DE102009022086B4

DE102009022086B4 - Vorrichtung zum Umformen eines Presslings

Info

Publication number: DE102009022086B4
Application number: DE102009022086.0A
Authority: DE
Inventors: Renald Kümpel; Markus Schuler
Original assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Current assignee: Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: DE102009022086A1

Abstract

Vorrichtung zum Umformen eines Presslings (20),
mit einem Gehäuse (1),
mit einem Fixierelement (2), und
mit einem Matrizenelement (3),
wobei das Fixierelement (2) im Gehäuse (1) axial beweglich ist,
wobei das Fixierelement (2) eine Abstützungs-Matrize (4) und eine Trägerhülse (5) aufweist,
wobei die Abstützungs-Matrize (4) derartig in der Trägerhülse (5) axial beweglich ist, dass die Größe eines Innenraums (6) der Abstützungs-Matrize (4) abhängig von der axialen Position der Abstützungs-Matrize (4) innerhalb der Trägerhülse (5) ist,
wobei die Abstützungs-Matrize (4) derartig ausgestaltet ist, dass die Abstützungs-Matrize (4) einen vorgebbaren Bereich des Presslings (20) umfasst,
wobei das Matrizenelement (3) eine Aussparung (8) zur Aufnahme eines Abschnittes des Presslings (20) aufweist, und
wobei die Aussparung (8) entsprechend der zu erzielenden Umformung des Presslings (20) ausgestaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fixierelement (2) axial gegen ein Federelement (7) beweglich ist, und dass das Matrizenelement (3) derartig innerhalb des Federelements (7) angeordnet ist, dass das Federelement (7) das Matrizenelement (3) umgibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Umformen eines Presslings, mit mindestens einem Gehäuse, mit mindestens einem Fixierelement, und mit mindestens einem Matrizenelement, wobei das Fixierelement im Gehäuse axial beweglich ist, wobei das Fixierelement eine Abstützungs-Matrize und eine Trägerhülse aufweist, wobei die Abstützungs-Matrize derartig in der Trägerhülse axial beweglich ist, dass die Größe eines Innenraums der Abstützungs-Matrize abhängig von der axialen Position der Abstützungs-Matrize innerhalb der Trägerhülse ist, wobei die Abstützungs-Matrize derartig ausgestaltet ist, dass die Abstützungs-Matrize einen vorgebbaren Bereich des Presslings umfasst, wobei das Matrizenelement mindestens eine Aussparung zur Aufnahme eines Abschnittes des Presslings aufweist, und wobei die Aussparung entsprechend der zu erzielenden Umformung des Presslings ausgestaltet ist.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung wird beschrieben in dem Dokument DE 1 627 678 C Über die Vorrichtung lässt sich ein vorgeformter Pressling umformen. Dabei verfügt der Pressling bereits über einen Hinterschnitt, und durch die Umformung wird ein weiterer Hinterschnitt erzeugt. Die Vorrichtung des Standes der Technik ist relativ aufwändig ausgestaltet. Bekannt ist weiterhin aus der DE 34 43 217 A1 eine ähnliche Vorrichtung, bei welcher Rohre aufgeweitet werden. In der Vorrichtung werden Federn verwendet. Eine Vorrichtung zum Vorwärtsfließpressen von Stangenabschnitten offenbart die DE 1 677 088 B . Eine Vorrichtung zum Pressen beispielsweise eines Zapfenkreuzes für ein Kardangelenk offenbart die CH 617 368 A5 . Eine Vorrichtung zum Umformen lässt sich zudem der DE 100 47 467 A1 entnehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Hinterschnitts in einem Pressling zu erzeugen, welche einen einfacheren Aufbau als im Stand der Technik aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fixierelement axial gegen ein Federelement beweglich ist, und dass das Matrizenelement derartig innerhalb des Federelements angeordnet ist, dass das Federelement das Matrizenelement, insbesondere konzentrisch, umgibt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit ein Federelement verwendet, gegen welches die axialen Bewegungen des Fixierelements stattfinden. Das Fixierelement umfasst dabei einen Teil des Presslings, wobei dies in einer Ausgestaltung insbesondere der Abschnitt zwischen dem bereits vorgeformten Abschnitt und dem umzuformenden Abschnitt des Presslings ist, d.h. quasi die Mitte des Presslings. Das Matrizenelement, welches die Matrize zur Umformung beinhaltet, ist dabei erfindungsgemäß innerhalb des Federelements angeordnet. Nach einer Ausgestaltung bewegt sich das Matrizenelement auch axial innerhalb des Federelements. In einer Ausgestaltung bewegt sich ein Stempel in Richtung des Fixierelements, welches dadurch gegen das Federelement gedrückt wird. Gleichzeitig bewegt sich das Matrizenelement in die gleiche Richtung innerhalb des Federelements. Zudem wird der Pressling über die Bewegung des Stempels gegen das Matrizenelement bewegt. Bedingt durch die Ausgestaltung von Matrizenelement, Fixierelement und Federelement bewegen sich bei einer über die Ausgestaltung und deren Abgleich einstellbaren Konstellation diese Elemente nicht mehr und der Pressling wird durch die Einwirkung des Stempels und in Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Matrizenelements umgeformt. Die Anordnung des Matrizenelements innerhalb des Federelements erlaubt es dabei, den Raum innerhalb des Gehäuses optimal auszunutzen und somit auch eine hohe Federspannung zu erzeugen. Die Dimensionierung des Gehäuses ist dabei üblicherweise durch die Gegebenheiten der Umformanlage, z.B. der Kaltpresse bedingt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Matrizenelement axial im Gehäuse beweglich ist. Das Matrizenelement ist somit insbesondere innerhalb des Federelements axial beweglich.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Trägerhülse einen Innenraum aufweist, welcher konisch zulaufend ausgestaltet ist. Dieser Konus erlaubt es, dass die Backen der Abstützungs-Matrize näher zueinander kommen und somit ihren Innenraum verkleinern und den Pressling vorzugsweise vollständig umfassen.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Federelement zwischen dem Fixierelement und einer Auflagefläche des Gehäuses angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Federelement zumindest eine Tellerfeder aufweist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Auswerfer vorgesehen ist, wobei der Auswerfer axial beweglich im Matrizenelement ist. Durch den Auswerfer wird der Pressling nach der Umformung wieder aus dem Matrizenelement entfernt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Auswerfer gegen ein Auswerfer-Federelement axial beweglich ist. Das Auswerfer-Federelement wird dabei während des Umformvorganges gespannt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Auswerfer-Federelement zwischen dem Auswerfer und einer Auflagefläche des Gehäuses angeordnet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Federelement und das Auswerfer-Federelement gegen die gleiche Seite des Gehäuses abgestützt sind. In einer Ausgestaltung ist das Auswerfer-Federelement innerhalb des Federelements angeordnet.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Auswerfer auf eine Seite der Aussparung des Matrizenelements mündet.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein Stempel vorgesehen ist, wobei der Stempel axial beweglich ist. Der Stempel ist dabei ggf. ein Bestandteil der Umformanlage, welche die Kraft für die Umformung erzeugt.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass in dem Stempel und/oder in der Abstützungs-Matrize eine Aussparung für einen, insbesondere bereits umgeformten, Abschnitt des Presslings vorgesehen ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Stempel einen Auswerfer aufweist.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1: einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem umzuformenden Pressling, und
2: eine Abfolge von Einzelschritten während einer Umformung eines Presslings mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Umformung eines Presslings 20 dargestellt. Der Pressling 20 ist dabei in dieser Ausgestaltung bereits vorgeformt. Der Pressling 20 hat stabförmige Gestaltung und an einem Ende ist beispielsweise ein Nocken mit einem Hinterschnitt vorgeformt. In der Vorrichtung wird daraus ein Doppelnocken erzeugt. Somit handelt es sich insbesondere um ein nicht rotationssymmetrisches Bauteil, bei welchem überdies die Nocken gleiche oder unterschiedliche Stellungen aufweisen können. D.h. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eröffnet sich eine Vielfalt von Geometrien, bei welchen insbesondere nicht auf Symmetrien oder Beziehungen von Abschnitten der Bauteile zueinander geachtet werden muss.
Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, dessen Dimensionierung beispielweise durch die Umformanlage bedingt ist, in welcher die Umformung vorgenommen wird. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Fixierelement 2, welches den Mittenabschnitt des Presslings 20 umfasst. Dafür verfügt das Fixierelement 2 über eine Abstützungs-Matrize 4, deren Backen durch die konisch zulaufende Innenfläche des Innenraums 9 der Trägerhülse 5 an den Pressling 20 herangeführt werden. Der Stempel 15, über welchen die axialen Bewegungen der beteiligten Elemente erzeugt werden und dessen Kraftaufwendung schließlich zur Umformung führt, verfügt über eine Aussparung 16, welche den vorgeformten Abschnitt, d.h. die obere Nocke des Presslings 20 aufnimmt. Der Stempel 15 bzw. die von außen aufgewendete Kraft bewirkten dabei eine axiale Verschiebung des Fixierelements 2 gegen ein Federelement 7.
Das Federelement 7 ist derartig ausgestaltet, dass es das Matrizenelement 3 umfasst, welches die Negativform für die Umformung des Presslings 20 trägt. Die hier gezeigte koaxiale Anordnung von Federelement 7 und Matrizenelement 3 erlaubt es dabei, den durch das Gehäuse 1 zur Verfügung stehenden Innenraum möglichst optimal zu nutzen, so dass auch eine möglichst hohe Federspannung erzeugt werden kann. Hierbei hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, Tellerfedern zu verwenden.
Das Matrizenelement 3 ist derartig ausgestaltet und relativ zum Fixierelement 2 angeordnet, dass eine axiale Bewegung der Abstützungs-Matrize 4 auch zu einer axialen Bewegung des Matrizenelements 3 führt. Zusätzlich ist ein Anschlag vorgesehen, so dass das Matrizenelement 3 gegenüber dem Gehäuse 1 zu ruhen kommt. Der Moment, dass das Matrizenelement 3 gegen das Gehäuse 1 anstößt, geht in einer Ausgestaltung auch damit einer, dass das Fixierelement 2 seinen tiefsten axialen Punkt erreicht hat. Ab diesem Moment wirkt sich die Kraft des Stempels 15 nur noch auf den Pressling 20 aus und formt ihn damit um, indem ein Materialfluss des Presslings 20 in die Aussparung 8 des Matrizenelements 3 stattfindet. Der Innenraum 6 der Abstützungs-Matrize 4 geht in dieser Ausgestaltung in die Aussparung 8 des Matrizenelements 3 über.
Die Aussparung 8 des Matrizenelements 3 schließt an einer Seite mit einem Auswerfer 11 ab, welcher axial gegen ein Auswerfer-Federelement 12 bewegt wird, bzw. welches die Auswerf-Bewegung des Auswerfers 11 bewirkt. Das Auswerfer-Federelement 12 ist ebenfalls innerhalb des Federelements 7 angeordnet und stützt sich auf einer Seite gegen eine Auflagefläche 13 des Gehäuses 1 ab. Diese Auflagefläche 13 liegt dabei innerhalb der Auflagefläche 10 für das Federelement 7, wobei beide gegenüber der gleichen Seite 14 des Gehäuses 1 abgestützt sind.
Im Stempel 17 ist zusätzlich ein Auswerfer 17 vorgesehen, welcher auch das Auswerfen des umgeformten Presslings bewirkt.
In der 2 sind sieben Momente a) bis g) beim Umformen eines vorgeformten Presslings 20 in Form einer Nocke mit einem Rohr zu einer Doppelnocke dargestellt. Die zeitliche Abfolge verläuft von links nach rechts. Das erste Bild a) ist schon in der 1 gezeigt worden.
In Bild a) wird der vorgeformte Pressling 20 in die Vorrichtung eingebracht. Der Stempel 15 bewegt sich axial in Richtung der Unterseite 14 des Gehäuses 1. In Phase b) nimmt die Aussparung 16 des Stempels 15 den vorgeformten Abschnitt des Presslings 20 auf und verhindert somit eine Umformung in diesem Bereich bzw. erzeugt durch eine entsprechende Ausgestaltung der Innenwand eine neue Form des Presslings 20 an dieser Stelle. Zum Zeitpunkt c) umfasst die Abstützungs-Matrize 4 den mittleren Abschnitt des Presslings 20. Weiterhin stützt sich das Matrizenelement 3 auf der Innenseite des Gehäuses 1 ab. Die Abstützungs-Matrize 4 wird noch soweit verschoben, bis sie auf dem Matrizenelement 3 ruht. Ab diesem Moment wirkt die Kraft des Stempels 15 nur noch auf den Pressling 20 und erzeugt einen Materialfluss in die Aussparung 8 des Matrizenelements 3 hinein. Das Ergebnis dieser Umformung ist bei d) zu sehen. Unter e) beginnt die Rückwärtsbewegung des Stempels 15 und die Entlastung des Federelements 7 und des Auswerfer-Federelements 12. Die beiden Auswerfer 11 und 17 werfen den umgeformten Pressling 20 aus (Bilder f) und g)).

Claims

Vorrichtung zum Umformen eines Presslings (20), mit einem Gehäuse (1), mit einem Fixierelement (2), und mit einem Matrizenelement (3), wobei das Fixierelement (2) im Gehäuse (1) axial beweglich ist, wobei das Fixierelement (2) eine Abstützungs-Matrize (4) und eine Trägerhülse (5) aufweist, wobei die Abstützungs-Matrize (4) derartig in der Trägerhülse (5) axial beweglich ist, dass die Größe eines Innenraums (6) der Abstützungs-Matrize (4) abhängig von der axialen Position der Abstützungs-Matrize (4) innerhalb der Trägerhülse (5) ist, wobei die Abstützungs-Matrize (4) derartig ausgestaltet ist, dass die Abstützungs-Matrize (4) einen vorgebbaren Bereich des Presslings (20) umfasst, wobei das Matrizenelement (3) eine Aussparung (8) zur Aufnahme eines Abschnittes des Presslings (20) aufweist, und wobei die Aussparung (8) entsprechend der zu erzielenden Umformung des Presslings (20) ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (2) axial gegen ein Federelement (7) beweglich ist, und dass das Matrizenelement (3) derartig innerhalb des Federelements (7) angeordnet ist, dass das Federelement (7) das Matrizenelement (3) umgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrizenelement (3) axial im Gehäuse (1) beweglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerhülse (5) einen Innenraum (9) aufweist, welcher konisch zulaufend ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) zwischen dem Fixierelement (2) und einer Auflagefläche (10) des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auswerfer (11) vorgesehen ist, wobei der Auswerfer (11) axial beweglich im Matrizenelement (3) ist, und wobei der Auswerfer (11) gegen ein Auswerfer-Federelement (12) axial beweglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerfer-Federelement (12) zwischen dem Auswerfer (11) und einer Auflagefläche (13) des Gehäuses (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) und das Auswerfer-Federelement (12) gegen die gleiche Seite des Gehäuses (1) abgestützt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (11) auf eine Seite der Aussparung (8) des Matrizenelements (3) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stempel (15) vorgesehen ist, wobei der Stempel (15) axial beweglich ist, und wobei in dem Stempel (15) eine Aussparung (16) für einen Abschnitt des Presslings (20) vorgesehen ist.