DE3935666C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung topfartiger Formteile aus Blechmaterial, bei denen bei einem Ausgangszuschnitt eine Umfangswand ausgebildet wird, die zumindest einen axialen Abschnitt hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren.

Es ist praktizierter Stand der Technik, topfförmige Formteile aus einem Blechzuschnitt durch die Umformtechnik insbesondere des Tiefziehens herzustellen, wobei z. B. ein topfförmiger Hohlkörper entsteht, dessen Umfangswand wenigstens einen axialen Umfangsabschnitt mit hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, daß Spannungen und Toleranzen der Blechwanddicke im Walzmaterial sowie sich ändernde Zugkräfte im Hohlkörper aufgrund der Rückfederung nach vollendetem Tiefziehen einen Hohlkörper ergeben, der von der Werkzeugform abweicht und vor allem nicht genau zylindrisch ist. Die Herstellung von form- und paßgenauen topfförmigen Hohlkörpern durch Abstreckziehen aus z. B. legierten Stahlblechen scheitert an hohen Verformungskräften, die aufzubringen sind und die zur Zerstörung des herzustellenden 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.

In der US-PS 20 72 847 ist ein Verfahren zur Herstellung von topfförmigen Formteilen aus Federblech oder aus zusammengesetzten Blechmaterialien (Bimetallblech) beschrieben, um Gegenstände mit Schnappeffekt herzustellen. Hierbei wird eine Ausgangsronde zunächst in ihrem Umfangsrandbereich mit einer radialen Zickzack-Faltung versehen, die dann in mehreren Schritten weiter umgebogen wird, bis die Faltung im wesentlichen senkrecht zum verbleibenden mittigen, ebenen Bodenbereich verläuft. Sowohl die Anfangsfaltung als auch die weitere Umbiegung der Faltung in die Senkrechte erfolgen der Reihe nach mit mehreren Werkzeugpaaren, deren jedes komplementäre Profilierungen entsprechend der jeweils gewünschten Biegestufe aufweist, um den Umfangsrand der Ronde beidseitig profilierend zu formen. Dies ist ein sehr umständliches und insbesondere wegen der mehreren Werkzeugpaare für die Formung nur eines Gegenstandes ein sehr kostspieliges Verfahren. Auf besondere Maß- und Paßgenauigkeit der hergestellten Gegenstände kommt es hierbei nicht an.

Durch die DE-AS 22 25 466 ist es bekannt, aus ebenen Blechronden Zahnradhülsen herzustellen. Durch die Literaturstelle Industrieanzeiger 1975, Seite 26, ist es bekannt, durch Massivumformung ebenfalls Zahnradhülsen herzustellen. Auch in diesen beiden Fällen greifen sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der entsprechend vorgeformten Hülsenseite jeweils ein gezahntes Werkzeug als Ziehwerkzeug bzw. als Walzwerkzeug an, um die gewünschte beidseitige Umfangsverzahnung an dem jeweiligen Hülsenkörper auszubilden. Die Profilierungen sämtlicher Werkzeuge haben die Aufgabe, die genaue Form der Zähne sowohl innenseitig als auch außenseitig an dem Hülsenkörper zu erzeugen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, wenigstens ein Verfahren der einleitend angeführten Art so zu verbessern, daß es die Herstellung von topfartigen Formteilen aus insbesondere auch hochfestem und/oder dickerem Blechmaterial mit hoher Form- und Paßgenauigkeit ihrer Umfangswände bei verminderter Belastung der Formgebungswerkzeuge gestattet. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung wenigstens einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens.

Die Lösung dieser Aufgabe geht von einem Verfahren der einleitend angeführten Art aus und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß das vor dem Entstehen der Umfangswand in der sich ausbildenden Umformzone durch das Tiefziehen in einen plastischen Zustand gebrachte Blechmaterial umfangsmäßig stellenweise gestaucht und nachfolgend die gestauchten Stellen durch Einziehen in den Tiefziehspalt kalibriert werden.

In bevorzugter Ausgestaltung dieses Verfahrens werden an den Stauchstellen im Bereich der plastischen Umformzone umfangsmäßig unterschiedliche Axialdruckkräfte auf den Ausgangsausschnitt ausgeübt. Zusätzlich können auf die Umfangswand des Formteiles während ihres Entstehens beim Eintreten des plastischen Teiles des Blechmaterials in den Ziehspalt an einer Mehrzahl von Umfangsstellen ein- oder beidseitig entlang axialer Strecken radial wirkende Prägedruckkräfte ausgeübt werden. Die jeweils andere Seite der Umfangswand wird dabei gegen eine profilfreie Fläche des Gegenwerkzeuges gedrückt, wobei diese profilfreie Fläche die erfindungsgemäße Form und Paßgenauigkeit der Umfangswand mitbestimmt.

Nach diesem Verfahren lassen sich insbesondere aus hochfesten und dickeren Metallblechen, insbesondere aus Chromnickel-Stahlblechen, in einem einzigen Arbeitsgang durch Tiefziehen gehäuseartige Formteile mit genauer zylindrischer Umfangswand herstellen. Die Umfangswand an einer Wandseite oder an beiden Wandseiten Paßflächen auf, die bereits die angestrebte zylindrische Formgenauigkeit und im Durchmesser die angestrebte Paßgenauigkeit des Formteiles ergeben. Für bestimmte Anwendungsfälle reichen die kalibrierten Stauchstellen aus, die sich überwiegend am freien Rand des ungeformten Ausgangszuschnittes befinden und die für die Formgenauigkeit, aber auch für die Paßgenauigkeit sorgen. Für andere Anwendungsfälle bewirken die zusätzlichen Prägestellen außer der Form- und Paßgenauigkeit auf einfache Weise eine sehr hohe Zylindrizität der Umfangswand des so hergestellten Formteiles, die sich 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 diskontinuierliche Umfangszone aus Paßflächen. Die Stauch- und 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 Formungskräfte zurückzuführen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Tiefziehwerkzeuge, seien sie nun zylindrisch oder nichtzylindrisch, im Verhältnis erheblich geringer belastet werden im Vergleich zu dem Fall, wo der Zieh- bzw. Formspalt der Werkzeuge allein 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 der erzeugten Umfangswand durch die erfindungsgemäße kleinflächige Zusatzverformung der sich bildenden Umfangswand entsteht. Dadurch ist die Umformung von dickeren und festeren Stahlblechen wesentlich erleichtert und mit geringeren Werkzeugkräften durchführbar.

Auf diese Weise lassen sich hochgenaue Gehäuseteile u. a. für die Pumpenstufen vielstufiger Tauchpumpen der Kreiselpumpenbauart herstellen. Diese Gehäuseteile mußten bisher im Anschluß an den Tiefziehvorgang z. B. durch Drehen am freien Rand der Gehäuseumfangswand hinsichtlich des Durchmessers und der Kreisform paßgenau gemacht werden. Bei Hochdrucktauchpumpen, bei denen die erwähnten Gehäuse wegen der Druckbelastung und aus Stabilitätsgründen mit einem Mantelrohr versehen werden, war es notwendig, die Gehäuse für die Pumpenstufen im Gießverfahren herzustellen und danach spangebend 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 Ausgangszuschnittes auf der Matrize und kennzeichnet sich weiter dadurch, daß der Niederhalter und/oder die Ziehmatrize jeweils auf der einander zugekehrten Seite radiale, nutartige Aussparungen 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. Hierbei bilden die gegenüberliegenden Wandflächen des Stempels und/oder des Matrizenformloches Kalibrierflächen zur Ausbildung der Paßflächen an der entstehenden Umfangswand des herzustellenden Formteiles. bilden.

Zusätzlich kann die Vorrichtung derart ausgestaltet sein, daß der Stempel auf seinem Umfang und/oder die Ziehmatrize auf dem Umfang ihres Formloches wenigstens abschnittsweise mit einer eine Prägung an der Umfangswand des herzustellenden Formteiles ausführenden Verzahnung versehen ist.

Eine solche Vorrichtung gestattet auf einfache Weise die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Herstellung von Stauchstellen mit Paßflächen und von Prägestellen mit Paßflächen an der gewünschten Seite der Umfangswand des herzustellenden Formteiles. Die betreffenden Aussparungen bzw. die Verzahnung am jeweiligen Werkzeugteil stellen nur eine einfache und kostengünstige Anpassung der herkömmlichen Werkzeuge dar und bewirken eine im Verhältnis erheblich geringen Belastung der erfindungsgemäßen Werkzeuge.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer, in den anliegenden Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 2 und 3 in vereinfachtem und in teilweisem Axialschnitt eine Vorrichtung zur Durchführung eines vorgeschlagenen Verfahrens in mehreren Arbeitsstufen,

Fig. 4 das Niederhalterwerkzeug der Vorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 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 einem Ausgangswerkstück 5, hier einem Blech­ zuschnitt als Ronde, zugekehrten Seite einen kreisförmigen Rezeß 6 auf, der die Ronde aufnimmt (Fig. 1). Der Niederhalter 4 ist im Bereich des Rezesses 6 mit mehreren radialen, nutenartigen Aussparungen 7 versehen, die in den Innenrand 8 des Niederhalters 4 einmünden und mit Abstand um dessen Innenrand 8 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 4 zentral positioniert gehalten. Indem nun der Ziehstempel 1 in das Formloch 3 der Ziehmatrize 2 einfährt, beginnt die Verformung der Blechronde 5. Dabei bildet sich in der Umformzone 11 (Fig. 2) der Ronde 5 ein üblicher plastischer Materialzustand aus, wobei sich die tangentialen Druckkräfte im Material der Ronde 5 derart auswirken, daß plastisches Material im Bereich der Aussparungen 7 des Niederhalters 4 gestaucht und dabei in die Aussparungen 7 hineingedrückt wird, wie es Fig. 2 deutlich zeigt. Es hängt von der Tiefe der Aussparungen 7 ab, wie dick die so gebildeten, sich auf einem Kreis befindenden Stauchstellen 12 werden. Die Stauchstellen 12 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 10 ausbildet, die Stauchstellen 12 ebenfalls in den Ziehspalt 10 (Fig. 3). In diesem Spalt 10 werden die Stauchstellen 12 auf ihren beiden Seiten durch die Umfangs­ wand des Stempels 1 und die Umfangswand 1 des Matrizenformloches 3 radialen Druckkräften dieser Formgebungswerkzeuge ausgesetzt, so daß auf diesen Seiten der Stauchstellen 12 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 12 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 13, 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 17 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 15 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 4 haben einen gekrümmten Grund 9a. Die Aussparungen 7 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 7 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 12 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 12 am gezogenen Blechmaterial zu erhalten, ist in Fig. 17 gezeigt. Der Niederhalter 4 hat anstelle der erwähnten Aussparungen 7 axial durchgehende Ausnehmungen 18, deren horizontaler Querschnitt etwa demjenigen der Aussparungen 7 in Fig. 4 entspricht und die ebenso umfangsmäßig verteilt am Niederhalter 4 vorgesehen sind. In diesen Ausnehmungen 18 sind Druckteile 19 axial beweglich angeordnet, die gegen eine Axialkraft gesteuert nachgeben, wenn beim Tiefziehvorgang die Stauchstellen 12 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 12 an der entstehenden Umfangswand des Formteiles zu erhalten wünscht. Wenn die Stauchstellen 12 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 1 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 1 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 23 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 1 nach den Fig. 8 und 9 entsteht 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 1 hergestellte Umfangswand 13 weist dann keine erhabenen Stauchstellen 12 mit Paßflächen 14, 15 auf, sondern nur die Paßflächen 24. Auch solche Umfangswände 13 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 21 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 25 vorgesehen ist. Fig. 14 zeigt Zähne 25 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 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 durch die Teile 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 des Ringteiles 28 mehrere, umfangsmäßig verteilte Aussparungen 7 an dem inneren Ringteil vorge­ sehen sein, wie es gestrichelt angedeutet ist.

In Verbindung mit den bisher beschriebenen Ausgestaltungen des Ziehstempels 1, der Matrize 2 und des Niederhalters 4 kann eine weitere Abänderung des Stempels 1 und/oder auch der Matrize 2 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 15 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 37 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.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung topfartiger Formteile aus Blechmaterial, bei dem durch Tiefziehen eines Ausgangsschnittes eine Umfangswand ausgebildet wird, die zumindest einen axialen Abschnitt hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das vor dem Entstehen der Umfangswand in der sich ausbildenden Umformzone durch das Tiefziehen in einen plastischen Zustand gebrachte Blechmaterial umfangsmäßig stellenweise gestaucht und nachfolgend die gestauchten Stellen durch Einziehen in den Tiefziehspalt kalibriert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stauchstellen im Bereich der plastischen Umformzone umfangsmäßig unterschiedliche Axialdruckkräfte auf den Ausgangszuschnitt ausgeübt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Eintretens des plastischen Teils des Blechmaterials in den Ziehspalt an einer Mehrzahl von Umfangsstellen auf wenigstens eine Seite der entstehenden Umfangswand entlang axialer Strecken radial wirkende Prägedruckkräfte ausgeübt werden.

4. Verfahren zur Herstellung topfartiger Formteile aus Blechmaterial, bei dem ein Ausgangszuschnitt in Rondenform in seinem die spätere Umfangswand des Formteiles bildenden Außenrandbereich in Umfangsrichtung wenigstens abschnittsweise wellenförmig verformt wird, wonach der wellenförmige Randbereich zu einer aufrechten Umfangswand umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung des wellenförmigen Außenrandes der Ronde in die aufrechte Umfangswand durch einen kombinierten Tiefzieh-Präge-Vorgang in einem Ringspalt erfolgt.

5. Verfahren zur Herstellung topfartiger Formteile aus Blechmaterial, bei dem durch Tiefziehen eines Ausgangszuschnittes eine Umfangswand ausgebildet wird, die zumindest einen axialen Abschnitt hoher Form- und Paßgenauigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefgezogene Umfangswand einem kombinierten Stauch-Präge-Vorgang unterworfen wird, indem ein gezahntes Werkzeug entlang der einen Wandseite der Umfangswand bei Anpressung der anderen Wandseite der Umfangswand gegen eine profilfreie Fläche eines Gegenwerkzeuges abgerollt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, 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 Ausgangszuschnittes 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) aufweisen, die in den Innenrand (8) des Niederhalters (4) bzw. in das Formloch (3) der Ziehmatrize (2) einmünden und um den Innenrand bzw. das Formloch (3) herum mit Abstand voneinander angeordnet sind.

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 Tiefziehvorganges unter Ausbildung eines Ziehspaltes eindringt, und einen Niederhalter zum Festlegen des Ausgangszuschnittes auf der Matrize, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (4) in seinem und/oder die Ziehmatrize (2) in ihrem der Umformzone (11) des Ausgangszuschnittes (5) gegenüberliegende Bereich in umfangsmäßig verteilten Ausnehmungen (18) axial gleich oder unterschiedlich nachgebende Druckteile (19) für ein kontrolliertes stellenweises Stauchen des Zuschnittes (5) in seiner plastischen Zone aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (1) und/oder die Ziehmatrize (2) axiale Nuten (32) aufweisen bzw. aufweist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 in Kombination mit einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ziehstempel (1) auf seinem Umfang und/oder die Ziehmatrize (2) auf dem Umfang ihres Formloches (3) wenigstens abschnittsweise mit einer die Prägung ausführenden Verzahnung (21) versehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der die Prägung ausführenden Verzahnung (21) im Profilquerschnitt trapezförmig spitzwinkelig, stumpfwinkelig oder gerundet ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der stumpfwinkelig oder gerundet profilierten Zähne (25) zur Ausbildung eines größeren Freiraumes (26) zwischen den Zähnen abgeknickt profiliert sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 9, 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.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 9, 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.