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Dokumentenidentifikation DE19581042B4 04.05.2006
Titel Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Kouga, Toshiya, Kariya, Aichi, JP;
Miyashita, Shu, Anjo, Aichi, JP;
Fujii, Hiroyuki, Chiryu, Aichi, JP;
Imai, Toshihiro, Nagoya, Aichi, JP
Vertreter WINTER, BRANDL, FÜRNISS, HÜBNER, RÖSS, KAISER, POLTE, Partnerschaft, 85354 Freising
DE-Anmeldedatum 21.07.1995
DE-Aktenzeichen 19581042
WO-Anmeldetag 21.07.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/JP95/01463
WO-Veröffentlichungsnummer 0009603236
WO-Veröffentlichungsdatum 08.02.1996
Date of publication of WO application in German translation 31.10.1996
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2006
IPC-Hauptklasse B21K 21/08(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Einspritzdüsenkörper, der eines der Elemente oder Bestandteile zur Ausbildung einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist, weist eine kleine Innenbohrung auf, in der eine Hinterschneidung zur Reibungsverminderung (grinding draft) oder als Kraftstoffsenke (fuel sink) vorgesehen ist. Die Hinterschneidung wird herkömmlich durch elektrolytische bzw. galvanische Bearbeitung ausgebildet, woraus Probleme hinsichtlich einem hohen finanziellen Aufwand für den Austausch der Elektroden und einer Umweltverschmutzung aufgrund der Verwendung von Elektrolyten entstehen.

Ein Verfahren zum Ausbilden der Hinterschneidung mittels Schmieden anstelle einer elektrolytischen Bearbeitung ist beispielsweise in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung JP 56-059552 A offenbart. Dieses Verfahren beinhaltet das Anordnen eines beeherförmigen Werkstücks mit einem oberen Endbereich, der ein sich radial nach außen erstreckendes, gebogenes Profil aufweist; das Plazieren des Werkstücks in einer Matrize, die eine Schulter bzw. Stufe aufweist, welche dem gebogenen Profil angepaßt ist; und nachfolgend ein Fließpressen des Werkstückbodens mittels einem Oberstempel in Richtung zum Boden der Matrize. Der gebogene Umfangsbereich wird dann durch die Matrizenschulter abstreckgezogen und erstreckt sich daher radial nach innen, um eine Hinterschneidung auszubilden.

Die weiter Japanische Patentveröffentlichung JP 32-07545 A offenbart ein anderes Verfahren zur Ausbildung einer Hinterschneidung. Dieses Verfahren beinhaltet das Anordnen eines zylinderförmigen Werkstücks;

das Plazieren des Werkstücks in einer Matrize mit einem oberen Abschnitt, der im Durchmesser größer als das Werkstück ist, und einem unteren Abschnitt, der im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Werkstück aufweist; und einem nachfolgenden Pressen des oberen Endes des Werkstücks mittels einem Oberstempel, der im Durchmesser kleiner als das Werkstück ist, wobei der obere Abschnitt des Werkstücks durch Drücken umgeformt wird. Das überschüssige Material im druckumgeformten Abschnitt wird relativ glatt bzw. gleichmäßig entlang der Innenwand des Matrizenabschnitts, der im Durchmesser größer als das Werkstück ist, Rückwärts-Extrudiert, um eine Hinterschneidung auszubilden.

Die US 29,17,823 betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Hinterschneidung mit einem Stempel, der in einer Sacklochbohrung eintaucht und sich am Boden der Sacklochbohrung abstützt. Das Werkstück ist in einer Matrix positioniert, wobei durch das Pressen des Stempels das Werkstück in die Matrix getrieben wird und sich dieses somit bis zu Ausbildung einer Hinterschneidung axial und radial verformt.

Diese herkömmlichen Verfahren zum Ausbilden einer Hinterschneidung weisen die nachfolgend beschriebenen Probleme bzw. Nachteile auf. Das in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung JP 56-059552 A offenbarte verfahren weist dabei folgende Nachteile auf:

  • (1) Da der Boden des Werkstücks unmittelbar durch einen Oberstempel gepreßt wird, kann die Hinterschneidungswand zerbrochen werden, wenn der Boden dünn ist.
  • (2) Da ein Werkstück abgestreckt wird, um die Herauskragung so zu deformieren, daß sie zur Ausbildung der Hinterschneidung radial nach innen steht, kann das Verfahren nicht an einem Teil angewendet werden, das eine lange Bohrung aufweist, welche im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Öffnung der Hinterschneidung aufweist und mit letzterer zusammenwirkt.
  • (3) Das obere Ende des Werkstücks, welches die Hinterschneidungsöffnung ausbildet, ist in seiner Gestalt nicht durch den Oberstempel bestimmt, sondern bildet eine freie, kaltgeschmiedete Oberfläche aus.
  • (4) Das Verfahren kann nicht an kleinen Teilen angewendet werden, da bei einer Verwendung von segmentierten Matrizen keine Hinterschneidungen mit kleinen Durchmesser ausgebildet werden können oder es bilden sich an den Berührungsflächen zwischen den Matrizensegmenten Grate aus.

Das in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung JP 32-07545 A offenbarte Verfahren weist ferner folgende Nachteile auf:

  • (1) Bei einem stangenförmigen Werkstück mit einem dünnen, langen Loch kann keine Hinterschneidung an einem Ende des Werkstücks ausgebildet werden, welches im Durchmesser im wesentlichen gleich der Hinterschneidungsöffnung ist und mit letzterer zusammenwirkt.
  • (2) Die Hinterschneidung weist keinen exakten Innendurchmesser auf, da sie eine Gestalt hat, die unmittelbar durch die Rückwärts-Extrusion von überschüssigem Material des Werkstücks bestimmt wird, welches relativ glatt bzw. gleichmäßig entlang der inneren Matrizenwand abfließt.
  • (3) Da die Hinterschneidung durch ein Pressen des oberen Endes des Werkstücks mittels einem Oberstempel ausgebildet wird, weist die Hinterschneidung eine Tiefe und einen Öffnungsdurchmesser auf, die zueinander in Beziehung stehen und nicht unabhängig voneinander bestimmt werden können.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, diese Nachteile bzw. Probleme zu lösen und hat die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung mit einem exakten Lochdurchmesser zu schaffen, das auf einfache Weise ohne die Verwendung von segmentierten Matrizen durchgeführt werden kann.

Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung durch die Schritte a) bis c) nach Anspruch 1 vorgesehen.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung kann ein Werkstück aufgrund der Verwendung eines zylinderförmigen Werkstücks mit, einem Boden und einem Innendurchmesser, der größer als der Durchmesser eines Dorns ist, wenn das Werkstück aus einem schwer zu bearbeitenden Material hergestellt ist, leicht als Rohling hergestellt werden, so daß eine Kostenreduzierung für die Verfahrensschritte vor der Extrusion möglich ist.

Ferner ist ein Stempel mit einem endseitigen Bereich der Öffnung eines zylinderförmigen Werkstücks mit einem Boden im Eingriff, um eine Vorwärts-Extrusio des Werkstücks im bodenseitigen Bereich vor einer Stufe in der Matrize bezüglich der Extrusionsrichtung zu bewirken, während ein Stauchen des Werkstücks in einem öffnungsseitigem Bereich hinter der Stufe der Matrize bezüglich der Extrusionsrichtung auftritt, so daß eine Hinterschneidung leicht ausgebildet werden kann.

Überdies wird ein Stufenabschnitt des Werkstücks durch die Stufe der Matrize derart gestaucht, daß ein bodenerweiterter Hohlraum mit einer oberen Öffnung und einem erweiterten Boden im Bodenbereich des zylindrischen Teils durch einen einfachen Hohl-Extrusionsschritt ausgebildet werden kann, wodurch es möglich ist, eine durch eine teilweise Verringerung im Durchmesser im öffnungsseitigen Bereich des zylinderförmigen Werkstücks ausgebildete Hinterschneidung zu schaffen.

Die Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

1 einen vertikalen Querschnitt eines Einspritzdüsenkörpers, der in einer Kaltschmiede-Matrizenanordnung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, wobei die rechte und linke Hälfte jeweils unterschiedliche Herstellungsphasen aufzeigen;

2 eine Verfahrensabfolge des Kaltschmiedens eines erfindungsgemäßen Einspritzdüsenkörpers nach Beispiel 1;

3 eine Verfahrensabfolge des Kaltschmiedens und Formens eines erfindungsgemäßen Einspritzdüsenkörpers nach Beispiel 2;

4 eine Verfahrensabfolge des Kaltschmiedens und Formens eines erfindungsgemäßen Einspritzdüsenkörpers nach Beispiel 3;

5 ein kaltgeschmiedetes Produkt für einen Körper einer Einspritzdüse eines Dieselmotors;

6 eine verfahrensabfolge des ersten Schritts des Kaltschmiedens und Formens eines Körpers einer Einspritzdüse für einen Dieselmotor gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung; und

7 eine Verfahrensabfolge des zweiten Schritts zum Kaltschmieden und Formen eines Körpers einer Einspritzdüse für einen Dieselmotor gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Die 1 und 2 zeigen das Beispiel 1, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung an einem Einspritzdüsenkörper einer Einspritzvorrichtung für einen Benzinmotor angewendet wird. 1 zeigt eine Schmiedeformanordnung zum Ausbilden eines Einspritzdüsenkörpers aus einem schwer zu bearbeitenden Material. Die Darstellung in 1 zeigt links von der Mittellinie C die Schmiedeformanordnung und ein Werkstück vor der Bearbeitung und rechts von der Mittellinie C die Schmiedeformanordnung und das Werkstück nach der Bearbeitung.

Eine Schmiedeformanordnung 100 ist aus einer Form bzw. Matrize 10, einem hülsenförmigen Stempel 20 und einem Dorn 30 aufgebaut und enthält ein darin angeordnetes Werkstück 50a.

Gemäß der Darstellung in 1 weist die Matrize 10 ein Loch 11 auf, das einen Durchmesser D3 aufweist und sich abwärts von oben zur Mitte der Matrize 10 erstreckt. Der Lochdurchmesser D3 ist über eine Schulter bzw. Stufe 12 zu einem Durchmesser D4 verringert, die im mittleren Bereich der Matrize 10 mit einem Schrägen- bzw. Neigungswinkel &agr; zur inneren Wandung des Lochs 11 vorliegt. Der Neigungswinkel ist zum Beispiel größer als 15°. Ein Loch 13 mit einem Durchmesser D4 ist unterhalb der Stufe 12 ausgebildet.

Der hülsenförmige Stempel 20 ist eine kreisförmige Säule mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem des Lochs 11 der Matrize ist. Der Ziehdorn bzw. Dorn 30 ist an einem Ende mit dem hülsenförmigen Stempel 20 starr verbunden und erstreckt sich abwärts vom unteren Ende des hülsenförmigen Stempels 20 zum Loch 13. Der hülsenförmige Stempel 20 wird durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung vertikal bewegt, so daß der Dorn 30 auf das in Lage angeordnete Werkstück 50a in der Matrize 10 Preßdruck ausübt.

Der Dorn 30 ist eine kreisförmige Säule mit einer äußeren Umfangswand 31 und einem Durchmesser d2, der geringer ist, als der eines später beschriebenen Lochs 51 des Werkstücks 50a und ist mit einem Ende am hülsenförmigen Stempel 20 starr befestigt. Der Dorn 30 ist derart ausgebildet, daß er sich zu Beginn der Bearbeitung, bei der der hülsenförmige Stempel 20 mit dem oberen Ende des in Lage in der Ma- trize 10 positionierten Werkstücks 50a im Eingriff ist, vom unteren Ende des hülsenförmigen Stempels 20 durch die Stufe 12 der Matrize 10 in das Loch 51 des Werkstücks 50a erstreckt und dabei nicht den Hoden 54 des Lochs 51 erreicht.

Das Werkstück 50a ist derart gestaltet, daß es in den Löchern 11 und 13 der Matrize 10 passend sitzt und einen oberen kreisförmigen Säulenbereich mit einem Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser D3 ist. und einen unteren kreisförmigen Säulenbereich mit einem Durchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser D4 ist. Das Werkstück 50a weist auch ein kreisförmiges, säulenförmiges Loch bzw. einen Hohlraum 51 auf, der durch eine innere Wandung 52 definiert wird und einen Durchmesser d1 aufweist, der ein wenig größer ist, als der Durchmesser d2 des Dorns 30, sowie eine Länge, die größer ist, als die des Dorns 30. Das Loch 51 weist einen Boden 54 auf. Das Werkstück 50a weist eine äußere Wandung auf, die mit einem kegeligen Abschnitt 53 versehen ist, und im wesentlichen die gleiche Gestalt wie die Stufe 12 der Matrize 10 aufweist. Da der Durchmesser d1 des Lochs 51 und der Durchmesser d2 des Dorns 30 ein Größenverhältnis von d1 > d2 aufweisen, verbleibt ein Freiraum 40 zwischen der inneren Wandung 52 des Werkstücks 50a und der äußeren Wandung 31 des Dorns 30.

Wie links von der Mittellinie C in 1 ersichtlich ist, weist das Loch 51 des Werkstücks 50a eine Tiefe L1 auf, die sich als eine Summe (ml + L3) ausdrücken läßt, wobei ml der Abstand vom oberen Ende des Werkstücks 50a zum unteren Ende des kegeligen Abschnitts 53 und L3 der Abstand vom unteren Ende des kegeligen Abschnitts 53 des Werkstücks 50a zum Boden 54 ist. Es ist erkennbar, daß der Abstand L3 vom unteren Ende des kegeligen Abschnitts 53 des Werkstücks 50a zum Boden 54 mit der gewünschten Tiefe eines bodenerweiterten Hohlraums 42 korrespondiert, welcher eine obere Öffnung und einen erweiterten Boden aufweist, das heißt eine Länge L4 einer später beschriebenen Hinterschneidung. Daher entpricht die Tiefe L1 des Lochs 51 des Werkstücks 50a einer Summe (ml + L4), wobei ml der Abstand vom oberen Ende des Werkstücks 50a zum unteren Ende des kegeligen Abschnitts 53 ist und die Länge L4 der Hinterschneidung entspricht. Das Werkstück 50a ist daher vorbereitend durch eine andere Schmiedeformanordnung derart ausgebildet, daß es ein Loch aufweist, das im Durchmesser größer und in der Tiefe geringer ist, als die gewünschte Hinterschneidung.

Die Schmiedeformanordnung 100 arbeitet in der folgenden Weise. Wie in 1 links von der Mittellinie C und in 2(a) dargestellt ist, wird das durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildete Werkstück 50a in Position in der Schmiedeformanordnung 100 angeordnet. Der Dorn 30 wird dann in das Loch 51 des Werkstücks 50a eingefügt und das Werkstück 50a wird dem oberen Endabschnitt durch den hülsenförmigen Stempel 20 mit Preßdruck beaufschlagt. Gemäß 2(a) sind die oberen Enden des Dorns 30 und des hülsenförmigen Stempels 20 mit dem Hauptkörper einer Schmiedemaschine starr verbunden.

Gemäß der Darstellung in 2(b) bewirkt das Fließpressen bzw. Pressen, daß das Material des Werkstücks 50b in dem Bereich oberhalb des kegeligen Abschnitts 53 in eine durch den Pfeil 101 bezeichnete Richtung gestaucht wird.

Gleichzeitig wird das Material des Werkstücks 50b im Bereich nahe dem kegeligen Abschnitt 53 Vorwärts-Extrudiert, während es durch die Stufe 12 der Matrize 10 in die durch einen Pfeil 102 in 2(b) bezeichnete Richtung streckgezogen bzw. abgestreckt wird. Das Material des Werkstücks 50b im Abschnitt nahe dem kegeligen Abschnitt 53 fließt, während es radial zur Achse des Werkstücks 50b gequetscht bzw. zusammengedrückt wird, wie durch einen Pfeil 103 in 2(b) gezeigt wird, bis es die äußere Wandung des Dorns 30 derart erreicht, daß der Durchmesser des Werkstücks 50b in diesem Bereich mit einer leichten Schräge zu einen Durchmesser d2 verringert ist. Das Material des Werkstücks 50b in einem durch L3 bezeichneten Bereich unterhalb dem kegeligen Abschnitt 53, wird in die durch einen Pfeil 104 bezeichnete Richtung extrudiert bzw. fließgepreßt, oder einfach ohne eine Durchmesser-Verringerung vorwärts geführt.

Daher wird das anfänglich den durch L3 bezeichneten Bereich ausbildende Material Vorwärts-Extrudiert, um einen Hohlraum 42 mit erweiterten Bodenbereich auszubilden, der ein Hinterschneidungsprofil aufweist. Der bodenerweiterte Hohlraum 42 weist eine Tiefe L4 auf, die mit der Länge L3 korrespondiert. Er ist im oberen Abschnitt offen und wirkt mit einem zylinderförmigen Loch 43, das mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns ist, zusammen.

Der bodenerweiterte Hohlraum 42 weist eine innere Wandung 55 auf, die leicht schräg vom Lochboden 54 verläuft, so daß der Lochdurchmesser in Aufwärtsrichtung zum Durchmesser d2 der oberen Öffnung verringert ist, welche mit dem zylinderförmigen Loch 43 zusammenwirkt. Der Neigungswinkel der inneren Wandung 55 ist durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und die Beziehung des Durchmessers d2 des Dorns 30 mit dem anfänglichen Durchmesser d1 des Lochs des Werkstücks 50b vor dem Schmieden einstellbar.

Wenn der Abschnitt m2 oberhalb dem kegeligen Abschnitt 53 des Werkstücks 50c unextrudiert bleibt, kann dieser Abschnitt m2 durch den hülsenförmigen Stempel 20 durch Vorabfestlegung des Neigungswinkels &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 auf einen Wert gestaucht werden, der größer ist, als ein freier Extrusions-Bearbeitungsgrenzwert (free extrusion working limit).

Wie in 1, rechts von der Mittellinie C und in 2(c) dargestellt ist, füllt das im Durchmesser verringerte Material des Werkstücks 50c dem Freiraum 40 zwischen der inneren Wandung 52 des Werkstücks 50c und der äußeren Wandung 31 des Dorns 30, wenn sich das Pressen durch den hülsenförmigen Stempel 20 weiter fortsetzt.

Als ein Ergebnis dieser Bearbeitung ist die anfängliche Tiefe L1 des Lochs 51 des Werkstücks 50a vor der Bearbeitung um das Verhältnis der Einschnürung bzw. Kontraktion auf eine Tiefe L2 vergrößert, während ein bodenerweiterter Hohlraum 42 im Werkstück 50c ausgebildet wird. Der Hohlraum 42 weist einen Boden 54 mit dem Durchmesser d1 des Lochs 51 des Werkstücks 50a vor der Bearbeitung und eine Öffnung mit einem Durchmesser d2 des Dorns 30 auf.

Die Dimensionen der Löcher sind in folgender Weise steuerbar:

  • (1) Der Durchmesser des Lochs 43 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns und wird daher durch letzteren gesteuert.
  • (2) Die Länge des Lochs 43 wird durch die Verweilbedingungen bei der Vorwärts-Extrusion durch den hülsenförmigen Stempel 20 gesteuert.
  • (3) Der Durchmesser der oberen Öffnung der Hinterschneidung, das heißt des bodenerweiterten Hohlraums 42 ist im wesentlichen der gleiche, wie der Durchmesser d2 des Dorns 30 und wird daher durch letzteren gesteuert.
  • (4) Der Durchmesser des Bodens des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 enspricht dem Durchmesser d1 des Lochs 51, das vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wird und wird daher durch die vorhergehende Schmiedeformanordnung gesteuert.
  • (5) Die Länge des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 entspricht der Länge L3 des Loch 51, welches vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, wobei sich das Loch 51 vom unteren Ende des kegeligen Abschnitts 53 zum Boden 54 erstreckt und daher durch die vorhergehende Schmiedeformanordnung gesteuert wird.
  • (6) Der Neigungswinkel der inneren Wandung 55 des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist durch den Neigunswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch die Beziehung zwischen dem Durchmesser d2 des Dorns 30 hinsichtlich dem Durchmesser d1 des Lochs 51, welches vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, einstellbar, und daher durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10, die vorhergehende Schmiedeformanordnung und den Dorn 30 steuerbar.

Gemäß Beispiel 1 kann eine Hinterschneidung mit ausgewählten Lochdurchmesser und -tiefe in einem Werkstück 50a aus der ursprünglichen Gestalt des Werkstücks 50a, die vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und den Durchmesser d2 des Dorns 30 derart ausgebildet werden, daß die so gestaltete Hinterschneidung eine innere Wandung mit einem leichten Neigungswinkel aufweist. Dieser Neigungswinkel kann in gewünschter Weise gesteuert werden durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und den Durchmesser d2 des Dorns 30.

Beispiel 2

3 zeigt das Beispiel 2, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung auf einen Einpritzdüsenkörper einer Einspritzvorrichtung eines Benzinmotors angewendet wird. Die Teile, die mit denen aus Beispiel 1 korrespondieren, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Gemäß der Darstellung in 3(a) unterscheidet sich die Schmiedeformanordnung 200 von der Schmiedeformanordnung im Beispiel 1 dadurch, daß ein hülsenförmiger Stempel 220 einen Durchmesser D4 aufweist, der im wesentlichen gleich dem eines Lochs 13 einer Matrize 10 ist und daß der hülsenförmige Stempel 220 eine größere Länge aufweist.

Die Schmiedeformanordnung 200 ist aus einer Matrize 10, einem hülsenförmigen Stempel 220 und einem Dorn 30 zusammengesetzt und enthält ein darin angeordnetes Werkstück 250a. Die Schmiedeformanordnung 200 arbeitet in der folgenden Weise. Gemäß der Darstellung in 3(a) wird ein durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildetes Werkstück 250a in Position in der Schmiedeformanordnung 200 angeordnet. Der Dorn 30 wird dann in ein Loch 251 des Werkstücks 250a eingefügt und das Werkstück 250a wird am oberen Endabschnitt durch den hülsenförmigen Stempel 220 mit Druck beaufschlagt. Dieses Pressen bewirkt, daß das Material des Werkstücks 250a im Abschnitt oberhalb dem kegeligen Abschnitt 253 gestaucht wird. Gleichzeitig wird das Material des Werkstücks 250a in dem Bereich nahe dem kegeligen Abschnitt 253 Vorwärts-Extrudiert, während es durch die Stufe 12 in der Matrize 10 streckgezogen wird.

Das Material des Werkstücks 250a in dem Bereich nahe dem kegeligen Abschnitt 253 fließt, während es radial zur Achse des Werkstücks 250a zusammengedrückt wird, wie ein Pfeil 103 in 2(b) aufzeigt, bis es die äußere Wandung des Dorns 30 derart erreicht, daß der Durchmesser des Werkstücks 250a in diesem Abschnitt mit einer leichten Schräge zu einem Durchmesser d2 verringert ist.

Das Material des Werkstücks 250a in einem durch L3 bezeichneten Abschnitt unterhalb des kegeligen Abschnitts 253 wird einfach vorwärts gerichtet extrudiert, ohne daß eine Durchmesserverringerung auftritt. Daher wird das Material, das anfänglich den mit L3 bezeichneten Abschnitt ausbildet, Vorwärts-Extrudiert, um einen bodenerweiterten Hohlraum 42 mit einem Hinterschneidungsprofil auszubilden und wobei der bodenerweiterte Hohlraum 42 eine Tiefe L4 aufweist, die L3 entspricht. Der bodenerweiterte Hohlraum 42 ist im oberen Abschnitt offen und wirkt mit einem zylinderförmigen Loch 43 zusammen, das mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns ist. Der bodenerweiterte Hohlraum 42 weist eine innere Wandung 255 auf, die leicht schräg vom Lochboden 254 derart verläuft, daß der Lochdurchmesser in Aufwärtsrichtung zum Durchmesser d2 der oberen Öffnung verringert wird, welche mit dem zylinderförmigen Loch 43 zusammenwirkt. Der Neigungswinkel der inneren Wandung 255 wird durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch das Verhältnis des Durchmessers d2 des Dorns 30 bezüglich dem anfänglichen Durchmesser d1 des Lochs 251 des Werkstücks 250a vor dem Schmieden einstellbar.

Wie in 3(b) dargestellt ist, wird das Material des Werkstücks 250a, wenn das Fließpressen durch den hülsenförmigen Stempel 220 derart weiter fortgesetzt wird, daß der hülsenförmige Stempel 220 abwärts bewegt wird, um in das Loch 13 der Matrize 10 einzudringen, in einem Bereich nahe dem kegelförmigen Abschnitt 253 im Werkstück 250a vollständig durch die Stufe 12 in der Matrize 10 abgestreckt und das Werkstück 250c in das Loch 13 unterhalb der Stufe 12 eingepreßt, um den Fließpreßvorgang zu vervollständigen. Dies beseitigt den kegelförmigen Abschnitt 253 und der kreisförmige, säulenartige obere Abschnitt des Werkstücks 250c weist einen Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser D3 ist, um ein Werkstück 250c gemäß der Darstellung in 3(c) zu erzeugen.

Die Dimensionen der Löcher sind in folgender Weise steuerbar:

  • (1) Der Durchmesser des Lochs 43 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns und kann daher durch letzteren gesteuert werden.
  • (2) Der Durchmesser der oberen Öffnung des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns 43 und kann daher durch letzteren gesteuert werden. '
  • (3) Der Durchmesser des Bodens des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 entspricht dem Durchmesser d1 des Lochs 251, das vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, und wird daher durch die vorhergehende Schmiedeformanordnung gesteuert.
  • (4) Die Länge des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 entspricht der Länge L3 des Lochs 251, das vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, wobei sich das Loch 251 vom unteren Ende des kegeligen Abschnitts 253 zum Boden 254 erstreckt und daher durch die vorhergehende Schmiedeformanordnung gesteuert wird.
  • (5) Der Neigungswinkel der inneren Wandung 255 des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch das Verhältnis des Durchmessers d2 des Dorns 30 hinsichtlich den Durchmesser d1 des Lochs 251, das vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, einstellbar, und daher durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10, die vorangegangene, Schmiedeformanordnung und den Dorn 30 steuerbar.

Entsprechend Beispiel 2 kann wie in Beispiel 1 eine Hinterschneidung mit ausgewählten Lochdurchmesser und – tiefe in einem Werkstück 250a durch eine anfängliche Gestaltung des Werkstücks 250a, welches vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, über den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10, und durch den Durchmesser d2 des Dorns 30 derart ausgebildet werden, daß die so gestaltete Hinterschneidung eine innere Wandung mit einem leichten Neigungswinkel aufweist. Dieser Neigungswinkel kann in gewünschter Weise durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch den Durchmesser d2 des Dorns 30 gesteuert werden.

Beispiel 2 ist also vorteilhaft dahingehend, daß der kegelige Abschnitt 253 von der äußeren Wandung während dem Bearbeitungsschritt entfernt wird, wodurch kein zusätzli- cher Trennschritt notwendig ist, um den kegeligen Abschnitt 253 nach der Bearbeitung zu entfernen, wenn ein Einspritzdüsenkörper hergestellt werden soll, der keinen kegeligen Abschnitt an seiner äußeren Wandung aufweist.

Beispiel 3

4 zeigt das Beispiel 3, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung an einem Einspritzdüsenkörper einer Einspritzvorrichtung eines Benzinmotors angewendet wird. Die Elemente, die mit denen des Beispiels 1 korrespondieren, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Wie in 4(a) gezeigt ist, unterscheidet sich eine Schmiedeformanordnung 300 von der Schmiedeformanordnung im Beispiel 1 dadurch, daß der hülsenförmige Stempel 320 eine größere Länge aufweist.

Eine Schmiedeformanordnung 300 ist aus einer Matrize 10, einem hülsenförmigen Stempel 320 und einem Dorn 30 zusammengesetzt und enthält ein darin angeordnetes Werkstück 350a. Die Schmiedeformanordnung 300 arbeitet in folgender Weise. Gemäß der Darstellung in 4(a) wird ein durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildetes Werkstück 350a in Position in der Schmiedeformanordnung 300 angeordnet. Der Dorn 30 wird dann in ein Loch 351 des Werkstücks 350a eingefügt und das Werkstück 350a an seinem oberen Endbereich durch den hülsenförmigen Stempel 320 mit Druck beaufschlagt. Dieser Preßdruck bewirkt, daß das Material des Werkstücks 350a in einem Abschnitt oberhalb dem kegeligen Abschnitt 353 gestaucht wird. Gleichzeitig wird das Material des Werkstücks 350a im Abschnitt nahe dem kegeligen Abschnitt 353 Vorwärts-Extrudiert, während es durch die Stufe 12 der Matrize 10 zusammengedrückt wird.

Das Material des Werkstücks 350a im Abschnitt nahe dem kegeligen Abschnitt 353 fließt, während es radial zur Achse des Werkstücks 350a zusammengedrückt wird, bis es die äußere Wandung des Dorns 30 derart erreicht, daß der Durchmesser des Werkstücks 350a in diesem Bereich mit einer leichten Neigung zu einem Durchmesser d2 verringert ist.

Das Material des Werkstücks 350a in einem durch L3 bezeichneten Abschnitt unterhalb dem kegeligen Abschnitt 353, wird ohne eine Durchmesserverringerung Vorwärts-Extrudiert. Daher wird das Material, welches anfänglich den mit L3 bezeichneten Abschnitt ausbildet, einfach vorwärts gerichtet stranggepreßt, um einen bodenerweiterten Hohlraum 42 mit einem Hinterschneidungsprofil auszubilden, wobei der bodenerweiterte Hohlraum 42 eine Tiefe L4 aufweist, die der Länge L3 entspricht. Der bodenerweiterte Hohlraum 42 ist im oberen Bereich offen und wirkt mit einem zylinderförmigen Loch 43 zusammen, das mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns ist. Der bodenerweiterte Hohlraum 42 weist eine innere Wandung 355 auf, die leicht geneigt vom Lochboden 354 ist, so daß der Lochdurchmesser in Aufwärtsrichtung zum Durchmesser d2 der oberen Öffnung verringert wird, welche mit dem zylinderförmigen Loch 43 zusammenwirkt. Der Neigungswinkel der inneren Wandung 355 ist durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch die Beziehung zwischen dem Durchmesser d2 des Dorns 30 hinsichtlich dem anfänglichen Durchmesser d1 des Lochs 351 des Werkstücks 350a vor dem Schmieden einstellbar.

Wie in 4(b) gezeigt ist, setzt sich das Fließpressen durch den hülsenförmigen Stempel 320 weiter fort, bis das Material des Werkstücks 350c im Abschnitt nahe dem kegeligen Abschnitt 353 des Werkstücks 350a so dünn wie möglich wird. Anschließend ist das Fließpressen beendet, um ein minimales Ausmaß an Material des Werkstücks 350c unverarbeitet nahe dem kegeligen Abschnitt 353 zu belassen. Dies erzeugt ein Werkstück 350c gemäß 4(c), bei dem der kegelige Abschnitt 353 teilweise unentfernt verbleibt.

Der verbliebene kegelige Abschnitt 353 in diesem Kaltschmiedeschritt wird den nächsten Schritt durch Schneiden oder ähnliches entfernt, um ein Werkstück 350d gemäß 4(d) zu erzeugen.

Die Dimensionen der Löcher sind wie folgt steuerbar:

  • (1) Der Durchmesser des Lochs 43 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns und wird daher durch letzteren gesteuert.
  • (2) Der Durchmesser der oberen Öffnung des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns 30 und wird daher durch letzteren gesteuert.
  • (3) Der Durchmesser des Bodens des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohraums 42 entspricht dem Durchmesser d1 des Lochs 351, das vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde und wird daher durch die vorangehende Schmiedeformanordnung gesteuert.
  • (4) Die Länge des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 entspricht der Länge L3 des Lochs 351, welches vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, wobei sich das Loch 351 vom unteren Ende des kegeligen Abschnitts 353 zum Boden 354 erstreckt und daher durch die vorangegangene Schmiedeformanordnung gesteuert wird.
  • (5) Der Neigungswinkel der inneren Wandung 355 des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch das Verhältnis des Durchmesser d2 des Dorns 30 zum Durchmesser d1 des Lochs 351, welches vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, einstellbar, und wird daher durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10, die vorangegangene Schmiedeformanordnung und den Dorn 30 gesteuert.

Gemäß Beispiel 3 kann wie im Beispiel 1 eine Hinterschneidung mit vorbestimmten Lochdurchmesser und -tiefe in einem Werkstück 250a durch eine anfängliche Gestaltung des Werkstücks 250a, welches vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wird, durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12 der Matrize 10 und durch den Durchmesser d2 des Dorns 30 derart ausgebildet werden, daß die so gestaltete Hinterschneidung eine innere Wandung mit einem leichten Neigungswinkel aufweist. Dieser Neigungswinkel kann in gewünschter Weise durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 12, der Matrize 10 und durch den Durchmesser d2 des Dorns 30 gesteuert werden.

Beispiel 3 ist auch vorteilhaft dahingehend, daß ein minimales Ausmaß an Material des Werkstücks 350c unentfernt nahe dem kegeligen Abschnitt 353 nach Beendigung des Fließpreßschritts verbleibt, wodurch der Materialabfall minimiert werden kann, um das Abfallmaterial des Werkstücks 350a zu reduzieren, wenn ein Einspritzdüsenkörper ohne kegeligen Abschnitt an seiner äußeren Wandung hergestellt wird.

Obwohl die vorangegangenen Beispiele 1 bis 3 in beispielhafter Weise das Verfahren zum Herstellen eines Einspritzdüsenkörpers für eine Einspritzvorrichtung eines Benzinmotors aufzeigen, kann die vorliegende Erfindung auch vorteilhaft zum Herstellen eines Kugelgelenkgehäuses für ein Automobil, ein monolytisches Differentialgehäuses für die Antriebswelle eines Automobils und andere zylindrische Teile mit einer Hinterschneidung angewendet werden.

Beispiel 4

Die 5 bis 7 zeigen das Beispiel 4, in dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung an einem Körper einer Einspritzdüse für einen Dieselmotor angewendet wird. Im Beispiel 4 wird eine Hinterschneidung mit einem großen Neigungswinkel an der inneren Wand gemäß 5 durch zwei Schritte ausgebildet. In den 5 bis 7 sind die Teile, die mit denen aus Beispiel 1 korrespondieren, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die 6(a) bis 6(c) zeigen den ersten Schritt, in dem ein Werkstück 450a durch eine Schmiedeformanordnung 400 bearbeitet wird. Wie in 6(a) aufgezeigt ist, setzt sich die Schmiedeformanordnung 400 aus einer Matrize 410, einem hülsenförmigen Stempel 420 und einem Dorn 30 zusammen und enthält ein darin angeordnetes Werkstück 450a. Die Schmiedeformanordnung 400 unterscheidet sich von der Schmiedeformanordnung aus Beispiel 1 dadurch, daß der hülsenförmige Stempel 420 einen Durchmesser D4' aufweist, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Lochs 13 der Matrize 410 ist, daß der hülsenförmige Stempel 420 eine größere Länge aufweist, daß der Dorn 30 einen noch geringeren Durchmesser d2 hinsichtlich dem Durchmesser d1 des Lochs 451 des Werkstücks 451a aufweist, und daß die Matrize 410 Durchmesser D3 und D4 mit einem geringen Unterschied aufweist. Beispiel 4 unterscheidet sich also von Beispiel 1 dadurch, daß das Werkstück 450a eine derartige Gestalt aufweist, daß der äußere Durchmesser D5 der Spitze des Werkstücks 450a geringer ist, als der innere Durchmesser D4' des Lochs 13 der Matrize 410.

Die Schmiedeformanordnung 400 arbeitet in der folgenden Weise.

Gemäß der Darstellung in 6(a) wird ein vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildetes Werkstück 450a in Position in der Schmiedeformanordnung 400 angeordnet. Der Dorn 30 wird dann in ein Loch 451 des Werkstücks 450a eingefügt und das Werkstück 450a am oberen Endbereich durch den hülsenförmigen Stempel 420 mit Druck beaufschlagt. Dieses Fließpressen bewirkt, daß das Material des Werkstücks 450a in einem Bereich oberhalb dem kegeligen Abschnitt 453 an der Stufe 412 der Matrize 410 abgestreckt wird.

Das Material des Werkstücks 450a in einem Bereich nahe dem kegeligen Abschnitt 453 fließ, während es radial zur Achse des Werkstücks 450a zusammengedrückt wird, bis es die äußere Wandung des Dorns 30 derart erreicht, daß der Durchmesser des Werkstücks 450a in diesem Bereich mit einer geringen Neigung zu einem Durchmesser d2 verringert ist.

Das Material des Werkstücks 450a in einem durch L3 bezeichneten Bereich unterhalb dem kegeligen Abschnitt 453 wird ohne eine Verringerung im Durchmesser vorwärtsbewegt. Daher wird das anfänglich den mit L3 bezeichneten Bereich ausbildende Material einfach Vorwärts-Extrudiert, um einen bodenerweiterten Hohlraum mit einem Hinterschneidungsprofil auszubilden. Anders als im Beispiel 1, in dem der bodenerweiterte Hohlraum die gleiche Länge vor und nach der Bearbeitung aufweist, hat das Werkstück 450a des Beispiels 4 einen verringerten Durchmesser d2 nach der Bearbeitung, welcher geringer ist, als der anfängliche Lochdurchmesser d1 des Werkstücks 450a, so daß das Werkstück 450a jeweils die Längen L3 und L3' des bodenerweiterten Hohlraums 42 vor und nach der Bearbeitung aufweist, wobei das Verhältnis L3 < L3' ist.

Gemäß der Darstellung in 6(b) setzt sich das Pressen durch den hülsenförmigen Stempel 420 durch eine Abwärtsbewegung des hülsenförmigen Stempels 420 weiter fort, bis er in das Loch 13 der Matrize 410 eingefügt ist. Während diesem Verfahren wird das Material des Werkstücks 450a in einem Bereich nahe dem kegeligen Abschnitt 453 des Werkstücks 450a an der Schulter 412 der Matrize 410 abgestreckt. Das Fließpressen ist beendet, wenn das Werkstück 450a in das Loch 13 unterhalb der Stufe 412 gepreßt ist. Dieses Verfahren erzeugt ein Werkstück 450b gemäß 6(c).

Die 7(a) bis 7(c) zeigen den zweiten Schritt, in dem das im ersten Schritt erzeugte Werkstück 450b in einer Schmiedeformanordnung 500 weiterbearbeitet wird. Gemäß der Darstellung in 7(a) setzt sich die Schmiedeformanordnung 500 aus einer Matrize 510, einem hülsenförmigen Stempel 520 und einem Dorn 30 zusammen und enthält das darin angeordnete Werkstück 450b. Die Schmiedeformanordnung 500 unterscheidet sich von der aus Beispiel 1 dadurch, daß die Matrize 510 Durchmesser D3' und D5 aufweist, welche etwas unterschiedlich sind und der hülsenförmige Stempel 520 weist einen Durchmesser D3' auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Lochs der Matrize 510 ist. Die im zweiten Schritt verwendete Schmiedeformanordnung 500 weist den Durchmesser D3' der Matrize 510 auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser D4' des Lochs 13 der Matrize 410 der im ersten Schritt verwendeten Schmiedeformanordnung 400 ist, und weist einen Neigungswinkel &agr; der Stufe 512 der Matrize 510 auf, der gleich dem Neigungswinkel &agr; der Stufe 412 der Matrize 410 ist.

Die Schmiedeformanordnung 500 arbeitet in folgender Weise.

Gemäß der Darstellung in 7(a) wird das vorab durch die Schmiedeformanordnung 400 im ersten Schritt ausgebildete Werkstück 450b mit einem hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraum in Position in der Schmiedeformanordnung 500 angeordnet. Der Dorn 30 wird dann in ein Loch 43 des Werkstücks 450b eingefügt und das Werkstück 450b in seinem oberen Endbereich durch den hülsenförmigen Stempel 520 mit Druck beaufschlagt. Dies bewirkt wie im ersten Schritt ein Fließpressen des Materials des Werkstücks 450b in einem Bereich oberhalb dem kegeligen Abschnitt 553, der an der Stufe 512 der Matrize 510 abgestreckt wird. Das Material des Werkstücks 450b im Bereich nahe dem kegeligen Abschnitt 553 fließt, während es radial zur Achse des Werkstücks 450b zusammengedrückt wird, bis es die äußere Wandung des Dorns 30 erreicht. In diesem Zustand gemäß 7(b) weist der bodenerweiterte Hohlraum 42 in einem Bereich oberhalb dem kegeligen Abschnitt 553 eine vergrößerte Neigung der inneren Wandung 455 auf und einen verringerten Durchmesser d2 hinsichtlich dem vor dem zweiten Schritt. Das Material des Werkstücks 450b in einem mit L53 bezeichneten Bereich unterhalb dem kegeligen Abschnitt 353 wird einfach ohne eine Verringerung im Durchmesser vorwärts bewegt.

Im zweiten Schritt wird das Material, welches anfänglich den mit L53 vor dem ersten Schritt bezeichneten Bereich ausbildet, einfach Vorwärts-Extrudiert, um einen bodenerweiterten Hohlraum 42 in Gestalt einer Hinterschneidung auszubilden, in dem das durch die Schmiedeformanordnung 400 im ersten Schritt ausgebildete Loch 43 in seinem Durchmesser zu d2 über einen Teil der Länge L3' in einem geneigten Abschnitt verringert wird, der den bodenerweiterten Hohlraum 42 und das Loch 43 oberhalb dem kegeligen Abschnitt 553 des Werkstücks 450b verbindet. Dies erzeugt ein Werkstück 450c mit einem bodenerweiterten Hohlraum 42 mit einer Länge L53 und einem großen Neigungswinkel an der inneren Wandung 455.

Die Abmessungen der Löcher sind in der folgenden Weise steuerbar.

  • (1) Der Durchmesser des Lochs 43 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns und daher durch letzteren steuerbar.
  • (2) Der Durchmesser der oberen Öffnung des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser d2 des Dorns 30 und daher durch letzteren steuerbar.
  • (3) Der Durchmesser des Bodens des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 entspricht dem Durchmesser d1 des Lochs 451, das vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde und ist daher durch die vorhergehende Schmiedeformanordnung steuerbar.
  • (4) Die Länge des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 entspricht der Länge L53 des Lochs 451, welches vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, wobei das Loch 451 vom unteren Ende des kegeligen Abschnitts 453 zum Boden 455 erstreckt und daher durch die vorhergehende Schmiedeformanordnung gesteuert wird.
  • (5) Der Neigungswinkel der inneren Wandung 455 des hinterschnittenen, bodenerweiterten Hohlraums 42 ist durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 412 der Matrize 410 oder der Stufe 512 der Matrize 510, das Bearbeitungsverhältnis der Schmiedeformanordnung 400 und durch das Verhältnis des Durchmessers d2 des Dorns 30 zum Durchmesser d1 des Lochs 451, welches vorab durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, einstellbar, und daher durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 412 oder 512, das Bearbeitungsverhältnis in der Schmiedeformanordnung 400, die vorangegangene Schmiedeformanordnung und den Dorn 30 steuerbar. Unter dem "Bearbeitungsverhältnis der Schmiedeformanordnung 400'' versteht man das Ausmaß, mit dem das Werkstück 450 durch die Schmiedeformanordnung 400 bearbeitet wird und es wird durch den Unterschied zwischen dem inneren Durchmesser D3' der Matrize 410 und dem Durchmesser D4' bestimmt.

Entsprechend Beispiel 4 kann eine Hinterschneidung mit gewünschten Lochdurchmesser und -tiefe im Werkstück 450a aus der anfänglichen Gestalt des Werkstücks 450a, welches durch eine andere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, durch den Neigungswinkel &agr; der Stufe 412 der Matrize 410 oder der Stufe 512 der Matrize 510, das Bearbeitungsverhältnis in der Schmiedeformanordnung 400 und dem Durchmesser d2 des Dorns 30 ausgebildet werden. Da das Werkstück 450a in zwei separaten Schritten bearbeitet wird, weist die hinterschnittene, innere Wandung einen vergrößerten Neigungswinkel auf. Der Neigungswinkel ist durch die Gestalt des Werkstücks 450a, welches vorab durch eine weitere Schmiedeformanordnung ausgebildet wurde, durch das Bearbeitungsverhältnis in der Schmiedeformanordnung 400, den Neigungswinkel &agr; in der Stufe 412 der Matrize 410 oder der Stufe 512 der Matrize 510 und durch den Durchmesser d2 des Dorns 30 steuerbar.

Beispiel 4 ermöglicht die Ausbildung einer großen Hinterschneidung als Kraftstoffsenke, wenn ein Werkstück äußere Durchmesser D4' und D5 mit geringen Unterschieden aufweist, wie zum Beispiel ein Körper einer Einspritzdüse eines Dieselmotors gemäß 5, obwohl es im Beispiel 1 schwierig ist, eine hinreichende Verringerung des inneren Durchmessers zu schaffen, da eine Bearbeitung in einem Schritt nur ein geringes Verarbeitungsverhältnis durch Vorwärts-Extrusion ermöglicht.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung verwendet ein zylinderförmiges Werkstück mit einem Boden und einem größeren Durchmesser als der eines Dorns, so daß das Werkstück, wenn es aus einem schwer zu bearbeitendem Material hergestellt ist, leicht als Rohling herstellbar ist, um die Produktionskosten für die Verfahrensschritte vor der Extrusion zu verringern.

Ein Stempel wird gegen das obere Ende eines zylinderförmigen Werkstücks mit einem Boden gepreßt, um eine Vorwärts-Extrusion des bodenseitigen Bereichs des Werkstücks in einem Bereich oberhalb der Stufe in der Matrize bezüglich der Extrusionsrichtung zu bewirken, wodurch eine Stauchung des öffnungsseitigen Bereichs des Werkstücks in einem Bereich hinter der Stufe der Matrize bezüglich der Extrusionsrichtung derart bewirkt wird, daß eine Hinterschneidung leicht ausformbar ist.

Der gestufte Bereich im Werkstück wird durch die Stufe in der Matrize derart gestaucht, daß ein einfacher Hohl-Extrusions-Vorgang einen bodenerweiterten Hohlraum am Boden des zylinderförmigen Teils bilden kann, um eine Hinterschneidung mit teilweiser Verringerung des inneren Durchmessers des öffnungsseitigen Bereichs des Zylinders auszubilden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen eines Teils mit einer Hinterschneidung, mit den Schritten:

    a) Bereitstellen eines zylinderförmigen Werkstücks (50a; 250a; 350a; 450a) mit einem Loch (51; 251; 351; 451), das einen Boden (54; 254; 354; 454) und einem Innendurchmesser (d1) hat, der größer als der Durchmesser (d2) eines Dorns (30) und nahezu gleich dem Durchmesser (d1) der Hinterschneidung ist, und das einen kegeligen Abschnitt (53; 253; 353; 453) an einer äußeren Wandung aufweist, so daß das Werkstück (50a; 250a; 350a; 450a) in einem bodenseitigen Bereich einen geringeren Außendurchmesser (D4; D5) aufweist, als in einem öffnungsseitigen Bereich (D3);

    b) Anordnen des Werkstücks (50a; 250a; 350a; 450a) in einer ersten Matrize (10; 410) mit einer ersten Stufe (12; 412) an der inneren Wandung; und

    dadurch gekennzeichnet, daß

    c) ein Stempel (20; 220; 320; 420) gegen das öffnungsseitige Ende des Werkstücks (50a; 250a; 350a; 450a) gepreßt wird, um eine derartige Extrusion zu bewirken, daß das Werkstück (50a; 250a; 350a; 450a) durch die erste Stufe (12; 412) in der ersten Matrize (10; 410) gepreßt wird, um die Hinterschneidung auszubilden, während ein innerer Durchmesser (d2) des zylinderförmigen Werkstücks (50a; 250a; 350a; 450a) in einem Bereich oberhalb dem Durchmesser (d1) der Hinterschneidung durch den in das zylinderförmige Werkstück (50a; 250a; 350a; 450a) eingefügten Dorn (30) definiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Schritte a) bis c) erzeugtes Werkstück (450b) in eine zweite Matrize (510) eingefügt wird, die eine zweite Stufe (512) an einer inneren Wandung aufweist, wobei die zweite Stufe (512) im Durchmesser geringer als die erste Stufe (412) ist, und ferner eine Vorwärts-Extrudier-Phase des Werkstücks (450b) in einem bodenseitigen Bereich bezüglich der zweiten Stufe (512) der zweiten Matrize (510) enthält, während ein Stauchen des Werkstücks (450b) in einem öffnungsseitigen Bereich bezüglich der zweiten Stufe (512) der zweiten Matrize (510) auftritt, wodurch aus der ersten Hinterschneidung eine zweite Hinterschneidung derart ausgebildet wird, daß die zweite Hinterschneidung zumindest in einem Bereich einen größeren Neigungswinkel aufweist, als die erste Hinterschneidung.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (30) vor Beginn der Extrusion derart in das zylinderförmige Werkstück (50a; 250a; 350a; 450a; 450b) mit Boden (54; 254; 354; 454) eingefügt wird, daß ein Führungsende des Dorns (30) bezüglich des kegeligen Abschnitts (53; 253; 353) des Werkstücks (50a; 250a; 350a; 450a; 450b) in einem bodenseitigen Bereich des Werkstücks (50a; 250a; 350a; 450a; 450b) positioniert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (30) beim Pressen vom Boden (54; 254; 354; 454) des Lochs (51; 251; 351; 451) beabstandet ist.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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