DE3935666A1 - Verfahren und vorrichtungen zur herstellung metallischer formteile durch blechumformung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metallischer Formteile durch Blechumformung, bei dem ein Ausgangswerkstück durch die Umformtechnik mit einer Umfangswand versehen wird, die zumindest einen axialen Abschnitt hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist praktischer Stand der Technik, topfförmige Formteile aus Blech durch die Umformtechnik herzustellen, wobei zum Beispiel ein Hohlkörper entsteht, dessen Umfangswand wenigstens einen axialen Umfangsabschnitt mit hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist. Hierbei wird in der Regel ein Blechzuschnitt durch Tiefziehen zu einem topfförmigen Hohlkörper ausgebildet. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß Spannungen und Toleranzen der Blechwand­ dicke im Walzmaterial sowie sich ändernde Zugkräfte aufgrund der Rückfederung einen Hohlkörper ergeben, der von der Werk­ zeugform abweicht und vor allem nicht genau zylindrisch ist. Die Herstellung von form- und paßgenauen topfförmigen Hohl­ körpern durch Abstreckziehen aus z. B. legierten Stahl­ blechen scheitert an hohen Verformungskräften, die zur Zer­ störung des Formteiles oder der Werkzeuge führen. Soll der Hohlkörper an seiner Umfangswand einen axialen Abschnitt hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweisen, dann muß bei den heute üblichen Verfahren der plastischen Verformung ein weiterer spanloser oder spangebender Arbeitsschritt, z. B. Abschneiden, Drehen oder Falzen, nachgeschaltet werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, das einleitend angeführte Verfahren so zu verbessern, daß es die Herstellung von Formteilen aus insbesondere auch hochfestem Blech­ material mit hoher Form- und Paßgenauigkeit bei verminderter Belastung der Formgebungswerkzeuge gestattet. Die Aufgabe be­ steht auch in der Schaffung wenigstens einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von dem einleitend angeführten Verfahren aus und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß das vor dem Entstehen der Umfangswand in einer Umformzone in einen plastischen Zustand gebrachte Blechmaterial umfangsmäßig stellenweise gestaucht und nachfolgend die gestauchten Stellen durch Einbringen in einen Spalt kalibriert werden und/oder daß die Umfangswand während oder nach ihrer Entstehung an mehreren Stellen entlang ihres Umfanges durch Prägen verformt wird, derart, daß im Bereich der Stauch- und/oder Prägestellen auf zumindest einer Wandseite der Umfangswand eine diskonti­ nuierliche oder kontinuierliche, die erwähnte Form- und Paß­ genauigkeit ergebende Zone aus Paßflächen ausgebildet wird.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens wird die Umfangs­ wand durch Tiefziehen hergestellt, wobei im Bereich der plastischen Umformzone umfangsmäßig unterschiedliche Axial­ druckkräfte auf das Blechmaterial ausgeübt werden, derart, daß beim Einziehen des Materials Stauchstellen entstehen und an dem so verformten Blechmaterial im Ziehspalt an den Stauch­ stellen wenigstens an deren einer Seite der entstehenden Umfangswand Paßflächen ausgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich können auf die Umfangswand während ihres Entstehens beim Eintreten des plastischen Teiles des Blechmaterials in den Ziehspalt an einer Mehrzahl von Umfangstellen ein- oder beid­ seitig entlang axialer Strecken radial wirkende Prägedruckkräfte ausgeübt werden , wobei die jeweils andere Seite gegen ein die Form- und Paßgenauigkeit dieser Wandseite bestimmendes Gegenwerkzeug gedrückt wird.

Nach diesem Verfahren lassen sich auch aus hochfesten und dickeren Metallblechen, insbesondere aus Chromnickel- Stahlblechen, in einem einzigen Arbeitsgang durch Tiefziehen gehäuseartige Formteile mit zylindrischer Umfangswand herstellen, wobei die Umfangswand an einer Wandseite oder an beiden Wandseiten Paßflächen aufweist, die bereits die angestrebte zylindrische Formgenauigkeit und im Durchmesser die angestrebte Paßgenauigkeit des Formteiles ergeben. Während sich die kalibrierten Stauchstellen überwiegend am freien Rand des umgeformten Ausgangswerkstückes befinden und für die Formgenauigkeit, aber auch für die Paßgenauigkeit sorgen, bewirken die Prägestellen außer der Form- und Paßgenauigkeit auf einfache Weise für eine hohe Zylindrizität der Umfangs­ wand des so hergestellten Formteiles, die sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der Umfangswand erstrecken kann. In vielen Fällen wird es ausreichen, daß die Stauch- und/oder Prägestellen der Umfangswand einen gewissen Abstand voneinander haben, so daß die erzeugten Paßflächen auf der betreffenden Seite der Umfangswand ebenfalls einen, wenn auch geringeren Abstand voneinander aufweisen. Auf diese Weise entsteht eine diskonti­ nuierliche Umfangszone aus Paßflächen. Die Stauch- und/oder Prägestellen können aber auch so nahe beieinander liegen, daß auf der betreffenden Seite der Umfangswand kein Abstand mehr zwischen den Paßflächenstellen gegeben ist, so daß eine kontinuierliche Umfangszone aus Paßflächen gebildet ist. Dies ist auf die Kraftverteilung in der Umfangswand während der einwirkenden Formungskraft zurückzuführen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Tiefziehwerkzeuge oder, wenn es sich um nichtzylindrische Formteile handelt, die entsprechenden Formpreßwerkzeuge, im Verhältnis erheblich geringer belastet werden im Vergleich zu dem Fall, wo der Zieh- bzw. Formspalt der Werkzeuge die Grundlage für die Form- und Paßgenauigkeit sein soll. Der betreffende Spalt kann nun ohne weiteres breiter sein, da die in Rede stehende Genauigkeit und Zylindrizität an der erzeugten Umfangswand nur durch punktuelle bzw. linienförmige Verformung der Umfangswand entsteht. Dadurch ist die Umformung von dickeren und festeren Stahlblechen wesentlich erleichtert und für die hier vorgesehenen Zwecke mit geringeren Kräften an den Werkzeugen durchführbar.

Auf diese Weise lassen sich u. a. hochgenaue Gehäuseteile für die Pumpenstufen vielstufiger Tauchpumpen der Kreisel­ pumpenbauart herstellen. Diese mußten bisher nach dem Tiefziehvorgang durch die erwähnten Arbeitsschritte am freien Rand der Gehäuseumfangswand hinsichtlich des Durchmessers und der Kreisform paßgenau gemacht werden. Bei Hochdrucktauch­ pumpen, bei denen die erwähnten Gehäuse wegen der Druck­ belastung und aus Stabilitätsgründen mit einem Mantelrohr versehen werden, war es notwendig, die Gehäuse für die Pumpenstufen im Gießverfahren herzustellen und danach span­ gebend nachzubearbeiten, um sie in dem Mantelrohr und aneinander zu fixieren. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Gehäuse für die Pumpenstufen nun materialsparend, spanlos und ohne Nacharbeit wesentlich kostengünstiger genau herstellen. Dies gilt auch für die Lagerbuchsen dieser Pumpen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus von einem Ziehstempel, einer Ziehmatrize mit dem Formloch und einem Niederhalter zum Festlegen des Ausgangs­ werkstückes auf der Matrize und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß der Niederhalter und/oder die Ziehmatrize jeweils auf der einander zugekehrten Seite radiale, nutartige Aus­ sparungen aufweist, die in den Innenrand des Niederhalters bzw. in das Formloch der Ziehmatrize einmünden und um den Innenrand bzw. das Formloch herum mit Abstand voneinander angeordnet sind, und daß die Wandflächen des Stempels und/oder des Matrizenformloches die Kalibrierflächen zur Ausbildung der Paßflächen bilden.

Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung derart ausge­ staltet sein, daß der Stempel auf seinem Umfang und/oder die Ziehmatrize auf dem Umfang ihres Formloches wenigstens abschnittsweise mit einer die Prägung ausführenden Verzahnung versehen ist und daß im Ziehspalt der Abstand zwischen den Kopfflächen der jeweiligen Verzahnung und der diesen gegenüberliegenden Wandseite des Formloches bzw. des Stempels kleiner ist als die Materialdicke des Werkstückes.

Eine solche Vorrichtung gestattet auf einfache Weise die Herstellung von Stauchstellen mit Paßflächen und/oder von Prägestellen mit Paßflächen an der gewünschten Seite der Umfangswand des entstehenden Formteiles. Die betreffenden Aussparungen bzw. die Verzahnung am jeweiligen Werkzeugteil stellen nur eine einfache Anpassung der herkömmlichen Werkzeuge dar und bewirken eine im Verhältnis geringere Belastung derselben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, in den anliegenden Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bis 3 in vereinfachter und in teilweisem Axialschnitt eine Vorrichtung zur Durchführung eines vorge­ schlagenen Verfahrens in mehreren Arbeitsstufen,

Fig. 4 das Niederhalterwerkzeug der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 in Unteransicht,

Fig. 5 eine abgeänderte Vorrichtung in teilweisem Axialschnitt,

Fig. 6 und 7 eine Aufsicht und einen Axialschnitt eines Formteiles, das mit der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis 3 hergestellt worden ist,

Fig. 8 und 9 in Vorder- bzw. Unteransicht ein abgeändertes Ziehstempelwerkzeug der Vorrichtung,

Fig. 10, 11 und 12 ein Formteil in Aufsicht, Axialschnitt und teilweiser Außenansicht, das mit dem Stempel nach den Fig. 8 und 9 hergestellt worden ist,

Fig. 13, 14 und 15 in teilweisem Querschnitt einen Ziehstempel nach den Fig. 8 und 9 mit verschiedenen Zahnformen,

Fig. 16 und 17 teilweise Axialschnitte weiterer Vorrichtungen,

Fig. 18, 19 und 20 einen Vorformling und eine Vorrichtung zur Durchführung eines abgeänderten Verfahrens,

Fig. 21 eine Vorrichtung zur Durchführung eines noch weiteren Verfahrens.

Um das Verständnis der Verfahren zu erleichtern, sind zunächst jeweils die entsprechenden Vorrichtungen erläutert.

Soweit bei den Fig. 1 bis 5; 7, 8; 13 bis 17 und 20 der allgemein bekannte Aufbau betroffen ist, ist dieser nicht erläutert. Es sind daher nur diejenigen Vorrichtungsteile gezeichnet und beschrieben, die mit der erfindungsgemäßen Konstruktion in Zusammenhang stehen.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen einen Ziehstempel 1, eine Ziehmatrize 2 mit dem Formloch 3 und einen ringförmigen Niederhalter 4 einer Tiefziehvorrichtung. Der Niederhalter 4 weist auf seiner dem Ausgangswerkstück 5, hier ein Blech­ zuschnitt als Ronde, zugekehrten Seite einen kreisförmigen Rezeß 6 auf, der die Ronde aufnimmt (Fig. 1). Der Niederhalter ist im Bereich des Rezesses mit mehreren radialen, nutenartigen Ausparungen 7 versehen, die in den Innenrand 8 des Niederhalters einmünden und mit Abstand um dessen Innenrand herum angeordnet sind, wie es deutlich in Fig. 4 zu erkennen ist. Der Grund 9 der Aussparungen 7 ist gemäß den Fig. 1, 2 und 3 eben ausgebildet. Wenn der Stempel 1 in das Formloch 3 der Matrize 2 einfährt, bildet sich der übliche Ziehspalt 10 aus, dessen Breite größer ist als die Dicke der Blechronde 5, zum Beispiel um etwa 5 bis 35 Prozent.

Mit einer so aufgebauten Vorrichtung wird das in den Fig. 6 und 7 gezeigte topfförmige Formteil hergestellt. Gemäß Fig. 1 wird die Blechronde 5, die sich in dem Rezeß 6 des Nieder­ halters 4 befindet, durch den Niederhalter zentral positioniert gehalten. Indem nun der Ziehstempel 1 in das Formloch 3 der Ziehmatrize 2 einfährt, beginnt die Verformung der Blechronde. Dabei bildet sich in der Umformzone 11 (Fig. 2) der Ronde ein üblicher plastischer Materialzustand aus, wobei sich die tangentialen Druckkräfte im Material der Ronde derart auswirken, daß plastisches Material im Bereich der Aussparungen 7 des Niederhalters gestaucht und dabei in die Aussparungen hineingedrückt wird, wie es Fig. 2 deutlich zeigt. Es hängt von der Tiefe der Aussparungen ab, wie dick die so gebildeten, sich auf einem Kreis befindenden Stauchstellen 12 werden. Die Stauchstellen sind dabei dicker als der Ziehspalt 10. Beim weiteren Einfahren des Ziehstempels 1 in das Formloch 3 gelangen nun, während sich ein topfförmiges Formteil mit einer Umfangswand 13 im Ziehspalt ausbildet, die Stauchstellen 12 ebenfalls in den Ziehspalt (Fig. 3). In diesem Spalt werden die Stauchstellen 12 auf ihren beiden Seiten durch die Umfangs­ wand des Stempels 1 und die Umfangswand des Matrizenformloches 3 radialen Druckkräften dieser Formgebungswerkzeuge ausgesetzt, so daß auf diesen Seiten der Stauchstellen Paßflächen 14 und 15 ausgebildet werden, wie dies anhand der Fig. 6 und 7 am besten zu sehen ist. Auf diese Weise wird ein Formteil mit einer Umfangswand 13 hergestellt, die einerseits durch die mehreren, auf dem Umfang verteilten Stauchstellen in der "Kreisform" genau ist und die andererseits durch die im Durchmesser maßgenauen inneren und äußeren Paßflächen genaue Innen- und Außendurchmesser aufweist, und zwar entlang dem axialen Abschnitt der Umfangswand, welcher der axialen Erstreckung der Paßflächen entspricht. Es sei erwähnt, daß die Form- und Paßgenauigkeit hierbei zusammen mit dem Tiefziehvorgang in einem Arbeitsgang erfolgt. Es ist lediglich ein gering­ fügiges Bearbeiten des freien Randes 16 der Umfangswand 13 erforderlich, was durch Bandschleifen bewirkt werden kann.

Fig. 6 zeigt, daß die äußeren Paßflächen 15 der Stauchstellen 12 kleine Mulden 17 aufweisen. Diese Mulden befinden sich jedoch nur oben in den Paßflächen 15, wie die Fig. 7 und 12 zeigen, und sind sehr klein, so daß sie das Wesen der Paßflächen nicht beeinträchtigen. Sie entstehen durch die Neigung des plastischen Blechmaterials zur Faltenbildung in der Umform­ zone 11 und können in einigen Fällen durch das Bandschleifen oder dergleichen wieder verschwinden.

Fig. 5 zeigt einen abgeänderten Niederhalter 4. Die mehreren Aussparungen 7 dieses im übrigen wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Niederhalters haben einen gekrümmten Grund 9a. Die Aussparungen sind an ihrem radial inneren Ende im Sinne der Kantenrundung des Formlocheintritts der Ziehmatrize 2 gekrümmt, wobei die Krümmung dem Formlocheintritt gegenüberliegt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Aussparungen auch an ihrem radial inneren Ende noch auf das Blechmaterial drücken, was bei dem Niederhalter 4 mit den Aussparungen 7 nach Fig. 1 nicht der Fall ist. Hierdurch erhält man eine bessere Kontrolle der Stauchstellen auch in der letzten Phase des Ziehvorganges, und weiter ist es möglich, daß die Kantenrundung am Formlocheintritt etwas größer gehalten werden kann, was den Ziehvorgang an dieser Stelle erleichtert.

Vorstehend sind die Aussparungen 7 als am Niederhalter 4 vorgesehen beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, sie alternativ an der Oberseite der Ziehmatrize 2 vorzusehen. Des weiteren ist es möglich, sie auch zusätzlich an der Matrize vorzusehen, wobei sich die Aussparungen umfangs­ mäßig abwechseln, aber sich auch paarweise gegenüberliegen können.

Eine weitere Möglichkeit, Aussparungen zur Erzielung von Stauchstellen am gezogenen Blechmaterial zu erhalten, ist in Fig. 17 gezeigt. Der Niederhalter 4 hat anstelle der erwähnten Aussparungen axial durchgehende Ausnehmungen 18, deren horizontaler Querschnitt etwa demjenigen der Aussparungen 7 in Fig. 4 entspricht und die ebenso umfangsmäßig verteilt am Niederhalter vorgesehen sind. In diesen Ausnehmungen 18 sind Druckteile 19 axial beweglich angeordnet, die gegen eine Axialkraft gesteuert nachgeben, wenn beim Tiefziehvorgang die Stauchstellen entstehen. Die steuernde Reaktionskraft der Druckteile ist durch eine Druckfeder 20 symbolisch angegeben, kann also auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Dabei kann so vorgegangen werden, daß die axiale Reaktions­ kraft an allen Druckteilen 19 gleich oder unterschiedlich ist, je nachdem, ob man gleich oder unterschiedlich dicke Stauchstellen an der entstehenden Umfangswand des Formteiles zu erhalten wünscht. Wenn die Stauchstellen entstehen, werden die Druckteile 19 durch deren Kraft um ein gewisses Maß nach oben angehoben, wie es gestrichelt in Fig. 17 angegeben ist, so daß sich dann Aussparungen ausbilden, in welche plastisches Material der Blechronde 5 hineingestaucht wird.

Auch mit den abgeänderten Vorrichtungen ergeben sich Form­ teile, wie sie in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine abgeänderte Form des Ziehstempels 1. Auf seinem Umfang ist der Stempel abschnittsweise mit einer geraden Verzahnung 21 versehen, die gegenüber der Mantel­ fläche 2a des Stempels vorsteht (Fig. 9). Zwischen den Abschnitten der Verzahnung 21 befinden sich unverzahnte Umfangsstrecken 22, die zur Herstellung der inneren Paßflächen 14 an den erwähnten Stauchstellen 12 der Umfangs­ wand 13 des Formteiles dienen.

Wenn ein solcher Ziehstempel bei einer der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen eingesetzt wird, entstehen an der Umfangswand 13 des Formteiles zusätzlich zwischen den Stauchstellen 12 mit den Paßflächen 14, 15 sich axial erstreckende, innen­ seitige Einprägungen 23, wie die Fig. 10 und 11 deutlich zeigen. Diese Einprägungen bewirken auf der Außen­ seite der Umfangswand 13 wiederum Paßflächen 24, wie es in Fig. 12 angedeutet ist. Mit diesen axialen Paßflächen 24 wird eine sehr gute und im Durchmesser sehr genaue Zylindrizität der Umfangswand 13 erzielt, wobei die Genauigkeit im hundertstel Millimeterbereich liegt. Letzteres gilt übrigens auch für die Paßflächen 14, 15 an den Stauchstellen 12.

Bei Verwendung eines Ziehstempels nach den Fig. 8 und 9 entstehen eine Umfangswand 13, die abwechselnd Paare mit den sich gegenüberliegenden, wenigstens teilweise überlappenden Paßflächen 14, 15 und dazwischen Abschnitte mit vorzugsweise mehreren, einzelnen und äußeren Paßflächen 24 aufweist. Die axiale Länge der einzelnen Paßflächen 24 kann dabei größer sein als diejenige der Paßflächenpaare 14, 15 an den Stauch­ stellen 12.

Der Ziehstempel 1 nach den Fig. 8 und 9 kann auch ohne die freien Strecken 22 ausgebildet sein, so daß sich dann auch an diesen Stellen eine Verzahnung 21 befindet. Eine mit einem solchen Stempel hergestellte Umfangswand weist dann keine erhabenen Stauchstellen 12 mit Paßflächen 14, 15 auf, sondern nur die Paßflächen 24. Auch solche Umfangswände weisen für gewisse Anwendungsfälle eine ausreichende Form- und Paßgenauigkeit sowie Zylindrizität auf.

Alternativ oder zusätzlich kann die Verzahnung 21 in den beschriebenen Ausführungen auch an der Wand des Formloches 3 der Ziehmatrize 2 vorgesehen sein.

Das Querschnittsprofil der Verzahnung 21 ist in Fig. 9 trapezförmig dargestellt. Zwischen den einzelnen Zähnen der Verzahnung befindet sich ausreichend Zwischenraum, so daß bei dem durch die Verzahnung 21 beim Tiefziehen durchgeführten Prägevorgang Material der entstehenden Umfangswand in die Lücken zwischen den Zähnen gestaucht ausweichen kann.

Es sind auch andere Zahnformen möglich, wie die Fig. 13, 14 und 15 in stark vergrößertem Maßstab zeigen. In Fig. 13 sind Zähne 23 mit praktisch spitzwinkeligem Querschnitts­ profil gezeigt, wobei auch hier ausreichend Raum zwischen den Zähnen vorgesehen ist. Fig. 14 zeigt Zähne 24 mit stumpfwinkeligem Querschnittsprofil an ihrem Kopfende, während das Kopfende der Zähne 25 der Verzahnung 21 nach Fig. 15 gerundet aus­ gebildet ist. Aufgrund ihrer Formgebung und ihres vorbe­ stimmten Abstandes voneinander müssen zwischen den stumpf­ winkeligen und gerundeten Zähnen 24 bzw. 25 ausreichende Freiräume 26 zur Verfügung stehen, um gestauchtes Material der Umfangswand 13 des herzustellenden Formteiles aufnehmen zu können. Infolge der durch Freischneiden hergestellten Freiräume 26 verlaufen die Flanken der betreffenden Zähne dann abgeknickt.

Die Vorrichtung nach Fig. 16 ist eine Alternative zu Fig. 17. Der Niederhalter 4 besteht hier aus zwei Bauteilen, und zwar aus einem äußeren Ringteil 27 und aus einem darin axial beweglich gelagerten inneren Ringteil 28, das andererseits den Ziehstempel 1 umgibt. Das Ringteil 28 überragt im wesentlichen den Ziehspalt 10 und weist eine gekrümmte Arbeitsfläche 29 auf, die der Blechronde 5 zugekehrt ist und im Sinne der Kantenrundung am Eintritt des Formloches 3 der Ziehmatrize 2 gekrümmt ist. Das innere Ringteil 28 wird während des Tief­ ziehens mit vorbestimmten Kräften gemäß dem Pfeil 30 betätigt, so daß im Bereich der Umformzone 11 der Ronde 5 ein ringförmiger Freiraum 31 am Niederhalter 4 ausgebildet wird, der in der Wirkung den gesteuerten Aussparungen 18,19 nach Fig. 17 oder auch den unveränderlichen Aussparungen 7 nach den Fig. 1 bis 4 äquivalent ist, also eine Stauchung von Blechmaterial erlaubt. Gewünschtenfalls können auch im Bereich der Arbeitsfläche 29 mehrere, umfangsmäßig verteilte Aussparungen an dem inneren Ringteil 28 vorge­ sehen sein, wie es gestrichelt angedeutet ist.

In Verbindung mit den bisher beschriebenen Ausgestaltungen des Ziehstempels, der Matrize und des Niederhalters kann eine weitere Abänderung des Stempels und/oder auch der Matrize darin bestehen, daß deren die gewünschte Form- und Paß­ genauigkeit erzeugende Wände mit axialen Nuten 32 versehen sind, wie es gestrichelt in Fig. 9 angedeutet ist, und zwar unabhängig davon, ob jeweils eine Verzahnung 21 vorgesehen ist. Die Aussparungen 7 im Niederhalter 4 sind dann so gestaltet, daß an vorbestimmten Stellen in der Umformzone 11 der Blechronde 5 unter Stauchung des Blechmaterials auch eine Faltenbildung erzeugt wird, wobei die betreffenden Falten 33 beim Ausbilden der Umfangswand 13 durch den Stempel 1 in die Nuten 32 gezogen werden. Der Scheitel der Falten wird dabei gegen den Grund 34 der Nuten gedrückt, so daß an den Scheiteln Paßflächen 35 ausgebildet werden.

In Fig. 18, 19 und 20 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines topfförmigen Formteiles mit Paßflächen an seiner Umfangswand verdeutlicht. Fig. 18 zeigt eine ebene Zuschnittronde 36, deren Außenrand 37 in Umfangsrichtung gemäß Fig. 19 wellenförmig zwischen zwei Werkzeugen verformt wird. Wenn es gewünscht wird, kann der Außenrand in Umfangs­ richtung auch nur abschnittsweise wellenförmig verformt werden. Sodann wird das so vorgeformte Werkstück in eine Tiefziehvorrichtung eingelegt und tiefgezogen, wobei ein topfförmiges Formteil entsteht (Fig. 20). Der Ziehspalt 38 zwischen dem Stempel 1 und der Matrize 2 ist in seiner Breite kleiner als das Höhenmaß zwischen zwei benachbarten Scheiteln der Wellen des Außenrandes 37. Demzufolge wird an jedem Wellenscheitel der entstehenden Umfangswand eine Paßfläche 39 durch Prägen ausgebildet, indem die Wellenscheitel gegen die sich gegenüberliegenden axialen Mantelflächen der Ziehwerkzeuge 1, 2 gedrückt werden, wobei die Wandteile der Umfangswand 40 zwischen den Wellenscheiteln etwas gestaucht werden. Die Paßflächen 39 sind in Fig. 20 deutlich zu erkennen.

In Fig. 21 ist in Seitenansicht ein noch weiteres Verfahren zur Herstellung eines form- und paßgenauen Formteiles ver­ deutlicht. In einem stationären Werkzeug 41 mit kreiszylindrischer Aufnahme 42 befindet sich ein Vorformling 43, der bereits eine Umfangswand 44 aufweist, die aber noch keine Paßflächen hat. Der Vorformling kann zum Beispiel ein in bekannter Weise tiefgezogenes Formteil, aber auch ein zu einem Ring geformter ebener Blechzuschnitt sein. Ein auf seinem Umfang gezahntes Prägewerkzeug 45 wird durch Druckkraftausübung gegen die Innenseite der Umfangswand 44 entlang dem Pfeil 46 bewegt, wobei es gemäß dem Pfeil 47 auf der Innenseite der Umfangswand 44 abrollt. Dabei entstehen auf der Innenseite Einprägungen 48 mit dazwischen befindlichen, erhabenen Stauchstellen 49. Auf der gegenüberliegenden Wandseite der Umfangswand entstehen folgerichtig die Paßflächen 50, die symbolisch mit kurzen Strichen angedeutet sind.

Dieses Verfahren ist auch mit entsprechend gestalteten Werkzeugen so durchführbar, daß das Prägewerkzeug 45 auf der Außenseite der Umfangswand 44 abrollt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die entlang des Umfangs an der in Rede stehenden Umfangswand erzeugten Paßflächen 14, 15; 24; 39 und 50 einen größeren oder kleineren Abstand voneinander aufweisen, so daß an der Umfangswand eine diskontinuierliche Umfangszone aus sich axial erstreckenden Paßflächen vorgesehen ist. Wenn die fraglichen Stauchstellen und/oder Prägestellen sehr nahe beieinander liegen, kann verständlicherweise der Fall eintreten, daß die erzeugten Paßflächen keinen Abstand mehr voneinander aufweisen, so daß dann eine kontinuierliche Umfangszone aus den Paßflächen gegeben ist.

Die nach den vorstehend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen hergestellten Formteile aus Blechmaterial eignen sich besonders zur Verwendung bei Strömungsmaschinen und hier besonders für Pumpen. Innerhalb des Pumpenan­ wendungsbereiches finden die Formteile als Gehäuseteile für die Pumpenstufen von vielstufigen Tauchpumpen Anwendung, wobei ein besonderer Einsatz bei Hochdrucktauchpumpen zu sehen ist, bei denen die Pumpenstufenanzahl zwischen 60 und 200 und auch weit darüber hinaus betragen kann. Auch Lagerbuchsen, insbesondere für Pumpen, können so hergestellt werden, wobei im Falle eines topfförmigen Bauteiles dann der Topfboden abgetrennt werden kann. Ein noch weiterer Vorteil der erwähnten Formteile besteht darin, daß sie spanlos aus Chromnickel-Stahlblech durch die Umformtechnik hergestellt werden können, wobei die Materialdicke des Ausgangsmaterials relativ groß, zum Beispiel 1,5 bis 4,0 mm, sein kann.

Obwohl nach der vorstehenden Erläuterung die vorgeschlagenen Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale sich zu einem großen Teil am Tiefziehen orientieren, so sind die vorgeschlagenen Merkmale jedoch nicht hierauf beschränkt. Dies ergibt sich auch bereits aus dem in Verbindung mit Fig. 21 beschriebenen Verfahren. Bei der vorstehenden Erläuterung handelt es sich im wesentlichen um eine zylindrische Umfangs­ wand. Jedoch ist es auch möglich, zum Beispiel konisch verlaufende Umfangswände mit den fraglichen Stauchstellen, die Paßflächen aufweisen, und/oder Prägestellen, die ebenfalls zu Paßflächen führen, herzustellen. Die entsprechenden umformenden Werkzeuge sind dann ebenfalls mit Aussparungen, die die Ausbildung von Stauchstellen ermöglichen, und/oder mit Prägewerkzeugen versehen. In jedem Fall entstehen die gewünschten Paßflächen zur Erzielung der angestrebten Form- und/oder Paßgenauigkeit der betreffenden Umfangswand.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung metallischer Formteile aus Blech­ material, bei dem durch Umformen eines Ausgangswerkstückes eine Umfangswand ausgebildet wird, die zumindest einen axialen Abschnitt hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das vor dem Entstehen der Umfangswand in einer Umform­ zone in einen plastischen Zustand gebrachte Blechmaterial umfangsmäßig stellenweise gestaucht und nachfolgend die gestauchten Stellen durch Einbringen in einen Spalt kalibriert werden und/oder daß die Umfangswand während oder nach ihrer Entstehung an mehreren Stellen entlang ihres Umfanges durch Prägen verformt wird, derart, daß im Bereich der Stauch- und/oder Prägestellen auf zumindest einer Wandseite der Umfangswand eine diskontinuierliche oder kontinuierliche, die erwähnte Form- und Paßgenauigkeit ergebende Zone aus Paßflächen ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand durch Tiefziehen hergestellt wird, wobei im Bereich der plastischen Zone umfangsmäßig unterschiedliche Axialdruckkräfte auf das Blechmaterial ausgeübt werden, derart, daß Stauchstellen entstehen, und daß beim Einziehen des so verformten Blechmaterials in den Ziehspalt an den Stauchstellen wenigstens auf einer Seite der Stauchstellen an der entstehenden Umfangswand Paßflächen ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand durch Tiefziehen hergestellt wird, wobei während des Eintretens des plastischen Teils des Blechmaterials in den Ziehspalt an einer Mehrzahl von Umfangsstellen auf eine oder beide Seiten der entstehenden Umfangswand entlang axialer Strecken radial wirkende Prägedruckkräfte ausgeübt werden, wobei die jeweils andere Wandseite gegen ein die Form- und Paßgenauigkeit dieser Wandseite bestimmendes Gegenwerkzeug gedrückt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der entstehenden Umfangswand an umfangsmäßig voneinander beabstandeten Bereichen Paare von innen- und außenwandseitig sich wenigstens teilweise überlappend gegenüberliegenden Paßflächen ausgebildet werden und daß gleichzeitig in den Abschnitten zwischen diesen Paßflächenpaaren auf einer der Umfangswandseiten eine oder mehrere einzelne Paßflächen ausgebildet werden, deren axiale Länge vorzugsweise größer ist als diejenige der Paßflächenpaare.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuschnittronde hergestellt wird, daß die Ronde in ihrem die spätere Umfangswand des Formteiles bildenden Außenrandbereich in Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise wellenförmig verformt wird und daß anschließend ein kombinierter Tiefzieh- Präge-Vorgang durchgeführt wird, indem der die Wellen aufweisende Randbereich durch Einziehen in einen Ringspalt zu der Umfangswand geformt wird und indem dabei die Scheitel der Wellen durch Andrücken gegen die axialen Mantelflächen der Ziehwerkzeuge unter stauchender Deformation der Wellen mit den Paßflächen versehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prägevorgang durch Abrollen eines Prägewerk­ zeuges entlang einer Wandseite der Umfangswand durchgeführt wird, wobei die andere Wandseite gegen ein die Form- und Paßgenauigkeit dieser Wandseite bestimmendes Gegenwerkzeug gedrückt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend einen Ziehstempel, eine Ziehmatrize mit dem Formloch, in das der Stempel während des Tief­ ziehvorganges unter Ausbildung eines Ziehspaltes eindringt, und einen Niederhalter zum Festlegen des Ausgangswerk­ stückes auf der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (4) und/oder die Ziehmatrize (2) jeweils auf der dem Werkstück (5) zugekehrten Seite radiale, nutenartige Aussparungen (7) aufweist, die in den Innenrand (8) des Niederhalters (4) bzw. in das Formloch (3) der Ziehmatrize (2) einmünden und um den Innen­ rand bzw. das Formloch herum mit Abstand voneinander ange­ ordnet sind, und daß die Wandflächen des Stempels (1) und/ oder des Matrizenformloches (3) die Kalibrierflächen zur Ausbildung der Paßflächen (14, 15) bilden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend einen Ziehstempel, eine Ziehmatrize, mit dem Formloch, in das der Stempel während des Tiefzieh­ vorganges unter Ausbildung eines Ziehspaltes eindringt, und einen Niederhalter zum Festlegen des Ausgangswerkstückes auf der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Nieder­ halter (4) in seinem und/oder die Ziehmatrize (2) in ihrem der Umformzone (11) des Ausgangswerkstückes (5) gegen­ überliegenden Bereich in umfangsmäßig verteilten Aus­ nehmungen (18) axial gleich oder unterschiedlich nach­ gebende Druckteile (19) aufweist, die ein kontrolliertes stellenweises Stauchen des Werkstückes (5) in seiner plastischen Zone zulassen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (1) und/oder die Ziehmatrize (2) axiale Nuten (32) aufweisen bzw. aufweist und daß der Grund (35) dieser Nuten die jeweilige Kalibrierfläche bildet.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 3 oder in Kombination mit einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, enthaltend einen Ziehstempel, eine Ziehmatrize mit dem Formloch, in das der Stempel während des Tiefziehvorganges unter Ausbildung eines Ziehspaltes eindringt, und einen Niederhalter zum Festlegen des Ausgangswerkstückes auf der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (1) auf seinem Umfang und/oder die Ziehmatrize (2) auf dem Umfang ihres Formloches (3) wenigstens abschnittsweise mit einer die Prägung ausführenden Verzahnung (21) ver­ sehen ist, und daß im Ziehspalt (10) der Abstand zwischen den Kopfflächen der jeweiligen Verzahnung (21) und der diesen gegenüberliegenden Wandseite des Formloches (3) bzw. des Stempels (1) kleiner ist als die Materialdicke des Ausgangswerkstückes (5).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der die Prägung ausführenden Verzahnung (21) im Profilquerschnitt trapezförmig spitzwinkelig, stumpf­ winkelig oder gerundet ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der stumpfwinkelig oder gerundet profilierten Zähne (24; 25) zur Ausbildung eines größeren Freiraumes (26) zwischen den Zähnen abgeknickt profiliert sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (9a) der Aussparungen (7) an ihrem radial inneren Ende im Sinne der Kantenrundung am Formlocheintritt der Ziehmatrize (2) gekrümmt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (4) ein äußeres Ringteil (27) und ein darin koaxial angeordnetes und axial bewegliches inneres Ringteil (28) aufweist, daß das innere Ringteil (28) den Ziehspalt (10) überragt und daß die Arbeitsfläche (29) des inneren Ringteiles (28) im Sinne der Kantenrundung am Formlocheintritt der Ziehmatrize (2) gekrümmt ist.

15. Formteile, hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Strömungsmaschinen, insbesondere Pumpen, in Form von Gehäuseteilen und/oder Lagerbuchsen verwendet werden.

16. Formteile, hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Chromnickel-Stahlblech relativ großer Dicke bestehen.