DE102005000786A1

DE102005000786A1 - Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material, Stanzstempel hierfür sowie Verfahren zum Herstellen derartiger Durchbrüche

Info

Publication number: DE102005000786A1
Application number: DE200510000786
Authority: DE
Inventors: Reiner Schlosser
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2006-07-13
Also published as: FR2880297A1

Abstract

Ein Stanzwerkzeug (1) zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken (7) aus thermoplastischem Material hat einen Stanzstempel (3) mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide (13). Eine Schneidplatte (6) des Stanzwerkzeugs (1) ist so gestaltet, dass sich das Werkstück (7) beim Stanzen gegen die Schneidplatte (6) abstützt. Die Schneide (13) hat einen äußeren Umfang (U¶S¶), der innerhalb eines äußeren Umfangs (U¶M¶) einer Mantelwand (14) eines Grundkörpers (15) des Stanzstempels (3) liegt. Die Schneide (13) läuft umfangsseitig zu einem Umfangskantenbereich (16) der Mantelwand (14) hin über einen umlaufenden konkaven Prägeabschnitt (17) aus. Für den konkaven Krümmungsradius von letzterem gilt: R > 2 mm. Zur Herstellung des Durchbruchs (19) wird das Werkstück (7) zunächst zwischen der Schneidplatte (6) und einem Niederhalter (5) eingelegt. Dann wird der Durchbruch (19) durch das Werkstück (7) mit dem Stanzstempel (3) gestanzt, wobei sich das Werkstück (7) gegen die Schneidplatte (6) abstützt. Ein Umfangsbereich des Werkstücks (7) um den Durchbruch wird durch den Stanzstempel (3) derart geprägt, dass ein Kantenbereich des Durchbruchs aus der Ebene der Werkstückoberfläche heraus in Richtung auf die Schneidplatte (6) zu durch plastische Verformung versetzt wird. Das Prägen wird derart durchgeführt, dass der Versatz durch plastische Verformung größer ist als 1 mm. Es resultieren ein Stanzwerkzeug und ein Stanzverfahren, welche ein ansprechendes optisches Erscheinungsbild des ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material, mit einem Stanzstempel, umfassend eine stirnseitig umlaufende Schneide mit einer Schneidplatte, die so gestaltet ist, dass sich das Werkstück beim Stanzen gegen die Schneidplatte abstützt, wobei die Schneide einen äußeren Umfang hat, der innerhalb eines äußeren Umfangs einer Mantelwand eines Grundkörpers des Stanzstempels liegt.
Ferner betrifft die Erfindung einen Stanzstempel für ein derartiges Stanzwerkzeug.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material mit folgenden Schritten:

– Einlegen des Werkstücks zwischen einer Schneidplatte und einem Niederhalter,
– Stanzen des Durchbruchs durch das Werkstück mit einem Stanzstempel derart, dass sich das Werkstück beim Stanzen gegen die Schneidplatte abstützt,
– Prägen des Umfangsbereichs des Werkstücks um den Durchbruch durch den Stanzstempel derart, dass ein Kantenbereich des Durchbruchs aus der Ebene der Werkstückoberfläche heraus in Richtung auf die Schneidplatte zu durch plastische Verformung versetzt wird.

Ein Stanzwerkzeug der eingangs genannten Art, ein Stanzstempel hierfür sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Durchbrüche sind bekannt aus der DE 100 32 458 A1 .

Derartige Stanzwerkzeuge werden insbesondere im Kraftfahrzeugbau zum Vorbereiten von Kunststoffteilen für das Ausrüsten mit Zusatzkomponenten verwendet. Die Zusatzkomponenten werden nach erfolgter Stanzung in die erzeugten Durchbrüche eingesetzt. Gerade bei lackierten Werkstücken ist der Übergangsbereich zwischen der Zusatzkomponente und dem Werkstück-Durchbruch optisch nicht sehr gefällig.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stanzwerkzeug der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein ansprechendes optisches Erscheinungsbild des Werkstücks in der Umgebung des Durchbruchs nach erfolgter Stanzung resultiert.

Diese Aufgabe ist, was das Stanzwerkzeug betrifft, erfindungsgemäß gelöst durch ein Stanzwerkzeug, bei dem die Schneide umfangsseitig zu einem Umfangskantenbereich der Mantelwand hin über einen umlaufenden konkaven Prägeabschnitt ausläuft, für dessen konkaven Krümmungsradius gilt: R > 2 mm.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es die Optik in der Umgebung des Durchbruchs bei eingesetzter Zusatzkomponente verbessert, wenn sich die Oberfläche des Werkstücks zur eingesetzten Zusatzkomponente nach innen, also vom Betrachter weg, zurückzieht, so dass der Umfangskantenbereich um den Durchbruch von der Werkstückoberfläche nach innen versetzt vorliegt. Dieser Versatz wird durch den Prägeabschnitt der Schneide aufgrund des Krümmungsradius R > 2 mm erzeugt. Dieser große Krümmungsradius erzwingt die Entstehung eines entsprechend großen Versatzes im Umgebungsbereich des Durchbruchs. Der Kantenbereich um den Durchbruch wird auf diese Weise elegant dem eigentlichen Sichtfeld entzogen. Eine Nachbearbeitung der Umgebung des Durchbruchs entfällt. Auch eine gesonderte Abdeckung für diesen Umgebungsbereich an der Zusatzkomponente ist nicht erforderlich. Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Stanzwerkzeug in einfacher Weise ein optisch sauberer Durchbruch erzeugbar.

Bevorzugt wird ein Krümmungsradius R des Prägeabschnitts des Stanzstempels, der größer ist als 2,5 mm. Hierdurch wird der erreichbare Versatz des Kantenbereichs um den Durchbruch nach innen hin nochmals vergrößert, was die optische Gefälligkeit des Durchbruchs weiter verbessert.

Der Stanzstempel kann beheizbar sein, insbesondere im Bereich des Prägeabschnitts. Dies erleichtert das Ausformen des Versatzes der Werkstückoberfläche nach innen durch den Prägeabschnitt durch plastische Deformation. Zudem kann der gesamte Stanzvorgang ultraschallunterstützt ablaufen, was die Stanz- und Prägekräfte minimiert.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird, was den Stanzstempel angeht, gelöst durch einen Stanzstempel nach Art desjenigen des erfindungsgemäßen Stanzwerkzeuges.

Die Vorteile eines derartigen Stanzstempels entsprechen denjenigen, die im Zusammenhang mit dem Stanzwerkzeug genannt wurden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird, was das Verfahren betrifft, gelöst durch eine Weiterbildung des eingangs genannten Verfahrens dadurch, dass das Prägen derart durchgeführt wird, dass für den Versatz V durch plastische Verformung gilt: V > 1 mm. Eine derartige Versatzgröße hat sich für das Erzielen der gewünschten optisch gefälligen Wirkung als ausreichend herausgestellt. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen denjenigen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Stanzwerkzeug genannt wurden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 einen teilweise gebrochenen Längsschnitt durch ein Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material;
2 vergrößert einen Stanzstempel des Stanzwerkzeugs nach 1; und
3 vergrößert und ausschnittsweise einen Schnitt durch das Werkstück nach erfolgter Bearbeitung durch das Stanzwerkzeug nach 1.
Ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Stanzwerkzeug, dessen Hauptkomponenten in 1 schematisch dargestellt sind, hat einen um eine Längsachse 2 rotationssymmetrischen Stanzstempel 3. Der Stanzstempel 3 ist geführt in einer Führungsöffnung 4 einer Niederhalteplatte 5. Ferner hat das Stanzwerkzeug 1 eine Schneidplatte 6. Ein zu stanzendes Werkstück 7 liegt, niedergehalten von der Niederhalteplatte 5, zwischen letzterer und der Schneidplatte 6. Dem Stanzstempel 3 gegenüber liegt am Werkstück 7 ein Saugkörper 8 eines in 1 schematisch dargestellten Unterdrucksaugers 9 an. Der Unterdrucksauger 9 ist in einer Aufnahmeöffnung 10 der Schneidplatte 6 angeordnet. Den Saugkörper 8 umgeben Auswerferstifte 11, von denen in 1 zwei dargestellt sind. Die Auswerferstifte 11 liegen beim Stanzvorgang an der dem Stanzstempel gegenüberliegenden Wand des Werkstücks 7 an. Die Auswerferstifte 11 sind über Federn 12 vorgespannt.
Stirnseitig, also dem Werkstück 7 zugewandt, weist der Stanzstempel 3 eine umlaufende Schneide 13 auf. Letztere weist ein zur Längsachse 2 rotationssymmetrisches, in etwa V-förmiges Schneidprofil auf. Ein äußerer Umfang U_S der Schneide 13 liegt innerhalb eines äußeren Umfangs U_M einer Mantelwand 14 eines Grundkörpers 15 des Stanzstempels 3. Die Schneide 13 läuft umfangsseitig zu einem Umfangskantenbereich 16 der Mantelwand 14 hin über einen umlaufenden konkaven Prägeabschnitt 17 aus. Letzterer hat einen konkaven Krümmungsradius R von 2,8 mm. Auch andere Krümmungsradien R > 2 mm, insbesondere > 2,5 mm, sind möglich.
Über eine nicht dargestellte Heizeinrichtung im Bereich des Prägeabschnitts 17 kann der Stanzstempel 3 bis hin zu einer Plastifizierungstemperatur des thermoplastischen Materials des Werkstücks 7 erwärmt werden.
Mit dem Stanzwerkzeug 1 wird mit Hilfe des Stanzstempels 3 ein Durchbruch im Werkstück 7 folgendermaßen hergestellt: Zunächst wird das Werkstück 7, welches einseitig lackiert vorliegt, in das Stanzwerkzeug 1 zwischen die Schneidplatte 6 und die Niederhalteplatte 5 eingelegt. Dabei werden die Auswerferstifte 11 gegen die Kraft der Federn 12 in die in 1 gezeigte Spannposition verlagert. Das Werkstück 7 wird dabei so orientiert, dass dessen lackierte Oberfläche dem Stanzstempel 3 zugewandt ist. In der dargestellten Einlegeposition saugt sich der Saugkörper 8 des Unterdrucksaugers 9 am Werkstück 7 fest. Die eingelegte Position des Werkstücks 7 ist in 1 dargestellt. Der Stanzstempel 3 wird über die Heizeinrichtung im Prägeabschnitt 17 vorgeheizt. Anschließend wird in 1 von oben her der Stanzstempel 3 längs der Längsachse 2 durch die Führungsöffnung 4 angetrieben bewegt, so dass die Schneide 13 das Werkzeug unter Erzeugung des Durchbruches durchdringt.
Beim Stanzen durchdringt die Schneide 13 das Werkstück 7 so lange, bis der Prägeabschnitt 17 an der lackierten Oberfläche des Werkstücks 7 anliegt. Aufgrund der Stanzkräfte und insbesondere auch aufgrund der Beheizung des Prägeabschnitts 17 erfolgt in einem Umfangsbereich 18 um den erzeugten Durchbruch 19 herum ein Prägen des Werkstücks 7 durch den Trägerabschnitt 17. Dabei wird ein die lackierte Oberfläche des Werkstücks 7 nach innen begrenzender Kantenbereich 20 des Durchbruchs 19 aus der Ebene der lackierten Werkzeugoberfläche heraus in Richtung auf die Schneidplatte 6 zu durch plastische Verformung um einen in 3 dargestellten Versatz V versetzt.
Um den Versatz V wird daher die lackierte Werkstückoberfläche im Bereich des Durchbruchs 19 maximal nach innen versetzt. Für den Versatz V, der durch die plastische Verformung aufgrund des Prägens durch den Prägeabschnitt 17 erzeugt wird, gilt: V > 1 mm.
Nach dem vollständigen Durchstanzen des Werkstücks 7 mit der Schneide 13 liegt innerhalb des Durchbruchs 19 zunächst ein Abfallstück des Werkstücks 7 vor. Dieses Abfallstück wird vom Saugkörper 8 angesaugt.
Nach erfolgtem Stanzen und Prägen wird der Stanzstempel 3 vom Werkstück 7 weg zurückgefahren. Auch die Niederhalteplatte 5 wird von der Schneidplatte 6 wegbewegt, so dass das Werkstück 7 freikommt. Mit Hilfe der Auswerferstifte 11 wird durch die Federkraft der Federn 12 das Werkstück 7 von der Schneidplatte 6 abgehoben, so dass das Abfallstück, welches nicht mit abgehoben wird, sondern von dem Saugkörper 8 festgehalten wird, freiliegt. Nach Entnahme des vom Stanzwerkzeug 1 bearbeiteten Werkstücks 7 kann das vom Saugkörper 8 festgehaltene Abfallstück kontrolliert entsorgt werden.
Wenn nun in den Durchbruch 19 des vom Stanzwerkzeug 1 bearbeiteten Werkstücks 7 eine Komponente, z. B. ein den Durchbruch 19 ausfüllenden Sensor, montiert wird, ergibt sich aufgrund des über den Versatz V eingezogenen lackierten Umfangsbereich 18 ein optisch gefälliges Erscheinungsbild der lackierten Sichtseite des Werkstücks 7.

Claims

Stanzwerkzeug (1) zur Herstellung von Durchbrüchen (19) in Werkstücken (7) aus thermoplastischem Material, – mit einem Stanzstempel (3) umfassend eine stirnseitig umlaufende Schneide (13), – mit einer Schneidplatte (6), die so gestaltet ist, dass sich das Werkstück (7) beim Stanzen gegen die Schneidplatte (6) abstützt, – wobei die Schneide (13) einen äußeren Umfang (U_S) hat, der innerhalb eines äußeren Umfangs (U_M) einer Mantelwand (14) eines Grundkörpers (15) des Stanzstempels (3) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (13) umfangsseitig zu einem Umfangskantenbereich (16) der Mantelwand (14) hin über einen umlaufenden konkaven Prägeabschnitt (17) ausläuft, für dessen konkaven Krümmungsradius (R) gilt: R > 2 mm.
Stanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Krümmungsradius (R) gilt: R > 2,5 mm.
Stanzwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzstempel (3) beheizbar ist, insbesondere im Bereich des Prägeabschnitts (17).
Stanzstempel für ein Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Verfahren zum Herstellen von Durchbrüchen (19) in Werkstücken (7) aus thermoplastischem Material mit folgenden Schritten: – Einlegen des Werkstücks (7) zwischen einer Schneidplatte (6) und einem Niederhalter (5), – Stanzen des Durchbruchs (19) durch das Werkstück (7) mit einem Stanzstempel (3) derart, dass sich das Werkstück (7) beim Stanzen gegen die Schneidplatte (6) abstützt, – Prägen des Umfangsbereichs (18) des Werkstücks (7) um den Durchbruch (19) durch den Stanzstempel (3) derart, dass ein Kantenbereich (20) des Durchbruchs (19) aus der Ebene der Werkstückoberfläche heraus in Richtung auf die Schneidplatte (6) zu durch plastische Verformung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen derart durchgeführt wird, dass für den Versatz (V) durch plastische Verformung gilt: V > 1 mm.