DE29601019U1 - Device for deforming hollow profile workpieces - Google Patents
Device for deforming hollow profile workpiecesInfo
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Description
96BO 100IDEG96BO 100IDEG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus EP-A-O 616 858.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1. Such a device is known from EP-A-0 616 858.
Es ist bekannt, Hohlprofil-Werkstücke umzuformen, indem die Werkstücke in eine Preßform mit einer Innenkontur eingelegt werden, die der zu erzeugenden Form des Werkstücks entspricht. Mit einem Druck erzeugenden System, beispielsweise einem Druckzylinder, wird dann Öl oder eine Wasser-Öl-Emulsion unter hohem Druck in das Werkstück eingepreßt. Bei ausreichend hohem Druck erreicht man dann durch Anlegen der Werkstoffwandung an die Innenkontur der Preßform die gewünschte Umformung. Die Verwendung flüssiger oder auch gasförmiger Druckmedien bringt jedoch Abdichtungsprobleme mit sich, weil die Hohlprofil-Werkstücke, beispielsweise Aluminium-Hohlprofile, Toleranzen haben, so daß eine ständige Anpassung des Dichtbereichs zur Preßform erforderlich ist. Flexible Dichtungen sind bei sehr hohen Drücken kaum brauchbar, insbesondere dann, wenn höhere Temperaturen auftreten. Darüber hinaus fordert der offene Umgang mit Öl auch aus umweltrechtlicher Sicht hohe Aufwendungen.It is known to form hollow profile workpieces by placing the workpieces in a press mold with an inner contour that corresponds to the shape of the workpiece to be created. Oil or a water-oil emulsion is then pressed into the workpiece under high pressure using a pressure-generating system, for example a pressure cylinder. If the pressure is sufficiently high, the desired deformation is achieved by placing the material wall against the inner contour of the press mold. However, the use of liquid or gaseous pressure media causes sealing problems because the hollow profile workpieces, for example aluminum hollow profiles, have tolerances, so that the sealing area to the press mold must be constantly adjusted. Flexible seals are hardly usable at very high pressures, especially when higher temperatures occur. In addition, the open handling of oil also requires high costs from an environmental point of view.
Aus der obengenannten EP-A-O 616 858 ist es bekannt, als Druckmedium, nachfolgend auch Umformmaterial genannt, Feststoffteile, beispielsweise Sand oder kleine Kugeln zu verwenden. Damit wird es möglich, die Umformung der Werkstücke bei wesentlich höheren Temperaturen als bei Verwendung von Öl durchzuführen und mit niedrigeren Drücken zu arbeiten. Bei der bekannten Vorrichtung erfolgt die Zufuhr des Umformmaterials mittels eines Druckzylinders oder auch unter Schwerkrafteinfluß, wobei das Material von derFrom the above-mentioned EP-A-O 616 858 it is known to use solid parts, such as sand or small balls, as a pressure medium, hereinafter also referred to as forming material. This makes it possible to carry out the forming of the workpieces at significantly higher temperatures than when using oil and to work with lower pressures. In the known device, the forming material is fed by means of a pressure cylinder or under the influence of gravity, whereby the material is drawn from the
dem Dorn gegenüberliegenden Seite in das Werkstück eingeführt wird.is inserted into the workpiece on the side opposite the mandrel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung im Hinblick auf bessere Verf&ogr;rmungsergebnisse bei den Werkstücken sowie eine einfachere und weniger aufwendige Konstruktion der Vorrichtung sowie kürzere Taktzeiten weiterzubilden. Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.The invention is based on the object of further developing the known device with regard to better deformation results for the workpieces as well as a simpler and less complex construction of the device and shorter cycle times. The solution to the problem is specified in claim 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So hat zweckmäßig das Einpreßende des Doms die Form eines Kegels, wobei die Auslauföffnungen für das Umformmaterial dicht vor dem Kegel angeordnet sind. Sie liegen daher außerhalb des Verformungsbereichs des Werkstücks, so daß kein Verstopfen der Offnungen auftreten kann.Further developments of the invention are the subject of the subclaims. The pressing end of the mandrel is expediently in the shape of a cone, with the outlet openings for the forming material being arranged close to the cone. They are therefore located outside the deformation area of the workpiece, so that the openings cannot become blocked.
Zur Verformung eines rohrförmigen Werkstücks mit Kreisquerschnitt oder auch einem anderen Querschnitt, beispielsweise ovalem Querschnitt, wird zweckmäßig zum Verschließen des Werkstücks am unteren Ende von unten ein dichtend in das Werkstück passender Stab, der auch ein Rohr sein kann, so weit eingeführt, daß sich das vordere Ende des Stabs am Ende des Verformungsbereichs befindet. Das Umformmaterial erhält dadurch ein sicheres Widerlager und kann nicht aus dem Werkstück austreten. Eine andere Möglichkeit zum Verschließen eines rohrförmigen Werkstücks besteht darin, am unteren Ende von unten her einen Stab in das Werkstück einzuführen, der am oberen Ende zwischen zwei beabstandeten Platten einen abgedichtet angeordneten Kragen aus elastischem Material aufweist. Der Kragen liegt dichtend an der Innenwand des Werkstücks am Ende des Werkstück-Verformungsbereichs an. Zweckmäßig kann der Kragen über eine durch den Stab führende Bohrung oder das Innere eines rohrförmigen Stabs mittels eines Fluids aufgeweitet werden. Als Fluid verwendet man vorzugsweise Druckluft.To deform a tubular workpiece with a circular cross-section or another cross-section, for example an oval cross-section, a rod that fits tightly into the workpiece at the lower end, which can also be a tube, is inserted so far that the front end of the rod is at the end of the deformation area. The forming material is thus given a secure abutment and cannot escape from the workpiece. Another option for closing a tubular workpiece is to insert a rod into the workpiece at the lower end from below, which has a collar made of elastic material arranged in a sealed manner at the upper end between two spaced-apart plates. The collar lies tightly against the inner wall of the workpiece at the end of the workpiece deformation area. The collar can be expanded using a fluid via a hole leading through the rod or the inside of a tubular rod. Compressed air is preferably used as the fluid.
Um zu vermeiden, daß bei der Verformung des Werkstücks eine Wanddickenverringerung auftritt, wird mit Vorteil eine Vorrichtung zum Stauchen des Werkstücks währendIn order to avoid a reduction in wall thickness during the deformation of the workpiece, it is advantageous to use a device for compressing the workpiece during
des Preßvorgangs vorgesehen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Werkstück von oben her während des Preßvorgangs in Richtung der Dornbewegung in die Form eingepreßt wird.of the pressing process. This can be done, for example, by pressing the workpiece into the mold from above during the pressing process in the direction of the mandrel movement.
Das Umformmaterial ist zweckmäßig ein feinkörniger Sand.The forming material is preferably a fine-grained sand.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 die Schnittansicht einer Verformungseinrichtung nach der Erfindung mit eingelegtem Hohlprofil-WerkstückThe invention is described below using an embodiment shown in the drawings.
Fig. 1 shows a sectional view of a forming device according to the invention with an inserted hollow profile workpiece
vor Beginn der Verformung,
Fig. 2 die Schnittansicht entsprechend Fig. 1 nach Einfüllen des Verformungsmaterials und vor Beginn derbefore the deformation begins,
Fig. 2 the sectional view according to Fig. 1 after filling the deformation material and before starting the
Verformung,
Fig. 3 die Schnittansicht entsprechend Fig. 1 und 2 nachDeformation,
Fig. 3 the sectional view corresponding to Fig. 1 and 2 after
teilweiser Verformung des Werkstücks, Fig. 4 die Schnittansicht entsprechend Fig. 3 nach Zurückziehen des Doms und Auffüllen despartial deformation of the workpiece, Fig. 4 the sectional view corresponding to Fig. 3 after retraction of the mandrel and filling of the
Verformmaterials,
Fig. 5 die Schnittansicht gemäß Fig. 4 nach vollständigerforming material,
Fig. 5 the sectional view according to Fig. 4 after complete
Verformung des Werkstücks und Fig. 6 die Schnittansicht entsprechend Fig. 5 nach Zurückziehen des Doms.Deformation of the workpiece and Fig. 6 the sectional view corresponding to Fig. 5 after retraction of the mandrel.
Das zu verformende Werkstück, das bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel ein Aluminiumrohr 11 mit Kreisquerschnitt ist, liegt in einer geteilten Preßform 12 mit zwei Kavitäten 13, 14, die der zu erzeugenden Form des Werkstücks 11 entsprechen. Heizplatten oder -bänder 16 erzeugen und halten die gewünschte Preßformtemperatur, um das Werkstück 11 zu erwärmen bzw. die Temperatur des vorher erwärmten Werkstücks zu halten. Bei der Verformung von Aluminium liegt die Temperatur zweckmäßigThe workpiece to be deformed, which in the embodiment shown in the drawings is an aluminum tube 11 with a circular cross-section, lies in a divided mold 12 with two cavities 13, 14 that correspond to the shape of the workpiece 11 to be produced. Heating plates or bands 16 generate and maintain the desired mold temperature in order to heat the workpiece 11 or to maintain the temperature of the previously heated workpiece. When deforming aluminum, the temperature is expediently
oberhalb von 2000C. Von oben ragt ein Dorn 18 durch eine Hülse 20 und ein Drückelement 22 in das Werkstück 11 hinein. Der Dorn ist verdrehungssicher in der Hülse 20 gelagert. Weitere Führungen für den Dorn 18, beispielsweise in Form eines Führungsrohrs im Werkstück 11, sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Der Dorn 18 kann mittels eines nicht dargestellten Hydraulikantriebs in das Werkstück 11 hineingeführt und zurückgezogen werden. Dabei kann die Position des Doms 18 mittels einer elektronischen Steuerung (nicht gezeigt) der Hydraulikvorriehtung genau eingestellt werden. Gleiches gilt für die Geschwindigkeit beim Vorschub des Doms sowie beim Zurückziehen.above 200 0 C. A mandrel 18 projects from above through a sleeve 20 and a pressing element 22 into the workpiece 11. The mandrel is mounted in the sleeve 20 so that it cannot twist. For the sake of simplicity, further guides for the mandrel 18, for example in the form of a guide tube in the workpiece 11, are not shown. The mandrel 18 can be guided into and retracted from the workpiece 11 by means of a hydraulic drive (not shown). The position of the mandrel 18 can be precisely adjusted by means of an electronic control (not shown) of the hydraulic device. The same applies to the speed at which the mandrel is fed forward and retracted.
Die Hülse 20 und das Drückelement 22 sind in einem Gehäuse 24 mit einer Endplatte 26 verschiebbar gelagert. Dadurch kann das Werkstück 11 während des Umformens gestaucht werden, wie noch näher erläutert werden soll. Das Verschieben der Hülse 20 und damit des Druckelements 22 erfolgt ebenfalls mit Hilfe einer nicht dargestellten Hydraulikvorrichtung.The sleeve 20 and the pressure element 22 are slidably mounted in a housing 24 with an end plate 26. This allows the workpiece 11 to be compressed during the forming process, as will be explained in more detail. The displacement of the sleeve 20 and thus of the pressure element 22 is also carried out with the aid of a hydraulic device (not shown).
Von unten ist in das Werkstück 11 ein mit einer Bohrung 28 versehener Stab 30 eingeführt, der am oberen, zum Dorn gerichteten Ende zwei beabstandete Platten 32, 34 besitzt. Zwischen den Platten 32, 34 ist abgedichtet ein Kragen 3 6 aus temperaturfestem, elastischem Material angeordnet. Durch die Bohrung 28 und Querbohrungen 3 8 am unteren Ende sowie 40 am oberen Ende kann der Kragen 36 mit Druckluft aufgeblasen werden, so daß er sich abdichtend an die Wand des Werkstücks 11 anlegt.A rod 30 provided with a bore 28 is inserted into the workpiece 11 from below, and has two spaced-apart plates 32, 34 at the upper end facing the mandrel. A collar 36 made of temperature-resistant, elastic material is arranged in a sealed manner between the plates 32, 34. The collar 36 can be inflated with compressed air through the bore 28 and cross bores 38 at the lower end and 40 at the upper end, so that it seals against the wall of the workpiece 11.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung gemäß Fig. 1 nach dem Einfüllen eines Umformmaterials 43 in Form von Sand, der schematisch gepunktet dargestellt ist. Das Einfüllen erfolgt von einem Trichter 42 am oberen Ende des Doms 18 durch eine zentrale Bohrung 44 des Doms 18 und Auslauf öffnungen, die in Form von Kanälen 46 von der zentralen Bohrung 44 schräg nach unten zum Außenumfang des Doms 18 führen und dort dicht hinter einer kegeligen Spitze 48 des Doms 18 münden. Der Raum unterhalb des Doms wird vollständig mitFig. 2 shows the device according to Fig. 1 after filling in a forming material 43 in the form of sand, which is shown schematically in dotted lines. The filling takes place from a funnel 42 at the upper end of the dome 18 through a central hole 44 of the dome 18 and outlet openings, which lead in the form of channels 46 from the central hole 44 diagonally downwards to the outer circumference of the dome 18 and open there just behind a conical tip 48 of the dome 18. The space below the dome is completely filled with
Umformmaterial 43 gefüllt, wobei die Platten 32, 34 mit dem aufgeblasenen Kragen 36 das Werkstück 11 nach unten abdichten.Forming material 43 is filled, whereby the plates 32, 34 with the inflated collar 36 seal the workpiece 11 downwards.
Fig. 3 zeigt den ersten Verformungsschritt für das Werkstück 11. Der Dorn 18 ist mit seiner kegeligen Spitze in das Umformmaterial 43 eingepreßt worden und hat dabei die Werkstückwände in die Kavität 13 hineingedrückt und zur Anlage gebracht. Gleichzeitig ist mittels der Hülse 20 und des Drückelements 22 das Werkstück 11 in Richtung nach unten gestaucht worden, so daß sich im Bereich der Kavität 13 praktisch keine Verringerung der Wanddicke des Werkstücks ergibt.Fig. 3 shows the first deformation step for the workpiece 11. The mandrel 18 has been pressed with its conical tip into the forming material 43 and has thereby pressed the workpiece walls into the cavity 13 and brought them into contact. At the same time, the workpiece 11 has been compressed downwards by means of the sleeve 20 and the pressing element 22, so that there is practically no reduction in the wall thickness of the workpiece in the area of the cavity 13.
Fig. 4 zeigt den nächsten Bearbeitungsschritt. Der Dorn 18 ist aus seiner Position gemäß Fig. 3 nach oben zurückgeführt worden. Der dadurch entstehende freie Raum im Werkstück 11 ist mit Umformmaterial 43 ausgefüllt worden, das wiederum durch die zentrale Öffnung 44 und die Auslauf öffnungen 46 zugeführt worden ist. Anschließend wird gemäß Fig. 5 der Dorn 18 wiederum nach unten gepreßt, so daß das Umformmaterial das Werkstück in die Kavität 14 preßt und dort zur Anlage bringt. Wiederum ist gleichzeitig mittels der Hülse 20 und des Drückelements 22 das Werkstück 11 gestaucht worden, um eine Verringerung der Wandstärke im Bereich der Kavität 14 zu vermeiden.Fig. 4 shows the next processing step. The mandrel 18 has been moved back upwards from its position according to Fig. 3. The resulting free space in the workpiece 11 has been filled with forming material 43, which has again been fed through the central opening 44 and the outlet openings 46. Then, according to Fig. 5, the mandrel 18 is pressed downwards again so that the forming material presses the workpiece into the cavity 14 and brings it into contact there. At the same time, the workpiece 11 has again been compressed using the sleeve 20 and the pressing element 22 in order to avoid a reduction in the wall thickness in the area of the cavity 14.
Fig. 6 zeigt den Endzustand der Vorrichtung nach Zurückziehen des Doms 18. Der Kragen 36 ist entlüftet worden, und nach Zurückziehen des Stabes 30 kann kann das Umformmaterial 43 nach unten herausfallen. Anschließend wird die geteilte Form 12 geöffnet, und das Werkstück 11 kann entnommen werden.Fig. 6 shows the final state of the device after the mandrel 18 has been withdrawn. The collar 36 has been vented, and after the rod 30 has been withdrawn, the forming material 43 can fall out downwards. The split mold 12 is then opened and the workpiece 11 can be removed.
Ein neues Werkstück 11 kann dann sofort eingelegt werden, und ein neuer Zyklus beginnt, nachdem alle Teile wieder in die Position gemäß Fig. 2 gebracht worden sind und neues Umformmaterial 43 eingefüllt worden ist.A new workpiece 11 can then be inserted immediately and a new cycle begins after all parts have been returned to the position shown in Fig. 2 and new forming material 43 has been filled in.
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Effective date: 19970703 |
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