DE102019109627A1

DE102019109627A1 - Verfahren zur Umformung eines dünnwandigen zylindrischen Rohlings

Info

Publication number: DE102019109627A1
Application number: DE102019109627.8A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hetzel
Original assignee: MUEHLHOFF UMFORMTECHNIK GmbH
Current assignee: MUEHLHOFF UMFORMTECHNIK GmbH
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung eines dünnwandigen zylindrischen Rohlings, bei dem man von einem etwa hohlzylindrischen Blechring ausgeht und diesen in mindestens zwei Umformschritten umformt, wobei in mindestens einem erstem Umformschritt zunächst der Blechring in seinem ersten axial endseitigen Abschnitt etwa trichterförmig aufgeweitet wird, wobei erfindungsgemäß in mindestens einem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring ausgehend von dem trichterförmigen endseitigen Abschnitt (15) ein radial nach außen ragender Kragen geformt wird, so dass sich insgesamt im Längsschnitt für den Blechring etwa eine L-Form ergibt, wobei zwischen einem Oberbiegerwerkzeug (17) und einem Unterbiegerwerkzeug (16) ein konturierter Schlitz ausgebildet ist und der Blechring mittels eines gegenüber Oberbiegerwerkzeug und Unterbiegerwerkzeug axial verfahrbaren und radial innenseitig zu diesen angeordneten dritten Werkzeugs (18) in den Schlitz hineingeschoben wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung eines dünnwandigen zylindrischen Rohlings, bei dem man von einem etwa hohlzylindrischen Blechring ausgeht und diesen in mindestens zwei Umformschritten oder einem zweistufigen Umformschritt umformt, wobei in mindestens einem erstem Umformschritt oder einer ersten Umformstufe zunächst der Blechring in einem ersten axial endseitigen Abschnitt etwa trichterförmig aufgeweitet wird.
In der WO 2015/155008 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trommelbodens einer Wäschetrommel eines Haushaltsgeräts beschrieben, bei dem man von einem Blechstreifen ausgeht, dessen Enden man zu einem hohlzylindrischen Blechring verbindet. Einen axialen Abschnitt dieses hohlzylindrischen Blechrings formt man dann um, indem man ihn nach außen hin aufweitet, wobei eine trichterförmige Kontur entsteht. Dieser Aufweitungsvorgang geschieht zunächst in einer ersten Stufe, in der ein Winkel von 40 ° zur Zylinderachse hergestellt wird. In einer zweiten Stufe wird dann dieser konische Abschnitt erneut aufgeweitet mit einer Winkelveränderung von 10 °, so dass insgesamt ein Winkel von 50 ° zwischen der konischen Fläche und der Zylinderachse erzeugt wird. Anschließend erfolgt ein dritter Umformschritt, in dem durch Tiefziehen die Endform des Trommelbodens erzeugt wird. In dieser Endform weist der Trommelboden drei im Querschnitt gesehen miteinander im Winkel stehende Abschnitte auf, nämlich einen zylindrischen Abschnitt, einen konischen Abschnitt und einen zum konischen Abschnitt nach außen hin abgewinkelten flanschartigen Randabschnitt, der in etwa einen rechten Winkel zur Zylinderachse einnimmt.
Bei Versuchen zu Umformprozessen zur Herstellung von komplex geformten Bauteilen aus dünnwandigen zylindrischen Rohlingen, wie beispielsweise Trommelböden der vorgenannten Art, wurde seitens der Anmelderin festgestellt, dass die zweite und dritte Umformstufe in dem bekannten Verfahren technisch nicht realisierbar war und zu Ausschussteilen führt. Insbesondere kommt es dazu, dass sich der umzuformende Blechring faltet.
Ausgehend von dem zuvor genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein geeignetes Verfahren zur Umformung eines dünnwandigen zylindrischen Rohlings mit den eingangs genannten Merkmalen zur Verfügung zu stellen, welches eine stärkere Aufweitung des Rohlings bei der Umformung ermöglicht und dabei zu mängelfreien Produkten führt.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Umformung eines dünnwandigen zylindrischen Rohlings der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in mindestens einem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring ausgehend von dem trichterförmigen endseitigen Abschnitt ein radial nach außen ragender Kragen geformt wird, so dass sich insgesamt im Längsschnitt für den Blechring etwa eine L-Form ergibt, wobei zwischen einem Oberbiegerwerkzeug und einem Unterbiegerwerkzeug ein konturierter Schlitz ausgebildet ist und der Blechring mittels eines gegenüber Oberbiegerwerkzeug und Unterbiegerwerkzeug axial verfahrbaren und radial innenseitig zu diesen angeordneten dritten Werkzeugs in den Schlitz hineingeschoben wird.
Ringförmige Bauteile aus dünnwandigem Metall mit beispielsweise etwa L-förmigem Profil werden gewöhnlich aus einer Ronde tiefgezogen und anschließend beschnitten. Dabei geht Material verloren, da zumindest im Inneren ein rundes Schrottstück entsteht und zudem auch außen zusätzliches Material bevorratet werden muss, um während des Ziehprozesses eine ausreichend große Fläche zum Halten des Werkstücks unter dem Blechhalter zu haben. Ferner lassen sich große Ziehtiefen und komplexere Ziehkonturen mit scharfkantigem Profil nur bedingt realisieren. Die Erfindung verbessert dies, indem als Ausgangsmaterial keine Ronde, sondern ein zylindrischer Rohling genutzt wird, welcher beispielsweise aus einem gerollten Rechteckblech, welches anschließend mit sich verschweißt wurde, erhalten wird. Hierbei kommt es nur zu einem geringen oder keinem Materialverlust. Zudem lassen sich komplexe Formen herstellen, welche mit dem klassischen Tiefziehen nicht oder nur mit großem Aufwand herzustellen sind.
Als dünnwandige Blechteile gemäß der Definition der vorliegenden Erfindung werden insbesondere Blechteile mit einer Wandstärke von beispielsweise etwa 0,1 mm bis etwa 10 mm Wandstärke angesehen, vorzugsweise Blechteile mit einer Wandstärke im Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 3 mm, besonders bevorzugt mit einer Wandstärke im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 2 mm.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung davon die Rede ist, dass der hohlzylindrische Blechring in mindestens zwei Umformschritten umgeformt wird, bedeutet dies nicht, dass es sich um zwei Schritte in verschiedenen Werkzeugen mit zwischenzeitlicher Unterbrechung des Umformvorgangs handelt. Vielmehr ist es grundsätzlich auch möglich, dass man zweistufig quasi in einem Schritt und gegebenenfalls im gleichen Werkzeug umformt. Beispielsweise könnte man in dem gleichen Werkzeug bereits die trichterförmige Aufweitung des axial endseitigen Abschnitts vornehmen und anschließend die Umformung vornehmen, bei der man den zuvor aufgeweiteten Blechring in den konturierten Schlitz hineinschiebt.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung somit von einem ersten Umformschritt und mindestens einem nachfolgenden Umformschritt die Rede ist, bedeutet dies nicht, dass diese Arbeitsgänge unbedingt voneinander separat oder auf unterschiedlichen Werkzeugen erfolgen müssen. Stattdessen ist es vielmehr auch möglich, den ersten Arbeitsschritt der Aufweitung des Rohlings quasi in den zweiten Arbeitsschritt der Umformung zu integrieren.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Oberbiegerwerkzeugen oder oberen Werkzeugen und Unterbiegerwerkzeugen oder unteren Werkzeugen die Rede ist, soll dies nicht einschränkend zu verstehen sein, denn grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, die Anordnung der Werkzeuge quasi auf den Kopf zu stellen, so dass obere Werkzeuge dann unten liegen und umgekehrt und aufwärts fahrende Werkzeuge dann abwärts fahren.
Anders als in dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Blechring in einem zweiten Umformschritt nicht weiter konisch aufgeweitet, sondern die Form des im ersten Umformschritt erzeugten trichterförmigen Abschnitts wird aufgegeben und stattdessen wird eine vorzugsweise konvex bogenförmig nach außen hin verlaufende Form erzeugt, wobei in diesen Verformungsvorgang auch ein Abschnitt einbezogen werden kann, der im ersten Umformschritt nicht verformt wurde und somit eine rein axiale Form entsprechend dem hohlzylindrischen Blechring aufwies. Auf diese Weise werden im zweiten Umformschritt weitere Teilabschnitte des Blechrings in den Verformungsvorgang eingebunden, die zuvor im ersten Umformschritt unverformt blieben. Dies hat den Vorteil, dass im zweiten Umformschritt eine Verformung möglich ist, bei der sich der Blechring nach der Verformung erheblich weiter nach radial außen hin erstreckt. Bei einer konischen Aufweitung im zweiten Schritt, wie dies nach dem Stand der Technik vorgesehen ist, wäre eine Verformung mit einer derart starken Radiusvergrößerung nicht möglich.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass man bei der Umformung den zylindrischen Rohling, der ja zunächst als am Umfang geschlossener zylindrischer Ring vorliegt, in erheblich größerem Maße aufweiten kann, als dies bei bislang bekannten Verfahren der Fall ist. Das Aufweitungsverhältnis, welches sich aus dem Verhältnis des Durchmessers des aufgeweiteten Rings zum ursprünglichen Durchmesser des Rohlings ergibt, wird praktisch nur begrenzt durch die Bruchdehnung des Materials.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich an dem dritten Werkzeug ein Absatz befindet, welcher als Mitnehmer für den zweiten endseitigen Abschnitt des Blechrings beim Verfahren des dritten Werkzeugs dient. Durch diesen Absatz wird der Blechring beim Verfahren des dritten Werkzeugs mitgenommen und in den konturierten Schlitz zwischen Oberbiegerwerkzeug und Unterbiegerwerkzeug hinein geschoben.
Vorzugsweise weist das Unterbiegerwerkzeug oder das Oberbiegerwerkzeug in einem radial außen liegenden Bereich einen Absatz auf, in dessen Bereich beide Werkzeuge, wenn sie gegeneinander Verfahren in einer Endposition unmittelbar aneinander liegen, wobei dieser Absatz in dieser Position den kontourierten Schlitz zwischen Unterbiegerwerkzeug und Oberbiegerwerkzeug definiert. Die Endposition des Blechrings kann durch eine Endposition des verfahrenden dritten Werkzeugs definiert werden.
Vorzugsweise liegt der Blechring in seinem zylindrischen Bereich zwischen einer radial innen liegenden Fläche des Unterbiegerwerkzeugs und einer radial außen liegenden Fläche des dritten Werkzeugs. Dieser zylindrische Bereich bildet dann denjenigen Abschnitt des Blechrings, der nicht in den Schlitz hinein verschoben wird, in einem zylindrischen Spalt zwischen Unterbiegerwerkzeug und drittem Werkzeug verbleibt und damit seine ursprüngliche zylindrische Form des Blechrings beibehält. Dieser zylindrische Bereich kann aber grundsätzlich auch nur sehr kurz sein, das heißt, dass der weit überwiegende Teil des Blechrings in den Schlitz hinein geschoben und somit aufgeweitet wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen Unterbiegerwerkzeug und Oberbiegerwerkzeug in einander zugewandten Bereichen, die sich quer zur Verfahrrichtung des dritten Werkzeugs erstrecken, einander entsprechende Konturen auf, welche den kontourierten Schlitz definieren und Unterbiegerwerkzeug und/oder Oberbiegerwerkzeug weisen radial innenseitig zylindrische, axial ausgerichtete und miteinander fluchtende Flächen auf, an denen das dritte Werkzeug bei dessen Verfahren entlangfährt. Diese zylindrischen Flächen dienen somit quasi zur Führung bei der Verfahrbewegung des dritten Werkzeugs, welches radial innenseitig positioniert ist und den Blechring in den Schlitz hineinschiebt. Dadurch dass das Blech des Werkstücks immer in dem konturierten Schlitz geführt wird, welcher im Prinzip nicht breiter ist als die Materialstärke des Werkstücks selbst, wird es möglich, die geforderte Endkontur zu erreichen, ohne dass es beispielsweise zu Faltenbildung des Blechmaterials kommt.
Vorzugsweise wird in dem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring im Bereich des Kragens in einem Teilabschnitt eine konvex bogenförmige Kontur geformt, die sich radial nach außen hin an einen zylindrischen Abschnitt des Blechrings anschließt.
Gemäß einer möglichen Variante des Verfahrens kann beispielsweise in dem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring im Bereich des Kragens endseitig ein geradliniger Flanschabschnitt geformt werden, der sich radial außenseitig an den konvex bogenförmigen Teilabschnitt anschließt.
Weiterhin kann gemäß einer optionalen Variante des Verfahrens in mindestens einem dritten Umformschritt der Blechring derart weiter umgeformt werden, dass sich im Bereich des Kragens eine komplexe Kontur mit Versprüngen und/oder bogenförmigen Konturen mit unterschiedlichen Krümmungsrichtungen oder Krümmungsradien ergibt.
Beispielsweise kann in einem solchen weiteren Umformschritt ein zuvor konvex bogenförmig verformter Bereich mindestens in einem Teilabschnitt konkav bogenförmig verformt werden. Es wird somit in diesem weiteren Umformschritt beispielsweise eine Form erzeugt, bei der der Blechring im Schnitt gesehen von radial innen nach radial außen erst konkav und dann konvex gekrümmt ist, so dass sich im Konturenverlauf ein Wendepunkt ergibt. Dadurch wird es möglich, zu einer gewünschten Endform des Blechrings zu gelangen, ohne dass es zu Überlastungen des Materials oder zu Fehlbildungen wie Faltenbildung oder dergleichen kommt.
Alternativ dazu ist es beispielsweise auch möglich, dass man schon in dem vorhergehenden Schritt, bei dem man das Werkstück in den Schlitz hineinschiebt, eine Umformung erzielt, bei der sich im Konturenverlauf des Blechrings ein Wendepunkt ergibt. Dies ist möglich, wenn man den Schlitz so konturiert, dass sich eine erst konkave und dann konvexe Krümmung ergibt oder umgekehrt, wobei man jedoch bei dieser Variante in der Regel keine zu engen Krümmungsradien wählt.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens sieht weiterhin vor, dass ein zwei- oder mehrteiliges Oberbiegerwerkzeug verwendet wird, wobei ein Teilwerkzeug des Oberbiegerwerkzeugs anderen Teilwerkzeugen des Oberbiegerwerkzeugs in Bezug auf das Werkzeug voreilt, wobei das voreilende Teilwerkzeug vorzugsweise gefedert ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist es weiterhin so, dass ein zwei- oder mehrteiliges Unterbiegerwerkzeug verwendet wird, wobei das Werkstück zunächst nur punktuell und nicht flächig auf dem Unterbiegerwerkzeug aufliegt, wobei ein Teilwerkzeug des Unterbiegerwerkzeugs mit anderen Teilwerkzeugen des Unterbiegerwerkzeugs nicht starr, sondern in axialer Richtung beweglich verbunden und das Teilwerkzeug vorzugsweise gefedert ausgebildet ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein nach einem Verfahren der zuvor beschriebenen Art durch Umformen eines zylindrischen Blechrings hergestelltes dünnwandiges Bauteil, welches von radial innen nach radial außen gesehen vorzugsweise umfasst:

a. einen axialen zylindrischen Abschnitt,
b. einen sich quer zu dem axialen zylindrischen Abschnitt radial nach außen hin erstreckenden ersten bogenförmig gekrümmten Abschnitt,
c. gegebenenfalls einen zweiten bogenförmig gekrümmten Abschnitt, dessen Krümmungsradius entgegengesetzt ist zu demjenigen des ersten bogenförmig gekrümmten Abschnitts,
d. einen äußeren, sich radial erstreckenden Flansch.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beileigenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Rohlings, von dem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgegangen wird;
2 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Fertigteils, welches in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, im teilweisen Schnitt;
3 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in der Anfangsstellung des ersten Prozessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in der Endstellung des ersten Prozessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in einer ersten Stellung des zweiten Prozessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
6 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in der Endstellung des zweiten Prozessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in der Anfangsstellung eines optionalen dritten Prozessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
8 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in der Endstellung eines optionalen dritten Prozessschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens;
9 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in einer Anfangsstellung gemäß einer beispielhaften alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens;
10 eine entsprechende schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in einer zweiten Stellung bei dem Verfahren nach der alternativen Ausführungsvariante von 9;
11 eine schematisch vereinfachte Schnittansicht des Werkstücks und der Werkzeuge in einer Endstellung bei dem Verfahren nach der alternativen Ausführungsvariante von 9.

1 zeigt in perspektivischer Ansicht den dünnwandigen Rohling, von dem bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgegangen wird. Man sieht, dass es sich hier um einen geschlossenen zylindrischen Blechring 10 handelt, welcher eine axiale Erstreckung hat und somit einen ersten (in der Zeichnung oberen) Endbereich 11 aufweist sowie einen zweiten (in der Zeichnung unteren) Endbereich 12. Dieser Blechring 10 wird erfindungsgemäß in einem Verfahren mit mehreren aufeinander folgenden Schritten zu einem komplexen ringförmigen Bauteil 20 umgeformt, welches in 2 ebenfalls perspektivisch und im teilweisen Schnitt dargestellt ist, so dass man die komplexe Kontur erkennen kann. Es handelt sich auch bei diesem fertigen Bauteil 20 um einen geschlossenen Ring, von dem nur in der Zeichnung ein Umfangsabschnitt ausgebrochen ist, so dass man das Profil erkennen kann. Grob vereinfacht weist das fertige Bauteil 20 in etwa eine L-Form auf, bei der nach wie vor radial innenseitig ein axialer zylindrischer Abschnitt 21 aus der ursprünglichen zylindrischen Ausgangsform vorhanden ist, an den sich dann radial nach außen hin quer zur axialen Richtung ausgerichtete Bereiche 22 ergeben, die teilweise eine bogenförmige Krümmung aufweisen, teilweise aber auch flach und flanschartig sein können und in einer anderen Ebene liegen können als die gekrümmten Bereiche, wie beispielsweise der äußerste Flansch 23 des Bauteils. Nähere Einzelheiten der Form des Werkstücks und der in dem mehrstufigen Umformprozess verwendeten Werkzeuge ergeben sich aus den Detaildarstellungen und werden anhand dieser näher erläutert.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 der erste Schritt des Umformverfahrens erläutert. Zunächst wird der zylindrische Rohling 1 in ein Werkzeug eingesetzt, in welchem er in einem radial außen liegenden Unterbiegerwerkzeug 13 positioniert wird. Anschließend fährt ein radial weiter innen liegendes Oberbiegerwerkzeug 14, beispielsweise durch eine hydraulische oder mechanische Presse getrieben, auf den zylindrischen Blechring 10 (Rohling) auf und weitet den obersten Bereich des Rohlings leicht auf, so dass sich eine etwa trichterförmige Erweiterung 15 radial nach außen im ersten (oberen) Endbereich 11 des Blechrings 10 ergibt. Dies ist kein Vorformen im eigentlichen Sinne, sondern dient nur dazu, im Folgeschritt nicht auf die obere Kante des Rohlings zu fahren, weshalb die genaue Form und der Grad dieser Aufweitung nicht relevant sind. Nach der Umformung fährt zunächst das Oberbiegerwerkzeug 14 wieder aufwärts, anschließend wird der Rohling 10 entnommen.
Während die 3 die Anfangsstellung zeigt, bevor das Oberbiegerwerkzeug 14 in Richtung des Pfeils herunterfährt, zeigt die 4 die Endstellung des ersten Prozessschritts, in der der obere Endbereich 11 des Blechrings 10 zwischen dem Oberbiegerwerkzeug 14 und dem Unterbiegerwerkzeug 13 liegt und durch deren einander zugewandte Bereiche so verformt wurde, dass sich die vorgenannte bogenförmig aufgeweitete Form mit der trichterförmigen Aufweitung 15 ergibt.
Nachfolgend wird auf die 5 und 6 Bezug genommen und anhand dieser wird der Hauptschritt des erfindungsgemäßen Umformverfahrens erläutert. Zunächst wird der Rohling 10, der in dem vorangegangenen Schritt im oberen Endbereich mit einer Aufweitung 15 versehen wurde, in ein Unterbiegerwerkzeug 16 eingelegt, hier jedoch soweit, dass er mit seiner Aufweitung 15 auf dem Unterbiegerwerkzeug 16 aufliegt. Zudem steht radial innenliegend ein drittes Werkzeug 18 in Form eines Haltekissens, an dem der Rohling 10 nahezu anliegt, welches zudem mit einem Absatz 19 in seinem unteren Bereich versehen ist, auf dem die untere Kante des unteren Endbereichs 12 des Rohlings 10 aufsteht.
Anschließend fährt ein Oberbiegerwerkzeug 17 von oben her auf das Unterbiegerwerkzeug 16, welches radial außenliegend mit einem Absatz 24 versehen ist, so dass die beiden Biegerwerkzeuge am Absatz 24, das heißt in ihrem radial äußeren Bereich, aufeinander liegen, ansonsten aber ein Spalt verbleibt, welcher in etwa der Wandstärke des Rohlings 10 entspricht. Das Profil des Oberbiegerwerkzeugs 17 folgt dabei der Form des bereits aufgeweiteten Rohlings 10 und endet am Fuße der Aufweitung. Somit ergibt sich die Situation, dass der Rohling 10 mit seiner Aufweitung 15 bereits in einem Schlitz zwischen Ober- und Unterbiegerwerkzeug liegt, welcher sich dann nach außen hin fortsetzt.
Anschließend fährt das dritte Werkzeug 18 relativ zu den Biegerwerkzeugen bzw. dem Schlitz aufwärts. Dabei treibt es das Blech des Rohlings 10, der mit seiner Unterkante auf dem Absatz 19 des dritten Werkzeugs aufsitzt, aufwärts, und, da zwischen dem dritten Werkzeug 18 und den Biegerwerkzeugen 16, 17 ein etwa nur der Blechstärke entsprechender Spalt vorhanden ist, der Rohling 10 in seinem zylindrischen Abschnitt beidseitig am Unterbiegerwerkzeug 16 bzw. dem dritten Werkzeug 18 anliegt sowie mit seiner Aufweitung 15 bereits im Schlitz sitzt, in den Schlitz hinein. Dabei nimmt der Rohling die Form des Schlitzes an, ohne sich aufzuwellen oder zusammen zu stauchen. In 5 sind die Werkzeuge und der Rohling in einer Position zu Beginn des zweiten Schritts des Verfahrens gezeigt, bevor das dritte Werkzeug 18 nach oben hin verfährt, wobei die Aufweitung 15 am oberen Ende des Rohlings 10 bereits in dem Schlitz zwischen Oberbiegerwerkzeug 17 und Unterbiegerwerkzeug 16 sitzt. 6 zeigt die obere Endstellung des dritten Werkzeugs 18, welches in Richtung des Pfeils aus der in 5 gezeigten Position nach oben hin gefahren ist und aufgrund des Absatzes 19 den Rohling in den Schlitz geschoben hat, so dass sich dieser entsprechend der Kontur des Schlitzes verformt hat.
Abschließend fährt das Oberbiegerwerkzeug 17 aufwärts, um den nun geformten Blechring 10 freizugeben, so dass dieser entnommen werden kann.
In einem weiteren aber nicht zwingend erforderlichen Arbeitsgang kann der teilweise verformte, nun beispielsweise etwa L-Förmige Blechring 25 weiter umgeformt werden, um eine komplexe Kontur anzunehmen, welche aufgrund ihrer Scharfkantigkeit nicht durch das Hineinschieben in einen Schlitz herzustellen wäre. Dabei wird der Ring zunächst auf ein Unterbiegerwerkzeug 26 aufgelegt, mit welchem er nur punktuell Kontakt haben muss und auf dem das Werkstück nicht zwingend flächig aufliegt. Zudem kann das Werkstück 25 im unteren Bereich wie oben beschrieben zwischen dem Unterbiegerwerkzeug 26 und einem weiteren Werkzeug/Haltekissen 27 fixiert werden. Auch kann der Blechring 25 teilweise auf gefederten Elementen 28 aufliegen, welche nicht starr mit dem Unterbiegerwerkzeug 26 verbunden sind, sondern in senkrechter Richtung gegenüber diesem beweglich sind.
Anschließend fährt ein Oberbiegerwerkzeug 29 auf den Blechring auf und formt diesen seiner angestrebten Kontur entsprechend um, indem der Blechring 25 zwischen Ober- und Unterbiegerwerkzeug in eine Form gepresst wird. Hierbei können auch am Oberbiegerwerkzeug 29 beispielsweise radial innenseitig zu diesem weitere voreilende gefederte Elemente 30 angefügt sein, welche das Blech des Blechrings 25 in gewissen Bereichen zuerst formen, während andere Bereiche noch frei liegen, die dann vom Oberbiegerwerkzeug 29 zu einem späteren Zeitpunkt in der Abwärtsbewegung fertig geformt werden. Dadurch lassen sich gegenüber dem Umformen nur mit einem einzigen Ober- und Unterbiegerwerkzeug noch komplexere Konturen umformen, da hierbei gewissen Bereiche zunächst bewusst freiliegen, so dass das Material aus diesen Bereichen in die mit den voreilenden Elementen zuerst geformten Bereiche fließen kann, damit dort eine der L-Förmigen Ausgangskontur gegenüber in Bezug auf die gedankliche abgewickelte Länge längere Kontur geformt werden kann, und anschließend auch der zunächst freiliegende Bereich ebenso umgeformt werden kann.
Abschließend fährt das Oberbiegerwerkzeug 29, 30 aufwärts um den nun fertig geformten Ring freizugeben, sodass dieser entnommen werden kann. In 7 ist durch den Doppelpfeil jeweils angedeutet, dass es sich bei den Elementen 28 bzw. 30 um federnde Elemente gegenüber dem Unterbiegerwerkzeug 26 bzw. gegenüber dem Oberbiegerwerkzeug 29 handelt. In 8 ist die Endstellung der Werkzeuge dargestellt, in der der Blechring 25 seine endgültige Form erhalten hat, die in diesem Ausführungsbeispiel der in 2 dargestellten Kontur des umgeformten Bauteils 20 entspricht.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 eine alternative Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Bei dieser Variante werden im Prinzip die beiden ersten Schritte des Umformverfahrens in einem zweistufigen Schritt vereint, wobei man in dem gleichen Werkzeug arbeiten kann. Die Anfangsstellung des Umformschritts ist in 9 gezeigt. Das Werkzeug umfasst einen Oberbieger 17, einen Unterbieger 16, ein voreilendes gefedertes Werkzeug 31 am Oberteil und einen Anheber 32 im Unterteil. Das voreilende Werkzeug 31 ist mit einer Schräge versehen, welche der Kontur des Unterbiegers 16 ähnelt und in den Rand des Rohlings eingreift.
10 zeigt eine Zwischenstellung in dem Verfahrensschritt, bei der das voreilende Werkzeug 31 bis auf den Anheber 32 aufgefahren ist und den oberen Bereich des Rohlings 10 aufgeweitet hat. Dabei wurde der obere Bereich des Rohlings 10 zudem durch den Oberbieger 17 aufgenommen und liegt nun in dem bekannten ausgebildeten Schlitz zwischen dem Oberbieger 17 und dem Unterbieger 16 wie bereits zuvor bei der Verfahrensvariante mit zwei Schritten anhand der 1 bis 6 beschrieben wurde.
11 zeigt das finale Stadium der Umformung, bei dem sich nun der Anheber 32 relativ zu Oberbieger 17 und Unterbieger 16 aufwärts bewegt hat, wobei er wie im herkömmlichen zweiten Schritt (vergleiche 5 und 6) den Rohling 10 in den Schlitz hinein treibt. Dabei verdrängt er das voreilende Werkzeug 31, welches sich aufgrund dessen, dass es ja gefedert ist, auch verdrängen lässt.
Bezugszeichenliste

10: Blechring, zylindrischer Rohling
11: oberer Endbereich
12: unterer Endbereich
13: Unterbiegerwerkzeug
14: Oberbiegerwerkzeug
15: trichterförmige Aufweitung
16: Unterbiegerwerkzeug
17: Oberbiegerwerkzeug
18: drittes Werkzeug, Haltekissen
19: Absatz
20: umgeformtes Bauteil
21: radial innerer axialer zylindrischer Abschnitt
22: quer ausgerichtete Bereiche
23: äußerer Flansch
24: Absatz
25: L-förmig geformter Blechring, Werkstück
26: Unterbiegerwerkzeug
27: weiteres Werkzeug/Haltekissen
28: federndes Element des Werkzeugs
29: Oberbiegerwerkzeug
30: federndes Element
31: vorauseilendes gefedertes Werkzeug
32: Anheber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/155008 [0002]

Claims

Verfahren zur Umformung eines dünnwandigen zylindrischen Rohlings, bei dem man von einem etwa hohlzylindrischen Blechring (10) ausgeht und diesen in mindestens zwei Umformschritten oder einem zweistufigen Umformschritt umformt, wobei in mindestens einem erstem Umformschritt oder einer ersten Umformstufe zunächst der Blechring (10) in einem ersten axial endseitigen Abschnitt (11) etwa trichterförmig aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring (10) ausgehend von dem trichterförmigen endseitigen Abschnitt (15) ein radial nach außen ragender Kragen geformt wird, so dass sich insgesamt im Längsschnitt für den Blechring etwa eine L-Form ergibt, wobei zwischen einem Oberbiegerwerkzeug (17) und einem Unterbiegerwerkzeug (16) ein konturierter Schlitz ausgebildet ist und der Blechring (10) mittels eines gegenüber Oberbiegerwerkzeug (17) und Unterbiegerwerkzeug (16) axial verfahrbaren und radial innenseitig zu diesen angeordneten dritten Werkzeugs (18) in den Schlitz hineingeschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich an dem dritten Werkzeug (18) ein Absatz (19) befindet, welcher als Mitnehmer für den zweiten endseitigen Abschnitt (12) des Blechrings (10) beim Verfahren des dritten Werkzeugs (18) dient.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbiegerwerkzeug (16) oder das Oberbiegerwerkzeug (17) in einem radial außen liegenden Bereich einen Absatz (24) aufweist, in dessen Bereich beide Werkzeuge, wenn sie gegeneinander Verfahren in einer Endposition unmittelbar aneinander liegen, wobei der Absatz (24) den kontourierten Schlitz zwischen Unterbiegerwerkzeug (16) und Oberbiegerwerkzeug (17) definiert und die Endposition des Blechrings durch eine Endposition des verfahrenden dritten Werkzeugs (18) definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechring (10) in seinem zylindrischen Bereich zwischen einer radial innen liegenden Fläche des Unterbiegerwerkzeugs (16) und einer radial außen liegenden Fläche des dritten Werkzeugs (18) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Unterbiegerwerkzeug (16) und Oberbiegerwerkzeug (17) in einander zugewandten Bereichen, die sich quer zur Verfahrrichtung des dritten Werkzeugs (18) erstrecken, einander entsprechende Konturen aufweisen, welche den kontourierten Schlitz definieren und Unterbiegerwerkzeug (16) und Oberbiegerwerkzeug (17) radial innenseitig zylindrische, axial ausgerichtete und miteinander fluchtende Flächen aufweisen, an denen das dritte Werkzeug (18) bei dessen Verfahren entlangfährt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring (10) im Bereich des Kragens in einem Teilabschnitt eine konvex bogenförmige Kontur geformt wird, die sich radial nach außen hin an einen zylindrischen Abschnitt des Blechrings anschließt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nachfolgenden Umformschritt an dem Blechring (10) im Bereich des Kragens endseitig ein geradliniger Flanschabschnitt geformt wird, der sich radial außenseitig an den konvex bogenförmigen Teilabschnitt anschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem dritten Umformschritt der Blechring (10) derart weiter umgeformt wird, dass sich im Bereich des Kragens eine komplexe Kontur mit Versprüngen und/oder bogenförmigen Konturen mit unterschiedlichen Krümmungsrichtungen oder Krümmungsradien ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem dritten Umformschritt der Blechring (10) derart weiter umgeformt wird, dass sich im Bereich des Kragens eine konkav bogenförmige Kontur ergibt, an die sich nach radial außen hin eine konvex bogenförmige Kontur anschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Umformschritt die Umformung im Bereich des Kragens mittels wenigstens eines Oberbiegerwerkzeugs (29, 30) erfolgt, welches axial gegenüber ein Unterbiegerwerkzeug (26) verfährt, auf dem das Werkstück (25) aufliegt, wodurch das Werkstück in die gewünschte Form gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwei- oder mehrteiliges Oberbiegerwerkzeug (29, 30) verwendet wird, wobei ein Teilwerkzeug (30) des Oberbiegerwerkzeugs anderen Teilwerkzeugen (29) des Oberbiegerwerkzeugs in Bezug auf das Werkzeug voreilt, wobei das voreilende Teilwerkzeug (30) vorzugsweise gefedert ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwei- oder mehrteiliges Unterbiegerwerkzeug (26, 28) verwendet wird, wobei das Werkstück (25) zunächst nur punktuell und nicht flächig auf dem Unterbiegerwerkzeug aufliegt, wobei ein Teilwerkzeug (28) des Unterbiegerwerkzeugs mit anderen Teilwerkzeugen (26) des Unterbiegerwerkzeugs nicht starr, sondern in axialer Richtung beweglich verbunden und das Teilwerkzeug (28) vorzugsweise gefedert ausgebildet ist.
Nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durch Umformen eines zylindrischen Blechrings (10) hergestelltes dünnwandiges Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass dieses von radial innen nach radial außen gesehen umfasst: a. einen axialen zylindrischen Abschnitt (21), b. einen sich quer zu dem axialen zylindrischen Abschnitt radial nach außen hin erstreckenden ersten bogenförmig gekrümmten Abschnitt (22), c. gegebenenfalls einen zweiten bogenförmig gekrümmten Abschnitt, dessen Krümmungsradius entgegengesetzt ist zu demjenigen des ersten bogenförmig gekrümmten Abschnitts (22), d. einen äußeren, sich radial erstreckenden Flansch (23).