DE3721446A1 - Stanzwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stanzwerkzeug mit einem Patrizen/Matrizen-Werkzeugsatz, das insbesondere zum Aus­ stanzen von Öffnungen in Blechplatten für Chassis in der Elektrotechnik zur Aufnahme von Steckverbindern u.dgl. bestimmt ist.

Die US-PS 44 81 700 offenbart einen Patrizen/Matrizen- Werkzeugsatz zum Stanzen von Blechplatten, wobei die Pa­ trize und Matrize, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Blechplatte befinden, miteinander durch mehrere Gewin­ debolzen verbunden werden. Hierzu ist es jedoch erforder­ lich, vorher mehrere Löcher zur Durchführung der Gewin­ debolzen in die Blechplatte zu bohren. Die Patrize sowie Matrize weisen eine Gestalt auf, um eine allgemein trapez­ förmige Öffnung aus der Blechplatte zur Aufnahme des Haupt­ teils oder Körpers eines elektrischen Steckverbinders aus­ zustanzen. Um diesen Steckverbinder dann tatsächlich am Chassis bzw. der Blechplatte zu befestigen, müssen in an den Stanzvorgang anschließenden eigenen Arbeitsvorgängen Löcher für Befestigungsschrauben gebohrt werden.

Ein Patrizen/Matrizen-Werkzeugsatz zur Stanzbearbeitung einer Blechplatte, wobei es erforderlich ist, lediglich ein Führungsloch für eine zwischen der Patrize sowie Ma­ trize befindliche Zugstange in die Blechplatte zu bohren, ist in einem Katalog der Greenlee Tool Company (August 1985, Seite 102) dargestellt und als Blechstanzwerkzeug RS-232 bezeichnet. Dieses Werkzeug trägt ein Teil zum Aus­ stanzen einer trapezförmigen Öffnung in der Blechplatte und auch ein Paar von kleinen, runden Stanzeinsätzen, die lösbar am Patrizenkörper gehalten sind, und zwar an jeder Seite der trapezförmigen Öffnung sowie von dieser getrennt, um ein Paar von kreisförmigen Löchern, die von der tra­ pezförmigen Öffnung einen Abstand haben und der Aufnahme von Befestigungsschrauben zur Halterung des Steckverbin­ ders am Blech dienen,auszustanzen.

Wenngleich das in diesem Katalog gezeigte Werkzeug zufrie­ denstellend arbeitet, so besteht jedoch eine Notwendig­ keit, den für den Stanzvorgang mit diesem Werkzeugsatz, der aus einer Patrize und einer Matrize besteht, erfor­ derlichen Kraftaufwand erheblich herabzusetzen.

Mit dem Ziel, die dem Stand der Technik anhaftenden Nach­ teile zu beseitigen, wird erfindungsgemäß eine Patrize mit einer Primärpatrize zum Ausstanzen einer trapezförmi­ gen oder andersartigen Öffnung, die der Aufnahme eines Gegenstandes, wie eines elektrischen Stechverbinders, dient, aus einer Blechplatte sowie mit einer Sekundärpatrize an entgegengesetzten Enden der Primärpatrize geschaffen. Die Sekundärpatrizen sind dazu bestimmt, schmale Kerben oder Schlitze, die sich einerseits von der trapezförmi­ gen oder andersartig ausgestalteten Öffnung weg erstrec­ ken, andererseits aber mit dieser Öffnung unmittelbar ver­ bunden sind, aus der Blechplatte zu stanzen, wobei diese Kerben der Aufnahme von Befestigungselementen für den in der Öffnung zu haltenden Gegenstand dienen. In vor allem bevorzugter Weise sind die Sekundärpatrizen einstückig mit der Primärpatrize ausgebildet, von der sie sich hinweg erstrecken.

Erfindungsgemäß wird ferner eine der Patrize angepaßte Matrize vorgesehen, welche einen Primärhohlraum zur Aufnah­ me der Primärpatrize unter Wahrung eines vorbestimmten Zwischenraumes sowie enge, kerben- oder schlitzartige Se­ kundärhohlräume, die von den entgegengesetzten Enden des Primärhohlraumes ausgehen, zur Aufnahme der Sekundärpa­ trizen unter Wahrung eines vorbestimmten Zwischenraumes hat.

Insbesondere sieht die Erfindung im Hinblick auf das Ziel, den Kraftbedarf zum Durchtreiben der Patrize durch die Blechplatte erheblich zu vermindern, vor, daß die Gestalt der Sekundärpatrizen so gewählt wird, daß diese in die Pri­ märpatrize glatt und frei von Unterbrechungen übergehen.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie deren Vorteile werden für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung deutlich.

Die Erfindung wird anhand ihrer bevorzugten Ausführungs­ form unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung der Patrize und Matrize gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die zusammengebaute Anordnung von Patrize und Matrize vor dem Eintreten der Patrize in das Werkstück;

Fig. 3 eine zu Fig. 2 gleichartige Darstellung nach dem Eintritt der Patrize in das Werkstück;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Stirnansicht in der Pfeilrichtung 4-4 von Fig. 2;

Fig. 5 den Schnitt nach der Linie 5-5 in der Fig. 2;

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie 6-6 in der Fig. 2;

Fig. 7 eine Draufsicht auf das gestanzte Blech.

Die Fig. 1 zeigt einen Werkzeugsatz gemäß der Erfindung mit einer Patrize 10, einer Matrize 12, einer Zugstange 14 mit einem vergrößerten Kopf 14 a, einer Patrizenfolge­ platte 16, einer Matrizenausrichtplatte 18 und einer Mut­ ter 20. Ein Teil eines zu stanzenden Blechs P befindet sich zwischen der Patrize sowie der Matrize und weist ein Führungsloch H mit einer zur Aufnahme der Führungsstange 14 geeigneten Größe auf. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, wer­ den die Patrize 10 und die Matrize 12 in zusammenarbei­ tender Beziehung auf entgegengesetzten Seiten der Blechta­ fel P in bekannter Weise angeordnet, wobei die Patrize letztlich nach dem Ausstanzen der Öffnung T in der Matri­ ze aufgenommen wird.

Die Patrize 10 umfaßt eine Primärpatrize 32 in der gezeig­ ten Ausgestaltung, um eine allgemein trapezförmige Öff­ nung T in die Blechtafel P zu stanzen. An den entgegen­ gesetzten Stirnseiten der Primärpatrize 32 ragen Sekundär­ patrizen 34 nach außen, um allgemein U-förmige Kerben S auszustanzen, welche sich von den entgegengesetzten Stirn­ seiten der trapezförmigen Öffnung nach außen erstrecken und in diese Öffnung eingehen (s. Fig. 7).

Die Primärpatrize 32 ist im einzelnen mit querliegenden Arbeitsflächen 40 und 42, die geringfügig zueinander hin und zur Grundfläche 48 (Fig. 4) geneigt sind, versehen, wobei die Arbeitsfläche 40 eine kürzere Länge hat als die Arbeitsfläche 42, um die Trapezform zu erlangen. Die quer­ liegenden Arbeitsflächen 40, 42 sind an einander gegen­ überliegenden Enden durch stirnseitige Arbeitsflächen 44 und 46 verbunden, die von der querliegenden Arbeits­ fläche 42 sowie von der querliegenden Arbeitsfläche 40 ausgehend zueinander hin konisch verlaufen und von denen die Sekundärpatrizen 34 ausgehen.

Die Grundfläche 48 verbindet die Arbeitsflächen 40, 42, 44 und 46 auf derjenigen Seite der Patrize, die im zusam­ mengebauten Zustand von der Matrize abgewandt ist. Auf der der Grundfläche 48 gegenüberliegenden Seite sind ge­ neigte Arbeitsflächen 50 und 52 und eine ebene, schmale Mitnehmer- oder Arbeitsfläche 54 ausgebildet. Die geneig­ ten Arbeitsflächen 50, 52 erstecken sich von der ebenen Arbeitsfläche 54 nach auswärts divergierend zu den stirn­ seitigen Enden der Primärpatrize unter gleichen Winkeln hierzu, z.B. etwa unter 24,5° zur Ebene der Arbeitsflä­ che 54, bis sie die jeweiligen endseitigen Arbeitsflächen 44 und 46 schneiden. Selbstverständlich schneiden die ge­ neigten Arbeitsflächen 50 und 52 auch die parallelen, quer­ liegenden Arbeitsflächen 40 und 42, wie in den Zeichnun­ gen zu erkennen ist.

Von der Grundfläche 48 erstreckt sich eine Bohrung oder Öffnung 60 zur ebenen, schmalen Arbeitsfläche 54 der Patri­ ze, um die Zugstange 14 aufzunehmen, wenn die Patrize und Matrize auf entgegengesetzten Seiten der Blechtafel P in ihrer Arbeitslage zusammengebaut werden. Der Quer­ schnitt der Öffnung 60 ist komplementär zum Querschnitt der Zugstange 14 ausgebildet, jedoch ist die Öffnung 60 etwas größer bemessen, um einen festgesetzten Zwischenraum zwischen diesen Teilen zu bilden. Die Öffnung 60 hat paral­ lele Seiten 60 a, die durch eine gerade Seite 60 b sowie eine gekrümmte Seite 60 c verbunden sind, um einen D-förmi­ gen Öffnungsquerschnitt zu schaffen, so daß die Zugstange 14 durch diese nur in einer bestimmten Richtung geführt werden kann.

Die Sekundärpatrizen 34 sind einstückig mit der Primärpa­ trize 32 ausgestaltet und erstrecken sich quer in entgegen­ gesetzten Richtungen von den jeweiligen stirnseitigen Ar­ beitsflächen 44 und 46. Jede Sekundärpatrize 34 weist eine Grundfläche 70 auf, die sich längs der Grundfläche 48 der Primärpatrize erstreckt. Ferner ist jede Sekundärpatrize mit einer Arbeitsfläche 72 versehen, die von den zugeord­ neten stirnseitigen Arbeitsflächen 44 sowie 46 ausgeht und ebene, querliegende Mitnehmer- oder Arbeitsflächen 72 a sowie eine diese Arbeitsflächen 72 a verbindende radia­ le, stirnseitige Arbeitsfläche 72 b umfaßt. Diese radialen Arbeitsflächen 72 b sind geneigt und fallen zueinander sowie zur Grundfläche 70 hin ab. Die ebenen Arbeitsflächen 72 a weisen eine geringfügige Neigung zur Grundfläche 70 und zueinander hin auf.

Auf der der Grundfläche 70 entgegengesetzten Seite einer jeden Sekundärpatrize 34 befindet sich die Arbeitsfläche 74, die eine äußere Arbeitsfläche 74 a und eine von dieser Fläche 74 a an einer Schnittlinie 74 c ausgehende bogenförmi­ ge Arbeitsfläche 74 b aufweist, die in die jeweiligen di­ vergierenden Arbeitsflächen 50 und 52 eingehen. Die bogen­ förmige Arbeitsfläche 74 b wird durch den Radius R bestimmt und verläuft in die jeweils zugehörige geneigte Arbeits­ fläche, wie die Zeichnungen zeigen. Es ist klar, daß jede bogenförmige Arbeitsfläche 74 b einer jeden Sekundärpatri­ ze eine bogenförmige Vertiefung zwischen den äußeren ebenen Arbeitsflächen 74 a und jeder angrenzenden geneigten Ar­ beitsfläche 50, 52 bildet. Jede dieser bogenförmigen Ver­ tiefungen ist von der Grundfläche 10 ab- und der zu stan­ zenden Blechtafel zugewandt.

Die an den verschiedenen Arbeitsflächen der Patrize wie auch der Matrize vorgesehene Verjüngung oder Konvergenz dient dazu, den ausgestanzten Butzen B von der Patrize abzu­ streifen.

Wie die Fig. 2-5 zeigen, weist die Matrize 12 einen Primärhohlraum 82, der in seiner Gestalt dem äußeren Profil der Primärpatrize 32 genau entspricht, und Sekundärhohl­ räume 84, die sich auswärts von gegenüberliegenden Seiten des Primärhohlraumes erstrecken und in ihrer Form dem äußeren Profil der jeweiligen Sekundärpatrizen 34 mit der Ausnahme entsprechen, daß die Hohlräume 82 und 84 in ihren Abmessungen etwas größer sind als das Profil der Patrizen 32 und 34, auf, so daß diese Patrizen während des Stanz­ vorgangs mit geringem Zwischenraum in den Hohlräumen auf­ genommen werden können. Das "Profil" bezieht sich auf die querliegenden und stirnseitigen Arbeitsflächen der Patrizen 32 und 34, die oben beschrieben wurden.

Die inneren Arbeitsflächen der Matrize 12 sind mit Nei­ gungen versehen, die zu den Neigungen an den querliegenden Seitenflächen der Patrizen 32, 34 im allgemeinen komple­ mentär sind.

Die Fig. 1-3 zeigen die Patrizenfolgeplatte 16, die mit ihrer Oberfläche 80 gegen die Flächen 48 und 70 an der Patrize anliegt und ein Loch 87 zur Aufnahme der Zugstan­ ge 14 aufweist. Die Unterfläche 83 der Patrizenfolgeplatte ist zur Oberfläche 80 entgegengesetzt und liegt am vergrö­ ßerten Kopf 14 a der Zugstange 14 an, wenn die Patrize 10 und Matrize 12 zusammengebaut sind.

Die Matrizenausrichtplatte 18 deckt die Matrize 12 auf der den Stirnflächen 86, die der Patrize zugewandt sind und an der Blechtafel P im für ein Stanzen zusammengebauten Zustand anstoßen, gegenüberliegenden Seite ab. In der Ma­ trizenausrichtplatte 18 sind in diagonaler Anordnung Boh­ rungen 90 ausgebildet, die Maschinenschrauben 92 aufneh­ men, welche ihrerseits in Gewindebohrungen 94 in der Ma­ trize 12 eingedreht werden. Die Matrizenausrichtplatte 18 ist mit einem mittigen Loch 95 versehen, das zur Auf­ nahme der Zugstange 14 ausgestaltet ist. Die Oberseite 96 der Matrizenausrichtplatte liegt im zusammengebauten Zu­ stand von Patrize und Matrize gegen die Mutter 20 an der Zugstange 14 an.

Wie die Fig. 1-3 und 6 zeigen, hat die Zugstange 14 ein­ ander entgegengesetzte Endabschnitte 100 mit entgegenge­ setzt verlaufendem Gewinde, auf die einmal die Mutter 20 und zum anderen der vergrößerte Zugstangenkopf 14 a ge­ schraubt sind. Ein Zwischenschaft 102 ist ohne Gewinde ausgebildet. Die Zugstange 14 hat ein Querschnittsprofil mit parallelen ebenen Seitenflächen 106, die durch die ebene Stirnfläche 108 und die gekrümmte Stirnfläche 110 verbunden sind, um den allgemein D-förmigen Querschnitt zu bestimmen, so daß die Zugstange in die Öffnungen in der Patrize, Matrize, Patrizenfolgeplatte und Matrizen­ ausrichtplatte nur in einer bestimmten Richtung einge­ setzt werden kann.

Ein Patrizen/Matrizen-Werkzeugsatz mit der oben beschrie­ benen Ausbildung erbrachte eine Verminderung von etwa 25% im Kraftbedarf, um ein Stanzen durchzuführen, im Vergleich zum Kraftbedarf für ein Stanzen des gleichen Materials mit dem Werkzeug RS-232 nach dem Stand der Technik, das oben erwähnt wurde, wobei keine Verminderung in der Quali­ tät der ausgestanzten Öffnung festzustellen war.

Diese erhebliche Verminderung in der erforderlichen Stanz­ kraft geht zum größten Teil auf die einstückige Ausbildung der Primärpatrize 32 und der Sekundärpatrize 34 zu einer einteiligen Patrize 10 und auf das Ineinanderübergehen sowie die Ausgestaltung der Arbeitsflächen der Patrize miteinander und in bezug zueinander zurück.

Um einen Stanzvorgang auszuführen, wenn der Patrizen/Ma­ trizen-Werkzeugsatz zusammengebaut ist, wird die Mutter 20 durch einen Schlüssel auf der Zugstange 14 gedreht, um die Patrize 10 zum Eindringen in das Blech P und letz­ lich in die Matrize 14 zu bringen. Der Patrizen/Matrizen- Werkzeugsatz kann auch mit anderen Einrichtungen betrie­ ben werden, wie z.B. einem Kugelspindelantrieb und einem Hydrostempel.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ihre bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben, jedoch ist sie darauf nicht beschränkt. Bei Kenntnis der offenbarten Erfindung wird der Fachmann Möglichkeiten zu Abwandlungen, Auslassungen und Änderungen sehen, die jedoch als im Rah­ men der Erfindung liegend zu betrachten sind.

Claims (8)

1. Stanzwerkzeug zum Ausstanzen einer Öffnung in einer Blechplatte für die Aufnahme eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch eine der Öffnung (T) zur Aufnah­ me des Gegenstandes in der Blechplatte (P) in ihrer Gestalt angepaßte Primärpatrize (32) und durch eine von entgegengesetzten Stirnseiten der Primärpatrize ausge­ hende Sekundärpatrize (34), die in ihrer Gestalt einer in der Blechplatte auszustanzenden Kerbe (S), welche sich von entgegengesetzten Enden der Öffnung (T) er­ streckt sowie in diese unmittelbar übergeht und der Aufnahme einer Befestigungseinrichtung zur Halterung des Gegenstandes an der Blechplatte dient, entspricht.

2. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärpatrize (32) zur Ausbildung einer Öffnung (T) mit bestimmter Form, insbesondere Trapezform, und jede der Sekundärpatrizen (34) zur Ausbildung einer U-förmigen Kerbe (S), die von entgegengesetzten Enden der Öffnung ausgehen, in der Blechplatte (P) ausgestal­ tet ist.

3. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Primärpatrize (32) eine mittige, ebe­ ne Arbeitsfläche (54) sowie von dieser zu den jeweiligen Enden der Primärpatrize verlaufende divergierende, ge­ neigte Arbeitsflächen (50, 52) und jede der Sekundär­ patrizen (34) eine gekrümmte, zu den jeweiligen Enden der Primärpatrize hin verlaufende Arbeitsfläche (74 b), die in die zugeordnete geneigte Arbeitsfläche nahe den jeweiligen Enden der Primärpatrize übergeht, umfaßt.

4. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sekundärpatrize (34) eine ebene Arbeitsfläche (74 a) an ihrem äußeren Ende umfaßt und sich die gekrümmte Arbeitsfläche (74 b) von der ebenen Arbeitsfläche (74 a) zum jeweiligen Ende der Primärpatri­ ze (32) hin erstreckt.

5. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Arbeitsfläche (74 b) als ein Kreisbogen ausgebildet ist und in die benach­ barte geneigte Arbeitsfläche (50, 52) übergeht sowie eine der zu stanzenden Blechplatte (P) zugewandte Ver­ tiefung an der Sekundärpatrize (34) bestimmt.

6. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Öffnung (60), die in ihrer Gestalt einer die aus der Primär- sowie Sekundärpatrize (32, 34) gebildete Patrize (10) mit einer Matrize (12) arbeitsseitig verbindenden Zugstange (14) angepaßt ist und die Zugstange aufnimmt.

7. Stanzwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (60) einen D-förmigen Querschnitt hat.

8. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrize (10) mit einer einen Primärhohlraum (82) zur Aufnahme der Primärpatrize (32) sowie von entgegengesetzten Enden des Primär­ hohlraumes ausgehende Sekundärhohlräume (84) zur Auf­ nahme je einer Sekundärpatrize (34) aufweisenden Ma­ trize (12) zusammenarbeitet.