DE20122516U1

DE20122516U1 - Vorrichtung zum Abstrecken von zylindrischen Hohlkörpern (Rohrziehen)

Info

Publication number: DE20122516U1
Application number: DE20122516U
Authority: DE
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2011-04-12
Also published as: DE10118032A1; US6837091B2; JP3893297B2; US20020170331A1; KR100495597B1; JP2002346626A; KR20020080253A; DE10118032B4

Abstract

Vorrichtung zum Abstrecken eines Rohres (10) mittels eines Ziehrings (13), umfassend einen Dorn (16), dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Rohres (10) entspricht, und einen Ziehring (13), dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres (10) und größer als der Außendurchmesser des Dorns (16), sowie eine Hülse (19), die koaxial auf dem Dorn (16) geführt ist, wobei der Dorn mit größerer Geschwindigkeit vorschiebbar ist als die Hülse (19).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abstrecken eines Rohres mittels eines Ziehringes. Abstreckverfahren der genannten Art kommen dann zur Anwendung, wenn einstückige (nicht zusammengesetzte) Rohrkörper mit in Längsrichtung unterschiedlichen Wandstärken benötigt werden. Ein solches Anwendungsgebiet stellen beispielsweise sogenannte Monoblockzwischenwellen dar, die einen längeren Mittelabschnitt von geringerer Wandstärke und zwei Endabschnitte von größerer Wandstärke und gleichzeitig geringerem Außendurchmesser aufweisen. Zur Herstellung solcher Wellen ist es üblich, ausgehend von einem geradzylindrischen Rohling, d.h. einem einfachen Rohrabschnitt, zunächst ein vorderes Rohrende zu reduzieren, um das erste Wellenende auszubilden, danach einen wesentlichen Teil der Länge des Rohres über einem Dorn abzustrecken, um den Mittelabschnitt geringerer Wandstärke zu erzeugen, und danach das hintere nicht abgestreckte Rohrende ebenfalls zu reduzieren, um das zweite Wellenende auszubilden ( DE 35 06 220 A1 ).
Der Verfahrensschritt des Abstreckens erfolgt in der Weise, daß ein Dorn vom hinten liegenden Ende in das Rohr eingeschoben wird, der den Rohrkörper innen abstützt und sich mit seinem vorderen Ende innen am reduzierten Endabschnitt anlegt.
Der Dorn wird mit dem aufsitzenden Rohrkörper dann durch einen Ziehring durchgeschoben, wobei sich bei abgestütztem Innendurchmesser des Rohrkörpers der Außendurchmesser unter gleichzeitiger Längung des Rohres beim Durchtritt durch den wirksamen Querschnitt des Ziehringes reduziert. Der reduzierte Rohrabschnitt wird hierbei vom Beginn des Verfahrens an auf Zug belastet. Diese Zugkräfte sind umso größer, je höher der Umformgrad wird, d. h. je größer die Durchmesseränderung zum einen und je größer die Vorschubgeschwindigkeit zum anderen sind.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abstrecken eines Rohres umfaßt neben dem Ziehring einen Dorn, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Rohres entspricht, und einen Ziehring, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres und größer als der Außendurchmesser des Dorns, sowie eine Hülse, die koaxial auf dem Dorn geführt ist, wobei der Dorn mit größerer Geschwindigkeit vorschiebbar ist als die Hülse. Die Hülse kann mit einem ersten Vorschubzylinder verbunden sein und der Dorn mit einem zweiten Vorschubzylinder, der im ersten Vorschubzylinder geführt ist. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung wird nachstehend beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effektivität des vorgenannten Verfahrens zu steigern, sei es um längere Werkzeugstandzeiten zu erreichen, oder um kürzere Zykluszeiten bei der Umformung zu erzielen. Die Wirkungsweise besteht darin, daß beim Abstrecken des Rohres Zugkräfte auf einen bereits durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Abstreckungsabschnitt des Rohres und Druckkräfte auf einen noch nicht durch den wirksamen Ziehringquerschnitt hindurchgetretenen Rohlingsabschnitt des Rohres ausgeübt werden, wobei die Zugkräfte von einem im Rohr einliegenden Dorn ausgeübt werden, der form- oder kraftschlüssig mit einem vorderen Rohrende verbunden ist.
Mit dieser Maßnahme werden die an der Einschnürung des Ziehrings auf das Rohr wirksamen Kräfte reduziert, da Zugkräfte und Druckkräfte auf beiden Seiten der Einschnürung gleichzeitig wirksam sind. Ein Abreißen des abgestreckten Rohres durch die vom Dorn ausgeübten Zugkräfte ist somit bei gegebener Umformrate ausgeschlossen. Vielmehr ist eine erhebliche Steigerung der Umformrate möglich, bevor kritische Zugkräfte erreicht werden. Die maximale Zugkraft ist auf einen Wert zu begrenzen, der unter Einhaltung entsprechender Sicherheit unterhalb der Abreißkraft des Abstreckungsabschnittes liegt.
Zur Verbindung des Dorns mit dem vorderen Rohrende können spezielle Einspannvorrichtungen für das Rohrende vorgesehen werden oder es kann ein Zuganker am Rohrende vorübergehend angeschweißt werden.
Zur Ausübung der Druckkräfte auf das hintere Rohrende wird vorzugsweise eine Hülse verwendet, die im Querschnitt dem Rohrquerschnitt entspricht und die koaxial an dieses angesetzt wird.
Die Vorschubgeschwindigkeit des vorderen Rohrendes ist bei weggesteuerter Vorrichtung größer einzustellen als die Vorschubgeschwindigkeit des hinteren Rohrendes, wobei insbesondere ein konstantes Geschwindigkeitsverhältnis einzuhalten ist. Das entsprechende Geschwindigkeitsverhältnis ergibt sich durch entsprechende Regelung der Vorschubzylinder für den Dorn und die Hülse.
In weiterhin bevorzugter Verfahrensdurchführung, insbesondere zum Zweck der Herstellung von Zwischenwellen der genannten Art, wird ein vorderer Abschnitt des Rohres vor dem Abstrecken reduziert, wobei diese vordere Abschnitt bereits kraftfrei durch den Ziehring durchgesteckt werden kann.
Hiermit ist es möglich, daß das vordere Ende des Dorns sich innen gegen den reduzierten vorderen Abschnitt des Rohres anlegt, ohne daß weitere Hilfsmittel zur Krafteinleitung in das vordere Ende notwendig werden.
In weiterer Ausbildung des Verfahrens, wiederum im Zusammenhang mit der Herstellung von Zwischenwellen, wird ein hinterer Abschnitt des Rohres zunächst unabgestreckt belassen, indem er nicht durch den Ziehring geführt wird, der nach dem Zurückziehen des Rohres aus dem Ziehring und dem Entfernen des Dornes reduziert wird. Vorderer Abschnitt und hinterer Abschnitt können ihrerseits durch Ziehverfahren mit anderen Werkzeugen geringeren Querschnitts reduziert werden. Nach einer anderen Möglichkeit ist das Rundhämmern/Rundkneten zum Reduzieren vorzuschlagen.
Bei diesem Reduzieren können die Endabschnitte unmittelbar mit Wellenverzahnungen versehen werden, indem Ziehwerkzeuge oder Rundhämmer- oder Rundknetwerkzeuge mit entsprechenden Profilen zum Einsatz gebracht werden.
Die Durchführung des vorrichtungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen Phasen sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt den Rohling mit bereits reduziertem ersten Rohrende zu Beginn des Abstreckens;
2 zeigt das Rohr nach 1 in einer Zwischenphase des Abstreckens;
3 zeigt das Rohr nach 3 nach Beendigung des Abstreckens;
4 zeigt das Rohr nach 3 nach dem abschließenden Reduzieren des zweiten Rohrendes;
5 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Unterwerkzeug (Ziehring) und Oberwerkzeug (Dorn/Hülse) bei eingesetztem Rohling.
In 1 ist ein Rohr 10 mit einem Rohlingabschnitt 11 und einem vorderen reduzierten Endabschnitt 12 gezeigt, der in einen Ziehring 13 eingeführt ist, der eine Einziehung 14 aufweist. Gegen diese Einziehung 14 stößt eine konische Außenschulter 15 des Rohres 10 am Übergang vom Rohlingabschnitt 11 zum reduzierten Endabschnitt 12 an. In das Rohr 10 ist ein Dorn 16 eingeschoben, dessen konische Spitze 17 an der konischen Innenschulter 18 des Rohres 10 am Übergang vom Rohlingabschnitt 11 zum reduzierten vorderen Endabschnitt 12 anliegt. Auf den Dorn 16 ist eine Hülse 19 von gleichem Querschnitt wie das Rohr 10 aufgeschoben, die sich mit ihrer Stirnfläche 20 gegen das hintere Rohrende 21 anlegt. Auf die Hülse 19 wird eine erste Kraft F₁₉ ausgeübt, auf den Dorn 16 eine in gleicher Richtung wirkende Kraft F₁₆, die beide in Richtung auf den Ziehring 13 wirken. Die Kraft F₁₉ wirkt hiermit als Druckkraft auf den Rohlingabschnitt 11, die Kraft F₁₆ als Druckkraft auf den Übergang vom Rohlingabschnitt 11 zum reduzierten Endabschnitt 12, denen eine vom Ziehring 13 ausgeübte Gegenkraft an der Einziehung 15 entgegenwirkt.
In 2 ist das Rohr 10 mit dem einliegenden Dorn 16 bereits teilweise an der Einziehung 14 vorbei durch den Ziehring 13 vorgeschoben, wobei sich ein Abstreckungsabschnitt 22 am Rohr 10 ausgebildet hat. Während die Kraft F₁₉ auf die Hülse 19 weiterhin als Druckkraft auf den unreduzierten Rohlingabschnitt 11 einwirkt, der eine vom Ziehring 13 an der Einschnürung 14 ausgeübte Gegenkraft entgegensteht, wirkt die Kraft F₁₆ über die Dornspitze 17 und die konische Innenschulter 18 als Zugkraft auf den bereits reduzierten Abstreckungsabschnitt 20 des Rohres 10 ein. Wie sich aus der geänderten Relativstellung von Dorn 16 und Hülse 19 erkennen läßt, hat das vordere Rohrende eine höhere Vorschubgeschwindigkeit als der unreduzierte Rohlingabschnitt 11.
In 3 ist der Abstreckungsabschnitt 22' des Rohres 10 auf die gewünschte Länge gebracht, wobei nur ein kurzer unreduzierter Rohlingabschnitt 11' erhalten ist, dessen axiale Länge etwa der Länge des vorab reduzierten ersten Rohrabschnitts 12 entspricht. Der Dorn ist bereits aus dem Rohr 10 zurückgezogen und der reduzierte Abstreckungsabschnitt 22' aus dem Ziehring rückwärts ausgestoßen.
In 4 ist dargestellt, daß der zuvor unreduzierte Rohlingabschnitt zu einem zweiten reduzierten Endabschnitt 23 von gleicher Ausformung wie der erste Endabschnitt 12 umgeformt worden ist, während der reduzierte Abstreckungsabschnitt 22' in seiner zuvorigen Länge erhalten ist. Als fertiges Produkt ergibt sich eine Zwischenwelle, wobei bei Verwendung entsprechender Reduzierwerkzeuge bereits Wellenverzahnungen an den Endabschnitten 12 und 23 ausgebildet sein können. Das Reduzieren der Endabschnitte kann an beiden Rohrenden durch Ziehen erfolgen. Im Hinblick auf den reduzierten Abstreckungsabschnitt 22 von geringer Knickfestigkeit ist jedoch zumindest zum Herstellen des zweiten Endabschnittes 23 ein radiales Rundhämmern günstiger.
In 5 ist eine Vorrichtung mit Unterstempel 31 und Oberstempel 32 gezeigt, die beide von einem nicht dargestellten Maschinengestell aufgenommen sind. Auf dem Unterstempel 31 ist ein Matrizenhalter 33 und eine darauf aufgeschraubte Werkstückführung 34 befestigt. Zwischen Matrizenhalter 33 und Werkstückführung 34 liegt der Ziehring 13. Ein Rohr 10 mit reduziertem Endabschnitt von ähnlicher Konfiguration wie das der 1 ist in die Werkstückführung 34 und den Ziehring 13 eingelegt. Am Oberstempel 32, der als hydraulischer Zylinder ausgebildet sein kann, ist über eine Werkzeughalterung 35 die Hülse 19 angeschraubt. Im Oberstempel 32 ist ein Zylinder 36 geführt, an dem der Dorn 16 befestigt ist, der durch die Hülse 19 hindurchgreift. Die Anordnung der Werkzeuge 32 und 36 entspricht einer Zylinder-in-Zylinder-Anordnung. Der Oberstempel 32 ist mit seinen Werkzeugen Dorn 16 und Hülse 19 auf den Unterstempel 31 absenkbar, der Dorn 16 ist mit erhöhter Vorschubgeschwindigkeit gegenüber der Hülse 19 in das Rohr vortreibbar.

10: Rohr
11: Rohlingabschnitt
12: reduzierter Abschnitt (vorderer)
13: Ziehring
14: Einschnürung
15: Außenkonusschulter
16: Dorn
17: Spitze (16)
18: Innenkonusschulter
19: Hülse
20: Stirnfläche (19)
21: Rohrende (hinteres)
22: Abstreckteil
23: reduzierter Abschnitt (hinterer)
31: Unterstempel
32: Oberstempel
33: Matrizenhalter
34: Werkstückführung
35: Werkzeughalter

Claims

Vorrichtung zum Abstrecken eines Rohres (10) mittels eines Ziehrings (13), umfassend einen Dorn (16), dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Rohres (10) entspricht, und einen Ziehring (13), dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres (10) und größer als der Außendurchmesser des Dorns (16), sowie eine Hülse (19), die koaxial auf dem Dorn (16) geführt ist, wobei der Dorn mit größerer Geschwindigkeit vorschiebbar ist als die Hülse (19).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (19) mit einem ersten Vorschubzylinder (32) verbunden ist und der Dorn (16) mit einem zweiten Vor schubzylinder (36) verbunden ist, der im ersten Vorschubzylinder (32) geführt ist.