EP1321202B1

EP1321202B1 - Manufacturing method and internal high pression forming tool for carrying out the manufacturing method

Info

Publication number: EP1321202B1
Application number: EP02024794A
Authority: EP
Inventors: Walter-Josef Schiffler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: EP1321202A2; DE50202272D1; EP1321202A3; DE10162394A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Innenhochdruckumformwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 (siehe z.B. DE-A 197 19 426).The present invention relates to a manufacturing method according to the preamble of the patent claim 1 and a hydroforming according to the The preamble of claim 6 (see for example DE-A 197 19 426).

Aus der DE 197 19 426 A1 ist ein Innenhochdruckumformwerkzeug bekannt, in das "Zusatzwerkzeuge" wie z.B. Stanzwerke integriert sind. Bei einem Ausführungbeispiel sind in eine Werkzeughälfte des Innenhochdruckumformwerkzeugs mehrere axial verschiebliche Stanzwerkzeuge integriert. Mit den Stanzwerkzeugen können Löcher wahlweise "nach innen" oder "nach außen" gestanzt werden sowie wahlweise mit oder ohne am Bauteil verbleibenden Stanzbutzen. Beim Stanzen "mit am Bauteil verbleibenden Stanzbutzen" ist das Stanzwerkzeug an einer Stelle der Stanzkante stumpf ausgebildet. In diesem Bereich des Stanzwerkzeugs wird der auszustanzende Butzen nach innen umgebogen und verbleibt am herzustellenden Bauteil.From DE 197 19 426 A1 a hydroforming is known, in the "Additional tools" such as e.g. Punching works are integrated. In an embodiment example are in a mold half of the hydroforming tool integrated several axially displaceable punching tools. With the punching tools holes can be punched either "inwards" or "outwards" as well optionally with or without punched slug remaining on the component. When punching "with on the component remaining punching slug "is the punching tool in one place Stamping edge formed dull. In this area of the punching tool is the to be punched slugs bent inwards and remains to be produced Component.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fertigungsverfahren bzw. ein Werkzeug anzugeben, das eine größere "Fertigungstiefe" ermöglicht. The object of the invention is to specify a production method or a tool, which allows a greater "vertical integration".

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is solved by the features of claims 1 and 6. advantageous Embodiments and further developments can be found in the dependent claims.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, in eine Wandung eines durch Innenhochdruckumformung hergestellten Bauteils eine Durchgangsöffnung zu stanzen und anschließend in der Durchgangsöffnung ein Innengewinde herzustellen und zwar so, dass "Innenhochdruckumformbauteil" beim Stanzen der Durchgangsöffnung und bei der Herstellung des Innengewindes im Innenhochdruckumformwerkzeug verbleibt. Hierzu sind in das Innenhochdruckumformwerkzeug ein "Stanzwerkzeug" und ein "Gewindewerkzeug" integriert.The basic principle of the invention is in a wall of a through Hydroforming produced component to a through hole punching and then produce an internal thread in the through hole in such a way that "hydroforming component" when punching the Through hole and in the manufacture of the internal thread in Hydroforming tool remains. These are in the hydroforming integrated a "punching tool" and a "threading tool".

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in das Innenhochdruckumformwerkzeug ein Werkzeug integriert, das einen Stanzabschnitt zum Stanzen der Durchgangsöffnung und einen weiteren Werkzeugabschnitt zur Herstellung des Innengewindes aufweist. Das heißt, mit ein und demselben Werkzeug kann gestanzt und ein Gewinde hergestellt werden. Vorzugsweise ist der Stanzabschnitt zweiteilig ausgeführt. Er weist dann einen zapfenartig vom freien Ende des Stanzwerkzeuges abstehenden Vorstanzabschnitt und einen sich daran anschließenden "Durchstellabschnitt" auf.According to a development of the invention is in the hydroforming integrated a tool having a punching section for punching the Through opening and another tool section for the production of the Internal thread has. That is, with one and the same tool can punched and a thread are made. Preferably, the punching section executed in two parts. He then points a pin-like from the free end of the Punching tool protruding pre-cutting section and a to it subsequent "Durchstellabschnitt" on.

Vorzugsweise ist der Vorstanzabschnitt an seiner Stirnseite einseitig abgeschrägt. In einer Seitenansicht betrachtet ist der Vorstanzabschnitt also asymmetrisch. Die Abschrägung am Vorstanzabschnitt bewirkt, dass der auszustanzende Stanzbutzen nicht aus dem Bauteil herausgestanzt wird, sondern nach innen" umgeklappt wird. Der Stanzbutzen verbleibt somit am herzustellenden Bauteil. Der sich an den Vorstanzabschnitt anschließende Durchstellabschnitt hat im wesentlichen den Durchmesser der herzustellenden Durchgangsöffnung.Preferably, the pre-punched portion is beveled on one side on its front side. Seen in a side view, the pre-punching section is therefore asymmetrical. The Beveling on the pre-punching section causes the punched slug to be punched out is not punched out of the component, but is "folded inwards". The punched slug thus remains on the component to be produced. The to the Preshaping section subsequent passage section has essentially the Diameter of the through hole to be made.

Während des Stanzvorgangs wird das Stanzwerkzeug im wesentlichen rein translatorisch verschoben, d.h. durch die Wandung des Innenhochdruckumformbauteils gepresst. Das Stanzwerkzeug kann dabei beispielsweise durch einen Hydraulikzylinder beaufschlagt werden. Wenn die Durchgangsöffnung gestanzt ist, wird das "Stanzwerkzeug" zur Herstellung des Innengewindes zusätzlich rotatorisch bewegt. During the punching process, the punching tool becomes substantially purely translational shifted, i. through the wall of the hydroforming component pressed. The punching tool can, for example, by a hydraulic cylinder be charged. If the through hole is punched, that will "Punching tool" for producing the internal thread additionally rotatory moves.

Das heißt, der Vorschubbewegung wird eine Drehbewegung überlagert. Das Innengewinde kann beispielsweise gerollt oder geschnitten werden.That is, the feed motion is superimposed on a rotary motion. The Internal thread can be rolled or cut, for example.

Mit der Erfindung wird somit eine noch größere Fertigungstiefe als beim Stand der Technik erreicht. Durch den zusätzlichen integrierten Prozessschritt kann positionsgenau ein Formgewinde in dem Innenhochdruckumformbauteil hergestellt werden. Die Festigkeit des herzustellenden Gewindes, hängt vom Material des Innenhochdruckumformbauteils ab. Ein derart hergestelltes Gewinde ist zumindest für leicht bis mittelschwer belastete Schraubverbindungen geeignet. Insbesondere im Kfz-Bereich sind vielfältige Anwendungen denkbar, wie z.B. die Befestigung von Anbauteilen an Rahmen- bzw. Trägerteilen, die durch Innenhochdruckumformung hergestellt wurden.With the invention thus an even greater vertical range of manufacture than in the state of Technology achieved. Due to the additional integrated process step can accurately made a form of thread in the hydroforming component become. The strength of the thread to be produced depends on the material of the Hydroforming component ab. A thread produced in this way is at least suitable for light to medium loaded screwed connections. Especially In the automotive sector, various applications are conceivable, such as the attachment of Attachments to frame or support parts by hydroforming were manufactured.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung insbesondere folgende Vorteile erreicht:

Hohe Positions- und Wiederholgenauigkeit
Wegfall eines außerhalb des Innenhochdruckumformwerkzeugs durchzuführenden Arbeitsschritts
Einsatzteile wie z.B. "Einziehmuttern" werden nicht mehr benötigt, wodurch sich eine zusätzliche Gewichtsreduzierung ergibt.

In summary, the invention achieves the following advantages in particular:

High position and repeat accuracy
Elimination of a work step to be performed outside the hydroforming die
Insert parts such as "Einziehmuttern" are no longer needed, resulting in additional weight reduction.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren 1 bis 7 zeigen die einzelnen Verfahrensschritte.In the following the invention with reference to an embodiment in connection explained in more detail with the drawing. Figures 1 to 7 show the individual Process steps.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Innenhochdruckumformwerkzeug mit einer oberen Werkzeughälfte 1 und einer unteren Werkzeughälfte 2. Zwischen den beiden Werkzeughälften 1, 2 befindet sich ein in bekannter Weise durch Innenhochdruckumformung hergestelltes "Innenhochdruckumformbauteil" 3, das z.B. aus einem "Rohrrohling" hergestellt sein kann. Figure 1 shows a schematic representation of a hydroforming with an upper mold half 1 and a lower mold half 2. Between the Both tool halves 1, 2 is in a known manner by Hydroforming produced "hydroforming component" 3, the e.g. can be made of a "tube blank".

In dem unteren Werkzeugteil 2 ist eine zylindrische Ausnehmung 4 vorgesehen, in der ein "Nachbearbeitungswerkzeug" 5 angeordnet ist. Das "Nachbearbeitungswerkzeug" 5 lässt sich funktional in drei Abschnitte unterteilen, nämlich einen zapfenartig vom freien Ende abstehenden Vorstanzabschnitt 6, einen Durchstellabschnitt 7 und einen Werkzeugabschnitt 8 zur Herstellung eines Innengewindes.In the lower tool part 2, a cylindrical recess 4 is provided, in a "post-processing tool" 5 is arranged. The "Postprocessing Tool" 5 can be functionally divided into three sections, namely one pin-like projecting from the free end pre-punching section 6, a Through section 7 and a tool section 8 for producing an internal thread.

Der Vorstanzabschnitt 6 ist in der hergezeigten Schnittansicht asymmetrisch, d.h. er weist an seiner Stirnseite eine seitliche Abschrägung 9 auf. Sein Durchmesser ist kleiner als der des Durchstellabschnitts 7. Das Nachbearbeitungswerkzeug 5 weist ferner im Umfangsbereich zwischen dem Vorstanzabschnitt 6 und dem Durchstellabschnitt 7 eine umlaufende Fase 10 auf. Vom Durchstellabschnitt 7 "erweitert" sich der Durchmesser des Nachbearbeitungswerkzeugs 5 konisch auf den Durchmesser des Werkzeugabschnitts 8, der zur Herstellung des Innengewindes vorgesehen ist.The pre-punching section 6 is asymmetrical in the sectional view shown, i. he has on its front side on a lateral chamfer 9. Its diameter is smaller than that of the push-through section 7. The rework tool 5 points further in the peripheral region between the pre-punching section 6 and the Through section 7 a circumferential chamfer 10. From the passage section 7 The diameter of the post-processing tool 5 "widens" conically the diameter of the tool section 8, which is used to manufacture the Internal thread is provided.

Im folgenden werden die einzelnen in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Arbeitsschritte nach der Herstellung des Innenhochdruckumformbauteils erläutert. In Figur 1 liegt das freie Ende des Vorstanzabschnittes 6 an der Außenseite des Innenhochdruckumformbauteils 3 an.In the following, the individual working steps illustrated in FIGS. 1 to 7 will be described explained after the production of the hydroforming component. In FIG 1 is the free end of the pre-punching section 6 on the outside of the Hydroforming component 3 on.

Anschließend wird, wie in Figur 2 dargestellt, das Nachbearbeitungswerkzeug 5 "zugestellt". Das heißt, der Vorstanzabschnitt 6 stanzt das Innenhochdruckumformbauteil 3 an. Im Bereich der Abschrägung 9 wird das Innenhochdruckumformbauteil 3 nicht durchgestanzt. Vielmehr entsteht ein sogenannter Stanzbutzen 11, der bei einer weiteren Vorschubbewegung des Nachbearbeitungswerkzeuges 5 nach innen umgebogen wird, was in Figur 3 dargestellt ist. Durch eine weitere Vorschubbewegung des Nachbearbeitungswerkzeuges 5 wird die herzustellende Durchgangsöffnung in dem Innenhochdruckumformbauteil 3 mittels des Durchstellabschnittes 7 durchgestanzt, was in Figur 4 dargestellt ist. Dabei werden die seitlichen Ränder des Innenhochdruckumformbauteils 3 rund um den Durchstellabschnitt 7 herum "sauber" im wesentlichen senkrecht umgebogen. Subsequently, as shown in Figure 2, the post-processing tool 5 "delivered". That is, the pre-punching section 6 punches the Hydroforming component 3 on. In the area of the chamfer 9 is the Hydroforming component 3 is not punched through. Rather, a arises so-called punched slug 11, which in a further feed movement of the Post-processing tool 5 is bent inwards, which is shown in Figure 3 is shown. By a further feed movement of the post-processing tool 5, the through hole to be produced in the Hydroforming component 3 punched through by means of the insertion section 7, which is shown in FIG. The lateral edges of the Hydroforming component 3 around the passage section 7 around "clean" bent substantially vertically.

Nach dem Durchstellen erfolgt die Herstellung des Gewindes, was in Figur 5 dargestellt ist. Der Vorschubbewegung des Nachbearbeitungswerkzeuges 5 wird nun eine rotatorische Bewegung überlagert, wodurch im Innenhochdruckumformbauteil 3, genauer gesagt in seinen Randbereichen 12, 13, ein Innengewinde 14 hergestellt wird. Das Gewinde kann beispielsweise geschnitten oder gerollt werden.After passing through the production of the thread, which is shown in Figure 5 is. The feed movement of the post-processing tool 5 is now superimposed on a rotational movement, whereby in the hydroforming component 3, more precisely in its edge regions 12, 13, an internal thread 14 made becomes. The thread can for example be cut or rolled.

Nach der Herstellung des Innengewindes 14 wird das Nachbearbeitungswerkzeug 5 wieder "herausgeschraubt" bzw. zurückgefahren, was in der Figur 6 dargestellt ist. Figur 7 zeigt schließlich das Fertigbauteil.After the production of the internal thread 14, the finishing tool 5 again "unscrewed" or retracted, which is shown in the figure 6. Finally, FIG. 7 shows the prefabricated component.

Claims

A manufacturing method comprising the following steps:

a) introduction of a component blank between tool parts of an internal high pressure forming tool,

b) closing the internal high pressure forming tool,

c) forming the component blank into an internal high pressure formed component by means of a pressure medium,

d) punching a through-aperture in a wall of the internal high pressure formed component by means of a punching tool arranged in the internal high pressure forming tool,

characterised in that when the internal high pressure formed component (3) remains in the internal high pressure forming tool (1, 2), an internal thread (14) is produced in the through aperture.
A manufacturing method according to claim 1, characterised in that the internal thread (14) is produced by means of a tool section (8) of the punching tool (5) which adjoins a punching section (6, 7) of the punching tool (5).
A manufacturing method according to claim 1 or 2, characterised in that following step c) the wall of the internal high pressure formed component (3) is prepunched with a prepunching section (6) of the punching tool (5) which projects in a peg-like manner from the free end of the punching tool (5).
A manufacturing method according to claim 3, characterised in that in step d) the through-aperture is punched with a place-through section (7) adjacent to the prepunching section (6).
A manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, characterised in that a punching produced during the punching operation is bent over and remains on the finished part (3) to be produced.
An internal high pressure forming tool comprising at least two tool parts, between which a component blank can be introduced, a connection for pressure medium for pressure loading and forming of the component blank into an internal high pressure formed component and a punching tool which is arranged in one of the tool parts, wherein the punching tool has a punching section for punching a through-aperture in a wall of the internal high pressure formed component, characterised in that the internal high pressure forming tool (1, 2) has a tool (5) for producing an internal thread (14) in the through-aperture.
A internal high pressure forming tool according to claim 6, characterised in that the tool (5) is formed for producing the internal thread (14) by a tool section (8) of the punching tool (5) which adjoins the punching section (6, 7).
An internal high pressure forming tool according to claim 6 or 7, characterised in that the punching section (6, 7) has, in the centre, a prepunching section (6) which projects in the manner of a peg from the free end of the punching tool (5) and has a diameter smaller than the diameter of the through-aperture.
An internal high pressure forming tool according to claim 8, characterised in that the prepunching section (6) is asymmetrical in a side view and has a bevel (9) on its end face.
An internal high pressure forming tool according to claim 8 or 9, characterised in that a place-through section (7) is provided between the prepunching section (6) and the section (8) for producing the thread (14).
An internal high pressure forming tool according to claim 10, characterised in that the punching tool is conical in the transition region between the place-through section (7) and the tool section (8).