Verfahren zur Herstellung von Blechzylindern mit Kühl- bzw. VersteifungsrippenProcess for the production of sheet metal cylinders with cooling or stiffening ribs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechzylindern, insbesondere Statorge¬ häusen für luftgekühlte elektrische Maschinen, mit einer Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender, in Umfangsrichtung voneinander distanzierter Kühl- bzw. Versteifungsrippen.The present invention relates to a method for producing sheet metal cylinders, in particular stator housings for air-cooled electrical machines, with a plurality of integrally formed, axially extending, radially projecting cooling or stiffening ribs spaced apart from one another in the circumferential direction.
Insbesondere auf dem Gebiet der luftgekühlten elektri¬ schen Maschinen ist man seit einiger Zeit dazu überge¬ gangen, die aufwendigen Statorgehäuse aus Metallguss durch Blechzylinder mit angeformten Kühlrippen zu er¬ setzen.In the field of air-cooled electrical machines in particular, there has been a change in the past for some time to replace the complex stator housings made of cast metal by sheet metal cylinders with integrally formed cooling fins.
Die Herstellung solcher Gehäusekörper wie auch der Ge¬ häusekörper etwa von Netztransformatoren o.dgl. erfolgt 'derart, dass an einem Blech eine Rippe nach der anderen ausgeformt und dabei die Gehäuseform gestaltet wird. Gemäss DT-OS 25 03 106 kann dabei die Ausformung des Mantels partiell erfolgen, um diesen dann in einer zweiten Fertigungsstufe durch eine Nachpressung auf sein Fertigmass zu bringen.The manufacture of such housing bodies as well as the housing bodies of, for example, mains transformers or the like. takes place in such a way that one rib after the other is formed on a sheet and the housing shape is designed in the process. According to DT-OS 25 03 106, the casing can be partially shaped in order to bring it to its finished size in a second production stage by means of a re-pressing.
OMPI
Es ist einzusehen, dass solche Herstellungsverfahren einen grossen Zeitaufwand beanspruchen, der einer Ra¬ tionalisierung im heutigen wirtschaftlichen Sinne ent¬ gegen steht.OMPI It can be seen that such manufacturing processes take up a large amount of time, which stands in the way of rationalization in today's economic sense.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der vorgenannten Art zu schaffen, welches gestattet, solche Blechgehäuse mit einer Mehrzahl angeformter, sich axial erstreckender, radial abragender, in Umfangsrichtung- voneinander distanzierter Kühl- bzw. Versteifungsrippen den heutigen Anforderungen gemäss rationell herzustel¬ len.It is therefore an object of the invention to provide a method of the aforementioned type which allows such sheet metal housings with a plurality of molded, axially extending, radially projecting, circumferentially spaced-apart cooling or stiffening ribs to be produced rationally in accordance with today's requirements .
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass alle Rippen gleichzeitig und in einem einzigen Pressvorgang an einem Halbfabrikat in Form eines Blechzylinders mit rundem oder polygonalem Querschnitt angeformt werden.This is achieved according to the invention in that all the ribs are molded onto a semifinished product in the form of a sheet metal cylinder with a round or polygonal cross section simultaneously and in a single pressing process.
Durch diese Massnahmen ist es vergleichsweise den bisher "getakteten" Verfahren nunmehr möglich, die Herstellung solcher Blechgehäuse ganz erheblich zu beschleunigen.By means of these measures, it is now possible in comparison with the previously "clocked" methods to accelerate the manufacture of such sheet metal housings considerably.
Beispielsweise Ausführungsformen von Blechgehäusen zur Veranschaulichung des erfindungsgemässen Verfahrens werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:For example, embodiments of sheet metal housings to illustrate the method according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein Halbfabrikat in Form eines Blechzylinders mit rundem Querschnitt,1 is a semi-finished product in the form of a sheet metal cylinder with a round cross section,
Fig. 2 ein Halbfabrikat in Form eines Blechzylinders mit polygonalem Querschnitt,2 a semi-finished product in the form of a sheet metal cylinder with a polygonal cross section,
Fig. 3 ein Fertigprodukt in Form eines Statorgehäuses,
Fig. 4a - 4c in schematischer Darstellung und in ein¬ zelnen Phasen ein Pressvorgang zur Bildung eines Statorgehäuses und3 shows a finished product in the form of a stator housing, 4a-4c in a schematic representation and in individual phases a pressing process to form a stator housing and
Fig. 5a - 5c in schematischer Darstellung und in ein- zelnen Phasen ein Pressvorgang zur- Bildung einer Ausführungsvariante eines Statorgehäuses.5a-5c in a schematic representation and in individual phases a pressing process to form an embodiment variant of a stator housing.
Das in Fig. 3 beispielsweise veranschaulichte Fertig¬ produkt in Form eines Statorgehäuses mit einer Mehr¬ zahl angeformter, sich axial erstreckender, radial ab- ragender, in Umfangsrichtung voneinander distanzierter Rippen lässt sich in der nachfolgend näher beschriebe¬ nen Weise aus einem Halbfabrikat in Form eines Blech¬ mantels mit rundem Querschnitt gemäss Fig-, 1 oder mit polygonalem Querschnitt gemäss Fig. 2 herstellen. Die Grosse der Halbfabrikate lässt sich dabei mathematisch in Abhängigkeit der Grosse des Fertigproduktes voraus¬ bestimmen nach der GleichungThe finished product illustrated in FIG. 3, for example, in the form of a stator housing with a plurality of integrally formed, axially extending, radially protruding ribs spaced apart in the circumferential direction can be made in the form of a semi-finished product in the manner described in more detail below of a sheet metal jacket with a round cross section according to FIG. 1 or with a polygonal cross section according to FIG. 2. The size of the semi-finished products can be mathematically determined in advance depending on the size of the finished product according to the equation
D = _ VJ_: n nr worin bedeuten: D = _ VJ_: n nr where:
D = der mittlere Durchmesser des Blechmantels-Halbfabri- kates,D = the mean diameter of the semi-finished sheet metal jacket,
1 = die mittlere Länge einer abgewickelten Rippe und n = die Anzahl der auf den Umfang gleichmässig verteil¬ ten Rippen.1 = the average length of a developed rib and n = the number of ribs evenly distributed over the circumference.
Gegebenenfalls sind in dieser Formel Erfahrungswerte in Form von Parameter zu berücksichtigen, etwa in. Bezug auf Nachbehandlungen oder in Bezug auf mögliche Bombie¬ rungen in Axialrichtung, wie das nachfolgend noch er-
wähnt wird.If necessary, empirical values in the form of parameters are to be taken into account in this formula, for example in relation to post-treatments or in relation to possible bombings in the axial direction, as will be explained below. thinks.
Für den Pressvorgang wird das Halbfabrikat gemäss Fig. 1 oder 2 auf eine geeignete Maschine gebracht. Eine solche Verformungsmaschine kann unterschiedlicher Bauart sein und soll hier nicht weiter beschrieben wer¬ den, da dies für das Verständnis des erfindungsgemässen Verfahrens nicht erheblich ist.For the pressing process, the semi-finished product according to FIG. 1 or 2 is placed on a suitable machine. Such a deformation machine can be of different types and will not be described further here since this is not significant for understanding the method according to the invention.
Ein Vorgang des Verfahrens zur Bildung eines Statorge¬ häuses 41 mit offenen Rippen 42 aus einem Blechzylinder 43 mit rundem Querschnitt soll anhand der Fig. 4a - 4c näher beschrieben werden. Die hierfür geeignete Ma¬ schine umfasst n Aussenstempel 44 und n Innenstempel 45 auf einem Kern 46 der Maschine, wobei die Innenstempel 45 in Bezug auf die Aussenstempel 44 um eine halbe Teilung in Umfangsrichtung verschoben sind. Selbstver¬ ständlich sind die Verformungsbereiche der inneren und äusseren Stempel der betreffenden Flankenform der zu pressenden Rippen angepasst und die äusseren Stempel mit Druckerzeugungsmitteln so verbunden, dass diese sich gleichzeitig und radial nach innen gegen den Kern 46 bewegen können, wie das die Fig. 4a - 4c in einzelnen Phasen erkennen lassen. Es stellt dabei keine grossen Probleme, die Verformungsmaschine mit geeigneten Zen¬ trierungsmitteln für das zu verformende Halbfabrikat auszurüsten, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.A process of the method for forming a stator housing 41 with open ribs 42 from a sheet metal cylinder 43 with a round cross section will be described in more detail with reference to FIGS. 4a-4c. The machine suitable for this comprises n outer punches 44 and n inner punches 45 on a core 46 of the machine, the inner punches 45 being displaced in the circumferential direction by half a pitch with respect to the outer punches 44. Of course, the deformation areas of the inner and outer punches are adapted to the respective flank shape of the ribs to be pressed and the outer punches are connected to pressure generating means in such a way that they can move simultaneously and radially inwards against the core 46, as shown in FIGS. 4c in individual phases. There are no major problems in equipping the shaping machine with suitable centering means for the semifinished product to be deformed, which is why there is no need to go into detail here.
Sobald nun der Blechzylinder 43 in der Maschine einge¬ führt ist, kann die Verformungsoperation beginnen. Die n Aussenstempel 44 verschieben sich radial und gleich- zeitig gegen das Zentrum des Kernes 46. Die Bewegung der Aussenstempel 44. kann dabei z.B. durch Hydraulik-
zylinder oder andere Vorrichtungen erzeugt werden. Der Gleichlauf der Aussenstempel 44 kann zudem auf unter¬ schiedliche Arten realisiert werden, wie z.B. mecha¬ nisch, indem jeder Stempel vom benachbarten Stempel über einen festen Hebel gezwungen wird, der Vorschub¬ bewegungen zu folgen, wobei sich dieser Zwang nach einer 360°-Uebertragung wieder auf den ersten Stempel aus¬ wirkt.As soon as the sheet metal cylinder 43 has been introduced into the machine, the deformation operation can begin. The n outer punches 44 move radially and at the same time against the center of the core 46. The movement of the outer punches 44. cylinders or other devices are generated. The synchronism of the outer punches 44 can also be realized in different ways, such as mechanically, for example, by forcing each punch from the neighboring punch to follow the feed movements via a fixed lever, this constraint occurring after a 360 ° Transfer affects the first stamp again.
Für gewisse z.B. geometrische Verhältnisse können Gegen- druck erzeugende Innenstempel eingesetzt werden.For certain e.g. Geometric conditions can be used to create counter-pressure inner punches.
Der Pressvorgang setzt sich dann kontinuierlich fort, bis die in Fig. 4c gezeigte Endform erreicht wird.- Selbstverständlich erfolgt dabei die Verformung über die Elastizitätsgrenzen des Materials hinaus, um eine Rückbildung nach Beendigung des Pressvorgangs zu ver¬ meiden.The pressing process then continues until the final shape shown in FIG. 4c is reached. Of course, the deformation takes place beyond the elastic limits of the material in order to avoid regression after the pressing process has ended.
In gleicher Weise lässt sich auch das in Fig. 3 gezeig¬ te Statorgehäuse mit geschlossenen Rippen herstellen, wie die Fig. 5a - 5c veranschaulichen. Für diesen Vor- gang weist die Maschine entsprechende Aussenstempel 54 auf und umfasst einen Kern mit glatter Oberfläche. Auch hier wird zunächst der ein Halbfabrikat darstellende Blechmantel 53 in die Maschine eingebracht und dann der Pressvorgang, eingeleitet und kontinuierlich fortgesetzt, bis die Endform gemäss Fig. 5c erreicht ist.The stator housing shown in FIG. 3 with closed ribs can be produced in the same way, as illustrated in FIGS. 5a-5c. For this process, the machine has corresponding outer punches 54 and comprises a core with a smooth surface. Here, too, the sheet metal jacket 53, which is a semi-finished product, is first introduced into the machine and then the pressing process is initiated and continued continuously until the final shape according to FIG. 5c is reached.
Die Verformung erfolgt dabei über die Elastizitätsgrenze des Materials hinaus, um eine Rückfederung nach Beendi¬ gung des Pressvorgangs zu vermeiden.The deformation takes place beyond the elastic limit of the material in order to avoid springback after the pressing process has ended.
Es lässt sich nun leicht einsehen, dass dieses vorbe-
schriebene Verfahren vergleichsweise bisherigen Takt- Verfahren wesentlich rationeller ist.It is now easy to see that this The procedure described is comparatively more efficient than previous clock procedures.
Zudem gestattet dieses Verfahren gleichzeitig eine konvexe Verformung der inneren Mantelfläche des Fertig- produktes in Axialrichtung, um Statorgehäuse herzustel¬ len, die mit Vorspannung auf den Statorkern aufgescho¬ ben werden.In addition, this method also allows a convex deformation of the inner lateral surface of the finished product in the axial direction in order to produce stator housings which are pushed onto the stator core with prestress.
Ferner ist es auch möglich, anstelle der vorbeschriebe¬ nen gleichförmigen Verteilung der Rippen, diese auch ungleichförmig anzufor en.Furthermore, it is also possible to request the ribs in a non-uniform manner instead of the uniform distribution described above.
Weiter können mit diesem Verfahren auch Hohlkörper mit gleichzeitig sowohl offenen als auch geschlossenen Kühl¬ rippen hergestellt werden.
Furthermore, hollow bodies with both open and closed cooling fins can be produced with this method.