EP2604358B1 - Verfahren zum Herstellen eines topfförmigen Blechwerkstückes - Google Patents

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EP2604358B1
EP2604358B1 EP20120005236 EP12005236A EP2604358B1 EP 2604358 B1 EP2604358 B1 EP 2604358B1 EP 20120005236 EP20120005236 EP 20120005236 EP 12005236 A EP12005236 A EP 12005236A EP 2604358 B1 EP2604358 B1 EP 2604358B1
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EP
European Patent Office
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press
pressing
sheet metal
groove
circumferential wall
Prior art date
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EP20120005236
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French (fr)
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EP2604358A1 (de
Inventor
Meinolf Schröder
Hugo Bischopink
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Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
Original Assignee
Fischer and Kaufmann GmbH and Co KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/02—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/261—Making other particular articles wheels or the like pulleys

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a cup-shaped sheet metal work piece with a hub, on which an annular peripheral wall protrudes, wherein on an outer side of the peripheral wall at least one groove is formed without cutting, according to the preamble of patent claim 1.
  • Cup-shaped sheet metal workpieces with grooves formed on the outside are well known, for example in the production of so-called poly-V pulleys. Such a method is for example in the EP 2 339 217 A1 described.
  • the invention has for its object to provide a method by which such sheet metal workpieces can be produced economically and with good dimensional accuracy, even with smaller component sizes.
  • the inventive method is characterized in that for forming the groove in a first press step at least two press tool segments are each delivered with a partial annular projection in a first delivery to the peripheral wall of a cup-shaped intermediate form, wherein the peripheral wall (14) enclosed and formed a preform of the groove and that subsequently in a second press step, at least two press tool segments, each having a part-annular projection, are delivered to the peripheral wall in a second infeed which is twisted by an angle of twist relative to the peripheral wall for the first feed.
  • a basic idea of the invention is to produce such cup-shaped sheet metal workpieces in a forming press between press tool segments.
  • a center or rotation axis of the cup-shaped sheet metal workpiece is arranged transversely and in particular at right angles to the feed direction of the press tool segments.
  • the press tool segments enclose a space through which an outer contour of the cup-shaped sheet metal workpiece is defined.
  • each press tool segment on a part-annular projection which are pressed to form the annular groove in the peripheral wall of the sheet metal workpiece.
  • a second press step is performed.
  • a relative rotation of the workpiece is carried out that engage in this second press step the press tool segments so offset from the first press step on the peripheral wall that forming burrs do not rest on the parting lines of the tool halves.
  • a degree of joint that may have been formed in the first pressing step is leveled again and a shaping of the sheet metal workpiece, in particular in the case of cylindrical or rotationally symmetrical shapes, is achieved by at least partially compensated elastic recovery deformed.
  • the shape of the at least one groove is dimensionally and dimensionally accurate.
  • the inventive method can be carried out in a particularly efficient manner on a forming press, which can be driven with a processing cycle of up to less than 1 second. It can thus achieve a high output and thus a particularly economical production.
  • two press tool halves are each provided with a semi-annular projection along a first stroke axis to the peripheral wall, wherein a preform of the groove is formed, and then in a second press step two press tool halves each a semi-annular projection are delivered to the peripheral wall along a second stroke axis, which is based on the peripheral wall rotated by a twist angle to the first stroke axis.
  • the relative rotation of the workpiece between the two press steps relative to the press tool segments can be only a few angular degrees.
  • a particularly high dimensional accuracy can be achieved according to the invention in a preferred manner in that the angle of rotation is 90 ° or approximately 90 °. This applies in particular to two press tool halves.
  • the relative rotation can in principle be effected by the fact that the sheet metal workpiece is fixed and a press workpiece is twisted for this purpose. It is particularly efficient according to the invention that between the two press steps, the sheet metal workpiece is rotated, wherein the first delivery is carried out in a first press step rectified to the second delivery in the second press step. The delivery is directed radially to the center axis of the peripheral wall.
  • the same press tool is used for the first press step and the second press step. In this case, only one press tool is needed.
  • the press tool segments for the first press step in a first press tool and the press tool segments for the second press step in FIG a second press tool are arranged, wherein the sheet metal workpiece is transported from the first press tool to the press tool.
  • this transport step between the two juxtaposed and rectified press tools rotation of the sheet metal workpiece can be done.
  • the lifting movement of the press via a translation, such as a wedge slide mechanism is divided in the desired direction of delivery.
  • a particularly economical production results according to the invention in that the two press tools are arranged in a transfer line of a press.
  • a transfer line according to the invention is a concatenation of press tools in a press, wherein after each processing step, the workpiece in the transfer line is further promoted to a station.
  • a plurality of grooves are formed simultaneously.
  • the grooves may have different groove cross-sectional shapes or preferably the same shapes.
  • the workpiece may be cylindrical, rotationally symmetric or even angular or other polygonal shape.
  • a second pressing step is carried out for the final forming of a first groove with a press tool, by which a preforming of a second groove takes place simultaneously.
  • a preforming of the first groove this may preferably not yet be fully formed. Rather, a final molding to the final desired shape of the groove would be done only in the second or a further pressing step.
  • the cup-shaped intermediate shape is shaped, in particular deep-drawn, from a sheet metal.
  • a preferred variant of the method according to the invention is that more than two tool press segments, in particular three or four, are delivered to the peripheral wall at an equal angular distance from each other.
  • the tool press segments are usually arranged on a lifting press with a stroke direction.
  • the delivery of the more than two tool press segments takes place radially to the peripheral wall or to the center axis of the workpiece.
  • about two tool press segments formed as a quarter can be arranged on the upper lifting ram of the press and two tool press segments formed as a quarter on the lower press table.
  • the respective radial feed movement of the individual tool press segments, which is rotated by 90 ° relative to one another, can be effected by a deflection mechanism, in particular a wedge-sliding mechanism.
  • the feed paths of the individual tool press segments can be arranged approximately at 45 ° to a vertical stroke direction of the press.
  • it can also be arranged 3, 5, 6 or more tool press segments, in which case the corresponding mechanism for implementing the lifting movement of the press must be adjusted accordingly in the respectively necessary radial feed movement.
  • the angular distance between the individual feed directions is preferably the same in each case, so that a symmetrical force distribution results around the workpiece.
  • the angle of rotation corresponds to half the angular distance.
  • the arrangement and number of tool press segments in a first and a second press tool are preferably the same, wherein the axial directions of the individual delivery directions of the tool press segments are rotated in the second press step with respect to the first press step by half the angular distance.
  • four tool press segments with an angular distance of 90 ° to each other thus results in a twist angle of 45 °.
  • FIG. 1 An inventive cup-shaped sheet metal workpiece 10 is shown in an enlarged view in Fig. 1 shown.
  • This sheet metal workpiece 10 which may have a diameter of about 4 cm and below, comprises a disc-shaped hub 12. Along the outer periphery of the hub 12, which has a pre-stamping, concentric with a central axis 11 extends a drum-shaped peripheral wall 14. In the outside of the Circumferential wall 14 are formed two annular grooves 16 without cutting.
  • Fig. 1 is a cross section according to the section AA of Fig. 2 ,
  • Such sheet metal workpieces 10 with a relatively small diameter of a few cm are not or hardly economically by conventional rotary forming process, such as pressing method produced.
  • a forming or lifting press with a press tool is used for producing such a sheet metal workpiece 10, of which a semi-sound-shaped first press tool segment 31 in Fig. 3 is shown.
  • the block-shaped first press tool segment 31 has in its center region a trough-shaped, semi-cylindrical mold recess 34, on which, corresponding to the grooves 16 to be formed, semi-annular projections 36 are formed.
  • the trough-shaped mold recess 34 is bounded laterally by the abutment surfaces 38, at which corresponding abutment surfaces of the second opposing press tool half come to a stop.
  • the two press tool halves enclose the sheet metal workpiece 10 and thus give an outer contour of the cup-shaped sheet metal workpiece 10 with the formation of the grooves 16.
  • the joint between the two press tool halves is usually detected as a small but noticeable line-shaped Pressengrat on the sheet metal workpiece 10.
  • the axial lifting movement, which along guide pins, not shown, which engage in guide holes 39, due to a certain elastic resilience of the metallic sheet material lead to deviation from the rotational symmetry.
  • a first pressing step takes place on the sheet metal workpiece 10 in a first press tool 30, which has a first press tool segment 31 and a second press tool segment 32.
  • the two half press tool segments 31, 32 are preferably identical or mirror-symmetrical.
  • By closing the two press tool segments 31, 32 in a first stroke direction H1 an intermediate shape of the sheet metal workpiece 10 is formed.
  • the sheet metal workpiece 10 is transported laterally to a second press tool 40. In this linear transport process, the sheet metal workpiece 10 is rotated, preferably by 90 °.
  • the sheet metal workpiece 10 is inserted into the second press tool 40. Subsequently, the first press tool segment 41 and the second press tool segment 42 of the second press tool 40 are moved together in the stroke direction H2 and the second press tool 40 is closed.
  • the second pressing step is performed on the sheet workpiece 10.
  • the two lifting axes or lifting directions H1 and H2 are parallel and rectified.
  • grooves 16 on the outer circumference of a preferably rotationally symmetrical sheet metal workpiece 10 can thus be produced without cutting, even in the case of simple and relatively small workpieces, in an economically efficient manner.
  • a further embodiment of the invention according to Fig. 5 two upper die segments 31a, 31b and two lower die segments 32a, 32b.
  • the tool press segments 31a, 31b are arranged on an upper lifting ram and the lower tool press segments 32a, 32b on a lower press table radially deliverable to the center axis 11 of the sheet metal workpiece 10.
  • the stroke direction of the press is indicated by the arrows P1, which may be vertical in particular.
  • the four tool press segments 31a, 31b, 32a, 32b are arranged at an equal angular distance of 90 ° and with a bevel angle of 45 ° to the stroke direction P1.
  • the individual tool press segments 31 a, 31 b, 32 a, 32 b are each formed as a quarter-circle segments for forming the cylindrical peripheral wall 14.
  • the sheet metal workpiece 10 is rotated by half the angular distance, ie by 45 °, so that a second press step can be repeated with this press tool arrangement. Due to the individual delivery directions Z1, Z4 of the individual tool press segments 31a to 32b becomes a special Roundness of the sheet metal workpiece 10 achieved while largely avoiding burrs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines topfförmigen Blechwerkstückes mit einer Nabe, an welcher eine ringförmige Umfangswand vorsteht, wobei an einer Außenseite der Umfangwand wenigstens eine Rille spanlos eingeformt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Topfförmige Blechwerkstücke mit an der Außenseite eingeformten Rillen sind hinlänglich bekannt, etwa bei der Herstellung sogenannter Poly-V-Riemenscheiben. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der EP 2 339 217 A1 beschrieben.
  • Es ist bekannt, in ein topfförmiges Ausgangswerkstück die außenliegenden Rillen durch sogenanntes Drückwalzen einzuformen. Dabei wird das Werkstück in Rotation versetzt und eine entsprechend profilierte Drückrolle an die Außenseite zugestellt. Für dieses Verfahren ist ein zentrisches Einspannen des Werkstückes an der Spindel der Drückmaschine notwendig, wozu das Bauteil eine bestimmte Mindestgröße aufweisen muss. Für das Zustellen, Spannen, Anlaufen der Rotation sowie Zustellen der Drückrollen werden bestimmte Rüstzeiten benötigt, so dass dieses Verfahren für kleinere Bauteile kaum wirtschaftlich ist. Derartige Verfahren gehen aus der DE 4 220 152 A1 oder der EP 1 747 827 A1 hervor.
  • Bei der Fertigung auf Pressen besteht die Problematik der Ausbildung von Hinterschnitten. Zudem können sich beim Pressen Pressgrate und elastische Rückformungen ausbilden, so dass die Formgenauigkeit und Rotationssymmetrie des Werkstückes beeinträchtigt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem derartige Blechwerkstücke auch bei kleineren Bauteilgrößen wirtschaftlich und mit guter Formgenauigkeit hergestellt werden können.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Einformen der Rille in einem ersten Pressenschritt mindestens zwei Pressenwerkzeugsegmente mit jeweils einem teilringförmigen Vorsprung in einer ersten Zustellung an die Umfangswand einer topfförmigen Zwischenform zugestellt werden, wobei die Umfangswand (14) umschlossen und eine Vorform der Rille gebildet wird und dass anschließend in einem zweiten Pressenschritt mindestens zwei Pressenwerkzeugsegmente mit jeweils einem teilringförmigen Vorsprung an die Umfangswand in einer zweiten Zustellung zugestellt werden, welche bezogen auf die Umfangswand um einen Verdrehwinkel verdreht zur ersten Zustellung ist.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, derartige topfförmige Blechwerkstücke in einer Umformpresse zwischen Pressenwerkzeugsegmenten herzustellen. Vorzugsweise ist dabei eine Mitten- oder Rotationsachse des topfförmigen Blechwerkstückes quer und insbesondere rechtwinklig zur Zustellrichtung der Pressenwerkzeugsegmente angeordnet. Im zusammengefahrenen Zustand umschließen die Pressenwerkzeugsegmente einen Raum, durch welchen eine Außenkontur des topfförmigen Blechwerkstückes definiert ist. Dabei weist jedes Pressenwerkzeugsegment einen teilringförmigen Vorsprung auf, welche zum Bilden der ringförmigen Rille in die Umfangswand des Blechwerkstückes eingedrückt werden.
  • Um gemäß der Erfindung eine möglichst gute Formgenauigkeit des Werkstückes unter weitgehender Vermeidung von Pressgraten an den Werkzeugfugen und elastische Rückverformungen des Materials zu vermeiden, wird ein zweiter Pressenschritt durchgeführt. Dabei wird eine relative Verdrehung des Werkstückes durchgeführt, dass bei diesem zweiten Pressenschritt die Pressenwerkzeugsegmente so versetzt zu dem ersten Pressenschritt an der Umfangswand angreifen, dass sich bildende Pressgrate an den Trennfugen der Werkzeughälften nicht aufeinanderliegen.
  • Auf diese Weise werden ein sich eventuell im ersten Pressenschritt ausgebildeter Fugengrad wieder eingeebnet und eine Formgebung des Blechwerkstückes, insbesondere bei zylindrischen oder rotationssymmetrischen Formen, durch zumindest teilweise Kompensation elastischer Rückverformungen verbessert. Auch die Ausformung der mindestens einen Rille wird form- und dimensionsgenauer.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in besonders effizienter Weise auf einer Umformpresse durchführen, welche mit einem Bearbeitungstakt von bis zu unter 1 Sekunde gefahren werden kann. Es lassen sich so ein hoher Ausstoß und damit eine besonders wirtschaftliche Fertigung erzielen.
  • Besonders bevorzugt ist es, dass zum Einformen der Rille in einem ersten Pressenschritt zwei Pressenwerkzeughälften mit jeweils einem halbringförmigen Vorsprung entlang einer ersten Hubachse an die Umfangswand zugestellt werden, wobei eine Vorform der Rille gebildet wird, und dass anschließend in einem zweiten Pressenschritt zwei Pressenwerkzeughälften mit jeweils einem halbringförmigen Vorsprung an die Umfangswand entlang einer zweiten Hubachse zugestellt werden, welche bezogen auf die Umfangswand um einen Verdrehwinkel verdreht zur ersten Hubachse ist.
  • Grundsätzlich kann die relative Verdrehung des Werkstückes zwischen den beiden Pressenschritten gegenüber den Pressenwerkzeugsegmenten nur wenige Winkelgrade betragen. Eine besonders hohe Formgenauigkeit lässt sich nach der Erfindung in bevorzugter Weise dadurch erzielen, dass der Verdrehwinkel 90° oder annähernd 90° beträgt. Dies gilt insbesondere bei zwei Pressenwerkzeughälften.
  • Die relative Verdrehung kann grundsätzlich dadurch erfolgen, dass das Blechwerkstück feststeht und ein Pressenwerkstück hierzu verdreht wird. Besonders effizient ist es nach der Erfindung, dass zwischen den beiden Pressenschritten das Blechwerkstück gedreht wird, wobei die erste Zustellung in einem ersten Pressenschritt gleichgerichtet zu der zweiten Zustellung im zweiten Pressenschritt erfolgt. Die Zustellung ist radial zur Mittenachse der Umfangswand gerichtet.
  • Dabei kann nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung vorgesehen sein, dass für den ersten Pressenschritt und den zweiten Pressenschritt dasselbe Pressenwerkzeug eingesetzt wird. Hierbei wird also lediglich ein Pressenwerkzeug benötigt.
  • Für eine Fertigung in großen Stückzahlen ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass die Pressenwerkzeugsegmente für den ersten Pressenschritt in einem ersten Pressenwerkzeug und die Pressenwerkzeugsegmente für den zweiten Pressenschritt in einem zweiten Pressenwerkzeug angeordnet sind, wobei das Blechwerkstück von dem ersten Pressenwerkzeug zum Pressenwerkzeug transportiert wird. Bei diesem Transportschritt zwischen den beiden nebeneinander angeordneten und gleichgerichteten Pressenwerkzeugen kann die Drehung des Blechwerkstückes erfolgen. Werden mehr als zwei Pressenwerkzeugsegmente in einem Pressenwerkzeug eingesetzt, wird die Hubbewegung der Presse über eine Übersetzung, etwa einen Keilschiebemechanismus in die gewünschte Zustellrichtung aufgeteilt.
  • Eine besonders wirtschaftliche Fertigung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, dass die beiden Pressenwerkzeuge in einer Transferstraße einer Presse angeordnet sind. Eine Transferstraße im Sinne der Erfindung ist dabei eine Verkettung von Pressenwerkzeugen in einer Presse, wobei nach jedem Bearbeitungsschritt das Werkstück in der Transferstraße eine Station weitergefördert wird. Somit lässt sich die erfindungsgemäße Herstellung des topfförmigen Blechwerkstückes mit mindestens einer Rille in der Umfangswand in einfacher Weise mit weiteren Stanz-, Biege-, Tiefzieh- oder sonstigen Umformschritten kombinieren, die in einer Hubpresse ausführbar sind.
  • Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Rillen gleichzeitig eingeformt werden. Die Rillen können dabei unterschiedliche Rillenquerschnittsformen oder vorzugsweise gleiche Formen aufweisen. Das Werkstück kann zylindrisch, rotationssymmetrisch oder auch eine eckige oder sonstige polygonale Form besitzen.
  • Weiterhin ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass für jede Einzelform der Rille zwei Pressenschritte vorgesehen werden, wobei ein zweiter Pressenschritt zum Endformen einer ersten Rille mit einem Pressenwerkzeug ausgeführt wird, durch welches gleichzeitig ein Vorformen einer zweiten Rille erfolgt. Bei einem Vorformen der ersten Rille kann diese vorzugsweise noch nicht vollständig ausgeformt werden. Vielmehr würde ein Endformen zu der endgültigen gewünschten Form der Rille erst in dem zweiten oder einem weiteren Pressenschritt erfolgen. Durch dieses stufenweise Ausformen wird eine besonders hohe Formgenauigkeit erreicht, da für das Material im Werkstück mehr Zeit zum Fließen gewährt wird.
  • Besonders wirtschaftlich ist es nach der Erfindung, dass aus einem Blech die topfförmige Zwischenform geformt, insbesondere tiefgezogen wird.
  • Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass ausgehend von einem Blechcoil in einer Presse in einer Transferstraße die Zwischenform geformt und das topfförmige Blechwerkstück endgefertigt werden. Ausgehend von dem aufgespulten Blechband wird diese von dem Coil in die Transferstraße einer Presse geleitet. Das Blech wird dabei abgelängt und zu der topfförmigen Zwischenform mit einer sich radial erstreckenden Nabenfläche und einer in axialer Richtung verlaufenden Umfangswand gebildet. In diese insbesondere durch Tiefziehen hergestellte Umfangswand kann dann das Einformen der Rille oder der Rillen gemäß der Erfindung erfolgen. Weiterhin können in die Nabenfläche ein Lochbild eingestanzt oder Einprägungen vorgenommen werden.
  • Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass mehr als zwei Werkzeugpressensegmente, insbesondere drei oder vier, mit einem gleichen Winkelabstand zueinander an die Umfangswand zugestellt werden. Die Werkzeugpressensegmente sind dabei üblicherweise auf einer Hubpresse mit einer Hubrichtung angeordnet. Die Zustellung der mehr als zwei Werkzeugpressensegmente erfolgt radial zur Umfangswand oder zur Mittenachse des Werkstücks. So können bei vier Werkzeugpressensegmenten etwa zwei als Viertel ausgebildete Werkzeugpressensegmente am oberen Hubstempel der Presse und zwei als Viertel ausgebildete Werkzeugpressensegmente am unteren Pressentisch angeordnet sein. Die jeweils zueinander um 90° verdrehte radiale Zustellbewegung der einzelnen Werkzeugpressensegmente kann durch einen Umlenkmechanismus, insbesondere einen Keilschiebemechanismus erfolgen. Dabei können die Zustellbahnen der einzelnen Werkzeugpressensegmente etwa jeweils um 45° zu einer vertikalen Hubrichtung der Presse angeordnet sein. Es können jedoch auch 3, 5, 6 oder mehr Werkzeugpressensegmente angeordnet sein, wobei dann der entsprechende Mechanismus zur Umsetzung der Hubbewegung der Presse in die jeweils notwendige radiale Zustellbewegung entsprechend angepasst sein muss.
  • Vorzugsweise ist dabei der Winkelabstand zwischen den einzelnen Zustellrichtungen jeweils gleich ausgebildet, so dass sich eine symmetrische Kraftverteilung um das Werkstück ergibt.
  • Bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass der Verdrehwinkel dem halben Winkelabstand entspricht. Die Anordnung und Anzahl der Werkzeugpressensegmente bei einem ersten und einem zweiten Pressenwerkzeug sind dabei vorzugsweise gleich, wobei die Achsrichtungen der einzelnen Zustellrichtungen der Werkzeugpressensegmente im zweiten Pressenschritt gegenüber dem ersten Pressenschritt um den halben Winkelabstand verdreht sind. Bei vier Werkzeugpressensegmenten mit einem Winkelabstand von 90° zueinander ergibt sich somit ein Verdrehwinkel von 45°. Hierdurch wird eine besonders symmetrische Umformung und ein weitgehendes Vermeiden von Pressenfugen erreicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Blechwerkstück;
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf das Blechwerkstück gemäß Fig. 1;
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht auf ein Pressenwerkzeugsegment zur Herstellung eines Blechwerkstückes nach der Erfindung;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung eines Fertigungsablaufes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit zwei Pressenwerkzeugsegmenten; und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines weiteren Fertigungsablaufs mit vier Pressenwerkzeugsegmenten.
  • Ein erfindungsgemäß hergestelltes topfförmiges Blechwerkstück 10 ist in vergrößerter Darstellung in Fig. 1 gezeigt. Dieses Blechwerkstück 10, welches etwa einen Durchmesser von 4 cm und darunter aufweisen kann, umfasst eine scheibenförmige Nabe 12. Entlang des Außenumfanges der Nabe 12, welche eine Vorprägung aufweist, erstreckt sich konzentrisch zu einer Mittenachse 11 eine trommelförmige Umfangswand 14. In der Außenseite der Umfangswand 14 sind zwei kreisringförmige Rillen 16 spanlos eingeformt.
  • Wie der Darstellung gemäß Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das Blechwerkstück 10 zylindrisch und rotationssymmetrisch zur Mittenachse 11 ausgebildet. Die Darstellung von Fig. 1 ist ein Querschnitt gemäß dem Schnitt A-A von Fig. 2.
  • Derartige Blechwerkstücke 10 mit einem relativ kleinen Durchmesser von wenigen cm sind nicht oder kaum wirtschaftlich durch herkömmliche Rotationsumformverfahren, wie etwa Drückverfahren, herstellbar. Gemäß der Erfindung wird zur Herstellung eines derartigen Blechwerkstückes 10 eine Umform- oder Hubpresse mit einem Pressenwerkzeug eingesetzt, von welchem ein halbschallförmiges erstes Pressenwerkzeugsegment 31 in Fig. 3 gezeigt ist.
  • Das blockförmige erste Pressenwerkzeugsegment 31 weist in seinem Mittenbereich eine wannenförmige, halbzylindrische Formausnehmung 34 auf, an welcher entsprechend den einzuformenden Rillen 16 halbringförmige Vorsprünge 36 ausgebildet sind. Die wannenförmige Formausnehmung 34 wird seitlich durch die Anschlagsflächen 38 begrenzt, an welchen entsprechende Anschlagflächen der zweiten gegenüberliegenden Pressenwerkzeughälfte zum Anschlag kommen.
  • Im geschlossenen Zustand umschließen die beiden Pressenwerkzeughälften das Blechwerkstück 10 und geben so eine Außenkontur des topfförmigen Blechwerkstückes 10 unter Einformung der Rillen 16 vor. Bei einem solchen Pressenvorgang ist die Stoßstelle zwischen den beiden Pressenwerkzeughälften in der Regel als ein kleiner aber merklicher linienförmiger Pressengrat an dem Blechwerkstück 10 feststellbar. Auch kann die axiale Hubbewegung, welche entlang nicht dargestellter Führungsbolzen, die in Führungsbohrungen 39 eingreifen, aufgrund einer gewissen elastischen Rückfederung des metallischen Blechmaterials zur Abweichung von der Rotationssymmetrie führen.
  • Nach der Erfindung wird dies durch einen beispielhaft dargestellten Verfahrensablauf nach Fig. 4 weitgehend vermieden. Gemäß dieser ersten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante erfolgt ein erster Pressenschritt an dem Blechwerkstück 10 in einem ersten Pressenwerkzeug 30, welches ein erstes Pressenwerkzeugsegment 31 und ein zweites Pressenwerkzeugsegment 32 aufweist. Die beiden hälftigen Pressenwerkzeugsegmente 31, 32 sind vorzugsweise gleich beziehungsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet. Durch Schließen der beiden Pressenwerkzeugsegmente 31, 32 in einer ersten Hubrichtung H1 wird eine Zwischenform des Blechwerkstückes 10 gebildet. Nach dem Öffnen des Pressenwerkzeuges 30 wird das Blechwerkstück 10 seitlich zu einem zweiten Pressenwerkzeug 40 transportiert. Bei diesem linearen Transportvorgang wird das Blechwerkstück 10 verdreht, vorzugsweise um 90°.
  • In dieser gedrehten Position wird das Blechwerkstück 10 in das zweite Pressenwerkzeug 40 eingesetzt. Anschließend werden das erste Pressenwerkzeugsegment 41 und das zweite Pressenwerkzeugsegment 42 des zweiten Pressenwerkzeuges 40 in Hubrichtung H2 zusammengefahren und das zweite Pressenwerkzeug 40 geschlossen. Hierbei wird der zweite Pressenschritt an dem Blechwerkstück 10 durchgeführt. Bei dieser Ausführung sind die beiden Hubachsen oder Hubrichtungen H1 und H2 parallel und gleichgerichtet.
  • Aufgrund der Verdrehung des Blechwerkstückes 10 um 90° gegenüber dem ersten Pressenschritt kann so ein gebildeter Pressengrat am Blechwerkstück 10 wieder eingeebnet werden. Aufgrund der Vorformung im ersten Pressenschritt bildet sich praktisch kein weiterer Pressengrat beim zweiten Pressenschritt aus. Zudem wird eine gewisse Unrundheit, welche sich bei der linearen Umformbewegung im ersten Pressenschritt am Blechwerkstück 10 ausbildet, aufgrund der Verdrehung des Blechwerkstückes 10 in dem zweiten Pressenschritt weitgehend kompensiert.
  • Nach der Erfindung können so auch bei einfachen und relativ kleinen Werkstücken in wirtschaftlich effizienter Weise Rillen 16 am Außenumfang eines vorzugsweise rotationssymmetrischen Blechwerkstückes 10 spanlos hergestellt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung weist gemäß Fig. 5 zwei obere Pressenwerkzeugsegmente 31a, 31b und zwei untere Werkzeugpressensegmente 32a, 32b auf. Die Werkzeugpressensegmente 31a, 31b sind dabei an einem oberen Hubstempel und die unteren Werkzeugpressensegmente 32a, 32b an einem unteren Pressentisch radial zustellbar zur Mittenachse 11 des Blechwerkstückes 10 angeordnet. Im vorliegenden Fall ist die Hubrichtung der Presse durch die Pfeile P1 angedeutet, welche insbesondere vertikal sein kann. Die vier Werkzeugpressensegmente 31a, 31b, 32a, 32b sind mit einem gleichen Winkelabstand von 90° und mit einem Abschrägungswinkel von 45° zur Hubrichtung P1 angeordnet. Die einzelnen Werkzeugpressensegmente 31 a, 31 b, 32a, 32b sind jeweils als Viertelkreissegmente zum Bilden der zylindrischen Umfangswand 14 ausgebildet.
  • Nach dem ersten Pressenschritt wird das Blechwerkstück 10 um den halben Winkelabstand, also um 45°, verdreht, so dass ein zweiter Pressenschritt mit dieser Pressenwerkzeuganordnung wiederholt werden kann. Aufgrund der einzelnen Zustellrichtungen Z1, Z4 der einzelnen Werkzeugpressensegmente 31a bis 32b wird eine besondere Rundheit des Blechwerkstücks 10 unter weitgehender Vermeidung von Pressgraten erreicht.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen eines topfförmigen Blechwerkstückes (10) mit einer Nabe (12), an welcher eine ringförmige Umfangswand (14) vorsteht, wobei an einer Außenseite der Umfangswand (14) wenigstens eine Rille (16) spanlos eingeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Einformen der Rille (16) in einem ersten Pressenschritt mindestens zwei Pressenwerkzeugsegmente (31, 32) mit jeweils einem teilringförmigen Vorsprung (36) in einer ersten Zustellung an die Umfangswand (14) einer topfförmigen Zwischenform zugestellt werden, wobei die Umfangswand (14) umschlossen und eine Vorform der Rille (16) gebildet wird, und
    dass anschließend in einem zweiten Pressenschritt mindestens zwei Pressenwerkzeugsegmente (41, 42) mit jeweils einem teilringförmigen Vorsprung (36) an die Umfangswand (14) in einer zweiten Zustellung zugestellt werden, welche bezogen auf die Umfangswand (14) um einen Verdrehwinkel verdreht zur ersten Zustellung ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Einformen der Rille (16) in dem ersten Pressenschritt zwei Pressenwerkzeugsegmente (31, 32) mit jeweils einem halbringförmigen Vorsprung (36) entlang einer ersten Hubachse an die Umfangswand (14) zugestellt werden, wobei die Vorform der Rille (16) gebildet wird, und
    dass anschließend in dem zweiten Pressenschritt zwei Pressenwerkzeugsegmente (41, 42) mit jeweils einem halbringförmigen Vorsprung (36) an die Umfangswand (14) entlang einer zweiten Hubachse zugestellt werden, welche bezogen auf die Umfangswand (14) um einen Verdrehwinkel verdreht zur ersten Hubachse ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verdrehwinkel 90° oder annähernd 90° beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den beiden Pressenschritten das Blechwerkstück (10) gedreht wird, wobei die erste Zustellung im ersten Pressenschritt gleichgerichtet zu der zweiten Zustellung im zweiten Pressenschritt erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für den ersten Pressenschritt und den zweiten Pressenschritt dasselbe Pressenwerkzeug eingesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pressenwerkzeugsegmente (31, 32) für den ersten Pressenschritt in einem ersten Pressenwerkzeug (30) und die Pressenwerkzeugsegmente (41, 42) für den zweiten Pressenschritt in einem zweiten Pressenwerkzeug (40) angeordnet sind, wobei das Blechwerkstück (10) von dem ersten Pressenwerkzeug (30) zum zweiten Pressenwerkzeug (40) transportiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die beiden Pressenwerkzeuge (30, 40) in einer Transferstraße einer Presse angeordnet werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Rillen (16) gleichzeitig eingeformt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für jede Einzelform der Rille (16) zwei Pressenschritte vorgesehen werden, wobei ein zweiter Pressenschritt zum Endformen einer ersten Rille (16a) mit dem Pressenwerkzeug (30, 40) ausgeführt wird, durch welches gleichzeitig ein Vorformen einer zweiten Rille (16b) erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass aus einem Blech die topfförmige Zwischenform geformt, insbesondere tiefgezogen, wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ausgehend von einem Blechcoil in einer Presse in einer Transferstraße die Zwischenform geformt und das topfförmige Blechwerkstück (10) endgefertigt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehr als zwei Werkzeugpressensegmente, insbesondere drei oder vier, mit einem gleichen Winkelabstand zueinander an die Umfangswand (14) zugestellt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verdrehwinkel dem halben Winkelabstand entspricht.
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