DE10310093A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlappenden Werkstücken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlappenden Werkstücken Download PDF

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DE10310093A1
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Kurt Prof. Dr.-Ing. Koppe
Frank Dr.-Ing. Riedel
Klaus-Jürgen Prof. Dr.-Ing. habil. Matthes
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlappenden Werkstücken (K1, K2), wobei das erste Werkstück (K1) aus Blech gefertigt ist und durch ein Umformwerkzeug (2), welches axial in einer Achse (Z) in die Umformposition bewegbar ist, mit dem zweiten Werkstück (K2) durch Erzeugen eines Hinterschnitts (H) verbunden wird. Erfindungsgemäß weist zumindest das erste Werkstück (K1) einen in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich (3) auf, welcher durch eine Bewegung des sich in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges (2) mit einem Umformelement (2.1) quer zur Z-Achse den Hinterschnitt (H) bildend gegen das zweite Werkstück (K2) geformt wird. Das Umformwerkzeug (2) weist dazu mindestens ein Umformelement (2.1) auf, welches um die Z-Achse drehbar und/oder quer zur Z-Achse geradlinig bewegbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlappenden Werkstücken nach dem Oberbegriff des 1. und 11. Patentanspruchs, wobei zumindest das erste Werkstück aus Blech gefertigt ist und durch ein Umformwerkzeug, welches axial in einer Achse in die Umformposition bewegbar ist, mit dem zweiten Werkstück durch Erzeugen eines Hinterschnitts verbunden wird. Gemäß DE 101 02 712 A1 und DE 199 45 743 A1 wird eine Verbindung zwischen zwei Blechen unter Verwendung eines Gesenks dadurch hergestellt, dass ein Stempel unter Vollführung einer Taumelbewegung beide Bleche, einen Hinterschnitt bildend, in eine entsprechende Ausnehmung einer Matrize einformt. Die Einrichtungen dazu sind relativ aufwändig und es wird ein relativ hoher Kraftaufwand bei der Hubbewegung des Stempels während der Umformung benötigt.
  • Weiterhin ist es nicht möglich, ohne ein entsprechendes Gesenk zwei Bleche zu verbinden oder in geradlinigen Blechbereichen eine Verbindung herzustellen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verbinden zweier Werkstücke zu entwickeln, mit welchen durch ein Umformwerkzeug auch ohne Verwendung eines Gesenks und ohne Verwendung von Verbindungselementen auch in geradlinigen Bereichen eine entsprechende Verbindung zwischen den Werkstücken nur aus deren Material heraus erzeugbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des 1. und 11. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Verfahrensgemäß wird die Verbindung durch ein Umformwerkzeug, welches axial in einer Z-Achse in die Umformposition bewegbar ist, durch Erzeugen eines Hinterschnitts zwischen den beiden Werkstücken hergestellt, wobei erfindungsgemäß dabei zumindest das erste Werkstück einen in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich aufweist, welcher durch eine Bewegung des sich bereits in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges mit einem Umformelement quer zur Z-Achse, den Hinterschnitt bildend, gegen des zweite Werkstück geformt wird. Die Bewegung des sich in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges quer zur Z-Achse (in X/Y-Ebene) verläuft dabei geradlinig und/oder das Umformwerkzeug vollführt eine Drehbewegung um die Z-Achse. Der abgewinkelte Bereich des ersten Werkstücks wird dabei zumindest teilweise quer zur Z-Achse entweder in eine im zweiten Werkstück vorhandene Ausnehmung/Hohlraum eingeformt oder an eine Außenkontur des zweiten Werkstücks angeformt, so dass ein Hinterschnitt des umgeformten Blechbereiches zur in Richtung des Umformwerkzeuges gerichteten Oberseite des ersten Werkstücks gebildet wird. Die Ausnehmung bzw. der Hohlraum wird dabei bevorzugt durch eine Hinterschneidung oder den Innenraum eines Hohlprofils gebildet, in die/den der abgewinkelte Bereich des ersten Werkstücks geformt wird. Alternativ kann sich die Hinterschneidung auch an einer Außenkontur befinden. Es ist auch möglich, dass am zweiten Werkstück ebenfalls ein abgewinkelter Bereich vorhanden ist, der den abgewinkelten Bereich des ersten Werkstücks überlappt und durch die Bewegung des Umformwerkzeuges in der Umformposition gemeinsam mit dem in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich des ersten Werkstücks einen Hinterschnitt bildend umgeformt wird.
  • Dazu wird das erste Werkstück an des zweite Werkstück angelegt, so dass das erste Werkstück mit seinem abgewinkelten Bereich in eine Ausnehmung des zweiten Werkstücks eingreift. Danach wird das Umformwerkzeug durch eine Bewegung in Z-Richtung ohne wesentlichen Kraftaufwand mit seinem Umformelement in die Umformposition im Bereich innerhalb des abgewinkelten Blechbereiches des ersten Werkstücks gebracht. Nun vollführt das Umformelement eine Drehbewegung um die Z-Achse und/oder eine geradlinige Bewegung quer zur Z-Achse, so dass der abgewinkelte Blechbereich durch das Umformelement einen Hinterschnitt bildend im Vergleich zur Z-Achse radial nach außen umgeformt wird. Anschließend wird das Umformwerkzeug um den gleichen Betrag zurückbewegt und abschließend aus der Umformposition entfernt.
  • Zur Befestigung des ersten Werkstücks an der Außenkontur des zweiten Werkstücks wird das erste Werkstück an die Außenkontur des zweiten Werkstücks angelegt, so dass der abgewinkelte Bereich des ersten Werkstücks im Bereich einer Hinterschneidung der Außenkontur am zweiten Werkstück anliegt, wobei der abgewinkelte Bereich in Z-Richtung, ausgerichtet ist und somit im Vergleich zur in Richtung zum Stempel weisenden Oberseite des ersten Werkstücks rechtwinklig abgewinkelt ist.
  • Das Umformwerkzeug wird durch eine Bewegung in Z-Richtung ohne wesentlichen Kraftaufwand mit seinem Umformelement in die Umformposition im Bereich der Außenkontur des abgewinkelten Blechbereiches des ersten Werkstücks gebracht und vollführt nun in der X/Y-Ebene eine geradlinige Bewegung quer zur Z-Richtung und/oder eine Drehbewegung, so dass der abgewinkelte Blechbereich durch das Umformelement unter Aufbringung einer Umformkraft von der Z-Achse weg in die Hinterschneidung der Außenkontur des zweiten Werkstücks, den Hinterschnitt bildend, eingeformt wird. Das Umformwerkzeug wird anschließend um den gleichen Betrag zurückbewegt und abschließend aus der Umformposition entfernt.
  • Der abgewinkelte Blechbereich des ersten Bauteils und/oder der zweite abgewinkelte Blechbereich des zweiten Werkstücks können dabei an einem Durchzug mit oder ohne Boden oder an einem Profil ausgebildet sein.
  • Das Umformelement weist einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt mit zumindest einem schmaleren Bereich und einem breiteren Bereich auf.
  • Die Form des Querschnitts des Umformelements ist der Form der Ausnehmung des ersten Bauteils angepasst.
  • Weiterhin kann das Umformelement längs der Z-Achse in zwei Hälften geteilt sein, wobei beide Teile des Umformelements aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.
  • Zusätzlich kann mindestens ein Umformelement um die Z-Achse drehbar gelagert sein.
  • Verfahrensgemäß wird zumindest das erste Werkstück mit seinem in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich durch eine Bewegung des sich in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges mit dessen Umformelement, quer zur Z-Achse einen Hinterschnitt bildend, gegen des zweite Werkstück geformt. Dabei verläuft die Bewegung des sich in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges entweder geradlinig (in X/Y-Ebene) quer zur Z-Achse und/oder vollführt das Umformwerkzeug eine Drehbewegung um die Z-Achse. Dadurch wird der abgewinkelte Bereich des ersten Werkstücks zumindest teilweise quer zur Z-Achse radial umgeformt und somit in eine im zweiten Werkstück vorhandene Ausnehmung (von der Z-Achse weg) eingeformt oder an eine Außenkontur des zweiten Werkstücks (in Richtung Z-Achse) amgeformt. Die Ausnehmung kann in einem Vollprofil (z.B. in Form einer Hinterschneidung) oder in einem Hohlprofil ausgebildet sein oder auch durch die freie Unterseite eines blechförmigen zweiten Bauteiles gebildet werden. Alternativ kann sich die Hinterschneidung an der Außenkontur des zweiten Werkstücks befinden.
  • Es ist auch möglich, dass durch die Bewegung des Umformwerkzeuges in der Umformposition gemeinsam mit dem in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich des ersten Werkstücks ein in Z-Richtung abgewinkelter zweiter Blechbereich des zweiten Werkstücks quer zur Z-Achse einen Hinterschnitt bildend umgeformt wird.
  • Zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten Werkstück in Form eines Bleches und einem zweiten Werkstück mit einer Ausnehmung wird das erste Werkstück an des zweite Werkstück angelegt, so dass das erste Werkstück mit seinem abgewinkelten Bereich in die Ausnehmung des zweiten Werkstücks eingreift und anschließend das Umformwerkzeug durch eine Bewegung in Z-Richtung (ohne wesentlichen Kraftaufwand} mit seinem Umformelement in die Umformposition im Bereich innerhalb des abgewinkelten Blechbereiches des ersten Werkstücks gebracht. Nun vollführt das Umformelement in der X/Y-Ebene eine Drehbewegung um die Z-Achse und/oder eine geradlinige Bewegung quer zur Z-Achse, so dass der abgewinkelte Blechbereich radial nach außen durch das Umformelement, einen Hinterschnitt bildend, in des zweite Werkstück eingeformt wird.
  • Anschließend wird das Umformwerkzeug um den gleichen Betrag zurückbewegt und abschließend aus der Umfarmposition entfernt.
  • Zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem ersten Werkstück in Farm eines Bleches und einem zweiten Werkstück mit einer eine Hinterschneidung aufweisenden Außenkontur, wird das erste Werkstück an die Außenkontur des zweiten Werkstücks angelegt, so dass der abgewinkelte Bereich des ersten Werkstücks im Bereich der Hinterschneidung der Außenkontur am zweiten Werkstück anliegt. Nun fährt das Umformwerkzeug durch eine Bewegung in Z-Richtung ohne wesentlichen Kraftaufwand mit seinem Umformelement in die Umformposition im Bereich der Außenkontur des abgewinkelten Blechbereiches des ersten Werkstücks, und vollführt nun eine geradlinige Bewegung quer zur Z-Richtung und/oder eine Drehbewegung, so dass der abgewinkelte Blechbereich durch das Umformelement in die Hinterschneidung der Außenkontur des zweiten Werkstücks, den Hinterschnitt bildend, eingeformt wird.
  • Anschließend wird das Umformwerkzeug um den gleichen Betrag zurückbewegt und abschließend aus der Umformposition entfernt.
  • Das Verfahren kann mit oder ohne Gegenhalter durchgeführt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1: Umformwerkzeug in der Vorderansicht,
  • 2: Umformwerkzeug in der Seitenansicht,
  • 3: Umformelement aus Richtung des Umformwerkzeuges,
  • 4a: zwei zu verbindende Bauteile in Form eines Bleches, welches eine im Querschnitt U-förmige Nut aufweist, und eines Hohlprofils mit einer, ebenfalls im Querschnitt U-förmigen, sich längserstreckenden Ausnehmung,
  • 4b: Hohlprofil, in dessen Ausnehmung die Nut des Bleches eingelegt wurde,
  • 5: Verbindung zwischen Blech und Hohlprofil,
  • 6: zwei zu verbindende Bauteile in Form eines Bleches mit einer im Querschnitt U-förmigen Nut und eines Hohlprofils mit einer sich längserstreckenden, im Querschnitt T-förmigen Außenkontur,
  • 7: Verbindung gemäß 6 nach der Umformung,
  • 8: Verbindung zwischen einem Blech und einem Vollprofil mit einer Ausnehmung,
  • 9: zu verbindende Bauteile in Form eines Bleches und eines Hohlprofils, mit ineinander greifenden punktförmigen Vertiefungen mit Boden,
  • 10: verbindende Bauteile gemäß 9 ohne Boden,
  • 11 bis 14: Prinzipdarstellung des Verfahrensablaufes beim Herstellen der Verbindung (beide Bauteile haben ineinander greifende Nuten/Ausnehmungen mit Boden)
  • 15: Verbindung zwischen zwei Bauteilen mit ineinander greifenden Durchzügen ohne Boden
  • 16: Verbindung zwischen zwei Bauteilen, wobei das erste Bauteil einen Durchzug ohne Boden und das zweite Bauteil einen Durchbruch ausweist,
  • 17: Prinzipdarstellung der Hinterschneidung bei einem ovalen Umformwerkzeug,
  • 18: Prinzipdarstellung der Hinterschneidung bei einem dreieckigen Umformwerkzeug.
  • Das Umformwerkzeug (2) weist gemäß 1 bis 3 ein ovales Umformelement (2.1) mit einer Breite b und einer Länge a auf, (b<a). Dieses schließt sich an eine Grundplatte (2.2) an und ist in dieser drehbar gelagert. Auf der gegenüberliegenden Seite der Grundplatte 2.2 ist zur Erzeugung der Drehbewegung des Umformelements 2.1 ein Formelement/Sechskant vorgesehen, welches mit dem Umformelement verbunden ist. Mit diesem Umformelement 2.1 können Verbindungen zwischen Bauteilen mit ineinander greifenden, sich längserstreckenden Formelementen erzeugt werden. Alternativ ist es möglich, punktförmige Verbindungen zu erzeugen.
  • Die Herstellung einer Verbindung zwischen einem Blech und einem Hohlprofil wird an zwei Beispielen gemäß 4a/4b bis 7 beschrieben. 4a zeigt zwei zu verbindende Bauteile in Form eines Bleches (erstes Werkstück K1), welches eine im Querschnitt U-förmige Nut N aufweist, und eines Hohlprofils (zweites Werkstück K2) mit einer, ebenfalls im Querschnitt U-förmigen, sich längserstreckenden Ausnehmung A. Die zueinander parallelen Schenkel der Nut N bilden dabei einen in Z-Richtung rechtwinklig zur Oberseite K1/O des ersten Bauteils K1 nach unten abgewinkelten Blechbereich 3, die zueinander parallelen Schenkel der Ausnehmung A einen in Z-Richtung rechtwinklig zur Oberseite K2/O nach unten abgewinkelten Blechbereich 4. Die Nut N des ersten Werkstücks K1 weist eine Breite 11 und eine Tiefe t1 auf und die nutförmige Ausnehmung A des zweiten Werkstücks K2 besitzt eine Breite 12 und eine Tiefe t2. Die Breiten 11/12 und die Tiefen t1/t2 des ersten Werkstücks K1 und des zweiten Werkstücks K2 werden so gewählt, dass die Nut N des ersten Werkstücks K1 in die Ausnehmung A des zweiten Werkstücks K2 einlegbar ist.
  • Gemäß 4b wurde das erste Werkstück K1 an des zweite Werkstück K2 angelegt, so dass dessen Nut N in die Ausnehmung A eingreift. Dadurch überlappen sich die Blechbereiche 3 und 4. Gemäß 5 wurde das Umformwerkzeug 2 mit seiner Grundplatte 2.2 auf die Oberseite des Bleches (erstes Werkstück K1) aufgelegt, wobei das Umformwerkzeug 2.1 in die Nut N eingreift. Die Breite b des Umformwerkzeuges 2.1 entspricht dabei in etwa der Breite 11 der Mut N, die Länge a des Umformwerkzeuges 2.1 ist zur Erzeugung des Hinterschnitts H größer als die Breite 11 der Nut N. Nun wird über das Formelement/Sechskant 2.3 ein Drehmoment quer zu Z-Achse auf das Umformelement 2.1 übertragen, so dass sich dieses, bedingt durch die größere Länge a im Vergleich zur Breite 11 der Nut N, den Blechbereich 3 radial nach außen umformt, wodurch auch der Blechbereich 4 radial nach außen umgeformt wird, so dass ein Hinterschnitt H der umgeformten Blechbereiche 3 und 4 im Vergleich zur Oberseite K1/O des Werkstücks K1 gebildet wird. Das Umformelement 2.1 vollführt dabei eine Drehbewegung > 0°, vorzugsweise 20° bis 45°. Nun wird das Umformelement 2.1 über das Formelement/Sechskant 2.3 um den gleichen Betrag zurückgedreht und in Z-Richtung aus der Nut N entfernt.
  • Nun wird das Umformwerkzeug 2 entlang der Nut N (X-Richtung) um den Betrag L bewegt und wieder quer zur Z- Richtung (in X/Y-Ebene) gedreht, zurückgedreht, aus der Nut nach oben gefahren und wiederum um einen Betrag L in X-Richtung bewegt, usw. Sa wird eine Vielzahl van Verbindungen zwischen dem Blech (Werkstück K1) und dem Hohlprofil (Werkstück K2) erzeugt. Im Bereich der Verbindungspositionen ergeben sich ovale Eindrücke E im Blechbereich 3 der Nut N.
  • Alternativ kann ein entsprechendes Blech (Werkstück K1) auch an einer Außenkontur 7 eines Hohlprofils (Werkstück K2) befestigt werden. Das Hohlprofil (Werkstück K2) weist dazu eine sich längserstreckende Außenkontur 7 mit im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf. Die Oberseite 7/O des Außenprofils 7 weist in Richtung zum Werkstück K1 und die zueinander parallelen Einschnürungen der Außenkontur 7 bilden eine Hinterschneidung 8.
  • Gemäß 7 wurde der Werkstück K1 an das Hohlprofil (Werkstück K2) angelegt, so dass die Außenkontur 7 des Werkstücks K2 in die Nut N des Werkstücks K1 eingreift. Das hier nicht dargestellte Umformelement wurde quer zur Z- Achse (in Y-Richtung) im Bereich der Hinterschneidung 8 in den Blechbereich 3 gedrückt, so dass dieser einen Hinterschnitt H bildend in die Hinterschneidung 8 eingeformt wird. Zusätzlich kann auch hier das Umformwerkzeug in X/Y-Ebene eine Drehbewegung ausführen. Nach dem Herstellen einer Verbindung wird das Umformwerkzeug aus der Umformposition entfernt und vollführt eine Vorschubbewegung um den Betrag L bis zur nächsten Umformposition. Auch hier ist der umgeformte Blechbereich 3 als ovaler Eindruck in der Außenwandung der Nut N sichtbar. Diese Verbindungen werden selbstverständlich in beiden Blechbereichen 3 (auf beiden gegenüberliegenden Seiten der Außenkontur 7) vorgenommen.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht in der Herstellung einer Verbindung zwischen einem Blech (erstes Werkstück K1) und einem Vollmaterial (zweites Werkstück K2) mit einer Ausnehmung 5, gemäß 8. Die Ausnehmung 5 kann dabei in Form einer Nut oder in Form einer ovalen oder vieleckigen Vertiefung ausgebildet sein. In der linken Darstellung gemäß 8 wurde das Blech (Werkstück K1) in die nutförmige Ausnehmung 5 mit seinen beiden abgewinkelten Bereichen 3 (an Nut N ausgebildet) eingelegt und das Umformwerkzeug 2 mit seinem Umformelement 2.1 in die Umformposition gebracht, so dass die Grundplatte 2.2 auf der Oberseite K1/O des ersten Werkstücks K1 aufliegt. Die Breite b der schmaleren Seite des Umformwerkzeuges 2.1 ist etwas kleiner als die obere Breite 11 der Ausnehmung 5. In der rechten Darstellung wurde der abgewinkelte Bereich 3 des ersten Werkstücks K3 durch die Drehung des Umformwerkzeuges 2.1 (> 0°, vorzugsweise 20° bis 45°) bedingt durch die größere Breite a des ovalen Umformelementes 2.1, gegen die Innenwandung der Ausnehmung 5 geformt, so dass ein Hinterschnitt H gebildet wird. Anschließend wird das Umformelement 2.1 mittels des Formelementes/Sechskantes 2.3 zurückgedreht und anschließend aus der Nut N entnommen.
  • Zur Herstellung punktförmiger Verbindungen zwischen zwei Werkstücken weisen diese ineinander greifende Formelemente auf.
  • Gemäß 9 sind diese im ersten Werkstück K1 als napfförmige Durchzüge D1 mit einem Boden B1 und im zweiten Werkstück K2 als Ausnehmungen 5, entsprechend der Form der Durchzüge D1, mit einem Boden B2 ausgebildet. Die Durchzüge D1 weisen dabei den Blechbereich 3 und die Ausnehmungen 5 den Blechbereich 4 auf. und haben eine ovale Form. Die Durchzüge D1 sind so dimensioniert, dass sie ineinander greifen können und dass das Umformelement 2.1 in den Durchzug D1 des ersten Werkstücks K1 einbringbar ist. Die Breite B1 und die Länge a1 des ersten Werkstücks K1 sowie die Breite b2 und die Länge a2 des zweiten Werkstücks K2 sind somit entsprechend der Breite b und der Länge a des ovalen Umformelements (s. 1 bis 3) auszulegen. Die beiden Werkstücke K1 und K2 werden so aneinander angelegt, dass die Durchzüge D1 in die Ausnehmungen 5 eingreifen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Ausnehmungen 5 und die Durchzüge D1 gemäß 10 als ineinander greifende Durchzüge ohne Boden auszubilden. Nachdem die beiden Werkstücke K1, K2 aneinander angelegt wurden, so dass die Blechbereiche 3 und die Blechbereiche 4 sich überlappen, wird das hier nicht dargestellte Umformwerkzeug mit seinem Umformelement in die entsprechenden Durchzüge D1 eingelegt und eine Drehbewegung wie vorgenannt beschrieben vollführt. Durch die Unrundheit des Umformelementes werden die Blechbereiche 3 und 4 radial nach außen umgeformt (nicht dargestellt).
  • In den 13 bis 14 wird der prinzipielle Ablauf zum Herstellen der Verbindung an zwei Werkstücken K1, K2 nochmals dargestellt. Das Werkstück K2 weist eine Ausnehmung A auf, in welche eine Nut N des ersten Werkstücks K1 eingreift. Die Ausnehmung A besitzt einen Boden B2 und eine Wandung in Form des Blechbereiches 4. Die Nut N besitzt einen Boden B1 und einen Blechbereich 3, welcher innen am Blechbereich 4 anliegt. Das Umformwerkzeug 2 wird mit seinem Umformelement 2.1 so positioniert, dass es in die Nut N eingreifen kann. Es wird nun in Pfeilrichtung in die Nut N eingeführt.
  • Gemäß 12 sitzt das Umformwerkzeug 2 mit seiner Grundplatte 2.2 auf dem ersten Werkstück K1 auf und das Umformelement 2.1 befindet sich in der Nut N. Die Breite b des Umformwerkzeuges entspricht dabei in etwa der Nutbreite 11. Nun wird über das Formelement/Sechskant 2.3 in Pfeilrichtung eine Drehbewegung des Umformelementes 2.1 von z.B. 45° durchgeführt.
  • Durch die im Verhältnis zu der Breite b, größere Länge a des Umformelementes 2.1 werden die Blechbereiche 3 und 4 von der Z-Achse wegweisend radial nach außen umgeformt (13), so dass sich ein Hinterschnitt H einstellt. Nun wird über das Formelement/Sechskant 2.3 das Umformelement 2.1 in Pfeilrichtung um den gleichen Betrag zurückgedreht und nun gemäß 14 in Pfeilrichtung aus der Umformposition entnommen.
  • 15 zeigt eine ähnliche Verbindung, jedoch ohne Boden. Gemäß 16 besitzt das Werkstück K2 eine Ausnehmung A, durch die der Blechbereich 3 des ersten Werkstücks K1 eingelegt und mittels des Umformelementes umgeformt wird. Nach der Umformung wird durch eine Rückbewegung des Umformelementes 1.2 der Bereich 3 zusätzlich gegen die Unterseite des zweiten Werkstücks K2 umgeformt. Erst jetzt wird das Umformelement 2.1 zurückgedreht und aus der Umformposition entnommen.
  • 17 zeigt die Prinzipdarstellung des im Vergleich zur Oberseite des ersten Werkstücks K1 projizierten Hinterschnittes H im Profil/Blech bei Verwendung eines ovalen Umformelementes 2.1 und 18 bei Verwendung eines dreieckigen Umformelementes 2.1.
  • Die Verwendung eines dreieckigen oder eines anderen vieleckigen Umformelementes und entsprechender geometrischer Formelemente ist dabei nicht bei sich längserstreckenden (nutförmigen) zu verbindenden Blechbereichen möglich, sondern nur bei napfförmigen Durchzügen mit entsprechenden Querschnitten.
  • Mit der Erfindung wird eine äußerst einfache und elegante Lösung zur Herstellung von Verbindungen zwischen einem Blech und einem Werkstück mit einer entsprechenden Ausnehmung bzw. einem entsprechenden Formelement geschaffen.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlappenden Werkstücken (K1, K2), wobei das erste Werkstück (K1) aus Blech gefertigt ist und durch ein Umformwerkzeug (2), welches axial in einer Achse (Z) in die Umformposition bewegbar ist, mit dem zweiten Werkstück (K2) durch Erzeugen eines Hinterschnitts (H) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Werkstück (K1) einen in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich (3) aufweist, welcher durch eine Bewegung des sich in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges (2) mit einem Umformelement (2.1) quer zur Z-Achse den Hinterschnitt (H) bildend gegen das zweite Werkstück (K2) geformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des sich in Umformposition befindlichen Umformwerkzeuges (2) quer zur Z-Achse geradlinig ist und/oder dass das Umformwerkzeug (2) eine Drehbewegung um die Z-Achse vollführt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Bereich (3) des ersten Werkstücks (K1) zumindest teilweise quer zur Z-Achse – in eine im zweiten Werkstück (K2) vorhandene Ausnehmung (5) eingeformt oder – an eine Außenkontur (7) des zweiten Werkstücks (K2) angeformt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Bereich (3) in eine Hinterschneidung (8) geformt wird, die durch die Ausnehmung (5) gebildet wird oder die sich an der Außenkontur (7) befindet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bewegung des Umformwerkzeuges (2) in der Umformposition gemeinsam mit dem in Z-Richtung abgewinkelten Blechbereich (3) des ersten Werkstücks (K1) ein in Z-Richtung abgewinkelter zweiter Blechbereich (4) des zweiten Werkstücks (K2) quer zur Z-Achse einen Hinterschnitt (H) bildend umgeformt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Werkstück (K1) an das zweite Werkstück (K2) angelegt wird, so dass das erste Werkstück (K1) mit seinem abgewinkelten Bereich (3) in eine Ausnehmung (5) des zweiten Werkstücks (K2) eingreift, – das Umformwerkzeug (2) durch eine Bewegung in Z-Richtung mit seinem Umformelement (2.1) in die Umformposition im Bereich innerhalb des abgewinkelten Blechbereich (3) des ersten Werkstücks (K1) gebracht wird, – das Umformelement (2.1) eine Drehbewegung um die Z-Achse und/oder eine geradlinige Bewegung quer zur Z-Achse vollführt, so dass der abgewinkelte Blechbereich (3) durch das Umformelement (2.1), einen Hinterschnitt (H) bildend, in das zweite Werkstück (K2) eingeformt wird, – anschließend das Umformwerkzeug (2) um den gleichen Betrag zurückbewegt wird und – um eine Länge (L) in X-Richtung in eine weitere Umformposition bewegt wird um einen gleichen Fügevorgang durchzuführen und/oder – abschließend aus der Umformposition entfernt wird.
  7. Verfahren hach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Werkstück an die Außenkontur (7) des zweiten Werkstücks (K2) angelegt wird, so dass der abgewinkelte Bereich (3) des ersten Werkstücks (K1) im Bereich einer Hinterschneidung (8) an der Außenkontur (7) am zweiten Werkstück (K2) anliegt, – das Umformwerkzeug (2) durch eine Bewegung in Z-Richtung mit seinem Umformelement (2.1) in die Umformposition im Bereich der Außenkontur (7) des abgewinkelten Blechbereiches (3) des ersten Werkstücks (K1) gebracht wird, – das Umformelement (2.1) eine geradlinige Bewegung quer zur Z-Richtung und/oder eine Drehbewegung vollführt, so dass der abgewinkelte Blechbereich (3) durch das Umformelement (2.1) in die Hinterschneidung (8) der Außenkontur (7) des zweiten Werkstücks (K2) den Hinterschnitt (H) bildend eingeformt wird, – anschließend das Umformwerkzeug (2) um den gleichen Betrag zurückbewegt wird und – um eine Länge (L) in X-Richtung in eine weitere Umformposition bewegt wird um einen gleichen Fügevorgang durchzuführen und/oder – abschließend aus der Umformposition entfernt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Blechbereich (3) des ersten Bauteils (K1) an einem Durchzug mit oder ohne Boden (3.1) ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite abgewinkelte Blechbereich (4) des zweiten Werkstücks (K2) als ein Durchzug mit oder ohne Boden (4.1) ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der abgewinkelte Blechbereich (3) des ersten Werkstücks (K1) und/oder der zweite abgewinkelte Blechbereich (4) des zweiten Werkstücks (K2) an einem Profil ausgebildet ist.
  11. Vorrichtung zur Herstellung von Verbindungen zwischen mindestens zwei sich überlappenden Werkstücken (K1, K2), wobei das erste Werkstück aus Blech gefertigt ist und durch ein Umformwerkzeug (2), welches axial in einer Achse (Z) in die Umformposition bewegbar ist, mit dem zweiten Werkstück (K2) durch Erzeugen eines Hinterschnitts (H) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (2) mindestens ein Umformelement (2.1) aufweist, welches um die Z-Achse drehbar und/oder quer zur Z-Achse geradlinig bewegbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformelement (2.1) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt (A1) mit zumindest einem schmaleren Bereich (L1) und einem breiteren Bereich (L2) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Querschnitts (A1) des Umformelements (2.1) der Form der Ausnehmung (5) des ersten Bauteils (K1), an welchen sich der abgewinkelte Blechbereich (3) anschließt und/oder der Form der Ausnehmung (5) des zweiten Bauteils (K2) angepasst ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformelement (2.1) in der Form einer Ellipse oder eines Vielecks ausgebildet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformelement (2.1) längs der Z-Achse in zwei Teile geteilt ist und dass beide Teile des Umformelements (2.1) geradlinig aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Umformelement (2.1) um die Z-Achse drehbar ist.
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