DE102008053839A1 - Housing component i.e. bearing plate, manufacturing method for electrical machine, involves forming internal thread and external thread of housing component by cold impact extrusion of workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusebauteils aus einem Werkstück. Die Erfindung kommt insbesondere bei der Herstellung von Gehäusen für elektrische Maschinen zum Einsatz.The The invention relates to a method for producing a housing component from a workpiece. The invention is especially true the manufacture of housings for electrical machines for Commitment.
Für elektrische Maschinen sind Gehäuse aus einem Stahlmantel bekannt, der den Stator der Maschine umschließt und stirnseitig jeweils von aufgeschraubten Lagerschildern abgeschlossen wird. Die Lagerschilder, die hierbei in der Regel ebenfalls aus Stahl gefertigt sind, nehmen die Lager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle der Maschine auf. Aufgrund der Festigkeit von Stahl können auf die Rotorwelle wirkende Kräfte sehr gut von einem derartigen Stahlgehäuse aufgenommen werden. Jedoch besitzt ein Gehäuse aus Stahl in der Regel ein sehr hohes Gewicht, eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit und nur eine geringe Korrosionsbeständigkeit.For Electrical machines are housings made of a steel jacket known, which encloses the stator of the machine and the front side each completed by screwed on end shields. The Bearing plates, which are usually also made of steel here are the bearings for rotatable mounting of the rotor shaft of the Machine up. Due to the strength of steel can forces acting on the rotor shaft very well from such Steel housing to be added. However, has a housing Of steel usually a very high weight, a relatively low Thermal conductivity and low corrosion resistance.
Leichter
und besser wärmeleitend sind hingegen Gehäuse
aus Aluminium, wie beispielsweise aus
Bei der Herstellung eines Aluminiumgehäuses wird häufig eine spezielle Legierung mit hohem Siliziumanteil in einem Druck/Sandgussvorgang in eine negative Form gegossen. Anschließend wird das gegossene Bauteil bearbeitet, um die geforderten Funktionsmasse und Oberflächenbeschaffenheiten zu erreichen. Soll das Gehäusebauteil ein Gewinde aufweisen, so wird dieses in einem nachfolgenden Bearbeitungsgang spanend eingebracht.at The production of an aluminum housing becomes common a special alloy with a high silicon content in a pressure / sand casting process poured into a negative mold. Subsequently, the cast Component machined to the required functional mass and surface finishes to reach. If the housing component have a thread, so this is machined in a subsequent machining operation.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Gehäusebauteils, welches mindestens ein Gewinde aufweist, zu vereinfachen.Of the present invention is based on the object, the production a housing component which has at least one thread, to simplify.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäusebauteils aus einem Werkstück gelöst, bei dem mindestens ein Gewinde des Gehäusebauteils durch Fließpressen des Werkstücks ausgeformt wird.These The object is achieved by a method for producing a housing component detached from a workpiece in which at least a thread of the housing component by extrusion of the workpiece is formed.
Beim
Fließpressen handelt es sich um ein genormtes Verfahren
(
Das Kaltfließpressen erfordert sehr hohe Anpressdrucke, insbesondere dann, wenn das Material des Werkstücks eine sehr hohe Formänderungsfestigkeit aufweist. In diesem Fall kann das Werkstück vor dem Pressen erwärmt werden. Man spricht dann auch von einem Halbwarmfließpressen oder Warmfließpressen.The Cold extrusion requires very high pressure, in particular when the material of the workpiece has a very high resistance to deformation having. In this case, the workpiece before pressing to be heated. One speaks then also of a semi-warm extrusion or hot extrusion.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Aufwand und damit die Kosten für die Herstellung des Gehäusebauteils erheblich reduziert werden können, wenn ein im Gehäusebauteil gewünschtes Gewinde ebenfalls durch Fließpressen in dem Werkstück ausgeformt wird. In diesem Fall ist kein nachfolgender Bearbeitungsschritt nach dem Fließpressen des Werkstücks notwendig, um das Gewinde beispielsweise durch einen zerspanen den Fertigungsprozess in das Gehäusebauteil einzuarbeiten. Das Gewinde kann direkt auf Sollmaß gepresst werden.Of the Invention is based on the finding that the effort and thus the cost of manufacturing the housing component can be significantly reduced if one in the housing component desired thread also by extrusion is formed in the workpiece. In this case, no subsequent processing step after extrusion of the workpiece necessary to the thread, for example by machining the manufacturing process into the housing component incorporate. The thread can be pressed directly to the specified size become.
So wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung das mindestens eine Gewinde als Innengewinde ausgeformt, in dem das Werkstück über einen Bolzen fließgepresst wird, der ein als Negativabdruck für dass Innengewinde dienendes Werkzeugaußengewinde aufweist.So In an advantageous embodiment of the invention, the at least a thread formed as an internal thread, in which the workpiece over a bolt is extruded as a negative impression for that internal thread serving tool has external thread.
Hierbei kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vor dem Fließpressen des Innengewindes ein Loch an die für das Innengesinde vorgesehene Position des Werkstücks geformt werden, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Bolzens ist. Ein solches Loch kann beispielsweise gestanzt oder gebohrt werden. Das Werkzeugaußengewinde des Bolzens wird nun in das Loch eingeführt. Anschließend drückt ein Stempel auf das Werkstück derartig, dass das Material im Randbereich des Lochs in das Werkzeugaußengewinde des Bolzens fließt und somit das gewünschte Innengewinde bildet.in this connection can in a further advantageous embodiment of the invention before Extruding the internal thread a hole to the for formed the Innengesinde provided position of the workpiece be whose diameter is greater than the outer diameter of the bolt is. Such a hole can for example be punched or be bored. The tool outer thread of the bolt is now introduced into the hole. Then press a stamp on the workpiece such that the material in the edge region of the hole in the tool outer thread of Bolzens flows and thus the desired internal thread forms.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das mindestens eine Gewinde als Außengewinde ausgeformt, in dem die zur Ausformung des Außengewindes benötigte Werkstückmasse in eine Form gepresst wird, die ein als Negativabdruck für das Außengewinde dienendes Werkzeuginnengewinde aufweist. Selbstverständlich ist auch ein Verfahren denkbar und von der Erfindung umfasst, bei dem ein Gehäusebauteil sowohl mit einem Innen- als auch mit einem Außengewinde gefertigt wird.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the at least one thread is formed as an external thread in which the workpiece mass required for forming the external thread is pressed into a mold which has a female thread serving as a negative impression for the external thread. Of course, a method is conceivable and of the Invention, in which a housing component is made with both an internal and an external thread.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass das Fließpressen in Form eines Kaltfließpressverfahrens geschieht. Beim Kaltfließpressen geschieht die Verformung unter Raumtemperatur, wodurch eine maximale Maßgenauigkeit und eine minimale Oberflächenrauhigkeit erzielt werden kann. Beim Kaltfließpressen bilden sich keine Zunder, die bei Umformvorgängen un ter höherer Temperatur eine Nachbearbeitung des Gehäusebauteils erforderlich machen.A further advantageous embodiment of the invention Process is characterized by the fact that the extrusion in the form of a cold extrusion process. At the Cold extrusion, the deformation takes place under room temperature, giving a maximum dimensional accuracy and a minimum Surface roughness can be achieved. When cold extrusion no scales form, which are un ter during forming operations higher temperature post-processing of the housing component make necessary.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird das Gehäusebauteil für ein Gehäuse einer elektrischen Maschine verwendet. Gehäusebauteile einer elektrischen Maschine weisen häufig Gewinde auf, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sehr kostengünstig und einfach in einem Fließpressverfahren hergestellt werden können. Die notwendigen Nachbearbeitungsschritte, die bei einem gesinterten oder gegossenen Aluminiumgehäuse einer elektrischen Maschine anfallen, können durch das Fließpressverfahren eingespart werden.In Another advantageous embodiment of the invention, the housing component used for a housing of an electric machine. Housing components of an electrical machine often have threads on, with the inventive method very inexpensive and easy in an extrusion molding process can be produced. The necessary post-processing steps, in a sintered or cast aluminum housing an electric machine can be caused by the Extrusion process can be saved.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Gehäuseteil als Lagerschild der elektrischen Maschine verwendet wird. So können die Passungen und die Dichtsitze für Lager und Welle direkt auf das Sollmaß gepresst werden, ohne dass ein anschließender materialabtragender Bearbeitungsvorgang noch notwendig wäre. Insbesondere im Bereich der Passungen für die Lager wird eine sehr hohe Festigkeit des Materials gewünscht, da dort von der Welle auf die Lager und damit auf das Gehäuse wirkende Kräfte übertragen werden. Bei heute üblichen gegossenen Maschinengehäusen aus Aluminium ist diese Festigkeit häufig nicht gegeben. Daher müssen im Bereich der Passungen für die Lager häufig Elemente aus Stahl zusätzlich eingesetzt werden, die die erforderliche Festigkeit aufweisen. Dies ist beim fließgepressten Gehäuse, insbesondere bei einem kaltfließgepressten Gehäuse, nicht erforderlich. Denn beim Pressvorgang verfestigt sich das Material und bildet pressharte und verschleißfeste Funktionsflächen. Daher werden im Bereich der Passungen für die Lager besonders harte Regionen automatisch durch den Kaltpressvorgang erreicht, weil in diesem Bereich eine signifikante Verformung des Werkstücks und die damit verbundene Kaltverfestigung naturgemäß stattfinden.Especially an embodiment of the invention is advantageous in which the housing part is used as the end shield of the electrical machine. So can the fits and the sealing seats for bearing and shaft directly be pressed to the nominal size, without a subsequent material-removing machining process would still be necessary. Especially in the field of fits for the camp will be a very high strength of the material desired since there of the shaft on the bearings and thus acting on the housing Forces are transmitted. In today's usual cast aluminum machine housings is this strength Often not given. Therefore, in the area Of the fits for the bearings frequently elements Steel can be used in addition to the required Have strength. This is the extruded housing, especially in a cold-extruded housing, not required. Because during the pressing process, the material solidifies and forms hard-wearing and wear-resistant functional surfaces. Therefore, in the field of fits for the camps are special hard regions are reached automatically by the cold pressing process, because in this area a significant deformation of the workpiece and the associated strain hardening naturally take place.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass als Material des Werkstücks eine Knetlegierung, insbesondere eine Aluminiumknetlegierung verwendet wird. Eine solche Knetlegierung stellt ein sehr weiches Material dar, welches relativ leicht verformt werden kann. Durch die zuvor beschriebene Kaltverfestigung kommt es nach dem Pressen trotz der mangelnden Härte des Ausgangsmaterials zu der erforderlichen Festigkeit im Bereich der stark verformten Stellen des Gehäusebauteils.A further advantageous embodiment of the invention Method is characterized in that as the material of the workpiece a wrought alloy, in particular an aluminum wrought alloy used becomes. Such a wrought alloy is a very soft material which can be relatively easily deformed. By the before cold work hardening occurs after pressing despite the lack of hardness of the starting material to the required Strength in the area of the strongly deformed points of the housing component.
Alternativ zur Aluminiumknetlegierung ist auch eine Stahlknetlegierung denkbar.alternative For wrought aluminum alloy a wrought steel alloy is also conceivable.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Material des Werkstücks Reinaluminium verwendet. Durch die Verwendung von Reinaluminium kann eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit erzielt werden, was wiederum insbesondere bei der Verwendung des Gehäusebauteils für elektrische Maschinen vorteilhaft ist.at a further advantageous embodiment of the invention is as Material of the workpiece is pure aluminum used. By The use of pure aluminum can be a particularly good thermal conductivity be achieved, which in turn results in particular when using the Housing component for electrical machines advantageous is.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:in the Below, the invention with reference to the figures shown in the figures Embodiments described and explained in detail. Show it:
Bei
dem nachfolgenden Pressvorgang soll an das Werkstück
Zur
Herstellung des gewünschten Innengewindes wird ebenfalls
in die untere Formhälfte
Ferner
sind in die obere Formhälfte
Nunmehr
ist der Zustand nach dem Pressen der oberen Formhälfte
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