WO2006018057A1 - Verfahren zum rückwärtsfliesspressen von innenprofilen - Google Patents

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WO2006018057A1
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Andreas Gehrke
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Gkn Driveline International Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an inner profile in a pipe or hollow profile.
  • tube or hollow profile have substantially the same wall thickness before forming and are inserted into a suitable support sleeve and deformed from a tube end by pressing in a forming punch which has an outer profile corresponding to the inner profile to be produced.
  • the material displaced as a result of the production of the profile leads to a backward flow of the deformed tube or profile at the pipe end within the support sleeve.
  • the solution consists in a method for producing an inner profile in a tube or hollow profile with the features: Inserting the tube or hollow profile in a support sleeve under the axial support of a first pipe end;
  • the decrease of the ring punch i. H. the pressure-loaded return of the ring punch while simultaneously pressing the punch under increasingly decreasing pressure load carried out, due to increasing profile length of the inner profile of the increasing influence of the wall friction between finished pipe or pipe profile and support sleeve is.gli ⁇ chen.
  • the pressure load of the ring punch with increasing Nach ⁇ laßweg is reduced so that the sum of the forces from integrated wall friction zwi ⁇ 's pipe or hollow profile and support sleeve at the Umformstelle and pressure load of the ring punch remains approximately constant.
  • constant pressure conditions are formed at the respective local forming point over the entire profile length, which can be optimized.
  • the method for the production of internal profiles in the manner of toothed wave profiles is performed, which for the production of Drehmoment ⁇ plug connections between an inner and an outer toothed shaft profile can serve.
  • the inner profile is produced in the manner of a multiple ball track profile, which can serve as the outer part of a torque-transmitting ball-mounted longitudinal displacement unit.
  • Figure 1 shows a tubular workpiece in the initial state
  • Figure 2 shows the inserted into the support sleeve tube with profile mandrel and ring punch before the beginning of forming
  • FIG. 3 shows the tube within the support sleeve in an early phase of the compression of the profile mandrel
  • FIG. 4 shows the tube in a late phase of the compression of the profiled mandrel
  • Figure 5 shows the finished profiled tube in the support sleeve after pulling the profile mandrel
  • Figure 6 shows the finished profiled tube of Figure 5 as a detail.
  • a tube 11 is shown as a detail in which an inner profile is to be generated.
  • a substantially uniform closed-tube profile can also be used.
  • support sleeve and profile mandrel adapted accordingly.
  • the tube 11 is inserted into a support sleeve 12 is substantially free of play, both together sit for axial support on a base plate 13 with a central hole. This supports directly from a first pipe end 19. The second rear pipe end 20 is exposed frontally.
  • a punch 14 with an attached profile mandrel 15 for generating an inner profile in the tube 11.
  • an annular die 16 which has an inner recess 17 at the front end, which receives the profile mandrel 15 partially.
  • the profile mandrel 15 has already been pressed into the pipe 11 to form a part of an inner profile 18 from the second pipe end 20.
  • the front end of the ring punch 16 from the beginning in contact.
  • the length of the tube 11 has already increased by the backward flow of the profiled section.
  • Figure 6 shows the finished profiled tube 11 ' as a detail.
  • the pressure load of the evasive to the right ring punch 14 is reduced with increasing Nachlnerweg so that the sum of the forces from integrated wall friction at the Umform ⁇ point and pressure load force kept substantially constant by the ring punch can be.
  • a tubular or hollow-profile-like workpiece 11 with substantially the same wall thickness is inserted into a die or support sleeve 12, both of which sit together on a base plate 13 for axial support.
  • a first punch 14 with a screwed-on profiled mandrel 15, while producing an inner profile 18, is already pressed axially into the workpiece to a substantial extent.
  • the cross section of the tube or hollow profile to the finished molded workpiece 11 'with inner profile 18 is formed.
  • the front end of a ring punch 16 is placed, the pressure-loaded upwards, ie in the opposite direction to the first punch 14, can yield, when the punch 14 is pushed down, ie in the forming direction.
  • the ring punch 16 For receiving the profile dome 15 at the beginning of the forming process, the ring punch 16 has an inner recess 17 at the front end. Between the finished profile 11 'and the die or support sleeve 12 is formed during backward flow wall friction, which adds up to the forming point on the profile mandrel 15. The pressure load of the ring punch 14 is reduced with increasing Nachlnerweg so that the sum of the integrated wall friction at the deformation point and compressive load force can be kept substantially constant we ⁇ .

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Innenprofils 18 in einem Rohr oder Hohlprofil 11 mit den Merkmalen: Einlegen des Rohres oder Hohlprofils 11 in eine Stützhülse 12 unter axialer Ab­stützung eines ersten Rohrendes 19; Aufsetzen eines druckbelasteten Ringstempels 16 auf das andere Rohrende 20; Einpressen eines Formstempels 15 mit Außenprofil in das Rohr oder Hohlprofil 11 vom letztgenannten Rohrende 20 zum Erzeugen des Innenprofils 18; Nachlassen des Ringstempels 16 unter Druckbelastung in Gegenrichtung zum Ein­pressen des Formstempels 15.

Description

Verfahren zum Rückwärtsfließpressen von Innenprofilen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Innenprofils in einem Rohr oder Hohlprofil.
Hierbei haben Rohr oder Hohlprofil vor dem Umformen im wesentlichen gleiche Wandstärke und werden in eine passende Stützhülse eingelegt und durch Einpres¬ sen eines Formstempels, der ein Außenprofil entsprechend dem zu erzeugenden Innenprofil hat, von einem Rohrende beginnend aus umgeformt. Das infolge der Pro¬ filherstellung verdrängte Material führt zu einem Rückwärtsfließen des umgeformten Rohres oder Profils am Rohrende innerhalb der Stützhülse.
Bei der Durchführung dieses bekannten Verfahrens sind Grenzen in der Profilhöhe, d. h. der Differenz zwischen kleinstem Querschnitt und größtem Querschnitt des Formstempels dadurch gegeben, daß mit zunehmendem Umformgrad die Profilfül¬ lung mangelhaft wird. Das Material füllt die Werkzeugkontur des Formstempels nicht mehr vollständig aus, so daß ein unbrauchbares Erzeugnis entsteht. Zusätzlich kann im Einlaufbereich eine Unterfüllung in dem Bereich des Innenprofils entstehen, der die geringste lokale Formänderung erfährt.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Ver¬ fahren zur Herstellung von Innenprofilen vorzuschlagen, das eine verbesserte Form¬ füllung garantiert bzw. höhere Profilhöhen produktionssicher möglich macht.
Die Lösung besteht in einem Verfahren zum Herstellen eines Innenprofils in einem Rohr oder Hohlprofil mit den Merkmalen: Einlegen des Rohres oder Hohlprofils in eine Stützhülse unter axialer Abstützung eines ersten Rohrendes;
Aufsetzen eines druckbelasteten Ringstempels auf das andere Rohrende; Einpressen eines Formstempels mit Außenprofil in das Rohr oder Hohlprofil vom letztgenannten Rohrende zum Erzeugen des Innenprofils;
Nachlassen des Ringstempels unter Druckbelastung in Gegenrichtung zum Einpres¬ sen des Formstempels.
Mit einem in dieser Art durchgeführten Verfahren wird ein Gegendruck auf das rück¬ fließende fertiggestellte Rohr bzw. Hohlprofil mit Innenprofil aufgebaut, der ein Ein¬ fließen des Material in den vollen Profilquerschnitt des Formstempels erzwingt und eine Unterfüllung vom Profilanfang des Innenprofils an ausschließt. Durch die Stütz¬ hülse wird das Rohr oder Hohlprofil radial abgestützt, so daß ein radiales Aufweiten ausgeschlossen bleibt. Das erfindungsgemäße verbesserte Verfahren ist hierbei ins¬ besondere als Kaltverformungsverfahren durchführbar.
In besonderer Verfahrensoptimierung wird das Nachlassen des Ringstempels, d. h. das druckbelastete Zurückführen des Ringstempels bei gleichzeitigem Einpressen des Formstempels unter zunehmend nachlassender Druckbelastung durchgeführt, wobei aufgrund zunehmender Profillänge des Innenprofils der zunehmende Einfluß der Wandreibung zwischen fertigem Rohr bzw. Rohrprofil und Stützhülse ausgegli¬ chen wird.
Insbesondere wird die Druckbelastung des Ringstempels mit zunehmendem Nach¬ laßweg so reduziert, daß die Summe der Kräfte aus integrierter Wandreibung zwi¬ schen Rohr bzw. Hohlprofil und Stützhülse an der Umformstelle und Druckbelastung des Ringstempels etwa konstant bleibt. Hiermit bilden sich an der jeweils örtlichen Umformstelle über die ganze Profillänge gleichbleibende Druckverhältnisse aus, die optimiert werden können.
In bevorzugter Ausgestaltung wird das Verfahren zur Herstellung von Innenprofilen nach Art von Zahnwellenprofilen durchgeführt, die zur Erzeugung von Drehmoment¬ steckverbindungen zwischen einem inneren und einem äußeren Zahnwellenprofil dienen können.
Nach einer anderen Verfahrensführung wird das Innenprofil nach Art eines Mehr¬ fachkugelbahnprofils erzeugt, das als äußeres Teil einer drehmomentübertragenden kugelbestückten Längsverschiebeeinheit dienen kann.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
Hierbei zeigt
Figur 1 ein rohrförmiges Werkstück im Ausgangszustand;
Figur 2 das in die Stützhülse eingelegte Rohr mit Profildorn und Ringstempel vor dem Beginn des Umformens;
Figur 3 das Rohr innerhalb der Stützhülse in einer frühen Phase des Einspressens des Profildorns;
Figur 4 das Rohr in einer späten Phase des Einspressens des Profildorns;
Figur 5 das fertig profilierte Rohr in der Stützhülse nach dem Ziehen des Profildorns;
Figur 6 das fertig gestellte profilierte Rohr nach Figur 5 als Einzelheit.
In Figur 1 ist ein Rohr 11 als Einzelheit dargestellt, in dem ein Innenprofil erzeugt werden soll. Anstelle des Rohres kann auch ein in wesentlichen gleichförmiges ge¬ schlossenes Rohrprofil verwendet werden. Hierbei sind Stützhülse und Profildorn entsprechend anzupassen.
In Figur 2 ist das Rohr 11 in eine Stützhülse 12 im wesentlichen spielfrei eingesetzt, wobei beide gemeinsam zur axialen Abstützung auf einer Grundplatte 13 mit einem mittigen Loch aufsitzen. Diese stützt unmittelbar ein erstes Rohrende 19 ab. Das zweite hintere Rohrende 20 liegt stirnseitig frei. Mit Abstand zur Stützhülse 12 liegt in koaxialer Anordnung ein Stempel 14 mit einem angesetzten Profildorn 15 zur Erzeugung eines Innenprofils im Rohr 11. Auf dem Stempel 14 gleitet ein Ringstempel 16, der am vorderen Ende eine Innenausnehmung 17 aufweist, die den Profildorn 15 teilweise aufnimmt.
In Figur 3 ist der Profildorn 15 bereits zu einem Teil unter Erzeugung eines Innenpro¬ fils 18 vom zweiten Rohrende 20 her in das Rohr 11 eingepreßt. Hierbei ist mit der Stirnseite des zweiten Rohrendes 20 das vordere Ende des Ringstempels 16 von Anfang an in Kontakt. Die Länge des Rohres 11 hat sich durch das Rückwärtsfließen des profilierten Abschnitts bereits vergrößert.
In Figur 4 sind die Werkzeuge und das Rohr in einer späteren Phase des Verfahrens dargestellt, wobei der Profildorn 15 unter Erzeugung des Innenprofils 18 bereits zu einem wesentlichen Teil axial in das Rohr 11 eingepreßt ist. Hierbei ist der druckbe¬ lastete Ringstempel 16 gegenüber der Stützhülse 12 weiter zurückgeschoben.
In Figur 5 ist das fertiggestellte Rohr 11 ' noch innerhalb der Stützhülse 12 gezeigt, nachdem erster Stempel 14 mit Profildorn 15 und Ringstempel 16 aus der Stützhülse 12 zurückgezogen worden sind. Aufgrund der Anordnung der Stützplatte 13 kann das Profil nicht bis zum Rohrende geführt sein. Soll ein über die gesamte Länge rei¬ chendes Profil erzeugt werden, kann das erste Rohrende 19 abgeschnitten werden.
Figur 6 zeigt das fertige profilierte Rohr 11 ' als Einzelheit. Wie bereits beschrieben, wird während des Vortreibens des Profildoms im Rohr nach links die Druckbelastung des nach rechts ausweichenden Ringstempels 14 mit zunehmendem Nachlaßweg so reduziert, daß die Summe der Kräfte aus integrierter Wandreibung an der Umform¬ stelle und Druckbelastungskraft durch den Ringstempel im wesentlichen konstant gehalten werden kann.
Ein rohrfö rmiges oder hohlprofilartiges Werkstück 11 mit im wesentlichen gleicher Wandstärke ist in eine Matrize oder Stützhülse 12 eingesetzt, wobei beide gemein¬ sam zur axialen Abstützung auf einer Grundplatte 13 aufsitzen. In das Werkstück ist ein erster Stempel 14 mit einem angeschraubten Profildorn 15 unter Erzeugung ei¬ nes Innenprofils 18 bereits zu einem wesentlichen Teil in das Werkstück axial einge¬ preßt. Hierbei ist der Querschnitt des Rohres oder Hohlprofils zum fertig geformten Werkstück 11' mit Innenprofil 18 umgeformt. Auf das obere Ende des Werkstückes 11 ist das vordere Ende eines Ringstempels 16 aufgesetzt, das druckbelastet nach oben, also in Gegenrichtung zum ersten Stempel 14, nachgeben kann, wenn der Stempel 14 nach unten, also in Umformrichtung, vorgeschoben wird. Zur Aufnahme des Profildoms 15 zu Beginn des Umformvorgangs weist der Ringstempel 16 eine Innenausnehmung 17 am vorderen Ende auf. Zwischen dem fertigen Profil 11 ' und der Matrize bzw. Stützhülse 12 entsteht beim Rückwärtsfließen eine Wandreibung, die sich bis zur Umformstelle am Profildorn 15 aufaddiert. Die Druckbelastung des Ringstempels 14 wird mit zunehmendem Nachlaßweg so reduziert, daß die Summe aus integrierter Wandreibung an der Umformstelle und Druckbelastungskraft im we¬ sentlichen konstant gehalten werden kann.
GKN Driveline Internationa! GmbH 1. Juni 2005
Hauptstraße 130 Ne/bec (2005006278)
53797 Lohmar Q04002WO10
Verfahren zum Rückwärtsfließpressen von Innenprofilen
Bezugszeichenliste
11 Hohlprofil, Rohr
11' fertiges Profil, fertiges Rohr
12 Stützhülse
13 Stützplatte
14 Umformstempel
15 Profildorn
16 Ringstempel
17 Innenausnehmung
18 Innenprofil
19 erstes Rohrende
20 zweites Rohrende

Claims

GKN Driveline International GmbH 1. Juni 2005Hauptstraße 130 Ne/bec (2005006278)53797 Lohmar Q04002WO10Verfahren zum Rückwärtsfließpressen von InnenprofilenPatentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Innenprofils (18) in einem Rohr oder Hohlprofil (11) mit den Merkmalen:
Einlegen des Rohres oder Hohlprofils (11) in eine Stützhülse (12) unter axialer Abstützung eines ersten Rohrendes (19);
Aufsetzen eines druckbelasteten Ringstempels (16) auf das andere Rohrende (20);
Einpressen eines Formstempels (15) mit Außenprofil in das Rohr oder Hohlpro¬ fil (11) vom letztgenannten Rohrende (20) zum Erzeugen des Innenprofils (18); Nachlassen des Ringstempels (16) unter Druckbelastung in Gegenrichtung zum Einpressen des Formstempels (15).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckbelastung des Ringstempels (16) mit zunehmendem Nachla߬ weg reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbelastung des Ringstempels (16) so reduziert wird, daß die Summe aus integrierter Wandreibung zwischen Rohr oder Hohlprofil (11) und Stützhülse (12) an der Umformstelle und Druckbelastung auf den Ringstempel (16) etwa konstant bleibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenprofil (18) ein Zahnwellenprofil ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenprofil (18) ein Kugelbahnenprofil ist.
PCT/EP2005/006027 2004-08-18 2005-06-04 Verfahren zum rückwärtsfliesspressen von innenprofilen WO2006018057A1 (de)

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