DE19810367C1 - Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines DurchzugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs durch einen
Stapel aus mindestens zwei plattenförmigen Werkstücken, bei dem mittels eines
Durchzugsstempels, der im wesentlichen senkrecht durch den Stapel geführt
wird, Material des einen, dem Durchzugsstempel zugewandten, plattenförmigen
Werkstückes durch eine Öffnung des anderen plattenförmigen Werkstückes
durchgezogen wird, wobei die Innenkontur der Öffnung im wesentlichen der Au
ßenkontur des Durchzugs entspricht.
Derartige Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs sind aus dem Stand der Tech
nik bekannt. Beispielsweise ist in der DE 89 03 243 U1 ein Durchbruch offenbart, der
mehrere aufeinanderliegende Formteile nietlos miteinander verbindet. Die Formteile
werden dabei jeweils einzeln in einem vorausgehenden Arbeitsschritt mit runden Lö
chern versehen. Dabei ist das Loch eines außenliegenden Formteils kleiner als die
Löcher der anderen Formteile. Zur Ausbildung des Durchzugs wird die Randzone
des kleineren Lochs des außenliegenden Formteils, die die größeren Löcher der an
deren Formteile verdeckt, durch die Löcher der anderen Formteile durchgedrückt.
Dieser Durchzug ragt über die Außenfläche des anderen außenliegenden Formteils
und wird anschließend umgebördelt.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist auch als Teil eines Verfahrens zum
Zusammenfügen von Platten aus der DE 40 35 210 A1 bekannt. Dort werden die zu
verbindenden Platten ebenfalls in einem vorangegangenen Arbeitsschritt einzeln
vorgelocht. Die den Durchzug bildende Platte ist dabei ungelocht. Ein Durchzug wird
erzeugt, indem ein Schneidstempel durch die gegen eine Druckplatte geschichteten
Werkstücke gedrückt wird, wobei das Material der ungelochten Platte durch die vor
gebohrten Löcher der anderen Platten gezogen wird und sich jenseits der anderen
Platten aufspreizt.
In der Zusatzanmeldung DE 42 02 279 A1 zu der oben genannten DE 40 35 210 A1
wird zusätzlich ein Blockstempel verwendet, der die Aufspreizungen umbördelt und
so eine festere Verbindung schafft.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, daß die zu verbindenden Formteile bzw.
Platten in einem separaten Arbeitsgang jeweils einzeln vorgebohrt werden müssen.
Beim Anbringen der Bohrungen muß bereits unterschieden werden, ob das jeweilige
Formteile bzw. die jeweilige Platte den Durchzug bildet, wobei dann eine kleine bzw.
gar keine Bohrung angebracht wird, oder ob der Durchzug durch das betreffende
Formteil bzw. die betreffende Platte durchgedrückt wird, wozu dann größere Löcher
angebracht werden müssen. Ein derartiges Verfahren ist aufgrund der zusätzlichen
Arbeitsgänge unwirtschaftlich und aufgrund der unterschiedlichen Bohrungen der
Formteile bzw. Platten je nach Verwendungszweck umständlich und fehleranfällig.
Damit die in den jeweiligen Platten getrennt hergestellten Bohrlöcher zur Herstellung
des Durchzugs exakt aufeinander zu liegen kommen, muß die Summentoleranz der
Lage der Bohrlöcher genau eingehalten werden. Dazu sind aber teure Maschinen
und geschultes Personal notwendig.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, die Anzahl der Arbeitsschritte beim
Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung zu verringern, die einzelnen Arbeits
abschnitte zu vereinfachen und damit das Verfahren wirtschaftlicher zu machen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für ein Verfahren der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß in einer einzigen Zustellbewegung des Durchzugsstempels so
wohl der Durchzug als auch die Öffnung an dem anderen, in Zustellrichtung des
Durchzugsstempels hinteren, plattenförmigen Werkstück gebildet wird, indem das
dem Durchzugsstempel abgewandte plattenförmige Werkstück von einer Matrize
derart abgestützt wird, daß beim Einführen des Durchzugsstempels in den Stapel
aus dem hinteren plattenförmigen Werkstück ein Materialstück ausgebrochen wird,
dessen Außenkontur im wesentlichen der Außenkontur des Durchzugs entspricht.
Diese Lösung ist einfach. Überraschenderweise kann nämlich auf die Fertigung un
terschiedlich großer Löcher bei dem dem Durchgangsstempel zugewandten Werk
stück und dem hinteren Werkstück (bzw. den hinteren Werkstücken) dadurch ver
zichtet werden, daß beim Herstellen des Durchzugs ein Materialstück aus dem hinte
ren Werkstück (bzw. Materialstücke aus den hinteren Werkstücken) ausgebrochen
wird, so daß eine Öffnung entsteht, die den Durchzug weitgehend konturengerecht
aufnimmt. Das einzelne Anbringen der Löcher bei den Werkstücken entfällt somit,
die Herstellkosten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind damit niedriger als bei
den Verfahren des Standes der Technik, das Verfahren ist einfacher und weniger
fehleranfällig. Das Verfahren ist für beliebige Querschnittsformen des Durchzugs
anwendbar. Von besonderer praktischer Bedeutung sind Durchzüge mit Kreisquer
schnitt und Durchzüge in Form von Langlöchern.
Außerdem wird das Verfahren zum Herstellen des Durchzugs dadurch erheblich
vereinfacht und verbilligt, daß es dem Erfinder unvorhergesehenerweise gelungen
ist, den Durchzug zudem noch gleichzeitig mit dem ausbrechenden Materialstück
während einer einzigen Zustellbewegung des Durchzugsstempels durch den von der
Matrize abgestützten Stapel zu erzeugen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann am Ende der Zustellbewegung des Durch
zugsstempels der Durchzug über die der Matrize zugewandten Fläche des hinteren
plattenförmigen Werkstückes hinausragen. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn
eine möglichst große Länge des Durchzugs gewünscht wird, beispielsweise beim
Schneiden eines Gewindes in den Durchzug. Auch kann so der Durchzug in weite
ren, folgenden Verfahrensschritten bearbeitet werden.
In vorteilhafter Weise läßt sich der Durchzug, der über die der Matrize zugewandten
Fläche des hinteren plattenförmigen Werkstückes hinausragt, vorzugsweise mittels
eines Bördelstempels, der von einer dem Durchzugsstempel gegenüberliegenden
Seite der Werkstücke zugestellt wird, zum Herstellen einer Durchzugsvernietung
umgebördelt werden, wobei nach dem Umbördeln die Außenfläche des Durchzugs
zumindest abschnittsweise auf der Außenfläche des hinteren Werkstückes aufliegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vor dem Ausbilden des
Durchbruchs eine Durchgangsöffnung durch den Stapel erzeugt werden, deren
Querschnittsfläche höchstens der Querschnittsfläche der Öffnung des Durchzugs
entspricht. Eine derartige Durchgangsöffnung ergibt einen besonders sauberen
Durchzug, da der Durchzugsstempel durch die Durchgangsöffnung zentriert und
geführt wird. Außerdem enthält der Durchzug bei dieser Ausgestaltung weniger Ma
terial, so daß durch die geringere plastische Verformung der Durchzug nicht an den
Stellen größter plastischer Verformung einreißt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die
Durchgangsöffnung durch den Stapel mit einem im wesentlichen konstanten Quer
schnitt erzeugt wird. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und kostengünstige
Fertigung der Durchgangsöffnung.
Die Anzahl der Arbeitsschritte wird in optimaler Weise dadurch reduziert, daß in einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Durchgangsöffnung mittels des Durchzugs
stempels bei der Zustellbewegung des Durchzugsstempel erzeugt wird, während der
der Durchzug und das Materialstück gebildet werden. Da bei dieser Ausgestaltung
Durchgangsöffnung, Durchzug und Materialstück in einer einzigen Zustellbewegung
des Durchzugsstempels erzeugt werden, können auf diese Weise die Fertigungszei
ten und die Herstellkosten drastisch verringert werden.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfah
rens anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Der Fachmann wird an dieser Stelle angeregt zu ermitteln, welche nicht erfinderi
schen Unterkombinationen der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merk
male, die sich vom jeweiligen nächstliegenden Stand der Technik ergebende objekti
ve Aufgabe zur Erreichung des erfindungsgemäßen Ziels lösen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen ersten Schritt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 2 einen zweiten Schritt des ersten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur
Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 3 einen dritten Schritt des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä
ßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 4 einen vierten Schritt des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä
ßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 5 einen fünften Schritt des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä
ßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 6 die fertige Nietverbindung, wie sie durch das erste Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung er
zeugt wird,
Fig. 7 einen ersten Schritt eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsge
mäßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 8 einen zweiten Schritt des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsge
mäßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 9 einen dritten Schritt des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä
ßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 10 einen vierten Schritt des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsge
mäßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 11 einen fünften Schritt des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsge
mäßen Verfahrens zur Herstellung einer Nietverbindung,
Fig. 12 die fertige Nietverbindung, wie sie nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
erzeugt wird.
Im folgenden wird das erste Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Fig.
1 bis 6 erläutert, die die Werkstücke und Werkzeuge jeweils schematisch im Quer
schnitt zeigen.
Fig. 1 zeigt zwei zu verbindende, aufeinandergelegte plattenförmige Werkstücke 1
und 2 unterschiedlicher Dicke.
In Fig. 2 ist gezeigt, wie eine Durchgangsbohrung 3 durch die Werkstücke 1, 2 mit
tels eines Bohrers 4 durch senkrechtes Zustellen durch den aus den Werkstücken 1,
2 gebildeten Stapel erzeugt wird. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 3 in
diesem Ausführungsbeispiel ist dabei konstant. Die Werkstücke 1, 2 bestehen aus
Stahl, können jedoch unabhängig voneinander aus verschiedenen Metallwerkstof
fen bestehen.
In Fig. 3 ist der rotationssymmetrische Durchzugsstempel 7 gezeigt, der aus mehre
ren Abschnitten 7a, 7b, 7c und 7d besteht und der durch die Durchgangsbohrung 3
zugestellt wird. Die Fase 7d am vorderen Ende des Durchzugsstempels 7 dient zum
leichteren Einführen des Durchzugsstempels 7 in die Durchgangsbohrung 3. Das
sich anschließende Zentrierstück 7c zentriert den Durchzugsstempel 7 in der Durch
gangsöffnung 3. Der Schaftabschnitt 7a hat einen Außendurchmesser, der dem In
nendurchmesser der fertigen Nietverbindung entspricht. Dieser Durchmesser ist
größer als der der Durchgangsöffnung 3. Der Übergangsabschnitt 7d des Durch
zugsstempels 7 liegt zwischen dem Zentrierstück 7c und dem Schaftabschnitt 7a.
Der Durchzugsstempel 7 wird senkrecht zu den Werkstücken 1, 2 koaxial zur Durch
gangsbohrung zugestellt.
Gleichzeitig wird ebenfalls die rotationssymmetrische Matrize 8 auf der dem Durch
zugsstempel 7 gegenüberliegenden Seite des Stapels derart zugestellt, daß sie das
Werkstück 2 am Außenumfang der umlaufenden Nut 4 abstützt.
In Fig. 4 ist das Ende der Zustellbewegung des Durchzugsstempels 7 durch die
Werkstücke 1, 2 gezeigt. Aus dem Werkstück 2 ist ein Materialstück 10 ausgebro
chen und der aus dem Werkstück 1 gebildete Durchzug 9 reicht durch die nun ent
standene Öffnung (21) des Werkstückes 2. Der Innendurchmesser des Durchzuges
9 entspricht dem Außendurchmesser des Schaftabschnittes 7a. Die Matrize 8 stützt
dabei das Werkstück 2 ab.
Sollte nur ein Durchzug 9 gefertigt werden, so ist das Verfahren mit diesem Schnitt
beendet.
Nach dem Fertigen des Durchzuges 9, der während der in den Fig. 3 und 4 gezeig
ten Zustellbewegung des Durchzugsstempels 7 entsteht, wird, wie in Fig. 5 gezeigt,
der Durchzug 7 umgebördelt. Dazu wird ein rotationssymmetrischer Bördelstempel
12 von der Seite des Werkstückes 2 entlang der Mittellinie 6 zugestellt, während
gleichzeitig eine Druckplatte 13 den Stapel auf der Seite des Werkstückes 1 abstützt.
Der Bördelstempel 12 besitzt eine Form, die der fertigen Nietverbindung entspricht.
Dabei legt sich der umgebördelte Durchzug 9 mit seiner Außenfläche 14 an die Au
ßenfläche 15 des Werkstückes 2.
Dies ist noch einmal in Fig. 6 gezeigt, wo die fertige rotationssymmetrische Nietver
bindung mit kreisförmiger Öffnung 50 des Durchzugs gezeigt ist. Die Werkstücke 1
und 2 sind durch den umgebördelten Durchzug 9 miteinander fest verbunden.
Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung einer Durchzugsvemietung in Form eines Langloches anhand der
Fig. 8 bis 12 beschrieben. Dabei wird nur auf die Unterschiede zur ersten Ausfüh
rungsform genauer eingegangen. Entsprechende Teile und Vorrichtungen des
zweiten Ausführungsbeispiels tragen dieselben Bezugszeichen wie die des ersten
Ausführungsbeispiels. Die Fig. 8 bis 12 zeigen die Verfahrensschritte schematisch im
Querschnitt.
Fig. 7 entspricht der Fig. 1, die Werkstücke 1, 2 sind allerdings beim zweiten Ausfüh
rungsbeispiel aus Aluminium.
In Fig. 8 ist ein im Gegensatz zur ersten Ausführungsform modifizierter Durchzugs
stempel 7 gezeigt, der durch die in diesem Ausführungsbeispiel nicht gebohrten
Werkstücke 1, 2 geführt wird. Anstelle der Fase 7d weist der Durchzugsstempel 7 einen
Stanzabschnitt 7e auf. Der Stanzabschnitt 7e erzeugt während der Zustellbewegung
des Durchzugsstempels 7 die Durchgangsöffnung 3' in Langlochform. Die Durch
gangsöffnung 3' dient dazu, die Ansammlung von zuviel Material im Durchzug 9 zu
verhindern. Befindet sich nämlich zuviel Material im Durchzug 9, so muß das Material
besonders stark fließen. Dies führt im allgemeinen zu einem Einreißen des Durch
zugs 9 und zu Nietverbindungen mit verminderter Belastbarkeit. Während des Zustel
lens durch Durchzugsstempels 7 wird das Werkstück 2 durch die Matrize 8 abge
stützt. Es ist allerdings auch denkbar, daß während der Herstellung der Durch
gangsöffnung 3' das Werkstück 2 von einer innerhalb der Matrize 8 gelegenen
kleineren Matrize abgestützt wird, so daß die Ränder der Durchgangsöffnung 3' sau
ber, abbrechen. In diesem Fall entspricht der Innendurchmesser dieser kleineren
Matrize in etwa dem Durchmesser der Durchgangsöffnung 3'. Der Querschnitt des
Stanzabschnittes 7e hat die Form eines Langloches, ebenso der Querschnitt des
Schaftabschnittes 7a und des Übergangsabschnittes 7d.
In Fig. 9 ist ein Zustand gezeigt, bei dem die Durchgangsöffnung 3' gerade vom
Stanzabschnitt 7e erzeugt wurde, wobei das Zentrierstück 7c sich in der Durch
gangsöffnung 3' befindet. Zur Herstellung der Durchgangsöffnung 3' sind, zwei weite
re Materialstücke 16, 17 entstanden. Das Materialstück 17 wurde aus dem Werk
stück 2, das Materialstück 16 aus dem Werkstück 1 durch den Stanzabschnitt 7e
des Durchzugsstempels 7 ausgebrochen. Die Matrize 8 stützt das Werkstück 2 ähn
lich wie beim ersten Ausführungsbeispiel ab. Damit die Matrize 8 das Werkstück 2
auf optimale Weise abstützt, entspricht ihre Form ebenfalls der Form des Langlochs.
Fig. 10 entspricht der Fig. 4 des ersten Ausführungsbeispiels, ebenso entspricht Fig.
11 der Fig. 5 des ersten Ausführungsbeispiels.
In Fig. 12 ist gezeigt, daß bei der zweiten Ausführungsform im Querschnitt dieselbe
Art von Nietverbindung entsteht, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Allerdings hat
die Nietverbindung hier die Form eines Langloches 51.
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs durch einen Stapel aus mindestens zwei
plattenförmigen Werkstücken, bei dem mittels eines Durchzugsstempels, der im we
sentlichen senkrecht durch den Stapel geführt wird, Material des einen, dem Durch
zugsstempel zugewandten, plattenförmigen Werkstückes durch eine Öffnung des an
deren plattenförmigen Werkstückes durchgezogen wird, wobei die Innenkontur der
Öffnung im wesentlichen der Außenkontur des Durchzugs entspricht, dadurch ge
kennzeichnet, daß in einer einzigen Zustellbewegung des Durchzugsstempels (7)
sowohl der Durchzug (9) als auch die Öffnung (21) an dem anderen, in Zustellrichtung
des Durchzugsstempels hinteren, plattenförmigen Werkstück (2) gebildet wird, indem
das dem Durchzugsstempel abgewandte plattenförmige Werkstück (2) von einer
Matrize (8) derart abgestützt wird, daß beim Einführen des Durchzugsstempels (7) in den
Stapel aus dem hinteren plattenförmigen Werkstück (2) ein Materialstück (10)
ausgebrochen wird, dessen Außenkontur im wesentlichen der Außenkontur des
Durchzugs (9) entspricht.
2. Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß am Ende der Zustellbewegung des Durchzugsstempels (7) der Durch
zug (9) über die der Matrize (8) zugewandten Fläche des hinteren plattenförmigen
Werkstückes (2) hinausragt.
3. Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Durchzug (7) vorzugsweise mittels eines Bördelstempels (12), der
von einer dem Durchzugsstempel (7) gegenüberliegenden Seite der Werkstücke (1, 2) zuge
stellt wird, umgebördelt wird, wobei nach dem Umbördeln die Außenfläche (14) des
Durchzugs (9) zumindest abschnittsweise auf der Außenfläche (15) des hinteren Werk
stückes (2) aufliegt, sodaß eine Nietverbindung entsteht.
4. Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs nach einem der oben genannten Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ausbilden des Durchbruchs eine
Durchgangsöffnung (3, 3') durch den Stapel erzeugt wird, deren Querschnittsflä
che höchstens der Querschnittsfläche der Öffnung (50, 51) des Durchzugs (9) entspricht.
5. Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs nach einem der oben genannten Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (3, 3') durch den Stapel
(1, 2) mit einem im wesentlichen konstanten Querschnitt erzeugt wird.
6. Verfahren zum Herstellen eines Durchzugs nach einem der oben genannten Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (3, 3') mittels des Durch
zugsstempels (7) bei der Zustellbewegung des Durchzugsstempels (7) erzeugt wird, bei
der der Durchzug (9) und das Materialstück (10) geformt werden.
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