DE2610568B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kurbelhüben - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von KurbelhübenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kurbelhüben aus
einem Rohling mit der Ausbildung der Kurbelwangen dienenden flanschartigen Stauchungen, die über eine
nach der Verformung der Kurbelzapfen bildenden Verengung miteinander verbunden sind, wobei die zur
Mitte der Verengung gerichteten, sich an die flanschartigen Stauchungen anschließenden Abschnitte die Form
von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen oder ähnlichen räumlichen Gebilden haben, indem die
Verengung unter Verdrängung des Materials der flanschartigen Stauchungen radial versetzt und gleichzeitig
der Kurbelhub beidseitig in Achsrichtung des Kurbelzapfens gestaucht wird, wobei die flanschartigen
Stauchungen durch am Umfang der Stauchung einwirkende Begrenzungswände geformt werden. Insbesondere
betrifft die Erfindung die Herstellung von achsstummelfreien Kurbelhüben die zur Herstellung von
halbgebauten Kurbelwellen, insbesondere für Motoren großer Leistung bestimmt sind.
Gemäß diesem aus der FR-PS 10 74 923 bekannten Verfahren werden ganze Kurbelwellen monolytischer
Konstruktion derart geschmiedet, daß zuerst ein Rohling in ein Zwischenwerkstück bzw. Rohteil
umgeformt wird, welches mehrere kegelstumpfförmige Verdickungen und dazwischen liegende Verengungen
aufweist. Anschließend werden die Kurbelhübe der Kurbelwelle Schritt für Schritt nacheinander ausgeformt.
Bei der Gestaltung jedes Kurbelhubes wird am Rohteil jeweils die erste und dritte Verengung
festgeklemmt. Die eingeklemmten Verengungen bilden Achszapfen der fertigen Kurbelwelle. Das dazwischenliegende
Material besteht aus zwei kegelstumpfförmigen Verdickungen und einer mittigen Verengung, wobei
die mittige Verengung in Achsrichtung gestaucht und gleichzeitig radial versetzt wird. Die Werkzeuge sind so
gestaltet, daß sie am Ende des Arbeitshubes ein Gesenk bilden, in welchem die Kurbelwangen und der
Kurbelzapfen entsprechend ausgeformt werden.
Diese bei der Herstellung monolytischer Kurbelwellen bekannten Verfahren eignen sich nicht zum
Schmieden von achstummelfreien Kurbelhüben. Wie oben erwähnt, ist bei monoiytischen Kurbelwellen an
beiden Seiten jeder Kurbelkröpfung je ein Wellenzapfen angeordnet An diesen Wellenzapfen ist während
des Schmiedens das Material festgeklemmt, was eine entscheidende Bedeutung für den Materialfluß während
des Umformens hat Dagegen weisen die achsstummelfreien Kurbelhübe solche Wellenzapfen nicht auf.
Deswegen wurden zu ihrer Herstellung bis jetzt folgende drei Verfahren angewandt
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von achsstummelfreien Kurbelhüben unterscheiden sich
wesentlich von dem vorgenannten Verfahren zum Schmieden monolytischer Kurbelwellen. Die drei
Verfahren bestehen aus Schmieden des Kurbelhubes aus einem Ring, Schmieden des Kurbelhubes unter
Anwendung eines Biegevorganges und Gesenkschmieden des Kurbelhubes. Nachstehend wird auf diese drei
Methoden kurz eingegangen.
Bei den Schmiedemethoden aus einem Ring wird als Ausgangsmaterial ein blockförmiger Schmiederohling
verwendet Von diesem Rohling werden die beiden minderwertigen Endabschnitte abgetrennt, wonach der
Block gestaucht, und dann mittels eines Domes in der Mitte des so ausgebildeten Formlings ein Loch gestanzt
wird. Dadurch entsteht ein Kreisring. Dieser Kreisring wird auf einem Dorn in einen elliptischen Ring
umgeschmiedet An beiden Enden dieses elliptischen Ringes werden die Kurbelzapfen ausgebildet und der
Formling wird längs der kurzen Achse durchschnitten, wobei zwei rohe Kurbelhübe entstehen, die dann zu
fertigen Kurbelhüben bearbeitet werden. Unter Anwen-
•»o dung dieses Verfahrens können zwar Kurbelhübe
erhalten werden, bei welchen der Mctallfaserverlauf im Bereich des Kurbelzapfens regelmäßig ist, doch entsteht
bei dem Ausstanzer des Loches für den Ring ein Teil des Materials als Abfall. Es besteht auch die Gefahr, daß im
Ί5 Material Gasblasen und Strukturunregelmäßigkeiten
auf der Innenseite des Rings zurückbleiben. Das Schmiedeverfahren selbst ist kompliziert und aufwendig.
Die Schmiedemethode unter Anwendung eines
Die Schmiedemethode unter Anwendung eines
so Biegevorganges beruht darauf, daß der blockförmige Schmiederohling nach dem Entfernen der Endabschnitte
zuerst gestaucht und danach zu einem rechteckigen länglichen Block gereckt wird. Danach werden die noch
vorhandenen Endabschnitte flach gepreßt, wodurch diese Teile breiter werden als der zwischen ihnen
liegende Mittelteil. Dieser Mittelteil wird nun um 180° gebogen. So entsteht der rohe Kurbelhub. Unter
Anwendung dieses Verfahrens kann zwar ein zufriedenstellender Faserverlauf in den Kurbelhüben erhalten
werden, es besteht aber keine Garantie dafür, daß die Gasblasen aus dem Metall völlig entfernt werden. Es ist
auch schwer, die gewünschten Abmessungen der Schmiedestücke zu erzielen. Deswegen muß man
erhebliche Schmiedezugaben anwenden, die bei der Endbearbeitung entfernt werden müssen. Beim Gesenkschmieden
wird ein blockförmiger Schmiederohling nach dem Entfernen der beiden Endabschnitte zuerst
eestaucht und dann in einen Würfel umgeschmiedet.
Dieser Würfel wird in ein einseitig offenes Gesenk eingelegt, dessen Innenform der Außenform des
Kurbelhubes entspricht In den Mittelteil des Materials wird ein Stempel eingepreßt der am Ende eine
halbkreisförmige Aussparung hat und dessen Breite der Länge des Kurbelzapfens entspricht
Durch diesen Stempel wird das Material nach unten durchgesetzt und nach außen ausgepreßt Damit ersielt
man zwar eine genaue Formung der Außenflächen des Kurbelhubfi, es ist aber unmöglich, die Schneidwirkung
der Stempel auf die Innenflächen der Kurbelschenkel zu beseitigen, was selbstverständlich einen ungünstigen
Faserverlauf im fertigen Schmiedestück verursacht Es entstehen auch große Grate beim Kurbelzapfen.
Außerdem ist die zur Formung nötige Kraft erheblich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen achsstummelfreien Kurbelhub bei geringem Verformungskraftaufwand
und bei Anwendung von einfachen Verfahrensmaßnahmen unter Gewährleistung eines
optimalen Faserverlaufs zu schmieden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten
Merkmale gelöst
Die erfindungsgemäße Abstützung der Stauchungen des Rohteiles auf je zwei schrägen Flächen hat zur
Folge, das während des achsialen Stauchens des Rohteiles und des radialen Versetzens seiner mittleren
Verengung das Material sanft in die zwischen den schrägen Flächen liegenden freien Räume hineinfließt.
Deswegen sind die zur Gestaltung des Kurbeihubes nötigen Kräfte relativ niedrig und der Faserverlauf im
fertigen weitgehend blasenfreien Erzeugnis ist einwandfrei.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert Es zeigen
Fig. 1 — 10 fünf Beispiele von Rohlingen, die zur Herstellung von achsstummelfreien Kurbelhüben bestimmt
sind, wobei jeder Rohling in Ansicht und im Querschnitt dargestellt ist,
F i g. 11 eine schematische Darstellung der Vorrichtung
eines achsstummelfreien Kurbelhubes in Ansicht, mit eingelegtem Rohling,
F<g. 12 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäßFig. 11,
Fig. 13 u. 14 einen fertigen achsstummelfreien Kurbelhub.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Verfahrensschritte angewandt:
Ein auf der Zeichnung nicht dargestellter Vorblock beliebigen Querschnittes wird zuerst gestaucht Es
entsteht ein Rohling. Dieser Rohling hat beidseitig Stauchungen, die durch eine Verengung miteinander
verbunden sind. Einige Beispiele solcher Rohlinge sind in F i g. 1 —10 dargestellt Jeder Rohling hat zwei flache
Stirnflächen 1 auf den gestauchten Endteilen 2. Teile 3 des Rohlings, welche zur in der Mitte liegenden
Verengung 4 gerichtet sind, haben ungefähr die Form von Kegelstümpfen oder Pyramidenstümpfen.
Wie in F i g. 11 und 12 dargestellt, wird jeder Endteil 2
des Rohlings auf zwei schrägen Flächen 5 von zwei Matrizen 6 und 6' gestützt. In der Zeichnung sind mit
dem Bezugszeichen 7 diese korrespondierenden Flächen des Rohlings bezeichnet welche am Anfang des
Arbeitshubes an den schrägen Flächen 5 der Matrize 6, 6' anliegen. Auf die Verengung des so abgestützten
Rohteiles wirkt ein Stempel 8. Der Stempel 8 bewegt sich nach unten und gleichzeitig, bewegen sich die
Matrizen 6 und 6' zueinander.
Die Bewegungsrichtung der Matrizen liegt dabei senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stempels 8. Das
Material der Verengung wird nach unten versetzt, wobei sich gleichzeitig die Matrizen einander nähern.
Dies verursacht das Einpressen des Materials in die freien Räume 9, welche sich zwischen den schrägen
Flächen 5 jeder Matrize 6 und 6' befinden. Das in die freien Räume gepreßte Material stammt hauptsächlich
aus den Teilen 3 des Formlinges. Auf diese Weise entsteht der in F i g. 13 und 14 gezeigte Kurbelhub.
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen von Kurbeihüben aus einem Rohling mit der Ausbildung der Kurbelwangen
dienenden flanschartigen Stauchungen, die Ober eine nach der Verformung die Kurbelzapfen
bildenden Verengung miteinander verbunden sind, wobei die zur Mitte der Verengung gerichteten, sich
an die flanschartigen Stauchungen anschließenden Abschnitte die Form von Kegelstümpfen oder
Pyramidenstümpfen oder ähnlichen räumlichen Gebilden haben, indem die Verengung unter
Verdrängung des Materials der flanschartigen Stauchungen radial versetzt und gleichzeitig der
Kurbelhub beidseitig in Achsrichtung des Kurbelzapfens gestaucht wird, wobei die flanschartigen
Stauchungen durch am Umfang der Stauchung einwirkende Begrenzungswände geformt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von achsstummelfreien einzelnen Kurbelhüben
das Versetzen der Verengung (4) unter Abstützung je einer Stauchung (2) auf zwei
Begrenzungsflächen als seitlich angeordnete Stützflächen (5) einer Matrize (6,6') vorgenommen wird,
die in Richtung der Versetzung sich verringernden Abstand aufweisen.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Neigungswinkel der Stützflächen (5) größer ist als der Winkel der Selbsthemmung.
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