DE4404659C5

DE4404659C5 - Method for producing a riveted joint and tool for carrying out the method

Info

Publication number: DE4404659C5
Application number: DE4404659A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr.-Ing. Budde; Shiming Dr.-Ing. Gao
Original assignee: Boellhoff GmbH
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2014-02-15
Also published as: DE4404659A1; DE4404659B4

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung zwischen flächig aufeinanderliegenden Blechen (10; 11), bei dem Material der Bleche (10; 11) mittels eines Stempels (1) und eines scheibenförmigen Presskörpers (8) mit einer Dicke nach Art eines Tiefziehvorgangs ohne Aufschneiden der Bleche (10, 11) in den Formhohlraum (4) einer Matrize (3) zum Ausformen einer Eintiefung in den Blechen (10, 11) verdrängt wird, wobei
der scheibenförmige Presskörper (8; 18) durch den Stempel (1) in die Eintiefung der Bleche (10, 11) gedrückt,
hierbei durch Flachpressen und radiale Expansion verformt und in den Blechwerkstoff eingepresst wird,
wodurch die Bleche (10, 11) durch den scheibenförmigen Presskörper (8; 18) fließverformt werden, um mit dem scheibenförmigen Presskörper (8; 18) eine formschlüssige Verbindung einzugehen.A method for producing a riveted joint between laminations (10, 11) lying flat on one another, in which the material of the sheets (10, 11) is pressed by means of a punch (1) and a disk-shaped compact (8) with a thickness in the manner of a deep-drawing operation without cutting the sheets ( 10, 11) in the mold cavity (4) of a die (3) for forming a recess in the sheets (10, 11) is displaced, wherein
the disk-shaped compact (8, 18) pressed by the punch (1) in the recess of the sheets (10, 11),
this is deformed by flat pressing and radial expansion and pressed into the sheet material,
whereby the sheets (10, 11) are flow-deformed by the disk-shaped pressing body (8, 18) in order to form a positive connection with the disk-shaped pressing body (8, 18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The The invention relates to a method for producing a riveted joint according to the preamble of Patent claim 1 and a tool according to the preamble of the claim 10th

Stand der TechnikState of the art

Zum Verbinden von flächigen Werkstücken, insbesondere Blechen, sind Nietverbindungen, insbesondere mit selbststanzenden Nieten weithin bekannt. Das Einbauwerkzeug besteht aus einem Stempel und einer Matrize. Der mit Schneidkanten versehene Stanzniet durchstanzt die beiden miteinander zu vernietenden Werkstoffe und anschließend wird das austretende Ende des Stanznietes im Formhohlraum der Matrize umgeformt. Es ist auch bekannt, den Stanzniet derart zu gestalten, dass er beim Einbau nur das obere Blech durchstanzt und dann anschließend im Formhohlraum der Matrize des Einbauwerkzeugs aufgespreizt wird. Es wird also das untere Blech nicht aufgeschnitten, sondern so umgeformt, dass eine fluiddichte Verbindung entsteht. Solche Stanzniete werden von der Anmelderin unter dem Warenzeichen „RIV-SERT” vertrieben.To the Connecting flat Workpieces, in particular Sheets are riveted joints, especially with self-piercing Rivets well known. The installation tool consists of a stamp and a die. The pierced punched rivet punched through the two materials to be riveted together and then the emerging end of the punch rivet in the mold cavity of the die reshaped. It is also known to make the punch rivet such that he punched during installation only the upper plate and then in the Mold cavity of the die of the installation tool is spread. So it is not cut open the lower sheet, but so reshaped, that a fluid-tight connection is formed. Such punch rivets will be sold by the applicant under the trademark "RIV-SERT".

Ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE 37 13 083 A1 bekannt. Das dort offenbarte Verfahren ist das sogenannte Durchsetzfügen, bei dem die Bleche ohne ein Hilfsfügeteil (Niet) dadurch verbunden werden, dass Blechwerkstoff der beiden Bleche durch einen Stempel aus der Blechebene heraus verformt und hierbei so gestaucht wird, dass durch radiales Aufweiten eine kraft- und formschlüssige Verbindung entsteht. Charakteristisch für das Durchsetzfügen ist somit, dass es ohne Hilfsfügeteil auskommt und dass die Bleche nicht durchschnitten werden.A method for producing a riveted joint according to the preamble of claim 1 is known from DE 37 13 083 A1 known. The method disclosed therein is the so-called clinching, in which the sheets are connected without a Hilfsfügeteil (rivet) characterized in that sheet material of the two sheets is deformed by a punch out of the sheet plane and thereby compressed so that by radial expansion of a force positive connection arises. Characteristic of the clinching is thus that it manages without auxiliary joining part and that the sheets are not cut through.

Die bekannten Nietverbindungen besitzen zahlreiche Nachteile. Bei selbststanzenden Nieten muss der Nietwerkstoff wesentlich härter sein als die zu verbindenden Werkstücke, so dass beim Umformen des Niets in der Matrize sehr hohe Kräfte erforderlich sind. Dabei treten insbesondere im Umformbereich des Niethalses hohe Spannungen auf. Die an den Stanznieten erforderlichen scharfen Schneidkanten können beim Herstellen fluiddichter Verbindungen auch das untere Blech durchschneiden oder Anlass zu Rissen geben. Die unterschiedlichen Werkstoffe von Niet und Blechen haben Korrosion und Rostansatz zur Folge. Insbesondere auch beim Durchsetzfügen treten Probleme hinsichtlich der Festigkeit der Verbindung dahingehend auf, dass beim Durchdrücken und Fließpressen die Werkstück-Wandstärke stark ausgedünnt werden kann.The Known rivet connections have numerous disadvantages. For self-piercing Riveting, the rivet material must be much harder than the to be joined Workpieces, so that when forming the rivet in the die very high forces required are. In particular, this occurs in the forming area of the neck neck high voltages. The sharp ones required at the punch rivets Cutting edges can when making fluid-tight connections and the lower plate cut through or give rise to cracks. The different materials of rivet and metal sheets result in corrosion and rust. Especially also when enforcing There are problems regarding the strength of the connection to this effect on that while pushing through and extrusion the workpiece wall thickness strong thinned can be.

Aufgabenstellungtask

Ausgehend von dem Verfahren beziehungsweise dem Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise 10 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung sowie ein Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, bei denen die Nietverbindung eine möglichst hohe Festigkeit hat, ohne dass die Dichtigkeit der Nietverbindung beeinträchtigt wird und die Gefahr von Korrosion besteht.outgoing of the method or the tool according to the preamble of claim 1 and 10, the invention is the task underlying, a method for producing a riveted joint and a tool to perform to create the method in which the riveted as possible has high strength without affecting the tightness of the riveted joint impaired and there is a risk of corrosion.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren gelöst, im Hinblick auf ein Werkzeug und die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These The object is in terms of the method by the in claim 1 solved defined procedures, with regard to a tool and the task by the features of claim 10. advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.

Erfindungswesentlich ist einerseits, dass durch das Zusammenwirken von Stempel und Formhohlraum der Matrize zunächst die beiden flächig aufeinanderliegenden Werkstücke zusammen verformt werden, um eine Eintiefung zum Einsetzen des Presskörpers zu bilden. Der Durchdrückvorgang erfolgt nach Art des Tiefziehens, bei dem der Spalt zwischen Stempel und Formhohlraum so groß ist, dass der Werkstoff ohne Einschnitte verformbar ist, d. h. beim Einfahren des Stempels werden die Bleche, insbesondere das obere, dem Stempel zugekehrte Blech nicht aufgeschnitten. Auch wird die Wandstärke der Bleche, insbesondere des dem Stempel zugekehrten Bleches nicht wesentlich verringert. Beim anschließenden Verpressen des Preßkörpers wird der Formhohlraum von den zu verbindenden Blechen vollständig ausgefüllt und wird der Preßkörper unter radialer Aufweitung verformt und in den Blechwerkstoff eingepreßt, so daß durch den Fließpreßvorgang eine sichere und hochfeste Nietverbindung entsteht. Das Fließpressen läßt sich so genau steuern, daß weder im Preßkörper noch im Verformbereich der Bleche Risse oder Ungleichmäßigkeiten auftreten.essential to the invention On the one hand, that is due to the interaction of punch and mold cavity the template first the two flat superimposed workpieces deformed together to a recess for inserting the compact to form. The push-through process takes place by the type of deep drawing, in which the gap between stamp and mold cavity is so big that the material is deformable without cuts, d. H. when retracting of the stamp are the sheets, especially the top, the stamp facing sheet not cut open. Also, the wall thickness of the Sheets, in particular of the stamp facing sheet not essential reduced. In the subsequent Pressing the compact is the mold cavity completely filled by the sheets to be joined and is the compact under radial Deformation deformed and pressed into the sheet material, so that the extrusion process a safe and high-strength rivet connection is formed. The extrusion let yourself control so precisely that neither in the compact still cracks or irregularities in the deformation area of the sheets occur.

Die erfindungsgemäße Nietverbindung erfolgt also in zwei Schritten, nämlich Durchdrücken der Bleche und Fließpressen mit Hilfe des Preßkörpers. Die beiden Schritte werden vom Stempel entweder in zwei Arbeitshüben oder auch in einem einzigen Arbeitshub ausgeführt. Beim zweistufigen Verfahren wird der Stempel nach dem Tiefziehvorgang zurückgezogen und der Preßkörper eingeführt, worauf im zweiten Hub der Fließpreßvorgang erfolgt. Wird mit einem einzigen Arbeitshub gearbeitet, so wird beim Niedergehen des Stempels der Preßkörper mitgenommen und das Durchdrücken und Fließpressen erfolgt während der weiteren Verschiebung des Stempels. Vorzugsweise wird der Preßkörper von dem niedergehenden Stempel aus einem Blechstück ausgestanzt und mitgenommen.The Rivet connection according to the invention So takes place in two steps, namely by pressing the Sheets and extrusion with the help of the compact. The both steps are stamped either in two strokes or also executed in a single stroke. In the two-stage process the punch is withdrawn after the deep-drawing process and the compact introduced, whereupon in the second stroke of the extrusion process he follows. If you work with a single stroke, then taken down the stamp of the compact and depressing and extrusion takes place during the further displacement of the stamp. Preferably, the compact of the punching stamp punched out of a piece of sheet metal and taken away.

Vorzugsweise besteht der Blechkörper aus dem gleichen Werkstoff wie die zu verbindenden Werkstücke. Damit können die auf den Stempel wirkenden zur Umformung notwendigen Druckkräfte verringert werden. Ferner wird die Verformung vergleichmäßigt und die Festigkeit der Verbindung wird erhöht. Außerdem kann keine Korrosion auftreten und die Kosten sind geringer. Beim Fließpreßvorgang im Verformungsbereich bleibt die Wandstärke der Bleche noch ausreichend stark, um die Festigkeit und insbesondere die Scherfestigkeit der Verbindung zu erhöhen.Preferably consists of the sheet metal body from the same material as the workpieces to be joined. In order to can reduces the pressure forces acting on the stamp necessary for forming become. Furthermore, the deformation is made uniform and the strength of Connection is increased. Furthermore No corrosion can occur and the costs are lower. At the flow spinning in the deformation range, the wall thickness of the sheets is still sufficient strong to the strength and especially the shear strength of the Increase connection.

Während des Herstellens der Nietverbindung sind die Werkstücke auf die Matrize gepreßt, so daß das Durchdrücken der Bleche, das Formen der Eintiefung und das Vergiessen des Preßkörpers symmetrisch erfolgt, ohne daß die zu verbindenden Teile einseitig ausweichen.During the Producing the rivet, the workpieces are pressed onto the die, so that the pressing of the Sheets, the shaping of the recess and the casting of the compact symmetrical takes place without the Dodge parts to be connected on one side.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere Alubleche vermeiden.With the method according to the invention In particular, aluminum sheets can be avoided.

Ausführungsbeispielembodiment

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained below with reference to the drawing. It demonstrate:

1a–1e anhand der Schnittdarstellung eines Einbauwerkzeuges die aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte bei einer zweistufigen Herstellung der Niet verbinduhg in einer ersten Ausführungsart; 1a - 1e based on the sectional view of an installation tool, the successive process steps in a two-stage production of rivet Verbinduhg in a first embodiment;

2a–2d anhand einer weiteren Ausführungsform des Einbauwerkzeuges aufeinanderfolgende Verfahrensschritte bei einer einstufigen Herstellung der Nietverbindung und 2a - 2d Based on a further embodiment of the installation tool successive process steps in a one-stage production of the riveted joint and

3a–3e anhand der Schnittdarstellung eines abgeänderten Einbauwerkzeuges aufeinanderfolgende Verfahrensschritte bei der zweistufigen Herstellung einer Nietverbindung in einer abgeänderten Ausführungsform. 3a - 3e with reference to the sectional view of a modified installation tool successive process steps in the two-stage production of a riveted joint in a modified embodiment.

In den 1a bis 1e ist ein Einbauwerkzeug im Schnitt mit einem Stempel 1, einem Niederhalter 2 und eine Matrize 3 mit einem Formhohlraum 4 dargestellt. In einer Bohrung 5 (nachfolgend als Stempelkanal bezeichnet) des Niederhalters 2 ist der Stempel 1 angeordnet. Durch einen seitlichen Kanal 6 können Preßkörper in die Bohrung 5 eintreten, wenn der Stempel 1 nach oben gefahren ist.In the 1a to 1e is an installation tool in section with a stamp 1 , a hold-down 2 and a die 3 with a mold cavity 4 shown. In a hole 5 (hereinafter referred to as punch channel) of the blank holder 2 is the stamp 1 arranged. Through a side channel 6 can compact in the hole 5 if the stamp 1 has gone up.

Zwei miteinander zu verbindende Bleche 10 und 11 sind flächig übereinander auf die Matrize 3 aufgelegt und werden vom Niederhalter 2 unter Druck an die Matrize 3 angepreßt. Dies dient zum Fixieren und Festhalten der Bleche 10 und 11 während des nun auszuführenden Nietvorgangs. Es können auch mehr als zwei Bleche miteinander verbunden werden.Two sheets to be joined together 10 and 11 are flat on top of each other on the matrix 3 get up and be from the downholder 2 under pressure to the die 3 pressed. This serves to fix and hold the sheets 10 and 11 during the riveting process now to be performed. It can also be connected to each other more than two sheets.

Gemäß 1b fährt der Stempel 1 in Pfeilrichtung nach unten und verdrängt dabei Werkstoff der Bleche 10 und 11 in den Formhohlraum 4 der Matrize 3. Es bildet sich damit eine napfförmige Eintiefung 15 (s. 1c). Aus 1b ist ersichtlich, daß zwischen dem Stempel 1 und dem Stempelkanal 5 im Niederhalter 2 ein ausreichender Spalt 7 vorgesehen ist, so daß sich eine Art Tiefziehvorgang einstellt, ohne daß bei diesem Vorgang bereits ein Vernieten eintritt. Vielmehr wird der Tiefziehvorgang derart gesteuert, daß die Wandstärken der Bleche im Verformungsbereich etwa gleichmäßig bleiben. Zwischen dem Niederhalter 2 und der Matrize 3 können die Bleche beim Durchdrücken nachgezogen werden.According to 1b the stamp goes 1 in the direction of the arrow down and displaces the material of the sheets 10 and 11 into the mold cavity 4 the matrix 3 , It thus forms a cup-shaped recess 15 (S. 1c ). Out 1b it can be seen that between the stamp 1 and the stamp channel 5 in the hold down 2 a sufficient gap 7 is provided, so that sets a kind of deep drawing without riveting occurs during this process. Rather, the deep drawing process is controlled so that the wall thicknesses of the sheets remain approximately uniform in the deformation region. Between the hold down 2 and the matrix 3 If necessary, the sheets can be retightened.

In 1c ist der Stempel 1 hochgehoben und durch den Kanal 6 wird ein Preßkörper in den Stempelkanal 5 eingeschoben. Der Preßkörper 8 besteht aus dem gleichen Werkstoff wie die Bleche 10 und 11 und ist scheibenförmig mit einer konkaven Einwölbung 9 auf der Unterseite. Die Dicke der Scheibe ist abhängig von der Dicke der Bleche und der gewünschten Nietverbindung.In 1c is the stamp 1 lifted and through the channel 6 is a compact in the punch channel 5 inserted. The compact 8th consists of the same material as the sheets 10 and 11 and is disc-shaped with a concave concavity 9 on the bottom. The thickness of the disc depends on the thickness of the sheets and the desired riveted joint.

1d zeigt den zweiten Arbeitsschritt, in dem der Stempel 1 den Preßkörper 8 verformt und damit die Nietverbindung durch Fließpressen vom Preßkörper 8 und den Blechen 10, 11 im Verformungsbereich hergestellt wird. 1d zeigt, daß vom Preßkörper 8 unter dem Druck des Stempels 1 der Formhohlraum 4 von den durchgedrückten Blechabschnitten vollständig ausgefüllt wird. Vorteilhafterweise ist am Boden des Formhohlraums 4 eine Ringnut 14 vorgesehen, die ebenfalls von dem Blechwerkstoff ausgefüllt wird. Die Einwölbung 9 am Boden des Preßkörpers 8 unterstützt diesen Vorgang sowie auch das Flachpressen und die radiale Expansion des Preßkörpers 8. 1d shows the second step in which the stamp 1 the compact 8th deformed and thus the riveted joint by extrusion from the compact 8th and the sheets 10 . 11 is produced in the deformation range. 1d shows that of the compact 8th under the pressure of the stamp 1 the mold cavity 4 is completely filled by the pressed sheet metal sections. Advantageously, at the bottom of the mold cavity 4 an annular groove 14 provided, which is also filled by the sheet material. The vaulting 9 at the bottom of the compact 8th supports this process as well as the flat pressing and the radial expansion of the compact 8th ,

1e zeigt die fertige Nietverbindung, bei der der Fließpreßvorgang beendet ist, wobei die Bleche im Verformungsbereich miteinander verriegelt sind, jedoch eine weitgehend gleichmäßige Wandstärke aufweisen, so daß die Nietverbindung fluiddicht und hochfest ist. 1e shows the finished rivet connection, in which the extrusion is completed, wherein the sheets are locked together in the deformation region, but have a substantially uniform wall thickness, so that the riveted joint is fluid-tight and high strength.

Wie aus den 1d und 1e ersichtlich ist, kann die Dicke des Preßkörpers 8 so gewählt werden, daß er entweder die napfförmige Eintiefung aus füllt (1d) oder als Scheibe innerhalb der Eintiefung angeordnet ist (1e).Like from the 1d and 1e it can be seen, the thickness of the compact 8th be chosen so that it either fills the bowl-shaped depression ( 1d ) or as a disk within the recess ( 1e ).

In den 2a bis 2d ist ein Einbauwerkzeug in geänderter Ausführungsform im Schnitt dargestellt, mit dem es möglich ist, die Nietverbindung in einem einzigen Arbeitsschritt herzustellen. Der Stempel 1 ist im Stempelkanal 5 des Niederhalters 2 ver schiebbar. In einem Kanal 16 des Niederhalters 2 ist ein Blech 17 verschiebbar angeordnet. Der Ringspalt zwischen dem Stempel 1 und dem Stempelkanal 5 ist so gewählt, daß beim Niederfahren des Stempels 1 aus dem Blech 17 ein Preßkörper 18 (2c) ausgeschnitten wird. An der Unterseite des Niederhalters 2 ist im Bereich des Stempelkanals 5 eine Nase 19 angeformt.In the 2a to 2d an installation tool in a modified embodiment is shown in section, with which it is possible to produce the riveted joint in a single step. The Stem pel 1 is in the stamp channel 5 the hold-down 2 ver pushed. In a canal 16 the hold-down 2 is a tin 17 slidably arranged. The annular gap between the stamp 1 and the stamp channel 5 is chosen so that when lowering the stamp 1 from the tin 17 a compact 18 ( 2c ) is cut out. At the bottom of the hold-down 2 is in the area of the stamp channel 5 a nose 19 formed.

In 2b hat der Niederhalter 2 auf die Bleche 10 und 11 aufgesetzt und hält diese fest, so daß die Bleche fixiert sind und die Umformung symmetrisch vonstatten gehen kann. Die ringförmige Nase 19 drückt die Bleche beim Aufsetzen des Niederhalters 2 nach unten in Richtung auf den Formhohlraum 4, dessen Durchmesser so groß gewählt ist, daß in der bereits erläuterten Weise das Durchdrücken des Werkstoffs ohne Aufschneiden der Bleche und ohne nennenswerte Wandstärkenverringerung vonstatten gehen kann. Der Boden des Formhohlraums ist bei 20 konvex vorgewölbt, um den Fließpreßvorgang zu unterstützen.In 2 B has the hold down 2 on the sheets 10 and 11 attached and holds them firmly, so that the sheets are fixed and the deformation can take place symmetrically. The annular nose 19 Presses the sheets when placing the blank holder 2 down towards the mold cavity 4 , whose diameter is chosen so large that in the manner already described the pressing of the material without slicing the sheets and without significant reduction in wall thickness can take place. The bottom of the mold cavity is at 20 convexly arched to aid in the extrusion process.

2c zeigt, daß der Preßkörper 18 vom Stempel 1 mitgenommen wird und auf den Blechen 10, 11 aufsitzt. Anschließend erfolgt das Durchdrücken des Blechwerkstoffes in den Formhohlraum, das Ausfüllen des Formhohlraums und das Verpressen des Preßkörpers bis zur Verklammerung der Bleche im Verformungsbereich durch das radiale Aufweiten des Preßkörpers. 2c shows that the compact 18 from the stamp 1 is taken and on the sheets 10 . 11 seated. Subsequently, the pressing of the sheet material in the mold cavity, the filling of the mold cavity and the compression of the compact to the clamping of the sheets in the deformation region by the radial expansion of the compact takes place.

Vorzugsweise besteht das Blech 17 aus dem gleichen Werkstoff wie die Bleche 10 und 11.Preferably, the sheet is made 17 made of the same material as the sheets 10 and 11 ,

3a bis 3d zeigen im Schnitt ein abgeändertes Einbauwerkzeug zur zweistufigen Herstellung einer Nietverbindung. In 3a ist wiederum eine Matrize 3 mit einem Formhohlraum 4 dargestellt, der eine ringförmige Eintiefung 21 aufweist. Die Bleche 10 und 11 werden von einem Niederhalter 2 auf die Matrize 3 angepreßt. Im Niederhalter 2 ist ein Kanal 22 ausgebildet, in dem ein Schieber 23 seitlich verschiebbar angeordnet ist. Der Schieber 23 weist zwei Kanäle 24 und 25 auf. Im Kanal 24 ist ein Stempel 1 angeordnet, an dessen Boden eine Ausnehmung 26 vorgesehen ist, deren Durchmesser und Tiefe entsprechend dem Formhohlraum 4 insbesondere der Ringnut 21 gestaltet ist, um den Fließpreßvorgang durchzuführen. Der Stempel 1 ist von einer Feder 26 gehalten und wird vom Stößel 1' im Stempelkanal 5 des Niederhalters 2 mitgenommen. Im Kanal 25 des Schiebers 23 wird ein Preßkörper 28 von einem elastischen Vorsprung 29 gehalten. Der Preßkörper 28 wird von oben in den Kanal 25 eingesetzt. Der Preßkörper 28 weist einen unteren Ringbund 30 auf, der leicht schräg nach außen verläuft und einen konischen Querschnitt aufweist. 3a to 3d show in section a modified installation tool for two-stage production of a riveted joint. In 3a is again a matrix 3 with a mold cavity 4 illustrated, which is an annular recess 21 having. The sheets 10 and 11 be from a downholder 2 on the die 3 pressed. In the downholder 2 is a channel 22 formed in which a slider 23 is arranged laterally displaceable. The slider 23 has two channels 24 and 25 on. In the channel 24 is a stamp 1 arranged at the bottom of a recess 26 is provided, the diameter and depth corresponding to the mold cavity 4 in particular the annular groove 21 is designed to perform the extrusion. The Stamp 1 is from a spring 26 held and is from the pestle 1' in the stamp channel 5 the hold-down 2 taken. In the channel 25 of the slider 23 becomes a compact 28 from an elastic projection 29 held. The compact 28 gets into the channel from the top 25 used. The compact 28 has a lower collar 30 on, which extends slightly obliquely outwards and has a conical cross-section.

3b zeigt den ersten Arbeitshub, bei dem der Stößel 1' nach unten fährt und den Stempel 1 mitnimmt. Damit wird das Blechmaterial in den Formhohlraum 4 gedrückt und füllt diesen aus. Wie 3b zeigt, müssen der Querschnitt des Formhohlraums 4, der Boden des Stempels 1 mit der Ausnehmung 26 und die Dicke der Bleche 10 und 11 so aufeinander abgestimmt sind, daß die in 3b dargestellte Verformung stattfindet, ohne daß die Bleche eingeschnitten werden oder die Wandstärke der Bleche zu stark verringert wird. Auch hier wird eine Verformung der Bleche beim Durchdrücken nach Art eines Tiefziehvorgangs angestrebt. 3b shows the first stroke, where the plunger 1' moves down and the stamp 1 entraining. Thus, the sheet material in the mold cavity 4 pressed and filled this. As 3b shows, the cross section of the mold cavity 4 , the bottom of the stamp 1 with the recess 26 and the thickness of the sheets 10 and 11 are coordinated so that the in 3b shown deformation takes place without the sheets are cut or the wall thickness of the sheets is reduced too much. Here, too, a deformation of the sheets when pushing in the manner of a deep drawing operation is desired.

In 3c hat der Stößel 1' abgehoben und der Stempel 1 kehrt durch die Kraft der Feder 26 in den Kanal 24 zurück. Daraufhin wird der Schieber 23 nach rechts verschoben und der Preßkörper 28 über den Formhohlraum 21 über den Formhohlraum 4 der Matrize 3 gebracht.In 3c has the pestle 1' lifted and the stamp 1 returns by the force of the spring 26 in the channel 24 back. Then the slider is 23 shifted to the right and the compact 28 over the mold cavity 21 over the mold cavity 4 the matrix 3 brought.

Dies ist in 3d dargestellt. Hier ist auch die ringförmige Eintiefung 29 in den Blechen 10 und 11 ersichtlich, in die der Ringbund 30 des Preßkörpers 28 eintreten soll. Es wird betont, daß die mit dem ersten Arbeitsschritt hervorgerufene Umformung des Blechwerkstoffs dazu dient, die in 3d dargestellte Formgebung der Bleche zu erhalten, ohne daß das dem Stößel zugekehrte Blech 10 eingeschnitten wird und ohne daß bereits ein Fließpressen im Sinne einer Verklammerung der beiden Bleche miteinander erfolgt.This is in 3d shown. Here is also the annular recess 29 in the sheets 10 and 11 it can be seen in the ring collar 30 of the compact 28 should enter. It is emphasized that the deformation of the sheet metal material caused by the first working step serves to reduce the in 3d shown shaping of the sheets, without that the plunger facing sheet 10 is cut and without an extrusion already takes place in the sense of a clamping of the two sheets together.

Dies ist vielmehr dem zweiten Arbeitshub vorbehalten, bei dem der Stößel 1' mit seiner glatten Bodenseite nach unten fährt und den Preßkörper 28 in die Eintiefung des Blechwerkstückes preßt. Es ist in 3e dargestellt, daß infolge der Ausbildung des Ringbundes 30 und unter dem hohen Druck des Stößels 1' der Ringbund das obere Blech 10 durchschneidet und der Ringbund 30 radial auf gespreizt wird, so daß auch hier der Preßkörper 28 radial expandiert und durch den Fließpreßvorgang die Verklammerung im Verformungsbereich hergestellt wird.This is rather reserved for the second working stroke, in which the plunger 1' with its smooth bottom side moves down and the compact 28 pressed into the recess of the sheet metal workpiece. It is in 3e shown that due to the formation of the annular collar 30 and under the high pressure of the pestle 1' the ring collar the upper sheet metal 10 cuts through and the collar 30 is spread radially on, so that here too the compact 28 expanded radially and the extrusion is carried out in the deformation region by the extrusion process.

Im Gegensatz zu dem eingangs erwähnten RIV-SERT-Verfahren, bei dem das Durchdrücken des Blechwerkstoffes in den Formhohlraum, das Aufschneiden des dem Niet zugekehrten Bleches und das Fließpressen durch Aufspreizen erfolgt, wird erfindungsgemäß im ersten Arbeitsschritt der Formhohlraum ausgefüllt, ohne Einschnitt und ohne die Wandstärke der Bleche in nennenswertem Maße zu verändern, worauf dann im zweiten Arbeitsschritt der vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Bleche bestehende Preßkörper nach dem Durchschneiden des oberen Bleches die Verklammerung des Blechwerkstoffes durch Aufspreizen bewirkt.in the Contrary to the aforementioned RIV-SERT method, in which the press the sheet material in the mold cavity, the cutting of the Rivet facing sheet metal and extrusion by spreading takes place, is inventively in the first Step of the mold cavity filled, without incision and without the wall thickness the sheets to a considerable extent to change, what then in the second step, preferably from the same Material as the sheets existing compact after cutting of the upper sheet the clamping of the sheet material through Spreading causes.

Bei den erfindungsgemäß hergestellten Nietverbindungen beträgt die Wandstärke des dem Stempel zugekehrten Bleches im Verformungsbereich und insbesondere im Halsbereich bis zu 90% und mehr der Ausgangsblechstärke. Diese Materialstärke erhöht die Festigkeit der Nietverbindung gegenüber bekannten Verfahren.In the rivet produced according to the invention connections, the wall thickness of the stamp facing sheet in the deformation range and in particular in the neck area up to 90% and more of the starting sheet thickness. This material strength increases the strength of the riveted joint compared to known methods.

Claims

Method for producing a riveted joint between flat sheets ( 10 ; 11 ), in the material of the sheets ( 10 ; 11 ) by means of a stamp ( 1 ) and a disk-shaped compact ( 8th ) with a thickness in the manner of a deep-drawing operation without cutting open the sheets ( 10 . 11 ) in the mold cavity ( 4 ) of a die ( 3 ) for forming a recess in the sheets ( 10 . 11 ) is displaced, wherein the disc-shaped compact ( 8th ; 18 ) by the stamp ( 1 ) in the recess of the sheets ( 10 . 11 ), in this case deformed by flat pressing and radial expansion and pressed into the sheet material, whereby the sheets ( 10 . 11 ) through the disc-shaped compact ( 8th ; 18 ) to be deformed with the disk-shaped compact ( 8th ; 18 ) to make a positive connection.

Method according to claim 1, characterized in that that the compact from the same or a similar ductile material such as the workpieces to be joined becomes.

Method according to claim 1 or 2, characterized that repression the sheet material in the mold cavity without cutting the sheets and without significant change the sheet metal wall thickness he follows.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the workpieces while the forming and extrusion process are tightened.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized that a cup-shaped Recess is formed.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized that in a first step the displacement of the sheet material takes place, with withdrawn stamp the compact is supplied and pressed in a second step, the compacts in the recess and the press material flow-compressed becomes.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized that in a single step, the compact during the advancement of the punch is punched out of a sheet, the compact together with the workpieces to be joined in displaced the mold cavity, the compact Pressed in depression and the sheet material is flow-pressed becomes.

Tool for performing the method according to one of claims 1 to 7, with a die ( 3 ) for supporting the sheets to be joined ( 10 . 11 ), a hold-down ( 2 ) for pressing the sheets ( 10 . 11 ) on the die ( 3 ), and a stamp ( 1 ), which in a punch channel ( 5 ) of the hold-down ( 2 ) is axially displaceable to a disc-shaped compact ( 8th ; 18 ) with a thickness in the joint of the sheets ( 10 . 11 ), characterized in that the punch ( 1 ), the die ( 3 ) and the disc-shaped compact ( 8th . 18 ) are formed so that the stamp ( 1 ) with axial displacement in the punch channel ( 5 ) Material of the sheets ( 10 . 11 ) in the manner of a deep drawing operation without cutting the sheets into the mold cavity ( 4 ) of the die ( 3 ) for forming a recess in the sheets ( 10 . 11 ) displaces the disk-shaped compact ( 8th . 18 ) presses into the recess of the sheets, in this case the disk-shaped compact ( 8th ; 18 ) deformed by flat pressing and radial expansion, whereby the sheets ( 10 . 11 ) through the disc-shaped compact ( 8th . 18 ) to be deformed with the disk-shaped compact ( 8th . 18 ) to make a positive connection.

Tool according to claim 8, characterized in that in the bottom of the mold cavity ( 4 ) of the die ( 3 ) an annular groove ( 14 ) is provided.

Tool according to claim 8, characterized in that in the bottom of the mold cavity ( 4 ) of the die ( 3 ) a convex bulge ( 20 ) is provided.

Tool according to claim 8, characterized in that in the hold-down ( 2 ) a side channel ( 6 ) for feeding the compacts ( 8th ) is provided.

Tool according to claim 8, characterized in that between a plunger ( 1' ) and the sheets ( 10 . 11 ) a slider ( 23 ) with two adjacent channels ( 24 . 25 ) is arranged, in the first channel of the displaceable against spring force punch ( 1 ) arranged by the plunger ( 1' ) urges the sheet material into the mold cavity ( 4 ), and that in the second channel ( 23 ) of the compacts ( 28 ), which is pressed by the punch in the recess, whereby the sheet material is flow-pressed.

Tool according to claim 8, characterized in that in the hold-down ( 2 ) a seitli channel ( 16 ) is provided, in which a sheet ( 17 ) is slidably guided by the stamp ( 1 ) of the compacts ( 18 ) from the sheet ( 17 ) and the compact together with the sheets ( 10 . 11 ) in the mold cavity ( 4 ) of the die ( 3 ) is displaced and flow-pressed for producing the riveted joint.

Tool according to one of claims 8 to 13, characterized in that between the punch ( 1 ) and the mold cavity ( 4 ) An annular gap is provided, in which the sheet material is taken during the formation of the recess without significant change in the wall thickness.

Tool according to claim 13 or 14, characterized in that the hold-down ( 2 ) in the area of the stamp channel ( 5 ) an annular nose ( 19 ) for initially deforming the sheet materials.

Tool according to claim 8, characterized in that the disk-shaped compact ( 8th ) on the stamp ( 1 ) facing away from a concave curvature ( 9 ) having.