DE10344885B3

DE10344885B3 - Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks mit Nabe mittels einer Presse und Blechwerkstück

Info

Publication number: DE10344885B3
Application number: DE2003144885
Authority: DE
Inventors: Günter Hermes; Jürgen Bischopink
Original assignee: Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
Current assignee: Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks mit Nabe aus einem Blech mittels einer Presse, bei dem das Blech zu einer Haubenform umgeformt wird, welche einen Wandbereich und einen hieran axial vorstehenden Nabenbereich aufweist und der Nabenbereich zum Erhöhen der Wandstärke axial gestaucht wird. Bei dem Verfahren werden beim axialen Stauchen im Nabenbereich Abschnitte mit definiert unterschiedlichen Wandstärken ausgebildet. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Blechwerkstück, welches einstückig aus einem Blech gefertigt ist und eine hülsenförmige Nabe aufweist, welche gegenüber einem angrenzenden Wandbereich axial vorsteht, sowie einen zwischen der Nabe und dem Wandbereich angeordneten Übergangsbereich mit einer Wandstärkenverdickung und mindestens einer abgeflachten Formfläche am Umfang.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks mit Nabe aus einem Blech mittels einer Presse, bei dem das Blech zu einer Haubenform umgeformt wird, welche einen Wandbereich und einen hieran axial vorstehenden Nabenbereich aufweist, und der Nabenbereich zum Erhöhen der Wandstärke mittels der Presse axial gestaucht wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Blechwerkstück, welches einstückig aus einem Blech gefertigt ist, mit einer hülsenförmigen Nabe, welche gegenüber einem angrenzenden Wandbereich axial vorsteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und ein gattungsgemäßes Blechwerkstück sind aus der DE 100 20 176 A1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Scheibe mit einer verdickten Nabe, bei dem an einer Blechronde eine Topfform angeformt wird. Die Topfform wird anschließend axial gestaucht, wobei ihre Seitenwand zur Herstellung der verdickten Nabe gleichmäßig radial verdickt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren und Blechwerkstück so weiterzubilden, dass Werkstücke mit einer besonders großen Formenvielfalt besonders effizient geformt werden können.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Blechwerkstück mit den Merk malen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass beim axialen Stauchen in dem Nabenbereich Abschnitte mit definiert unterschiedlichen Wandstärken ausgebildet werden.

Ein Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Wandstärke des Nabenbereichs beim axialen Stauchen nicht gleichmäßig zu erhöhen, so dass im Nabenbereich Abschnitte verschiedener Wandstärken ausgebildet werden. Es ist somit möglich, die Wandstärke im Nabenbereich gezielt in unterschiedlichem Maße zu erhöhen. Neben Abschnitten mit erhöhter Wandstärke können aber auch Abschnitte mit, verglichen mit dem vor dem Stauchen vorliegenden Ausgangswerkstück, gleich bleibenden oder verringerten Wandstärken geformt werden. Somit kann ein Werkstück mit Nabe erhalten werden, dessen Wandstärke im Bereich der Nabe in Axial- und/oder Umfangsrichtung variiert.

Die erfindungsgemäß definiert unterschiedlichen Wandstärken im Nabenbereich können insbesondere dadurch erzeugt werden, dass ein Stauchring mit einem entsprechenden Innenprofil beim axialen Stauchen verwendet wird. Es ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit möglich, ohne zusätzliche Verfahrensschritte Werkstücke mit einer Vielzahl von Nabenformen auszubilden. Erfindungsgemäß wird das Werkstück mit Nabe insbesondere einstückig spanlos geformt, was nicht nur kostengünstig sondern auch hinsichtlich der Festigkeit und der Korrosionsbeständigkeit besonders vorteilhaft ist.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass beim axialen Stauchen am Übergang zwischen dem Nabenbereich und dem Wandbereich ein Übergangsbereich mit einer Wandstärkenverdickung ausgebildet wird. Dabei kann die Wandstärke im verbleibenden Nabenbereich, verglichen mit dem vor dem Stauchen vorliegenden Ausgangswerkstück verkleinert werden, gleich bleiben oder ebenfalls erhöht, werden. Im letztgenannten Fall kann die Wandstärke im Übergangsbereich weiter vergrößert sein als die Wandstärke im übrigen Nabenbereich. Geeigneterweise bildet der Übergangsbereich in Axialrichtung des Nabenbereichs eine Stufe und/oder einen Absatz, der in einer Umfangsrichtung des Nabenbereichs zumindest abschnittsweise um den Nabenbereich herum verläuft. Durch das Anformen des verdickten Übergangsbereichs kann ein Werkstück erhalten werden, das für die Übertragung von Drehmomenten zwischen Wandbereich und Nabenbereich besonders gut geeignet ist.

Vorteilhafterweise ist der verdickte Übergangsbereich ringförmig und an seinem Umfang mit mindestens einer abgeflachten Formfläche ausgeformt wird. Eine solche abgeflachte Formfläche kann als Ansatzfläche für ein Werkzeug dienen.

Der verdickte Übergangsbereich kann als Umfangsform nahezu jede polygonale oder unrunde Form oder eine Kombination eines Kreisrings mit einem Polygon besitzen. Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass der verdickte Übergangsbereich einen regelmäßig polygonalen Umfang, insbesondere einen sechseckigen Umfang aufweist.

Eine besonders einfache Verfahrensführung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, dass das Umformen des Blechs zur Haubenform in mindestens einem Tiefziehvorgang durchgeführt wird. Geeigneterweise liegt das umzuformende Blech als Ronde vor. Vorteilhafterweise geschieht das Umformen des Blechs zur Haubenform in mindestens zwei Tiefziehvorgängen, wobei eine in einem ersten Tiefziehvorgang geformte haubenförmige Vorform in einem zweiten Tiefziehvorgang unter Vergrößerung des Randbereichs durchmesserverkleinert wird.

Grundsätzlich ist es möglich, ein gelochtes Blech als Ausgangswerkstück für die Umformung zur Haubenform und das axiale Stauchen zu verwenden. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass der Nabenbereich mit einem Boden tiefgezogen wird, welcher vor dem axialen Stauchen ausgestanzt wird. Geeigneterweise kann der Nabenbereich ferner, bevorzugt nach dem Ausstanzen des Bodens und vor dem axialen Stauchen, in mindestens einem Verkleinerungsschritt durchmesserverkleinert und dabei insbesondere in seiner Wandstärke verdickt werden. Für den Verkleinerungsschritt kann beispielsweise ein Zieh- oder Tiefziehverfahren zum Einsatz kommen. Der Verkleinerungsschritt kann zusätzlich ein axiales Stauchen beinhalten. Besonders bevorzugt ist es, dass sechs Verkleinerungsschritte durchgeführt werden.

Eine besonders einfach durchzuführende Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass beim Ausstanzen des Bodens ein Rand belassen wird, der zur Herstellung einer axialen Verlängerung des Nabenbereichs, insbesondere während des Verkleinerungsschrittes, hochgestellt wird. Geeigneterweise wird der Rand mittels eines Stempels hochgestellt.

Eine besonders große Formenvielfalt kann nach der Erfindung dadurch erhalten werden, dass der Wandbereich nach dem axialen Stauchen zum Herstellen eines Zylinderteils umgeformt, insbesondere tiefgezogen oder druckgewalzt, wird. Geeigneterweise kann der Wandbereich dabei abgewinkelt, abgestreckt, verdickt und/oder gespalten werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das axiale Stauchen zum Erhöhen der Wandstärke des Nabenbereichs in mindestens zwei Schritten, insbesondere als ein Vorstauchen und ein sich daran anschließendes Fertigstauchen, durchgeführt wird. Für das Vorstauchen und das Fertigstauchen können unterschiedliche Stauchwerkzeuge verwendet werden. Bevorzugt wird beim Vorstauchen der Übergangsbereich mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Umfang gebildet und der Übergangsbereich beim Fertigstauchen unter Ausbildung der mindestens einen abgeflachten Formfläche und/oder des polygonalen Umfangs weiter in seiner Wandstärke verdickt.

Ein besonders präzise geformtes Werkstück kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass der Übergangsbereich nach dem axialen Stauchen des Nabenbereichs nachgeprägt wird.

Ein erfindungsgemäßes Blechwerkstück ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der hülsenförmigen Nabe und dem angrenzenden Wandbereich ein Übergangsbereich mit einer Wandstärkenverdickung und mindestens einer abgeflachten Formfläche am Umfang ausgebildet ist.

Das Blechwerkstück kann insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt werden. Es ergeben sich dabei die vorstehend beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Formenvielfalt des Blechwerkstücks.

Ein Grundgedanke des erfindungsgemäßen Blechwerkstücks liegt darin, zwischen der hülsenförmigen Nabe und einem angrenzenden Wandbereich einen Übergangsbereich vorzusehen, der verglichen mit der Nabe und/oder dem Wandbereich eine größere Wandstärke aufweist. Ein derartiger Übergangsbe reich, der grundsätzlich in einer Vielzahl von Formgestaltungen ausgebildet werden kann, kann als Verstärkung des Blechwerkstücks dienen, so dass besonders hohe Drehmomente von der Nabe auf den Wandbereich übertragen werden können. Der Übergangsbereich weist erfindungsgemäß an seinem Umfang mindestens eine abgeflachte Formfläche auf, die als Ansatzfläche für ein Werkzeug, beispielsweise bei der Montage des Blechwerkstücks mittels seiner Nabe an einer Welle, dienen kann. Die mindestens eine abgeflachte Formfläche kann die hülsenförmige Nabe tangieren.

Eine besonders geeignete Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich in Axialrichtung der Nabe als Stufe ausgebildet ist. Insbesondere kann die mindestens eine Formfläche dabei in Axialrichtung verlaufen.

Um für einen Werkzeugansatz besonders geeignete abgeflachte Formflächen zur Verfügung zu stellen, kann der Übergangsbereich einen polygonalen Umfang, insbesondere einen regelmäßig polygonalen Umfang, aufweisen.

Besonders bevorzugt ist es, dass der Übergangsbereich einen sechseckigen Umfang aufweist. Hierdurch werden sechs abgeflachte Formflächen zur Verfügung gestellt und es können übliche Sechskantschlüssel für die Montage des Blechwerkstücks verwendet werden.

Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, welche schematisch in der Zeichnung dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Übersicht über die verschiedenen Zwischenstadien eines Werkstücks, jeweils in Schnittansicht, bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;

2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Blechwerkstücks; und

3 eine Draufsicht in Axialrichtung auf das Blechwerkstück aus 2.

In 1 sind die verschiedenen Stadien eines Werkstücks bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Ausgehend von einer Blechronde 5 wird in einem ersten Tiefziehvorgang, dem ersten Vorzug, eine Haubenform 7a gefertigt. Die Haubenform 7a weist einen kreisringförmigen Wandbereich 11, einen axial hiervon vorstehenden Nabenbereich 13 sowie einen mittig am Nabenbereich 13 im Wesentlichen radial verlaufend angeordneten Boden 16 auf. In einem weiteren Tiefziehschritt, dem zweiten Vorzug, wird eine Haubenform 7b geformt, deren Nabenbereich 13 unter Verringerung des Innendurchmessers des ringförmigen Wandbereichs 11 durchmesserverkleinert ist und etwa rechtwinklig zum Wandbereich 11 angeordnet ist.
Durch Einbringen eines kreisscheibenförmigen Durchbruchs 18 in den Boden 16 entsteht aus der Haubenform 7b die Haubenform 7c, wobei am Boden 16 ein kreisringförmiger Rand 17 belassen wird.
In weiteren Verfahrensschritten (Haubenformen 7d bis 7e) wird der Nabenbereich 13 unter Verbreiterung des ringförmigen Wandbereichs 11 durchmesserverkleinert und gleichzeitig der Rand 17 hochgestellt bis die Haubenform 7f erhalten wird, bei der der Nabenbereich 13 zylindrisch ausgebildet ist. Gleichzeitig kann der Nabenbereich 13 in seiner Wanddicke verstärkt werden.
Durch anschließendes axiales Stauchen des Nabenbereichs 13 wird dessen Wandstärke erhöht und ein Werkstück 1 mit einer Nabe 2 mit gezielt ungleichmäßiger Wandstärke erhalten. Dabei wird am Übergang zwischen dem Nabenbereich 13 und dem Wandbereich 11 ein ring- und stufenförmiger Übergangsbereich 9 gebildet, der eine sowohl gegenüber dem Wandbereich 11 als auch gegenüber dem verbleibenden Nabenbereich 13 erhöhte Wandstärke aufweist.
Durch abschließendes Rollieren des Wandbereichs 11 wird ein als Zylinderteil 30 ausgebildetes Blechwerkstück erhalten. In mehreren Schritten wird der Wandbereich 11 dabei. abgewinkelt, gespalten und abgestreckt.
Die 2 und 3 zeigen ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes und als Zylinderteil 30 ausgebildetes Blechwerkstück, wobei zu 1 gleichartige Teile mit identischen Bezugszeichen versehen wurden.
Das Zylinderteil 30 weist einen Wandbereich 11 mit einer kreisringförmigen Ringwand 32 auf, von der mittig und einseitig eine Nabe 2 hervorsteht. Zwischen der Nabe 2 und der Ringwand 32 ist ein verglichen mit der Nabe 2 wandstärkenvergrößerter Übergangsbereich 9 ausgebildet. Der Übergangsbereich 9 weist im Wesentlichen denselben Innendurchmesser wie die Nabe 2 auf, sein Außendurchmesser hingegen ist gegenüber dem der Nabe 2 erhöht.
Der Übergangsbereich 9 ist in Axialrichtung stufenförmig ausgebildet. Dabei weist der Übergangsbereich 9 Formflächen 20 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Ringwand 32 des Wandbereichs 11 verlaufen. Ferner weist der Übergangsbereich 9 eine Stirnfläche 22 auf, die mit einer Krümmung ausgebildet ist und graduell in die Außenoberfläche der Nabe 2 übergeht. In der dargestellten Ausführungsform ist der Übergangsbereich 9 mit einem hexagonalen Umfang mit insgesamt sechs Formflächen 20 ausgebildet. Somit kann der Übergangsbereich 9 auch als Sechskant bezeichnet werden.
Der Wandbereich 11 weist ferner eine Zylinderwand 35 auf, die sich vom Außenumfang der Ringwand 32 auf der der Nabe 2 abgewandten Seite der Ringwand 32 koaxial zur Nabe 2 ersteckt. Die Zylinderwand 35 wird in Axialrichtung beiderseits durch jeweils eine Führungswand 37, 37' begrenzt, die radial nach außen vorsteht.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks (1) mit Nabe (2) aus einem Blech mittels einer Presse, bei dem – das Blech zu einer Haubenform (7) umgeformt wird, welche einen Wandbereich (11) und einen hieran axial vorstehenden Nabenbereich (13) aufweist, und – der Nabenbereich (13) zum Erhöhen der Wandstärke mittels der Presse axial gestaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim axialen Stauchen im Nabenbereich (13) Abschnitte mit definiert unterschiedlichen Wandstärken ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim axialen Stauchen am Übergang zwischen dem Nabenbereich (13) und dem Wandbereich (11) ein Übergangsbereich (9) mit einer Wandstärkenverdickung ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verdickte Übergangsbereich (9) an seinem Umfang ringförmig und mit mindestens einer abgeflachten Formfläche (20) ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verdickte Übergangsbereich (9) einen regelmäßig polygonalen Umfang, insbesondere einen sechseckigen Umfang aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Blechs zur Haubenform (7) in mindestens einem Tiefziehvorgang durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenbereich (13) mit einem Boden (16) tiefgezogen wird, welcher vor dem axialen Stauchen ausgestanzt wird, und der Nabenbereich (13) in mindestens einem Verkleinerungsschritt durchmesserverkleinert und dabei in seiner Wandstärke verdickt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausstanzen des Bodens (16) ein Rand (17) belassen wird, der zur Herstellung einer axialen Verlängerung des Nabenbereichs (13), insbesondere während des Verkleinerungsschrittes, hochgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandbereich (11) nach dem axialen Stauchen zum Herstellen eines Zylinderteils (30) umgeformt, insbesondere tiefgezogen oder druckgewalzt wird.
Blechwerkstück, welches einstückig aus einem Blech gefertigt ist, insbesondere nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 8, mit – einer hülsenförmigen Nabe (2), welche gegenüber einem angrenzenden Wandbereich (11) axial vorsteht dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen der hülsenförmigen Nabe (2) und dem angrenzenden Wandbereich (11) ein Übergangsbereich (9) mit einer Wandstärkenverdickung und mindestens einer abgeflachten Formfläche (20) am Umfang ausgebildet ist.
Blechwerkstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbeich (9) in Axialrichtung der Nabe (2) als Stufe ausgebildet ist.
Blechwerkstück nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (9) einen polygonalen Umfang, insbesondere einen regelmäßig polygonalen Umfang, aufweist.
Blechwerkstück nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (9) einen sechseckigen Umfang aufweist.