DE69216065T2

DE69216065T2 - Matrize zum Führen von Stanzmuttern

Info

Publication number: DE69216065T2
Application number: DE69216065T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kazino
Original assignee: Aoyama Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Aoyama Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1997-07-03
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: DE69216065D1; ATE146392T1; EP0553528B1; DK0553528T3; JPH05200461A; ES2094875T3; EP0553528A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Matrize zum Eintreiben einer Stanzmutter in eine Metallplatte für eine Verbindung durch ein Zusammenpressen.
Die Verwendung einer Stanzmutter ist eine Möglichkeit der Ausbildung eines Innengewindes in einem gepreßten Flächenmaterial aus Metall. Bei dem Pressen des Metalls wird eine Stanzmutter gegen eine Metaliplatte gepreßt, sodaß sein Stanzbereich die Metallplatte durchdringt, eine Bolzenöffnung bildet und gleichzeitig eine Befestigung der Mutter an der Metallplatte durch ein Zusammenpressen bewirkt. Für eine Verbindung der Stanzmutter mit der Metallplatte durch ein Zusammenpressen, wie gezeigt in Fig. 4, wird zuerst eine Matrize zum Eintreiben einer Stanzmutter gesetzt. Ein ringförmiger Kalibrierbereich 2 mit einer Innenfläche im Anschluß an eine mittlere Öffnung 3 ist an der Oberseite eines Matrizenkörpers 1 der Matrize vorgesehen. Eine Metallplatte 10 wird dann auf dem ringförmigen Kalibrierbereich 2 an der Oberseite dieser Matrize angeordnet, und eine Stanzmutter 20 wird dann in die gerade Mittelöffnung 3 von der Oberseite der Metallplatte 10 her durch einen Stempel 30 eingetrieben, um die Metallplatte 10 durch ein Abscheren zwischen der Außenfläche der Stanzmutter 20 (Stanzbereich 22 der Mutter) und dem ringförmigen Kalibrierbereich 2 an der Oberseite der Matrize zu durchdringen. Gleichzeitig wird die Stanzmutter 20 an der Metallplatte 10 durch ein Zusammenpressen befestigt.
Die Mittelöffnung 3 der herkömmlichen Matrize zum Eintreiben einer Stanzmutter dieser Art hat eine geradlinige Oberfläche, sodaß der Stanzabfall 11 lediglich durch Reibungskraft gehalten wird. Wenn die Metallplatte von dem Matrizenkörper durch eine Hebelast angehoben wird, dann wird der Stanzabfall zusammen mit der Metallplatte angehoben und wird auf die Oberseite des Matrizenkörpers gebracht, was dazu führen kann, daß er für eine fortgesetzte Eintreibarbeit im Wege ist oder die Matrize beschädigen kann. Diese Art von Schwierigkeiten wird oft bei dem Zusammenpressen von dünnen Metallplatten einer Dicke von 3 mm oder weniger beobachtet.
Eine solche Anordnung ist bspw. aus dem USA Patent No. 3 253 631 bekannt. Bei diesem Dokument wird, wie es am besten unter Bezugnahme auf dessen Figuren 3 und 4 zu ersehen ist, eine ebene Oberfläche in der mittleren Öffnung der Stanzmatrize vorgesehen. Als ein Ergebnis wird der Stanzabfall lediglich durch eine Reibungskraft gegen die Innenfläche der Stanzmatrize gehalten. Die Tiefe des Eindringens der Stanzmutter in die Stanzmatrize ist nicht sehr groß.
Bei einem gewöhnlichen Stempel-Matrizen-Satz besteht ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Stempel und der Matrizenöffnung, und es ist möglich, ein großes Maß der Überlappung des Stempels und der Matrizenöffnung während eines Stanzvorganges der Metallplatte vorzusehen. Der Abfall wird daher nach unten in den Freigabebereich der Matrizenöf =fnung gestoßen (also den Öffnungsbereich mit einem vergrößerten Durchmesser, wo der Abfall frei nach unten fallen kann) sodaß der Abfall leicht nach unten fällt. In dem Fall einer Stanzmutter wird eine solche Situation jedoch nicht erwartet sowohl als Folge der strukturellen als auch der herstellungsmaßigen Beschränkungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Matrize zum Eintreiben einer Stanzmutter bereitzustellen, welche nicht teuer ist und nicht die vorerwähnten Nachteile aufweist sowie Stanzabfälle in einer Mittelöffnung vorubergehend sicher hält, sodaß die Abfälle nicht zusammen mit einer Metallplatte angehoben werden, wenn die Metallplatte von einem Matrizenkörper angehoben wird, um dadurch ein Hindernis für eine fortgesetzte Eintreibarbeit zu beseitigen und zu verhindern, daß der Matrizenkörper durch das Anheben der Abfälle beschädigt wird, sodaß so die Dauerhaftigkeit der Matrize verbessert wird.
Um diese Aufgabe zu lösen, besteht eine Matrize gemäß der vorliegenden Erfindung zum Durchtreiben einer Stanzmutter durch einen Plattenkörper während des Stanzens des Plattenkörpers aus
einem Matrizenkörper mit einer mittigen Öffnung, die durch den Matrizenkörper hindurchgeht;
einem ringförmigen Kalibrierbereich, der an der oberen Fläche des Matrizenkörpers vorgesehen ist und von dieser oberen Fläche nach oben verläuft, wobei der Kalibrierbereich besteht aus:
einer Innenfläche im wesentlichen im Anschluß an eine Wandfläche der mittigen Öffnung,
einer kegelförmigen Außenfläche und
einer im wesentlichen flachen oberen Fläche, die sich mit der Innenfläche des ringförmigen Kalibrierbereichs trifft, wobei
die Innenfläche des ringförmigen Kalibrierbereichs für die Aufnahme eines Stanzbereichs der Stanzmutter während des Stanzens des Plattenkörpers angeordnet ist und der Stanzbereich der Stanzmutter einen Außendurchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Kalibrierbereichs;
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens zwei voneinander beabstandete ringförmige Vorsprünge an einem oberen Bereich der Wandfläche der mittigen Öffnung vorgesehen sind, wobei benachbarte ringförmige Vorsprünge zwischen sich einen Zwischenraum für ein vorübergehendes Halten des Stanzabfalls von dem Plattenkörper aufweisen, der in die mittlere Öffnung und in den Zwischenraum zwischen den ringförmigen Vorsprüngen eingedrückt wird, wenn die Stanzmutter durch den Plattenkörper durchgetrieben wird, um den Plattenkörper zu stanzen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht und zeigt diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Gebrauch;
Fig. 3 ist eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht zur Darstellung des Stanzabfalls, der durch einen ringförmigen Vorsprung gehalten wird; und
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung des Vorgehens für ein Eintreiben einer Stanzmutter in eine Metallplatte, um die Metallplatte für ein Zusammenpressen damit zu durchstoßen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein ringförmiger Kalibrierbereich 2 für ein Durchdringen einer Metallplatte, deren Innenfläche im Anschluß an eine mittige Öffnung 3 vorliegt, an der Oberseite eines zylindrischen Matrizenkörpers 1 vorstehend vorgesehen. Diese Struktur ist nicht besonders verschieden von derjenigen der herkömmlichen Matrizenbaugruppe zum Eintreiben einer Stanzmutter dieser Art. Es wird bevorzugt, daß der ringförmige Kalibrierbereich 2 mit einer kegelförmigen Außenfläche versehen ist, um für ein wiederholtes Eintreiben eine genügende Ausdauer zu haben. Es wird besonders bevorzugt, daß der Kegelwinkel zwischen 20º und 30º beträgt.
Eine Bezugsziffer "4" bezeichnet einen ringförmigen Vorsprung, der an dem oberen Bereich der mittigen Öffnung 3 nahe dem ringförmigen Kalibrierbereich 2 vorgesehen ist. Wie gezeigt in Fig. 2 ist der ringförmige Vorsprung 4 mit seiner Oberseite etwas unterhalb der unteren Fläche der Stanzmutter angeordnet, welche zum Zeitpunkt des Stanzens in dem oberen Bereich der mittigen Öffnung eintritt. Diese Oberseite des ringförmigen Vorsprungs 4 ist zu einer Führungsfläche 4a ausgebildet, die nach innen geneigt ist, sodaß der Umfang der Stanzabfälle 11 leicht in die Fläche 4a eingeschnitten werden kann, und ist so geformt, daß sich bei dieser Ausführungsform ein dreieckiger oder trapezförmiger Querschnitt ergibt.
Es ist bevorzugt, daß der durch die Führungsfläche 4a und die Wand der mittigen Öffnung 3 definierte Winkel zwischen 120º und 140º beträgt; bei dieser Ausführungsform ist er 135º. Die Höhe des ringförmigen Vorsprungs 4 kann in Übereinstimmung mit der Dicke der Metallplatte usw. ausgewählt werden. Bei diesem Beispiel beträgt die Höhe des ringförmigen Vorsprunges 4 0.04 mm bei einer Dicke von 0.5 mm der Platte.
Eine Vielzahl von ringförmigen Vorsprüngen 4 ist mit einem vorgegebenen Zwischenraum 5 vorgesehen, sodaß die zwischen dem Umfang des unteren Endes der Stanzmutter und dem ringförmigen Kalibrierbereich 2 herausgestanzten Stanzabfälle 11 in den Zwischenraum 5 gedrückt werden, um dort sicher und vorübergehend gehalten zu werden. Es muß nicht besonders betont werden, daß die Anlage der ringförmigen Vorsprünge 4 und die Größe des Zwischenraums 5 willkürlich bestimmt sind durch die Dicke der im Gebrauch befindlichen Metallplatte.
Als Material für die Matrize wurde Kaltarbeitsstahl (JIS SKD 11) verwendet. Die Oberfläche des Kaltarbeitsstahls wurde mit einer thermischen Behandlung gehärtet, um eine HRC Härte von etwa 60 zu erhalten. Für das Matrizenmaterial kann auch ein Schnellstahl oder ein Sinterhartmetall verwendet werden.
Bei der vorbeschriebenen Struktur ist der ringförmige Kalibrierbereich 2, der mit seiner Innenfläche im Anschluß an die mittige Öffnung 3 des Matrizenkörpers 1 vorgesehen ist, an der Oberseite des Matrizenkörpers 1 für ein Eintreiben in eine Platte vorstehend angeordnet, wie es oben erwähnt wurde. Wie bei der herkömmlichen Matrizenanordnung für ein Eintreiben einer Stanzmutter dieser Art wird daher, wenn die Metallplatte 10 auf den ringförmigen Kalibrierbereich 2 an der Oberseite des Matrizenkörpers 1 aufgelegt wird und die Stanzmutter 20 gegen die Metallplatte 10 durch den Stempel 30 gepreßt wird, wie gezeigt in Fig. 2, die Stanzmutter 20 gegen die Metallplatte 10 zwischen dem Umfang des unteren Endes der Stanzmutter 20 und dem ringförmigen Kalibrierbereich 2 an der Oberseite des Matrizenkörpers 1 zusammengepreßt, während der Stanzabfall 11 ausgestanzt wird.- Der zu diesem Zeitpunkt von der Metallplatte 10 ausgestanzte Stanzabfall 11 wird von dem oberen Ende der mittigen Öffnung 3, die an der Innenseite des ringförmigen Kalibrierbereichs 2 angeordnet ist, nach unten fallen gelassen.
Da der ringförmige Vorsprung 4 jedoch an der Innenfläche des oberen Bereichs der mittigen Öffnung 3 für einen Empfang des Stanzabfalls 11 von der oberen Führungsfläche 4a vorgesehen ist, drückt die durch den Stempel 3 gedrückte Stanzmutter 20 den Umfang des Stanzabfalls 11, der von dem oberen Ende der mittigen Öffnung 3 herabgefallen ist, in einen Eingriff mit dem ringförmigen Vorsprung 4 direkt unterhalb der unteren Fläche der Stanzmutter 20, sodaß der Stanzabfall 11 durch diesen ringförmigen Vorsprung 4 sicher und vorübergehend gehalten werden kann. Wenn danach der Stempel 30 nach oben bewegt ist, wird die Metallplatte 10 von dem Matrizenkörper 1 für die nächste Treibarbeit angehoben. Zu dem Zeitpunkt, wenn die Metallplatte 10 von dem Matrizenkörper 1 angehoben wird, befindet sich der Stanzabfall 11 immer im Eingriff mit dem ringförmigen Vorsprung 4 und wird dadurch gehalten, sodaß er nicht zusammen mit der Metallplatte 10 angehoben wird. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß eine fortgesetzte Treibarbeit durch das Anheben des Stanzabfalls 11 gestört wird oder daß die Metallplatte 10 oder der Matrizenkörper 1 als Folge eines zufälligen Verbleibs des Stanzabfalls 11 an der Oberseite des Matrizenkörpers 1 beschädigt wird.
Wenn eine Stufe eines Eintreibens einer Stanzmutter 20 in die Metallplatte 10 beendet ist und wenn die nächste Treibarbeit in derselben Art und Weise wie vorbeschrieben durchgeführt wird, wobei der zuvor ausgestanzte Stanzabfall 11 durch den ringförmigen Vorsprung 4 gehalten wird, dann wird der neue Stanzabfall, der durch die zweite Treibarbeit ausgestanzt wird, den Stanzabfall 11 nach unten drücken, der zuvor ausgestanzt wurde und durch den ringförmigen Vorsprung 4 gehalten wird, sodaß er nach unten fällt und dadurch eine Stufe der Entfernung des vorübergehend gehaltenen Stanzabfalis 11 eliminiert wird. Obwohl die Formgebung des Matrizenkörpers 1 bei diesem Beispiel zylindrisch ist, weil eine zylindrische Stanzmutter 20 bei der dargestellten Ausführungsform verwendet wird, ist die Formgebung des Matrizenkörpers 1 nicht auf diese besondere Form beschränkt. Bei Verwendung einer Stanzmutter mit einer rechteckigen Zylinderform kann der Matrizenkörper bspw. eine rechteckige Zylinderform haben.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß mit einem einfachen Vorsehen einer passenden Anzahl von ringförmigen Vorsprüngen an dem oberen Bereich der mittigen Öffnung des Matrizenkörpers der Stanzabfall, der durch eine Stanzmutter und einen ringförmigen Kalibrierbereich ausgestanzt wird und in den oberen Bereich der mittigen Öffnung fallengelassen wird, in der mittigen Öffnung sicher und vorübergehend gehalten werden kann. Es ist daher möglich, sicher zu verhindern, daß der Stanzabfall nach oben angehoben wird, wenn die Metallplatte später angehoben wird. Diese Wirkung einer Verhinderung herrscht besonders dann vor, wenn die Dicke der Metailpiatte weniger als 1 mm beträgt. Es ist ersichtlich, daß diese Matrizenanordnung die Nachteile der herkömmlichen Matrizenanordnung dieser Art mit dem Eintreiben einer Mutter vollständig vermeidet, wie bspw. eine Störung einer fortgesetzten Treibarbeit als Folge des Anhebens des Stanzabfalls oder einer Beschädigung des Matrizenkörpers durch den angehobenen Stanzabfall. Die Dauerhaftigkeit der Matrize wird bedeutsam verbessert, sodaß zusammen mit einem Vorteil einer Herstellung mit niedrigen Kosten als Folge einer einfacheren Struktur ein großer Beitrag für die Industrie erhalten wird.

Claims

1. Matrize zum Durchtreiben einer Stanzmutter (20) durch einen Plattenkörper (10) während eines Stanzens des Plattenkörpers, bestehend aus:

einem Matrizenkörper (1) mit einer mittigen Öffnung (3) die durch den Matrizenkörper hindurchgeht;

einem ringförmigen Kalibrierbereich (2) , der an der oberen Fläche des Matrizenkörpers (1) vorgesehen ist und von dieser oberen Fläche nach oben verläuft, wobei der Kalibrierbereich besteht aus:

einer Innenfläche im wesentlichen im Anschluß an eine Wandfläche der mittigen Öffnung (3),

einer kegelförmigen Außenfläche und

einer im wesentlichen flachen oberen Fläche, die sich mit der Innenfläche des ringförmigen Kalibrierbereichs (2) trifft, wobei

die Innenfläche des ringförmigen Kalibrierbereichs (2) für die Aufnahme eines Stanzbereichs der Stanzmutter während des Stanzens des Plattenkörpers angeordnet ist und der Stanzbereich der Stanzmutter (20) einen Außendurchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des ringförmigen Kalibrierbereichs (2)

dadurch gekennzeichnet, daß

wenigstens zwei voneinander beabstandete ringförmige Vorsprünge (4) an einem oberen Bereich der Wandfläche der mittigen Öffnung (3) vorgesehen sind, wobei benachbarte ringförmige Vorsprünge zwischen sich einen Zwischenraum (5) fur ein vorübergehendes Halten des Stanzabfalls von dem Plattenkörper aufweisen, der in die mittlere Öffnung (3) und in den Zwischenraum (5) zwischen den ringförmigen Vorsprüngen (4) eingedrückt wird, wenn die Stanzmutter durch den Plattenkörper durchgetrieben wird, um den Plattenkörper zu stanzen.

2. Matrize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Vorsprünge (4) jeweils eine geneigte obere Fläche aufweisen, die eine geneigte Führungsfläche (4a) für den Stanzabfall bildet.

3. Matrize nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte obere Fläche der ringförmigen Vorsprünge (4) abwärts und weg von der oberen Fläche der Matrize geneigt ist.

4. Matrize nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten oberen Flächen der vorsprünge (4) abwärts geneigt sind, um einen Winkel zwischen der geneigten oberen Fläche und der Innenfläche der mittigen Öffnung (3) zu definieren, der zwischen 120º und 140º liegt.

5. Matrize nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel im wesentlichen 135º beträgt.

6. Matrize nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Vorsprünge (4) eine solche Höhe haben, daß sie von der Innenfläche der mittigen Öffnung (3) im wesentlichen 0.04 mm vorstehen.