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    • 专利摘要:
    Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an einer Fläche eines Werkstücks, der von der Fläche des Werkstücks hervorsteht, mit einem Formelement, das zumindest teilweise durch die Öffnung gedrückt wird, um den Kragenabschnitt zu bilden. Ein Fluid mit Fluiddruck wird auf das Formelement aufgebracht, um das Formelement zumindest teilweise durch die Öffnung zu drücken, und das Werkstück wird im Bereich der Öffnung durch das Formelement plastisch verformt, um den Kragenabschnitt zu bilden.
    公开号:DE102004028078A1
    申请号:DE200410028078
    申请日:2004-06-09
    公开日:2006-01-05
    发明作者:Sebastian Ortmann；Jens Unger
    申请人:Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV；
    IPC主号:B21C37-29
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtungzum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung an einer Fläche eines Werkstücks.
    [0002] DieAusbildung eines Kragenabschnitts oder einer sogenannten Aushalsungwird in zahlreichen Industriebereichen eingesetzt, um beispielsweise lösbare Verbindungenmit einseitiger Zugänglichkeit zubefestigen bzw. auszubilden. Auf einen derartigen Kragenabschnittkönnenbeispielsweise Muttern verschweißt oder eingepresst werden,oder es werden in den Kragenabschnitt direkt Gewinde eingeschnitten. Weiterhinkann der Kragenabschnitt als Verbindungsanschluss für aufgeschweißte Rohredienen. Da sich der Kragenabschnitt im wesentlichen senkrecht zu derFlächedes Werkstückserstreckt, kann ein derartiger Kragenabschnitt auch als Versteifungselement dienen.In den meisten Fällensind diese Kragenabschnitte und die zugehörige Öffnung kreisförmig ausgebildet.
    [0003] Einwichtiges Anwendungsgebiet fürderartige Kragenabschnitte oder Aushalsungen sind Hohlprofile oderRohre, um damit günstigereVoraussetzungen fürdie Anbindung eines Fügeteilszu schaffen.
    [0004] Beimsogenannten Kragenziehen wird in das Werkstück ein Vorloch eingebrachtund anschließend miteinem Stempel der Kragen gegen eine gegenüberliegende Matrize gezogen.Das Werkstückmuss dazu im wesentlichen von beiden Seiten frei zugänglich sein.Dieses Verfahren wird beispielsweise bei Blechen angewendet.
    [0005] BeirohrförmigenBauteilen mit Aushalsung oder Kragen, wobei der Kragen von innennach außengezogen wird, erfolgt dies meist durch eine Kugel b, die durch einenStempel c gedrücktwird, wie dies in 5 dargestellt ist. In diesemFall müssen diemehrteiligen Werkzeuge b, c in das Rohrinnere gebracht und genaupositioniert werden. Auf der Außenseitedes Rohres a ist die Haltematrize s anzubringen, um diesen Kragenentsprechend auszubilden. Weiterhin ist in 5 das Rohrvor dem Kragenziehen mit dem Vorloch e und nach dem Kragenziehenmit dem Kragenabschnitt f dargestellt.
    [0006] DiesesVerfahren und diese Vorrichtung eignen sich besonders für relativkurze Rohre mit standardisiertem Rohrdurchmesser. Bei besonderslangen Rohren und/oder bei Rohren mit kleinem Innendurchmesser wirdes schwierig, den Stempel c und die Kugel b entsprechend zu positionieren.Weiterhin ist es notwendig, den Stempel c entsprechend zu führen, sodaß dieserin Abhängigkeitdes Innendurchmessers des Rohres ausgebildet wird. Somit sind für verschiedeneRohrdurchmesser verschiedene Stempel vorzusehen. Diese Nachteileerhöhendie Kosten bei der Herstellung eines entsprechenden Kragenabschnitts.
    [0007] Esist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahrenund eine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Flächeeines Werkstücksanzugeben, wobei der Kragenabschnitt in einfacher und kostengünstigerWeise herzustellen ist.
    [0008] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durchein Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Flächeeines Werkstücks,der von der Flächedes Werkstückshervorsteht, mit einem Formelement, das zumindest teilweise durchdie Öffnunggedrücktwird, um den Kragenabschnitt zu bilden, wobei ein Fluid mit Fluiddruckauf das Formelement aufgebracht wird, um das Formelement zumindestteilweise durch die Öffnungzu drücken,und das Werkstückim Bereich der Öffnung durchdas Formelement plastisch verformt wird um den Kragenabschnitt zubilden.
    [0009] Dadurchkann der Kragenabschnitt an dem Werkstück ausgebildet werden, ohnedaß einStempel auf der Seite des Formelementes entsprechend positioniertwerden muß.Weiterhin kann das Fluid, insbesondere bei Verwendung eines Öls, als Schmiermittelfür dasKragenziehen dienen.
    [0010] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielswird bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Fläche einesWerkstücksein Vorloch im Bereich der auszubildenden Öffnung ausgebildet, eine Strömung des Fluidsdurch das Vorloch positioniert das Formelement an dem Vorloch, undder Fluiddruck auf das positionierte Formelement aufgebracht wird.Dadurch wird auf vorteilhafter Weise das Formelement zuverlässig undautomatisch positioniert, wodurch die Herstellung des Kragenabschnittesstark vereinfacht und kostengünstigwird.
    [0011] Inbevorzugter Weise ist das Vorloch kreisförmig ausgebildet.
    [0012] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielschließtbei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Fläche einesWerkstücksdas Formelement das Vorloch dichtend ab.
    [0013] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielwird dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Flächeeines Werkstücksdas Vorloch durch Entfernen eines Flächenabschnitts des Werkstücks ausgebildet.
    [0014] Inbevorzugter Weise wird eine Sollbruchstelle entlang dieses Flächenabschnittsvor dessen Entfernung ausgebildet, und ein Fluiddruck wirkt auf denFlächenabschnitt,um diesen Flächenabschnitt zuentfernen. Dadurch wird auf vorteilhafter Weise der Flächenabschnittoder Butzen durch den entstehenden Fluiddruck entfernt wobei keinGrat auf der Fluiddruckseite des Werkstückes entsteht.
    [0015] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielwird ein Stempel mit einer Schneidkante gemäß dem Vorloch als Niederhalterin Kontakt mit der Flächedes Werkstücksgebracht, und ein Fluiddruck wirkt auf den Flächenabschnitt, um diesen Flächenabschnittzu entfernen. Durch den Stempel als Niederhalter werden Verformungendes Werkstückesim bereich des Vorlochs verhindert, so daß das Kragenziehen unter wiederholbarenund stabilen Bedingungen erfolgen kann.
    [0016] Inbevorzugter Weise wird der entfernte Flächenabschnitt durch eine Strömung desFluides aus dem Bereich des Vorloches transportiert. Dadurch wirdauf vorteilhafter Weise der Flächenabschnitt oderButzen durch den entstehenden Fluidstrom automatisch und zuverlässig ausdem Arbeitsbereich des Kragenziehens entfernt.
    [0017] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielwird der Kragenabschnitt in die gleiche Richtung von der Fläche desWerkstücksweg ausgebildet wird wie der entfernte Flächenabschnitt durch eine Strömung desFluides aus dem Bereich des Vorloches weg transportiert.
    [0018] Inbevorzugter Weise ist das Werkstückein Hohlprofil, insbesondere ist das Werkstück rohrförmig ausgebildet.
    [0019] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielwird bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Fläche einesWerkstücksder Fluiddruck auf einen Innenraum des Werkstücks aufgebracht.
    [0020] Inbevorzugter Weise ist das Werkstückzumindest im Bereich der Öffnungaus Metall gebildet. Gemäß eineralternativen Ausführungist das Werkstückzumindest im Bereich der Öffnungaus einem Kunststoff gebildet.
    [0021] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielist das Formelement kugelförmigausgebildet. In bevorzugter Weise ist die Öffnung im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet.
    [0022] Weiterhinwird die genannte Aufgabe gelöst durcheine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts um eine Öffnung aneiner Flächeeines Werkstücks,der von der Flächedes Werkstückshervorsteht, insbesondere zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens,mit einem Formelement und einer Fluiddruckeinrichtung um ein Fluidmit Fluiddruck auf das Formelement aufzubringen, um das Formelementzumindest teilweise durch die Öffnungzu drücken,und das Werkstückim Bereich der Öffnung durchdas Formelement plastisch zu verformen um den Kragenabschnitt zubilden.
    [0023] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielist bei der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts umeine Öffnungan einer Flächeeines Werkstücksein Vorloch im Bereich der auszubildenden Öffnung vorgesehen und ein Strömungskanalfür dasFluid ist durch das Vorloch vorgesehen, um das Formelement durchdie Strömungdes Fluids an dem Vorloch zu positionieren.
    [0024] Inbevorzugter Weise ist eine Vorlocheinrichtung zum Ausbilden desVorlochs vorgesehen.
    [0025] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielist der Strömungskanalin der Vorlocheinrichtung vorgesehen.
    [0026] Inbevorzugter Weise weist die Vorlocheinrichtung eine Haltematrizeauf, die an der Flächedes Werkstücksim Bereich des Vorloches positionierbar ist, zum Aufnehmen des plastischverformten Kragenabschnittes.
    [0027] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispiellagert die Haltematrize einen Stempel zur Ausbildung des Vorlochsbewegbar.
    [0028] Inbevorzugter Weise ist der Stempel zum Entfernen eines Flächenabschnittsdes Werkstücks zurAusbildung des Vorlochs vorgesehen.
    [0029] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielist der Stempel ein Lochstempel.
    [0030] Gemäß einemweiteren bevorzugten Ausführungsbeispielist der Stempel zum Ausbilden einer Sollbruchstelle entlang diesesFlächenabschnitts vorgesehen.
    [0031] Gemäß einemweiteren bevorzugten Ausführungsbeispielist der Stempel ein Schneidstempel mit einer Schneidkante.
    [0032] Inbevorzugter Weise weist der Schneidstempel einen Fluidkanal auf,der sich von der Schneidkante ausgehend durch den Schneidstempel erstreckt.
    [0033] Inbevorzugter Weise ist wobei die Vorlocheinrichtung zum Ausbildeneines kreisförmigenVorlochs vorgesehen.
    [0034] Gemäß einemweiteren bevorzugten Ausführungsbeispielist eine Haltematrize an der Flächedes Werkstücksim Bereich des Vorloches positionierbar, zum Aufnehmen des plastischverformten Kragenabschnittes, und der Strömungskanal sich durch die Haltematrizeerstreckt.
    [0035] Inbevorzugter Weise weist das Formelement eine Oberfläche auf,um das Vorloch dichtend abzuschließen.
    [0036] Inbevorzugter Weise ist die Fluiddruckeinrichtung mit einem Innenraumdes Werkstücksverbunden.
    [0037] Inbevorzugter Weise ist das Formelement kugelförmig ausgebildet.
    [0038] Nachfolgendwird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mitden beigefügtenZeichnungen näherbeschrieben und erläutert.In den Zeichnungen zeigen:
    [0039] 1 eineschematische Schnittdarstellung bezüglich eines ersten Ausführungsbeispielsdes Verfahrens und der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnittsum eine Öffnungan einer Fläche einesWerkstücks,
    [0040] 2 eineschematische Schnittdarstellung bezüglich einem zweiten Ausführungsbeispieldes Verfahrens und der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnittsum eine Öffnungan einer Fläche einesWerkstücks,
    [0041] 3 einenVerteilerbalken aus der Sanitärindustrie,wobei eine Aushalsung mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß dem erstenbzw. zweiten Ausführungsbeispielhergestellt ist,
    [0042] 4 denDruckverlauf des Fluides bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnittsum eine Öffnungan einer Flächeeines Werkstücks;
    [0043] 5 eineherkömmlicheVorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts an einem Rohr sowieein entsprechendes Rohr vor und nach der Ausbildung des Kragenabschnitts.
    [0044] 1 zeigtein erstes Ausführungsbeispiel desVerfahrens und der Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 umeine Öffnung 2 aneiner Fläche 3a einesWerkstücks 3.Wie in 1 dargestellt, ist das Werkstück ein Rohr 3, wobeider Kragenabschnitt 1 an der Außenfläche 3a auszubilden ist.Der Kragenabschnitt 3a erstreckt sich im Wesentlichen senkrechtzu der Fläche 3a desRohrs 3, und ist kreisförmigausgebildet. In der 1 ist die Abfolge des Verfahrensdargestellt. Die drei Vorlocheinrichtungen 10, wie in der 1 dargestellt,repräsentierendrei Phasen des Herstellungsverfah rens des Kragenabschnitts, wobeidas konkrete Ausführungsbeispieleine Vorlocheinrichtung aufweist.
    [0045] DieVorlocheinrichtung 10 weist einen Stempel 13a auf,der in einer Haltematrize 12 bewegbar gelagert ist. DerStempel 13a ist im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 3a desRohrs 3, d.h. im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachsedes Rohrs 3 bewegbar. An dem vorderen Ende des Stempels 13a istein Schneidkopf angebracht, um eine Sollbruchstelle 7a aufder Fläche 3a desRohres 3 auszubilden. Diese Sollbruchstelle ist im Wesentlichenkreisförmigausgebildet und definiert einen Flächenabschnitt 7, derzu entfernen ist, um ein Vorloch 6 in der Fläche 3a desRohres 3 auszubilden.
    [0046] Weiterhinist ein Formelement 4 vorgesehen, um den Kragenabschnittin Verbindung mit der Haltematrize 12 auszubilden. DiesesFormelement ist als Kugel 4 ausgebildet. Diese Kugel 4 hateinen vorgegebenen Außendurchmesser.Die Haltematrize 12 weist einen entsprechenden Innendurchmesserauf, wobei der Kragenabschnitt 1 zwischen der Kugel 4 undder Matrize 12 entsprechend dem Außendurchmesser der Kugel unddem Innendurchmesser der Matrize gezogen wird, wenn die Kugel 4 indie Matrize 12 gedrücktwird, wie dies nachfolgend noch im Detail erläutert wird.
    [0047] DerDurchmesser des Vorloches 6 ist sehr viel kleiner als derDurchmesser der Kugel 4 oder des Kragenabschnitts 1.
    [0048] DerInnenraum 8 des Rohres 3 ist mit einer (nichtgezeigten) Fluiddruckeinrichtung verbunden. Diese Fluiddruckeinrichtungdient dazu, ein Fluid 5 unter Druck dem Innenraum 8 desRohres 3 zuzuführen.Dazu weist die genannte Fluiddruckvorrichtung eine Fluiddruckquellein Form einer Druckpumpe, eine Steuereinrichtung zur Steuerung desFluiddrucks sowie entsprechende Leitungen und Ventile auf.
    [0049] Nachfolgendwird die Funktion der in 1 dargestellten Vorrichtungund das Verfahren zum Ausbilden des Kragenabschnitts 1 erläutert. Zunächst wirddas Rohr 3 als ein Halbzeug in einer Halterung (nicht gezeigt)fixiert und das Formelement, d.h. die Kugel 4, wird inden Innenraum 8 des Rohres 3 eingelegt. Bei diesemVerfahren ist die Position der Kugel 4 in dem Innenraum 8 zuBeginn des Prozesses nicht von Bedeutung.
    [0050] Anschließend wirddurch den Stempel 13a die Sollbruchstelle 7a aufder Fläche 3a desRohres 3 ausgebildet. Diese Sollbruchstelle definiert denFlächenabschnitt 7 zurAusbildung des Vorloches 6. Nachdem die Sollbruchstelle 7a ausgebildetworden ist, wird das Fluid 5 unter Druck (durch die Fluiddruckeinrichtung)dem Innenraum 8 des Rohres zugeführt, wobei dieser hydrostatischeFluiddruck derart gewähltwird, daß derFlächenabschnitt 7 (d.h.der Butzen) nach außenhin entfernt wird, wie dies in der mittleren Darstellung der 1 zusehen ist. Dabei ist der Stempel 13a zurückgezogenund es wird ein Strömungskanal 9 freigegeben,durch den das unter Druck stehende Fluid abströmen kann.
    [0051] Durchdas so gebildete Vorloch 6 entsteht somit eine Leckagein dem Rohr 3, und das Fluid 5 strömt über dasVorloch 6 durch den Strömungskanal 9 ab,wobei in dem Rohr 3 ein Sog entsteht, der die Kugel 4 inden Bereich der Öffnung(Vorloch 6) bewegt.
    [0052] Wenndie Kugel 4 an der Öffnung(Vorloch 6) anliegt, wird ein weiteres Entweichen des Fluides 5 verhindert,und es baut sich erneut hydrostatischer Druck auf. Während diesesVorgangs wird kontinuierlich hydraulisches Fluid durch die Fluiddruckeinrichtungnachgefördert.Im Innenraum 8 des Rohres 3 wirkt der hydrostatischeDruck des Fluides 5 auf die Kugel 4 derart, daß diesezumindest teilweise durch das Vorloch 6 gedrückt wird,so daß derKragenabschnitt 1 bzw. die Aushalsung nach außen gezogen wird,wie dies in der rechten Darstellung der 1 gezeigtist. Dabei wird der Kragenabschnitt 1 durch die Außenfläche derKugel 4 und die Innenflächeder Haltematrize 12 gezogen.
    [0053] Beidem gezeigten Ausführungsbeispielwird die Sollbruchstelle 7a im Wesentlichen unmittelbar vordem Entfernen des Flächenabschnittes 7 ausgebildet.Dabei ist es vorteilhaft, daß bereitsbei der Ausbildung der Sollbruchstelle 7a ein gewisserhydrostatischer Innendruck in dem Innenraum 8 des Rohresvorliegt, so daß dasunter Druck stehende Fluid als Gegenhalter für das Ausbilden der Sollbruchstelledurch eine Stanzbewegung oder dergleichen dienen kann. Alternativdazu kann die genannte Sollbruchstelle 7a auch bereitsvor dem Einlegen des Rohres in die Halteeinrichtung ausgebildetsein, wobei die Ausbildung der Sollbruchstelle 7a durcheine andere (alternative) Vorrichtung durchgeführt werden kann.
    [0054] Weiterhinbeschreibt das bevorzugte Ausführungsbeispieldie Entfernung des Flächenabschnitts 7,d.h. die Entfernung des Butzen, durch den hydrostatischen Drucknach außen,um das Vorloch 6 auszubilden. Alternativ dazu kann einRohr verwendet werden, das bereits mit einem entsprechenden Vorloch 6 ausgebildetist, wobei der Stempel 13a dann ausschließlich derSteuerung des Fluidstromes dient, wodurch die Kugel 4 indem Bereich des Vorloches 6 gesogen wird.
    [0055] In 2 wirdein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zum Ausbildeneines Kragenabschnitts 1 um eine Öffnung 2 an einerFläche 3a einesWerkstücks 3 dargestellt.Dieses zweite Ausführungsbeispielentspricht in seinen Wesentlichen Merkmalen dem ersten Ausführungsbeispiel,so daß sichdie nachfolgenden Erläuterungenim Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispielbeziehen.
    [0056] Beidiesem zweiten Ausführungsbeispielist eine alternative Vorlocheinrichtung 11 vorgesehen. Beidieser Vorlocheinrichtung 11 ist ein Stempel 13b ineiner Haltematrize 12 geführt, wobei dieser Stempel 13b einendurchgehenden Innenkanal aufweist, der als Strömungskanal 9 dient.Die vordere Kante des Strömungskanalsdient als Schneidkante, so daß durchden (hydrostatischen) Innendruck in dem Innenraum 8 desRohres der Flächenabschnitt 7 (d.h. derButzen) aus dem Rohr 3 getrennt wird, und durch den Fluidstromdurch den Strömungskanal 9 nach außen abtransportiertwird. Wie in dem ersten Ausführungsbeispielentsteht dadurch eine Leckage, und der Fluidstrom saugt die Kugel 4 indem Bereich des Vorlochs. Anschließend, wenn die Kugel 4 dasVorloch 6 soweit dichtend verschließt, daß der hydrostatische Druckaufgebaut wird, wird der Kragenabschnitt durch die Kugel 4 gezogen,wie in der rechten Darstellung der 2 gezeigtist. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispielkann ein Rohr mit vorab ausgebildeten Vorloch verwendet werden,wie dies mit Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel erläutert wordenist.
    [0057] Beiden genannten Ausführungsbeispielen wirdder Flächenabschnitt 7 (d.h.der Butzen) durch den hydrostatischen Druck nach außen entferntund abtransportiert. Dadurch wird auf vorteilhafte Weise verhindert,daß beiAusbildung des Vorlochs ein Grat an der Innenseite des Rohres erzeugtwird.
    [0058] 3 zeigteinen Kragenabschnitt, der an einem Verteilerbalken ausgebildetworden ist, wie er beispielsweise in der Sanitärindustrie verwendet wird.Dieser Kragenabschnitt kann mit Hilfe des vorangehend beschriebenenersten oder zweiten Ausführungsbeispielausgebildet werden. Aus 3 wird deutlich, daß die genanntenVerfahren in vorteilhafter Weise auf allgemeine Hohlprofile anzuwendenund nicht auf zylindrische Rohre beschränkt sind.
    [0059] In 4 istein typischer Druckverlauf des Fluides bei der Durchführung desVerfahrens gezeigt. Dabei wird ein Druckübersetzer verwendet, wobeiein Systemdruck als Primärdruckauf der Ölseitedes Druckübersetzersanliegt. Der Fluiddruck in dem Bauteil liegt als Sekundärdruck an,wobei der Primärdruckmultipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis desDruckübersetzersden Wert des Sekundärdrucksergibt. Der Verlauf der Sekundärdruckkurvebesteht aus drei Druckspitzen. Bis zur ersten Druckspitze erfolgtdie Ausformung der Formelemente des Werkstücks (Bauteiles), um ein Formgebung durchInnenhochdruckumformen zu erreichen. Dieser Druck ist abhängig vomWerkstoff sowie der Wanddicke und kann dementsprechend verändert werden.In der zweiten Druckspitze erfolgt das Lochen nach außen, umdas Vorloch auszubilden. Der Butzen wird nach außen, beispielsweise in denStempelkanal gedrücktund die Kugel legt sich an das entstandene Vorloch an. Die Kugeldichtet das Vorloch soweit ab, dass der Druck wieder aufgebaut wird,bis die Kugel bei der dritten Druckspitze den Kragen gezogen hat.
    [0060] Beidem in 4 gezeigten Versuch wurde ein Werkstück aus demWerkstoff St 37 mit einer Ausgangswandstärke von 2,0 mm verwendet. Beieinem Vorlochdurchmesser von 5 mm kann ein Kragen mit einem Durchmesservon 12 mm realisiert werden. Dies entspricht einem Grenzaufweitverhaltnisvon β = 2,4.Die Abstreckung der Wanddicke im Kragen beträgt dabei 1 mm.
    [0061] DieAusführungsbeispielebeschreiben die Ausbildung eines Kragenabschnitts an einem Hohlprofilbzw. an einem Rohr. Obwohl die erläuterten Verfahren für derartigeHohlprofile oder Rohre besonders vorteilhaft sind, lassen sich dieVerfahren auch auf flächigeWerkstückeanwenden, wenn ein entsprechender Druck aufgebracht und gesteuert werdenkann. Insbesondere lassen sich die Verfahren in Verbindung mit demInnenhochdruck Umformen von Werkstücken anwenden.
    [0062] Diebeschriebenen Ausführungsbeispielzeigen ein Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 umeine Öffnung 2 aneiner Fläche 3a eines Werkstücks 3,der von der Fläche 3a desWerkstücks 3 hervorsteht,mit einem Formelement 4, das zumindest teilweise durchdie Öffnung 2 gedrückt wird,um den Kragenabschnitt 1 zu bilden. Ein Fluid 5 mitFluiddruck wird das Formelement 4 aufgebracht, um das Formelement 4 zumindestteilweise durch die Öffnung 2 zudrücken.Das Werkstück 3 wirdim Bereich der Öffnung 2 durchdas Formelement 4 plastisch verformt um den Kragenabschnitt 1 zubilden. Dadurch kann der Kragenabschnitt an dem Werkstück ausgebildetwerden, ohne daß einStempel auf der Seite des Formelementes entsprechend positioniert werdenmuß. Weiterhinkann das Fluid, insbesondere bei Verwendung eines Öls, alsSchmiermittel fürdas Kragenziehen dienen.
    [0063] Gemäß der Ausführungsbeispielewird bei dem Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 umeine Öffnung 2 aneiner Fläche 3a eines Werkstücks 3 einVorloch 6 im Bereich der auszubildenden Öffnung 2 ausgebildet.Eine Strömungdes Fluids 5 durch das Vorloch 6 positioniertdas Formelement 4 an dem Vorloch 6. Dadurch wirdauf vorteilhafter Weise das Formelement zuverlässig und automatisch positioniert,wodurch die Herstellung des Kragenabschnittes stark vereinfachtund kostengünstigwird. Danach wird der Fluiddruck auf das positionierte Formelement 4 aufgebracht.Das Vorloch 6 ist kreisförmig ausgebildet. Das Formelement 4 schließt das Vorloch 6 dichtendab.
    [0064] DasVorloch 6 wird durch Entfernen eines Flächenabschnitts 7 desWerkstücks 3 ausgebildet. Dabeiwird eine Sollbruchstelle 7a entlang dieses Flächenabschnitts 7 vordessen Entfernung ausgebildet, und ein Fluiddruck wirkt auf denFlächenabschnitt 7,um diesen Flächenabschnitt 7 zuentfernen. Dadurch wird auf vorteilhafter Weise der Flächenabschnittoder Butzen durch den entstehenden Fluiddruck entfernt wobei keinGrat auf der Fluiddruckseite des Werkstückes entsteht.
    [0065] Gemäß einemAusführungsbeispielwird ein Stempel 13b mit einer Schneidkante gemäß dem Vorloch 6 alsNiederhalter in Kontakt mit der Fläche 3a des Werkstücks 3 gebracht.Ein Fluiddruck wirkt auf den Flächenabschnitt 7,um diesen Flächenabschnitt 7 zuentfernen. Durch den Stempel als Niederhalter werden Verformungendes Werkstückesim bereich des Vorlochs verhindert, so daß das Kragenziehen unter wiederholbarenund stabilen Bedingungen erfolgen kann.
    [0066] Derentfernte Flächenabschnitt 7 wirddurch eine Strömungdes Fluides 5 aus dem Bereich des Vorloches 6 transportiert.Dadurch wird auf vorteilhafter Weise der Flächenabschnitt oder Butzen durch denentstehenden Fluidstrom automatisch und zuverlässig aus dem Arbeitsbereichdes Kragenziehens entfernt. Der Kragenabschnitt 1 wirdin die gleiche Richtung von der Fläche 3a des Werkstücks 3 weg ausgebildetwird wie der entfernte Flächenabschnitt 7 durcheine Strömungdes Fluides 5 aus dem Bereich des Vorloches 6 wegtransportiert wird.
    [0067] Inbevorzugter Weise ist das Werkstück 3 ein Hohlprofil,insbesondere ist das Werkstück 3 rohrförmig ausgebildet.Der Fluiddruck wird auf einen Innenraum 8 des Werkstücks 3 aufgebracht.
    [0068] Inbevorzugter Weise ist das Werkstück 3 zumindestim Bereich der Öffnung 2 ausMetall gebildet. Gemäß eineralternativen Ausführungist das Werkstück 3 zumindestim Bereich der Öffnung 2 auseinem Kunststoff gebildet.
    [0069] DasFormelement 4 kugelförmigausgebildet, und die Öffnung 2 istim Wesentlichen kreisförmig ausgebildet.
    [0070] Weiterhinzeigen die beschriebenen Ausführungsbeispieleeine Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 umeine Öffnung 2 aneiner Fläche 3a einesWerkstücks 3,der von der Fläche 3a desWerkstücks 3 hervorsteht,insbesondere zur Durchführungdes vorgenannten Verfahrens, mit einem Formelement 4 undeiner Fluiddruckeinrichtung um ein Fluid 5 mit Fluiddruckauf das Formelement 4 aufzubringen, um das Formelement 4 zumindestteilweise durch die Öffnung 2 zudrücken.Das Werkstück 3 wirdim Bereich der Öffnung 2 durchdas Formelement 4 plastisch verformt um den Kragenabschnitt 1 zubilden. Die Fluiddruckeinrichtung ist mit einem Innenraum 8 desWerkstücks 3 verbunden.
    [0071] Beidieser Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts 1 umeine Öffnung 2 aneiner Fläche 3a einesWerkstücks 3 istein Vorloch 6 im Bereich der auszubildenden Öffnung 2 vorgesehen.Ein Strömungskanal 9 für das Fluid 5 istdurch das Vorloch 6 vorge sehen, um das Formelement 4 durchdie Strömungdes Fluids an dem Vorloch 6 zu positionieren. Eine Vorlocheinrichtung 10, 11 istzum Ausbilden des Vorlochs 6 vorgesehen.
    [0072] Gemäß einemAusführungsbeispielist der Strömungskanal 9 inder Vorlocheinrichtung 10, 11 vorgesehen.
    [0073] DieVorlocheinrichtung 10, 11 weist eine Haltematrize 12 auf,die an der Fläche 3a desWerkstücks 3 imBereich des Vorloches 6 positionierbar ist, zum Aufnehmendes plastisch verformten Kragenabschnittes 1.
    [0074] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispiellagert die Haltematrize 12 einen Stempel 13a, 13b zurAusbildung des Vorlochs 6 bewegbar. Der Stempel 13a, 13b istzum Entfernen eines Flächenabschnitts 7 desWerkstücks 3 zurAusbildung des Vorlochs 6 vorgesehen.
    [0075] Gemäß einembevorzugten Ausführungsbeispielist der Stempel ein Lochstempel. Gemäß einem weiteren bevorzugtenAusführungsbeispielist der Stempel 13a zum Ausbilden einer Sollbruchstelle 7a entlangdieses Flächenabschnitts 7 vorgesehen.Gemäß einemweiteren bevorzugten Ausführungsbeispielist der Stempel ein Schneidstempel 13b mit einer Schneidkante.Der Schneidstempel 13b einen Fluidkanal 9 auf,der sich von der Schneidkante ausgehend durch den Schneidstempel 13b erstreckt.Die Vorlocheinrichtung 10, 11 ist zum Ausbildeneines kreisförmigenVorlochs 6 vorgesehen.
    [0076] Gemäß einemweiteren Ausführungsbeispiel isteine Haltematrize 12 an der Fläche 3a des Werkstücks 3 imBereich des Vorloches 6 positionierbar, zum Aufnehmen desplastisch verformten Kragenabschnittes 1, und der Strömungskanal 9 sichdurch die Haltematrize 12 erstreckt.
    [0077] DasFormelement 4 weist eine Oberfläche auf, um das Vorloch 6 dichtendabzuschließen.Das Formelement 4 ist kugelförmig ausgebildet.
    权利要求:
    Claims (32)
    [1] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3), der von der Fläche(3a) des Werkstücks(3) hervorsteht, mit einem Formelement (4), daszumindest teilweise durch die Öffnung(2) gedrücktwird, um den Kragenabschnitt (1) zu bilden, wobei ein Fluid(5) mit Fluiddruck auf das Formelement (4) aufgebrachtwird, um das Formelement (4) zumindest teilweise durchdie Öffnung(2) zu drücken,und das Werkstück(3) im Bereich der Öffnung (2)durch das Formelement (4) plastisch verformt wird um denKragenabschnitt (1) zu bilden.
    [2] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 1, wobei ein Vorloch (6) imBereich der auszubildenden Öffnung (2)ausgebildet wird, eine Strömungdes Fluids (5) durch das Vorloch (6) das Formelement(4) an dem Vorloch (6) positioniert, und der Fluiddruckauf das positionierte Formelement (4) aufgebracht wird.
    [3] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 2, wobei das Vorloch (6) kreisförmig ausgebildetist.
    [4] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Formelement (4)das Vorloch (6) dichtend abschließt.
    [5] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Vorloch(6) durch Entfernen eines Flächenabschnitts (7)des Werkstücks(3) ausgebildet wird.
    [6] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 5, wobei eine Sollbruchstelle (7a)entlang dieses Flächenabschnitts(7) vor dessen Entfernung ausgebildet wird, und ein Fluiddruckauf den Flächenabschnitt(7) wirkt, um diesen Flächenabschnitt(7) zu entfernen.
    [7] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Stempel (13b)mit einer Schneidkante gemäß dem Vorloch(6) als Niederhalter in Kontakt mit der Fläche (3a)des Werkstücks(3) gebracht wird, und ein Fluiddruck auf den Flächenabschnitt(7) wirkt, um diesen Flächenabschnitt(7) zu entfernen.
    [8] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der entfernteFlächenabschnitt (7)durch eine Strömungdes Fluides (5) aus dem Bereich des Vorloches (6)transportiert wird.
    [9] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Kragenabschnitt(1) in die gleiche Richtung von der Fläche (3a) des Werkstücks (3)weg ausgebildet wird wie der entfernte Flächenabschnitt (7)durch eine Strömungdes Fluides (5) aus dem Bereich des Vorloches (6)weg transportiert wird.
    [10] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Werkstück (3)ein Hohlprofil ist.
    [11] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Werkstück (3)rohrförmig ausgebildetist.
    [12] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Fluiddruck aufeinen Innenraum (8) des Werkstücks (3) aufgebrachtwird.
    [13] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Werkstück (3)zumindest im Bereich der Öffnung(2) aus Metall gebildet ist.
    [14] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Werkstück (3)zumindest im Bereich der Öffnung(2) aus einem Kunststoff gebildet ist.
    [15] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Formelement(4) kugelförmigausgebildet ist.
    [16] Verfahren zum Ausbilden eines Kragenabschnitts (1)um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Öffnung (2)im Wesentlichen kreisförmigausgebildet ist.
    [17] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3), der von der Fläche(3a) des Werkstücks(3) hervorsteht, insbesondere zur Durchführung desVerfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14, mit einem Formelement(4) und einer Fluiddruckeinrichtung um ein Fluid (5)mit Fluiddruck auf das Formelement (4) aufzubringen, umdas Formelement (4) zumindest teilweise durch die Öffnung (2)zu drücken,und das Werkstück(3) im Bereich der Öffnung(2) durch das Formelement (4) plastisch zu verformenum den Kragenabschnitt (1) zu bilden.
    [18] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 17, wobei ein Vorloch (6) imBereich der auszubildenden Öffnung (2)vorgesehen ist und ein Strömungskanal(9) für dasFluid (5) durch das Vorloch (6) vorgesehen ist, umdas Formelement (4) durch die Strömung des Fluids an dem Vorloch(6) zu positionieren.
    [19] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 18, wobei eine Vorlocheinrichtung (10, 11)zum Ausbilden des Vorlochs (6) vorgesehen ist.
    [20] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 19, wobei der Strömungskanal (9) inder Vorlocheinrichtung (10, 11) vorgesehen ist.
    [21] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Vorlocheinrichtung(10, 11) eine Haltematrize (12) aufweist,die an der Fläche(3a) des Werkstücks (3)im Bereich des Vorloches (6) positionierbar ist, zum Aufnehmendes plastisch verformten Kragenabschnittes (1).
    [22] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 21, wobei die Haltematrize (12)einen Stempel (13a, 13b) zur Ausbildung des Vorlochs(6) bewegbar lagert.
    [23] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 22, wobei der Stempel (13a, 13b)zum Entfernen eines Flächenabschnitts(7) des Werkstücks(3) zur Ausbildung des Vorlochs (6) vorgesehenist.
    [24] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 23, wobei der Stempel ein Lochstempelist.
    [25] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 23, wobei der Stempel (13a)zum Ausbilden einer Sollbruchstelle (7a) entlang diesesFlächenabschnitts(7) vorgesehen ist.
    [26] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 23, wobei der Stempel ein Schneidstempel(13b) mit einer Schneidkante ist.
    [27] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 26, wobei der Schneidstempel (13b)einen Fluidkanal (9) aufweist, der sich von der Schneidkanteausgehend durch den Schneidstempel (13b) erstreckt.
    [28] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei die Vorlocheinrichtung(10, 11) zum Ausbilden eines kreisförmigen Vorlochs(6) vorgesehen ist.
    [29] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach Anspruch 18, wobei eine Haltematrize (12)an der Fläche(3a) des Werkstücks (3)im Bereich des Vorloches (6) positionierbar ist, zum Aufnehmendes plastisch verformten Kragenabschnittes (1), und derStrömungskanal(9) sich durch die Haltematrize (12) erstreckt.
    [30] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 18 bis 29, wobei das Formelement(4) eine Oberflächeaufweist, um das Vorloch (6) dichtend abzuschließen.
    [31] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 30, wobei die Fluiddruckeinrichtung miteinem Innenraum (8) des Werkstücks (3) verbundenist.
    [32] Vorrichtung zum Ausbilden eines Kragenabschnitts(1) um eine Öffnung(2) an einer Fläche(3a) eines Werkstücks(3) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 31, wobei das Formelement(4) kugelförmigausgebildet ist.
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