DE102005026507A1

DE102005026507A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Blech

Info

Publication number: DE102005026507A1
Application number: DE102005026507A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Hans-Jürgen FRIEDRICH; Peter Horling
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: DE102005026507B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) aus Blech, das eine ebene Grundkontur (2) aufweist, aus der sich ein ringförmig ausgebildeter, axial erstreckender Kragen (3) vorgegebener Höhe (H) erhebt. Um in besonders einfacher Weise das Bauteil herstellen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem einzigen Werkzeug (4, 5) die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Tiefziehen eines Bodenabschnitts (6) durch Eindrücken eines Stempels (4) in eine Matrize (5) des Werkzeugs (4, 5), dadurch Ausbildung des sich axial erstreckenden Kragens (3); b) Abscheren des Bodenabschnitts (6) vom Endabschnitt (7) des Kragens (3) durch das mit einem Ausrundungsradius (R) versehene axiale Ende des Stempels (4) nach Ausbildung der gewünschten Höhe (H) des Kragens (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Blech, das eine ebene Grundkontur aufweist, aus der sich ein ringförmig ausgebildeter, axial erstreckender Kragen vorgegebener Höhe erhebt.
In manchen Anwendungsfällen ist es erforderlich, im wesentlichen kreisrunde Blechplatinen mit einer zentrischen Ausnehmung zu versehen, wobei im Bereich der Ausnehmung ein sich in Achsrichtung der Ausnehmung axial erstreckender Kragen vorgesehen sein soll. Als Anwendungsbeispiel sei auf den in den 5 und 6 skizzierten Gehäusedeckel hingewiesen, der mit einem Lager versehen ist. Die Verbindung zwischen dem als ebenes Blechteil ausgebildeten Deckel 1 (Bauteil) und dem Wälzlager 12 wird durch ein in-situ-eingespritztes Kunststoff-Formteil 13 bewerkstelligt, das das Lager 12 sowohl axial als auch radial relativ zum Deckel 1 festlegt.
Damit das Kunststoff-Formteil 13 das Lager 12 fixieren kann, umgreift es den Außenring des Lagers 12 sowohl an der Umfangsfläche als auch axial einfassend. Eine feste Verankerung des Kunststoff-Formteils 13 am Deckel 1 wird indes dadurch erreicht, dass der Deckel 1 aus einem Teil mit ebener Grundkontur 2 besteht, an dem ein sich in Achsrichtung erstreckender Kragen 3 angeformt ist. Der Kragen 3 ist dabei durch spanlose Bearbeitung der Blechplatine ausgebildet, aus der der Deckel 1 geformt ist.

Verfahren zur Herstellung derartiger Formteile sind bekannt. In der DE 102 18 520 A1 wird ein solches Formteil durch eine Anzahl Umformschritte hergestellt. Nach dem Tiefziehen einer Blechplatine mittels eines Durchhalsstempels erfolgt eine Prägung des tiefgezogenen Bereichs mit einem Prägestempel. Es schließt sich dann eine Kalibrierung des tiefgezogenen, kragenförmigen Bereichs mittels eines Kalibrierstempels an. Zum Abschluss wird der tiefgezogene Boden mittels eines Lochstempels ausgestanzt.

In der DE 196 13 180 C2 soll ein topfförmiger Abschnitt in eine Blechplatine eingebracht werden. Daher erübrigt sich hier ein Ausstanzen des zentrisch angeordneten Bereichs des Topfs.

Ein sich in Achsrichtung erstreckender, blockförmig ausgebildeter Kragen wird in der DE 101 15 420 A1 dadurch hergestellt, dass der den Kragen bildende Block mit dem platinenförmigen Bauteil verbunden wird. Die benötigten Ausnehmungen werden durch einen Stanzvorgang hergestellt.

Die DE 102 20 009 A1 bildet kragenförmige Durchhalsungen in einem Blechteil aus, aus dem vorher kreisförmige Ausnehmungen ausgestanzt wurden.

Gemäß der DE 39 25 733 A1 soll aus einem Blechteil ein kragenförmiger Fortsatz gefertigt werden, der in einen teilweise ausgebildeten Bodenbereich übergeht. Hierzu wird in einem Arbeitsgang nacheinander eine Vertiefung und dann am Boden der Vertiefung ein eine schlitzförmige Öffnung bildender Schnitt eingebracht. Schließlich wird unter Verbreiterung dieser Öffnung die Formung eines Kragens durchgeführt. Ein abschließendes Abschneiden (Ausstanzen) eines Abschnitts des Bauteils findet nicht statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem es möglich ist, in besonders einfacher und hinreichend präziser Weise das Bauteil spanlos zu fertigen, so dass eine Massenfertigung in wirtschaftlicher Weise möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem einzigen Werkzeug die folgenden Schritte durchgeführt werden:

a) Tiefziehen eines Bodenabschnitts durch Eindrücken eines Stempels in eine Matrize des Werkzeugs, dadurch Ausbildung des sich axial erstreckenden Kragens;
b) Abscheren des Bodenabschnitts vom Endabschnitt des Kragens durch das mit einem Ausrundungsradius versehene axiale Ende des Stempels nach Ausbildung der gewünschten Höhe des Kragens.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen einer Ausnehmung der Matrize zum Eintritt des Stempels und dem Stempel ein Spalt verbleibt, dessen Breite zwischen 70 % und 100 % der Dicke des Blechs vor seiner Umformung beträgt; insbesondere beträgt die Breite des Spalts zwischen 70 % und 90 % der Dicke des Blechs. Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn der Ausrundungsradius am axialen Ende des Stempels zwischen 10 % und 40 % des Spalts beträgt; insbesondere liegt der Ausrundungsradius zwischen 20 % und 30 % der Breite des Spalts.

Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, ein hinreichend präzise geformtes Bauteil in einfacher Weise zu fertigen, wobei sowohl das Tiefziehen des Kragens als auch das Entfernen des Bodenabschnitts durch Abscheren in einfacher Weise möglich wird.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass während oder nach der Durchführung des obigen Schritts b) an dem dem einen Endabschnitt des Kragens entgegengesetzten Ende des Kragens eine ringnutförmige Vertiefung angeprägt wird. Der Außenradius der ringnutförmigen Vertiefung entspricht dabei bevorzugt im wesentlichen dem Radius der Ausnehmung der Matrize. Die Tiefe der ringnutförmigen Vertiefung beträgt bevorzugt zwischen 20 % und 40 % der Dicke des Blechs vor seiner Umformung.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass beim Tiefziehen des Bodenabschnitts und/oder beim Abscheren des Bodenabschnitts vom Kragen am Endabschnitt des Kragens ein konisch ausgebildeter Abschnitt ausgebildet wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass die genannte Größenordnung für die Größe des Spalts und die Ausrundung des Stempels in seinem Endbereich gewählt wird.

Das Blech ist bevorzugt vor seiner Umformung als kreisscheibenförmige Platine ausgebildet.

Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise wird es möglich, in nur einem einzigen Werkzeug ein Blechteil aus einer ebenen Platine zu fertigen, das eine kragenförmige Erstreckung aufweist, die an eine kreisförmige Ausnehmung des Blechteils angrenzt. Ein solches Formteil aus Blech wird bei jedem Arbeitshub des Werkzeugs fertiggestellt. Damit ist eine sehr wirtschaftliche Fertigungsweise möglich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 den Schnitt durch ein Werkzeug, in dem ein platinenförmiges Blech spanlos bearbeitet wird, und zwar kurz nach Beginn der Umformung,

2 die Ansicht gemäß 1 zu einem etwas späteren Zeitpunkt,

3 die Ansicht gemäß 1 zu einem noch späteren Zeitpunkt, kurz bevor der Bodenabschnitt der Platine entfernt wird,

4 die Ansicht gemäß 1 nach Abschluss der Umformung,

5 den Radialschnitt durch einen Gehäusedeckel unter Verwendung des nach der Erfindung hergestellten Bauteils und

6 die Vergrößerung A gemäß 5.

Wie bereits eingangs erläutert wurde, soll ein Bauteil 1 gefertigt werden, wie es in 5 und 6 zum Halten eines Lagers 12 benötigt wird. Der in 5 skizzierte Deckel 1 kann beispielsweise der Gehäusedeckel einer elektrischen Maschine sein. Das Lager 12 ist relativ zum weitgehend eben ausgebildeten Blechteil 1 durch einen in-situ-Spritzgießprozess festgelegt, d. h. das Lager 12 wird zusammen mit dem Blechteil 1 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und das Kunststoff-Formteil 13 dann so angespritzt, dass nach dem Aushärten des Formteils 13 das Lager 12 relativ zum Bauteil 1 sowohl radial als auch axial festgelegt ist.
Hierzu weist das Bauteil 1 eine ebene Grundkontur 2 auf, aus der sich ein Kragen 3 erstreckt, wie es aus 6 gut hervorgeht. Der Kragen 3 erstreckt sich dabei über eine Höhe H aus der ebenen Grundkontur 2 des Bauteils 1. Die ebene Grundkontur 2 wird durch ein Blech der Dicke d gebildet, das der Herstellung des Bauteils 1 zugrunde liegt.
Die einzelnen Fertigungsschritte des Bauteils 1 gehen aus den 1 bis 4 hervor.
Nach 1 wird eine kreisförmig ausgebildete Blechplatine in ein Werkzeug 4, 5 eingelegt, das einen Stempel 4 aufweist, der mit einer Matrize 5 zusammenwirkt. Die Matrize 5 hat eine kreiszylindrische Ausnehmung 8, also eine Bohrung, die einen Radius R_M aufweist. Dieser Radius R_M ist größer als der Radius R_S des Stempels 4.
Die Differenz zwischen dem Radius R_M der Matrize 5 und dem Radius R_S des Stempels 4 ergibt einen Spalt S, der erfindungsgemäß im Bereich zwischen 70 % und 100 % der Dicke d des Bleches liegt, aus dem das Bauteil 1 gefertigt wird, wobei hierunter die Dicke d zu verstehen ist, die das Blech im nicht umgeformten Zustand aufweist.
Der Stempel 4 hat in seinem axialen Endbereich, das dem zu verarbeitenden Blech zugewandt ist, einen Ausrundungsradius, der in 1 mit R eingezeichnet ist. Dieser Radius liegt bevorzugt zwischen 10 % und 40 % des Spalts S, so dass auch der Ausrundungsradius R in Abhängigkeit der Ausgangsblechdicke d gewählt wird.
Beim Eindrücken des Stempels 4 in die Matrize 5 bildet sich nicht nur der Kragen 3 im Spalt S aus; im Bodenbereich des Stempels 4 wird auch ein Bodenabschnitt 6 aus dem Blech ausgebildet.
Das Zusammenwirken der Größe des Spalts S und des Ausrundungsradius R führen dazu, dass die im weiteren erläuterten Verfahrensschritte in einfacher und reproduzierbarer Weise durchgeführt werden können.
Wie in 2 gesehen werden kann, verlängert sich beim weiteren Eindrücken des Stempels 4 in die Matrize 5 der Kragen 2. Dabei bildet sich aufgrund der genannten Wahl des Spalts S und des Ausrundungsradius R ein konisch ausgebildeter Abschnitt 11 im Endabschnitt 7 des Kragens 3.
Bei weiterem Eintauchen des Stempels 4 in die Ausnehmung 8 der Matrize 5 – s. 3 – verlängert sich der Kragen 3, bis er seine endgültige Höhe H erreicht hat.
Wird der Stempel 4 noch weiter axial in die Matrize 5 eingeschoben, wie es in 4 zu sehen ist, reißt das Material im Endabschnitt 7 des Kragens 3 ab, wodurch der Bodenabschnitt 6 vom Bauteils 1 abgetrennt wird.
Am dem Endabschnitt 7 des Kragens 3 entgegengesetzten Ende 9 des Kragens 3 wird während des Abtrennvorgangs des Bodenabschnitts 6 gleichzeitig eine ringnutförmige Vertiefung 10 angeprägt. Der Stempel 4 weist hierzu eine entsprechende Prägefläche 14 auf (s. 1), mit auf die Oberfläche des ebenen Grundkörpers 2 gedrückt wird. Die Prägefläche 14 bzw. der Stempel 4 wird dabei um eine vorgegebene Tiefe T (s. 4 und 6) eingedrückt. Dabei ist der Außenradius R_A des Stempels 4 (s. 1) im wesentlichen gleich dem Radius R_M der Ausnehmung 8 der Matrize 5.
Bei der Fertigung des Bauteils 1 wird also mittels des Werkzeugs 4, 5 der Kragen 3 gezogen, abgestreckt und eingeschnürt. Nach dem Erreichen der gewünschten Höhe H des Kragens 3 wird der Verbindungsbereich zwischen Kragen 3 und Bodenabschnitt 6 angequetscht, dass bei weiterem Absenken des Stempels 4 ein Abscheren des Bodenabschnitts 6 erfolgt.
In 4 ist ein einziger konisch ausgebildeter Abschnitt 11 zu sehen. Durch das Abreißen des Bodenabschnitts 6 kann auch eine Abrisskante mit im Querschnitt pfeilförmiger Ausgestaltung erreicht werden, d. h. zwei aneinander grenzende konische Abschnitte.
Durch das vorgeschlagene Tiefziehen und Abstrecken des Kragens 3 kann die Ausgangsstreckgrenze des Platinenwerkstoffs um über 30 % gesteigert werden.

1: Bauteil (Deckel)
2: ebene Grundkontur
3: Kragen
4: Werkzeug (Stempel)
5: Werkzeug (Matrize)
6: Bodenabschnitt
7: Endabschnitt des Kragens
8: Ausnehmung der Matrize (Bohrung)
9: Ende des Kragens
10: ringnutförmige Vertiefung
11: konisch ausgebildeter Abschnitt
12: Wälzlager
13: Kunststoff-Formteil
14: Prägefläche
H: Höhe des Kragens
R: Ausrundungsradius
S: Spalt
d: Dicke des Blechs
R_A: Außenradius
R_M: Radius der Ausnehmung der Matrize
R_S: Radius des Stempels
T: Tiefe der ringnutförmigen Vertiefung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) aus Blech, das eine ebene Grundkontur (2) aufweist, aus der sich ein ringförmig ausgebildeter, axial erstreckender Kragen (3) vorgegebener Höhe (H) erhebt, dadurch gekennzeichnet, dass in einem einzigen Werkzeug (4, 5) die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Tiefziehen eines Bodenabschnitts (6) durch Eindrücken eines Stempels (4) in eine Matrize (5) des Werkzeugs (4, 5), dadurch Ausbildung des sich axial erstreckenden Kragens (3); b) Abscheren des Bodenabschnitts (6) vom Endabschnitt (7) des Kragens (3) durch das mit einem Ausrundungsradius (R) versehene axiale Ende des Stempels (4) nach Ausbildung der gewünschten Höhe (H) des Kragens (3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Ausnehmung (8) der Matrize (5) zum Eintritt des Stempels (4) und dem Stempel (4) ein Spalt (S) verbleibt, dessen Breite zwischen 70 % und 100 % der Dicke (d) des Blechs vor seiner Umformung beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Spaltes (S) zwischen 70 % und 90 % der Dicke (d) des Blechs vor seiner Umformung beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrundungsradius (R) am axialen Ende des Stempels (4) zwischen 10 % und 40 % des Spalts (S) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrundungsradius (R) am axialen Ende des Stempels (4) zwischen 20 % und 30 % des Spalts (S) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach der Durchführung des Schritts b) gemäß Anspruch 1 an dem dem einen Endabschnitt (7) des Kragens (3) entgegengesetzten Ende (9) des Kragens (2) eine ringnutförmige Vertiefung (10) angeprägt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenradius (R_A) der ringnutförmigen Vertiefung (10) im wesentlichen dem Radius (R_M) der Ausnehmung (8) der Matrize (5) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (T) der ringnutförmigen Vertiefung (10) zwischen 20 % und 40 % der Dicke (d) des Blechs vor seiner Umformung beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Tiefziehen des Bodenabschnitts (6) und/oder beim Abscheren des Bodenabschnitts (6) vom Kragen (3) am Endabschnitt (7) des Kragens (3) ein konisch ausgebildeter Abschnitt (11) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech vor seiner Umformung als kreisscheibenförmige Platine ausgebildet ist.