DE10234026C1 - Niederdruckgieß-Kokille - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Niederdruckgieß-Kokille zur Herstellung von seitliche Hinterschneidungen aufweisende Rundgussteilen, sie besteht aus einer Grundplatte mit mittiger Gussdüse, einem vertikal bewegbarem Kern sowie horizontal verfahrbaren geteilten Formbacken. Auf der Grundplatte stehen Keilstützen, die Formbacken weisen äußere Gleitkeile auf, die an den Keilstützen in geschlossenem Zustand der Form anliegen. Die Formbacken sind zusammen mit dem Kern an einer Brücke befestigt und mit dieser vertikal verfahrbar. Die Brücke sowie die Formbacken besitzen zusammenwirkende obere Gleitkeilpaare, mit deren Hilfe die Formbacken gegenüber der Brücke nach außen verfahrbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Niederdruckgieß-Kokille zur Herstellung von seitliche Hinterschneidungen aufweisenden, insbesondere runden Gussteilen wie z. B. Kfz-Felgen. Derartige Kokillen bestehen aus einer Grundplatte, die entspre­ chend dem dieser zugekehrten Teil des Gussstücks (hinterschneidungsfrei) ge­ formt ist sowie einem auf die Platte absenkbaren Kern und seitlich zustellbaren Formbacken, die zusammen in geschlossenem Zustand den Hohlraum bilden, in den das geschmolzene Metall eingebracht wird, was über eine zentral in der Platte angeordnete Düse geschieht.

Die Teile der Kokille sind vorzugsweise wassergekühlt, um das Erstarren des Materials zu beschleunigen.

Zum Entnehmen des fertigen Gussstückes werden die Formbacken mit Hilfe an diesen angreifender hydraulischer Zylinder radial nach außen gezogen, danach wird der Kern angehoben und das Gussstück kann entnommen werden. Anschlie­ ßend werden die Formbacken mit Hilfe der Hydraulik wieder in die Gießstellung zurückgefahren.

Nachteilig an diesen Niederdruckgieß-Kokillen ist zum einen die aufwendige Hydraulik. Sie ist nicht nur kostspielig und störanfällig, sie behindert auch stark das Entnehmen des Gussstückes, d. h. der Kern muss weit über die Oberkante der Formbacken angehoben werden, da eine seitliche Entnahme durch die Formbacken und die Hydraulik behindert wird. Zum anderen müssen wegen des Schrumpfens des erstarrenden Gussmaterials die Gussteile meist mit Hilfe von Stiften vom Kern der Kokille abgetrennt werden, die dazu aus dem Kern ausgefahren werden. Diese Stifte neigen zum Abbrechen.

Aus der DE 198 15 418 C2 ist eine solche Niderdruckgießkokille bekannt, bei welcher die Formbacken an einer Brücke befestigt sind, mit welcher diese angehoben werden können. Beim Anheben wird ein Hebelmechanismus betätigt, der die Formbacken gleichzeitig auseinanderfährt. In geschlossenem Zustand liegen die Formbacken gegen Keilstützen an.

Das Auswerfen des Gußstückes geschieht auch hier mit Hilfe von Stiften, die das Gußstück vom Kern nach unten abdrücken. Der zum Auseinanderfahren der Formbacken verwendete Hebelmechanismus ist aufwendig und störanfällig.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine derartige Ko­ kille zu schaffen, die kostengünstiger herzustellen ist und die insbesondere das Abtrennen des Gussstückes vom Kern ohne Auswerferstifte ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit Hilfe einer Niederdruckgießkokille, die die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die folgende. Zum Entformen nach dem Guss wird die Brücke hochgefahren, wodurch der Kern aus dem Guss­ stück entfernt wird. Mit Hilfe der oberen Gleitkeilpaare werden die einzelnen Formbacken - zum Beispiel vier - durch Niederdrücken der oberen Keile der Paare auseinandergefahren, wobei sie sich aus der Hinterschneidung befreien. Danach kann das Gussstück seitlich entnommen werden. Dieser Vorgang des Auseinanderfahrens der Formbacken kann gleichzeitig, insbesondere aber auch zeitversetzt zum Anheben erfolgen.

Das Schließen der Kokille geschieht so, dass man die Brücke mit dem Kern und den Formbacken wieder absenkt, wobei die Keile der Backen sich an diejenigen der Keilstützen anlegen, auf diesen gleiten und dadurch die Formbacken radial nach innen bewegt werden.

Das Öffnen und Schließen der Kokille geschieht damit im wesentlichen durch An­ heben und Absenken der Brücke.

Bevorzugt wird z. B. bei der Herstellung von Kfz-Felgen zunächst der Kern gering­ fügig angehoben, um diesen zu entformen, da die Hinterschneidung an den Form­ backen das Gussstück festhält. Bei Kfz-Felgen beträgt diese voreilende Aufwärts­ bewegung des Kernes etwa 5 mm. Damit lässt sich das durch den Schrumpf be­ dingte Klemmen der Felge am Kern ohne weiteres überwinden.

Ein bevorzugter Mechanismus zum Öffnen der Backen besteht dabei in einer rela­ tiv zur Brücke beweglichen Kopfplatte, an deren Ende sich die oberen Keile der Gleitkeilpaare befinden. Diese Kopfplatte kann so ausgeführt sein, dass die Brücke die Formbacken anhebt und gegen die Keile der Kopfplatte führt, so dass sie von diesen radial nach außen gedrückt werden. Eine andere Möglichkeit be­ steht darin, die Platte relativ zur Brücke im gewünschten Moment abzusenken, um den gleichen Vorgang auszulösen. An der Brücke befinden sich Zentrierbolzen, die in entsprechende Bohrungen der Platte greifen.

Die Schließbewegung geschieht vorzugsweise über eine relativ steile Absenkung, so dass für die unteren Keile der Formbacken und die Keile der Keilstütze Winkel von etwa 15° mit der Senkrechten vorgeschlagen werden. Die Seitwärtsbewegung der Formbacken beim Anheben ist jedoch günstigerweise auf kürzestem vertikalen (bzw. horizontalen) Weg auszulegen, daher beträgt der Winkel am oberen Gleit­ körper insbesondere 45°.

Ein weiterer Vorteil neben der einfacheren Entnahme der Gussstücke besteht darin, dass am Oberteil (Kern) keine Auswerfer angeordnet sein müssen, die zum Klemmen und Abbrechen neigen und daher Prozessunterbrechungen und Wartungsaufwand verursachen. Insgesamt ist in Bezug auf den Guss von Felgen eine bis zu über 30 Sekunden schnellere Zykluszeit festzuhalten.

Äquivalent zur ungehinderten seitlichen Entnahme ist natürlich der Kokilleninnen­ raum für Wartung und Reparatur wesentlich leichter zugänglich als beim bekann­ ten Stand der Technik.

Die Erfindung besteht somit aus einer Niederdruckgieß-Kokille, die nach dem Schrägschieberprinzip geöffnet und geschlossen werden kann, da dieses Prinzip einige Vorteile gegenüber den Niederdruckgieß-Kokillen mit waagerechten Schiebern mit sich bringt. Bevorzugt ist sie eine 15" Niederdruckgieß-Kokille, da bei einer kleineren Kokillengröße die Fertigungszeit kürzer und somit die Neuentwicklung kostengünstiger zu gestatten ist.

Das hohe Gewicht von etwa 2000 kg herkömmlicher Niederdruckgieß-Kokillen mit Schrägschiebern kann verringert werden. Das Gewicht der Kokille mit waagerechten Schiebern nach der vorliegenden Erfindung beträgt ca. 1.100 kg.

Das Gussstück (Aluminiumrad) wird auf eine ganz neue Art aus der Kokille entformt.

Die mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich wie folgt zu­ sammenfassen:

• - Zeitersparnis bei der Produktion (Giessen) von Aluminiumrädern durch verkürzten Gießzyklus und damit höhere Stückzahlen pro Zeiteinheit,
• - besserer bzw. freier Zugang zur geöffneten Niederdruckgieß-Kokille während der Produktion von Aluminiumrädern, dadurch wird ein schnelleres und einfacheres Schlichten und Reinigen möglich,
• - Einsetzbarkeit der neu entwickelten Niederdruckgieß-Kokille in allen verbreiteten und gängigen Niederdruck-Gießmaschinen - durch Verwendung von normgerechten Bauteilen ändert sich für den Kunden nichts wesentliches (Abmessungen und Gewicht der Kokille bleiben annähernd gleich),
• - es werden keine Auswerferstifte verwendet, um das Gussstück vom Oberteil zu entformen. Gebrochene Auswerferstifte können nicht mehr zum Ausfall der Produktion führen. Flüssiges Aluminium kann die Bohrungen für die Auswerferstifte am Oberteil der Kokille nicht mehr verstopfen, da sie komplett wegfallen,
• - technischer Aufwand und Produktionszeit der Niederdruckgieß-Kokille können erfindungsgemäß gleich bleiben oder reduziert werden,
• - zur Entformung der Aluminiumfelge wird die Gießmaschinenbewegung ausgenutzt. Dies führt zu einem einfacheren und kleineren Hydrauliksystem, welches weniger störanfällig ist und weniger Reparaturen und Wartungen erfordert.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung am Beispiel des Gießens einer Kfz-Felge näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 die Kokille in geschlossenem Zustand und

Fig. 2 in geöffnetem.

In Fig. 1 ist die Grundplatte 1 mit ihrer mittigen Gussdüse 2 gezeigt, die Grund­ platte 1 trägt die Bodenform 13 als Negativteil, vorliegend für den Niederdruckguss einer Kfz-Felge, von der ihre Sichtseite abgeformt wird. Auf die Gussdüse aufge­ setzt ist der Kern 3 dargestellt, der einen konischen Stopfen 14 zur Herstellung des Achsenloches der Felge aufweist, welcher in die Düse 2 eintaucht und dabei einen Ringspalt freilässt. An den Stopfen 14 schließt die Seitenwand 15 des Ker­ nes 3 an.

Der Kern 3 ist umgeben von vier Segmenten als Formbacken 4, die diesen im Ab­ stand der Materialstärke der herzustellenden Felge umgeben, sie weisen das Ne­ gativbild der Felgenlauffläche auf.

Auf der Grundplatte 1 stehen Pfosten 16. Die Brücke 7 ist an Pfosten 16 vertikal beweglich. Diese trägt den Kern 3 (bzw. letzterer ist ein Teil der Brücke) sowie die Kopfplatte 10, die wiederum auf den Bolzen 12 anheb- und absenkbar ist und außen die oberen Keile 11 besitzt.

Die Pfosten 16 können auf der Grundplatte 1 stehen, vorteilhafterweise hängen sie jedoch von einer Deckenplatte nach unten ab, so dass sie den seitlichen Zu­ gang zur Kokille nicht erschweren. Der Kern 3 bildet mit den beiden äußeren Schienensegmenten 17 die Brücke 7, die die Kopfplatte 10 und ihre Führungs­ bolzen 12 trägt.

An den oberen Keilen 11, welche auf den Schienen 17 seitlich verfahrbar sind, hängen die Formbacken 4.

Die Formbacken 4 sind oben ebenfalls mit Keilen 11' versehen, die gegen diejeni­ gen der Kopfplatte 10 anliegen. Über diese Gleitkeilpaar 8 mit den Gleitkeilen 11, 11' werden die Formbacken auseinandergefahren.

Unterhalb der Kopfplatte 10 befinden sich an der Brücke 7 befestigte Schienen 17, auf denen die Formbacken 4 horizontal verschieblich sind.

Dabei lässt sich die Brücke 7 bzw. lassen sich die Schienen 17 zum einleitenden Ablösen des Gussstückes vom Kern 3 bzw. dessen Seitenwänden 15 geringfügig in den Keilen 11 anheben, bevor sie diese mitnehmen, wozu letztere ein geringes Übermaß besitzen. Erst danach wird die Kopfplatte 10 abgesenkt, um über die Gleitkeilpaare die Formbacken 4 mit Hilfe der Gleitkeilpaare 11, 11' nach außen zu treiben, die Keile 11 wirken durch ihre überhöhte Ausnehmung für die Schienen 17 somit gleichsam als Anschläge. Bei der Herstellung von Kraftfahrzeugfelgen be­ trägt dieses Spiel etwa 5 mm, was dazu ausreicht, den Kern aus dem Gussstück soweit herauszuziehen, dass es von diesem frei wird. Die unteren Hinterschnei­ dungen halten die Felge dabei nieder.

Bei sehr geringer Konizität der Kernwandung 15 kann das Schrumpfen des Guss­ stückes dazu führen, dass dieses sich nicht vom Kern löst, sondern die Form­ backen 4 um das Maß des Entformspiels (5 mm bei Felgen) mit anhebt. Für einen solchen Fall wird vorgeschlagen, die unteren Keile 11 an ihren äußeren Enden und die oberen an ihren inneren parallel gegenüber dem bevorzugten 45° abzu­ flachen, beispielsweise auf 27° gegenüber der Waagerechten. Drückt man über die Kopfplatte 10 nunmehr die Keilpaare 11, 11' aufeinander, so gelangen erst die flachen Keilbereiche aufeinander und es wird ein stärkerer Vektor nach unten ausgeübt als seitlich. Dies drückt die angehobenen Formbacken wieder um das Spielmaß hinab, um den Kern zu entformen. Mit dem 45°-Bereich geschieht die Seitwärtsbewegung mit gleichen Vektoren waagerecht wie vertikal, im Bereich der Abflachung mit höherem Maße nach unten, bei 27° ist das Verhältnis 10 : 1, wobei neben der vertikalen auch eine Seitwärtsbewegung der Formbacken 4 auftritt.

Anstelle der Verwendung einer Brücke zum Öffnen der Formbacken kommen na­ türlich auch an den Stempeln 16 vertikal verfahrbare separate Keile 11' in Frage, die z. B. hydraulisch angetrieben sein können.

Fig. 2 zeigt die auseinandergefahrene Kokille. Unten ist die Grundplatte 1 mit der Bodenform 13 und der Gussdüse dargestellt, diese trägt seitlich die Keilstüt­ zen 5 mit den Gleitkeilen 6 und ihren unter einem Winkel von etwa 15° zur Senkrechten angeordneten Keilflächen 18.

Oberhalb der Keilstützen 5 ist eine Kfz-Felge als Gussstück 9 angeordnet, darüber befindet sich das an den Pfosten 16 hochgefahrene Oberteil der Kokille.

An der Brücke 7 hängt der Kern 3, die Kopfplatte 10 ist abgesenkt und die oberen Keile 11 haben die Keile 11' über die Schienen 17 nach außen gedrückt, so dass zwischen den Formbacken 4 und dem Kern 3 ein zur Trennung vom Gussstück 9 ausreichender Spalt entsteht. Die Neigung der oberen Keile 11, 11' beträgt 45°.

Senkt man die Brücke 7 wieder ab, so gelangen die Keilflächen 18' der Formba­ cken 4 in Anlage an die Gegenkeilflächen 18' der Keilstützen und bei weiterem Absenken werden die Formbacken 4 nach innen gezwungen, wodurch sich die Kokille schließt.

Gleichzeitig wird auch die Kopfplatte 10 durch die Keilflächen 11, 11' wieder ange­ hoben. Die Längen der Keilflächen 11, 11' und 18, 18' bzw. der Absenkung der Kopfplatte 10 sind aufeinander abgestimmt, im übrigen befindet sich am Ende der Schiene ein Anschlag.

Das Gussstück 9 ist der besseren Verständlichkeit halber hoch angehoben darge­ stellt. Zur Entnahme ist es lediglich leicht über die Bodenform zu bringen, der Zu­ gang von außen ist abgesehen von den Keilstützen 5 unbehindert, diese können natürlich voneinander weiter beabstandet sein.

Mit der vorliegenden Kokille wird die Gusszykluszeit um bis zu über 5% verkürzt, was zu einer jährlichen Produktsteigerung von etwa 3.600 Stück führt.

Bezugszeichenliste

1

Grundplatte

2

Gussdüse

3

Kern

4

Formbacken

5

Keilstützen

6

Gleitkeile

7

Brücke

8

Gleitkeilpaare

9

Gussstück

10

Kopfplatte

11

,

11

' obere Keile

12

Bolzen

13

Bodenform

14

Stopfen

15

Seitenwand

16

Pfosten

17

Schienen

18

,

18

' Keilflächen

19

Anschläge

Claims (5)

1. Niederdruckgieß-Kokille zur Herstellung von seitliche Hinterschneidun­ gen aufweisenden Gussteilen bestehend aus einer Grundplatte (1) mit mittiger Gussdüse (2), einem vertikal bewegbaren Kern (3) sowie hori­ zontal und vertikal verfahrbaren geteilten Formbacken (4) und äußeren Gleitkeilen (6), die an Keilstützen (5) in geschlossenem Zustand der Form anliegen, wobei die Formbacken (4) zusammen mit dem Kern (3) an einer Brücke (7) befestigt und mit dieser vertikel verfahrbar sind, da­ durch gekennzeichnet, dass die Brücke (7) sowie die Formbacken (4) zusammenwirkende Gleitkeilpaare (8) besitzen, mit deren Hilfe die Formbacken (4) gegenüber der Brücke (7) nach außen verfahrbar sind, und daß der Kern (3) nach dem Gießen und vor dem Anheben der Formbacken zur Erzeugung eines Spaltes zwischen dem Gußstück (9) und dem Kern der Seitwärtsbewegung der Formbacken (4) geringfügig anhebbar ist.

2. Niederdruckgieß-Kokille nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) vor der vertikalen Bewegung der Formbacken um etwa 5 mm anhebbar ist.

3. Niederdruckgieß-Kokille nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (7) eine relativ zu dieser vertikal be­ wegliche Kopfplatte (10) aufweist, die an ihren Enden die oberen Keile (11) des Gleitkeilpaares (8) aufweist und dass die Formbacken (4) auf Schienen gleiten und durch Niederdrücken der Kopfplatte (10) ver­ schieblich sind.

4. Niederdruckgieß-Kokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfplatte (10) auf an der Brücke (7) angeordneten Bolzen (12) geführt ist.

5. Niederdruckgieß-Kokille nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Gleitkeilpaaren (8) etwa 45° und derjenige des Formbackenkeils etwa 15° beträgt, wobei die horizontalen Wege jeweils etwa gleich sind.