DE102006024112A1 - Die for mechanical joining - Google Patents

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    • B21D39/03—Application 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
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Abstract

The die has a jacket shell (3) of rectangular cross section, is open at the top and can be fixed to a base body (1). The die segments (2, 2a) can be moved and guided in parallel guide slots (8, 8', 8a, 8a') in the jacket shell. There are projecting guide devices (5, 5a) on the sides of the die segments to engage positively in the guide slots.

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrize für einen aus einem Stempel und einer Matrize bestehenden Werkzeugsatz zum mechanischen Fügen flächig aufeinander liegender Bleche durch Umformung, mit einem Amboss und Matrizensegmenten, die zusammen mit dem Amboss einen Hohlraum ausbilden, in den hineingefügt wird, und die im Winkel quer, vorzugsweise orthogonal zur Hohlraumachse gegen eine Federkraft verschiebbar gelagert sind, und mit einer die Matrizensegmente umgebenen Matrizenhülse. Die Spreizbewegung erfolgt vorzugsweise orthogonal zur Hohlraumachse H, sie kann aber auch nach oben oder unten quergerichtet erfolgen.The The invention relates to a die for a stamp and a die existing tool set for mechanical joining flat to each other lying sheets by forming, with an anvil and die segments, which together with the anvil form a cavity into which is inserted and at an angle transversely, preferably orthogonal to the cavity axis are slidably mounted against a spring force, and with a the die segments surround the die sleeve. The spreading movement takes place preferably orthogonal to the cavity axis H, but it can also after transversely directed above or below.

Eine solche Matrize ist beispielsweise aus der EP 1 468 758 A1 bekannt. Um zwei aufeinander liegende Bleche durch Umformung zu verbinden, werden diese überlappt zwischen den Stempel und die Matrize gelegt. Der Stempel wird auf die Bleche herabgefahren und aufgedrückt und drückt das Material in die Matrize bzw. in den durch die Matrizensegmente und den Amboss gebildeten Hohlraum. Beim Umformen müssen sich die Matrizensegmente dann verschieben, um den Hohlraum zu vergrößern, damit das verdrängte Material aufgenommen werden kann.Such a template is for example from the EP 1 468 758 A1 known. In order to connect two superimposed sheets by forming, they are overlapped between the punch and the die placed. The punch is moved down onto the plates and pressed and pushes the material into the die or in the cavity formed by the die segments and the anvil. When forming, the die segments must then move to increase the cavity so that the displaced material can be absorbed.

Die bekannte Matrize ist rund ausgebildet. Der Amboss ist in die Matrizenhülse eingepresst. An dem Amboss liegen sechs kreissegmentförmig ausgebildete Matrizensegmente an, die jeweils radial außen über einen Fortsatz in radialen Umfangsschlitzen in der Matrizenhülse geführt sind. Um auf die Matrizensegmente in radialer Richtung eine Federvorspannung aufbringen zu können, sind diese über einen einzigen Federring (O-Ring) verbunden. Nach dem Fügen werden die Matrizensegmente mittels der Kraft des Federringes in ihre Ursprungslage zurückgezogen.The known die is round. The anvil is pressed into the die sleeve. At the anvil are six circular segment-shaped die segments on, each radially outward on a Extension are guided in radial circumferential slots in the die sleeve. To the Matrizensegmente in the radial direction, a spring preload to be able to raise are these over a single spring ring (O-ring) connected. After joining will be the Matrizensegmente by means of the force of the spring ring in its original position withdrawn.

Die Matrizensegmente gleiten bei der Ausweichbewegung mit ihrer vollen Unterseite auf der ringförmigen Stützfläche des Ambosses. Um eine ausreichende Rückstellkraft aufbringen zu können, muss der Federring folglich entsprechend groß dimensioniert sein, was den Außenumfang der Matrize mitbestimmt. Kompliziert geformte Blechteile, die miteinander verbunden werden sollen, stellen an den Fügestellen teilweise nicht genügend Freiraum zur Verfügung, um eine runde Matrize einsetzen zu können. Zudem kann die bekannte Matrize nicht eingesetzt werden, wenn der Spreizweg der Matrizensegmente begrenzt werden muss.The Die segments slide in the evasive movement with their full Bottom on the annular Support surface of the Anvil. For a sufficient restoring force to be able to afford Consequently, the spring ring be sized accordingly large, which the outer periphery the matrix determined. Completely shaped sheet metal parts that are together are to be connected, put at the joints sometimes not enough space to disposal, to use a round matrix. In addition, the well-known Die are not used when the spread of the die segments must be limited.

Aus der EP 0 835 701 A2 ist eine Durchsetzfügematrize bekannt, die eine rechteckige Außenkontur aufweist. Der Amboss dieser Matrize ist an einem Grundkörper ausgebildet. Es sind zwei gegenüberliegend angeordnete Matrizensegmente vorgesehen. Auf den Grundkörper ist eine Matrizenhülse aufgesetzt, die über ihrem Umfang im Wesentlichen geschlossen ist und nach oben nur eine runde Ausnehmung aufweist, durch die der vorstehende Teil der Matrizensegmente hindurchragt. Die geschlossene Matrizenhülse führt die Matrizensegmente und sichert sie gegen Herausfallen. Die Rückstellkraft für die Federsegmente wird durch einstückig mit der Matrizenhülse ausgebildete Federlaschen aufgebracht, die durch doppelte Abkantungen ausgebildet werden. Damit die Federlaschen ihre Funktion erfüllen können, muss die gesamte Matrizenhülse aus Federstahl mit einer, wegen der Federwirkung nach oben begrenzten Federstahldicke ausgebildet werden. Dies hat den Nachteil, dass die Matrizenhülse nicht in der Lage ist, hohe Stützkräfte aufzunehmen, die notwendig sind, wenn die zu fügenden Bauteile an der Matrizenhülse anstoßen. Um zu vermeiden, dass in einem solchen Fall die Matrize zerstört wird und Bruchstücke umherfliegen, muss ein stabiler Matrizenschutz um die Matrize herumpositioniert werden, der die Arbeitsbreite, u. U. auch die Arbeitsdicke der Matrize vergrößert, so dass diese, wenn nur ein begrenzter Bauteilfreiraum zur Verfügung steht, dann ebenso wenig wie eine runde Matrize eingesetzt werden kann. Darüber hinaus hat diese Matrize den Nachteil, dass durch die umfangsseitig im Wesentlichen verschlossene Matrizenhülse die Reinigung erschwert wird und teilweise eine Reinigung nur durch zeitaufwändiges Zerlegen der Matrize möglich ist.From the EP 0 835 701 A2 is a push-through matrix known, which has a rectangular outer contour. The anvil of this die is formed on a base body. There are two oppositely arranged die segments provided. On the main body a die sleeve is placed, which is substantially closed over its circumference and has upwards only a circular recess through which protrudes the projecting part of the die segments. The closed die sleeve guides the die segments and secures them from falling out. The restoring force for the spring segments is applied by integrally formed with the die sleeve spring tabs, which are formed by double folds. So that the spring tabs can fulfill their function, the entire die sleeve must be made of spring steel with a, due to the spring effect upwardly limited spring steel thickness. This has the disadvantage that the die sleeve is not able to absorb high supporting forces, which are necessary when the components to be joined abut the die sleeve. In order to avoid that in such a case, the die is destroyed and fragments fly around, a stable die protection must be placed around the die, the working width, u. U. also increases the working thickness of the die, so that if only a limited component space is available, then as little as a round die can be used. In addition, this die has the disadvantage that the cleaning is made more difficult by the circumferentially substantially closed die sleeve and sometimes cleaning only by time-consuming disassembly of the die is possible.

Von dieser Problemstellung ausgehend, soll die eingangs beschriebene Matrize so verbessert werden, dass sie bei gleich bleibender Stabilität kleiner ausgebildet werden kann, um auch an kompliziert erreichbaren Bauteilstellen eingesetzt werden zu können.From Based on this problem, the initially described Die are improved so that they are smaller while maintaining stability can be formed to even at complex accessible component sites to be used.

Zur Problemlösung zeichnet sich eine gattungsgemäße Matrize dadurch aus, dass

  • a) die Mantelhülse im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig, nach oben offen und am Grundkörper befestigbar ist,
  • b) die Matrizensegmente sind in sich parallel gegenüber liegenden Führungsschlitzen in der Mantelhülse lagerbar und führbar,
  • c) seitlich an den Matrizensegmenten hervorstehende Führungsmittel zum formschlüssigen Eingriff in die Führungsschlitze vorhanden sind.
To solve the problem, a generic die is characterized in that
  • a) the jacket sleeve in cross-section is substantially rectangular, open at the top and attachable to the base body,
  • b) the die segments are storable and feasible in parallel guide slots in the jacket sleeve,
  • c) on the side of the die segments projecting guide means for positive engagement in the guide slots are present.

Durch die rechteckige Ausgestaltung der Mantelhülse kann die Matrize in einer Orientierung (Richtung) sehr schmal ausgebildet werden. Weil die Matrizenelemente in sich parallel gegenüberliegenden Führungsschlitzen in der Mantelhülse gelagert und geführt sind, sind Berührungsflächen in den Lagerstellen klein, so dass nur geringe Reibungskräfte auftreten und somit entsprechend geringe Rückstellkräfte notwendig sind. Gleichzeitig sichern die Führungsschlitze die Matrizenelemente auch gegen Herausfallen. Die Mantelhülse kann also nach oben offen ausgebildet sein, so dass sich festsetzende Verschmutzungen leicht entfernt werden können.Due to the rectangular configuration of the jacket sleeve, the die in an orientation (direction) can be made very narrow. Because the die elements are mounted and guided in parallel opposite guide slots in the jacket sleeve, contact surfaces in the bearings are small, so that only low frictional forces occur and thus correspondingly low restoring forces are necessary. At the same time, the guide slots secure the die elements against Her fail. The jacket sleeve can thus be designed to be open at the top, so that settling contaminants can be easily removed.

Dadurch, dass die jedem Matrizensegment zugeordnete Feder ausschließlich die Federfunktion zu erfüllen hat, kann durch eine geeignete Werkstoff- und Werkstoffdickenauswahl die notwendige Federkraft vorgegeben werden.Thereby, that the spring associated with each die segment is exclusively the To fulfill spring function can, through a suitable material and material thickness selection the necessary spring force can be specified.

Wenn nur zwei sich gegenüberliegende Matrizensegmente verwendet werden, kann die Außenkontur schmal gehalten werden.If only two opposite each other Matrizensegmente be used, the outer contour can be kept narrow.

Die Federn sind insbesondere vorzugsweise als Blattfedern ausgebildet, wodurch der Bauraum in Längsrichtung der Matrize klein gehalten werden kann. Die Federn werden vorzugsweise über in den Grundkörper einpressbare Bolzen befestigt. Mittels dieser Bolzen kann auch die Mantelhülse am Grundkörper befestigt werden.The Springs are in particular preferably designed as leaf springs, whereby the space in the longitudinal direction the die can be kept small. The springs are preferably about einpressbare in the body Bolt attached. By means of these bolts and the jacket sleeve attached to the body become.

Die Führung der Matrizensegmente in den Führungsschlitzen kann über je einen einpressbaren Bolzen erfolgen oder über Führungsnasen, die seitlich von den Matrizensegmenten abstehen.The guide the die segments in the guide slots can over be carried out by a press-in pin or via guide tabs from the side of protrude the Matrizensegmenten.

Um die Führungsbolzen einpressen zu können, sind die Matrizensegmente an ihren seitlichen, äußeren Enden mit einer Durchgangsbohrung versehen.Around the guide bolts to be able to press in are the die segments at their lateral, outer ends with a through hole Mistake.

Wenn der Werkstoff für die Mantelhülse von hoher Festigkeit ist, kann die Mantelhülse auch als Anschlag zur Spreizwegbegrenzung für die Matrizensegmente und/oder als zusätzliche Stütze für die aufliegenden Bauteile dienen.If the material for the jacket sleeve is of high strength, the jacket sleeve can also be used as a stop for Spreizwegbegrenzung for the Die segments and / or as an additional support for the overlying components serve.

Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend erläutert werden:With Help a drawing to embodiments of the invention are explained below:

Es zeigt:It shows:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Matrize; 1 an exploded perspective view of the die;

2 eine perspektivische Darstellung der Matrizensegmente bei einem weiteren Ausführungsbeispiel. 2 a perspective view of the die segments in another embodiment.

Die Matrize besteht im Wesentlichen aus dem Grundkörper 1 mit dem daran ausgebildeten Amboss 7, der Mantelhülse 3 und den beiden Matrizensegmenten 2, 2a. Die Matrizensegmente 2, 2a bilden zusammen mit dem Amboss 7 einen Hohlraum mit der Hohlraumachse H, zu der sie quer verschiebbar in der Mantelhülse 3 gelagert sind. Der Verschiebeweg kann orthogonal zur Hohlraumachse H sein oder in einem aufwärts bzw. abwärts gerichteten Winkel.The matrix consists essentially of the main body 1 with the anvil formed thereon 7 , the coat sleeve 3 and the two die segments 2 . 2a , The die segments 2 . 2a make up together with the anvil 7 a cavity with the cavity axis H, to which they are transversely displaceable in the jacket sleeve 3 are stored. The displacement may be orthogonal to the cavity axis H or at an upward or downward angle.

Im Grundkörper 4 sind zwei Blattfedern 4, 4a seitlich befestigt, die eine Vorspannkraft auf die Matrizensegmente 2, 2a ausüben und die Rückstellkraft aufbringen, um nach dem Fügen die Matrizensegmente 2, 2a in ihre Ausgangslage zurückzubringen. Die Matrizensegmente 2, 2a sind an ihren seitlichen, äußeren Enden mit je einer Durchgangsbohrung 10, 10a versehen, in die Bolzen 5, 5a eingesteckt werden können, die dann in den in der Mantelhülse 3 vorgesehenen Führungsschlitzen 8, 8'; 8a, 8a' formschlüssig aufgenommen werden, wodurch die die Spreizbewegung ausführenden Matrizensegmente geführt werden. Die Bolzen 5, 5a sichern zusammen mit den Führungsschlitzen 8, 8'; 8a, 8a' die Matrizensegmente 2, 2a gegen Herausfallen.In the main body 4 are two leaf springs 4 . 4a attached laterally, which provides a biasing force on the die segments 2 . 2a Apply and apply the restoring force to after joining the die segments 2 . 2a to return to their original position. The die segments 2 . 2a are at their lateral, outer ends, each with a through hole 10 . 10a provided, in the bolt 5 . 5a can be inserted, which then in the jacket sleeve 3 provided guide slots 8th . 8th'; 8a . 8a ' be recorded positively, whereby the spreading movement exporting die segments are performed. Bolts 5 . 5a secure together with the guide slots 8th . 8th'; 8a . 8a ' the die segments 2 . 2a against falling out.

Die Mantelhülse 3 ist nur seitlich geschlossen. Oben und unten ist sie offen.The jacket sleeve 3 is only closed on the side. It is open at the top and bottom.

Die Blattfedern 4, 4a, die an der Rückseite der Matrizensegmente 2, 2a anliegen, werden über in den Grundkörper 1 einschlagbare Bolzen 6, 6a im Grundkörper 1 fixiert. Über die Bolzen 6, 6a wird gleichzeitig auch die Mantelhülse 3 am Grundkörper 1 befestigt. Wird die Werkstoffauswahl für die Mantelhülse 3 entsprechend hochwertig getroffen, kann die Innenwandung der Mantelhülse 3 als Spreizweg begrenzender Anschlag für die Matrizensegmente 2, 2a und/oder als zusätzliche Stütze für aufliegende Bauteile dienen.The leaf springs 4 . 4a attached to the back of the die segments 2 . 2a abutment, are about in the body 1 knock-in bolts 6 . 6a in the main body 1 fixed. About the bolts 6 . 6a at the same time the jacket sleeve 3 at the base body 1 attached. Is the material selection for the jacket sleeve 3 met correspondingly high quality, the inner wall of the jacket sleeve 3 as Spreizweg limiting stop for the die segments 2 . 2a and / or serve as an additional support for resting components.

Wie 2 zeigt, können zur Führung der Matrizensegmente 2, 2a in den Führungsschlitzen 8, 8'; 8a, 8a' der Mantelhülse 3 den Matrizensegmenten 2, 2a auch seitlich hervorstehende Nasen 9, 9a ausgebildet sein, die einstückig mit den Matrizensegmenten 2, 2a ausgebildet sind. Auch ist es denkbar, anstelle einteilig ausgebildeter Nasen 9, 9a, vier Bolzen vorzusehen, die in entsprechende seitlich in den Matrizensegmenten 2, 2a vorgesehene Bohrungen eingesetzt, bzw. eingepresst werden.As 2 shows, can be used to guide the die segments 2 . 2a in the guide slots 8th . 8th'; 8a . 8a ' the jacket sleeve 3 the die segments 2 . 2a also laterally protruding noses 9 . 9a be formed integrally with the die segments 2 . 2a are formed. It is also conceivable, instead of one-piece trained noses 9 . 9a To provide four bolts that fit into corresponding laterally in the die segments 2 . 2a provided holes are inserted or pressed.

11
Grundkörperbody
22
Matrizensegmentdie segment
2a2a
Matrizensegmentdie segment
33
Mantelhülsecoat sleeve
44
Feder/BlattfederPen / leaf spring
4a4a
Feder/BlattfederPen / leaf spring
55
Bolzenbolt
5a5a
Bolzenbolt
66
Bolzenbolt
6a6a
Bolzenbolt
77
Ambossanvil
88th
Führungsschlitzguide slot
8a8a
Führungsschlitzguide slot
8'8th'
Führungsschlitzguide slot
8a'8a '
Führungsschlitzguide slot
99
Nasenose
9a9a
Nasenose
1010
DurchgangsbohrungThrough Hole
10a10a
DurchgangsbohrungThrough Hole
HH
Hohlraumachsecavity axis

Claims (10)

Matrize für einen aus einem Stempel und einer Matrize bestehenden Werkzeugsatz zum mechanischen Fügen flächig aufeinander liegender Bleche durch Umformung, mit einem Amboss (7) und Matrizensegmenten (2, 2a), die zusammen mit dem Amboss (7) einen Hohlraum ausbilden, in den hineingefügt wird, und die im Winkel quer, vorzugsweise orthogonal zur Hohlraumachse H gegen eine Federkraft verschiebbar gelagert sind, und mit einer die Matrizensegmente (2, 2a) umgebenen Matrizenhülse (3), gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Mantelhülse (3) ist im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig, nach oben offen und an einem Grundkörper (1) befestigbar, b) die Matrizensegmente (2, 2a) sind in sich parallel gegenüber liegenden Führungsschlitzen (8, 8'; 8a, 8a') in der Mantelhülse (3) lagerbar und führbar. c) seitlich an den Matrizensegmenten (2, 2a) hervorstehende Führungsmittel (5, 5a; 9, 9a) zum formschlüssigen Eingriff in die Führungsschlitze (8, 8'; 8a, 8a').Die for a tool set consisting of a punch and a die for the mechanical joining of sheets lying one on top of another by forming, with an anvil ( 7 ) and die segments ( 2 . 2a ), which together with the anvil ( 7 ) form a cavity into which is inserted, and which are mounted at an angle transversely, preferably orthogonal to the cavity axis H against a spring force slidably, and with a the die segments ( 2 . 2a ) surrounded Matrizenhülse ( 3 ), characterized by the following features: a) the jacket sleeve ( 3 ) is in cross-section substantially rectangular, open at the top and on a base body ( 1 ), b) the die segments ( 2 . 2a ) are in parallel opposite guide slots ( 8th . 8th'; 8a . 8a ' ) in the jacket sleeve ( 3 ) storable and feasible. c) laterally on the die segments ( 2 . 2a ) projecting guide means ( 5 . 5a ; 9 . 9a ) for positive engagement in the guide slots ( 8th . 8th'; 8a . 8a ' ). Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Matrizensegment (2, 2a) eine separate, im Grundkörper (1) gelagerte Feder (4, 4a) zugeordnet ist.Die according to claim 1, characterized in that each die segment ( 2 . 2a ) a separate, in the main body ( 1 ) mounted spring ( 4 . 4a ) assigned. Matrize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegend angeordnete Matrizensegmente (2, 2a) vorgesehen sind,Die according to claim 1 or 2, characterized in that two oppositely arranged die segments ( 2 . 2a ) are provided Matrize nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (4, 4a) Blattfedern sind.Die according to claim 2, characterized in that the springs ( 4 . 4a ) Leaf springs are. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (4, 4a) mittels Bolzen (6, 6a) am Grundkörper (1) befestigbar sind.Die according to one of claims 1 to 4, characterized in that the springs ( 4 . 4a ) by means of bolts ( 6 . 6a ) on the base body ( 1 ) are fastened. Matrize nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Bolzen (6, 6a) auch die Mantelhülse (3) am Grundkörper (1) befestigbar ist.Die according to claim 5, characterized in that by means of the bolt ( 6 . 6a ), the jacket sleeve ( 3 ) on the base body ( 1 ) is attachable. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel in die Matrizensegmente (2, 2a) einsetzbare Bolzen (5, 5a) sind.Die according to claim 1, characterized in that the guide means in the die segments ( 2 . 2a ) usable bolts ( 5 . 5a ) are. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel seitliche, einstückig mit den Matrizensegmenten (2, 2a) ausgebildete Führungsnasen (9, 9a) sind.Die according to claim 1, characterized in that the guide means are lateral, integral with the die segments ( 2 . 2a ) trained guide lugs ( 9 . 9a ) are. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (7) an dem Grundkörper (1) ausgebildet ist,Die according to claim 1, characterized in that the anvil ( 7 ) on the base body ( 1 ) is trained, Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelhülse (3) als wegbegrenzender Anschlag für die Matrizensegmente (2, 2a) dient.Die according to claim 1, characterized in that the jacket sleeve ( 3 ) as wegbegrenzender stop for the die segments ( 2 . 2a ) serves.
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