DE1925686A1

DE1925686A1 - Verfahren zum hydraulischen Weiterverformen tiefgezogener Hohlkoerper,insbesondere aus Stahlblech sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1925686A1
Application number: DE19691925686
Authority: DE
Inventors: Karl Marsch
Original assignee: SCHLOZ MOTOR CONDENSATOR
Current assignee: SCHLOZ MOTOR CONDENSATOR
Priority date: 1969-05-20
Filing date: 1969-05-20
Publication date: 1970-11-26
Also published as: FR2043555A1; FR2043555B1

Description

Oipl.-Ing. Theodor Ungerafhen v.«+·^ π« ι " " *

Patentanwalt ^otor-Condensator-Con.pagnie ·

6900 Heidelberg ^{2 K}'~^C~*

KeDierstraße 54. Telefon 42337 Äiannbeim-Industriehaf en

Frie'senheirner Str. 23-25

Verfahren zum hydraulischen Weiterverformen tiefgezogener Hohlkörper, insbesondere aus Stahlblech sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zum hydraulischen Weiterverformen tiefgezogener Hohlkörper, insbesondere aus Stahlblech sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Mit der Erfindung wird eine weitere Verbesserung und Vereinfachung der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Weiterverformen tiefgezogener Fohlkörper bezweckt.

Das Weit.erverformen mechanisch oder hydraulisch hergestellter tiefgezogener Hohlkörper, z.B. ein- oder mehrrilliger Riemenscheiben, war bisher je nach dem Verformungsgrad nur auf mechanischem Wege in mehreren Arbeitsgängen möglich. Bei einer solchen mechanischen Weiterverarbeitung treten durch die Kaltverformung an der Oberfläche der Werkstücke infolge der Verdichtung des Werkstoffes erhöhte !Festigkeiten auf, die bei der bedingten Weiterverformung zu Haarrissen im G-efüge und späteren Dauerbrüchen führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der bestehenden Schwierigkeiten und Folgeerscheinungen das Weiterverformen in einem Arbeitsgang auf hydraulischem Wege durchzuführen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der offene Rand des Hohlkörpers auf eine dem Rand entsprechend ausgebildete, mit einer Zentrierung und Dichtung für den Hohlkörper versehene Platte aufgelegt wird, hierauf auf den unteren Teil des Randes ein geteilter Eormring aufgeschoben und durch einen zum Hohlkörper konzentrischen Niederhalter gegen die Zentrierplatte und die Dichtung angedrückt wird, dann Flüssigkeit durch die Zentrierplatte in den Inpenraum des Hohlkörpers einströmt und die im Innenraum befindliche Luft aus diesem durch eine zentrische ·

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Öffnung im Boden des Hohlkörpers verdrängt, schließlich ein mit seinem unteren Teil den Fohlkörper umschließender und in diesem Teil als Form ausgebildeter Formstempel auf den Hohlkörper aufsetzt, da"bei die Luftaustrittsöffnung abdichtet, beim weiteren Niedergehen den Hohlkörper gegen den Flüssigkeitsdruck durch Stauchen verkürzt, indem der ansteigende Flüssigkeitsdruck freiliegende Hohlkörperzonen von innen nach außen in die beim Niedergehen des Formetempels entstehenden angrenzenden Hohlräume der Torrn verdrängt, wobei die überschüssige Flüssigkeitsmenge über ein gesteuertes Druckventil abfließt, ^fhrend bei einem mechanischen Verformen von innen nach außen eine Schwächung der Wanddicke unvermeidbar ist, wird beim hydraulischen Weiterverformen von innen nach außen die Wanddicke nur unwesentlich verändert, was durch das Machfließen des nicht weiterverformten Werkstoffes des Hohlkörpers bewirkt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht vorteilhaft aus der Grundplatte mit den Teilen der Aushebevorrichtung, den Teilen des Werkzeugunterteils, den Teilen des Werkzeugoberteils und der Fiederhaltergruppe. Dabei kann die lushebevorrichtung in die Grundplatte eingesetzt sein und drei Zylinderbohrungen mit den darin geführten Ifolben haben, die mit .Auswerferstangen verbunden sind, auf deren freien Enden die Zentrierplatte befestigt ist. Zweckmäßig ist in den mit der Grundplatte fest verbundenen "Werkzeugunterteil der Zentrierring eingesetzt und mittels der Abdeckplatte gebalten. Ferner hat die Zentrierplatte vorteilhaft eine Zentriernut zum Aufnehmen des unteren Randes des Hohlkörpers und ist dem unteren Randteil des Hohlkörpers entsprechend geformt. Außerdem kann zwischen dem unteren Randteil des Hohlkörpers und der Zentrierplatte der Dichtungsring eingebettet und auf den unteren Randteil des Hohlkörpers der geteilte Formring konzentrisch aufgelegt sein. Zweckmäßig ist ferner der untere Teil der inneren Mantelfläche des Zentrierringes kegelig und der obere Teil zylindrisch, ferner passen spielfrei in dem unteren kegeligen Teil die Zentrierplatte und der Formring mit entsprechend kegeliger Außenfläche.

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In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht vorteilhaft der Werkzeugunterteil eus der Platte und dem mit dieser druckdicht durch Schweißen verbundenen Ring, in welchem der gehärtete und geschliffene Zentrierring mit Paßsitz eingesetzt ist, ferner sind in Nuten der Platte die beiden konzentrischen Dichtringe eingesetzt sowie der Kanal zum Zu- und Abführen der Druckflüssigkeit angeordnet, an dessen äußerem Ende das gesteuerte Hochdruckventil mittels einer Verschraubung angebracht ist. Ferner können zum Zu- und Abführen der Druckflüssigkeit in die Zylinderbohrungen oberhalb und unterhalb der Kolben Kanäle in der Aushebevorrichtung angeordnet sein. Zweckmäßig ist der Formstempel des Werkzeugoberteils innerhalb des Fübrungsringes der Niederhaltergruppe spielfrei geführt. Dabei kann in der oberen Stirnfläche des Hohlraumes"im Formstempel eine Dichtung eingebettet sein, die beim Aufsitzen des Forrastempels auf den Hohlkörper nach Beendigung des Füllvorganges des Hohlkörpers die im Boden des Hohlkörpers befindliche Öffnung druckdicht verschließt. Schließlich können im Formstempel Ablaufkanäle angebracht sein.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt im Vertikalschnitt die Vorrichtung in der Einlegestellung des Werkstückes.

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Vertikalschnitt in der rechten Schnittbälfte die Ausgangsstellung vor dem Weiterverfonnen und in der linken Hälfte die Endstellung nach dem Weiterverformen.

Fig. 3 zeigt im gleichen Vertikalschnitt wie Fig. 2 und in zwei Schnitthälften den gleichen Verfahrensstand für einen en einen abgeschlossenen ersten Verformungsvorgang anschließenden zweiten Verformungsvorgeng.

Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht in ihrem wesentlichen Aufbau aus der Grundplatte 1 mit den Teilen der

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Aushebevorrichtung 2, den Teilen des Werkzeugunterteils'3, den Teilen des Werkzeugoberteils 4 und der Fiederhaltergruppe 5 ·

Die in die Grundplatte 1 mittels der Abdichtplatte 6 mit Abdichtring 7 und Schrauben 8 eingesetzte .Aushebevorrichtung 2 hat drei Zylinderbohrungen 3, in denen die Kolben geführt sind. Die Kolben 10 sind mit Auswerferstangen 11 verbunden, auf deren freien Enden die Zentrierplatte 12 mittels der Schrauben 13 befestigt ist. Die Kolben 10 sind hydraulisch oder pneumatisch gesteuert. Hierzu dienen die fc Kanäle 14 und 15, in denen durch Pfeile die jeweilige, durch ein nicht dargestelltes Ventil gesteuerte Strömungsricbtung des Steuermittels angedeutet ist.

In dem Werkzeugunterteil 3» der aus der Platte 3s und dem mit dieser durch druckdicht Sohweißen unlösbar verbundenen Ring 3b besteht, ist" ein gehärteter und geschliffener Zentrierring 16 eingesetzt und mittels einer Abdeckplatte und der Schrauben 18 gehalten. Die Zentrierplatte 12 ist mit einem Zentrierschlitz 19 zum Aufnehmen des unteren Randes des Werkstückes, nämlich des Hohlkörpers 20 versehen. Außerdem ist die Zentrierplatte 12 dem unteren Randteil 21 des Hohlkörpers 20 entsprechend geformt. Zwischen dem unteren W Randteil 21 des Hohlkörpers 20 und der Zentrierplatte 12 ist der Dichtring 22 eingebettet. Auf den unteren Randteil 21 des Hohlkörpers 20 ist der geteilte Formring 23 kqnzentrisch aufgelegt. Der Werkzeugunterteil 3 ist mit der Grundplatte durch die Schrauben 24 fest verbunden. Im Unterteil 3 sind ferner die beiden konzentrischen Dichtringe 25 und 26 angeordnet sowie der Kanal 27 zum Zu- und Abführen der Druckflüssigkeit angebracht. An den Kanal 27 ist das gesteuerte Hochdruckventil 28 mittels der Verschraubung 29 angeschlossen. Schließlich ist im Unterteil 3 eine Ablaufleitung 30, um Überlaufwasser ablaufen zu lassen.

Der Werkzeugoberteil 4 besteht aus dem Stempelkopf 31, der mit einer Zentrierplatte 32 mittels der Schrauben 33

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verbunden ist. An die Zen trierplatte 32 ist die Zwischenplatte 34 mittels der Schrauben 35 angeschraubt. An die Zwischenplatte 34 wiederum ist der Formstempel 36 mittels der Schrauben 37 angeschraubt. Der Innenraum 38 des .Formstempels 36 ist der äußeren Form des Hohlkörpers 20 angepaßt. Die untere Stirnfläche 39 des Formstetnpels 36 ist so ausgebildet, daß sie beim späteren Aufsitzen in ihrer Endstellung auf dem Formring 23 des Unterteils 3 niit der Aussparung 40 im Formring 23 den gewünschten Hohlraum 41 bildet, wie er aus Pig. 2 und 3 ersichtlich ist. In der oberen Stirnfläche des Hohlraumes 38 im Formstempel 36 ist eine Dichtung 42 eingebettet, die beim Aufsitzen des Formstempels 36 auf den Hohlkörper 20 die im Boden des Hohlkörpers 20 befindliche Öffnung 43 abdichtet. Auch dies ist aus Fig. 2 und 3 ersichtlich. In der oberen Stirnfläche und der Mantelfläche des Formstempels 36 sind Ablaufkanäle 44 bzw. 45 angebracht, durch welche Luft und Flüssigkeitsreste bei der Abwärtsbewegung des Formstempels 36 über den Hohlkörper 20 entweichen können.

Der "^erkzeugoberteil 4 mit dem Stempelkopf 31 sowie dessen Teilen 32 ^is 35 und der Formstempel 36 sind innerhalb der aus mehreren Teilen zusammengesetzten Niederhaltergruppe 5 geführt. Der Zwischenring 46 der Uiederhaltergruppe 5 ist mittels der Schrauben 47 an die Kopfplatte 48 angeschraubt. An die Unterseite des Zwischenrings 46 ist der Zwischenring 49 mittels der Schrauben 50 angeschraubt, während an den Zwischenring 49 der Führungsring 51 für den Formstempel 36 mittels der Schrauben 52 angeschraubt ist. In der unteren Endstellung der Vorrichtung sitzt die untere ebene Stirnfläche 53 des Führungsringes 51 auf dem geteilten Formring 23 auf, wie dies aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist.

Die erforderliche Druckkraft für die Hiederhaltergruppe kann mittels eines mechanisch, hydraulisch oder auch pneumatisch betätigten Druckelementes 54 erhalten werden.

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Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: In der in . Pig. 1 gezeigten Ausgangsstellung, in der der Werkzeugoberteil 4 und die Fiederhaltergruppe 5 hochgefahren sind, kann der Hohlkörper 20 in die Zentrierplatte 12 eingelegt werden, , worauf der geteilte Formring 23 beigelegt wird. Nun wird das Steuerventil für das die Kanäle 14 und 15 durchströmende-Steuermittel so eingestellt, daß die Kolben 10 mit den .Auswerferstangen 11, der Zentrierplatte 12, dem Hohlkörper 20 und dem Formring 23 nach unten gesenkt werden, wobei die Teile 12 Und 23 mit ihrer kegeligen Außenfläche in den Innenraum des Zentrierringes 16 eintreten und sich in dessen kegeligem unterteil spielfrei zentrieren, wie dies Pig. 2 und 3 zeigen. Hierauf wird über das Hochdruckventil. 28 durch den Zufuhrkanal 27 Druckflüssigkeit in den Innenraum des Hohlkörpers 20 eingefüllt. Die Flüssigkeit kann nach Verdrängen der Luft durch die Öffnung 43 im Boden des Hohlkörpers 20 ebenfalls aus der Öffnung 43 austreten. Jetzt wird die Niederhaltergruppe 5 abwärts bewegt, bis die untere Stirnfläche 53 des Pührungsringes 51 auf die Porraringflache aufsetzt, und zwar mit so hohem Druck, daß bei der anschließenden Verformung des Hohlkörpers 20 die Druckflüssigkeit über die Dichtung 22 nicht austreten kann. Nunmehr wird der Werkzeugoberteil 4 ebenfalls gesenkt, wobei der Formstempel 36 den Teil des Hohlkörpers 20 umschließt, der nicht verformt werden darf, während der zu verformende Teil des Hohlkörpers 20 und der für die Verformung notwendige Raum 55 freibleiben. Dies ist die Stellung in Fig. 2 rechte Schnitthälfte. In dieser Stellung wird auch die Überlauföffnung 43 im Boden des Hohlkörpers 20 durch die Dichtung 42 in der Stirnfläche des Formstempels 36 abgedichtet. Restliche Luft und Flüssigkeitsreste können dabei durch die Kanäle 44 und 45 abfließen. Dann wird der gesamte Werkzeugoberteil 4 weiter abwärts bewegt, wodurch der Hohlkörper 20 gestaucht und sein Innendruck so erhöht wird, daß seine freie Mantelfläche in den frei gebliebenen Hohlrauu^ausgebaucht wird. Durch das Verkleinern des Innenraumes des Hohlkörpers wird mehr Flüssigkeit verdrängt als für die in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnete

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Ausbauchung 56 "benötigt wird. Die ^berflüssige Druckflüssigkeit kann durch den Kanal 27 über das auf den für die Ver-w formung erforderlichen Druck eingestellte Hochdruckventil entweichen. Der V7erkzeugoberteil 4 wird weiter ab/resenkt, bis er die in uer linken Schnitthälfte der Pig. 2 dargestellte Enüstellung einnimmt, in welcher der gewünschte Kohlraum erreicht ist. Nach Beendigung dieses Verformungsvorganges wird der Innenreum des Hohlkörpers 20 über das Hochdruckventil 28 drucklos gemacht. Der Werkzeugoberteil 4 und die iliederbalterpruppe 5 kehren in ihre Ausgangsstellung zurück. Die IColben 10 mit den Auswerferstangen 11 fahren hoch und der geteilte Formring 23 wird entfernt. Hierauf kenn der weiterverformte Hohlkörper 20 abgenommen werden.

Pig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 nur dadurch, daß an die erste Verformung eine weitere angeschlossen ist. Dies geschieht dadurch, daß anstelle des PormStempels. 36 der Fig. und 2 ein anderer Formstempel 57 eingesetzt wird. Ferner wird auf den geteilten Formring 23 ein zweiter ebenfalls geteilter Formring 58 aufgelegt. Durch Austauschen weiterer Formstempel und Einlegen weiterer geteilter Formringe können sich weitere Verformungsvorgänge anschließen. Die aufeinanderfolgenden Verformungen können gleich, aber auch verschieden ausgebildet sein.

12 Patentansprüche

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Claims

OfpL-Ing. Theodor Ungerafhen

Patentanwalt Motor-Condensator-Oompagnie

6900 Heidelberg Schloz K.-G.

.Telefon 42331 ^ Mennbeim-Industriehaf en

Priesenheimer Str. 23-25

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Patentansprüche;

( 1.!Verfahren zum hydraulischen Weiterverformen tiefgezogener Hohlkörper, insbesondere aus Stahlblech, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Rand des Fohlkörpers auf eine dem Rand entsprechend ausgebildete, mit einer Zentrierung und Dichtung für den Fohlkörper versehene Platte aufgelegt wird, hierauf auf den unteren Teil des Randes ein geteilter Formring aufgeschoben und durch einen zum Hohlkörper konzentrischen Niederhalter gegen die Zentrierplatte und die Dichtung angedrückt wird, dann Flüssigkeit durch die Zentrierplatte in den Innenraum des Fohlkörpers einströmt und die im Innenraum befindliche Luft aus diesem durch eine zentrische,Öffnung im Boden des Hohlkörpers verdrängt, schließlich ein mit seinem unteren Teil den Hohlkörper umschließender und in diesem Teil als Form ausgebildeter Formstempel auf den Hohlkörper aufsetzt, dabei die Luftaustrittsöffnung abdichtet, beim weiteren Fiedergehen den Hohlkörper gegen den Flüssigkeitsdruck durch Stauchen verkürzt, indem der ansteigende Flüssigkeitsdruck freiliegende Hohlkörperzonen von innen nach außen in die beim Kiedergeben des I;οrmstempeis entstehenden angrenzenden Hohlräume der Form verdrängt, wobei die überschüssige Flüssigkeitsmenge über ein gesteuertes Druckventil abfließt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus der Grundplatte (1) mit den Teilen der Aushebevorrichtung (2), den Teilen des Werkzeugunterteils (3)» den Teilen des Werkzeugoberteils (4) und der Fiederhaltergruppe (5) besteht.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die Aushebevorrichtung (2) in die GrundOlatte (1) eingesetzt ist und drei Zylinderbohrungen (9) mit den darin geführten Kolben (10) hats &ie mit Auswerferstangen (11) verbunden sind, auf deren freien Enden die Zentrierplatte (12) befestigt ist.
4* Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den mit der Grundplatte (1) fest verbundenen Werkzeugunterteil (3) der Zentrierring (16) eingesetzt und mittels der Abdeckplatte (17) gehalten ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierplatte (12) eine Zentriernut (19) zum Aufnehmen des unteren Randes des Hohlkörpers (20) hat und dem unteren Randteil (21) des Hohlkörpers (20) entsprechend geformt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 * dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Randteil (21) des Hohlkörpers (20) und der Zentrierplatte (12) der Dichtungsring (22) eingebettet · und auf den unteren Randteil (21) des Hohlkörpers (20) der geteilte Pormring (23) konzentrisch aufgelegt ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der inneren Mantelfläche des Zentrierringes (16) kegelig und der obere Teil zylindrisch ist, ferner in dem unteren kegeligen Teil die Zentrierplatte (12) und der iOrmring (23) mit entsprechend kegeliger Außenfläche spielfrei passeo.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeuguntörteil (3) aus der Platte (3a) und dem mit dieser druckdicht durch Schweißen verbundenen Ring (3b) besteht, in welchem der gehärtete und geschliffene Zentrierring (16) mit Paßsitz eingesetzt ist, ferner in Nuten der Platte (3a) die beiden konzentrischen Dichtringe (25 und 26) eingesetzt sowie der Kanal (27) zum Zu- und Abführen der Druckflüssigkeit angeordnet ist, an dessen äußerem Ende das gesteuerte Hochdruckventil· (28) mittels einer Verschraubung (29) angebracht ist.

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9· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, deß zum Zu- und Abfuhren der Druckflüssigkeit in die Zylinderbohrungen (9) oberhalb und unterhalb der Kolben (10) Kanäle (14 und 15) in eier Aushebevorrichtung (2) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel (36) des 'Yerkzeupoberteils (4) innerhalb des Führunfrsringes (51) der I^riederbaltergruppe (5) spielfrei geführt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daJr; in der oberen Stirnfläche des Kohlraumes (38) im Formstempel (36) eine Dichtung (42) eingebettet ist, die beim Aufsitzen des Formstempels Γ36) auf den Hohlkörper (20) nach Beendigung des Püllvorganges des Hohlkörpers (20) die im Eoden des Hohlkörpers (20) befindliche öffnung (43) druckdicht verschließt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Formstempel (36) Ablaufkanäle (44 und 45) angebracht sind.

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