WO2010078869A1

WO2010078869A1 - Mehrstufiges umformverfahren und so hergestelltes formteil

Info

Publication number: WO2010078869A1
Application number: PCT/DE2010/000014
Authority: WO
Inventors: Ekkehard Körner
Original assignee: Neumayer Tekfor Holding Gmbh
Priority date: 2009-01-10
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2010-07-15
Also published as: DE102009004293A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Umformverfahren mit einer Hauptumformstufe mit gegenüber den übrigen Umformstufen erhöhter Presskraft. Um die Hauptumformstufe außermittig zum Pressschlitten anordnen zu können und dennoch planparallele Formteile herstellen zu können, wird vorgeschlagen, die Hauptumformstufe mit einem Querfließprozess zu betreiben.

Description

MEHRSTUFIGES UMFORMVERFAHREN UND SO HERGESTELLTES FORMTEIL

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Umformverfahren für ein Formteil mit planparallelen Anteilen.

Die Herstellung komplexer Formteile mittels mehrstufiger Umformverfahren ist bekannt. Zu deren Herstellung werden Mehrstufenpressen verwendet, bei denen mehrere Presswerkzeuge nebeneinander auf einem Presstisch der Mehrstufenpresse angeordnet sind und von einem in Hüben bewegten Pressschlitten druckbeaufschlagt werden. Dabei kann das zur Fertigung des Formteiles eingesetzte Rohteil in einer oder mehreren Umformstufen vorbereitet werden und wird in einer maßgeblich formgebenden Hauptumformstufe geformt sowie in gegebenenfalls einer oder mehreren nachbereitenden Umformstufen fertiggestellt. Dabei wird das Rohteil bis zur Fertigstellung während den Hüben in die nächste Umformstufe weitertransportiert.

Der Hauptumformschritt erfordert vergleichsweise mit den übrigen Umformstufen die höchste Presskraft, so dass bei einer außermittigen Anordnung des Presswerkzeugs für die Hauptumformstufe Reaktionskräfte auf den Pressschlitten ausgeübt werden, die zu einer zumindest leichten Verkippung des Pressschlittens führen. Infolge dieser Verkippung werden die in der Hauptumformstufe umgeformten radialen Anteile unterschiedlich dick ausgeformt, so dass eine planparallele Ausformung der Ober- und Unterseite des Formteils nicht mehr gegeben ist. Es werden daher unter Aufbringung eines erhöhten Werkzeug- und Materialaufwands dickere Formteile hergestellt, die anschließend aufwendig spanabhebend auf ihre planparallele Endform gebracht werden. Es ergibt sich daher die Aufgabe, einen Umformprozess vorzuschlagen, mit dem planparallele Formteile trotz außermittiger Anordnung der Hauptumformstufe in einer Mehrstufenpresse hergestellt werden können.

Die Aufgabe wird mittels eines Umformverfahrens zur Herstellung eines Formteiles mit planparallelen Anteilen mittels einer Mehrstufenpresse mit mehreren hintereinander folgenden Umformstufen gelöst, wobei ein in Pressrichtung hin- und her bewegbarer Pressschlitten pro Hub Presswerkzeuge der über den Pressschlitten verteilten Umformstufen mit unterschiedlicher Presskraft beaufschlagt, zwischen den Hüben das Formteil von einer zur nächsten Umformstufe transportiert wird und eine bezüglich des Pressschlittens außermittig angeordnete, eine verglichen mit den übrigen Umformstufen erhöhte Presskraft erfordernde Hauptumformstufe ein Hauptpresswerkzeug beispielsweise für einen Querfließprozess enthält.

Erfindungsgemäß wird in der Hauptumformstufe zur Darstellung von planparallelen Anteilen des Formteils auf einen Stauchprozess verzichtet und anstatt dessen ein Querfließprozess verwendet. Dabei kann die Hauptumformstufe zumindest zu Beginn des Umformprozesses eine Umformung bei offener Gravur des Hauptpresswerkzeuges enthalten. Hierzu kann die Gravur des Hauptpresswerkzeugs über einen Teil des Hubs des Pressschlittens geöffnet sein. Hierbei kann beispielsweise die Nabe eines Formteils dargestellt werden. Durch eine entsprechende Vorhaltung von Material kann anschließend der Querfließprozess eingeleitet werden. Vorteilhaft ist dabei, wenn die Gravur des Hauptpresswerkzeugs vor einem unteren Totpunkt des Pressschlittens geschlossen wird, so dass planparallele Anteile des Formteiles anschließend in die geschlossene Gravur verdrängt werden. Durch die geschlossene Gravur wird das Volumen der radialen Anteile vorgegeben, so dass unabhängig von der Stellung des Pressschlittens, das heißt, einer während des Pressvorgangs am Pressschlitten auftretenden Verkippung und damit einseitigen Belastung des Press- stempeis des Hauptpresswerkzeugs, die Form für die radialen Anteile des Formteils erhalten bleibt und diese entsprechend unter Erhaltung der planparallelen Form gebildet werden. Sofern eine spanabhebende Überarbeitung überhaupt notwendig ist, kann diese auf eine Oberflächenbearbeitung reduziert werden, eine Kalibrierung der Dicke der radialen Anteile mit entsprechendem Materialverlust kann entfallen.

Besonders vorteilhaft ist eine Anwendung des Verfahrens für Umformverfahren mit einer geradzahligen Anzahl von Umformstufen, beispielsweise mit zwei oder vier Umformstufen, wobei im Sinne einer optimierten Anordnung der Presswerkzeuge längs des Pressschlittens im Gegensatz zu einer mittigen Anordnung der Hauptumformstufe eine asymmetrische Anordnung erlaubt. Ohne auf eine Platzierung entlang des Pressschlittens achten zu müssen, können die Presswerkzeuge eng aneinander angeordnet werden, so dass die entsprechenden Formteile auf vergleichsweise kleineren Mehrstufenpressen mit kürzeren Pressschlitten gefertigt werden können. Es versteht sich, dass die üblichen Zusatzfunktionen des Verfahrens mit Auswerfen und dergleichen entsprechend zu berücksichtigen sind. Dennoch kann ein derartiges Umformverfahren bei gleichen Teilen beispielsweise auf kleineren Pressen durchgeführt werden. Weiterhin kann infolge der bereits bei der Formgebung planparallel erzielten Formteile auf entsprechende Materialvorhaltungen an den Formteilen verzichtet werden, so dass die Presswerkzeuge und erforderlichen Pressdrücke insgesamt kleiner ausfallen und daher ein weiterer Schritt hin zur Verwendung kleinerer Mehrstufenpressen getan werden kann. Insbesondere können liegende Mehrstufenpressen für derartige Umformverfahren zur Herstellung von planparallelen Formteilen verwendet werden.

Das Umformverfahren kann beispielsweise für Formteile mit planparallelen Anteilen zur Verwendung in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Beispielsweise lassen sich Bauteile mit einer Nabe und einem hierzu radial erweiterten Flansch herstellen, bei- spielsweise Radnaben. Weiterhin können Bauteile hergestellt werden, die eine Nabe und zumindest einen radialen Ausleger aufweisen, beispielsweise Hebel, Pleuelstangen oder dergleichen. In besonders vorteilhafter Weise können Bauteile mit sternförmigen Auslegern hergestellt werden, die beispielsweise nach Umlegen der Ausleger, beispielsweise als weitere Umformstufe des Umformverfahrens, als Teile für Lagerkäfige oder Polräder für Elektromaschinen wie Elektromotoren oder Generatoren insbesondere für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.

Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Presswerkzeuges für eine

Hauptumformstufe zu Beginn des Querfließprozesses

und

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel eines Presswerkzeuges für eine

Hauptumformstufe nach dem Querfließprozess.

Figur 1 zeigt den linken Teil eines um die Mittellinie 2 angeordneten Hauptpresswerkzeugs 1 bestehend aus der Matrize 6, dem Pressstempel 7 und dem Gegenstempel 8. Die Matrize 6 ist an der Trennlinie 3 in zwei Teilmatrizen 4, 5 trennbar, die zur Entformung des in diesem Hauptpresswerkzeug 1 umgeformten Formteils geöffnet wird. Während des Umformprozesses werden die beiden Teilmatrizen 4, 5 beispielsweise von Teilen des Antriebs der nicht dargestellten Mehrstufenpresse entgegen der Wirkung der nur symbolisch dargestellten Energiespeicher 9, 10 in Richtung der Pfeile 11, 12 aufeinander zubewegt und schließlich vor dem unteren Totpunkt der Mehrstufenpresse mit einem den Stempel 7 beaufschlagenden Pressschlitten vollständig geschlossen. Figur 1 zeigt den Querfließprozess bei bereits geschlossener Matrize 6. Das ursprünglich zylindrische Rohteil 13 ist bereits an die zur Ausbildung einer Nabe vorbereiteten Gravur angelegt, eine Gravur 14 zur Ausbildung eines radial erweiterten Flansches des Formteils ist noch nicht ausgeformt.

Infolge der für die Ausformung des Flansches hohen Presskräfte wirken auf den den Stempel 7 beaufschlagenden Pressschlitten, der zugleich die Presswerkzeuge der übrigen Umformstufen beaufschlagt, bei asymmetrischer Anordnung des Hauptpresswerkzeuges entlang des Pressschlittens Reaktionskräfte, so dass dieser infolge einer Verkippung den Stempel 7 einseitig beaufschlagt. Durch Verwendung der geschlossenen Gravur 14 in Verbindung mit einem Querfließprozess zur Füllung dieser kann ein ungleiches Ausformen der Gravur 14 im Gegensatz zu einem Stauchpro- zess vermieden werden. Durch die geschlossene Form der Gravur 14 wird diese trotz einer ungleichmäßigen Beaufschlagung des Pressstempels 7 gleichmäßig befüllt.

Figur 2 zeigt ein leicht geändertes Hauptpresswerkzeug 15 mit geänderter Trennlinie

16 und einer leicht geänderten Gravur 17. In der ansonsten der Figur 1 ähnlichen Darstellung ist nach einer weiteren Verlagerung des Stempels 7 der Querfließprozess weitgehend abgeschlossen. Infolge der während des Querfließprozesses nicht von dem Stempel 7 sondern von der Gravur 17 gebildeten Form kann der Einfluss des schräg belasteten Stempels 7 auf die Form des aus dem Rohteil 13 gebildeten Formteils 18 vernachlässigt werden. Vielmehr wird durch den Querfließprozess Material in Richtung des Pfeils 20 gleichmäßig über den gesamten Umfang in die Gravur

17 zur Bildung des Flansches 19 verdrängt.

Infolgedessen können maßhaltige planparallele Formteile 18 hergestellt werden, die bezüglich mittels eines Stauchprozesses hergestellter Formteile weniger Gewicht aufweisen, weil keine erhöhte Materialstärke zum Ausgleich von Abweichungen von der planparallelen Ausgestaltung des Flansches vorzuhalten ist. Es können daher kleinere Presswerkzeuge in allen Umformstufen eingesetzt werden, so dass insgesamt kleinere Presskräfte und kleinere Presswerkzeuge bereitzuhalten sind. Weiterhin kann die Hauptumformstufe asymmetrisch angeordnet und die Lage der Presswerkzeuge so optimiert werden, dass die auf diese Weise verkürzte Länge der Anordnung der Presswerkzeuge mittels im Vergleich kleinerer Mehrstufenpressen mit kürzeren Pressschlitten bedient werden kann. Weiterhin treten geringere Presskräfte auf, die die Mehrstufenpresse und die Presswerkzeuge schonen. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, derartige Formteile mit liegenden Mehrstufenpressen auch kleinerer Ausführung herstellen zu können.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält sich die Anmelderin vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen, in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten beziehungsweise Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche

1. Umformverfahren zur Herstellung eines Formteiles mit planparallelen Anteilen mittels einer Mehrstufenpresse mit mehreren hintereinander folgenden Umformstufen, wobei ein in Pressrichtung hin- und her bewegbarer Pressschlitten pro Hub Presswerkzeuge der über den Pressschlitten verteilten Umformstufen mit unterschiedlicher Presskraft beaufschlagt und zwischen den Hüben das Formteil von einer zur nächsten Umformstufe transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich des Pressschlittens außermittig angeordnete, eine verglichen mit den übrigen Umformstufen eine erhöhte Presskraft erfordernde Hauptumformstufe ein Hauptpresswerkzeug für einen Querfließprozess enthält.

2. Umformverfahren insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Gravur des Hauptpresswerkzeugs über einen Teil des Hubs des Pressschlittens geöffnet ist.

3. Umformverfahren insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gravur des Hauptpresswerkzeugs vor einem unteren Totpunkt des Pressschlittens geschlossen wird.

4. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Hauptpresswerkzeugs ein Rohteil zur Herstellung des Formteils in einem Anfangsbereich eines Hubs bei noch geöffneter Gravur vorgeformt wird und bei geschlossener Gravur des Hauptpresswerkzeugs Material des Rohteils quer zur Pressrichtung verdrängt wird.

5. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformverfahren zwei Umformstufen beinhaltet.

6. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformverfahren vier Umformstufen beinhaltet.

7. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformverfahren ein Warmumformverfahren ist.

8. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrstufenpresse eine liegende Mehrstufenpresse ist.

9. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Querfließprozesses ein sich aus einer Nabe radial erstreckender Flansch gebildet wird.

10. Umformverfahren insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Querfließprozesses zumindest ein sich aus einer Nabe radial erstreckender Ausleger gebildet wird.

11. Formteil hergestellt nach einem Umformverfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10.

12. Formteil nach Anspruch 11 als Radnabe mit einem sich radial erstreckenden Ansatz.

13. Formteil nach Anspruch 11 als Bauteil für eine Elektromaschine mit zumindest einem sich radial erstreckenden und zumindest teilweise umgelegten Ausleger.