DE2415549B2

DE2415549B2 - Vorrichtung für die spanlose Kaltverformung eines Rohlings

Info

Publication number: DE2415549B2
Application number: DE2415549A
Authority: DE
Inventors: Michel Conflans-Sainte-Honorine Yvelines Orain
Original assignee: Glaenzer Spicer SA
Current assignee: Glaenzer Spicer SA
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1974-03-30
Publication date: 1981-04-09
Also published as: DE2462641C3; DE2462641B2; CH582029A5; DE2415549A1; FR2226228B1; DE2415549C3; US3908430A; JPS5418668B2; BE811893A; GB1462665A; AU6792274A; DD112919A5; SE412172B; CA1004509A; ES424763A1; BR7403037D0; NL161999C; TR18485A; IT1004424B; ZA742245B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die spanlose Kaltverformung eines im wesentlichen zylindrischen Rohlings in ein Werkstück mit einem Zentralkörper und mit Radialfortsätzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung zum Kaltpressen hinterschnittener Zwischenpreßlinge, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Merkmale aufweist, ist aus der DE-AS 16 27 678 bekannt. Hier sind die Matrizenteile von einer gemeinsamen Hülse umgeben, die als Mitnehmer für tonnenförmige Verriegelungskörper dient, mittels denen die Matrizenteile, die längs einer auf einer axialverschiebbaren Auflage angeordneten Kulissenführung »xialbeweglich geführt sind, gegen ein radial außen die Matrizenteile umschließendes amboßartiges Widerlager abgestützt werden. Diese Konstruktion

bedingt, daß man nur relativ kleine Werkstücke bearbeiten kann, da für die bei größeren stark zu verformenden Werkstücken notwendigerweise auftretenden extremen Kräfte, die die Matrizenteile in Öffnungsrichtung belasten, unzumutbar massive in

to Umfangsrichtung geschlossene Widerlager nötig wären. Ferner sind bei dieser bekannten Vorrichtung mit eigenen Steuerungen ausgestattete Auswerfer notwendig, um das fertige Werkstück aus der Form wieder entnehmen zu können.

. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei der sämtliche Bewegungsabläufe — Schließen und öffnen der Matrize,. Verformung, Auswerfen des Werkstücks — von der PressehstößelbeWegung ausge hend abgeleitet werden und zwangsgekoppelt erfolgen, und wobei die Matrize völlig umschließende, in Radiairichtung belastete Widerlager entfallen können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen

Maßnahmen gelöst

Die Wirkung der mit dem Patentanspruch 1 beanspruchten Maßnahmen besteht darin, daß die Verkeilung der Matrize mittels der Pressenkraft auf dem ersten Teil des Pressenhubes erfolgt, danach aber die Pressenkraft vollständig für die Verformung zur Verfügung steht Benötigt man eine hohe Pressenkraft wegen hoher Verformungsleistung, so steigt auch entsprechend die Schließkraft der Matrize. Die Kniehebelanordnung, mittels der die Verspannung erfolgt öffnet auch zwangsläufig die Matrize wieder, wenn die beiden Hebel beim Rückhub des Stößels in Ausfluchtstellung gelangen. Die Schließkraft der Matrize wird dabei im wesentlichen in Axialrichtung von den massiven Kulissenführungen aufgenommen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß tie Verkeilung von geteilten Matrizen an sich bekannt ist So gibt der Aufsatz »Die Fertigung von Gesenkschmiedestücken mit radialen öffnungen« in TZ für praktische Metallbearbeitung, 1967, Seiten 145-147, eine schematische Darstellung einer Verkeilungsanordnung, allerdings ohne Zwangsführung. Angelenkte Matrizenteile zeigt die DE-AS 16 77 088. Kipphebel zum Sichern der Matrize in einer Keilhülse offenbart die US-PS 29 78 932; diese Kipphebel können allerdings nur

so minimale Kräfte aufnehmen, während die in Umfangsrichtung geschlossene Keilhülse — ähnlich wie bei der ersterwähnten Druckschrift — das Widerlager bildet

Mittel zum Einstellen der Schließkräfte und Mittel zur Wegaufteilung zwischen Oberstempel und Matrize sind in den Unteransprüchen definiert

Verschiedene Beispiele für Teile, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar sind, und Beispiele für die Vorrichtung selbst werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert:

F i g. 1 ist eine Seitenansicht teilweise geschnitten, eines Elements eines homokinetischen Universalgelenks, das unter dem Namen Tripodgelenk bekannt ist, und zwar in der Form, wie es mit konventionellen Bearbeitungsmethoden gefertigt wird;

F i g. 2 ist ein Schnitt nach Linie H-Il der F i g. 1;

Fig.3 ist eine Detaildarstellung in größerem Maßstab aus F i g. 2; Fig.4 ist eine Fig. I entsprechende Seitenansicht

eines Rohlings, von dem man ausgeht, um das Element nach F i gr I fertig ?m bearbeiten;

F i g, 5 ist eine Schnittdarstellung nach Linie V-V der Fig,4;

Fig,6 ist eine der Fig,I analoge Darstellung des gleichen Teiles, wie in jener Figur gezeigt, jedoch gefertigt mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F ig, 7 ist ein Schnitt nach Linie VII'VII der F i g, 6_;

Fig. 8 ist eine Detaildwstellung in größerem Maßstab aus F ig,7;

F i g. 9 zeigt einen Stahlknüppel, wie er als Ausgangsmaterial für das Werkstück nach Fig,6 und 7 unter Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung eingesetzt wird;

F i g. 10 ist eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, in der Ebene der Achse eines der Tripod-Zapfei/ bei einem Zwischenprodukt, wie es mit der Vorrichtung nach der Erfindung erhalten wird, jedoch vor der Endbearbeitung zu dem in Fi g. 6 und 7 dargestellten Element;

Fig. 11 ist ein Vertikalschnitt durch eine Presse, bestückt mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung und bestimmt für die Fertigung des Zwischenprodukts nach F i g. 10; der linke Abschnitt dieser Figur ieigt die Presse in der Stellung bei Beendigung des Arbeitsganges;

F i g. 12 ist ein Schnitt nach Linie XLT-XII der F i g. 11;

F i g. 13 ist eine Draufsicht auf einen Schieber, der ein Teil der Vorrichtung nach F i g. 11 und 12 ist;

Fig. 14 ist ein Schnitt nach Linie XIV-XIV der Fig. 13;

Fig. 15 ist eine Seitenansicht eines anderen Werkstücks, das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar ist;

F i g. 16 ist eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des Werkstücks nach F i g. 15;

Fig. 17 und 18 sind Darstellungen entsprechend Fig. 15 bzw. 16 einer weiteren Variante eines Tripodteils, das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar ist;

F i g. 19 ist ein Längsschnitt des Rohlings, von dem bei der Fertigung des Teiles nach Fig. 17 und 18 ausgegangen wird, und

Fig.20 ist eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines Kreuzkopfes mit vier Zapfen für ein Kardangelenk, der mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar ist

Zunächst wird beschrieben, wie mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Werkstück, das hier als Tripod bezeichnet werden soll und Element eines homokinetischen Übertragungsgelenks ist, für den Antrieb von Kraftfahrzeugrädern bei Vorderradantrieb gefertigt wird.

Dieses Werkstück umfalit einen Zentralkörper 1, welcher drei Zapfen 2 trägt; deren in einer gemeinsamen Ebene liegenden Achsen schließen miteinander jeweils Winkel von 120° ein. Auf den Zapfen sind drehbeweglich und längs gleitverschieblich nicht dargestellte Übertragungskörper angeordnet. Am Ende jedes Zapfens ist eine zylindrische Ausnehmung 3 vorgesehen (siehe insbesondere F i g. 3), die dazu dient, das Tripod in einer Bohrung zu befestigen, die koaxial in den Achsstummel eingebracht ist, der mit dem Kraftfahrzeugrad verbunden ist. In den Zentralkörper ist eine Querbohrung 4 eingearbeitet, während der Zentralkörper auf der seiner Seite 5, zu der sich diese öffnung 4 öffnet, gegenübiSHitijenden Seite eine Fläche in Form einer sphärischen Kalotte 6 aufweist, die bezüglich des SchnittDunktes der Achsth der Zaüfen 2 zentriert ist.

Die genannte Bohrung 4 und die sphärische Kalotte 6 ermöglichen die Axialpositionierung des Tripods, wobei es jedoch um den obenerwähnten Achäschmttpunkt schwenkbar ist,

Die Fabrikation eines solchen Tripods mit herkömmlichen Mitteln umfaßt im wesentlichen die folgenden Schritte;

a) Gesenkschmieden eines Rohlings mit etwa 1 mm Obermaß an den Bearbeitungsflächen, dargestellt etwa in F ig, 4 und 5,

b) Zunderentfernung durch Sandstrahlen, danach Kontrolle vor der Weiterleitung :■ ir Maschinenbearbeitung,

c) Vorbohren der zentralen öffnung 4 und Feinbearbeitung der entsprechenden Fläche,

d) Ablängen der Zapfen durch Drehen und Fräsen der Abflachungen 7,

e) Einarbeiten und Fertigbearbeiterr der drei Bohrungen 3 mit deren Fase 8 (Fig.3) sowie der drei Zentrierlöcher 9, die jeweils dazu bestimmt sind, zusammen mit der Bohrung 3 der gegenüberliegenden Zapfens den betreffenden Zapfen fertig zu drehen und zu schleifen,

f) nacheinanderfolgendes Drehen der drei Zapfen 2 mit Anbringung der äußeren Fasen 10,

g) Drehen der sphärischen Kalotte 6 und Polieren dieser Kalotte.

Das gleiche Werkstück kann, wie in Fig.6—8

dargestellt, mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung iu nur zwei Arbeitsgängen gefertigt werden, ausgehend von einem zylindrischen Knüppel oder Rohling, wie er in Fig.9 angedeutet ist, der von einer Stange aus angelassenem Stahl, wie von einer Stahlbehandlung angeliefert, abgelängt worden ist

In den F i g. 6—8 wurden, um verschiedene Teile des erhaltenen Werkstücks zu bezeichnen, Bezugszahlen verwendet wie in Fig. 1-3, jedoch um die Zahl 10 vermehrt

Nicht nur die Arbeitsgänge und infolgedessen die Herstellungskosten eines solchen Werkstücks können mit -Jer Vorrichtung gemäß der Erfindung erheblich gesenkt werden, verglichen mit den bisher verwendeten Techniken, sondern darüber hinaus weisen die gemäß Erfindung hergestellten Werkstücke einen Vorteil auf bezüglich ihrer mechanischen Festigkeit dank der Tatsache, daß die Bohrungen 13 an den Enden der Zapfen 12 und die zentrale öffnung 14 im Zentralkörper 11 des Werkstücks mit ihren im wesentlichen ebenen

so zugeordneten Bohrungsböden 21 bzw. 22 durch Abrundungen 23 bzw. 24 verbunden sind, sowie dank der Tatsache, daß in analoger Weise die Stirnflächen 25 der Zapfen mit deren Außenfläche bzw. der Innenfläche der Bohrungen 13 durch Abrundungen 18 bzw. 20 verbunden sind, womit die Fasen 8 bzw. 10 ersetzt werden, sowie dank der Tatsache, daß die Konturen der Zentrierbohrungen 19 in entsprechender Weise abgerundet sind. Man weiß, daß Abrundungen dieser Art die Konzentration von inneren Spannungen vermeiden, die aus dem Vorhandensein mehr oder weniger scharfer Winkel resultieren würden. Darüber hinaus verbessern die Abrundungen 18 an der Mündung der Bohrungen 13 in den Enden der Zapfen die Qualität der kraftschlüssigen Einbettung der Zapfenenden in entsprechende Vorsprünge, welche in den Ausnehmungen der anzutreibenden Achsstummci eingebracht sind. Solche Abrundungen wären andererseits in der Großserie mit den konventionellen Verfahren nur sehr schwierig herzu-

stellen.

Wie oben angedeutet, erhält man das hier in Rede stehende Werkstück mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in nur zwei Arbeitsgängen, nämlich einem ersten Arbeitsgang, bei dem man einen Rohling etwa ■'> nach Fig. 10 ausbildet mit einem Zentralkörper 11,den drei Zapfen 12 und der mittleren Ausnehmung 14 des Zentralkörpers 11. In einem zweiten Arbeitsgang werden die Bohrungen 13 an den Enden der Zapfen, die Zentrierlöcher 19 und die sphärische Kalotte 16 in ausgebildet, die zugehörige Vorrichtung wird hier jedoch nicht beschrieben.

Der erste Arbeitsschritt erfolgt mit Hilfe der Vorrichtung gemäß den Fi g. 11 - 14.

Diese Vorrichtung, nachstehend der Einfachheil <·, halber als Werkzeug bezeichnet, ist auf einer Presse montiert, von der nur der Stößel 26 und der Pressentisch 27 angedeutet sind. Die aktiven Teile des Werkzeugs umfassen einerseits eine Matrize, bestehend aus drei identischen Segmenten α (siehe insbesondere F i g. Yi) sowie zwei Stempel 29 und 30.

Jedes Segment 28, aus dem die Matrize besteht, ist mittels eines Bolzens 31 mit einer Kulisse 32 verbunden, die einen Kopf 33 mit T-förmigem Querschnitt aufweist, welcher in Eingriff steht mit einer schrägverlaufenden Gleitbahn 34, die in eine Kolonne 33 eingearbeitet isi. Deren konkave Seite 36, auf der die Kulisse 32 sich abstützt, ist parallel geneigt angeordnet zur Gleitbahn 34 unter einem Winkel«in der Größenordnung von 12° gegen die Vertikale. Die Kolonnen 35 sind an ihrem so unteren Abschnitt in einer runden Ausnehmung, eingearbeitet in eine Platte 37, gehalten und an ihrem oberen Abschnitt in einer entsprechenden Ausnehmung in einer beweglichen Platte 38; diese letztere Ausnehmung weist eine Schulter 39 auf, an der sich der Kopf der Kolonne 35 abstützt. Die beiden beweglichen Platten 37 und 38 sind gegeneinander verspannt durch Spannbolzen 40 und klemmen die Kolonnen 35 ein. Die Kolonnen 35 sind so angeordnet, daß ihre Mittelebenen relativ zueinander Winl.el von 120° einschließen, und jo der Abstand dieser Kolonnen wird aufrechterhalten durch Distanzstücke 41. Jede Kulisse 32 trägt ein Auge 42, in dem mittels eines Zapfens 43 mit Scheiben 44 und Sicherungsstiften 45 ein Lenker 46 angelenkt ist, der an seiner Oberseite eine zylindrische Fläche 46a mit Radius R aufweist sowie ein Auge 47, auf dem ein Teleskophebel angelenkt ist, bestehend einerseits aus einem mittels Achse 49 auf dem Auge 47 angelenkten Flächenteil 48 und verlängert durch eine Gewindespindel 50 und andererseits einem analogen Element mit Gewindespindel 51, verlängert in einen Flächenabschnitt 52, der seinerseits mittels Zapfen 53 in einer Ausnehmung 54 gelenkig befestigt ist, welche in den Umfang einer Muffe 55 eingebracht ist die gleitbeweglich auf einem Stößel 56 befestigt ist, die verschraubt ist mit dem Ende eines Fortsatzes 57 des Pressenstößels 26. Die beiden Gewindespindeln 50 und 51 des Teleskophebels 48 — 52 sind verbunden durch einen Gewindering 58, der die Längeneinstellung des Hebels ermöglicht Die zylindrische Oberfläche 46a des Lenkers 46 ist to vorgesehen für das noch näher zu erläuternde Untergreifen einer Anschlagfläche 59. die unter einem Anschlagteil 60 eingearbeitet ist das seinerseits in der Ausnehmung der Platte 38 oberhalb der Gleitbahnkolonne 35 angeordnet ist

Auf das untere Ende der verschieblichen Muffe 55 ist ein Gewindeeinstellring 61 aufgeschraubt der unter Zwischenlage eines Höhenjustierringes 62 an der Schulter 63 der Muffe 55 anliegt. Dieser Einstellring 61 ist dazu bestimmt, in Anschlag zu gelangen auf der Oberseite der Augen 42 der Kulissen 32. und zwar am Ende des Pressenniederganges, wie noch zu erläutern.

Andererseits greift über das untere Ende der Verlängerung 57 des Kolbens 26 ein Flanschring 64, der auf der Verlängerung mittels Bolzen 65 gehalten ist. Die Außenfläche dieses Flanschrings ist so ausgebildet, daß, wie noch zu erläutern, sie in einen Zentrierring 66 greifen kann, getragen von den Augen 42 der Kulissen 32. Auf dem Flanschring 64 ist mittels Schrauben 67 eine Scheibe 68 gehalten, die als Alislenkbegrenzung dient und an der Oberseite der Matri7Pr<;egmente 28 am Ende des Pressenniederganges in Anscnlag gelangt, wie noch zu erläutern.

Der Flanschring 64 dienl zugleich dazu, auf der Unterseite des Stößels 56 den Stempel 29 zu halten.

Schließlich ist eine Druckfeder 69 zwischen einer Schulter 70 der Stößelverlängerung 57 und einer Schulter 7i an der verschiedenen Muffe 55 oberhalb der Ausnehmungen 54 eingespannt, welche die Enden der Teleskophebel 48 — 52 aufnehmen (um Fig. Il zu vereinfachen, wurde diese Hebelanordnung auf der linken Seite nur sehr schematisch angedeutet).

Die ringförmige Platte 37 trägt die Kolonne 35. Die Platte 37 weist zentral eine Gewindebohrung 72 auf, in die eine Hülse 73 eingeschraubt ist, welche ihrerseits eine Axialbohrung 74 besitzt, in die eine Säule 75 eingestürzt ist. Die Säule 75 wird auf dem Pressentisch 27 durch einen Bolzen 76 gehalten. Zwischen der Platte 37 und dem Pressentisch 27 sind 120° zueinander versetzt drei Druckfedern 77 angeordnet, die sich auf der Platte 37 über einen Einstellanschlag 78 abstützen. Die Flexibilität der Gruppe von drei Federn 77 ist gleich der der Feder 69. die eingespannt ist zwischen der Verlängerung 57 des Stößels 26 und der Muffe 55, die auf dem Stößel 56 gleitend aufgenommen ist. Der Rücklaufweg der Platte 37 ist begrenzt durch Spannbolzen 79. die in den Pressentisch 27 eingeschraubt sind.

Die Säule 75 weist auf ihrer Oberseite eine Zentralausnehmung 80 auf, in die der Fuß des unteren Stempels 30 eingesetzt ist und gehalten wird durch einen Haltering 81. befestigt auf dem Kopf der Säule 75 mittels Bolzen 82. Über dem Haltering 81 befindet sich eine ringförmige Deckscheibe 83, die dort von Schrauben 84 gehalten ist und als Einstellglied dient, auf dem die Segmente 28 der Matrize zum Anschlag kommen, wenn der Pressenniedergang endet wie dies noch näher zu erläutern sein wird.

Jedes Segment 28 der Matrize besitzt einen im wesentlichen pentagonalen Querschnitt mit einer geraden Basis, die an der entsprechenden Kulisse 32 anliegt sowie auf der gegenüberliegenden Seite zwei Flächen 89, die unter 60° zur Mitte der Basis stehen. Die Flächen 89 zweier benachbarter Matrizensegmente liegen daher bei maximaler Annäherung der Segmente aneinander an Längsebenen, die zwischeneinander Winkel von 120° einschließen. Im Bereich der Schnittlinie der beiden geneigten Flächen 89 jedes Segments ist es ausgenommen zur Ausbildung einer zylindrischen Ausnehmung 90, deren Durchmesser dem des Zentralkörpers 11 des zu fertigenden Werkstücks (Fig.6, 7 und 9) entspricht In dieser Ausnehmung öffnet sich eine zylindrische Bohrung 91, deren Achse senkrecht zur gemeinsamen Vertikalachse der drei Segmente 28. wenn sie aneinanderliegen, in der Mittelebene der rechteckigen Basis des Segments Hegt Diese Bohrung 91 weist an ihrer Mündung in die

Ausnehmung 90 eine Verengung 92 als Zugöse auf, und auf dem gegenüberliegenden Ende ein Gewinde 93, in das der Bolzen 31 eingeschraubt ist, dessen Ende als Endanschlag dient, wie noch zu erläutern sein wird.

Der obere Stempel 29 und der untere Stempel 30, welche zusammen mit den Matrizensegmenten 28 die Vorrichtung oder das Werkzeug bilden, besitzen einen Durchmesser entsprechend der zylindrischen Ausnehmung JO der drei Matrizensegmente 28, wenn diese aneinander geführt sind. Die Endfläche 94 des oberen Stempels 29 weist axial eine Verlängerung 95 auf, deren Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der zentralen Ausnehmung 14 des Zentralkörpers 11 des zu fertigenden Werkstücks ist (F i g. 6, 7 und 10) und deren Länge gleich der Tiefe dieser Ausnehmung ist. Diese \s Verlängerung 95 ist mit der Endfläche 94 des Stempels 29 über eine Auskehlung verbunden, und ihr freies Ende ist abgerundet entsprechend den Abrundungen, die am Mündungsende der Ausnehmung 14 vorzusehen sind bezüglich der Verbindung mit den Seitenwänden und dem Boden dieser Ausnehmung. Der untere Stempel 30 läuft an seiner Oberseite in eine ebene Fläche % aus.

Für die Fertigung eines Zwischenstücks oder Rohlings entsprechend Fig. 10 mit Hilfe der insoweit beschriebenen Vorrichtung geht man in folgender Weise vor:

Bei offener Presse ist der Stößel 26 in der oberen Endstellung. Die Kulissen 32 der Matrize befinden sich ebenfalls in ihrer oberen Position, in die sie bewegt worden sind durch den Zug des Gestänges, gebildet von den Teleskophebeln 48—52 und Lenkern 46, welche danach eine im wesentlichen vertikale Stellung einnehmen und an einem Ring 85 zum Anschlag gelangen, der mittels Schrauben 86 in einem Flansch 87 gehalten ist, welcher seinerseits mittels Schrauben 38 auf die Oberseite der oberen Platte 38, die dem Halten der Kolonnen 35 dient, geschraubt ist. Die Matrizensegmente 28 sind demnach maximal voneinander entfernt (linke Seite von Fig. 11).

Der zylindrische Knüppel 97, von dem ausgegangen wird und dessen Durchmesser gleich der der Ausnehmung 90 ist (F i g. 9), wird nun auf die Oberseite 96 des unteren Stempels 30 gesetzt, der zum Zweck des Haltens der Vertikalposition des Knüppels beispielsweise magnetisiert sein kann. Dieser Knüppel kann auch etwas später eingesetzt werden, unmittelbar vor dem Schließen der Matrizensegmente 28, wie dies noch zu erläutern sein wird.

Man läßt nun den Stößel der Presse 26 niedergehen, wobei die Teleskophebel 48—52 nach unten gestoßen werden, ebenso wie die Lenker 46 und die Kulissen 32 mit den Matrizensegmenten 28, die auf jenen sitzen. Die Kulissen gleiten auf der schrägen Bahn der jeweiligen Kolonne 35, von denen sie getragen werden, und die Matrizensegmente 28 nähern sich einander so weit bis ihre Schrägflächen 89 miteinander in Kontakt treten. Gleichzeitig gelangen die abgerundeten Oberseiten 46a der Lenker 46, die unter der Wirkung der als Kniehebel arbeitenden Teleskophebel 48—52 nach außen gestoßen werden, unter die runde Anschlagfläche 59 des Anschlagstücks 60, und diese Oberseiten werden in dieser Position durch die teleskopartigen Hebel festgehalten. Der Krümmungsmittelpunkt der Anschlagfläche 59 und der Schwenkmittelpunkt des Lenkers 46 sind derart zueinander versetzt, daß die Klemmwirkung des Teleskophebels 48—52 die Segmente 28 der Matrize unter hohe Vorspannung setzt Diese Vorspannkraft wird begrenzt durch den Anschlag der verschieblichen Muffe 55 auf den Augen 42 der Kulissen 32 über den Einstellgewindering 61, dessen Höhenposition durch den Höhenjustierring 62 festgelegt ist.

Man erkennt, daß bei der vorangehenden Bewegung, bevor die Vorspannung auf die Matrizensegmente 28 ausgeübt wird, diese bereits ihre Position in Kontakt miteinander erreicht haben, und zwar bevor die Verlängerung 95 des oberen Stempels 29 die Oberseite des Knüppels 97 erreicht und daß die Vorspannung — resultierend aus dem Eingriff der Oberseite 46a des Lenkers 46 auf dem Anschlagstück 60 — wirksam ist, sobald der Stempel 29 den Knüppel 97 in Vertikalrichtung zu verformen beginnt, wenn dieser in der Axialausnehmung an den Spitzen der Matrizensegmente 28 eingeklemmt ist.

Es ist hier festzuhalten, daß, anstatt den Knüppel auf den eventuell zu diesem Zweck magnetisierten unteren Stempel 30 aufzustellen, auch gewartet werden kann, bis die Matrizensegmente beinahe aneinanderstoßend zusammengefahren worden sind, wobei der Stößel 26 mit dem Stempel 29 noch nicht so weit abgesenkt ist, daß das Einführen des Knüppels gestört würde. Natürlich muß die Presse in diesem Augenblick in der beabsichtigten Ladestellung angehalten werden.

Der Pressenstößel setzt dann seine Bewegung fort, und die verschiebliche Muffe 55 wird vertikal abgestoppt durch den Anschlag des Einstellringes 61 auf den Augen 42. Die Feder 69 wird nun zusammengedrückt, wobei die Einstellung durch den Gewindering 61 und den Höhenjustierring 62 so gewählt ist, daß unter Berücksichtigung der Dicke des Einstellanschlags 78, auf dem die Feder 77 der unteren beweglichen Platte 38 aufgestützt ist, die Kompression der Feder 69 und der drei Federn 77 gleichzeitig beginnt. Infolge der Tatsache, daß, wie oben erwähnt, die Flexibilität der Gruppe von Federn 77 gleich der der Feder 69 ist, wandert — sobald der obere Stempel 29 mit der Geschwindigkeit des Stößels 26 niedergeht — die Baugruppe, bestehend aus den drei Segmenten 28 der Matrize, den Kulissen 32, den Kolonnen 35 und den Platten 37 und 38 für das Halten der Kolonne 35, mit der Hälfte dieser Geschwindigkeit abwärts, während der untere Stempel 30, abgestützt durch die Säule 75, unbeweglich relativ zum Pressentisch 27 bleibt. Daraus folgt, daß jeder der beiden Stempel 29 und 30 relativ zur Matrize eine Bewegung gleich der Hälfte des Weges bei der Druckbearbeitung des Knüppels durchführt Unter der Wirkung dieses Druckes dringt die untere Verlängerung 95 des oberen Stempels 29 in den Knüppel ein, gleichzeitig hat das Metall des Knüppels die Tendenz, vollständig die Kammer zu füllen, die durch die Ausnehmung 90 in der Mitte der Segmentgreppe der Matrize gebildet ist und in Querrichtung in die Zugösenabschnitte 92 zu fließen, die an der Mündung der Bohrungen 91 in den Segmenten ausgebildet sind.

Der Gesamtweg der Stempel und der Matrizensegmente wird begrenzt durch den Anschlag der Scheibe 68, getragen von dem Flanschring 64, der das untere Ende des Kolbens 56 umgreift auf den Matrizensegmenten 28, die ihrerseits auf der Deckscheibe 83 zum Aufsitzen kommen, welche mit dem Haltering 81 verbunden ist der seinerseits auf der Oberseite der Säule 75 befestigt ist welche auf dem Pressentisch 27 ruht, d. h. sobald die verschiedenen Teile die in dem rechten Abschnitt der F i g. 11 dargestellte Position erreicht haben. In dieser Position wird die Länge des

Eindrückens der drei Zapfen 12 des Tripods am gefertigten Zwischenprodukt bestimmt durch den Kontakt mit dem Ende 31a der Schraube 31. Man könnte auch daran denken, das Ende des Bolzens 31 derart auszubilden, daß an den Enden der Zapfen eine Vorbereitung getroffen wird für eine Verformung oder eine Schlußbearbcitung oder auch im Falle anderer Teile, daß Gewindefortsätze vorgesehen werden, die man erhalten könnte, indem eine Bohrung an der Spitze eines Elements wie des Bolzens 31 vorgesehen würde mit einer Ziehöse, vergleichbar der öse 92 in der Mündung der Bohrungen 91; schließlich könnte man auch daran denken, eine solche Ziehöffnung in einer Verlängerung der Bohrung 91 vorzusehen, und viele weitere Formen könnten in analoger Weise an den Zapfenenden vorgesehen werden.

Wenn das Zwischenprodukt fertiggestellt worden ist, wird die Presse in die Ausgangsstellung zurückgeführt. Während des Rücklaufs nimmt der Stößel 26 der Presse die vci'SCiiicuiiCiic nrlüiic JJ fiäCn Ouci'i i'i'iii, wüiici sie all der Oberseite des Flanschringes 64 anliegt (siehe linke Seite der F i g. 11). Diese Muffe nimmt die teleskopartigen Hebel 48—52 mit, was zur Folge hat, daß die Lenker 46 entriegelt werden, welche demnach in ihre vertikale Position zurückkehren und die Kulissen 32 mit nach oben nehmen. Die letzteren bewegen sich längs der Gleitbahn 34 auf den Kolonnen 35 nach oben und ziehen dabei die Matrizensegmente 28 radial auseinander. Auf diese Weise erhalten die zylindrischen Oberflächen der Tripod-Zapfen 12, während sie aus den Bohrungen 91 herausgezogen werden, eine Endkalibrierung bei ihrem Durchgang durch die Verengung oder Ziehöse 92, und diese Endbearbeitung kann unter bestimmten Umständen das Schleifen nach der thermischen Behandlung überflüssig machen.

Man erkennt, daß der Gewindering 58 für die Einstellung der Länge jedes der teleskopartigen Hebel 48 — 52 durch Veränderung der Länge dieser Hebel, die Gleichzeitigkeit des Herausziehens der drei Matrizensegmente beim Hochfahren der Presse ermöglicht. Die Präzision der relativen Position der drei Segmente 28 während dieses Pressenrücklaufs, während welchem die Fertigbearbeitung der Zapfenoberfläche erfolgt, ist von erstrangiger Bedeutung.

Man erkennt außerdem, daß die Führung und die Winkelversetzung der Kulissen 32 um die zentrale Vertikalachse der Vorrichtung wie auch die Arbeitsdruckfläche auf die Peripherie der Vorrichtung, und zwar auf die Kolonnen 35, übertragen werden, welche radia! gehalten sind durch die beiden Schließplatten 37 (untere Platte) und 38 (obere Platte) durch Anlage auf den zylindrischen Flächen der Innenausnehmung dieser Platten.

Während des Arbeitsganges der Druckverformung des Ziehens und der Extrusion befinden sich die drei Segmente 28 kräftig vorgespannt durch eine radial wirkende Kraft Fin der Größenordnung von 100—200 t in Einspannlage gehalten. Diese Segmente verhalten sich demgemäß während des eigentlichen Ziehens wie eine Matrize aus einem einzigen Block. Die Anlageflächen 89 erzeugen nämlich durch ihre Neigung gegen die radial wirkenden Kräfte Fradiale Komponenten, die die gesamte aktive Zentralzone der Ziehmatrize unter Druck setzen, und damit werden die bei der Extrusion häufig verwendeten Bewehrungen ersetzt

Die Genauigkeit und die Verläßlichkeit der vertikalen und radialen Positionierung der Segmente 2? werden leicht sichergestellt dank der Position des Niedergangs.

eingestellt durch die zentralen Teile Einstellring 61 und Scheibe 68. Das Prinzip der Führungsleitbahnen, die auf dem Außenumfang der Vorrichtung abgestützt werden, erlaubt, das gesamte Zentrum der Vorrichtung freizuhalten und demgemäß den erforderlichen Platz zu schaffen, um die aktiven Teile hinreichend zu dimensionieren und ihnen eine entsprechende Widerstandsfähigkeit zu verleihen. Die Gleitflächen zwischen den Kulissen 32 und den Kolonnen 35 können demgemäß

ίο die sehr großen erforderlichen Abmessungen erhalten.

Die Sicherstellung genau vorgegebener Positionen erlaubt zahlreiche Anwendungsvarianten, beispielsweise unter Modifikation der Anzahl der Kolonnen und Kulissen, die standardisiert werden können, derart, daß sie leicht zwischen den Platten 37 und 38 austauschbar sind.

Die beschriebene Vorrichtung erlaubt ohne Unterbrechung des Pressenzyklus das Einsetzen des knüppeiförmigen Rohlings (Segmente der Matrize offen), das

/u Schließen uci 'viaiilic unici Biüokici uiig uci' ScgmciUc gegeneinander, das Kaltverformen mit gesteuerter Aufeinanderfolge der Schritte und das Endkalibrieren und das Auswerfen des Werkstücks.

Die gesamte Vorrichtung ist robust und einfach im Verhältnis zu den Kräften, die sie zu entwickeln gestattet, und im Verhältnis zur Präzision der Bewegungen, die während des Betriebes realisiert werden. Der Zusammenbau ist einfach, die Justierungen leicht und der Austausch von Teilen ebenfalls sehr einfach.

Die Fig. 15 und 16 zeigen eine Auswahl von Werkstücken aus der Familie der Tripods, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung gefertigt werden können. Bei diesem Dreibeinelement sind die ausladenden Teile um die Radialachsen senkrecht zur Hauptachse eingebettet auf einer Welle, deren Länge verändert werden kann; die Bearbeitung erfolgt mit Hilfe einer Vorrichtung analog der nach F i g. 11 und 12.

Man geht ebenfalls von einem zylindrischen Knüppel aus, der jedoch größere Länge aufweist als für das Tripod nach Fig.6 und 7, damit man ein solches Werkstück erhält. Dieses Werkstück kann erforderlich sein, sobald das Tripod mit einem Rohr verbunden werden soll, beispielsweise über ein Längsnutensystem. Die radialen Ausladungen können sich auch an den

■ts Enden der Stange befinden.

Die Fig. 17 und 18 zeigen eine andere Form eines Dreibeins, dessen Zentrum von einer Seite zur anderen von einem zylindrischen Loch durchsetzt ist Der Rohling oder Knüppel, von dem ausgegangen wird, ist rohrförmig und in Fig. 19 dargestellt. Während der Bearbeitung auf einer Vorrichtung entsprechend Fig. 11 und 12 wird in das Innere des rohrförmigen Rohlings ein zylindrisches Stützglied eingeführt, so daß das Rohr nicht nach innen ausknicken kann. Dieses Stützglied verschwindet bei der Annäherung der Stempel in zylindrischen Ausnehmungen, die in diesen Stempeln zu diesem Zweck vorgesehen werden.

Dieses Stützglied könnte vorteilhafterweise ersetzt werden durch einen Gürtel aus elastomerem, inkompressiblen Material, welches die Gesamtheit oder einen Teil der Höhlung des Knüppels ausfüllt und die Deformation dieses letzteren mitmacht und sogar unterstützt infolge des hohen hydrostatischen Drucks, der von dieser Ausfüllung bei der Deformation ausgeübt wird. Diese Aktion hat u. a. die Aufgabe, die lokale cintauchung nach innen des Knüppels zu verhindern und die Extrusion oder das Ziehen in Richtung nach außen zu unterstützen.

Man erkennt, daß die Mittelausnehmung und gegebenenfalls die Sacköffnungtm in Radialrichtung, welche infolge des Ziehens entstehen, natürlich kompatibel sein müssen einerseits mit der Verwendung des Werkstücks als solchem, wie auch andererseits mit weiteren Arbeitsgängen, welche eventuell erforderlich werden. Nach dem Ziehen kann man entweder das Putter herausnehmen oder es an seinem Platz lassen und als verlorenes Hilfsmaterial betrachten.

Dieses Futter kann aus verschiedenen deformierbaren aber inkompressiblen Materialien bestehen oder z. B. aus einer entsprechenden Flüssigkeit.

Fig.20 zeigt ein anderes Werkstück, das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar ist, und zwar ein Kardangelenkkreuz mit vier radialen Ausladungen senkrecht zur Hauptachse; ein solches Kreuzstück wird für Kardangelenke verwendet. Der Rohling, von dem man ausgeht, ist zylindrisch und entspricht dem der F i g. 9.

Dieses Kreuzstück wird immer mit der in F i g. Il und 12 dargestellten Vorrichtung für die Vorverformung gefertigt. Die Endbearbeitung kann auf einer anderen Vorrichtung erfolgen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1_T VorricbtHng for die spanlose Kaltverformung eines im wesentlichen zyljnderförmigen Rohlings in ein Werkstück mit einem Zentralkörper und mit Radialfortsätzen, bestehend aus einer Presse mit einem Pressentisch und einem die Verfornwngskraft axial auf den Rohling übertragenden Stößel, einem am Stößel angeordneten Oberstempel und einem am Pressentisch angeordneten Unterstempel in Axialausfluchiung mit dem Rohling, einer Matrize aus mehreren Segmenten, die längs einer an einer axial verschiebbaren Auflage angeordneten geneigten Kulissenführung axialbeweglich geführt sind, welche Matrize einen der gewünschten Werkstückform angepaßten Hohlraum umschließt und in Ebenen gestellt ist, die sich in der gemeinsamen Achse der Stempel derart schneiden, daß die Matrizenteile beim Stößelrückhub radial auseinanderbeweglich sind, und e'ujes: pressenhubbetätigbaren Verspannanordnung für die Matrizehieile in deren Arbeitsposition, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kulisse (32) jedes Matrizenteils (28) ein Verriegelungsglied (46) mit einer an dessen freien Ende ausgebildeten Andruckfläche {46a) angelenkt ist, die in der Arbeitsposition der Matrize gegen eine der Kulissenführung (35) zugeordneten Anschlagfläche (59) gespannt ist, daß am freien Ende des Verriegelungsgliedes (46) nahe der Andruckfläche (46a; ein Betätigungshebel (50,51,58) angelenkt ist, dessen anderes Ende (52) zur Übertragung der Preßkraft auf das VernisgeluRwsglied (46) mit dem Pressenstößel (26) gekoppelt ist, und daß die Arbeitsposition der Matrize relativ zum Pressentisch (27) und zum Stößel (26) durch Anschlagrippen (63, 68,83) einstellbar ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel zur Längenveränderung Gewindespindeln (50, 51) aufweist, die durch einen Gewindering (58) verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stößelseitige Anlenkpunkt (53) des Betätigungshebels (50, 51, 58) über eine erste Federanordnung (69) axial an einer Verlängerung (57) des Stößels (26) abgestützt ist, daß die Auflage in Form eines Gestells (37) über eine zweite Federanordnung (77) axial gegen den Pressentisch (27) abgestützt ist, und daß demselben Kompressionsweg beider Federanordnungen bei der ersten Federanordnung eine halb so große Kraft zugeordnet ist wie bei der zweiten Federanordnung.