DE102013103485A1

DE102013103485A1 - Method for producing a rod-shaped component

Info

Publication number: DE102013103485A1
Application number: DE102013103485.3A
Authority: DE
Inventors: Udo Friese; Heiko Ohlscher
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2014-10-23

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen, stangenförmigen Bauteils aus Metall, insbesondere aus Stahl, durch Kaltverformen, wobei an einen Hauptschaft (2) mindestens ein Endstück (3, 12) angeformt ist, ist so ausgebildet, dass aus einem mit einer Axialbohrung versehen zylindrischen Rohling durch Drückwalzen zunächst unter Durchmesserreduzierung das Endstück (3) geformt und dann der Hauptschaft (2) als Rohr gestreckt wird, bei gleichzeitiger Wandstärkenverringerung.A method for producing a one-piece, rod-shaped component made of metal, in particular steel, by cold forming, with at least one end piece (3, 12) being formed on a main shaft (2), is designed in such a way that a cylindrical blank provided with an axial bore the end piece (3) is formed by spinning with a reduction in diameter and then the main shaft (2) is stretched as a tube, with a simultaneous reduction in wall thickness.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines stangenförmigen Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for producing a rod-shaped component according to the preamble of claim 1.

Derartige Bauteile finden in unterschiedlichsten Bereichen Verwendung, wobei konkret auf den Einsatz bei einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges verwiesen wird, wo das Bauteil als Querlenker vorgesehen ist. Such components are used in a wide variety of applications, with specific reference to the use in a suspension of a motor vehicle, where the component is provided as a wishbone.

Dabei unterliegt das Bauteil partiell einer relativ starken Belastung, die sich auf zumindest einen Endbereich konzentriert. In this case, the component is partially subject to a relatively heavy load, which concentrates on at least one end region.

Damit ist die Konfiguration des Bauteiles vorgegeben, d.h., dass das mindestens eine Endstück stabil mit einer entsprechend dicken Wand ausgeführt ist, wenn das Endstück eine zentrale Bohrung aufweist, oder massiv als Vollkörper. Thus, the configuration of the component is predetermined, that is, that the at least one end piece is made stable with a correspondingly thick wall when the end piece has a central bore, or solid as a solid body.

Die zentrale Bohrung kann der Aufnahme einer weiteren Komponente dienen und im Querschnitt rund oder eckig sein. The central bore can serve to receive a further component and be round or angular in cross-section.

Zur Herstellung eines solchen stangenförmigen Bauteils sind verschiedene Verfahren bekannt, die jedoch allesamt mit erheblichen Nachteilen behaftet sind. For the production of such a rod-shaped component, various methods are known, but all of which are associated with considerable disadvantages.

Beispielhaft sei auf die spanlose Formgebung durch Schmieden verwiesen, bei dem das Endstück in seinem Durchmesser gegenüber dem Hauptschaft reduziert wird, wobei allerdings die beschriebene notwendige Wandstärke des Endstücks auch beim Hauptschaft bleibt, d.h., der Materialeinsatz für dieses bekannte Bauteil ist relativ hoch und die Wandstärke im Bereich des Hauptschaftes überdimensioniert. Erst recht, wenn der Hauptschaft aus einem Vollmaterial geschmiedet ist. By way of example, reference is made to the non-cutting shaping by forging, in which the end piece is reduced in diameter relative to the main shaft, although the described required wall thickness of the tail also remains at the main shaft, ie, the material used for this known component is relatively high and the wall thickness oversized in the area of the main shaft. Especially when the main shaft is forged from a solid material.

Naturgemäß ergeben sich daraus unakzeptable Herstellungskosten, zumal solche Bauteile in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden. Naturally, this results in unacceptable production costs, especially since such components are produced in very large numbers.

Neben dem über das Erforderliche hinausgehende hohen Materialverbrauch trägt auch die aufwendige Fertigung durch das Schmieden zu den hohen Fertigungskosten bei, so dass das bekannte Verfahren nicht geeignet ist, den steten Forderungen nach einer Kostenoptimierung zu entsprechen. In addition to the need beyond the required high material consumption also contributes to the complex production by forging to high production costs, so that the known method is not suitable to meet the constant demands for cost optimization.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass das stangenförmige Bauteil mit geringerem Materialeinsatz sowie geringerem Fertigungsaufwand herstellbar ist. The invention has for its object to further develop a method of the generic type so that the rod-shaped component with less material usage and lower manufacturing costs can be produced.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Mithilfe des neuen Verfahrens ist eine belastungsoptimierte Herstellung des stangenförmigen Bauteils möglich mit der Folge, dass ein Rohling entsprechend dem geforderten Materialvolumen eingesetzt werden kann. Using the new method, a load-optimized production of the rod-shaped component is possible, with the result that a blank can be used according to the required volume of material.

Insbesondere kann der als Rohr ausgebildete, gering belastete Hauptschaft mit einer diesbezüglich optimierten Wandstärke gefertigt werden, die sich ausschließlich an den auftretenden Belastungen orientiert und nicht, wie beim Stand der Technik, an den fertigungstechnischen Möglichkeiten. In particular, the trained as a pipe, low-loaded main shaft can be made with an optimized wall thickness in this respect, which is based exclusively on the loads occurring and not, as in the prior art, on the production engineering possibilities.

Der zum Einsatz kommende Rohling, der durch das erfindungsgemäße Verfahren weiterbearbeitet wird, kann aus einem Abschnitt eines gezogenen oder geschweißten Rohres oder einem Rundmaterial bestehen, das zunächst durch spanende Bearbeitung mit einer axialen Bohrung, zweckmäßigerweise einer Sackbohrung, versehen wird. The blank used, which is further processed by the inventive method, may consist of a section of a drawn or welded tube or a round material, which is initially provided by machining with an axial bore, suitably a blind hole.

Zur kaltverformenden Bearbeitung durch Drückwalzen wird dieser Rohling auf einen Dorn gesteckt, der in einem ersten Arbeitsschritt stirnseitig einen im Durchmesser dazu kleineren Werkzeugstift aufnimmt, an den durch Drückrollen ein Endabschnitt des Rohlings unter Durchmesserverkleinerung gedrückt wird. For cold forming machining by spin forming this blank is placed on a mandrel which receives in a first step, the front side a smaller diameter tool pin to which an end portion of the blank is pressed by reducing rollers under diameter reduction.

In einem zweiten Arbeitsschritt wird dann gleichfalls durch die Drückrolle, wobei zweckmäßigerweise mehrere, umfänglich verteilte Drückrollen zum Einsatz kommen, der Hauptschaft bis zu seiner gewünschten Länge gestreckt. Dabei wird die Wandstärke des Schaftes gegenüber der des Endstücks reduziert. In a second step, the main shaft is then likewise stretched to its desired length by the spinning roller, expediently using a plurality of circumferentially distributed pressure rollers. In this case, the wall thickness of the shaft is reduced relative to the end piece.

Durch die Kaltverformung sowohl des Endstückes wie auch des Hauptschaftes erfolgt eine Kaltverfestigung des Gefüges, aus der sich höhere Festigkeitswerte ergeben, die insbesondere für den Einsatzzweck als Querlenker einer Radaufhängung besonders bedeutsam ist. By cold deformation of both the tail and the main shaft is a work hardening of the microstructure, resulting in higher strength values, which is particularly important for use as a wishbone suspension of a particular importance.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist, ebenfalls durch Drückwalzen, an das andere Ende des Hauptschaftes ein zweites Endstück angeformt, das allerdings einen größeren Durchmesser aufweist als der Hauptschaft selbst, um das insoweit fertiggestellte Bauteil vom Dorn abziehen zu können. According to a further aspect of the invention, a second end piece is formed, likewise by flow-forming, at the other end of the main shaft, which, however, has a larger diameter than the main shaft itself in order to be able to remove the component thus completed from the mandrel.

Der Hauptschaft selbst kann partiell unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, ebenso wie unterschiedlich dicke Wandbereiche, immer unter der Maßgabe, dass das Bauteil problemlos entnommen werden kann. The main shaft itself can partially have different outer diameter, as well as different thickness wall areas, always under the proviso that the component can be removed easily.

Denkbar ist auch das Bauteil nach dem Drückwalzen weiterzubearbeiten, beispielsweise durch vorzugsweise spanloses Einbringen einer Innen- und/oder Außenverzahnung. Selbstverständlich sind, je nach Erfordernis, auch andere zusätzliche Formgebungen an dem Bauteil denkbar. It is also conceivable to further process the component after the spin forming, for example by preferably non-cutting introduction of an internal and / or external toothing. Of course, depending on the requirements, other additional shapes on the component conceivable.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen nochmals beschrieben. The method according to the invention and a component produced by the method will be described again below with reference to the attached drawings.

Es zeigen: Show it:

1 einen ersten Verfahrensschritt durch ein schematisch dargestelltes Bearbeitungswerkzeug 1 a first method step by a schematically illustrated machining tool

2 einen zweiten Verfahrensschritt, gleichfalls mit einem schematisch dargestellten Werkzeug 2 a second method step, also with a schematically illustrated tool

3 ein nach dem Verfahren hergestelltes Bauteil in einer Seitenansicht 3 a manufactured by the process component in a side view

4 einen Teil-Längsschnitt durch das Bauteil gemäß der Linie IV-IV in 3. 4 a partial longitudinal section through the component according to the line IV-IV in 3 ,

In der 1 ist ein Werkzeug dargestellt, mit dem durch Drückwalzen ein einstückiges stangenförmiges Bauteil aus Metall, insbesondere aus Stahl herstellbar ist. In the 1 a tool is shown with which by spin forming a one-piece rod-shaped component made of metal, in particular made of steel.

Das Werkzeug weist einen vertikal gestellten, rotierenden Dorn 4 auf, auf den ein Rohling 1 in Form eines Rohres aufgesteckt wird, wie im linksseitigen Halbschnitt zu erkennen ist. The tool has a vertical, rotating mandrel 4 on top of which a blank 1 is stuck in the form of a tube, as can be seen in the left half-section.

Stirnseitig in den Dorn 4 greift ein Werkzeugstift 5 ein, der endseitig mit einem Zapfen 10 versehen ist, der in eine daran angepasste Bohrung des Dornes 4 eingesteckt ist. Front side in the thorn 4 picks up a tool pin 5 a, the end with a pin 10 is provided in an adapted bore of the mandrel 4 is plugged in.

Auf dem Werkzeugstift 5, der an einer Werkzeugaufnahme 9 gehalten ist, ist ein Niederhalter 7 gelagert, der gegen den Druck von Federn 8, die sich an der Werkzeugaufnahme 9 abstützen, auf dem Werkzeugstift 5 axial verschiebbar ist. On the tool pin 5 holding a tool holder 9 is held down, is a hold-down 7 stored, which is against the pressure of springs 8th that are attached to the tool holder 9 support, on the tool pin 5 is axially displaceable.

Weiter weist das Werkzeug mindestens eine Drückrolle 6 auf, die mit dem Rohling 1 in Eingriff kommt und durch Drückwalzen durch Andrücken an den Werkzeugstift 5 ein zylindrisches Endstück 3 formt, wobei der Niederhalter 7 in Endstellung einen Anschlag bildet. Next, the tool has at least one spinning roller 6 on that with the blank 1 engages and by spin forming by pressing against the tool pin 5 a cylindrical end piece 3 forms, with the hold-down 7 in the final position forms a stop.

Das im rechten Halbschnitt erkennbare Endstück 3 ist im Außendurchmesser kleiner als ein Hauptschaft 2, der in einem zweiten, der 2 entnehmbaren Verfahrensschritt bearbeitet wird. The recognizable in the right half section tail 3 is smaller in outer diameter than a main shaft 2 who in a second, the 2 Removable process step is edited.

Hierbei wird mittels der Drückrolle 6 der Hauptschaft 2 axial gestreckt, wobei die Wandstärke gegenüber der des Rohlings 1 reduziert wird. This is done by means of the spinning roller 6 the main shaft 2 axially stretched, the wall thickness relative to that of the blank 1 is reduced.

Das Werkzeug weist für diesen Bearbeitungsgang einen Gegenhalter 11 auf, in dem das freie Ende des Endstücks 3 einliegt, wozu der Gegenhalter 11 eine angepasste Ausnehmung aufweist. The tool has an anvil for this machining operation 11 in which the free end of the tail 3 what is the counterpart 11 having a customized recess.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann an dem dem Endstück 3 abgewandten Ende ein zweites Endstück 12 angeformt werden und zwar ebenfalls durch Drückwalzen mittels der Drückrolle 6, wobei dieses zweite Endstück 12 mehrere Abschnitte mit gegenüber dem Hauptschaft 2 größeren Außendurchmessern aufweist (3). Denkbar ist auch die Ausbildung mit kleineren Außendurchmessern, allerdings mit gleich großem oder größerem lichten Durchmesser gegenüber dem des Hauptschaftes 2. In a further method step may be at the tail 3 opposite end a second tail 12 be formed and that also by spin forming by means of the spinning roller 6 , this second tail 12 several sections with opposite the main shaft 2 larger outer diameters ( 3 ). It is also conceivable training with smaller outer diameters, but with the same large or larger diameter compared to the main shaft 2 ,

In der 4 ist der aufgeschnittene Bereich des an den Hauptschaft 2 angeformten Endstücks 3 dargestellt, wobei deutlich zu erkennen ist, dass die Wand des Endstücks 3 wesentlich dicker ist als die des Hauptschaftes 2. In the 4 is the cut-open area of the main shaft 2 molded tail 3 shown clearly showing that the wall of the tail 3 much thicker than that of the main shaft 2 ,

Claims

Method for producing a one-piece rod-shaped component made of metal, in particular of steel, by cold-forming, in which case a main shaft ( 2 ) at least one tail ( 3 . 12 ) is formed, characterized in that from a provided with an axial bore cylindrical blank by flow-forming at first under diameter reduction, the tail ( 3 ) and then the main shaft ( 2 ) is stretched as a pipe, while reducing wall thickness.

A method according to claim 1, characterized in that a pipe section or a rod provided with an axial bore is used as the cylindrical blank.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that by pressing by means of a spinning roller, the wall of the tail ( 3 ) is thickened.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the said first end piece ( 3 ) opposite end a second tail ( 12 ) is formed by spin forming, with at least one region whose outer diameter is different from that of the main shaft ( 2 ), where the clear diameter of the second tail ( 12 ) is equal to or greater than that of the main shaft ( 2 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that to the main shaft ( 2 ) Areas with different outer diameters are formed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when using a blank provided with a Axialsackbohrung blank ( 3 ) is formed as a cylindrical full piece.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that an axial bore of the end piece ( 3 ) is formed in cross-section round or polygonal.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the spin forming areas of the component are machined without cutting, wherein internal and / or external teeth or the like are formed.