DE2747169C2

DE2747169C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern durch Fließpressen von Massivkörpern

Info

Publication number: DE2747169C2
Application number: DE19772747169
Authority: DE
Inventors: Leonid Dmitrievi&ccaron; Moskva Olenin
Original assignee: NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I EKSPERIMENTAL'NYJ INSTITUT AVTOMOBIL'NOGO ELEKTROOBORUDOVANIJA I AVTOPRIBOROV MOSKVA SU
Current assignee: NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ I EKSPERIMENTAL'NYJ INSTITUT AVTOMOBIL'NOGO ELEKTROOBORUDOVANIJA I AVTOPRIBOROV MOSKVA SU
Priority date: 1977-10-20
Filing date: 1977-10-20
Publication date: 1984-04-12
Also published as: DE2747169A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern durch Fließpressen von Massivkörpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Entsprechend der DE-AS 20 08 348 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines napfförmigen Werkstückes bekannt, wonach das Material mittels eines Stempels über einen weiteren Stempel gedrückt ho wird. Dabei soll der Aufbau schädlicher Spannungen im Werkstoff vermieden werden, indem der Werkstoff positiv beeinflußt wird. Wenn die volle Auffüllung der Hohlform durch das Material des Rohlings erreicht ist, so kann dieses erhöhtem Druck ausgesetzt werden, um t« dessen Bildsamkeit oder plastisches Formänderungsvermögen bis zum Bruch zu erhöhen. Dies besagt, daß zunächst einmal ein ganz erheblicher Druck ausgeübt wird, um den Werkstoff zu plastifizieren. Ein derartig hoher Druck wirkt sich natürlich entsprechend auf die Stempel und insbesondere auf die Matrize aus, so daß diese Teile einer sehr starken Abnutzung unterworfen sind. Ist durch die Erhöhung des Drucks ein Zustand erhöhter Bildsamkeit erreicht, so kann die weitere und endgültige Umformung vorgenommen werden. Hierbei ist insbesondere darauf zu achten, daß eine weitere Umformung erfolgt

Dies bedeutet, daß der Plastifizierungsvorgang ebenfalls zur eigentlichen Umformung gehört Bei diesem Verformungsvorgang erfolgt, wie bereits ausgeführt wurde, ein Drücken des Materials mittels eines beweglichen Stempels. Ab einem bestimmten Zeitpunkt erfolgt auch eine Bewegung der Matrize, um eine Volumenkonstanthaltung dahingehend zu erreichen, daß das eingeschlossene Material unter hohem Druck und damit in einem Zustand erhöhter Bildsamkeit gehalten werden kann. Auch dies führt zu einer hohen Belastung der Matrize und der Stempel. Die Bewegung der Matrize im Zusammenhang mit der Konstanthaltung des Raumes besagt noch nicht, daß diese Bewegung mit der gleichen Geschwindigkeit erfolgt wie das Fließen des Materials. Wenn aber die Geschwindigkeiten unterschiedlich sind, kommt es zu erheblichen Reibungskräften zwischen dem Material und der Matrize, so daß die Matrize verstärkt beansprucht wird.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern durch Fließpressen von Massivkörpern zu schaffen, bei denen gewährleistet ist, daß die Belastungen des Stempels und der Matrize herabgesetzt sind und dadurch die Lebensdauer dieser Teile erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 gelöst.

Gemäß dieser Lösung ist es wesentlich, daß der Massivkörper durch den Stempel gestreckt wird. Während dieses Streckens fließt das Material des Rohlings in Streckrichtung. Dabei ändert sich auch die Lage der Verdickung, so daß sich die Matrize unter Wirkung der Feder selbsttätig über die auftretenden Reibungskräfte mitbewegt. Dabei ist die Kraft dieser Feder so gewählt, daß sie größer ist als die beim Fließpressen zwischen dem Aufnehmer und dem zylindrischen Teil des Werkstücks entstehende Reibungskraft. Dies hat zur Folge, daß wesentlich verminderte Kräfte auftreten und somit die beweglichen Teile, d. h. die Stempel und die Matrize mechanisch weniger beansprucht werden und somit eine erhöhte Lebensdauer haben.

Die Erfindung findet mit größter Wirksamkeit Anwendung beim Kaltfließpressen von Werkstücken aus hochfesten plastischen Werkstoffen in Serienfertigung, z. B. in schnellaufenden automatischen Pressen, wo ein häufiges Auswechseln des verbrauchten Werkzeugs zu großen Verlusten an Zeit und Mitteln führt. Bei der Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern ohne Bund kann die diesen Bund bildende technologische Verdickung am Rohling nach dem Fließpressen entfernt werden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das Sortiment von herzustellenden Hohlkörpern wesentlich erweitert werden.

Die Tatsache, daß die abgefederte Matrize während des gesamten Fließpreßvorgangs sich gegen den am Rohling befindlichen Bund abstützt und eine Zugspannung an dessen Werkstoff herbeiführt, ändert das

Schema der Spannungen im Verformungsbereich und vermindert dadurch wesentlich die erforderlichen technologischen Füeßpreßkräfte. Der am Gehäuse vorhandene Anschlag, der den Weg der abgefederten Matrize begrenzt, gewährleistet eine Wiederholung des technologischen Zyklus.

Die erfindungsgemäße Konstruktion gewährleistet einen sicheren Ablauf und ist kompakt aufgebaut, so daß sie in der Arbeitsstation eines Kaitstauchautoniaten aufgestellt werden kann. .

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 schemarisch die Gesamtansicht eines Rohlings für das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gehäuse einer Zündkerze (Seitenansicht);

Fig.2 einen mit einem Bund versehener Rohling (Seitenansicht teilweise im Schnitt);

F ig. 3 ein Werkstück nach dem Fließpressen (Seitenansicht teilweise im Schnitt) und -"

Fig.4 die Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung zum Herstellen fließgepreßter Gehäuse für Zündkerzen (Längsschnitt, rechts in der Ausgangsstellung, links am Ende des Fließpressens).

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen r. von Hohlkörpern wird am Beispiel der Fertigung fließgepreßter Gehäuse für Zündkerzen veranscha

Der Prozeß des Hersteilens fließgepreßter Gehäuse für Zündkerzen beginnt damit, daß an einem Ende jedes m zylindrischen Rohlings 1 (F i g. 1) ein Bund 2 (F i g. 2) mit einem äußeren Sechskant 3 für den Schlüssel und einem stirnseitigen Sackloch 4 vorgeformt wird. Der Durchmesser »d« und die Länge »I« des zylindrischen Teils 5 des Rohlings werden so gewählt, daß dessen Volumen r. zum Herstellen des zylindrischen Teils 6 des fließgepreßten Werkstücks mit einer vorbestimmten Länge L (F i g. 3) beim inschließenden Fließpressen ausreicht.

Das Fließpressen des genannten Werkstücks aus einem Rohling wird nach dem Verfahren durchgeführt, w bei dem gleichzeitig mit dem Fließpressen der Rohlingsstoff in dessen Fließrichtung gestreckt wird mit einer Geschwindigkeit, die der Fiießgeschwindigkeit im wesentlichen gleich ist.

Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens >> enthält einen Preßstempel 7 (F i g. 4). eine Matrize 8 und einen Bodenstempel 9, die gleichachsig und relativ zueinander axialverschiebbar angeordnet oind.

Die Matrize 8 weist eine zu den Stempeln 7, 9 achsgleiche Durchgangsbohrung 10 zum Aufnehmen ·" des zylindrischen Teils 5 des Rohlings auf.

In der Durchgangsbohrung 10 der Matrize 8 ist an der Seite des Preßstempels 7 eine Aussparung 11 zum Aufnehmen des zylindrischen Teils des Bandes 2 am Rohling ausgebildet.

Um gleichzeitig mit dem Fließpressen auch die Streckung des Rohlingswerkstoffs in dessen Fließrichtung in den Spalt zwischen dem PreßsU>mpel 7 und der Matrize 8 durchführen zu können, ist die Matrize zusammen mit dem Bodenstempel 9 in einem gemeinsa- t>o inen zylindrischen Gehäuse 12 eingeschlossen, das einen abnehmbaren Boden 13 mit Montagcmuitern 14 besitzt. Zwischen dem Ikuk-ii 13 (Je Oeiiii.iiAS 12 und der Matrize H ist dabei ciiu />l;ndn-.Lin.· Druckfeder 15 angeordnet. Die Κπ,ίι ,iiexT I edu- i^f5 ist so gewählt.-" dall sie größer als ei κ¹ K'iin i ικΊίρ¹ι ssen /wischen der Matrize 8 und dem zylindrischen Teil 6 des Werkstücks entstehende Reibungskraft ist.

An der dem Preßstempel 7 zugewandten Stirnseite des Gehäuses 12 ist an dessen Innenfläche ein als ringförmiger Vorsprung ausgebildeter Anschlag IS angebracht, der die Axiaibewegung äer Matrize 8 unter der Wirkung der Feder 15 begrenzt Die Tiefe H (Fig.4) des durch die Wandung der Bohrung 10 der Matrize 8 und die Stirnfläche des Bodenstempels 9 gebildeten Hohlraumes ist dabei in der Ausgangsstellung der Vorrichtung (wie in F i g. 4 rechts dargestellt) wenigstens gleich der Länge L des zylindrischen Teils 6 des fertigen fließgepreßten Werkstücks (wie es in der F i g. 4 links dargestellt ist).
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: In der Ausgangsstellung der Vorrichtung (wie in Fig.4 rechts dargestellt) ist die Matrize 8 unter der Wirkung der Feder 15 gegen den Anschlag 16 angedrückt, und der Bodenstempel 9 stützt sich auf dem Boden 13 ab. Der Preßsto mpel ist dabei von der Matrize 8 um einen Abstand entfernt, der für das Einsetzen des Rohlings erforderlich ist. welcher innerhalb der Matrize 8 derart untergebracht wird, daß sein zylindrischer Teil 5 in die Axialbohrung 10 der Matrize 8 und der untere Teil des Bundes 2 in die Aussparung 11 eingreifen. Zwischen der Stirnfläche des zylindrischen Teils 5 des Rohlings und dem Bodenstempel 9 bleibt dabei ein freier Raum.

Beim Arbeitshub der Vorrichtung drückt der Preßstempel 7 mit seiner arbeitenden Stirnfläche auf den Rohling und bewegt ihn zusammen mit der Matrize 8, bis er den Bodenstempel 9 berührt. Die Feder 15 drückt sich dabei zusammen.

Von diesem Augenblick an beginnt das eigentliche Fließpressen. Beim Fließpressen (wie es in der F i g. 4 links dargestellt ist) fließt unter der Wirkung des Preßstempels 7 der verformte Rohlingswerkstoff in den Spalt zwischen Matrize 8 und Preßstempel 7, wodurch der Bund 2 am Rohling such auf den Preßstempel 7 zu bewegt. Darum verschiebt sich die Matrize, auf den die Feder 15 drückt, in Fließrichtung des Rohlingswerkstoffs mit einer Geschwindigkeit, die der Fließgeschwindigkeit gleich ist.

Da die Druckkraft der Feder 15 die Kraft der Reibung zwischen der Matrize 8 und dem zylindrischen Teil 5 des Rohlings übersteigt, erfolgt das Fließpressen gleichzeitig mit der Streckung des Rohlingswerkstoffs in dessen Fließrichiung.

Bei diesem Fließpreßverfahren entstehen am Austritt aus der Formänderungszone des Rohlingswerkstoffs beträchtliche Zugspannungen, was das Spannungsschema grundsätzlich verändert. Deshalb kann die für das Fließpressen erforderliche Kraft bedeutend vermindert werden.

Das Fließpressen kommt außerdem mit aktiver Reibung zwischen der Matrize 8 und dem zylindrischen Teil 6 des Werkstücks zustande, wodurch der Verschleiß der Matrize 8 verringert wird und Anforderungen an die Schmierung nicht so hoch sind.

Nach Beendigung des Prozesses wird das fließgepreßte Werkstück durch Bewegen des Bodenstempels aus der Matrize 8 ausgestoßen. Danach wiederholt sich der beschriebene Zyklus.

Bei Herstellung zylindrischer Hohlkörper ohne Bund 2 wird dieser (F ι g. 2) nach dem Fließpressen entfernt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Hohlkörpern durch Fließpressen von Massivkörpern, indem gleichzeitig mit dem Fließpressen ein Fließen des Materials in Wirkungsrichtung des Preßdruckes bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Massivkörper (1) vorgeformter Rohling über dessen eines geschlossene Ende hinaus in dessen Fließrichtung mit einer Geschwindigkeit gestreckt wird, die im wesentlichen gleich der Fließgeschwindigkeit ist, unter Abstützung über einen bund (2) an dessen dem Verformungsvorgang unterworfenen einem Ende gegen die Matrize (8) zur Aufnahme der beim Fließpressen auftretenden Streckkraft.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Preßstempel, einem Bodenstempel und einer eine zu den Stempeln achsgleichen Dürchgangsbohrung zur Unterbringung des vorgeformten Rohlings aufweisenden Matrize, die relativ zueinander axialverschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (10) der Matrize (8) an der Seite des Preßstempels (7) eine Aussparung (11) zur Aufnahme des Bundes (2) des Rohlings ausgebildet ist, und die Matrize (8), die gegen den Preßstempel (7) mit einer die Reibungskraft zwischen Matrize (8) und Rohling (1) übersteigenden Kraft abgefedert ist, zusammen mit dem Bodenstempel (9) in einem gemeinsamen Gehäuse (12) untergebracht ist, welches einen Anschlag (16) zur Federwegbegrenzung der Matrize (8) aufweist, wobei die Tiefe (H) des durch die Wandung der Bohrung (10) in der Matrize (8) und den Bodenstempel (9) gebildeten Hohlraumes in der Ausgangsstellung der Vorrichtung der Länge (L) des zylindrischen Teils (6) des fertigen fließgepreßten Werkstücks wenigstens gleich ist und die Kraft der Feder (15) so gewählt ist, daß sie größer als die beim Fließpressen zwischen der Matrize (8) und dem zylindrischen Teil (6) des Rohlings entstehende Reibungskraft ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (8) durch eine zylindrische Druckfeder (15) abgefedert ist, die zwischen dieser und dem Boden (13) des Gehäuses (12) angeordnet ist.