DE4303807A1 - Spanlos geformte trichterförmige Durchgangsöffnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer spanlos geformten konischen oder trichterförmigen Durchgangs­ öffnung in einem Blech. Derartige Durchgangsöffnungen werden beispielsweise zur lösbaren Befestigung eines Zapfens für ei­ ne Kurbelwelle oder eines geeigneten Ansatzes an einen Hebel benötigt.

Aus der DE-PS 26 17 231 ist es beispielsweise bekannt, eine Zylinderbohrung in eine konische Durchgangsöffnung umzufor­ men. Dabei wird durch einen ringförmigen Ansatz einer unter­ halb des Stempels liegenden Matrize das zu bearbeitende Blech am seitlichen Ausweichen gehindert, so daß der konische Stem­ pel in der Zylinderbohrung einen Teil des Randmaterials nach unten verschiebt und sich dort die Bohrung verengt. Im Ergeb­ nis erhält man so eine konische oder trichterförmige Durch­ gangsöffnung. Der ringförmige Vorsprung unterstützt zwar die Materialwanderung innerhalb der Bohrung, gleichzeitig wird aber nicht sicher verhindert, daß durch die Wirkung des Stem­ pels sich die Blechoberfläche durchbiegt, da die Matrize kei­ ne glatte Oberfläche besitzt.

Aus der DE-PS 28 37 954 ist es bekannt, zu stanzende Lochrei­ hen durch streifenförmige Ausnehmungen zu begrenzen. Hier­ durch soll verhindert werden, daß die durch Stanzen gegebene Verformung des Materials zu Ausbuchtungen in der Blechober­ fläche führt, da die Materialverschiebungen durch die Ausneh­ mungen im Blech aufgenommen werden können. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß nur die Ausformung von zylinder­ förmigen Öffnungen vorgesehen ist.

Aus den Normen für spanloses Formen ist es weiterhin bekannt, eine konische Öffnung dadurch zu stanzen, daß die Weite der Öffnung in der Matrize um einen bestimmten Betrag größer ge­ wählt ist als der Durchmesser des Stempels. Hierdurch wird aus dem Blech beim Stanzen ein Materialstück herausgerissen, welches sich zum Stempel hin verjüngt, so daß sich in dem Blech selbst eine Öffnung ergibt, die sich zu der Matrize hin verbreitert. Eine derartige konische Verformung läßt aber nur einen begrenzten Öffnungswinkel zu.

Die Erfindung geht daher aus von einem Verfahren der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung und hat sich zur Aufgabe gestellt, die spanlose Herstellung von koni­ schen oder trichterförmigen Öffnungen in Blech anzugeben, welche einen Öffnungswinkel aufweisen, der erheblich größer ist als der mit den bekannten Verfahren erzielbare Öffnungs­ winkel.

Die Erfindung wird durch die aus dem kennzeichnenden Teil sich ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung be­ steht im Prinzip also darin, eine nach einem an sich bekann­ ten Verfahren geschaffene konische Öffnung dadurch mit einem größeren Neigungswinkel zu versehen, indem diese Öffnung mit einem trichterförmigen Dorn geweitet wird. Um zu verhindern, daß durch das Aufweiten sich die Blechoberfläche wirft, wer­ den zumindest an der dem Dorn zugewandten Oberfläche des Blechs Ausnehmungen vorgesehen, welche das durch Aufweiten der konischen Öffnung verschobene Material aufnehmen.

Für bestimmte Fälle, bei denen die Aufweitung durch den Dorn weniger groß ist, genügt es in Weiterbildung der Erfindung, die Merkmalskombination nach Anspruch 2 anzuwenden. Danach befindet sich nur eine Ausnehmung an der Seite, an der der Dorn zur weitergehenden Aufweitung in das Blech eintritt. Das gilt auch für die Anwendungsfälle, in denen nur ein Teil der konischen Bohrung aufgeweitet wird, so daß unter Umständen der wirksame Abschnitt des Dorns gar nicht durch die gesamte Blechstärke hindurchtritt.

Eine andere einfache Möglichkeit für den Fall, daß eine ring­ förmige Erhöhung des Blechs auf der Stempelseite nicht stö­ rend ist, läßt sich entsprechend der Merkmalskombination nach Anspruch 3 anwenden. Vorteilhaft dabei ist, daß durch das Einbringen einer derartigen Ausnehmung selbst keine Verwer­ fung in der Blechoberfläche möglich ist. Die Ausnehmungen können, wie bei einem Teil der Beispiele gezeigt, eingebracht werden, bevor durch den Stempel in einem ersten Schritt die konische Öffnung gestanzt wird. In manchen Fällen ist es aber auch sinnvoll, die Ausnehmung erst dann zu schaffen, wenn die konische Öffnung ausgestanzt ist und bevor mittels des trich­ terförmigen Dorns der Öffnungswinkel vergrößert werden soll.

Die Ausnehmung kann entsprechend dem weiterbildenden Vor­ schlag nach Anspruch 4 im wesentlichen kreisförmig sein, aber auch eine Teilkreisform haben. Soweit die Öffnung am Ende ei­ nes Hebels angeordnet werden soll, lassen sich auch die Maß­ nahmen nach Anspruch 5 anwenden. Hierbei wird das Ende des die Öffnung aufnehmenden Teils, beispielsweise des Hebels, kreisförmig abgeschnitten. Dieser kreisförmige Endbereich des Hebels kann dann in bezug auf die der Öffnung gegenüberlie­ genden Seite durch eine teilkreisförmige Ausnehmung ergänzt werden. Gemäß der Fortbildung nach Anspruch 4 kann die Aus­ nehmung auch durch durch das Material gehende Durchbrechungen gebildet sein, die den Abschnitt eines Rings bilden.

Vielfach ist es nicht erwünscht, daß der Konus sich über die gesamte Tiefe der Öffnung erstreckt, sondern der aufgeweitete Konus nur durch einen Teil der Öffnungstiefe ragen soll. In diesem Fall empfiehlt sich die Anwendung der Merkmalskombina­ tion nach Anspruch 6.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Skizze eines in an sich bekannter Weise spanend bearbeiteten Werkstücks,

Fig. 2 und 3 eine durch Stanzen und nachfolgendes Schlagen gewonnene Öffnung mit vergrößertem Neigungs­ winkel,

Fig. 4 und 5 ein Werkstück mit durchgehender Ausnehmung und Öffnung mit vergrößertem Neigungswinkel,

Fig. 6 bis 8 eine weitere Ausführungsform zur spanlosen Herstellung einer konischen Öffnung mit erwei­ tertem Neigungswinkel,

Fig. 9 bis 11 eine andere zusätzliche Ausführungsform zur Herstellung eines Konus mit erweitertem Nei­ gungswinkel und

Fig. 12 einen zum Schlagen der erweiterten Öffnung zweckmäßiger Dorn.

Fig. 1 zeigt in abschnittsweiser geschnittener Darstellung eine mit den bekannten spanenden Verfahren hergestellte trichterförmige Öffnung mit großem Neigungswinkel. Dabei wird in einem ersten Schritt in ein Blech 1 in Fig. 1 von oben oder unten kommend eine Zylinderöffnung 2 gestanzt. In einem nachfolgenden Schritt wird danach die Zylinderöffnung 2 durch Bohren zu einer Konusöffnung 3 erweitert. Dabei ist der Boh­ rer für die Konusöffnung 3 nur so weit eingebracht, daß noch ein Teil der zuvor gegebenen Zylinderöffnung 2 stehenbleibt. Dieses Verfahren ist relativ aufwendig, da die beschriebenen Bohrvorgänge in der Regel sehr viel teurer sind als eine spanlose, schneidende Formgebung.

Fig. 2 und 3 zeigt die Möglichkeit einer spanlosen Einformung einer Öffnung nach Fig. 1. Dabei wird in einem in Fig. 2 ge­ zeigten ersten Schritt eine Konusöffnung ausgestanzt. Dieses Stanzen von konischen Öffnungen durch gegenüber dem Stand­ stempel vergrößerter Matrizenbohrung ist an sich bekannt. In einem zweiten Schritt gemäß Fig. 3 wird dann in Fig. 3 von unten kommend der schwache Konus gemäß Fig. 2 auf einen Konus mit großem Neigungswinkel α erweitert. Dabei wird ein aus Fig. 12 erkennbarer Dorn in Fig. 3 von unten kommend in die Öffnung eingeschlagen. Damit die Fläche 4 des Blechs 1 durch das Weiten der geweiteten Konusöffnung nicht reißt oder am Rand Krater bildet, wird der Dorn gemäß Fig. 12 nicht über die gesamte Tiefe der geweiteten Konusöffnung 6 eingetrieben. Hierdurch bleibt ein Teil der Konusöffnung 3 in Fig. 3 ste­ hen.

Die geweitete Konusöffnung nach Fig. 3 ist nur dann herstell­ bar, wenn der Öffnungswinkel des Konus nicht sehr groß werden soll. Ist dies nicht der Fall, so besteht die Gefahr, daß die Öffnung beim Stanzen oder Schlagen ausreißt oder die Oberflä­ che in Form von Kratern beschädigt wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die erfindungsgemäße Möglichkeit, den Neigungswinkel des Trichters noch erheblich zu vergrößern, ohne daß es zum Ausreißen des Materials oder einer ellipti­ schen Verformung der Öffnungswände kommt. Hierzu wird, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, vor dem aufweitenden Schlagen mit dem Dorn eine durchgehende Ausnehmung 8 in Form einer Durchbrechung in das Blech eingebracht. Diese Durchbrechung sollte möglichst weitgehend so geformt sein, daß sich zwi­ schen ihr und der Kante der Konusöffnung 3 ein Bereich 9 er­ gibt, in dem Material gleichbleibender Stärke und Tiefe das Loch umgibt. Auf diese Weise sind die beim Verformen der Öff­ nung 3 sich durch das Blechmaterial ergebenden Widerstands­ kräfte rings um den Rand der Öffnung 3 in etwa gleich, so daß sich beim schlagenden Erweitern der Öffnung 3 keine Form er­ gibt, die von der Kreisform abweicht.

Fig. 6 bis 8 zeigt die Möglichkeit, eine Verformung des Ran­ des der Konusöffnung 3 dadurch zu verhindern, daß gemäß Fig. 6 zuvor eine ringförmige Ausnehmung 10 in das Blech einge­ bracht wird. Danach wird konzentrisch zur ringförmigen Aus­ nehmung 10 eine gestanzte Öffnung 3 eingebracht, die wahlwei­ se zylinderförmig, aber auch nach dem weiter oben beschriebe­ nen Verfahrensschritt konisch sein kann. In einem weiteren Schritt wird schließlich durch einen gemäß Fig. 8 von unten kommenden Dorn die Öffnung 3 zu einem Trichter mit vergrößer­ tem Neigungswinkel geschlagen. Dabei wandert das von dem Dorn 16 beaufschlagte Material in der Umgebung der Kante 11 zu der ringförmigen Ausnehmung 10 hin, von der es dann aufgenommen wird. Auf diese Weise läßt sich eine erhebliche Aufweitung der Öffnung erreichen, ohne daß die in Fig. 8 untere Oberflä­ che 12 sich verzieht.

Fig. 9 bis 11 beschreibt eine etwas abgeänderte Ausnehmung 13, die die Form eines Kreisringabschnitts hat. Dabei ergibt sich die Ausnehmung 13 durch ein Durchstellen des Materials des Blechs 1, bei der die Ausnehmung 13 eine Entsprechung in einem Ansatz 14 hat, der wiederum die Form eines Kreisringab­ schnitts 14 besitzt.

Die Aufgabe der Ausnehmung 13 ist wiederum die gleiche wie bei der Ausnehmung 10. Zusätzlich wurde im Zusammenhang mit Fig. 5 angedeutet das Hebelende 15 halbkreisförmig beschnit­ ten, so daß ein im wesentlichen kreisringförmiger Bereich 9 die Öffnung 3 umgibt.

Claims (6)

1. Verfahren zur spanlosen Formung einer trichterförmigen Durchgangsöffnung (3, 6) in einem Blech (1), bei dem in ei­ nem ersten Schritt in an sich bekannter Weise eine koni­ sche Öffnung (3) in einer ersten Richtung ausgestanzt wird und in einem zweiten Schritt Ausnehmungen (8, 10, 13) in der Umgebung des Randes (11) der konischen Öffnung (3) ausge­ formt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Schritt mittels eines konischen Dorns (16), der durch die Öffnung (3) in zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung eingepreßt wird, die konische Öffnung (3) zur Vergrößerung des Konuswinkels (α) aufgeweitet wird, wobei die Ausnehmungen (8, 10, 13) zumindest an der Seite (12) des Blechs (1) wirksam sind, an der die größere Öffnungsweite des Trichters (3, 6) sich befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmung (10) eine entgegen der ersten Richtung in das Blech (1) eingepreßte, zur Öff­ nung (3) konzentrische, ringförmige Rille (10) ist.

3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) durch eine im wesentlichen kreisförmige oder teil­ kreisförmige Durchstellung (13, 14) gebildet ist.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (8) eine im wesentlichen kreisförmige oder teilkreisförmi­ ge Ausstanzung (8 ist Fig. 4, 5).

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das die Öffnung (3) umgebende Material im wesentlichen durch einen die Öffnung umgebenden Ringbereich (9) aus ungeschwächtem Ma­ terial gebildet ist.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dorn nur ei­ nen Abschnitt (6) der Öffnung (3) trichterförmig aufwei­ tet.