DE2830275A1

DE2830275A1 - Presswerkzeug zur herstellung einer innenkontur eines vorgeformten werkstuecks

Info

Publication number: DE2830275A1
Application number: DE19782830275
Authority: DE
Inventors: Horst Hastedt; Klaus Ing Grad Lauterbach; Hans-Juergen Ing Grad Liedigk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Hastedt Horst 3185 Velpke De
Priority date: 1978-07-10
Filing date: 1978-07-10
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2830275C3; DE2830275B2

Description

Preßwerkseug zur Eerstellung einer Innen-
kontur eines vorgeformten Werkstücks Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug der im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Art.
Betrachtet man den bevorzugten Einsatzfall des Preßwerkzeugs, nämlich zur Gewinnung der Innenkontur eines Achszapfens, so ist diese Innenkontur hinterschnitten, so daß bei bekannten Herstellverfahren nach der Herstellung einer zylindrischen Innenkontur durch materialabtragende Verformung die endgültige Innenkontur hergestellt werden muß. Diese Formgebung durch Materialabtrag bedeutet einen erheblichen'Aufwand an Material, Werkzeugen und Fertigungszeit, wobei beräcksichtigt werden muß, daß die Innenkontur mit erheblicher Genauigkeit, d.h. unter Einhaltung geringer Toleranzen, hergestellt werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Preßwerkzeug zu schaffen, das auf spanlosem Wege auch komplizierte Innenkonturen, d.h. solche mit Hinterschnitt, in vorgeformten Werkstücken herzustellen gestattet. Das schließt verständlicherweise eine nachträgliche Oberflächenbearbeitung durch Schleifen, Rollen oder dergleichen nicht aus. Dabei ist die Anwendung nicht auf die Herstellung von Achszapfen für Kraftfahrzeuge beschränkt; vielmehr soll sich das erfindungsgemäße Werkzeug ganz allgemein immer dann einsetzen lassen, wenn die Art der Innenkontur eines aus einem preßbaren Material bestehenden Werkstücks die Herstellung der endgültigen Form desselben mittels einfacher Formwerkzeuge nicht zuläßt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs; vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Für die Erfindung ist grundsätzlich unerheblich, ob ein Ealtfließ-oder Warmpreßverfahren (einschließlich Halbwarmpressen) angewendet wird. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Preßwerkzeugs muß das vorgeformte Werkstück plastisch verformbar sein; es darf nicht flüssig sein, da andernfalls Schwierigkeiten durch Materialeintritt in die Schlitze der Spreizformhülse auftreten würden. Verständlicherweise ist es für den Einsatz des erfindungsgemaßen Preßwerkzeugs auch unerheblich, ob das vorgeformte Werkstück in einem oder mehreren Herstellungsschritten gewonnen worden ist.
ZursHerstellung von Hohlteilen, insbesondere hohlen Flugzeugpropellern, ist es aus der US-PS 2 202 042 bekamt, gleichsam als Innenform einen aus Gummi oder dünnem Metall bestehenden Sack zu verwenden, um den verstärktes Plastikmaterial herumgepackt wird. Dann wird der Sack mit heißem geschmolzenen Metall beschickt, und durch den dadurch erzielten Druck und die Temperatur des geschmolzenen Metalls tritt die erwünschte Formgebung und Härtung des Plastikmaterials auf. Dann wird das geschmolzene Material wieder aus dem Sack abgelassen und dieser aus dem fertigen Werkstück entfernt.
Diese bekannte Lösung ist aber auf Plastikmaterialien beschränkt, da ein derartiger Sack nur sehr beschränkten Drucken standzuhalten vermag. Während bei der bekannten Lösung die "Verformbarkeit" des Sackes durch entsprechende Materialwahl - im Vordergrund steht die Verwendung von Gummi - erzielt ist, verwendet die Erfindung stattdessen eine geschlitzte Spreizformhülse, d.h. eine solche mit mehreren Segmenten, die durch den Spreizdorn relativ zueinander bewegbar sind. In die Spreizformhülse wird daher auch nicht ein Druckmedium - beim Stand der Technik geschmolzenes Metall - eingeführt, sondern ein Formteil in Gestalt des Spreizdorns, und das erfindungsgemäße Preßwerkzeug kann in vorteilhafter Weise in eine übliche Presse eingesetzt werden, deren Stempel dann den Antrieb bildet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur erläutert, die einen Längsschnitt durch ein zur Herstellung der endgültigen Form eines vorgeformten Achszapfens eingerichtete Preßwerkzeugs zeigt.
Die wesentlichen Bestandteile des Preßwerkzeugs sind das Gesenk 1, das mit einer der endgültigen Außenform des Werkstücks 2 angepaßten Ausnehmung 3 das vorgeformte Werkstück 2 teilweise aufnimmt, die Führung 4, die in dieser axial verschiebbaren Spreizformhülse 5 und der in dieser sowie in der Führung 4 axial verschiebbare Spreizdorn 6.
Betrachtet man zunächst die Spreizformhülse 5, so ist sie in ihrem in der Figur linken, dem Gesenk 1 zugekehrten Bereich durch Schlitze in mehrere Segmente unterteilt, von denen in der Figur nur die beiden mit 7 und 8 bezeichneten erkennbar sind. Der aus der Führung 4 herausragende Endbereich der Spreizformhülse 5 ist, wie bei 9 angedeutet, mit einer Außenkontur versehen, die der endgültigen Form der Innenkontur des Werkstücks 2 entspricht.
Die Verschiebebewegungen der Spreizformhülse 5 relativ zur Führung 4 sind begrenzt durch die Schraube 10 in Verbindung mit dem Langloch 11.
Die konische Betätigungsfläche 12 der Spreizformhülse 5 wirkt zusammen mit dem konischen Endbereich 13 des Spreizdorns 6, dessen außerhalb der Spreizformhülse 5 liegender, in der Figur rechter Bereich sich über den Bund 14 radial an der Führung 4 abstützt. Der Bund 14 bildet die dem Gesenk 1 abgekehrte Auflage 15 für die Tellerfederanordnung 16, die sich mit ihrem in der Figur rechten Ende an dem Pressenstempel 20 abstützt, der auch auf der in der Figur rechten Stirnfläche der Führung 4 aufliegt. Weiterhin bildet der Bund 14 die dem Gesenk 1 zugekehrte Auflage 17 für die Druckfeder 18, die sich ferner an dem in der Figur rechten Ende der Spreizformhülse 5 abstützt. Während die Verschiebebewegungen der Spreizformhülse 5, wie beschrieben, durch die Schraube 10 in Verbindung mit dem Langloch 11 begrenzt sind, dient zur Begrenzung der Bewegungen des Spreizdorns 6 in Richtung auf das Gesenk 1 relativ zur Führung 4 der Anschlag 19 an derselben, der zusammenwirkt mit der beschriebenen Auflage 17 am Spreizdorn 6.
In dem figürlich dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Führung 4 als Einziehglocke ausgebildet, denn sie stellt zugleich ebenfalls ein Formwerkzeug dar. Zu diesem Zweck ist ihr dem Gesenk 1 zugekehrter, in der Figur linker Stirnbereich, wie bei 21 angedeutet, mit einer kegelförmigen Vertiefung versehen, die dazu dient, den aus dem Gesenk 1 herausragenden Bereich des Werkstücks 2 um die Außenkontur 9 der Spreizformhülse 5 herumzudrücken. Dabei entsteht zugleich der Hinterschnitt in der Innenkontur des Werkstücks 2. Vom Prinzip her handelt es sich also um einen Bördelvorgang.
In der Figur ist ein Zwischenstadium während des Arbeitens mit dem Preßwerkzeug dargestellt, und zwar befindet sich der die Außenkontur 9 tragende "Kopf" der Spreizformhülse 5 bereits innerhalb der noch im wesentlichen zylindrischen Innenkontur des vorgeformten Weitstücks 2, jedoch hat der eigentliche Preßvorgang noch nicht begonnen.
In ihrer Gesamtheit spielt sich die Arbeit des Preßwerkzeugs wie folgt ab: Im Ausgangszustand ragt die Spreizformhülse 5 so weit aus der Führung bzw. der Einziehglocke 4 heraus, wie es die Schraube 10 in Verbindung mit dem Langloch 11 gestattet. Dies geschieht unter der Wirkung der Druckfeder 18. Auch der Spreizdorn 6 hat seine durch den Anschlag 19 in Verbindung mit der Auflage 17 bestimmte Endstellung unter der Wirkung der Federanordnung 16 eingenommen. Sein kegelförmiger Bereich 13 liegt aber in der Figur rechts von dem entsprechenden Bereich 12 der Spreizformhülse 5, eo daß die Segmente 7 und 8 derselben nicht auseinandergespreizt sind, also der größte Radius der Außenkontur 9 kleiner ist als der in der Figur rechts davon liegenden kleinste Innenradius der herzustellenden endgültigen Innenkontur des Werkstücks 2.
Wird nunmehr der Stempel 20 in der Figur nach links bewegt, also in Richtung auf das Gesenk 1, so kommt zunächst die Außenkontur 9 der Spreizformhülse 5 zur Anlage an der innenkontur des vorgeformten Werkstücks 2; bei weiterer Bewegung von Spreizdorn 6 und Formstützhülse 4 in Richtung auf das Werkstück 2 wird die Feder 18 zusammengedrückt. Sobald der Bereich 13 des Spreizdorns 6 zur Auflage kommt auf der Kegelfläche 12 der Spreizformhülse 5, werden deren Segmente 7 und 8 auseinandergespreizt, so daß sie eine feste Innenstütze für das Material des Werkstücks 2 bilden, das in seinem aus dem Gesenk 1 herausragenden Bereich nunmehr durch die Fläche 21 der Einziehglocke 4 um die Außenkontur 9 der Spreizformhülse 5 herumgepreßt wird.
Nach Beendigung des Formgebungsvorgangs wird der Pressenstempel 20 wieder in der Figur nach rechts bewegt. Dabei erfolgt zunächst ein Anheben der mit dem Stempel 20 mechanisch verbundenen Einziehglocke 4 von dem Werkstück 2 und dann über den Anschlag 19 eine Mitnahme des Spreizdorns 6, wobei sich dessen kegelförmige Fläche 13 von der Gegenfläche 12 der Spreizformhülse trennt bzw. trotz bleibenden Kontakts mit dieser Fläche eine derart weitgehende Verringerung des maximalen Radius des Außenprofils 9 zuläßt, das schließlich durch Wirksamwerden der Schraube 10 auch die Spreizformhülse 5 aus dem Bereich des Werkstücks 2 entfernt wird.
Wie sich in der Praxis gezeigt hat, erübrigt sich bei Anwendung eines derartigen Preßwerkzeugs eine spanabhebende Bearbeitung zur Formgebung der Innenkontur des Werkstücks; allenfalls schließt sich eine Oberflächenfeinbearbeitung an.

Claims

ANSPRttCHE Preßwerkzeug zur spanlosen Herstellung einer zumindest einseitig offenen Innenkontur eines vorgeformten Werkstücks, insbesondere eines Achszapfens für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein Gesenk (1) zur zumindest teilweisen Aufnahme des vorgeformten Werkstücks (2), dessen Material sich im plastische Verformung ermöglichenden Zustand befindet, ferner eine geschlitzte Spreizformhülse (5) mit einer der Innenkontur entsprechenden Außenkontur (9) zum Einführen in das vorgeformte Werkstück (2) sowie einen in der Spreizformhülse (5) durch einen Antrieb (20) längsverschiebbaren Spreizdorn (6) für diese enthält.
2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizformhülse (5) und der Spreizdorn (6) in einer Fuhrung (4) längsverschiebbar gehalten sind, wobei ein aus dem dem Gesenk (1) abgekehrten Ende der Spreizformhülse (5) herausragender Bereich des Spreizdorns (6) sich über einen Bund (14) radial in der Führung (4) abstützt, der eine dem Gesenk (1) abgekehrte Auflage (is) für eine sich an einem Stempel (20), der auch auf der Führung (4) aufliegt, abstützende erste Druckfederanordnung (16) und eine dem Gesenk (1) zugekehrte Auflage (17) für eine zweite Druckfederanordnung (18) bildet, die sich auf dem dem Gesenk (1) abgekehrten Ende der Spreizfqrmhülse (5) abstützt.
3. Preßwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Bewegung des Spreizdorns (6) in Richtung auf das Gesenk (1) relativ zu der Führung (4) durch einen Anschlag (19) an dieser begrenzt ist.
4. Preßwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (19) mit der dem Gesenk (i) zugekehrten Auflage (17) zusammenwirkt.
5. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Bewegung der Spreizformhülse (5) durch einen Anschlag (10) an der Führung (4) oder dem Spreizdorn (6) begrenzt ist.
6. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (i) nur zur teilweisen Aufnahme des vorgeformten Werkstücks (2) eingerichtet ist und die Führung als Einziehglocke (4) ausgebildet ist, deren dem Gesenk (1) zugekehrter Stirnbereich (21) zur Erzielung der gewünschten Außenkontur des aus dem Gesenk (i) vorstehenden Teils des Werkstücks (2) profiliert ist.