EP0334070A2 - Zur Verwendung mit einer Presse bestimmter Werkzeugsatz zum Verbinden mehrerer flächig aufeinanderliegender Bleche mittels lokalem Fliessverpressen - Google Patents

Abstract

Ein Stempel wirkt mi einer Formbaugruppe, bestehend aus einem Amboss und einer über diesen hinausstehenden Matrize zusammen, um Bleche mittels Durchsetzfügen ohne Einschneiden zu verbinden. Zwischen Amboss und Matrize ist ein tiefer Spalt vorgesehen, der von dem deformierten Blechmaterial nicht vollständig gefüllt werden kann und Platz für Öl, Antrieb und derglei­chen bietet.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Werkzeugsatz der im Oberbegriff des Pa­tentanspruchs 1 genannten Gattung. Ein solcher Werkzeugsatz und die mit ihm herstellbare Fügeverbindung sind in der US-PS 3,771,216 offenbart.
• Solche Fügeverbindungen haben den Vorteil, daß sie fluiddicht sind, äs­thetisch befriedigen und eine relativ gute Festigkeit aufweisen.
• Bei dem bekannten Werkzeugsatz soll der gesamte, von Amboß, Matrize, Stempel und amboßseitigem Blech begrenzte Hohlraum von dem durchgesetz­ten Blechmaterial gefüllt werden. Oft jedoch sind die zu fügenden Bleche ölig oder mit anderen inkompressiblen Anhaftungen versehen mit dem Er­gebnis, daß -- wenn die Presse auf einen vorgegebenen Druck eingestellt ist -- die Fügeverbindung unzureichend ist. Ein weiterer Nachteil ergibt sich wegen der unvermeidlichen Toleranzen der Blechdicken insbesondere dann, wenn die Presse auf einen vorgegebenen Hub eingestellt ist: Bei Untermaß ist die Fügeverbindung unzureichend, und bei Übermaß wird die Matrize erheblichen Sprengkräften unterworfen, so daß man sie sehr mas­siv und demgemäß platzaufwendig bauen muß.
• Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgleichen Werkzeugsatz dahin­gehend zu verbessern, daß auch ölige oder sonst verschmutzte Bleche, auch solche mit erheblichen Toleranzen, sicher gefügt werden können und zugleich der Werkzeugsatz relativ klein gehalten werden kann.
• Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung ergibt sich in überraschend ein­facher Weise durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1: Öl, Fett oder anderer Schmutz kann sich in dem relativ tiefen Spalt sammeln, der aber auch genügend Platz für die Verdrängung von Material auch bei Blechen mit vom Nominalwert nach oben abweichenden Dicken bie­tet, so daß der Pressenhub auf die Minimalblechdicken eingestellt werden darf.
• Es ist bevorzugt, am Grund des Spalts einen Ablauf für Öl oder andere Flüssigkeit vorzusehen, um ein Zusetzen des Spalts zu verhindern.
• Ein weiterer Nachteil des bekannten Werkzeugsatzes besteht darin, daß die Fügeverbindung sich relativ schlecht aus der Formbaugruppe löst. In Weiterbildung der Erfindung ist daher die Ausführung gemäß Patentan­spruch 3 bevorzugt; bei ähnlichen Werkzeugsätzen, die allerdings andere Typen von Fügungen ergeben, sind solche auffederbaren Matrizenteile be­reits vorgesehen gewesen: Vgl. US-PS 4,459,735. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung werden dort die Matrizen allerdings bereits beim Fügen aufgespreizt, nicht erst beim Lösen der fertigen Fügeverbindung aus der Formbaugruppe.
• Bei dieser bevorzugten Bauweise der Formbaugruppe ist es vorteilhaft, wenn man sie aus einem Sockel, in den der Amboß eingefügt ist und der Abstützflächen für die Matrizenteile aufweist, aufbaut, denn dann kann man diese Bauteile jeweils aus Material fertigen, das für die auftre­tende Beanspruchung am besten geeignet ist.
• Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den bei­gefügten Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend im einzelnen er­läutert.
• Fig. 1 zeigt in teilgeschnittener Explosionsdarstellung perspekti­visch Teile der Formbaugruppe,
• Fig. 2 ist ein Gesamtschnitt der Formbaugruppe, und
• Fig. 3 zeigt im Ausschnitt eine alternative Ausführungsform der Matrizenteile.
• Die Formbaugruppe umfaßt einen Sockel 10 mit rechteckigem Grundriß und einer Oberseite mit V-förmigem Profil 12. Der Sockel weist mittig eine Bohrung 14 auf, in die ein Amboß 16 mit einem Fußabschnitt 18 eingefügt ist; im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Amboß abgestuft zy­lindrisch, doch ist dies nicht zwingend: Andere Grundrißformen des Amboß (und entsprechend der Matrizenteile) sind möglich. Auf dem Sockel 10 sind zwei Matrizenteile 20 mit keilförmigen, zu jeweils einer der beiden V-Flächen des Sockels komplementären Unterseiten abgestützt; die Matri­zenteile weisen ferner je eine halbzylindrische, zum Fußabschnitt 18 des Amboß′ komplementäre Ausnehmung auf, so daß die Matrizenteile auf dem Sockel auch sicher positioniert sind. Diese Ausnehmungen begrenzen, zu­sammen mit dem Arbeitsabschnitt 22 des Amboß′, einen Ringspalt 24. Mit der Formbaugruppe wirkt ein in Fig. 2 angedeuteter Stempel zusammen, der mittels einer Presse in Richtung des Pfeiles 28 bewegbar ist.
• Werden zwei oder mehr flächig übereinanderliegend zwischen Stem­pel 26 und Formbaugruppe gelegt und die Presse betätigt, erfolgt ein Durchsetzen der beiden Bleche, ohne daß diese eingeschnitten werden, in den von den Matrizenteilen, dem Amboß und dem amboßseitigen Blech be­grenzten Hohlraum, wobei schließlich das amboßseitige Blech bis in den Spalt 24 hinein deformiert wird; die Matrizenteile werden dabei von den aufliegenden Blechen gegen die Oberseite des Sockels gedrückt, und der V-Winkel ist so bemessen, daß die Matrizenteile nicht seitlich auswei­chen. Wird jedoch der Stempel zurückgezogen, so bleibt der Fügepunkt an ihm hängen, weil die Matrizenteile vom Sockel abgehoben werden und seitlich ausweichen können, so daß sie sich von Fügepunkt lösen. Blatt­federn 30 sind etwa in Höhe der Linie 32 mit dem Sockel 10 verbunden und greifen mit abgewinkelten Ende 34 mit Spiel in entsprechende Ausneh­mungen 36 der Matriznteile; diese Federn stellen die Matrizenteile wie­der in ihre Ausgangsstellung zurück. Auch hier ist anzumerken, daß diese Blattfedern durch beispielsweise Gummifedern ersetzt werden könn­ten.
• In Fig. 2 ist noch gestrichelt ein in den Fußabschnitt des Amboß einge­arbeiteter Ölablauf 40 angedeutet, der in eine Auslaßrinne 42 des Sok­kels mündet.
• Fig. 3 läßt erkennen, daß die Matrizenteile mit einer sich in Richtung ihrer Auslenkbewegung erstreckenden Hinterschneidung versehen sein kön­nen, in die hinein Blechmaterial deformiert werden kann, um die Festig­keit der Fügeverbindung noch zu erhöhen.

Claims (9)

1. Zur Verwendung mit einer Presse bestimmter Werkzeugsatz zum Ver­binden mehrer flächig übereinanderliegender Bleche mittels lokalem Fließverpressen, umfassend
- einen Stempel mit einer zu den Blechebenen im wesentlichen par­allelen Arbeitsfläche,
- eine Formbaugruppe, bestehend aus einem Amboß mit einer der Stempelarbeitsfläche gegenüber anzuordnenden Arbeitsfläche und einer den Amboß umschließenden, über dessen Arbeitsfläche hinausstehenden Matrize, wobei die Querabmessungen der Arbeitsflächen und der Matrizenöffnung derart auf die Dicke der zu verbindenden Bleche abgestimmt sind, daß beim Durchsetzen von Blechmaterial mittels des Stempels durch die Ma­trizenöffnung die Bleche schnittfrei nietkopfartig deformiert werden, und wobei im Bereich der Formbaugruppe zwischen der Arbeitsfläche des Amboß′ und der Matrize ein gegenüber der Amboßarbeitsfläche zurückge­setzter Freiraum ausgebildet ist, in den das Material des amboßseitigen Blechs hinein verformbar ist, während das Material des stempelseitigen Blechs im wesentlichen quer dazu gebreitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum als Spalt zwischen Amboß und Matrize mit einer Tiefe ausgebildet ist, daß er von dem deformierten Blechmaterial nicht voll­ständig gefüllt wird.

2. Werkzeugsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt einen Flüssigkeitsablauf aufweist.

3. Werkzeugsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus mehreren, für das Entnehmen der Fügeverbindung auf­spreizbaren Matrizenteilen besteht.

4. Werkzeugsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formbaugruppe einen Sockel umfaßt, in den der Amboß ist und an dem die Matrizenteile abgestützt sind.

5. Werkzeugsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sok­kel einerseits, die Matrizenteile andererseits komplementäre Abstütz­keilflächen aufweisen.

6. Werkzeugsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Amboß über die Sockelkeilflächen hinausragt und die Matrizenteile auch am Am­boß abgestützt sind.

7. Werkzeugsatz nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß jedem Matrizenteil eine Rückstellfeder zugeordnet ist.

8. Werkzeugsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ma­trizenteile im Bereich der Blechdeformation in Aufspreizrichtung hin­terschnitten sind.

9. Werkzeugsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 8, da­durch gekennzeichnet, daß der Sockel, der Amboß und die Matrizen­teile aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

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