DE102011108987A1 - Method for cupping work piece by tool, particularly hand tool, involves providing opening in cupping step with work piece, where cup die-plate is arranged on side of work piece in another cupping step - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Kelchen eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Einpressen eines Nietelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug und ein Werkstück.The present invention is based on a method for cupping a workpiece according to the preamble of
Es ist allgemein bekannt, Einpressmuttern in Öffnungen von Werkstücken einzupressen. Beispielsweise ist eine solche Einpressmutter aus der Druckschrift
Alternativ ist aus der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Kelchen eines Werkstücks bereitzustellen, welches im Vergleich zum Stand der Technik einfacher, schneller und kostengünstiger durchführbar ist.It is an object of the present invention to provide a method for cupping a workpiece that is simpler, faster and less expensive to perform compared to the prior art.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Kelchen eines Werkstücks mit den Verfahrensschritten: Bereitstellen eines eine Öffnung aufweisenden Werkstücks in einem ersten Kelchschritt; Anordnen einer Kelchmatrize auf einer ersten Seite des Werkstücks in einem zweiten Kelchschritt; Bereitstellen eines Bearbeitungswerkzeugs auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Werkstücks im Bereich der Öffnung in einem dritten Kelchschritt; Befestigen eines Arbeitszylinders des Bearbeitungswerkzeugs an der Kelchmatrize oder an einem in Anlage mit der Kelchmatrize befindlichen Adapterelements im Bereich der Öffnung bis ein Kelchstempel des Bearbeitungswerkzeugs in Anlage mit der zweiten Seite gelangt oder eine definierte Spannkraft zwischen dem Kelchstempel und der Kelchmatrize erreicht wird in einem vierten Kelchschritt; und Erzeugen einer sich entlang einer axialen Richtung des Arbeitszylinders erstreckenden translatorischen Relativbewegung zwischen dem Arbeitszylinder und dem Kelchstempel zum Kelchen des Werkstücks mittels der Kelchmatrize in einem fünften Kelchschritt.This object is achieved with a method for gobbling a workpiece with the method steps: providing a workpiece having an opening in a first gobping step; Arranging a cup die on a first side of the workpiece in a second cupping step; Providing a machining tool on a second side of the workpiece opposite the first side in the region of the opening in a third seeding step; Attaching a working cylinder of the machining tool to the chalice die or to an adapter element located in contact with the chalice mold in the region of the opening until a chalice punch of the machining tool comes into contact with the second side or a defined clamping force between the chalice punch and the chalice mold is achieved in a fourth chaling step ; and generating a translational relative movement between the working cylinder and the cup punch extending along an axial direction of the working cylinder for cupping the workpiece by means of the cup die in a fifth cupping step.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kelchen des Werkstücks ist vorteilhafterweise nur ein einseitiger Zugang in axialer Richtung zur im Werkstück ausgebildeten Öffnung notwendig. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also kein zweiseitiger Zugang jeweils in axialer Richtung benötigt, so dass ein Verfahrensschritt zur Ausbildung einer zusätzlichen Zugangsöffnung bei einem als Hohlkörper ausgebildeten Werkstück vollständig eingespart werden kann. Dies führt dazu, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum Stand der Technik erheblich schneller und kostengünstiger durchführbar ist. Zudem wird die Stabilität des Werkstücks durch eine zusätzliche Zugangsöffnung nicht beeinträchtigt. Ferner ist auch ein Vorkelchen solcher Werkstücke möglich, an denen keine Zugangsöffnung in axialer Richtung ausgebildet werden kann, beispielsweise wenn auf der gegenüberliegenden Seite eine Schweißnaht verläuft oder notwendige Versteifungselemente im Innern des Werkstücks angeordnet sind. Das Befestigen des Arbeitszylinders an der Kelchmatrize oder am Adapterelement erfolgt beispielsweise durch Einschrieben des Arbeitszylinders durch die Öffnung in eine Aufnahme der Kelchmatrize und durch Befestigen mittels eines Rast- und/oder Klemmverschlusses (bspw. Verrasten durch einen Bajonettverschluss oder Klemmen durch Festzeihen einer seitlich eingebrachten Madenschraube an der Kelchmatrize oder am Adapterelement). Denkbar ist natürlich auch, dass in umgekehrter Weise ein Fortsatz der Kelchmatrize oder des Adapterelements durch die Öffnung hervorsteht und in einer Aufnahme des Arbeitszylinders analog befestigt ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass zum Befestigen im vierten Kelchschritt ein ersten Gewindes des Arbeitszylinders in ein zweites Gewinde der Kelchmatrize oder des Adapterelements eingespindelt wird, bis der Kelchstempel in Anlage mit der zweiten Seite gelangt oder eine definierte Spannkraft zwischen dem Kelchstempel und der Kelchmatrize erreicht wird. Die Kelchmatrize wird vorzugsweise seitlich auf der ersten Seite in den Bereich der Öffnung eingebracht, wobei aufgrund des Einspindelns des Arbeitszylinders in die Kelchmatrize dennoch eine vergleichsweise große Kraft in axialer Richtung ausgeübt werden kann. Da der Arbeitszylinder während des Kelchvorgangs gegenüber dem Kelchstempel nur eine translatorische Relativbewegung in axialer Richtung ausführt, besteht zudem nicht die Gefahr, dass durch eine Drehung der Kelchmatrize der Kelchvorgang beeinträchtigt wird oder das Werkstück eine Beschädigung erfährt.In the method according to the invention for cupping the workpiece, advantageously only one-sided access in the axial direction to the opening formed in the workpiece is necessary. In contrast to the prior art, therefore, no two-sided access is required in each case in the axial direction, so that a method step for forming an additional access opening in a workpiece designed as a hollow body can be completely eliminated. As a result, the method according to the invention can be carried out considerably more quickly and cost-effectively compared with the prior art. In addition, the stability of the workpiece is not affected by an additional access opening. Furthermore, a Vorelchen such workpieces is possible, where no access opening can be formed in the axial direction, for example, if on the opposite side a weld extends or necessary stiffening elements are arranged in the interior of the workpiece. The attachment of the working cylinder to the cup die or the adapter element is done for example by writing the cylinder through the opening in a recording of the cup die and by attaching by means of a latching and / or clamping closure (eg locking by a bayonet lock or terminals by Festzeihen a laterally introduced grub screw on the goblet or on the adapter element). It is also conceivable, of course, that in the opposite way an extension of the cup die or the adapter element protrudes through the opening and is fixed in a similar manner in a receptacle of the working cylinder. It is preferably provided that for fastening in the fourth seeding step, a first thread of the working cylinder is spindled into a second thread of the cup die or of the adapter element until the cup punch comes into contact with the second side or a defined clamping force is achieved between the cup punch and the cup die. The goblet is preferably introduced laterally on the first side in the region of the opening, wherein due to the unwinding of the working cylinder in the goblet still a comparatively large force can be exerted in the axial direction. Since the working cylinder performs only a translatory relative movement in the axial direction during the cupping operation relative to the cup punch, there is also no risk that is affected by a rotation of the cup die of the cupping or the workpiece undergoes damage.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im zweiten Kelchschritt eine mit einem Innengewinde versehende Kelchmatrize auf der ersten Seite angeordnet wird, wobei im dritten Kelchschritt ein als Gewindespindel ausgebildeter Arbeitszylinder von der zweiten Seite aus in die Öffnung eingeführt wird und wobei im vierten Kelchschritt die Gewindespindel in ein Innengewinde der Kelchmatrize oder des Adapterelements gespindelt wird. In vorteilhafter Weise greift im dritten Kelchschritt die Gewindespindel in das Innengewinde der Kelchmatrize ein, so dass im fünften Kelchschritt von der Gewindespindel eine axial ausgerichtete Kraft auf die Kelchmatrize ausgeübt werden kann. Das Innengewinde der Kelchmatrize kann ferner in einfacher Weise unter der Öffnung, beispielsweise durch ein seitliches Einschieben (parallel zur Haupterstreckungsebene) der Kelchmatrize angeordnet werden. Alternativ ist denkbar, dass die Kelchmatrize lediglich eine unterhalb der Öffnung angeordnete Durchgangsbohrung aufweist und dass auf einer dem Werkstücks abgewandten Seite der Kelchmatrize (insbesondere unterhalb der Kelchmatrize) ein mit einem Innengewinde versehendes Adapterelement angeordnet ist, wobei die Gewindespindel durch die Öffnung und die die Durchgangsbohrung zum Adapterelement geführt wird und dort in das Innengewinde eingespindelt wird. Die Kelchmatrize wird in dieser Konfiguration dann während des fünften Kelchschrittes durch das Adapterelement in Richtung des Werkstücks kraftbeaufschlagt.According to a preferred embodiment, it is provided that in the second seeding step, a sewer provided with an internal thread is arranged on the first side, wherein in the third seeding step designed as a threaded spindle working cylinder is inserted from the second side into the opening and wherein in the fourth seeding step, the threaded spindle is spindled into an internal thread of the goblet or the adapter element. Advantageously, engages in the third seeding step, the threaded spindle in the internal thread of the cup die, so that in the fifth cup step of the threaded spindle an axially aligned force can be exerted on the cup die. The internal thread of the chalice mold can also be easily arranged under the opening, for example by a lateral insertion (parallel to the main extension plane) of the chalice mold. Alternatively, it is conceivable that the cup die only has a through hole arranged below the opening and that on a side facing away from the workpiece of the cup die (in particular below the cup die) is provided with an internal threaded adapter element, wherein the threaded spindle through the opening and the through hole is guided to the adapter element and there is spindled into the internal thread. In this configuration, the cup die is then subjected to force during the fifth cupping step by the adapter element in the direction of the workpiece.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im zweiten Kelchschritt ein mit einem Außengewinde versehender Zugzylinder der Kelchmatrize von der ersten Seite aus in die Öffnung eingeführt wird und wobei im dritten Kelchschritt ein als mit einem Innengewinde versehender Hohlzylinder ausgebildeter Arbeitszylinder auf der zweiten Seite angeordnet wird und wobei im vierten Kelchschritt der Hohlzylinder auf den Zugzylinder gespindelt wird. In dieser Konfiguration weist der Arbeitszylinder keine Gewindespindel mit einem Außengewinde auf, sondern stattdessen einen Hohlzylinder mit einem Innengewinde. Auf der anderen Seite weist die Kelchmatrize einen mit einem Außengewinde versehenden Zugzylinder auf, wobei der Hohlzylinder im dritten Kelchschritt auf das Außengewinde des Zugzylinders gespindelt wird. Im zweiten Kelchschritt wird die Kelchmatrize vorzugsweise zunächst seitlich (parallel zur Haupterstreckungsebene) unter den Bereich der Öffnung eingeschoben, so dass der Zugzylinder unterhalb der Öffnung angeordnet ist, und anschließend in Richtung des Werkstücks bewegt, so dass der Zugzylinder von der ersten Seite aus durch die Öffnung geführt wird.According to an alternative preferred embodiment, it is provided that in the second seeding step, a pull cylinder of the cup die provided with an external thread is introduced into the opening from the first side and wherein in the third seeding step a working cylinder designed as a hollow cylinder provided with an internal thread is arranged on the second side and wherein in the fourth seeding step, the hollow cylinder is spindled onto the draw cylinder. In this configuration, the power cylinder has no threaded spindle with an external thread, but instead a hollow cylinder with an internal thread. On the other side, the chalice die has a pull cylinder provided with an external thread, wherein the hollow cylinder is spindled onto the external thread of the pull cylinder in the third chalice step. In the second seeding step, the cup die is preferably first inserted laterally (parallel to the main extension plane) under the region of the opening, so that the pull cylinder is arranged below the opening, and then moved in the direction of the workpiece, so that the pull cylinder from the first side through the Opening is performed.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kelchmatrize durch Verschieben der Kelchmatrize entlang einer zur Haupterstreckungsebene des Werkstücks parallelen Richtung im Bereich der Öffnung auf der ersten Seite des Werkstücks angeordnet wird. In vorteilhafter Weise wird somit das Kelchen eines hohlen Werkstücks, beispielsweise in Form eines Hohlzylinders oder eines Profilstrangs, ermöglicht, da die Kelchmatrize einfach seitlich eingeführt wird. Auf diese Weise sind im Gegensatz zum Stand der Technik insbesondere auch solche Werkstücke zu kelchen, an welchem keine Zugangsöffnung in axialer Richtung ausgebildet werden kann, beispielsweise wenn auf der gegenüberliegenden Seite eine Schweißnaht verläuft oder notwendige Versteifungselemente im Innern des Werkstücks angeordnet sind.According to an alternative preferred embodiment, it is provided that the cup die is arranged by moving the cup die along a direction parallel to the main extension plane of the workpiece in the region of the opening on the first side of the workpiece. Advantageously, therefore, the gobbling of a hollow workpiece, for example in the form of a hollow cylinder or a profile strand, allows, since the goblet is simply inserted laterally. In this way, in contrast to the prior art in particular also such workpieces to kelchen on which no access opening can be formed in the axial direction, for example, if on the opposite side a weld runs or necessary stiffening elements are arranged inside the workpiece.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im fünften Kelchschritt der Arbeitszylinder gegenüber dem Kelchstempel ausschließlich eine translatorische Bewegung entlang der axialen Richtung und insbesondere keine rotatorische Bewegung um eine zur axialen Richtung parallele Drehachse ausgeführt wird und wobei beim Kelchen der Arbeitszylinder gegenüber der Kelchmatrize oder der Adaptermutter insbesondere in einer Ruhestellung gehalten wird. In vorteilhafter Weise wirkt somit während des fünften Kelchschrittes sowohl auf die Kelchmatrize, als auch auf den Einpresstempel keinerlei Drehmoment. Im Gegensatz zum Stand der Technik besteht somit nicht die Gefahr, dass der Kelchvorgang durch eine Rotation der Kelchmatrize oder des Einpressstempels beeinträchtigt wird oder dass die Überfläche des Werkstücks durch eine Rotation der Kelchmatrize oder des Einpressstempels relativ zum Werkstück beschädigt wird.According to an alternative preferred embodiment, it is provided that in the fifth seeding step of the working cylinder relative to the cup punch exclusively a translational movement along the axial direction and in particular no rotational movement about an axis parallel to the axial axis of rotation is performed and wherein the cup of the working cylinder relative to the cup die or Adapter nut is held in particular in a rest position. In an advantageous manner, therefore, no torque is exerted both on the cup die and on the punch-in punch during the fifth cupping step. In contrast to the prior art is thus not the Danger that the cupping operation is affected by a rotation of the cup die or the press-in punch or that the surface of the workpiece is damaged by a rotation of the cup die or of the press-in punch relative to the workpiece.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Einpressen eines Nietelements in ein, insbesondere mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekelchtes Werkstück aufweisend die Pressschritte: Bereitstellen eines eine Öffnung aufweisenden Werkstücks in einem ersten Pressschritt; Anordnen des Nietelements auf einer ersten Seite des Werkstücks im Bereich der Öffnung in einem zweiten Pressschritt; Bereitstellen eines Bearbeitungswerkzeugs auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Werkstücks im Bereich der Öffnung in einem dritten Pressschritt; Befestigen eines Arbeitszylinders des Bearbeitungswerkzeugs am Nietelement oder an einem in Anlage mit dem Nietelement befindlichen Adapterelements im Bereich der Öffnung bis ein Einpressstempel des Bearbeitungswerkzeugs in Anlage mit der zweiten Seite gelangt oder eine definierte Spannkraft zwischen dem Einpressstempel und dem Nietelement erreicht wird in einem vierten Pressschritt; und Erzeugen einer sich entlang einer axialen Richtung des Arbeitszylinders erstreckenden translatorischen Relativbewegung zwischen dem Arbeitszylinder und dem Einpressstempel zum Einpressen des Nietelements in das Werkstück in einem fünften Pressschritt.A further subject of the present invention is furthermore a method for pressing in a rivet element into a workpiece, in particular by means of a method according to one of the preceding claims, comprising the pressing steps: providing a workpiece having an opening in a first pressing step; Arranging the rivet element on a first side of the workpiece in the region of the opening in a second pressing step; Providing a machining tool on a second side of the workpiece opposite the first side in the region of the opening in a third pressing step; Attaching a working cylinder of the machining tool to the rivet element or to an adapter element located in contact with the rivet element in the region of the opening until an insertion punch of the machining tool comes into contact with the second side or a defined clamping force between the press-in punch and the rivet element is achieved in a fourth pressing step; and generating a translational relative movement between the working cylinder and the press-in punch extending along an axial direction of the working cylinder for press-fitting the rivet element into the workpiece in a fifth pressing step.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einpressen eines Nietelements hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass – ähnlich wie beim oben beschriebenen Kelchvorgang – nur ein einseitiger Zugang in axialer Richtung zur im Werkstück ausgebildeten Öffnung notwendig ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also kein zweiseitiger Zugang jeweils in axialer Richtung benötigt, so dass ein Verfahrensschritt zur Ausbildung einer zusätzlichen Zugangsöffnung bei einem als Hohlkörper ausgebildeten Werkstück vollständig eingespart werden kann. Dies führt dazu, dass dieses Verfahren im Vergleich zum Stand der Technik erheblich schneller und kostengünstiger durchführbar ist. Zudem wird die Stabilität des Werkstücks durch eine zusätzliche Zugangsöffnung nicht beeinträchtigt, so dass auf das Einbringen zusätzlicher Versteifungselemente verzichtet werden kann. Ferner ist auch ein Einpressen von Nietelementen in Öffnungen solcher Werkstücke möglich, an denen keine Zugangsöffnung in axialer Richtung ausgebildet werden kann, beispielsweise wenn auf der gegenüberliegenden Seite eine Schweißnaht verläuft oder notwendige Versteifungselemente im Innern des Werkstücks angeordnet sind. Das Befestigen des Arbeitszylinders am Nietelement oder am Adapterelement erfolgt beispielsweise durch Einschrieben des Arbeitszylinders durch die Öffnung in eine Aufnahme des Nietelements oder des Adapterelements und durch Befestigen mittels eines Rast- und/oder Klemmverschlusses (bspw. Verrasten durch einen Bajonettverschluss oder Klemmen durch Festzeihen einer seitlich eingebrachten Madenschraube am Niet- oder Adapterelement). Denkbar ist natürlich auch, dass in umgekehrter Weise ein Fortsatz des Nietelements oder des Adapterelements durch die Öffnung hervorsteht und in einer Aufnahme des Arbeitszylinders analog befestigt ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass zum Befestigen im vierten Pressschritt ein erstes Gewinde des Arbeitszylinders in ein zweites Gewinde des Nietelements oder des Adapterelements eingespindelt wird, bis der Einpressstempel in Anlage mit der zweiten Seite gelangt oder die definierte Spannkraft zwischen dem Einpressstempel und dem Nietelement erreicht wird. Das Einpresselement wird vorzugsweise seitlich auf der ersten Seite in den Bereich der Öffnung eingebracht, wobei aufgrund des Einspindelns des Arbeitszylinders in das Nietelement dennoch eine vergleichsweise große Kraft in axialer Richtung zum Einpressen des Nietelements in die Öffnung aufgebracht werden kann. Da der Arbeitszylinder während des fünften Pressschrittes gegenüber dem Einpressstempel nur eine translatorische Relativbewegung in axialer Richtung ausführt, besteht zudem nicht die Gefahr, dass durch eine Drehung des Einpressstempels das Werkstück eine Beschädigung erfährt oder dass eine Rotation des Nietelements gegenüber dem Werkstücks erzeugt wird, wodurch die Festigkeit der Pressverbindung zwischen dem Nietelement und dem Werkstück erheblich beeinträchtigt würde. Nach dem Einpressen des Nietelements im fünften Pressschritt wird der Arbeitszylinder vorzugsweise in einem sechsten Pressschritt wieder ausgespindelt. Alternativ ist denkbar, dass der Arbeitszylinder nicht direkt in das Nietelement eingespindelt wird, sondern dass der Arbeitszylinder stattdessen in ein Adapterelement eingespindelt wird. Das Nietelement befindet sich vorzugsweise zwischen dem Adapterelement und dem Bearbeitungswerkzeug, so dass im fünften Pressschritt das Nietelement durch eine Kraftbeaufschlagung des Adapterelements in Richtung des Werkstücks mittels des Arbeitszylinders eingepresst wird, ohne dass der Arbeitszylinder direkt am Nietelement angreift. Vorzugsweise weist das Nietelement eine Durchgangsbohrung auf, durch welche der Arbeitszylinder zum Adapterelement geführt wird.The method according to the invention for pressing in a rivet element has the advantage over the prior art that - similar to the cupping process described above - only one-sided access in the axial direction to the opening formed in the workpiece is necessary. In contrast to the prior art, therefore, no two-sided access is required in each case in the axial direction, so that a method step for forming an additional access opening in a workpiece designed as a hollow body can be completely eliminated. As a result, this method is considerably faster and less expensive to carry out compared with the prior art. In addition, the stability of the workpiece is not affected by an additional access opening, so that it can be dispensed with the introduction of additional stiffening elements. Furthermore, a pressing of rivet elements in openings of such workpieces is possible, where no access opening can be formed in the axial direction, for example, if on the opposite side a weld runs or necessary stiffening elements are arranged inside the workpiece. The attachment of the working cylinder on the rivet or on the adapter element is done for example by writing the cylinder through the opening in a receptacle of the rivet or the adapter element and by attaching by means of a locking and / or clamping closure (eg locking by a bayonet lock or terminals by Festzeihen a laterally introduced grub screw on the rivet or adapter element). It is also conceivable, of course, that in a reverse manner, an extension of the rivet element or the adapter element protrudes through the opening and is fastened analogously in a receptacle of the working cylinder. Preferably, it is provided that for fastening in the fourth pressing step, a first thread of the working cylinder is spindled into a second thread of the rivet element or the adapter element until the press-in punch comes into contact with the second side or the defined clamping force between the press-in ram and the rivet element is achieved. The press-in element is preferably introduced laterally on the first side in the region of the opening, wherein due to the unwinding of the working cylinder in the rivet element nevertheless a comparatively large force in the axial direction for pressing the rivet element can be applied in the opening. Since the working cylinder performs only a translational relative movement in the axial direction during the fifth pressing step relative to the press-in, there is also no risk that by a rotation of the press-in the workpiece undergoes damage or that a rotation of the rivet element relative to the workpiece is generated, whereby the Strength of the press connection between the rivet and the workpiece would be significantly impaired. After pressing in the rivet element in the fifth pressing step, the working cylinder is preferably re-spindled in a sixth pressing step. Alternatively, it is conceivable that the working cylinder is not spindled directly into the rivet, but that the working cylinder is instead spindled into an adapter element. The rivet element is preferably located between the adapter element and the machining tool, so that in the fifth pressing step, the rivet element is pressed by a force applied to the adapter element in the direction of the workpiece by means of the working cylinder, without the working cylinder acts directly on the rivet. Preferably, the rivet element has a through hole through which the working cylinder is guided to the adapter element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im zweiten Pressschritt eine Nietmutter auf der ersten Seite angeordnet wird, wobei im dritten Pressschritt ein als Gewindespindel ausgebildeter Arbeitszylinder von der zweiten Seite aus in die Öffnung eingeführt wird, wobei im vierten Pressschritt die Gewindespindel in ein Gewinde der Nietmutter oder der Adaptermutter gespindelt wird und wobei im fünften Pressschritt durch die Relativbewegung zwischen der Gewindespindel und dem Einpressstempel entlang der axialen Richtung der Gewindespindel die Nietmutter in das Werkstück mittels des Einpressstempels eingepresst wird. In vorteilhafter Weise ist somit eine Einpressmutter von der ersten Seite aus in das Werkstück vollständig einpressbar, auch wenn es sich bei dem Werkstück um einen Hohlkörper handelt, dessen erste Seite im Bereich der Öffnung nur schwer zugänglich ist. Die Nietmutter muss lediglich im Bereich der Öffnung auf der ersten Seite angeordnet werden, wobei die Krafteinwirkung zum Einpressen der Mutter ausschließlich durch die Öffnung hindurch von der Gewindespindel ausgeübt wird. Denkbar ist beispielsweise auch, dass die Einpressmutter nur vorläufig auf der ersten Seite, beispielsweise mittels eines Klebers oder dergleichen, fixiert wird, anschließend das Werkstück weiterbearbeitet wird, beispielsweise in weiteren Schweiß- und/oder Umformprozessen, und erst abschließend das erfindungsgemäße Verfahren zum Einpressen der Nietmutter von der zweiten Seite aus durchgeführt wird.According to a preferred embodiment it is provided that in the second pressing step, a rivet nut is arranged on the first side, wherein in the third pressing step designed as a threaded spindle working cylinder is inserted from the second side into the opening, wherein in the fourth pressing step, the threaded spindle in a thread of Rivet nut or the adapter nut is spindled and wherein in the fifth pressing step by the relative movement between the threaded spindle and the press-in punch along the axial direction of the threaded spindle, the rivet nut is pressed into the workpiece by means of the press-in punch. Advantageously, a press-in nut can thus be pressed completely into the workpiece from the first side, even if the workpiece is a hollow body whose first side is difficult to access in the region of the opening. The rivet nut must be arranged only in the region of the opening on the first side, wherein the force is exerted to press in the nut exclusively through the opening of the threaded spindle. It is also conceivable, for example, that the press-in nut is only provisionally fixed on the first side, for example by means of an adhesive or the like, then the workpiece is processed further, for example in further welding and / or forming processes, and only finally the inventive method for pressing the Rivet nut is performed from the second side.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im fünften Pressschritt ein an die Öffnung grenzender Randbereich des Werkstücks mittels des Einpressstempels zumindest teilweise in einer äußeren Nut der Nietmutter eingepresst wird, wobei vorzugsweise eine dem Bearbeitungswerkzeug zugewandte Flanke der Nut mittels des Einpresstempels auf den Randbereich gepresst wird. Der Randbereich des Werkstücks wird somit vorteilhafterweise kraft- und formschlüssig in der äußeren Nut eingeklemmt, so dass eine vergleichsweise stabile Fixierung der Einpressmutter in der Öffnung des Werkstücks zu erzielen ist.According to a preferred embodiment, it is provided that in the fifth pressing step an edge region of the workpiece adjacent to the opening is pressed at least partially into an outer groove of the rivet nut by means of the press-in die, wherein preferably a flank of the groove facing the machining tool is pressed onto the edge region by means of the press-in stamp , The edge region of the workpiece is thus advantageously clamped positively and positively in the outer groove, so that a comparatively stable fixation of the press-in nut in the opening of the workpiece can be achieved.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im zweiten Pressschritt eine Nietschraube auf der ersten Seite angeordnet wird von der ersten Seite aus in die Öffnung eingeführt wird, wobei im dritten Pressschritt ein als mit einem Innengewinde versehender Hohlzylinder ausgebildeter Arbeitszylinder auf der zweiten Seite angeordnet wird, wobei im vierten Pressschritt der Hohlzylinder auf die Nietschraube gespindelt wird und wobei im fünften Pressschritt durch die Relativbewegung zwischen dem Hohlzylinder und dem Einpresstempel entlang der axialen Richtung des Hohlzylinders die Nietschraube in das Werkstück eingepresst wird. In vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren somit nicht nur das Einpressen von Nietmuttern, sondern alternativ auch das Einpressen von Nietschrauben. Hierfür muss lediglich anstelle eines als Gewindespindel ausgebildeter Arbeitszylinder ein als Hohlzylinder ausgebildeter Arbeitszylinder verwendet werden.According to an alternative preferred embodiment, it is provided that in the second pressing step, a rivet screw is arranged on the first side is introduced from the first side into the opening, wherein in the third pressing step as provided with an internal thread hollow cylinder working cylinder is arranged on the second side wherein in the fourth pressing step, the hollow cylinder is spindled on the rivet screw and wherein in the fifth pressing step by the relative movement between the hollow cylinder and the Einpresstempel along the axial direction of the hollow cylinder, the rivet screw is pressed into the workpiece. Advantageously, the method according to the invention thus allows not only the pressing of rivet nuts, but alternatively also the pressing of rivet screws. For this purpose, instead of designed as a threaded spindle working cylinder designed as a hollow cylinder cylinder must be used.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Nietmutter oder die Nietschraube auf der ersten Seite des Werkstücks und im Bereich der Öffnung mittels einer Matrize angeordnet wird, wobei die Nietmutter oder die Nietschraube auf der Matrize angeordnet wird und wobei anschließend die Matrize, insbesondere entlang einer zur Haupterstreckungsebene des Werkstücks parallelen Richtung, in den Bereich der Öffnung bewegt wird. In vorteilhafter Weise wird somit das Einpressen des Nietelements auch in solche Werkstücke ermöglicht, die als Hohlkörper ausgebildet sind, beispielsweise in Form eines Hohlzylinders oder eines Profilstrangs, da das Nietelement einfach seitlich eingeführt wird. Auf diese Weise können Nietelemente im Gegensatz zum Stand der Technik insbesondere auch in solche Werkstücke eingepresst werden, an denen keine Zugangsöffnung in axialer Richtung ausgebildet werden kann, beispielsweise wenn auf der gegenüberliegenden Seite eine Schweißnaht verläuft oder notwendige Versteifungselemente m Innern des Werkstücks angeordnet sind. Da auf einer gegenüberliegenden Seite der Öffnung keine Zugangsöffnung erzeugt werden muss, wird ferner die Stabilität des Werkstücks durch den Einpressvorgang nicht beeinträchtigt und das Einbringen von Verstärkungselementen zum Ausgleich eine solchen Stabilitätsverschlechterung ist dann nicht notwendig.According to a preferred embodiment it is provided that the rivet nut or the rivet screw is arranged on the first side of the workpiece and in the region of the opening by means of a die, wherein the rivet nut or the rivet screw is arranged on the die and wherein subsequently the die, in particular along a to the main extension plane of the workpiece parallel direction, is moved into the region of the opening. Advantageously, therefore, the pressing of the rivet element is also possible in such workpieces, which are formed as a hollow body, for example in the form of a hollow cylinder or a profile strand, since the rivet element is simply inserted laterally. In this way, in contrast to the prior art, rivet elements can in particular also be pressed into such workpieces on which no access opening can be formed in the axial direction, for example if a weld extends on the opposite side or necessary stiffening elements are arranged inside the workpiece. Further, since an access opening does not need to be formed on an opposite side of the opening, the stability of the workpiece is not impaired by the press-fitting operation, and the incorporation of reinforcing elements to compensate for such stability deterioration is then unnecessary.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im fünften Pressschritt ausschließlich eine translatorische Bewegung des Arbeitszylinders gegenüber dem Einpresstempel entlang der axialen Richtung und insbesondere keine rotatorische Bewegung des Arbeitszylinders gegenüber dem Einpresstempel oder gegenüber dem Nietelement um eine zur axialen Richtung parallele Drehachse ausgeführt wird. Vorzugsweise wird im fünften Pressschritt der Arbeitszylinder gegenüber dem Nietelement und/oder dem Adapterelement in einer Ruhestellung gehalten wird. Auf diese Weise wird die Gefahr ausgeräumt, dass durch eine Drehung des Einpressstempels das Werkstück eine Beschädigung erfährt oder dass eine ungewollte Rotation des Nietelements bzw. des Adapterelements gegenüber dem Werkstück erzeugt wird, wodurch die Festigkeit der Pressverbindung zwischen dem Nietelement und dem Werkstück erheblich beeinträchtigt würde.According to a preferred embodiment, it is provided that in the fifth pressing step only a translational movement of the working cylinder relative to the Einpresstempel along the axial direction and in particular no rotational movement of the working cylinder with respect to the Einpresstempel or against the rivet element is executed about an axis parallel to the axial axis of rotation. Preferably, in the fifth pressing step, the working cylinder is held in a rest position relative to the rivet element and / or the adapter element. In this way, the risk is eliminated that the workpiece undergoes damage by rotation of the press-in punch or that unwanted rotation of the rivet element or the adapter element relative to the workpiece is generated, whereby the strength of the press connection between the rivet and the workpiece would be significantly impaired ,
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass vor dem dritten Pressschritt am Bearbeitungswerkzeug der Kelchstempel gegen den Einpresstempel ausgetauscht wird und/oder wobei vor dem fünften Pressschritt am Bearbeitungswerkzeug die Gewindespindel gegen den Hohlzylinder oder der Hohlzylinder gegen die Gewindespindel ausgetauscht wird. In vorteilhafter Weise ist somit mit dem gleichen Bearbeitungswerkzeug sowohl der Kelchvorgang, als auch der Einpressvorgang durchzuführen. Hierfür muss lediglich das Stempelelement und/oder der Arbeitszylinder getauscht werden.According to a preferred embodiment, it is provided that prior to the third pressing step on the machining tool, the cup die is exchanged for the press-in punch and / or wherein the threaded spindle is exchanged against the hollow cylinder or the hollow cylinder against the threaded spindle before the fifth pressing step on the machining tool. In an advantageous manner, both the cupping process and the pressing-in process are therefore to be carried out with the same processing tool. For this purpose, only the punch element and / or the working cylinder must be exchanged.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Werkzeug, insbesondere Handwerkzeug, zum Kelchen eines Werkstücks gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kelchen eines Werkzeugs und/oder zum Einpressen eines Nietelements in ein Werkstück gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einpressen eines Nietelements in ein Werkstück, wobei das Werkzeug einen Arbeitszylinder und ein Stempelelement in Form eines Kelchstempels und/oder eines Einpresstempels umfasst, wobei der Arbeitszylinder an einer Kelchmatrize und/oder an einem Nietelement zu befestigen ist und wobei der Arbeitszylinder zum Kelchen des Werkstücks und/oder zum Einpressen des Nietelements in das Werkstück gegenüber dem Stempelelement entlang einer axialen Richtung des Arbeitszylinder translatorisch verschiebbar ist. Das erfindungsgemäße Werkzeug hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein einseitiger Zugang in axialer Richtung zur Öffnung im Werkstück ausreichend ist, um das Werkstück zu Kelchen und/oder das Nietelement einzupressen. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Pressen, wird auf der ersten Seite des Werkstücks kein Gegenpressstempel benötigt, gegen den eine in axialer Richtung von der zweiten Seite aus auf das Werkstück einwirkende Presse gepresst wird. Ferner ist mit dem gleichen Werkzeug sowohl der Kelchvorgang, als auch der Einpressvorgang durchführbar. Das Werkzeug ist vergleichsweise schnell und einfach umzurüsten. Der Arbeitszylinder ist beispielsweise mittels eines Schnellverschlusses, beispielsweise über ein Bohrfutter, einen Bajonettverschluss, eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung oder dergleichen, am Bearbeitungswerkzeug befestigt, so dass die Umrüstzeiten vergleichsweise kurz ausfallen. Vorteilhafterweise fallen die benötigten hohen axialen Kräfte bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug nur innerhalb des Werkzeugs, d. h. zwischen dem Stempelelement und dem Arbeitszylinder bzw. zwischen dem Stempelelement und dem Nietelement an, so dass keine hohen axialen Kräfte von Außen eingebracht werden müssen. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann daher vorzugsweise als Handwerkzeug ausgeführt werden, so dass ein mobiles und flexibel einsetzbares Werkzeug zum Kelchen und/oder Einpressen bereitgestellt wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass zum Befestigen der Arbeitszylinder ein Gewinde zum Einspindeln in ein Gegengewinde der Kelchmatrize, des Nietelements und/oder des Adapterelements aufweist. A further subject of the present invention is a tool, in particular a hand tool, for cupping a workpiece according to the inventive method for cupping a tool and / or for pressing a rivet element into a workpiece according to the method of the invention for inserting a rivet element into a workpiece, wherein the tool a working cylinder and a punch element in the form of a cup and / or a Einpresstempels, wherein the working cylinder is to be attached to a chalice mold and / or on a rivet and wherein the working cylinder for chaling the workpiece and / or for pressing the rivet in the workpiece opposite the punch element is translationally displaceable along an axial direction of the working cylinder. The tool according to the invention has the advantage over the prior art that a one-sided access in the axial direction to the opening in the workpiece is sufficient to press the workpiece into the cup and / or the rivet element. In contrast to the presses known from the prior art, no counterpressure punch is required on the first side of the workpiece against which a press acting on the workpiece in the axial direction from the second side is pressed. Furthermore, both the cupping process and the pressing-in process can be carried out with the same tool. The tool is relatively quick and easy to convert. The working cylinder is fastened, for example by means of a quick release, for example via a drill chuck, a bayonet lock, a screw connection, a plug connection or the like, on the machining tool, so that the changeover times are comparatively short. Advantageously, fall the required high axial forces in the tool according to the invention only within the tool, ie between the punch member and the working cylinder or between the punch member and the rivet, so that no high axial forces must be introduced from the outside. The tool according to the invention can therefore preferably be designed as a hand tool, so that a mobile and flexibly usable tool for gobbling and / or press-fitting is provided. It is preferably provided that for fastening the working cylinder has a thread for single-spindle in a mating thread of the cup die, the rivet element and / or the adapter element.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Stempelelement lösbar mit dem Bearbeitungswerkzeug verbunden ist und/oder wobei das Stempelelement in einer sich entlang der axialen Richtung durch das Stempelelement erstreckenden Führungsbohrung verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise wird eine vergleichsweise kompakte und stabile Bauart des Werkzeugs erzielt.According to a preferred embodiment it is provided that the punch element is releasably connected to the machining tool and / or wherein the punch element is displaceably mounted in a guide bore extending along the axial direction through the punch element. In this way, a comparatively compact and stable design of the tool is achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Werkzeug einen ersten Antrieb zum translatorischen Bewegen des Arbeitszylinders entlang der axialen Richtung gegenüber dem Stempelelement zum Kelchen des Werkstücks und/oder zum Einpressen des Nietelements in das Werkstück aufweist und wobei das Werkzeug einen zweiten Antrieb zum rotatorischen Bewegen des Arbeitszylinders um seine Längsachse, insbesondere relativ zum Stempelelement, zum Einspindeln des Gewindes in das Gegengewinde der Kelchmatrize und/oder des Nietelements aufweist. Der zweite Antrieb wird vorzugsweise in eine entgegengesetzte Rotationsrichtung betrieben, um den Arbeitszylinder in einem sechsten Pressschritt aus dem Nietelement wieder auszuspindeln.According to a preferred embodiment, it is provided that the tool has a first drive for translationally moving the working cylinder along the axial direction in relation to the stamp element for chamfering the workpiece and / or for pressing the rivet element into the workpiece, and wherein the tool has a second drive for rotational movement the working cylinder has about its longitudinal axis, in particular relative to the punch member, for uni spindling the thread in the mating thread of the cup die and / or the rivet element. The second drive is preferably operated in an opposite direction of rotation in order to uncoil the working cylinder from the rivet element in a sixth pressing step.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist Werkstück aufweisend einen mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kelchen eines Werkzeugs hergestellten Kelchbereich und/oder ein mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einpressen eines Nietelements eingepresstes Nietelement.A further subject of the present invention is a workpiece having a cup region produced by means of a method according to the invention for cupping a tool and / or a rivet element pressed in by means of a method according to the invention for pressing in a rivet element.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential inventive idea.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In
In den
In den
In
In
In
Das Bearbeitungswerkzeug
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WerkzeugTool
- 22
- Werkstückworkpiece
- 2'2 '
- Randbereich des WerkstücksEdge area of the workpiece
- 33
- Öffnungopening
- 44
- KelchmatrizeKelchmatrize
- 4'4 '
- Innengewindeinner thread
- 55
- Bearbeitungswerkzeugprocessing tool
- 66
- Arbeitszylinderworking cylinder
- 66
- Gewindespindelscrew
- 77
- Kelchstempelchalice temple
- 88th
- Nietelementsriveting
- 8'8th'
- NietmutterRivet nut
- 8''8th''
- NietschraubeClinching stud
- 99
- EinpressstempelTop tool
- 1010
- Erste SeiteFirst page
- 1111
- Nut der NietmutterGroove of the rivet nut
- 1212
- Flankeflank
- 13'13 '
- Innengewindeinner thread
- 1313
- Hohlzylinderhollow cylinder
- 1414
- Innengewinde der NietmutterInternal thread of the rivet nut
- 1616
- Stempelelementstamp element
- 1717
- Führungsbohrungguide bore
- 1818
- Befestigungsanordnungmounting assembly
- 1919
- Matrizedie
- 19'19 '
- Aufnahmeadmission
- 2020
- Zweite SeiteSecond page
- 100100
- Axiale RichtungAxial direction
- 101101
- HaupterstreckungsebeneMain plane
- 200200
- PressePress
- 201201
- VorkelchstempelVorkelchstempel
- 202202
- Zugangsöffnungaccess opening
- 203203
- VorkelchmatrizeVorkelchmatrize
- 204204
- Ausschnittneckline
- 300300
- Weitere PresseFurther press
- 301301
- EinpressstempelTop tool
- 302302
- EinpressmatrizeInsert die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3327751 C2 [0002] DE 3327751 C2 [0002]
- EP 0539793 B1 [0003] EP 0539793 B1 [0003]
Claims (20)
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DE102011108987A DE102011108987A1 (en) | 2011-08-01 | 2011-08-01 | Method for cupping work piece by tool, particularly hand tool, involves providing opening in cupping step with work piece, where cup die-plate is arranged on side of work piece in another cupping step |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102011108987A1 true DE102011108987A1 (en) | 2013-02-07 |
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ID=47554003
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Country | Link |
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DE (1) | DE102011108987A1 (en) |
Cited By (1)
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US20160236259A1 (en) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | Ford Motor Company | Method and Apparatus for Attaching a Nut in a Hydro-Forming Tool |
Citations (4)
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-
2011
- 2011-08-01 DE DE102011108987A patent/DE102011108987A1/en not_active Withdrawn
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