DE3641695C2

DE3641695C2 - Process for the shaping production of hollow bodies from solid semi-finished products

Info

Publication number: DE3641695C2
Application number: DE19863641695
Authority: DE
Inventors: Aribert Prof Dr Sc Te Schwager; Uwe Dipl Ing Weisbach
Original assignee: Umformtechnik Erfurt GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-12-06
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2006-12-07
Also published as: DE3641695A1; JPS62234632A; DD245827A1; GB2187406A; DD245827B1; GB2187406B; GB8628647D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug, womit napfförmige Werkstücke mit verschiedenen Innen- und Bodenformen realisierbar sind.The invention relates to a method for reshaping Manufacture of hollow bodies from solid semi-finished products, with which Cup-shaped workpieces with different interior and Soil shapes are feasible.

Das Verfahren findet in der metallverarbeitenden Industrie, insbesondere in der Klein- und Mittelserien fertigung, Anwendung.The process takes place in the metalworking Industry, especially in the small and medium series manufacturing, application.

Zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus Voll material bei Raumtemperatur werden hauptsächlich die Verfahren Fließpressen und Taumelpressen angewendet.For the shaping production of hollow bodies from solid material at room temperature are mainly the Extrusion and tumbling presses applied.

Beide Verfahren haben den Nachteil, daß sie infolge der hohen Werkzeugkosten, die aus dem hohen Form speicherungsgrad und der großen Beanspruchung, der sie standhalten müssen, resultieren, wenig flexibel und dadurch nur für große Stückzahlen rentabel sind. Die Kombination mit spanenden Verfahren in einem Arbeitsgang sowie die Herstellung von Teilen mit Innengewinde ist bei beiden Verfahren nicht möglich. Beim Fließpressen von Stahl sind außerdem noch Vorbehandlungsarbeitsgänge notwendig. Die beim Taumelpressen erreichbaren Umform grade bei der Herstellung napfförmiger Teile sind durch die für dieses Verfahren notwendige konische Stempelform sowie Verfahrensbedingungen stark begrenzt.Both methods have the disadvantage that they are due to the high tooling costs resulting from the high shape degree of storage and the heavy use of it have to withstand, result, little flexible and are therefore only profitable for large quantities. The Combination with cutting processes in one operation as well as the production of parts with an internal thread neither procedure possible. When extruding Steel are also pre-treatment operations necessary. The form that can be achieved with wobble pressing especially in the production of cup-shaped parts the conical stamp shape required for this procedure and process conditions are severely limited.

Die in DD WP 99 521 vorgeschlagene Lösung zur Herstellung napfförmiger Werkstücke durch Keilquerwalzen hat den Nachteil, daß die Werkzeuge für die Außenform nicht universell einsetzbar sind, große Walzkräfte durch die Linienberührung zwischen Werkstück und Werkzeug erfor derlich sind und die Kombination mit spanenden Verfahren nicht möglich ist. In DD WP 64 024 und DD WP 89 819 wird vorgeschlagen, durch radienförmiges Walzen einer Ronde und Umlenkung des Werkstoffes in die Zarge napfförmige Werkstücke zu erhalten. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß hier von Ronden, die in ihrer Herstellung und vom Ausgangsmaterial (Blechtafeln) teurer sind als Stangen abschnitte, ausgegangen werden muß und daß durch das Umlenken des Werkstoffflusses in die Zarge mit an den Walzen befindlichen Schultern die Ausgangsblechdicke und damit der Umformgrad stark begrenzt sind. Außerdem sind infolge des rein axialen Werkstoffflusses in der Zarge und der Methode der Werkstoffumlenkung keine kreisför migen Innenprofile herstellbar. Die Walzen können aufgrund der Abhängigkeit der Lage der Schulter vom Werkstückdurchmesser nicht universell eingesetzt werden.The manufacturing solution proposed in DD WP 99 521 Cup-shaped workpieces by wedge cross rolling has the Disadvantage that the tools for the outer shape are not are universally applicable, large rolling forces through the Line contact between workpiece and tool is required are necessary and the combination with cutting processes not possible. In DD WP 64 024 and DD WP 89 819 proposed by radially rolling a round blank and deflection of the material in the frame cup-shaped To obtain workpieces. The disadvantage of this solution is that here of blanks, which are in their production and from Starting material (metal sheets) are more expensive than bars sections, must be assumed and that by the Redirecting the material flow into the frame with the Shoulders located the starting sheet thickness and so that the degree of deformation is severely limited. Also are due to the purely axial material flow in the frame and the method of material deflection no circular moderate inner profiles. The rollers can due to the dependence of the position of the shoulder on the Workpiece diameters cannot be used universally.

Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung rotations symmetrischer Hohlkörper ist das Drückwalzen (DE-Z ind. Fertigung 70, [1980] S. 693-696). Dabei wird ein bereits vorhandenes dickwandiges Hohlteil mit Hilfe von ein, zwei oder drei Drückwalzen auf einem umlaufenden Dorn auf die gewünschte Kontur und eine geringere Wandstärke abgestreckt. Massive zylindrische Rohteile, die noch keine Bohrung aufweisen, sind mit diesem Verfahren nicht bearbeitbar!Another method of generating rotation Press-rolling is a symmetrical hollow body (DE-Z ind. Production 70, [1980] pp. 693-696). In doing so, a already existing thick-walled hollow part with the help of one, two or three pressure rollers on a rotating one Mandrel to the desired contour and a smaller one Wall thickness stretched. Solid cylindrical raw parts, that do not yet have a hole are with this Process cannot be edited!

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug zu schaffen, bei dem mit einfachen Werkzeugen, einer einfachen Werkzeugkinematik und verhältnismäßig geringeren Umformkräften eine große Formenvielfalt der Werkstücke erreichbar ist und eine gute Kombination mit spanenden Verfahren, insbesondere dem Drehen sowie mit anderen Umformverfahren möglich wird, wobei gleichzeitig eine rationelle und arbeitszeitsparende Herstellung der rotationssymmetrischen Hohlkörper mit verschiedenen Haupt- und Nebenformen unter den Voraussetzungen einer hohen Flexibilität des Verfahrens gewährleistet wird.The object of the invention is to provide a method for reshaping production of hollow bodies from solid To create semi-finished products with simple tools, simple tool kinematics and relative lower forming forces a large variety of shapes Workpieces can be reached and a good combination with cutting processes, especially turning and with other forming processes is possible, at the same time a rational and labor-saving production of the rotationally symmetrical hollow body with different Main and secondary forms under the conditions of a high flexibility of the process is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst. Unter Verwendung eines Formstempels, eines Gegenstempels oder eines Spannfutters sowie einer oder mehrerer Rollen und/oder Kugeln wird das massive, rotationssymmetrische und vor zugsweise Raumtemperatur besitzende Ausgangsmaterial zwischen Form- und Gegenstempel oder im Spannfutter eingespannt, in Drehbewegung versetzt und durch den Formstempel mit einer Axialkraft belastet wird, so daß in dem Ausgangsmaterial ein definierter Spannungszustand vorliegt. In diesem Zustand beginnt dann die vorzugsweise axial fortschreitende Durchmesserreduzierung durch die Rollen oder Kugeln, die zur Folge hat, daß der Formstempel in den Werkstoff eindringt. Dabei wird der Werkstoff nur dort plastifiziert, wo es zu einer Überlagerung der durch den Formstempel erzeugten axialen und der von den Rollen oder Kugeln erzeugten axialen und radialen Spannungen kommt. In dieser partiellen Umform zone fließt der verdrängte Werkstoff radial ab und wird dann durch die Rollen oder Kugeln axial verschoben oder zum axialen Abfließen umgelenkt. Die Wanddicke des so geschaffenen, einseitig offenen Hohlkörpers entspricht dann dem Spalt zwischen dem Formstempel und den Rollen oder Kugeln. Stirnseitige Formelemente am Boden des Hohlkörpers werden durch die entsprechende Negativform in Form- und/oder Gegenstempel erzeugt. Der Umformvorgang wird beendet, indem die Rollen und/oder Kugeln außer Eingriff gebracht werden oder ihre Vorschubbewegung gestoppt wird.This object is achieved with the features of the patent claim. Using a Form stamp, a counter stamp or a chuck and one or more rollers and / or balls becomes the massive, rotationally symmetrical and before preferably starting material possessing room temperature between form and counter stamps or in the chuck clamped, set in rotation and by the Form stamp is loaded with an axial force, so that in a defined state of tension in the starting material is present. In this state, the start then preferably axially progressive diameter reduction through the Rolls or balls, which has the consequence that the Form stamp penetrates into the material. The Plasticized only where there is one Superposition of the axial generated by the die and the axial and generated by the rollers or balls radial tension comes. In this partial form zone, the displaced material flows off radially and becomes then axially displaced by the rollers or balls or deflected for axial drainage. The wall thickness of the sun created, one-sided open hollow body corresponds then the gap between the die and the rollers or bullets. Form elements on the end face of the Hollow body are in through the corresponding negative form Form and / or counter stamp generated. The forming process is ended by excluding the reels and / or balls Be engaged or their feed motion is stopped.

Die Erfindung soll nachfolgend durch ein Ausführungs beispiel für das Herstellen eines napfförmigen Werk stückes aus Al99,5 F7 erläutert werden.The invention is intended by an embodiment example of making a cup-shaped plant piece from Al99.5 F7 are explained.

In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:The accompanying drawing shows:

Fig. 1 die Grundvariante in Anfangs- und Endstellung und Fig. 1 shows the basic variant in the start and end positions

Fig. 2 und Fig. 3 Verfahrensvarianten jeweils in Anfangs- und Endstellung. Fig. 2 and Fig. 3 process variants in the start and end positions.

Das Ausführungsbeispiel soll nach der Grundvariante (Fig. 1) erfolgen.The exemplary embodiment is to be based on the basic variant ( FIG. 1).

Das umzuformende rotationssymmetrische Halbzeug 4 wird koaxial zwischen Formstempel 1 und Gegenstempel 2 mit einer definierten Druckkraft 5 gespannt. Nachdem über den Formstempel 1 das Halbzeug 4 und der Gegenstempel 2 in Drehung versetzt wurden, beginnt die axiale Vorschub bewegung der Rolle 6, die so zugestellt wurde, daß sie den gewünschten Außendurchmesser des Hohlkörpers 8 erzeugt. Der aus dem Kern des Halbzeuges 4 abfließende Werkstoff wird gemeinsam mit dem aus der durch die Rolle 6 abgestreckten Randzone axial über den Formstempel 1, der bei diesem Vorgang einen axialen Weg zurückgelegt hat, geschoben und bildet die Wand des Hohlkörpers 8.The rotationally symmetrical semi-finished product 4 to be formed is clamped coaxially between the forming die 1 and the counter-die 2 with a defined compressive force 5 . After the semifinished product 4 and the counter-stamp 2 were put into rotation via the die 1 , the axial feed movement of the roller 6 begins, which has been delivered such that it produces the desired outer diameter of the hollow body 8 . The material flowing out of the core of the semifinished product 4 is pushed axially together with the edge zone stretched by the roller 6 over the forming die 1 , which has traveled an axial path during this process, and forms the wall of the hollow body 8 .

Der Umformvorgang ist beendet, wenn die Rolle 6 nicht mehr am Hohlkörper 8 angreift. Die Entnahme des fertigen Hohlkörpers 8 erfolgt nach dem Zurückfahren des Gegen stempels 2 durch Abstreifen vom Formstempel 1 mit einer, in der Zeichnung nicht dargestellten, Abstreifer einrichtung.The forming process is complete when the roller 6 no longer engages the hollow body 8 . The removal of the finished hollow body 8 takes place after retraction of the counter-stamp 2 by stripping the die 1 with a, not shown in the drawing, stripper device.

Claims

Process for the reshaping of hollow bodies from solid semi-finished products, using a shaping punch ( 1 ), a counter punch ( 2 ) or a chuck ( 3 ) and one or more pressure rollers or balls ( 6 ), in which the between the punch ( 1 ) and the counter punch ( 2 ) or the rotating solid semi-finished product ( 4 ) clamped in the chuck ( 3 ) is set into a defined tension state by the form punch ( 1 ) by means of an axial force ( 5 ) and the axially progressive penetration of the form punch ( 1 ) simultaneously with the axially progressive reduction in diameter takes place of the solid semifinished product (4) by the rollers and / or balls (6), wherein the material is plasticized only in the partial deformation zone where there is a superposition of the axial and produced by the forming die (1) by the rollers and / or balls ( 6 ) generated axial and radial stresses comes, and the displaced material via the die ( 1 ) ge is pushed and / or flows against the roller movement ( 7 ).