DE19913757B4

DE19913757B4 - Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung

Info

Publication number: DE19913757B4
Application number: DE1999113757
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Donhauser; Konrad Dipl.-Ing. Schnupp
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2019-03-27
Also published as: DE19913757A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung, bei dem ein von einem Werkzeug beaufschlagtes Niet flächig aufeinanderliegende Werkstücke, insbesondere Bleche, beaufschlagt und das Blechmaterial in den Formhohlraum einer Matrize drängt, wobei die Matrize im Verlaufe des Niet-Setzvorganges eine das Werkstückmaterial an eine Niet-Mantelfläche andrückende Querkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkraft über ein in die Matrize (8) einleitbares, unter hohen Druck P_i setzbares Fluid erzeugt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung, bei dem ein von einem Werkzeug beaufschlagtes Niet flächig aufeinanderliegende Werkstücke, insbesondere Bleche, beaufschlagt und das Werkstückmaterial in den Formhohlraum einer Matrize drängt, wobei die Matrize im Verlaufe des Niet-Setzvorganges eine das Werkstückmaterial an eine Niet-Mantelfläche andrückende Querkraft ausübt.

Zum Verbinden von flächigen Werkstücken, insbesondere Blechen, sind Nietverbindungen, insbesondere mit selbststanzenden Nieten, weithin bekannt. Ein mit Schneidkanten versehenes Stanzniet durchstanzt die beiden Blechwerkstoffe und anschließend wird das austretende Ende des Stanznietes im Formhohlraum einer Matrize umgeformt. Es ist auch bekannt, das Niet derart zu gestalten, daß es beim Einbau nur das obere Blech durchstanzt und anschließend im Formhohlraum der Matrize gespreizt wird. Es wird also das untere Blech nicht aufgeschnitten, sondern so umgeformt, daß eine fluiddichte Verbindung entsteht. Als diesbezüglich einschlägiger Stand der Technik sei beispielsweise auf die WO 95/35174 und die DE 44 04 659 A1 verwiesen, in denen verschiedene, in gewisser Weise auch voneinander abweichende Niet-Setzverfahren beschrieben sind.

Auch die EP 0 720 695 B1 behandelt die Herstellung von Stanznietverbindungen. Dabei ist die Matrize mehrteilig ausgeführt. In eine Dornaufnahme sind radial gerichtete, gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Nuten eingearbeitet, in die Nutensteine eingesetzt sind. Das radial außenliegende Ende eines jeden Nutensteines wird von einer Blattfeder beaufschlagt. Im Verlaufe des Niet-Setzvorganges werden die Nutensteine durch das vom Niet verdrängte Material insbesondere des unteren Metallbleches nach außen gedrückt, so daß dem Niet schließlich ein den Spreizvorgang günstig beeinflussender zusätzlicher Hohlraum geboten wird. Darüber hinaus wird durch eine entsprechende Bemaßung der Nutensteine ein möglichst reines Durchstanzen des oberen Bleches begünstigt.

Der Endung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Verfahrensweise zur Herstellung einer Nietverbindung weiter zu optimieren. Gleichfalls ist es Aufgabe der Erfindung eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch das Kennzeichen dieses Patenanspruches gelöst. Patentanspruch 4 stellt die zur Verfahrensdurchführung besonders geeignete Vorrichtung unter Schutz. Die Unteransprüche bilden die Erfindung in vorteilhafter Weise weiter.

An sich ist durch die DE 195 08 632 A1 ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteiles mit einem zweiten, flächigen Bauteil, insbesondere zum Verbinden einer Mutter mit einem Blechformteil bekannt, wobei die Verbindung bei gleichzeitiger Innenhochdruckumformung des Blechformteiles erfolgt, indem sich dessen Kontur an die Kontur der zu befestigenden Mutter anformt. Eine ähnliche Vorgehensweise ist in der EP 0 593 950 B1 beschrieben, die ein Verfahren zur Befestigung eines rohrförmigen Verstärkungseinsatzes in einer metallischen rohrförmigen Struktur aufzeigt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen die 1 bis 3 die einzelnen Stationen des Niet-Setzvorganges und die einzelnen Komponenten der dazu vorteilhaft eingesetzten Vorrichtung.
Aus 1 sind zwei flächig aufeinanderliegende Werkstücke 1, 2, beispielsweise Metallbleche, ersichtlich, wobei auf dem oberen Werkstück 1 ein etwa die Gestalt eines Kegelstumpfes aufweisendes Niet 3 positioniert ist. Das Niet 3 ist von einem vertikal beweglichen Stempel 5 beaufschlagt, der von einem ebenfalls vertikal beweglichen Niederhalter 7 umgeben ist.
Diesen Komponenten der Niet-Setzvorrichtung ist unterhalb des Werkstückes 2 eine Matrize 8 zugeordnet, welche einen Hohlraum 9 aufweist, der über eine in eine Nut 10 eingesetzte Dichtleiste 11, die am unteren Werkstück 2 zur Anlage kommt, gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Über einen seitlichen Zufluß 12 ist der Hohlraum 9 mit einem Fluid befüllbar.
Der Verfahrensablauf beim Setzen des Nietes 3 ergibt sich unmittelbar aus den 1 bis 3. So wird zunächst in bekannter Weise der Niederhalter 7 unter einer vorgebbaren Anpreßkraft auf das obere flächige Werkstück 1 aufgesetzt (Pfeil 6). Die am unteren flächigen Werkstück 2 anliegende Matrize 8 dient der Abstützung und Aufnahme dieser Andrückkräfte.
In einem nachfolgenden Arbeitsschritt (2) bewegt sich der Stempel 5 nach unten (Pfeil 4), mit der Folge, daß das Niet 3 die flächigen Werkstücke 1, 2 deformiert, bis das untere Werkstück 2 auf dem Boden 13 der Matrize 8 zur Anlage kommt.
In einem letzten Verfahrensschritt wird über den Zufluß 12 ein geeignetes Fluid, z. B. Wasser, mit hohem Druck P_i in den Hohlraum 9 geleitet, mit der Folge, daß die deformierten, annähernd vertikal gerichteten Bereiche 15 der nach wie vor aneinanderliegenden flächigen Werkstücke 1, 2 sich an die Mantelfläche 14 des Nietes 3 anschmiegen, wodurch eine formschlüssige Verbindung entsteht. Deren Festigkeit wird durch ein Hinterschnitt begünstigt, der sich aufgrund der kegelstumpfförmigen Gestalt des Nietes 3 ergibt.
Nach dem auf diese Weise abgeschlossenen Niet-Setzvorgang kann der hohe Fluiddruck P_i abgebaut, das Fluid wieder aus dem Hohlraum 9 entfernt (abgesaugt) und die weiteren Werkzeugbestandteile (Stempel 5, Niederhalter 7, Matrize 8) von den nun verbundenen flächigen Werkstücken 1, 2 getrennt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern in vielfältiger Weise modifizierbar. So kann das Niet ohne weiteres auch andere geometrische Formen annehmen, wobei die Beibehaltung eines Hinterschnittes in jedem Falle aber von Vorteil ist. Die zu verbindenden flächigen Werkstücke können metallischer oder nichtmetallischer Art sein. Gleiches gilt für den Werkstoff des Nietes selbst.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung, bei dem ein von einem Werkzeug beaufschlagtes Niet flächig aufeinanderliegende Werkstücke, insbesondere Bleche, beaufschlagt und das Blechmaterial in den Formhohlraum einer Matrize drängt, wobei die Matrize im Verlaufe des Niet-Setzvorganges eine das Werkstückmaterial an eine Niet-Mantelfläche andrückende Querkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkraft über ein in die Matrize (8) einleitbares, unter hohen Druck P_i setzbares Fluid erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Niet (3), die Werkstücke (1, 2) deformierend, in den Matrizen-Hohlraum (9) gedrückt wird und erst danach die Querkraft über das Fluid eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Niet-Setzvorgang keines der zu verbindenden Werkstücke (1, 2) durchstanzt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, bestehend aus einem von einem Niederhalter (7) umgebenen Stempel (5) zur Beaufschlagung des Nietes (3) und weiter bestehend aus einer gegenüberliegend angeordneten, mit einem Hohlraum (9) ausgestatteten Matrize (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (9) über eine an einem der Werkstücke (1, 2) anliegende und in eine Nut (10) der Matrize (8) eingesetzte Dichtleiste (11) gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und einen seitlichen Zufluß (12) zum Befüllen mit einem Fluid aufweist.