DE19506067C1 - Verfahren zum Ausschneiden eines Ausschnitts aus der Wandung eines als Hohlkörper ausgebildeten Bauteils und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausschneiden eines Ausschnitts aus der Wandung eines als Hohlkörper ausgebildeten Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Um eine kostengünstige Fertigung von Bauteilen zu ermöglichen, die nach dem Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt werden, ist es notwendig, das Umformwerkzeug derart auszubilden, daß auch Ausschnitte aus den Bauteilen herausgeschnitten werden können.

Es sind Verfahren bekannt, die das Ausschneiden der Ausschnitte von innen nach außen oder von außen nach innen, wie die DE 43 22 063 C1 zeigt, ermöglichen. Dabei soll das vollständige Aus­ schneiden dann durch Verringerung des Innendrucks erreicht wer­ den, wonach das ausgeschnittene Teil beim Zurückführen des Lochstempels nach außen gedrückt werden soll. Dies dürfte aber äußerst schwierig sein, da dieses Teil genau durch den Aus­ schnitt gedrückt werden muß. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum vollständigen Ausschneiden der Aus­ schnitte von innen nach außen. Bei den bekannten derartigen Verfahren kommt es beim Ausschneiden eines Ausschnitts häufig zu einem Nachfließen des Werkstoffs des Bauteils und damit zur Verminderung der Wandstärke des Bauteils im Bereich um den Aus­ schnitt herum. Bei einem der bekannten Verfahren wird dies da­ durch vermieden, daß der Bereich um den zu bildenden Ausschnitt herum mit zackenförmigen Erhebungen ausgestattet ist (EP 0 484 789 A1).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, mit dem die oben darge­ legten Schwierigkeiten vermieden werden und bei dem sich auch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen oder ähnliche erübrigen.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß mit steigendem Druck in dem Bauteil der Stempel zurückgeschoben und dadurch eine an dem Um­ formwerkzeug im Bereich des vorgesehenen Ausschnitts vorhandene umlaufende Schneidkante frei wird und daß bei weiter steigendem Druck in dem Bauteil der Ausschnitt aus der Wandung des Bau­ teils mittels der an dem Umformwerkzeug vorgesehenen Schneid­ kante nach außen herausgetrennt wird.

Durch die vorher mittels der Prägekante des Stempels erzeugte Sollbruchstelle wird der zur Bildung des Ausschnitts heraus zu­ schneidende Teil der Wandung des Bauteils durch die Schneid­ kante des Umformwerkzeugs leicht abgetrennt.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit stei­ gendem Druck in dem Bauteil der Stempel bis zum unteren Tot­ punkt zurückgeschoben, wodurch sich eine im unteren Bereich des Stempels vorgesehene Dichtfläche gegen eine in dem Schneidwerk­ zeug vorgesehene Dichtfläche anlegt und damit das Schneidwerk­ zeug abdichtet.

Durch die Abdichtung des Schneidwerkzeugs im unteren Totpunkt wird ein weiterer Druckanstieg ermöglicht, der für das Aus­ schneiden mehrerer Ausschnitte aus der Wandung eines Bauteils erforderlich ist.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens weist die im Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale auf.

Die Vorrichtung kann noch dadurch verbessert werden, daß der Stempel in seinem mittleren Bereich eine weitere, nach oben ge­ richtete Dichtfläche aufweist, der eine in dem Umformwerkzeug vorgesehene Dichtfläche gegenüberliegt, gegen die sich der Stempel im oberen Totpunkt mit seiner Dichtfläche anlegt.

Durch die in dem Umformwerkzeug vorgesehene weitere Dichtfläche wird der Hub des Stempels festgelegt und damit die Eindring­ tiefe der Prägekante des Stempels in die Wandung des Bauteils bestimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung sind in dem Umformwerkzeug mehrere Schneidwerkzeuge neben- und/oder hintereinander angeordnet.

Bei Verwendung eines derart ausgestalteten Umform­ werkzeugs können mittels des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens aus der Wandung eines Bauteils mehrere Ausschnitte unterschiedlicher Form und Größe neben­ und/oder hintereinander ausgeschnitten werden, wobei das Ausschneiden - je nach Querschnittsgröße - gleichzeitig oder nacheinander erfolgt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein mit einem Schneidwerkzeug versehenes Umform­ werkzeug im Querschnitt dargestellt ist.

Das Umformwerkzeug 1 für die Herstellung des als Hohl­ körper ausgebildeten Bauteils 2 ist mit einem Schneid­ werkzeug 3 versehen, das eine Halteplatte 4 und eine Führungsbuchse 5 aufweist. In der Führungsbuchse 5 ist ein Stempel 6 geführt, mit einer umlauf enden Prägekante 7 an seinem oberen und mit einer umlauf enden Dichtfläche 8 an seinem unteren Ende. Das Umformwerkzeug 1 weist ferner einen Dichtungseinsatz 9 auf, der in einen in dem Stempel 6 vorhandenen Innenraum 10 eingreift und der den Stempel 6 so abdichtet, daß ein Druckaufbau in dem Innenraum 10 möglich ist.

Die Halteplatte 4, die die aufgrund des in dem Innen­ raum 10 wirkenden Innendrucks entstehenden Axialkräfte aufnimmt, ist an ihrer Oberseite mit einer umlauf enden Dichtfläche 11 versehen, die der an dem Stempel 6 vorgesehenen Dichtfläche 8 gegenüberliegt.

Der Innenraum 10 steht über eine Zuleitung 12 mit einem regelbaren Druckaggregat in Verbindung.

Im Bereich des vorgesehenen Ausschnitts 13 in dem Bau­ teil 2 ist das Umformwerkzeug 1 mit einer Schneidkante 14 versehen.

Der Stempel 6 weist etwa in seinem mittleren Bereich eine weitere Dichtfläche 15 auf. Dieser Dichtfläche 15 liegt eine in dem Umformwerkzeug 1 vorgesehene Dicht­ fläche 16 gegenüber.

In der Zeichnung sind zwei verschiedene Stellungen des Stempels 6 dargestellt. Die rechte Hälfte zeigt den Stempel 6 in seinem unteren Totpunkt, die linke Hälfte in seinem oberen Totpunkt. Im unteren Totpunkt liegt die Dichtfläche 8 des Stempels 6 an der Dichtfläche 11 der Halteplatte 4 an, während im oberen Totpunkt die Dicht­ fläche 15 des Stempels 6 an der Dichtfläche 16 des Umformwerkzeugs 1 anliegt. Die Dichtfläche 16 begrenzt somit den Hub des Stempels 6 und bestimmt damit die Eindringtiefe der Prägekante 7 des Stempels 6 in die Wandung des Bauteils 2. Die Abdichtung des Schneid­ werkzeugs 3 durch die Dichtflächen 8 und 11 im unteren Totpunkt ermöglichen einen weiteren Druckanstieg im Bauteil 2 für das Ausschneiden weiterer Ausschnitte 13 aus der Wandung des Bauteils 2.

Der Umformprozeß verläuft in der Weise, daß nach dem Schließen des Umformwerkzeugs 1 der Innenraum 10 in dem Stempel 6 über die Zuleitung 12 mit einem Druckmedium beaufschlagt wird. Dadurch wird der Stempel 6 aus dem unteren Totpunkt (rechte Darstellung) nach oben gedrückt und erzeugt dabei schließlich mit seiner Prägekante 7 in der Wandung des Bauteils 2 eine Sollbruchstelle, wobei die Prägekante 7 soweit in die Wandung des Bauteils 2 eindringt, bis sich die Dichtfläche 15 des Stempels 6 an die Dichtfläche 16 des Umformwerkzeugs 1 anlegt und damit der Stempel 6 den oberen Totpunkt erreicht (linke Darstellung). Dadurch, daß die Dichtflächen 15 und 16 kegelförmig ausgebildet sind, übernehmen sie gleich­ zeitig eine Abdichtungsfunktion.

Während des Umformprozesses wird der Stempel 6 durch den Druck in dem Innenraum 10 im oberen Totpunkt gehalten. Mit steigendem Druck in dem Bauteil 2 und einer regulierten Druckabnahme in dem Innenraum 10 wird der Stempel 6 zurückgeschoben und gibt dabei die an dem Umformwerkzeug 1 vorgesehene Schneidkante 14 frei. Während der Stempel 6 bis zum unteren Totpunkt geschoben wird, erfolgt das Ausschneiden des Ausschnitts 13 durch die Schneidkante 14.

Claims (5)

1. Verfahren zum Ausschneiden eines Ausschnitts aus der Wan­ dung eines als Hohlkörper ausgebildeten Bauteils während der Herstellung des Bauteils nach dem Innenhochdruck- Umformverfahren mittels eines mit einem Schneidwerkzeug versehenen Umformwerkzeugs, wobei das Schneidwerkzeug einen mit Druck beaufschlagbaren Stempel aufweist, der durch den ihn beaufschlagenden Druck soweit in die Wandung des das Bauteil bildenden Hohlkörpers hineingedrückt wird, daß eine an seinem oberen Ende befindliche, als umlaufende Präge­ kante ausgebildete Kante eine Sollbruchstelle erzeugt, wobei der den Stempel beaufschlagende Druck regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigendem Druck in dem Bauteil (2) der Stempel (6) zurückgeschoben und dadurch eine an dem Umformwerkzeug (1) im Bereich des vorgesehenen Ausschnitts (13) vorhandene umlaufende Schneidkante (14) frei wird und daß bei weiter steigendem Druck in dem Bau­ teil (2) der Ausschnitt (13) aus der Wandung des Bauteils (2) mittels der an dem Umformwerkzeug (1) vorgesehenen Schneidkante (14) nach außen herausgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit steigendem Druck in dem Bauteil (2) der Stempel (6) bis zum unteren Totpunkt zurückgeschoben wird, wodurch sich eine im unteren Bereich des Stempels (6) vorgesehene Dichtfläche (8) gegen eine in dem Schneidwerkzeug (3) vorgesehene Dichtfläche (11) anlegt und damit das Schneidwerkzeug (3) abdichtet.

3. Vorrichtung zum Ausschneiden eines Ausschnitts aus der Wan­ dung eines als Hohlkörper ausgebildeten Bauteils während der Herstellung des Bauteils nach dem Innenhochdruck- Umformverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, mit einem ein Schneidwerkzeug aufweisenden Umformwerkzeug, wobei das Schneidwerkzeug einen mit Druck beaufschlagbaren Stempel aufweist, der an seinem oberen Ende mit einer als umlaufende Prägekante ausgebildeten Kante versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Umform­ werkzeug (1) im Bereich des vorgesehenen Ausschnitts (13) eine Schneidkante (14) und der Stempel (6) in seinem unte­ ren Bereich eine Dichtfläche (8) aufweisen, der eine in dem Schneidwerkzeug (3) vorgesehene Dichtfläche (11) gegenüber­ liegt, gegen die sich der Stempel (6) im unteren Totpunkt mit seiner Dichtfläche (8) anlegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (6) in seinem mittleren Bereich eine weitere, nach oben gerichtete Dichtfläche (15) aufweist, der eine in dem Umformwerkzeug (1) vorgesehene Dichtfläche (16) gegen­ überliegt, gegen die sich der Stempel (6) im oberen Tot­ punkt mit seiner Dichtfläche (15) anlegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Umformwerkzeug (1) mehrere Schneidwerkzeuge (3) neben- und/oder hintereinander angeordnet sind.