DE2462641B2

DE2462641B2 - Vorrichtung für die spanlose Kaltverformung eines Rohlings in ein Werkstück mit einem Zentralkörper mit Radialfortsätzen

Info

Publication number: DE2462641B2
Application number: DE2462641A
Authority: DE
Inventors: Michel Conflans-Sainte-Honorine Yvelines Drain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1974-03-30
Publication date: 1981-03-19
Also published as: AU6792274A; DD112919A5; SE412172B; CH582029A5; DE2415549B2; NL7404632A; CA1004509A; JPS5418668B2; FR2226228B1; CS216903B2; GB1462665A; IT1004424B; FR2226228A1; DE2415549A1; NL161999C; TR18485A; DE2462641C3; JPS50157251A; US3908430A; BR7403037D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die spanlose Kaltverformung eines im wesentlichen zylinderförmigen Rohlings in ein Werkstück mit einem Zentralkörper und mit Radialfortsätzen, bestehend aus einer Presse mit einem Pressentisch und einem die Verformungskrafi axial auf den Rohling übertragenden Stößel, einem am Stößel angeordneten Vertikalstcmpel sowie Zapfen- und Lochstempel, einer Matrize aus einer oberen, vom Stößel getragenen llaibmatri/e und einer h'> unteren, axialbeweglichen Halbmatrize, die in geschlossener Position einen dem geforderten Fertigprodukt angcnaßlcn Hohlraum umschließen, wobei in den Halbmatrizen radial verlaufende, entsprechend ausgebildete Kanäle zur Aufnahme der Zapfen- und Lochstempel vorgesehen sind, die während der Schließbewegung der Halbmatrizen längs einer Vertikalkulisse axialverschieblich sind und bei einer weiteren Abwärtsbewegung des Stößels durch eine schräg verlaufende Kulissenführung zur Ablängung und Formung der Radialfortsätze sowie zur Ausbildung von Zentrierlöchern radial verschiebbar sind und einer pressenhubbetätigbaren Verspannanordnung für die Halbmatrizen in deren Arbeitsposition.

Eine Vorrichtung zum Kaltpressen hinterschnittener Zwischenpreßlinge, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist, ist aus der DE-AS 16 27 678 bekannt Hier sind die Halbmatrizen von einer gemeinsamen Hülse umgeben, die als Mitnehmer für tonnenförmige Verriegelungskörper dient, mittels denen die Halbmatrizen, die längs einer auf einer axialverschiebbaren Auflage angeordneten Kulissenführung axialbeweglich geführt sind, gegen ein radial außen die Matrizen umschließendes amboßartiges Widerlager abgestützt werden. Diese Konstruktion bedingt, daß man nur relativ kleine Werkstücke bearbeiten kann, da für die bei größeren stark zu verformenden Werkstücke notwendigerweise auftretenden extremen Kräfte, die die Halbmatrizen in Öffnungsrichtung belasten, unzumutbar massive in Umfangsrichtung geschlossene Widerlager nötig wären. Ferner sind bei dieser bekannten Vorrichtung mit eigenen Steuerungen ausgestattete Auswerfer notwendig, um das fertige Werkstück aus der Form wieder entnehmen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgleiche Vorrichtung zu schaffen, bei der sämtliche Bewegungsabläufe, nämlich Schließen und öffnen der Matrize, Verformung und Auswerfen des Werkstücks, von der Pressenstößelbewegung ausgehend abgeleitet werden und zwangsgekoppelt erfolgen. Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmalen gelöst.

Hierbei erfolgt die Verriegelung der Matrize bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Pressenkraft auf dem ersten Teil des Pressenhubes, während danach die Pressenkraft vollständig für die Endverformung des Zentralkörpers sowie deren Radialfortsätze zur Verfugung steht. Die Kniehebelanordnung, mittels welcher die Verriegelung der Halbmatrizen erfolgt, öffnet auch zwangsläufig die Halbmatrizen wieder, wenn die beiden Hebel beim Rückhub des Stößels einen Winkel miteinander bilden und nicht mehr fluchten. Die Schließkraft der Matrize wird hierbei ausschließlich in Axialrichtung aufgebracht.

Es ist anzumerken, daß in der DE-AS 24 15 549 eine Vorrichtung beschrieben ist, mit der aus Rohlingen in Zylinderform der Zentralkörper mit Radialfortsätzen gefertigt werden kann, welcher mit der vorliegend beschriebenen Vorrichtung fertig bearbeitet wird. Die beschriebene Vorrichtung weist ähnliche Vorteile auf.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verriegelung von geteilten Matrizen an sich bekannt ist. So gibt der Aufsatz »Die Fertigung von Gesenkschmiedestücken mit radialen Öffnungen« in TZ für praktische Material· bearbeitung, 1967, Seite 145—147 eine schematischc Darstellung einer Verricgclungsanordnung, allerdings ohne eine Zwangsführung. Kipphebel zum Sichern der Matrize in einer Keilhülse sind in der US-PS 29 78 932 offenbart; diese Kipphebel können allerdings nur mimmale Kr.iftc aufnehmen, wobei die in Umfangsrich-

tung geschlossene Keiihülse — ähnlich wie nach der eingangs erwähnten Druckschrift, das Widerlager bildet

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angege- ί ben, wobei die Bedeutung der Merkmale sich im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergibt.

Nachfolgend werden verschiedene Beispiele für Teile, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung in herstellbar sind, und Beispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht eines Elements eines homokinetischen Universalgelenks, das unter dem Namen Tripodgelenk bekannt ist und zwar in der Form, wie es durch die klassischen Bearbeitungsmethoden gefertigt wird;

Fig.2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 der F i g. 1;

Fig.3 ist eine Detaildarsteüung in größerem Maßstäbe als F i g. 2;

F i g. 4 ist eine der F i g. 1 entsprechende Seitenansicht eines Rohlings, von dem ausgegangen wird, um das Element nach F i g. 1 fertig zu bearbeiten;

Fig.5 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V der F ig. 4;

F i g. 6 ist eine der F i g. 1 analoge Darstellung des gleichen Teils, wie es in jener Figur gezeigt ist, das jedoch mit der in der deutschen Patentanmeldung jo P 24 15 549.5 beschriebenen Vorrichtung gefertigt ist;

F i g. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII der Fig.6;

F i g. 8 ist in größerem Maßstab eine Detaildarstellung aus F i g. 7;

F i g. 9 zeigt einen Stahlknüppel, wie er als Ausgangsmaterial für das Werkstück nach Fig.6 und 7 unier Verwendung der Vorrichtung nach der vorerwähnten deutschen Patentanmeldung eingesetzt wird;

F i g. IO is', eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Seitenansicht in der Ebene der Achse eines der Tripod-Zapfen bei einem Zwischenprodukt, wie es mit der Vorrichtung nach der erwähnten deutschen Patentanmeldung erhalten wird, jedoch vor der Endbearbeitung zu dem in Fig.6 und 7 dargestellten Element;

Fig. 11 ist eine teilweise vertikal geschnittene Seitenansicht einer Presse, die mit einer Vorrichtung nach der Erfindung zur Endbearbeitung des Werkstücks nach F i g. 6 und 7 bestückt ist; hierbei ist die Presse in w der Ausgangsstellung gezeigt, bevor das fertig zu bearbeitende Zwischenprodukt eingesetzt wird;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XVI-XVI in Fig. 11;

Fig. 13 ist eine Detaildarstellung der Supportlage- « rung im unteren Teil der Matrize in der Vorrichtung aus Fig. 11, und zwar in der ausgefahrenen Position;

Fig. 14 ist eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung nach Fi g. 11;

Fig. 15 ist eine Draufsicht auf den unteren Teil der w) Matrize, wobei von der Vorrichtung nach Fig. 11 ausgegangen ist;

Fig. 16 ist eine .Schnittansicht entlang der Linie XX-XXderFig. 15;

!·' i g. I 7 ist >-ine Draufsicht auf eine Kulisse, die einen ■ '■ [eil der Vorrichtung nach F-" i g. I I bildet;

Fig. 18 ist eine Sch'ittansicht entlang der Linie XXII-XXIIderlig. 17:

F i g. 19 ist ein Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung, die zum Einbringen von Nuten in ein im wesentlichen zylindrisches Werkstück geeignet ist, wobei die Nuten einen zylindersegmentförmigen Querschnitt besitzen und in sphärische Segmente auslaufen; und

Fig.20 ist eine schematische Darstellung in Draufsicht auf eine Einzelheit der Fig. 19.

Zunächst wird beschrieben, wie mit der Vorrichtung nach der deutschen Patentanmeldung P 24 15 549-5 und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Werkstück, das hier als Tripod bezeichnet werden soll und Element eines liomokinetischen Übertragungsgelenks ist, für den Antrieb von Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb gefertigt wird.

Dieses Werkstück umfaßt einen Zentralkörper 1, welcher drei Zapfen 2 trägt; deren in einer gemeinsamen Ebene liegende Achsen schließen miteinander jeweils Winkel von 120° ein. Auf den Zapfen sind drehbeweglich und längs gleitverschieblich nicht dargestellte Übertragungskörper angeordnet. Am Ende jedes Zapfens ist eine zylindrische Ausnehmung 3 vorgesehen (siehe besonders F i g. 3), die dazu dient, das Tripod in einer Bohrung zu befestigen, die koaxial in den Achsstummel eingebracht ist, der mit dem Kraftfahrzeugrad verbunden ist. In den Zentralkörper ist eine Querbohrung 4 eingearbeitet, während der Zentralkörper auf der seiner Seite 5, zu der sich diese öffnung 4 öffnet, gegenüberliegenden Seite, eine Räche in Form einer sphärischen Kalotte 6 aufweist, die bezüglich des Schnittpunktes der Achsen der Zapfen 2 zentriert ist. Die genannte Bohrung 4 und die sphärische Kalotte 6 ermöglichen die Axialpositionierung des Tripods, wobei es jedoch um den obenerwähnten Achsschnittpunkt schwenkbar ist.

Die Fabrikation eines solchen Tripods mil den klassischen Mitteln umfaßt im wesentlichen die folgenden Schritte:

a) Gesenkschmieden eines Rohlings mit etwa 1 mm Übermaß an den Bearbeitungsflächen, dargestellt etwa in Fig.4 und5,

b) Zunderentfernung durch Sandstrahlen, danach Kontrolle vor der Weiterleitung zur Maschinenbearbeitung.

c) Vorbohren der zentralen Öffnung 4 und Feinbearbeitung der entsprechenden Fläche,

d) Ablängen der Zapfen durch Drehen und Fräsen der Abflachungen 7.

e) Einarbeiten und Fertigbearbeiten der drei Bohrungen 3 mit deren Fase 8 (Fig.3) sowie der drei Zentrierlöcher 9. die jeweils dazu bestimmt sind, zusammen mit der Bohrung 3 des gegenüberliegewden Zapfens den betreffenden Zapfen fertig zu drehen und zu schleifen,

f) nacheinanderfolgendes Drehen der drei Zapfen 2 mit Anbringung der äußeren Fasen 10,

g) Drehen der sphärischen Kalotte 6 und Polieren dieser Kalotte.

Das gleiche Werkstück kann, wie in Fig.6 bis 8

dargestellt lsi, mii einer Vorrichtung nach der bereits mehrfach erwähnten Patentanmeldung P 24 15 549.5 und mit einer Vorrichtung nach der Erfindung in nur zwei Arbeilsgiingen gefertigt werden, wobei von einem zylindrischen Knüpf. H ode Rohling, wie er in F 1 g. 4 dargestellt ist. ausgegangen ist. der von einer Stange aus angelassenem Stahl, wie er von einer Stahlhandlung angeliefert wird.abgelängt worden ist.

In den Fig. 6 bis 8 wurden zur Kennzeichnung verschiedener Teile des erhaltenen Werkstücks Bezugszeichen verwendet, wie in den Fig. 1 bis J. jedoch um die Zahl IO vermehrt. Nicht nur die Arbeitsgänge und infolgedessen die Herstellung eines solchen Werkstücks können, verglichen mit den bisher verwendeten Techniken, mit den Vorrichtungen nach der erwähnten Patentanmeldung und gemäß der Erfindung erheblich gesenkt werden, sondern darüber hinaus weisen die auf diese Weise hergestellten Werkstücke einen Vorteil auf bezüglich ihrer mechanischen Festigkeit dank der Tatsache, daß die Bohrungen 13 an den Enden der Zapfen und die zentrale Öffnung 14 im Zentralkörper 11 des Werkstücks mit ihren im wesentlichen ebenen zugeordneten Bohrungsböden 21 bzw. 22 durch Abrundungen 23 bzw. 24 verbunden sind, ferner dank der Tatsache, daß in analoger Weise die Stirnflächen 25 der Zapfen mit deren Außenfläche bzw. der Innenfläche der Bohrungen !3 durch Abr^ljPⁱ^^lin^tT^n '^ b?^ ?o verbunden sind, womit die Fasen 8 bzw. 10 ersetzt werden, sowie dank der Tatsache, daß die Konturen der Zentrierbohrungen 19 in entsprechender Weise abgerundet sind. Man weiß, daß Abrundungen dieser Art die Konzentration von inneren Spannungen vermeiden, die aus dem Vorhandensein mehr oder weniger scharfer Winkel resultieren würden. Darüber hinaus verbessern die Abrundungen 18 an der Mündung der Bohrungen 13 in den Enden der Zapfen die Qualität der kraftschlüssigen Einbettung der Zapfenenden in entsprechende Vorsprünge, welche in den Ausnehmungen der anzutreibenden Achsstummel eingebracht sind. Solche Abrundungen wären andererseits in der Großserie mit den klassischen Verfahren nur sehr schwierig herzustellen.

Ferner sind die Genauigkeit und die Oberflächengüte der Bohrungen 13 in den Zapfenenden wie auch der mittleren Ausnehmung 14 wesentlich besser, als man sie in der Großserie spanabhebend herstellen könnte, und es wird keine Feinbearbeitung erforderlich. Die sphärische Kalotte 6 wird in gleicher Weise in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt und erfordert keine anschließende Politur. Nur ein Schleifen der Zapfen nach dem Härten des Werkstückes kann erforderlich werden, zu welchem Zweck die Zentrierlöcher 19 vorgesehen sind.

Wie oben bereits angedeutet, erhält man das hier in Rede stehende Werkstück mit Hilfe einer Vorrichtung nach der bereits ebenfalls mehrfach erwähnten deutschen Patentanmeldung P 24 15 549.5 und der Vorrichtung gemäß der Erfindung in nur zwei Arbeitsgangen, nämlich einem ersten Arbeitsgang, bei dem man einen Rohling erhält, der etwa nach Fig. 10 mit einem Zentralkörper 11, den drei Zapfen 12 und der mittleren Ausnehmung 14 des Zentralkörpers 11 ausgebildet ist. und in einem zweiten Arbeitsgang, bei welchem die Bohrungen 13 an den Enden der Zapfen, die Zentrierlöcher 19 und die sphärische Kalotte 16 ausgebildet werden. Der erste Arbeitsschritt erfolgt mit Hilfe der in der Patentanmeldung P 24 15 549.5 beschriebenen Vorrichtung und wird daher im einzelnen hier nicht mehr beschrieben.

Der zweite Arbeitsgang oder der Endarbeitsgang wird mit Hilfe einer Vorrichtung bzw. eines Werkzeugs nach der Erfindung durchgeführt, das in den F i g. 11 bis 18 dargestellt ist. Diese Endbearbeitung hat den Zweck, das Zwischenprodukt, das in Fig. 10 dargestellt ist, fertig zu bearbeiten und das Tripod-Element zu fertigen, das in den F i g. 6 und 7 gezeigt ist, indem gleichzeitig die folgenden Schritte durchgeführt werden:

a) Ablängen der drei Zapfen 12.

b) Ausformung und Kalibrierung der Bohrungen 13 am Ende der Zapfen mit den Abrundungen 18, 20 und 21.

·> c) Ausformen der sphärischen Kalotte If) dos Zentralkörpers Il unter Feinbearbeitung der Fläche.

d) Kalibrierung der mittleren Öffnung 14,

e) Ausformen der Zentrieröffnungen 19 auf dem in Zentralkörper Il für die Einspannung des Tripod-Elements bei der endgültigen Fertigschleifbearbeitung, die eventuell notwendig ist nach Einsatzhärtung.

ΙΊ Die für diese Endbearbeitung vorgesehene Vorrichtung, die nachstehend der Einfachheit halber als Werkzeug bezeichnet wird, ist auf einer Presse montiert, von der der Rahmen mit den Streben 100 und einem nhpri-n Ounrhannt 10?. d« fli'ii Hyilrniilik/yliniliT 102

in für die Betätigung des Stößels 103 trägt, sowie mit einem Pressentisch 104 dargestellt ist. Das eigentliche Werkzeug (Einzelheiten siehe Fig. 14) umfaßt zwei Halbni.Hrizen 105 und 106. einen Vertikalstempel 107. drei /.apfeiiMempel 108 und drei Lochstempel 109,

;-, welche horizontal angeordnet sind. Die obere Haibmatrizc 105 wird von dem Pressenstößel 103 getragen und die untere Halbmatrize 106 von einer vertikal glei'ivwegliehen Fußkolonne 110. Die untere Halbmatrize 106 ist im einzelnen in Fig. 15 und 16 gezeigt; sie

tu weist außen eine konische Fläche 111 auf, die um einen zylindrischen Ausschnitt 112 verlängert ist. Auf ihrer ebenen oberen Fläche 113 sind halbzylindrischc Kanäle eingearbeitet, von denen drei mit 114 bezeichnete und 120" versetzt zueinander angeordnete mit identsichcn

j"> Kanälen 114.7, eingearbeitet in die ebene ^pläche Ι13λ der oberen Halbmatrize 105, Ausnehmungen definieren, deren Durchmesser gleich dem der drei Zapfen 12 des Tripods ist. das gefertigt werden soll, und die bestimmt sind zur Aufnahme der Zapfenstempel 108. Die obere

JH Halbmatrize weist eine im allgemeinen analoge Form wie die unlere Halbmatrize auf mit einer konischen Außenfläche 115 und zylindrischer Verlängerung 116. Die drei anderen Kanäle 117 in der Oberseite der Flalbmatrize 106 entsprechen identischen Kanälen 117,1

■π in der zugekehrten Fläche der Halbmatrize 105. Diese Kanäle sind in Verlängerung der Kanäle 114 angeordnet und bestimmt zur Aufnahme der Lochstempel 109. Sie weisen an ihrem der Innenseite zugekehrten Ende eine Durchmesserverengung 118 auf, deren Bedeutung noch

•vi erläutert wird. Die Kanäle 114 und 117 münden nach innen in eine Zentralausnehmung 119 in Fo—n einer sphärischen Kalotte entsprechend der sphärischen Kaloue 16 des Tripod-Zentralkörpers 11, der zu fertigen ist.

ii Die obere Halbmatrize 105 besitzt eine Axialbohrung 120. die in der Fläche 113a über einen Abschnitt verringerten Durchmessers 121 mündet und am anderen Ende auf der Rückseite einen erweiterten konischen Abschnitt 122 aufweist.

bo Der Vertikalstempel 107, der in die Bohrung 120 bis 122 der oberen Halbmatrize 105 paßt, besitzt eine entsprechend dieser Bohrung ausgebildete Form: sein aktives Ende 123 mit geringerem Durchmesser, das für die Kalibrierung der Zentralausnehmung 14 des Tripods

Bi vorgesehen ist, kann in Längsrichtung in der geradlinig verlaufenden Partie 12! dieser Bohrung verschoben werden, um gegenüber der oberen Halbmatrize 105 herausgezogen zu werden, wie noch erläutert werden

wird. Sein anderes Ende 124 ist konisch ausgebildet und läuft dann in einen zylindrischen Fuß 125 aus.

Die horizontalen Zapfenstempel 108 besitzen an ihrem aktiven Ende einen Axialfortsatz 126, der so ausgebildet ist, daß die Bohrungen 13 kalibriert werden. ■; welche am Ende der Zapfen vorgesehen sind. An dem anderen Ende besitzen sie eine sich konisch erweiternde Partie 127, welche in einen zylindrischen Fuß 128 auslku/t. Bezüglich der horizontal liegenden Lochstempel 109 ist zu bemerken, daß diese an ihrem aktiven n> Ende einen Fortsatz 129 aufweisen, dessen Durchmesser dem der Verengungen 118 der Kanäle 117 der Halbmatri/.en entspricht und der entsprechend der geforderten Formgebung für die Zentrieröffnungen 19 im Zentralkörper 11 des zu fertigenden Tripods in eine ι > Spitze 130 ausläuft. An dem entgegengesetzten Ende besitzen diese Stempel eine sich verdickende Partie, welche in einem zylindrischen Fuß 132 ausläuft.

Der Aufbau der Halbmatrizen und der Stempel mit ihren jeweiligen Abstutzungen werden nachstehend im „>o einzelnen erläutert.

Der Vertikalstempel 107 ist axial fest am freien Ende des Pressenstößels 103 mittels eines Gewinderings 133 befestigt. Am oberen Ende des Stößels 103 ist eine Manschette 134 angeschraubt mit einem Kragen 135 am 2, unteren Ende, auf dem sich ein Ring 136 abstützt, welcher seinerseits einen Kragen 137 aufweist.

Auf dem letzteren ist gleitbeweglich eine Hülse 138 angeordnet, die am oberen Ende einen nach innen einspringenden Flansch 139 aufweist. Dieser ruht frei so unter der Wirkung seines Gewichts und der mit ihm verbundenen Elemente auf dem Kragen 137 des Rings 136. Diese Hülse 138 ist verschraubt mit einer runden Platte 140. in deren Zentrum sich eine öffnung 141 befindet, die ebenfalls rund ist und in die der zylindrische J5 Abschnitt 116 auf der Rückseite der oberen Halbmatrize 105 eingreift. Auf der Verlängerung dieses an der betreffenden Stelle mit einem Gewinde versehenen zylindrischen Abschnitts 116 ist ein Spannring 142 aufgeschraubt, der über eine Tellerfeder 143 sich am Boden einer Ausnehmung abstützt, die in die Oberseite der runden Platte 140 eingearbeitet ist und damit diesen Rand mit der Feder aufnimmt. Auf diese Weise wird die obere Halbmatrize 105 gegen eine Krone 144 vorgespannt, die sich gegen den Boden einer Zentral- 4i ausnehmung an der unteren Seite der runden Platte 140 anlegt.

Diese Krone 144 weist auf ihrer Unterseite eine konische Fläche 145 auf, die exakt komplementär zur konischen Fläche 115 der Halbmatrize 105 ausgebildet ist.

Auf der Oberseite der runden Platte 140 ruht ein Ringanschlag 146. Vertikale Führungsstücke 14i! sind verteilt um die Peripherie der Basis der Manschette 134 angeordnet und greifen in Ausnehmungen am Rand der Platte 140, um die Zentrierung derselben relativ zum Pressenstößel und zur Gesamtheit des Werkzeugs sicherzustellen.

Die untere Halbmatrize 106 ist, wie bereits erwähnt, von einer vertikal beweglichen Fußkolonne 110 getragen, die am oberen Ende einen Abschnitt größeren Durchmessers aufweist, auf dessen Fläche die Halbmatrize 106 mittels einer Gewindespindel 150 festgespannt ist. Diese durchsetzt axial die Fußkolonne HO auf deren gesamter Länge, wobei eine Krone 151, die in jeder Beziehung identisch der Krone 144 ist, auf der sich die obere Haibmatrize 105 abstützt, mit emgespannt wird. Die Fußkolonne UO ist gleitbeweglich in einer Muffe

152 geführt, die ihrerseits gleitbeweglich in einem Ring

153 ist. welcher in eine zu diesem Zweck mit Gewinde versehene und in eine Platte 154 eingearbeiiete öffnung eingeschraubt ist. Auf der Muffe 152 ruht außerdem ein Ringanschlag 155. dessen Funktion noch näher erläutert ist.

Die Platte 154 ist auf dem Pressentisch 104 befestigt, auf dem ein Flachring 156 mit einer Schürze 157, die sich nach unten erstreckt, festgelegt ist.

Die Fußkolonne 110 ruht unten auf einer zylindrischen Stange 165, die unten durch eine Muffe 166 verlängert ist. Die Muffe greift über das obere Ende einer Vertikalachse 167 und ist mit dieser mittels Stift 168 verbunden. Die Muffe 166 bildet relativ zur Stange 165 eine Schulter 169, auf der die Innenkante 170 eines Ringes 171 ruht, der unten einen Kragen 172 aufweist. Auf diesem stützt sich das untere Ende einer Druckfeder 173 ab, deren oberes Ende unter einer Ringplatte 174 anliegt, die in der Schürze 157 geführt ist. Die Ringplatte schlägt an der Unterseite des Hinges 153 an, und auf ihr ruht die Muffe 152 gleitbeweglich auf der Kolonne 110. Die Muffe 166 ist gleitbeweglich in einem zylindrischen Tragglied 175 montiert, das in einer Platte 176 sitzt, welche ihrerseits auf die Oberseite von zwei Paaren von Konsolen 177 geschweißt ist. die beidseits der Schnittebene der Fig. 13 von Querstangen 178 parallel gehalten sind, die die Streben 100 der Presse durchsetzen und mittels Muttern 179 (F ig. 12) befestigt sind. Rohrförmige Distanzstücke 180, 181 sind auf den Querstangen angeordnet, um die Konsolen 177 in der gewünschten Position zu halten. Unter diese Konsolen ist eine Platte 182 analog der Platte 176 geschweißt, in welche eine Zylinderführung 183 eingesetzt ist, in der die Vertikalachse 167 gleitbeweglich ist.

Auf der letzteren und unmittelbar unterhalb der Muffe 166 der Stange 165 ist ein Lagerstück 184 angeordnet, das beidseits der Achse 167 ein Auge 185 ausbildet, in dem um eine Achse 186 schwenkbar ein Hebel 187 angelenkt ist. auf dem mit Hilfe einer Achse 188 ein zweiter Hebel 189 drehbeweglich sitzt. Der letztere ist wiederum schwenkbar um eine Achse 190, die sich zwischen zwei seitlichen Rahmenplatten 191 erstreckt. Jede derselben ist mit ihren beiden vertikalen Seitenflächen mit einer Hülse 192 verbunden, die auf einer Spindel 193 sitzt und dort gehalten wird mittels einer Mutter 202. Die Hebel 187 und 189 bilden an ihrem auf der Achse 188 angelenkten Ende Augen aus, die auf den letzteren die Anbringung eines Nockens 194 ermöglichen. Dieser kann auf einer runden Nockenbahn 195 abrollen, die in dem zugeordneten Paar von Konsolen 177 mittels Spannbolzen 196 gehalten ist, wobei man Beilagen 197 und 198 vorsieht derart, daß der Krümmungsradius der Nockenbahn 195 mit seinem Zentrum im wesentlichen in der Achse des Gelenks 186 liegt, wenn die Presse ihre obere oder Offenstellung nach Fig. 11 einnimmt

Die vier Spindeln 193, auf denen Distanzrohre 199 sitzen, verbinden die untere »Brücke«, die aus den Rahmenplatten 191 mit den Querachsen 190 gebildet ist, mit einer oberen »Brücke«, die zwei analoge Rahmenplatten 200 mit seitlichen Hülsen 201 aufweist, die auf die genannten Spindeln aufgesteckt sind und auf diesen gegen die Distanzrohre 199 mittels Muttern 202 festgespannt sind, wobei die Rahmenplatten 200 miteinander durch Traversen 203 verbunden sind. Die so gebildete obere Brücke ist mittels einer Krone 204 nach oben abgestützt, wobei der Kragen 135 der Manschette 134 auf dem Stößel 103 der Presse unter Zwischenschal-

tung einer Sprengringbaugruppe 205 sowie eines Kugelrings 206 mit einer unteren torischen Fläche ruht, die mit der oberen entsprechenden Fläche eines Gegenrings 207 zusammenwirkt, um so ein Kugelgelenk auszubilden; der Gegenring 207 ruht auf einer Krone > 208, die frei g'eitbeweglich auf der Manschette 134 ist und auf dem Ring 136 ruht.

Die hori/.ontal liegenden Zapfenstempel 108 und Lochstempel 109 sind in gleicher Weise montiert, nämlich so, daß jeder mit Hilfe einer Schraube 209 auf ι ο einer Vcrtikalktilisse 210 befestigt ist. die eine rechteckige Platte (siehe Fig. 14 und 17) aufweist, die in einer Gleitführung 211 sitzt. Diese ist in der Schrägfläche einer Keilplatte 2)2 derart eingearbeitet, daß jede Keilplatte 212 einen Schwalbenschwanzquerschnitt mit r> zwei seitlichen Rippen 213 (F ig. 17 und 18) aufweist, die gegen die Gleitbahn 211 um einen Winkel λ von etwa 12° geneigt sind. Der Kulissenkörper mit seinen Rippen

mems 214 ein, dessen Frontseite die gleiche Neigung λ >n gegen die Vertikale besitzt wie die seitlichen Rippen der zugeordneten Keilplatte 212. Diese sechs Elemente der Gleitführung 211, die sechs Keilplatten 212 (drei für die Zapfenstempel 108 und drei für die Lochstempel 109) entsprechen, werden außen durch eine zylindrische >$ Krone 215 umspannt und werden wie diese Krone zwischen der unteren Platte 154, die bereits erwähnt wurde, und einer oberen Platte 216 gehalten. Diese beiden Platten sind durch Spannbolzen 217 mit Distanzstützen gegeneinander verspannt, die vorgese- so hen sind, falls es erforderlich ist, um die Winkelverteilung zwischen den Gegenelementen 214 aufrechtzuerhalten, welche ihrerseits immer eine Winkelöffnung von 60° gegen einen Punkt aufweisen können, der auf der Vertikalachse der Presse liegt. Im letzteren Fall sind keine Distanzstücke erforderlich.

Die Gleitführung 211 jede,- schrägen Keilplatte 212 ist nach vorne offen, um einen Freiraum 218 für die Bewegung des Fußes 128 bzw. 132 des jeweils auf der vertikalen Kulisse 210 befestigten Stempels zu schaffen, au mit welcher Kulisse dann die Platte zusammenwirkt. Jede Keilplatte weist außerdem an ihrer Unterseite zwei Füße 220 auf, die dazu dienen, am Ende der Pressenbewegung sich auf dem Ringanschlag 155 abzustützen, der auf der vertikalen Fußkolonne 110 -ti befestigt ist.

Die insoweit beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

In der Öffnungsposition der Presse gemäß Fig. 11 wird der halbfertige Tripod-Rohiing fertiggestellt und so, wie in Fig. 10 dargestellt, in die untere Halbmatrize 106 eingelegt. In dieser Position befinden sich die Keilplatten 212 an der äußersten Stelle ihrer Bewegungsbahn und die horizontalen Zapfenstempel 108 und Lochstempel 109 sind einfach in Eingriff mit ihren Enden an den jeweiligen Kanälen 114 bzw. 117 der Halbmatrize 106, wobei genug Freiraum für das Einsetzen des Werkstücks verbleibt

Man läßt nun den Stößel 103 der Presse niedergehen, wobei die obere Halbmatrize 105 nach unten bewegt wird und an der unteren Halbmatrize 106 in Anlage kommt. Die Baugruppe, die aus der oberen »Brücke« 200 bis 203, die mittels der auf dem Stößel 103 sitzenden Manschette 134 und den Spindeln 193 aufgehangen ist und aus der unteren »Brücke« 191 bis 192 besteht, bewegt sich ebenfalls mit dem StöBei abwärts, was zur Folge hat, daß die Achsen 190 mit den Hebeiti 189 nach unten versetzt werden. Der von den Hebeln 189 und 187 eingeschlossene Sektor öffnet sich progressiv, doch bleiben, so lange die Nocken 194 in Anlage auf dem runden Abschnitt der Nockenbahnen 195 ruhen, die Achsen 186 und infolgedessen auch das Lageistück 184 sowie die mit diesem verbundene Vertikalachse 167 und Stange 165, die über die Muffe 166 der Vertikalachse 167 verbunden sind, unbeweglich. Diese Situation bleibt so. bis die Nocken 194 den Vertikalabschnitt der Nockenbahnen 195 erreichen, was dem Augenblick entspricht, in dem die beiden Halbmatrizen 105 und 106 miteinander in Kontakt gelangen. Jetzt be'inden sich die Hebel 187 und 189 praktisch in Flüchtling, und die untere Brücke zieht über diese Hebel das l.agerstikk 184, die Vertikalachse 167 und die Stange 165 nach unten, welche beim Zurückgehen die Fußkolonne 110 freigibt für die Abwärtsverschiebung mit den beiJen geschlossenen Halbmatrizen. Diese nehmen bei ihrer Abwärtsbewegung die Stempel 108 und 109 mit,

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in den Gleitführungen 211 der Keilplatten 212 abwärts wandern. Diese Bewegung erfolgt so lange, bis der vergrößerte Kopf HOa der Fußkoionne 110 gegen den Ringanschlag 155 stößt.

Von nun an, da der von den Hebeln 187 und 189 eingeschlossene Sektor vollständig offen ist, bilden die beiden Hebel in jedem Falle im wesentlichen jeweils die Verlängerung des anderen, und es ist eine starre geschlossene Kette hergestellt worden, die die beiden Halbmatrizen 105 und 106, die Fußkolonne 110, die Stange 165, die Vertikalachse 167, die Hebel 187 und 189, die untere Brücke 191, die Spindeln 193, die obere Brücke 200 bis 203, die Ringe und Kronen 204, 206, 207, 208, die Hülse 138, die Manschette 133 und den Stößel der Presse 103 umfaßt. Diese Kette bewirkt unabhängig von der Wirkung der Presse das Zusammenspannen der beiden Halbmatrizen gegeneinander ohne Hilfe der ursprünglich von der Presse ausgeübten Kraft; diese kann, falls erforderlich 100 bis 200t betragen. Die beiden Halbmatrizen werden ohne weiteren Kraftbedarf geschlossen gehalten, welcher der Kapazität der Presse entnommen werden müßte, welche dem^mäß in der weiteren Abfolge für die Verformung vollständig zur Verfügung steht.

Wenn nämlich der Stößel 103 in seiner Abwärtsbewegung weitergeführt wird, gelangt die Platte 140 in Anschlag mit der Oberseite der schrägen Keilplatten 212, die längs des Gegenelements 214 abwärts zu fahren beginnen und sich damit der Pressenachse nähern. wobei in Horizontalrichtung die Stempel 108 und 109 mitgenommen werden. Es ist dabei festzuhalten, daß in dem Augenblick, in dem die Kulissen 210, welche die Stempel tragen, einen unteren Punkt ihrer Abwärtsbewegung relativ zu den schrägen Kulissen erreicht haben und keine Relativbewegung zwischen den Kulissen 210 und den Keilplatten 212 mehr stattfindet, da die beiden Halbmatrizen zwischen denen die Stempel eingebettet sind, mit dem Stößel 103 dank der oben erläuterten Kette nach unten verfahren werden. Die Keilplatten 212, die auf dem Anschlagring 155 ruhen, nehmen außerdem in ihrer Abwärtsbewegung die Muffe 152 und die Ringplatte 174 mit wobei die Druckfeder 173 komprimiert wird.

Die Feder 147 wird ebenfalls nach und nach zusammengedrückt, und der Vertikalstempel J07 wird abwärts verfahren relativ zur oberen Halbmatrize 106, wobei er unter der Wirkung der von dem Pressenstößel 103 ausgeübten Kraft in die mittlere Ausnehmung 14 des Werkstücks eindringt, das sich zwischen den Matrizen

befindet, um so die Endbearbeitung dieser Ausnehmung vorzunehmen und das Material zum Ausformen der sphärischen Kalotte 16 de;; Tripod-Körpers Il in der sphärischen Ausnehmung 119 der unteren Halbmatrize 106 wegzudrücken. Da gleichzeitig die Platte 140 in Kontakt mit der Manschette 134 gelangt ist, bewirkt der Presseiistößel 103 direkt über diese letztgenannten Teile die Fortsetzung der Abwärtsbewegung der Keilplatten 212 und infolgedessen das horizontale Eindringen der Zapfenstempel 108 und Lochstempel 109 in die entsprechenden Ausnehmungen der Halbmatrizen, wobei die Zapfenstempel 108 die Zapfen 12 des Tripods auf genaue Länge bringen und die Bohrungen 13 an der;n Fnden ausformen, während die Lochstempel 109 die Zentrierlöcher 19 ausarbeiten. Die Position des Werkzeugs am Ende des Stößelniedergangs ergibt sich aus Fig. 14.

Man läßt nun den Pressenstößel wieder zurückgehen, und die verschiedenen Elemente und Organe nehmen ihre in F i g. 11 dargestellte Position wieder ein, wobei die Druckleder 173 das Zurückführen der Keilplatten 212 bewirkt und infolgedessen deren Auseinandergehen wie auch das Herausziehen der Stempel 108 und 109 derart, daß das Tripod-Werkstück fertiggestellt entnommen werden kann.

Die Größe der Schließkraft für die beiden Halbmatrizen wird leicht eingestellt durch Einwirken auf die Mutter und die Länge der Distanzstücke.

Man erkennt außerdem, daß ι .ie dargestellte Nockenform je nach dem zu fertigenden Werkstück geändert werden kann in der vertikalen oder radialen Ausbildung.

Es ist außerdem möglich, die Wirkung des Nockens und der Nockenbahn zu ersetzen durch einen Hydraulikzylinder, der auf die Zentralachse des Kniehebelgelenks einwirkt und elektrisch gesteuert wird im entsprechenden Augenblick, jedoch unter Aufrechterhaltung des Vorteils der Abfolge von Schließen der Halbmatrizen im Schließabwärtsgang der Presse und der vorteilhaften Verkettung der Schließkraft des Werkzeugs, die nicht die verwertbare Kraft der Presse verringert, die dann zur Verfügung steh;, um die eigentliche Verformung zu bewirken.

Das System der Verriegelung kann ferner derart realisiert werden, daß die in Richtung der Pressenachse ausgeübte Kraft auf ein zu bearbeitendes Werkstück in dem Augenblick, in dem die Stempel seitlich arbeiten, proportional der Eindringkraft dieser Stempel ist.

Ein solches Ausführungsbeispiel für ein System wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 19 und 20 erläutert, die auf die Darstellung der Grundelemente des Werkzeugs beschränkt si ta.

Die hier durchzuführende Bearbeitung ist das Einbringen von Längsnuten .125 in die Oberfläche einer Schiebenabe 226. Diese Nuten mit geradlinigem Verlauf in Form eines Zylindersektors (Fig.20) laufen in sphärische Abschnitts aus (Fig. 19). Sie sind bestimmt zur Aufnahme von Kugeln, durch welche die Reibung verringert wird bei gleichzeitiger Drehung und Axialverschiebung der Nabe 226 in einer Büchse. Diese Nabe weist zwei Schultern 227 und 228 beidseits des Abschnitts auf, in dem die Nuten 225 einzubringen sind, von denen zwölf einzuarbeiten sind, jeweils nämlich sechs Paare von miteinander ausgefluchteten Nuten.

Das Werkzeug umfaßt im Prinzip sechs Stempel 229 mit jeweils zwei Vorsprüngen 230 entsprechend zwei miteinander ausgefluchteten Nuten 225. Diese Stempel werden von Schrägkulissen 231 getragen, analog den

Keilplatten 212 aus Fig. II, die gleitbeweglich sind auf einem Gleitbahnstück 232 entsprechend dem Gegenelement 214 aus Fig. II, wobei eine ringförmige Verriegelung (nicht dargestellt) wie bei den letzteren vorgesehen wird.

Auf dem (nicht dargestellten) Prtssenstößel ist ein Schieber 233 montiert, der sich auf die Schulter 227 der zu bearbeitenden Nabe stützt. Diese letztere überträgt die Kraft des Stößels auf die Schulter 228 der Nabe und damit auf einen unteren Schieber 234, der auf einer Krone 235 ruht, und dort mittels Schrauben 236 befestigt ist. Die Krone 235 ist mittels Zugbolzen 237 mit einer oberen Platte 238 verbunden, die sich ihrerseits auf der Oberseite der Kulisse 231 (im linken Teil der Fig. 19 ist der Stempel 229 nur ganz schematisch durch seine Kontur angedeutet) abstützt. Sobald man auf den Pressenstößel einwirkt, wobei die Nabe vorher auf dem unteren Schieber 234 angeordnet wurde und der aus zwei Teilen bestehende obere Schieber 233 über seinem oberen Abschnitt geschlossen worden ist. nimmt das Abwärtsgehen diese¹: Schiebers 233 mittels des Werkstücks selbst die untere Krone 235. die Zugbolzen 237 und die obere Krone 238. die Kulissen 231 mit nach unten, und es erfolgt demgemäß das Hindringen der Vorsprünge 230 der Stempel 229 in die zu bearbeitende Nabe. Man vermeidet auf diese Weise ein axiales Schließen des Metalls, aus dem die Nabe besteht, während der Bearbeitung durch die Stempel, da die Nabe sich in Vertikalrichtung dur<.h eine Kraft eingeklemmt findet, die proportional der radialen Eindringkraft der sechs Stempel ist. Ohne die auf das Werkstück ausgeübte axiale Haltekraft proportional den radialen Ver'ormungskräften würden die eingebrachten Nuten in Axialrichtung durch eine Verlängerung der Bcarbeitungsstrecke deformiert werden, die unerwünscht is', und das Profil würde beschädigt, womit das Werkstück Ausschuß würde. Ein solches Werkstück könnte nämlich nach der Kaltverformung odor thermischen Behandlung nicht r.,;hr nachbearbeitet werden, und die Verformung gemäß der Erfindung muß demgemäß die erforderliche Präzision für die ncrrige Funktion beim Abrollen und Gleiten der Kugeln oine weitere Nachbearbeitung liefern.

Darüber hinaus modifizieren etwaige unvermeidliche Änderungen der Metallfestigkeit nicht die Qualität der so ausgebildeten Vertiefungen.

Ein zweiter Vorteil dieses Systems der Kettenbildung ist der Aufbau einer Axialkraft in der Größenordnung von 100 t oder mehr in einfacher Weise unter Vermeidung eines Federsx stems großer Abmessungen und erheblicher Kosten in diesem Falle und ohne Beeinträchtigung der am Pressenstößel erforderlichen Kraft. Anders ausgedrückt, wenn man über eine Presse von 120 t beispielsweise verfügt kann man leicht eine Blockierkraft in der Größenordnung von 150 t erreichen und die Pressenkapazität, d.h. 120t vollständig verbrauchen für die Radialverformung, die an dem betreffenden Werkstück erforderlich ist

In dem Falle, daß die Anschlagflächen der Schultern 227 und 228 für die Ausübung einer hinreichend großen Axialkraft ungenügend wären, könnten andere Anschlagfiachen an den beiden Enden der Nabe gefunden werden, was es erlauben würde, beispielsweise in vorteilhafter Weise und ohne zusätzliche Kosten Zentrierpunkte einzubringen, die in Fig. 19 angedeutet sind und für den Zusammenbau dieser Nabe mit einem Übertragungsrohr verwendet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Vorrichtung für die spanlose Kaltverformung eines im wesentlichen zylinderförmigen Rohlings in *> ein Werkstück mit einem Zentralkörper und mit Radialfortsätzen, bestehend aus einer Presse mit einem Pressentisch und einem die Verformungskraft axial auf den Rohling übertragenden Stößel, einem am Stößel angeordneten Vertikalstempe! sowie Zapfen- und Lochstempel, einer Matrize aus einer oberen, vom Stößel getragenen Halbmatrize und einer unteren, axialbeweglichen Halbmatrize, die in geschlossener Position einen dem geforderten Fertigprodukt angepaßten Hohlraum umschließen, wobei in den Halbmatrizen radial verlaufende, entsprechend ausgebildete Kanäle zur Aufnahme der Zapfen- und Lochstempel vorgesehen sind, die während der Schließbewegung der Halbmairizen längs eine- Vertikalkulisse axialverschieblich sind und bei einer weiteren Abwärtsbewegung des Stößels durch eine schräg verlaufende Kulissenführung zur Ablängung und Formung der Radialfortsätze sowie zur Ausbildung von Zentrierlöchern radial verschiebbar sind und einer pressenhubbetätigbaren Verspannanordnung für die Halbmatrizen in deren Arbeitsposition, dadurch gekennzeichnet, daß an einem unteren, in der Presse vertikal verschiebbaren Verbindungsteil (191, 192), das fest mit einem oberen, zusammen mit dem Stößel (103) axialbeweglxhen Verbindungsteil (200 bis 203) verbunden ist, eine Kniehebelanordnung (186 bis 190) angelenkt ist, deren be;Je Hebel (187, 189) in der Arbeitsposition der Halbmatrizen sich praktisch in Fluchtung befinden und die geschlossenen Halbmatrizen verriegeln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Verbindungsteil, bestehend aus zwei Rahmenplatten (191) mit Querachsen (190), durch Spindeln (193) mit Distanzrohren (199) mit dem oberen Verbindungsteil, bestehend aus durch Traversen (203) verbundenen Rahmenplatten (200) mit seitlichen Hülsen (201), fest verspannt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlängerung der unteren 4ί Halbmatrize (106) über eine erste Feder (173) axial gegen das untere Verbindungsteil (191, 192) abgestützt ist, und daß über einen Ansatz des Stößels (103) dieser über eine zweite Feder (147) an der Halterung der oberen Halbmatrize (105) abgestützt ίο ist.