DE3506220A1

DE3506220A1 - Verfahren zum herstellen von rohren mit dickwandigen enden durch kaltumformen eines rohrfoermigen rohlings

Info

Publication number: DE3506220A1
Application number: DE19853506220
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. Frielingsdorf; Paul 5501 Kasel Moeser; Helmut Dipl.-Ing. 5204 Lohmar Riemscheid; Engelbert Dipl.-Ing. 5207 Ruppichteroth Schwarz; Dietfried 5501 Gusterath Tresser
Original assignee: Laeis 5500 Trier GmbH; Laeis GmbH; Uni Cardan AG
Current assignee: UNI-CARDAN AG, 5200 SIEGBURG, DE
Priority date: 1985-02-22
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1986-08-28
Also published as: IT8523107A0; GB2171350B; JPS61245914A; FR2577827A1; GB2171350A; IT1186402B; GB8604103D0

Description

5583z

85.LW.128

Dicke-Dünne-Wand

Laeis GmbH, Trier

UNI-CARDAN Aktiengesellschaft, Sieqburg

Verfahren zum Herstellen von Rohren mit dickwandigen Enden durch Kaltumformen eines rohrförmigen Rohlings. ,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Rohren mit dickwandigen Enden durch Kaltumformen eines rohrförmigen Rohlings.

Rohre der vorgenannten Art finden beispielsweise als Gelenkweilen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen Anwendung. So wurde bereits in der DE-PS 30 09 277 eine Gelenkwelle vorgeschlagen, bei welcher der mittlere Bereich des Rohres mindestens zwei Stufen aufweist, deren Wandstärken derart bemessen sind, daß alle Rohrquerschnitte die ♦ gleiche mechanische Festigkeit haben.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art geht aus der FR-PS 25 34 159 hervor. Dort wird ein Hohlteil mit konstantem Außendurchmesser durch Kaltziehen in einer Richtung hergestellt. Ausgangspunkt ist ein reduziertes und ein verdicktes Ende, welches später mechanische bearbeitet bzw. durch ein- oder mehrmaliges Pressen nach innen umgeklappt werden muH. Es lassen sich mit diesem Verfahren keine beidseitigen Endenreduzierungen oder gar - Aufweitungen erzielen. Wenn überhaupt, muß hierfür eine Sondermaschine eingesetzt werden.

Aus der DE-PS 30 21 481 ist ein spezielles Ziehverfahren bekanntgeworden, das sich wirtschaftlich nur in Röhrenwerken auf speziellen Ziehmaschinen betreiben läßt. Mit diesem bekannten Verfahren lassen sich zwar Verdickungen der Rohrwände sowohl nach innen als auch nach außen an jeder beliebigen Stelle herstellen, jedoch bezogen auf das gewünschte Werkstück ist die richtige Lage nochmals abhängig von einem entsprechend akuraten Ablängen, was z.B. besondere Meßmethoden erfordert. Mit diesem Verfahren lassen sich weder Endenaufweitungen noch -reduzierungen erzielen. $

Zum Herstellen von Rohren mit verdickten Enden ist aus der DE-PS 28 12 803 ein Warmstauchen und Reduzieren der Rohrenden bekanntgeworden. Durch die Warmumformung fällt nicht nur Zunder an sondern es ist auch ein nachteiliges Gefüge vorhanden. Außerdem sind die Kosten zum Betreiben eines solchen Verfahrens erheblich hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, durch das Hohlkörper, insbesondere zu Zwecken der Drehmomentübertragung bei Kraftfahrzeugen dienende und der Leichtbauweise entgegenkommende Gelenkwelleawirtschaf tuch und maßgenau mit an den stark beanspruchten Rohrenden verdickten Wandteilen kalt umgeformt werden können und insgesamt eine Verfestigung des Ausgangsmaterials durch Kaltverformung erzielt werden kann. Ferner soll das Verfahren auf serienmäßigen Rohrendumformmaschinen durchgeführt werden, so daß auf den Einsatz von teuren Sonder- und Einzelmaschinen verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die dickwandigen Rohrenden in der Wanddicke des Rohlings belassen werden und daß der dazwischenliegende mittlere bzw. einseitig angrenzende dünnwandige Rohrteil durch Abstrecken erzeugt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit der Weg verfolgt, den dickwandigen Querschnitt in das Ausgangsteil zu legen und z.B. durch Abstrecken und Reduzieren, d.h. materialveriust- und nacharbeitsfrei die dünneren Zonen oder anderen Querschnitte herzustellen. Dabei wird bei beidseitig verdickten Rohrenden ein Reststück mit Ausgangswandstärke nicht vom Abstreckreduziervorgang erfaßt, während bei einendig verdicktem Rohrende das gesamte Reststück des Rohrs abgestreckt wird. Das oder die Rohrenden lassen sich dabei nicht nur im Durchmesser reduzieren, sondern erforderlichenfalls auch auf einen gegenüber dem Außendurchmesser des dünnwandigen Rohrteils größeren Außendurchmesser aufweiten. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich mithin bei der Herstellung von Rohren mit dickwandigen Endteilen eine erhebliche Einsparung an Kosten, alleine schon durch die Materialersparnis sowie auch eine erhebliche Festigkeitssteigerung im abgestreckten und endenumgeformten Bereich, und dies durch Einsatz von herkömmlichen Rohrumformmaschinen.

Für die Erfindung ist somit wesentlich, daß ausgehend von einem einfachen hohlkörperförmigen Werkstück maßgenau die vielfältigsten Werkstückformen hergestellt werden können, wobei bei entsprechend

exakt vorbestimmten Rohlingen jegliche weitere Bearbeitung eingespart werden kann. Erforderlichenfalls ist lediglich an den Stirnseiten aufgrund divergierender Werkstückmassen überschüssiges Material abzustechen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines Ablaufplanes in den Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:

Fig. 1 das Reduzieren des ersten Rohrendes,

Fig. 2 den Vorgang des Profilierens des ersten Rohrendes,

Fig. 3 einen ersten Abstreckvorgang zum Herstellen des mittleren

dünnwandigen Rohrteils,

Fig.4 einen zweiten Abstreckvorgang zum weiteren Reduzieren des

mittleren dünnwandigen Rohrteils,

Fig. 5 eine Anordnung nach dem Fertigstellen des ersten Rohrendes,

Fig. 6 das Reduzieren des zweiten Rohrendes, ,

Fig. 7 ein alternatives Aufweiten des zweiten Rohrendes,

Fig. 8 ein weiteres Reduzieren des zweiten Rohrendes,

Fig. 9 den Vorgang beim Kalibrieren des Rohres,

Fig. 10 den Vorgang beim Profilieren des zweiten Rohrendes und

Fig. 11 den Vorgang beim Aufweiten des zuvor reduzierten Rohr-

u. 12 endes.

In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Kaltumformen eines rohrförmigen Rohlings zu einem Rohr 1 nur schematisch dargestellt. Jeweils oberhalb einer Mittellinie 2 der Vorrichtung sind die Bauelemente der Vorrichtung und der Rohling bzw. das Rohr selbst in der Ausgangsposition bzw. vor der Umformung dargestellt, während jeweils unterhalb der Mittellinie 2 die Vorrichtung in ihrer Lage nach dem Umformen und damit das Rohr ebenfalls nach dem Umformen dargestellt sind.

In Fig. 1 ist der Rohling bzw. das Rohr 1 in einem Spannbackensatz 3 einer im einzelnen nicht näher dargestellten Spannzange

befestigt. Ein Umformwerkzeug 4 kann aus der oberhalb der Mittellinie 2 liegenden Stellung in die unterhalb der Mittellinie 2 liegende Stellung entsprechend der Pfeilangabe verstellt werden- Innerhalb des Umformwerkzeugs 4 ist ein Kalibrierdorn 5 eingesetzt, der unter der Wirkung einer Feder 6 steht. Auf der dem Kalibrierdorn S abgewandten Seite kann von der anderen Seite des Rohres 1 her ein Abstreckdorn 7 eingefahren werden. Der Abstreckdorn 7 ist zwar bereits in den Rohling eingefädelt, hat jedoch seine endgültige Position noch nicht erreicht. . ^;

Wenn das Umformwerkzeug 4 z.B. durch einen nicht dargestellten Arbeitszylinder auf das auf der rechten Seite der Zeichnung liegende Rohrende aufgefahren wird, findet eine Umformung statt, wobei die Außengeometrie des Rohrendes derjenigen des Uniformwerkzeuges und die Innengeometrie des Rohlings derjenigen des Kalibrierdornes 5 entspricht, was den zylindrischen Bereich der Umformung anbelangt.

Nach diesem Endenreduzieren verbleibt das Rohr 1 in der Spannung des Spannbackensatzes 3, wobei mit einem Profilierwerkzeug 8 (Fig. 2) durch Verfahren in der angegebenen Pfeilrichtung das in Fig. 1 reduzierte Rohrende profiliert, z.B. mit einer Kerbverzahnung versehen werden kann, die später zur übertragung eines Drehmomentes eingesetzt werden kann. Es versteht sich, daß durch ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug auch eine Innenverzahnung des reduzierten Rohrendes vorgenommen werden kann.

In Fig. 3 wird der Abstreckdorn 7 gegen eine am übergang zum reduzierten Rohrende befindliche, innere Schulter des Rohres 1 gefahren. Die Anordnung aus Rohr 1 und Abstreckdorn 7 wird schließlich gegen die Spannbacken 3 als Festanschlag verschoben, worauf die Spannbacken 3 geschlossen werden. Ein Streckwerkzeug 9 wird entlang dem

Rohr 1 verschoben und streckt dabei das Material um einen bestimmten Bettag ab, so daß im mittleren bzw. angrenzenden Rohrteil eine dünnere Wand entsteht und im Endenbereich des Rohrs 1 die Ausgangswand belassen wird.

Um sicherzustellen, daß das Rohr 1 beim Rückzug des Streckwerkzeuges 9 auf dem Abstreckdorn 7 haften bleibt, ist ein Gegenhalter 11 vorgesehen.

In Fig. 4 ist ein weiterer Abstreckvorgang dargestellt. Das Abstrecken erfolgt hier mittels eines zweiten Streckwerkzeuges 12 analog der Vorgehensweise in Fig. 3 und ist stellvertretend für alle weiteren denkbaren Abstreckoperationen zu sehen.

In Fig. 5 ist das Herausziehen des Abstreckdornes 7 gezeigt. Dazu werden die Spannbacken 3 leicht geöffnet, so daß der Abstreckdorn 7 ungehindert zurückgezogen werden kann, wobei die Spannbacken 3 jedoch als Abstreifer für das Rohr 1 wirken. Damit das Rohr 1 in der Arbeitslinie bleibt, ist eine prismatische Aufnahme 13 vorgesehen, die von unten in die Arbeitslinie eingefahren wird, bevor der Abstreckdorn 7 herausgezogen wird.

In den Figuren 6 bis 10 sind das zusätzliche Umfonmen des zweiten Rohrendes und weitere Arbeitsvorgänge dargestellt. Zum Umformen des zweiten Rohrendes wird in Fig. 6 zweckmäßigerweise das halbgefertigte Rohr 1 nach Drehung um 180° der Maschine neu zugeführt, da noch eine ganze Reihe Bearbeitungsstufen anschließend folgen können. Mit einem Klemmdorn 14 wird das Rohr 1 schließlich mit dem nach außen verdickten Ende in Arbeitsposition gebracht. Mittels eines Reduzierwerkzeuges 15 und eines einliegenden Kalibrierdorns 16 wird ein

maßgenaues Reduzieren des Endendurchmessers erzielt, und zwar passend zum Durchmesser des abstreckreduzierten mittleren Rohrteils.

Alternativ zu dem in Fig. 6 dargestellten Reduzieren des zweiten Rohrendes kann ein Aufweiten dieses Rohrendes durchgeführt werden, und zwar, wie in Fig. 7 gezeigt, mittels eines Aufweitdorns 17 und eines über Federn 18 voreilenden Außenwerkzeugs 19.

In Fig. 8 ist gezeigt, wie mittels eines weiteren Umformwerkzeuges 21 das zweite Rohrende weiter reduziert werden kann. Bei Verwendung des Umformwerkzeugs 4 und des Kalibrierdorns 5 gemäß Fig. 1 kann die Reduzierung exakt auf die gleichen Abmessungen wie am ersten Rohrende vorgenommen werden.

Anstelle bzw. zusätzlich zu der Reduzierung gemäß Fig. 8 kann z.B. auch ein Kalibrieren gem. Fig. 9 vorgenommen werden, wobei das Rohr 1 mit einem Kalibrierwerkzeug 22 über die gesamte Länge des abgestreckten Durchmessers des Rohr 1 kalibriert wird.

In Fig. 10 erfolgt das Profilieren des zweiten Rohrendes mit Hilfe des bereits für das erste Rohrende verwendeten Profilierwerkzeugs 8.

In den Fig. 11 und 12 ist schließlich noch dargestellt, wie ein nach den Verfahrensschritten gemäß den Fig. 1 bis 3 hergestelltes Rohr 1 bis auf das reduzierte Rohrende an der rechten Seite auf dem ganzen übrigen Rohrteil abgestreckt worden ist. Zu diesem Zweck ist das Abstreckwerkzeug 9 über das linke Ende des Rohrs 1 verfahren worden.

Wie aus Fig. 12 ersichtlich, wird der Abstreckdorn 7 etwas zurückgezogen, wobei die leicht geöffneten Spannbacken 3 als Abstreifer wirken. Danach wird das Rohr 1 im abstreckreduziert.en Teil auf dem Dorn gespannt und das rechte verdickte Ende des Rohrs mit einem Innen- und Außenwerkzeug 23 gleichzeitig und kalibrierend aufgeweitet.

- Leerseite -

Claims

85.LW.128 Dicke-Dünne-Wand

Laeis GmbH, Trier

UNI-CARDAN Aktiengesellschaft, Siegburg

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Herstellen von Rohren mit dickwandigen Enden durch Kaltumformen eines rohrförmigen Rohlings, dadurch gekennzeichnet, daß die dickwandigen Rohrenden in der Wanddicke des Rohlings belassen und der dazwischenliegende mittlere bzw. angrenzende dünnwandige Rohrteil durch Abstrecken erzeugt werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von dem Rohling zunächst das eine dickwandige Rohrende in seinem Innen-.und Außendurchmesser reduziert und danach der mittlere dünnwandige bzw. angrenzende Rohrteil durch ein- oder mehrstufiges Abstrecken im Außendurchmesser reduziert wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß das zuvor reduzierte Rohrende nach der Abstreckoperation auf einen gegenüber dem Außendurchmesser des dünnwandigen Rohrteils größeren Außendurchmesser wieder aufgeweitet wird. (Fig. 11,12)

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das andere dickwandige Rohrende (Reststück) - gegebenenfalls nach Wenden um 180° - auf den Außendurchmesser des dünnwandigen Rohrteils reduziert wird (Fig. 6).

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, d adurch gekennzeichnet, daß das andere dickwandige Rohrende auf einem gegenüber dem Durchmesser des dünnwandigen Rohrteils größeren Außendurchmesser aufgeweitet wird (Fig 7).

6.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere dickwandige Rohrende in seinem Innen- und Außendurchmesser reduziert wird (Fig. 8).

7.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr über seine gesamte Länge, vorzugsweise die Länge des größten Durchmessers kalibriert wird (Fig. 9)

8.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dickwandigen Rohrenden im Innen- und/oder Außendurchmesser profiliert, z.B. mit ^s einer Kerbverzahnung, versehen werden (Fig. 2 und 10).