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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines
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Blechdurchzuges für Muttergewinde Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung eines Blechdurchzuges für die Anbringung von Muttergewinde,
bei welchem zunächst ein kreisförmiges Vorloch ausgestanzt wird, durch welches ein
im Durchmesser größerer Durchziehstempel unter Bildung eines in eine zugehörige
Matrizenbohrung eintretenden Kragens durchgestochen wird. Die Erfindung umfaßt auch
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Blechdurchzüge mit Gewinde sind nach DIN 7952 Formgestalzungen, die
es ermöglichen, tragfähige Gewinde in Werkstücke aus dünnwandigem Blech einzubringen.
Sie werden dort angewendet, wo ein Muttergewinde im ebenen Blech zu kurz wäre und
wo die Festigkeit der Gewindeverbindung der Festigkeit des umgebenden Bleches entsprechen
soll.
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Mit dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Blechdurchzügen entsteht
in Durchzugsrichtung gesehen ausgehend von der ebenen Blechoberfläche ein mehr oder
weniger ausgeprägter Einzugstrichter, an den sich die im wesentlichen zylindrische
Durchzugsöffnung im gebildeten Kragen anschließt. Die so entstandene Formgestaltung
erlaubt zwar die Anbringung eines tragfähigen Gewindes und damit die kraftschlüssige
Verschraubung von Bauteilen, eine Abdichtung der Verschraubung, wie es für die Aufrechterhal-
tung
eines Druckunterschiedes zwischen zwei durch eine Blechrand mit Blechdurchzügen
getrennten Räumen erforderlich wäre, stößt jedoch auf Schwierigkeiten. Die mit den
bekannten Verfahren hergestellten Blechdurchzüge sind daher für die Anbringung abgedichteter
Schraubv#rbindii#ngen an Druckgefäßen, Gasverteilerrohren u. dgl. nicht verwendbar,
weil auch unter Zwischenlage eines Dichtungsringes zwischen den Kopf der üblicherweise
in Durchzugsrichtung in den Blechdurchzug eingeschraubten Schraube und der ebenen
durch den erwähnten Einzugsttichter verkleinerten Blechauflagefläche eine sichere
Abdichtung nicht erzielbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
bezeichneten Gattung beri-itzustellen, mit dessen Hilfe Blechdurchzüge hergestellt
werden können, die nicht nur die Anbringung#tragfähiger Gewinde, sondern auch die
Abdichtung von an den Blechdurchzügen vorgesehenen Schraubverbindungen erlauben.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach
dem Durchstechen des Durchziehstempels bei noch im Blechdurchzug und der Matrizenbohrung
befindlichem Durchziehstempel mittels einer zum Blechdurchzug konzentrischen Ringkerbung
des Bleches eine teils radial einwärts und teils der Durchzugsrichtung entgegengerichtete
Materialverdrängung unter Bildung eines aus der dem Kragen abge-Iegenen Blechoberfläche
vorspringenden Ringwulstes vorgenommen wird.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach bei der Herstellung
des Blechdurchzuges nicht nur Material in Richtung des Durchzuges beim Ziehvorgang
verlagert, sondern es
erfolgt auch eine radial und auswärts gerichtete
Materialanstauchung, die zur Bildung eines über die ebene Blechfläche vorstehenden
Ringwulstes führt. Wird nunmehr zwischen dem Kopf einer Schraube und der Blechfläche
ein Dichtungsring zwischengelegt, so erfährt dieser Dichtungsring beim Anziehen
der Schraube infolge des Ringwulstes im Zusammenwirken mit der den Ringwulst umgebenden
Ringkerbe eine solche Verformung, daß eine vollständige Abdichtung der Schraubverbindung
eintritt.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens bevorzugte Vorrichtung, mit einem
zylindrischen Durchziehstempel und einer Matrize, deren Bohrungsdurchmesser dem
Kragenaußendurchmesser entspricht, ist dadurch gekennzeichnet, (a) daß konzentrisch
zum Durchziehstempel ein Prägestempel geführt ist, aus dessen der Matrize zugekehrten
Fläche ein flacher kegelstumpfförmiger Vorsprung hervortritt, in welchem unter Bildung
einer Ringschneide eine flache kegelstumpfförmige Zentralvertiefung angeordnet ist,
(b) daß in der dem Prägestempel zugekehrten Fläche der Matrize eine dem Vorsprung
des Prägestempels entsprechende kegelstumpfförmige Vertiefung vorgesehen ist, aus
der unter Bildung einer der Ringschneide komplementären zur Matrizenbohrung konzentrischen
Ringrille ein der Zentralvertiefung des Prägestempels entsprechender fla-cher kegelstumpfförmiger
Vorsprung nach außen über die dem Prägestempel zugekehrte Matrizenfläche vorstehend
hervortritt, und (c) daß der Kegelstumpfmantel des Vorsprunges der Matrize unter
Bildung der Ziehringkante in die als
Stufenbohrung ausgeführte Matrizenbohrung
übergeht, die einen äußeren zylindrischen Bohrungsabschnitt mit einer der Kragenhöhe
des Blechdurchzuges entsprechenden axialen Länge zur Aufnahme des Kragens besitzt,
an welche sich gleichachsig ein innerer zylindrischer Bohrungsabschnitt anschließt,
dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser des Durchziehstempels entspricht.
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Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich Blechdurchzüge
herstellen, die jeweils über einen ausgeprägten Ringwulst verfügen und daher eine
sichere Abdichtung einer mit Hilfe des Blechdurchzuges herbeigeführten Schraubverbindung
erlauben.
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1weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 bis 6 in schematisierter
Schnittdarstellung die einzelnen Phasen des Verfahrens zur Herstellung eines Blechdurchzuges
und Fig. 7 eine mit Hilfe eines verfahrensgemäß hergestellten Blechdurchzuges erzielte
abgedichtete Verschraubung.
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In den Fig 1 bis 6 sind lediglich die abgebrochen dargestellten Werkzeuge
der Vorrichtung dargestellt, die aus dem hubbeweglich geführten Durchziehstempel
1, der ortsfesten Matrize 2 und dem ebenfalls hubbeweglich geführten Prägestempel
3 bestehen. Zur näheren Erläuterung der besonderen Ausbildung dieser Werkzeugteile
wird nunmehr zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen.
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Der an seiner Spitze abgerundete Durchziehstempel list im Prägestempel
3 axial verschiebbar angeordnet.. Der Prägestempel 3 besitzt an seiner -de-r Matrize
.2 zugekeh-rten ebenen Fläche 4 konzentrisch zum Durchziehstempel 1 den flachen
kegelstumpfförmigen Vorsprung 5, in welchem die flache kegelstumpfförmige Zen.tralvertiefung
6 angeordnet ist, die zusammen mit dem Vorsprung 5 die Ringschneide 7 definiert.
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Die Matrize 2 besitzt in ihrer dem Prägestempel 3 zugekehrten Fläche
8 die kegelstumpfförmige Vertiefung.9, die konzentrisch zur Matrizenbohrung 10 angeordnet
ist und dem Vorsprung 5 des Prägestempels 3 entspricht. An der Stelle des kleinsten
Durchmessers der kegelstumpf#-förmigen Vertiefung 9 beginnt der flache kegelstumpfförmige
Vorsprung 11, der ebenfalls konzentrisch zur Matrizenbohrung 10 angeordnet ist,
der Zentralvertiefung 6 im Prägestempel 3 entspricht und gemeinsam mit der kegelstumpfförmigen
Vertiefung 9 die Ringrille 12 definiert.
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Der Vorsprung 11 steht nach außen über die Matrizenfläche 8 vor.
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Die Matrizenbohrung 10 weist den äußeren zylindrischen Bohrungsabschnitt
13 und den inneren zylindrischen Bohrungsabschnitt 14 auf, die sich im Durchmesser
unterscheiden. Während der äußere Bohrungsabschnitt 13 etwa den äußeren Durchmesser
des zu bildenden Kragens besitzt, entspricht der innere Bohrungsabschnitt 14 im
Durchmesser etwa dem Durchmesser des Durchziehstempels 1. Durch die Durchmesserabstufung
wird eine Ringschulter 15 in der Matrizenbohrung 10 gebildet. Am Übergang zwischen
der zylindrischen Innenwandung des äußeren Bohrung&abschnitts 13 und dem Kegelstumpfmantel
des Vorsprunges 11
befindet sich die Ziehringkante 16. Die axiale
Länge des äußeren Bohrungsabschnitts 13 entspricht der Höhe des zu bildenden Kragens.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Blechdurchzuges wird mit Hilfe
der anhand der Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung nunmehr unter Bezugnahme auf die
Fig. 1 bis 6 näher erläutert.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Vorrichtungselemente befinden
sich diese in ihrer Ruhestellung, welche die Einführung eines Bleches 17 zwischen
Stempel und Matrize ermöglicht. Aus dem Blech 17 ist das kreisförmige Vorloch 18
ausgestanzt, dessen Durchmesser in bekannter Weise geringer als der Durchmesser
des Durchziehstempels 1 ist. Das Blech 17 wird so zwischen die Werkzeugteile eingelegt,
daß das Vorloch 18 mit dem Durchziehstempel 1 und der Matrizenbohrung 10 fluchtet.
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Fig. 2 veranschaulicht die Stellung der Vorrichtungsteile zu Beginn
des Durchziehvorganges. Hierbei wurden der Durchziehstempel 1 und der Prägestempel
3 in Richtung der ortsfesten Matrize 2 abgesenkt, so daß der Durchziehstempel 1
den oberen Rand des Vorloches 18 berührt, und das Blech 17 dem Vorsprung 11 bzw.
der Ziehringkante 16 anliegt.
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Fig. 3 zeigt eine Zwischenstellung der Vorrichtungsteile beim Durchziehvorgang.
Der Durchziehstempel 1 ist hierbei bereits unter Aufweitung des Vorloches 18 in
den äußeren Bohrungsabschnitt 13 der Matrizenbohrung 10 eingedrungen und hat bereits
das Material des zu bildenden Kragens 19 unter Einwirkung der Ziehringkante 16 in
den
äußeren Bohrungsabschnitt 13 eingezogen. Der Prägestempel befindet
sich noch nicht in Kontakt mit dem Blech 17.
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Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Zwischenstellung der Vorrichtungsteile,
in welcher der Durchziehstempel t nunmehr unter voller Ausbildung des Kragens 19
das Vorloch duzchstochen hat. Der Kragen liegt mit seiner Außenfläche 20 der Zylinderwandung
des Bohrungsabschnittes 13 an und sitzt mit seiner unteren Stirnfläche 21 der Ringschulter
15 auf, so daß eine weitere Ziehmitnahme des Bleches in die Matrizenbohrung 10 hinein
bei Fortsetzung der Abwärtshubbewegung des Durchziehstempels 1 ausgeschlossen ist.
Die Ringschneide 7 des Prägestempels 3 hat sich an die obere Fläche des Bleches
17 angelegt.
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Fig. 5 7eigt die Vorrichtungsteile am Ende des Arbeitshubes der Stempel
1 und 3. Die Ringschneide 7 und der Vorsprung 5 des Prägestempels sind in das Blech
17 eingedrungen und haben dieses in die Vertiefung 9 der Matrize eingedrückt. Bei
diesem Ringkerbvorgang wurde gleichzeitig Blechmaterial teils radial einwärts und
teils der Durchzugsrichtung entgegengerichtet verdrängt, wodurch in der Zentralvertiefung
6 des Prägestempels 3 der Ringwulst 22 entstanden ist. Die Fläche 4 des Prägestempels
3 und die Fläche 8 der Matrize 2 liegen den beiden planparallelen Flächen des Bleches
17 an. Der Ringwulst 22 steht über die obere Fläche des Bleches 17 vor.
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Zur Entformung des Blechdurchzuges wird nunmehr zunächst der Durchziehstempel
1 gezogen, wobei der Prägestempel 3 als Abstreifer dient. Der entformte fertige
Blechdurchzug ist in Fig. 6 zwischen den voll auseinandergefahrenen Vorrichtungsteilen
dargestellt. Wie ersichtlich ist,
wird der über die Blechfläche
vorstehende Ringwulst 22 von einer konzentrischen Ringkerbe 23 umgeben. Zur Fertigstellung
des Blechdurchzuges wird nur noch in den Kragen 19 in an sich bekannter Weise Muttergewinde
eingeschnitten.
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In Fig. 7 ist in den Blechdurchzug eine Maschinenschraube 24 unter
Zwischenlage eines Dichtungsringes 25 eingeschraubt. Der Dichtungsring 25 ist zwischen
dem Sechskantkopf 26 der Maschinenschraube 24 und dem Blech 17 eingespannt, wobei
der Dichtungsring infolge des Ringwulstes 22 und der Ringkerbe 23 eine erhebliche
Deformation erfahren hat. Hierdurch kommt es zu einer vollständigen Abdichtung der
Schraubverbindung, sowohl gegenüber Gasen als auch gegenüber Flüssigkeiten.
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Bei der Ausbildung der Vorrichtung ist es nicht erforderlich, daß
der Durchziehstempel 1 im Prägestempel 3 axial verschiebbar angeordnet wird, wie
weiter vorn erwähnt wurde. Durchziehstempel 1 und Prägestempel 3 können auch fest
zueinander angeordnet sein, wenn lediglich der Durchziehstempel über den Prägestempel
vorsteht, um bei der gemeinsamen Hubbewegung zunächst den Kragendurchzug vorzunehmen,
bevor der Prägestempel wirksam wird. Eine geeignete Abstreiferanordnung kann außerhalb
des Prägestempels angeordnet sein
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