DE3613324A1

DE3613324A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden duenner platten

Info

Publication number: DE3613324A1
Application number: DE19863613324
Authority: DE
Inventors: Eugen Rapp
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-19
Filing date: 1986-04-19
Publication date: 1987-10-22

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ver binden aufeinanderliegender dünner Platten und von einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach der Gattung des Hauptanspruchs und dem Oberbegriff des An spruchs 2.

Nach einer bekannten Einrichtung und bekannten Verfahren diser Art, (DE-OS 31 06 313), werden die übereinander liegenden gleichen Flächenteile über einen verhältnismäßig langen Weg tiefgezogen, wonach über eine seitliche Strang- oder Ziehpressung eine an der Seite vergrößerte Ausformung gebildet wird, welche eine mechanische Verkettung der dünnen Platten in Art eines Nietes bewirkt. Um einer seits für das Tiefziehen eine ausreichende Gesenkauflage zu er halten und andererseits bei diesem gleichen Preßarbeitsgang für das breitgequetschte Material Platz zur Verfügung zu haben, weist die Matritze zwei seitlich ausschwenkbare Teile auf, die durch das radial ausfließende Material bei der Quet schung verschoben werden. Zu dem Zeitpunkt des Arbeitsganges, zu dem dieser Schwenkvorgang vollzogen wird, ist der Tiefziehvorgang bereits beendet, so daß die Matritzenteile für diesen nicht mehr erforderlich sind.

Diese bekannte Technik hat die Nachteile, daß erstens ein verhältnismäßig großer "Verbindungsknopf" entsteht, daß zweitens ein derartiges Matritzenwerkzeug mit schwenkbaren Teilen bei der erforderlichen hohen Preßbelastung nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer aufweisen kann, daß drittens diese Vorrichtung verhältnismäßig teuer ist, daß viertens die Tiefziehqualität aufgrund der nachgiebi gen Schwenkteile, obwohl diese im ersten Beanspruchungs vorgang gegeneinander gezogen werden, ungleichmäßig ist, und daß fünftens dieses Matritzenwerkzeug mit beweglichen Teilen außerordentlich schmutzempfindlich ist, wobei bei der sich bei einer Metallverarbeitung unvermeidbaren Span bildung die federnd gelagerten Schwenkteile in der aus geschwenkten Lage leicht festsetzen können, wonach das Werkzeug nicht mehr funktionsfähig wäre.

Bei einem anderen Verfahren und einer Vorrichtung anderer bekannter Art (DE-PS 19 42 411) wird ein Stanz- und ein Tiefziehvorgang kombiniert, wobei der Durchmesser von Ge senköffnung und Formstempel für den Stanzvorgang einan der entsprechen und für den Tiefziehvorgang entsprechende Zwischenräume durch Ausnehmungen vorgesehen sind und wobei als wesentlicher Unterschied zur gattungsgemäßen Art der Rand der unteren Blechlage beim Preßvorgang radial ein wärts gestaucht wird. Abgesehen von dem Nachteil, daß bei dieser Technik die Verbindung nicht mehr flüssigkeits- oder gasdicht ist, sind zwei voneinander getrennte, auch in der Pressenvorrichtung eingegebene Arbeitsschritte er forderlich. Nicht zuletzt bedeutet ein Stanzvorgang eine erhebliche Schwächung der materiellen Verbindung.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und die erfindungsgemäße Ein richtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merk malen des Anspruchs 2 hat demgegenüber den Vorteil, daß in einem einzigen Arbeitsgang eine feste Verbindung ent steht, bei der der "Verbindungsnocken" verhältnismäßig ge ring über die Plattenfläche herausragt, bei der kein Aus fall des Werkzeuges durch Verschmutzung oder Abnutzung möglich ist und bei der die Werkzeuge äußerst günstig herstellbar sind.

Diese Vorteile wirken sich besonders dann aus, wenn die Erfindung durch Merkmale, wie sie in den Unteransprüchen beschrieben sind, ausgestaltet ist.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Randbereich des Bodens der Sacköffnung eine umlaufende Sicke vorhanden. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein besseres Ineinander fließen des gequetschten Materials an den zu verbindenden Stellen erreicht, da überschüssiges Material abgelagert werden kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findungen sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Als dünne Platten können erfindungsgemäß insbesondere Bleche oder Bänder dienen, wobei die erfindungsgemäße Verbindung auch Bleche mit Bän dern erfaßt. Außer dieser metallischen Blechverbindung sind durch die Erfindung aber auch Verbindungen zwischen nichtmetallischen Platten oder nichtmetallischen Platten mit metallischen Platten umfaßt.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 ein erstes erfindungsgemäßes Werkzeug im Längsschnitt vor der Bearbeitung, aber mit eingelegten Blechen;

Fig.2 eine Werkzeugstellung nach Beendigung des Tief ziehvorgangs,

Fig.3 eine Werkzeugstellung nach Beendigung des Quetsch vorgangs und

Fig.4 ein zweites erfindungsgemäßes Werkzeug im Längsschnitt entsprechend der in Fig.3 gezeigten Werkzeugstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Fig. 1-4 ist vom ersten Werkzeugbeispiel nur das eigentliche Herstellungswerkzeug in drei verschiedenen Arbeitsstellungen dargestellt. Natürlich gehört zur Voll ständigkeit der Erfindung auch die Preßvorrichtung, die in unterschiedlichster Weise gestaltet sein kann und durch die für das Durchführen der erfindungsgemäßen Verbindung ein Stempel 1 in Richtung eines Gesenks 2 hin und her be wegbar sein muß. Das Gesenk 2 ist ortsfest in die nicht dargestellte Preßvorrichtung eingesetzt und weist eine zylindrische flache Sackbohrung 3 kreisförmigen Querschnitts auf. Auf dieses somit als Matritze ausgebildete Gesenk 2 wird eine untere Platte 4 und eine obere Platte 5 gelegt, die miteinander verbunden werden sollen. Bei diesen Platten 4 und 5 handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um Bleche.

Der Formstempel 1 weist einen Trägerschaft 6 und einen achsgleich angeordneten Arbeitszapfen 7 kleineren Durch messers auf, wodurch sich eine Schulter 8 ergibt.

In Fig. 2 ist der erste Teil des Arbeitsvorgangs, nämlich das Tiefziehen beendet, bei dem der Arbeitszapfen 7 den seiner freien Stirnfläche 9 vorgelagerten Flächenteil der beiden Bleche 4 und 5 in die Sacköffnung gezogen hat. An den gestreckten Verbindungen 10 und 11 zwischen den in der ursprünglichen Lage verbliebenen Blechen und den tiefgezogenen Flächenteilen entstehen Verdünnungen des Materials, wobei jedoch die topfförmigen Ausformungen noch kein Ineinanderverhaken der Bleche 4 und 5 bewirken.

In Fig. 3 ist der Formstempel 1 in seiner Endlage, näm lich nach dem Quetschen der tiefgezogenen Flächenteile, dargestellt. In dieser Stellung liegt die Schulter 8 an der Oberfläche des Bleches 5 an. Die der Stirnfläche 9 ge genüberliegenden Flächenteile sind dabei stark zusammen gepreßt, wobei das Material radial nach außen gequetscht wurde. Die Sackbohrung 3 ist restlos ausgefüllt, und es ist gleichzeitig eine materialverfestigende Verdichtung des verformten Materials erfolgt. Aufgrund der Quetsch wirkung wurde der obere Flächenteil 13 so weit radial ausgedehnt, daß er hinter die Tiefziehöffnung 14 des un teren Bleches 4 greift. Aufgrund der hohen Verformungs kräfte ist zudem eine formschlüssige äußerst feste Ver bindung durch Ineinanderfließen des Materials erzielt. Um Kerbwirkungen, die möglicherweise ein Abreißen des oberen Flächenstückes 13 von der Platte 5 bewirken könnten, zu unterbinden, ist die Stirnseite 9 des Arbeits zapfens 7 korbförmig ausgebildet. Zwischen den beiden Blechen 4 und 5 ergeben sich ohnehin beim Tiefziehen auto matisch leicht abgerundete Berührungsflächen.

Zum Auswerfen des Werkstückes braucht nun lediglich der Formstempel nach oben gezogen zu werden, wonach der ein geformte Nocken leicht aus der Sackbohrung 3 gehoben werden kann, welche in Bewegungsrichtung verlaufende glatte Be grenzungswände 15 aufweist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Werkzeugbeispiel, dessen Arbeitsstellung der von Fig. 3 entspricht, ist im Randbereich des Bodens 16 der Sacköffnung 3 eine umlaufende Sicke 17 keilförmigen Querschnitts vorhanden, in die eben falls das vom Arbeitszapfen 7 verdrängte Material gequetscht wird, so daß bei 18 ein stärkeres Ineinanderfließen des Materials stattfindet. Das dadurch gegebene stärkere Verclinschen als beim ersten Beispiel ergibt sich, da mehr überschüssiges Material der zu verclinschenden Teile abgelagert werden kann und dadurch mehr Platz für das Ineinanderfließen ent steht.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Verfahren zum Verbinden aufeinanderliegender dünner Platten (insbesondere Bleche) oder Plattenabschnitte, bei dem übereinanderliegende Flächenteile beider Plat ten miteinander tiefgezogen werden und danach der Bodenbereich der tiefgezogenen Flächenteile breitge quetscht wird, wonach die Ebene des Bodenbereichs außerhalb der Plattenebene liegt die durch die dem Boden bereich zugewandte Plattenseite gebildet wird und wo bei zur formschlüssigen Verhakung der Platten der tiefgezogene und gequetschte Flächenteil die ihm zugewandte Platte hintergreift, indem dieses Flächenteil größere radiale Außenabmessungen auf weist als die Innenabmessungen der engsten Stelle des Tiefziehloches dieser zugewandten Platte, dadurch ge kennzeichnet, daß während des Quetschvorgangs die radiale Ausdehnung des Bodenbereichs beider tiefge zogenen Flächenteile auf allen Seiten begrenzt wird und daß unter plastischer Verformung des Plattenma terials ein Fügepunkt mit einer zu der Plattenfläche pa rallelen Grundfläche und mit einer zylindrischen Rand fläche entsteht.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 mit einem ortsfest an einer Pressenvorrich tung angeordneten Gesenk und mit einem in Richtung Gesenk quer zu den zu verbindenden Platten hin und her von der Presseneinrichtung angetriebenen Formstem pel, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (2) als Matritze mit einfacher Sacköffnung (3) ausgebildet ist, deren radiale Begrenzungswände (15) in Bewe gungsrichtung des Stempels (1) verlaufen, daß die ra dialen Abmessungen der Sacköffnung (3) mindestens um die doppelte Dicke einer der Platten (4 oder 5) grö ßer sind als die entsprechenden radialen Abmessungen des Tiefziehabschnittes (7) des Formstempels (1) und daß die Stirnfläche (9) des Formstempels (1) vor dem Quetschvorgang außerhalb der Sacköffnung (3) und nach demselben mindestens auf Höhe des Sacklocheingangs ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel (1) und das Sackloch (3) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stirnseite (9) des Formstempels (1) leicht korbförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Formstempel stufenförmig aus gebildet ist mit einem Trägerschaft (6) größeren Durch messers und einem Arbeitszapfen (Tiefziehabschnitt 7) kleineren Durchmessers, wodurch eine Ringschulter (8) gebildet wird, die nach Beendigung des Bearbeitungs vorgangs auf den Platten (4, 5) aufliegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Sackloches (3) zwischen 50-70% der Dicke der miteinander zu verbindenden Platten (4, 5) entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch ge kennzeichnet, daß der kleinste Durchmesser des Tiefzieh abschnittes (7) des Formstempels (1) 60-75% - vorzugs weise 66-70% - des Durchmessers des Sackloches (3) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich des Bodens (16) der Sacköffnung (3) eine umlaufende Sicke (17) vorhanden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Sicke (17) den Querschnitt eines sich nach außen erweiternden Keils hat.