DE102004038921A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen Download PDF

Info

Publication number
DE102004038921A1
DE102004038921A1 DE200410038921 DE102004038921A DE102004038921A1 DE 102004038921 A1 DE102004038921 A1 DE 102004038921A1 DE 200410038921 DE200410038921 DE 200410038921 DE 102004038921 A DE102004038921 A DE 102004038921A DE 102004038921 A1 DE102004038921 A1 DE 102004038921A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hole
anvil
punching
assembly unit
deformable material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200410038921
Other languages
English (en)
Inventor
Manfred Kern
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE200410038921 priority Critical patent/DE102004038921A1/de
Publication of DE102004038921A1 publication Critical patent/DE102004038921A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Abstract

Mit diesem Verfahren können umformbare z. B.: Stahlbleche mit nicht umformbaren z. B.: Federstahl, Magnesium, Kunststoff usw. vorteilhaft verbunden werden. Dies wird durch die Verbindung des Lochens und Verbindens in einem Hub ermöglicht. Die Hintergreifung unterhalb der Blechoberfläche des nicht umformbaren Materials mit dem formbaren ergibt reproduzierbare Verbindungen mit sehr guten Festigkeiten. Durch das Hintergreifen können auch dünnste nicht umformbare Materialien (z. B.: 0,1 mm-0,5 mm) mit umformbaren Materialien verbunden werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Um zwei oder mehr Bauteile aus verschiedenen Materialien zu verbinden, wobei eines der Materialien nicht umformbar ist (z.B. Federstahl, Magnesium, Kunststoff), gibt es verschiedene Verfahren. Bei einigen wird das umformbare Material mit einem Stempel in oder durch ein zuvor eingebrachtes Loch im nicht umformbaren Material gezogen. In dem Loch oder darunter wird auf einem Amboss das Material so gequetscht, dass es radial nach aussen fliesst und das nicht umformbare Material hintergreift. Bei einem anderen Verfahren wird das untere Material mit einer Stanzbuchse gelocht und über einen Amboss und den Stanzbutzen das obere Material in der Bohrung verpresst.
  • Sollen umformbare mit nicht umformbaren Materialien ohne Hilfsteile verbunden werden, können Verbindungsverfahren nach Pat. US-A-38 28 517, DE 39 34 743 A1 , EP 0155618 oder DE 10250342A1 eingesetzt werden.
  • Diese Verfahren wurden hauptsächlich entwickelt, um unterschiedlich dicke oder einseitig perforierte Materialien zu verbinden.
  • Beim Verfahren nach US-A-38 28 517 wird ein Bauteil gelocht und am anderen eine Art Niet angeformt, welcher länger als die Blechdicke des gelochten Bauteiles ist. Beim Verbinden wird dieser Niet in das Loch gesteckt und auf der überstehenden Seite so verpresst, dass eine Art Nietkopf entsteht.
  • Hier sind drei Arbeitsgänge vor dem eigentlichen Verbinden nötig. Einmal das Lochen, dann das Anformen des Nietes in einem Ziehprozess und noch das fügen der Bauteile.
  • Das Verfahren nach DE 39 34 743 dient hauptsächlich zum Verbinden von dünnem in dickes Material. Hier wird das obere Material in eine Sufenbohrung im unteren Material gezogen und im grösseren Durchmesser auf einem Amboss radial verpresst, wobei ein hinterfliessen des unteren Bleches stattfindet und die Teile verbindet.
  • Bei EP 0155618 findet der gleiche Prozess statt, dabei werden aber gleich dicke Materialien miteinander verbunden. Es entfällt hier das Anbringen einer Stufenbohrung.
  • Diese Verfahren benötigen jedoch Vorarbeiten wie das Lochen oder Anbringen einer gestuften Bohrung in einem Bauteil, zum Teil das Anformen eines Nietes im gegenüberliegenden Teil. Aufwändig gestaltet sich hierbei das Fügen der Teile vor dem Verbinden, da das Teil mit dem Loch exakt zu dem Ziehstempel zentriert sein muss, der das obere Material durch das Loch zieht. Eine automatisierte Zuführung ist hierbei nur mit grosser Genauigkeit aller Teile zu realisieren, da der Durchmesser des Zentrierstiftes nur unwesentlich kleiner sein kann als der vorhandene Lochdurchmesser. Dies ist in der Praxis nur mit grossem Kostenaufwand zu realisieren und kommt dadurch kaum zum Einsatz.
  • Die DE 102 50 342 A1 zeigt ein Verfahren, mit dem ein umformbares mit einem nicht oder eingeschränkt umformbaren Material verbunden wird, ohne das nicht umformbare vorzulochen.
  • Nachteilig dabei ist jedoch, dass das nicht umformbare Material relativ dick sein muss, weil das Hinterfliessen in diesem Material durch die entstande leicht konische Form der Stanzung stattfindet.
  • Da sich die Form der Stanzung mit zunehmendem Verschleiss der Stanzbuchse ändern kann, ergeben sich daraus auch unterschiedliche Festigkeiten der Verbindung. Dadurch ist eine Reproduzierbarkeit nicht gegeben.
  • Durch das Verpressen des oberen Materiales im unteren, kann es zu Aufwerfungen um den Verbindungsbereich kommen, vor allem, wenn das untere Material weicher als das obere ist. Durch die feste Stanzbuchse ist es nicht möglich, dass das obere Material durch das untere durchgezogen wird und es unterhalb des unteren Bleches hintergreift, weil der Durchmesser der Stanzbuchse gleich dem Durchmesser der Stanzung ist und ein hintergreifen dadurch verhindert. Der Stanzbutzen, der zur Verpressung des oberen Materiales im unteren Material verbleibt, kann je nach Materialpaarung so gestaucht werden, dass er zum Teil in der Bohrung verklemmt wird und zum Teil über dem unteren Material übersteht. Ein entfernen des Stanzbutzens ist somit nur mit einem weiteren Arbeitsschritt und Spezialwerkzeug zu bewerkstelligen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Werkzeug zu schaffen, bei dem keinerlei Vorarbeiten nötig sind um die Bauteile zu verbinden, Zentrierungen des Bauteils zum Werkzeug nicht benötigt werden und reproduzierbare Verbindungen mit optimalen Haltekräften erzielt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
  • Mit diesem Verfahren können umformbare z.B.: Stahlbleche mit nicht umformbaren z.B.: Federstahl, Magnesium, Kunststoff u.s.w. vorteilshaft verbunden werden. Dies wird durch die Verbindung des Lochens und Verbindens in einem Hub ermöglicht. Die Hintergreifung unterhalb des nicht umformbaren Materials mit dem formbaren ergibt reproduzierbare Verbindungen mit sehr guten Festigkeiten. Diese Verbindungen können mit herkömmlichen Anlagen, welche z.B. beim Durchsetzfügen eingesetzt werden, hergestellt werden. Durch das Hintergreifen können auch dünnste nicht umformbare Materialien (z.B.:0.05mm-0,5mm) mit umformbaren Materialien verbunden werden. Die Geometrie des gestanzten Loches hat keinen Einfluss auf die Haltekräfte. Der Stanzbutzen liegt in der Matrizenöffnung und wird nach dem Verbinden ausgeworfen. Durch eine weitere vorteilshafte Ausgestaltung des Werkzeuges kann auch weiches nicht umformbares Material z.B. Kunststoff mit härterem Material z.B.: Stahl verbunden werden. Bei so einer Verbindung würde der Stanzbutzen komplett gequetscht werden und die Matrize in ihrer Funktion beeinträchtigen oder sogar zerstören. Dies wird durch ein zweistufiges Verfahren gelöst, indem der Stempel in der ersten Stufe so weit nach unten fährt, bis die Stanzung ausgeführt ist. Nun wird der Stempelhub gestoppt. Der Stanzbutzen wird in einer Bohrung eines Schiebers in der Matrize aufgenommen und nach aussen transportiert. Der Schieber bleibt in dieser Position, während in der zweiten Stufe der Stempelhub fertig ausgeführt wird. Der harte Schieber übernimmt nun die Funktion des Stanzbutzens auf dem die Verpressung stattfindet.
  • Um Presskraft zu reduzieren, kann der Stempelhub auch taumelnd, schlagend oder vibrierend ausgeführt werden.
  • Beschreibung:
  • Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • 1 stellt den Ablauf vor dem Verbinden dar.
  • 2 stellt den Ablauf der Verbindung des Stanzens und Verbindens dar.
  • 3 und 4 stellen eine Alternative mit Schieber dar, bei dem das Lochteil vor dem Pressvorgang ausgeworfen wird.
  • 5 stellt eine weitere Alternative dar, bei der der Stempel eine Taumelbewegung ausführt.
  • Das Verfahren erfolgt mittels eines Pressstempels 1 und einer Matrize, bestehend aus beweglichen Segmenten 5, und einem Amboss 6. Zwischen dem Stempel und der Matrize sind die zu verbindenden Teile so angeordnet, dass das nicht umformbare Material 4 auf der Matrize aufliegt und das formbare Material 3 dem Pressstempel 1 und dem Niederhalter 2 zugewandt ist.
  • Wird der Stempel in Richtung Matrizenöffnung 9 bewegt sh. 2, wird das nicht umformbare Material 4 gelocht und das formbare Material 3 durch das entstandene Loch durchgesetzt. Dies erfolgt dadurch, weil die benötigte Kraft für das radiale Breiten des oberen Materials 3 grösser ist als die benötigte Stanzkraft des unteren Materials 4. Liegt nun der Stanzabfall 10 auf dem Amboss 6 auf, erfolgt das radiale breiten des oberen, formbaren Materials 3. Durch die grosse radiale Kraft beim Breiten werden die Segmente 5 nach aussen gedrückt, welche vorher durch die Niederhaltekraft des Abstreifers über das Material in Ihrer Ausgangslage gehalten wurden.
  • Das nach aussen fliessende obere formbare Material 3 hintergreift nun das gelochte untere Material 4 und ergibt somit eine von oben gesehen gasdichte Verbindung.
  • Nach der Entnahme des verbundenen Bauteils wird der Stanzabfall 10 z.B. über einen z.B. gefederten Auswerfer 7 aus der Matrizenöffnung 9 entfernt. Dies kann auch über andere Vorrichtungen wie z.B. Ausblasen oder über einen Schieber erfolgen.
  • Um eine optimale Stanzung zu ermöglichen, kann die Geometrie der Schnittkante an den beweglichen Segmenten 5 variabel gestaltet sein. Dies gilt auch für die Seite der Segmente 5, welche als Auflagefläche für das Material 4 dient. Damit kann ein vorzeitiges öffnen der Segmente 5 verhindert werden.
    Sh. Einzelheit 1
  • Bei weichem nicht umformbarem Material, z.B. Kunststoff, welches beim Verpressen stark deformiert würde, kann z.B. mit einem Schieber gearbeitet werden. Sh. 3+4.
  • Bei der Schiebervariante wird der Stempelhub nach dem Lochen gestoppt. Der Schieber, angetrieben z.B. durch einen Pneumatikzylinder o.ä., transportiert das Lochteil nach aussen und bildet mit dem nachgeschobenen Teil den Amboss. Nun kann der Stempel weiterfahren und die Radialpressung vollenden. Dies kann auch als mehrstufiges Verfahren bezeichnet werden.
  • Um die Presskraft zu verringern kann der Stempelhub auch „taumelnd" ausgeführt werden. Siehe 5

Claims (12)

  1. Verfahren und Werkzeug zum Verbinden zweier Bauteile, wobei ein Bauteil während des Fügevorganges gelocht wird und das andere Bauteil mit einem Stempel durch das Loch gezogen wird, bis es auf dem gelochten Abschnitt und einem Amboss dann radial verpresst wird, bis es das Loch unterhalb der Blechoberfläche des nicht umformbaren Materiales hinterfliesst. Dabei werden die beweglichen Teile der Matrize nach aussen geschoben, die vorher geschlossen waren um die Stanzung zu ermöglichen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das untere Material während des Fügens gelocht wird und der Stanzbutzen aus der Fügeebene geschoben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das umformbare Material auf dem Lochabschnitt und dem Ambossteil unterhalb der Blechoberfläche des nicht umformbaren Materiales verpresst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente zum Stanzen geschlossen sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente beim Verpressen des Materials nach aussen geschoben werden
  6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte Material das gelochte hintergreift.
  7. Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das ausgeschnittene Teil nach dem Verbinden aus der Matrize entfernt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten variable Geometrien aufweisen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das ausgeschnittene Teil vor dem Verbinden aus der Matrize entfernt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebeteil die Ambossfläche bildet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelhub unterbrochen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel presskraftreduzierend z.B. taumelnd oder vibrierend angetrieben sein kann.
DE200410038921 2004-08-11 2004-08-11 Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen Withdrawn DE102004038921A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410038921 DE102004038921A1 (de) 2004-08-11 2004-08-11 Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410038921 DE102004038921A1 (de) 2004-08-11 2004-08-11 Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004038921A1 true DE102004038921A1 (de) 2006-02-23

Family

ID=35721267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200410038921 Withdrawn DE102004038921A1 (de) 2004-08-11 2004-08-11 Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004038921A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2502683A1 (de) 2011-03-23 2012-09-26 SMP Deutschland GmbH Hybrider Werkstoffverbund sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung
DE102012208165A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Clinchen von zwei duktilen Bauteilen mit einem nicht-duktilen Bauteil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2502683A1 (de) 2011-03-23 2012-09-26 SMP Deutschland GmbH Hybrider Werkstoffverbund sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Herstellung
DE102012208165A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Clinchen von zwei duktilen Bauteilen mit einem nicht-duktilen Bauteil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009044888B4 (de) Verfahren und Werkzeug zum mechanischen Fügen von mindestens einem unteren und einem oberen Formteil mittels eines Stanzniets
DE69814647T2 (de) Stanzniet, stanznietverbindung, nietwerkzeug und verfahren zur herstellung einer nietverbindung
EP1068457A2 (de) Verfahren, werkzeug und stempel zum verbinden von bauteilen mit einer platte
DE2904985A1 (de) Spreiznietanordnung
WO2013150022A1 (de) Stanzniet mit einem vorgelochten flächigen element, herstellungsverfahren sowie fügeverfahren dafür
DE102005031916B4 (de) Halbhohlstanzniet zum mechanischen Fügen und Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung
DE102010000500A1 (de) Verfahren zum Stanznieten mit einem Schliessring
DE69736908T2 (de) Stanzniet
DE19929377B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden aufeinanderliegender Platten
DE4419065A1 (de) Selbststanzende Befestigungsvorrichtung
DE3923182C2 (de)
DE102006028568A1 (de) Fügevorrichtung
DE3532899A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verbinden von platten durch stanznocken
DE19905528A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Werkstoffen durch Stanznieten
EP3487648A1 (de) Verfahren zum unlösbaren einbringen von fügehilfselementen in ein bauteil, bauteil mit fügehilfselementen und bauteilverbund
DE4404659A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung
DE10258238B4 (de) Nagelschraube zur Herstellung einer Fügeverbindung, sowie ein Fügeverfahren unter Verwendung der Nagelschraube und eine Vorrichtung zur Durchführung des Fügeverfahrens
DE102006053223B3 (de) Loch- und Durchzugsstempel
DE102004038921A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Bauteilen
DE102010020540A1 (de) Fügevorrichtung
WO2019086232A1 (de) Bauteilverbund und steuergerät
DE102015203608A1 (de) Stanz-Verbindungselement
WO2002083357A1 (de) Verfahren zum anbringen eines funktionselements an ein bauteil sowie dazugehöriges werkzeug
DE4019467C2 (de)
DE102014104571A1 (de) Selbststanzendes Funktionselement und ein Zusammenbauteil bestehend aus dem Funktionselement und einem Blechteil

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee