DE10140989A1

DE10140989A1 - Joining together parts by plastic deformation, by pivoting forming or counter tools about length axis whilst pressing them against the parts

Info

Publication number: DE10140989A1
Application number: DE2001140989
Authority: DE
Inventors: Johannes Woesner; Klaus Killmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2003-03-13
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: DE10140989C2

Abstract

The length axis (6, 7) for the forming tool (3) and/or counter-tool (4) is pivoted about a point along this axis, whilst the forming tool or counter-tool is pressed against the two parts (1, 2) or a connector piece attached to these parts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen durch Umformen, bei dem ein Formwerkzeug und/oder ein Gegenwerkzeug auf oder parallel zu einer Vorschubachse gegen die zu verbindenden Bauteile oder ein an den Bauteilen angeordnetes Verbindungselement für die Bauteile gedrückt wird, um das Verbindungselement oder zumindest eines der Bauteile zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Bauteilen umzuformen. The invention relates to a method for connecting of components by forming, in which a molding tool and / or a counter tool on or parallel to one Feed axis against the components to be connected or a connecting element arranged on the components for the components to be pressed Connecting element or at least one of the components for Establishing a connection between the components reshape.

Derartige Verfahren zur Verbindung von Bauteilen können beispielsweise der DIN 8593, Teil 5 unter 4.5.2. und 4.5.3 entnommen werden. Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung werden überlappt angeordnete, plattenförmige Bauteile, wie beispielsweise Bleche, miteinander verbunden. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, wie es in DIN 8593, Teil 5 unter 4.5.2.11 unter dem Begriff "Durchsetzfügen" beschrieben ist. Such methods for connecting components can, for example, DIN 8593, Part 5 under 4.5.2. and 4.5.3 are taken. In a preferred one Application of the invention are arranged overlapping, plate-shaped components, such as sheet metal, connected with each other. This is a Procedure as described in DIN 8593, Part 5 under 4.5.2.11 is described under the term "enforcement".

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Werkzeuge bzw. Vorrichtungen bekannt, die eine Verbindung mittels Durchsetzfügen herstellen. There are numerous from the prior art Methods and tools or devices known establish a connection using clinching.

So ist beispielsweise aus der DE 43 17 278 ein Verfahren zur Verbindung zweier Blechteile bekannt, bei dem ein Stempel mit einer Kraft gegen die Ausnehmung einer Matrize gepresst wird, auf der die Blechteile übereinander liegen. Die über der Ausnehmung befindlichen Bereiche der Blechteile werden dadurch gemeinsam in die Ausnehmung tiefgezogen, so dass sie eine Einprägung bilden. Anschließend wird von der Gegenseite eine weitere Verformung der Einprägung vorgenommen. For example, from DE 43 17 278 Method for connecting two sheet metal parts known, at a stamp with a force against the recess a die is pressed on which the sheet metal parts lie on top of each other. The one above the recess areas of the sheet metal parts are thereby common deep drawn into the recess so that it is a Form imprint. Then the other side a further deformation of the impression is made.

Aus der DE 36 13 324 sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden dünner Platten bekannt. Die aufeinander liegenden Platten werden gemeinsam tiefgezogen, wonach der Bodenbereich der tiefgezogenen Flächenteile in der speziell ausgeformten Ausnehmung einer Matrize breitgequetscht wird. Es entsteht ein druckknopfartiger Fügepunkt. Das Tiefziehen und Quetschen des Materials erfolgt durch eine lineare Vorschubbewegung eines Stempels, der die Plattenbereiche in die Ausnehmung der Matrize drückt. DE 36 13 324 also describes a method and a device for joining thin plates known. The superimposed plates are thermoformed together, after which the bottom area of the deep-drawn surface parts in the specially shaped Recess of a die is squeezed. It a snap-like joining point is created. The The material is deep-drawn and squeezed a linear feed movement of a stamp that the Presses plate areas into the recess of the die.

Die DE 31 06 313 beschreibt eine Einrichtung zum Verbinden von Blechen, bei dem ebenfalls ein Stempel eine lineare Vorschubbewegung in Richtung der Ausnehmung einer Matrize ausführt, um die Blechteile in die Ausnehmung zu drücken. DE 31 06 313 describes a device for Joining sheet metal, which also has a stamp a linear feed movement in the direction of the Recesses a die to the sheet metal parts in the Press recess.

Ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug mit einem gegenüber einer Matrize längsverschiebbaren Stempel ist in der DE 37 13 083 beschrieben. An appropriately trained tool with a compared to a die is longitudinally displaceable stamp described in DE 37 13 083.

Das Ergebnis dieser bekannten Verfahren ist ein durch eine lineare Fügebewegung erzeugtes, druckknopfartiges Verbindungselement. The result of these known methods is a generated by a linear joining movement snap fastener.

Allerdings liegt bei diesen Verfahren die zur Blechumformung erforderliche, materialabhängige axiale Fügekraft bei mehreren dkN pro Fügepunkt. However, with these methods lies the Sheet metal forming required, material-dependent axial Joining force at several dkN per joining point.

Dies erweist sich als besonders nachteilig bei der konstruktiven Auslegung von Fügeeinrichtungen, wie Bügel, Zangen, Pressen etc., da diese, um die verfahrensbedingte hohe Steifigkeit zu erreichen, sehr massiv und somit schwer gebaut werden müssen. Dadurch ist der mobile Einsatz solcher Vorrichtungen bzw. Verfahren, insbesondere bei hand- oder robotergeführten Werkzeugen, stark eingeschränkt. This proves to be particularly disadvantageous in the constructive design of joining devices, such as Brackets, pliers, presses, etc., Achieve high rigidity due to the process, very massive and therefore have to be built heavily. This is the mobile use of such devices or methods, especially for hand or robot-guided Tools, severely restricted.

Zur Reduzierung dieser axialen Fügekraft wird in der deutschen Patentanmeldung 198 40 780 ein Verfahren eingesetzt, bei dem die Längsachse des Stempels während der Vorschubbewegung innerhalb eines Kegelmantels um die Vorschubachse geführt wird, so dass eine taumelnde Bewegung entsteht. Diese zusätzliche Bewegung reduziert die für die Vorschubbewegung erforderliche Fügekraft in erheblichem Maße. To reduce this axial joining force, in German patent application 198 40 780 a method used, in which the longitudinal axis of the stamp during the feed movement within a cone shell the feed axis is guided so that a wobbling Movement arises. This additional movement is reduced the joining force required for the feed movement in considerable measure.

Aus der DE 199 45 743 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der axialen Vorschubbewegung des Stempels eine Taumelbewegung zusammen mit einer variablen, von der Taumelbewegung abhängige Stempelkraft aufgeprägt wird. A method is known from DE 199 45 743 A1, in which the axial feed movement of the punch is one Wobble along with a variable of which Tumble-dependent stamp force is impressed.

Durch diese letztgenannten Verfahren wird zwar die axiale Fügekraft teilweise reduziert, durch die Taumelbewegung des Stempels müssen jedoch deutliche Einschränkungen bei der Zugänglichkeit der Werkzeuge zu der Fügestelle hingenommen werden. Der bei der Taumelbewegung schräg stehende, rotierende Stempel erfordert einen Mindestabstand zu einer Abkantung nahe der Fügestelle, die den Einsatz dieser Technik auf gut zugängliche Fügestellen einschränkt. Auch der Durchmesser des Taumelkopfes verhindert das nahe Anfahren an Abkantungen an den Bauteilen. Through this latter procedure, the axial joining force partially reduced by the However, wobble of the stamp must be clear Restrictions on tool accessibility too the joint are accepted. The one at the Tumbling requires an inclined, rotating stamp a minimum distance to a bend close to Joining points that use this technique on well restricted access points. Even the diameter of the The wobble head prevents starting close Bends on the components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbindung von Bauteilen, insbesondere von plattenförmigen Bauteilen, anzugeben, mit dem bei einer Reduzierung der axialen Fügekraft auch eine gute Zugänglichkeit zu Fügestellen nahe an Abkantungen erreicht wird. The invention is based on the object Process for connecting components, in particular of plate-shaped components, to indicate with which a good reduction in the axial joining force Accessibility to joints near bends is achieved.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. The task is accomplished with the method according to claim 1 solved. Advantageous refinements of the method are the subject of the subclaims.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Formwerkzeug und/oder ein Gegenwerkzeug auf oder parallel zu einer Vorschubachse gegen die zu verbindenden Bauteile oder ein an den Bauteilen angeordnetes Verbindungselement, wie beispielsweise ein Niet, gedrückt, um das Verbindungselement oder zumindest eines der Bauteile zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Bauteilen umzuformen. Während das entsprechende Werkzeug gegen die Bauteile oder das Verbindungselement gedrückt wird, wird eine Längsachse des Werkzeugs in einer Ebene um einen Punkt auf der seiner Längsachse geschwenkt. In the method according to the invention, a Molding tool and / or a counter tool on or in parallel to a feed axis against those to be connected Components or one arranged on the components Connecting element, such as a rivet, pressed to the connector or at least one of the components for making a connection to reshape between the components. During that appropriate tool against the components or that Connecting element is pressed, becomes a longitudinal axis of the tool in a plane around a point on the pivoted its longitudinal axis.

Durch diese im Gegensatz zum dreidimensionalen Taumeln in einer Ebene ausgeführte Wippbewegung des Formwerkzeugs und/oder des Gegenwerkzeugs wird einerseits eine deutliche Reduzierung der für die Umformung erforderlichen axialen Fügekraft erreicht, andererseits lassen sich das Formwerkzeug und - falls vorhanden - das Gegenwerkzeug aufgrund der Bewegung in nur einer Ebene sehr nahe an Abkantungen an den Bauteilen heranführen. By this in contrast to the three-dimensional Wobble in one plane Mold tool and / or the counter tool is on the one hand a significant reduction in the for Forming required axial joining force reached, on the other hand, the mold and - if present - the counter tool due to the movement in just one level very close to bends on the Introduce components.

Der halbe Schwenkwinkel beträgt vorzugsweise zwischen 2° und 6°. Die Form der Spitze des Formwerkzeuges muss beim vorliegenden Verfahren nicht notwendigerweise kreisförmig sein. Vielmehr lassen sich auch Formwerkzeuge oder Stempel mit ovalem oder rechteckigem Querschnitt der Spitze einsetzen. Die Frequenz der Schwenkbewegung ist variabel. Sie kann beispielsweise im Bereich von 50 Hz liegen. Half the swivel angle is preferably between 2 ° and 6 °. The shape of the tip of the Mold does not have to be in the present process necessarily be circular. Rather, you can also molds or stamps with oval or Insert a rectangular cross section of the tip. The The frequency of the swivel movement is variable. she can for example in the range of 50 Hz.

Beim bevorzugten Einsatz des vorliegenden Verfahrens werden plattenförmige Bauteile ohne ein zusätzliches Verbindungselement miteinander verbunden. Die zu verbindenden plattenförmigen Bauteile, beispielsweise Bleche, werden so übereinander gelegt, dass sie zumindest teilweise überlappen. Die Anzahl der Bauteile ist dabei nicht auf zwei beschränkt. Es können vielmehr auch drei oder mehr Bauteile auf diese Weise in einem Schritt miteinander verbunden werden. In the preferred use of the present Plate-shaped components are used without a process additional connecting element connected together. The plate-shaped components to be connected, for example, sheets are placed one on top of the other, that they overlap at least partially. The number of Components are not limited to two. It can rather three or more components in this way be connected in one step.

Ein überlappender Bereich der Bauteile wird so zwischen dem Formwerkzeug, einem Stempel, und dem Gegenwerkzeug, einer Matrize, positioniert, dass er über der Ausnehmung der Matrize liegt. Die Matrize kann hierbei ebenso wie der Stempel in länglicher Form ausgebildet sein. An overlapping area of the components becomes like this between the mold, a stamp, and the Counter tool, a die, positioned that he lies above the recess of the die. The die can here as well as the stamp in elongated form be trained.

Schließlich wird der Stempel auf oder parallel zu einer Vorschubachse so gegen die Matrize bewegt, dass der überlappende Bereich der Bauteile in die Ausnehmung der Matrize gedrückt wird. Anstelle des Stempels oder zusätzlich zum Stempel kann selbstverständlich auch die Matrize auf oder parallel zur Vorschubachse entsprechend gegen dem Stempel bewegt werden. Eventually the stamp is on or parallel to a feed axis against the die so that the overlapping area of the components in the recess the die is pressed. Instead of the stamp or in addition to the stamp, the Die on or parallel to the feed axis be moved accordingly against the stamp.

Während dieser Vorschubbewegung des Stempels und/oder der Matrize wird gleichzeitig die Längsachse des Stempels bzw. der Matrize mit einer Schwenkbewegung um einen Punkt auf dieser Achse beaufschlagt. Unter der Längsachse der Matrize ist hierbei die Werkzeugachse zu verstehen, die im Wesentlichen senkrecht zu der die Ausnehmung aufweisenden Oberfläche der Matrize verläuft. During this feed movement of the stamp and / or the die simultaneously becomes the longitudinal axis the punch or the die with a swiveling movement acted upon by a point on this axis. Under the The longitudinal axis of the die is the tool axis understand the essentially perpendicular to the the Recessing surface of the die runs.

Der Punkt, um den die Schwenkbewegung erfolgt, liegt im Schnittpunkt zwischen der Längsachse und der Vorschubachse, jedoch nicht notwendigerweise in der Bauteilebene. Er kann vielmehr auch um einige Millimeter oberhalb oder unterhalb eines Schnittpunktes der Längsachse des Stempels bzw. der Matrize mit einer dem Werkzeug zugewandten Oberfläche der Bauteile liegen. The point around which the pivoting movement takes place lies at the intersection between the longitudinal axis and the Feed axis, but not necessarily in the Component level. Rather, it can be around some Millimeters above or below an intersection of the Longitudinal axis of the stamp or the die with a Surface of the components facing the tool.

Wird die Ebene der beim vorliegenden Verfahren eingesetzten Wippbewegung parallel zu einer Abkantung an den Bauteilen gelegt, so kann der Fügepunkt direkt an der Abkantung gesetzt werden. Dadurch ergeben sich die gleichen Zugänglichkeitsvorteile wie beim konventionellen Durchsetzfügen mit senkrecht stehendem Stempel. Will the level of the present procedure used rocking movement parallel to a bend placed on the components, so the joining point can be directly be placed on the bevel. This results in the same accessibility advantages as with conventional clinching with vertical Stamp.

Durch die Vorschubbewegung wird das Material in die Ausnehmung der Matrize tiefgezogen und fließt so, dass eine feste Verbindung zwischen den Bauteilen hergestellt wird. Die Ausnehmung der Matrize kann dabei Formen aufweisen, die aus den in der Beschreibungseinleitung genannten Dokumenten bei den dort eingesetzten Matrizen bekannt sind. The material is moved in by the feed movement the recess of the die is deep drawn and flows in such a way that a firm connection between the components will be produced. The recess of the die can Have shapes that come from the in the Introduction to the documents mentioned there matrices used are known.

Die gleichzeitige Schwenkbewegung der Längsachse des Stempels und/oder der Matrize um einen Punkt im Bereich der jeweiligen Werkzeugspitze reduziert die lokale Umformfläche und somit die für die Vorschubbewegung erforderliche Kraft, die notwendig ist, um den überlappenden Bereich der Bauteile in die Ausnehmung zu drücken, in erheblichem Maße. The simultaneous swiveling movement of the longitudinal axis of the stamp and / or the die by one point in the The area of the respective tool tip reduces the local forming area and thus for the Force required to move the feed motion overlapping area of the components in the recess press, to a significant degree.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden im bevorzugten Einsatz Verbindungen hergestellt, die den mit dem Durchsetzfügen des Standes der Technik erzeugten Verbindungen ähnlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in dieser auch als Wipp- Clinchen bezeichneten Ausführungsform jedoch eine deutliche Reduzierung der für das Fügen benötigten Axialkraft, d. h. des Krafteinsatzes in Vorschubrichtung, und ermöglicht dennoch eine beständige druckknopfartige Verbindung von zwei oder mehreren plattenförmigen Bauteilen. With the inventive method preferred use made connections that the with the enforcement of the prior art generated connections are similar. The The method according to the invention also makes it possible in this However, clinching designated an embodiment significant reduction in the amount required for joining Axial force, d. H. of force in Feed direction, and still allows a constant Push button-like connection of two or more plate-shaped components.

Das Verfahren lässt sich auch für andere Fügeverfahren einsetzen, die sich bisher durch eine lineare Bewegung eines Formwerkzeugs oder Stempels gegen die Bauteile oder ein Verbindungselement für die Bauteile realisieren lassen, wie beispielsweise beim Kerben, Bördeln oder Nieten. Dieser linearen Bewegung wird beim vorliegenden Verfahren die Schwenkbewegung überlagert. Beim Nieten kann das Verfahren mit Voll- oder Hohlnieten beliebiger Form, beispielsweise auch eckig oder oval, als Verbindungselemente genutzt werden. Auch ein Einsatz beim Zapfen- oder Stanznieten bietet die obigen Vorteile der reduzierten axialen Fügekraft. The procedure can also be used by others Use joining processes that were previously characterized by a linear Movement of a mold or stamp against the Components or a connecting element for the components can be realized, such as notching, Flaring or riveting. This linear movement is when present method superimposed the pivoting movement. When riveting, the process can be with full or Hollow rivets of any shape, for example also square or oval, can be used as connecting elements. Also a Use in tenon or punch riveting offers the above Advantages of the reduced axial joining force.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine vorteilhafte Reduzierung der zur Umformung benötigten axialen Fügekraft von ca. 70-80% im Vergleich zu einer linearen Umformbewegung erzielt werden. Dadurch lassen sich leichtere und kompaktere Fügeeinrichtungen realisieren. Weiterhin wird aufgrund der geringeren Belastung von Form- und Gegenwerkzeug eine höhere Werkzeugstandzeit erreicht. With the method according to the invention, a advantageous reduction of the required for forming axial joining force of approx. 70-80% compared to a linear forming movement can be achieved. Thereby lighter and more compact joining devices realize. Furthermore, due to the lower A higher load on the mold and counter tool Tool life reached.

Das Verfahren bietet eine gute Zugänglichkeit zu Fügestellen, die nahe an Abkantungen der Bauteile liegen. Gegenüber einem Verfahren mit taumelnder Bewegung des Stempels lässt sich beim vorliegenden Verfahren der Fügevorgang mit senkrecht zur Bauteiloberfläche stehendem Stempel beginnen. Weiterhin ergibt sich im Vergleich zu einer dreidimensionalen Taumelbewegung ein geringerer vorrichtungstechnischer Aufwand zur Erzeugung der ebenen Schwenkbewegung. The procedure offers good accessibility too Joining points that are close to the edges of the components lie. Compared to a method with wobbling Movement of the stamp can be seen in the present Procedure of the joining process with perpendicular to Start the surface of the stationary stamp. Furthermore results compared to a three-dimensional Tumbling movement requires less technical equipment to generate the level swivel movement.

Durch geeignete Wahl der Form der Spitze bzw. Abschlussfläche des Formwerkzeugs lassen sich sowohl radialsymmetrische als auch rechteckige Fügepunkte bei der direkten Verbindung von plattenförmigen Bauteilen erzeugen. By a suitable choice of the shape of the tip or End surface of the mold can be both radial symmetrical as well as rectangular joining points the direct connection of plate-shaped components produce.

Vorteilhaft ausgestaltete Formwerkzeuge weisen prismatische, ebene oder kalottenförmige Abschlussflächen auf. Unter der Abschlussfläche ist hierbei die Endfläche des Formwerkzeugs zu verstehen, die mit den Bauteilen in Berührung kommt. Advantageously designed molds have prismatic, flat or dome-shaped End faces on. Below is the final area End surface of the mold to understand that with the Components comes into contact.

Besonders vorteilhaft ist ein Formwerkzeug, dessen Schaftquerschnitt sich zur Abschlussfläche hin verbreitert. Die Verbreiterung wird so gewählt, dass der gegenüber der Längsachse vorliegende Winkel der Verbreiterung dem halben Schwenkwinkel entspricht. Durch den Einsatz eines derartig geformten Formwerkzeugs kann eine besonders gute Verbindung zwischen den plattenförmigen Bauteilen erreicht werden. A molding tool whose Cross-section of the shaft towards the end face widened. The widening is chosen so that the angle relative to the longitudinal axis of the Widening corresponds to half the swivel angle. By using a shaped like this Mold can be a particularly good connection between the plate-shaped components can be achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden das Formwerkzeug und/oder das Gegenwerkzeug entlang der jeweiligen Werkzeuglängsachse verschiebbar gehalten und gegebenenfalls mit einer zusätzlichen variablen Kraft beaufschlagt. In a further advantageous embodiment become the molding tool and / or the counter tool slidable along the respective tool longitudinal axis held and if necessary with an additional variable force applied.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren nochmals erläutert. Hierbei zeigen Fig. 1 ein Beispiel für Form- und Gegenwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; The invention is explained again below using an exemplary embodiment in conjunction with the figures. Here 1 shows an example of molding and counter-tool for performing the method according to the invention.

und and

Fig. 2 Beispiele a) bis f) für verschiedene Geometrien des Formwerkzeuges für das erfindungsgemäße Verfahren. Fig. 2 examples a) to f) for different geometries of the mold for the inventive method.

Der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verbindung von plattenförmigen Bauteilen ist anhand von Fig. 1 zu erkennen. Im vorliegenden Beispiel werden zwei plattenförmige Bauteile (1, 2) verbunden. In der Figur sind die Matrize (4) mit der Ausnehmung (8) als Gegenwerkzeug sowie der Stempel (3) als Formwerkzeug dargestellt. Hierbei ist ebenfalls die hier eingesetzte prismatische Form der Abschlussfläche (9) des Stempels (3) zu erkennen. The process sequence of the method according to the invention for connecting plate-shaped components can be seen from FIG. 1. In the present example, two plate-shaped components ( 1 , 2 ) are connected. In the figure, the die ( 4 ) with the recess ( 8 ) as a counter tool and the punch ( 3 ) as a molding tool are shown. The prismatic shape of the end face ( 9 ) of the stamp ( 3 ) used here can also be seen.

Der linke Teil der Figur zeigt die Situation beim Start, der rechte Teil die Situation während der Durchführung des Fügevorgangs. The left part of the figure shows the situation at Start, the right part of the situation during the Execution of the joining process.

Zu Beginn des Fügevorgangs werden die zu verbindenden plattenförmigen Bauelemente (1, 2) auf der Matrize (4) so positioniert, dass ein überlappender Bereich der Bauelemente über der Ausnehmung (8) der Matrize liegt. At the beginning of the joining process, the plate-shaped components ( 1 , 2 ) to be connected are positioned on the die ( 4 ) such that an overlapping area of the components lies over the recess ( 8 ) of the die.

Dann bewegen sich sowohl der Stempel (3) als auch die Matrize (4) entlang der Vorschubachse (5) auf die Verbindungsstelle zu. Der Gesamtablauf ist so gesteuert, dass die Matrize (4) zuerst die Bauteiloberfläche erreicht. Der Stempel (3) schwenkt dabei mit seiner Längsachse (6) um die Werkzeugspitze. Der halbe Schwenkwinkel α (α ≥ 0°) ist in der Figur dargestellt. Nach Erreichen der Bauteiloberfläche verformt der Stempel (3) die Bauteile (1 + 2) in die in der Matrize (4) vorgesehene Ausnehmung (8). Then both the punch ( 3 ) and the die ( 4 ) move along the feed axis ( 5 ) towards the connection point. The overall process is controlled so that the die ( 4 ) first reaches the component surface. The punch ( 3 ) pivots with its longitudinal axis ( 6 ) around the tool tip. Half the swivel angle α (α ≥ 0 °) is shown in the figure. After reaching the component surface, the punch ( 3 ) deforms the components (1 + 2) into the recess ( 8 ) provided in the die ( 4 ).

Sitzt der Boden des matrizenseitig angeordneten Plattenelements (1) auf dem Boden der Ausnehmung (8) auf, so beginnt das Material in Richtung der Werkzeugwandung zu fließen. Dabei wird die festigkeitsbestimmende Hinterschneidung des stempelseitigen Materials in der Matrize erzeugt. If the bottom of the plate element ( 1 ) on the die side sits on the bottom of the recess ( 8 ), the material begins to flow in the direction of the tool wall. The undercut of the material on the die side that determines the strength is generated in the die.

Nach Beendigung der Umformvorgangs werden der Stempel (3) und die Matrize (4) wieder in die Ausgangsposition bewegt. After the forming process has been completed, the punch ( 3 ) and the die ( 4 ) are moved back to the starting position.

Fig. 2 zeigt sechs Beispiele a) bis f) für verschiedene Stempelgeometrien eines beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Stempels (3). FIG. 2 shows six examples a) to f) for different stamp geometries of a stamp ( 3 ) used in the method according to the invention.

In den Beispielen a) und c) ist die Abschlussfläche (9) des Stempels (3) prismatisch ausgebildet, wobei die Spitze und der Rand scharfkantig ausgebildet oder mit Rundungen mit bestimmten Mindestradien R1 und R2 gebildet sein kann. Die Ausbildung von Rundungen verhindert das Einschneiden des Materials bei Einsatz des Stempels. In examples a) and c), the end surface ( 9 ) of the stamp ( 3 ) is prismatic, the tip and the edge being sharp-edged or rounded with certain minimum radii R1 and R2. The formation of curves prevents the material from being cut when the stamp is used.

Das nächste Beispiel b) zeigt ein Formwerkzeug (3) mit einer ebenen Abschlussfläche (9), wobei auch in diesem Fall der Rand der Abschlussfläche scharfkantig sein kann oder einen Mindestradius R1 aufweist. The next example b) shows a molding tool ( 3 ) with a flat end surface ( 9 ), in which case the edge of the end surface can also be sharp-edged or has a minimum radius R1.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch ein Stempel (3) mit einer nach innen oder nach außen geformten kalottenförmigen Abschlussfläche (9) mit Radius R einsetzbar, wie in den Beispieles d) und e) dargestellt. A stamp ( 3 ) with an inwardly or outwardly shaped dome-shaped end surface ( 9 ) with radius R can also be used for carrying out the method according to the invention, as shown in examples d) and e).

Beispiel f) zeigt schließlich einen Stempel (3) mit einer verbreiterten Abschlussfläche (9). Die Form der Fläche (hier: prismatisch) kann selbstverständlich auch kalottenförmig oder eben sein. Die Verbreiterung der Abschlussfläche ist hierbei so gewählt, dass der Verbreiterungswinkel α dem halben Schwenkwinkel um die Stempelspitze entspricht. Example f) finally shows a stamp ( 3 ) with a widened end surface ( 9 ). The shape of the surface (here: prismatic) can of course also be dome-shaped or flat. The widening of the end face is chosen so that the widening angle α corresponds to half the swivel angle around the punch tip.

In sämtlichen Beispielen a) bis f) der Fig. 2 sind zusätzlich verschiedene Querschnittsformen 10 der Stempelspitze gezeigt, wie sie beim vorliegenden Verfahren eingesetzt werden können. Mit einer Stempelspitze mit einer rechteckigen Querschnittsform lassen sich hierbei rechteckige Fügepunkte realisieren. Zur Erzeugung eines kreisrunden Fügepunktes wird ein Stempel mit einer ovalen Querschnittsform, für einen ovalen Fügepunkt ein Stempel mit einer kreisrunden Querschnittsform eingesetzt. Bezugszeichenliste 1 Bauteil
2 Bauteil
3 Formwerkzeug, Stempel
4 Gegenwerkzeug, Matrize
5 Vorschubachse
6 Längsachse des Formwerkzeugs
7 Längsachse des Gegenwerkzeugs
8 Ausnehmung
9 Abschlussfläche
10 Querschnitt des Formwerkzeugs
In all examples a) to f) of FIG. 2, different cross-sectional shapes 10 of the punch tip are additionally shown, as can be used in the present method. Rectangular joining points can be realized with a stamp tip with a rectangular cross-sectional shape. A stamp with an oval cross-sectional shape is used to create a circular joining point, and a stamp with a circular cross-sectional shape is used for an oval joining point. List of Reference Numerals 1 component
2 component
3 molding tool, stamp
4 counter tool, die
5 feed axis
6 Longitudinal axis of the mold
7 Longitudinal axis of the counter tool
8 recess
9 end surface
10 Cross section of the mold

Claims

1. A method for connecting components ( 1 , 2 ) by reshaping, in which a molding tool ( 3 ) and / or a counter tool ( 4 ) on or parallel to a feed axis ( 5 ) against the components to be connected ( 1 , 2 ) or a connecting element arranged on the components for the components ( 1 , 2 ) is pressed in order to reshape the connecting element or at least one of the components ( 1 , 2 ) for establishing a connection between the components ( 1 , 2 ), characterized in that a longitudinal axis (6, 7) of the mold (3) and / or the counter tool (4) in a plane about a point on the its longitudinal axis (6, 7) is pivoted, while the mold (3) and / or the counter-tool (4) is pressed against the components ( 1 , 2 ) or the connecting element.

2. The method according to claim 1 for connecting plate-shaped components, in which the components ( 1 , 2 ) are at least partially overlapping between the mold ( 3 ) and a recess ( 8 ) of the counter tool ( 4 ) that an overlapping area of the Components ( 1 , 2 ) is located above the recess ( 8 ), and the overlapping area of the components ( 1 , 2 ) is pressed into the recess ( 8 ) with the molding tool ( 3 ) and / or the counter-tool ( 4 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a counter tool ( 4 ) is used, the recess ( 8 ) having rigid wall elements.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a counter tool ( 4 ) is used, the recess ( 8 ) has flexible wall elements.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a molding tool ( 3 ) with a prismatic, flat or dome-shaped end surface ( 9 ) is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a mold ( 3 ) with an end face ( 9 ) is used, which is widened compared to the shank cross section of the mold ( 3 ).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the counter tool ( 4 ) or a component thereof is mounted displaceably about its longitudinal axis ( 7 ) and with a force along the longitudinal axis ( 7 ) in the direction of the components ( 1 , 2 ) is applied while the counter tool ( 3 ) is pressed against the components ( 1 , 2 ).

8. The method according to claim 1, in which as Connecting element a rivet is used.

9. The method according to claim 1, wherein a free end of one of the components is inserted through a recess in the other component and is pressed in by the molding tool ( 3 ).

10. The method of claim 1, wherein the components tubular in shape and by bristling be positively connected.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the point about which the longitudinal axis of the molding tool ( 3 ) or the counter tool ( 4 ) is pivoted, an intersection of the longitudinal axis of the molding tool ( 3 ) or the counter tool ( 4 ) with a surface of the components facing the tool.

12. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the point about which the longitudinal axis of the mold ( 3 ) or the counter-tool ( 4 ) is pivoted in the direction of the tool spaced from the intersection of the longitudinal axis of the mold ( 3 ) or the counter tool ( 4 ) with a surface of the components facing the tool.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized, that half the angle α of the swivel motion is between 2 ° and 6 °.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the molding tool ( 3 ) is mounted displaceably about its longitudinal axis ( 6 ) and is subjected to a force along the longitudinal axis ( 6 ) in the direction of the components ( 1 , 2 ), while the molding tool ( 3 ) is pressed against the components ( 1 , 2 ).