WO2001000348A1 - Verfahren, vorrichtung und werkzeugeinheit zum durchsetzfügen - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und werkzeugeinheit zum durchsetzfügen Download PDF

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WO2001000348A1
WO2001000348A1 PCT/DE2000/001884 DE0001884W WO0100348A1 WO 2001000348 A1 WO2001000348 A1 WO 2001000348A1 DE 0001884 W DE0001884 W DE 0001884W WO 0100348 A1 WO0100348 A1 WO 0100348A1
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deep
die
opening
plate
drawing opening
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Application number
PCT/DE2000/001884
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English (en)
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Inventor
Eugen Rapp
Original Assignee
Tox Pressotechnik Gmbh & Co.Kg
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Publication of WO2001000348A1 publication Critical patent/WO2001000348A1/de

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Classifications

    • 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, a device and a tool unit for inserting plates or plate sections lying one upon the other according to the preamble of the main claim, the secondary claim 10 and the secondary claim 18.
  • the plate parts are first pulled through the punch into the deep-drawing opening during the clinching, after which the first surface part abuts the bottom surface of the deep-drawing opening, in order to then continued pressing process of the stamp radially squeezed and accordingly to be diluted.
  • the second or overlying surface part the radial flow of the squeezed material of the surface parts being limited by the radial delimitation of the deep-drawing opening, with the result that an interlocking takes place, that is to say that the top surface part in its deformed final state is the bottom plate or engages behind the opening that results from the deep-drawing process.
  • an anvil forming the bottom surface is arranged opposite the end face of the stamp, whereas the radial delimitation of the deep-drawing opening is formed by flexible die parts.
  • the anvil can also be resiliently mounted in the stroke direction for the first part of the deep-drawing process.
  • Plate thickness fluctuations in the material quality of the plates or also in the case of fluctuations in the surface quality of the plates of the tool or their oiling depend.
  • the method according to the invention and the device or tool unit according to the invention with the characterizing features of claim 1, claim 10 or claim 18, in contrast, have the advantage of a considerable improvement in the shear and head pull values by more than 50% and, above all, a substantial reduction in Differences in quality and thus greater independence from fluctuations in sheet thickness, material quality, surface coating and / or oiling.
  • the limit of product liability can be set significantly higher, creating an overall much more durable and robust, production-safe connection. This also applies in particular to the connection of panels of different hardness or different materials.
  • the radial flow of the first surface part is impeded during the squeezing process, as a result of which the radial free spaces remain open longer and the squeezed material of the second or further surface part can flow into these free spaces. This creates a stronger engagement and thus a correspondingly stronger connection.
  • the surface of the bottom area of the surface parts lies outside the plate plane, which is formed by the underside of the plates lying one on top of the other, ie the first plate.
  • the surface of the bottom area of the surface parts lies outside the plate plane, which is formed by the underside of the plates lying one on top of the other, ie the first plate.
  • the volume of the deep-drawing opening in and transversely to the pressing direction is unchangeable, the longitudinal and transverse dimensions of the deep-drawn surface parts being adamantly limited during the squeezing process, and an edge surface extending in the deep-drawing opening is created (EP -PS 0 215 449).
  • the volume of the deep-drawing opening during the Crushing process can be enlarged in the longitudinal and / or transverse direction (GB-PS 2 069 394). It is decisive for the hindrance of the outward flow during the squeezing process that the anvil or the bottom surface of the deep-drawing opening is radially immovable during this squeezing process.
  • the radial outward flow is obstructed in at least two transverse directions facing away from one another, so that the outward flow is again unimpeded transversely to this direction of obstruction.
  • This can be advantageous or even necessary for some connection points, for example if it is a bar-shaped connection or if the stamping affects the squeezing process asymmetrically.
  • the obstruction takes place in two transverse directions which enclose an angle of 90 °. Particularly in the case of axially symmetrical designs, this results in a largely uniform hindrance to the outward flow in relation to the extent of slightly uneven flow quantities.
  • the radial outward flow is obstructed by means of continuous or offset concentric circles or centrally symmetrical ovals, the degree of the obstruction being able to be adapted to the design of the connection point.
  • the stamp, the second or further surface part at two radially facing deep-drawing sections are greatly thinned and, if necessary, separated, without cutting through the first surface part, and the stamped sections are deformed behind the stamp. While in the thinned part there is a favorable claw for the plate connection, which has less material stress, reinforcement of the neck is achieved in the undiluted areas. ,
  • the first and third plates are made of metal and the second plate between them is made of plastic.
  • the depressions are designed as concentric or centrally symmetrical end grooves which are arranged continuously and / or offset from one another.
  • the decisive factor here is that the sharp-edged end edges available towards the base surface can engage in the surface of the first surface part facing them.
  • the depressions are designed as longitudinal grooves with parallel and / or intersecting end edges.
  • the deep-drawing opening in the die is designed in the radial and axial direction as a sack opening (die), the side walls of which extend in the direction of movement of the die and are unyielding like the bottom of the sack opening (EP-PS 0 215 449).
  • a circumferential bead is present in the edge region of the bottom of the bag opening, which has a wedge cross section that widens upwards. This bead is suitable for absorbing crushed material, but not for preventing radial flow.
  • the form stamp has a rectangular end face. If a round cross-section of the die is assumed, the rectangular shape results from the wedge-like flattening on the working side of the die. The rectangular end face can, however, also result from the strip-shaped design of the die.
  • the end face is formed by first edges at two opposite ends of the lateral surface running in the deep-drawing direction and by two surfaces running at right angles to it but obliquely to the deep-drawing direction.
  • the first edges are formed as deep-drawing edges.
  • the distance between the outer surface of the punch and the wall of the deep-drawing opening prevents the first surface part from being separated, both in the deep-drawing direction and in the transverse direction, during the deep-drawing and squeezing process.
  • Fig. 10 u. 11 shows the fourth exemplary embodiment on the basis of the die in a side view.
  • Fig. 1 the tool unit according to the invention for clinching for connecting thin plates is shown with a cylindrical die 1, on which a likewise cylindrical working pin 2 of smaller diameter is arranged, which cooperates with a deep-drawing opening 3, which is arranged in a die 4.
  • This tool unit is arranged in a press (not shown), the die 1 being moved back and forth in accordance with the double arrow I and, in the case of a downward path, parts of the area indicated only by dashed lines drawing a first plate 5 and a second plate 6 lying above them first into the deep-drawing openings 3 and then squeezes these surface parts after the corresponding sections of the first plate 5 rest on the bottom surface 7 of the deep-drawing opening 3, as a result of which the squeezed material is displaced radially outward as far as the cylindrical wall 8 of the deep-drawing opening 3.
  • Both the bottom surface and the wall 8 are designed to be rigid, so that the displaced material of the deep-drawn surface parts form an engaging lid-like connection with one another.
  • An annular bead 9 is arranged at the transition between floor surface 7 and wall 8.
  • a longitudinal groove 11 is arranged according to the invention, which has end edges 12 toward the bottom surface 7, which are relatively sharp, so that during the deep-drawing process and at the beginning of the squeezing process, the side of the first plate 5 or the side facing this longitudinal groove 11 deep-drawn surface part of the same is at least partially pushed into the longitudinal groove 11, so that the radial spreading of the squeezed material in the area transverse to this longitudinal groove 1 1 is hindered in the continued squeezing process. Because of this hindrance, free spaces not filled by the displaced material form in the edge region of the deep-drawing opening and are filled by the displaced material of the second plate 6. Because of this hindrance to the radial flow apart during the squeezing process and thus the improvement in the flow of the squeezed surface parts of the second plate, the material flow behind it and thus the strength of the resulting connection point is particularly favorable.
  • the die 4 is shown rotated by 90 ° in longitudinal section as in FIG. 1. In the longitudinal direction of the longitudinal groove 11, there is accordingly no impediment to the radial flow apart.
  • the second exemplary embodiment is shown this time only with the aid of the die 4, two intersecting longitudinal grooves 13 and 14 being provided in the bottom surface 7 of the deep-drawing opening 3. Accordingly, the radial flow of the crushed material is now achieved in two transverse directions enclosing a right angle.
  • the hindrance to the radial divergence of the squeezed material is achieved through a central blind opening 15, with a circular end edge 16, which engages accordingly in the plate material during squeezing.
  • a central blind opening 15 with a circular end edge 16 which engages accordingly in the plate material during squeezing.
  • several ring grooves could also be provided.
  • a fourth embodiment shows a punch 16 which is cylindrical in itself, but whose working pin 17 tapers in a wedge-like manner in its lower section.
  • a rectangular work surface 18 is formed on the lower end face. This work surface 18 connects on two sides to inclined surfaces 19 and on the other two sides facing away from the outer surface 21 of the working pin 17, whereby deep drawing edges 22 are formed.
  • connection points For the formation of the connection points, the path of the die and the plate thicknesses or the deep-drawing opening are coordinated with one another in such a way that, due to the deep-drawing edges 22, in the area in which they act, the surface parts of the second plate or the plate above it are greatly thinned or separated , however, the surface parts, which are squeezed by the inclined surfaces 19 and in particular the rectangular surface 18, cause the material to flow radially outwards.
  • this form stamp can be combined with the matrices described above which prevent the material from flowing radially apart.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Werkzeugeinheit zum Durchsetzfügen aufeinanderliegender dünner Platten vorgeschlagen, bei denen in der Bodenfläche (7) der Tiefziehöffnung (3) Nuten (11) vorgesehen sind, um ein radiales Auseinanderfliessen des gequetschen Materials zu behindern.

Description

Verfahren. Vorrichtun g und Werkzeu geinhei t zum Durchsetzfügen
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, einer Vorrichtung und einer Werkzeugei nhei t zum Durch setzfü ge n aufeinanderliegender Platten oder Plattenabschnitte nach der Gattung des Hauptanspruchs, des Nebenanspruchs 10 und des Nebenanspruchs 18.
Bei einem bekannten Verfahren bzw. einer bekannten Vorrichtung und Werkzeugeinheit der gattungsgemäßen Art (EP- PS 0 215 449) werden beim Durchsetzfügen zuerst die Plattenteile durch den Stempel in die Tiefziehöffnung hineingezogen, wonach das erste Flächenteil auf die Bodenfläche der Tiefziehöffnung stößt, um danach bei fortgesetztem Preßvorgang des Stempels radial verquetscht und entsprechend auch verdünnt zu werden. Entsprechendes geschieht mit dem zweiten bzw. darüberliegenden Flächenteil, wobei der radiale Fließvorgang des verquetschten Materials der Flächenteile durch die radiale Begrenzung der Tiefziehöffnung begrenzt wird, mit der Folge, daß eine Durchsetzfügung stattfindet, d.h. daß das oberste Flächenteil in seinem verformten Endzustand die unterste Platte bzw. die beim Tiefziehvorgang sich ergebende Öffnung hintergreift. Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Durchsetzfügen bzw. einer entsprechenden Vorrichtung ist gegenüber der Stirnseite des Stempels ein die Bodenfläche bildender Amboß angeordnet, wohingegen die radiale B egrenzung der Tiefziehöffnung durch nachgiebige Matrizenteile gebildet wird. Sobald die Flächenteile zwischen Stempel und Bodenfläche auseinanderfließen drückt das verdrän gte Material die nachgiebigen Matrizenteile au seinander, bei gleichzeitiger Formung des Randbereichs (GB 2 069 394 und DE-GM 297 00 868). Der Amboß kann je nach Stand der Technik auch für den ersten Teil des Tiefziehvorganges in Hubrichtung nachgiebig gelagert sein.
Dadurch, daß das erste Flächenteil aufgrund seiner unteren Lage beim Tiefziehen am stärksten verdünnt wird und da beim darauffolgenden Quetschen die unmittelbare Angriffsfläche auf der Unterseite des ersten Flächenteils vorhanden ist, wird dieses unterste Flächenteil nicht nur stark verdünnt, sondern das beim Quetschen radial wegfließende Material behindert die radiale Ausdehnung der darüberliegenden Flächenteile. Dies wirkt sich nachteilig auf die "Kopfzugqualität" und die "Scherqualität" des Verbindungspunktes aus. Außerdem kann dadurch die Qualität der einzelnen Verbindungspunkte voneinander abweichen bzw. d i e Q u a l i t ä t d e r V e rb i n d u n g k a n n v o n
Blechdickenschwankungen bei der Materialqualität der Bleche oder auch bei Schwankungen der Oberflächenqualität der Bleche des Werkzeuges bzw. deren Beölung abhängen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Werkzeugeinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 , Anspruchs 10 oder Anspruchs 18 haben demgegenüber den Vorteil einer erheblichen Verbesserung der Scher- und Kopfzugswerte bis um über 50% und vor allem auch eine wesentli che Verminderung der Qualitätsunterschiede und damit eine größere Unabhängigkeit von S chwankungen bei Blechdicken, Materialqualität, Oberflächenbeschichtung und/oder Beölung. Die Grenze der Produkthaftbarkeit kann wesentlich hochgesetzt werden, wobei ins gesamt eine deutlich haltbarere und robu stere, produktionssicherere Verbindung entsteht. Dies gilt besonders auch für das Verbinden von Platten unterschiedlicher Härte oder auch unterschiedlichen Materials. Aufgrund der Erfindung wird beim Quetschvorgang das radiale Fließen des ersten Flächenteils behindert, wodurch die radialen Freiräume länger offen bleiben und in diese Freiräume das gequetschte Material des zweiten oder weiteren Flächenteils hineinfließen kann. Hierdurch entsteht eine stärkere Hintergreifung und dadurch eine entsprechend stärkere Verbindung.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt nach dem Quetschvorgang die Oberfläche des Bodenbereichs der Flächenteile außerhalb der Plattenebene, welche durch die Unterseite der aufeinanderliegenden Platten, also der ersten Platte gebildet wird. Hierdurch besteht insbesondere ausreichend Freiraum, der durch fließendes Material gefüllt werden kann. Natürlich würde auch eine Verbindung entstehen, wenn nicht alle Flächenteile bis unterhalb der ersten Platte tiefgezogen würden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumen der Tiefziehöffnung in und quer zur Pre s sri chtung unveränderb ar, wobei w ährend de s Quetschvorgangs die Längs- sowie Querausdehnung der tiefgezogenen Flächenteile unnachgiebig begrenzt wird und wobei eine in Tiefziehöffnung verlaufende Randfläche entsteht (EP-PS 0 215 449).
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Volumen der Tiefziehöffnung während des Quetschvorgangs in Längs- und/oder Querrichtung vergrößerbar (GB-PS 2 069 394). Maßgebend für die Behinderung des Nachaußenfließens während des Quetschvorgangs ist, daß bei diesem Quetschvorgang der Amboß bzw. die Bodenfläche der Tiefziehöffnung radial unverrückbar steht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Behinderung des radialen Nachaußenfließens in mindestens zwei einander abgewandte Querrichtungen, so daß wiederum quer zu dieser B ehinderungsrichtung der Nachaußenfluß unbehindert ist. Dies kann bei manchen Verbindungspunkten von Vorteil oder sogar erforderlich sein, beispielsweise wenn es sich um eine balkenförmige Verbindung handelt oder wenn durch den Stempel der Quetschvorgang unsymmetrisch beeinflußt wird.
Nach einer weiteren diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Behinderung in zwei Querrichtungen, die einen Winkel von 90° einschließen. Besonders bei achssymmetrischen Ausbildungen ergibt sich dadurch eine weitgehend gleichmäßige Behinderung des Nachaußenfließens in Bezug auf den Umfang leicht ungleichmäßiger Fließmengen.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Behinderung des radial Nachaußenfließens mittels durchgehenden oder abgesetzten konzentrischen Kreisen oder zentral symmetrischen Ovalen, wobei der Grad der Behinderung der Gestaltung des Verbindungspunktes angepaßt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden durch den Stempel das zweite bzw. weitere Flächenteil an zwei radial einander abgewandten Tiefziehabschnitten stark verdünnt und gegebenenfalls getrennt, ohne Durchtrennen des ersten Flächenteils und wobei durch den Stempel die gequetschten Abschnitte hintergreifend verformt werden. Während bei dem verdünnten Teil eine günstige, weniger Materialspannungen aufweisende Verkrallung für die Plattenverbindung stattfindet, werden in den unverdünnten Bereichen eine Verstärkung des Halses erzielt. .
Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung besteht die erste und dritte Platte aus Metall und die dazwischen liegende zweite Platte aus Kunststoff.
Bei einer den Nebenanspruch 10 betreffenden vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Vertiefungen als konzentrische oder zentralsymmetrische Stirnnuten ausgebildet, die durchgehend und/oder versetzt zueinander angeordnet sind. Maßgebend ist hierbei, daß die zur Bodenfläche hin vorhandenen scharfkantigen Stirnkanten in die ihnen zugewandte Fläche des ersten Flächenteils eingreifen können.
Nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Vertiefungen als Längsnuten ausgebildet mit parallelen und/oder sich kreuzenden Stirnkanten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Tiefziehöffnung im Gesenk in radialer und axialer Richtung als Sacköffnung (Matrize) ausgebildet, deren Seitenwände in Bewegungsrichtung des Formstempels verlaufen und wie der Boden der Sacköffnung unnachgiebig sind (EP-PS 0 215 449).
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Randbereich des Bodens der Sacköffnung eine umlaufende Sicke vorhanden, die einen sich nach oben erweiterten Keilquerschnitt aufweist. Diese Sicke ist geeignet, verquetschtes Material aufzunehmen, jedoch nicht das radiale Fließen zu verhindern. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Formstempel eine rechteckige Stirnfläche auf. Wird von einem runden Querschnitt des Formstempels im übrigen ausgegangen, so ergibt sich die rechteckige Form durch keilartiges Abflachen auf der Arbeitsseite des Formstempels. Die rechteckige Stirnfläche kann sich jedoch auch durch leistenförmige Ausbildung des Formstempels ergeben.
Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung wird die Stirnfläche durch erste Kanten an zwei einander abgewandten Enden der in Tiefziehrichtung verlaufenden Mantelfläche und durch zwei rechtwinklig dazu verlaufenden aber schräg zur Tiefziehrichtung verlaufenden Flächen gebildet.
Nach einer diesbezüglichen weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Kanten als Tiefziehkanten ausgebildet.
Nach einer die Werkzeugeinheit nach Nebenanspruch 19 betreffenden vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verhindert der Abstand zwischen Mantelfläche des Stempels und Wand der Tiefziehöffnung sowohl in Tiefziehrichtung als auch in Querrichtung während des Tiefzieh- und Quetschvorgangs ein Zertrennen des ersten Flächenteils.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 - 3 S tempe l u nd M atri ze de s ersten
Ausführungsbeispiels in Ansicht, Teilschnitt und Draufsicht,
Fig. 4 - 6 das zweite Ausführungsbeispiel anhand der
Matrize entsprechend dargestellt,
Fig. 7 - 9 das dritte Ausführungsbeispiel anhand der
Matrize entsprechend dargestellt und
Fig. 10 u. 11 das vierte Ausführungsbeispiel anhand des Formstempels in der Seitenansicht.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Werkzeugeinheit für das Durchsetzfügen zum Verbinden dünner Platten dargestellt mit einem zylindrischen Formstempel 1 , an dem ein ebenfalls zylindrischer Arbeitszapfen 2 kleineren Durchmessers angeordnet ist, der mit einer Tiefziehöffnung 3 zusammenwirkt, welche in einer Matrize 4 angeordnet ist. Diese Werkzeugeinheit ist in einer nicht dargestellten Presse angeordnet, wobei der Formstempel 1 entsprechend dem Doppelpfeil I hin- und herbewegt wird und bei einem Abwärtsweg Flächenteile von nur gestrichelt angedeutet einer ersten Platte 5 und einer zweiten darüberliegenden Platte 6 in die Tiefziehöffnugn 3 zuerst hineinzieht und danach diese Flächenteile nach Aufliegen der entsprechenden Abschnitte der ersten Platte 5 auf der Bodenfläche 7 der Tiefziehöffnung 3 quetscht, wodurch das gequetschte Material radial nach außen bis an die zylindrische Wand 8 der Tiefziehöffnung 3 verdrängt wird. Sowohl die Bodenfläche als auch die Wand 8 sind unnachgiebig gestaltet, so daß das verdrängte Material der tiefgezogenen Flächenteile eine hintergreifende lidartige Verbindung miteinander eingehen. Am Übergang zwischen Bodenfläche 7 und Wand 8 ist eine Ringsicke 9 angeordnet. In der Bodenfläche 7 ist erfindungsgemäß eine Längsnut 1 1 angeordnet, welche zur Bodenfläche 7 hin Stirnkanten 12 aufweist, die verhältnismäßig scharf sind, so daß beim Tiefziehvorgang und bereits zu Beginn des Quetschvorgangs die dieser Längsnut 1 1 zugewandte Seite der ersten Platte 5 bzw. des tiefgezogenen Flächenteils derselben mindestens teilweise in die Längsnut 11 hereingedrängt wird, so daß beim fortgesetzten Quetschvorgang das radiale Auseinanderfließen des gequetschten Materials im Bereich quer zu dieser Längsnut 1 1 behindert wird. Aufgrund dieser Behinderung bilden sich im Randbereich der Tiefziehöffnung vom verdrängten Material nicht gefüllte Freiräume, die durch das verdrängte Material der zweiten Platte 6 ausgefüllt werden. Aufgrund dieser Behinderung des radialen Auseinanderfließens während des Quetschvorgangs und damit der Verbesserung des Fließens der gequetschten Flächenteile der zweiten Platte, ist der hintergreifende Materialfluß und damit die Festigkeit des sich daraus ergebenden Verbindungspunktes besonders günstig.
In Fig. 2 ist die Matrize 4 wie in Fig. 1 im Längsschnitt aber um 90° verdreht dargestellt. In Längsrichtung der Längsnut 1 1 erfolgt entsprechend keine B ehinderung des radialen Auseinanderfließens.
In Fig. 3 ist die Matrize 4 in der Draufsicht dargestellt, nämlich aus Sicht des Formstempels 1.
In Fig. 4, 5 und 6 ist das zweite Ausführungsbeispiel diesmal nur anhand der Matrize 4 dargestellt, wobei in der Bodenfläche 7 der Tiefziehöffnung 3 zwei sich kreuzende Längsnuten 13 und 14 vorgesehen sind. Entsprechend wird das radiale Fließen des gequetschten Materials nunmehr in zwei einen rechten Winkel einschließenden Querrichtungen erzielt. Bei dem in Fig. 7, 8 und 9 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel wird die Behinderung des radialen Auseinanderfließens des gequetschten Materials durch eine zentrale Sacköffnung 15 erreicht, mit einer kreisförmigen Stirnkante 16, die beim Quetschen entsprechend in das Plattenmaterial eingreift. Statt nur einer Sacköffnung mit kreisförmiger Stirnkante könnten auch mehrere Ringnuten vorgesehen sein.
In den Fig. 10 und 1 1 ist als viertes Ausführungsbeispiel ein Formstempel 16 dargestellt, der an sich zylindrisch ist, aber dessen Arbeitszapfen 17 sich in seinem unteren Abschnitt keilartig verjüngt. Hierdurch wird auf der unteren Stirnseite eine rechteckige Arbeitsfläche 18 gebildet. Diese Arbeitsfläche 18 schließt auf zwei Seiten an Schrägflächen 19 an und auf den anderen beiden einander abgewandten Seiten an die Mantelfläche 21 des Arbeitszapfens 17 wodurch Tief ziehkanten 22 entstehen.
Für das Bilden von den Verbindungspunkten ist der Weg des Formstempels und die Plattendicken bzw. die Tiefziehöffnung so aufeinander abgestimmt, daß aufgrund der Tiefziehkanten 22 zwar in dem Bereich, in dem diese wirken, die Flächenteile der zweiten Platte oder darüberliegenden Platte stark verdünnt oder getrennt werden, hingegen die Flächenteile, die durch die Schrägflächen 19 und insbesondere die Rechteckfläche 18 gequetscht werden, ein radiales Nachaußenfließen des Materials bewirken. Dieser Formstempel kann erfindungsgemäß kombiniert werden mit den oben beschriebenen das radial Außeinanderfließen des Materials behindernden Matrizen.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln al s auch in beliebiger Kombinati on 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 . Bezugszahlenliste
1 Formstempel
2 Arbeitszapfen
3 Tiefziehöffnung
4 Matrize
5 erste Platte
6 zweite Platte
7 Bodenfläche
8 Wand
9 Ringsicke
10
11 Längsnut
12 Stirnkanten
13 Längsnuten
14 Längsnuten
15 Sacköffnung
16 Formstempel
17 Arbeitszapfen
18 Arbeitsfläche
19 Schrägflächen
20
21 Mantelfläche
22 Tiefziehkanten

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Durchsetzfügen aufeinanderliegender dünner Platten (5, 6) oder Plattenabschnitte bei dem übereinanderliegende Flächenteile der Platten (5, 6) miteinander in eine Tiefziehöffnung (3) tiefgezogen werden und die tiefgezogenen Flächenteile breitgequetscht werden, unter B egrenzung der Ausdehnung in einander abgewandten Querrichtungen und in Tiefziehrichtung, wobei zum formschlüssigen Verhaken der Platten (5, 6) der tiefgezogene und gequetschte Flächenteil einer zweiten oder darüberliegenden Platte die erste unterste Platte (5) hintergreift und wobei unter plastischer Verformung des Plattenmaterials eine Fügeverbindungsstelle entsteht, dadurch gekennzeichnet,
- daß beim Quetschvorgang an der Bodenfläche (7) der Tiefziehöffnung (3) vorhandene in Richtung Flächenteil (5) weisende Stirnkanten ( 12, 16) von Vertiefungen in das Flächenteil eingreifen und am radial Nachaußenfließen behindern und
- daß in die sich dadurch ergebenden radialen Freiräume verdrängte s M aterial aus dem zweiten oder darüberliegenden Flächenteil (6) fließt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Quetschvorgang die Oberfläche des Bodenbereichs der Flächenteile außerhalb der Plattenebene liegt, die durch die Unterseite der aufeinanderliegenden Platten (5, 6) gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Tiefziehöffnung (3) in und quer zur Preßrichtung unveränderbar ist, so daß während des Quetschvorgangs die Längs- sowie Querau sdehnung der tiefgezogenen Flächen teile unnachgiebig begrenzt wird und eine in Tiefziehrichtung verlaufende Randfläche entsteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Tiefziehöffnung während des Quetschvorgangs in Längs- und/oder Querrichtung vergrößerbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behinderung des radialen Nachaußenfließens in mindestens zwei einander abgewandte Querrichtungen erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behinderung in zwei Querrichtungen erfolgt, die einen Winkel von 90° einschließen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behinderung des radial Nachaußenfließens mittels durchgehenden oder abgesetzten konzentrischen Kreisen oder zentralsymmetrischen Ovalen erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- daß durch keilförmige Gestaltung der Arbeitsfläche des Formstempels ( 16) das zweite bzw. weitere Flächenteil an zwei radial einander abgewandten Abschnitten verdünnt und gegebenenfalls getrennt werden, ohne Durchtrennen des ersten Teils und
- daß durch den Formstempel (1 ) die zwischen den geschnittenen Abschnitten gelegenen Tiefziehteile gequetscht oder hintergreifend geformt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Platte aus Metall und die dazwischenliegende zweite Platte aus Kunststoff besteht.
10. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Verbinden aufeinanderliegender Platten (5, 6) oder Plattenabschnitte, mit einem an einer Krafterzeugungsvorrichtung angeordneten eine Tiefziehöffnung (3) aufweisenden Matrize (4) und mit einem in Richtung Matrize (4) quer zu den zu verbindenden Platten (5, 6) oder Plattenabschnitten angetriebenen Formstempel (1 ), wobei die Seitenwände (8) der Tiefziehöffnung (3) einen radialen Abstand zu den Mantelflächen (21 , 19, 18) des Formstempels ( 1 , 16) aufweisen und
- wobei in der Bodenfläche (7) in der Tiefziehöffnung (3) Vertiefungen ( 1 1 , 15) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen ( 1 1 , 15) zur Bodenfläche (7) hin nach dem Tiefziehvorgang in das Flächenteil eingreifende Stirnkanten (12, 16) aufweisen.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen als konzentri sche oder zentralsymmetrische Stirnnuten (11 , 15) ausgebildet sind, die durchgehend und/oder versetzt zueinander angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen als Längsnuten ( 1 1 , 13 , 14) ausgebildet sind, mit parallelen oder sich kreuzenden Stirnkanten ( 12, 16).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefziehöffnung (3) in der Matrize (4) in radialer und axialer Richtung als Sacköffnung (3) au s gebildet i s t, deren S eitenw ände ( 8 ) in Bewegungsrichtung des Formstempels ( 1 ) verlaufen und wie die Bodenfläche (7) der Tiefziehöffnung (3) unnachgiebig sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich der Bodenfläche (7) der Tiefziehöffnung (3) eine umlaufende Sicke (9) vorhanden ist mit einem sich nach oben erweiternden Querschnitt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel ( 16) eine rechteckige Stirnfläche ( 18) aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche ( 18) durch erste Kanten von zwei einander abgewandten Enden der in Tiefziehrichtung verlaufenden Mantelfläche sowie durch zwei rechtwinklig dazu, aber schräg zur Tiefziehrichtung verlaufenden Flächen (19) gebildet werden.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kanten (22) als Tiefziehkanten ausgebildet sind.
1 8. Werkzeugeinheit für das Durchsatzfügen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9 bzw. für den Einsatz in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17 bestehend aus einem Formstempel (1) und einer Matrize (4), mit und ohne radialen Spreizteilen und mit und ohne nachgiebigem Boden der Matrize aber mit Begrenzung des Hubes des Formstempels ( 1 , 16), dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (7) in dem dem Formstempel ( 1 , 16) gegenüberliegenden Bereich der Tiefziehöffnung (3) den Materialfluß hindernde, quer zur Materialflußrichtung verlaufende Vertiefungen aufweist, die in Verbindung mit der Gestaltung der der Bodenfläche (7) zugewandten Arbeitsfläche ( 18, 19) den radialen Materialfluß behindern bzw. die sich daraus ergebenden Freiräume durch radial fließendes Material füllen.
19. Werkzeugeinheit nach Anspruch 1 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Formstempel ( 16) nur tief ziehende und um 90° gegenüber diesen versetzt radial verdrängende sowie tiefziehende Abschnitte aufweist, wodurch eine weitgehend rechteckige B odenfläche der Matrize zugewandte Arbeitsfläche entsteht, von der der Formstempel ( 16) (Arbeitszapfen 17) auf zwei einander abgewandten Seiten der Begrenzungsflächen zur Stempelstirnseite ( 18) hin sich verjüngend abgeschrägt ist, wobei die sich dabei bildenden Schrägflächen ( 19) materialverdrängend wirken.
20. Werkzeugei nhei t nach Anspruch 1 8 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Mantelfläche des Stempels und Wand der Tiefziehöffnung sowohl in Tiefziehrichtung als auch Querrichtung während des Tiefzieh- und des Quetschvorgangs ein Durchtrennen des ersten untersten Flächenteils verhindert.
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