DE10151659B4

DE10151659B4 - Method for joining at least two components and device therefor

Info

Publication number: DE10151659B4
Application number: DE2001151659
Authority: DE
Inventors: Stephan Dietrich; Reinhard Mauermann; Christian Donhauser; René Stopp
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Audi AG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Audi AG
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2021-10-20
Also published as: DE10151659A1

Abstract

Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5,6) mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid, und einem ersten Fügeschritt, bei dem mittels des Druckfluides (4) zumindest eines der Bauteile (5,6) in einem Bereich plastisch verformt wird, und einem zweiten Fügeschritt, bei dem auf den im ersten Fügeschritt plastisch verformten Bereich des Bauteiles (6) in Gegenrichtung umformend eingewirkt wird, wobei der umgeformte Bereich in einem Hohlraum (7) des Formwerkzeuges verformt wird und eine Hinterschneidung zwischen den Bauteilen (5,6) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des verformten Bereichs im zweiten Fügeschritt mittels eines Fügestempels (1) des Formwerkzeuges erfolgt, wobei der Hohlraum als Formhohlraum (7) in einem Formteil (2) des Formwerkzeuges ausgebildet ist, und Werkstoff des umgeformten Bereiches in den Form hohlraum (7) verdrängt wird um die Hinterschneidung zwischen den Bauteilen (5,6) auszubilden.Method for joining at least partially overlapping components (5, 6) with a molding tool and a pressure fluid, and a first joining step, in which at least one of the components (5, 6) is plastically deformed in one area by means of the pressure fluid (4), and a second joining step, in which the region of the component (6) plastically deformed in the first joining step is acted on in the opposite direction, the deformed area being deformed in a cavity (7) of the molding tool and an undercut between the components (5, 6 ) is formed, characterized in that the shaping of the deformed area takes place in the second joining step by means of a die (1) of the molding tool, the cavity being designed as a molding cavity (7) in a molding (2) of the molding tool, and material of the deformed area is displaced into the mold cavity (7) to form the undercut between the components (5, 6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17. Insbesondere wird ein Verfahren und eine Vorrichtung gezeigt, bei denen zumindest zwei Bauteile durch plastische Verformung eines der beiden Bauteile miteinander verbunden werden.The present invention relates to a method of joining of at least partially overlapping Components with a mold and a pressure fluid according to the preamble of claim 1 and a device for joining at least two components according to the generic term of claim 17. In particular, a method and an apparatus shown, in which at least two components by plastic deformation one of the two components can be connected to each other.

In der blechverarbeitenden Industrie werden Einzelteile durch die Fertigungsverfahren der mechanischen Fügetechnik verbunden, wobei sich die vorliegende Erfindung auf den Bereich der mechanischen Fügetechnik bezieht, bei dem kein durchgehendes Vorloch und auch kein Hilfsfügeteil notwendig wird. Vor allem in der Automobilindustrie werden diese preiswerten Verfahren in der Massenfertigung eingesetzt.In the sheet metal processing industry are individual parts through the manufacturing process of mechanical joining technology connected, the present invention being in the field mechanical joining technology covers, in which no continuous pre-hole and no auxiliary joining part is necessary becomes. Especially in the automotive industry, these are inexpensive Process used in mass production.

Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von sich überlappenden, insbesondere plattenförmigen Bauteilen bekannt, wobei eine Fügeverbindung zwischen den Bauteilen durch das sogenannte Clinchen oder Durchsetzfügen ohne ein Hilfsfügeteil erreicht werden kann.One is from the prior art Method and device for connecting overlapping, especially plate-shaped Components known, a joint connection between the components by so-called clinching or clinching without an auxiliary joining part can be achieved.

Bei diesem Verfahren wird ein Fügebereich, also ein Überlappungsbereich der Bauteile, in welchem eine Fügestelle ausgebildet werden soll, zwischen einem Fügestempel und einer Matrize eines Fügewerkzeuges angeordnet, wobei sich der Fügestempel und die Matrize auf gegenüberliegenden Seiten der Bauteile befinden. Der Fügestempel wird anschließend in den Fügebereich mit einer hohen Kraft eingedrückt, wobei sich beide Bauteile plastisch verformen. Die Matrize ist dabei so ausgebildet, dass bei einer derar tigen plastischen Verformung der beiden Bauteile im Fügebereich Hinterschneidungsbereiche zwischen den Bauteilen ausgebildet werden.With this method, a joining area is created an overlap area of the components in which a joint to be formed between a die and a die of a joining tool arranged, the joining stamp and the die on opposite sides of the components. The die will then in the joining area pressed in with a high force, whereby both components deform plastically. The matrix is included formed so that with such plastic deformation of the two components in the joining area Undercut areas are formed between the components.

Bei einer Ausführungsvariante dieses Verfahrens ist ein Vorloch in einem der Bauteile vorgesehen, durch welches der Werkstoff des zumindest einen weiteren Bauteiles durchgesetzt und auf der anderen Seite gebreitet wird (Confix-Clinchen von Eckold).In a variant of this method a pre-hole is provided in one of the components through which the material of at least one other component is enforced and spread on the other side (Confix clinching from Eckold).

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der Ausführungsvariante desselben wird mittels des Fügestempels von einer Seite der Bauteile eine hohe Fügekraft aufgebracht, wobei diese Fügekraft von der auf einer gegenüberliegenden Seite der Bauteile angeordneten Matrize abgestützt wird.In the above Procedure and the variant the same is by means of the die a high joining force is applied from one side of the components, wherein this joining force from the one on an opposite Side of the components arranged die is supported.

Beim ebenfalls bekannten Taumelclinchen ( DE 199 45 743 A1 ) wird eine Hinterschneidung mittels eines Fügestempels, bei einer geradlinigen und taumelnden Bewegung desselben, in die zu verbindenden Bauteile, insbesondere Bleche, ohne Ausbilden eines Vorloches eingeformt, wobei die Gegenseite von einer Matrize geformt wird. Folglich entsteht bei diesem Taumelclinchen kein Abfall an Werkstoff der Bleche.In the well-known wobble rabbit ( DE 199 45 743 A1 ) an undercut is formed by means of a punch, with a straight and tumbling movement thereof, into the components to be connected, in particular sheets, without forming a pre-hole, the opposite side being formed by a die. As a result, there is no waste of sheet metal material with this wobble.

Nachteilig bei den vorstehend beschriebenen Verfahren ist, dass die zu verbindenden Bauteile auf beiden Seiten der Fügestelle zugänglich sein müssen, um sowohl Fügestempel als auch Matrize entsprechend anordnen zu können.A disadvantage of those described above The procedure is that the components to be connected are on both sides the joint accessible have to be around both dies as well as being able to arrange the die accordingly.

Weiterhin muss der Fügestempel auf die Matrize ausgerichtet sein. Dies wird meist durch Verwendung von sogenannten C-Bügeln oder C-Rahmen als Werkzeuggestelle gelöst, welche Fügestempel und Matrize zuverlässig und andauernd wechselseitig positionieren. Dies führt jedoch zu einer aufwändigen und kostspieligen Konstruktion, deren zugänglicher Arbeitsraum zudem durch den C-Bügel oder C-Rahmen eingeschränkt ist.Furthermore, the joining stamp be aligned with the die. This is mostly through use of so-called C-arms or C-frame solved as tool frames, which joining stamp and die reliably and constantly position each other. However, this leads to an elaborate and expensive construction, whose accessible work space also through the C-bracket or C frame limited is.

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik das sogenannte Hydroforming bekannt. Beim Hydroforming werden Bauteile, insbesondere Rohre oder rohrförmige Halbzeuge, in einem Formwerkzeug angeordnet, und die Innenfläche dieser Bauteile mit einem relativ hohen Druck beaufschlagt. Das derart plastisch verformte Bauteil wird mit einer Formfläche des Formwerkzeuges in Anlage gebracht. Als Druckmedium wird hierbei beispielsweise ein Hochdruckfluid verwendet.Furthermore, is from the prior art known as hydroforming. In hydroforming, components, especially tubes or tubular Semi-finished products, arranged in a mold, and the inner surface of this Components subjected to a relatively high pressure. It is so plastic deformed component is in contact with a molding surface of the molding tool brought. For example, a high-pressure fluid is used as the pressure medium used.

Das Hydroforming ist folglich primär eine Umformtechnik zur Ausbildung einer bestimmten Oberflächenkontur, jedoch keine Fügetechnik.Hydroforming is therefore primarily a forming technique to form a certain surface contour, but no joining technique.

Als eine Verfahrensvariante des vorstehend beschriebenen Clinchens ist zudem aus dem Stand der Technik bekannt, anstelle einer Matrize das genannte Hochdruckfluid beim Hydroforming als Gegenhalter zu benutzen ( DE 100 61 635 A1 ). Die Fügestelle wird wie schon vorstehend beschrieben ausschließlich mittels der Wirkung des Fügestempels ausgebildet.As a process variant of the clinching described above, it is also known from the prior art to use the high-pressure fluid mentioned as a counterhold during hydroforming instead of a die ( DE 100 61 635 A1 ). As already described above, the joint is formed exclusively by means of the effect of the joint stamp.

Ebenfalls ist eine Verfahrensvariante des Clinchens beschrieben, bei der die zu verbindenden Bauteile mit dem Hochdruckfluid anstelle des Fügestempels in eine geteilte Matrize eingeformt werden ( DE 199 18 516 A1 ).A method variant of clinching is also described, in which the components to be connected are molded into a split die with the high-pressure fluid instead of the joining die ( DE 199 18 516 A1 ).

Die verwendete geteilte Matrize zur Ausformung der erzeugten Fügestelle führt jedoch zu einer hohen Anzahl an mechanischen und insbesondere auch bewegten Komponenten. Dies führt zu hohen fertigungstechnischen und steuerungstechnischen Anforderungen verbunden mit hohen Herstell- und Betriebskosten.The split die used for Forming the joint created leads however to a high number of mechanical and especially moving ones Components. this leads to to high manufacturing and control requirements combined with high manufacturing and operating costs.

Ein Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid sowie eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen der jeweils eingangs genannten Art ist aus der DE 32 105 96 A1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt ein Werkzeug mit einem unteren Stempel und einer oberen Stempelanordnung, wobei zwischen den Stempeln zwei plattenförmige Werkstücke gehalten werden. Diese plattenförmigen Werkstücke sind in Anlage miteinander. In dem oberen Stempel der Stempelanordnung ist eine Aussparung ausgebildet. Gegenüberliegend zu der Aussparung ist in dem unteren Stempel eine Kanalöffnung eines Druckmittel-Kanals ausgebildet. Wird Druckmittel durch den Kanal im unteren Stempel auf die beiden Werkstücke gelenkt, so werden diese unter plastischer Verformung in die Aussparung gedrückt. Dabei bildet sich eine Ausstülpung der in Anlage befindlichen plattenförmigen Werkstücke.A method for joining at least partially overlapping components with a molding tool and a pressure fluid and a device for joining at least two components of the type mentioned at the outset are known from the DE 32 105 96 A1 known. This document shows a tool with a lower stamp and an upper stamp arrangement, with between the Stem two plate-shaped workpieces can be held. These plate-shaped workpieces are in contact with each other. A recess is formed in the upper stamp of the stamp arrangement. A channel opening of a pressure medium channel is formed in the lower punch opposite the recess. If pressure medium is directed through the channel in the lower punch onto the two workpieces, they are pressed into the recess with plastic deformation. A protuberance of the plate-shaped workpieces in contact with one another is formed.

Nachfolgend wird der obere Stempel zurückgezogen, so dass sich ein freier Raum bildet. Dieser freie Raum wird durch die in Anlage befindlichen plattenförmigen Werkstü cke mit der Ausstülpung, durch den oberen Stempel und eine Stempelhülse, die den oberen Stempel aufnimmt, begrenzt. Im Zustand mit zurückgezogenem oberem Stempel wird der Druckmittelstrom im Kanal des unteren Stempels unterbrochen und ein Druckmittelstrom auf die Ausstülpung der plattenförmigen Werkstücke durch einen Kanal im oberen Stempel aufgebracht. Dadurch wird die Ausstülpung zusammengepresst und verbördelt, so dass sich ein unlösbarer Fügebereich bildet, der die Werkstücke miteinander verbindet.Below is the top stamp withdrawn, so that a free space is formed. This free space is through the plate-shaped workpieces in the system the protuberance, through the upper stamp and a stamp sleeve that holds the upper stamp records, limited. In the state with the upper stamp withdrawn the pressure medium flow in the channel of the lower punch is interrupted and a pressure medium flow through the protuberance of the plate-shaped workpieces applied a channel in the upper stamp. This will compress the protuberance and crimped, so that an unsolvable joining area that forms the workpieces connects with each other.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid sowie eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen der jeweils eingangsgenannten Art derart zu verbessern, dass der Fügevorgang in einfacher und kostengünstiger Weise durchgeführt werden kann.It is an object of the present invention Method of joining of at least partially overlapping Components with a mold and a pressure fluid and a Device for joining of at least two components of the type mentioned in the introduction to improve that joining process in a simple and inexpensive way carried out can be.

Im Hinblick auf das Verfahren zum Fügen von Bauteilen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.With regard to the procedure for Joining of This object is achieved by a method using the components Features of claim 1 solved.

Folglich umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid einen ersten Fügeschritt, wobei in dem ersten Fügeschritt zumindest eines der Bauteile mittels des Druckfluides plastisch verformt wird, und einen zweiten Fügeschritt, bei dem mittels eines Fügestempels des Formwerkzeuges auf einen im ersten Fügeschritt umgeformten Bereich des verformten Bauteiles in Gegenrichtung umformend eingewirkt wird, wobei Werkstoff aus dem umgeformten Bereich in einen Formhohlraum, welcher in einem Formteil des Formwerkzeuges ausgebildet ist, verdrängt und eine Hinterschneidung zwischen den Bauteilen ausgebildet wird.Consequently, the method according to the invention comprises for joining of at least partially overlapping Components with a mold and a pressure fluid a first Joining step, being in the first joining step at least one of the components is plastic by means of the pressure fluid is deformed, and a second joining step, in which means of a die of the molding tool to an area formed in the first joining step the deformed component is reshaped in the opposite direction, whereby material from the formed area into a mold cavity, which is formed in a molded part of the mold, displaces and a Undercut is formed between the components.

Durch die Verwendung eines Druckmediums zum Aufbringen einer ersten Umformkraft während des ersten Fügeschrittes ist es auf vorteilhafte Weise möglich, Bauteile zu fügen, wobei eine direkte mechanische Zugänglichkeit nur von einer Seite notwendig ist. Zudem kann eine Anzahl der Komponenten der eigentlichen Fügevorrichtung, insbesondere eine Anzahl an bewegten Komponenten, verringert werden. Weiterhin können auch vorgeformte Bauteile, ggf. mit Hinterschneidungen, miteinander verbunden (gefügt) werden.By using a print medium for Applying a first forming force during the first joining step it is possible in an advantageous manner Assemble components with direct mechanical access from only one side necessary is. In addition, a number of the actual components Joining device, in particular a number of moving components can be reduced. Can continue also preformed components, possibly with undercuts, with each other connected become.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem ein Umformen von zumindest einem der Bauteile vor dem ersten Fügeschritt mittels der Wirkung des Druckfluides. Vorteilhafterweise werden dabei die Bauteile vor Ausbilden einer Fügestelle zumindest im Bereich der auszubildenden Fügestelle zueinander in Anlage gebracht. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn dabei die zumindest zwei Bauteile im Formwerkzeug angeordnet werden, wobei das Formteil des Formwerkzeuges mit einem ersten der zumindest zwei Bauteile in Anlage und das Druckfluid mit einem zweiten der zumindest zwei Bauteile in Kontakt gebracht werden.The method according to the invention also enables forming at least one of the components before the first joining step by means of the action of the pressure fluid. Advantageously the components before forming a joint, at least in the area of the joint to be trained to each other planted. Furthermore, it is advantageous if the at least two components are arranged in the mold, wherein the molded part of the mold with a first of the at least two Components in plant and the pressure fluid with a second of the least two components are brought into contact.

Folglich kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Fügen der Bauteile und ein Umformen von zumindest einem der Bauteile vor dem ersten Fügeschritt in einem Verfahren erreicht werden, ohne dass ein zeitaufwendiger Wechsel der Bearbeitungsmaschinen bzw. der Bearbeitungswerkzeuge notwendig ist.Consequently, with the method according to the invention insert the components and reshaping at least one of the components the first joining step can be achieved in one process without being a time consuming Change of processing machines or processing tools necessary is.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Fügestempel vor Beginn des ersten Fügeschrittes mit einem der Bleche in Kontakt gebracht. Zudem führt der Fügestempel während des ersten Fügeschrittes bezüglich einer Längsachse desselben bevorzugt eine geradlinige Hubbewegung aus. Weiterhin kann der Fügestempel während des zweiten Fügeschrittes bevorzugterweise bezüglich einer Längsachse desselben eine geradlinige Vorschubbewegung durchführen. Der geradlinigen Hubbewegung und/oder der geradlinigen Vorschubbewegung kann eine Taumelbewegung und/oder eine Schwingung überlagert werden.According to a preferred embodiment becomes the die before the start of the first joining step brought into contact with one of the sheets. In addition, the joining punch while of the first joining step in terms of a longitudinal axis preferably a straight-line stroke movement. Farther can be the die while of the second joining step preferably regarding a longitudinal axis perform a linear feed movement. The rectilinear stroke movement and / or the rectilinear feed movement can a wobble movement and / or a vibration are superimposed.

Während des ersten Fügeschrittes kann mittels des Fügestempels eine Gegenkraft zu einer mittels des Druckfluides erzeugten ersten Umformkraft in die Bauteile eingeleitet werden. Zudem kann während des zweiten Fügeschrittes eine weitere Gegenkraft mittels des Druckfluides zur zumindest teilweisen Kompensation einer mittels des Fügestempels erzeugten zweiten Umformkraft eingeleitet werden.While of the first joining step can by means of the die a counterforce to a first generated by means of the pressure fluid Forming force can be introduced into the components. In addition, during the second joining step another counterforce by means of the pressure fluid for at least partially Compensation for a generated by means of the die second forming force can be initiated.

Bevorzugterweise wird ein Druck des Druckfluides während des ersten und/oder des zweiten Fügeschrittes gesteuert. Die vorgenannte Hubbewegung und/oder die vorgenannte Schubbewegung des Fügestempels, insbesondere eine Geschwindigkeit und/oder ein Betrag der Hub- oder Vorschubbewegung, kann an diesen Druck des Druckfluides angepasst werden.A pressure of the Pressure fluids during controlled the first and / or the second joining step. The aforementioned lifting movement and / or the aforementioned pushing movement of the die, in particular a speed and / or an amount of lifting or Feed movement, can be adapted to this pressure of the pressure fluid become.

Das Formwerkzeug kann weiterhin ein Halteteil aufweisen, wobei das Halteteil die im ersten Fügeschritt mittels des Druckfluides eingeleitete erste Umformkraft zumindest teilweise abstützt und/oder als Formfläche bei einer Verformung zumindest eines der zwei Bauteile wirkt.The molding tool can furthermore have a holding part, the holding part at least partially supporting and / or supporting the first forming force introduced by means of the pressure fluid in the first joining step acts as a molding surface during deformation of at least one of the two components.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Werkstoff des zweiten Bauteiles im ersten Fügeschritt durch eine in dem ersten Bauteil ausgeformte Aussparung gedrückt, wobei eine plastische Verformung des zweiten Bauteiles entsteht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Fügestempel zu Beginn des ersten Fügeschrittes mit dem zweiten Bauteil in Kontakt ist und während des ersten Fügeschrittes eine Hubbewegung ausführt. Im zweiten Fügeschritt kann Werkstoff des umgeformten Bereiches des zweiten Bauteiles mittels des Fügestempels in den Formhohlraum entgegen der (Haupt-) Richtung des Umformvorganges des ersten Fügeschrittes verdrängt werden, wobei der in den Formhohlraum verdrängte Werkstoff des zweiten Bauteiles eine Hinterschneidung mit dem ersten Bauteil bildet.According to a particularly preferred embodiment is the material of the second component in the first joining step by one in the first component molded recess, wherein a plastic Deformation of the second component occurs. It is advantageous if the die at the beginning of the first joining step is in contact with the second component and during the first joining step performs a lifting movement. In the second joining step can by means of the deformed area of the second component of the die into the mold cavity against the (main) direction of the forming process of the first joining step repressed be, the material displaced into the mold cavity of the second Component forms an undercut with the first component.

Die Aussparung kann konisch aufgebildet werden, wobei die Herausbildung der Hinterschneidung durch die konisch geformte Aussparung im ersten Bauteil auf vorteilhafte Weise unterstützt wird.The recess can be conical, the formation of the undercut by the conically shaped Recess in the first component is supported in an advantageous manner.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in weiteren Unteransprüche dargelegt.Further preferred embodiments of the inventive method are in further subclaims explained.

Im Hinblick auf die Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 17 gelöst.With regard to the device for Joining of According to the invention, components are provided with a device solved the features of claim 17.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 geeignet und umfasst ein Formwerkzeug und eine Zuführeinrichtung eines Druckfluides. Das Formwerkzeug weist ein Formteil mit einem Formhohlraum und einen Fügestempel, welcher in einer Aussparung im Formteil bewegbar angeordnet ist, auf. Zumindest eines der Bauteile ist in ei nem ersten Fügeschritt mittels eines Druckfluides umformbar. Der Fügestempel ist in einem zweiten Fügeschritt zu einer zumindest teilweisen Stauchung eines in dem ersten Fügeschritt plastisch umgeformten Bereiches unter zumindest teilweisem Ausfüllen des Formhohlraumes vorgesehen.The inventive device for joining at least two components is in particular for performing the Process according to claim 1 suitable and includes a mold and a feed device a pressure fluid. The molding tool has a molded part with a Mold cavity and a die, which is movably arranged in a recess in the molded part, on. At least one of the components is in a first joining step deformable by means of a pressure fluid. The die is in a second joining step to at least partially compress one in the first joining step plastically formed area with at least partial filling of the Mold cavity provided.

Bevorzugterweise sind die Bauteile in einem Fügebereich derselben zumindest teilweise in Anlage zueinander angeordnet. Weiterhin sind die Bauteile vorteilhafterweise in dem Formwerkzeug angeordnet, wobei das Formteil des Formwerkzeuges mit einem ersten der zumindest zwei Bauteile in Anlage und das Druckfluid mit einem zweiten der zumindest zwei Bauteile in Kontakt ist.The components are preferably in a joining area the same at least partially arranged in contact with each other. Farther the components are advantageously arranged in the mold, wherein the molding of the mold with a first of the at least two components in the system and the pressure fluid with a second one at least two components are in contact.

Der Formhohlraum kann dabei in einem Stirnbereich des Formteiles des Formwerkzeuges ausgebildet sein, wobei der Stirnbereich mit dem ersten Bauteil in Kontakt bringbar ist.The mold cavity can be in an end region of the molded part of the molding tool, the end region can be brought into contact with the first component.

Das Formwerkzeug weist vorteilhafterweise ein Halteteil auf, wobei das Halteteil zumindest zu einer teilweisen Abstützung einer mittels des Druckfluides eingeleiteten ersten Umformkraft und/oder als Formfläche bei einer Verformung des zweiten Bauteiles vorgesehen ist.The molding tool advantageously has one Holding part, the holding part being at least partially support a first forming force introduced by means of the pressure fluid and / or as a shaped surface is provided in the event of a deformation of the second component.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Bauteil eine Aussparung benachbart zum Fügestempel auf, wobei die Aussparung des ersten Bauteiles vom Fügestempel durchsetzbar und eine Stirnfläche des Fügestempels mit einer Oberfläche des zweiten Bauteiles in Kontakt bringbar ist.According to a particularly preferred embodiment the first component has a recess adjacent to the die on, the recess of the first component being penetrable by the joining die and an end face of the die with a surface of the second component can be brought into contact.

Die Aussparung kann konisch ausgebildet sein und/oder eine kreisrunde, elliptische oder polygone Grundfläche aufweisen.The recess can be conical and / or have a circular, elliptical or polygonal base area.

Bevorzugterweise führt der Fügestempel bezüglich einer Längsachse desselben eine geradlinige Hubbewegung und/oder eine geradlinige Vorschubbewegung durch, wobei der Hub- und/oder Vorschubbewegung des Fügestempels eine Taumel- und/oder eine Schwingbewegung überlagert sein kann.Preferably, the joining punch in terms of a longitudinal axis same a linear stroke movement and / or a straight line Feed movement by, the lifting and / or feed movement of the die a wobble and / or a swinging movement can be superimposed.

Der Druck des Druckfluides kann steuerbar und insbesondere an die Hubbewegung und/oder die Vorschubbewegung des Fügestempels anpassbar sein.The pressure of the pressure fluid can be controlled and in particular to the lifting movement and / or the feed movement of the assembly die be customizable.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren Unteransprüchen dargelegt.Further preferred embodiments of the device according to the invention are in the further subclaims explained.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:Below is the present Invention based on preferred embodiments in connection with the attached Drawings described in more detail and explained. In these drawings:

1 einen Zustand der Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen zu Beginn eines Verbindens der Bauteile, 1 a state of the device for joining at least two components at the start of connecting the components,

2 ein diesem Ausgangszustand nachfolgender Zwischenzustand bei Verbinden der Bauteile, und 2 an intermediate state following this initial state when the components are connected, and

3 ein Endzustand nach Verbinden der Bauteile. 3 a final state after connecting the components.

In der Abfolge der 1 bis 3 sind drei aufeinanderfolgende Zustände, ein Ausgangszustand in 1, ein Zwischenzustand in 2 und ein Endzustand in 3, des Verfahrens zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen sowie der Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen in den entsprechenden Zuständen gezeigt. Dabei ist in 2 ein Zustand während bzw. am Ende des ersten Fügeschrittes und in 3 ein Zustand während bzw. am Ende des zweiten Fügeschrittes gezeigt, wobei das erste Bauteil 5 in einem Fügebereich mit dem zweiten Bauteil 6 in Anlage ist. Zwischen diesem ersten und diesem zweiten Bauteil 5,6 wird, wie nachfolgend näher erläutert, eine Hinterschneidung zum Verbinden (Fügen) derselben ausgebildet.In the order of 1 to 3 are three consecutive states, an initial state in 1 , an intermediate state in 2 and a final state in 3 , the method for joining at least partially overlapping components and the device for joining at least two components in the corresponding states. Here is in 2 a state during or at the end of the first joining step and in 3 a state shown during or at the end of the second joining step, the first component 5 in a joining area with the second component 6 is in plant. Between this first and this second component 5 . 6 an undercut for connecting (joining) the same is formed, as explained in more detail below.

Das nachfolgend beschriebene Verfahren bzw. die nachfolgend beschriebene Vorrichtung sind exemplarisch am Beispiel des Verbindens zweier plattenförmiger Bauteile 5,6, des ersten Bauteiles 5 und des zweiten Bauteiles 6, mittels einer Fügestelle beschrieben. Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung sind jedoch nicht auf diese konkrete Anzahl an Bauteilen 5,6, auf eine durchgängig plattenförmige Ausbildung der Bauteile oder eine bestimmte Anzahl an Fügestellen beschränkt. Beispielsweise können mit dem vorliegenden Verfahren bzw. der vorliegenden Vorrichtung auch ohne weiteres drei Bauteile an mehreren Fügestellen miteinander verbunden werden, ohne dass wesentliche Änderungen am nachstehend näher erläuterten Verfahren bzw. der nachstehend näher erläuterten Vorrichtung notwendig wären.The procedure described below and the device described below are exemplary using the example of connecting two plate-shaped components 5 . 6 , the first component 5 and the second component 6 , described by means of a joint. However, the present method and the present device are not based on this specific number of components 5 . 6 , limited to a continuous plate-shaped design of the components or a certain number of joints. For example, the present method or the present device can also be used to easily connect three components to one another at a number of joining points, without the need for significant changes to the method or the device explained in more detail below.

Das in den 1 bis 3 gezeigte Formwerkzeug weist einen Fügestempel 1, ein Formteil 2 und ein Halteteil 3 auf, wobei der Fügestempel 1 in einer Aussparung 2a des Formteiles 2 aufgenommen und in dieser Aussparung 2a des Formteiles 2 entlang seiner Längserstreckung axial bewegbar ist. Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist das Halteteil 3 sowohl mit einer Seite des zweiten Bauteiles 6, welche dem ersten Bauteil 5 zugewandt ist, als auch mit einer Seite des ersten Bauteiles 5, welche dem Formteil 2 abgewandt ist, in Anlage.That in the 1 to 3 Shaping tool shown has a die 1 , a molded part 2 and a holding part 3 on, with the die 1 in a recess 2a of the molded part 2 recorded and in this recess 2a of the molded part 2 is axially movable along its longitudinal extent. As in 1 to 3 shown is the holding part 3 with one side of the second component 6 which is the first component 5 is facing, as well as with one side of the first component 5 which the molding 2 is turned away from the plant.

Der Fügebereich, also der Bereich, in dem die Fügestelle auszubilden ist, ist benachbart zum Fügestempel 1 angeordnet.The joining area, that is the area in which the joining point is to be formed, is adjacent to the joining punch 1 arranged.

Wie in den 1 bis 3 gezeigt, befindet sich eine Stirnfläche 2b des Formteiles 2 vor dem ersten Fügeschritt (1) und auch während des ersten Fügeschrittes (2) bzw. während des zweiten Fügeschrittes (3) mit einer Oberfläche des ersten Bauteiles 5, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel ein vorgeformtes plattenförmiges Bauteil umfasst, in Anlage.As in the 1 to 3 shown, there is an end face 2 B of the molded part 2 before the first joining step ( 1 ) and also during the first joining step ( 2 ) or during the second joining step ( 3 ) with a surface of the first component 5 which, in the exemplary embodiment shown, comprises a preformed plate-shaped component.

Diese Stirnseite 2b des Formteiles 2 weist, wie in den 1 bis 3 gezeigt, benachbart zum Fügestempel 1 eine Ausnehmung auf, die einen Formhohlraum 7 bildet. Der Formhohlraum 7 wird zudem durch eine Seite des ersten Bauteiles 5, welche der Stirnseite 2b benachbart und zu derselben in Anlage angeordnet ist, und durch einen Teil einer Mantelfläche des Fügestempels 1 begrenzt.This face 2 B of the molded part 2 points, as in the 1 to 3 shown, adjacent to the die 1 a recess on it that has a mold cavity 7 forms. The mold cavity 7 is also through one side of the first component 5 which the front 2 B is arranged adjacent to and in contact with the same, and by a part of a lateral surface of the die 1 limited.

Die Aussparung 2a, in welcher der Fügestempel 1 im Formteil 2 beweglich aufgenommen wird, ist im in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel koaxial zu einer Symmetrieachse 8 des Formteiles 2 angeordnet. Auch der Fügestempel 1 ist koaxial zu der Symmetrieachse 8 des Formteiles 2 angeordnet. Allerdings sind die vorliegende Vorrichtung und das vorliegende Verfahren nicht auf diese beschriebenen koaxialen Anordnungen festgelegt. Abhängig vom konkreten Anwendungsfall kann auch eine nicht-koaxiale Anordnung gewählt werden, ohne dass wesentliche Änderungen an der vorliegenden Vorrichtung bzw. am vorliegenden Verfahren notwendig wären.The recess 2a in which the die 1 in the molding 2 is movably received in the 1 to 3 Embodiment shown coaxial to an axis of symmetry 8th of the molded part 2 arranged. Also the joining stamp 1 is coaxial to the axis of symmetry 8th of the molded part 2 arranged. However, the present apparatus and method are not limited to the coaxial arrangements described. Depending on the specific application, a non-coaxial arrangement can also be selected without substantial changes to the present device or the present method being necessary.

Die Querschnittsflächen des Fügestempels 1 und der den Fügestempel 1 aufnehmenden Aussparung 2a des Formteils 2, welche kreisförmig, elliptisch oder polygon ausgebildet sein können, sind aufeinander abgestimmt. Insbesondere bei einer elliptischen oder polygonen Querschnittsfläche ist ein Verdrehen des Fügestempels 1 in der den Fügestempel 1 aufnehmenden Aussparung 2a verhindert.The cross-sectional areas of the die 1 and the die 1 receiving recess 2a of the molded part 2 which can be circular, elliptical or polygonal are coordinated with one another. In particular in the case of an elliptical or polygonal cross-sectional area, the joining die is twisted 1 in the die 1 receiving recess 2a prevented.

Auf der dem Formwerkzeug abgewandten Seite des zweiten Bauteiles 6 ist ein Druckfluid 4, insbesondere ein Hochdruckhydraulikfluid angeordnet, mit dem eine erste Umformkraft mittels des Druckfluides 4 im Bereich der auszubildenden Fügestelle während des ersten Fügeschrittes in das zweite Bauteil 6 einleitbar ist.On the side of the second component facing away from the molding tool 6 is a pressure fluid 4 , in particular a high-pressure hydraulic fluid, with which a first forming force by means of the pressure fluid 4 in the area of the joint to be trained during the first joining step into the second component 6 can be initiated.

Folglich sind das erste und das zweite Bauteil 5,6 im Formwerkzeug angeordnet, wobei sich das erste und das zweite Bauteil 5,6 zueinander in Anlage befinden und der Fügebereich Teil dieses Anlagebereiches ist. Das erste Bauteil 5 ist zwischen dem Formteil 2 und dem Halteteil 3 angeordnet und wird durch dieselben gehalten. Das zweite Bauteil 6 ist in Anlage mit einer Formfläche 3a des Halteteils 3 und mit einer Seite des ersten Bauteiles 5, welche dem Formteil 2 abgewandt ist.Consequently, the first and the second component 5 . 6 arranged in the mold, the first and the second component 5 . 6 are in contact with each other and the joining area is part of this area. The first component 5 is between the molding 2 and the holding part 3 arranged and held by the same. The second component 6 is in contact with a molding surface 3a of the holding part 3 and with one side of the first component 5 which the molding 2 is turned away.

Der Formhohlraum 7 ist im Kontaktbereich zwischen der Stirnfläche 2b des Formteiles 2 und der Aussparung 2a des Formteiles 2, in welcher der Fügestempel 1 aufgenommen ist, ausgebildet. Dabei ist die Aussparung des Formhohlraums 7 so gewählt, dass das erste Bauteil 5 in einem Bereich, welcher den Fügestempel 1 unmittelbar umgibt, „hohl" anliegt, also nicht vom der Stirnfläche 2b des Formteiles 2 abgestützt wird.The mold cavity 7 is in the contact area between the end face 2 B of the molded part 2 and the recess 2a of the molded part 2 in which the die 1 is included, trained. Here is the recess in the mold cavity 7 chosen so that the first component 5 in an area which contains the die 1 immediately surrounds, "hollow", so not from the end face 2 B of the molded part 2 is supported.

Das erste Bauteil 5 weist in dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung ein Durchgangsloch 9 im Fügebereich, also im Bereich des Formstempels 1, auf. Das Durchgangsloch 9 ist als kreisrunde Durchgangsöffnung mit konstantem Durchmesser im ersten Bauteil 5 ausgeformt.The first component 5 points in the in the 1 to 3 Embodiment of the present method and the present device shown a through hole 9 in the joining area, i.e. in the area of the die 1 , on. The through hole 9 is a circular through hole with a constant diameter in the first component 5 formed.

Bei einer axialen Vorschubbewegung des Fügestempels 1 kann der Fügestempel 1 durch das Durchgangsloch 9 im ersten Bauteil 5 hindurchtreten, wodurch eine Stirnfläche des Fügestempels 1 mit einer Seite des zweiten Bauteils 6 kontaktierbar ist.With an axial feed movement of the die 1 can be the die 1 through the through hole 9 in the first component 5 pass through, creating an end face of the die 1 with one side of the second component 6 is contactable.

Die das zweite Bauteil 6 kontaktierende Stirnfläche des Fügestempel 1 kann eine ebene, konkav-runde, konkav-spitze, konvex-runde oder konvex-spitze Stirnfläche aufweisen.The the second component 6 contacting end face of the die 1 can have a flat, concave-round, concave-pointed, convex-round or convex-pointed end face.

Das Druckfluid 4, also insbesondere das Hochdruckhydraulikfluid, wird auf der dem Fügewerkzeug abgewandten Seite des zweiten Bauteiles mittels einer Zuführeinrichtung, wie dies durch die Pfeile in den 1 bis 3 angedeutet ist, zugeführt. Dabei wirkt das mittels der Zuführeinrichtung zugeführte Druckfluid 4 zumindest an der Innenfläche des Fügebereiches oder entlang der gesamten Innenfläche des zweiten Bauteiles 6.The pressure fluid 4 , in particular the high-pressure hydraulic fluid, is fed on the side of the second component facing away from the joining tool by means of a feed device, as is indicated by the arrows in the FIGS 1 to 3 is indicated, supplied. The pressure fluid supplied by means of the feed device acts here 4 at least on the inner surface of the joining area or along the entire inner surface of the second component 6 ,

Das zweite Bauteil 6 kann schon vor dem ersten Fügeschritt mittels einer Wirkung des Druckfluides 4 verformt und in Anlage mit der Formfläche 3a des Halteteiles 3 und mit der Seite des ersten Bauteiles 5, welche dem Formwerkzeug abgewandt ist, gebracht worden sein, bevor es den in 1 gezeigten Zustand erreicht hat.The second component 6 can before first joining step by means of an action of the pressure fluid 4 deformed and in contact with the molding surface 3a of the holding part 3 and with the side of the first component 5 , which faces away from the mold, have been brought before the in 1 shown state.

Nachfolgend wird anhand der 2 und 3 ein Verfahren zum Fügen von zwei zumindest teilweise überlappten Bauteilen (wie in 1 gezeigt), anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert.The following is based on the 2 and 3 a method for joining two at least partially overlapped components (as in 1 shown), explained using a preferred embodiment.

Dabei ist in 2 ein Zwischenzustand bei der Herstellung der Fügeverbindung gezeigt. Wie in 2 gezeigt, wird der Fügestempel 1 in einer Hubbewegung von der Oberfläche des zweiten Bauteiles 6 abgehoben, d.h. von den Bauteilen 5,6 wegbewegt. Aufgrund der Wirkung des Druckfluides 4 wird das zweite Bauteil 6 in den derart entstehenden Hohlraum zwischen der Stirnfläche des Fügestempels 1, der Aussparung 2a des Formteiles 2 verdrängt. Folglich wird das zweite Bauteil 6 im Fügebereich im ersten Fügeschritt in den durch den durch die Hubbewegung des Fügestempels 1 und die Aussparung 2a des Formteiles 2, in welcher der Fügestempel 1 aufgenommen ist, verformt.Here is in 2 an intermediate state in the production of the joint connection shown. As in 2 is shown, the joining stamp 1 in a stroke movement from the surface of the second component 6 lifted off, ie from the components 5 . 6 moved away. Because of the effect of the pressure fluid 4 becomes the second component 6 into the resulting cavity between the end face of the die 1 , the recess 2a of the molded part 2 repressed. As a result, the second component 6 in the joining area in the first joining step in the through the lifting movement of the die 1 and the recess 2a of the molded part 2 in which the die 1 is recorded, deformed.

Ein Druck des Druckfluides 4 und ein Verfahrweg des Fügestempels 1 bei der Hubbewegung bei diesem ersten Fügeschritt werden derart gesteuert, dass das zweite Bauteil 6 im Bereich der herzustellenden Fügeverbindung nach außen, also durch das im ersten Bauteil 5 befindliche Durchgangsloch 9 geformt wird, ohne dabei zu reißen. Dies kann entweder durch Durchsetzen oder durch Durchbeulen oder durch eine Kombination aus beidem realisiert werden.A pressure of the pressure fluid 4 and a path of the die 1 during the lifting movement in this first joining step, the second component 6 is controlled in the area of the joining connection to be produced, that is, through that in the first component 5 through hole 9 is formed without tearing. This can be done either by pushing through or by denting or by a combination of both.

In diesem Ausführungsbeispiel besteht wenigstens das zweite Bauteil 6 aus einem plastisch verformbaren Werkstoff, wie beispielsweise Stahl mit Tiefzieheigenschaften, Aluminium oder Kupfer. Eine Fließfähigkeit des Werkstoffes des ersten Bauteiles 5 ist hingegen nicht notwendig, wenn auch möglich. Vielmehr ist es vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, wenn das erste Bauteil 5 zumindest im Bereich der auszubildenden Fügestelle eine Formbeständigkeit aufweist und nicht durch die Wirkung des Druckes des Druckfluides 4 verformt wird. Dann ergibt sich an der Begrenzungsfläche des Durchgangsloches 9 eine genau definierte Biegekante, um welche Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 verformt wird und folglich genau definierbare Biegebedingungen.In this embodiment, there is at least the second component 6 made of a plastically deformable material, such as steel with deep-drawing properties, aluminum or copper. A flowability of the material of the first component 5 is not necessary, however, if possible. Rather, it is advantageous, but not mandatory, if the first component 5 has dimensional stability at least in the area of the joint to be formed and not due to the effect of the pressure of the pressure fluid 4 is deformed. Then there is on the boundary surface of the through hole 9 a precisely defined bending edge around which material of the second component 6 is deformed and consequently precisely definable bending conditions.

Demgemäß entsteht im ersten Fügeschritt ein verformter Bereich aufgrund der Wirkung des Druckfluides, welcher in Richtung des Formwerkzeuges ausgebildet wird. Eine nennenswerte Hinterschneidung ist in diesem ersten Fügeschritt, insbesondere bei einem formbeständigen ersten Bauteil 5 im Bereich der auszubildenden Fügestelle, d.h. im Bereich des Durchgangsloches 9, noch nicht hergestellt.Accordingly, a deformed area arises in the first joining step due to the action of the pressure fluid, which is formed in the direction of the molding tool. A notable undercut is in this first joining step, particularly in the case of a dimensionally stable first component 5 in the area of the joint to be trained, ie in the area of the through hole 9 , not yet made.

Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung sind jedoch im Hinblick auf die Ausbildung des Durchgangsloches 9 als kreisrunde Durchgangsöffnung mit konstantem Durchmesser in keiner Weise auf das beschriebene und gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel beschränkt. Eine Grundfläche des Durchgangsloches 9 kann neben der beschriebenen kreisrunden Form auch elliptisch oder polygon ausgebildet sein.However, the present method and the present device are in view of the formation of the through hole 9 as a circular through hole with a constant diameter in no way limited to the specific embodiment described and shown. A base of the through hole 9 can also be elliptical or polygonal in addition to the circular shape described.

Weiterhin ist das Durchgangsloch 9 in einem (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel konisch ausgebildet, wobei sich eine Querschnittsfläche ausgehend von einem engsten Querschnitt benachbart zum zweiten Bauteil 6 in Richtung des Formwerkzeuges erweitert. Eine derartige konische Durchgangsöffnung ist beispielsweise durch Ansenken eines in das erste Bauteil 5 gestanzten oder gebohrten oder aus dem ersten Bauteil 5 herausgeschnittenen Durchgangsloches 9 (auf der Seite des ersten Bauteiles 5 auf der das Formwerkzeug angeordnet wird) herstellbar. Es ergibt sich dabei eine Durchgangsöffnung wie sie beispielsweise zur Aufnahme einer Senkkopfschraube aufgebildet wird.Furthermore, the through hole 9 In one embodiment (not shown), it is conical, with a cross-sectional area starting from a narrowest cross-section adjacent to the second component 6 extended towards the mold. Such a conical through opening is, for example, by countersinking one into the first component 5 punched or drilled or from the first component 5 cut out through hole 9 (on the side of the first component 5 on which the molding tool is arranged). The result is a through opening such as is formed, for example, for receiving a countersunk screw.

Über die Steuerung des Druckes des Druckfluides 4 und den Verfahrweg des Fügestempels 1 bei der Hubbewegung bei dem ersten Fügeschritt wird das zweite Bauteil 6 im Bereich der herzustellenden Fügeverbindung nach außen, also durch das im ersten Bauteil 5 befindliche in diesem Ausführungsbeispiel konische Durchgangsloch 9 geformt. Aufgrund der konischen Ausformung des ersten Bauteiles 5 entsteht schon bei Beginn des Umformvorganges des zweiten Bauteiles 6 eine Hinterschneidung mit dem engsten Querschnitt der Durchgangsöffnung, welcher (wie vorstehend beschrieben) benachbart zum zweiten Bauteil angeordnet ist.About controlling the pressure of the pressure fluid 4 and the path of the die 1 during the lifting movement in the first joining step, the second component 6 in the area of the joining connection to be produced is directed outwards, that is to say through that in the first component 5 located in this embodiment conical through hole 9 shaped. Due to the conical shape of the first component 5 arises at the start of the forming process of the second component 6 an undercut with the narrowest cross section of the through opening, which (as described above) is arranged adjacent to the second component.

Über diese Hinterschneidung wird eine Fügeverbindung gebildet, wobei die Herausbildung einer Fügeverbindung im konischen Bereich insbesondere bei einem gut verformbaren Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 schon während dem ersten Fügeschritt erfolgt.A joint connection is formed via this undercut, the formation of a joint connection in the conical region, in particular in the case of a readily deformable material of the second component 6 already takes place during the first joining step.

Anschließend wird, wie in 3 ersichtlich, der in dem ersten Fügeschritt umgeformte Bereich des zweiten Bauteiles entgegen der Richtung des ersten Umformvorganges in einem zweiten Fügeschritt zurückgestaucht. Dazu wird der Fügestempel 1 entgegen der Richtung der Hubbewegung während des ersten Fügeschrittes, also in Richtung des Druckfluides 4, in einer Vorschubbewegung verlagert.Then, as in 3 It can be seen that the region of the second component that was formed in the first joining step is compressed in a second joining step in the opposite direction to the first forming process. This is the joining stamp 1 against the direction of the lifting movement during the first joining step, that is, in the direction of the pressure fluid 4 , shifted in a feed motion.

Dementsprechend wird auf den im ersten Fügeschritt verformten Bereich eine zweite Umformkraft, welche der ersten Umformkraft entgegen gerichtet ist, ausgeübt, wobei eine Verformung des zweiten Bauteiles 6 im zweiten Fügeschritt derart erfolgt, dass Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 eine Hinterschneidung hinter dem ersten Bauteil 5 unabhängig von einer konkreten Ausbildung des Durchgangsloches 9 bildet.Accordingly, a second deformation force, which is directed counter to the first deformation force, is exerted on the region deformed in the first joining step, wherein a deformation of the second component 6 in the second joining step, the material of the second component is made 6 an undercut behind the first component 5 regardless of a specific formation of the through hole 9 forms.

In diesem zweiten Fügeschritt wird Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 in den Formhohlraum 7 unter zumindest teilweisem Ausfüllen des Formhohlraumes 7 verschoben.In this second joining step, the material of the second component becomes 6 in the mold cavity 7 under at least partially filling the mold cavity 7 postponed.

Bei der vorstehend beschriebenen konischen Ausbildung des Durchgangsloches 9 wird Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 auch in den (aus Richtung des zweiten Bauteiles 6 betrachtet) konisch erweiterten Bereich des Durchgangsloches 9 verschoben, wodurch schon im Bereich des Durchgangsloches 9 ein genau definierbarer Hinterschneidungsbereich gebildet wird, welcher ggf. mit dem mittels des Formhohlraumes 7 gebildeten Hinterschneidungsbereich zusammenwirkt.In the conical configuration of the through hole described above 9 becomes the material of the second component 6 also in the (from the direction of the second component 6 considered) flared area of the through hole 9 moved, which already in the area of the through hole 9 a precisely definable undercut area is formed, which if necessary with that by means of the mold cavity 7 formed undercut area cooperates.

Die Hubbewegung und die Vorschubbewegung des Fügestempels 1 sind in dem in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel geradlinig. Dieser geradlinigen Hub- bzw. Vorschubbewegung des Fügestempels kann auch eine Taumel- und/oder eine Schwingbewegung überlagert sein.The stroke movement and the feed movement of the die 1 are in the in 1 to 3 shown embodiment straight. This rectilinear stroke or feed movement of the die can also be overlaid with a wobble and / or an oscillating movement.

Während des Umformens des zweiten Bauteiles 6 im ersten Fügeschritt wird eine Gegenkraft zu der ersten Umformkraft des Druckfluides 4 mittels des Fügestempels 1 in die Fügestelle eingeleitet, wodurch ein kontrolliertes Verformen des zweiten Bauteiles 6 ermöglicht ist. Beschädigung der Oberflächen des zweiten Bauteiles, wie beispielsweise Risse oder gar ein Aufreißen des zweiten Bauteiles 6, werden dementsprechend verhindert.During the forming of the second component 6 in the first joining step, a counterforce becomes the first forming force of the pressure fluid 4 by means of the die 1 introduced into the joint, causing a controlled deformation of the second component 6 is possible. Damage to the surfaces of the second component, such as cracks or even tearing of the second component 6 are prevented accordingly.

Während des zweiten Fügeschrittes, d.h. des zumindest teilweisen Zurückstauchens des im ersten Fügeschritt umgeformten Bereiches des zweiten Bauteiles 6, wird der Druck des Hydraulikfluids gesteuert, um eine Gegenkraft zur zweiten Umformkraft des Fügestempels 1 in die Fügestelle einzuleiten. Dementsprechend ist auch bei dem zweiten Fügeschritt ein sicheres und kontrolliertes Umformen des zweiten Bauteiles 6 und ein kontrolliertes Verdrängen von Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 in den Formhohlraum 7 gewährleistet.During the second joining step, ie the at least partial upsetting of the area of the second component that was deformed in the first joining step 6 , the pressure of the hydraulic fluid is controlled by a counterforce to the second forming force of the die 1 to be introduced into the joint. Accordingly, a safe and controlled forming of the second component is also in the second joining step 6 and a controlled displacement of material of the second component 6 in the mold cavity 7 guaranteed.

Der Druck des Druckfluides und die Hubbewegung bzw. die Vorschubbewegung des Fügestempels 1 sind in dem in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Steuereinheit (nicht gezeigt) miteinander verknüpft. In der Steuereinheit sind vordefinierte Bewegungsabläufe des Fügestempels 1 mit entsprechenden Druckverläufen verknüpft und insbesondere in Tabellenform hinterlegt.The pressure of the pressure fluid and the lifting movement or the feed movement of the die 1 are in the in the 1 to 3 Embodiment shown linked by a control unit (not shown). In the control unit there are predefined movements of the die 1 linked with corresponding pressure profiles and stored in table form in particular.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung beschreiben folglich das Fügen von zumindest zwei Bauteilen 5,6, die zumindest teilweise in Anlage zueinander in einen Fügebereich gebracht sind, wobei mit einem Druckfluid 4 eine erste Umformkraft auf die Bauteile 5,6 aufgebracht und zumindest eines der Bauteile 6 plastisch verformt wird, so dass dessen Werkstoff durch ein im ersten Bauteil 5 befindliches Durchgangsloch 9 gedrückt wird, und in einem zweiten Fügeschritt der Fügestempel 1 den durch das Durchgangsloch 9 getretenen Werkstoff gegen den Widerstand des Druckfluides 4 plastisch so verformt, dass sich eine Hinterschneidung ausbildet.The exemplary embodiments of the method and the device described above consequently describe the joining of at least two components 5 . 6 which are at least partially brought into contact with one another in a joining area, with a pressure fluid 4 a first forming force on the components 5 . 6 applied and at least one of the components 6 is plastically deformed, so that its material through a in the first component 5 through hole 9 is pressed, and in a second joining step the die 1 through the through hole 9 kicked material against the resistance of the pressure fluid 4 plastically deformed so that an undercut is formed.

Die Bauteile 5,6 werden dabei bevorzugt in einem Formwerkzeug angeordnet, wobei zumindest das zweite Bauteil 6 durch das Druckfluid 4 plastisch in eine durch das Formteil 2 und das Halteteil 3 des Formwerkzeuges vorgegebene Form verformt wird (Vorformung), wodurch die beiden Bauteile 5,6 in den Fügebereich auch in Anlage zueinander gebracht werden, und diese Bauteile 5,6 anschließend während des Fügens in dem Formwerkzeug angeordnet sind.The components 5 . 6 are preferably arranged in a mold, at least the second component 6 through the pressure fluid 4 plastically into one through the molding 2 and the holding part 3 of the molding tool is deformed shape (preforming), whereby the two components 5 . 6 in the joining area can also be brought into contact with each other, and these components 5 . 6 are then arranged in the mold during the joining.

Claims

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) with a mold and a pressure fluid, and a first joining step, in which by means of the pressure fluid ( 4 ) at least one of the components ( 5 . 6 ) is plastically deformed in one area, and a second joining step in which the area of the component plastically deformed in the first joining step ( 6 ) is deformed in the opposite direction, the reshaped area in a cavity ( 7 ) the molding tool is deformed and an undercut between the components ( 5 . 6 ) is formed, characterized in that the deformation of the deformed area in the second joining step by means of a joining stamp ( 1 ) of the mold, the cavity being a mold cavity ( 7 ) in a molded part ( 2 ) of the mold, and material of the deformed area in the mold cavity ( 7 ) is displaced by the undercut between the components ( 5 . 6 ) to train.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to claim 1, characterized in that at least one of the at least two components ( 5 . 6 ) before forming a joint, at least in the area of the joint to be formed, using the pressure fluid ( 4 ) preformed and / or the components ( 5 . 6 ) are brought into contact with each other.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least two components are arranged in the mold, the molded part ( 2 ) of the mold with a first ( 5 ) of the at least two components ( 5 . 6 ) in the system and the pressure fluid ( 4 ) with a second ( 6 ) of the at least two components ( 5 . 6 ) are brought into contact.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the joining stamp ( 1 ) before the start of the first joining step is brought into contact with one of the components and the joining stamp ( 1 ) during the first Joining step with respect to a longitudinal axis of the same performs a linear lifting movement.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the joining stamp ( 1 ) performs a linear feed movement with respect to a longitudinal axis thereof during the second joining step.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the linear stroke movement and / or the linear feed movement is superimposed on a wobble movement.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that an oscillation is superimposed on the rectilinear stroke movement and / or the rectilinear feed movement.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 1 to 7, characterized by a during the first joining step in the joining punch ( 1 ) generated counterforce to a pressure fluid ( 4 ) generated first forming force.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 1 to 8, characterized by a during the second joining step by means of the pressure fluid ( 4 ) generated counterforce to a by means of the die ( 1 ) generated second forming force.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to claim 9, characterized in that a pressure of the pressure fluid ( 4 ) is controlled during the first and / or the second joining step.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to claim 10, characterized in that the lifting movement and / or the feed movement of the die ( 1 ), in particular a speed and / or an amount of the lifting or feed movement, to the pressure of the pressure fluid ( 4 ) is adjusted.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 8 to 11, characterized by a holding part ( 3 ) of the molding tool, the holding part ( 3 ) in the first joining step using the pressure fluid ( 4 ) the first forming force introduced is at least partially supported and / or as a shaped surface ( 3a ) if at least one of the components is deformed ( 5 . 6 ) works.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 3 to 12, characterized in that the material of the second component ( 6 ) in the first joining step by a in the first component ( 5 ) formed through opening ( 9 ) is pressed with plastic deformation of the second component ( 6 ).

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to claim 13, characterized in that the joining stamp ( 1 ) at the beginning of the first joining step with the second component ( 6 ) is in contact and performs a lifting movement during the first joining step.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to claim 13 or 14, characterized in that in the second joining step material of the deformed area of the second component ( 6 ) by means of the die ( 1 ) in the mold cavity ( 7 ) is displaced, whereby the in the mold cavity ( 7 ) displaced material of the second component ( 6 ) an undercut with the first component ( 5 ) forms.

Method for joining at least partially overlapping components ( 5 . 6 ) according to one of claims 13 to 15, characterized in that the formation of an undercut through a conically shaped through opening ( 9 ) in the first component ( 5 ) is supported.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ), in particular for carrying out the method according to claim 1, with a molding tool and a feed device for a pressure fluid ( 4 ), the molding tool having a cavity ( 7 ) and a stamp ( 1 ), which is movably arranged in a recess in the molding tool, and at least one of the components ( 5 . 6 ) in a first joining step using the pressure fluid ( 4 ) can be plastically formed in one area, characterized in that the stamp is a joining stamp ( 1 ) in order to carry out an at least partial compression of the area plastically formed in the first joining step in a second joining step, the cavity being a mold cavity ( 7 ) in a molded part ( 2 ) of the mold is to material of the formed area, which by the die ( 1 ) is displaced to include an undercut between the components ( 5 . 6 ) to train.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to claim 17; characterized in that the components ( 5 . 6 ) are at least partially in contact with one another in a joining area thereof.

Device for joining at least two Components ( 5 . 6 ) according to claim 17 or 18, characterized in that the components ( 5 . 6 ) are arranged in the mold, the molded part ( 2 ) of the mold with a first ( 5 ) of the at least two components ( 5 . 6 ) in the system and the pressure fluid ( 4 ) with a second ( 6 ) of the at least two components ( 5 . 6 ) is brought into contact.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to claim 19 , characterized in that the mold cavity ( 7 ) in a forehead area ( 2 B ) of the molded part ( 2 ) of the molding tool, the end region ( 2 B ) with the first component ( 5 ) can be brought into contact.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to one of claims 17 to 20, characterized in that the molding tool is a holding part ( 3 ), the holding part ( 3 ) at least to partially support one by means of the pressure fluid ( 4 ) initiated forming force and / or as a forming surface ( 3a ) if the second component is deformed ( 6 ) is provided.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to one of claims 17 to 21, characterized in that the first component ( 5 ) a through opening ( 9 ) adjacent to the die ( 1 ), the through opening ( 9 ) of the first component ( 5 ) from the die ( 1 ) enforceable and an end face of the die ( 1 ) with a surface of the second component ( 6 ) can be brought into contact.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to claim 22, characterized in that the through opening ( 9 ) is conical and / or has a circular, elliptical or polygons base.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to one of claims 17 to 23, characterized by a linear stroke movement and / or a linear feed movement of the die ( 1 ) with respect to a longitudinal axis of the same.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to claim 24, characterized in that. The rectilinear lifting movement and / or the rectilinear feed movement of the joining die ( 1 ) a wobble and / or a swinging movement is superimposed.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to one of claims 17 to 25, characterized in that a pressure of the pressure fluid ( 4 ) is controllable.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to claim 26, characterized in that the pressure of the pressure fluid ( 4 ) and the stroke movement and / or the feed movement of the die ( 1 ) can be coordinated.

Device for joining at least two components ( 5 . 6 ) according to one of claims 17 to 27, characterized in that the joining stamp ( 1 ) has a flat, concave-round, concave-pointed, convex-round or convex-pointed end face.