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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Prozeß zum Ausbilden
eines Bolzens bzw. Schraubenbolzens, zum Beispiel auf einen Prozeß, der dazu
geeignet ist, einen axial dehnfähigen
Bolzen durch Stauchen zu fertigen.
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Ein
axial dehnfähiger
Bolzen ist im Stand der Technik bekannt. Der axial dehnfähige Bolzen
weist einen mittleren Fußabschnitt
und einen Fußabschnitt mit
Gewinde am vorderen Ende auf und ist so ausgebildet, daß der mittlere
Fußabschnitt
einen geringeren Durchmesser als der Fußabschnitt mit Gewinde am vorderen
Ende hat. Als Ergebnis ist der mittlere Fußabschnitt dazu geeignet, durch
eine Axialspannkraft ausgedehnt zu werden. Im allgemeinen wurde der
axial dehnfähige
Bolzen in der folgenden Weise hergestellt.
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Als
erstes wird ein Werkstück
durch Scheren eines stabförmigen
Metallrohlings vorbereitet. Dann wird das sich ergebende Werkstück oder
ein stabförmiges
Bolzenvorprodukt unter Verwendung einer Umformvorrichtung Zugumformen
ausgesetzt. Somit wird ein Fußelement
mit einem vorbestimmten Durchmesser ausgebildet und wird gleichzeitig
ein Kopfelement geformt. Außerdem
wird das Bolzenvorprodukt Stauchen unter Verwendung einer weiteren Umformvorrichtung
ausgesetzt, wie es in 4 dargestellt ist. Somit wird
das Fußelement
bearbeitet, so daß dieses
einen Fußabschnitt
am vorderen Ende hat, der anschließend einem Gewindewalzen unterzogen
wird. Der sich ergebende Fußabschnitt
am vorderen Ende des Fußelements
hat einen größeren Durchmesser
als der Mittelabschnitt von diesem. Wie es in 4 dargestellt
ist, ist die Umformvorrichtung mit einer Matrize 50 und
einem Herausschlagelement 60 versehen. Die Matrize 50 hat
eine Durchgangsbohrung 51. Ein Bolzenvorprodukt "W" ist von einem der entgegengesetzt liegenden
Endabschnitte der Durchgangsbohrung 51 in die Durchgangsbohrung 51 eingepaßt. Das
Herausschlagelement 60 ist in die Durchgangsbohrung 51 vom
anderen der entgegengesetzt liegenden Endabschnitte der Durchgangsbohrung 51 eingepaßt und befindet
sich in dieser relative beweglich. Das Bolzenvorprodukt "W", das in die Durchgangsbohrung 51 eingepaßt ist,
wird bezüglich
dem Herausschlagelement 60 zusammen mit der Matrize 50 relativ
bewegt. Dementsprechend wird der vordere Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" gegen den vorderen Endabschnitt des
Herausschlagelementes 60 gepreßt. Folglich vergrößert sich
das Bolzenvorprodukt "W" am vorderen Endabschnitt
in Radialrichtungen. Die Umformvorrichtung führt somit den Stauchvorgang
aus.
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Im
Anschluß wird
der vergrößerte Fußabschnitt
am vorderen Ende des Bolzenvorprodukts "W",
das durch den Stauchvorgang erzeugt wurde, Zugumformen ausgesetzt,
um den Formgebungsvorgang auszuführen.
Nach dem Formgebungsvorgang wird der Fußabschnitt am vorderen Ende
des Vorprodukts "W" Gewindewalzen ausgesetzt,
um Schraubgewinde an diesem auszubilden. Schließlich wird das Bolzenvorprodukt "W" einem Sechseckkopf-Ausformen am Kopfelement,
Rundflansch-Entgraten am Kopfelement; einer Oberflächenbehandlung
und ähnlichem
im Bedarfsfall unterzogen. Somit wird ein axial dehnfähiger Bolzen
fertiggestellt.
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Wenn
ein Bolzenvorprodukt in der vorstehend beschriebenen Weise bereitgestellt
wird, wird ein stabförmiges
Metallrohteil in der folgenden Weise geschert. Wie es in 5 dargestellt
ist, befinden sich eine Schneidhülse 70 und
ein Schneidwerkzeug 80 als erstes parallel zueinander.
Die Schneidhülse 70 hat
eine Durchgangsbohrung 71; das Schneidwerkzeug 80 hat
eine Durchgangsbohrung 81. Die Durchgangsbohrungen 71 und 81 stehen
linear miteinander in Verbindung. Dann wird ein stabförmiges Metallrohteil "A" in die Durchgangsbohrungen 71 und 81 eingepaßt. Schließlich wird
das Schneidwerkzeug 80 bezüglich der Schneidhülse 70 stark
in Scherrichtung bewegt. Wenn jedoch das stabförmige Metallrohteil "A" geschert wurde, ist die Schnittfläche des sich
ergebenden Bolzenvorprodukts "W" nicht eben, da eine
Scherfläche "d" und eine Bruchfläche "e" an dieser
auftreten, wie es in 6(a) gezeigt
ist. Die Nachteile ergeben sich aus dem Vorhandensein der Zwischenräume "a", "b" und "c", die in 5 gezeigt sind.
Die Zwischenräume "a" und "b" sind
zwischen den Innenumfangsflächen
der Durchgangsbohrungen 71 und 81, in die das
stabförmige
Metallrohteil "W" eingepaßt ist,
und den Außenumfangsflächen des
stabförmigen
Metallrohteils "W" ausgebildet. Der Zwischenraum "c" ist zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
der Schneidhülse 70 und
des Schneidwerkzeugs 80 ausgebildet. Außerdem ergibt sich, wie es
in 6(b) dargestellt ist, ein Fließabschnitt
bzw. Lauf "f" am Außenumfang
benachbart zur Schnittfläche
des sich ergebenden Bolzenvorprodukts "W".
Als ein Ergebnis treten Unregelmäßigkeiten
bei Abschnitten benachbart zur Schnittfläche des sich ergebenden Bolzenvorprodukts "W" auf.
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Wenn
das Bolzenvorprodukt "W" mit den Defekten
dem in 4 dargestellten Stauchvorgang ausgesetzt wird,
ergibt sich ein Problem darin, daß es wahrscheinlich ist, daß sich ein
Einschnitt "g" am Stauchabschnitt
ergibt, da es wahrscheinlich ist, daß eine ungleichmäßige Dicke
auftritt und, da bei der Stauchgenauigkeit häufig Instabilität auftritt.
Wie es in 7 dargestellt ist, findet anschließend im
nachfolgenden Zugumformvorgang zum Ausbilden des Stauchabschnitts
des Bolzenvorprodukts "W" ein Schrägzugumformen
statt, wenn der Einschnitt "g" ausgebildet wurde.
Als Ergebnis tritt eine axiale Unrundheit im Zugumformabschnitt
auf; die Rechtwinkligkeit verschlechtert sich bei diesem. Zusammengefaßt kann
gesagt werden, daß ein
Problem darin auftritt, daß diese
Nachteile schließlich
eine Verschlechterung der Qualität
der fertiggestellten Bolzen ergeben.
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Der
Anmelder der vorliegenden Erfindung hat einen neuen Prozeß zum Ausbilden
eines Bolzens in der japanischen Patentanmeldung 7-209461 vorgeschlagen.
Mit dem neuen Bolzenformprozeß wird
beabsichtigt, Flachheit bei der Fläche am vorderen Endabschnitt
eines Fußelements
eines Bolzens abzusichern. Beim neuen Bolzenformprozeß fließt zum Erreichen
des Zieles ein Bolzenvorprodukt an einem Abschnitt benachbart zur
Fläche
am vorderen Ende radial nach außen;
gleichzeitig wird der geflossene Abschnitt durch Schneiden entfernt.
Wenn der neue Bolzenformprozeß auf
den vorstehend beschriebenen Stauchvorgang angewendet wird, ist
es möglich
zu verhindern, daß die
vorstehend genannte ungleichmäßige Dicke
auftritt, da der geflossene Abschnitt durch Schneiden entfernt wird.
Es ist jedoch notwendig, die Nachbearbeitung der Rauheitsspitzen und
Grate auszuführen,
die durch das Schneiden erzeugt wurden. Folglich kann sich ein Nachteil
bei den Mann-Stunde-Anforderungen ergeben; die Kosten der Ausrüstung steigen
an.
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Die
vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die vorstehenden Probleme
beim Stand der Technik zu lösen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Prozeß zum Ausbilden
eines axial dehnfähigen
Bolzens durch Stauchen vorzusehen, bei dem die folgenden Vorteile
erhalten werden können.
Durch den Bolzenformprozeß kann
das Auftreten einer ungleichmäßigen Dicke
verhindert werden, wobei sich die ungleichmäßige Dicke aus Unregelmäßigkeit
am gescherten vorderen Endabschnitt eines Bolzenvorprodukts ergibt.
Ferner kann mit dem Bolzenformprozeß die Verschlechterung der
Qualität eines
fertiggestellten axial dehnfähigen
Bolzens verhindert werden. Ferner gehen durch den Bolzenformprozeß die Mann-Stunde-Anforderungen
und die Kosten bei der Ausrüstung
kaum in die Höhe.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung kann die Aufgabe lösen und weist die Schritte
auf:
Bereitstellen einer Matrize, eines stabförmigen Bolzenvorprodukts
und eines Herausschlagelements, wobei die Matrize eine Durchgangsbohrung
aufweist, und die Durchgangsbohrung entgegengesetzt liegende Endabschnitte,
einen mittleren Abschnitt und eine Innenumfangsfläche aufweist,
wobei die entgegengesetzt liegenden Endabschnitte einen vorbestimmten
Durchmesser haben, der mittlere Abschnitt einen inneren Stauchhohlraum
hat, und der innere Stauchhohlraum einen Durchmesser hat, der größer als
der der entgegengesetzt liegenden Endabschnitte ist, wobei das Bolzenvorprodukt
einen vorbestimmten Durchmesser, eine Fläche am vorderen Endabschnitt,
einen vorderen Endabschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen
hinteren Endabschnitt hat und in die Durchgangsbohrung von einem
der entgegengesetzt liegenden Endabschnitte der Durchgangsbohrung
eingepaßt
wird, wobei das Herausschlagelement in die Durchgangsbohrung der Matrize
von dem anderen der entgegengesetzt liegenden Endabschnitte der
Durchgangsbohrung eingepaßt
wird, wobei das Herausschlagelement einen vorderen Endabschnitt
und eine geneigte Fläche
aufweist, wobei der vordere Endabschnitt eine ebene Fläche am vorderen
Endabschnitt hat, und die geneigte Fläche einen Durchmesser hat,
der sich von der Fläche
am vorderen Endabschnitt weg erhöht, und
einen Pufferraum zwischen sich und der Innenumfangsfläche der
Durchgangsbohrung ausbildet,
als erstes Pressen des vorderen
Endabschnitts des Bolzenvorprodukts, das in die Durchgangsbohrung eingepaßt ist,
auf den vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements, wodurch überschüssiges Material
des Bolzenvorprodukts benachbart zur Fläche m vorderen Endabschnitt
von diesem in den Pufferraum ausfließt und ein axial und nach außen vorstehender Grat
an einem Außenumfang
des vorderen Endabschnitts des Bolzenvorprodukts erzeugt wird, und
als
zweites Pressen des Bolzenvorprodukts auf das Herausschlagelement,
wodurch sich der Mittelabschnitt des Bolzenvorprodukts im inneren
Stauchhohlraum der Matrize ver größert und
ein Stauchabschnitt am Bolzenvorprodukt vorgesehen wird.
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Das
auf diese Weise aufgebaute Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat die nachstehend beschriebene Funktion.
Im Vorbereitungsschritt wird das Bolzenvorprodukt in die Durchgangsbohrung
der Matrize von einem der entgegengesetzt liegenden Endabschnitte
der Durchgangsbohrung her eingepaßt und wird das Herausschlagelement
in die Durchgangsbohrung der Matrize von dem anderen der entgegengesetzt
liegenden Endabschnitte der Durchgangsbohrung her eingepaßt. Somit
sind das Bolzenvorprodukt und das Herausschlagelement so angeordnet,
daß diese
miteinander in Berührung
gebracht werden können.
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Im
ersten Preßschritt
wird der vordere Endabschnitt des Bolzenvorprodukts auf den vorderen Endabschnitt
des Herausschlagelements gepreßt, um
mit einem Bolzenformprozeß zu
beginnen. Dementsprechend vergrößert sich
der Durchmesser des Bolzenvorprodukts geringfügig am vorderen Endabschnitt;
der vordere Endabschnitt wird mit der inneren Umfangsfläche der
Durchgangsbohrung der Matrize in Berührung gebracht. Anschließend wird eine
weitere Preßbelastung
auf das Bolzenvorprodukt aufgebracht. Anschließend fließt überschüssiges Material in den Pufferraum
aus, wobei das überschüssige Material
benachbart zur Fläche
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts vorhanden ist. Es
ist festzuhalten, daß mit
dem Ausdruck "überschüssiges Material" die Unregelmäßigkeiten,
die durch Scheren erzeugt wurden, gemeint sind. Als Ergebnis wird
ein axial und nach außen
vorstehender Grat am Außenumfang
am vorderen Ende des Bolzenvorprodukts ausgebildet. Zusammengefaßt kann gesagt
werden, daß die
Unregelmäßigkeiten,
die durch Scheren erzeugt wurden, ausgeglichen oder korrigiert sind.
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Im
Anschluß wird
im zweiten Preßschritt
eine weitere Preßbelastung
auf das Bolzenvorprodukt aufgebracht, um ei nen Stauchvorgang auszuführen. Die
Preßbelastung
wird auf die ebene Fläche
am vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements und die Fläche am vorderen
Endabschnitt des Bolzenvorprodukts, die gegen die ebene Fläche am vorderen Endabschnitt
des Herausschlagelements gepreßt wird,
aufgebracht. Dementsprechend vergrößert sich das Bolzenvorprodukt
in radiale Richtungen und füllt einen
inneren Stauchhohlraum aus. Somit kann das Bolzenvorprodukt gleichmäßig gestaucht
werden, ohne daß eine
ungleichmäßige Dicke
am Stauchabschnitt erzeugt wird, da die Unregelmäßigkeiten, die durch Scheren
erzeugt wurden, dadurch ausgeglichen oder korrigiert sind, daß der axial
und nach außen
vorstehende Grat am Außenumfang
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts vorgesehen ist. Außerdem kann
das Bolzenvorprodukt im mittleren Bereich der Fläche am vorderen Endabschnitt
sicher mit einer ebenen Fläche,
die an die ebene Fläche
am vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements angepaßt ist,
versehen sein.
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Somit
ist es entsprechend dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung möglich
zu verhindern, daß die
ungleichmäßige Dicke
auftritt, die sich aus den Unregelmäßigkeiten am gescherten Endabschnitt
des Bolzenvorprodukts ergeben hat. Als Ergebnis ist es beim Zugumformen
des Bolzenvorprodukts im nachfolgenden Schritt möglich, das schräge Zugumformen
des Bolzenvorprodukts zu verhindern. Zusammengefaßt ist es
möglich,
die Verschlechterung bei der Qualität eines fertiggestellten axial
dehnfähigen
Bolzens zu verhindern, wobei sich die Verschlechterung aus der verminderten
axialen Unrundheit und Rechtwinkligkeit ergeben hat.
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Außerdem ist
es entsprechend dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unnötig, ein
Entfernen des axial und nach außen
vor stehenden Grates zu versuchen, der am Außenumfang am vorderen Endabschnitt
des Bolzenvorprodukts vorliegt. Dementsprechend ist es möglich, die
Bearbeitung an der Fläche
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorpro dukts, die unerwünschte und
mühevolle Nachbearbeitung
nach dem Entfernen des Grates usw. zu vermeiden. Somit ist es möglich, die
Kosten für
den fertiggestellten axial dehnfähigen
Bolzen zu verringern.
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Optional
kann das Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vorzugsweise wie folgt modifiziert werden:
Zum
Beispiel kann das Bolzenvorprodukt als Werkstück durch Scheren eines stabförmigen Metallrohteils
vorbereitet werden.
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Die
Matrize kann eine Stauchmatrize und eine Haltematrize aufweisen.
Die Stauchmatrize kann eine erste Durchgangsbohrung haben. Die Haltematrize
kann an der Stauchmatrize gehalten werden und kann eine zweite Durchgangsbohrung
aufweisen, die mit der ersten Durchgangsbohrung koaxial in Verbindung
steht. Ferner kann der innere Stauchhohlraum eine Innenkonkavität mit Hauptdurchmesser,
eine mittlere Innenkonkavität
und eine Innenkonkavität
aufweisen. Die Innenkonkavität
mit dem Hauptdurchmesser kann sich in der Mitte des inneren Stauchhohlraumes
befinden und kann entgegengesetzte Endabschnitte haben. Die mittlere
Innenkonkavität
kann als ein umgedrehter Kegelstumpf ausgebildet sein und kann sich
an einem der entgegengesetzten Endabschnitte der Innenkonkavität mit Hauptdurchmesser
in Fortsetzung von diesem befinden. Die Innenkonkavität kann als
Kegelstumpf ausgebildet sein und kann sich am anderen Ende der entgegengesetzten
Endabschnitte der Innenkonkavität
mit Hauptdurchmesser in Fortsetzung von diesem befinden. Ferner
kann die Stauchmatrize mit der Innenkonkavität mit Hauptdurchmesser und
einer mittleren Innenkonkavität
versehen sein. Die Haltematrize kann mit der Innenkonkavität versehen
sein.
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Im
ersten Preßschritt
kann der axial und nach außen
vorstehend Grat erzeugt werden, indem ein Reibwiderstand verwendet
wird, der erzeugt wird, wenn der vordere Endab schnitt des Bolzenvorprodukts
auf die ebene Fläche
am vorderen Endabschnitts des Herausschlagelements gepreßt wird, um
den Durchmesser des Bolzenvorprodukts geringfügig zu vergrößern und
den vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts mit der Innenumfangsfläche der
Durchgangsbohrung der Matrize in Berührung zu bringen.
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Im
ersten Preßschritt
kann eine Unregelmäßigkeit,
die sich am vorderen Endabschnitts des Bolzenvorprodukts ergibt,
ausgeglichen oder korrigiert werden, indem der axial und nach außen vorstehende
Grat an einem Außenumfang
des vorderen Endabschnitts des Bolzenvorprodukts erzeugt wird.
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Der
erste Preßschritt
kann ausgeführt
werden, indem eine Preßkraft
bezüglich
der ebenen Fläche
am vorderen Endabschnitt des Herausschlagelementes und bezüglich der
Fläche
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts, die auf die ebene Fläche des
vorderen Endabschnitts des Herausschlagelements gedrückt wird,
aufgebracht wird.
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Der
erste und der zweite Preßschritt
können ausgeführt werden,
indem ein Reibwiderstand verwendet wird, der zwischen der Innnenumfangsfläche der
Durchgangsbohrung der Matrize und dem vorderen Endabschnitt des
Bolzenvorprodukts, der auf die Innenumfangsfläche der Durchgangsbohrung gepreßt wird,
ausgeübt
wird.
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Ein
weiterer Preßschritt
kann ferner vorliegen. Der weitere Preßschritt wird zwischen dem
ersten und dem zweiten Preßschritt
ausgeführt.
Im weiteren Preßschritt
wird das Bolzenvorprodukt auf das Herausschlagelement gepreßt, so daß sich der
vordere Endabschnitt vergrößert, um
den vorderen Endabschnitt mit der Innenumfangsfläche der Matrize in Berührung zu
bringen.
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung und vieler ihrer Vorteile kann schnell erhalten werden, wenn
diese unter Be zugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung
im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen und der detaillierten
Erläuterung
besser verständlich
wird, wobei all dieses einen Teil der Offenbarung bildet.
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1 stellt
schematisch eine Umformvorrichtung dar, die in einem Bolzenformprozeß eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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2 stellt
schematisch einen Zustand beim Bolzenformprozeß des bevorzugten Ausführungsbeispiels
dar, wobei dieser Zustand unmittelbar vor Beendigung des Bolzenformprozesses
vorliegt;
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3 stellt
schematisch Hauptabschnitte von 2 mit vergrößertem Querschnitt
dar;
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4 stellt
schematisch einen herkömmlichen
Bolzenformprozeß dar;
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5 stellt
schematisch dar, wie ein stabförmiges
Metallrohteil im herkömmlichen
Bolzenformprozeß geschert
wird;
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6 stellt
schematisch ein Bolzenvorprodukt dar, das durch Scheren vorbereitet
wird, wobei
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6(a) eine Vorderansicht des Bolzenvorprodukts
ist, wobei auf eine Seite an gegenüberliegenden Endabschnitten
des Bolzenvorprodukts geschaut wird, und
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6(b) eine Seitenansicht des Bolzenvorprodukts
ist; und
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7 stellt
schematisch dar, wie das Bolzenvorprodukt in einem Zugumformschritt
des herkömmlichen
Bolzenformprozesses verformt wird.
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Nach
der allgemeinen Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann ein
besseres Verständnis unter
Bezugnahme auf das spezifische bevorzugte Ausführungsbeispiel erhalten werden,
das hier nur zum Zweck der Erläuterung
verwendet wird und mit dem nicht beabsichtigt wird, den Geltungsbereich
der beiliegenden Ansprüche
zu beschränken.
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Das
spezifische bevorzugte Ausführungsbeispiel
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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Bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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1 stellt
schematisch eine Umformvorrichtung dar, die in einem Bolzenformprozeß eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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Der
Bolzenformprozeß des
bevorzugten Ausführungsbeispiels
wird auf das Stauchen eines Bolzenvorprodukts "W" in
einem Herstellungsprozeß eines
axial dehnfähigen
Bolzens angewendet. Wie es in 1 gezeigt
ist, weist die Umformvorrichtung, die beim Bolzenformprozeß verwendet
wird, eine Stauchmatrize 10, eine Haltematrize 20 und
ein Herausschlagelement 30 auf. Die Stauchmatrize 10 weist
eine Durchgangsbohrung 11 auf. Die Haltematrize 20 ist
an der Stauchmatrize 10 befestigt und weist eine Durchgangsbohrung 26 auf.
Die Durchgangsbohrung 26 steht mit der Durchgangsbohrung 11 koaxial
in Verbindung. Das Herausschlagelement 30 ist an der Seite
vom unteren Ende der Durchgangsbohrung 11 in die Durchgangsbohrung 11 der Stauchmatrize 10 eingepaßt.
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Die
Stauchmatrize 10 ist im wesentlichen in Zylinderform ausgebildet
und weist die Durchgangsbohrung 11 auf. Die Durchgangsbohrung 11 tritt durch
die Stauchmatrize 10 vertikal hindurch. Die Durchgangsbohrung 11 hat
eine Innenkonkavität 12 mit
kleinem Durchmesser, eine mittlere Innenkonkavität 13 und eine Innenkonkavität 14 mit
Hauptdurchmesser. Die Innenkonkavität 12 mit kleinem Durchmesser
befindet sich an der Seite des unteren Endabschnitts der Durchgangsbohrung 11 und
ist in Zylinderform ausgebildet. Die mittlere Innenkonkavität 13 ist
mit dem oberen Ende der Innenkonkavität 12 mit kleinem Durchmesser
verbunden und in Form eines umgekehrten Kegelstumpfes ausgebildet.
Dementsprechend hat die mittlere Innenkonkavität 13 einen Durchmesser,
der sich nach oben hin vergrößert. Die
Innenkonkavität 14 mit
Hauptdurchmesser ist mit dem oberen Endabschnitt der mittleren Innenkonkavität 13 verbunden.
Es ist festzuhalten, daß die
Innenkonkavität 14 mit
Hauptdurchmesser so ausgebildet ist, daß diese einen Innendurchmesser
hat, der im wesentlichen gleich dem maximalen Außendurchmesser des Bolzenvorprodukts "W" ist, das dem Stauchen auszusetzen ist.
Die Stauchmatrize 10 befindet sich auf einer Grundplatte 1 mittels
Schraubenfedern 2, 2, so daß eine Beweglichkeit in Vertikalrichtungen
vorliegt.
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Die
Haltematrize 10 weist ein äußeres Ringelement 21 und
ein Halteringelement 25 auf. Das äußere Ringelement 21 ist
an der Fläche
am oberen Endabschnitt der Stauchmatrize 10 an einem der
Flächen
an den entgegengesetzt liegenden Endabschnitten befestigt und weist
eine konische Innenumfangsfläche 22 auf.
Die konische Innenumfangsfläche 22 hat
einen Innendurchmesser, der sich nach oben hin vergrößert. Das
Halteringelement 25 befindet sich im äußeren Ringelement 21 und
steht mit diesem in Vertikalrichtungen gleitfähig in Eingriff. Darüber hinaus
ist das Halteringelement 25 mit einer Durchgangsbohrung 26 versehen.
Die Durchgangsbohrung 26 tritt durch das Halteringelement 25 vertikal
hindurch. Die Durchgangsbohrung 26 des Halteringelements 25 weist
eine Haltebohrung 27 und eine untere Innenkonkavität 28 auf.
Die Haltebohrung 27 hält
das Bolzenvorprodukt "W", das in die Durchgangsbohrung 26 eingepaßt ist.
Die untere Innenkonkavität 28 ist
in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet. Dementsprechend hat die
untere Innenkonkavität 28 einen
Durchmesser, der sich vom unteren Ende der Haltebohrung 27 aus
nach unten hin vergrößert und
sich an die Innenkonkavität 14 mit
Hauptdurchmesser der Stauchmatrize 10 am unteren Endabschnitt
anpaßt.
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Das
Halteringelement 25 ist in vier Abschnitte in Umfangsrichtung
unterteilt. Folglich verringert sich das Halteringelement 25 in
Radialrichtungen, wenn dieses mit dem äußeren Ringelement 21 entlang
der Innenumfangsfläche 22 des äußeren Ringelementes 21 von
oben nach unten abwärts
in Eingriff gelangt. Somit hält
das Halteringelement 25 das Bolzenvorprodukt "W", das in die Durchgangsbohrung 26 eingepaßt ist,
mit der Haltebohrung 27.
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Das
Herausschlagelement 30 ist in Zylinderform ausgebildet
und hat einen Außendurchmesser, der
im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Innenkonkavität 12 mit
kleinem Durchmesser der Stauchmatrize 10 ist. Das Herausschlagelement 30 ist
an der Grundplatte 1 befestigt, während dieses in die Innenkonkavität 12 mit
kleinem Durchmesser der Stauchmatrize 10 am oberen Vorderabschnitt
eingepaßt
ist. Der vordere Endabschnitt des Herausschlagelements 30 ist
mit einer kreisförmigen
ebenen Fläche 31 am
vorderen Endabschnitt und einer geneigten Fläche 32 versehen. Die
geneigte Fläche 32 ist geneigt,
so daß diese
einen Außendurchmesser
hat, der sich bei Bewegung von der Fläche 31 am vorderen
Endabschnitt zum hinteren Endabschnitt des Herausschlagelements 30 vergrößert. Zwischen
dem auf diese Weise angeordneten Herausschlagelement 30 und
der Stauchmatrize 10 ist ein Pufferraum 35 ausgebildet.
Insbesondere ist der Pufferraum 35 zwischen der geneigten
Fläche 32 und
der Innenumfangsfläche
der Durchgangsbohrung 11, die zur geneig ten Fläche 32 weist,
ausgebildet. Der Pufferraum 35 nimmt überschüssiges Material auf, das aus
dem vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" fließt. Es ist
festzuhalten, daß der
Neigungswinkel und die Abmessungen der geneigten Fläche 32 in
geeigneter Weise in Abhängigkeit
von der Größe usw. des
Pufferraumes 35, der ausgebildet werden soll, bestimmt
werden können.
Außerdem
kann die geneigte Fläche 32 linear
oder in Kurvenform bezüglich der
geneigten Richtung ausgebildet werden.
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Ein
Bolzenformprozeß wird
hier beschrieben, wobei der Bolzenformprozeß die auf diese Weise angeordnete
Umformvorrichtung verwendet, um einen Stauchvorgang beim Bolzenvorprodukt "W" auszuführen.
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Das
Bolzenvorprodukt "W", das hier verwendet
wird, wird als ein Werkstück
vorbereitet, indem ein stabförmiges
Metallrohteil geschert wird. Das sich ergebende Bolzenvorprodukt "W" wird axialer Zugumformung ausgesetzt,
wodurch ein Fußelement mit
einem vorbestimmten Durchmesser ausgebildet wird und gleichzeitig
ein Kopfelement aus einem axial dehnfähigen fertiggestellten Bolzen
ausgebildet wird.
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Das
Bolzenvorprodukt "W" befindet sich in der
Umformvorrichtung im folgenden Zustand. Wie es in 1 dargestellt
ist, ist das Fußelement
des Bolzenvorprodukts "W" in die Durchgangsbohrung 11 der
Stauchmatrize 10 und in die Durchgangsbohrung 26 der
Haltematrize 20 von der oberen Seite der Haltematrize 20 eingepaßt. Der
vordere Endabschnitt des Fußelementes
wird mit der Fläche 31 am
vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements 30 in Berührung gebracht.
In diesem Zustand wird das Bolzenvorprodukt "W" zwischen
den vier Abschnitten des Halteelementes 25 gehalten und
in der Haltebohrung 27 starr fixiert. Unter diesen Umständen preßt eine
Betätigungsvorrichtung
(nicht gezeigt) die Stauchmatrize 10 und die Haltematrize 20 nach
unten. Dementsprechend bewegen sich die Stauchmatrize 10 und
die Haltematrize 20 relativ bezüglich des Herausschlagelements 30,
wodurch mit einem Bolzenformprozeß begonnen wird.
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Somit
wird der vordere Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W", das durch die Haltematrize 20 gehalten
wird, auf die ebene Fläche 31 am
vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements 30 gepreßt, so daß der Durchmesser
des vorderen Endabschnitts geringfügig anwächst. Als Ergebnis wird der
vordere Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" auf
die Innenumfangsfläche
der Innenkonkavität 12 mit
kleinem Durchmesser der Durchgangsbohrung 11 gepreßt. Anschließend wird
eine weitere Preßbelastung
auf das Bolzenvorprodukt "W" aufgebracht. Folglich
fließt,
wie es in 2 und 3 dargestellt ist, überschüssiges Material
in den Pufferraum 35 aus, wobei das überschüssige Material benachbart zur
Fläche
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" vorliegt.
Es ist festzuhalten, daß der Ausdruck "überschüssiges Material" hier Unregelmäßigkeiten
meint, die durch Scheren erzeugt wurden. Als Ergebnis wird ein axial
und nach außen
vorstehender Grat "W1" am
Außenumfang
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" ausgebildet. Zusammengefaßt kann
gesagt werden, daß die
Unregelmäßigkeiten,
die durch Scheren erzeugt wurden, ausgeglichen oder korrigiert sind.
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Im
Anschluß wird,
wenn das Bolzenvorprodukt "W" eine weitere Preßbelastung
aufnimmt, die Preßbelastung
auf die ebene Fläche 31 am
vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements 30 und auf die
Fläche
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W",
die gegen die ebene Fläche 31 am
vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements 30 gepreßt wird,
aufgebracht. Dementsprechend vergrößert sich das Bolzenvorprodukt "W" in Radialrichtungen und füllt den
Stauchhohlraum aus, der durch die mittlere Innenkonkavität 13 und
die Innenkonkavität 14 mit
Hauptdurchmesser der Durchgangsbohrung 11 und die untere
Innenkonkavität 28 der
Durchgangsbohrung 26 gebildet wird. In diesem Beispiel kann
das Bolzenvorprodukt "W" gleichmäßig gestaucht
werden, ohne daß eine
ungleichmäßige Dicke
am Stauchabschnitt erzeugt wird, da die Unregelmäßigkeiten, die durch Scheren
erzeugt wurden, durch das Vorsehen des axial und nach außen vorstehenden
Grates "W1" am
Außenumfang
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" ausgeglichen
oder korrigiert sind. Außerdem
kann das Bolzenvorprodukt "W" im mittleren Bereich
der Fläche am
vorderen Endabschnitt sicher mit einer ebenen Fläche versehen werden, die an
die ebene Fläche am
vorderen Endabschnitt 31 des Herausschlagelements 30 angepaßt ist.
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Somit
kann mit dem Bolzenformprozeß des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
verhindert werden, daß eine
ungleichmäßige Dicke
auftritt, die aus den Unregelmäßigkeiten
am gescherten Endabschnitt des Bolzenvorprodukts "W" resultiert. Als Ergebnis ist es möglich, beim
Zugumformen des Bolzenvorprodukts "W" im
nachfolgenden Schritt zu verhindern, daß das Bolzenvorprodukt "W" schräg zugumgeformt wird. Zusammengefaßt kann
gesagt werden, daß es
möglich
ist, die Verschlechterung bei der Qualität eines fertiggestellten axial
dehnfähigen
Bolzens zu verhindern, wobei die Verschlechterung aus der verminderten
axialen Unrundheit und Rechtwinkligkeit resultiert.
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Nach
der vollständigen
Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist es für den Fachmann offensichtlich,
daß zahlreiche Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne daß vom Geltungsbereich
oder Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie diese in den
beiliegenden Ansprüchen
definiert sind, abgewichen wird.
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Ein
Prozeß zum
Ausbilden eines axial dehnfähigen
Bolzens durch Stauchen beinhaltet somit das Bereitstellen einer
Matrize, die eine Durchgangsbohrung und einen inneren Stauchhohlraum
und einen Pufferraum hat, eines stabförmigen Bolzenvorprodukts und
eines Herausschlagelements, als erstes Pressen eines vorderen Endabschnitts
des Bolzenvor produkts auf einen vorderen Endabschnitt des Herausschlagelements
und als zweites Pressen des Bolzenvorprodukts auf das Herausschlagelement.
Im Bereitstellschritt wird das Bolzenvorprodukt und das Herausschlagelement
in die Durchgangsbohrung der Matrize eingepaßt, so daß diese miteinander in Berührung gebracht
werden können.
Im ersten Preßschritt
wird der vordere Endabschnitt des Bolzenvorprodukts geringfügig vergrößert und
mit der Innenumfangsfläche
der Durchgangsbohrung der Matrize in Berührung gebracht, so daß ein überschüssiges Material,
das benachbart zur Fläche
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorformlings vorliegt, in den Pufferraum
ausfließt.
Als Ergebnis wird ein axial und nach außen vorstehender Grat an einem
Außenumfang
am vorderen Endabschnitt des Bolzenvorprodukts ausgebildet, so daß Unregelmäßigkeiten,
die durch Scheren erzeugt wurden, ausgeglichen sind. Im zweiten
Preßschritt
wird ein Mittelabschnitt des Bolzenvorprodukts im inneren Stauchhohlraum
vergrößert und
das Bolzenvorprodukt mit einem Stauchabschnitt versehen.