DE3613324A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbinden duenner platten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum verbinden duenner plattenInfo
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Description
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.
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.
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.
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 (9)
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.
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