CN109311075B - 用于压填和/或铆接装置的冲头以及用于压填或者铆接工件的方法 - Google Patents

用于压填和/或铆接装置的冲头以及用于压填或者铆接工件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于压填和/或铆接装置的冲头，所述冲头具有工件接收开口（32），所述工件接收开口如此构造在所述冲头（30）的压紧面（34）处，使得工件至少部分地借助于所述冲头（30）的所述压紧面（34）向所述接触面（26）靠近而能够被引入到所述工件接收开口（32）中，并且能够对应于所述工件接收开口（32）的内轮廓地变形，所述工件在接触面（26）处突出，其中，所述内轮廓的至少一个子表面（36）球帽状或者椭球帽状地成型，并且其中，所述工件接收开口（32）的所述内轮廓具有内轮廓中间面（40），所述内轮廓中间面在所述压紧面（34）处的所述内轮廓的边缘（38）和所述球帽状或者椭球帽状的子表面（36）之间，所述内轮廓中间面柱形外侧状或者截椎外侧状地成型。本发明也涉及一种压填和/或铆接装置、一种接合配合件、一种设备和一种用于压填和/或铆接工件的方法，所述接合配合件用于与冲头或者与压填和/或铆接装置协同作用，所述设备具有至少一个所压填或者所铆接的工件。

Description

用于压填和/或铆接装置的冲头以及用于压填或者铆接工件 的方法
技术领域
本发明涉及一种用于压填和/或铆接装置的冲头，以及一种压填和/或铆接装置。本发明也涉及一种接合配合件以及一种设备，所述接合配合件用于与冲头或者与压填和/或铆接装置协同作用，所述设备具有至少一个所压填或者所铆接的工件。此外，本发明涉及一种用于压填或者铆接工件的方法。
背景技术
图1示出了用于热压填的、传统的冲头的示意图。
在图1中（部分）示意性示出的冲头10具有工件接收开口12，（未示出的）待压填的销能够至少部分地如此被引入到所述工件接收开口中，使得所述销能够至少部分地对应于工件接收开口12的内轮廓地变形。工件接收开口12的内轮廓成型为球帽状的面14。
发明内容
发明优点
尽管工件在其大小/尺寸上彼此不同，本发明仍然实现了借助于相同的、根据本发明的冲头/配备该冲头的压填和/或铆接装置实现了对工件的压填或者铆接。尤其地，借助于本发明能够良好地补偿在（尤其是相同的工件类型的）工件的大小/尺寸方面的公差偏离/公差，使得这些工件仍然能够可靠地被压填/铆接。也能够如下重新描述本发明的优点：提供了补偿在待压填或者待铆接的工件处的材料过量的可行方案，该可行方案实现了相应的工件的、可靠的压填/铆接。
如下面将更详细地阐述地，本发明也使得在压填/铆接至少一个工件期间的过程监控变得容易。因此，本发明也有助于降低对用于压填和/或铆接装置的控制电子装置的要求，并且因此减少用于这种装置的制造成本。
在冲头的、有利的实施方式中，工件的至少一部分能够对应于内轮廓的球帽状或者椭球帽状的子表面地变形，并且至少如果工件具有相对于球或者椭球段容积的过量材料——球或者椭球段容积由球帽状或者椭球帽状的子表面覆盖，则工件的另一部分能够对应于柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面地变形。因此，能够如此使得所述过量材料变形，从而在所压填或者所铆接的工件处没有留下传统的“材料溢出”。取而代之，借助于过量材料，甚至能够提供在所压填或者所铆接的工件与被其接触的接合配合件之间的、改进的共同接合（Zusammenschluss），如下面将更详细地阐述的那样。
尤其地，柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面能够邻接压紧面处的内轮廓的边缘，并且，内轮廓的、球帽状或者椭球帽状的子表面能够邻接柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面。因此，尽管具有以此能够实现的优点，冲头的这种实施方式的工件接收开口的内轮廓仍然被相对简单地成型。
优选地，截椎外侧状的内轮廓中间面在内轮廓的边缘处具有外直径，并且在内轮廓的、球帽状或者椭球帽状的子表面处具有内直径，其中所述内直径小于所述外直径。也能够将其重新描述为在内轮廓中间面处构造拔模斜度，所述拔模斜度便于将冲头与由其所压填或者所铆接的工件分离。因此，冲头与被其所压填或者所铆接的工件的分离是相对简单的。
就具有这种冲头的压填和/或铆接装置而言，也实现了前述优点。
同样地，接合配合件也提供了所描述的优点，所述接合配合件用于与相应的冲头或者与这种压填和/或铆接装置协同作用。
就具有至少一个所冲制或者所铆接的工件的设备而言，也存在所述优点，其中，所压填或者所铆接的工件在所述设备的面处突出，并且具有下述外轮廓，所述外轮廓具有至少一个球帽状或者椭球帽状的第一子表面，并且其中，所压填或者所铆接的工件的外轮廓具有柱形外侧状或者截椎外侧状的第二子表面，所述柱形外侧状或者截椎外侧状的第二子表面邻接所述球帽状或者椭球帽状的第一子表面。
例如，所冲制或者所铆接的工件能够是销或者轴承。因此，成本有利的工件能够用于实施本发明。然而，需要指出的是，本发明的适用性不限于这种工件。
在所述设备的另一种有利的实施方式中，所压填或者所铆接的工件穿过开口在所述设备的面处突出，并且部分地套到边缘区域上，所述边缘区域直接包围所述开口，并且构造成在所述面处突出。这提供了在所压填或者所铆接的工件和在所述设备处的其接合配合件之间的、附加的支撑（Halt）。
通过实施对应的、用于压填或者铆接工件的方法也实现了上述优点。需要指出的是，根据冲头的、压填和/或铆接装置以及协同作用的接合配合件的上述实施方式，能够进一步扩展所述方法。
例如，工件能够在压填或者铆接期间穿过开口在接触面处突出，并且，借助于冲头至少部分地套到边缘区域上，所述边缘区域直接包围所述开口并且构造成在所述接触面处突出。因此，实施所述方法的这种实施方式也有助于改进所压填或者所铆接的工件在其接合配合件处的支撑。
附图说明
下面，参考附图来阐述本发明的其他特征和优点。附图示出：
图1用于热压填的、传统的冲头的示意图；
图2a至2c工件、其接合配合件以及根据本发明的冲头的一种实施方式的示意图，用于阐述所述冲头的工作方式；
图3a至3c图2的工件、其接合配合件和冲头的示意图，以阐述根据本发明的、用于压填或者铆接工件的方法的一种实施方式。
具体实施方式
图2a至2c示出了工件、其接合配合件以及根据本发明的冲头的一种实施方式的示意图，用于阐述所述冲头的工作方式。
在图2a中示出的、每个未压填的和未铆接的工件20a和20b是每个（待制造的）设备的部分。第一工件20a和第二工件20b都如此插入穿过其接合配合件24的、贯穿的开口22，使得相应的工件20a和20b在其接合配合件24的面处突出，所述面在下文中也被称为接触面26。这也能够如下地重新描述：相应的工件20a和20b在接触面26处从其接合配对件24的、贯穿的开口22中伸出。
示例性地，在图2a至图2c的实施方式中，工件20a和20b分别为销。然而，需要指出的是，在下文中所描述的技术的适用性（Nutzbarkeit）不限于特定的工件类型。例如，借助于所描述的技术也能够压填或者铆接至少一个轴承。工件20a和20b能够由至少一种塑料和/或至少一种金属制成。优选地，工件20a和20b是塑料部件。
由于在制造工件20a和20b时的公差，第一工件20a具有第一高度h1（垂直于其接触面26），所述高度小于第二工件20b的高度h2（垂直于其接触面26）。这也能够如下地重新描述：与第一工件20a相比，第二工件20b具有过量材料28（或者材料过量）。
图2b示出了用于有利地压填工件20a和20b的冲头30的示意性的、部分视图。冲头30能够用作压填和/或铆接装置的部分。有利地，冲头30能够尤其被用于热压填。然而，需要指出的是，冲头30的适用性不限于特定的方法。
冲头30具有工件接收开口32，所述工件接收开口如此构造在冲头30的压紧面34处，使得工件20a和20b至少部分地借助于冲头30的压紧面34向相应的接触面26的靠近而能够被引入到工件接收开口32中，相应的工件20a或者20b在所述相应的接触面处突出。以这种方式，相应的工件20a或者20b能够与工件接收开口32的内轮廓相应地变形。因此，工件20a和20b与工件接收开口32的内轮廓的接合（In-Eingriff-Bringen）导致其变形，尤其是作为压填或者铆接。“冲头30的压紧面34向相应的接触面26的靠近”能够尤其被理解为：减小在冲头30的压紧面34和相应的接触面26之间的距离，直至在压紧面34和相应的接触面26之间实现接触。同样地，冲头30的压紧面34向相应的接触面26的靠近也能够仅进行至在压紧面34和相应的接触面26之间实现预先给定的最小间隔，所述最小间隔不等于零，其中，压紧面34向相应的接触面26的靠近以位于其间的、在预先给定的最小间隔下的距离中止。
借助于冲头30能够依次加工工件20a和20b。在冲头30中也能够构造多个（相同的或者不同的）工件接收开口32，使得工件20a和20b也能够同时借助于冲头30被加工。尤其地，冲头30被构造用于同时使多个工件20a和20b在相应工件接收开口32中变形。
工件接收开口32的内轮廓的子表面36成型为球帽状或者椭球帽状的子表面36。此外，工件接收开口32的内轮廓具有内轮廓中间面40，所述内轮廓中间面在压紧面34处的内轮廓的边缘38和球帽状或者椭球帽状的子表面36之间，所述内轮廓中间面柱形外侧状或者截椎外侧状地成型。
“球帽状的面”能够被理解为球段的表面或者球形部分的表面。（球段或者球形部分是球体的下述部分，所述部分由球体利用一平面截出的截面来限定）。因此，“球帽状的面”也能够被理解为球帽形的面或者球罩形的面。相应地，“椭球帽状的面”能够被理解为椭球段的表面或者椭球部分的表面。（椭球段或者椭球部分是椭球体的下述部分，所述部分由椭球体利用一平面截出的截面来限定）。在下文中，“柱形外侧状或者截椎外侧状的面”被理解为对应于柱体的侧表面的面或者对应于截锥体的侧表面的面。
也能够如下地重新描述冲头30的工件接收开口32的、有利的内轮廓：工件接收开口32的、由内轮廓界定的容积（所述容积在内轮廓的边缘38处由压紧面34的平面界定）包括球段状或者椭球段状的第一子容积V1，和柱状或者截锥状的第二子容积V2，所述第二子容积在边缘38和第一子容积V1之间。因此，除了传统的球段状或者椭球段状的第一子容积V1，冲头30的工件接收开口32还具有柱状的或者截锥状的第二子容积V2。
附加的、柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面40在内轮廓处（或者在工件接收开口32中的柱状或者截锥状的第二子容积V2的内轮廓处）的构造实现了对过量材料28的、无缺点的补偿。也能够被重新描述为工件接收开口32的“延长”，所述“延长”在压填或者铆接工件时实现了对工件20a和20b的公差的补偿。
有利地，柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面40（直接）邻接内轮廓在压紧面34处的边缘38。相应地，内轮廓的、球帽状或者椭球帽状的子表面40（直接）邻接柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面40。
工件接收开口32具有最大高度hmax，所述最大高度小于工件20a和20b的（不同的）高度h1和h2。因此确保了，工件20a和20b中的每个工件（在其通过冲头30的加工期间）在冲头30的压紧面34靠近其接触面26期间至少与球帽状或者椭球帽状的子表面36接触，并且因此每个工件20a和20b的至少一部分能够与内轮廓的、球帽状或者椭球帽状的子表面36相对应地变形或者被变形。因此，借助于工件接收开口32的最大高度hmax能够确保，具有较小高度/延伸/长度的工件也能够借助于冲头30来压填或者铆接。
如果与球或者椭球段容积（即，球段状或者椭球段状的第一子容积V1）相比，工件20b具有的过量材料28——所述球或者椭球段容积由球帽状或者椭球帽状的子表面36覆盖，则工件的另一部分能够对应于柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面40地变形。因此，柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面40（或者在工件接收开口32中的柱状或者截锥状的第二子容积V2）提供了“收集容积”，所述“收集容积”用于相应的过量材料28。因此，在工件20a或者20b变形期间，不必担心工件材料从工件接收开口32中露出（或者工件材料在压紧面34处涌出）。（在这里所描述的示例中，工件20b具有过量材料28，并且因此也能够部分地对应于柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面地变形）。
优选地，截椎外侧状的内轮廓中间面40在内轮廓的边缘38处具有外直径Ra，并且在内轮廓的、球帽状或者椭球帽状的子表面36处具有内直径Ri，其中，所述内直径Ri小于所述外直径Ra。因此，在内轮廓中间面40处构造了拔模斜度（Entformschräge），所述拔模斜度便于将冲头30与被其所压填或者铆接的工件20a和20b分离。内半径Ri和外半径Ra的商优选地在0.8和0.995之间的范围内，例如在0.85和0.99之间，尤其是在0.9和0.98之间。
图2c示出了借助于冲头30所加工的工件20a和20b。能够识别出，工件20a和20b中的每个工件均具有下述外轮廓，所述外轮廓具有至少一个球帽状或者椭球帽状的（第一）子表面42。这也能够如下地重新描述：所加工的工件20a和20b中的每个工件（作为“铆钉头”）包括球段状或者椭球段状第一子体积V1。附加地，至少第二工件20b的外轮廓具有柱形外侧状或者截椎外侧状的（第二）子表面44，所述柱形外侧状或者截椎外侧状的（第二）子表面邻接球帽状或者椭球帽状的（第一）子表面42。因此，至少第二工件20b具有柱状或者截锥状的第二子体积V2，所述第二子体积在球段状或者椭球段状的第一子体积V1和接触面26之间。
所加工的工件20a和20b都不具有（平行于接触面26的）材料超出部，所述材料超出部在传统方式的压填或者铆接之后经常出现。尤其地，在借助于冲头30加工的第二工件20b处尽管存在过量材料28却仍然阻止了材料超出部。
因此，借助于冲头30/配备该冲头的压填和/或铆接装置（或者压填和/或铆接设别）能够实现设备46，所述设备具有至少一个所压填或者所铆接的工件20a或者20b，所述工件在设备46的面26处突出并且具有下述外轮廓，所述外轮廓具有至少一个球帽状或者椭球帽状的（第一）子表面42。尤其是，冲头30/配备该冲头的压填和/或铆接装置对于制造所述设备46的应用能够从以下方面被识别出：第二工件20b的外轮廓具有柱形外侧状或者截椎外侧状的（第二）子表面44，所述柱形外侧状或者截椎外侧状的（第二）子表面邻接球帽状或者椭球帽状的（第一）子表面42。设备46例如能够是执行器设备（例如尤其是制动力放大器）和/或传感器设备。
图3a至3c示出了图2的工件、其接合配合件和冲头的示意图，以阐述根据本发明的、用于压填或者铆接工件的方法的一种实施方式。
示例性地，借助于图3a至图3c再现了（第二）工件20b的热压填，所述工件具有过量材料28。然而，需要指出的是，在下文中所描述的方法的适用性不限于热压填。例如，所述方法也能够被实施用于围绕圆形工件部分进行翻边（Bördelung）。
图3a示出了在借助于冲头30对其进行加工之前的工件20b。工件20b穿过贯穿其接合配合件24的开口20地伸出，并且在接合配合件24的接触面26处突出，所述接触面与冲头30协同作用。作为有利的改型方案，在接合配合件24处（除了开口22）还构造有边缘区域48，所述边缘区域直接包围开口22并且在接触面26处突出。也能够将边缘区域48重新描述为拱顶（Dom）48。
如在图3a中所示出的，突出的边缘区域48能够在接触面26处突出，所述接触面的其他地方是平整的。然而，替代地，也能够在接触面26中构造凹部，突出的边缘区域48从所述凹部中突出。优选地，（圆环状的）突出的边缘区域48具有（最大的）外直径d，所述外直径小于工件接收开口32的、圆形的边缘38的直径D。下面将讨论突出的边缘区域48的这种构造的优点。
在借助于图3再现的方法步骤中，冲头30的压紧面34（利用构造在压紧面34处的工件接收开口32）靠近接触面26，工件20b在所述接触面处突出。这能够进行，直至在冲头30的压紧面34和接触面26之间实现接触，或者，直至在压紧面34和相应的接触面26之间实现预先给定的最小间隔，所述最小间隔不等于零。以这种方式，工件20b被引入到工件接收开口32中，并且对应于工件接收开口32的内轮廓地变形。在此，工件20b的至少一部分对应于内轮廓的、球帽状或者椭球帽状的子表面36（例如，作为“铆钉头”）地变形。由于工件20b也具有过量材料28，所以工件20b的另一部分对应于柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面40地变形，所述内轮廓中间面在压紧面34处的内轮廓的边缘38和球帽状或者椭球帽状的子表面36之间。除了成形“铆钉头”，在所示出的示例中过量材料28也被置于有利的形状中。因此，阻止了过量材料28的、不希望的挤出或者工件20b的不充分的压填/铆接。
所述方法实现了在任何公差位置中的、干净的并且所限定的铆接，因为过量材料28被“收集”并且被“锁入”有利的形状中。同时确保了，就所有所压填或者所铆接的工件20b而言，完全成形出锁止部件（例如，“铆钉头”），所述锁止部件朝向远离接触面26的方向。
借助于（未示出的）驱动器（例如气动驱动器）能够容易地提供力F，所述力被施加以用于将冲头30的压紧面34压向接触面26。驱动器能够由（未绘制出的）控制装置操控，所述控制装置控制所述冲头30在所限定的路径上的调节/移动（例如，直至冲头30的压紧面34与接触面26之间发生接触）。沿着其所限定的路径受调节的冲头30触及（antasten）构件20b，并且，能够开始压填/热压填或者铆接。在压填/热压填或者铆接之后，冲头30再次被调节/移动回其初始位置中，并且立即被再次用于在另外的工件处重复在这里所描述的方法步骤。
独立于工件20b的高度h2与相应的工件类型的、符合标准的/平均的高度的偏差，冲头30总是能够以所限定的路径调节/移动（或者调节/移动到所限定的位置中）。相同的、所限定的路径（或者相同的、所限定的位置）能够被用于所述工件类型的所有公差位置。这使得在加工工件20b期间的过程监控变得容易。因此，用于改变参数组的传感机构不是必要的，所述参数组在调节/移动冲头30时应当被遵守。此外，能够使用相对成本有利的并且需要小的结构空间的控制装置，该控制装置用于调节/移动冲头30。
就这里所描述的、所述方法的实施方式而言，冲头30（尤其是在冲头30的压紧面34和接触面26之间存在接触时）也包围突出的边缘区域48，并且，过量材料28以外套管50的形式被按压，所述外套换围绕突出的边缘区域48。这也能够如下地重新描述：所压填或者所铆接的工件20b部分地“套到”边缘区域48上，所述边缘区域直接包围开口22并且构造成在接触面26处突出。（过量材料28从工件接收开口32中的压出能够通过在冲头30的压紧面34和接触面26之间的接触来阻止。）除了“收集”过量材料28，由此所成型的外套管50导致所加工的工件20b在接合配合件24处的、更好的附着（Haftung）。因此，与现有技术相比，所加工的工件20b能够满足更高的要求。
借助于冲头30、配备该冲头的压填和/或铆接装置（或者压填和/或铆接设备），或者通过实施这里所描述的方法而制造出的设备46也能够从以下方面被识别出：所压填或者所铆接的工件20b部分地“套到”边缘区域48上，所述边缘区域直接包围开口22并且构造成在面26处突出，所述工件穿过开口22地在设备46的面26处突出。这能够如下地重新描述：在边缘区域48处，外套管50由工件材料成型，所述边缘区域直接包围开口22并且突出地构造，所述外套管至少部分地覆盖突出的边缘区域48的外侧面52，所述外侧面朝向远离开口22的方向（并且优选垂直于接触面26地定向）。

Claims (4)

1.用于压填和/或铆接装置的冲头（30），具有：
工件接收开口（32），所述工件接收开口如此构造在所述冲头（30）的压紧面（34）处，使得工件（20a、20b）至少部分地借助于所述冲头（30）的所述压紧面（34）向接触面（26）靠近而能够被引入到所述工件接收开口（32）中，并且能够对应于所述工件接收开口（32）的内轮廓地变形，所述工件在接触面（26）处突出；
其中，所述内轮廓的至少一个子表面（36）球帽状或者椭球帽状地成型；
其特征在于内轮廓中间面（40），所述内轮廓中间面在所述压紧面（34）处的内轮廓的边缘（38）和所述球帽状或者椭球帽状的子表面（36）之间，所述内轮廓中间面柱形外侧状或者截椎外侧状地成型，
其中，所述工件（20a、20b）的至少一部分能够对应于所述内轮廓的所述球帽状或者椭球帽状的子表面（36）地变形，并且，至少如果所述工件（20a、20b）具有相对于球或者椭球段容积（V1）相比的过量材料（28）——所述球或者椭球段容积由所述球帽状或者椭球帽状的子表面覆盖，则所述工件（20a、20b）的另一部分能够对应于所述柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面（40）地变形，
其中，所述柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面（40）邻接所述压紧面（34）处的内轮廓的所述边缘（38），并且所述内轮廓的球帽状或者椭球帽状的子表面（36）邻接所述柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面（40）。
2.根据权利要求1所述的冲头（30），其中所述截椎外侧状的内轮廓中间面（40）在所述内轮廓的所述边缘（38）处具有外直径（Ra），并且在所述内轮廓的所述球帽状或者椭球帽状的子表面（36）处具有内直径（Ri），并且其中所述内直径（Ri）小于所述外直径（Ra）。
3.用于压填或者铆接工件（20a、20b）的方法，具有步骤：
使冲头（30）的压紧面（34）靠近接触面（26），所述冲头具有构造在所述压紧面（34）处的工件接收开口（32），所述工件（20a、20b）在所述接触面处突出，如此使得至少部分地将所述工件（20a、20b）引入到所述工件接收开口（32）中，并且对应于所述工件接收开口（32）的内轮廓地使所述工件（20a、20b）变形，其中，使所述工件（20a、20b）的至少一部分对应于所述内轮廓的球帽状或者椭球帽状的子表面（36）地变形，并且至少如果所述工件（20a、20b）具有相对于球或者椭球段容积（V1）的过量材料（28）——所述球或者椭球段容积由所述球帽状或者椭球帽状的子表面覆盖，则所述工件（20a、20b）的另一部分对应于柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面（40）地变形，所述柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面在所述压紧面（34）处的内轮廓的边缘（38）与所述球帽状或者椭球帽状的子表面（36）之间，其中，所述柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面（40）邻接所述压紧面（34）处的内轮廓的所述边缘（38），并且所述内轮廓的球帽状或者椭球帽状的子表面（36）邻接所述柱形外侧状或者截椎外侧状的内轮廓中间面（40）。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述工件（20a、20b）在所述压填或者铆接期间穿过开口（22）地在所述接触面（26）处突出，并且借助于所述冲头（30）部分地套到边缘区域（48）上，所述边缘区域直接包围所述开口（22）并且构造成在所述接触面（26）处突出。
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