JP2005501732A

JP2005501732A - Apparatus for producing molded bodies having concentric hubs

Info

Publication number: JP2005501732A
Application number: JP2003526600A
Authority: JP
Inventors: ウドフリーゼ，
Original assignee: ヴェーエフ−マシーネンバウウントブレッヒフォルムテヒニックゲーエムベーハーウントツェーオーコマンディットゲゼルシャフト
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2005-01-20
Also published as: EP1425120B1; US20040168496A1; ES2304461T3; KR20040039342A; WO2003022483A1; DE50211980D1; CA2458039A1; DE10144834A1; ATE390227T1; DK1425120T3; EP1425120A1

Abstract

本発明は、素材（１１）から同心ハブ（１２）を有する成形体（１）を製造するための装置に関する。この装置は、前記素材（１１）が載る回転する工具プレート（２）と、軸方向及び／又は半径方向に進めることのできる加圧ローラ（４）と、同心に配列されたマンドレル（３）の周りに前記ハブ（１２）を付形するのに役立ちうる従動ローラ（７）とを備える。工具ピン（３）に臨む前記加圧ローラ（４）の側は、作用面（６）を有しており、該作用面に対して、圧縮中に除去された前記丸い素材の材料が当たる。本発明の装置は、前記作用面（６）が前記工具ピン（３）の中心軸線に対して傾斜するような方法で延びる、正確に言うと、素材（１１）から始まって外部に延びるような仕方で設計されている。
【選択図】図１The present invention relates to an apparatus for producing a shaped body (1) having a concentric hub (12) from a material (11). This device comprises a rotating tool plate (2) on which the material (11) rests, a pressure roller (4) that can be advanced in the axial and / or radial direction, and a mandrel (3) arranged concentrically. And a driven roller (7) that can help shape the hub (12) around it. The side of the pressure roller (4) facing the tool pin (3) has a working surface (6), and the material of the round material removed during compression hits the working surface. The device according to the invention extends in such a way that the working surface (6) is inclined with respect to the central axis of the tool pin (3), more precisely as starting from the material (11) and extending outwards. Designed in a way.
[Selection] Figure 1

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に基づく、同心ハブを有する成形体を製造するための装置に関する。
【０００２】
かかる装置で製造された成形体は、多くの利用分野に用途が見つかっている。流動成形法（Druckverfahren）として知られている非切削製造方法は、通常、冷間変形法であり、そして特に、自動車製造の際に例えば変速装置部品として使用されるような大量生産品の合理的且つ経済的な製造を可能にする様々な利点を特徴としている。
【０００３】
記載した形式の装置は、例えば、国際公開ＷＯ９４／２０２３５から既知である。そこでは、同心ハブを備えた成形体が、丸い金属素材、即ち中心穴を有する金属薄板から流動成形により製造される。
【０００４】
作業ローラの助けを借りて、丸い素材からの材料は、半径方向の送り込みにより絞り出されてマンドレルの方向に移動させられ、そこでマンドレルに当て付形することによりハブの形にされる。非破壊的変形とも呼ぶことができる材料の移動の過程で、丸い素材の厚さは、ハブの付形に必要な材料の除去に従って減少される。
【０００５】
作業ローラは、一方では、丸い素材からの材料の除去を生じさせ、他方では、マンドレルの方向への材料の移動を生じさせるが、従動ローラは、第１に、流動成形中の丸い素材の屈曲を防止し、第２に、マンドレルに対する正確な付形を行う役目を果している。従動ローラは短い間隔で作業ローラに追従する。
【０００６】
既知の装置において、作業ローラは、それらの周方向加圧面がマンドレル又は丸い素材の長手方向中心軸線に平行に位置するように形成されていて、該加圧面は、丸い素材と係合状態に至ることのできる流動成形縁と直接に隣り合っている。
【０００７】
作業ローラの軸方向及び半径方向の送り込みの際、丸い素材から分離した材料は、加圧面の前で次第に増大して、マンドレルの領域中に移動され、そこで材料は、ハブの高さを制御するストッパに達するまでマンドレルに沿って流動する。
【０００８】
しかし、説明した材料の増大の際に、非常に大きな力が加圧面のところに発生し、この力は、作業ローラに作用すると共に、対応の機械要素の対応するサイズ変更を必要とするだけでなく、比較的に強い摩耗に至ることになる。
【０００９】
いわばアプセットされた材料は、マンドレルに当接することになる直前までは、マンドレルに平行又はほぼ平行に流動することはないと同時に、その時点の前、それは比較的に厚い***の余地を持つようになることが分かった。
【００１０】
従って、この発明の目的は、流動成形中に生ずる負荷が減少するように、記載した形式の装置を形成することである。
【００１１】
この目的は、請求項１の特徴を有する装置及び／又は請求項１０に基づく方法により達成される。
【００１２】
驚いたことに、実質的により小さな***状の材料増大が作業ローラの半径方向送り込みにおいて達成されることが分かった。実際に、作業ローラにより丸い素材から分離された材料は、早い時期に加圧面に沿って流動するので、流動形成のために費やされねばならない力の減少又はより小さな負荷が自然な方法でもたらされる。これは、本発明の有利な開発において１０°より小さく、好ましくは３〜５°の傾斜を提供する最適設計の作業ローラと仮定すると、先行技術による流動成形におけるよりも４０％ほど小さい。
【００１３】
このように予成形されたハブは、作業ローラによりマンドレルに対して実際に直接押し付けられていない。これは、加圧面が長手方向中心軸線と平行に置かれた従動ローラにより行われ、この従動ローラによって、前には若干傾いていた、即ち、朝顔形をしていたハブは、円筒形状になるような方法でマンドレルに押し付けられる。
【００１４】
本発明の第１の思想によると、従動ローラは、ハブの端部制限のための突起を有しており、成形中、この突起に対してハブがその自由端面で当接する。
【００１５】
ここでマンドレルは、肩部の形のストッパを更に有することができ、これは、ハブの高さを制限すると共に、丸い素材と平行に、加圧ローラの突起と同一平面に位置している。
【００１６】
しかし、マンドレルを全体にわたり平滑な軸部で形成することも考えられるので、その場合、従動ローラのみがハブ付形の終端限界を形成する。
【００１７】
製造を最適化するために、従動ローラのストッパ形成突起とマンドレルとの間に小さな環状の間隙を残す備えが更になされており、その中に、ハブ付形の間に過剰の材料を通すことができ、この過剰材料は続くハブ機械加工の際に除去される。
【００１８】
突起の幅及び肩部の幅は、同じ大きさであることが好ましいが、全体としてはたかだかハブの壁厚に等しい。
【００１９】
請求項１０の前提部分に基づいて丸い素材からハブ付きの成形体を非切削で製造するための方法において、ハブは初期に、作業ローラにより、その壁をマンドレルの中心軸線に関して外側に斜めに配置させて、朝顔形に成形され、その後、従動ローラにより壁をマンドレルに押圧することによって円筒形の形状にされる。
【００２０】
本発明の更なる有利な開発は従属請求項において特徴として記載されている。
【００２１】
以下に、本発明の例示的な実施形態が添付図面に基づいて記載されている。
【００２２】
図は、同心ハブ１２を有する成形体１を製造するための装置を表わしており、この装置は、チャックの形の回転工具プレート２と、作業ローラ４と、従動ローラ７と、マンドレル３とを有している。
【００２３】
工具プレート２は、凹部を有していて、その中に、丸い素材１１があり、その上にハブ１２を作業ローラ４及び従動ローラ７により付形することができ、作業ローラ４は、その端部へと、丸い素材１１の中心軸線に関して軸方向及び半径方向に送り込まれることができる。
【００２４】
付形のため、最初に、中央に穴のある円板状の素材１１は、工具プレート２の中に入れられ、固定して回転される。最初、工具プレート２の上方から突き出ている丸い素材１１の材料は、作業ローラ４の加圧縁によりマンドレル３の方向に押し出され、こうして分離した材料は、作業ローラ４の加圧面に当たり支持される。
【００２５】
丸い素材１１から始まって、加圧面は、図の右側に例示するように、初期の大雑把に言って朝顔形のハブが形成されるように、マンドレル３の長手方向軸線に関して外側に傾斜している。
【００２６】
加圧面６の傾斜角は３〜５°が好ましい。
【００２７】
従動ローラ７は、丸い素材１１の対応する成形表面に当たり支持されて、作業ローラ４の直ぐ後に従う。従動ローラ７もまた、加圧面１３を有しており、しかしこれはマンドレル３の中心軸線に平行に位置している。初期に傾斜していたハブ１２は、同心の円筒形状のハブ１２が創生されるように、この加圧面によりマンドレル３に押し付けられて、それと接合状態になる。
【００２８】
従動ローラ７は、丸い素材１１から離れる方に向くその一側に突起８を有しており、これは、ハブ１２の形成での終端限界を表わすと共に、その高さの寸法を規定する。
【００２９】
その意味で、マンドレル３が周方向の肩部９を有し、それが同様に、ハブ１２の当接するストッパを形成している。肩部９及び突起８の各ストッパ面は、一つの平面内に位置している。
【００３０】
更に図に示すように、環状の間隙１０が突起８とマンドレル３との間に形成されており、この間隙内に、過剰の材料がハブ付形中に流入することができるので、ハブ１２のすべての点で正確な形成が何ら問題なしに可能である。この過剰は、続いて機械切削により除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】概略長手方向断面で本発明による装置を通る部分断面図で示している。
【００３２】
１成形体
２工具プレート
３マンドレル
４作業ローラ
５加圧面
６従動ローラ
７突起
８肩部
９環状の間隙
１０丸い素材
１１ハブ
１２加圧面[0001]
The invention relates to an apparatus for producing a shaped body with a concentric hub according to the preamble of claim 1.
[0002]
The molded body produced by such an apparatus has found use in many fields of use. The non-cutting manufacturing method known as the fluid forming method (Druckverfahren) is usually the cold deformation method, and in particular the rationality of mass-produced products such as those used in transmissions, for example as transmission parts It is also characterized by various advantages that allow for economical production.
[0003]
A device of the type described is known, for example, from WO 94/20235. There, a compact with a concentric hub is produced by fluid molding from a round metal material, ie a metal sheet with a central hole.
[0004]
With the help of the work roller, the material from the round blank is squeezed out by radial feeding and moved in the direction of the mandrel, where it is formed into a hub by applying it to the mandrel. In the course of material movement, which can also be referred to as non-destructive deformation, the thickness of the round blank is reduced according to the removal of the material required for hub shaping.
[0005]
The work roller, on the one hand, causes the removal of material from the round blank and, on the other hand, the movement of the material in the direction of the mandrel, while the driven roller firstly bends the round blank during fluid molding. Secondly, it plays the role of accurately shaping the mandrel. The driven roller follows the work roller at short intervals.
[0006]
In known devices, the working rollers are formed such that their circumferential pressure surfaces are positioned parallel to the longitudinal central axis of the mandrel or round material, which press surfaces reach engagement with the round material. Directly adjacent to the fluid molded edge that can.
[0007]
During the axial and radial feeding of the work roller, the material separated from the round blank gradually increases in front of the pressing surface and is moved into the mandrel area, where the material controls the height of the hub. Flows along the mandrel until it reaches the stopper.
[0008]
However, during the increase of the material described, a very large force is generated at the pressing surface, which acts on the work roller and only requires a corresponding sizing of the corresponding machine element. Rather, it leads to relatively strong wear.
[0009]
In other words, the upset material does not flow parallel or nearly parallel to the mandrel until just before it comes into contact with the mandrel, but before that point it has room for a relatively thick ridge. I found out that
[0010]
Accordingly, it is an object of the present invention to form an apparatus of the type described so that the load generated during fluid molding is reduced.
[0011]
This object is achieved by a device having the features of claim 1 and / or a method according to claim 10.
[0012]
Surprisingly, it has been found that a substantially smaller raised material increase is achieved in the radial feed of the work roller. In fact, the material separated from the round material by the work roller will flow along the pressure surface at an early stage, resulting in a natural reduction in the force that must be spent for flow formation or a smaller load. It is. This is 40% less than in prior art flow forming, assuming an optimally designed work roller that provides an inclination of less than 10 °, preferably 3-5 °, in an advantageous development of the invention.
[0013]
The hub preformed in this way is not actually pressed directly against the mandrel by the working roller. This is done by a driven roller whose pressing surface is placed parallel to the longitudinal central axis, by which the hub that has been tilted slightly before, ie in the form of a morning glory, becomes cylindrical. It is pressed against the mandrel in such a way.
[0014]
According to the first concept of the present invention, the driven roller has a protrusion for limiting the end of the hub, and the hub abuts against the protrusion at the free end surface during molding.
[0015]
Here, the mandrel can further comprise a stopper in the form of a shoulder, which limits the height of the hub and lies parallel to the round blank and in the same plane as the protrusions of the pressure roller.
[0016]
However, it is also conceivable to form the mandrel with an entirely smooth shaft, in which case only the driven roller forms the end limit of the hub type.
[0017]
In order to optimize manufacturing, there is further provision for leaving a small annular gap between the follower roller stop forming protrusion and the mandrel, in which excess material can be passed between the hub-shaped. This excess material can be removed during subsequent hub machining.
[0018]
The width of the protrusion and the width of the shoulder are preferably the same, but as a whole are at most equal to the wall thickness of the hub.
[0019]
11. A method for non-cutting production of a molded body with a hub from a round blank according to the premise of claim 10, wherein the hub is initially arranged with its working roller obliquely outwardly with respect to the mandrel central axis. Then, it is formed into a morning glory shape, and then formed into a cylindrical shape by pressing the wall against the mandrel by a driven roller.
[0020]
Further advantageous developments of the invention are described as features in the dependent claims.
[0021]
In the following, exemplary embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings.
[0022]
The figure shows an apparatus for producing a shaped body 1 having a concentric hub 12, which comprises a rotary tool plate 2 in the form of a chuck, a work roller 4, a driven roller 7 and a mandrel 3. Have.
[0023]
The tool plate 2 has a recess, in which a round material 11 is formed, on which a hub 12 can be shaped by a work roller 4 and a driven roller 7, and the work roller 4 has its end. The part can be fed axially and radially with respect to the central axis of the round material 11.
[0024]
Due to the shaping, first, a disk-shaped material 11 having a hole in the center is put in the tool plate 2 and fixedly rotated. Initially, the material of the round material 11 protruding from above the tool plate 2 is pushed out in the direction of the mandrel 3 by the pressure edge of the work roller 4, and the material thus separated hits the pressure surface of the work roller 4 and is supported. .
[0025]
Starting from the round material 11, the pressure surface is inclined outwardly with respect to the longitudinal axis of the mandrel 3 so that a morning glory hub is formed, as illustrated on the right side of the figure. .
[0026]
The inclination angle of the pressing surface 6 is preferably 3 to 5 °.
[0027]
The driven roller 7 is supported by the corresponding molding surface of the round blank 11 and follows immediately after the work roller 4. The driven roller 7 also has a pressure surface 13, but this is located parallel to the central axis of the mandrel 3. The initially tilted hub 12 is pressed against the mandrel 3 by this pressure surface so that a concentric cylindrical hub 12 is created and is joined to it.
[0028]
The driven roller 7 has a protrusion 8 on one side thereof that faces away from the round blank 11, which represents the end limit in the formation of the hub 12 and defines its height dimension.
[0029]
In that sense, the mandrel 3 has a circumferential shoulder 9, which likewise forms a stopper against which the hub 12 abuts. The respective stopper surfaces of the shoulder 9 and the protrusion 8 are located in one plane.
[0030]
As further shown in the figure, an annular gap 10 is formed between the protrusion 8 and the mandrel 3, and excess material can flow into the hub-mounted shape into the gap, so that the hub 12 Accurate formation in all respects is possible without any problems. This excess can subsequently be removed by machine cutting.
[Brief description of the drawings]
[0031]
1 shows in partial section through a device according to the invention in a schematic longitudinal section.
[0032]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molded body 2 Tool plate 3 Mandrel 4 Work roller 5 Pressure surface 6 Driven roller 7 Protrusion 8 Shoulder 9 Annular gap 10 Round material 11 Hub 12 Pressure surface

Claims

丸い素材（１１）から、同心ハブ（１２）を有する成形体（１）を、前記丸い素材（１１）が上に置かれた回転する工具プレート（２）と、作業ローラ（４）と、同心に配列されたマンドレル（３）の周りに前記ハブ（１２）を付形するため軸方向及び／又は半径方向に送り込むことができる従動ローラ（７）とを用いて製造するための装置であって、前記作業ローラ（４）は、前記マンドレル（３）に向かって臨むその一側に加圧面（６）を有しており、該加圧面に、流動成形において除去された前記丸い素材の材料が当接している前記装置において、前記加圧面（６）は、特に前記丸い素材（１１）から始まって、前記マンドレル（３）の中心軸線に対して外方に傾斜していることを特徴とする装置。From a round material (11), a molded body (1) having a concentric hub (12) is concentric with a rotating tool plate (2) on which the round material (11) is placed, a work roller (4), A driven roller (7) that can be fed axially and / or radially to shape the hub (12) around a mandrel (3) arranged in The working roller (4) has a pressure surface (6) on one side facing the mandrel (3), and the material of the round material removed in the fluid molding is formed on the pressure surface. In the abutting device, the pressure surface (6) starts from the round material (11) in particular and is inclined outward with respect to the central axis of the mandrel (3). apparatus.

前記加圧面（６）の傾斜は、前記マンドレル（３）の長手方向軸線に対して＜１０°であることを特徴とする請求項１に記載の装置。2. Device according to claim 1, characterized in that the inclination of the pressure surface (6) is <10 [deg.] With respect to the longitudinal axis of the mandrel (3).

前記加圧面（６）の傾斜は、３〜５°であることを特徴とする請求項２に記載の装置。Device according to claim 2, characterized in that the inclination of the pressure surface (6) is 3-5 °.

前記従動ローラ（７）は、突起（８）を有し、そこに前記ハブ（１２）が最終位置において当接することを特徴とする請求項１に記載の装置。The device according to claim 1, characterized in that the driven roller (7) has a protrusion (8) on which the hub (12) abuts in a final position.

前記マンドレル（３）は、前記ハブ（１２）の高さを制限する周方向の肩部（９）を有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。2. Device according to claim 1, characterized in that the mandrel (3) has a circumferential shoulder (9) that limits the height of the hub (12).

前記肩部（９）及び前記突起（８）は一平面に位置していることを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。Device according to claim 4 or 5, characterized in that the shoulder (9) and the projection (8) are located in one plane.

前記肩部（９）の幅と前記突起（８）の幅とは同様の大きさであることを特徴とする請求項６に記載の装置。The device according to claim 6, characterized in that the width of the shoulder (9) and the width of the projection (8) are of similar size.

前記肩部（９）の幅も前記突起（８）の幅も共に前記ハブ（１２）の壁の厚さに等しいか或いは厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。The width of the shoulder (9) and the width of the protrusion (8) are both equal to or smaller than the thickness of the wall of the hub (12). The device according to item.

環状の間隙（１０）が前記従動ローラ（７）の最終付形位置において前記突起（８）と前記マンドレル（３）との間に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。4. An apparatus according to claim 3, characterized in that an annular gap (10) is formed between the projection (8) and the mandrel (3) at the final shaping position of the driven roller (7). .

丸い素材（１１）からハブ（１２）を有する成形体（１）を非切削製造するための方法であって、少なくとも１つの作業ローラ（４）に関して回転している前記丸い素材（１１）は、前記作業ローラ（４）で押すことにより外側から内側にかけて半径方向及び／又は軸方向に厚さが減少され、除去された材料は、中央に配置された円筒形マンドレル（３）の周りに付形されて前記ハブ（１２）を造る、前記方法において、前記ハブ（１２）は初期に、前記作業ローラ（４）により、その壁を前記マンドレル（３）の中心軸線に関して外側に斜めに配置させて、朝顔形に付形され、その後、従動ローラ（７）により壁を前記マンドレル（３）に押圧することによって円筒形の形状にされることを特徴とする方法。A method for non-cutting production of a shaped body (1) having a hub (12) from a round blank (11), said round blank (11) rotating with respect to at least one work roller (4), By pressing with the working roller (4), the thickness is reduced radially and / or axially from outside to inside, and the removed material is shaped around a centrally located cylindrical mandrel (3). In the method, the hub (12) is initially placed by the work roller (4) so that its wall is obliquely disposed outward with respect to the central axis of the mandrel (3). The method is characterized in that it is formed into a morning glory shape and is then formed into a cylindrical shape by pressing the wall against the mandrel (3) by a driven roller (7).