DE2928707A1

DE2928707A1 - Verfahren zum herstellen von bauteilen mit zwei oder mehreren gabelelementen und vorrichtung zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE2928707A1
Application number: DE19792928707
Authority: DE
Inventors: Shohju Ishii; Hajime Koshimaru
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-07-18
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1980-02-07
Also published as: US4287747A; AU514710B2; GB2027626B; FR2431333A1; CA1114779A; DE2928707C2; GB2027626A; FR2431333B1; AU4904679A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, die zwei oder mehrere Gabelelemente haben. Diese Bauteile werden aus einem Metallstangenmaterial durch Strangpressen in geschlossener Form hergestellt. Ferner betrifft die Erfindung eine für das Verfahren bestimmte Vorrichtung.

Bisher wurden beispielsweise Bauteile mit zwei G-abelelementen, wie zum Beispiel Keilnaben von Universalge— lenken bzw. Kardangelenken für Kraftfahrzeuge, wie nachstehend beschrieben hergestellt. flach Figur'IA werden Rohformen durch Schmieden hergestellt. Das Schmieden wird hierbei derart ausgeführt, daß die Achslinie der Bauteile zur Querabmessung bzw. Breitenabmessung verformt wird. Daran schließt sich eine Zurichtbehandlung nach. Figur 1B an. Anschließend wird eine Bearbeitung zur Entkratung, beispielsweise durch Schleifen, vorgenommen, und dann ergibt sich, das in Figur 1C gezeigte Bauteil.

Bauteile, die drei Gabelelemente haben, wie zum Beispiel ein kopfseitiger Endabschnitt einer Antriebswelle, (die allgemein eine "Tulpenform" haben), für Doppelgelenke mit drei Schlitzen bei einer Brennkraftmaschine mit Vorderradantrieb und vorue liegendem Motor, werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß eine Rohform nach Figur 2A oder 2B durch Schmieden ausgebildet wird, bei dem die Achslinie der Bauteile in Längsrichtung verläuft und daß dann die Eohform durch spanabhebende Bearbeitung mit Hilfe von Maschinen fertiggestellt wird, wobei das fertiggestellte Bauteil in Figur 2G gezeigt ist.

Bei einem derartigen Formgebungsverfahren entsteht ein hoher Werkstoff verlust durch die Schmiedekrate, die Bearbeitungszugabe und dergleichen, und ferner sind mehrere

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Arbeitsstufen erforderlich.. Beim Schmieden unter Verwendung eines üblichen Formwerkzeuges neigt bei der Ausformung der geneigten Fläche a des Bauteiles in Figur 3-A. ein Stempel zum Brechen, da auf den Stempel übergroße Belastungen einwirken, so daß das Bauteil durch Schmieden in eine Form gebracht werden muß, die eine übergroße Stärke b hat (vgl. Figur 3B). Daran müssen sich viele maschinelle Bearbeitungsgänge anschließen, um die übermäßige Stärke b anschließend abzutragen. Zusätzlich ist die auf das Formwerkzeug und den Stempel einwirkende Belastung so groß, daß die Standzeit und die Lebensdauer derselben relativ kurz sind, was zur Folge hat, daß die Herstellungskosten für das Bauteil sehr hoch werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, diese Schwierigkeiten zu überwinden.

Hierzu schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit zwei oder mehreren Gabelelementen aus einem massiven Stangenmaterial durch Strangpressen in geschlossener Form in einer Arbeitsstufe, so daß die Herstellungskosten relativ gering sind und kein Materialverlust anfällt.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit zwei ode~ mehreren Gabelelementen aus einem massiven Metallstangenmaterial durch Formpressen mit geschlossener Form dadurch aus, daß das massive Metallstangenmaterial von einem Ende in einen geschlossenen Hohlraum gepreßt wird, der von zwei einander gegenüberliegenden Formwerkzeugen gebildet wird, daß das andere Ende des Stangenmaterials in eine Vertiefung gedruckt wird, die in einem der zuvor beschriebenen Formwerkzeuge ausgebildet ist, um das Stangenmaterial in zwei oder mehrere Stangenteile zu teilen, und daß das geteilte Stangenmaterial in ausgehöhlte Abschnitte parallel zur Preßrichtung stranggepreßt wird.

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Auch schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung und Ausformung derartiger Bauteile.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigen: ^;

!figuren Λ und 2 schematische Ansichten zur Verdeutlichung

eines üblichen Formgebungsverfahrens für Bauteile, die an ihrem Kopfteil jeweils zwei oder drei Gabelelemente haben,

"Figuren 3A und 3B Vertikalschnittansichten der Endgestalt

eines Erzeugnisses nach der Erfindung und einer Rohform, die sich bei dem üblichen Warmschmieden als Formgebungsverfahren ergibt, ·

Figur 4 eine Draufsicht eines unteren Formwerkzeuges-,

das für die Erfindung bestimmt ist,

Figur 5 eine Vertikalschnittansicht längs der Linie

V-V in Figur 4-,

Figur 6 eine Vertikalschnittansicht eines oberen

Formwerkzeuges, das für die Erfindung bestimmt ist, längs einer Linie VI-VI in Fi-7v

Figur 7 eine Unteransicht des oberen Formwerkzeuges,

Figur 8 eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Form auf der Linie G in Figur mit Blickrichtung in Richtung des Pfeiles VIII,

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Figur 9 eine Vertikalnchnittansicht einer Formgebungsvorrichtung, die-in der Arbeitsstellung gezeigt ist, wenn das obere Formwerkzeug das untere Formwerkzeug berührt,

Figuren 1OA, 1OB und 1OC Ansichten zur Verdeutlichung der

Formgebungsschritte für das Bauteil,

Figuren 11A, 11B, 11C und 11D perspektivische Ansichten

der äußeren Gestalt des Bauteiles in der jeweiligen Formgebungsstufe,

Figuren 12 bis 14 eine schematische Ansicht einer zweiten

Ausführungsform nach der Erfindung, wobei Figur 12 eine Vertikalschnittansicht längs der Linie XII-XII in Figur 13, Figur 13 eine Vertikalschnittansicht längs der Linie XIII-XIII in Figur 12 und Figur 14 eine Unteransicht eines oberen Formwerkzeuges in Figur ist,

Figur 15 eine perspektivische Ansicht eines Bauteiles,

das man bei dem üblichen Schmiedeverfahren als Formgebungsverfahren erhält,

Figur 16 eine perspektivische Ansicht eines Bauteiles

gemäß einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung, und

Figur 17 eine Vertikalschnittansicht einer weiteren

Ausführungsform einer Formgebungsvorrich/fcung nach der Erfindung, die in der Arbeitsstellung gezeigt ist, wenn das obere Formwerkzeug das untere Formwerkzeug berührt.

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Die nachstellenden Erläuterungen beziehen sich auf eine Ausführungsform zur Formgebung eines Bauteiles, das am kopfseitigen Ende 3 Gabelelemente hat, und dessen Form am kopfseitigen Ende mit "Tulpenform" umschrieben werden kann.

Die Form setzt sich bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Formteilen bzw. Formwerkzeugen zusammen, die in ein oberes Formwerkzeug und ein unteres Formwerkzeug oder ein linkes Formwerkzeug und ein rechtes Formwerkzeug geteilt sind. Die Figuren 4- und 5 sind Draufsichten auf eines der Formwerkzeuge von zwei Formwerkzeugen und eine Vertikalschnittansicht längs der Linie V-V in Figur 4 (das untere Formwerkzeug 1 ist an der Matritzenseite bei dieser Ausführungsform befestigt). Nach Figur 5 ist das untere Formwerkzeug säulenförmig ausgebildet und ist mit einer Führungsöffnung 1a versehen, die zur Führung des massiven Stabmaterials am Mittelabschnitt dient, das als Äusgangsmaterial für die Formgebung des Bauteiles dient. Die Füh— rungsöffnung 1a ist längs der Achslinie 1^. in das Formwerkzeug gebohrt. Am oberen Endabschnitt der Führungsöffnung 1a ist eine konische Fläche 1b (konkave Fläche) ausgebildet, die einer konischen Fläche c (konvexe Fläche) gegenüberliegt, die in Figur 3A gezeigt ist. Die obere Stirnfläche 1c bildet eine Berührungsfläche mit dem anderen Formwerkzeug (bei diesem Ausführungsbeispiel wird das andere Formwerkzeug von einem oberen Formwerkzeug 2 gebildet, das mittels eines Preßstempels beweglich, ist, der an der Stempelseite befestigt ist).

Die Figuren 6 und 7 hingegen stellen eine Vertikalschnittansicht und eine Unteransicht des oberen Formwerkzeuges 2 dar. Nach Figur 6 ist das obere Formwerkzeug 2 mit einem vorspringenden Abschnitt 2b versehen, der gegen den Oberabschnitt eines Stangenmaterials anliegt und diesen Oberabschnitt in drei Elemente aufteilt, wenn das Stangenmaterial

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längs der Führungsöffnung nach oben gedrückt wird. Der vorspringende Abschnitt 2b steht über die Fläche 2c über, die das untere Formwerkzeug 1 berührt, um eine geneigte Fläche a an dem Bauteil zu bilden, wie dies in Figur 3A gezeigt ist. Die Außenfläche 2d dieses vorspringenden Abschnittes 2b hat dieselbe konische Gestalt (sie ist eine konvexe Fläche) als die konische Fläche 1B, (dies ist eine konkave Fläche) des unteren Formwerkzeuges in Figux 5· Demzufolge berührt die konische Fläche 1b des unteren Formwerkzeuges 1 die äußere Umfangsfläche des vorspringenden Abschnittes 2b des oberen Formwerkzeuges 2 und hinterfüllt die äußere Umfangsfläche 2d. 2a ist eine Abschlußfläche, die im Mittelteil an der Innenseite der drei vorspringenden Abschnitte 2b liegt. Diese Abschlußfläche 2a und die Innenseite des vorspringenden Abschnittes 2b bilden eine Vertiefung.

Bei dem oberen Formwerkzeug 2 verlaufen die ausgenommenen Abschnitte 2e parallel zur Achslinie 1~ ^un<3- diese Abschnitte sind in gleichen Winkel ab ständen an drei Stellen um die Achslinie Ip angeordnet, um das Stangenmaterrial strangzupressen, das durch die vorspringenden. Abschnitte 2b und die Abschlußfläche 2a in Preßrichtung geteilt wird, was nachstehend näher erläutert werden wird. Die Querschnittsgestalt des ausgehöhlten Abschnittes 2e. ist ein Sektor und sie entspricht der Querschnittsgestalt des Jochs bzw. Gabelelementes Y bei dem Bauteil in Figur 3A. In Figur 8 ist nur der Innenteil längs der Linie G des oberen Formwerkzeuges 2 in Figur 7 in perspektivischer Ansicht gezeigt.

Das so ausgelegte untere Formwerkzeug 1 und obere Formwerkzeug 2 sind in Stützelemente 3 und 4- jeweils durch Warmschrumpfen eingepaßt (vgl. Figur 9)- Bei der Ausführung der Formgebung fällt zuerst das obere Formwerkzeug 2 nach unten und die Berührungsflächen 1c und 2c koiamen in

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Berührung, so daß die Achslinien 1- und I₂ in den Figuren 5 und 6 fluchten. Diese Flächen werden nach oben und unten zusammengepreßt und in diesem Zustand gehalten, so daß sich ein geschlossener Hohlraum S bildet- Mit 5 ist ein Stempel bezeichnet, der in der Führungsöffnung ia des unteren Formwerkzeuges 1 in Bohrungsrichtung gleitend beweglich geführt ist. Der Stempel 5 drückt das massive Stangenmaterial zusammen, das über ein Ende in die Führungsöffnung 1a eingeführt worden ist. Mit 6 ist ein Druckkolben und mit 7 ein Gegenhalter bezeichnet. Der Stempel 5 wird mittels einer Preßeinrichtung (nicht gezeigt) mit einer Preßkraft beaufschlagt, die beispielsweise von einer Stange 7a eines Hydraulikzylinders gebildet wird.

Nachstehend werden die einzelnen Formgebungsstufen des zu erstellenden Bauteiles unter Verwendung einer derart ausgebildeten Formgebungsvorrichtung erläutert.

Zuerst wird das obere Formwerkzeug 2 nach oben bewegt und die Form wird geöffnet. Dann wird ein massives Stangemnaterial 8 in den geschlossenen Hohlraum S in Figur 9 (vgl. .-Figur 1OA) eingeführt. Anschließend wird das obere Formwerkzeug 1 nach unten bewegt, um die Formteile zu schliessen und beide Formteile werden zusammengedrückt und stehen nach oben und unten unter einer Druckkraft von etwa 4 χ 10 N (400 Tonnen). Dann wird ein nicht dargestellter Zylinder so betrieben, daß ein Ende 8A des Stangenmaterials durch den Stempel bzw. Oberstempel 5 in Richtung des Pfeiles P gepreßt wird. Das Stangenmaterial wird hierbei längs ■ der Führungsöffnung 1a gedrückt. Das andere Ende 8b des Stangenmaterials 8 wird auf den vorspringenden Abschnitt 2b des oberen Formwerkzeuges 2 (s. Figur 10B) gedrückt, wobei der Oberabschnitt des Stangenmaterials 8 in drei Eichtungen unterteilt wird. Die Form des Stangenmaterials 8 in dieser Formgebungsstufe ist in Figur 11B dargestellt. Durch ein weiteres Pressen des Stangenmaterials in Richtung des

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Pfeiles P in Figur 1OB werden die unterteilten Stangenteile 8c in die ausgehöhlten Abschnitte 2e des oberen Formwerkzeuges 2 stranggepreßt und die sich hierbei ergebende Gestalt ist in Figur 11C gezeigt. Durch ein weiteres Pressen der aufgeteilten Stangenteile mittels des Stempels bzw. Oberstempels 5 erhält man das ausgeformte Endprodukt, das in Figur 11D gezeigt ist. Nach Beendigung der Formgebung wird das Teil herausgenommen, indem das untere Formwerkzeug 1 und das obere Formwerkzeug 2 geöffnet wird. Wenn beispielsweise ein Chrommolybdänstahl (SCM22H) mit einem Durchmesser von 32 mm und einer länge von 95 mm verwendet wird, beläuft sich die auf das Stangenmaterial durch den Oberstempel 5 einwirkende Druckkraft vorzugsweise auf etwa 1,2 χ 10⁶ N (120 Tonnen).

Ferner kommt bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die äußere Fläche 2d des vorspringenden Abschnittes 2b des oberen Formwerkzeuges 2 in enger Anlage auf der konischen Fläche 1b des unteren Formwerkzeuges 1 und wird durch das untere Formwerkzeug 1 gestützt und versteift, so daß keine Gefahr besteht, daß der vorspringende Abschnitt 2b infolge von übermäßigen Beansprüchungskonzentrierungen brechen kann. Hierdurch können die Standzeit und Lebensdauer der Formwerkzeuge beträchtlich verlängert werden.

Nachstehend wird die zweite Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 12, 13 und 14· näher erläutert. Hierbei soll ein Bauteil hergestellt werden, das an seinem kopfseitigen Ende zwei Gabelelemente hat, wie zum Beispiel die Keilnabe eines Kardangelenkes bzw. Universalgelenkes, das in Figur 1 gezeigt ist. Ein geschlossener Hohlraum S' bildet sich, indem ein unteres Formwerkzeug 11 mit einer Führungsöffnung 11a unter Krafteinwirkung in Berührung mit einem oberen Formwerkzeug 12 gebracht wird, das zwei vorspringende Abschnitte 12b zur

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Aufteilung des Stangenmaterials hat, die dem unteren Formwerkzeug 11 zugewandt liegen. Ferner hat das obere Formwerkzeug 12 zwei ausgehöhlte Abschnitte 12e und 12e, die zur Preßrichtung parallel verlaufen.

Auf dieselbe Art und Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in eine Führungsöffnung 11a des unteren Formwerkzeuges 11 ein massives Stangenmaterial eingeführt und das untere Ende des Stangenmaterials wird mit Hilfe des Stempels bzw. Oberstempels 15 in Richtung des Pfeiles P gepreßt. Das obere Ende des Stangenmaterials.wird in zwei Teile aufgeteilt und dann in die ausgehöhlten Abschnitte 12e und 12e stranggepreßt. Dann ist die Formgebung des jochförmigen Elementes beendet. In den Figuren 12, 13 und 14- ist mit 18 das geformte Erzeugnis gezeigt.

Ein Bauteil mit zwei oder mehr Gabelelementen an seinem kopfseitigen Ende, deren Breite in Querrichtung am Fuß oder Grund kleiner als die Breite in Querrichtung am Mittelabschnitt oder am oberen Endabschnitt der Gabelelemente, ist (vgl. Figur 16) kann wie nachstehend näher angegeben, nach einem Formgebungsverfahren durch Strangpressen mit RonchToRsener Form bzw. ßenchlor.nenem Formwerkzeug hergestellt werden.

Ein derartiges Gabelgelenkelement kann durch das an sich, bekannte Schmieden nur unter Schwierigkeiten ausgeformt werden, wenn die Breite in Querrichtung am Fuß bzw. am Grund des jochförmigen Gabelelementes Y kleiner als die Breite am Mittelabschnitt oder am oberen Endabschnitt ist, wie dies in Figur 16 gezeigt ist. Wenn ein metallischer Werkstoff durch Schmieden in die Form gebracht worden ist, bei der eine übergroße Stärke C an dem Fußabschnitt bzw. Grundabschnitt Ya (vgl. Figur 15) vorhanden ist, wird das geschmiedete Formteil bearbeitet. Als Bearbeitung kann beispielsweise eine spanabhebende Bearbeitung vorgenommen wer-

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den, um den Gegenstand nach Figur 16 fertigzustellen. Somit sind viele Bearbeitungsschritte nötig und die Werkstoff ausbeute ist gering, so daß die Herstellungskosten sehr hoch werden.

Ein zweiter wesentlicher Gedanke nach der Erfindung ist darin zu sehen, die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten und Nachteile zu überwinden. Hierzu wird ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen geschaffen, die eine Vielzahl von Gabelelementen an ihren kopfseitigen Enden haben, bei dem ein Stangenmaterial durch Strangpressen mit geschlossener Form verformt wird. Ferner schafft die Erfindung auch eine Vorrichtung hierfür. Nach dem Verfahren wird ein massives Stangenmaterial von einem Ende in einen geschlossenen Hohlraum gepreßt, der von zwei gegenseitig einander gegenüberliegenden Formwerkzeugteilen gebildet wird. Diese Formwerkzeugteile kommen an ihren Stirnflächen miteinander an einer Stelle in Berührung, die der gebrochenen Linie K in Figur 16 entspricht. Die Berührungsstelle kann auch oberhalb dieser gebrochenen Linie K liegen. Ein anderes Ende wird auf die Vertiefung gedruckt, die von dem oberen Formwerkzeug gebildet wird, um das Stangenmaterial in zwei oder mehr Stangenteile zu unterteilen (bei dem Ausführungsbeispiel sind drei Stangenteile als Unterteilung vorgesehen). Die geteilten Stangenteile werden in ausgehöhlte Abschnitte parallel zur Preßrichtung stranggepreßt. Ein Gegendruck wirkt auf jede obere Endfläche der stranggepreßten Körper ein, um den geschlossenen Hohlraum einschließlich der zuvor beschriebenen Vertiefung auszufüllen. Andererseits können auch nach der Materialausfüllung die Teilkörper stranggepreßt werden. Oder die Teilkörper können stranggepreßt werden, während der Gegendruck einwirkt. Die Bauteile haben hierbei eine Vielzahl von Gabelelementen, wie in Figur 16 gezeigt, und diese Bauteile können in einer Stufe ohne Materialverlust geformt und hergestellt werden.

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Die in der Beschreibung verwendete Bezeichnung "Gegendruck" bezieht sich auf die Belastung, die auf das obere Ende der Vielzahl von Teilkörpern in Gegenrichtung zur Strangpreßrichtung des Stangenmaterials einwirkt.

!Nachstehend soll beispielsweise die Herstellung eines Bauteiles erläutert werden, das den Kopfabschnitt einer Antriebswelle für ein Doppelgelenk mit drei Schlitzen in einem Fahrzeug mit Vorderradantrieb und vorne liegendem Motor bildet. Dieses Bauteil ist in Figur 16 gezeigt. Die hierfür bestimmten Formwerkzeuge sind in Figur 17 gezeigt und sie umfassen ein oberes Formwerkzeug 2 und ein unteres Formwerkzeug 1, die in den. Figuren 4 bis 7 gezeigt sind.

Das untere Formwerkzeug 1 und das obere Formwerkzeug 2 sind in Stützelemente 3, 4 durch Warmschrumpfen eingepaßt. Die Berührungsflächen 1c und 2c kommen so in Berührung, daß die Achslinien I^ und I₂ in den Figuren 5 und 6 fluchten. Beide Formwerkzeuge sind mittels einer Preßeinrichtung (in der Zeichnung nicht gezeigt) nach oben und unten unter.einer Kraft von etwa 4 χ 10 Έ (400 Tonnen) gehalten. Die Formwerkzeuge bilden einen geschlossenen Hohlraum S. Mit 5 ist der Oberstempel bzw. Stempel bezeichnet, der in der Führungsöffnung la des unteren Formwerkzeuges 1 in Bohrungsrichtung gleitet» Dieser Stempel 5 preßt ein Ende des eingeführten massiven Stangenmaterials 8. Mit 9 ist ein Gegenstempel bezeichnet, der drei Teilabschnitte 9a hat, die geweils in ausgehöhlten Abschnitten 2e gleiten" und einen Gegendruck ausüben, der jede obere Endfläche des aufgeteilten Stangenmaterials, das in den ausgehöhlten Abschnitt 2e stranggepreßt worden ist, preßt. Mit 10 ist eine Rückholfeder bezeichnet, die zwischen dem Gegenstempel 9 und dem oberen Formwerkzeug 2 vorgesehen ist. Der Stempel 5 und der Gegenstempel 9 werden mit Hilfe von Druckstan-

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gen 5a und 9b einer Preßeinrichtung, wie zum Beispiel einer hydraulischen Presse, beaufschlagt, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist.

Mit 6 ist ein Druckkolben bezeichnet, durch den das obere Formwerkzeug 2 festgelegt ist. Mit 7 ist ein Gegenhalter bezeichnet, durch den das untere Formwerkzeug 1 festgelegt ist.

Die Formgebungsstufen zur Ausformung des Bauteiles nach Figur 16 unter Verwendung der Vorrichtung nach Figur 17 werden nachstehend näher erläutert.

Zuerst wird das obere Formwerkzeug 2 nach oben bewegt und die Formwerkzeuge werden geöffnet. Dann wird ein massives Stangenmaterial 8 in den geschlossenen Hohlraum S in Figur 17 (vgl. Figur 1OA) eingeführt. Dann wird das obere Formwerkzeug 2 nach unten bewegt, um die Formwerkzeuge zu schließen und beide Formwerkzeuge werden zusammengepreßt und stehen nach oben und unten unter einer Druckkraft von etwa 4- χ IO N (400 Tonnen). Dann wird ein nicht gezeigter Zylinder angetrieben, um ein Ende 8a des Stangenmaterials durch den Stempel 5 in Richtung des Pfeiles P zu pressen. Hierbei wird das Stangenmaterial längs der Führungsöffnung 1a gedrückt. Das andere Ende 8b des Stangenmaterials 8 wird in Richtung auf den vorspringenden Abschnitt 2b des oberen Formwerkzeuges 2 gedrückt (vgl. Figur 10B). Hierbei wird der Oberabschnitt des Stangenmaterials 8 in drei Richtungen bzw. in drei Stangenteile geteilt. Die Form des Stangenmaterials 8 in dieser Formgebungsstufe ist in Figur 11B gezeigt.

Da das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug zuvor unter Krafteinwirkung miteinander in Berührung gebracht worden sind, und der vorspringende Abschnitt 2B des oberen Formwerkzeuges 2 durch die konische Fläche 1b

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des unteren Formwerkzeuges 1 in beträchtlichem Maße verstärkt wird, lassen sich übermäßige Beanspruchungskonzentrierungen an dem vorspringenden Abschnitt 2b bei der Formgebung und ein Brechen des vorspringenden Abschnittes 2b infolge des Auftretens von übermäßigen Beanspruchungskonzentrierungen vermeiden«

Dann wird das massive Stangenmaterial 8 in Sichtung des Pfeiles P in Figur 1OB gepreßt, wobei das geteilte Stangenmaterial 8 in die ausgehöhlten Abschnitte 2e des oberen Formwerkzeuges 2 stranggepreßt wird. Hierbei erhält man die in Figur 11C gezeigte Gestalt. Zu diesem Zeitpunkt berührt jede obere Endfläche 8c des unterteilten Stangenmaterials 8 die obere Endfläche des verzweigten Abschnittes 9a des GegenStempels 9· Der Gegenstempel wird in einer vorbestimmten Stellung:ortsfest gehalten, bis ein Gegendruck von etwa 4- χ 10^ bis 5 χ 10^ N (A-O bis 50 Tonnen) erzeugt wird. Der geschlossene Hohlraum S in Figur wird von dem massiven Stangenmaterial 8 ausgefüllt. Das Stangenmaterial wird hierdurch in Richtung des ausgehöhlten Abschnittes 2e gestaucht, der dem Oberabschnitt des jochförmigen Bauteiles Y entspricht, der in der Breitenabmessung in Querrichtung groß ist, während der ausgehöhlte, Abschnitt dem Grundabschnitt des jochförmigen Bauteiles Y entspricht, dessen Breitenabmessung in Querrichtung klein ist (s. Verhältnis von A zu B in Figur 16). Dies bedeutet, daß die Breitenabmessung des Mittelabschnittes und des oberen Endabschnittes des jochförmigen Bauteiles Y größer als die Breitenabmessung des Fußabschnittes bzw. Grundabschnittes Ya in Figur 16 ist. Dann wird der Gegenstempel 9 zurückgefahren, und der nötige Gegendruck wird aufrechterhalten. Das in die ausgehöhlten Abschnitte 2a aufgeteilte Stangenmaterial 8 wird parallel zur Preßrichtung P stranggepreßt, bis das 3ochförmige Bauteil Y die gewünschte Länge nach Figur 1OC hat. Hierbei hat das Bauteil abschließend eine Gestalt, die in Figur 11E gezeigt

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ist. Dann werden das untere Formwerkzeug 1 und das obere Formwerkzeug 2 von einander getrennt und das Bauteil wird entnommen.

Wenn die Länge (Größe H in Figur 16) des jochförmigen Bauteiles klein ist, kann die Strangpreßstufe im Anschluß an die zuvor beschriebene Stauchstufe entfallen. Selbst wenn die Länge des jochförmigen Bauteiles relativ groß ist und wenn der Unterschied in der Breitehabmessung des Fußabschnittes des jochförmigen Bauteiles in Querrichtung zu der Breitenabmessung des oberen Endabschnittes oder des Mittelabschnittes des jochförmigen Bauteiles in Querrichtung klein ist, kann nach der zuvor beschriebenen Stauchstufe das jochförmige Bauteil durch die Druckkraft des Stempels 5 stranggepreßt werden, bis das jochförmige Bauteil die gewünschte Länge hat.

In jedem Fall ist es jedoch zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß das obere Ende (unteres Ende in Eigur 17) des Gegenstempels 9 etwas oberhalb der Kontaktfläche 1c und 2c des unteren Formwerkzeuges 1 und des oberen Form^ Werkzeuges 2 bei der Ausgangsstufe des Formgebungsverfahrens ist. Wenn das obere Ende des Gegenstempels zu weit von der Berührungsfläche entfernt liegt, verzieht sich das Stangenmaterial in der Stauchstufe.

Wie zuvor angegeben, hat die in Figur 17 gezeigte Vorrichtung einen Gegenstempel 9* und durch den von diesem erzeugten Gegendruck können jochförmige Bauteile in Figur geformt werden, deren Breitenabmessung am Mittelabschnitt und am oberen Endabschnitt des a'ochförmigen Bauteiles Y größer als die Breitenabmessung des Fußabschnittes Ya ist. Wenn eine Vorrichtung ohne Gegenstempel (s. Figur 9) vorgesehen ist, hat das geformte Bauteil die in Figur 11D * gezeigte Gestalt, bei der die Breitenabmessung des Mittel-

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abschnittes und des oberen Endabschnittes des Qochförmigen Bauteiles Y gleich der Breitenabmessung des Grundabschnittes des jochförmigen Bauteiles Y ist.

In der nachstehenden Tabelle sind die Versuchsergebnisse zusammengefaßt, die sich bei der Verwendung eines Stangenmaterials aus Chrommolybdänstahl (SCM22H) mit einem Durchmesser von 32 mm und einer Länge von 95 mm bei einer Formgebungstemperatur von 873°K (600⁰C) ergeben.

In dieser Tabelle ist mit B die Breitenabmessung am oberen Endabschnitt oder am Mittelabschnitt des gochformigen Bauteiles Y, mit H die Länge des Jochabschnittes mit der Breite B, mit P^ die Belastung des Stempels bzw. Ober— stempeis 5 und mit P₂ die Belastung des Gegenstempels 9 bezeichnet. Die Stufen 1 bis 7 stellen die Formgebungsstufen dar. Während den Stufen 1 bis 5 wird das jochförmige Bauteil gestaucht und die Abmessung B nimmt zu. Zu diesem Zeitpunkt beträgt P. etwa 18,8 χ 1Ck N (188 Tonnen) und P₂ 9 χ ΙΟ⁵ et (90 Tonnen). Während den Stufen 6 und wird die Abmessung B nicht größer und nur die Abmessung H wird größer. "-: ■

Tabelle

Stufe	B	(mm)	H (mm)	P_-1 H (Tonnen)	(70)	P	₂N	(Tonnen)	-- Co)
1	21		7,5	7-1O⁵	(120)		0		(42)
2	27		16 '	12· 10⁵	(125)	4-	,2·	10^	(43)
3	27		21,8	12,5·1Ο⁵	(140)	4-	.3-	10^	(65)
	34		22,3	14-10⁵	(188)	6	,5-	10^	(90)
5	35	,5	22	18,8·10⁵	(215)	9	,ο·	1O^	(43)
6	35	,5	32	21,5-10⁵	(215)	4-	,3*	10^	(50)
7	35	,5	37,2	21,5·10⁵	5	,0·	1O⁵

9 0 9 J3L£-6 / 0 7 0 7

INSPECTED

Hierbei nimmt der Druck P. von 18,8 χ 10^ N (18 Tonnen)

tr I

auf 21,5 x ΊΟ-^ N (215 Tonnen) zu, während der Druck P₂ von 9 χ 10⁵ N (90 Tonnen) auf 4- χ 10⁵ bis 5 x 10⁵ N (40 bis 50 Tonnen) abnimmt.

Nach der Erfindung kann ein Bauteil mit der in Figur 16 gezeigten Form in einer Strangpreßbearbeitungsstufe ausgeformt werden und die Stauchung hat ein großes Stauchverhältnis (Dehnungsverhältnis der Querschnittsfläche des unterteilten Jochabschnittes in Strangpreßrichtung). Da ferner die Formgebung in einem geschlossenen Hohlraum erfolgt, der von zwei ortsfesten Formteilen bzw- Formwerkzeugen gebildet wird, erhält man eine hohe Herstellungsgenauigkeit und eine Nachbearbeitung kann im wesentlichen entfallen. Auch entsteht im wesentlichen kein Materialverlust.

Da die Beanspruchungen auf das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug sowie auf den Stempel wesentlich stationärer als bei üblichen Bearbeitungsverfahren einwirken, lassen sich die Standzeit und die Lebensdauer beträchtlich verbessern. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen berührt die äußere Fläche 2d des vorspringenden Abschnittes 2b des oberen Formwerkzeuges 2 die konische Fläche 1b' des unteren Formwerkzeuges 1 eng, so daß der vorspringende Abschnitt 2b durch die konische Fläche 1b des unteren Formwerkzeuges 1 versteift wird. Somit besteht keine Gefahr, daß der vorspringende Abschnitt 2b brechen kann.

Die Herstellungskosten für das Bauteil sind sehr niedrig.

Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei der Formgebung von anderen Bauteilen anwendbar, die eine Vielzahl von Gabelelementen haben, und die andersartig als das zuvor beschriebene Bauteil ausgelegt und beschaffen sind.

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Claims

PAT E N T A N WR LT E
A. GRÜNECKER
ClPL-ING.
H. KINKELDEY
OB-ING
W. STOCKMAIR
DR-ING. · AeH (CALTECH)
K. SCHUMANN
Oa FER NOX DlPU-PHYS
P. H. JAKOB
Of=L-ING.
G. BEZOLD
8 MÜNCHEN 22
MAXIUIUANSTRASSE 43
P 14 Ο??
16. Juli 1979

Nissan Motor Co., Ltd.

2,_: Takara-Cho, Kanagawa-Ku, Yokohama City, Japan

Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit zwei oder
mehreren Gabelelementen und Vorrichtung zur Durchführung desselben

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit zwei oder mehreren Gabelelementen aus einem massiven Metallstangenmaterial durch Formpressen mit geschlossener Form, dadurch gekennz eichnet, daß das massive Metallstangenmaterial von einem Ende in einen geschlossenen Hohlraum gepreßt wird, der von zwei einander gegenüberliegenden Formwerkzeugen gebildet wird, daß das andere Ende des Stangenmaterials in eine Vertiefung gedruckt wird, die in einem der zuvor beschriebenen Formwerkzeuge ausgebildet ist, um das Stangenmaterial in zwei oder mehrere Stangenteile zu teilen» und daß das geteilte Stangenmaterial in ausgehöhlte Abschnitte parallel zur Preßrichtung stranggepreßt wird.

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TELEFON (OBS)

TELEX ΟΒ-393βΟ

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit zwei oder mehreren Gabelelementen, deren Breitenabmessung am Fußabschnitt in Querrichtung kleiner als die Breitenabmessung des Mittelabschnittes oder des oberen Endabschnittes in Querrichtung ist, bei dem ein massives Metallstangenmaterial in geschlossener Form stranggepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das massive Metallstangenmaterial von einem Ende in einen geschlossenen Hohlraum gepreßt wird, der von zwei einander gegenüberliegenden Formwerkzeugen gebildet wird, daß das andere Ende des Stangenmaterials in eine Vertiefung gedrückt wird, die in einem der zuvor beschriebenen Formwerkzeuge ausgebildet ist, um das Stangenmaterial in zwei oder mehrere Stangenteile zu unterteilen, daß das geteilte Stangenmaterial in ausgehöhlte Abschnitte parallel zur Preßrichtung stranggepreßt wird, daß auf jede obere Endfläche des stranggepreßten Materials ein Gegendruck aufgebracht wird, um den geschlossenen Hohlraum einschließlich der Vertiefung mit dem stranggepreßten Material auszufüllen.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausfüllen des geschlossenen Hohlraumes einschließlich der Vertiefung mit dem stranggepreßten Material das Material im ausgefüllten Zustand parallel zur Preßrichtung stranggepreßt wird, bis das extrudierte Material die gewünschte Länge hat.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Hohlräume ausgefüllte Metallmaterial parallel zur Preßrichtung stranggepreßt worden ist, das Material stranggepreßt wird, und der Gegendruck aufrechterhalten wird, der auf die obere Endfläche des Materials einwirkt.

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ORIGINAL INSPECTED

Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteiles mit zwei oder mehreren Gabelelementen aus einem massiven Metallstangenmaterial durch Strangpressen in geschlossener Form, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Formwerkzeuge (1, 2) vorgesehen sind, die einen geschlossenen Hohlraum (S, S') bilden, daß ein Stempel (5) das massive Metallstangenmaterial (8) von einem Ende in den geschlossenen Hohlraum (S, S¹) preßt, daß eines (1) der Formwerkzeuge eine Führungsöffnung (1a) hat, cLie zur Führung des Stangenmaterials (8) dient und die Form in senkrechter Richtung zur Berührungsfläche (ic, 2c) der Formwerkzeuge (1, 2) teilt, daß das andere Formwerkzeug (2) einen vorspringenden Abschnitt (2b) hat, der der Führungsöffnung (1a) gegenüberliegt, und der auf den oberen Endabschnitt des Stangenmaterials (8) drückt, sowie das Stangenmaterial (8) in zwei oder mehr Stangenteile (8c) unterteilt, daß eine Vertiefung (2a) in der Innenseite des vorspringenden Abschnittes (2b) ausgebildet ist, daß eine Vielzahl von ausgehöhlten Abschnitten (2b) das aufgeteilte Stangenmaterial (8) parallel zu der Führungsöffnung (1a) führt, und daß der Stempel (5) in der Führungsöffnung (1a) gleitet, die in dem Formwerkzeug (1) ausgebildet ist und ein Ende des Stangenmaterials (8) strangpreßt.

Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η ζ ei c h η et, daß der vorspringende Abschnitt (2b) von den Berührungsflächen (1c) 2c) beider Formwerkzeuge (1, 2) vorspringt, daß eines (1) der Formwerkzeuge (1, 2) eine Stützfläche (ib) hat, die auf die Außenfläche (2d) des vorspringenden Abschnittes (2b) stößt.

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Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstempel (9) vorgesehen ist, der in die Vielzahl von ausgehöhlten Abschnitten (2e) eingeführt ist, die in einem (2) der beiden Formwerkzeuge (1, 2) vorgesehen sind, und der einen Gegendruck auf jede obere Endfläche des aufgeteilten Stangenmaterials (8) ausübt, das in die ausgehöhlten Abschnitte (2e) stranggepreßt ist.

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