EP1013945A1 - Stanz-Prägeniet - Google Patents

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EP1013945A1
EP1013945A1 EP99120398A EP99120398A EP1013945A1 EP 1013945 A1 EP1013945 A1 EP 1013945A1 EP 99120398 A EP99120398 A EP 99120398A EP 99120398 A EP99120398 A EP 99120398A EP 1013945 A1 EP1013945 A1 EP 1013945A1
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rivet
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shank
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines

Definitions

  • the innovation relates to a punch-embossed rivet according to the preamble of claim 1.
  • Stamped-embossed rivets are used to connect two flat workpieces.
  • the punch rivet is here with the formation of two punch holes with its shaft through the workpieces pressed.
  • the lower workpiece seen in the punching direction consists of a plastic deformable material, usually a sheet.
  • the near the end of the shaft Shank a shaft groove.
  • the lower workpiece is shaped by a tool with an annular groove, whereby material of the lower workpiece is pressed into the shaft groove.
  • the shank groove has a trapezoidal shape in cross section. If workpieces made of a hard material are processed, there is a risk of that the shaft breaks in the area of the shaft groove.
  • the upper workpiece consists of one soft material, such as a soft sheet or plastic, then material is sheared from the upper workpiece by the upper edge of the shank groove and pressed into the shaft groove. As a result, the material intake volume for the Lower workpiece material reduced, resulting in poor rivet connection is effected. If the upper workpiece is made of plastic, it can be used as a whole Fill the shaft groove with plastic so that the rivet connection does not is useful.
  • the punch rivets are manufactured as turned parts.
  • the first factor is that the shaft groove overall and should only be filled with material from the lower workpiece.
  • the second factor is the angle at which the section facing the shaft end of the Shaft groove runs. An ideal approach would be to approximate an angle of 90 ° however, the risk of breakage mentioned above is significantly increased.
  • the task is to design the rivet so that the strength of the rivet connection is increased without the disadvantages mentioned above occurring.
  • the punched embossed rivet is designated 1 in its entirety.
  • the one made with it Rivet connection connects an upper sheet metal part 2 with a lower sheet metal part 3.
  • the rivet 1 has a truncated cone-shaped rivet head 4 and an adjoining one Shank 5 on
  • the shaft 5 is provided with a shaft groove 6, which is downward a cylindrical section 7 of the shaft 5 connects.
  • the rivet is passed through from top to bottom Sheet metal parts 2, 3 pressed, which in the sheet metal parts 2, 3 aligned with each other Punch holes are created.
  • This shaft groove 6 is concave, but has a circular shape deviating shape, which approximately corresponds to a drop shape.
  • the section 10 of the annular groove 6 facing the rivet head 4 runs relatively below one flat angle ⁇ to the axis 11 of the rivet 1.
  • Section 12 of the annular groove 6 extends at an angle ⁇ to the axis 11, which is larger than 90 °.
  • the inclination of the section 10 thus corresponds to the angle ⁇ , while the Inclination of section 12 corresponds to the angle 180 ° - ⁇ .
  • This supplementary angle is in any case larger than the angle ⁇ .
  • the annular groove has a rounding 13 between the two sections 10, 12.
  • the Transition between section 10 and shaft 5 can also be rounded, during the transition from section 12 of annular groove 6 to section 7 of shaft 5 can be sharp-edged.
  • the relatively steep course of section 12 of the groove 6 is for the strength of the riveted joint has a significant influence.
  • the angle ⁇ is larger than 90 ° and the more it approaches this value, the higher the resulting one Strength of the riveted joint.
  • the limit of the angle ⁇ is primarily determined by the hardness of the material of the sheet 3. It should be chosen so that no breakage of the rivet shaft occurs in the area of the groove 6.

Abstract

Ein Stanz-Prägeniet weist einen kegelstumpfförmigen Nietkopf (4) und einen daran sich anschließenden Schaft (5) mit einer Schaftnut (6) auf. Zur Herstellung einer Nietverbindung zwischen zwei Blechen (2, 3) werden die Bleche (2, 3) vom Schaft (5) durchstanzt. Anschließend wird um das Schaftende herum eine Nut (8) geprägt, wodurch Material des unteren Blechs (3) in die Nut (6) gedrückt wird. Um die Festigkeit der Nietverbindung zu erhöhen, ist die Schaftnut (6) konkav ausgebildet, wobei der dem Nietkopf (4) zugewandte Abschnitt (10) der Nut unter einem Winkel α zur Schaftachse (11) verläuft, der flacher ist als der Winkel β, mit dem der dem Schaftende (9) zugewandte Abschnitt (12) zur Schaftachse (11) verläuft. <IMAGE>

Description

Die Neuerung betrifft einen Stanz-Prägeniet nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Stanz-Prägeniete dienen der Verbindung zweier flacher Werkstücke. Der Stanzniet wird hierbei unter Bildung zweier Stanzlöcher mit seinem Schaft durch die Werkstücke gedrückt. Das in Stanzrichtung gesehen untere Werkstück besteht aus einem plastisch verformbaren Material, üblicherweise einem Blech. Nahe dem Schaftende weist der Schaft eine Schaftnut auf. Nach dem Stanzvorgang wird um das Schaftende herum in das untere Werkstück durch ein Werkzeug eine Ringnut geprägt, wodurch Material des unteren Werkstücks in die Schaftnut gedrückt wird.
Bei einem bekannten Niet weist die Schaftnut im Querschnitt eine Trapezform auf. Werden Werkstücke aus einem harten Werkstoff verarbeitet, dann besteht die Gefahr, daß der Schaft im Bereich der Schaftnut bricht. Besteht das obere Werkstück aus einem weichen Material, wie beispielsweise aus einem weichen Blech oder Kunststoff, dann wird von der oberen Kante der Schaftnut Material vom oberen Werkstück abgeschert und in die Schaftnut gedrückt. Hierdurch wird das Materialaufnahmevolumen für das Material des unteren Werkstücks reduziert, wodurch eine schlechte Nietverbindung bewirkt wird. Besteht das obere Werkstück aus Kunststoff, kann es zum gesamten Ausfüllen der Schaftnut mit Kunststoff kommen, so daß die Nietverbindung nicht brauchbar ist. Die Stanzniete werden als Drehteil hergestellt.
Für die Festigkeit der Nietverbindung sind unter anderem zwei Faktoren von Bedeutung. Der erste Faktor besteht darin, daß die Schaftnut insgesamt und ausschließlich mit Material des unteren Werkstücks ausgefüllt werden soll. Der zweite Faktor ist der Winkel, unter welchem der dem Schaftende zugewandte Abschnitt der Schaftnut verläuft. Ideal wäre hier eine Annäherung an einen Winkel von 90°, wodurch jedoch die oben erwähnte Bruchgefahr erheblich erhöht wird.
Es besteht die Aufgabe, den Niet so auszubilden, daß die Festigkeit der Nietverbindung erhöht wird, ohne daß dabei die oben erwähnten Nachteile auftreten.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche einen Schnitt durch die linke Hälfte einer Nietverbindung darstellt.
Der Stanz-Prägeniet ist in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Die mit ihm hergestellte Nietverbindung verbindet ein oberes Blechteil 2 mit einem unteren Blechteil 3. Der Niet 1 weist einen kegelstumpfförmigen Nietkopf 4 und einen sich daran anschließenden Schaft 5 auf Der Schaft 5 ist mit einer Schaftnut 6 versehen, an welche sich nach unten ein zylindrischer Abschnitt 7 des Schafts 5 anschließt.
Zum Herstellen der Nietverbindung wird der Niet von oben nach unten durch die Blechteile 2, 3 gedrückt, womit in den Blechteilen 2, 3 miteinander fluchtende Stanzlöcher entstehen. Nach Beendigung des Stanzvorgangs wird mittels eines ringförmigen Werkzeugs um den Abschnitt 7 herum eine Nut 8 geprägt, wodurch bewirkt wird, daß Material des unteren Blechs 3 unter plastischer Deformation in die Schaftnut 6 gedrückt wird und diese ausfüllt.
Diese Schaftnut 6 ist konkav ausgebildet, weist jedoch eine von der Kreisform abweichende Form auf, welche näherungsweise einer Tropfenform entspricht. Dabei verläuft der dem Nietkopf 4 zugewandte Abschnitt 10 der Ringnut 6 unter einem relativ flachen Winkel α zur Achse 11 des Niets 1. Der untere, dem Nietende 9 zugewandte Abschnitt 12 der Ringnut 6 verläuft unter einem Winkel β zur Achse 11, der größer ist als 90°. Die Neigung des Abschnitts 10 entspricht also dem Winkel α, während die Neigung des Abschnitts 12 dem Winkel 180° - β entspricht. Dieser Ergänzungswinkel ist in jedem Fall größer als der Winkel α.
Zwischen den beiden Abschnitten 10, 12 weist die Ringnut eine Verrundung 13 auf. Der Übergang zwischen dem Abschnitt 10 und dem Schaft 5 kann ebenfalls verrundet sein, wahrend der Übergang des Abschnitts 12 der Ringnut 6 zum Abschnitt 7 des Schafts 5 scharfkantig ausgebildet sein kann.
Durch den flachen Verlauf des Abschnitts 10 relativ zur Oberfläche des Schafts 5 wird gewährleistet, daß beim Stanzvorgang kein Material vom Blechteil 2 abgeschert wird und in die Nut 6 eindringt. Der relativ steile Verlauf des Abschnitts 12 der Nut 6 ist für die Festigkeit der Nietverbindung von maßgeblichem Einfluß. Der Winkel β ist größer als 90° und je mehr er sich diesem Wert annähert, umso höher ist die sich ergebende Festigkeit der Nietverbindung. Die Grenze des Winkels β wird in erster Linie bestimmt durch die Härte des Materials des Blechs 3. Er sollte so gewählt werden, daß kein Bruch des Nietschafts im Bereich der Nut 6 auftritt.

Claims (7)

  1. Stanz-Prägeniet mit einem kegelstumpfförmigen Nietkopf (4) und einem sich daran anschließenden Schaft (5), der eine Schaftnut (6) aufweist, wobei zur Herstellung einer Nietverbindung zwischen mindestens zwei aneinanderliegenden Bauteilen der Schaft (5) die Bauteile unter Bildung eines Stanzlochs durchstanzt und anschließend um das Schaftende (9) herum beim dortigen Bauteil eine Nut (8) geprägt wird, wodurch unter plastischer Verformung Material des dortigen Bauteils in die Schaftnut (6) eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftnut (6) konkav ausgebildet ist und dem Nietkopf (4) zugewandte Abschnitt (10) der Schaftnut (6) unter einem flacheren Winkel (α) zur Schaftachse (11) verläuft als der dem Schaftende (9) zugewandte Abschnitt (12) der Schaftnut (6).
  2. Stanz-Prägeniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen dem Schaft (5) und dem den Nietkopf (4) zugewandten Abschnitt (10) der Ringnut (6) verrundet ist.
  3. Stanz-Prägeniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen dem Schaft (5) und der dem Schaftende (9) zugewandte Abschnitt (12) der Schaftnut (6) scharfkantig ausgebildet ist.
  4. Stanz-Prägeniet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den beiden Abschnitten (10, 12) der Schaftnut (6) verrundet ausgebildet ist (Verrundung 13).
  5. Stanz-Prägeniet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Nietkopf (4) zugewandte Abschnitt (10) der Ringnut (6) unter einem Winkel (α) von etwa 15° zur Schaftachse (11) geneigt ist.
  6. Stanz-Prägeniet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schaftende (9) zugewandte Abschnitt (12) der Schaftnut (6) unter einem Winkel (β) von größer 90° geneigt ist.
  7. Stanz-Prägeniet nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) etwa 120° beträgt.
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