EP2603335A1 - Verfahren und werkzeug zur herstellung eines vollstanznietes - Google Patents

Verfahren und werkzeug zur herstellung eines vollstanznietes

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EP2603335A1
EP2603335A1 EP12740084.4A EP12740084A EP2603335A1 EP 2603335 A1 EP2603335 A1 EP 2603335A1 EP 12740084 A EP12740084 A EP 12740084A EP 2603335 A1 EP2603335 A1 EP 2603335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
punch
rivet
die
tool
shaped pieces
Prior art date
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Granted
Application number
EP12740084.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2603335B1 (de
Inventor
Karlheinz Munz
Ewald WENNEHORST
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nedschroef Altena GmbH
Original Assignee
Nedschroef Altena GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Nedschroef Altena GmbH filed Critical Nedschroef Altena GmbH
Publication of EP2603335A1 publication Critical patent/EP2603335A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2603335B1 publication Critical patent/EP2603335B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B21J13/025—Dies with parts moving along auxiliary lateral directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/58—Making machine elements rivets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a solid punch rivet according to claim 1.
  • the invention further relates to a tool for the production of a full punch rivet according to claim 7.
  • Punch rivets of this type are placed through the workpieces, in particular in the automotive sector, via automated rivet setting devices (so-called rivet eyes), as disclosed, for example, in DE 10 2004 01 1 846 A1.
  • rivet eyes automated rivet setting devices
  • punch rivets are manufactured in the prior art by machining processes, in particular by means of turning.
  • these methods prove to be very costly, which is partly due to the increased loss of material.
  • DE 20 2009 017 846 U1 it is therefore proposed to produce a stamped embossing rivet using at least one pressing operation in cold forming technology.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention is the task
  • the wire piece is pre-compressed prior to clamping in the die by means of a second tool, comprising a second die and a second punch.
  • a second tool comprising a second die and a second punch.
  • the pre-upset wire piece in the second die of the second tool is further advanced by means of the first punch, wherein at one end of the wire piece, a radially projecting head is formed.
  • the further compressed wire piece between the radially engageable fittings of the die is positioned before it is clamped between the fittings, wherein the molded head rests axially on the fittings.
  • the radially engageable fittings are conically guided axially and the fittings are moved axially by the first punch, whereby the piece of wire is clamped between the fittings. This achieves an integrated clamping and forming process.
  • the present invention is further based on the object to provide a tool for producing a full punch rivet by means of the aforementioned method, so that a cost-effective production of a full punch rivet is made possible with constant dimensional accuracy. According to the invention, this object is achieved by a tool having the features of patent claim 7.
  • a tool for producing a full punch rivet by means of the aforementioned method which allows a cost-effective production of a full punch rivet with constant dimensional accuracy.
  • the peripheral shape of the tool is formed by at least three fittings, which are guided radially adjustable and together form the peripheral shape.
  • the at least one undercut forming an annular groove causes a circumferential ridge of the solid punch rivet produced. This circumferential ridge in turn, together with the rivet foot, defines a circumferential groove into which the material of the sheet to be joined, which is plastically deformed during the punching process, penetrates.
  • the fittings on spring elements in the direction of the largest cone diameter of the frame member Due to the bias of the fittings on spring elements in the direction of the largest cone diameter of the frame member are the fittings in unloaded state spaced from each other, such that a simple positioning of the piece of wire to be deformed is possible.
  • the shaped pieces are subjected to an axial force, they are moved axially in the direction of the smallest cone diameter of the frame element, as a result of which the shaped pieces are set radially against the wire piece via the conical shape of the leadthrough. As a result, a clamping of the piece of wire between the fittings is achieved.
  • the punch on an outer axially displaceable punch member which is penetrated coaxially by an inner axially displaceable pressure pin, wherein the outer punch member has a conical shoulder, which corresponds to the conical passage at its enlarged diameter end.
  • the outer die member causes an axial movement of the mold pieces of the die, whereby a clamping of the piece of wire is achieved. Subsequently, a force is applied to the piece of wire via the inner pressure pin.
  • the outer punch member is biased in the punch via a spring. As a result, a gentle, spring-loaded hiring of the outer punch part is made possible on the fittings.
  • the inner pressure pin relative to the outer punch part can be positioned so that the two punch parts a receptacle for delimiting the head of a butted rivet.
  • a gripper function is effected, which allows a transport of a pre-compressed rivet from a pre-upsetting matrice into the die of the tool.
  • FIG. 3 shows the schematic representation of the shaped pieces of the die from FIG. 1
  • Fig. 5 is a schematic representation of a deflected piece of wire
  • the tool 1 chosen as an exemplary embodiment for producing a solid rivet is essentially formed by a die 2, which receives a fitting insert 3, and a punch 4.
  • the die 2 consists essentially of a socket 21 which receives a fitting insert 3.
  • the fitting insert 3 abuts against an intermediate sleeve 22, in which a pressure pin 23 is arranged.
  • the pressure pin 23 is held by two thrust pin receptacles 231, between which a coil spring 25 is arranged.
  • the pressure pin 23 abuts against a pressure piece 24, which is in communication with an ejector pin 29 and bears against a clamping screw 27 for adjusting the spring tension of the disk spring assembly 26.
  • the clamping screw 27 in turn abuts a rear bearing 28, through which the ejector pin 29, which also penetrates the clamping screw 27, is guided.
  • the intermediate sleeve 22 has a substantially T-shaped cross-section and is biased by a plate spring 6 against the fitting insert 3, which bears against the rear bearing 28.
  • the molding insert 3 is formed by a substantially cylindrical retaining ring 31, which is provided with an axial, tapered passage 31 1. Surrounding each are offset by 90 degrees to each other in the retaining ring 31 four holes 312 introduced, which open into the passage 31 1.
  • a rivet mold 32 is inserted, which is formed from four fittings 33.
  • the rivet mold 32 defines a rivet peripheral contour 321, which has an annular groove 322 forming an undercut.
  • the Niet societyskontur 321 includes the contour of the rivet head 323 and the Nietfußes 324.
  • the punch 4 consists essentially of a cup-shaped socket 41, which is penetrated by an insert 42, wherein the insert 42 has a peripheral edge 420 which rests against the bottom edge 410 of the socket 41.
  • the insert 42 is adjoined by an intermediate bushing 43 which receives a pressure pin 46, which opens into a bore 422 introduced axially through the insert 42.
  • the pressure pin 46 is held in the intermediate sleeve 43 via a pressure pin receptacle 461, wherein between the pressure pin receptacle 461 and the insert 42 the pressure pin 46 surrounding a coil spring 47 is arranged, via which the insert 42 is biased against the socket 41.
  • the pressure pin 46 is applied to a pressure piece 48, which in turn opens into a clamping screw 45.
  • a disc spring assembly 44 is arranged, via which the intermediate bush 43 is biased against the insert 42.
  • the bias is adjustable via the clamping screw 45, which in turn rests against the rear layer 39.
  • the pre-upsetting tool 5 is formed from a second die 6 and a second punch 7.
  • the second die 6 consists essentially of a socket 61, which receives a mold core 62 which is surrounded by a sleeve 63. Mold core 62 and Sleeve 63 abut against a support core 64, which receives a pressure piece 66 against which an ejector pin 65 abuts, which opens into the mold core 62.
  • the mandrel 62 has the shape contour 621 of the wire piece 8 to be pre-clinched.
  • Support core 64 and thrust piece 66 are applied to the rear layer 67, which is penetrated by an ejector pin 68 which bears against the pressure piece 66. At its end opposite the pressure piece 66, the ejector pin 68 is held in a receptacle 69.
  • the second punch 7 of the pre-upsetting tool 5 consists essentially of a pre-upsetter 71, which receives a pressure piece 73, against which a pressure pin 72 abuts, which projects out of the pre-upsetter 71.
  • the pressure member 73 is biased by a coil spring 74 against the pre-diver 71, which rests together with the pre-diver on a rear 75.
  • a wire piece 8 is first cut to length, which is inserted into the second die 6 of the pre-upsetting tool 5 so that it rests on the ejector pin 68 in the mandrel 62. Subsequently, the second punch 7 is placed with the pre-upsetter 51 on the second die 6, wherein the pressure pin 72 rests on the wire piece 8. Subsequently, the wire piece 8 is acted upon by the pressure pin 52 in such an axial force that this is pre-dipped into the mold contour 621 of the mandrel 62. The shape of the pre-bent piece of wire 81 is shown in Figure 5 b).
  • the second punch 7 is now removed from the second die 6 of the pre-upsetting tool 5 and the punch 4 of the tool 1 is positioned on the second die 6 of the pre-upsetting tool 5, so that the pressure pin 46 of the punch 4 rests on the preformed rivet 81. Subsequently, an axial force is applied to the pre-upset rivet 81 via the pressure pin 46, wherein the rivet head 831 is preformed.
  • the shape of the thus pre-compressed wire piece 82 is shown in Figure 5 c).
  • the thus pre-compressed wire piece 82 is now on the ejector pin 68 with its rivet head 831 in the bore 422 of the insert 42nd of the punch 4, wherein the pressure pin 46 is moved back within the punch 4.
  • the pre-compressed wire piece 82 is now held in the formed by the bore 422 of the insert 42 and the pressure pin 46 recording.
  • the pre-compressed wire piece 82 is subsequently positioned by means of the punch 4 between the shaped pieces 33 of the rivet mold 32.
  • the conical shoulder 421 of the insert 42 is applied to the fittings 23 and pushes them against the spring force of the coil spring 25 along the conical feedthrough 31 1 in the direction of the intermediate sleeve 22 of the die 2, whereby the fittings 33 are radially applied to the pre-compressed piece of wire 82 ,
  • the pre-formed wire piece 82 is clamped between the mold pieces 33, wherein the preformed rivet head 831 rests on the shaped pieces 33.
  • the geometry of the underside of the preformed rivet head 831 corresponds to the geometry of the rivet head-side outlet of the rivet peripheral contour 321 formed by the shaped pieces 33 and rests on this.
  • the punch 4 is now removed from the die 2, wherein the shaped pieces 33 are moved by the restoring force of the coil spring 25 via the pressure pin receptacle 231 along the conical feedthrough 31 1 of the retaining ring 31 upwards. As a result, the shaped pieces 33 are moved apart, whereby the finished Vollstanzniet 83 is released. The released Vollstanzniet 83 is now ejected via the pressure pin 23 from the die 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes, bei dem ein abgelängtes Drahtstück (8) über ein Werkzeug (1), umfassend einen Stempel (4) und eine Matrize (2), verformt wird, wobei das Drahtstück (8) zwischen backenartig angeordneten, radial anstellbaren Formstücken (33), welche die Nietumfangskontur (321) abbilden und wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringut (322) aufweisen, eingespannt wird, und nachfolgend das Drahtstück (7) an seinen beiden Enden über jeweils einen Druckstift (24, 46) mit einer axialen Kraft beaufschlagt werden, wodurch das Drahtmaterial fließend die durch die Formstücke (33) gebildete Nietumfangskontur ausfüllt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels dieses Verfahrens.

Description

Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes nach dem Patentanspruch 1 . Die Erfindung betrifft weiterhin ein Werkzeug zur Herstel- lung eines Vollstanznietes nach dem Patentanspruch 7.
Stanzprägenieten werden zur Verbindung von flachen Werkstücken, insbesondere von Blechen eingesetzt. Dabei wird der Stanzniet unter gleichzeitiger Ausbildung zweier Stanzlöcher mit seinem Schaft durch die Werkstücke gepresst. Nahe sei- nes Schaftendes weist der Schaft wenigstens eine Schaftnut auf, in welche das Material des in Stanzrichtung gesehenen unteren Werkstücks während des Stanzvorgangs gepresst wird.
Derartige Stanznieten werden insbesondere im Automobilbereich über automa- tisierte Nietsetz-Vorrichtungen (so genannte Nietaugen) durch die Werkstücke gesetzt, wie beispielsweise in der DE 10 2004 01 1 846 A1 offenbart. Um die hierfür erforderlichen geringen Maßtoleranzen gewährleisten zu können, werden solche Stanznieten im Stand der Technik durch spanabhebende Verfahren, insbesondere mittels Drehen gefertigt. Diese Verfahren erweisen sich jedoch als sehr kostenintensiv, was unter anderem durch den erhöhten Materialverlust bedingt ist. In der DE 20 2009 017 846 U1 wird daher vorgeschlagen, einen Stanz-Prägeniet unter Anwendung mindestens eines Pressvorgangs in Kaltformtechnik herzustellen. Dazu wird vorgeschlagen, zunächst einen Nietrohling unter Verwendung einer Presse herzustellen und nachfolgend in einem zweiten Verfahrensschritt durch ein Roll- bzw. Walzverfahren, insbesondere mit einer Flachbacken- oder Rundba- ckenwalzmaschine die für den Nietprozess notwendige mindestens eine Schaftnut einzubringen. Eine Nacharbeitung des nur ansatzweise beschriebenen Verfahrens hat jedoch ergeben, das dieses sich nicht nur als sehr aufwendig und kostenintensiv gestaltet. Zudem konnte die für einen automatisierten Verarbeitungsprozess erforderliche gleich bleibende Maßhaltigkeit nicht erzielt werden. Weiterhin ist in der DE 10 201 1 009 649 A1 die Herstellung eines Stanzniets mittels Umformung erwähnt.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanzniets bereitzustellen, welches eine kostengünstige Fertigung eines Vollstanznietes bei gleich bleibend hoher Maßhaltigkeit ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes geschaffen, welches die kostengünstige Fertigung eines Vollstanznietes bei gleich bleibend hoher Maßhaltigkeit ermöglicht. Durch die Einspannung des Drahtstücks zwischen backenartig angeordneten, radial anstellbaren Formstücken, welche die Nietumfangskontur abbilden und die nachfolgende Beaufschlagung des Draht- Stücks an seinen beiden Enden über jeweils einen Druckstift mit einer axialen Kraft wird das Drahtmaterial kurzzeitig in einen pseudoflüssigen Zustand versetzt, wodurch das Material in die durch die Formstücke gebildete Umfangskontur fließt und diese ausfüllt. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine hohe Maßhaltigkeit erzielt wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird das Drahtstück vor Einspannung in die Matrize mittels eines zweiten Werkzeugs, umfassend eine zweite Matrize und einen zweiten Stempel vorgestaucht. Hierdurch ist eine Vorkonturierung des Drahtstücks erzielt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das vorgestauchte Drahtstück in der zweiten Matrize des zweiten Werkzeugs mittels des ersten Stempels weitergestaucht, wobei an einem Ende des Drahtstücks ein radial überstehender Kopf geformt wird. Hierdurch ist eine exakte axiale Positionierung des vorgeformten Drahtstücks zwischen den backenartig angeordneten Formstücken der Matrize des ersten Werkzeugs ermöglicht. Dabei entspricht die Geometrie, der Kopfunter- seite bevorzugt der Geometrie des nietkopfseitigen Auslaufs der durch die Formstucke gebildeten Nietumfangskontur.
In Weiterbildung der Erfindung wird das weitergestaucht Drahtstück zwischen die radial anstellbaren Formstücke der Matrize positioniert, bevor diese zwischen den Formstücken eingespannt wird, wobei der angeformte Kopf axial auf den Formstücken aufliegt. Hierdurch ist eine gleich bleibende axiale Positionierung der
Drahtstücke erzielt, wodurch eine gleich bleibende Maßhaltigkeit der gefertigten Vollstanzniete gewährleistet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die radial anstellbaren Formstücke konisch axial geführt und die Formstücke werden durch den ersten Stempel axial bewegt, wodurch das Drahtstück zwischen den Formstücken eingespannt wird. Hierdurch ist ein integrierter Einspann- und Umformprozess erzielt.
Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels des vorgenannten Verfahrens bereit zustellen, sodass eine kostengünstige Herstellung eines Vollstanznietes bei gleich bleibender Maßhaltigkeit ermöglicht ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.
Mit der Erfindung ist ein Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels des vorgenannten Verfahrens geschaffen, welches eine kostengünstige Herstellung eines Vollstanznietes bei gleich bleibender Maßhaltigkeit ermöglicht. Die Umfangsform des Werkzeugs ist durch wenigstens drei Formstücke gebildet, welche radial anstellbar geführt sind und gemeinsam die Umfangsform bilden. Die wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut bewirkt einen umlaufenden Steg des hergestellten Vollstanznietes. Dieser umlaufende Steg begrenzt wiederum zusammen mit dem Nietfuß eine umlaufende Nut, in die das während des Stanzvorgangs plastisch verformte Material des zu verbindenden Bleches eindringt. Durch die Vorspannung der Formstücke über Federelemente in Richtung des größten Konusdurchmessers des Rahmenelementes sind die Formstücke im unbelasteten Zustand beabstandet zueinander angeordnet, derart, dass eine einfache Positionierung des zu verformenden Drahtstücks möglich ist. Bei Beaufschlagung der Formstücke mit axialer Kraft werden diese axial in Richtung des kleinsten Konusdurchmessers des Rahmenelements bewegt, wodurch die Form- stücke über die konische Ausformung der Durchführung radial an das Drahtstück angestellt werden. Hierdurch ist eine Einspannung des Drahtstücks zwischen den Formstücken erzielt.
In Weiterbildung der Erfindung weist das Rahmenelement wenigstens drei radial in die konische Durchführung mündende Bohrungen auf, in denen Stifte zur axialen Führung der Formstücke eingebracht sind. Hierdurch ist eine axial geführte Bewegung der Formstücke bei axialer Kraftbeaufschlagung bewirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Formstücke seitliche Bohrun- gen zur Aufnahme von Führungsstiften auf, über welche die Formstücke miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine geführte radiale Anstellung der Formstücke an das Drahtstück bewirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Stempel ein äußeres axial ver- schiebbares Stempelteil auf, das von einem inneren axial verschiebbaren Druckstift koaxial durchdrungen ist, wobei das äußere Stempelteil einen konischen Absatz aufweist, der mit der konischen Durchführung an ihrem Durchmesser vergrößerten Ende korrespondiert. Hierdurch ist ein zweistufiger Anstel Iprozess ermöglicht, wobei zunächst das äußere Stempelteil eine axiale Bewegung der Formstü- cke der Matrize bewirkt, wodurch eine Einspannung des Drahtstücks erzielt ist. Nachfolgend erfolgt eine Kraftbeaufschlagung des Drahtstücks über den inneren Druckstift. Bevorzugt ist das äußere Stempelteil in dem Stempel über eine Feder vorgespannt. Hierdurch ist ein sanftes, gefedertes Anstellen des äußeren Stempelteils an die Formstücke ermöglicht.
In Weiterbildung der Erfindung ist der innere Druckstift gegenüber dem äußeren Stempelteil derart positionierbar, dass die beiden Stempelteile eine Aufnahme für den Kopf eines vorgestauchten Niets begrenzen. Hierdurch ist eine Greiferfunktion bewirkt, die einen Transport eines vorgestauchten Niets von einer Vorstauch-Mat- rize in die Matrize des Werkzeugs ermöglicht.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung eines Werkzeugs zur Herstellung eines Vollstanznietes im Querschnitt:
a) Matrize mit vier Formstücken;
b) Stempel (Position„ausgefedert");
c) Stempel (Position„eingefedert")
Fig. 2 die schematische Darstellung des Formstückeinsatzes der Matrize aus Figur 1
a) im Querschnitt;
b) in der Draufsicht mit eingesetzten Formstücken;
c) im Schnitt A-A der Figur a);
Fig. 3 die schematische Darstellung der Formstücke der Matrize aus Figur 1
a) in der Draufsicht;
b) im Schnitt A-A der Figur a);
c) im Schnitt B-B der Figur b);
d) im Schnitt C-C der Figur c)
e) in räumlicher Einzeldarstellung;
Fig. 4 die schematische Darstellung eines Vorstauchwerkzeuges im Querschnitt:
a) Matrize;
b) Stempel (Position„Drahtabschnitt einsetzen"); c) Stempel (Position„Vorstauchen");
Fig. 5 die schematische Darstellung eines abgelenkten Drahtstücks
a) vor der Verformung;
b) nach erstem Vorstauchen;
c) nach zweitem Vorstauchen;
d) nach Fertigstauchen.
Das als Ausführungsbeispiel gewählte Werkzeug 1 zur Herstellung eines Voll- stanznietes ist im Wesentlichen gebildet durch eine Matrize 2, die einen Formstückeinsatz 3 aufnimmt, und einen Stempel 4.
Die Matrize 2 besteht im Wesentlichen aus einer Fassung 21 , die einen Formstückeinsatz 3 aufnimmt. Der Formstückeinsatz 3 liegt an einer Zwischenbuchse 22 an, in der ein Druckstift 23 angeordnet ist. Der Druckstift 23 ist von zwei Druckstiftaufnahmen 231 gehalten, zwischen denen eine Schraubenfeder 25 angeordnet ist. Der Druckstift 23 liegt an einem Druckstück 24 an, das mit einem Auswerferstift 29 in Verbindung steht und an einer Spannschraube 27 zur Einstellung der Federspannung des Tellerfederpaketes 26 anliegt. Die Spannschraube 27 liegt wiederum an einem Hinterlager 28 an, durch das der Auswerferstift 29, der auch die Spannschraube 27 durchdringt, geführt ist. Die Zwischenbuchse 22 weist einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf und ist über eine Tellerfeder 6 gegen den Formstückeinsatz 3 vorgespannt, die an dem Hinterlager 28 anliegt. Der Formstückeinsatz 3 ist gebildet durch einen im Wesentlichen zylinderförmigen Haltering 31 , der mit einer axialen, konisch zulaufenden Durchführung 31 1 versehen ist. Umlaufend sind jeweils um 90 Grad versetzt zueinander in den Haltering 31 vier Bohrungen 312 eingebracht, welche in der Durchführung 31 1 münden. In die konische Durchführung 31 1 ist eine Nietform 32 eingesetzt, die aus vier Formstücken 33 gebildet ist. Die Nietform 32 begrenzt eine Nietumfangskontur 321 , welche eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut 322 aufweist. Weiterhin umfasst die Nietumfangskontur 321 die Kontur des Nietkopfes 323 sowie des Nietfußes 324. Außen sind im Mantel der Nietform 23 jeweils um 90 Grad versetzt zueinander vier Keilnuten 325 eingebracht. Mittig der Keilnuten 325 befindet sich jeweils die Trennebene jeweils zweier angrenzend angeordneten Formstücke 33. Die Formstücke 23 sind an Ihren Trennflächen jeweils mit einer Bohrung 331 zur Aufnahme eines Führungsstiftes 35 versehen. Die Nietform 32 ist in der Durchführung 31 1 des Halterings 31 über Sicherungsstifte 34 axial geführt, welche in die Keilnuten 325 eingreifen. Der Stempel 4 besteht im Wesentlichen aus einer becherförmig ausgebildeten Fassung 41 , die von einem Einsatz 42 durchdrungen ist, wobei der Einsatz 42 einen umlaufenden Rand 420 aufweist, der an dem bodenseitigen Rand 410 der Fassung 41 anliegt. An den Einsatz 42 schließt sich eine Zwischenbuchse 43 an, die einen Druckstift 46 aufnimmt, welcher in eine axial durch den Einsatz 42 ein- gebrachte Bohrung 422 mündet. Der Druckstift 46 ist über eine Druckstiftaufnahme 461 in der Zwischenbuchse 43 gehalten, wobei zwischen der Druckstiftaufnahme 461 und dem Einsatz 42 den Druckstift 46 umgebend eine Schraubenfeder 47 angeordnet ist, über welche der Einsatz 42 gegen die Fassung 41 vorgespannt ist. Der Druckstift 46 liegt an einem Druckstück 48 an, welches wiederum in einer Spannschraube 45 mündet. Zwischen der Spannschraube 45 und der einen T-förmigen Querschnitt aufweisenden Zwischenbuchse 43 ist ein Tellerfedernpaket 44 angeordnet, über das die Zwischenbuchse 43 gegen den Einsatz 42 vorgespannt ist. Die Vorspannung ist über die Spannschraube 45 einstellbar, welche wiederum an der Hinterlage 39 anliegt.
Zur Herstellung eines Vollstanznietes kommt im Ausführungsbeispiel weiterhin ein Vorstauchwerkzeug zum Einsatz, wie es in Figur 4 schematisch dargestellt ist. Das Vorstauchwerkzeug 5 ist gebildet aus einer zweiten Matrize 6 sowie einen zweiten Stempel 7.
Die zweite Matrize 6 besteht im Wesentlichen aus einer Fassung 61 , welche einen Formkern 62 aufnimmt, der von einer Hülse 63 umgeben ist. Formkern 62 und Hülse 63 liegen an einem Stützkern 64 an, der ein Druckstück 66 aufnimmt, an dem ein Auswerferstift 65 anliegt, der in dem Formkern 62 mündet. Der Formkern 62 weist die Formkontur 621 des vorzustauchenden Drahtstücks 8 auf. Stützkern 64 und Druckstück 66 liegen an der Hinterlage 67 an, welche von einem Auswerferstift 68 durchdrungen ist, der an dem Druckstück 66 anliegt. An seinem dem Druckstück 66 entgegengesetzten Ende ist der Auswerferstift 68 in einer Aufnahme 69 gehalten. Der zweite Stempel 7 des Vorstauchwerkzeugs 5 besteht im Wesentlichen aus einem Vorstaucher 71 , der ein Druckstück 73 aufnimmt, an dem ein Druckstift 72 anliegt, der aus dem Vorstaucher 71 herausragt. Das Druckstück 73 ist über eine Schraubenfeder 74 gegen den Vorstaucher 71 vorgespannt, die zusammen mit dem Vorstaucher an einer Hinterlage 75 anliegt.
Zur Herstellung eines Vollstanznietes wird zunächst ein Drahtstück 8 abgelängt, welches in die zweite Matrize 6 des Vorstauchwerkzeugs 5 eingelegt wird, sodass es auf dem Auswerferstift 68 in dem Formkern 62 anliegt. Nachfolgend wird der zweite Stempel 7 mit dem Vorstaucher 51 auf der zweiten Matrize 6 platziert, wobei der Druckstift 72 auf dem Drahtstück 8 aufliegt. Anschließend wird das Drahtstück 8 über den Druckstift 52 derart mit einer axialen Kraft beaufschlagt, dass dieser in die Formkontur 621 des Formkerns 62 vorgestaucht wird. Die Form des vorgestauchten Drahtstücks 81 ist in Figur 5 b) dargestellt. Der zweite Stempel 7 wird nun von der zweiten Matrize 6 des Vorstauchwerkzeuges 5 entfernt und der Stempel 4 des Werkzeugs 1 wird auf die zweite Matrize 6 des Vorstauchwerkzeugs 5 positioniert, sodass der Druckstift 46 des Stempels 4 auf dem vorgeformten Niet 81 aufliegt. Nachfolgend wird über den Druckstift 46 eine axiale Kraft auf den vorgestauchten Niet 81 aufgebracht, wobei der Nietkopf 831 vorgeformt wird. Die Ausformung des so vorgestauchten Drahtstücks 82 ist in Figur 5 c) dargestellt. Das so vorgestauchte Drahtstück 82 wird nun über den Auswerferstift 68 mit seinem Nietkopf 831 in die Bohrung 422 des Einsatzes 42 des Stempels 4 gedrückt, wobei der Druckstift 46 innerhalb des Stempels 4 zurück bewegt wird. Das vorgestauchte Drahtstück 82 ist nun in der durch die Bohrung 422 des Einsatzes 42 sowie den Druckstift 46 gebildete Aufnahme gehalten. Das vorgestauchte Drahtstück 82 wird nachfolgend mittels des Stempels 4 zwischen die Formstücke 33 der Nietform 32 positioniert. Dabei liegt der konische Absatz 421 des Einsatzes 42 an den Formstücken 23 an und drückt diese entgegen der Federkraft der Schraubenfeder 25 entlang der konischen Durchführung 31 1 in Richtung der Zwischenbuchse 22 der Matrize 2, wodurch die Formstücke 33 radial an das vorgestaucht Drahtstück 82 angelegt werden. Auf diese Weise wird das vorgestauchte Drahtstück 82 zwischen den Formstücken 33 eingespannt, wobei der vorgeformte Nietkopf 831 auf den Formstücken 33 aufliegt. Die Geometrie der Unterseite des vorgeformten Nietkopfes 831 entspricht dabei der Geometrie des nietkopfseitigen Auslaufs der durch die Formstücke 33 gebildeten Niet- umfangskontur 321 und liegt auf dieser auf.
Nachfolgend wird durch den Druckstift 46 des Stempels 4 sowie durch den am anderen Ende des vorgestauchten Drahtstücks 82 anliegenden Druckstift 23 eine kontinuierliche Kraft auf das vorgestauchte Drahtstück 82 ausgeübt, bis dessen Material zu fließen beginnt und die Nietumfangskontur 321 der Nietform 32 ausfüllt. Der fertig gestellte Vollstanzniet 83 weist nun die in Figur 5 d) die wiedergegebene Form auf. Durch das in die Ringnut 322 der Nietform 32 eingeflossene Material ist hier ein umlaufender Steg 834 ausgebildet, der zusammen mit dem Nietfuß 833 eine umlaufende Nut 835 begrenzt.
Der Stempel 4 wird nun von der Matrize 2 entfernt, wobei die Formstücke 33 durch die Rückstellkraft der Schraubenfeder 25 über die Druckstiftaufnahme 231 entlang der konischen Durchführung 31 1 des Halterings 31 nach oben bewegt werden. Hierdurch werden die Formstücke 33 auseinander bewegt, wodurch der fertig gestellte Vollstanzniet 83 freigegeben wird. Der freigegebene Vollstanzniet 83 wird nun über den Druckstift 23 aus der Matrize 2 ausgeworfen.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Vollstanznietes, bei dem ein abgelängtes Drahtstück (8) über ein Werkzeug (1 ), umfassend einen Stempel (4) und eine Matrize (2), verformt wird, wobei das Drahtstück (8) zwischen backenartig angeordneten, radial anstellbaren Formstücken (33), welche die Nietum- fangskontur (321 ) abbilden und wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringut (322) aufweisen, eingespannt wird, und nachfolgend das Drahtstück
(7) an seinen beiden Enden über jeweils einen Druckstift (24, 46) mit einer axialen Kraft beaufschlagt werden, wodurch das Drahtmaterial fließend die durch die Formstücke (33) gebildete Nietumfangskontur ausfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtstück
(8) vor Einspannung in die Matrize (2) mittels eines zweiten Werkzeugs (5), umfassend eine zweite Matrize (6) und einen zweiten Stempel (7), vorgestaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgestauchte Drahtstück (81 )in der zweiten Matritze (6) mittels des ersten Stempels (4) weitergestaucht wird, wobei an einem Ende des Drahtstücks (8) ein radial überstehender Kopf (831 ) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitergestauchte Drahtstück (82) zwischen die radial anstellbaren Formstücke (33) der Matrize (2) positioniert wird, bevor dieses zwischen den Formstücken (33) eingespannt wird, wobei der angeformte Kopf (831 ) axial auf den Formstücken (33) aufliegt.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die radial anstellbaren Formstücke (33) konisch axial geführt sind und dass die Formstücke (33) durch den ersten Stempel (4) axial bewegt werden, wodurch das Drahtstück (8) zwischen den Formstücken (33) eingespannt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des Drahtstücks (8) als Kaltumformung erfolgt.
Werkzeug zur Herstellung eines Vollstanznietes mittels eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche, umfassend eine Matrize (2) und einen Stempel (4), der axial in Richtung der Matrize (2) verfahrbar ist, wobei die Matrize (2) durch einen eine konische Durchführung (31 1 ) aufweisenden Rahmenelement (31 ) gebildet ist, in der wenigstens drei Formstücke (33) radial anstellbar geführt sind, die eine Nietumfangskontur (321 ) begrenzen und wenigstens eine einen Hinterschnitt bildende Ringnut (322) aufweisen, wobei die Formstücke (33) über Federelemente (44) in Richtung des größten Konusdurchmessers des Rahmenelementes (31 ) vorgespannt sind.
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (31 ) wenigstens drei radiale, in die konische Durchführung (31 1 ) mündende Bohrungen 312) aufweist, in denen Stifte zur axialen Führung der Formstücke (33) eingebracht sind.
Werkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formstücke (33) seitliche Bohrungen (331 ) zur Aufnahme von Führungsstiften aufweisen, über welche die Formstücke miteinander verbunden sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (4) ein äußeres axial verschiebbares Stempelteil (42) aufweist, das von einem inneren axial verschiebbaren Druckstift (46) koaxial durchdrungen ist, wobei das äußere Stempelteil (42) einen konischen Absatz (421 ) aufweist, der mit der konischen Durchführung (21 1 ) an ihrem durchmesservergrößerten Ende korrespondiert.
1 1 . Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Stempelteil (42) in dem Stempel (4) über eine Feder (26) vorgespannt ist .
12. Werkzeug nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der innere Druckstift (46) gegenüber dem äußeren Stempelteil (42) über eine Feder vorgespannt ist.
13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Druckstift (46) gegenüber dem äußeren Stempelteil (42) derart positionierbar ist, dass das die beiden Stempelteile eine Aufnahme für den Kopf eines vorgestauchten Niets (82) begrenzen.
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