CH334020A

CH334020A - Process for the cold forming of cavities in bodies made of metal

Info

Publication number: CH334020A
Authority: CH
Inventors: Liebergeld Max
Original assignee: Liebergeld Max
Priority date: 1954-02-03
Filing date: 1954-02-03
Publication date: 1958-11-15

Description

  

  Verfahren zur Kaltformung von Hohlräumen in Körpern aus Metall    Es sind Verfahren zur Kaltformung von  Hohlräumen in Körpern aus Metall, insbeson  dere     aus    Stahl, bekannt, die in einem Ein  i.reiben eines Dornes     in    ein Werkstück beste  hen, welches in einer die Aussenform des fer  tigen Erzeugnisses aufweisenden Matrize liegt.  Bei diesem Verfahren wird     das    Werkstück  meistens von der     Matrizenbohrung    dicht um  schlossen, wobei nur die Oberseite des Vor  werkstüekes offen liegt, an welcher der Dorn       eingepresst    wird.

   Der allseits eingeschlossene  Werkstoff des V     orwerkstückes    wird beim Ein  pressen des Dornes gezwungen, durch den  Spalt zwischen     Matrizenbohrung    und     Press-          dorn    nach oben abzufliessen. Es entstehen da  bei nachteilig hohe     Pressdrücke.    Weiterhin  wird als Nachteil des bekannten     Verfahrens     empfunden, dass die Oberkante des fertigen  Werkstückes nicht eben wird, so dass es für  die meisten Anwendungsfälle der     Werkstücke     einer spanabhebenden Nachbearbeitung be  darf.  



  Die Erfindung vermeidet die genannten  Nachteile und besteht darin, dass der     Matri-          zenhohlraum,    das Werkstück und der Dorn       5o    bemessen sind, dass der Werkstoff durch  den Dorn im wesentlichen seitlich verdrängt  wird und dass am Ende des     Eintreibvorganges     auf den obern Teil des Werkstückes von oben  her ein     Stauchdruck    mittels eines am Dorn  befindlichen Ansatzes ausgeübt wird.  



  Zur     Ausübung    des erfindungsgemässen  Verfahrens     wird    ein Dorn verwendet, der da-    durch gekennzeichnet ist, dass er einen Ansatz  zur Ausübung des     Stauchdruckes    besitzt und  dass die über diesen Ansatz hinausragende  Dornspitze die Form zum Herstellen     des          Hohlraumes    bildet.  



       Fig.    1 zeigt     links    ein mit einer     Zentrier-          bohrLmg        3u    versehenes     Vorwerkstück    3 mit  Zapfen 3b. Dieser wird im     Auswerferkanal    4  der Matrize 2 zentriert, während der Kopf 3c  in der     Matrizenbohrung    5 frei steht..Das Vo  lumen des Kopfes ist dabei so     gewählt,    dass  die     Matrizenbohrung    5 erst beim Aufsetzen  des Ansatzes     6a    des Dornes 6 durch Stauchen  voll ausgefüllt wird     (vergl.    rechte Seite der  Figur).

   Ein     Auswerferstempel    r stützt den  Zapfen 3b während der     Verformung        und     wirft das fertige     Werkstück    schliesslich nach  oben aus. Der Dorn 6 besitzt eine Spitze     6b.     Da er mit seitlichem Spiel im nicht gezeich  neten     Presskolben    sitzt, dient. seine Spitze 6b  dazu, ihn beim Niedergang genau auf das       Vorwerkstück    3 auszurichten, indem die Dorn  spitze sieh in der     Zentrierbohrung        3a    zen  triert.  



       Fig.    2 zeigt ein     Vorwerkstück    8, dessen  Querschnitt um die Fläche     des    einzupressen  den Hohlraumes 9 kleiner ist als der Quer  schnitt der     Matrizenbohriuig    10. Das Vorwerk  stüek 8 wird in der     Matrizenbohrimg    oben       durch    den     Zentrierflansch        8a    -und unten  durch eine entsprechende Verjüngung     10b    der       Matrizenbohrung    zentrisch geführt.

   Beim Ein  pressen des     Porues    11 wird der Werkstoff      seitlich verdrängt und an die Wand der     Ma-          trizenbohr-Lmg    angelegt. Der Ansatz     11a    des       Dornes    11 staucht das Material am Ende des  Arbeitshubes des Dornes. Hierbei entsteht  gegenüber der Ausbildung nach     Fig.    1 der  oben erwähnte Nachteil, dass im Bereich des       Zentrierflansches    8a das Material nicht seit  lich, sondern nach oben oder unten verdrängt  werden muss.  



       Fig.    3 zeigt links ein stufenförmig geform  tes     Vorwerkstück    12, dessen     Zentrierflansch     1.2a im obern Teil und dessen Fussstück     12b     im     intern    Teil der Matrize zentrisch gehalten       wird.-    Beim Einpressen des stufenförmigen  Dornes 14 zur     Herstellung    des stufenförmigen       Hohlraumes    13     (vergl.    rechte     Hälfte    der  Figur)

   wird der Werkstoff seitlich     verdrängt     und am Schluss der     Dornbewegung    durch den       Ansatz    14a des     Dornes    14     vollkommen    in die       1AIatrizenform        eingepresst,    so dass eine     genau     masshaltige     Aussenform    entsteht.  



       Fig.    4 zeigt eine     Anordnung,    bei der trotz  der verschieden     grossen    Stuf en des Hohlrau  mes eine     zylindrische    Aussenform des Werk  stückes erreicht werden soll. Dies     wird    da  durch erreicht, dass das     Vorwerkstück    16 nach  oben verjüngt     und    im Durchmesser jeweils so  bemessen ist, dass der zu verdrängende Quer  schnitt mit der betreffenden Stufe des     Press-          dornes    17 zusammen     ungefähr    dem Quer  schnitt der     Matrizenbohrung    18 entspricht.

    Beim     Enddruck        wird    die äussere Form mit  dem Dornansatz     17a    gestaucht.  



       Fig.    5     Lund    6 zeigen eine Möglichkeit der  Zentrierung von quadratischen Teilen 20 in       runder        Matrizenbohrung'    21 und von runden  Teilen 22 in quadratischer     MatrizenbohrLmg     23. Die freien Räume     21a    bzw. 23a entspre  chen dabei dem im     Werkstück    20 bzw. 22 her  zustellenden     Hohlratun.    Zweckmässig werden  die     Vorwerkstücke    bzw.

   Stangenabschnitte 20,  22 auch in diesem Falle mit einer Zentrier  bohrung versehen, die den     Zentrierbohrungen          3a    entspricht, damit der     Pressdorn    beim Auf  setzen zentrisch geführt wird.  



  Die Länge des     Vorwerkstückes    kann in  allen Fällen gleich gross oder grösser als die  Länge des     Fertigstückes    sein.



  Process for cold forming of cavities in bodies made of metal There are processes for cold forming of cavities in bodies made of metal, in particular steel, known that best hen in a one i.reib a mandrel in a workpiece, which in a the outer shape of the fer term product having matrix lies. In this process, the workpiece is usually tightly closed by the die bore, with only the top of the workpiece in front of which the mandrel is pressed in.

   When the mandrel is pressed in, the material of the pre-workpiece, which is enclosed on all sides, is forced to flow upwards through the gap between the die bore and the press mandrel. There are disadvantageously high press pressures. A further disadvantage of the known method is that the upper edge of the finished workpiece is not flat, so that machining reworking may be required for most applications of the workpieces.



  The invention avoids the disadvantages mentioned and consists in the fact that the die cavity, the workpiece and the mandrel are dimensioned, that the material is essentially displaced laterally by the mandrel and that at the end of the driving process onto the upper part of the workpiece from above forth an upsetting pressure is exerted by means of an approach located on the mandrel.



  To carry out the method according to the invention, a mandrel is used which is characterized in that it has an attachment for exerting the upsetting pressure and that the tip of the mandrel protruding beyond this attachment forms the shape for producing the cavity.



       1 shows on the left a pre-workpiece 3 with a pin 3b provided with a centering hole 3u. This is centered in the ejector channel 4 of the die 2, while the head 3c is free in the die bore 5. The volume of the head is chosen so that the die bore 5 is not completely filled by upsetting until the attachment 6a of the mandrel 6 is placed (see right side of the figure).

   An ejector punch r supports the pin 3b during the deformation and finally ejects the finished workpiece upwards. The mandrel 6 has a tip 6b. Since he sits with side play in the plunger not signed designated, is used. its tip 6b to align it with the companionway exactly on the previous workpiece 3 by the mandrel tip see in the centering hole 3a zen.



       Fig. 2 shows a preliminary workpiece 8, the cross-section of which is smaller than the cross-section of the Matrizenbohriuig 10. The Vorwerk piece 8 is in the Matrizenbohrimg above through the centering flange 8a and below by a corresponding taper 10b of the cavity 9 is smaller than the cross section Die bore guided centrically.

   When the porue 11 is pressed in, the material is displaced to the side and applied to the wall of the die drilling Lmg. The approach 11a of the mandrel 11 compresses the material at the end of the working stroke of the mandrel. Compared to the embodiment according to FIG. 1, the above-mentioned disadvantage arises that in the area of the centering flange 8a the material does not have to be displaced from the side, but upwards or downwards.



       Fig. 3 shows on the left a step-shaped pre-workpiece 12, the centering flange 1.2a of which is held centrally in the upper part and whose foot piece 12b is held centrally in the internal part of the die the Figure)

   the material is displaced laterally and at the end of the mandrel movement is pressed completely into the 1AI matrix shape through the extension 14a of the mandrel 14, so that an exactly dimensionally stable outer shape is created.



       Fig. 4 shows an arrangement in which a cylindrical outer shape of the work piece is to be achieved in spite of the differently large Stuf s of the Hohlrau mes. This is achieved by the fact that the preliminary workpiece 16 tapers upwards and its diameter is dimensioned in such a way that the cross section to be displaced with the relevant step of the press mandrel 17 together approximately corresponds to the cross section of the die bore 18.

    During the final pressure, the outer shape is compressed with the mandrel attachment 17a.



       Fig. 5 and 6 show a possibility of centering square parts 20 in a round die hole '21 and of round parts 22 in a square MatrizenbohrLmg 23. The free spaces 21a and 23a correspond to the hollow portion to be produced in the workpiece 20 and 22 ago. The preliminary workpieces or

   Rod sections 20, 22 also provided in this case with a centering hole which corresponds to the centering holes 3a so that the press mandrel is guided centrally when set on.



  The length of the preliminary work piece can in all cases be equal to or greater than the length of the finished piece.

Claims

PATENT CLAIMS I. A process for the cold forming of cavities in bodies made of metal, in particular made of steel, by driving a mandrel into a work piece, which is located in a die having the outer shape of the finished product, characterized in that the die cavity, the workpiece and the mandrel are dimensioned so that the material is essentially displaced laterally by the mandrel and that, at the end of the driving process, a standing pressure is exerted on the upper part of the workpiece from above by means of an attachment on the mandrel.

II. Mandrel for exercising the method according to claim I, characterized in that the mandrel has an approach (6a., 14a., 17a) for exercising the back pressure and that the protruding mandrel tip forms the shape for producing the cavity . SUBCLAIMS 1.

Method according to patent claim I, characterized in that the outer shape of the pre-work piece is similar to that of the finished molded hollow body, but is slimmer than this. 2. The method according to claim I, characterized in that the preliminary workpiece is provided with a centering hole (3a) into which the mandrel tip is inserted before the start of the pressing process. 3. The method according to claim I, characterized in that the centering takes place by a lower reduction (3b, 10b) of the Matrizenbohruing. 4th

Method according to patent claim I, characterized in that the front work piece (20, 22) is given a shape such that it is centered on the die bore (21, 23) with longitudinal edges. 5. The method according to dependent claim 4, characterized in that the Vorwerkstüek (20) square cross-section. and the die bore (21) has a round cross section. 6th

Method according to dependent claim 4, characterized in that the preliminary workpiece (22) has a round cross-section and the die bore (23) has a square cross-section. 7. A mandrel according to claim II, characterized in that the cross section of the mandrel attachment (6a, <I> 14a, 17a) </I> corresponds to the entry cross section of the Matrizenbohruug.