DE19523691A1 - Umformwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug, vorzugsweise ein Schmie­ degesenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem Schmiedegesenk werden bei der Umformung bei Schmiedetem­ peratur bzw. beim Halbwarmschmieden nicht nur hohe, die Matrize aufweitende Kräfte aufgebracht. Die hohen Umformtemperaturen be­ dingen auch einen sehr starken Werkzeugverschleiß am Umformwerk­ zeug, der um so höher ist, je länger sich das Werkstück nach der Umformung in der Matrize befindet und je stärker die, den Wärme­ übergang erhöhend beeinflussende Flächenpressung zwischen Werkstück und Werkzeug ist. Man spricht hierbei von der Druckberührzeit. Die Aufweitkräfte, die auf die im Unterwerkzeug angeordnete Matrize einwirken, sind so stark, daß, auch wenn diese Matrize durch eine Bandage verstärkt ist, eine hohe elastische Aufweitung auftritt.

Nach der DE 92 03 080 U ist es bekannt, die elastische Kompression eines Außenwerkzeuges für ein Schmiedegesenk zur Veränderung der Werkstücktoleranzen dadurch zu beeinflussen, daß die von einer Bandage umgebene Matrize über hydraulische Mittel, die die Bandage auf einem Konus an der Matrize verschieben, mit einer Druckvor­ spannung auszurüsten, also radial zu stauchen. Hierbei wird nach­ teilig sehr viel Energie benötigt. Diese Vorrichtung wird nicht häufig verstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zum Verändern der Pressung zwischen Matrize und Bandage zu finden, die in einfacher Weise einstellbar sind und nur eine geringe Betriebsenergie benö­ tigen, um bei jedem Arbeitshub verstellt werden zu können.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprü­ chen 2 und 8 beschrieben.

Durch den erfindungsgemäßen Gedanken, die Bandage in ihrer Aufwei­ tung nach der Umformung festzuhalten, wird vorteilhaft keine Ener­ gie zur Veränderung der Pressung zwischen Matrize und Bandage be­ nötigt. Die Aufweitung geschieht automatisch bei der Umformung. Es wird lediglich zusätzliche Energie zum Entriegeln der Rückhalte­ einrichtungen und/oder für die Vorspannung benötigt. Mit der Aus­ bildung nach Patentanspruch 8 kann darüber hinaus die Aufweitung der Matrize begrenzt und dadurch die radiale Abmessung beeinflußt werden.

Darüber hinaus vorteilhaft wird durch das erfindungsgemäße Umform­ werkzeug die Druckberührungszeit und damit der Verschleiß des Werk­ zeuges wesentlich reduziert. Da die Matrize nach Umformung des Werkstückes durch die erfindungsgemäßen Rückhalteeinrichtungen in der aufgeweiteten Stellung gehalten wird, kann das umgeformte Werk­ stück durch den Abkühlvorgang sehr schnell schrumpfen. Die Matrize kann zu diesem Zeitpunkt die Aufweitspannung nicht abbauen und somit dem schrumpfenden Werkstück nicht folgen, worauf die Flächen­ pressung sehr schnell reduziert ist. Darüber hinaus vorteilhaft re­ duziert sich die Ausstoßerkraft wesentlich, da wiederum die die Matrize haltende Bandage in der aufgeweiteten Stellung gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung syste­ matisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Längshalbschnitt durch ein Schmiedegesenk.

Das Schmiedegesenk besteht aus einem Außenwerkzeug 1, in das von oben ein oberer Stempel 2 und von unten ein unterer Stempel 3 ein­ fährt. Der untere Stempel 3 kann an einem Auswerfer angeordnet sein. Das Außenwerkzeug 1 ist auf dem nicht dargestellten Pressen­ tisch befestigt und geführt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist das Außenwerkzeug 1 eine Matrize 4 auf, deren Innenkontur der Außenkontur des herzustellenden Werk­ stücks 5 entspricht. Die Umformöffnung für das Werkstück wird von unten durch den unteren Stempel 3 verschlossen, dessen Außenkontur der Außenkontur des Werkstücks 5 entspricht. Der Außendurchmesser des oberen Stempels 2 ist größer als die Außenkontur des Werkstücks 5 und schließt die obere Öffnung der Matrize 4 von oben ab. Oberer Stempel 2 und unterer Stempel 3 sind jeweils mit zentralen Erhe­ bungen 6, 7 ausgebildet, die obere und untere Ausnehmungen in das Werkstück einformen.

Die Matrize 4 wird durch eine obere Platte 8 und eine untere Platte 9 gehalten. Die Platten 8, 9 weisen jeweils eine ringförmige Führungsnut 10 auf, die jeweils einen Rückhaltering 11 tragen. Die Rückhalteringe 11 ragen mit Außenkegelabschnittflächen 12 in ent­ sprechend ausgebildete Rückhaltenuten 13 und stehen unter Vorspan­ nung. Im Ausführungsbeispiel wird die Vorspannung durch Druckfedern 14 aufgebracht.

Beim Umformen des Werkstücks 5, ausgehend von einem Rohling, treten hohe radiale Kräfte auf, die zu einem Aufweiten der Matrize 4 füh­ ren. Da die Platten 8, 9 nicht mit aufweiten und die Rückhalte­ ringe 11 unter Vorspannung stehen, gleiten diese über die Kegelab­ schnittflächen in die Rückhaltenuten 13, bis die Matrize 4 ihre maximale Aufweitung erreicht hat. Nach Beendigung des Umformvor­ ganges, wenn der obere Stempel 2 und der untere Stempel 3 von der Umformkraft entlastet sind, wird die Matrize 4 durch die selbst­ hemmende Ausbildung der Rückhalteringe 11 durch die Platten 8, 9 in der aufgeweiteten Stellung gehalten. Das Werkstück 5 kann aus der Schmiedewärme bzw. der Umformwärme schrumpfen und löst sich von der Matrize 4. Danach wird das Werkstück durch den Unterstempel 3 ausgestoßen.

Um die Matrize 4 wieder auf die Ausgangsgröße schrumpfen zu lassen, werden die Rückhalteringe 11 unter Überwindung der Selbsthemmungs­ kräfte wieder in die Führungsnuten 10 zurückgeschoben. Dieses kann beispielsweise durch das Eingeben von Druckflüssigkeit in die Ge­ genkammer 15 erfolgen.

Die obere Platte 8 und die untere Platte 9 können beispielsweise durch eine Bandage 16 miteinander verbunden sein. Im Ausführungs­ beispiel ist zwischen der Bandage 16 und der Matrize 4 ein Stell­ ring 17 angeordnet, der mit einer Innenkegelabschnittfläche 18 ausgebildet ist. Die Außenumfangsfläche 19 der Matrize 4 ist ent­ sprechend kegelig ausgebildet. In nicht aufgeweitetem Zustand der Matrize 4 ist zwischen der Innenkegelabschnittfläche 18 und der Außenumfangsfläche 19 ein Aufweitspalt 20. Beim Aufweiten der Matrize 4 kommen die Flächen 18, 19 zur Anlage. Durch die Lagever­ änderung des Stellringes 17 kann die Spaltweite des Aufweitspaltes 20 verändert werden. Hierzu können beispielsweise Stellschrauben 21 vorgesehen werden. Somit ist die maximale Aufweitung der Matrize 4 einstellbar.

Andere, im Ausführungsbeispiel nicht dargestellte Rückhalteeinrich­ tungen sind denkbar. Beispielhaft werden genannt: Das Einschieben von konischen Stiften in entsprechende einzeln angeordnete Kegelbohrungen und das Verdrehen von Halteplatten in Spiralgewinden.

Bezugszeichenliste

1 Außenwerkzeug
2 oberer Stempel
3 unterer Stempel
4 Matrize
5 Werkstück
6 zentrale Erhebung
7 zentrale Erhebung
8 obere Platte
9 untere Platte
10 Führungsnut
11 Rückhaltering
12 Außenkegelabschnittsfläche
13 Rückhaltenut
14 Druckfeder
15 Gegenkammer
16 Bandage
17 Stellring
18 Innenkegelabschnittsfläche
19 Außenumfangsfläche
20 Aufweitspalt
21 Stellschraube

Claims (8)

1. Umformwerkzeug, vorzugsweise Schmiedegesenk, mit einem oberen Stempel (2), einem unteren Stempel (3) oder Ausstoßer und einem Außenwerkzeug (1), bei dem das Außenwerkzeug (1) eine Matrize (4) aufweist, die von wenigstens einer Bandage (16) umgeben ist, mit Mitteln zum Verändern der Pressung zwischen Matrize (4) und Bandage (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (4) und/oder die Bandage (16) mit Aufnahmen zum Halten und Führen einer oder mehrerer Rückhalteeinrichtungen aus­ gebildet ist, welche die Matrize (4) nach dem Preßvorgang in der elastisch aufgeweiteten Stellung, vorzugsweise selbsthemmend halten und über Stelleinrichtungen entriegelt werden.

2. Umformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (16) eine obere Platte (8) und/oder eine untere Platte (9) zur Aufnahme der Rückhalteeinrichtungen trägt.

3. Umformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Platte (8, 9) mit einer Führungsringnut (10) zur Aufnahme eines mit einer Außenkegelabschnittfläche (12) ausgebilde­ ten, in eine mit einer entsprechenden Innenkegelabschnittfläche (18) ausgebildeten Rückhaltenut (13) der Matrize (4) eingreifenden, unter Vorspannung stehenden Rückhalteringes (11) und mit Mitteln zur Rückstellung des Rückhalteringes (11) ausgebildet ist.

4. Umformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Platte (8, 9) mit mehreren auf einem Umfang ver­ teilten Führungsbohrungen zur Aufnahme von Kegel- oder Keilstiften, die unter Vorspannung in entsprechende Kegel- oder Keilöffnungen der Matrize (4) eingreifen und mit Mitteln zur Rückstellung ausge­ bildet sind.

5. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung mit Federn oder selbstfedernd vorge­ spannt wird.

6. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung hydraulisch oder pneumatisch vorge­ spannt wird.

7. Umformwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung zum Entriegeln der selbsthemmenden Rück­ halteeinrichtungen hydraulisch oder mechanisch angetrieben wird.

8. Umformwerkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der unteren Platte (9) und/oder der oberen Platte (8) und der Bandage (16) Stellmittel zum Verändern des um die Matrize (4) umlaufenden maximalen Aufweitspaltes (20) angeordnet sind.