DE102012204130A1 - Method and device for joining joining partners by means of a punch rivet - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von einem oberen Fügepartner (30) und einem unteren Fügepartner (31), wobei die Fügepartner (30, 31) durch einen Stanzniet (1), aufweisend einen ersten Kopf (3) und einen Schaft (2), verbunden werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Fügen wenigstens eines oberen Fügepartners (30) und eines unteren Fügepartners (31) mit einem Stanzniet (1), aufweisend einen ersten Kopf (3) und einen Schaft (2), wobei die Vorrichtung einen ersten Stempel (11), einen Niederhalter (10) und eine zweite Matrize (20) aufweist, wobei der erste Stempel (11) ausgebildet ist, den Stanzniet (1) durch die angelegten Fügepartner (30, 31) zu drücken und der Niederhalter (10) und die zweite Matrize (20) ausgebildet sind, während des Stanzens die Fügepartner (30, 31) gegeneinander zu drücken.The present invention relates to a method for joining an upper joining partner (30) and a lower joining partner (31), wherein the joining partners (30, 31) by a punch rivet (1), comprising a first head (3) and a shaft (2 ), get connected. The invention further relates to a device for joining at least one upper joining partner (30) and a lower joining partner (31) with a punch rivet (1), comprising a first head (3) and a shaft (2), the device comprising a first punch (30). 11), a hold-down (10) and a second die (20), wherein the first punch (11) is adapted to push the punch rivet (1) through the applied joining partners (30, 31) and the hold-down (10) and the second die (20) are formed to press the joining partners (30, 31) against each other during punching.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von einem oberen Fügepartner und einem unteren Fügepartner sowie eine Vorrichtung zum Fügen wenigstens eines oberen Fügepartners und eines unteren Fügepartners mit einem Stanzniet.The present invention relates to a method for joining an upper joining partner and a lower joining partner and a device for joining at least one upper joining partner and a lower joining partner with a punch rivet.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Verbindungen zwischen zwei Fügepartnern werden, insbesondere im Fahrzeugbau, oftmals mittels Stanznieten hergestellt. Die Stanznieten können dabei insbesondere als Vollstanznieten oder als Halbhohlstanznieten ausgestaltet sein. Ein Vollstanzniet durchstanzt dabei vollständig die zu fügenden Materialien. Die beiden Fügepartner können dabei mittels eines Niederhalters und einer Matrize gegeneinander gedrückt werden. An der Matrize ist oftmals ein Dom ausgebildet, der in das Material des unteren Fügepartners geprägt wird. Der Vollstanzniet weist eine oder mehrere Kerben auf. Durch den Dom der Matrize wird das Material des unteren Fügepartners zum Fließen gebracht und in die Kerben des Vollstanzniets gedrückt. So wird ein Hinterschnitt erzeugt, der das Lösen der Fügeverbindung verhindert. Ein Halbhohlstanzniet durchstanzt nur den oberen Fügepartner vollständig und dringt in den unteren Fügepartner lediglich ein. Die Matrize ist in diesem Fall derart ausgestaltet, dass der Halbhohlstanzniet im Inneren des unteren Fügepartners verformt wird. Das Material des unteren Fügepartners wird dabei ebenfalls verformt und bildet mit dem verformten Halbhohlstanzniet ebenfalls einen Formschluss, der das Lösen der Fügeverbindung verhindert.Connections between two joining partners are often produced by means of stamped rivets, in particular in vehicle construction. The punch rivets can be configured in particular as solid punch rivets or semi-hollow punch rivets. A solid punch rivet completely pierces the materials to be joined. The two joining partners can be pressed against each other by means of a hold-down and a die. On the die often a dome is formed, which is embossed in the material of the lower joining partner. The full punch rivet has one or more notches. Through the dome of the matrix, the material of the lower joining partner is made to flow and pressed into the notches of the Vollstanzniets. Thus, an undercut is produced, which prevents the release of the joint connection. A Halbhohlstanzniet pierced only the upper joining partner completely and penetrates into the lower joint partner only one. In this case, the die is designed such that the semi-hollow punch rivet is deformed in the interior of the lower joining partner. The material of the lower joint partner is also deformed and forms with the deformed Halbhohlstanzniet also a form fit, which prevents the release of the joint connection.
In beiden Fällen muss das Material des unteren Fügepartners eine Mindestdicke und eine Mindestduktilität aufweisen, da dieses zum Einen verformt werden und zum Anderen genug Material zum Verformen vorhanden sein muss. Ein Einsatz von dünnen Materialien oder Materialien ohne beziehungsweise mit nur einer geringen Duktilität ist somit als unterer Fügepartner nicht möglich. So können zum Beispiel hochfeste Stähle als Material für einen unteren Fügepartner nicht verwendet werden.In both cases, the material of the lower joining partner must have a minimum thickness and a minimum ductility, since this must be deformed on the one hand and on the other hand enough material for deformation must be present. A use of thin materials or materials without or with only a low ductility is thus not possible as a lower joining partner. For example, high-strength steels can not be used as material for a lower joining partner.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Fügeverfahren zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Fügen von einem oberen Fügepartner und einem unteren Fügepartner sowie eine Vorrichtung zum Fügen von einem oberen Fügepartner und einem unteren Fügepartner bereitzustellen, welche in einfacher und kostengünstiger Weise die Verwendung von dünnen Materialien und/oder Materialien ohne oder nur geringer Duktilität als unteren Fügepartner ermöglichen.It is therefore an object of the invention to remedy the above-described disadvantages of known joining methods at least partially. In particular, it is the object of the present invention to provide a method for joining an upper joining partner and a lower joining partner and a device for joining an upper joining partner and a lower joining partner, which in a simple and cost-effective manner, the use of thin materials and / or materials allow low or no ductility as the lower joining partner.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is achieved by a method having the features of
In einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Fügen von einem oberen Fügepartner und einem unteren Fügepartner, wobei die Fügepartner durch einen Stanzniet, aufweisend einen ersten Kopf und einen Schaft, verbunden werden, gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei insbesondere im Fahrzeugbau eingesetzt werden. Insbesondere ist das Verfahren dabei durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- a) Anlegen der Fügepartner aneinander,
- b) Stanzen zumindest des Schaftes des Stanzniets durch die Fügepartner, wobei der Stanzniet durch einen ersten Stempel durch die Fügepartner gedrückt wird und wobei der Stanzniet derart ausgebildet ist, dass nach Abschluss des Stanzens ein dem ersten Kopf des Stanzniets abgewandtes Ende des Schaftes des Stanzniets aus dem unteren Fügepartner hervorsteht,
- c) Stauchung des hervorstehenden Endes des Stanzniets durch eine erste Matrize zur Ausbildung eines zweiten Kopfes.
- a) applying the joining partners to each other,
- b) punching at least the shank of the punch rivet by the joining partners, wherein the punch rivet is pressed by a first punch through the joining partners and wherein the punch rivet is designed such that after completion of punching a the first head of the punch rivet end facing away from the shaft of the punch rivet protruding from the lower joining partner,
- c) compression of the protruding end of the punch rivet by a first die to form a second head.
In einem ersten Verfahrensschritt werden die Fügepartner aneinander gelegt. Das Anlegen wird dabei derart durchgeführt, dass der obere und der untere Fügepartner zumindest mit einem Bereich überlappen. Insbesondere werden die beiden Fügepartner ferner auf eine Weise aneinander gelegt, dass sie zueinander eine feste Position einnehmen können, insbesondere dass sie zueinander raumfest angeordnet sind. Dies kann beispielsweise durch externe Vorrichtungen durchgeführt und/oder unterstützt werden, die an dem oberen Fügepartner und dem unteren Fügepartner angeordnet sind.In a first process step, the joining partners are put together. The application is carried out in such a way that the upper and the lower joining partner overlap at least with one area. In particular, the two joining partners are also placed against each other in a way that they can assume a fixed position to each other, in particular that they are arranged fixed to each other. This can for example be performed and / or supported by external devices, which are arranged on the upper joining partner and the lower joining partner.
Im Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stanzniet durch die Fügepartner gestanzt. Dies ist im Sinne der Erfindung ein Setzen des Stanzniets, wobei die Fügepartner gestanzt werden. Dabei wird insbesondere auf den ersten Kopf des Stanzniets durch den ersten Stempel eine Kraft ausgeübt, wodurch der Schaft des Stanzniets durch die Fügepartner gedrückt wird. Während des Stanzens können vorteilhafterweise die Fügepartner durch geeignete Einrichtungen von oberhalb des oberen Fügepartners und/oder von unterhalb des unteren Fügepartners unterstützt werden, um insbesondere eine ungewollte Verformung der Fügepartner zu verhindern. Die Kraft kann dabei insbesondere derart bemessen sein, dass auch der erste Kopf des Stanzniets in dem oberen Fügepartner eingedrückt, insbesondere bündig eingedrückt wird. Insbesondere wird der Stanzniet durch die Fügepartner derart weit gedrückt, dass nach Abschluss des Stanzens ein dem ersten Kopf des Stanzniets abgewandtes Ende des Schaftes des Stanzniets aus dem unteren Fügepartner hervorsteht. Das aus den Fügepartnern herausgestanzte Material kann nach dem Stanzvorgang entfernt werden. Die Verwendung eines Stanzniets hat dabei insbesondere den Vorteil, dass an den Fügepartnern keine Vorarbeiten für ein Loch, durch das der Niet eingeführt wird, nötig sind.In step b) of the method according to the invention, the punch rivet is punched by the joining partners. This is within the meaning of the invention, a setting of the punch rivet, wherein the joining partners are punched. In this case, a force is exerted on the first head of the punch rivet by the first punch, whereby the shaft of the punch rivet through the Joining partner is pressed. During the punching, the joining partners can advantageously be supported by suitable devices from above the upper joining partner and / or from below the lower joining partner, in order to prevent in particular undesired deformation of the joining partners. The force can in particular be dimensioned such that even the first head of the punch rivet is pressed in the upper joining partner, in particular flush pressed. In particular, the punch rivet is pressed by the joining partners so far that after completion of the punching, an end of the shank of the punch rivet facing away from the first head of the punch rivet projects out of the lower joining partner. The material punched out of the joining partners can be removed after the punching process. The use of a self-piercing rivet has the advantage, in particular, that preliminary work for a hole through which the rivet is inserted is not necessary at the joining partners.
Daran anschließend wird im Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens dieses hervorstehende Ende des Stanzniets durch eine erste Matrize zur Ausbildung eines zweiten Kopfes gestaucht. Die erste Matrize kann dabei insbesondere als ein zweiter Stempel ausgebildet sein. Die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel üben dabei auf den Stanzniet, insbesondere das hervorstehende Ende des Stanzniets, eine Kraft aus, die der weiterhin anliegenden Druckkraft des ersten Stempels entgegenwirkt. Die Größe des hervorstehenden Endes des Stanzniets kann dabei vorteilhafterweise auf die beabsichtigte Größe des zweiten Kopfes abgestimmt sein. Der zweite Kopf kann dabei insbesondere mit dem unteren Fügepartner einen Formschluss bilden, so dass der Stanzniet fest und insbesondere unbeweglich gehalten ist. Durch die alleinige Umformung des Stanzniets zur Ausbildung der Fügeverbindung ist die Duktilität des unteren Fügepartners für die Fügeverbindung ohne Bedeutung. Es können daher für den unteren Fügepartner auch Materialien ohne beziehungsweise mit nur geringer Duktilität gewählt werden. Auch muss das Material des unteren Fügepartners keine Mindestdicke aufweisen. Somit können verschiedenste Fügepartner fest miteinander verbunden werden, insbesondere können als untere Fügepartner auch dünne Materialien und/oder Materialien ohne beziehungsweise mit geringer Duktilität verwendet werden.Subsequently, in step c) of the method according to the invention, this projecting end of the punch rivet is compressed by a first die to form a second head. The first die can be designed in particular as a second punch. In this case, the first die or the second punch exerts a force on the punch rivet, in particular the protruding end of the punch rivet, which counteracts the further compressive force of the first punch. The size of the protruding end of the punch rivet can advantageously be matched to the intended size of the second head. The second head can form a positive connection, in particular with the lower joining partner, so that the punch rivet is held firmly and in particular immovably. Due to the sole transformation of the punch rivet to form the joint connection, the ductility of the lower joining partner for the joint connection without meaning. It can therefore be selected without or with only low ductility for the lower joining partner and materials. Also, the material of the lower joining partner does not have to have a minimum thickness. Thus, a wide variety of joint partners can be firmly connected to each other, in particular can be used as lower joint partners and thin materials and / or materials without or with low ductility.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass während des Stanzens die Fügepartner durch einen Niederhalter am oberen Fügepartner und durch eine zweite Matrize am unteren Fügepartner gegeneinander gedrückt werden. Die Verwendung von externen Vorrichtungen zum Anlegen beziehungsweise Aneinanderdrücken der Fügepartner, wie es ein Niederhalter und/oder eine zweite Matrize darstellen, stellen eine Möglichkeit zu einer besonders sicheren Fixierung und Unterstützung der Fügepartner dar. Insbesondere kann der Niederhalter am oberen Fügepartner derart ausgestaltet sein, dass in ihm der Stanzniet zugeführt werden kann. Die zweite Matrize am unteren Fügepartner kann vorteilhafterweise eine zentrale Bohrung zur Aufnahme der ausgestanzten Reste der Fügepartner aufweisen. Insbesondere werden zusätzlich durch diese zentrale Bohrung die Ränder des Stanzloches im unteren Fügepartner definiert. Ein Ausreißen dieser Ränder durch Aufbiegung kann so vermieden oder zumindest stark unterdrückt werden. Auch kann eine einzige Matrize vorgesehen sein, die als erste und als zweite Matrize verwendet wird.Furthermore, it can be provided in a method according to the invention that the joining partners are pressed against each other during punching by a hold-down on the upper joining partner and by a second die on the lower joining partner. The use of external devices for applying or pressing together of the joining partners, as represented by a hold-down device and / or a second die, represent a possibility for a particularly secure fixation and support of the joining partners. In particular, the hold-down can be configured at the upper joining partner such that in him the punch rivet can be supplied. The second die at the lower joining partner can advantageously have a central bore for receiving the punched-out remnants of the joining partners. In particular, the edges of the punched hole in the lower joining partner are additionally defined by this central bore. A ripping of these edges by bending can be avoided or at least greatly suppressed. Also, a single die may be provided which is used as the first and second dies.
Zusätzlich kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass nach dem Stanzen des Stanzniets durch die Fügepartner und vor der Stauchung des Stanzniets die zweite Matrize entfernt wird. Auf diese Weise kann Platz für die erste Matrize beziehungsweise den zweiten Stempel geschaffen werden, mit dem das hervorstehende Ende des Stanzniets zur Ausbildung eines zweiten Kopfes gestaucht wird. Bevorzugt ist hier insbesondere, dass die zweite Matrize durch die erste Matrize beziehungsweise den zweiten Stempel ersetzt wird. Hierbei ist insbesondere ein automatischer Austausch von Vorteil. Dies kann zum Beispiel durch eine gemeinsame Halterung für die zweite Matrize und die erste Matrize beziehungsweise den zweiten Stempel realisiert sein. Ein besonders schneller Austausch ist damit möglich.In addition, it can be provided in a method according to the invention that after stamping of the punch rivet by the joining partners and before the compression of the punch rivet, the second die is removed. In this way, space can be created for the first die or the second punch, with which the protruding end of the punch rivet is compressed to form a second head. In this case, it is particularly preferable for the second die to be replaced by the first die or the second punch. In particular, an automatic exchange of advantage. This can be realized for example by a common support for the second die and the first die or the second die. A particularly fast exchange is possible.
Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass als Stanzniet ein Vollstanzniet oder ein Halbhohlstanzniet verwendet wird. Das Verfahren ist auf keine besondere Stanznietform eingeschränkt. Vollstanznieten sind besonders stabil und können auch dicke Lagen von Fügepartnern durchstanzen. Halbhohlstanznieten weisen in ihrem Inneren einen zentralen Hohlraum auf, in den sie Stanzreste der Fügepartner aufnehmen können. Dadurch, dass Halbhohlstanznieten insbesondere hohlzylinderförmig ausgestaltet sind, kann das hervorstehende Ende des Stanzniets in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach zur Ausbildung eines zweiten Kopfes gestaucht werden. Durch die Verwendung von verschiedenen Formen von Stanznieten ist eine breite Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben.In addition, it can be provided in a method according to the invention that a punched rivet or a semi-hollow punch rivet is used as the punch rivet. The process is not limited to any particular punch rivet shape. Solid punch rivets are particularly stable and can also punch thick layers of joining partners. Semi-holed punch rivets have in their interior a central cavity into which they can receive punched remnants of the joining partners. The fact that semi-hollow punch rivets are configured in particular hollow cylindrical, the protruding end of the punch rivet in step c) of the method according to the invention can be compressed particularly easy to form a second head. By the use of different forms of punch rivets a broad applicability of the method according to the invention is given.
In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die zweite Matrize einen Dom aufweist und dass im unteren Fügepartner beim Andrücken der zweiten Matrize an den unteren Fügepartner durch den Dom der zweiten Matrize benachbart zum Stanzniet eine Vertiefung durch Verformung des unteren Fügepartners erzeugt wird. Durch die Verformung wird insbesondere Material des unteren Fügepartners an den Schaft des Stanzniets gedrückt. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher Kraftschluss zwischen dem unterem Fügepartner und dem Stanzniet, wodurch die Fügeverbindung besonders fest wird. Der Kraftschluss unterstützt dabei den durch den zweiten Kopf und den unteren Fügepartner gebildeten Formschluss zur Erhöhung der Festigkeit der Fügeverbindung.In a further development of the method according to the invention can be provided that the second die has a dome and that in the lower joining partner when pressing the second die to the lower joining partner through the dome of the second die adjacent to the punch rivet a recess by deformation of the lower joining partner is generated. Due to the deformation in particular Material of the lower joining partner pressed against the shaft of the punch rivet. This results in an additional adhesion between the lower joining partner and the punch rivet, whereby the joint connection is particularly strong. The frictional connection supports the positive connection formed by the second head and the lower joining partner for increasing the strength of the joint connection.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der beim Stauchen gebildete zweite Kopf teilweise oder vollständig in der Vertiefung im unteren Fügepartner ausgebildet wird. Durch die Verformung des unteren Fügepartners durch den Dom der zweiten Matrize wird eine Vertiefung im Material des Fügepartners erzeugt. In Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zweite Kopf des Stanzniets an dem Ende des Stanzniets gestaucht, das dem ersten Kopf des Stanzniets gegenüberliegende und aus dem Material des unteren Fügepartners hervorsteht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass dieser zweite Kopf teilweise oder vollständig in der Vertiefung im unteren Fügepartner ausgebildet wird. Dadurch ist es insbesondere möglich, den zweiten Kopf derart in der Vertiefung auszubilden, dass er bündig zur restlichen Oberfläche des unteren Fügepartners ist. Somit kann eine plane Oberfläche des unteren Fügepartners hergestellt werden, wodurch beispielsweise eine Nachbearbeitung der Oberfläche des unteren Fügepartners ermöglicht oder zumindest deutlich vereinfacht wird, nach der die Fügeverbindung nicht mehr sichtbar ist.According to a preferred further development of the method according to the invention, it can be provided that the second head formed during swaging is formed partially or completely in the recess in the lower joining partner. Due to the deformation of the lower joining partner through the dome of the second die, a recess in the material of the joining partner is produced. In step c) of the method according to the invention, the second head of the punch rivet is upset at the end of the punch rivet which is opposite the first head of the punch rivet and protrudes from the material of the lower joining partner. In particular, it can be provided that this second head is partially or completely formed in the recess in the lower joining partner. This makes it possible in particular to form the second head in the depression in such a way that it is flush with the remaining surface of the lower joining partner. Thus, a flat surface of the lower joint partner can be made, which, for example, a post-processing of the surface of the lower joining partner allows or at least significantly simplified, after the joint connection is no longer visible.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass der Schaft des Stanzniets zumindest eine, insbesondere nutartige, Aufnahme aufweist und dass der untere Fügepartner durch den Dom der zweiten Matrize derart verformt wird, dass beim Erzeugen der Verformung verformtes Material formschlüssig in die Aufnahme des Stanzniets hineingedrückt wird. Die zumindest eine, insbesondere nutartige, Aufnahme am Schaft des Stanzniets ist dabei insbesondere eine umlaufende Vertiefung. Durch das Material des unteren Fügepartners, das in die Aufnahme des Stanzniets hineingedrückt wird, wird ein zusätzlicher Formschluss zwischen dem unteren Fügepartner und dem Stanzniet erzeugt. Zusammen mit dem Formschluss, den der zweite Kopf und der untere Fügepartner bilden, ergibt sich somit ein noch sicherer Halt der Fügeverbindung.Furthermore, in a method according to the invention, it can be provided that the shank of the punched rivet has at least one, in particular groove-like, receptacle and that the lower joining partner is deformed by the dome of the second die in such a way that, when the deformation is generated, deformed material positively engages in the receptacle of the punched rivet is pressed into it. The at least one, in particular groove-like, receptacle on the shaft of the punched rivet is in particular a circumferential recess. By the material of the lower joining partner, which is pressed into the receptacle of the punch rivet, an additional positive connection between the lower joining partner and the punch rivet is generated. Together with the form fit, which form the second head and the lower joining partner, thus results in a more secure hold of the joint connection.
Darüber hinaus kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass vor dem Stanzen zumindest ein mittlerer Fügepartner zwischen den oberen und den unteren Fügepartner angelegt wird. Selbstverständlich können auch mehrere mittlerer Fügepartner zwischen dem oberen und dem unteren Fügepartner angelegt werden. Beliebige Kombinationen an Fügepartnern sind somit möglich. Dadurch, dass an die Dicke der Fügepartner und/oder die Duktilität der Fügepartner keine Bedingungen gestellt sind, können zudem beliebige Fügepartner verwendet werden. Dadurch ergibt sich eine breite Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Vielzahl von Fügepartnern.In addition, it can be provided in a method according to the invention that at least one middle joining partner is placed between the upper and the lower joining partners before punching. Of course, several middle join partners can be created between the upper and the lower joining partner. Any combinations of joining partners are thus possible. Due to the fact that no conditions are imposed on the thickness of the joining partners and / or the ductility of the joining partners, in addition any joining partners can be used. This results in a broad application of the method according to the invention for a large number of joining partners.
Auch kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Fügepartner beim Anliegen miteinander verklebt werden. Ein Verrutschen der Fügepartner gegeneinander ist somit nicht oder nur schwer möglich. Dadurch ergibt sich ein noch besseres Anliegen der Fügepartner aneinander. Der Fügeprozess wird dadurch erleichtert.It can also be provided in a method according to the invention that the joining partners are glued together when abutting. Slipping of the joining partners against each other is therefore not or only possible with difficulty. This results in an even better concern of the joining partners together. The joining process is thereby facilitated.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Fügen wenigstens eines oberen Fügepartners und eines unteren Fügepartners mit einem Stanzniet, wobei die Vorrichtung einen ersten Stempel, einen Niederhalter und eine zweite Matrize aufweist, gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei insbesondere im Fahrzeugbau eingesetzt werden. Der Stanzniet weist dabei insbesondere einen ersten Kopf und einen Schaft auf. Der erste Stempel ist ferner dazu ausgebildet, den Stanzniet durch die angelegten Fügepartner zu drücken. Der Niederhalter und die zweite Matrize sind derart ausgebildet, während des Stanzens die Fügepartner gegeneinander zu drücken. Insbesondere ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass eine erste Matrize zum Stauchen eines dem ersten Kopf des Stanzniets abgewandten Endes des Schaftes des Stanzniets, das nach dem Stanzen aus dem unteren Fügepartner hervorsteht, zur Ausbildung eines zweiten Kopfes des Stanznietes vorgesehen ist. Die erste Matrize kann dabei insbesondere als zweiter Stempel ausgebildet sein. Durch die Verwendung eines Stanzniets zur Bildung einer Fügeverbindung zwischen den Fügepartnern ist keine Vorarbeit bezüglich eines Loches zum Durchführen des Stanzniets durch die Fügepartner nötig. Der Stanzniet wird durch die Fügepartner gedrückt und stanzt somit das Loch selbst. Nach dem Stanzen des Stanzniets durch die Fügepartner steht das dem ersten Kopf des Stanzniets abgewandte Ende aus dem unteren Fügepartner hervor. Eine erste Matrize beziehungsweise ein zweiter Stempel, die insbesondere die zweite Matrize ersetzen können, werden verwendet, um dieses hervorstehende Ende zu einem zweiten Kopf zu stauchen. Dieser zweite Kopf bildet mit dem unteren Fügepartner insbesondere einen Formschluss, wodurch der Stanzniet sicher gehalten ist und die Fügeverbindung abgeschlossen wird. Dadurch, dass nur der Stanzniet verformt werden muss, bestehen keine Anforderungen bezüglich der Dicke und/oder der Duktilität an den unteren Fügepartner. Selbstverständlich kann auch der obere Fügepartner ohne derartige Anforderungen gewählt werden. Somit ist der Einsatz einer derartigen Vorrichtung zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen zumindest zwei Fügepartnern für eine Vielzahl von Fügepartnern anwendbar.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a device for joining at least one upper joining partner and a lower joining partner with a punch rivet, wherein the device has a first punch, a hold-down device and a second die. The device according to the invention can be used in particular in vehicle construction. In particular, the punch rivet has a first head and a shaft. The first punch is further designed to press the punch rivet through the applied joining partners. The hold-down and the second die are designed to press against each other during the punching the joining partners. In particular, the device is designed such that a first die is provided for swaging an end of the shank of the punch rivet facing away from the first head of the punch rivet, which protrudes from the lower joining partner after punching, to form a second head of the punch rivet. The first die can be designed in particular as a second punch. By using a punch rivet to form a joint connection between the joining partners no preparation for a hole for performing the punch rivet by the joining partners is necessary. The punch rivet is pressed by the joining partners and thus punches the hole itself. After the punching rivet has been punched by the joining partners, the end facing away from the first head of the punch rivet protrudes from the lower joining partner. A first die or a second punch, which can replace the second die in particular, are used to compress this protruding end to a second head. This second head forms with the lower joining partner in particular a positive connection, whereby the punch rivet is securely held and the joint connection is completed. Due to the fact that only the punch rivet has to be deformed, there are no requirements with regard to the thickness and / or the ductility at the lower joining partner. Of course, the upper joining partner can be selected without such requirements. Thus, the use of such a device for Generating a joint connection between at least two joining partners for a variety of joining partners applicable.
In einer Weiterentwicklung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel zumindest eine zylinderförmige, eine kalottenförmige oder eine prismenförmige Vertiefung zur Ausbildung des zweiten Kopfes des Stanzniets aufweisen. Die Form der ersten Matrize beziehungsweise des zweiten Stempels, insbesondere die Form der Vertiefung, bestimmt die Form des zweiten Kopfes. Dabei sind beispielsweise auch andere Formen, wie zum Beispiel eine kegelförmige Form möglich. Als kalottenförmig im Sinne der Erfindung ist dabei neben einer Kugelkalotte auch ein Schnitt eines Ellipsoids denkbar. Eine prismenförmige Vertiefung kann insbesondere eine quaderförmige Vertiefung sein. Selbstverständlich sind auch andere mehreckige Formen, wie zum Beispiel ein Sechseck, als Grundform des Prismas denkbar. Auch pyramiden- beziehungsweise pyramidenstumpfförmige Vertiefungen sind möglich. Durch die Anpassung der Vertiefung, die zur Ausbildung des zweiten Kopfes des Stanzniets in der ersten Matrize beziehungsweise im zweiten Stempel vorgesehen ist, kann somit eine Vielzahl von Kopfformen verwirklicht werden.In a further development of a device according to the invention, provision can be made for the first die or the second punch to have at least one cylindrical, one dome-shaped or one prism-shaped recess for forming the second head of the punch rivet. The shape of the first die or of the second punch, in particular the shape of the depression, determines the shape of the second head. In this case, for example, other shapes, such as a conical shape are possible. As a dome-shaped in the context of the invention is in addition to a spherical cap and a section of an ellipsoid conceivable. A prism-shaped depression may in particular be a cuboid depression. Of course, other polygonal shapes, such as a hexagon, as a basic form of the prism conceivable. Also pyramid or truncated pyramidal depressions are possible. By adapting the recess, which is provided for forming the second head of the punch rivet in the first die or in the second die, thus, a plurality of head shapes can be realized.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel und die zweite Matrize an einem gemeinsamen Halter angeordnet sind, wobei der Halter derart beweglich ausgebildet ist, dass wahlweise die zweite Matrize an dem unteren Fügepartner oder die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel an einem hervorstehenden Ende des Stanzniets angedrückt werden können. Die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel und die zweite Matrize können dabei insbesondere beispielsweise drehbar, schwenkbar oder verschiebbar an dem gemeinsamen Halter angeordnet sein. Sowohl die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel als auch die zweite Matrize sind dabei derart an dem gemeinsamen Halter angeordnet, dass sie einen Druck in Richtung des unteren Fügepartners beziehungsweise auf das hervorstehende Ende des Stanzniets ausüben können. Dadurch bewirkt die zweite Matrize ein Fixieren des unteren Fügepartners und die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel ein Stauchen des hervorstehenden Endes des Stanzniets. Durch die Anordnung der ersten Matrize beziehungsweise des zweiten Stempels und der zweiten Matrize an dem gemeinsamen Halter ist ein schneller Wechsel von zweiter Matrize und erster Matrize beziehungsweise zweitem Stempel möglich, bei dem die zweite Matrize und die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel insbesondere gegeneinander ausgetauscht werden. Ein manueller Wechsel, bei dem durch manuellen Eingriff von außen die zweite Matrize und die erste Matrize beziehungsweise der zweite Stempel gegeneinander ausgetauscht werden, ist nicht nötig. Dies stellt bei Fügeverbindungen, bei der insbesondere eine Vielzahl von Stanznieten zur Verbindung der Fügepartner verwendet wird, einen deutlichen Geschwindigkeitsvorteil dar.In a particularly preferred embodiment of a device according to the invention it can be provided that the first die or the second punch and the second die are arranged on a common holder, wherein the holder is designed to be movable so that either the second die on the lower joining partner or the first die or the second punch can be pressed against a protruding end of the punch rivet. The first die or the second punch and the second die can be arranged in particular, for example, rotatable, pivotable or displaceable on the common holder. Both the first die or the second die and the second die are arranged on the common holder in such a way that they can exert a pressure in the direction of the lower joining partner or on the protruding end of the punched rivet. As a result, the second die causes the lower joining partner to be fixed, and the first die or the second punch causes the protruding end of the punch rivet to be compressed. By arranging the first die or the second punch and the second die on the common holder, a quick change of the second die and the first die or second die is possible, in which the second die and the first die or the second die are exchanged in particular , A manual change, in which by manual intervention from the outside the second die and the first die or the second die are exchanged against each other, is not necessary. This provides a significant speed advantage in jointing, in particular a variety of punch rivets is used to connect the joint partners.
Besonders bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestaltet ist. Sämtliche Vorteile, die zu einem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, ergeben sich somit selbstverständlich auch für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Ausführung eines derartigen Verfahrens ausgestaltet ist.In a device according to the invention, it may be particularly preferred for the device to be designed to carry out a method according to the first aspect of the invention. All the advantages that have been described for a method according to the first aspect of the invention, therefore, of course, also result for a device according to the invention, which is designed to carry out such a method.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELEPREFERRED EMBODIMENTS
Das erfindungsgemäße Verfahren und seine Weiterbildungen sowie deren Vorteile und die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:The inventive method and its developments and their advantages and the device according to the invention and its developments and advantages thereof are explained in more detail with reference to drawings. Each show schematically:
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
Die
In
In
Um dieses hervorstehende Ende
Dieses Endergebnis ist in
In den
Der Unterschied zu den
In
In
Die
In der in
In
In den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stanznietrivet
- 22
- Schaftshaft
- 33
- erster Kopffirst head
- 44
- Ende des StanznietsEnd of the punch rivet
- 55
- zweiter Kopfsecond head
- 66
- Aufnahmeadmission
- 1010
- NiederhalterStripper plate
- 1111
- erster Stempelfirst stamp
- 2020
- zweite Matrizesecond template
- 2121
- Domcathedral
- 2222
- erste Matrize/zweiter Stempelfirst die / second stamp
- 2323
- Vertiefung für zweiten KopfWell for second head
- 23.123.1
- kalottenförmige Vertiefungdome-shaped depression
- 23.223.2
- torusschnittförmige VertiefungTorusschnittförmige depression
- 23.323.3
- zylinderförmige Vertiefungcylindrical recess
- 3030
- oberer Fügepartnerupper joint partner
- 3131
- unterer Fügepartnerlower joint partner
- 3232
- mittlerer Fügepartnermiddle joint partner
- 3333
- Vertiefungdeepening
- 3434
- Stanzrestpunch rest
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