DE2638949A1 - Verfahren zum anformen von zapfen an einer platine - Google Patents

Description

• Stand der Technik Die-Erfindung geht von einem Verfahren nach der Gattung des Anspruchs 1 aus. Es ist schon ein Verfahren bekannt, bei dem ein Werkstück durch hydrostatischen Druck umgeformt wird = hydrostatisches Vorwärts-Vollfließpressen. Außerdem ist bekannt, durch Vorwärtsfließpressen kleine Zentrier-, Lager-oder Niet zapfen aus dünnen Werkstoffen herzustellen. Bei diesem Verfahren ist jedoch die Zapfenlänge durch den Durchmesser des Fließpreßstempels, seine Eindringtiefe in den Werkstoff und durch den Außendurchmesser des fließgepreßten Zapfens bestimmt und liegt somit fest.
• Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß mit ihm-Zapfen an Platinen angeformt werden konnen mit jeweils im Verhältnis zur Dicke der Platine großer Länge und kleinem Außendurchmesser, also Maßen, die mit den bekannten technischen Methoden nicht mehr hergestellt werden können. Wesentlich ist dabei, daß die Zapfenlänge variabel ist. Die derart angeformten Zapfen eignen sich als Zentrier- und Nietzapfen mit genügend Stoff zum Ausfüllen des Loches des anzunietenden Teiles und zur Bildung des Schließkopfes. Dabei wird aus der Platine nicht soviel Material umgeformt, daß beispielsweise der~Magnetfluß in der Platine oder die mechanische Festigkeit der Platine in unerwünschter Weise negativ beeinflußt werden könnte.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbil#dung des Verfahrens nach Anspruch 1 möglich. Wesentlich ist dabei, daß die Zapfenlänge durch eine bestimmte abgemessene Druckmittelmenge, welche in einer entsprechend ausgebildeten Vertiefung der Platine-aufgenommen wird, variabel gestaltet werden kann.
• Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein Fließpreßwerkzeug für ein einstufiges Verfahren mit einer eingelegten Platine, die mit Druckmittel beschichtet ist, Figur 2 das Fließpreßwerkzeug mit auf die Platine aufgesetztem Niederhalter und Fließpreßstempel, Figur 3 das Fließpreßwerkzeug mit in die Platine gedrücktem Fließpreßstempel, an die Platine angeformtem Zapfen und unter hydrostatischem Druck stehendem Druckmittel, das im Zapfen ein Sackloch gebildet hat, Figur 4 das geöffnete Fließpreßwerkzeug mit der ausgestoßenen Platine mit Hohlzapfen, Figur 5 ein Prägewerkzeug für den ersten Verfahrensschritt eines zweistufigen Verfahrens mit einer eingelegten Platine, Figur 6 das Prägewerkzeug mit aufgesetztem Niederhalter und in die Platine gedrücktem Prägestempel, Figur 7 ein abgewandeltes Fließpreßwerkzeug für den zweiten Verfahrensschritt des zweistufigen Verfahrens mit eingelegter geprägter Platine, Figur 8 das Fließpreßwerkzeug mit aufgesetztem Niederhalter und in den Preßbereich geführtem Druckmittel, Figur 9 das Fließpreßwerkzeug mit in die#Platine gedrücktem Fließpreßstempel, an die Platine angeformtem Zapfen und unter hydrostatischem Druck stehendem Druckmittel, das die Vertiefung in der Platine als Sackloch umformt, Figur 10 das geöffnete Fließpreßwerkzeug mit der ausgestoßenen Platine mit längerem Hohlzapfen. Alle Figuren sind als Längsschnitt dargestellt.
• Beschreibung der Erfindung Ein vereinfacht dargestelltes Fließpreßwerkzeug (Figur 1) für ein einstufiges Verfahren hat eine Grundplatte 1> aufder eine gehärtete Druckplatte 2 angeordnetist. Auf der Druckplatte 2 sitzt eine Halteplatte 3 mit einer Fließpreßbuchse 4. In der Grundplatte 1 ist eine Bohrung 5 ausgebildet, welche sich in einer Bohrung 6 mit kleinerem Durchmesser durch die Druckplatte 2 und die Fließpreßbuchse Lt fortsetzt. In den Bohrungen 5, 6 ist ein Zwangsauswerfer 7 geführt, dessen Endabschnitt kleineren Durchmessers in der in Figur 1 gezeigten Ausgangsstellung des Werkzeugs bis in die Bohrung 6 in der Fließpreßbuchse 4 ragt. Ein Niederhalter 8 hat eine Bohrung 9, welche mit den Bohrungen 5, 6 fluchtet. In der Bohrung 9 ist ein Fließpreßstempel 10 geführt, der in der Ausgangsstellung etwas in den Niederhalter 8 zurückgezogen ist. Der Fließpreßstempel 10 hat eine im wesentlichen konkave Stirnseite als Arbeitsfläche 11 mit einem Dichtrand 12.
• Bei dem einstufigen Verfahren wird in der Ausgangsstellung nach Figur 1 eine Platine 13, welche mit Druckmittel beschichtet oder besprüht ist, auf die Halteplatte 3 gelegt.
• Als Druckmittel kann auch das erforderliche Schmiermittel dienen. Danach wird zunächst der Niederhalter 8 und dann der Fließpreßstempel 10 auf die Platine 13 gesetzt. Der Fließpreßstempel 10 schließt dabeyeine Druckmittelmenge 14 auf der Platine 13 im Bereich der Bohrung 9 an seiner Arbeitsfläche 11 ein und dichtet den von der Druckmittelmenge 14 ausgefüllten und von der Arbeitsfläche 11 und der Platine 13 im Bereich der Bohrung 9 umgrenzten Raum mit seinem Dichtrand 12 ab (Figur 2).
• Anschließend wird der Fließpreßstempel 10 mit Preßdruck beaufschlagt, so daß der Fließpreßstempel 10 in die Platine 13 dringt und dabei Material der Platine 13 in die Bohrung 6 der Fließpreßbuchse 4 in Form eines Zapfens 15 preßt (Figur 3).
• Das an der Arbeitsfläche 11 eingeschlossene Druckmittel 14 gelangt dabei unter einen sich aufbauenden hydrostatischen Druck und weicht in Fließpreßrichtung derart aus, daß es ein zur Arbeitsfläche 11 hin offenes Sackloch 16 im Zapfen 15 bildet.
• Nach dem durch Fließpressen unter Anwendung von hydrostatischem Druck der Hohlzapfen 15, 16 ausgebildet ist, wird das Werkzeug geöffnet (Figur 4). Der Fließpreßstempel 10 und der Niederhalter 8 werden in die Ausgangsstellung zurückbewegt. Die Platine 13 wird aus dem Werkzeug entnommen, wobei der maschinengesteuerte Zwangsauswerfer 7 mit seinem in die Bohrung 6 ragenden Ende gegen den Zapfen 15 gedrückt wird, ihn aus der Bohrung 6 schiebt und die Platine 13 von der Halteplatte 3 abhebt.
• Bei einem derart ausgebildeten Hohlzapfen 15, 16 genügt auch das zur Zapfenbildung zur Verfügung stehende verhältnismäßig geringe Material, um einen ausreichend langen Zapfen beispielsweise als Nietzapfen mit genügend Material für den Schließkopf zu erhalten. Besonders geeignet ist das Verfahren für Zapfen, welche einen verhältnismäßig kleinen Außendurchmesser haben, bei denen mit mechanischen Methoden solch ein Zapfen nicht mehr hohl gefertigt werden kann. Außerdem wird die Dicke der Platine 13 im Bereich des für den Hohlzapfen 15, 16 verdrängten Materials nicht so verringert, daß der Magnetfluß oder die mechanische Festigkeit in dem aus der Platine 13 hergestellten Teil wesentlich negativ beeinflußt wird.
• Die beschriebenen einzelnen Verfahrensschritte des ersten Ausführungsbeispieles laufen in einem Arbeitsgang sehr rasch aufeinanderfolgend ab, so daß der Hohlzapfen in einem einstufigen Verfahren ausgebildet wird.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft ein zweistufiges Verfahren mit einer der Fließpreßstufe unter zusätzlicher Anwendung von hydrostatischem Druck vorgestellten Prägestufe. Soweit die Teile gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, haben sie dieselben Bezugszahlen.
• Ein ebenfalls vereinfacht dargestelltes -Prägewerkzeug (Figur 5) besitzt wiederum die Grundplatte I.und die Druckplatte 2, auf welcher die Halteplatte 3 mit einer Prägebuchse 17 sitzt. Durch die? Prägebuchse 17 ist die Bohrung 6 der Druckplatte 2 fortgesetzt. In der Bohrung 5 der Grundplatte 1 ist ein Auswerfer 18 eingesetzt, der sich auf einer Druckfeder 19 abstützt und durch die Bohrung 6 der Druck- und Halteplatte 2 und 3 ragt. Die Stirnseite des Auswerfers 18 lie-gt in der ßusgangsstellung des Werkzeugs mit der Aufnahmeseite der Halteplatte 3 für eine gefettete Platine 20 in einer Ebene.
• Im Niederhalter 8 ist eine Bohrung 21 in Verlängerung der Längsachse der Bohrung 5, 6 ausgebildet. In der Bohrung 21 ist ein Prägestempel 22 geführt. Der Prägestempel 22 hat an seiner Stirnseite 23 eine zentrisch angeordnete Prägenase 2#.
• In der Ausgangsstellung ist der Prägestempel 22 in Bohrung 21 zurückgezogen, so daß sich die Prägenase 24 noch völlig in der Bohrung 21 befindet.
• Zum Prägen einer Vertiefung 25 der P#latine 20 wird die Nase 24 in die Platine 20 gepreßt, bis der Prägestempel 22 mit seiner Stirnseite 25 auf der Platine 20 aufliegt (Figur 6). Das beim Prägen verdrängte Material weicht als Buckel 26 in die Bohrung 6 der Prägebuchse 17 aus und drückt den Auswerfer 18 entgegen der Kraft der Druckfeder l9 zurück. Nach Ausbilden der Vertiefung 25 werden der Prägestempel 22 und der Niederhalter 8 in die Ausgangsstellung zurückbewegt und der Auswerfer 18 drückt unter dem Einfluß der Kraft der Druckfeder 19 die Platine 20 aus dem Werkzeug.
• Ein vereinfacht dargestelltes Fließpreßwerkzeug für das zweistufige Verfahren (Figur 7) besitzt wiederum die Grundplatte 1, die Druckplatte 2, die Halteplatte 3 mit der Fließpreßbuchse 4 und den in die Bohrungen- 5, 6 eingesetzten maschinengesteuerten Auswerfer 7. Der Niederhalter 8 hat jedoch eine Bohrung 27 mit einer Ringnut 28, in welche ein Kanal 29 für die Druckmittelzufuhr von außen mündet. Der Fließpreßstempel 10 hat die konkave Arbeitsfläche 11 mit Dichtrand 12, ist in der Bohrung 27 geführt und in der Ausgangsstellung soweit in die Bohrung 27 zurückgezogen, daß die Ringnut 28 zur Bohrung 27 auf ihrer ganzen Breite offen ist. Der Buckel 26 der in das sitzt Pließpreßwerkzeug eingelegten Platine 201 in der Bohrung 6 der Fließpreßbuchse 4.
• Zunächst wird der Niederhalter 8 auf die Platine 20 gesetzt, so daß der Endabschnitt der Bohrung 27 an seinen Stirnseiten von der Platine 20 mit der Vertiefung 25 und der Arbeitsfläche 11 des Fließpreßstempels 10 begrenzt ist (Figur 8). Durch den Kanal 29 wird diesem Raum Druckmittel zugeführt. Durch den niedergehenden Fließpreßstempel 10 (Figur 9)~wird die Ringnut 28 von der Bohrung 27 getrennt. An der Platine 20 wird im Bereich der Bohrung 27 eine bestimmte Druckmittelmenge 30 zwischen der Vertiefung 25 und der Arbeitsfläche 11 des Fließpreßstempels 10 eingeschlossen, wobei der Rand 12 des Fließpreßstempels 10 abdichtend auf die Platine 20 gedrückt ist.
• Weiterhin wird wie beim einstufigen Verfahren der Fließpreßstempel 10 in die Platine 20 gepreßt, wobei sich in der eingeschlossenen Druckmittelmenge 30 ein hydrostatischer Druck aufbaut. Das vom Fließpreßstempel 10 verdrängte Material der Platine 20 fließt als Zapfen 31 in die Bohrung 6 der Fließpreßbuchse 4. Das eingeschlossene Druckmittel folgt der Fließbewegung bei der Bildung des Zapfens 31 und formt ein zum Arbeitsstempel 10 hin offenes zentrisches Sackloch 32 im Zapfen 31. Es entsteht somit ein Hohlzapfen 31, 32, dessen Länge durch die eingeschlossene abgemessene Druckmittelmenge 30 mitbestimmt ist. Zusätzlich zur im wesentlichen konkav ausgebildeten Arbeitsfläche 11 des Fließpreßstempels 10 wird die Druckmittelmenge 30 beim zweistufigen Verfahren durch die Größe der in die Platine 20 geprägten Vertiefung 25 bestimmt, welche verschieden groß ausgebildet werden kann.
• Nach dem Ausbilden des Hohlzapfens 31, 32 wird das Werkzeug geöffnet und die Platine 20 wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgeworfen.
• Durch eine veränderte Länge der Prägenase 24 des Prägestempels 22 oder durch eine tiefer oder flacher ausgebildete Arbeitsfläche 11 des Fließpreßstempels 10 kann der Aufnahmeraum und somit die zum hydrostatischen Fließpressen benötigte Druckmittelmenge verändert werden, so daß gegenüber den bisherigen an sich bekannten Verfahren die Zapfenlänge in erforderlicher Weise beeinflußt werden kann.
• Für die Massenfertigung ist dabei noch von Vorteil, daß das Verfahren keines teueren technischen Aufwands bedarf. Dabei werden keine empfindlichen Werkzeugteile benötigt, was das Verfahren verhältnismäßig fertigungssicher macht. Sowohl das einstufige als auch das zweistufige Verfahren lassen sich mit Folgewerkzeugen durchführen, so daß die Möglichkeit besteht, ohne Einzelwerkzeuge und zusätzliche Arbeitsgänge eine sehr wirtschaftliche Herstellung von Platinen mit Hohlzapfen zu erzielen.
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Claims (9)

1. Ansprüche @ Verfahren zum Anformen von Zapfen an einer Platine durch Kaltumformen unter Anwendung hydrostatischen Drucks, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Platine (13; 20) durch Fließpressen ausgebildeter Zapfen (15; 31) eine Länge aufweist, die durch eine abgemessene Menge eines Druckmittels (1'1; 30) bestimmt ist, welches zwischen einer Arbeitsfläche (11) eines Fließpreßstempels (10) und der Platine (13; 20) eingeschlossen und unter hydrostatischen Druck gesetzt die Bildung eines zum Fließpreßstempel (1Q) offenen Sacklochs (16; 32) im Zapfen (15; 31) bewirkt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (13; 20) zwischen eine Halteplatte (3) mit einer Fließpreßbuchse (4) und einen Niederhalter (8) eingelegt wird, in welchem ein Fließpreßstempel (10) geführt ist, der auf die Platine (13; 20) abdichtend gesetzt wird, wobei die abgemessene Druckmittelmenge (14; 30) eingeschlossen wird, und daß sich beim teilweisen Eindringen des Fließpreßstempels (10) in die Platine (13; 20).der Zapfen (15; 31) in der Fließpreßbuchse (4) und das das unter hydrostatischen Druck gesetzte Druckmittel (14; 30) aufnehmende Sackloch (16; 32) ausbildet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dag der Fließpreßstempel (10) eine die Druckmittelmenge bestimmende vertiefte Arbeitsfläche (11) mit einem Dichtrand (12) hat.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (14) auf die Platine (13) vor dem Einlegen in ein Fließpreßwerkzeug aufgebracht ist.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (14) gleichzeitig als Schmiermittel verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Platine (20) eine Vertiefung (25) für eine zusätzliche abgemessene Menge des Druckmittels vor dem Anformen des Zapfens (31) an der dem Zapfen (31) abgewandten Seite der Platine (20) ausgebildet wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (20) in ein Folgewerkzeug zwischen eine Halteplatte (3) mit einer Prägebuchse (17) und mit einer Fließpreßbuchse (4) und einem Niederhalter (8) eingelegt wird, in welchem ein Prägestempel (22) und ein Fließpreßstempel (10) geführt sind, daß in einem ersten Verfahrensschritt der mit einem Prägezapfen (24) an seiner Stirnseite (23) versehene Prägestempel (22) auf die Platine (20) gedrückt wird, in der sich eine Vertiefung (25) bildet, und daß in einem zweiten Verfahrensschritt Druckmittel in den Raum (27) zwischen der Arbeitsfläche (11) des Fließpreßstempels (10) und der Platine (20) zugeführt und danach durch den abdichtend auf die Platine (20) gesetzten Fließpreßstempel (10) eine abgemessene Druckmittelmenge (30) eingeschlossen wird, und sich beim teilweisen Eindringen des Fließpreßstempels (10) in die Platine (20) der Zapfen (31) in der Fließpreßbuchse (4) und die das unter hydrostatischen Druck gesetzte Druckmittel (30) aufnehmende Vertiefung (25) zum Sackloch (32) formt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel (30) durch einen Kanal (29) im Niederhalter (8) in eine Ringnut (28) einer den Fließpreßstempel (10) aufnehmenden Führungsbohrung (27) zugeführt wird und durch die Führungsbohrung (29) in die Vertiefung (25) der Platine (20) gelangt, wenn die Platine (20) an der Fließpreßbuchse (4) anliegt und der Niederhalter (8) auf die Platine (20) gesetzt ist.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anformen des Zapfens (15; 31) mit dem Sackloch (16; 32) der Niederhalter (8) mit dem herausgezogenen Fließpreßstempel (10) abgehoben und die Platine (13; 20) durch Ausstoßen des Zapfens (15; 31) durch einen in der Fließpreßbuchse (4) geführten Auswerfer (7) aus dem Werkzeug ausgeworfen wird.-'S