DE19644401A1

DE19644401A1 - Producing sharp-edged cavity in workpiece

Info

Publication number: DE19644401A1
Application number: DE19644401A
Authority: DE
Inventors: Panagiotis Prof Dr Adamis; Anton Bauer; Alfred Beier
Original assignee: Volkswagen AG; Huber and Bauer GmbH
Current assignee: Volkswagen AG; Huber and Bauer GmbH
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-02-19
Also published as: EP0824047B1; DE59708752D1; EP0824047A1

Abstract

A form tool (1) is used, in which a part (9) formed as a die is controllably movable for formation of the cavity in the workpiece. A displaceable retainer (8,11) for the tool part is fitted in the form tool, preferably in an upper part. The retainer is arranged as a piston (8) in a prismatic or cylindrical hollow space (6) with a bush (7) made of low-friction material. In connection with the hollow space, a hydraulic cylinder unit (13), preferably provided with a path meter (17), is fitted to the outside of the form tool. The piston is fitted on the connecting rod (14) for the cylinder.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer verhältnismäßig scharfkantigen Einsenkung an einem Werkstück bei der Innenhochdruckumformung, insbesondere zum Erzeugen einer Paßfeder- oder Scheibenfeder-Nut, insbesondere an einer hohlen Welle.The invention relates to a method for producing a relatively sharp-edged Sinking on a workpiece during hydroforming, especially for Generating a feather key or disc groove, especially on a hollow shaft.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The invention further relates to a device for performing the method.

Beim Innenhochdruckumformen wird ein in ein Formwerkzeug eingelegter rohrförmiger Rohling in seinem Inneren mit einem solchen hydraulischen Druck beaufschlagt, daß er sich aufweitet und an die Wandung des Formwerkzeuges anlegt.In hydroforming, a tubular one is inserted into a mold Blank is pressurized to the inside of the blank with such hydraulic pressure that it expands and attaches to the wall of the mold.

Diese Verfahrensweise wird auch für geringfügige Verformungen benutzt die in erster Linie oder nur zum Kalibrieren dienen, beispielsweise einer Hohlwelle.This procedure is also used for minor deformations in the first Line or only for calibration, for example a hollow shaft.

Während sich Ansätze an dem Werkstück in Form von Ausstülpungen recht gut erzeu gen lassen, machen Einsenkungen gewisse Schwierigkeiten. Einstülpungen in den ursprünglichen Hohlquerschnitt des Rohlings hinein können nicht primär durch den Innenhochdruck erzeugt werden. Es ist grundsätzlich in irgendeiner Weise ein Präge stempel erforderlich. Die Alternative, von einem Rohling eines so geringen Durchmes sers auszugehen, daß er ohne stellenweise eingedrückt zu werden in das Formwerk zeug paßt, ist unter anderen Gesichtspunkten nicht gerechtfertigt.While approaches to the workpiece in the form of protuberances produce quite well allowances, certain depressions cause certain difficulties. Indentations in the original hollow cross section of the blank can not primarily through the Internal high pressure can be generated. It is basically an imprint in some way stamp required. The alternative, from a blank of such a small diameter sers assume that it is not pressed in places in the molding fits, is not justified in other respects.

Es erweist sich, daß auch ein in das Formwerkzeug eingebauter, vorschiebbarer Präge stempel das Problem nicht ohne weiteres löst. Bei Eindrücken des Prägestempels vor der hydraulischen Verformung wird eine Einwölbung geschaffen, die nur noch mit extrem hohem hydraulischen Druck bis zur Anlage an der Werkzeugwandung heraus getrieben werden kann. Das Eindrücken eines Prägestempels bei dem hydraulischen Druck erzeugt bekanntlich Lochung.It turns out that also a built-in embossing embossed in the mold stamp does not solve the problem easily. When pressing in the die The hydraulic deformation creates an arch that only with extremely high hydraulic pressure right up to the tool wall can be driven. The impression of a stamp in the hydraulic As is well known, pressure creates perforations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit vertretbarem Aufwand im Rahmen der Innenhochdruckumformung eine möglichst scharfkantige Einsenkung zu erzeugen.The invention is based, with reasonable effort within the scope of the task Internal high pressure forming to produce a depression that is as sharp as possible.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck in der Weise erfüllt, daß das die Einsenkung ausbildende Formwerkzeugteil nach Beaufschlagen des Werkstücks mit einem hydrau lischen Druck aus der Formwerkzeugwand vorgeschoben wird, der bis zum 40% unter dem Enddruck liegt, und anschließend der hydraulische Druck auf den Enddruck erhöht wird.According to the invention, this purpose is achieved in such a way that the depression Forming mold part after loading the workpiece with a hydrau pressure is pushed out of the mold wall, which is up to 40% below the final pressure, and then the hydraulic pressure increased to the final pressure becomes.

Bei dieser Verfahrensweise biegt das als Stempel vorschiebbare Formwerkzeugteil das Rohr nicht einfach nur ein. Die Hydraulikflüssigkeit läßt für eine solche Verformung nicht den freien Raum. Der Stempelhub wird vielmehr genutzt, das Material über der Hydraulikflüssigkeit als Gegenlager auszuziehen; die Verformungsenergie wird weit gehend durch den Stempel eingebracht. Es entsteht im Anschluß an die Umfangswand des rohrförmigen Rohlings nur eine kleine Biegung, die anschließend durch den vollen hydraulischen Druck noch ausreichend herausgedrückt und genügend scharfkantig gemacht werden kann.With this procedure, the mold part that can be advanced as a stamp bends the Pipe not just a. The hydraulic fluid leaves for such deformation not the free space. The stamp stroke is rather used, the material above the Pull out hydraulic fluid as counter bearing; the deformation energy becomes wide introduced by the stamp. It is created after the peripheral wall of the tubular blank only a small bend, which is then followed by the full hydraulic pressure still sufficiently pushed out and sufficiently sharp-edged can be made.

Die günstigsten Parameter im einzelnen müssen je nach Werkstück durch Routinever suche ermittelt werden. In der Regel wird das genannte Formwerkzeugteil am besten bei 75 bis 98% des Enddruckes vorgeschoben werden.Depending on the workpiece, the cheapest parameters in detail must be routinely checked search can be determined. As a rule, the mold part mentioned is the best at 75 to 98% of the final pressure.

Vorzugsweise wird während des Vorschubs des genannten Formwerkzeugteils der hydraulische Druck weiter erhöht.Preferably, during the advance of the mold part mentioned hydraulic pressure further increased.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist gekennzeich net durch ein Formwerkzeug, in dem ein eine Einsenkung in dem Werkstück ausbilden des Formwerkzeugteil als Stempel gesteuert vorschiebbar angeordnet ist.A device according to the invention for carrying out the method is characterized net by a mold in which a depression is formed in the workpiece of the mold part is arranged in a controlled manner as a stamp.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Formwerkzeug, vorzugsweise in einem Werkzeugoberteil, eine verschiebbare Halterung für das genannte Formwerkzeug geführt. According to an advantageous embodiment, the mold, preferably in a tool upper part, a slidable holder for the mold mentioned guided.

Dies ist eine stabile Konstruktion, vor allem in der weiteren Ausgestaltung, daß die Halterung als Kolben in einem prismischen oder zylindrischen, vorzugsweise mit einer Buchse aus einem Gleitmaterial ausgekleideten, Hohlraum angeordnet ist.This is a stable construction, especially in the further embodiment that the Holder as a piston in a prismatic or cylindrical, preferably with a Socket made of a sliding material lined, cavity is arranged.

Im Anschluß an den Hohlraum kann in zweckmäßiger Weise eine, vorzugsweise mit einem Wegmesser versehene, Hydraulikzylindereinheit an der Außenseite des Form werkzeuges angesetzt sein, an deren Kolbenstange der genannte Kolben sitzt.Following the cavity, one can be used in a convenient manner, preferably with a hydraulic cylinder unit on the outside of the mold be attached to the tool on the piston rod of the said piston.

Die Zeichnungen geben ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.The drawings show an embodiment of the invention.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch ein Formwerkzeug, Fig. 1 shows a vertical longitudinal section through a molding tool,

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab und Fig. 2 shows a section of Fig. 1 on a larger scale and

Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2. Fig. 3 shows a section along line III-III in Fig. 2nd

Das mit 1 bezeichnete Formwerkzeug ist in seiner waagerechten Mittelebene geteilt; es setzt sich zusammen aus einem Werkzeugunterteil 2 und einem Werkzeugoberteil 3.The molding tool designated 1 is divided in its horizontal central plane; it is composed of a lower tool part 2 and an upper tool part 3 .

In dem Formhohlraum ist ein bereits verformtes Werkstück 4 dargestellt. Zwei in das Formwerkzeug 1 und die Enden des rohrförmigen Werkstückes 4 eingrei fende Druckmittelanschlüsse 5 sind von bekannter Art.An already deformed workpiece 4 is shown in the mold cavity. Two in the mold 1 and the ends of the tubular workpiece 4 einrei fende pressure medium connections 5 are of a known type.

In dem Werkzeugoberteil 3 ist ein zylindrischer Hohlraum 6 ausgefräst und mit einer Buchse 7 aus Gleitmaterial ausgekleidet.A cylindrical cavity 6 is milled out in the upper tool part 3 and lined with a bushing 7 made of sliding material.

Der Hohlraum 6 mit der Buchse 7 dient als Führung für einen Kolben 8, der eine Halte rung für ein in dem Formwerkzeug 1 bewegliches Formwerkzeugteil 9 darstellt: Das Formwerkzeugteil 9 wird an einem Bund 10 von einer an der Unterseite des Kolbens 8 angeschraubten, ringförmigen Halteplatte 11 übergriffen. Ein unterer Abschnitt des Formwerkzeugteils 9 ragt in der Form eines länglichen Quaders durch einen diesem angepaßten Ausschnitt im Boden 12 des Hohlraums 6. In zurückgezogener Stellung liegt die Unterseite des Formwerkzeugteils 9 annähernd bündig in der Wand des Form hohlraums.The cavity 6 with the bushing 7 serves as a guide for a piston 8 , which is a holding for a movable in the mold 1 mold part 9 : The mold part 9 is on a collar 10 by a screwed to the underside of the piston 8 , annular holding plate 11 attacks. A lower section of the mold part 9 protrudes in the shape of an elongated cuboid through a cutout in the bottom 12 of the cavity 6 which is adapted to this. In the retracted position, the underside of the mold part 9 is approximately flush in the wall of the mold cavity.

Der Kolben 8 ist verschiebbar durch einen auf der Außenseite des Formwerkzeugs 1 aufgesetzten Hydraulikzylinder 13, dessen Kolbenstange 14 mit einem aufgeschraub ten Bundring 15 versehen ist, der wiederum durch eine ringförmige, den Bund übergrei fende, mit dem Kolben 8 verschraubte Halteplatte 16 mit dem Kolben 8 verbunden ist. Bei 17 ist ein Wegmesser für den Kolbenhub des Hydraulikzylinders 16 dargestellt. The piston 8 is displaceable by a hydraulic cylinder 13 placed on the outside of the molding tool 1 , the piston rod 14 of which is provided with a screwed-on collar ring 15 , which in turn is secured by an annular, the collar overlapping, screwed to the piston 8 holding plate 16 with the piston 8 is connected. At 17 , a distance meter for the piston stroke of the hydraulic cylinder 16 is shown.

Durch Vorschieben des Formwerkzeugteils 9 nach Beaufschlagung des Werkstücks 4 mit Druck und bei Steigerung des Druckes während des Vorschiebens sowie durch anschließende nochmalige Druckerhöhung ist in dem rohrförmigen Werkstück 4 eine Paßfedernut 18 eingeformt worden.A keyway 18 has been formed in the tubular workpiece 4 by pushing the mold part 9 after the workpiece 4 has been subjected to pressure and when the pressure has increased during the pushing, and by subsequently increasing the pressure again.

Die Ausformung der Rohrwandung in den in Fig. 2 und 3 durch die Pfeile 19 bezeichne ten Winkel hinein ist in der Zeichnung im wesentlichen vollständig. Die verbleibende Rundung 20 ergibt sich aus der Dicke der Rohrwandung. Die Paßfedernut 18 ist inso fern scharfkantig im Gegensatz zu einer in Fig. 2 bei 21 gestrichelt angedeuteten Biegung. Die Biegungstiefe, um die die Seitenwandtiefe der Nut sich - unerwünscht - verringert, ist in Fig. 2 links durch geschweifte Klammern verdeutlicht und mit 22 bezeichnet.The shape of the tube wall in the in Fig. 2 and 3 by the arrows 19 designated th angle into the drawing is substantially complete. The remaining curve 20 results from the thickness of the tube wall. The feather key groove 18 is so far sharp edged in contrast to a bend indicated by dashed lines at 21 in FIG. 2. The depth of curvature by which the side wall depth of the groove is reduced — undesirably — is illustrated in FIG. 2 on the left by curly brackets and is designated by 22 .

Das Werkstück 4 ist schematisch dargestellt. Im konkreten Fall handelt es sich beispielsweise um eine Nockenwelle zur Steuerung von Motorventilen, die in dem Formwerkzeug 1 kalibriert wird und z. B. zehn Paßfedernuten 18 erhält zur Anbringung von zehn Nocken.The workpiece 4 is shown schematically. In the specific case, it is for example a camshaft for controlling engine valves, which is calibrated in the mold 1 and z. B. ten keyways 18 receives for the attachment of ten cams.

Je nach Werkstück läßt sich durch Versuche ermitteln, bei welchen Parametern, wie Wanddicke, Tiefe der Einsenkungen, hydraulische Drucke usw., gearbeitet werden muß.Depending on the workpiece, experiments can determine which parameters, how Wall thickness, depth of the depressions, hydraulic pressures, etc. got to.

example

Ein aus St. 52, NKB, nahtlos gezogenes Rohr von 20 mm Durchmesser und 3,5 mm Wanddicke wird durch Innenhochdruckumformung kalibriert und mit einer Nut ver sehen.A tube made of St. 52, NKB, seamlessly drawn, 20 mm in diameter and 3.5 mm Wall thickness is calibrated by internal high pressure forming and ver with a groove see.

1) The mold part forming the groove is released while the hydraulic pressure of 2050 is increased to 2100 bar, advanced by 4.7 mm. Then will the pressure increased to 2500 bar. Result: The bottom of the groove is torn off.
2) The mold part is only pre-set by 3.7 mm with the same parameters pushed. Result: A groove is formed with a 1.4 mm bending depth on the Side wall.
3) The mold part is again advanced by 3.7 mm, but with one pressure increased from 3050 to 3100 bar. Then a pressure of 3200 set in bar. Result: A groove is formed with a depth of curvature at the Sidewall of 0.9 mm. The result is useful.

Claims

1. A method for producing a relatively sharp-edged depression on a workpiece in hydroforming, in particular for producing a feather key or disc spring groove, in particular on a hollow shaft, characterized in that the mold part forming the depression after loading the workpiece with a hydraulic pressure is pushed out of the mold wall, which is up to 40% below the final pressure, and then the hydraulic pressure is increased to the final pressure.

2. The method according to claim 1, characterized, that the mold part is advanced at 75 to 98% of the final pressure becomes.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that during the advance of the mold part mentioned the hydraulic Pressure is further increased.

4. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 3, characterized by a molding tool ( 1 ), in which a depression ( 18 ) in the workpiece ( 4 ) forming the mold part ( 9 ) is arranged in a controlled manner and can be advanced as a stamp.

5. The device according to claim 4, characterized in that in the mold ( 1 ), preferably in a tool upper part ( 2 ), a displaceable holder ( 8 , 11 ) for said mold part ( 9 ) is guided ( 6 , 7 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the holder as a piston ( 8 ) in a prismic or cylindrical, preferably with a socket ( 7 ) lined with sliding material, cavity ( 6 ) is arranged.

7. The device according to claim 6, characterized in that in connection to the cavity ( 6 ), preferably provided with a travel meter ( 17 ), hydraulic cylinder unit ( 13 ) on the outside of the mold Ges ( 1 ) is attached to the piston rod ( 14 ) said piston ( 8 ) is seated.