EP3504014B1 - Verfahren zur spanlosen herstellung eines rotationssymmetrischen koerpers aus einer blechronde - Google Patents
Verfahren zur spanlosen herstellung eines rotationssymmetrischen koerpers aus einer blechrondeInfo
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- EP3504014B1 EP3504014B1 EP17768004.8A EP17768004A EP3504014B1 EP 3504014 B1 EP3504014 B1 EP 3504014B1 EP 17768004 A EP17768004 A EP 17768004A EP 3504014 B1 EP3504014 B1 EP 3504014B1
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-
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- B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
- B21D51/04—Making hollow objects characterised by the structure of the objects built-up objects, e.g. objects with rigidly-attached bottom or cover
Definitions
- the invention relates to a method for the non-cutting production of a rotationally symmetrical body from a sheet metal blank, wherein the sheet metal blank is formed into a cup-shaped body by pressing or flow-forming around an inner mandrel and a hub-shaped projection projecting outwards from the bottom of the cup-shaped body is formed by pressing around a central insert.
- EP 1 108 483 A2 discloses a method for producing a pot-like structure in which a hub is produced prior to the production of the pot-like shape.
- the object of the invention is to improve the known method, in particular to simplify production and to ensure perfect concentricity of the forming areas.
- the sheet metal blank is clamped in the axial direction only in its radial inner region between the inner mandrel and at least one pre-setter during the entire forming process, wherein the sheet metal blank is first held between an outer pre-setter surrounding the central pre-setter and the inner mandrel and in a first pressing process the sheet metal blank is formed into a cup-shaped preform, wherein subsequently, in order to form the hub-shaped projection, the central pre-setter is moved axially towards the inner mandrel in order to clamp the sheet metal blank in its radial inner region against the inner mandrel, and subsequently the outer pre-setter is moved axially outwards away from the inner mandrel and then the hub-shaped projection is formed around the central pre-setter.
- the process is thus carried out in a single setup, and the sheet metal blank is held or clamped only in its radial inner region; a rotating clamping tool and clamping of the outer edge region are completely eliminated.
- the hub is not formed first and then the cup-shaped region, because otherwise, as has been shown, material in the hub area will crack. Since the sheet metal blank is clamped only in its radial inner region and the sheet metal blank is formed exclusively by spinning or flow-forming, perfect concentricity of all forming areas is guaranteed.
- the process is therefore also suitable for the production of components where exact concentricity is important, e.g., for the production of housings for pressure accumulators. Machining of the component is also not required.
- the cup-shaped preform is first formed into a cup-shaped final shape by pressure rolling and then the hub-shaped projection is formed.
- the process can generally be carried out using a flat sheet metal blank.
- the sheet metal blank to be provided with a beveled peripheral edge before the cup-shaped preform is pressed. This can be achieved, for example, by deep drawing or another suitable forming process.
- the cup-shaped end shape can be cylindrical or conical.
- a spinning/forming device generally designated 1, is shown in the drawings only with elements essential to the invention.
- the spinning/forming device 1 is designed rotationally symmetrically to a longitudinal axis A and has a substantially cylindrical inner mandrel 2.
- a pre-setter is arranged opposite the front end 2a of the inner mandrel 2.
- this pre-setter is constructed in two parts, namely a central pre-setter 3 and an outer annular pre-setter 4 surrounding the central pre-setter 3. Both the central pre-setter 3 and the outer pre-setter 4 are designed to be movable in both directions in the axial direction.
- the spinning/forming device 1 has spinning rollers 5, 6, and 7, whereby a plurality of spinning rollers 5, 6, 7 can also be provided distributed around the circumference.
- the spinning rollers 5, 6, 7 are arranged in a known manner so as to be relatively rotatable in the circumferential direction relative to the pre-setters 3 and 4 and the inner mandrel 2, whereby the angular position and the geometric shape of the respective spinning roller 5, 6, 7 are adapted to the respective desired pressure-rolling process, i.e., the desired shape and dimensions of the rotationally symmetrical body to be produced.
- the cup-shaped preform 10 is formed into a cup-shaped final shape 11 using a second spinning roller 6 (or several spinning rollers 6), in that the spinning rollers 6 are moved axially in the direction of the arrow 12 with simultaneous relative rotational movement with respect to the outer pre-setter 4 and the inner mandrel 2; this cup-shaped final shape 11 has a significantly longer axially extended circumferential region 11b than the cup-shaped preform 10.
- the central pre-setter 3 is moved axially in the direction of arrow 13 toward the inner mandrel 2 and clamps the cup-shaped final shape 11 in its radial inner region against the inner mandrel 2.
- the outer pre-setter 4 is moved axially outward in the direction of arrow 14, to such an extent that one or more spinning rollers 7 can be moved radially inward in the direction of arrow 14.
- a hub-shaped projection 16 is formed around the central pre-setter 3 onto the thus completed rotationally symmetrical body 16.
- the sheet metal blank 8 or the resulting cup-shaped preform 10 the cup-shaped final shape 11 and the final product, namely the rotationally symmetrical body 17, are held only in the radial inner area between the inner mandrel 2 and the central pre-setter 3 or the outer pre-setter 4.
- the procedure can also be modified so that the sequence of Figures 3 and 4 is reversed, ie after formation of the cup-shaped preform 10, in the sense of Figure 4 the hub-shaped projection 15 is formed and then in the sense of Figure 3 the cup-shaped final shape 11 is produced.
- a sheet metal blank with a bevelled peripheral edge can also be used as the starting product for the process. Furthermore, before pressing the cup-shaped Preform the sheet metal blank 8 can also be provided with a central hole.
- the sheet metal blank 8 is preheated before and/or during pressing or flow-forming.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Forging (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines rotationssymmetrischen Körpers aus einer Blechronde, wobei die Blechronde durch Drücken bzw. Drückwalzen um einen Innendorn zu einem topfförmigen Körper umgeformt und durch Drücken um einen zentralen Vorsetzer ein vom Boden des topfförmigen Körpers nach außen vorstehender nabenförmiger Vorsprung angeformt wird.
- Ein solches Verfahren ist aus
EP 0 725 693 B1 bekannt. Dieses bekannte, seit langem grundsätzlich bewährte Verfahren dient zur Herstellung eines eine Nabe aufweisenden Getriebeteils. Dabei wird zunächst aus einer Blechronde durch Drücken um einen Innendorn eine topfförmige Form erzeugt. Anschließend wird der äußere umgebogene Randbereich der Blechronde umlaufend von einem Spannwerkzeug am Werkzeug gehalten, d.h. der Randbereich der Blechronde ist festgelegt, so dass ein Auswandern beim nachfolgenden Drückvorgang verhindert wird. Danach wird die so im Randbereich gehaltene topfförmige Form durch Drücken um einen zentralen Werkzeugstift zu einem von der Blechronde vorstehenden zylindrischen Vorsprung verformt und anschließend wird der zylindrische Vorsprung zur Aufnahme einer koaxialen Welle geöffnet. - Dieses Verfahren bietet gegenüber anderen Verfahren, wie Schweiß- oder Schmiedeverfahren, bereits erhebliche Vorteile, allerdings ist zum Halten des Umfangrandes vor der Formung der Nabe ein umlaufend am umgebogenen Umfangsrand anliegendes Spannwerkzeug erforderlich, was einerseits entsprechend aufwendig ist und andererseits dazu führen kann, dass sich der so gehaltene bzw. eingespannte umgebogene Umfangsrand ungewollt verformen kann und deshalb keine einwandfreie Konzentrizität des Umfangsrandbereiches gewährleistet werden kann. Dies ist beim Herstellen von Riemenscheiben in der Regel hinnehmbar, macht das bekannte Verfahren aber nicht einsatzfähig, wenn es auf die exakte Konzentrizität der Umformbereiche ankommt.
- Ein Bauteil, bei dem es auf eine solche exakte Konzentrizität ankommt, ist z.B. ein Gehäuse für ein Druckspeicher eines Automatikgetriebes (insbesondere Doppelkupplungsgetriebe) oder dgl. Bei einem solchen Gehäuse muss sichergestellt sein, dass die in der Regel zylindrische Innenfläche über ihrer gesamten Länge exakt konzentrisch ausgebildet ist, damit der im Gehäuse geführte Druckkolben einwandfrei geführt ist. Bisher ist es deshalb nicht möglich gewesen, Druckspeicher dieser Art durch spanloses Drückwalzen herzustellen, vielmehr werden solche Gehäuse für Druckspeicher gegenwärtig in der Regel durch Massivumformung und anschließende spanende Bearbeitung hergestellt, was entsprechend aufwendig ist.
- Aus
ist ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Körpers bekannt, bei dem als Ausgangsprodukt ein Behälter verwendet wird, der im Bodenbereich verdickt ist. An diesen verdickten Bodenbereich wird durch Drücken bzw. Drückwalzen ein vom Boden des topfförmigen Behälters nach außen vorstehender nabenförmiger Vorsprung angeformt. Dieses Verfahren ist aufwendig, da als Ausgangsprodukt ein Behälter mit einem verdickten Bodenbereich erforderlich ist, der anschließend durch Drückwalzen umgeformt werden kann.FR 2 559 078 A1 -
EP 1 108 483 A2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer topfartigen Struktur, bei dem vor der Herstellung der topfartigen Form eine Nabe hergestellt wird. - Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zu verbessern, insbesondere die Herstellung zu vereinfachen und eine einwandfreie Konzentrizität der Umformbereiche zu gewährleisten.
- Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Blechronde während des gesamten Umformvorganges nur in ihrem radialen Innenbereich zwischen dem Innendorn und wenigstens einem Vorsetzer in axialer Richtung eingespannt wird, wobei die Blechronde zunächst zwischen einem den zentralen Vorsetzer umgebenden äußeren Vorsetzer und dem Innendorn gehalten und in einem ersten Drückvorgang die Blechronde zu einer topfförmigen Vorform umgeformt wird, wobei nachfolgend zur Anformung des nabenförmigen Vorsprungs der zentrale Vorsetzer axial in Richtung zum Innendorn hin verfahren wird, um die Blechronde in ihrem radialen Innenbereich gegen den Innendorn einzuklemmen, und nachfolgend der äußere Vorsetzer weg vom Innendorn axial nach außen verfahren und anschließend der nabenförmige Vorsprung um den zentralen Vorsetzer angeformt wird.
- Erfindungsgemäß wird das Verfahren somit nur in einer einzigen Aufspannung durchgeführt und die Blechronde wird nur in ihrem radialen Innenbereich gehalten bzw. eingespannt, ein umlaufendes Spannwerkzeug und ein Einspannen des äußeren Randbereiches entfällt vollständig. Das Verfahren wird dadurch erheblich vereinfacht, außerdem wird eine ungewollte Verformung des bereits umgeformten Umfangsrandes ausgeschlossen. Dabei ist es wesentlich, dass ausgehend von der Blechronde nicht zunächst die Nabe und dann der topfförmige Bereich angeformt werden, weil ansonsten, wie sich herausgestellt hat, dass Material im Nabenbereich reißt. Da die Einspannung der Blechronde nur im radialen Innenbereich erfolgt und die Blechronde ausschließlich durch Drücken bzw. Drückwalzen verformt wird, ist eine einwandfreie Konzentrizität sämtlicher Umformbereiche gewährleistet. Das Verfahren eignet sich deshalb auch zur Herstellung von Bauteilen, bei denen es auf eine exakte Konzentrizität ankommt, z.B. zur Herstellung von Gehäusen für Druckspeicher. Auch eine spanende Nachbearbeitung des Bauteiles ist nicht erforderlich.
- In einer ersten Ausgestaltung ist bevorzugt vorgesehen, dass die topförmige Vorform zunächst durch Drückwalzen zu einer topfförmigen Endform umgeformt und danach der nabenförmige Vorsprung angeformt wird.
- Alternativ kann bevorzugt vorgesehen sein, dass nach Bildung der topfförmigen Vorform der nabenförmige Vorsprung durch Drücken angeformt und danach die topfförmige Vorform durch Drückwalzen zu einer topfförmigen Endform umgeformt wird.
- Das Verfahren kann grundsätzlich mit einer ebenen Blechronde ausgeführt werden. In einer Ausgestaltung ist aber vorgesehen, dass vor dem Drücken der topfförmigen Vorform die Blechronde mit einem angeschrägten Umfangsrand versehen wird. Dies kann z.B. durch Tiefziehen oder ein anderes geeignetes Umformverfahren geschehen.
- Ganz besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass vor dem Drücken der topfförmigen Vorform die Blechronde mit einer zentralen Bohrung versehen wird.
- Je nach Materialauswahl und zu formenden Bauteil kann des Weiteren bevorzugt vorgesehen sein, dass vor und/oder beim Drücken bzw. Drückwalzen die Blechronde vorgewärmt wird, z.B. durch Induktion.
- Die topfförmige Endform kann zylindrisch oder auch kegelförmig ausgebildet sein.
- Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Innendorn mit Längsnuten verwendet wird. Dadurch werden automatisch Stege und Nuten am Innenumfangsbereich des Bauteils erzeugt.
- Ferner kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein zentraler Vorsetzer mit einer Oberflächenprofilierung verwendet wird. Der innere Bereich der angeschobenen Nabe kann dann unterschiedliche geometrische Formen aufweisen, z.B. als Innensechskant, Torx-Profil oder dgl. Dies lässt sich durch entsprechende Oberflächenprofilierung des zentralen Vorsetzers auf einfache Weise realisieren.
- Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt jeweils in einem Längsschnitt in
- Fig. 1
- eine in einer Drück-/Umformvorrichtung aufgenommene Blechronde vor dem Beginn der Umformung,
- Fig. 2
- die Verformung der Blechronde zu einer topfförmigen Vorform durch Drücken,
- Fig. 3
- die Verformung der Blechronde zu einer topfförmigen Endform durch Drückwalzen und
- Fig. 4
- die Anformung eines nabenförmigen Vorsprunges durch Drücken.
- Eine allgemein mit 1 bezeichnete Drück-/Umformvorrichtung ist in den Zeichnungen nur mit für die Erfindung wesentlichen Elementen dargestellt. Die Drück-/Umformvorrichtung 1 ist rotationssymmetrisch zu einer Längsachse A ausgestaltet und weist einen im Wesentlichen zylindrischen Innendorn 2 auf. Gegenüberliegend zum stirnseitigen Ende 2a des Innendornes 2 ist ein Vorsetzer angeordnet, der beim Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet ist, nämlich einen zentralen Vorsetzer 3 und einen den zentralen Vorsetzer 3 umgebenden äußeren ringförmigen Vorsetzer 4 aufweist. Sowohl der zentrale Vorsetzer 3 als auch der äußere Vorsetzer 4 sind in axialer Richtung beidseitig verfahrbar ausgebildet.
- Ferner weist die Drück-/Umformvorrichtung 1 Drückrollen 5, 6 und 7 auf, wobei am Umfang verteilt auch mehrere Drückrollen 5, 6, 7 vorgesehen sein können. Die Drückrollen 5, 6, 7 sind in bekannter Weise gegenüber den Vorsetzern 3 und 4 sowie dem Innendorn 2 in Umfangrichtung relativ drehbar angeordnet, wobei die Winkellage und die geometrische Form der jeweiligen Drückrolle 5, 6, 7 an den jeweils gewünschten Druckwalzvorgang angepasst sind, d.h. die gewünschte Form und Abmessung des herzustellenden rotationssymmetrischen Körpers.
- Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Blechronde 8 gemäß
Figur 1 zwischen dem äußeren Vorsetzer 4 und der Stirnseite 2a des Innendorns 2 eingespannt, indem der äußere Vorsetzer 4 in axialer Richtung gegen die Blechronde 8 und damit den Innendorn 2 gepresst wird. Anschließend wird die Drückrolle 5 (bzw. mehrere Drückrollen 5) gegenüber der Blechronde 8 und somit dem Vorsetzer 4 und dem Innendorn 2 in Rotationsbewegung versetzt, gleichzeitig wird die Drückrolle 8 in Richtung des Pfeiles 9 verfahren. Dadurch wird aus der Blechronde 8 eine topfförmige Vorform 10 gebildet, welche am äußeren Umfang einen axial erstreckten Bereich 10a aufweist. Die Blechronde 8 ist dabei erkennbar nur in ihrem radialen Innenbereich zwischen dem Innendorn 2 und dem äußeren Vorsetzer 4 gehalten bzw. eingespannt. - Im Anschluss daran wird mit einer zweiten Drückrolle 6 (bzw. mehreren Drückrollen 6) die topfförmige Vorform 10 zu einer topfförmigen Endform 11 umgeformt, indem die Drückrollen 6 axial in Richtung des Pfeiles 12 unter gleichzeitiger relativer Drehbewegung gegenüber dem äußeren Vorsetzer 4 und dem Innendorn 2 verfahren werden, diese topfförmige Endform 11 weist einen wesentlich längeren axial erstreckten Umfangsbereich 11b als die topfförmige Vorform 10 auf.
- Im Anschluss daran wird der zentrale Vorsetzer 3 axial in Richtung des Pfeiles 13 zum Innendorn 2 hin verfahren und klemmt die topfförmige Endform 11 in ihrem radialen Innenbereich gegen den Innendorn 2 ein. Nachfolgend wird der äußere Vorsetzer 4 in Richtung des Pfeiles 14 axial nach außen verfahren, und zwar so weit, dass eine oder mehrere Drückrollen 7 in Richtung des Pfeiles 14 radial nach innen verfahren werden kann. Durch gleichzeitige Rotationsbewegung der Drückrolle 7 wird um den zentralen Vorsetzer 3 ein nabenförmiger Vorsprung 16 an den somit fertig gestellten rotationssymmetrischen Körper 16 angeformt.
- Erkennbar ist während des gesamten Verfahrensablaufes die Blechronde 8 bzw. die daraus entstehende topfförmige Vorform 10, die topfförmige Endform 11 und das Endprodukt, nämlich der rotationssymmetrische Körper 17 nur im radialen Innenbereich zwischen dem Innendorn 2 und dem zentralen Vorsetzer 3 bzw. dem äußeren Vorsetzer 4 gehalten.
- Der Verfahrensablauf kann auch dahingehend modifiziert werden, dass die Abfolge der
Figuren 3 und 4 umgekehrt ist, d.h. nach Bildung der topfförmigen Vorform 10 wird im Sinne derFigur 4 der nabenförmige Vorsprung 15 angeformt und anschließend im Sinne derFigur 3 die topfförmige Endform 11 erzeugt. - Anstelle einer ebenen Blechronde 8 kann als Ausgangsprodukt für den Verfahrensablauf auch eine Blechronde verwendet werden, die einen angeschrägten Umfangsrand versehen ist. Ferner kann vor dem Drücken der topfförmigen Vorform die Blechronde 8 auch mit einer zentralen Bohrung versehen werden.
- Außerdem kann vorgesehen sein, dass vor und/oder beim Drücken bzw. Drückwalzen die Blechronde 8 vorgewärmt wird.
-
- A
- Längsachse
- 1
- Drück-/Umformvorrichtung
- 2
- Innendorn
- 2a
- stirnseitiges Ende
- 3
- zentraler Vorsetzer
- 4
- äußerer Vorsetzer
- 5,6,7
- Drückrollen
- 8
- Blechronde
- 9
- Pfeil
- 10
- topfförmige Vorform
- 10a
- axial erstreckter Bereich
- 11
- topfförmige Endform
- 11a
- axial erstreckter Bereich
- 12
- Pfeil
- 13
- Pfeil
- 14
- Pfeil
- 15
- Pfeil
- 16
- nabenförmiger Vorsprung
- 17
- rotationssymmetrischer Körper
Claims (8)
- Verfahren zur spanlosen Herstellung eines rotationssymmetrischen Körpers (17) aus einer Blechronde (8), wobei die Blechronde (8) durch Drücken bzw.Drückwalzen um einen Innendorn (2) zu einem topfförmigen Körper umgeformt und durch Drücken um einen zentralen Vorsetzer (3) ein vom Boden des topfförmigen Körpers nach außen vorstehender nabenförmiger Vorsprung (16) angeformt wird,dadurch gekennzeichnet,dass die Blechronde (8) während des gesamten Umformvorganges nur in ihrem radialen Innenbereich zwischen dem Innendorn (2) und wenigstens einem Vorsetzer (3,4) in axialer Richtung eingespannt wird, wobei die Blechronde (8) zunächst zwischen einem den zentralen Vorsetzer (3) umgebenden äußeren Vorsetzer (4) und dem Innendorn (2) gehalten und in einem ersten Drückvorgang die Blechronde (8) zu einer topfförmigen Vorform (10) umgeformt wird, wobei nachfolgend zur Anformung des nabenförmigen Vorsprungs (16) der zentrale Vorsetzer (3) axial in Richtung zum Innendorn (2) hin verfahren wird, um die Blechronde (8) in ihrem radialen Innenbereich gegen den Innendorn (2) einzuklemmen, und nachfolgend der äußere Vorsetzer (4) weg vom Innendorn (2) axial nach außen verfahren und anschließend der nabenförmige Vorsprung (16) um den zentralen Vorsetzer (3) angeformt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die topförmige Vorform (10) zunächst zu einer topfförmigen Endform (11) umgeformt und danach der nabenförmige Vorsprung (16) angeformt wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass anschließend die topförmige Vorform (10) zu einer topfförmigen Endform (11) umgeformt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Drücken der topfförmigen Vorform (10) die Blechronde (8) mit einem angeschrägten Umfangsrand versehen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Drücken der topfförmigen Vorform (10) die Blechronde (8) mit einer zentralen Bohrung versehen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
dass vor und/oder beim Drücken bzw. Drückwalzen die Blechronde (8) vorgewärmt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Innendorn (2) mit Längsnuten verwendet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zentraler Vorsetzer (3) mit einer Oberflächenprofilierung verwendet wird.
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