WO2001000347A2 - Method and device for connecting superimposed plates - Google Patents

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WO2001000347A2
WO2001000347A2 PCT/DE2000/001883 DE0001883W WO0100347A2 WO 2001000347 A2 WO2001000347 A2 WO 2001000347A2 DE 0001883 W DE0001883 W DE 0001883W WO 0100347 A2 WO0100347 A2 WO 0100347A2
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die
plate
transverse direction
drawing opening
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Eugen Rapp
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Tox Pressotechnik Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing

Definitions

  • the invention is based on a method and / or
  • connection point due to the axially symmetric radial expansion tensions, which are not reduced, which also depends on the radial yielding of the walls of the deep-drawing opening and which is at the expense of the strength of the connection point.
  • the inventive method according to the main claim, or the inventive device for performing the method according to the auxiliary claim 8 has the Advantage that plates of different materials can be joined together with high strength. This means that plates made of metal and plastic can also be connected to one another, with sufficient durability. It is particularly advantageous that due to the different deformation of the plate sections in two transverse directions in the first transverse direction and their transitions to the second transverse direction, a relatively strong material displacement takes place with a correspondingly strong grip under the plates by the plate sections, however, at the expense of the thickness and thus also the strength of the wall parts , whereas less material is displaced in the second transverse direction due to the wedge shape of the die and thus the connecting neck between the bottoms of the plate sections and the plates is relatively thick and thus very solid. Since the transition between these two extremes is smooth, the strong neck of the wall parts in the second transverse direction and the strong grip under the plate sections in the first direction have a combined effect on the overall improvement of the connection off, for example also in comparison to all others
  • the stamp and the deep-drawing opening have a circular or oval cross-section
  • the working surface of the molding stamp s is wedge-shaped with a largely rectangular end face, so that strong dilutions bi s tear separations are formed on the sides of the mold tem that face away from one another the wall parts of the second and additional plate sections take place, so that the radial displacement is retained by the wedge surfaces.
  • the volume of the deep-drawing opening in and across the pressing direction is unchangeable, so that during de s The longitudinal and transverse expansion of the deep-drawn surface parts is relentlessly limited and an edge surface extending in the deep-drawing direction is created (EP 0 215 449).
  • the volume of the deep-drawing opening can be increased in the longitudinal and / or transverse direction during the squeezing process (DE-GM 297 00 868, WO 97/02912).
  • the radial outward flow is impeded in the first transverse direction.
  • the front edges that hinder the radial outward flow can also run in another direction, provided that this is advantageous for the inventive process.
  • the first and third plates can be made of metal and the second plate between them can be made of plastic.
  • Such combinations of materials have so far been possible in
  • the shaping stamp has an upper part the wedge shape and the deep-drawing opening have a circular or oval cross-section.
  • the deep-drawing opening in the die is designed in the radial and axial direction as a pocket opening, the side walls of which extend in the direction of movement of the die and, like the bottom surface of the deep-drawing opening, are rigid.
  • the side walls of the deep-drawing opening are designed to be radially flexible, which can be done via elastic means.
  • the intrinsically rigid bottom of the deep-drawing opening can be displaced by a certain stroke when a certain pressing force of the molding die is exceeded.
  • a depression is provided in the bottom of the deep-drawing opening, the depression toward the bottom surface having end edges engaging in the surface part after the deep-drawing process, in order thereby to hinder the radial material flow during the squeezing process, which in turn creates free spaces in which Material of the second or overlying plate sections can flow.
  • the central tri grooves are configured as continuous and / or offset with respect to one another.
  • Figure 1 shows a tool unit, including plates, before processing Figure 2 is a view acc. Arrow II in Figure 1
  • Figure 3 shows a section. Arrow III in Figure 1
  • Figure 4 shows a section through a finished
  • a die 1 is shown in side view, which has a working pin 2 and a holding shaft 3, each with a circular cross section, as can also be seen in Figure 2.
  • the pin 2 has an end face 4 and flats 5, which creates a kind of wedge shape.
  • the end face 4, as can be seen in FIG. 2, forms deep-drawing edges 7 with the lateral surface 6 of the pin 2, of which only the front one can be seen in FIG.
  • this form stamp is arranged in a press via a tool holder in order to be able to carry out a power stroke in the direction of arrow I.
  • a die 8 is arranged in the press, with a deep-drawing opening 9, with fixed radial walls 10 and a base 11 which is also immovable.
  • An annular groove 12 is provided between the base 11 and the wall 10.
  • Three plates are placed on the die 8, namely two metal plates 15 and 17 and a plastic plate 16 arranged between them.
  • the forming die 1 is rubbed downwards in the direction of arrow I, in a first part of his operation he pulls the three plates 15, 16 and 17 deep into the deep-drawing opening 9 until the first lower plate 5 hits the bottom 11, after which, due to the resulting resistance and the continued pressing pressure, the three plates are squeezed become.
  • the first plate 15 is pressed into the longitudinal groove 13, so that the flow process is hindered radially outwards.
  • the squeezed material therefore flows primarily in the direction of the longitudinal groove instead of across it.
  • the plate sections of the plates 16 and 17 drawn into the deep-drawing opening 9 are thinned at the appropriate points and, if necessary, separated, while at the points where the flats 5 act, these squeeze the process transversely to their course promote.
  • FIG. 4 shows a section through a finished connection point, which corresponds to the position of the die 1 shown.
  • FIG. 5 shows a section through the same connection point, but rotated by 90 °, ie that 7 separations 18 have been created on the inside of the point by the deep-drawing edges.
  • the first plate 15 is not affected in this separation process.
  • the deep-drawn and squeezed plate section 19 belonging to the plate 15 has the elevations 20 formed by the annular groove 12 and the longitudinal groove 13.
  • the Plate section 21 of the plastic plate 16 and the plate section 22 of the third plate 17 are by the deep-drawing edges, acc. 5, partially separated from one another, while in the other position rotated by 90 °, these plate sections 19, 21 and 22 are still fully connected to the plates 1, 16 17.

Abstract

The invention relates to a pressjoining method and device, whereby the shaping punch 1 has a wedge-shaped working surface (4, 5, 6). Said working surface displaces the material differently in two transverse directions which are rotated about 90°.

Description

V e rf a h r e n u n d V o r ri c h t u n g z u m V e rb i n d e n aufeinanderliegender PlattenV a r r e n u n d V o r ri c h t u n g z u m V e rb i n d n superimposed panels
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und/oder einerThe invention is based on a method and / or
Vorrichtung zum Verbinden aufeinanderliegender Platten nach dem Durchsetzfügeverfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs 8.Device for connecting panels lying one on top of the other by the clinching method according to the type of the main claim and the secondary claim 8.
Beim Durchsetzfügen sind vor allem zwei Verfahren, bzw. Vorrichtungen, bekannt, nämlich einmal ohne schneidenden Anteil des Formstempels und zum anderen mit einem solchen schneidenden Anteil. Durch den schneidenden Anteil wird abschnittsweise der tiefgezogene Plattenabschnitt von der Platte getrennt, aus der er tiefgezogen wurde, während bei dem nicht schneidenden Durchsetzfügen druckknopfartig die tiefgezogenen Plattenabschnitte durch das Quetschen radial nach außen fließen und die Platten hintergreifen. Besonders dann, wenn eine Verbindung aus Platten unterschiedlicher Härte oder Materialien erfolgt, entstehen durch die unterschiedliche Konsistenz unterschiedliche Spannungen, die zum Nachteil der Verbindung sein können. Einerseits entsteht durch das Tiefziehen und der damit gegebenen Materialverdünnung eine gewisse Schwächung, andererseits entsteht durch das Untergreifen eine Materialverkrallung die die eingentliche Verbindung darstellt.In the case of clinching, two methods or devices are known, namely without a cutting part of the die and on the other hand with such a cutting part. The cutting portion separates the deep-drawn plate section from the plate from which it was deep-drawn, while in the non-cutting push-through process the deep-drawn plate sections flow radially outward through the squeezing and engage behind the plates. Especially when a connection is made from plates of different hardness or materials, the different consistency creates different tensions that can be disadvantageous to the connection. On the one hand, there is a certain weakening due to the deep drawing and the resulting thinning of the material.
Bei einer bekannten Verbindung (DE-OS 35 32 899) werden durch Stanznocken übereinanderliegende Plattenstücke entlang eines Teils ihrer Umrißlinien gestanzt und aus der Plattenebene tiefgezogen, wonach, mittels des Formstempels und einer Gegendruckfläche in der Matrize, der den Platten nähere Plattenabschnitt durch Quetschen verbreitert wird und die erste Platte hintergreift. Abgesehen davon, daß hierdurch eine undichte Stelle im Bereich der Verbindung in der Platte entsteht, bewirkt ein solcher Stanzvorgang eine wesentliche Abnahme der Festigkeit, wie sie bei einem anderen gattungsgemäßen bekannten Durchsetzfügeverfahren nicht eintritt (EP-PS 0 215 449), bei dem die Plattenabschnitte durch den Formstempel in eine Tiefziehöffnung tiefgezogen und danach breitgequetscht werden, wodurch eine äußerst kraftschlü s sige und formschlüssige Verbindungsstelle entsteht, die jedoch wiederum bei unterschiedlichen Materialien der Platten, wie oben ausgeführt, zu Verbindungsproblemen führen kann. Bei einer solchen druckknopfartigen Fügeverbindung ist die Verkrallung eben nicht so stark wie beim einseitigen Stanznocken. Um dem zu begegnen, sind Durchsetzverfügeverfahren bekannt (PCT/EP 96/03059, WO 97/02912), bei dem die Seitenwände der Tiefziehöffnung nachgiebig ausgeführt sind, so daß nach dem Tiefziehvorgang für den Quetschvorgang gewünschte Freiräume entstehen. Abgesehen davon, daß aufgrund des mangelnden radialen Widerstandes ein formschlüssiges Ineinandergreifen der verdrängten und untergriffenen Materialien nicht stattfinden kann, durch welches eine Lockerung bewirkende Freiräume gefüllt würden , verbleiben i n demIn a known connection (DE-OS 35 32 899) are overlapping plate pieces along by punching cams a part of their outline is stamped and deep-drawn from the plane of the plate, after which, by means of the die and a counter-pressure surface in the die, the plate section closer to the plates is widened by squeezing and engages behind the first plate. Apart from the fact that this creates a leak in the area of the connection in the plate, such a punching process brings about a substantial decrease in strength, which does not occur in another known generic clinching method (EP-PS 0 215 449), in which the plate sections deep-drawn by the die into a deep-drawing opening and then squeezed, creating an extremely force-fitting and form-fitting connection point, which in turn, however, can lead to connection problems with different materials of the plates, as stated above. With such a push-button-like joint, the claw is not as strong as with the one-sided punching cam. In order to counter this, clinching methods are known (PCT / EP 96/03059, WO 97/02912), in which the side walls of the deep-drawing opening are designed to be flexible, so that after the deep-drawing process, the desired spaces for the squeezing process are created. Apart from the fact that due to the lack of radial resistance, a positive interlocking of the displaced and under-gripped materials cannot take place, through which a loosening space would be filled, remain in the
Verbindungspunkt, durch die achssymmetri sche radiale Ausdehnung Spannungen, die jedoch nicht abgebaut werden, was ebenfalls von dem radialen Nachgeben der Wände der Tiefziehöffnung abhängt und was auf Kosten der Festigkeit des Verbindungspunktes geht.Connection point, due to the axially symmetric radial expansion tensions, which are not reduced, which also depends on the radial yielding of the walls of the deep-drawing opening and which is at the expense of the strength of the connection point.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach dem Hauptanspruch, bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Nebenanspruch 8 , hat demgegenüber den Vorteil, daß Platten unterschiedlicher Materialien bei hoher Festigkeit miteinander verbunden werden können. So können auch Platten aus Metall und Kunststoff miteinander verbunden werden, bei ausreichender Haltbarkeit. Besonders vorteilhaft ist, daß aufgrund der in zwei Querrichtungen unterschiedlichen Verformung der Plattenabschnitte in der ersten Querrichtung und deren Übergänge zur zweiten Querrichtung eine verhältnismäßig starke Materialverdrängung stattfindet mit entsprechend starker Untergreifung der Platten durch die Plattenabschnitte allerdings auf Kosten der Dicke und damit auch der Festigkeit der Wandteile, wohingegen in der zweiten Querrichtung aufgrund der Keilform des Formstempels weniger Material verdrängt wird und damit der Verbindungshals zwischen den Böden der Plattenabschnitte und den Platten verhältnismäßig dick und damit sehr fest ausgebildet ist. Da der Übergang zwischen diesen beiden Extremen gleitend ist, wirkt sich der starke Hals der Wandteile in der zweiten Querrichtung und die starke Untergreifung durch die Plattenabschnitte in der ers te n Qu erri c h tu ng i n Komb i n ati o n al s ei ne Gesamtverbesserung der Verbindung aus, beispielsweise auch im V er g l ei c h zu alle n an dere n b ekan nte nThe inventive method according to the main claim, or the inventive device for performing the method according to the auxiliary claim 8, has the Advantage that plates of different materials can be joined together with high strength. This means that plates made of metal and plastic can also be connected to one another, with sufficient durability. It is particularly advantageous that due to the different deformation of the plate sections in two transverse directions in the first transverse direction and their transitions to the second transverse direction, a relatively strong material displacement takes place with a correspondingly strong grip under the plates by the plate sections, however, at the expense of the thickness and thus also the strength of the wall parts , whereas less material is displaced in the second transverse direction due to the wedge shape of the die and thus the connecting neck between the bottoms of the plate sections and the plates is relatively thick and thus very solid. Since the transition between these two extremes is smooth, the strong neck of the wall parts in the second transverse direction and the strong grip under the plate sections in the first direction have a combined effect on the overall improvement of the connection off, for example also in comparison to all others
Durchsetz Verbindungen.Enforce connections.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen der Stempel und die Tiefziehöffnung einen Kreis- oder Ovalquerschnitt auf und es ist die Arbeitsfläche des Formstempel s keilförmig mit weitgehend rechteckiger Stirnfläche ausgebildet, so daß an den einander abgewandten Seiten des Forms tempel s starke Verdünnungen bi s Abrißtrennungen der Wandteile der zweiten und zusätzlichen Plattenabschnitte stattfinden, so daß durch die Keilflächen die radiale Verdrängung zurückgehalten wird.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the stamp and the deep-drawing opening have a circular or oval cross-section, and the working surface of the molding stamp s is wedge-shaped with a largely rectangular end face, so that strong dilutions bi s tear separations are formed on the sides of the mold tem that face away from one another the wall parts of the second and additional plate sections take place, so that the radial displacement is retained by the wedge surfaces.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumen der Tiefziehöffnung in und quer zur Preßrichtung unveränderbar, so daß w ährend de s Quetschvorgangs die Längs- sowie Querausdehnung der tiefgezogenen Flächenteile unnachgiebig begrenzt wird und eine in Tiefziehrichtung verlaufende Randfläche entsteht (EP 0 215 449).According to a further advantageous embodiment of the invention, the volume of the deep-drawing opening in and across the pressing direction is unchangeable, so that during de s The longitudinal and transverse expansion of the deep-drawn surface parts is relentlessly limited and an edge surface extending in the deep-drawing direction is created (EP 0 215 449).
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumen der Tiefziehöffnung während des Quetschvorgangs in Längs- und/oder Querrichtung vergrößerbar (DE-GM 297 00 868, WO 97/02912).According to a further advantageous embodiment of the invention, the volume of the deep-drawing opening can be increased in the longitudinal and / or transverse direction during the squeezing process (DE-GM 297 00 868, WO 97/02912).
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greifen beim Quetschvorgang am Boden der Tiefziehöffnung vorhandene in Richtung Plattenabschnitt weisende Stirnkanten von Vertiefungen in den ersten Plattenabschnitt ein und behindern das radiale Nachaußenfließen des Materials, wobei in die sich dadurch ergebeneden radialen Freiräume verdrängtes Material aus dem zweiten oder darüberliegenden Plattenabschnitt fließt.According to a further advantageous embodiment of the invention, during the squeezing process at the bottom of the deep-drawing opening, end edges of depressions which face in the direction of the plate section engage in the first plate section and hinder the radial outward flow of the material, material displaced in the resulting radial clearances from the second or above Plate section flows.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Behinderung des radialen Nachaußenfließens in der ersten Querrichtung. Natürlich können die das radiale Nachaußenfließen behindernden Stirnkanten auch in anderer Richtung verlaufen, sofern dieses für den erfinderischen Vorgang von Vorteil ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the radial outward flow is impeded in the first transverse direction. Of course, the front edges that hinder the radial outward flow can also run in another direction, provided that this is advantageous for the inventive process.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die erste und dritte Platte aus Metall und die dazwischen liegende zweite Platte aus Kunststoff bestehen. Solche Materialkombinationen konnten bisher imAccording to a further advantageous embodiment of the invention, the first and third plates can be made of metal and the second plate between them can be made of plastic. Such combinations of materials have so far been possible in
Durchsetzfügeverfahren nicht befriedigend miteinander verbunden werden, da das weiche Zwischenmaterial den erforderlichen Form- und Kraftschluß verhinderte.Enforcement joining methods are not satisfactorily connected, since the soft intermediate material prevented the required positive and non-positive connection.
Nach einer die Vorrichtung nach Anspruch 8 betreffenden Ausgestaltung der Erfindung weisen der Formstempel oberhalb der Keilform und die Tiefziehöffnung einen kreisförmigen oder ovalförmigen Querschnitt auf.According to an embodiment of the invention which relates to the device according to claim 8, the shaping stamp has an upper part the wedge shape and the deep-drawing opening have a circular or oval cross-section.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Tiefziehöffnung in der Matrize in radialer und axialer Richtung als Sacköffnung ausgebildet, deren Seitenwände in Bewegungsrichtung des Formstempels verlaufen und wie die Bodenfläche der Tiefziehöffnung unnachgiebig sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, the deep-drawing opening in the die is designed in the radial and axial direction as a pocket opening, the side walls of which extend in the direction of movement of the die and, like the bottom surface of the deep-drawing opening, are rigid.
Nach einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Seitenwände der Tiefziehöffnung radial nachgiebig ausgebildet, was über elastische Mittel erfolgen kann.According to an alternative advantageous embodiment of the invention, the side walls of the deep-drawing opening are designed to be radially flexible, which can be done via elastic means.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der an sich unnachgiebige Boden der Tiefziehöffnung bei Überschreiten einer bestimmten Preßkraft des Formstempels um einen bestimmten Hub verschiebbar.According to a further advantageous embodiment of the invention, the intrinsically rigid bottom of the deep-drawing opening can be displaced by a certain stroke when a certain pressing force of the molding die is exceeded.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Boden der Tiefziehöffnung eine Vertiefung vorgesehen, wobei die Vertiefung zur Bodenfläche hin nach dem Tiefziehvorgang in das Flächenteil eingreifende Stirnkanten aufweist, um dadurch den radialen Materialfluß während des Quetschvorgangs zu behindern, wodurch wiederum Freiräume entstehen, in die Material der zweiten oder darüberliegenden Plattenabschnitte fließen kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, a depression is provided in the bottom of the deep-drawing opening, the depression toward the bottom surface having end edges engaging in the surface part after the deep-drawing process, in order thereby to hinder the radial material flow during the squeezing process, which in turn creates free spaces in which Material of the second or overlying plate sections can flow.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung s ind di e V erti efu ng en al s ko n zen tri s che o der zentralsymmetrische Stirnnuten ausgebildet, die durchgehend und/oder versetzt zueinander angeordnet sind.According to a further advantageous embodiment of the invention, the central tri grooves are configured as continuous and / or offset with respect to one another.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be found in the following description, the drawing and the claims. An embodiment of the object of the invention is shown in the drawing and described in more detail below. Show it:
Figur 1 eine Werkzeugeinheit, einschließlich Platten, vor deren Bearbeitung Figur 2 eine Ansicht gem. Pfeill II in Figur 1Figure 1 shows a tool unit, including plates, before processing Figure 2 is a view acc. Arrow II in Figure 1
Figur 3 einen Schnitt gem. Pfeil III in Figur 1Figure 3 shows a section. Arrow III in Figure 1
Figur 4 einen Schnitt durch einen fertigenFigure 4 shows a section through a finished
Verbindungspunkt, entsprechend derConnection point, according to the
Werkzeuglage in Figur 1, aber in anderem Maßstab und Figur 5 einen Schnitt durch den Verbindungspunkt gem.Tool position in Figure 1, but on a different scale and Figure 5 shows a section through the connection point acc.
Figur 4, jedoch um 90 ° verdreht.Figure 4, but rotated by 90 °.
In Figur 1 ist ein Formstempel 1 in der Seitenansicht dargestellt, der einen Arbeitszapfen 2 und einen Halteschaft 3 aufweist, jeweils mit kreisförmigem Querschnitt, wie es auch Figur 2 entnehmbar ist. Der Zapfen 2 weist eine Stirnfläche 4 auf und Abflachungen 5, wodurch eine Art Keilform entsteht. Die Stirnfläche 4 bildet, wie Figur 2 entnehmbar, mit der Mantelfläche 6 des Zapfens 2, Tiefziehkanten 7, von denen in Figur 1 nur die vordere erkennbar ist. Dieser Formstempel ist, wie nicht näher dargestellt, über einen Werkzeughalter in einer Presse angeordnet, um einen Krafthub in Richtung des Pfeiles I durchführen zu können.In Figure 1, a die 1 is shown in side view, which has a working pin 2 and a holding shaft 3, each with a circular cross section, as can also be seen in Figure 2. The pin 2 has an end face 4 and flats 5, which creates a kind of wedge shape. The end face 4, as can be seen in FIG. 2, forms deep-drawing edges 7 with the lateral surface 6 of the pin 2, of which only the front one can be seen in FIG. As not shown in detail, this form stamp is arranged in a press via a tool holder in order to be able to carry out a power stroke in the direction of arrow I.
Unterhalb des Formstempels 1 ist in der Presse eine Matrize 8 angeordnet, mit einer Tiefziehöffnung 9, mit festen radialen Wänden 10 und einem ebenfalls unbeweglichen Boden 11. Zwischen Boden 11 und Wand 10 ist eine Ringnut 12 vorgesehen. Im Boden selbst ist eine Vertiefung in Form einer Längsnut 13 angeordnet, die zur Bodenfläche hin Kanten 14 aufweist. Bei dem in Figur 3 gezeigten Schnitt durch die Matrize ist deutlich zu erkennen, daß diese Längsnut 13 an ihren beiden Enden in die Ringnut 12 mündet.Below the die 1, a die 8 is arranged in the press, with a deep-drawing opening 9, with fixed radial walls 10 and a base 11 which is also immovable. An annular groove 12 is provided between the base 11 and the wall 10. In the floor itself there is a depression in the form of a longitudinal groove 13 which has edges 14 towards the floor surface. In the section through the die shown in FIG. 3 it can be clearly seen that this longitudinal groove 13 opens into the annular groove 12 at both ends.
Auf der Matrize 8 sind drei Platten aufgelegt, nämlich zwei Metallplatten 15 und 17 und eine dazwischen angeordnete Kunststoffplatte 16. Um eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen den drei Platten 15, 16 und 17 herzustellen, wird der Formstempel 1 in Richtung des Pfeiles I nach unten angerieben, wobei er in einem ersten Teil seines Arbeitsgangs die dreiPlatten 15, 16 und 17 in die Tiefziehöffnung 9 tief zieht, bis die erste untere Plattel5 auf den Boden 1 1 stößt, wonach dann, aufgrund des sich ergebenden Widerstandes und des fortgesetzten Preßdruckes die drei Platten verquetscht werden. Bei diesem Quetschvorgang wird die erste Platte 15 in die Längsnut 13 gedrückt, so daß der Fließvorgang radial nach außen dadurch behindert wird. Das verquetschte Material fließt somit in erster Linie in Richtung der Längsnut, anstatt quer dazu. Durch die Tiefziehkanten 7 des Formstempels 1 werden während des Tiefziehvorgangs die in die Tiefziehöffnung 9 gezogenen Plattenabschnitte der Platten 16 und 17 an den entsprechenden Stellen verdünnt und gegebenenfalls getrennt, während an den Stellen, wo die Abflachungen 5 wirken, diese den Quetschvorgang quer zu ihrem Verlauf fördern.Three plates are placed on the die 8, namely two metal plates 15 and 17 and a plastic plate 16 arranged between them. In order to establish a connection according to the invention between the three plates 15, 16 and 17, the forming die 1 is rubbed downwards in the direction of arrow I, in a first part of his operation he pulls the three plates 15, 16 and 17 deep into the deep-drawing opening 9 until the first lower plate 5 hits the bottom 11, after which, due to the resulting resistance and the continued pressing pressure, the three plates are squeezed become. In this squeezing process, the first plate 15 is pressed into the longitudinal groove 13, so that the flow process is hindered radially outwards. The squeezed material therefore flows primarily in the direction of the longitudinal groove instead of across it. Through the deep-drawing edges 7 of the die 1 during the deep-drawing process, the plate sections of the plates 16 and 17 drawn into the deep-drawing opening 9 are thinned at the appropriate points and, if necessary, separated, while at the points where the flats 5 act, these squeeze the process transversely to their course promote.
In Figur 4 ist ein Schnitt durch einen fertigen Verbindungspunkt gezeigt, der der dargestellten Lage des Formstempels 1 entspricht.FIG. 4 shows a section through a finished connection point, which corresponds to the position of the die 1 shown.
In Figur 5 ist ein Schnitt durch denselben Verbindungspunkt gezeigt, jedoch um 90 ° verdreht, d.h., daß hier durch die Tiefziehkanten 7 Auftrennungen 18 auf der Innenseite des Punktes entstanden sind. Erfindungsgemäß ist bei diesem Trennvorgang die erste Platte 15 nicht betroffen. Wie in Figur 5 erkennbar ist, weist der zur Platte 15 gehörende tiefgezogene und gequetschte Plattenabschnitt 19, die durch die Ringnut 12 und die Längsnut 13 entstandenen Erhebungen 20 auf. Der Plattenabschnitt 21 der aus Kunststoff bestehenden Platte 16 und der Plattenabschnitt 22 der dritten Platte 17 sind durch die Tiefziehkanten, gem. dem Schnitt in Figur 5, teilweise voneinander getrennt, während in der anderen, um 90 ° verdrehten Lage diese Plattenabschnitte 19, 21 und 22 noch voll mit den Platten 1, 16 17 verbunden sind.FIG. 5 shows a section through the same connection point, but rotated by 90 °, ie that 7 separations 18 have been created on the inside of the point by the deep-drawing edges. According to the invention, the first plate 15 is not affected in this separation process. As can be seen in FIG. 5, the deep-drawn and squeezed plate section 19 belonging to the plate 15 has the elevations 20 formed by the annular groove 12 and the longitudinal groove 13. The Plate section 21 of the plastic plate 16 and the plate section 22 of the third plate 17 are by the deep-drawing edges, acc. 5, partially separated from one another, while in the other position rotated by 90 °, these plate sections 19, 21 and 22 are still fully connected to the plates 1, 16 17.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander e r f i n d u n g s w e s e n t l i c h s e i n . All features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
BezugszahlenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Formstempel1 form stamp
2 Arbeitszapfen2 working pins
3 Halteschaft3 holding shaft
4 Stirnfläche4 end face
5 Abflachungen5 flats
6 Mantelfläche6 outer surface
7 Tiefziehkanten7 deep-drawing edges
8 Matrize8 die
9 Tiefziehöffnung9 deep-drawing opening
10 Seitenwände10 side walls
11 Boden11 floor
12 Ringnut12 ring groove
13 Längsnut13 longitudinal groove
14 Kanten14 edges
15 Metallplatte15 metal plate
16 Kunststoffplatte16 plastic plate
17 Metallplatte17 metal plate
18 Auftrennungen18 separations
19 Plattenabschnitt19 plate section
20 Erhebungen20 surveys
21 Plattenabschnitt21 plate section
22 Plattenabschnitt 22 plate section

Claims

AnsprücheExpectations
Verfahren zum Verbinden aufeinanderliegender Platten, bei dem durch einen Formstempel ( 1 ) und einer diesem zugeordneten Matrize (8) mit an sich unnachgiebigem Boden ( 1 1 ) übereinanderliegende Plattenabschnitte ( 19, 21 , 22) dieser Platten ( 15 , 16, 17) miteinander in eine Tiefziehöffnung (9) der Matrize (8) tiefgezogen und danach, aufgrund des Widerstandes des Bodens ( 1 1 ) quer zur T i efzi ehri ch tung radi al brei tgeque ts ch t werden (Durchsetzfügeverfahren), wobei der Bodenteil mindestens des, von der Matrize (8) aus gesehen, ersten (untersten) Plattenabschnitts ( 19) und die darüberliegenden zweiten und zusätzlichen Plattenabschnitte (21 , 22) ihre jeweils zugehörige Platte mindestens teilweise untergreifen, dadurch gekennzeichnet,Method for connecting plates lying one on top of the other, in which plate sections (19, 21, 22) of these plates (15, 16, 17) lying one above the other by means of a shaping stamp (1) and a die (8) associated therewith with a rigid base (11) deep-drawn into a deep-drawing opening (9) of the die (8) and then, due to the resistance of the bottom (1 1), to the radial direction of cross-cutting (push-through method), the bottom part being at least seen from the die (8), the first (lowest) plate section (19) and the overlying second and additional plate sections (21, 22) at least partially engage under their respective plate, characterized in that
- daß beim Tiefzieh- und Quetschvorgang, aufgrund der Gestaltung der Arbeitsfläche (4, 5, 6) des Formstempels ( 1 ), die Verdrängung des Materials in einer ersten Querrichtung größer ist, als in einer zweiten, um 90° verdrehten Querrichtung, bei entsprechend weichen Übergängen des verdrängten Materials von der ersten zu der zweiten Querrichtung,- That in the deep-drawing and squeezing process, due to the design of the working surface (4, 5, 6) of the die (1), the displacement of the material is greater in a first transverse direction than in a second transverse direction rotated by 90 °, accordingly smooth transitions of the displaced material from the first to the second transverse direction,
- daß dadurch die in Tiefziehrichtung verlaufenden Wandteile der zweiten und zusätzlichen Plattenabschnitte (21 , 22) im Bereich der ersten Querrichtung entsprechend stärker verdünnt werden, bis hin zur Abrißtrennung, ohne daß deshalb der erste Plattenabschnitt ( 19) entsprechend verdünnt oder geschwächt würde, so- That thereby the wall parts of the second and additional plate sections (21, 22) extending in the deep-drawing direction are correspondingly thinner in the region of the first transverse direction, up to the tear separation, without the first plate section (19) being thinned or weakened accordingly, so
- daß in der ersten Querrichtung eine geringere Dicke der Wandteile verbleibt, mit einer starken Untergreifung der Platten ( 15. 16. 17) durch die B odenteile der Plattenabschnitte ( 19, 21 , 22), und bei entsprechendem weichen Übergang in der zweiten Querrichtung eine wesentlich größere Dicke der Wandteile verbleibt, mit geringerer Untergreifung der Platten ( 15, 16, 17) durch die Bodenteile der Plattenabschnitte ( 19, 21 , 22).- That in the first transverse direction remains a smaller thickness of the wall parts, with a strong grip under the plates (15. 16. 17) by the floor parts of the plate sections (19, 21, 22), and with a corresponding smooth transition in the second transverse direction much greater thickness of the wall parts remains, with less engagement of the plates (15, 16, 17) by the base parts of the plate sections (19, 21, 22).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel ( 1 ) und die Tiefziehöffnung (9) einen Kreis- oder Ovalquerschnitt aufweisen und die Arbeitsfläche (4, 5, 6) des Formstempels ( 1 ) keilförmig mit weitgehend rechteckiger Stirnfläche (4) ausgebildet ist, so daß an einander abgewandten Seiten des Formstempels ( 1 ) starke Verdünnungen bis Abrißtrennungen der Wandteile der zweiten und zusätzlichen Plattenabschnitte (21 , 22) stattfinden und so daß durch die Keilflächen (5) die radiale Verdrängung zurückgehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the shaped punch (1) and the deep-drawing opening (9) have a circular or oval cross-section and the working surface (4, 5, 6) of the shaped punch (1) wedge-shaped with a largely rectangular end face (4th ) is designed so that on the sides of the molding die (1) facing away from each other there are strong thinnings to tear-off separations of the wall parts of the second and additional plate sections (21, 22) and so that the radial displacement is retained by the wedge surfaces (5).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Tiefziehöffnung (9) in und quer zu r Ti efziehri c htun g ( Preßrich tu ng ) unveränderbar ist, so daß während des Quetschvorgangs die Längs- sowie Querau sdehnung der tiefgezogenen Plattenabschnitte (19, 21 , 22) unnachgiebig begrenzt wird und eine in Tiefziehrichtung verlaufende Randfläche entsteht.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the deep-drawing opening (9) in and transverse to r Ti efziehri c htun g (Preßrich tu ng) is unchangeable, so that the longitudinal and Querau expansion of the squeezing process deep-drawn plate sections (19, 21, 22) is relentlessly limited and an edge surface extending in the deep-drawing direction is created.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Tiefziehöffnung während des Quetschvorgangs in Längs- und/oder Querrichtung vergrößerbar ist.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume of the deep-drawing opening can be increased in the longitudinal and / or transverse direction during the squeezing process.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Quetschvorgang am Boden ( 1 1 ) der Tiefziehöffnung (9) vorhandene in Richtung Formstempel ( 1 ) weisende Stirnkanten ( 14) von Vertiefungen ( 13) in die Unterseite des ersten Plattenabschnitts (19) eingreifen und am radialen Nachaußenfließen behindern und daß in die sich dadurch oberhalb des ersten Plattenabschnitts (19) ergebenden radialen Freiräume verdrängtes Material aus dem zweiten oder darüberliegenden Plattenabschnitt (21, 22) fließt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the squeezing process at the bottom (1 1) of the deep-drawing opening (9) in the direction of the die (1) facing end edges (14) of depressions (13) in the underside of the first plate section ( 19) intervene and hinder the radial outward flow and that material displaced from the second or overlying plate section (21, 22) flows into the radial free spaces resulting above the first plate section (19).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behinderung des radialen Nachaußenfließens in der ersten Querrichtung erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the hindrance of the radial outward flow takes place in the first transverse direction.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Platte (15, 17) aus Metall und die dazwischenliegende Platte (16) aus Kunststoff besteht.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and third plate (15, 17) made of metal and the intermediate plate (16) consists of plastic.
8. Vorrichtung zum Verbinden aufeinanderliegender Platten (15, 16, 17) durch Durchsetzfügen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem an einer Krafterzeugungsvorrichtung angeordneten, eine Tiefziehöffnung (9) mit unnachgiebigem Boden (11) aufweisenden Matrize (8) und mit einem in Richtung Matrize (8) quer zu den zu verbindenden Platten (15, 16, 17) angetriebenen Formstempel (1), wobei der Bodenteil mindestens des, von der Mantrize (8) aus gesehen, ersten untersten Plattenabschnitts (19) und darüberliegenden zweiten und zusätzlichen Plattenabschnitte (21, 22) ihre jeweils zugehörige Platte (15, 16, 17) mindestens teilweise untergreifen, dadurch gekennzeichnet,8. Apparatus for connecting plates (15, 16, 17) lying one on top of the other by clinching, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a die (8) with a rigid bottom (11) and a die arranged on a force generating device and having a rigid bottom (11) ) and with a shaping punch (1) driven in the direction of the die (8) transversely to the plates (15, 16, 17) to be connected, the bottom part of at least the first bottom plate section (19) as seen from the mantra (8) and overlying second and additional plate sections (21, 22) at least partially engage under their respective plate (15, 16, 17), characterized in that
- daß die Arbeitsfläche (4, 5, 6) des Formstempels (1) bzw. dessen Arbeitszapfens (2) keilförmig ausgebildet ist, mit einer im wesentlichen rechteckigen quer zur Tiefziehrichtung verlaufenden Stirnfläche (4) deren Schmalseiten sich mit der Mantelfläche (6) des- That the working surface (4, 5, 6) of the forming die (1) or its working pin (2) is wedge-shaped, with a substantially rectangular transverse to the deep-drawing direction end face (4) whose narrow sides with the lateral surface (6) of the
Arbeitszapfens (2) schneiden, - daß zwischen Mantelfläche (6) und der Breitseite der Stirnfläche (4) aufeinander abgewandten Seiten schräg zur Tiefziehrichtung und zueinander spiegelsymmetrisch zwei zueinander keilförmige Arbeitsflächen (5) für eine geringere radiale Materialverdrängung vorhanden sind u n d daß der Abstand zwischen Mantelfläche (6) des Formstempels ( 1 ) und den Seitenwänden ( 10) der Tiefziehöffnung (9) sowohl in Tiefziehrichtung als auch in Querri chtung w ährend des Tiefzieh- und de s Quetschvorgangs ein Durchtrennen des ersten (untersten) Plattenabschnittes ( 19) verhindert.Cut the working pin (2), - That between the lateral surface (6) and the broad side of the end face (4) facing away from each other obliquely to the deep-drawing direction and mirror-symmetrically to each other two wedge-shaped work surfaces (5) are available for a lower radial material displacement and that the distance between the lateral surface (6) of the die ( 1) and the side walls (10) of the deep-drawing opening (9), both in the deep-drawing direction and in the transverse direction, during the deep-drawing and de-squeezing process, preventing the first (bottom) plate section (19) from being cut.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel ( 1 ) oberhalb der Keilform und die Tiefziehöffnung (9) einen kreisförmigen oder ovalförmigen Querschnitt aufweisen.9. The device according to claim 8, characterized in that the molding die (1) above the wedge shape and the deep-drawing opening (9) have a circular or oval cross-section.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehöffnung (9) in der Matrize (8) als Sacköffnung ausgebildet ist, deren Seitenwände ( 10) in Tiefziehrichtung verlaufen und wie der Boden ( 1 1 ) der Tiefziehöffnung (9) unnachgiebig sind.10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the deep-drawing opening (9) in the die (8) is designed as a pocket opening, the side walls (10) of which extend in the deep-drawing direction and like the bottom (1 1) of the deep-drawing opening (9) are adamant.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich des Bodens (11 ) der Tiefziehöffnung (9) eine umlaufende Sicke ( 12) vorhanden ist, mit einem sich nach oben erweiternden Querschnitt.1 1. Apparatus according to claim 10, characterized in that in the edge region of the bottom (11) of the deep-drawing opening (9) there is a circumferential bead (12) with a cross section which widens upwards.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 , dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Tiefziehöffnung nach dem Tiefziehvorgang und während des Quetschvorgangs in Längs- und/oder Querrichtung vergrößerbar ist. 12. The apparatus of claim 8 or 9, characterized in that the volume of the deep-drawing opening after the deep-drawing process and during the squeezing process can be increased in the longitudinal and / or transverse direction.
1 3. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Tiefziehöffnung radial nachgiebig ausgebildet sind.1 3. Device according to claim 12, characterized in that the side walls of the deep-drawing opening are designed to be radially flexible.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden, wenn auch an sich unnachgiebig, bei Überschreiten einer bestimmten Preßkraft des Formstempels um einen bestimmten Hub verschiebbar ist.14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the bottom, even if intractable, is displaceable by a certain stroke when a certain pressing force of the molding die is exceeded.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (1 1 ) der Tiefziehöffnung (9) Vertiefungen ( 13) vorhanden sind, mit Kanten ( 14) zum Boden ( 1 1 ) hin, welche nach dem Tiefziehvorgang in die Unterseite des ersten Plattenabschnitts ( 19) eingreifen und ein radiales Nachaußenfließen des verquetschten Materials dieses Plattenabschnittes ( 19) behindern.15. The device according to one of claims 8 to 14, characterized in that in the bottom (1 1) of the deep-drawing opening (9) depressions (13) are present, with edges (14) to the bottom (1 1), which after the deep-drawing process engage in the underside of the first plate section (19) and prevent the squeezed material of this plate section (19) from flowing radially outwards.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen als konzentrische und/oder zentralsymmetrische Stirnnuten ( 13) ausgebildet sind, die durchgehend und/oder versetzt zueinander angeordnet sind. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the depressions are designed as concentric and / or centrally symmetrical end grooves (13) which are arranged continuously and / or offset from one another.
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