DE102011110598A1 - Method and tool for producing a full punch rivet - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes, bei dem ein abgelängtes Drahtstück (8) über ein Werkzeug (1), umfassend einen Stempel (4) und eine Matrize (2), verformt wird, wobei das Drahtstück (8) zwischen backenartig angeordneten, radial anstellbaren Formstücken (33), welche die Nietumfangskontur (321) abbilden und wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringut (322) aufweisen, eingespannt wird, und nachfolgend das Drahtstück (7) an seinen beiden Enden über jeweils einen Druckstift (24, 46) mit einer axialen Kraft beaufschlagt werden, wodurch das Drahtmaterial fließend die durch die Formstücke (33) gebildete Nietumfangskontur ausfüllt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche, umfassend eine Matrize (2) und einen Stempel (4), der axial in Richtung der Matrize (2) verfahrbar ist, wobei die Matrize (2) durch einen eine konische Durchführung (311) aufweisenden Rahmenelement (31) gebildet ist, in der wenigstens drei Formstücke (33) radial anstellbar geführt sind, die eine Nietumfangskontur (321) begrenzen und wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut (322) aufweisen, wobei die Formstücke (33) über Federelemente (44) in Richtung des größten Konusdurchmessers des Rahmenelementes (31) vorgespannt sind.The invention relates to a method for producing a rivet rivet in which a cut wire piece (8) is deformed via a tool (1) comprising a punch (4) and a die (2), wherein the wire piece (8) is arranged between bake-like, radially adjustable moldings (33), which form the Nietumfangskontur (321) and at least one annular groove forming an undercut (322) is clamped, and subsequently the wire piece (7) at its two ends via a respective pressure pin (24, 46) an axial force is applied, whereby the wire material fluently fills the Nietumfangskontur formed by the fittings (33). The invention further relates to a tool for producing a full punch rivet by means of a method according to one of the preceding claims, comprising a die (2) and a punch (4) which can be moved axially in the direction of the die (2), wherein the die (2) is formed by a frame element (31) having a conical feedthrough (31), in which at least three shaped pieces (33) are guided so as to be radially adjustable, defining a rivet peripheral contour (321) and having at least one annular groove (322) forming an undercut, wherein the Fittings (33) via spring elements (44) in the direction of the largest cone diameter of the frame member (31) are biased.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes nach dem Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes nach dem Patentanspruch 7.The invention relates to a method for producing a full punch rivet according to claim 1. The invention further relates to a tool for producing a full punch rivet according to claim 7.
Stanzprägenieten werden zur Verbindung von flachen Werkstücken, insbesondere von Blechen eingesetzt. Dabei wird der Stanzniet unter gleichzeitiger Ausbildung zweier Stanzlöcher mit seinem Schaft durch die Werkstücke gepresst. Nahe seines Schaftendes weist der Schaft wenigstens eine Schaftnut auf, in welche das Material des in Stanzrichtung gesehenen unteren Werkstücks während des Stanzvorgangs gepresst wird.Punched rivets are used to join flat workpieces, especially sheet metal. The punch rivet is pressed with the simultaneous formation of two punched holes with its shaft through the workpieces. Near its shank end, the shank has at least one shank groove in which the material of the lower workpiece seen in the punching direction is pressed during the punching process.
Derartige Stanznieten werden insbesondere im Automobilbereich über automatisierte Nietsetz-Vorrichtungen (so genannte Nietaugen) durch die Werkstücke gesetzt, wie beispielsweise in der
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanzniets bereitzustellen, welches eine kostengünstige Fertigung eines Vollstanznietes bei gleich bleibend hoher Maßhaltigkeit ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention aims to remedy this situation. The invention is based on the object to provide a method for producing a Vollstanzniet, which allows a cost-effective production of a full punch rivet at a consistently high dimensional accuracy. According to the invention, this object is solved by the features of claim 1.
Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes geschaffen, welches die kostengünstige Fertigung eines Vollstanznietes bei gleich bleibend hoher Maßhaltigkeit ermöglicht. Durch die Einspannung des Drahtstücks zwischen backenartig angeordneten, radial anstellbaren Formstücken, welche die Nietumfangskontur abbilden und die nachfolgende Beaufschlagung des Drahtstücks an seinen beiden Enden über jeweils einen Druckstift mit einer axialen Kraft wird das Drahtmaterial kurzzeitig in einen pseudoflüssigen Zustand versetzt, wodurch das Material in die durch die Formstücke gebildete Umfangskontur fließt und diese ausfüllt. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine hohe Maßhaltigkeit erzielt wird.With the invention, a method for producing a solid rivet is created, which allows the cost-effective production of a full punch rivet while maintaining high dimensional accuracy. Due to the clamping of the piece of wire between the cheek-like, radially adjustable moldings, which depict the Nietumfangskontur and the subsequent application of the wire piece at its two ends via a respective pressure pin with an axial force, the wire material is temporarily placed in a pseudo-liquid state, whereby the material in the The peripheral contour formed by the fittings flows and fills them. It has been shown that in this way a high dimensional stability is achieved.
In Weiterbildung der Erfindung wird das Drahtstück vor Einspannung in die Matrize mittels eines zweiten Werkzeugs, umfassend eine zweite Matrize und einen zweiten Stempel vorgestaucht. Hierdurch ist eine Vorkonturierung des Drahtstücks erzielt.In a further development of the invention, the wire piece is pre-compressed prior to clamping in the die by means of a second tool, comprising a second die and a second punch. As a result, a Vorkonturierung the piece of wire is achieved.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das vorgestauchte Drahtstück in der zweiten Matrize des zweiten Werkzeugs mittels des ersten Stempels weitergestaucht, wobei an einem Ende des Drahtstücks ein radial überstehender Kopf geformt wird. Hierdurch ist eine exakte axiale Positionierung des vorgeformten Drahtstücks zwischen den backenartig angeordneten Formstücken der Matrize des ersten Werkzeugs ermöglicht. Dabei entspricht die Geometrie, der Kopfunterseite bevorzugt der Geometrie des nietkopfseitigen Auslaufs der durch die Formstücke gebildeten Nietumfangskontur.In a further embodiment of the invention, the pre-upset wire piece in the second die of the second tool is further advanced by means of the first punch, wherein at one end of the wire piece, a radially projecting head is formed. As a result, an exact axial positioning of the preformed piece of wire between the baking-like shaped pieces of the die of the first tool is possible. In this case, the geometry of the head underside preferably corresponds to the geometry of the rivet head-side outlet of the rivet peripheral contour formed by the shaped pieces.
In Weiterbildung der Erfindung wird das weitergestaucht Drahtstück zwischen die radial anstellbaren Formstücke der Matrize positioniert, bevor diese zwischen den Formstücken eingespannt wird, wobei der angeformte Kopf axial auf den Formstücken aufliegt. Hierdurch ist eine gleich bleibende axiale Positionierung der Drahtstücke erzielt, wodurch eine gleich bleibende Maßhaltigkeit der gefertigten Vollstanzniete gewährleistet wird.In a further development of the invention, the further compressed wire piece between the radially engageable fittings of the die is positioned before it is clamped between the fittings, wherein the molded head rests axially on the fittings. As a result, a constant axial positioning of the wire pieces is achieved, whereby a constant dimensional accuracy of the finished solid punch rivet is ensured.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die radial anstellbaren Formstücke konisch axial geführt und die Formstücke werden durch den ersten Stempel axial bewegt, wodurch das Drahtstück zwischen den Formstücken eingespannt wird. Hierdurch ist ein integrierter Einspann- und Umformprozess erzielt.In a further embodiment of the invention, the radially engageable fittings are conically guided axially and the fittings are moved axially by the first punch, whereby the piece of wire is clamped between the fittings. This achieves an integrated clamping and forming process.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels des vorgenannten Verfahrens bereit zustellen, sodass eine kostengünstige Herstellung eines Vollstanznietes bei gleich bleibender Maßhaltigkeit ermöglicht ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.The present invention is further based on the object to provide a tool for producing a full punch rivet by means of the aforementioned method, so that a cost-effective production of a full punch rivet is made possible with constant dimensional accuracy. According to the invention, this object is achieved by a tool having the features of patent claim 7.
Mit der Erfindung ist ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels des vorgenannten Verfahrens geschaffen, welches eine kostengünstige Herstellung eines Vollstanznietes bei gleich bleibender Maßhaltigkeit ermöglicht. Die Umfangsform des Werkzeugs ist durch wenigstens drei Formstücke gebildet, welche radial anstellbar geführt sind und gemeinsam die Umfangsform bilden. Die wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut bewirkt einen umlaufenden Steg des hergestellten Vollstanznietes. Dieser umlaufende Steg begrenzt wiederum zusammen mit dem Nietfuß eine umlaufende Nut, in die das während des Stanzvorgangs plastisch verformte Material des zu verbindenden Bleches eindringt. Durch die Vorspannung der Formstücke über Federelemente in Richtung des größten Konusdurchmessers des Rahmenelementes sind die Formstücke im unbelasteten Zustand beabstandet zueinander angeordnet, derart, dass eine einfache Positionierung des zu verformenden Drahtstücks möglich ist. Bei Beaufschlagung der Formstücke mit axialer Kraft werden diese axial in Richtung des kleinsten Konusdurchmessers des Rahmenelements bewegt, wodurch die Formstücke über die konische Ausformung der Durchführung radial an das Drahtstück angestellt werden. Hierdurch ist eine Einspannung des Drahtstücks zwischen den Formstücken erzielt. With the invention, a tool for producing a full punch rivet by means of the aforementioned method is provided, which allows a cost-effective production of a full punch rivet with constant dimensional accuracy. The peripheral shape of the tool is formed by at least three fittings, which are guided radially adjustable and together form the peripheral shape. The at least one undercut forming an annular groove causes a circumferential ridge of the solid punch rivet produced. This circumferential ridge in turn, together with the rivet foot, defines a circumferential groove into which the material of the sheet to be joined, which is plastically deformed during the punching process, penetrates. Due to the bias of the fittings on spring elements in the direction of the largest cone diameter of the frame member, the fittings are spaced apart in the unloaded state, such that a simple positioning of the piece of wire to be deformed is possible. When the shaped pieces are subjected to an axial force, they are moved axially in the direction of the smallest cone diameter of the frame element, as a result of which the shaped pieces are set radially against the wire piece via the conical shape of the leadthrough. As a result, a clamping of the piece of wire between the fittings is achieved.
In Weiterbildung der Erfindung weist das Rahmenelement wenigstens drei radial in die konische Durchführung mündende Bohrungen auf, in denen Stifte zur axialen Führung der Formstücke eingebracht sind. Hierdurch ist eine axial geführte Bewegung der Formstücke bei axialer Kraftbeaufschlagung bewirkt.In a development of the invention, the frame element has at least three holes which open radially into the conical feedthrough and in which pins for axial guidance of the shaped pieces are introduced. As a result, an axially guided movement of the fittings is effected with axial application of force.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Formstücke seitliche Bohrungen zur Aufnahme von Führungsstiften auf, über welche die Formstücke miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine geführte radiale Anstellung der Formstücke an das Drahtstück bewirkt.In a further embodiment of the invention, the fittings have lateral bores for receiving guide pins, via which the fittings are connected to each other. As a result, a guided radial adjustment of the fittings is effected on the wire piece.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Stempel ein äußeres axial verschiebbares Stempelteil auf, das von einem inneren axial verschiebbaren Druckstift koaxial durchdrungen ist, wobei das äußere Stempelteil einen konischen Absatz aufweist, der mit der konischen Durchführung an ihrem Durchmesser vergrößerten Ende korrespondiert. Hierdurch ist ein zweistufiger Anstellprozess ermöglicht, wobei zunächst das äußere Stempelteil eine axiale Bewegung der Formstücke der Matrize bewirkt, wodurch eine Einspannung des Drahtstücks erzielt ist. Nachfolgend erfolgt eine Kraftbeaufschlagung des Drahtstücks über den inneren Druckstift. Bevorzugt ist das äußere Stempelteil in dem Stempel über eine Feder vorgespannt. Hierdurch ist ein sanftes, gefedertes Anstellen des äußeren Stempelteils an die Formstücke ermöglicht.In a further embodiment of the invention, the punch on an outer axially displaceable punch member which is coaxially penetrated by an inner axially displaceable pressure pin, wherein the outer punch member has a conical shoulder, which corresponds to the conical passage at its enlarged diameter end. In this way, a two-stage Anstellprozess allows, initially the outer punch member causes axial movement of the mold pieces of the die, whereby a clamping of the piece of wire is achieved. Subsequently, a force is applied to the piece of wire via the inner pressure pin. Preferably, the outer punch member is biased in the punch via a spring. As a result, a gentle, spring-loaded hiring of the outer punch part is made possible on the fittings.
In Weiterbildung der Erfindung ist der innere Druckstift gegenüber dem äußeren Stempelteil derart positionierbar, dass die beiden Stempelteile eine Aufnahme für den Kopf eines vorgestauchten Niets begrenzen. Hierdurch ist eine Greiferfunktion bewirkt, die einen Transport eines vorgestauchten Niets von einer Vorstauch-Matrize in die Matrize des Werkzeugs ermöglicht.In a development of the invention, the inner pressure pin can be positioned relative to the outer punch part in such a way that the two punch parts delimit a receptacle for the head of a pre-compressed rivet. As a result, a gripper function is effected, which allows a transport of a pre-compressed rivet from a pre-upsetting die in the die of the tool.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:Other developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in detail below. Show it:
- a) Matrize mit vier Formstücken;
- b) Stempel (Position „ausgefedert”);
- c) Stempel (Position „eingefedert”)
- a) template with four fittings;
- b) punch (position "rebounded");
- c) stamp (position "compressed")
- a) im Querschnitt;
- b) in der Draufsicht mit eingesetzten Formstücken;
- c) im Schnitt A-A der Figur a);
- a) in cross-section;
- b) in plan view with inserted fittings;
- c) in section AA of Figure a);
- a) in der Draufsicht;
- b) im Schnitt A-A der Figur a);
- c) im Schnitt B-B der Figur b);
- d) im Schnitt C-C der Figur c)
- e) in räumlicher Einzeldarstellung;
- a) in plan view;
- b) in section AA of Figure a);
- c) in section BB of Figure b);
- d) in section CC of FIG.
- e) in a single spatial representation;
- a) Matrize;
- b) Stempel (Position „Drahtabschnitt einsetzen”);
- c) Stempel (Position „Vorstauchen”);
- a) template;
- b) punch (position "insert wire section");
- c) stamp (position "pre-dipping");
- a) vor der Verformung;
- b) nach erstem Vorstauchen;
- c) nach zweitem Vorstauchen;
- d) nach Fertigstauchen.
- a) before deformation;
- b) after first screening;
- (c) after second screening;
- d) after finishing.
Das als Ausführungsbeispiel gewählte Werkzeug
Die Matrize
Der Formstückeinsatz
In die konische Durchführung
Der Stempel
Zur Herstellung eines Vollstanznietes kommt im Ausführungsbeispiel weiterhin ein Vorstauchwerkzeug zum Einsatz, wie es in
Die zweite Matrize
Stützkern
Der zweite Stempel
Zur Herstellung eines Vollstanznietes wird zunächst ein Drahtstück
Der zweite Stempel
Das vorgestauchte Drahtstück
Nachfolgend wird durch den Druckstift
Der Stempel
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