DE2826639C3 - Fließpreßstempel zum Rückwärtsfließpressen eines ein- oder mehrfach stufenförmig abgesetzten Werkstückes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen K.eßpreßstempel zum Rückwärtsfließpressen eines eil- oder mehrfach annähernd rechtwinklig stufenförmig al gesetzten, topfförmigen Werkstückes mit gelochtem Boden, bestehend aus einem Innenstempel und einer Anzahl von koaxial zum Innenstempel angeordneten Ringstempeln, deren Stirnbereiche die Absätze des Werkstückes formen und bei dem sämtliche Stempel rückseitig sich an der einzigen Werkzeugaufnahme abstützen.

Ein Einsatzfall von Fließpreßteilen mit einem Fließpreßstempel nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches sind beispielsweise Zündkerzenkörper. Ihre Herstellung durch Rückwärtsfließpressen ist in dem Buch »Praxis des Fließpressens« von Victor Boetz, Karl-Häuser-Verlag, München, 1965, als Beispiel 24 auf den Seiten 21 und 22 behandelt

Nach dem hier aufgezeigten Stand der Technik schließt die Fertigung des Werkstückes mit einem Ausstanzen des Bodens ab. Um eine geringe Toleranz des ausgestanzten Durchmessers zu erreichen, ist es notwendig, diesem Arbeitsgang: Ausstanzen, einen Kalibrierarbeitsgang nachzuschalten.

Nachteilig bei einer derartigen Herstellung ist es, daß nicht alle Durchmesser mit der gewünschten Genauigkeit ohne Nachkalibrieren herzustellen sind. Am Beispiel des Zündkerzenkörpers zeigt sich, daß die Werkstücke nicht in allen Bereichen eine zylinderische Außenform haben müssen, wie beispielsweise die Sechskantenschlüsselflächen beim Zündkerzenkörper.

Ein weiterer Anwendungsfall (Ur Werkstücke dieser Art kann i. B. nach dem Gattungsbegriff ein topfförmiges Werkstück mit gelochtem Boden sein, das noch zusätzlich verzahnt ist. Bei derartigen Werkstücken mit Innenprofilierung ist eine Verformung nach dem bisher bekannten Verfahren, das ein Nachkalibrieren erfordert, praktisch nicht zu verwirklichen. Beim Nachkalibrieren müßte das Innenwerkzeug auf einer Mehrstufenpresse wieder genau in die Innenverzahnung einfahren, da diese sonst zerstört werden würde. Die damit verbundenen Schwierigkeiten sind bekannt
Ausgehend von gelochtem Ausgangsmaterial unter der Berücksichtigung, daß im Rückwärtsflteßpreßverfahren ein ein- oder mehrfach annähernd rechtwinklig stufenförmig abgesetztes, topfförmiges Werkstück mit gelochtem Boden und geringen Durchmessertokranzen

ίο hergestellt und auf nachträgliches Kalibrieren verzichtet werden soll, bietet sich an, einen einteiligen Fließpreßstempel einzusetzen, welcher in der Form einer Welle mit abgesetztem reduzierten Durchmesser aufgeführt ist Diese Lösung ist jedoch für die Praxis licht einsetzbair.

Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß durch die extrem hohen Flächenpressungen, die an Fließpreßwerkzeugen auftreten, von diesen Werkzeugen auch extrem hohe Spannungen aufgenommen werden müssen. Bei einem Umformungsstempel der vorstehend beschriebenen Art würden am Übergang von der abgesetzten Stirnfläche zum kleineren Zylinder derart hohe Kerbspannungen auftreten, daß der Preßstempel zerstört werden dürfte.

Nach der GB-PS 14 48 679 ist ein Preßstempel bekannt, der in einzelne Elemente aufgeteilt ist F i g. 1 stellt diese Lösung als Prinzipzeichnung dar. Die Gefahr, daß der Preßstempel durch Kerbspannungen zerstört wird, ist mit diesem Vorschlag nicht mehr gegeben. Nachteilig bleibt jedoch, daß der Werkstoff beim RückwärtsflieBpressen eine Bewegung durchführt, die sich darin äußert, daß keine scharfkantigen Innenkurven ausgefüllt werden können. Hier entstehen Ablagerungen, die keine feste Verbindung mit dem Grundmaterial haben und sich im Betrieb ablösen. Diese Materialablösungen sind in F i g. 1 durch einen Kreis hervorgehoben. Man wirkt dieser Tatsache entgegen, indem scharfkantige Obergänge vermieden werden und durch Abrundungen ersetzt werdec Der beschriebene Preßstempel nach der GB-PS 14 48 679 ist aus dieser Erkenntnis nur zum gleichzeitigen Vorwärts- und Rückwärtsfließpressen geeignet, wobei die Fließgrenze am Durchmesserabsatz liegt

Ein Werkzeug — unbelastet — nach Fig. 2

berücksichtigt die vorgenannten Überlegungen und trennt Außen- und Innenstempel auf einem größeren Durchmesser, so daß der Innenstempel mit einer Abrundung ausgeführt ist.

Bei der Ausbildung des Stempels ist jedoch zu sehen,

daß in das äußere Ringteil, hervorgerufen durch die größere Umformfläche, bei gleicher Flächenpressung höhere Kräfte eingeleitet werden als in das innere Stempelteil. Dabei ist zu beachten, daß sich Fließpreßstempel infolge der hohen erforderlichen Umformungskräfte um 1% ihrer Gesamtlänge elastisch verformen. Die unterschiedliche Belastung der einzelnen Stempel führt deshalb vm einer unterschiedlichen elastischen Verformung, so daß sich die Werkzeugkontur im Umformbereich unter Belastung entsprechend Fig.3 verschiebt. Dadurch ergibt sich wiederum ein scharfkantiger Innenübergang, der gleichartige Materialablösungen entsprechend F i g. 1 zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fließpreßstempel nach dem Oberbegriff des Hauptanspniches zu finden, der ein ausschließliches Rückwärtsfließpressen des Werkstückes der genannten Gattung mit hoher Maßgenauigkeit und guter Oberfiächenbeschaffenheit gestattet, wobei Übergangsradien an den

einzelnen Eckbereich vorgesehen werden können und der Werkstoff einwandfrei umgeformt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stirnflache jedes Absatzes jeweils von der Stirnfläche des zugeordneten Ringstempels und einer Schulter des benachbarten, innerhalb liegenden Ring- oder Innenstempels erzeugt ist, und daß die Abstützung an der Werkzeugaufnahme sämtlicher Stempel über getrennte Zwischenstücke erfolgt, wobei die Querschnitte und Längen der Zwischenstücke so bemessen sind, daß bei Verformungsdruck kein Versatz zwischen Stirnseite und benachbarter Schulter auftritt

In einer weiteren Ausbildung ist der Fließpreßstempel so gestaltet, daß ein Bolzen von in etwa der Länge des Zwischenstückes von dem Zwischenstück aufgenommen ist Dieser Bolzen hat vornehmlich die Aufgabe, daß beim Preßvorgang das ihn umgebende Zwischenstück nur im Bereich seiner elastischen Verformung beansprucht wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die herzustellenden Werkstücke mit einem geringen Aufwand gefertigt werden können. Auf jeden Fall entfällt das Nachkalibrieren mit seinen Schwierigkeiten, wenn das Werkstück auf seinen Innen- und/oder Außenflächen profiliert ist Beim Einsatz von Flachmaterial als Ausgangsmaterial entfällt außerdem der Arbeitsgang für das Stanzen des Innenloches. Dieser Arbeitsgang kann gleichzeitig mit dem Stanzen des Außendurchmessers in einem Arbeitsgang erfolgen. Weiterhin vorteilhaft können auch Werkstücke mit gelochtem Boden hergestellt werden, welche eine unregelmäßige Innenkontur aufweisen, ohne daß diese durch einen nachfolgenden Arbeitsgang der Gefahr ausgesetzt ist, beschädigt zu werden.

Sollte das Fließvermögen des Werkstoffes nicht ausreichen, daß das Werkstück in einem Umformarbeitsgang rückwärtsfließgepreßt werden kann, kann der Fließpreßstempel auch so ausgelegt werden, daß von einem gelochten Vorformling ausgegangen wird.

Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß mit den bisher bekannten Werkzeugen häufig nicht auf einen Arbeitsgang des Setzens verzichtet werden kann, da sich das Werkstück mit seinem Innenloch am Werkzeug zentriert

Durch Ausbildung des Fließpreßstempels mit mehreren Ringstampeln ist es weiterhin rnöglich, mehrfach abgesetzte Werkstücke der genannten Art durch ausschließliches Rückwärtsfließpressen herzustellen.

Der Fließpreßstempel ist als Ausführungsbeispiel schematisch im Längsschnitt als F i g. 4 dargestellt; das Werkstück zeigt seine Endform und der Fließpreßstempel befinde* sich im Zustand der Entlastung.

Ein topfförmiges Werkstück 1 mit einem gelochten Boden 12 ist in eine Werkstückaufnahme 4 eingelegt Ein für das Rückwärtsfließpressen eingesetzter Fließpreßstempel 2 besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Stempeln 21, 22, die sich unter Zwischenschalten von Zwischenstücken 23, 24 gegen die Werkzeugaufnahme 3 abstützen. Beim Preßvorgang wirken der Innenstempel 21 auf einen kleinen Kreisring des Werkstückes 1 und der als Hohlzylinder gestaltete Ringstempel 22 auf einen großen Kreisring ein. Der Ringstempel 22 hat somit eine größere Umformkraft zu übertragen.

Bei der Gestaltung des Fließpreßstempels 2 beziehen sich die Abmessungen nach denen jenes Stempels 21,22, der die größeren Umformkräfte zu übertragen hat Für diesen Stempel 21, 22 werden aufgrund der Form und der Umformkräfte seine Abmessungen für Querschnitt und Länge bestimmt, und zwar derart, daß beim Preßvorgang das Verformen des Stempels 21, 22 nicht über den Bereich der elastischen Verformung des Werkstoffes hinausgeht Das Festlegen der Abmessungen des Stempels — im Ausführungsbeispiel der Ringstempel 22— insbesondere iuv Hinblick auf das Verformen im elastischen Bereich, ist ,viitbestimmend für die Abmessungen des mit dem Innenstempel 21 zusammenwirkenden Zwischenstückes 23, desse*¹ Verformen beim Preßvorgang ebenfalls nicht über den Bereich der elastischen Verformung des Ringstempels 22 hinausgehen darf. Das Zwischenstück 23 muß jedoch mit einem derart geringen Querschnitt versehen werden, daß der Innenstempel 21 trotz der zugehörigen geringeren Umformfläche bei gleicher Umformbelastung gleich stark elastisch nachgibt, wie der Ringstempei 22, so daß die Umformbewegung des Ring- und Teil-Innenstempel 21 und 22 gleichförmig ist und keiner der Stempel 21, 22 vor- oder nacheilt Für das dargestellte Werkstück 1 muß dieses Zwischenstück 23 aufgrund der geringen zu übertragenden Umformkräfte mit verhältnismäßig dünner Wanddicke ausgebildet werden. Ein im Innern des Zwischenstückes 23 untergebrachter Bolzen 25 erfüllt die Aufgabe einer Sicherung, daß nämlich keine unzulässige, über den elastischen Bereich hinausgehende Verformung des Zwischenstückes 23 in der Endlage des Umformvorganges erreicht ist Die Elastizität des Zwischenstückes 23 für einen neuen weiteren Preßvorgang muß gewährleistet bleiben.

Der in F i g. 4 eingetragene Abstand S zwischen dem Bolzen 25 und der Werkzeugaufnahme 3 stellt den maximalen Weg (»Federung«) der zulässigen Verformung im elastischen Bereich des Innenstempels 21 und des zugehörigen Zwischenstückes 23 dar.

Ein Auswerfer 6 stößt das Werkstück 1, das beim Beispiel in seiner Endform noch eine Innenverzahnung 11 aufweist im Anschlu3 an den einzigen UmformarbjitSfear.gaus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Fließpreßstempel zum Rückwlrtsfließpressen eines ein- oder mehrfach annähernd rechtwinkelig stufenförmig abgesetzten, topfförmigen WerkstOkkes mit gelochtem Boden, bestehend aus einem Innenstempel und einer Anzahl von koaxial zum Innenstempel angeordneten Ringstempeln, deren Stirnbereiche die Absätze des Werkstückes formen und bei dem sämtliche Stempel rückseitig sich an der einzigen Werkzeugaufnahme abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche jedes Absatzes jeweils von der Stirnfläche des zugeordneten Ringstempels (22) und einer Schulter des benachbarten, innerhalb liegenden Ring- oder Innenstempels (21, 22) erzeugt ist, und daß die Abstützung an der Werkzeugaufnahme (3) sämtlicher Stempel (21,22) über getrennte Zwischcnstükke (23, 24^ erfolgt, wobei die Querschnitte und Längen der Zwischenstücke (23, 24) so bemessen sind, daß bei Verformungsdruck kern Versatz zwischen Stirnseite und benachbarter Schulter auftritt

2. Fließpreßstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bolzen (25) von in etwa der Länge des Zwischenstückes (23) von dem Zwischenstück aufgenommen ist