DE10061635B4 - Umform- und Fügeverfahren von zumindest zwei Bauteilen und Vorrichtung - Google Patents

Umform- und Fügeverfahren von zumindest zwei Bauteilen und Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (3, 4) in einem Fügebereich, wobei eine Fügekraft durch einen Fügestempel (1) auf ein erstes (4) der Bauteile und eine Gegenkraft zur Fügekraft durch ein Druckmedium auf ein zweites der Bauteile (3) aufgebracht wird und diese Bauteile (3, 4) durch die Fügekraft und Gegenkraft zur Fügekraft in dem Fügebereich plastisch verformt werden, um die Bauteile (3, 4) miteinander zu verbinden, wobei diese Bauteile (3, 4) in einem Formwerkzeug (6, 7) angeordnet werden, und zumindest das zweite Bauteil (3) durch das Druckmedium plastisch in eine durch das Formwerkzeug (6, 7) vorgegebene Form verformt wird und die Bauteile (3, 4) in dem Fügebereich in Anlage zueinander gebracht werden, und diese Bauteile (3, 4) während des Fügens in dem Formwerkzeug (6, 7) sind, ein Hilfsfügeteil (5) vorgesehen ist, das durch den Fügestempel (1) mit der Fügekraft beaufschlagt wird, wobei der Fügestempel (1) eine Taumelbewegung ausführt um...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen und eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen.
  • Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren und eine Vorrichtung von sich überlappender, insbesondere plattenförmiger Bauteile bekannt, wobei eine Fügeverbindung zwischen den Bauteilen durch das sogenannte Halbhohlstandsnieten mit einem Hilfsfügeteil oder durch das sogenannte Clinchen oder Durchsetzfügen ohne ein entsprechendes Hilfsfügeteil erreicht wird.
  • Bei beiden Verfahren wird ein Überlappungsbereich der Bauteile zwischen einem Stempel und einer Matrize angeordnet. Dieser Stempel wird dann in den Fügebereich der beiden Bauteile mit hoher Kraft eingedrückt, wobei sich beide Bauteile plastisch verformen. Die Matrize ist dabei so ausgebildet, daß eine Verformung der beiden Bauteile im Fügebereich derart erfolgt, daß sich Hinterschneidungsbereiche zwischen den Bauteilen ausbilden. Diese Ausbildung dieser Hinterschneidungsbereiche wird durch eine Taumelbewegung des Stempels um seine Längsachse begünstigt.
  • Bei der Verwendung eines Hilfsfügeteiles weist dieses bereits selbst Hinterschneidungsbereiche auf, und es wird durch die beiden Bauteile im Fügebereich umschlossen, wenn das Hilfsfügeteil durch den Stempel in die Bauteile gedrückt wird und diese sich plastisch verformen.
  • Bei den bekannten Verfahren wird durch den Stempel von einer Seite eine Fügekraft auf die beiden Bauteile aufgebracht und die Matrize auf der gegenüberliegenden Seite dient dazu, diese Fügekraft abzustützen. Diese Verfahren können verwendet werden, wenn beide Seiten der zu verbindenden Bauteile zugänglich sind, um sowohl Stempel als auch Matrize entsprechend anzuordnen. Da der Stempel auf die Matrize ausgerichtet sein muß, werden sogenannte C-Bügel verwendet, um Stempel und Matrize zu positionieren.
  • Weiterhin ist aus dem Stand der Technik das sogenannte Hydroforming bekannt. Beim Hydroforming werden Bauteile, insbesondere Rohre oder dergleichen, in einem Formwerkzeug angeordnet und die Innenfläche dieser Bauteile mit einem relativ hohen Druck beaufschlagt. Dadurch verformt sich das Bauteil plastisch und kommt in Anlage mit einer Formfläche des Formwerkzeuges. Als Druckmedium wird dabei beispielsweise ein Hochdruckfluid verwendet.
  • Die Druckschrift DE 32 10 956 A1 zeigt ein Werkzeug zum unlösbaren Verbinden von dehnbaren flächenartigen Werkstücken. Insbesondere zeigt diese Druckschrift ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Werkstücke wobei ein Werkzeug mit einem unteren Stempel und einer oberen Stempelanordnung verwendet wird. Zwischen diesen Stempeln sind zwei plattenförmige Werkstücke in Anlage miteinander gehalten. In dem einem Stempel ist eine Aussparung ausgebildet. Wird Druckmittel durch den Kanal in dem anderen Stempel auf die Werkstücke geleitet, so werden diese im Fügebereich der Werkstücke in die Aussparung gedrückt. Dabei bildet sich eine Ausstülpung der in Anlage befindlichen plattenförmigen Werkstücke. Nachfolgend wird der erstgenannte Stempel zurückgezogen und es ergibt sich ein freier Raum. Jetzt wird der Druckmittelstrom im erstgenannten Kanal unterbrochen und über einen weiteren Kanal ein zweiter Druckmittelstrom auf die Ausstülpung oder Einbuchtung aufgebracht. Dadurch wird die genannte Einbuchtung zusammengepreßt und verbördelt, so daß sich ein unlösbarer Fügebereich bildet, der die Werkstücke miteinander verbindet.
  • Aus der Druckschrift DE 199 13 757 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung von flächig aufeinanderliegenden Werkstücken, insbesondere Blechen, bekannt. Bei diesen Verfahren werden die Bleche in einer Form gehalten, wobei ein Stempel einen Niet auf die Bleche drückt, so daß diese in einem Formhohlraum verformt werden. In diesem Zustand ergibt sich keine Hinterschneidung der Bleche. Nachfolgend wird ein Druckmedium in den Formhohlraum eingebracht, wobei die beiden Bleche verformt werden und den Niet umschließen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen, sowie eine Vorrichtung zum Fügen von zwei Bauteilen anzugeben, wobei der Fügevorgang in einfacher und kostengünstiger Weise durchgeführt werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Weiterhin wird diese Aufgabe gemäß dem Vorrichtungsaspekt erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
  • Durch die Verwendung eines Druckmediums zum Aufbringen der zweiten Kraft ist es auf vorteilhafte Weise möglich, Bauteile zu fügen, wobei eine direkte mechanische Zugänglichkeit nur von einer Seite notwendig ist. Dadurch kann die Anzahl der Teile der eigentlichen Fügevorrichtung verringert werden.
  • Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei das Fügen mit einem Hilfsfügeteil durchgeführt wird,
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei das Fügen ohne Hilfsfügeteil durchgeführt wird.
  • Mit Bezug auf 1 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert. In 1 ist ein Abschnitt eines Formwerkzeuges gezeigt. Dieses Formwerkzeug weist ein erstes Formteil 7 und ein zweites Formteil 6 auf. Beide Formteile 6, 7 sind nur abschnittsweise, d. h. nicht vollständig dargestellt.
  • In dem Formwerkzeug 6, 7 sind zwei Bauteile 3, 4 angeordnet. Diese Bauteile 3, 4 bestehen aus plastisch verformbarem Material, wie beispielsweise Stahl. In dem in 1 gezeigten Zustand befinden sich Teile oder Abschnitte der genannten Bauteile 3, 4 in Anlage zueinander. Der Fügebereich zum Fügen dieser beiden Bauteile 3, 4 ist Teil dieses Anlagebereiches. Das erste Bauteil 4 ist zwischen den ersten und zweiten Formteilen 7, 6 angeordnet und wird durch diese gehalten. Das zweite Bauteil 3 ist in dem in 1 gezeigten Zustand in Anlage mit einer Formfläche des ersten Formteiles 7 und des ersten Bauteils 4.
  • Das zweite Formteil 6 weist eine Öffnung auf, die sich konisch zum Fügebereich hin erstreckt. In dieser Öffnung ist ein Fügestempel 1 angeordnet. Diese Fügestempel 1 ist um seine Längsachse, d. h. um eine vertikale Mittelachse in der Öffnung bewegbar, um eine Taumelbewegung um diese Mittelachse auszuführen. Diese Taumelbewegung kann tangential, zum Beispiel auf eine Kreisbewegung radial vom Mittelpunkt nach außen, z. B. auf einer Schwenkbewegung und in einer kombinierten Bewegung tangential/radial, z. B. in einer sogenannten Rosettenkinematik erfolgen. Der Winkel 6a der Öffnung ist gleich dem Taumelwinkel 1a des Fügestempels 1 gewählt.
  • Zum Fügen bzw. Verbinden der beiden Bauteile 3, 4 ist in 1 ein Hilfsfügeteil 5 gezeigt, wobei die Verbindungsfestigkeit im wesentlichen durch die Hinterschneidung 8 am Fügepunkt erreicht wird.
  • Ein Druckmedium, wie beispielsweise ein Hochdruckfluid wird auf die eine Seite des zweiten Bauteiles 3, wie dies durch die Pfeile 2 in 1 angedeutet ist, zugeführt. Dieses Hochdruckfluid (Drucköl) wird durch eine Druckmediumzuführungseinrichtung der gesamten Innenfläche des zweiten Bauteils 3 zugeführt.
  • In 1 ist der Endzustand der gefügten bzw. umgeformten Bauteile gezeigt. Nachfolgend werden Verfahren erläutert, um die in 1 gezeigten Bauteile 3, 4 im gefügten Zustand zu erhalten.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel (aktive Variante – mit axialer Stempelbewegung) erläutert. Bei diesem Verfahren befindet sich das erste Bauteil 4 zwischen dem ersten und zweiten Formteil 7, 6 des Formwerkzeugs. Das zweite Bauteil 3 ist in Anlage mit der Formfläche des ersten Formteils und in Anlage mit einem Abschnitt des ersten Bauteils 4. Die Innenseite des zweiten Bauteils 3 wird durch das Druckmedium mit einem hohen Druck beaufschlagt, der gleichmäßig auf die gesamte Innenfläche des zweiten Bauteils 3 wirkt. Beim Fügen von Bauteilen aus Stahl beträgt dieser Innendruck z. B. ca. 4000 bar.
  • Das Hilfsfügeteil 5 ist in der Öffnung des zweiten Formteiles angeordnet und liegt auf der Außenfläche des ersten Bauteils 4 an, ohne zunächst in dieses einzudringen. Das Hilfsfügeteil 5 wird durch den Stempel 1 zunächst in das erste Bauteil 4 und dann in das zweite Bauteil 3 eingedrückt. Dabei führt der Fügestempel 1 eine taumelnde Bewegung aus, so daß die Fügekraft auf kontinuierlich aufeinanderfolgende partielle Bereiche des Fügebereiches aufgebracht wird. Neben der Taumelbewegung führt der Stempel 1 eine Vorschubbewegung aus, um das Hilfsfügeteil 5 einzudrücken. Durch diese Fügekraft und die durch das Druckmedium erzeugte Gegenkraft werden die Bauteile plastisch verformt, wobei diese das Hilfsfügeteil 5, wie in 1 gezeigt, umschließen. Die Druckkraft durch das Druckmedium wird dabei in Abhängigkeit der Fügekraft durch den Stempel 1 gesteuert.
  • Nachfolgend werden zwei weitere Ausführungsbeispiele (passive Variante – ohne axiale Stempelbewegung) des Verfahrens erläutert. Gemäß diesem weiteren Ausführungsbeispiel befindet sich das Hilfsfügeteil 5 in einer Position relativ zu dem Formwerkzeug, wie dies in 1 gezeigt ist. Im Fügebereich der beiden Bauteile 3, 4 sind entsprechende Ausstülpungen (nicht gezeigt) an dem ersten und zweiten Bauteil 4, 3 vorgesehen, um das Hilfsfügeteil locker in der Ausstülpung des ersten Bauteils 4 aufzunehmen, wobei diese Ausstülpung des ersten Bauteils 4 in einer Ausstülpung des zweiten Bauteils 3 aufgenommen ist. In diesem Zustand bilden diese Ausstülpungen und das Hilfsfügeteil keine Hinterschneidungen, so daß keine feste Verbindung zwischen den Teil vorliegt.
  • Der Fügestempel ist in diesem Ausführungsbeispiel in Richtung der Längsachse fest und dient somit als Anschlag für das Hilfsfügeteil 5. Wie im vorgenannten Ausführungsbeispiel führt der Fügestempel 1 eine Taumelbewegung aus, um eine Abstützkraft auf kontinuierlich aufeinanderfolgende partielle Bereiche des Fügebereichs aufzubringen. Wird nun ein hoher Druck, wie in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, auf die Innenseite des zweiten Bauteils aufgebracht, so werden die genannten Ausstülpungen plastisch verformt und umschließen das Hilfsfügeteil 5, wie dies in 1 gezeigt ist.
  • In den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist das zweite Bauteil 3 in seiner Ausgangslage bereits in Anlage mit der Innenfläche des Formteils 7 sowie des ersten Bauteils 4. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (passive Variante – ohne axiale Stempelbewegung) ist das zweite Bauteil 3 zunächst nicht in Anlage mit dem Formteil 7 und/oder dem ersten Bauteil 4. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Druckfluid unter hohem Druck auf die Innenfläche des zweiten Bauteils 3 aufgebracht. Durch diesen hohen Druck verformt sich das zweite Bauteil 3 plastisch und nimmt eine Form gemäß der Formfläche des Formwerkzeuges 6, 7 an. Dieser Verfahrensschritt entspricht in seinen Grundzügen dem bekannten Hydroforming von Bauteilen. Dadurch kann eine gewünschte Form des zweiten Bauteiles 3 erreicht werden.
  • Durch dieses Hydroforming des zweiten Bauteiles 3 kommt dieses Bauteil in Anlage mit dem Formwerkzeug und dem ersten Bauteil 4, so daß die jeweiligen Ausgangslagen für die Verfahren der vorgenannten Ausführungsbeispiele erreicht wird. Anschließend kann das Fügen durch eines der vorgenannten Verfahren durchgeführt werden.
  • Bei dem Fügeverfahren in Verbindung mit dem Hydroforming können diese Verfahrensschritte sowohl nacheinander als auch im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
  • In 2 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Formwerkzeug 6, 7 im wesentlichen gleich wie das Formwerkzeug gemäß 1 ausgebildet und es wird auf die entsprechenden Erläuterungen verwiesen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, werden die Bauteile 3, 4 miteinander verbunden (gefügt), ohne daß ein Hilfsfügeteil verwendet wird. 2 zeigt einen kombinierten Halbschnitt, wobei die rechte Seite die Endphase des Fügevorgangs zeigt und die linke Seite ein Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem vor dem Fügevorgang das zweite Bauteil 3 durch den Innenhochdruck plastisch verformt wird, bevor das Fügen erfolgt.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (aktive Variante – mit axialer Stempelbewegung) erläutert. Bei diesem Verfahren befindet sich das erste Bauteil 4 zwischen dem ersten und zweiten Formteil 7, 6 des Formwerkzeugs. Das zweite Bauteil 3 ist in Anlage mit der Formfläche des ersten Formteils und in Anlage mit einem Abschnitt des ersten Bauteils 4. Die Innenseite des zweiten Bauteils 3 wird durch das Druckmedium mit einem hohen Druck beaufschlagt, der gleichmäßig auf die gesamte Innenfläche des zweiten Bauteils 3 wirkt. Beim Fügen von Bauteilen aus Stahl beträgt dieser Innendruck z. B. ca. 4000 bar.
  • Der Fügestempel 1 wird in das erste Bauteil 4 und dann in das zweite Bauteil 3 eingedrückt. Dabei führt der Fügestempel 1 eine taumelnde Bewegung aus, so daß die Fügekraft auf kontinuierlich aufeinanderfolgende partielle Bereiche des Fügebereiches aufgebracht wird. Neben der Taumelbewegung führt der Stempel 1 eine Vorschubbewegung aus. Durch diese Fügekraft und die durch das Druckmedium erzeugte Gegenkraft werden die Bauteile plastisch verformt, wobei sich die Hinterschneidung 8 zwischen den Bauteilen 3, 4, wie in 2 gezeigt, ausbildet. Die Druckkraft durch das Druckmedium wird dabei in Abhängigkeit der Fügekraft durch den Stempel 1 gesteuert.
  • In dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ist das zweite Bauteil 3 in seiner Ausgangslage bereits in Anlage mit der Innenfläche des Formteils 7 sowie des ersten Bauteils 4. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (passive Variante – ohne axiale Stempelbewegung) ist das zweite Bauteil 3 zunächst nicht in Anlage mit dem Formteil 7 und/oder dem ersten Bauteil 4. Der Fügestempel führt dabei keinen axialen Vorschub aus. Er hat schon am Beginn des Vorganges die Stellung, wie in 2 auf der rechten Seite gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Druckfluid unter hohem Druck auf die Innenfläche des zweiten Bauteils 3 aufgebracht. Durch diesen hohen Druck verformt sich das zweite Bauteil 3 plastisch und nimmt eine Form gemäß der Formfläche des Formwerkzeuges an. Dieser Verfahrensschritt entspricht in seinen Grundzügen dem bekannten Hydroforming von Bauteilen. Dadurch kann eine gewünschte Form des zweiten Bauteiles 3 erreicht werden.
  • Durch dieses Hydroforming des zweiten Bauteiles 3 kommt dieses Bauteil in Anlage mit dem Formwerkzeug und dem ersten Bauteil 4. Während der Umformung mit dem Fluid wird durch den taumelnden Fügestempel 1 passiv die Verbindung der Bleche realisiert.
  • Bei dem Fügeverfahren in Verbindung mit dem Hydroforming, wie in 2 gezeigt, werden diese Verfahrensschritte nacheinander (aktive Variante) als auch im wesentlichen gleichzeitig (passive Variante) durchgeführt.
  • Die Ausführungsbeispiele zeigen Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen 3, 4, die zumindest teilweise in Anlage zueinander in einem Fügebereich gebracht sind, wobei eine erste Kraft auf ein erstes 4 der Bauteile in dem Fügebereich der Bauteile 3, 4 aufgebracht wird, eine zweite Kraft auf ein zweites 3 dieser Bauteile aufgebracht wird, und diese Bauteile 3, 4 durch die erste und zweite Kraft in dem Fügebereich plastisch verformt werden um die Bauteile 3, 4 miteinander zu verbinden, wobei die zweite Kraft durch ein Druckmedium auf das zweite Bauteile 3 aufgebracht wird.
  • In Verbindung mit Hydroforming werden diese Bauteile 3, 4 in einem Formwerkzeug 6, 7 angeordnet werden, wobei zumindest das zweite Bauteil 3 durch das Druckmedium plastisch in eine durch das Formwerkzeug 6, 7 vorgegebene Form verformt wird und die Bauteile 3, 4 in dem Fügebereich in Anlage zueinander gebracht werden, und diese Bauteile 3, 4 während des Fügens in dem Formwerkzeug 6, 7 sind.
  • Wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt umfaßt das Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen 3, 4 und zum Umformen von zumindest einem der Bauteile mit einem Formwerkzeug 6, 7 zur Aufnahme dieser Bauteile 3, 4, wobei ein zweites 3 der Bauteile mit einem Druckmedium beaufschlagt wird, zumindest dieses zweite Bauteil 3 durch das Druckmedium zumindest teilweise plastisch in eine durch das Formwerkzeug 6, 7 vorgegebene Form verformt wird und die Bauteile 3, 4 zumindest in einem Fügebereich in Anlage miteinander gebracht werden. Eine erste Kraft wird auf ein erstes 4 der Bauteile in dem Fügebereich der Bauteile 3, 4 aufgebracht, eine zweite Kraft wird auf ein zweites 3 dieser Bauteile aufgebracht, und diese Bauteile 3, 4 werden durch die erste und zweite Kraft in dem Fügebereich plastisch Verformt um die Bauteile 3, 4 miteinander zu verbinden, wobei die zweite Kraft durch das Druckmedium auf das zweite Bauteile 3 aufgebracht wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das zweite Bauteil 3 durch die plastische Verformung in die vorgegebene Form in Anlage mit dem Formwerkzeug 6, 7 gebracht. Die plastische Verformung des zweiten Bauteiles 3 in die vorgegebene Form und das Fügen der Bauteile 3, 4 wird im wesentlichen gleichzeitig durchgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Verformung des zweiten Bauteiles 3 in die vorgegebene Form vor dem Fügen der Bauteile 3, 4 durchgeführt.
  • Ein Druck des Druckmediums zur plastischen Verformung des zweiten Bauteils (3) in die vorgegebene Form wird steuerbar aufgebracht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Hilfsfügeteil 5 vorgesehen, wobei dieses Hilfsfügeteil 5 durch die erste Kraft beaufschlagt wird und durch die plastische Verformung der Bauteile 3, 4 während dem Fügen von diesen umschlossen wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Kraft, die auf das erste Bauteil 4 aufgebracht wird, eine Fügekraft, und die zweite Kraft, die durch das Druckmedium auf das zweite Bauteil (3) aufgebracht wird, eine Gegenkraft zu der Fügekraft. Die Gegenkraft wird durch das Druckmedium in Abhängigkeit von der Fügekraft gesteuert. Die Fügekraft wird durch einen Fügestempel 1 aufgebracht. Der Fügestempel 1 führt eine Taumelbewegung aus, um die Fügekraft kontinuierlich aufeinanderfolgend auf partielle Bereiche des Fügebereiches aufzubringen. Der Fügestempel 1 führt bezüglich seiner Längsachse eine Vorschubbewegung aus.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zweite Kraft, die durch das Druckmedium auf das zweite Bauteil 3 aufgebracht wird, eine Fügekraft, und die erste Kraft wird durch eine mechanische Abstützung aufgebracht. Die mechanische Abstützung erfolgt durch einen Fügestempel 1. Der Fügestempel 1 führt eine Taumelbewegung aus, um die erste Kraft kontinuierlich aufeinanderfolgend auf partielle Bereiche des Fügebereiches aufzubringen. Der Fügestempel 1 ist bezüglich einer Bewegung entlang seiner Längsachse fest.
  • Das Druckmedium ist ein Hochdruckfluid, und für Bauteile aus Stahl ist ein Druck des Hochduckfluids ca. 4000 bar.
  • Die Ausführungsbeispiele zeigen eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen 3, 4, mit einem Formwerkzeug 6, 7 zum Aufnehmen der Bauteile 3, 4, einem Fü gestempel 1, der sich durch eine Öffnung in dem Formwerkzeug 6, 7 erstreckt, und einer Druckmedium-Zuführungseinrichtung zu zuführen eines Druckmediums in das Formwerkzeug 6, 7, wobei der Fügestempel 1 zum Aufbringen einer erste Kraft auf ein erstes 4 der Bauteile in einem Fügebereich der Bauteile 3, 4 vorgesehen ist, wenn diese zumindest teilweise in Anlage zueinander im Fügebereich sind, und das Druckmedium zum Aufbringen einer zweite Kraft auf ein zweites 3 dieser Bauteile vorgesehen ist, und die Bauteile 3, 4 durch die erste und zweite Kraft in dem Fügebereich plastisch verformbar und miteinander verbindbar sind.
  • Gemäß der Ausführungsbeispiele ist der Fügestempel 1 bewegbar um seine Längsachse vorgesehen, zum Durchführen einer Taumelbewegung um diese Längsachse. Die Öffnung in dem Formwerkzeug 6, 7 weist einen Öffnungswinkel auf, der einem Taumelwinkel des Fügestempels 1 entspricht.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Fügestempel 1 bezüglich seiner Längsachse in Vorschubrichtung bewegbar.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Fügestempel 1 bezüglich einer Bewegung entlang seiner Längsachse fest ist.
  • Das Formwerkzeug 6, 7 weist eine Formfläche auf, wobei zumindest das zweite Bauteil 3 durch das Druckmedium plastisch verformbar ist, in Abhängigkeit der Formfläche. Das Formwerkzeug 6, 7 weist zumindest zwei Formteile auf, ein erster Formteil 7 weist die Formfläche auf, und ein zweiter Formteil 6 weist die Öffnung auf, das zweite Formteil 6 ist zum Halten des ersten Bauteils 4 vorgesehen.
  • Weiterhin ist eine Drucksteuereinrichtung zur Steuerung des Druckes Druckmediums vorgesehen, und das Druckmedium ist ein Hochdruckfluid.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (3, 4) in einem Fügebereich, wobei eine Fügekraft durch einen Fügestempel (1) auf ein erstes (4) der Bauteile und eine Gegenkraft zur Fügekraft durch ein Druckmedium auf ein zweites der Bauteile (3) aufgebracht wird und diese Bauteile (3, 4) durch die Fügekraft und Gegenkraft zur Fügekraft in dem Fügebereich plastisch verformt werden, um die Bauteile (3, 4) miteinander zu verbinden, wobei diese Bauteile (3, 4) in einem Formwerkzeug (6, 7) angeordnet werden, und zumindest das zweite Bauteil (3) durch das Druckmedium plastisch in eine durch das Formwerkzeug (6, 7) vorgegebene Form verformt wird und die Bauteile (3, 4) in dem Fügebereich in Anlage zueinander gebracht werden, und diese Bauteile (3, 4) während des Fügens in dem Formwerkzeug (6, 7) sind, ein Hilfsfügeteil (5) vorgesehen ist, das durch den Fügestempel (1) mit der Fügekraft beaufschlagt wird, wobei der Fügestempel (1) eine Taumelbewegung ausführt um die Fügekraft kontinuierlich aufeinanderfolgend auf partielle Bereiche des Fügebereiches aufzubringen, und das Hilfsfügeteil (5) durch die plastische Verformung der Bauteile (3, 4) während dem Fügen von diesen umschlossen wird, und die plastische Verformung des zweiten Bauteiles (3) in die vorgegebene Form und das Fügen der Bauteile (3, 4) gleichzeitig oder direkt hintereinander durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Druck des Druckmediums zur plastischen Verformung des zweiten Bauteils (3) in die vorgegebene Form steuerbar aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gegenkraft durch das Druckmedium in Abhängigkeit von der Fügekraft gesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Fügestempel (1) bezüglich seiner Längsachse eine Vorschubbewegung ausführt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Druckmedium ein Hochdruckfluid ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei für Bauteile aus Stahl ein Druck des Hochduckfluids ca. 4000 bar ist.
  7. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (3, 4) mit einem Formwerkzeug (6, 7) zum Aufnehmen der Bauteile (3, 4), einem Fügestempel (1), der sich durch eine Öffnung in dem Formwerkzeug (6, 7) erstreckt, und einer Druckmedium-Zuführungseinrichtung zum Zuführen eines Druckmediums in das Formwerkzeug (6, 7), wobei der Fügestempel (1) zum Aufbringen einer Fügekraft auf ein erstes (4) der Bauteile und das Druckmedium zum Aufbringen einer Gegenkraft zur Fügekraft auf ein zweites (3) dieser Bauteile vorgesehen ist, und diese Bauteile (3, 4) durch die erste und zweite Kraft in dem Fügebereich plastisch verformbar und miteinander verbindbar sind, wobei der Fügestempel (1) bewegbar um seine Längsachse vorgesehen ist, zum Durchführen einer Taumelbewegung um diese Längsachse, und das Formwerkzeug (6, 7) eine Formfläche aufweist, wobei zumindest das zweite Bauteil (3) durch das Druckmedium plastisch verformbar ist, in Abhängigkeit der Formfläche.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Öffnung in dem Formwerkzeug (6, 7) einen Öffnungswinkel aufweist, der einem Taumelwinkel des Fügestempels (1) entspricht.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Fügestempel (1) bezüglich seiner Längsachse in Vorschubrichtung bewegbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Formwerkzeug (6, 7) zumindest zwei Formteile aufweist, ein erster Formteil (7) die Formfläche aufweist, und ein zweiter Formteil (6) die Öffnung aufweist, das zweite Formteil (6) zum Halten des ersten Bauteils (4) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei eine Drucksteuereinrichtung zur Steuerung des Druckes Druckmediums vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Druckmedium ein Hochdruckfluid ist.
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