DE2348917A1 - Verfahren zum schmieden von kreuzoder sternfoermigen werkstuecken und presswerkzeug dafuer - Google Patents

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER DR.-ING. H. KINKELDEY DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. ccai- in-t er techn> PATENTANWÄLTE

BOOO MÖNCHEN 22 Maximilianslraße 43 Telefon 2971 00/296744 Telegramme Monopol München Telex 05-28380

PH 7075

28. September 1973

STAEKIER KERY

21, rue des Petits-Champs.,

Paris 1er, Prankreich

Verfahren zum Schmieden von kreuz- oder sternförmigen Werkstücken und Preßwerkzeug dafür

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schmieden von kreuz- oder sternförmigen Werkstücken für Kardangelenke', Hubschrauber-Rotorköpfe od. dergl., sowie auf ein Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens, für die Verwendung in einer Presse mit zwei parallelen, relativ zueinander beweglichen Preßbacken.

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Das gegenwärtig zumeist angewendete Verfahren zum Schmieden von wenigstens dreiarmigen, kreuz- oder sternförmigen Werkstücken besteht einfach darin, daß man ein metallenes Rohstück zwischen zwe± Formwerkzeugen bzw. in einem Gesenk preßt oder schlägt, um dabei ein Werkstück im wesentlichen von der gewünschten Form zu erhalten. Diese Art des Schmiedens ist indessen nicht sehr wirtschaftlich, da hier ein großer Teil von bis zu 30 oder 40% oder noch mehr des Ausgangsmaterials als Abfall anfällt. Beim Schmieden größerer Teile etwa für den Rotorkopf von Hubschraubern wird ein solch hoher Abfallanteil untragbar. Insbesondere entstehen in den Ecken solcher Werkstücke Grate von beträchtlicher Stärke, wobei die Ecken selbst zur endgültigen Fertigstellung des Werkstücks beschnitten werden müssen.

Die Erfindung hat als wichtiges Ziel die Beseitigung der vorstehend angeführten Mangel und sieht bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vor, daß man ein metallenes Rohstück zwischen eine der Anzahl der Arme des herzustellenden Werkstücks entsprechende Anzahl von zylindrischen, senkrecht zur Ausbreitrichtung des Metalls in gegenseitigen Parallelabständen um das Rohstück herum angeordneten Zapfen einsetzt und es in einem ersten Arbeitsgang zwischen zwei im wesentlichen ebenen Flächen staucht und daß man das-derart vorgeformte Werkstück in einem zweiten Arbeitsgang in an sich bekannter.Weise zwischen zwei Formwerkzeugen fertigschlägt.

Beim ersten Arbeitsgang erhält man also Dank den in sorgfältig vorbestimmter Stellung angeordneten Zapfen einen Vorformling mit der vorgesehenen Anzahl von Armen mit rechteckigem Querschnitt, ohne daß dabei irgendwelcher Abfall entsteht. Die Erfindung ermöglicht also eine beträchtliche Verringerung der Materialverluste beim Schmieden solcher kreuz- oder sternförmiger Werkstücke. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann so durchgeführt werden, daß die beim ersten Arbeitsgang erhaltenen Arme Abmessungen

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haben, welche die beim Fertigschmieden im zweiten Arbeitsgang zwischen den beiden Formwerkzeugen entstehenden Grate auf ein Mindestmaß beschränken.

Die Erfindung schafft ferner ein Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens, für die Verwendung in einer Presse mit zwei relativ zueinander beweglichen Preßbacken, und welches gekennzeichnet ist durch wenigstens drei zylindrische, in gegenseitigem Parallelabstand senkrecht auf der einen Preßbacke angeordnete Zapfen und durch eine entsprechende Anzahl von Bohrungen in der anderen Preßbacke, in welche die Zapfen mit ihren Enden gleitend einführbar sind.

Ein derartiges Werkzeug ist besonders einfach und läßt sich ohne Schwierigkeit für die Verwendung in einer hydraulischen oder einer mechanischen Presse anpassen.

In die Bohrungen der Preßbacke sind vorzugsweise ausxfechselbare Ringe eingesetzt, welche dann bei Abnützung des Werkzeugs erneuert werden können. Die einzelnen Zapfen sind an ihrer Basis vorzugsweise leicht konisch, um so das Auswerfen des Vorformlings mittels eines in der die Zapfen tragenden Preßbacke angeordneten Auswerfers zu erleichtern. Um das Fließen oder Ausbreiten des Metalls bei der Ausbildung der Arme im ersten Arbeitsgang zu erleichtern, ist die Oberfläche wenigstens einer Preßbacke radial auswärts leicht abgeschrägt.

Im folgenden sind AusführungsbeispieIe der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte Seiten-Schnittansicht einer mit einem Werkzeug zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgerüsteten Presse,

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II - in Fig. 1, '

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Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht mit einem im ersten Arbeitsgang des Verfahrens hergestellten Vorformling und

Fig. 5 eine Vorderansicht eines fertigen Werkstücks.

Die in der Zeichnung dargestellte Presse weist zwei waagerechte, parallele und relativ zueinander bewegliche Preßbacken 1 und 2 auf. Die untere Backe 1 steht gewöhnlich fest, während die obere Backe 2 unter dem Antrieb (nicht gezeigter) hydraulischer oder mechanischer Einrichtungen in Richtung auf die untere parallelverschieblich ist.

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist zunächst eine auf der unteren Preßbacke 1 befestigte Grundplatte 3 auf. An bzw. in dieser sind mittels einer Matrizenplatte 4 eine Anzahl - im dargestellten Beispiel vier - von zylindrischen Zapfen 5 senkrecht befestigt. Wie man insbesondere in Fig. 2 bis 4- erkennt, sind die Zapfen 5 parallel zueinander an den Ecken eines Quadrats angeordnet. Ihr gegenseitiger Abstand ist durch die Abmessungen des herzustellenden Werkstücks vorgegeben.

An der oberen Preßbacke 2 ist eine Grundplatte 6 befestigt. In dieser gebildete zylindrische Bohrungen 7 dienen der Aufnahme der freien Enden der Zapfen 5 beim Absenken der oberen Preßbacke 2. Eine auf der Grundplatte 6 befestigte Matrizenplatte 8 weist ebenfalls Bohrungen in einer der der Bohrungen 7 in der Grundplatte 6 entsprechenden Anordnung auf. In die Bohrungen der Matrizenplatte 8 sind zylindrische Muffen oder Ringe 9 eingesetzt, welche sich nach Abnahme der Matrizenplatte 8 von der Grundplatte 6 mühelos auswechseln lassen. Die Ringe 9 sind vorzugsweise aus einem hochwertigen Spezialstahl gefertigt, während die Matrizen-

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Platten 4- und 8 aus weniger hochwertigem Stahl sein können.

Die zylindrischen Zapfen 5 haben jeweils eine leicht konisch geformte Basis 10, welche das Auswerfen eines vorgeformten Werkstücks mittels eines in der untreren Preßbacke 1 vorhandenen Auswerfers 11 zu erleichtern. Die Arbeitsfläche 12 der Matrizenplatte 8 ist um ein geringes Maß radial auswärts abgeschrägt, um das Fließen des Metalls beim Pressen des Vorformlings zu erleichtern.

Zum Schmieden von kreuz- oder sternförmigen Werkstücken wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein vorzugsweise kubisches Rohstück 13 aus. Metall zwischen die Zapfen 5 eines Werkzeugs der vorstehend beschriebenen Art eingesetzt und in einera ersten Arbeitsgang gepreßt oder gerdtaucht. Beim Absenken der oberen Preßbacke 2 in Richtung auf die untere Backe 1 gleiten die Zapfen 5 mit ihren freien Enden zunächst in die auswechselbaren Ringe 9 in der Matrizenplatte 8 und dann in die Bohrungen 7 der Garundplatte 6, während das Rohstück 13 zwischen den Matrizenplatten 4- und 8 gestaucht wird. Dabei fließt das Metall des Rohstücks zwischen den Zapfen hindurch und man erhält einen in Fig. 4-dargestellten Vorformling 14- mit vier rechteckigen Querschnitt aufweisenden Armen, deren Abmessungen den Abständen zwischen den Zapfen entsprechen. Die leichte Abschrägung der Arbeitsfläche an der Matrizenplatte 8 erleichtert beim Pressen oder Stauchen das Fließen des Metalls.

Each diesem ersten Arbeitsgang wird die obere Preßbacke in ihre obere Endstellung zurückgeführt und der Vorformling 14- mittels des in der unteren Preßbacke 1 untergebrachten Auswerfers 11 ausgeworfen. Das Auswerfen ist durch die leicht konische Form an der Basis 10 der einzelnen Zapfen 5 beträchtlich erleichtert.

Im zweiten Arbeitsgang des Verfahrens braucht der Vorformling 14- lediglich in bekannter V/eise -zwischen zwei entspre-

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chend ausgebildeten Formwerkzeugen gepreßt zu werden, um damit beispielsweise das in Fig. 5 gezeigte Zapfenkreuz für ein Kardangelenk in einem Kraftfahrzeug fertig zu schmieden. Um bei der Herstellung eines solchen Werkstücks den Anteil des Abfalls möglichst zu beschränken, müssen die Anordnung, die Abstände und die Durchmesser der Zapfen 5 sowie die Stauchhöhe in bezug auf das Rohstück 13 sorgfältig berechnet werden. Diese Größen v/erden vorzugsweise so berechnet, daß der rechteckige Querschnitt der Arne des Vorformlings .14- möglichst die gleiche oder angenähert gleiche Flächengröße aufweist wie das betreffende Teil des herzustellenden Werkstücks. Außerdem ist die Länge der Arme des Vorforinlings vorzugsweise etwas geringer als die der Arme des fertigen Werkstücks.

Unter solchen Bedingungen ergeben sich bei Einbeziehung eines gewissen Sicherheitsspielrauins im zweiten Arbeitsgang des Verfahrens kaum nennenswerte Grate zwischen den beiden Formwerkzeugen, während beim ersten Arbeitsgang, also beim Herstellen des Vorformlings 14 aus dem Rohstück 13, keinerlei Abfall entsteht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also gegenüber bisher üblichen Verfahren eine beträchtliche Materialersparnis beim Schmieden von kreuz- oder sternförmigen Werkstücken. Im übrigen läßt sich das beschriebene Verfahren ohne Schwierigkeiten und mit den gleichen Vorteilen zum Herstellen etwa Y-förmiger Werkstücke oder von Werkstücken mit raehr als vier Armen anwenden, wozu dann lediglich ein Werkzeug mit der jeweils entsprechenden Anzahl von Zapfen erforderlich ist.

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Claims (4)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Schmieden von kreuz- oder sternförmigen Werkstücken für Kardangelenke, Hubschrauber-Rotorköpfe od. dergl., dadurch ge kenn ζ e i chne t, daß man ein metallenes Rohstück zwischen eine der Anzahl der Arme des herzustellenden Werkstücks entsprechende Anzahl von zylindrischen, senkrecht zur Ausbreitridtung des Metalls in gegensextigen Parallelabstand.cn um das Eohstück herum angeordneten Zapfen einsetzt und es in einem ersten Arbeitsgang zwischen zwei im wesentlichen ebenen Flächen staucht und daß man das derart vorgeformte Werkstück in einem zweiten Arbeitsgang in an sich bekannter Weise zwischen zwei Formwerkzeugen fertigschlägt.

2. Werkzeug zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, für die Verwendung in einer Presse mit zwei relativ zueinandea? beweglichen Preßbacken, gekennzeichnet durch wenigstens drei zylindrische, in gegenseitigem Parallelabstand senkrecht auf der einen Preßbacke (1) angeordnete Zapfen (5) und durch eine entsprechende Anzahl von Bohrungen (7) in der anderen Preßbacke (2), in welche die Zapfen mit ihren freien Enden gleitend einführbar sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen in der einen Preßbacke mit auswechselbaren Ringen (9) ausgefüttert sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die einzelnen Zapfen (5) jeweils eine leicht konisch geformte Basis (10) haben, um das Auswerfen eines vorgeformten Werkstücks (14) mittels eines in der die Zapfen tragenden Backe (1) angeordneten Auswerfers (11) zu erleichtern.

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5· Werkzeug nach wenigstens.einem der Ansprüche 2

bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (12) wenigstens einer Druckbacke (2) radial auswärts leicht abgeschrägt verläuft.

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