisiert werden. Dies entspricht einem Grenzaufweitverhaltnis
von β = 2,4.
Die Abstreckung der Wanddicke im Kragen beträgt dabei 1 mm.
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Die
Ausführungsbeispiele
beschreiben die Ausbildung eines Kragenabschnitts an einem Hohlprofil
bzw. an einem Rohr. Obwohl die erläuterten Verfahren für derartige
Hohlprofile oder Rohre besonders vorteilhaft sind, lassen sich die
Verfahren auch auf flächige
Werkstücke
anwenden, wenn ein entsprechender Druck aufgebracht und gesteuert werden
kann. Insbesondere lassen sich die Verfahren in Verbindung mit dem
Innenhochdruck Umformen von Werkstücken anwenden.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiel
zeigen ein Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 um
eine Öffnung 2 an
einer Fläche 3a eines Werkstücks 3,
der von der Fläche 3a des
Werkstücks 3 hervorsteht,
mit einem Formelement 4, das zumindest teilweise durch
die Öffnung 2 gedrückt wird,
um den Kragenabschnitt 1 zu bilden. Ein Fluid 5 mit
Fluiddruck wird das Formelement 4 aufgebracht, um das Formelement 4 zumindest
teilweise durch die Öffnung 2 zu
drücken.
Das Werkstück 3 wird
im Bereich der Öffnung 2 durch
das Formelement 4 plastisch verformt um den Kragenabschnitt 1 zu
bilden. Da durch kann der Kragenabschnitt an dem Werkstück ausgebildet
werden, ohne daß ein
Stempel auf der Seite des Formelementes entsprechend positioniert werden
muß. Weiterhin
kann das Fluid, insbesondere bei Verwendung eines Öls, als
Schmiermittel für
das Kragenziehen dienen.
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Gemäß der Ausführungsbeispiele
wird bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 um
eine Öffnung 2 an
einer Fläche 3a eines Werkstücks 3 ein
Vorloch 6 im Bereich der auszubildenden Öffnung 2 ausgebildet.
Eine Strömung
des Fluids 5 durch das Vorloch 6 positioniert
das Formelement 4 an dem Vorloch 6. Dadurch wird
auf vorteilhafter Weise das Formelement zuverlässig und automatisch positioniert,
wodurch die Herstellung des Kragenabschnittes stark vereinfacht
und kostengünstig
wird. Danach wird der Fluiddruck auf das positionierte Formelement 4 aufgebracht.
Das Vorloch 6 ist kreisförmig ausgebildet. Das Formelement 4 schließt das Vorloch 6 dichtend
ab.
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Das
Vorloch 6 wird durch Entfernen eines Flächenabschnitts 7 des
Werkstücks 3 ausgebildet. Dabei
wird eine Sollbruchstelle 7a entlang dieses Flächenabschnitts 7 vor
dessen Entfernung ausgebildet, und ein Fluiddruck wirkt auf den
Flächenabschnitt 7,
um diesen Flächenabschnitt 7 zu
entfernen. Dadurch wird auf vorteilhafter Weise der Flächenabschnitt
oder Butzen durch den entstehenden Fluiddruck entfernt wobei kein
Grat auf der Fluiddruckseite des Werkstückes entsteht.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird ein Stempel 13b mit einer Schneidkante gemäß dem Vorloch 6 als
Niederhalter in Kontakt mit der Fläche 3a des Werkstücks 3 gebracht.
Ein Fluiddruck wirkt auf den Flächenabschnitt 7,
um diesen Flächenabschnitt 7 zu
entfernen. Durch den Stempel als Niederhalter werden Verformungen
des Werkstückes
im bereich des Vorlochs verhindert, so daß das Kragenziehen unter wiederholbaren
und stabilen Bedingungen erfolgen kann.
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Der
entfernte Flächenabschnitt 7 wird
durch eine Strömung
des Fluides 5 aus dem Bereich des Vorloches 6 transportiert.
Dadurch wird auf vorteilhafter Weise der Flächenabschnitt oder Butzen durch den
entstehenden Fluidstrom automatisch und zuverlässig aus dem Arbeitsbereich
des Kragenziehens entfernt. Der Kragenabschnitt 1 wird
in die gleiche Richtung von der Fläche 3a des Werkstücks 3 weg ausgebildet
wird wie der entfern te Flächenabschnitt 7 durch
eine Strömung
des Fluides 5 aus dem Bereich des Vorloches 6 weg
transportiert wird.
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In
bevorzugter Weise ist das Werkstück 3 ein Hohlprofil,
insbesondere ist das Werkstück 3 rohrförmig ausgebildet.
Der Fluiddruck wird auf einen Innenraum 8 des Werkstücks 3 aufgebracht.
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In
bevorzugter Weise ist das Werkstück 3 zumindest
im Bereich der Öffnung 2 aus
Metall gebildet. Gemäß einer
alternativen Ausführung
ist das Werkstück 3 zumindest
im Bereich der Öffnung 2 aus
einem Kunststoff gebildet.
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Das
Formelement 4 kugelförmig
ausgebildet, und die Öffnung 2 ist
im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet.
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Weiterhin
zeigen die beschriebenen Ausführungsbeispiele
eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 um
eine Öffnung 2 an
einer Fläche 3a eines
Werkstücks 3,
der von der Fläche 3a des
Werkstücks 3 hervorsteht,
insbesondere zur Durchführung
des vorgenannten Verfahrens, mit einem Formelement 4 und
einer Fluiddruckeinrichtung um ein Fluid 5 mit Fluiddruck
auf das Formelement 4 aufzubringen, um das Formelement 4 zumindest
teilweise durch die Öffnung 2 zu
drücken.
Das Werkstück 3 wird
im Bereich der Öffnung 2 durch
das Formelement 4 plastisch verformt um den Kragenabschnitt 1 zu
bilden. Die Fluiddruckeinrichtung ist mit einem Innenraum 8 des
Werkstücks 3 verbunden.
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Bei
dieser Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 um
eine Öffnung 2 an
einer Fläche 3a eines
Werkstücks 3 ist
ein Vorloch 6 im Bereich der auszubildenden Öffnung 2 vorgesehen.
Ein Strömungskanal 9 für das Fluid 5 ist
durch das Vorloch 6 vorgesehen, um das Formelement 4 durch
die Strömung
des Fluids an dem Vorloch 6 zu positionieren. Eine Vorlocheinrichtung 10,11 ist
zum Ausbilden des Vorlochs 6 vorgesehen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ist der Strömungskanal 9 in
der Vorlocheinrichtung 10,11 vorgesehen.
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Die
Vorlocheinrichtung 10,11 weist eine Haltematrize 12 auf,
die an der Fläche 3a des
Werkstücks 3 im
Bereich des Vorloches 6 positionierbar ist, zum Aufnehmen
des plastisch verformten Kragenabschnittes 1.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
lagert die Haltematrize 12 einen Stempel 13a, 13b zur
Ausbildung des Vorlochs 6 bewegbar. Der Stempel 13a, 13b ist
zum Entfernen eines Flächenabschnitts 7 des
Werkstücks 3 zur
Ausbildung des Vorlochs 6 vorgesehen.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Stempel ein Lochstempel. Gemäß einem weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist der Stempel 13a zum Ausbilden einer Sollbruchstelle 7a entlang
dieses Flächenabschnitts 7 vorgesehen.
Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der Stempel ein Schneidstempel 13b mit einer Schneidkante.
Der Schneidstempel 13b einen Fluidkanal 9 auf,
der sich von der Schneidkante ausgehend durch den Schneidstempel 13b erstreckt.
Die Vorlocheinrichtung 10,11 ist zum Ausbilden
eines kreisförmigen
Vorlochs 6 vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel ist
eine Haltematrize 12 an der Fläche 3a des Werkstücks 3 im
Bereich des Vorloches 6 positionierbar, zum Aufnehmen des
plastisch verformten Kragenabschnittes 1, und der Strömungskanal 9 sich
durch die Haltematrize 12 erstreckt.
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Das
Formelement 4 weist eine Oberfläche auf, um das Vorloch 6 dichtend
abzuschließen.
Das Formelement 4 ist kugelförmig ausgebildet.