DE3045152A1

DE3045152A1 - Zwischenform fuer eine sechskantschraube oder -mutter mit auflagebund

Info

Publication number: DE3045152A1
Application number: DE19803045152
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. DDR 9061 Karl-Marx-Stadt Pöppl; Helmut Dipl.-Ing. Röder; Michael DDR 9044 Karl-Marx-Stadt Winkler
Original assignee: WAELZLAGER NORMTEILE VEB
Current assignee: WAELZLAGER NORMTEILE VEB
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1980-11-29
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DD150701A1; GB2073076A; JPS56154242A

Description

Zwischenform für eine Sechskantschraube oder -mutter mit Auflagebund

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwischenform zur Weiterverarbeitung zu einer Sechskantschraube oder -mutter mit Auflagebund, insbesondere Flanschschraube, einschließlich des Formwerkzeuges zur Herstellung der Endform.

Es ist bekannt, bei Flanschschrauben den Sechskantkopf mit Flansch, ausgehend von einer zylindrischen Zwischenform durch Stauchen zu erzeugen (Michler, K. V/·: Vifirtschaftliche Fertigung von Schrauben, Draht, Coburg 23 (1972) 5 S. 250 - 253). Die zylindrische Zwischenform, aus der der Flanschschraubenkopf gestaucht wird, besitzt einen etwas kleineren Durchmesser als die zu stauchende Schlüsselweite. Für eine gute Ausformung des Sechskantes sind beim Stauchen äußerst hohe bezogene Kräfte erforderlich. Die hohen bezogenen Kräfte bewirken, daß die beanspruchten Werkzeugelemente bereits nach kurzer Verwendung unbrauchbar werden· Bei nicht genügend hohen bezogenen Kräften werden die Sechskantecken nur ungenügend ausgeformt· Dadurch kommt es zu einer Herabsetzung des möglichen Anzugsdrehmomentes. Außerdem stellen die ungenügend ausgeformten Sechskantecken eine Unfallquelle dar, da der Schraubenschlüssel leicht abrutschen kann.

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Nach anderen "bekannten Verfahren wird, ausgehend von zylindrischen Zv/ischenformen, das Sechskant in einer zusätzlichen Stufe durch Reduzieren oder Stauchen vorgeformt und in einer weiteren Stufe die Endform durch Stauchen des Sechskantes und des Flansches fertiggeformt. (Sieber, K.: Grundlagen für den Entwurf von Werkzeugsätzen zum Kaltpressen von Formteilen, vorzugsweise auf Mehrstufenpressen, Draht, Coburg 17 (1966) 4 S. 196 - 205). Außer der Notwendigkeit einer zusätzlichen Umformstufe und der lagegesicherten Übergabe von der Vor- zur Fertigformung des Sechskantes liegen hier die gleichen Nachteile wie beim Stauchen von Flanschschrauben aus einer zylindrischen Zwischenform in einer Umformstufe vor.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, Planschschraubenköpfe durch Fließpressen aus einer zylindrischen Zwischenform, deren Durchmesser gleich dem Flanschdurchmesser ist, zu erzeugen (DE-PS 1022 882). Nachteil dieses Verfahrens ist eine starke Gratbildung an der Auflagefläche des Flansches und das Einziehen des Schraubenschaftes in den Flanschschraubenkopf, welches zu einer Ringfalte am übergang vom Schaft zum Flansch führt· Die Ringfalte mindert die Verwendungseigenschaften der Flanschschraube. Außerdem wurde vorgeschlagen, ausgehend von einer zylindrischen Zwischenform mittels eines Hohlstempels, der einen Einlaufkegel besitzt, Schraubenköpfe und Muttern mit Auflagebund mit konvexen und konkaven Bögen anstelle des Sechskantes herzustellen (DE-OS 1625 467, D3-AS 1728 574). Für die Herstellung von Sechskantschrauben mit Auflagebund ist dieses Verfahren nicht anwendbar.

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Bs ist das Ziel der Erfindung, Flanschschrauben oder -muttern mit scharfkantig geformten Sechskantecken ohne Anwendung zusätzlicher Umformstufen mi± relativ geringen bezogenen Umformkräften herzustellen·

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer für die Umformung zum Sechskant mit Auflagebund notwendigen Zwischenform und eines für deren Weiterverarbeitung geeigneten Formwerkzeuges in Abhängigkeit der geometrischen Gestaltung und der Abmessungen der Zwischenform von der Endform.

Die technischen Ursachen der Mangel ungenügend ausgeformter Sechskantecken der beschriebenen bekannten Lösungen sind in den beim Stauchen bzw. Formpressen kreis zylindrischer Zwischenformen in Sechskante vorliegenden Fließbedingungen und Spannungszuständen begründet. Je geringer die bezogenen Umformkräfte sind, um so weniger scharfkantig werden die Ecken ausgeformt. Je höher die bezogenen Umformkräfte sind, um so geringer sind die Werkzeugstandmengen·

Sei der bekannten Lösung "Fließpressen des Flanschschraubenkopfes" ist das Überschreiten der Verfahrensgrenzen notwendig. Darin liegt die technische Ursache der starken Gratbildung und des Einziehens des Schraubenschaftes in den Flanschschraubenkopf (Trichterbildung) begründet, wodurch eine Hingfalte entsteht, die die Verwendungseigenschaften der Flanschschraube herabsetzt.

Die Nichtanwendbarkeit der Herstellung von Sechskantschrauben mit Auflagebund nach der DE-OS 1625 467 liegt in der anders gestalteten Schraubenkopfform begründet.

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Der Versuch, Sechskantschrauben nach diesem Verfahren herzustellen, führt zu ungewollten Deformationserscheinungen (Überlappungen, Risse, Grat). Das Wesen der Erfindung besteht in der geometrischen Gestaltung der Zwischenform als Kegelstumpf oder einschaliger Rotationshyperboloid, der eine in Richtung zur späteren Auflagefläche der Endform ständige Durchmesservergrößerung bis zum maximalen Zwischenformdurchmesser aufweist. An den maximalen Zwischenformdurchmesser schließt sich eine kegelstumpfartige Schräge bis zum Erreichen einer Zwischenformhöhe an, wobei die Zwischenformhöhe kleiner als die Endformhöhe ist. Der Zwischenformdurchmesser der äußeren Stirnseite der Zwischenform entspricht oder zumindest annähernd dem Eckenmaß des fertig gepreßten Sechskantes. Das Formwerkzeug zur Weiterbearbeitung der Zwischenform zur Endform besteht bekannterweise aus Formstempel und Matrize. Der Formstempel weist einen einer Aussparung in der Matrize entsprechenden Ansatz auf, dessen Innenfläche in Richtung Sechskantfläche in Abhängigkeit von der Zwischenform als Übergangskegel ausgebildet ist. Der Kegelwinkel des Übergangskegels liegt vorwiegend in einem Bereich von 55 bis 80°.

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Die Erfindimg soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigen:

I¹Xg. 1 - das Formwerkzeug mit Ausgangsform vor dem Pressen der Zwischenform

Pig. 2 - das Formwerkzeug mit Zwischenform nach dem Pressen

Pig. 3 - das Formwerkzeug mit Zwischenform vor dem Fertigpressen

Fig. 4 - das Formwerkzeug mit Endform nach dem Fertigpressen

Eine in bekannter Weise durch Stauchen, Fließpressen oder Reduzieren erzeugte Ausgangsform 1 (Fig. 1) des Rohlings wird im ersten Verfahrensschritt des Umformprozesses durch den Arbeitshub eines Formstempels 2 und einer Matrize 3 so weit umgeformt, daß infolge der im Formstempel 2 und in der Matrize 3 eingearbeiteten Gravuren eine Zwischenform 4 entsteht (Fig. 2). Die geometrische Gestaltung der Zwischenform 4 ist Voraussetzung für die im folgenden Verfahrensschritt zu erzeugende Endform 5 (Fig. 4), die mittels Arbeitshub eines Formstempels 6 und einer Matrize 7 durch einen überlagerten Reduzier-Stauch-Vorgang erzielt wird. Merkmale der erfindungsgemäßen Zwischenform 4 bestehen darin, daß die geometrische Gestaltung derselben einem einschaligen Rotationshyperboloid entspricht, der eine in Richtung zum Schaft 8 des Schraubenbolzens ständige Durchmesservergrößerung aufweist. An den maximalen Zwischenformdurchmesser D2 der Zwischenform 4 schließt sich eine kegelstumpfartige Schräge 9 als Übergang zum Schaft 8 des Schraubenbolzens bzw. zu einem schaftseitigen Zwischenformdurchmesser D3 an.

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Der Zwischenformdurchmesser Di der Stirnseite 10 der Zwischenform 4 entspricht dem Eckenmaß des fertig gepreßten Sechskantes der Endform 5 der Flanschschraube und ist in Abhängigkeit von der Schlüsselweite S dimensioniert.

Für die Weiterverarbeitung der Zwischenform 4 im zweiten Verfahrensschritt ist der Formstempel 6 entsprechend einer in der Matrize 7 vorgesehenen Aussparung 11 mit einem Ansatz 12 versehen, der in die Aussparung 11 beim Preßvor^ang teilweise eindringt. In Abhängigkeit von der Zwischenform 4 ist die Innenfläche des Formstempels 6 in Richtung Sechskantfläche 13 als Übergangskegel 14 ausgebildet. Der Basisdurchmesser D₄ des Übergangskegels 14 ist in Abhängigkeit von der Schlüsselweite S dimensioniert. Der Kegelwinkel 0. des Übergangskegels 14 liegt vorwiegend in einem Bereich von 55 Ms 80°·

Entsprechend der Geometrie der Zwischenform 4 und der zu erreichenden Endform 5 sind Formstempel 2, 6 und Matrize 3, 7 ausgebildet. Die Abmessungen für diese Geometrie sind in Abhängigkeit von den Schraubenabmessungen festgelegt. Die für die Abmessungen der Endform 5 bedingten funktioneilen Zusammenhänge kommen in folgenden Beziehungen zum Ausdruck.

Dl, D₄ = f (s) D1 > S, D₄ > S D2 = f (DF, S) D2-C DF, D2 > S D3 = f (d, D2) D3 = d ... D2 Hz = f (H, d, (X) Hz < H R = f (D1, D2) R > 0,5 s

Das Ausstoßen der Zwischenform 4 und Endform 5 erfolgt durch an sich bekannte matrizen- und stempelseitige Ausstoßer 15, 16, 17.

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Die im Ausführungsbeispiel beschriebene geome.trische Gestaltung der Zwischenform 4 als einschaliger Rotationshyperboloid ist bei kleinen Kopfhöhen auch als
Kegelstumpf möglich.

Die für die Planschschraube gemäß Ausführungsbeispiel beschriebene Ausbildung der Zwischenform und des Formwerkzeuges ist analog auch für die Herstellung einer Planschmutter zutreffend.

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Claims

Patentanspruch

ί 1.j Zwischenform für eine Sechskantschraube oder -mutter mit Auflagebund, aus der in der folgenden Bearbeitungsstufe die Endform der Schraube oder Mutter entsteht, gekennzeichnet durch die geometrische Form eines Kegelstumpfes oder einschaligen Rotationshyperboloids, der eine in Richtung zur späteren Auflagefläche der Endform (5) ständige Durchmesservergrößerung bis zum maximalen Zwischenformdurchmesser (D2) aufweist, an den sich eine kegelstumpfartige Schräge (9) bis zum Erreichen einer Zwischenformhöhe (Hz) anschließt, die kleiner als die Endformhöhe (H) ist, wobei der Zwischenformdurchmesser (D-]) der äußeren Stirnseite (10) der Zwischenform (4) dem Eckenmaß des fertig gepreßten Sechskantes oder annähernd diesem entspricht.
2. Formwerkzeug, bestehend aus !formstempel und Matrize, zur Weiterbearbeitung der Zwischenform nach Anspruch 1, wobei der Formstempel entsprechend einer Aussparung in der Matrize einen Ansatz aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Ansatzes (12) des Formstempels (6) in Richtung Sechskantfläche (13) in Abhängigkeit von der Zwischenform (4) als tibergangskegel (14) ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel (C^) des Übergangskegels (14) vorwiegend in einem Bereich von 55 bis 80° liegt.

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