DE2644680C3 - Einrichtung an einer Presse für die Verformung zylindrischer Rohlinge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an einer Presse für die Verformung metallischer zylindrischer Rohlinge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Aus der DE-AS 10 65251 ist eine Einrichtung bekannt, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist. Die bekannte Einrichtung, welche der Warmverformung von Rohlingen zu Turbinen- oder Pumpenläufern dient, umfaßt eine Matrize mit ebensovielen Teilen oder »Sektoren«, wie der Läufer Schaufeln aufweist, und mit einem diese Matrizenteile außen umschließenden bandagenartigen Ring. Die Matrize wird im Ring durch einen Niederhalter gesichert, der seinerseits eine einen Nabenabschnitt des Läufers definierende Büchse aufweist. Diese Büchse oder allgemeiner dieses Rohrelement ist koaxial mit den Preßstempeln, von denen der eine mithin während des Pressenhubes auch von diesem Bestandteil der Form geführt wird.

Insbesondere dann, wenn eine gattungsgleiche Einrichtung für die Kaltverformung von metallischen Rohlingen verwendet wird, unterliegen die an der Verformung teilnehmenden Elemente der Einrichtung (Matrize und Stempel) extremen Belastungen. Man wird daher, um die Rüstzeiten für die Auswechselung nach Verschleiß in vertretbaren Grenzen zu halten, diese ίο Bauteile aus höchstwertigem Werkstoff fertigen, der nicht nur selbst teuer ist, sondern auch teure Bearbeitungsverfahren erfordert, etwa Elektroerosion. Diese Notwendigkeit besteht bei der bekannten Einrichtung auch für die erwähnte Büchse, die ja formgebend für den Nabenabschnitt des Läufers ist und deshalb maßhaltig bleiben muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend weiterzubilden, daß insgesamt ihre Rentabilität im Hinblick auf Material- und Bearbeitungskosten durch Vermindern beider auf ein Minimum verbessert wird.

Die gemäß der Erfindung für diese Aufgabe vorgesehene Lösung ergibt sich aus den kennzeichneden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Man erkennt, daß diese Ausbildung die nachstehend erläuterten vorteilhaften Wirkungen hat:

Nur die Matrizenteile selbst sind letztendlich bestimmeud für Form, Maßhaltigkeit und Oberflächegüte des Preßlings. Ihr Volumen (und damit der Aufwand für Material und Bearbeitung) ist auf das absolut unabdingbare Mindestmaß beschränkt. Die Rohrelemente hingegen sind zwar während des Verformungshubes der Stempel im gleichen Maße wie die Matrizenteile sehr hohen Belastungen und damit starkem Verschleiß unterworfen; da sie aber die Endqualität des Preßlings nicht beeinflussen, kann man sie aus billigerem, und damit zugleich auch auf billigere Weise bearbeitbaren Material fertigen. Das hat zwar zur Folge, daß sie wesentlich schneller verschleißen; aufgrund des im Anspruch definierten Aufbaus der Einrichtung aber sind sie sehr schnell auswechselbar, so daß dafür auch nur sehr wenig Rüstzeit benötigt wird.

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der insoweit geschilderten Einrichtung, wobei die Bedeutung der in ihnen genannten Merkmale im einzelnen und in ihrem Zusammenwirken sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erschließt.

F i g. 1 und 2 zeigen in Axialansicht bzw. im Schnitt ein Werkstück, das mit der Einrichtung zu fertigen ist,

Fig.3 und 4 zeigen in Axialansicht bzw. in Seitenansicht eines der Matrizenteile, und

F i g. 5 bis 7 stellen im Axialschnitt die wesentlichen Teile einer Einrichtung gemäß der Erfindung dar, mittels der — unter Verwendung einer Matrize aus drei Teilen gemäß F i g. 3 und 4 — das Werkstück gemäß F i g. 1 und 2 gefertigt wird; die Einrichtung ist dabei in drei Arbeitspositionen gezeigt, die zeitlich aufeinanderfolgen, und nur die eine Hälfte der axialsymmetiischen Einrichtung ist dargestellt.

Das zu fertigende Werkstück 10 (F i g. 1 und 2) dient als Zapfenstern für ein sogenanntes Tripodgelenk. Es umfaßt einen Zentralkörper 12 sowie drei radiale, in Umfangsrichtung um 120° zueinander versetzte Arme

Das Teil 16 der Matrize gemäß F i g. 3 und 4 hat die Form eines Hohlzylindersektors; es sind drei solche untereinander identische Sektoren vorgesehen, die sich

jeweils über 120° erstrecken. Dadurch ergibt sich bei geschlossener Matrize eine zentrale Ausnehmung 18. In die Anstoßflächen 20 der Matrizenteile ist je eine Hälfte einer radialen Ausnehmung 22 eingearbeitet, so daß das fertigextrudierte Werkstück nach einer geringen radialen Öffnungsbewegung der Matrizenteile voneinander weg leicht entnommen werden kann.

Es sei hier angemerkt, daß selbstverständlich auch Werkstücke mit mehr oder weniger als drei Armen gefertigt werden könnten, wozu man die Matrize entsprechend ausbilden müßte. Man kann z. B. Kardan-Kreuzköpfe mit vier radialen Zapfen fertigen.

Den Aufbau der Einrichtung für die spanlose Fertigung des Werkstücks durch Kaltverformung (Fließpressen) erkennt man aus den F i g. 5 bis 7. Unter Bezugnahme auf Fig.5 soll zunächst der Aufbau beschrieben werden, wobei auf die Mechanismen zum Radialverfahren und Axialverfahren der einzelnen Baugruppen nur summarisch eingegangen wird, da diese nicht unmittelbarer Gegenstand der Erfindung sind.

Zwischen Pressentisch 30 und Pressenstößel 32 ist die Einrichtung montiert Gleitstücke 34 sind radial abgestützt auf einer Unterplatte 35 angeordnet, und längs ihrer schräg abwärts/einwärts geneigten Gleitbahnen 36 sind Kulissen gleitbeweglich geführt Das Verschieben der Kulissen erfolgt mittels eines Lenkergestänges 40,42, das an den Pressenstößel angekoppelt ist. Die Kulissen — im Ausführungsbeispiel sind drei vorgesehen — tragen je eine Halterung 44 für je eines der Matrizenteile 16. Der Pressenstößel 32 trägt einen Oberstempel 46, während der Pressentisch einen Unterstempel 48 abstützt

Beim Niedergang des Pressenstößels setzt sich dieser mit einem Anschlagstück 52 auf eine Stirnkante 54 der Kulissen 38 (F i g. 6) und bewegt beim weiteren Hub die dann verriegelte Baugruppe aus den Elementen 42, 40, 34,35,38,44,16 relativ zum Pressentisch entgegen einer Abstützkraft abwärts (F i g. 7). Dabei wird der Rohling — hier ein einfaches zylindrisches Stahlstück 56 — axial von den Stempeln 46,48 komprimiert und in die radialen Ausnehmungen 22 der Matrize extrudiert Nach Rückkehr des Pressenstößels in die obere Endlage sind auch die Matrizenteile 16 auseinandergefahren, geführt längs der Gleitbahnen 36, so daß das Werkstück entnommen werden kann. Insoweit ist die Einrichtung an sich bekannt.

Gemäß der Erfindung haben Matrizenteile 16 nur eine wenig größere axiale Erstreckung als der axialen Abmessung des Zentralkörpers 12 des Werkstücks entspricht. Oberhalb und unterhalb der axialen Stirnflächen 58 der Matrizenteile ist je ein Rohrelement 60 angeordnet; jedes Rohrelement 60 ist nahe seinem der Matrize zugekehrten Ende mit einer Bandage — etwa einem Schrumpfring 62 — versehen. Jeder Sohrumpfring 62 sitzt in einem Haltering 64, der seinerseits mittels Bolzen 50 im Pressentisch bzw. im Pressenstößel axialgeführt ist Zwischen dem Haltering und einer Schulter 66 des Schrumpf ringes 62 ist je eine Baugruppe aus einem Keilring 68 und einem kräftigen Federring 70 eingespannt Der Keilring weist eine der Matrize abgekehrte leicht konische Stirnfläche 72 auf. In die Matrizenhalterungen 44 ist ein komplementärer Innenkonus 74 eingearbeitet

Die insoweit beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:

ίο Bei hochgefahrenem Pressenstößel wird der Rohling 56 in das untere Rohelement 60 eingesetzt; dies geht ohne Klemmung, da der Rohling einen entsprechend geringen Außendurchmesser aufweist Diese Position ist in F i g. 5 gezeigt

Nach Betätigung des Pressenstößels fährt dieser zunächst bis in die in Fig.6 gezeigte Stellung. Dabei wird die Matrize geschlossen und verriegelt Aufgrund der Radialbewegung der Matrizenhalterungen 44 wird mittels der Keilflächen 72/74 eine axial auf die Matrize zu gerichtete Kraft auf die Federscheiben 70 übertragen, die dadurch die Bandagen (Schrumpfringe 62) der Rohrelemente 60 kräftig an die Matrizenstirnseiten 58 anpressen; die Federscheiben fangen dabei alle Toleranzen auf. Diese Position ist in F i g. 6 erkennbar.

Dabei ist auch zu erkennen, daß bereits eine bestimmte Abwärtsbewegung der verriegelten Matrizenbaugruppe relativ zum Pressentisch erfolgt ist, wobei der Unterstempel 48 von unten, der Oberstempel 46 von oben in das ihnen jeweils zugeordnete Rohrelement eingedrungen sind. Die letzteren werden dabei von den Bolzen 50 relativ zum Pressenstößel bzw. zum Pressentisch geführt

Erst beim weiteren Niedergang des Pressenstößels erfolgt der Verformungsarbeitsgang: F i g. 7. Die Stempel 46,48 pressen das Rohlingsmaterial axial zusammen, so daß dieses in die radialen Ausnehmungen (in F i g. 5 bis 7 nicht erkennbar) fließt. In der Endstellung haben sich die Stirnflächen der beiden Stempel 46, 48 so weit genähert, daß kein Rohlingsmaterial mehr in den Rohrelementen vorhanden ist. Demgemäß kann man nach öffnen der Matrize (F i g. 5) das Werkstück entnehmen.

Man erkennt, daß neben den oben bereits erwähnten Vorteilen durch diese konstruktive Gestaltung weitere Vorteile erzielt werden. So lassen sich die Matrizenteile 16 leicht und schnell demontieren, da ihre Schwalbenschwanz-Befestigung 80 ohne Demontage der gesamten Einrichtung von außen zugänglich sein kann, so daß man sie nach innen herausziehen kann. Die Verringerung der axialen Matrizenabmessung hat ferner den Vorteil, daß für den gleichen Schließdruck an den Trennflächen 20 auch nur eine entsprechend verringerte Kraft erforderlich ist, so daß der gesamte Mechanismus entsprechend leichter und einfacher und damit kostengünstiger sein kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung an einer Presse für die Verformung metallischer zylindrischer Rohlinge zu Werkstücken, bei denen sich von einem Zentralkörper radiale Arme wegerstrecken, wobei zwischen dem Tisch und dem Stößel die Einrichtung angeordnet ist, welche ihrerseits die folgenden Elemente ur.ifaßt:

a) eine Matrize aus ebensovielen Teilen, wie das Werkstück Arme aufweist, welche Matrize durch Auseinanderziehen ihrer Teile in Radialrichtung bezüglich der Hubrichtung der Presse zur Entnahme des Werkstücks offenbar ist,

b) von dem Pressentisch einerseits, dem Pressenstößel andererseits getragene, von Rohrelementen in Pressenhubrichtung geführte Stempel,

dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (16) in Pressenhubrichtung eine geringere Abmessung als der Rohling und eine wenig größere Abmessung als die Endabmessung des Werkstücks (10) in dieser Richtung aufweist und daß die der Stempel- und Rohlingsführung dienenden Rohrelemente (60) stirnseitig gegen die Matrize (16) gedrückt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rohrelement (60) von einer Bandage (62) umgeben ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (60) über ihre aufgeschrumpften Bandagen (62) gegen die Matrize (16) gedruckt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Schulter (66) des zugeordneten Rohrelements (60) bzw. seiner Bandage (62) ein Ring (68) aufsitzt, welcher gegen die Matrizenteile tragende Kulissen (44) abgestützt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (*8) und der Schulter (66) Federscheiben (70) zum Übertragen des Anpreßdrucks vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (68) eine der Matrize (16) abgekehrte leicht komische Fläche (72) aufweist, die gegen einen komplementären Innenkonus (74) der Matrizenhalterung (44) anliegt.