EP2420330B1 - Verfahren zum Formen eines Blechteils sowie Blechteil - Google Patents

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EP2420330B1
EP2420330B1 EP20110005648 EP11005648A EP2420330B1 EP 2420330 B1 EP2420330 B1 EP 2420330B1 EP 20110005648 EP20110005648 EP 20110005648 EP 11005648 A EP11005648 A EP 11005648A EP 2420330 B1 EP2420330 B1 EP 2420330B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet metal
axial
metal part
undercut
tool
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP20110005648
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2420330A1 (de
Inventor
Meinolf Schröder
Hugo Bischopink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG filed Critical Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
Publication of EP2420330A1 publication Critical patent/EP2420330A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2420330B1 publication Critical patent/EP2420330B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/06—Stamping using rigid devices or tools having relatively-movable die parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/30—Making other particular articles wheels or the like wheel rims

Definitions

  • the invention relates to a method for forming a sheet metal part with an axial undercut by means of a press tool, wherein by a forming movement in an axial stroke direction, an output part is formed into the sheet metal part.
  • the invention further relates to a sheet metal part with an axial undercut, wherein the axial undercut is formed by means of a tool part on a press.
  • One of the most common types of sheet metal forming is by pressing tool on presses. Thermoforming, bending, upsetting or punching operations can be performed with such press tools, so that a sheet metal part having a complex structure can be formed.
  • the press tool on an upper tool part and a lower tool part, which are movable in an axial stroke direction to each other.
  • the invention has for its object to provide a method for forming a sheet metal part with an axial undercut and a correspondingly produced sheet metal part, in which despite production by means of pressing tools a particularly well-formed axial undercut is achieved.
  • the object is achieved on the one hand by a method for molding a sheet metal part with the features of claim 1 and on the other hand by a sheet metal part having the features of claim 10.
  • Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
  • the method according to the invention is characterized in that an intermediate mold with a shoulder and an axial web is formed by means of a first tool part with a projection directed transversely to the stroke direction, and then the axial web is axially compressed and pressed against the projection of the first tool part to form the axial undercut, a bead of material is transversely formed.
  • the axial undercut is thus generated in two stages. First, a transverse shoulder and an axial web are formed, which form a first part of the axial undercut. Subsequently, on the projection which is fixedly arranged on the first tool part, by upsetting the axial web, a bead of material is formed as a second step for completing the axial undercut in the transverse direction corresponding to the first step.
  • the undercut region can thus be produced without a burr, in particular at the base of the groove-like axial undercut.
  • the sheet metal part is pulled axially from the first tool part, wherein the sheet metal part is axially deformed for releasing the molded undercut. In this way, complex movable slide elements can be omitted on the press tool.
  • At least one deflection point with defined reduced bending stiffness is formed on the sheet metal part to form the elastic deformability.
  • a deflection point is provided at a suitable position of the sheet metal part, on which the flexural rigidity is given in relation to an axial withdrawal of the sheet metal part with the axial undercut of the first tool part with a projection.
  • This reduced flexural rigidity relates to the adjacent further regions of the sheet-metal part, which have a higher, in particular substantially constant, flexural rigidity in relation to the deflection point. Compared with these ranges, the reduction in flexural rigidity is preferably between 30% and 70%.
  • the deflection point is preferably formed at a position of the sheet metal part to which the reduction of the strength for the function of the component is not essential. This can be, in particular, an area of the component which is supported at a later assembly at this point by other components and thus reinforced.
  • the deflection point can be formed, for example, by the structural design of a shoulder with a relatively long lever arm. According to the invention, it is particularly expedient that the deflection point is formed by a reduction in wall thickness.
  • a very precise hinge point or a hinge line can be defined, so that the ridge of the elastic deformation when releasing the sheet metal part is very well determined.
  • a preferred embodiment is that the deflection point is formed by impressing a groove with rounded groove bottom.
  • the material thickness and thus the local bending stiffness is reduced by the non-cutting shaping of a groove with rounded groove bottom, however, takes place by the chipless molding a surface hardening and reducing the surface roughness, so that at this point the risk of stress cracking along surface roughness is reduced.
  • the axial web is formed with a material fold.
  • the axial web which adjoins the first step formed and forms part of the bottom of the axial undercut, is thus at least partially formed by the material fold with a double wall thickness.
  • sufficient material at the axial web is also available for the subsequent swaging operation in order to form the bead of material for closing the axial undercut.
  • the material folding can also be provided several times, so that correspondingly more material is present at the axial web.
  • the axial compression of the axial web is performed by a second tool part, which is movable relative to the first tool part.
  • the mobility is also given parallel to the stroke direction, so that this can be achieved without major design effort in a press.
  • this second tool part which may be stored in particular between the first tool part and a third tool part, there is a defined compression and thus displacement of the material of the axial web against the projection of the first tool part, so that the material bead terminates as the second paragraph the axial undercut.
  • a further preferred variant of the invention consists in that a strength of the deflection point is increased again after the release of the sheet metal part from the first tool part.
  • the increase can be, for example, by the additional introduction of indentations in the vicinity of the deflection. This results in a defined strain hardening of the entire area around the deflection point, so that overall the strength and thus also the bending strength in the region of the deflection point is increased again.
  • other means and methods for increasing the strength are possible. For example, an increase in strength could take place by build-up welding or by shot peening.
  • a bevel is formed at least on the bead of material to the bottom of the axial undercut and / or that the bead of material protrudes in the transverse direction by an amount relative to the bottom of the undercut, the smaller than the wall thickness of the starting sheet is.
  • the amount by which the bead of material projects transversely may be between 0.1 mm to 2 mm, preferably between 0.4 mm and 0.8 mm.
  • the slope preferably has an angle of between 15 ° and 75 ° with respect to the axial direction.
  • the edge transitions are preferably rounded.
  • the sheet metal part is formed rotationally symmetrical to a center axis.
  • a rotationally symmetrical sheet metal part can be formed with an axial undercut on a conventional press.
  • the output part may be a flat piece of sheet metal or a preformed sheet metal body.
  • the sheet metal is a metal forming, especially forming steel, provided.
  • the sheet metal part according to the invention is characterized in that the axial undercut is formed by pressing tool on a projection of a first tool part and that on the sheet metal part a deflection with defined reduced bending stiffness is formed on which the sheet metal part for axial removal of a transverse projection of the tool part elastically deflectable is.
  • the sheet metal part with axial undercut can be made on a press in a particularly cost-effective manner, with burrs, as caused by slide elements on press tools, are avoided.
  • FIG. 1 For forming a sheet metal part 10 according to the invention Fig. 1 an intermediate mold 5, which has been manufactured from a starting sheet with the wall thickness 6 in one or more punching and bending steps on a press.
  • the intermediate mold 5 is rotationally symmetrical to a center axis 11, around which a drum-shaped peripheral wall 25 extends.
  • a first shoulder 14 and an axial web 6 are formed in addition to other folds.
  • the axial web 6 extends cylindrical and coaxial with the center axis 11, wherein a part of the outer surface of the axial web 6 represents the base of the axial undercut 12 to be formed.
  • a material fold 7 is formed by an everting.
  • a hub 26 directed radially to the center axis 11 extends.
  • a radially outwardly directed beveled outer web 27 is provided on the intermediate mold 5 at the lower end of the peripheral wall 25.
  • annular groove 22 is embossed in the transition region between the peripheral wall 25 and the radial outer web 27.
  • the annular groove 22 forms a deflection point 20 for the sheet metal part 10 according to the invention.
  • a groove base 23 of the groove 22 is formed rounded.
  • the final shaping of the axial undercut 12 in a second stage is associated with Fig. 2 recognizable.
  • the free end of the axial web 6 is compressed in the axial direction, so that the material in a transverse direction, ie radially to the center axis 11 to the side of the first paragraph 14 is formed into a bead of material 16.
  • the material bead 16 forms a second shoulder 15, so that the axial undercut 12 is now closed to both axial sides.
  • the circumferential base 18 extends between the lower first shoulder 14 and the upper second shoulder 15 of the axial undercut 12.
  • a slope 17 is formed, which is arranged approximately at a 45 ° angle to the center axis 11.
  • a corresponding slope may also be provided on the first paragraph 14, but this need not necessarily be the case.
  • the sheet metal part 10 allows the annular deflection point 20 between the peripheral wall 25 and the outer web 27 a certain elastic deflection or deformation of the peripheral wall 25 with respect to the outer web 27 in the direction of arrow P. In this way, an efficient production of the sheet metal part 10 on a Press done as related to Fig. 3 is explained.
  • the intermediate mold 5 is moved with a first tool part 30 and a third tool part 60 of a press tool shell on a press in a known manner by moving in a stroke direction H against a not shown press tool lower part.
  • the stroke direction H runs parallel to the center axis 11 of the sheet metal part 10.
  • the first tool part 30 has a radially inwardly projecting projection 32.
  • the projection 32 comprises a lower corner region 33 for forming the first shoulder 14 and an upper corner region 34 for shaping the second shoulder 15.
  • this second shoulder 15 is not yet formed, but it becomes the intermediate mold 5 according to FIG Fig. 1 formed with a material fold 7 on the web 6.
  • the first tool part 30 has on its underside an axially projecting embossing attachment 36 for forming the groove 22.
  • a second annular tool part 50 is delivered in the stroke direction H between the annular first tool part 30 and the third tool part 60.
  • the lower end face of the second tool part 50 has an arcuate upsetting surface 52.
  • the arcuate compression surface 52 contacts the axially projecting web 6 and compresses its axial length.
  • material is displaced radially outward in a transverse direction to form a bead of material 16.
  • the displaced material is formed against the upper corner region 34 of the radially inwardly directed projection 32, so that the second shoulder 15 forms with a defined slope 17.
  • the height of the second shoulder 15 extends radially outwards in relation to the base 18 by the amount a.
  • the second tool part 50 is first moved away in the stroke direction H from the sheet metal part 10. The same is done with the third tool part 60.
  • the sheet metal part 10 remains due to the molded axial undercut 12 on the projection 32nd
  • the sheet metal part 10 can be deducted according to the invention, since by means of the annular groove 22 shown in the exemplary embodiment as a deflection 20, the peripheral wall 25 with respect to the radial outer web 27 elastically can dodge radially inwardly. The removal is supported by the integrally formed bevel 17 on the second shoulder 15 of the sheet metal part 10. After the material bead 16 has passed the lower corner region 33 of the transverse projection 32, the peripheral wall 25 returns to its original starting position and the sheet metal part 10 can now be easily removed from the press tool. For pulling an ejection may be provided on the press tool.
  • FIG. 4 shows Fig. 4 another possible embodiment of a sheet metal part 10 'according to the invention.
  • an axial undercut 12' is formed on a radially inner side on a drum-shaped wall 25 'between a first shoulder 14' and a second shoulder 15 '.
  • the shoulder 15 ' is bent radially inwardly by an axial compression movement and thus constitutes the transverse material bead or material projection.
  • a deflection point 20' is likewise formed in the transition region between the drum-shaped peripheral wall 25 'and a radially extending disc-shaped hub 26'. Due to the deflectability about the deflection point 20 ', the sheet metal part 10' formed in this way can be pulled off elastically deformable by a press tool, not shown here, in spite of the radially inwardly projecting second shoulder 15 '.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Blechteiles mit einem axialen Hinterschnitt mittels Pressenwerkzeug, bei welchem durch eine Umformbewegung in einer axialen Hubrichtung ein Ausgangsteil zu dem Blechteil umgeformt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Blechteil mit einem axialen Hinterschnitt, bei dem der axiale Hinterschnitt mittels Werkzeugteil auf einer Presse geformt ist.
  • Eine der häufigsten Arten der Blechumformung erfolgt mittels Pressenwerkzeug auf Pressen. Mit derartigen Pressenwerkzeugen können Tiefzieh-, Biege-, Stauch- oder Stanzvorgänge durchgeführt werden, so dass ein Blechteil mit einer komplexen Struktur geformt werden kann. Dabei weist das Pressenwerkzeug ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeugunterteil auf, welche in einer axialen Hubrichtung zueinander verfahrbar sind.
  • Problematisch ist jedoch bei dieser Umformung mittels Pressenwerkzeug das Ausbilden eines axialen Hinterschnittes in Hubrichtung. Zum Formen derartiger Hinterschnitte ist es bekannt, an einem der Werkzeugteile bewegliche Schieberelemente vorzusehen. Diese werden zum Ausformen des Hinterschnittes quer zur axialen Hubrichtung in eine vorstehende Position ausgefahren. Um dieses ausgefahrene Schieberelement kann dann der Hinterschnitt ausgeformt werden. Anschließend wird das Schieberelement wieder in der Querrichtung zurückgezogen, so dass das Blechteil in axialer Richtung von dem Pressenwerkzeug abgenommen werden kann.
  • Pressenwerkzeuge mit derartigen bewegbaren Schieberelementen verursachen jedoch relativ hohe Werkzeugkosten. Zudem sind die bewegbar gelagerten Schieberelemente aufgrund der hohen Umformkräfte innerhalb des Pressenwerkzeuges einem relativ hohen Verschleiß ausgesetzt, so dass sich ein entsprechend hoher Wartungsaufwand ergibt. Zudem besteht bei der Ausbildung rotationssymmetrischer Körper mit einem axial umlaufenden axialen Hinterschnitt die Notwendigkeit, eine Vielzahl derartiger Schieberelemente am Pressenwerkzeug vorzusehen, um einen ringförmigen axialen Hinterschnitt zu erzeugen. Bei Einsatz von mehreren zusammenwirkenden Schieberelementen treten aufgrund der sich ergebenden Stoßfugen am Blechteil kleine Grate auf. Für einige Anwendungen, etwa die Aufnahme empfindlicher Elastomerdichtringe, sind derartige Grate störend und müssen gegebenenfalls in einem separaten Bearbeitungsschritt entfernt werden.
  • Weiter ist es aus DE 10 2004 009801 B3 oder der US 5,732,581 A bekannt, an einem Blechteil einen axialen Hinterschnitt durch radiales Zustellen einer Umformrolle in einem Drückwalzverfahren zu erstellen. Dabei muss das Blechteil in Rotation versetzt werden, so dass dies nur bei rotationssymmetrischem Teil möglich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Formen eines Blechteiles mit einem axialen Hinterschnitt und ein entsprechend hergestelltes Blechteil anzugeben, bei welchem trotz Fertigung mittels Pressenwerkzeugen ein besonders gut ausgeformter axialer Hinterschnitt erreicht ist.
  • Nach der Erfindung wird die Aufgabe einerseits durch ein Verfahren zum Formen eines Blechteiles mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und andererseits durch ein Blechteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines ersten Werkzeugteiles mit einem quer zur Hubrichtung gerichteten Vorsprung eine Zwischenform mit einem Absatz und einem axialen Steg gebildet wird und dass anschließend der axiale Steg axial gestaucht und an den Vorsprung des ersten Werkzeugteiles zum Bilden des axialen Hinterschnitts ein Materialwulst in Querrichtung geformt wird. Der axiale Hinterschnitt wird also in zwei Stufen erzeugt. Zunächst werden ein quergerichteter Absatz und ein axialer Steg ausgeformt, welche einen ersten Teil des axialen Hinterschnitts bilden. Anschließend wird an dem Vorsprung, welcher fest an dem ersten Werkzeugteil angeordnet ist, durch Stauchen des axialen Steges ein Materialwulst als zweiter Absatz zum Vervollständigen des axialen Hinterschnittes in Querrichtung entsprechend dem ersten Absatz ausgeformt.
  • Insbesondere bei ringförmigen insbesondere rotationssymmetrischen Teilen kann der Hinterschnittbereich so ohne einen Grat, insbesondere am Grund des nutartigen axialen Hinterschnitts, gefertigt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei nach der Erfindung, dass das Blechteil von dem ersten Werkzeugteil axial abgezogen wird, wobei das Blechteil zum Lösen des angeformten Hinterschnitts axial verformt wird. Auf diese Weise können aufwändige bewegbare Schieberelemente am Pressenwerkzeug entfallen.
  • Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass zum Ausbilden der elastischen Verformbarkeit an dem Blechteil mindestens eine Auslenkstelle mit definiert verminderter Biegesteifigkeit ausgebildet wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass keine unkontrollierte Verformung oder gar Beschädigung des Blechteiles beim Lösen aus dem Pressenwerkzeug erfolgt. Vielmehr wird an einer geeigneten Position des Blechteiles eine Auslenkstelle vorgesehen, an welcher die Biegesteifigkeit in Bezug auf ein axiales Herausziehen des Blechteiles mit dem axialen Hinterschnitt von dem ersten Werkzeugteil mit Vorsprung gegeben ist. Diese verminderte Biegesteifigkeit bezieht sich auf die angrenzenden weiteren Bereiche des Blechteiles, welche gegenüber der Auslenkstelle eine höhere, insbesondere weitgehend konstante, Biegesteifigkeit aufweisen. Gegenüber diesen Bereichen beträgt die Verminderung der Biegesteifigkeit vorzugsweise zwischen 30% und 70%.
  • Die Auslenkstelle wird vorzugsweise an einer Position des Blechteiles ausgebildet, an welcher die Herabsetzung der Festigkeit für die Funktion des Bauteiles nicht wesentlich ist. Dies kann insbesondere ein Bereich des Bauteiles sein, welcher bei einer späteren Montage an dieser Stelle durch andere Bauteile gestützt und damit verstärkt wird.
  • Grundsätzlich kann die Auslenkstelle etwa durch die konstruktive Gestaltung eines Absatzes mit relativ langem Hebelarm ausgebildet sein. Nach der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, dass die Auslenkstelle durch eine Wandstärkenverminderung gebildet wird. Hier kann ein sehr genauer Gelenkpunkt oder eine Gelenklinie definiert werden, so dass der Grat der elastischen Verformung beim Lösen des Blechteiles sehr gut bestimmbar ist.
  • Dabei besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, dass die Auslenkstelle durch Einprägen einer Nut mit gerundetem Nutgrund gebildet wird. Durch das spanlose Einformen einer Nut mit gerundetem Nutgrund wird zwar die Materialstärke und damit die lokale Biegesteifigkeit vermindert, jedoch erfolgt durch das spanlose Einformen eine Oberflächenverfestigung und Verminderung der Oberflächenrauigkeit, so dass an dieser Stelle die Gefahr einer Spannungsrissbildung entlang von Oberflächenrauigkeiten vermindert ist.
  • Weiterhin ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass der axiale Steg mit einer Materialfaltung ausgebildet wird. Der axiale Steg, welcher sich an den gebildeten ersten Absatz anschließt und einen Teil des Grundes des axialen Hinterschnitts bildet, ist somit zumindest bereichsweise durch die Materialfaltung mit einer doppelten Wandstärke ausgebildet. Somit steht auch für den anschließenden Stauchvorgang ausreichend Material am axialen Steg zur Verfügung, um den Materialwulst zum Schließen des axialen Hinterschnittes zu bilden. Selbstverständlich kann die Materialfaltung auch mehrfach vorgesehen sein, so dass entsprechend mehr Material am axialen Steg vorliegt.
  • Weiter ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das axiale Stauchen des axialen Steges durch ein zweites Werkzeugteil durchgeführt wird, welches relativ zum ersten Werkzeugteil verfahrbar ist. Die Verfahrbarkeit ist dabei ebenfalls parallel zur Hubrichtung gegeben, so dass dies ohne größeren konstruktiven Aufwand in einer Presse erreichbar ist. Durch dieses zweite Werkzeugteil, welches insbesondere zwischen dem ersten Werkzeugteil und einem dritten Werkzeugteil gelagert sein kann, erfolgt eine definierte Stauchung und damit Verlagerung des Materials des axialen Steges gegen den Vorsprung des ersten Werkzeugteiles, so dass der Materialwulst als zweiter Absatz den axialen Hinterschnitt abschließt.
  • Eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung besteht darin, dass eine Festigkeit der Auslenkstelle nach dem Lösen des Blechteiles von dem ersten Werkzeugteil wieder erhöht wird. Die Erhöhung kann beispielsweise durch das zusätzliche Einbringen von Einprägungen im Nahbereich der Auslenkstelle sein. Hierdurch erfolgt eine definierte Kaltverfestigung des gesamten Bereiches um die Auslenkstelle, so dass insgesamt die Festigkeit und damit auch die Biegefestigkeit in dem Bereich der Auslenkstelle wieder erhöht wird. Grundsätzlich sind auch andere Mittel und Verfahren zur Festigkeitserhöhung möglich. Beispielsweise könnte eine Festigkeitserhöhung durch Auftragsschweißen oder durch Kugelstrahlen erfolgen.
  • Weiterhin ist bevorzugt, dass zumindest an dem Materialwulst eine Schräge zum Grund des axialen Hinterschnitts ausgebildet ist und/oder dass der Materialwulst gegenüber dem Grund des Hinterschnitts in Querrichtung um einen Betrag vorsteht, der kleiner als die Wandstärke des Ausgangsbleches ist. Insbesondere kann der Betrag, um welchen der Materialwulst in Querrichtung vorsteht, zwischen 0,1 mm bis 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 0,8 mm, betragen. Die Schräge weist vorzugsweise gegenüber der Axialrichtung einen Winkel zwischen 15° und 75° auf. Die Kantenübergänge sind vorzugsweise gerundet.
  • Weiterhin ist bevorzugt, dass das Blechteil rotationssymmetrisch zu einer Mittenachse ausgeformt wird. Auf diese Weise kann auf einer herkömmlichen Presse ein rotationssymmetrisches Blechteil mit einem axialen Hinterschnitt geformt werden. Das Ausgangsteil kann ein ebenes Blechstück oder ein vorgeformter Blechkörper sein. Als Blech wird ein Umformmetall, insbesondere Umformstahl, vorgesehen.
  • Das erfindungsgemäße Blechteil ist dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Hinterschnitt mittels Pressenwerkzeug an einem Vorsprung eines ersten Werkzeugteiles geformt ist und dass an dem Blechteil eine Auslenkstelle mit definiert verminderter Biegesteifigkeit ausgebildet ist, an welcher das Blechteil zum axialen Abziehen von einem quergerichteten Vorsprung des Werkzeugteiles elastisch auslenkbar ist.
  • Das Blechteil mit axialem Hinterschnitt kann so auf einer Presse in besonders kostengünstiger Weise hergestellt werden, wobei Grate, wie sie durch Schieberelemente an Pressenwerkzeugen verursacht werden, vermieden sind.
  • Weitere Ausgestaltungen des Blechteiles ergeben sich aus der vorausgegangenen Beschreibung des Verfahrens.
  • Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Blechteiles vor dem Anformen des Hinterschnitts;
    Fig. 2
    eine Ansicht gemäß Fig. 1 nach dem Anformen des axialen Hinterschnitts;
    Fig. 3
    eine Teilquerschnittsansicht gemäß Fig. 2 mit Werkzeugteilen beim Anformen des axialen Hinterschnitts; und
    Fig. 4
    eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Blechteiles.
  • Zum Bilden eines erfindungsgemäßen Blechteiles 10 zeigt Fig. 1 eine Zwischenform 5, welche aus einem Ausgangsblech mit der Wandstärke 6 in einem oder mehreren Stanz- und Biegeschritten auf einer Presse gefertigt worden ist. Die Zwischenform 5 ist rotationssymmetrisch zu einer Mittenachse 11 aufgebaut, um welche sich eine trommelförmige Umfangswand 25 erstreckt. An der Umfangswand 25 sind neben weiteren Abkantungen ein erster Absatz 14 und ein axialer Steg 6 ausgebildet. Der axiale Steg 6 erstreckt sich zylindrisch und koaxial zur Mittenachse 11, wobei ein Teil der Außenfläche des axialen Steges 6 den Grund des anzuformenden axialen Hinterschnittes 12 darstellt. Zur Erhöhung der Materialdichte am axialen Steg 6 ist durch eine Umstülpung eine Materialfaltung 7 ausgebildet. Daran anschließend erstreckt sich eine radial zur Mittenachse 11 gerichtete Nabe 26.
  • Weiterhin ist an der Zwischenform 5 am unteren Ende der Umfangswand 25 ein radial nach außen gerichteter abgekanteter Außensteg 27 vorgesehen. Im Übergangsbereich zwischen der Umfangswand 25 und dem radialen Außensteg 27 ist eine ringförmige Nut 22 eingeprägt. Die ringförmige Nut 22 bildet für das erfindungsgemäße Blechteil 10 eine Auslenkstelle 20. Zur Vermeidung von Spannungsspitzen bei der Auslenkung ist ein Nutgrund 23 der Nut 22 gerundet ausgeformt.
  • Die abschließende Formung des axialen Hinterschnitts 12 in einer zweiten Stufe ist im Zusammenhang mit Fig. 2 erkennbar. Das freie Ende des axialen Steges 6 wird in axialer Richtung gestaucht, so dass das Material in einer Querrichtung, also radial zur Mittenachse 11 zur Seite des ersten Absatzes 14 zu einem Materialwulst 16 ausgeformt wird. Der Materialwulst 16 bildet einen zweiten Absatz 15, so dass der axiale Hinterschnitt 12 nunmehr zu beiden axialen Seiten abgeschlossen ist. Zwischen dem unteren ersten Absatz 14 und dem oberen zweiten Absatz 15 des axialen Hinterschnitts 12 erstreckt sich der umlaufende Grund 18.
  • An dem zweiten Absatz 15 ist eine Schräge 17 ausgebildet, welche etwa in einem 45° Winkel zur Mittenachse 11 angeordnet ist. Eine entsprechende Schräge kann auch an dem ersten Absatz 14 vorgesehen sein, wobei dies jedoch nicht zwingend der Fall sein muss.
  • An dem Blechteil 10 erlaubt die ringförmige Auslenkstelle 20 zwischen der Umfangswand 25 und dem Außensteg 27 eine gewisse elastische Auslenkung oder Verformung der Umfangswand 25 in Bezug auf den Außensteg 27 in Richtung des Pfeiles P. Auf diese Weise kann eine effiziente Herstellung des Blechteiles 10 auf einer Presse erfolgen, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert ist.
  • Dabei wird die Zwischenform 5 mit einem ersten Werkzeugteil 30 und einem dritten Werkzeugteil 60 eines Pressenwerkzeugoberteiles auf einer Presse in bekannter Weise durch Verfahren in einer Hubrichtung H gegen ein nicht dargestelltes Pressenwerkzeugunterteil verfahren. Die Hubrichtung H verläuft parallel zur Mittenachse 11 des Blechteiles 10.
  • Das erste Werkzeugteil 30 weist einen radial nach innen vorragenden Vorsprung 32 auf. Der Vorsprung 32 umfasst einen unteren Eckbereich 33 zur Formung des ersten Absatzes 14 und einen oberen Eckbereich 34 zur Formung des zweiten Absatzes 15. In der ersten Stufe wird jedoch dieser zweite Absatz 15 noch nicht ausgebildet, sondern es wird die Zwischenform 5 gemäß Fig. 1 mit einer Materialfaltung 7 am Steg 6 geformt. Weiterhin weist das erste Werkzeugteil 30 an seiner Unterseite einen axial vorspringen Prägevorsatz 36 zum Formen der Nut 22 auf.
  • Nach diesem ersten Umformschritt wird zwischen dem ringförmigen ersten Werkzeugteil 30 und dem dritten Werkzeugteil 60 ein zweites ringförmiges Werkzeugteil 50 in Hubrichtung H zugestellt. Die untere Stirnseite des zweiten Werkzeugteiles 50 weist eine bogenförmige Stauchfläche 52 auf. Die bogenförmige Stauchfläche 52 kontaktiert den axial vorspringenden Steg 6 und staucht dessen axiale Länge. Dabei wird Material in einer Querrichtung radial nach außen zu einem Materialwulst 16 verdrängt. Dabei wird das verdrängte Material gegen den oberen Eckbereich 34 des radial nach innen gerichteten Vorsprunges 32 geformt, so dass sich der zweite Absatz 15 mit einer definierten Schräge 17 ausbildet. Dabei erstreckt sich die Höhe des zweiten Absatzes 15 um den Betrag a radial nach außen gegenüber dem Grund 18.
  • Zum Lösen des so geformten Blechteiles 10 mit dem axialen Hinterschnitt 12 wird zunächst das zweite Werkzeugteil 50 in Hubrichtung H vom Blechteil 10 weggefahren. Entsprechendes erfolgt mit dem dritten Werkzeugteil 60. Nunmehr verbleibt das Blechteil 10 aufgrund des angeformten axialen Hinterschnittes 12 am Vorsprung 32 des ringförmigen ersten Werkzeugteiles 30. Das Blechteil 10 kann nach der Erfindung jedoch abgezogen werden, da mittels der im Ausführungsbeispiel dargestellten ringförmigen Nut 22 als Auslenkstelle 20 die Umfangswand 25 gegenüber dem radialen Außensteg 27 elastisch radial nach innen ausweichen kann. Das Abziehen wird dabei durch die angeformte Schräge 17 am zweiten Absatz 15 des Blechteiles 10 unterstützt. Nachdem der Materialwulst 16 den unteren Eckbereich 33 des quergerichteten Vorsprunges 32 passiert hat, gelangt die Umfangswand 25 wieder zurück in ihre ursprüngliche Ausgangslage und das Blechteil 10 kann nunmehr ohne weiteres aus dem Pressenwerkzeug entnommen werden. Zum Abziehen kann ein Ausstoßen am Pressenwerkzeug vorgesehen sein.
  • Während das Blechteil 10 gemäß den Figuren 2 und 3 einen axialen Hinterschnitt aufweist, der an einer radialen Außenseite angeordnet ist, zeigt Fig. 4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Blechteiles 10'. Bei dem Blechteil 10' ist ein axialer Hinterschnitt 12' an einer radialen Innenseite an einer trommelförmigen Wand 25' zwischen einem ersten Absatz 14' und einem zweiten Absatz 15' ausgebildet. Der Absatz 15' ist durch eine axiale Stauchbewegung radial nach innen gebogen und stellt so den quergerichteten Materialwulst oder Materialvorsprung dar. Eine Auslenkstelle 20' ist dabei ebenfalls im Übergangsbereich zwischen der trommelförmigen Umfangswand 25' und einer radial verlaufenden, scheibenförmigen Nabe 26' ausgebildet. Aufgrund der Auslenkbarkeit um die Auslenkstelle 20' kann das so geformte Blechteil 10' von einem hier nicht dargestellten Pressenwerkzeug trotz des radial nach innen vorspringenden zweiten Absatzes 15' elastisch verformbar abgezogen werden.
  • Nach der Erfindung sind eine Vielzahl verschiedenster Formgebungen an Blechteilen gemäß der Erfindung möglich.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Formen eines Blechteiles (10) mit einem axialen Hinterschnitt (12) mittels Pressenwerkzeug, bei welchem durch eine Umformbewegung in einer axialen Hubrichtung ein Ausgangsteil zu dem Blechteil (10) umgeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels eines ersten Werkzeugteiles (30) mit einem quer zur Hubrichtung gerichteten Vorsprung (32) eine Zwischenform (5) mit einem Absatz (14) und einem axialen Steg (7) gebildet wird und
    dass anschließend der axiale Steg (7) axial gestaucht und dabei an dem Vorsprung (32) des ersten Werkzeugteiles (30) zum Bilden des axialen Hinterschnitts (12) ein Materialwulst (16) in Querrichtung geformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Blechteil (10) von dem ersten Werkzeugteil (30) axial abgezogen wird, wobei das Blechteil (10) zum Lösen des angeformten Hinterschnitts (12) elastisch verformt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Ausbilden der elastischen Verformbarkeit an dem Blechteil (10) mindestens eine Auslenkstelle (20) mit definiert verminderter Biegesteifigkeit ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auslenkstelle (20) durch eine Wandstärkenverminderung gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auslenkstelle (20) durch Einprägen einer Nut (22) mit gerundetem Nutgrund (23) gebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der axiale Steg (7) mit einer Materialfaltung (8) ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das axiale Stauchen des axialen Steges (7) durch ein zweites Werkzeugteil (50) durchgeführt wird, welches relativ zum ersten Werkzeugteil (30) verfahrbar ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Festigkeit der Auslenkstelle (20) nach dem Lösen des Blechteiles (10) von dem ersten Werkzeugteil (30) wieder erhöht wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest an dem Materialwulst (16) eine Schräge (17) zum Grund (18) des axialen Hinterschnitts (12) ausgebildet ist und/oder
    dass der Materialwulst (16) gegenüber dem Grund (18) des Hinterschnitts (12) in Querrichtung um einen Betrag vorsteht, der kleiner als die Wandstärke (6) eines Ausgangsbleches des Ausgangsteiles ist.
  10. Blechteil mit einem axialen Hinterschnitt (12), hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    bei dem der axiale Hinterschnitt (12) mittels Werkzeugteil auf einer Presse geformt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an dem Blechteil (10) eine Auslenkstelle (20) mit definiert verminderter Biegesteifigkeit ausgebildet ist, an welcher das Blechteil (10) zum axialen Abziehen von einem quergerichteten Vorsprung (32) des Werkzeugteiles (30) elastisch auslenkbar ist.
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