WO2002083357A1 - Method of applying a functional element to a structural component and corresponding tool - Google Patents

Method of applying a functional element to a structural component and corresponding tool Download PDF

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WO2002083357A1
WO2002083357A1 PCT/EP2002/003627 EP0203627W WO02083357A1 WO 2002083357 A1 WO2002083357 A1 WO 2002083357A1 EP 0203627 W EP0203627 W EP 0203627W WO 02083357 A1 WO02083357 A1 WO 02083357A1
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WO
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sheet metal
metal part
functional element
rivet section
die
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Application number
PCT/EP2002/003627
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jiri Babej
Richard Humpert
Original Assignee
Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/062—Pierce nut setting machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
    • F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting

Definitions

  • the present invention relates to a method for attaching a functional element to a sheet metal part, the functional element having an annular head part having an annular bearing surface and a tubular rivet section provided on the side of the bearing surface of the head part and extending away from the head part, and optionally
  • Anti-rotation features such as anti-rotation recesses or noses, which are provided on the rivet section in the area of the support surface and / or in the area of the transition of the support surface.
  • the present invention is concerned with a tool for attaching a corresponding functional element.
  • a functional element of the type mentioned at the outset is shown in European Patent 0 539 793 and is attached to one or more sheet metal parts at the same time by the process described therein, in accordance with the so-called clamp riveting process, which is also described in European Patent 0 539 793.
  • clamp riveting hole riveting process the sheet metal part is pre-punched in a first working step and drawn into a generally dome-shaped or conical section which surrounds the hole and is plastically deformed in the process. Then the tubular rivet section is inserted through the hole in the sheet metal part, from the side of the dome-shaped elevation.
  • the functional element is pressed against the sheet metal part, so that the dome-shaped section of the sheet metal part is deformed into a generally planar shape or at least shortened in height, and at the same time the free end of the tubular rivet section is deformed radially outwards, whereby a very firm positive connection between the functional element and the sheet metal part is generated.
  • both the sheet metal material and the rivet section of the functional element are deformed.
  • the prefabricated hole in the dome-shaped section is dimensioned such that it is slightly larger than the outer diameter of the tubular rivet section of the functional element.
  • the diameter of the hole is reduced so that the material around the rivet section undergoes plastic deformation and after the functional element has been attached, an increased compressive tension remains in the sheet metal part around the flanged rivet section of the functional element Part is responsible for the tight fit of the functional element in the sheet metal part.
  • the clamp hole riveting process is successful in practice, but nevertheless somewhat complicated and complex in practical use.
  • the functional element is introduced into the sheet-metal part from the side of the dome-shaped elevation and this means that a relatively precise alignment of the functional element and of the hole located in the dome-shaped elevation is required in order to achieve a high-quality connection bring to.
  • the object of the present invention is to provide a method and a tool for attaching a functional element of the type mentioned at the outset to a sheet metal part which, on the one hand, is designed to be less complex, on the other hand, however, means an intensive plastic deformation of the sheet metal part, as a result of which a particularly high-quality attachment of the functional element to the sheet metal part is possible and the assembly part produced in this way has excellent resistance to pulling-out and pressing-out forces and, if appropriate, rotation.
  • the method for attaching the functional element to a sheet metal part is designed in such a way that the sheet metal part is supported on a perforated die which has a bore whose diameter at least substantially corresponds to the outside diameter of the rivet section or is slightly larger than this, the bore opening into the end face of the punch die facing the sheet metal part and passing over an annular surface inclined to the longitudinal axis of the die into an annular contact surface of the punch die set back relative to the mouth of the bore, that the functional element merges with that on the punch die supported sheet metal part is pressed in order to punch out a punching slug from the sheet metal part by means of the self-piercing rivet section and to produce a conical increase in the sheet metal part via the inclined annular surface of the perforated die, which is achieved by punching out
  • the punch hole produced in the punching slug surrounds that the sheet metal part with the functional element, the rivet section of which is located in the punch hole, is then pressed against a
  • the functional element is introduced into the sheet metal part in a self-punching manner, as a result of which the perforated die and the rivet die subsequently used achieve an intensive and sufficient plastic deformation of the sheet metal part, so that a high-quality connection is created between the functional element and the sheet metal part.
  • the fact that the functional element is introduced into the sheet metal part in a self-piercing manner means that the
  • Sheet metal part with the tools much less critical, since the rivet section of the functional element itself punches the hole in a flat area of the sheet metal part.
  • Sufficient alignment of the functional element with the punch die must be ensured, but this is not critical in practice, since in sheet metal processing one is used to working with punching or setting heads and dies that are aligned with one another.
  • the sheet metal part already lies tightly against the rivet section of the functional element during the punching process, which can be improved by certain design features of the punch die, so that it is not necessary to first make the punch hole somewhat larger than manufacture the rivet section to avoid misalignment of the functional element with the sheet metal part.
  • One possibility of providing sufficient sheet metal material in the area around the punched hole so that the desired pronounced plastic deformation of the sheet metal part occurs when the functional element is pressed in is to provide the mouth of the die plate with a cone-shaped inward-facing bevel, so that this bevel is inclined Annular surface, which merges into the annular contact surface of the perforated die set back from the mouth of the bore, creates an annular lip with a diameter slightly larger than the diameter of the rivet section.
  • the sheet metal material is shaped around the punching hole in such a way that it has a conical increase on the side facing the functional element and this conical increase in the region of the rivet section into a small one conical recess.
  • this creates more sheet metal material in the region of the rivet section, and on the other hand the conical depression prevents the sheet material from moving away from the rivet section during the press-in process even before the rivet die is used.
  • the holding effect of the corresponding conical recess is so good that one can also work without a hold-down device, which simplifies the tools used.
  • the hole in the punch die is made significantly larger than the outer diameter of the rivet section.
  • the punching process then leads, as will be explained in more detail later, to a small cylindrical continuation of the conical depression in the sheet metal part, so that the sheet metal material prevents the expansion of the punched hole even better as the functional element progressively compresses with the sheet metal part.
  • this design leads to the fact that the alignment of the die with the punching head is even less critical and the cylindrical projection creates additional sheet metal material to the rivet section, which benefits the plastic deformation of the sheet metal material and the high-quality connection to the functional element.
  • the sheet metal part is supported on a perforated die which has a bore, the diameter of which at least substantially corresponds to the outer diameter of the rivet section or is slightly larger than this, the bore in a facing the sheet metal part Indentation in the end face of the punch die opens into an annular bearing surface of the punch die lying axially in front of the mouth of the hole, so that the functional element is pressed onto the sheet metal part supported on the contact face of the punch die in order to use a self-piercing rivet section to produce a punched piece to punch out of the sheet metal part and to produce a conical depression in the sheet metal part via the recess of the punch die, which surrounds the punched hole produced by punching out the punching slug, so that the sheet metal part with the functional element, the rivet section of which is located in the punching hole och, is then pressed onto a rivet die which, coaxially to the longitudinal axis of the functional element, has on its front side facing the sheet metal part
  • the functional element is inserted into the sheet metal part in a self-punching manner, but the perforated die is designed so that a conical depression is created in the sheet metal part, which is reshaped in the subsequent riveting process and largely removed, i.e. is pressed flat.
  • the cone-shaped recess can be designed so that, taking into account any anti-rotation features that are provided as recesses and / or lugs in the support surface and / or in the region of the transition of the support surface into the rivet section and / or in the rivet section, there is an excess of material in the cone-shaped recess of the sheet metal part compared to the amount of material that is arranged in the riveted state between the support surface of the functional element and the flanged rivet section, whereby the sheet metal material is plastically deformed during the shaping and exerts a permanent radial pressure on the rivet section.
  • FIGS. 2A and 2B are two drawings similar to FIGS. 2A and 2B to explain the operation of another form of a punch die
  • FIG. 1A shows an axial section of a so-called RSN element 10 from Profil Connection Technology GmbH and Co. KG, the element 10 being cut in an axial plane which is the central longitudinal plane 12 of the element.
  • the element 10 shown is known in principle from European Patent Specification 0 539 793 and is attached here to a sheet metal part 14 by a modification of the so-called clamp riveting method.
  • the functional element 10, which is realized here as a nut element, has an annular bearing surface 16
  • anti-rotation features are provided in the form of anti-rotation noses 26, the anti-rotation noses 26 being present on the contact surface and on the rivet section.
  • the anti-rotation lugs extend in the radial direction on the support surface 16 and in the axial direction on the rivet section 20 in the region of the transition from the support surface to the rivet section, and they run out at approximately half the length of the tubular rivet section in its cylindrical outer surface. In this example, a total of eight such anti-rotation lugs are provided. Less than eight or more than eight such anti-rotation lugs can be provided.
  • the anti-rotation features can also have the form of depressions which are provided in the support surface and / or in the rivet section in the region of the transition from the support surface to the rivet section.
  • the functional element 10 has a central bore 28, which is provided with a threaded cylinder 30.
  • the upper end face of the head part 18 in FIG. 1 forms a pressure surface 36.
  • the functional element 10 does not have to be designed as a nut element. Instead, the pressure surface 36 could merge into a shaft part which would extend upwards in the illustration according to FIG. 1A, so that a bolt Zen element is present.
  • the functional element 10 could also perform other functions.
  • the bore 28 could be designed as a cylindrical bearing surface for the rotatable mounting of a shaft or as a clip receptacle in order to accommodate a clip attachment.
  • the shaft part can not only be provided with a threaded cylinder, as a result of which a bolt element is present, but the shaft part could have a cylindrical bearing surface, for example for the rotatable mounting of a lever, or it could, for example, be provided with an annular groove to record a clip.
  • the end face 36 is designed as a pressure surface so that a pressure in the longitudinal direction of the axis 12 can be exerted on the pressure surface 36 by means of a suitable tool, shown here with 40, in order to bring the element into the sheet metal part 14 without the forces exerted on the functional element 10 lead to an inadmissible deformation of the functional element or threaded cylinder. It can also be seen from FIG.
  • tubular rivet section 20 has an inner diameter which is significantly larger than that of the bore 28 or that of the outer diameter of the threaded cylinder 30 and that the free end face of the tubular rivet section 20, ie the lower one 1A, is equipped with punching and riveting features which will be explained in more detail later.
  • a perforated die 42 is located below the sheet metal part 14 in FIG. 1A, the tool 40 and the perforated die 42 normally being located opposite one another and aligned with one another in one station
  • the longitudinal axis of the element 12 also represents the longitudinal axis of the tool 40 and the longitudinal axis of the die 42 and in a manner known per se the perforated die 42 is accommodated in a lower plate of the progressive tool and the upper tool 40 is moved in accordance with the double arrow 44 in order to accommodate a further functional element 10 in the position shown with each upward movement and with each downward movement for the introduction of the To provide functional element in the sheet metal part 14 in the manner to be explained below.
  • the tool 40 and the punch die 42 could be arranged in a transfer press.
  • the punch die 42 would then have to be arranged in the lower tool of the press and the tool 40 is accommodated in a setting head which is mounted on an intermediate plate of the press or on the upper tool of the press. Instead, the die 42 could be mounted on the intermediate plate of the press and the tool 40 attached to the upper tool of the press. Reverse arrangements are also conceivable, in which the lower tool 40 is arranged below the die 42, for example in the lower tool of the press or on the intermediate plate of the press, while the die is then arranged on the intermediate plate of the press or on the upper tool of the press would.
  • the functional element 10 is accommodated in an annular recess 46 of the tool, which has an annular shoulder 48 in the bottom region which presses against the pressure surface 36 of the functional element.
  • the annular recess 46 has a conical surface 47 in the region of the lower end face of the tool 40.
  • the tubular rivet section 20 of the functional element projects with its lower end beyond the lower annular end face 52 of the tool.
  • the perforated die 42 has a central bore 54 which merges into a larger bore 56 in the downward direction in FIG. 1A.
  • the bore 54 of the perforated die opens into a conical depression 58 on the upper end face of the die, which, with an inclined annular surface 60, forms an annular annular lip 62 encircling the axis 12, the inclined annular surface 60 in an opposite the mouth 59 of the Bore set back annular support surface 64 of the punch matrix passes over.
  • Fig. 1A shows the state in which the tool 40 moves down towards the punch die and the free end of the tubular rivet section 20 just hits the top of the sheet metal part 14, while this is supported directly on the annular lip 62 of the punch die , You notice that no hold-down is used here.
  • the further downward movement of the tool 40 pushes the functional element against the sheet metal part in such a way that a punching slug 66 is punched out of the sheet metal part 14 and the sheet metal material lies against the conical ring depression 58 the mouth of the bore 54 is brought.
  • the sheet metal material comes into contact with the lower end face 52 of the tool 40 and a slightly conical increase is formed between the annular lip 62 and the annular end face 52 of the tool.
  • the diameter of the bore 54 in this example was chosen to be somewhat larger than the outer diameter of the tubular rivet section 20 and that this has resulted in that a cylindrical annular lip 68 has formed around the punched hole 70 in the sheet metal part.
  • This ring lip 68 together with the area of the bleaching part 14 which bears against the conical surface 58, prevents the punched hole 70 from being widened when the tool 40 is moved further downward. Instead, the sheet material around the punch hole 70 remains in close contact with the tubular surface of the rivet section 20.
  • the sheet metal material of the sheet metal part 14 follows the course of the inclined annular surface 60 of the perforated die 42, although this is not essential since the sheet metal material between the annular lip 62 and the contact surface 64 is stretched by the pressing forces of the tool on the lower end face 52 of the tool , so that even with an oblique course of the annular surface 60, the sheet material would assume the course shown in FIG. IC in this area anyway.
  • the punching process is now complete and the upper tool 40 is raised (arrow 44) and the sheet metal part 14 with the functional element 10 is pushed away from the fixed punch die (by spring pins (ejector) which are not shown but are known per se).
  • the punch boss 66 falls into the bore 56 and is disposed of via this bore in a manner known per se.
  • the sheet metal part 14 with the functional element 10 clamped in the punching hole 70 is now lifted away from the punch die and transported to the next station of the progressive tool. If such a progressive tool is used, the sheet metal part 14 is guided through the tool as a sheet metal strip in a manner known per se; this sheet metal strip consists of a plurality of connected sheet metal parts 14 which are held and guided by the edge regions of the sheet metal strip. If it is a transfer press, the sheet metal part 14 is transported into the next press or further in the first press.
  • the tool 80 used for this purpose corresponds in its basic design to the tool 40, but the annular recess 82 on the lower end face of the tool in the axial direction 12 is only slightly deeper than the axial height of the head part 18 of the functional element between it upper end face 36 and its support surface 16, so that the lower end face 84 of the tool 80 in a radial plane by approximately the sheet thickness over the support surface 16 of the head part 18th protrudes.
  • the die 86 which is arranged below the sheet metal part 14, has a cylindrical projection 88 which is arranged concentrically to the longitudinal axis 12 of the functional element 10 and has a slightly concave inclined annular surface 90 which merges into an annular surface 92 which is in a radial plane lies and is only slightly above the annular region 94 of the rivet die 86, which supports the sheet metal part 14 during the riveting process.
  • the upper tool 80 is first moved downward in accordance with the double arrow 96 in order to carry out the riveting process, which is shown in FIG. 1E in the closed state.
  • Annular surface 92 has pressed the rivet section so flat that it is set back slightly relative to the underside of the sheet metal part 14.
  • the sheet metal part 14 is in turn clamped between the annular contact surface 84 of the upper tool 80 and the annular contact surface 94 of the rivet die 86, so that the sheet metal material is flat and free of distortions.
  • the result is a high compression of the sheet metal material in the area of its positive reception between the head part 18 and the flanged rivet section 20 of the functional element 10, so that radial compressive forces are permanently exerted by the sheet material on the rivet section 20 and a high-quality connection has been established.
  • the exact shape of the flanged rivet section is through the shape of the projection of the rivet die 42 is predetermined.
  • the finished assembly part consisting of the functional element 10 and the sheet metal part 14 can now be removed from the tools by lifting the upper tool 80 and the assembly part, which may be separated from the leading sheet metal strip in this station of the progressive tool or in a later station from the sheet metal strip ,
  • FIG. 2A A first embodiment is shown in Fig. 2A.
  • the reference numerals used here are the same as those used in FIGS. 1A to 1F, but the differences are explained in each case.
  • the perforated die 42 is shown here only in the region of the mouth of the bore 54 on the left side of the die, a conical annular surface 58 not being provided here, but rather the mouth of the
  • FIG. 2B shows the state immediately after the punching slug 66 is formed, which is caused by the downward movement of the rivet section 20 of the functional element 10 in the direction of the arrow 44 is formed. It can be seen from FIG. 2B that the hole 54 of the punch die is somewhat larger
  • the design of the punched hole 70 and the outside of the punched slug 66 is in principle the same in such an arrangement at any point around the longitudinal axis 12 (not shown here). It can also be seen from FIG. 2B that if the bore 54 is followed by a bore 56 with a large bore with a large diameter, the punching slug can be disposed of through this further bore 56 without any problems, since the bore is larger than the outside diameter of the punching slug in Area of area 69. This interpretation of the rivet section and
  • Hole matrix can be used in a method according to FIGS. 1A to 1F.
  • the design according to FIGS. 3A and 3B is even better.
  • the rivet section has the same configuration as in FIG. 2A, but the perforated die 42 has a conical surface 58, as shown in FIG. 1. However, this only merges into the inclined ring surface 60 via an annular surface 61, instead of going directly into this inclined surface, which is, however, possible in principle.
  • the bore 54 of the punch die has a larger diameter than the cylindrical surface 21 of the rivet section 20. The cutting process and the formation of the fracture surfaces 17 and 69 takes place here essentially exactly as described in connection with FIGS.
  • the sheet metal material is drawn into the conical depression 58 so that it lies closely against this cone surface and the upper ring edge 71 receives an even larger radius than is the case with the embodiment according to FIGS. 2A and 2B.
  • 3A and 3B is advantageous because the sheet material 59, which is located in the area of the conical depression 58, is (so to speak) hooked up with the punch die 42, as a result of which a widening of the punched hole 70 is largely eliminated in the later process ,
  • FIGS. 4A and 4B show the specific design according to FIG. 1, but here, too, the conical surface 58 first merges into a radially extending annular surface 61 and only then into the further inclined surface 60.
  • the annular surface 61 can be omitted so that the conical surface 58 merges directly into the inclined annular surface 60.
  • the perforated die 42 in this example has exactly the same shape as in FIG. 3B, on the other hand the rivet section 20 is now designed such that the cylindrical surface 21 merges into the end face 23 over a radius 19.
  • the bore 54 here has an inner diameter which is significantly larger than the cylindrical surface 21 of the rivet section 20.
  • the radius of the bore 54 can easily be increased by 30 to 50% of the sheet thickness may be greater than the radius of the cylindrical surface 21 of the rivet section.
  • the larger diameter of the cylinder bore 54 compared to the cylindrical surface 21 of the rivet section means that the alignment of the die with the tool is less critical.
  • the cylindrical annular lip 68 helps the material in the area of the conical surface 58 to avoid the widening of the punched hole during the subsequent shaping of the sheet metal part.
  • the cylindrical lip 68 creates even more material in the area of the punched hole, so that an even more intensive plastic deformation of the sheet metal part is achieved in the area of the clamping receiving of the sheet metal material between the bearing surface 16 and the later flanged rivet section 20 of the functional element.
  • this arrangement gives the punching slug a shape which is favorable for the safe disposal of the punching slug through the bore 56 of the punch die.
  • This advantageous design of the punching hole and the punching slug is also achieved if the punching section 20 has a conical depression on the radially inner side, as shown by the broken line 99 as a possibility.
  • This conical depression which is shown in Fig. 1, has the Advantage that it favors the widening and flanging of the rivet section in the subsequent riveting process.
  • FIGS. 5A to 5F Another preferred embodiment of the method and the tools used will now be described with reference to FIGS. 5A to 5F.
  • FIGS. 5A to 5F The same reference numerals are used in connection with FIGS. 5A to 5F as in connection with the previous figures. It is therefore understood that the previous description also applies to parts in FIGS. 5A to 5F that have the same reference numerals, so that a more detailed description of these features will only be given if special features or special differences need to be taken into account. It can be said that the functional element 10 shown in FIGS. 5A to F has the same shape as the functional element 10 of FIGS. 1A to 1F, so that a new description of the element itself is not necessary.
  • the upper tool 40 of FIG. 5A can be installed in a progressive tool or a transfer press like the corresponding tool of FIG. 1A, only here the tool 40 is surrounded by a spring-loaded hold-down device 100, which is shown by schematically illustrated helical compression springs 102 is biased.
  • the helical compression springs 102 can be replaced by other suitable springs, such as gas pressure or fluid pressure springs.
  • the tool 40 does not have a recess like 46 in FIG. 1, but the lower end face 48 of the tool 40 presses here directly onto the annular pressure surface 36 of the functional element 10.
  • the die 42 can 1A, but is shown here as if it had the shape according to FIGS.
  • FIGS. 5D, 5E and 5F are identical to the procedure shown in FIGS. ID to IF, which is why these further steps are not described separately here. It can be seen, however, that the upper tool 80 and the rivet die 86 in FIGS. 5E and 5F are identical to the tool 80 and the rivet die 86 in FIGS. 1E and IF.
  • FIGS. 6A to 6F show a modified embodiment of the method according to the invention.
  • the same reference numerals are used for the same parts, and only the different features are described.
  • the perforated die 42 has a special design in which the bore 54 opens into a circular depression 110 in the end face of the die at 59, the circular depression 110 via an inclined annular surface 112 into the annular contact surface 64 passes, which is arranged axially in front of the mouth 59 of the bore 54.
  • the transition from the bottom region 112 of the circular depression into the inclined ring surface 112 and the transition from the inclined ring surface 112 into the annular contact surface 160 are rounded.
  • the upper tool 40 is also implemented here without a hold-down device.
  • the recess 46 accommodating the functional element 10 in the lower end face of the tool 40 is realized in principle in the same way as in the tool 40 in FIG. 1A with a first circular recess 46 which has a radially extending bottom region 48 which bears against the pressure surface 36 of the functional element can be pressed.
  • the circular recess 46 is only just deep enough that the bearing surface 16 of the functional element 10 lies flush with the lower end face 52 of the upper tool 40. That the tubular rivet section 20 protrudes further from the lower end face of the tool 40.
  • the downward movement of the upper tool according to arrow 44 leads to the tubular rivet section 20 producing a conical annular recess 120 in the sheet metal part 14.
  • the punching section 20 is used to produce a punching slug 66, for example according to one of the methods 2A and 2B, 3A and 3B or 4A and 4B.
  • the tool moves further down until its lower end face 52 clamps the sheet metal part against the upper end face 64 of the punch die, as shown in FIG. 6D. It can be seen from Fig.
  • the sheet metal material lies closely against the rivet section 20.
  • the sheet metal part with the functional element 10 clamped therein is then, after lifting the tool 40 and the sheet metal part, brought into a further station or into another press and is there with an upper tool 80, which is identical to the upper tool 40 and with a lower rivet die 86, which is identical to the die 86 previously used according to FIGS. 1E and 5E, is subjected to a riveting process which is shown in the final state in FIG. 6F.
  • This state again corresponds completely to the state according to FIG.
  • Rivet section 20 is subjected to considerable compression, which leads to a plastic deformation of the material and to a permanent compression tension, which ensures a high-quality connection of the functional element 10 to the sheet metal part 14.
  • the functional elements described here can be made, for example, from all materials that achieve strength class 5.6 or higher.
  • Such metal materials are usually carbon steels with 0.15 to 0.55% carbon content.
  • all materials can be mentioned that reach the strength values of class 8 according to the Isostandard during the cold forming, for example a 35B2 alloy according to DIN 1654. for all commercially available steel materials for drawable sheet metal parts as well as for aluminum or their alloys.
  • Aluminum alloys, especially those with high strength, can also be used for the functional elements, e.g. AlMg5.
  • Functional elements made of high-strength magnesium alloys such as AM50 are also suitable.

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Abstract

The invention relates to a method of applying a functional element to a sheet metal part, said functional element having a head section with an annular support surface and a tubular rivet section on the side of the support surface of the head part and extending away from the head part. The functional element is further optionally provided with anti-rotation features, such as for example anti-rotation depressions or projections that are disposed in the area of the support surface and/or in the area of the transition from the support surface to the rivet section. The invention is further characterized in that the functional element is automatically punched into the sheet metal part by way of a modified blind rivet nut fixing method. The invention further relates to a tool kit for this purpose.

Description

Verfahren zum Anbringen eines Funktionselements an ein Bauteil sowie dazugehöriges Werkzeug Method for attaching a functional element to a component and associated tool
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen eines Funktionselements an ein Blechteil, wobei das Funktionselement einen eine ringförmige Auflagefläche aufweisenden Kopfteil und einen rohrförmi- gen, auf der Seite der Auflagefläche des Kopfteils vorgesehenen, vom Kopfteil weg erstreckenden Nietabschnitt aufweist und gegebenenfallsThe present invention relates to a method for attaching a functional element to a sheet metal part, the functional element having an annular head part having an annular bearing surface and a tubular rivet section provided on the side of the bearing surface of the head part and extending away from the head part, and optionally
Verdrehsicherungsmerkmale, wie beispielsweise Verdrehsicherungsvertiefungen bzw. -nasen, die im Bereich der Auflagefläche und/ oder im Bereich des Überganges der Auflagefläche in den Nietabschnitt an diesem vorgesehen sind.Anti-rotation features, such as anti-rotation recesses or noses, which are provided on the rivet section in the area of the support surface and / or in the area of the transition of the support surface.
Weiterhin befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Werkzeug zum Anbringen eines entsprechenden Funktionselements.Furthermore, the present invention is concerned with a tool for attaching a corresponding functional element.
Ein Funktionselement der eingangs genannten Art ist im europäischen Patent 0 539 793 gezeigt und wird nach dem dort beschriebenen Verfahren an ein oder mehrere Blechteile gleichzeitig angebracht entsprechend dem sogenannten Klemmlochnietverfahren, das ebenfalls im europäischen Patent 0 539 793 beschrieben ist. Bei dem Klemmlochnietverfahren wird das Blechteil in einem ersten Arbeits schritt vorgelocht und in einen im allgemeinen domförmigen oder konusförmigen Abschnitt gezogen, der das Loch umgibt und dabei plastisch verformt. Anschließend wird der rohr- förmige Nietabschnitt durch das Loch im Blechteil eingesetzt, und zwar von der Seite der domförmigen Erhöhung. Danach wird in einem weiteren Schritt das Funktionselement gegen das Blechteil gepreßt, so daß der domförmige Abschnitt des Blechteils in eine im allgemeinen ebene Form verformt wird oder wenigstens in der Höhe verkürzt wird, und es wird gleichzeitig das freie Ende des rohrförmigen Nietabschnitts radial nach außen verformt, wodurch eine sehr feste formschlüssige Verbindung zwischen dem Funktionselement und dem Blechteil erzeugt wird. Bei diesem Anbringungsverfahren wird sowohl des Blechmaterial als auch der Nietabschnitt des Funktionselements verformt. Dabei wird das vorgefertigte Loch im domförmigen Abschnitt so bemessen, daß es geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnitts des Funktionselements. Durch die Flachpressung des domförmigen Abschnitts wird der Durchmesser des Lochs aber so verkleinert, daß das Material um den Nietabschnitt herum eine plastische Verformung erfährt und nach der Anbringung des Funktionselements bleibt im Blechteil um den umgebör- delten Nietabschnitt des Funktionselements eine erhöhte kompressive Spannung, die zum Teil für den festen Sitz des Funktionselements im Blechteil verantwortlich ist. Das Klemmlochnietverfahren ist in der Praxis erfolgreich, aber dennoch etwas kompliziert und aufwendig in der praktischen Anwendung. Wie oben zum Ausdruck gebracht, wird das Funkti- onselement von der Seite der domförmigen Erhöhung des Blechteils in dieses eingebracht und dies bedeutet, daß eine relativ genaue Ausrichtung des Funktionselements und des sich in der domförmigen Erhöhung befindlichen Lochs erforderlich ist, um eine hochwertige Verbindung zustande zu bringen.A functional element of the type mentioned at the outset is shown in European Patent 0 539 793 and is attached to one or more sheet metal parts at the same time by the process described therein, in accordance with the so-called clamp riveting process, which is also described in European Patent 0 539 793. In the clamping hole riveting process, the sheet metal part is pre-punched in a first working step and drawn into a generally dome-shaped or conical section which surrounds the hole and is plastically deformed in the process. Then the tubular rivet section is inserted through the hole in the sheet metal part, from the side of the dome-shaped elevation. After that, in another Step the functional element is pressed against the sheet metal part, so that the dome-shaped section of the sheet metal part is deformed into a generally planar shape or at least shortened in height, and at the same time the free end of the tubular rivet section is deformed radially outwards, whereby a very firm positive connection between the functional element and the sheet metal part is generated. In this method of attachment, both the sheet metal material and the rivet section of the functional element are deformed. The prefabricated hole in the dome-shaped section is dimensioned such that it is slightly larger than the outer diameter of the tubular rivet section of the functional element. Due to the flat pressure of the dome-shaped section, the diameter of the hole is reduced so that the material around the rivet section undergoes plastic deformation and after the functional element has been attached, an increased compressive tension remains in the sheet metal part around the flanged rivet section of the functional element Part is responsible for the tight fit of the functional element in the sheet metal part. The clamp hole riveting process is successful in practice, but nevertheless somewhat complicated and complex in practical use. As stated above, the functional element is introduced into the sheet-metal part from the side of the dome-shaped elevation and this means that a relatively precise alignment of the functional element and of the hole located in the dome-shaped elevation is required in order to achieve a high-quality connection bring to.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Werkzeug zum Anbringen eines Funktionselements der eingangs genannten Art an ein Blechteil vorzusehen, das einerseits weniger aufwendig gestaltet ist, andererseits aber eine intensive plastische Verformung des Blechteils bedeutet, wodurch eine besonders hochwertige Anbringung des Funktionselements am Blechteil möglich ist und das so erzeugte Zusammenbauteil einen ausgezeichneten Widerstand gegen Auszieh- und Auspreßkräfte sowie gegebenenfalls gegen Verdrehung aufweist.The object of the present invention is to provide a method and a tool for attaching a functional element of the type mentioned at the outset to a sheet metal part which, on the one hand, is designed to be less complex, on the other hand, however, means an intensive plastic deformation of the sheet metal part, as a result of which a particularly high-quality attachment of the functional element to the sheet metal part is possible and the assembly part produced in this way has excellent resistance to pulling-out and pressing-out forces and, if appropriate, rotation.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird nach einer ersten Variante der Erfindung das Verfahren zur Anbringung des Funktionselements an ein Blechteil so gestaltet, daß das Blechteil auf einer Lochmatrize abgestützt wird, die eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser zumindest im wesentlichen dem Außendurchmesser des Nietabschnitts entspricht oder etwas größer als dieser ist, wobei die Bohrung in die dem Blechteil zugewandten Stirnseite der Lochmatrize mündet und über eine zur Längsachse der Matrize schräggestellten Ringfläche in eine gegenüber der Mündung der Bohrung zurückversetzte, ringförmige Auflagefläche der Lochmatrize übergeht, daß das Funktionselement auf das auf der Lochmatrize abgestützte Blechteil gedrückt wird, um mittels des selbststanzend ausgebildeten Nietabschnitts einen Stanzbutzen aus dem Blechteil herauszustanzen und über die schräggestellte Ringfläche der Lochmatrize eine konusförmige Erhö- hung im Blechteil zu erzeugen, die das durch das Herausstanzen des Stanzbutzens erzeugte Stanzloch umgibt, daß das Blechteil mit dem Funktionselement, dessen Nietabschnitt sich im Stanzloch befindet, anschließend an eine Nietmatrize gedrückt wird, die koaxial zur Längsachse des Funktionselements an ihrer dem Blechteil zugewandten Stirnseite einen zur Umbördelung des Nietabschnitts ausgelegten Vorsprung aufweist, der das Blechteil in vollständige Anlage an die Auflagefläche des Funktionselements bringt, so daß das Blechteil um das Stanzloch herum zwischen dem umgebördelten Nietabschnitt und der Auflagefläche des Funktionselements formschlüssig eingeklemmt wird.In order to achieve this object, according to a first variant of the invention, the method for attaching the functional element to a sheet metal part is designed in such a way that the sheet metal part is supported on a perforated die which has a bore whose diameter at least substantially corresponds to the outside diameter of the rivet section or is slightly larger than this, the bore opening into the end face of the punch die facing the sheet metal part and passing over an annular surface inclined to the longitudinal axis of the die into an annular contact surface of the punch die set back relative to the mouth of the bore, that the functional element merges with that on the punch die supported sheet metal part is pressed in order to punch out a punching slug from the sheet metal part by means of the self-piercing rivet section and to produce a conical increase in the sheet metal part via the inclined annular surface of the perforated die, which is achieved by punching out The punch hole produced in the punching slug surrounds that the sheet metal part with the functional element, the rivet section of which is located in the punch hole, is then pressed against a rivet die which, coaxially to the longitudinal axis of the functional element, has a projection designed for flanging the rivet section on its end face facing the sheet metal part brings the sheet metal part into full contact with the bearing surface of the functional element, so that the sheet metal part around the punched hole is clamped in a form-fitting manner between the flanged rivet section and the contact surface of the functional element.
Mit anderen Worten wird das Funktionselement selbststanzend in das Blechteil eingebracht, wodurch durch eine besondere Formgebung der Lochmatrize und der anschließend verwendeten Nietmatrize eine intensive und ausreichende plastische Verformung des Blechteils erreicht wird, so daß eine hochwertige Verbindung zwischen dem Funktionselement und dem Blechteil entsteht. Dadurch, daß das Funktionselement selbststan- zend in das Blechteil eingebracht wird, ist die genaue Ausrichtung desIn other words, the functional element is introduced into the sheet metal part in a self-punching manner, as a result of which the perforated die and the rivet die subsequently used achieve an intensive and sufficient plastic deformation of the sheet metal part, so that a high-quality connection is created between the functional element and the sheet metal part. The fact that the functional element is introduced into the sheet metal part in a self-piercing manner means that the
Blechteils mit den Werkzeugen wesentlich weniger kritisch, da der Nietabschnitt des Funktionselements in einem ebenen Bereich des Blechteils selbst das Loch stanzt. Es muß zwar eine ausreichende Ausrichtung des Funktionselements mit der Lochmatrize sichergestellt werden, dies ist aber in der Praxis unkritisch, da man bei der Blechverarbeitung gewohnt ist, mit Stanz- bzw. Setzköpfen und Matrizen zu arbeiten, die miteinander ausgerichtet sind.Sheet metal part with the tools much less critical, since the rivet section of the functional element itself punches the hole in a flat area of the sheet metal part. Sufficient alignment of the functional element with the punch die must be ensured, but this is not critical in practice, since in sheet metal processing one is used to working with punching or setting heads and dies that are aligned with one another.
Dadurch, daß das Element selbststanzend in das Blechteil eingebracht wird, liegt das Blechteil bereits während des Stanzvorgangs eng am Nietabschnitt des Funktionselements an, was durch gewissen Auslegungsmerkmale der Lochmatrize noch verbessert werden kann, so daß es nicht notwendig ist, das Stanzloch erst etwas größer als den Nietabschnitt herzustellen, um Fehlausrichtungen des Funktionselements mit dem Blechteil zu vermeiden.Due to the fact that the element is introduced into the sheet metal part in a self-punching manner, the sheet metal part already lies tightly against the rivet section of the functional element during the punching process, which can be improved by certain design features of the punch die, so that it is not necessary to first make the punch hole somewhat larger than manufacture the rivet section to avoid misalignment of the functional element with the sheet metal part.
Dadurch, daß bei dem Lochvorgang zur Erzeugung des Stanzloches der Nietabschnitt des Funktionselements in das Stanzloch eingeklemmt wird, wird dafür gesorgt, daß das Element kraftschlüssig mit dem Blechteil verbunden ist, so daß das Blechteil mit dem Funktionselement von einer Arbeitsstation oberhalb der Lochmatrize zu einer zweiten Arbeitsstation oberhalb der Nietmatrize transportiert werden kann, ohne befürchten zu müssen, daß das Funktionselement verloren geht. Andererseits führt dieser eingeklemmte Zustand des Funktionselements -dazu, daß bei dem anschließenden Nietvorgang auch bei einer kleineren Verformung des Blechteils dieses bereits im ausreichenden Maße plastisch verformt wird, denn man muß nicht erst einen Freiraum zwischen dem Nietabschnitt und dem Stanzloch überbrücken, wie dies bei dem traditionellen Klemmlochnieten der Fall ist. Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich unproblematischer, das Funktionselement in das Blechteil einzubringen, da es nicht erforderlich ist, das Funktionselement erst mit einem ihm zugewandten domförmigen Abschnitt des Blechteils auszu- richten.Characterized in that the rivet section of the functional element is clamped into the punched hole during the punching process for producing the punched hole, It is ensured that the element is non-positively connected to the sheet metal part, so that the sheet metal part with the functional element can be transported from a work station above the punch die to a second work station above the rivet die without fear that the functional element will be lost. On the other hand, this clamped state of the functional element leads to the fact that during the subsequent riveting process, even with a small deformation of the sheet metal part, this is already plastically deformed to a sufficient extent, because it is not necessary to first bridge a space between the rivet section and the punched hole, as is the case with the traditional clamp hole rivets is the case. Furthermore, with the method according to the invention, it is much less problematic to introduce the functional element into the sheet metal part, since it is not necessary to first align the functional element with a dome-shaped section of the sheet metal part facing it.
Eine Möglichkeit ausreichendes Blechmaterial im Bereich um das Stanzloch herum vorzusehen, so daß beim Einpressen des Funktionselements erwünschte ausgeprägte plastische Verformung des Blechteils eintritt, liegt darin, die Mündung der Lochmatrize mit einer konusförmigen nach innen gerichteten Fase zu versehen, so daß diese Fase mit der schräggestellten Ringfläche, die in die gegenüber der Mündung der Bohrung zurückversetzte ringförmige Auflagefläche der Lochmatrize übergeht, eine Ringlippe erzeugt mit einem Durchmesser etwas größer als der Durch- messer des Nietabschnitts. Durch diese Ringlippe wird das Blechmaterial um das Stanzloch herum so geformt, daß es eine konusförmige Erhöhung auf der dem Funktionselement zugewandten Seite aufweist und diese konusförmige Erhöhung im Bereich des Nietabschnitts in eine kleine konusförmige Vertiefung übergeht. Hierdurch wird einerseits mehr Blechmaterial im Bereich des Nietabschnitts geschaffen, andererseits verhindert die konusförmige Vertiefung, daß das Blechmaterial während des Einpreßvorgangs sich vom Nietabschnitt entfernt, noch bevor die Nietmatrize zur Anwendung gelangt. Die Haltewirkung der entsprechenden konusförmigen Vertiefung ist so gut, daß man aueh ohne Niederhalter arbeiten kann, was die verwendeten Werkzeuge vereinfacht.One possibility of providing sufficient sheet metal material in the area around the punched hole so that the desired pronounced plastic deformation of the sheet metal part occurs when the functional element is pressed in is to provide the mouth of the die plate with a cone-shaped inward-facing bevel, so that this bevel is inclined Annular surface, which merges into the annular contact surface of the perforated die set back from the mouth of the bore, creates an annular lip with a diameter slightly larger than the diameter of the rivet section. By means of this ring lip, the sheet metal material is shaped around the punching hole in such a way that it has a conical increase on the side facing the functional element and this conical increase in the region of the rivet section into a small one conical recess. On the one hand, this creates more sheet metal material in the region of the rivet section, and on the other hand the conical depression prevents the sheet material from moving away from the rivet section during the press-in process even before the rivet die is used. The holding effect of the corresponding conical recess is so good that one can also work without a hold-down device, which simplifies the tools used.
Diese soeben beschriebene Variante funktioniert auch dann, wenn das Loch der Lochmatrize einen Durchmesser aufweist, der zumindest im wesentlichen dem Außendurchmesser des Nietabschnitts entspricht oder nur unwesentlich größer als dieser ist.This variant just described also works if the hole in the punch die has a diameter which at least substantially corresponds to the outside diameter of the rivet section or is only insignificantly larger than this.
Besonders günstig ist es aber, wenn das Loch der Lochmatrize deutlich größer gemacht wird als der Außendurchmesser des Nietabschnitts. Der Stanzvorgang führt dann, wie später näher erläutert wird, zu einer kleinen zylindrischen Fortsetzung der konusförmigen Vertiefung im Blechteil, so daß das Blechmaterial noch besser die Aufweitung des Stanzlochs bei der fortschreitenden Verpressung des Funktionselements mit dem Blechteil verhindert. Im übrigen führt diese Ausbildung dazu, daß die Ausrichtung der Lochmatrize mit dem Stanzkopf noch weniger kritisch ist und der zylindrische Vorsprung schafft weiteres Blechmaterial an den Nietabschnitt heran, was der plastischen Verformung des Blechmaterials und der hochwertigen Verbindung mit dem Funktionselement zugute kommt. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, mit einem Werkzeug zu arbeiten, das ohne Blechniederhalter funktioniert, ist es erfindungsgemäß auch möglich, ein Werkzeug zu verwenden, das von einem gefederten Niederhalter umgeben ist, der bereits vor Berührung des Stanzabschnitts des Funkti- onselements mit dem Blechteil das Blechteil an der genannten tieferliegenden, ringförmigen Auflagefläche der Lochmatrize andrückt. Bereits vor der Durchführung des Lochvorgangs wird die genannte konusförmige Erhöhung im Blechteil dadurch erzeugt, daß das Blechteil zwischen der Mündung der Lochbohrung der Lochmatrize und der zurückversetzten Auflagefläche der Lochmatrize gespannt wird. Erst dann wird der Lochvorgang anschließend durchgeführt. Durch den Niederhalter wird hier jegliche Tendenz des Blechmaterials, radial nach außen im Sinne einer Aufweitung des Stanzloches zu fließen, entgegengetreten und es kommt ebenfalls das erwünschte klemmende Anliegen des Blechmaterials am Nietabschnitt des Funktionselement zustande.However, it is particularly favorable if the hole in the punch die is made significantly larger than the outer diameter of the rivet section. The punching process then leads, as will be explained in more detail later, to a small cylindrical continuation of the conical depression in the sheet metal part, so that the sheet metal material prevents the expansion of the punched hole even better as the functional element progressively compresses with the sheet metal part. In addition, this design leads to the fact that the alignment of the die with the punching head is even less critical and the cylindrical projection creates additional sheet metal material to the rivet section, which benefits the plastic deformation of the sheet metal material and the high-quality connection to the functional element. Although it is fundamentally possible to work with a tool that works without sheet metal hold-down devices, it is also possible according to the invention to use a tool that is surrounded by a spring-loaded hold-down device that is already in contact with the punching section of the function. onselements with the sheet metal part presses the sheet metal part on the lower-lying, annular contact surface of the punch die. Even before the perforation process is carried out, the aforementioned conical elevation is generated in the sheet metal part in that the sheet metal part is stretched between the mouth of the perforated hole in the perforated die and the recessed contact surface of the perforated die. Only then is the punching process carried out. The hold-down device counteracts any tendency of the sheet metal material to flow radially outwards in the sense of widening the punched hole, and the desired clamping contact of the sheet material with the rivet section of the functional element also occurs.
Nach einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so vorgegangen, daß das Blechteil auf einer Lochmatrize abgestützt wird, die eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser zumindest im wesentlichen dem Außendurchmesser des Nietabschnitts entspricht oder etwas größer als dieser ist, wobei die Bohrung in eine dem Blechteil zugewandten Vertiefung in der Stirnseite der Lochmatrize mündet, die in eine axial vor der Mündung der Bohrung liegende, ringförmige Auflagefläche der Lochmatri- ze übergeht, daß das Funktionselement auf das auf der Auflagefläche der Lochmatrize abgestützte Blechteil gedrückt wird, um mittels des selbststanzend ausgebildeten Nietabschnitts einen Stanzbutzen aus dem Blechteil herauszustanzen und über die Vertiefung der Lochmatrize eine konusförmige Vertiefung im Blechteil zu erzeugen, die das durch das Heraus- stanzen des Stanzbutzens erzeugte Stanzloch umgibt, daß das Blechteil mit dem Funktionselement, dessen Nietabschnitt sich im Stanzloch befindet, anschließend an eine Nietmatrize gedrückt wird, die koaxial zur Längsachse des Funktionselements an ihrer dem Blechteil zugewandten Stirnseite einen zur Umbördelung des Nietabschnitts ausgelegten Vor- sprung aufweist, der das Blechteil in vollständige Anlage an die Auflagefläche des Funktionselements bringt, so daß das Blechteil um das Stanzloch herum zwischen dem umgebördelten Nietabschnitt und der Auflagefläche des Funktionselements formschlüssig eingeklemmt ist.According to a second variant of the method according to the invention, the sheet metal part is supported on a perforated die which has a bore, the diameter of which at least substantially corresponds to the outer diameter of the rivet section or is slightly larger than this, the bore in a facing the sheet metal part Indentation in the end face of the punch die opens into an annular bearing surface of the punch die lying axially in front of the mouth of the hole, so that the functional element is pressed onto the sheet metal part supported on the contact face of the punch die in order to use a self-piercing rivet section to produce a punched piece to punch out of the sheet metal part and to produce a conical depression in the sheet metal part via the recess of the punch die, which surrounds the punched hole produced by punching out the punching slug, so that the sheet metal part with the functional element, the rivet section of which is located in the punching hole och, is then pressed onto a rivet die which, coaxially to the longitudinal axis of the functional element, has on its front side facing the sheet metal part a pre-designed part for flanging the rivet section. has jump, which brings the sheet metal part into full contact with the support surface of the functional element, so that the sheet metal part is clamped around the punched hole between the flanged rivet section and the support surface of the functional element.
Auch hier wird das Funktionselement selbststanzend in das Blechteil eingebracht, die Lochmatrize wird aber so ausgelegt, daß eine konusförmige Vertiefung im Blechteil erzeugt wird, die im anschließenden Nietvorgang umgeformt und weitestgehend aufgehoben, d.h. flachgepreßt wird. Die konusförmige Vertiefung kann so gestaltet werden, daß unter Berücksichtigung etwaiger Verdrehsicherungsmerkmale, die als Vertiefungen und/ oder Nasen in der Auflagefläche und/ oder im Bereich des Übergangs der Auflagefläche in den Nietabschnitt und/ oder im Nietabschnitt vorgesehen sind, ein Materialüberschuß in der konusförmigen Vertiefung des Blechteils gegenüber der Materialmenge, die im eingenieteten Zustand zwischen der Auflagefläche des Funktionselements und dem umgebördelten Nietabschnitt angeordnet ist, entsteht, wodurch das Blechmaterial bei der Umformung plastisch verformt wird und einen permanenten radialen Druck auf den Nietabschnitt ausübt.Here, too, the functional element is inserted into the sheet metal part in a self-punching manner, but the perforated die is designed so that a conical depression is created in the sheet metal part, which is reshaped in the subsequent riveting process and largely removed, i.e. is pressed flat. The cone-shaped recess can be designed so that, taking into account any anti-rotation features that are provided as recesses and / or lugs in the support surface and / or in the region of the transition of the support surface into the rivet section and / or in the rivet section, there is an excess of material in the cone-shaped recess of the sheet metal part compared to the amount of material that is arranged in the riveted state between the support surface of the functional element and the flanged rivet section, whereby the sheet metal material is plastically deformed during the shaping and exerts a permanent radial pressure on the rivet section.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen der verwendeten Werkzeuge sind den weiteren Ansprüchen 11 bis 12 zu entnehmen.Particularly preferred embodiments of the tools used can be found in the further claims 11 to 12.
Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungen, in welcher zeigen: Fig. 1A - 1E eine Folge von Zeichnungen, die eine erste erfindungsgemäße Variante des Verfahrens zum Anbringen eines Funktionselements an ein Blechteil darstellen,The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: 1A-1E a sequence of drawings, which represent a first variant of the method according to the invention for attaching a functional element to a sheet metal part,
Fig. 2A und 2B Zeichnungen zur Erläuterung der Arbeitsweise einer ersten Ausführungsform einer Lochmatrize,2A and 2B drawings to explain the operation of a first embodiment of a punch die,
Fig. 3A und 3B zwei Zeichnungen ähnlich der Fig. 2A und 2B zur Erläuterung der Arbeitsweise einer weiteren Form einer Lochmatrize,3A and 3B are two drawings similar to FIGS. 2A and 2B to explain the operation of another form of a punch die,
Fig. 4A und 4B weitere Zeichnungen ähnlich den Zeichnungen 3A und 3B zur Erläuterung der Arbeitsweise einer weiteren Form einer erfindungsgemäßen Lochmatrize,4A and 4B further drawings similar to the drawings 3A and 3B to explain the operation of another form of a punch die according to the invention,
Fig. 5A - 5F eine weitere Folge von Zeichnungen zur Erläuterung einer Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anbringen eines Funktionselements an ein Blechteil, und5A-5F a further sequence of drawings to explain a variant of a method according to the invention for attaching a functional element to a sheet metal part, and
Fig. 6A - 6F eine noch weitere Folge von Zeichnungen, um eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Anbringung eines Funktionselements an ein Blechteil zu erläutern.6A-6F a still further sequence of drawings to explain a further variant of the method according to the invention when attaching a functional element to a sheet metal part.
Die Fig. 1A zeigt im axialen Schnitt ein sogenanntes RSN Element 10 der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH und Co. KG, wobei das Element 10 in einer axialen Ebene geschnitten ist, die die mittlere Längsebene 12 des Elements umfaßt. Das gezeigte Element 10 ist im Prinzip aus der europäischen Patentschrift 0 539 793 bekannt und wird hier durch eine Abwandlung des sogenannten Klemmlochnietverfahrens an ein Blechteil 14 befestigt. Das Funktionselement 10, das hier als Mutterelement reali- siert ist, weist einen eine ringförmige Auflagefläche 16 aufweisenden1A shows an axial section of a so-called RSN element 10 from Profil Connection Technology GmbH and Co. KG, the element 10 being cut in an axial plane which is the central longitudinal plane 12 of the element. The element 10 shown is known in principle from European Patent Specification 0 539 793 and is attached here to a sheet metal part 14 by a modification of the so-called clamp riveting method. The functional element 10, which is realized here as a nut element, has an annular bearing surface 16
Kopfteil 18 und einen rohrförmigen auf der Seite der Auflagefläche 16 des Kopfteils 18 angeordneten Stanz- und Nietabschnitt 20 auf. In diesem Beispiel sind Verdrehsicherungsmerkmale in Form von Verdrehsiche- rungsnasen 26 vorgesehen, wobei die Verdrehsicherungsnasen 26 erha- ben an der Auflagefläche und am Nietabschnitt vorliegen. Die Verdrehsicherungsnasen erstrecken sich in radialer Richtung an der Auflagefläche 16 und in axialer Richtung am Nietabschnitt 20 im Bereich des Übergangs von der Auflagefläche in den Nietabschnitt, wobei sie bei etwa der halben Länge des rohrförmigen Nietabschnitts in dessen zylindrische Außenfläche auslaufen. In diesem Beispiel sind insgesamt acht solche Verdrehsicherungsnasen vorgesehen. Es können weniger als acht oder mehr als acht solche Verdrehsicherungsnasen vorgesehen werden. Die Verdrehsicherungsmerkmale können außerdem, falls erwünscht, die Form von Vertiefungen haben, die in der Auflagefläche und/ oder im Nietabschnitt im Bereich des Übergangs von der Auflagefläche in den Nietabschnitt vorgesehen werden.Head part 18 and a tubular stamping and riveting section 20 arranged on the side of the bearing surface 16 of the head part 18. In this example, anti-rotation features are provided in the form of anti-rotation noses 26, the anti-rotation noses 26 being present on the contact surface and on the rivet section. The anti-rotation lugs extend in the radial direction on the support surface 16 and in the axial direction on the rivet section 20 in the region of the transition from the support surface to the rivet section, and they run out at approximately half the length of the tubular rivet section in its cylindrical outer surface. In this example, a total of eight such anti-rotation lugs are provided. Less than eight or more than eight such anti-rotation lugs can be provided. If desired, the anti-rotation features can also have the form of depressions which are provided in the support surface and / or in the rivet section in the region of the transition from the support surface to the rivet section.
Das Funktionselement 10 weist in diesem Beispiel eine mittlere Bohrung 28 auf, die mit einem Gewindezylinder 30 versehen ist. Die in Fig. 1 obere Stirnseite des Kopfteils 18 bildet eine Druckfläche 36. Das Funktionselement 10 muß nicht als Mutterelement ausgebildet werden. Statt dessen könnte die Druckfläche 36 in einen Schaftteil übergehen, der sich in der Darstellung gemäß Fig. 1A nach oben erstrecken würde, so daß ein Bol- zenelement vorliegt. Auch könnte das Funktionselement 10 andere Funktionen erfüllen. Beispielsweise könnte die Bohrung 28 als zylindrische Lagerfläche zur drehbaren Lagerung einer Welle ausgeführt werden oder als Clipaufnahme realisiert werden, um eine Clipbefestigung aufzuneh- men. Wenn das Element mit einem Schaftteil versehen ist, so kann der Schaftteil nicht nur mit einem Gewindezylinder versehen werden, wodurch ein Bolzenelement vorliegt, sondern der Schaftteil könnte eine zylindrische Lagerfläche aufweisen, z.B. zur drehbaren Lagerung eines Hebels oder er könnte bspw. mit einer Ringnut versehen werden, um einen Clip aufzu- nehmen. Wesentlich ist, daß die Stirnseite 36 als Druckfläche ausgebildet ist, so daß ein Druck in Längsrichtung der Achse 12 mittels eines geeigneten Werkzeuges, hier mit 40 dargestellt, auf die Druckfläche 36 ausgeübt werden kann, um das Element in das Blechteil 14 hineinzubringen, ohne daß die auf das Funktionselement 10 ausgeübten Kräfte zu einer unzuläs- sigen Verformung des Funktionselements bzw. Gewindezylinders führt. Man sieht außerdem aus der Fig. 1 A, daß der rohrförmige Nietabschnitt 20 einen Innendurchmesser aufweist, der deutlich größer ist als der der Bohrung 28 bzw. als der des Außendurchmessers des Gewindezylinders 30 und daß das freie Stirnende des rohrförmigen Nietabschnittes 20, d.h. das untere Ende in Fig. 1A, mit Stanz- und Nietmerkmalen ausgestattet ist, die später näher erläutert werden.In this example, the functional element 10 has a central bore 28, which is provided with a threaded cylinder 30. The upper end face of the head part 18 in FIG. 1 forms a pressure surface 36. The functional element 10 does not have to be designed as a nut element. Instead, the pressure surface 36 could merge into a shaft part which would extend upwards in the illustration according to FIG. 1A, so that a bolt Zen element is present. The functional element 10 could also perform other functions. For example, the bore 28 could be designed as a cylindrical bearing surface for the rotatable mounting of a shaft or as a clip receptacle in order to accommodate a clip attachment. If the element is provided with a shaft part, the shaft part can not only be provided with a threaded cylinder, as a result of which a bolt element is present, but the shaft part could have a cylindrical bearing surface, for example for the rotatable mounting of a lever, or it could, for example, be provided with an annular groove to record a clip. It is essential that the end face 36 is designed as a pressure surface so that a pressure in the longitudinal direction of the axis 12 can be exerted on the pressure surface 36 by means of a suitable tool, shown here with 40, in order to bring the element into the sheet metal part 14 without the forces exerted on the functional element 10 lead to an inadmissible deformation of the functional element or threaded cylinder. It can also be seen from FIG. 1A that the tubular rivet section 20 has an inner diameter which is significantly larger than that of the bore 28 or that of the outer diameter of the threaded cylinder 30 and that the free end face of the tubular rivet section 20, ie the lower one 1A, is equipped with punching and riveting features which will be explained in more detail later.
Unterhalb des Blechteils 14 befindet sich in Fig. 1A eine Lochmatrize 42, wobei das Werkzeug 40 und die Lochmatrize 42 normalerweise einander gegenüber liegen und miteinander ausgerichtet in einer Station einesA perforated die 42 is located below the sheet metal part 14 in FIG. 1A, the tool 40 and the perforated die 42 normally being located opposite one another and aligned with one another in one station
Folgeverbundwerkzeuges vorgesehen sind. Das heißt, daß die Längsachse des Elementes 12 zugleich die Längsachse des Werkzeuges 40 und die Längsachse der Lochmatrize 42 darstellt und in an sich bekannter Weise wird die Lochmatrize 42 in einer unteren Platte des Folgeverbundwerkzeuges untergebracht und das obere Werkzeug 40 wird entsprechend dem Doppelpfeil 44 bewegt, um bei jeder nach oben gerichteten Bewegung ein weiteres Funktionselement 10 in die dargestellte Position aufzunehmen und bei jeder nach unten gerichteten Bewegung für die Einbringung des Funktionselementes in das Blechteil 14 in der nachfolgend zu erläuternden Weise zu sorgen. Im übrigen könnte das Werkzeug 40 und die Lochmatrize 42 in einer Transferpresse angeordnet werden. Die Lochmatrize 42 wäre dann im unteren Werkzeug der Presse anzuordnen und das Werk- zeug 40 wird in einem Setzkopf untergebracht, der an einer Zwischenplatte der Presse oder am oberen Werkzeug der Presse montiert ist. Statt dessen könnte die Lochmatrize 42 auf der Zwischenplatte der Presse montiert werden und das Werkzeug 40 am oberen Werkzeug der Presse befestigt werden. Auch sind umgekehrte Anordnungen durchaus denkbar, bei denen das untere Werkzeug 40 unterhalb der Lochmatrize 42 angeordnet ist, beispielsweise im unteren Werkzeug der Presse oder an der Zwischenplatte der Presse, während die Lochmatrize dann an der Zwischenplatte der Presse bzw. am oberen Werkzeug der Presse anzuordnen wäre.Progressive tool are provided. This means that the longitudinal axis of the element 12 also represents the longitudinal axis of the tool 40 and the longitudinal axis of the die 42 and in a manner known per se the perforated die 42 is accommodated in a lower plate of the progressive tool and the upper tool 40 is moved in accordance with the double arrow 44 in order to accommodate a further functional element 10 in the position shown with each upward movement and with each downward movement for the introduction of the To provide functional element in the sheet metal part 14 in the manner to be explained below. Otherwise, the tool 40 and the punch die 42 could be arranged in a transfer press. The punch die 42 would then have to be arranged in the lower tool of the press and the tool 40 is accommodated in a setting head which is mounted on an intermediate plate of the press or on the upper tool of the press. Instead, the die 42 could be mounted on the intermediate plate of the press and the tool 40 attached to the upper tool of the press. Reverse arrangements are also conceivable, in which the lower tool 40 is arranged below the die 42, for example in the lower tool of the press or on the intermediate plate of the press, while the die is then arranged on the intermediate plate of the press or on the upper tool of the press would.
Man merkt aus der Fig. 1A, daß das Funktionselement 10 in einer Ringvertiefung 46 des Werkzeugs untergebracht ist, die im Bodenbereich eine ringförmige Schulter 48 aufweist, die gegen die Druckfläche 36 des Funktionselementes drückt. Die Ringvertiefung 46 hat im Bereich der unteren Stirnseite des Werkzeugs 40 eine konusförmige Fläche 47. Der rohrförmi- ge Nietabschnitt 20 des Funktionselementes steht mit seinem unteren Ende über die untere ringförmige Stirnseite 52 des Werkzeuges vor. Die Lochmatrize 42 weist eine mittlere Bohrung 54 auf, die in der Richtung nach unten in Fig. 1A in eine größere Bohrung 56 übergeht. Die Bohrung 54 der Lochmatrize mündet an der oberen Stirnseite der Matrize in eine konusförmige Vertiefung 58, die mit einer schräggestellten Ringflä- ehe 60 eine ringförmige, um die Achse 12 umlaufende Ringlippe 62 bildet, wobei die schräggestellte Ringfläche 60 in eine gegenüber der Mündung 59 der Bohrung zurückversetzte ringförmige Auflagefläche 64 der Lochmatrize übergeht.It can be seen from FIG. 1A that the functional element 10 is accommodated in an annular recess 46 of the tool, which has an annular shoulder 48 in the bottom region which presses against the pressure surface 36 of the functional element. The annular recess 46 has a conical surface 47 in the region of the lower end face of the tool 40. The tubular rivet section 20 of the functional element projects with its lower end beyond the lower annular end face 52 of the tool. The perforated die 42 has a central bore 54 which merges into a larger bore 56 in the downward direction in FIG. 1A. The bore 54 of the perforated die opens into a conical depression 58 on the upper end face of the die, which, with an inclined annular surface 60, forms an annular annular lip 62 encircling the axis 12, the inclined annular surface 60 in an opposite the mouth 59 of the Bore set back annular support surface 64 of the punch matrix passes over.
Die Fig. 1A zeigt den Zustand, in dem sich das Werkzeug 40 nach unten in Richtung auf die Lochmatrize zubewegt und das freie Stirnende des rohrförmigen Nietabschnittes 20 gerade auf die Oberseite des Blechteils 14 trifft, während dieses direkt auf der Ringlippe 62 der Lochmatrize abgestützt ist. Man merkt, daß hier kein Niederhalter zur Anwendung gelangt.Fig. 1A shows the state in which the tool 40 moves down towards the punch die and the free end of the tubular rivet section 20 just hits the top of the sheet metal part 14, while this is supported directly on the annular lip 62 of the punch die , You notice that no hold-down is used here.
Wie aus Fig. 1 B ersichtlich, wird durch die weitere nach unten gerichtete Bewegung des Werkzeuges 40 das Funktionselement so gegen das Blechteil gedrückt, daß ein Stanzbutzen 66 aus dem Blechteil 14 herausgestanzt wird und das Blechmaterial zur Anlage an die konusförmige Ring- Vertiefung 58 an der Mündung der Bohrung 54 gebracht wird. Außerdem gelangt das Blechmaterial in Anlage mit der unteren Stirnseite 52 des Werkzeuges 40 und es wird eine leicht konusförmige Erhöhung zwischen der Ringlippe 62 und der ringförmigen Stirnseite 52 des Werkzeuges gebildet.As can be seen from FIG. 1B, the further downward movement of the tool 40 pushes the functional element against the sheet metal part in such a way that a punching slug 66 is punched out of the sheet metal part 14 and the sheet metal material lies against the conical ring depression 58 the mouth of the bore 54 is brought. In addition, the sheet metal material comes into contact with the lower end face 52 of the tool 40 and a slightly conical increase is formed between the annular lip 62 and the annular end face 52 of the tool.
Man merkt auch aus der Fig. 1B, daß der Durchmesser der Bohrung 54 in diesem Beispiel etwas größer gewählt wurde als der Außendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnittes 20 und daß dies dazu geführt hat, daß sich eine zylindrische Ringlippe 68 um das Stanzloch 70 im Blechteil herum gebildet hat. Diese Ringlippe 68, zusammen mit dem Bereich des Bleichteils 14, der an der konusförmigen Fläche 58 anliegt, verhindert, daß bei einer weiteren nach unten gerichteten Bewegung des Werkzeuges 40 das Stanzloch 70 aufgeweitet wird. Statt dessen bleibt das Blechmaterial um das Stanzloch 70 herum eng in Berührung mit der rohrförmigen Oberfläche des Nietabschnittes 20.It can also be seen from FIG. 1B that the diameter of the bore 54 in this example was chosen to be somewhat larger than the outer diameter of the tubular rivet section 20 and that this has resulted in that a cylindrical annular lip 68 has formed around the punched hole 70 in the sheet metal part. This ring lip 68, together with the area of the bleaching part 14 which bears against the conical surface 58, prevents the punched hole 70 from being widened when the tool 40 is moved further downward. Instead, the sheet material around the punch hole 70 remains in close contact with the tubular surface of the rivet section 20.
Die nach unten gerichtete Bewegung des Werkzeuges 40 schreitet dann fort, bis der Zustand gemäß Fig. IC erreicht ist. Hier ist das Blechmaterial nunmehr zwischen der ringförmigen Anlagefläche 52 des Werkzeuges 40 und der ringförmigen Anlagefläche 64 der Lochmatrize 42 eingeklemmt. Man sieht, daß das Blechmaterial immer noch eng an der Außenseite des rohrförmigen Nietabschnitts 20 anliegt, so daß das Funktionselement im Stanzloch 70 des Blechteils 14 eingeklemmt ist. Man sieht auch aus der Fig. IC, daß das Blechmaterial bei 24 außerdem eng an der schräggestellten Ringfläche 47 der stirnseitigen Vertiefung 22 des Werkzeugs 46 anliegt, wobei die Verdrehsicherungsnasen 26 bereits teilweise in das Blechmaterial eingedrungen sind, was ebenfalls die klemmende Aufnahme des Funktionselementes im Blechmaterial begünstigt. Im übrigen folgt das Blechmaterial des Blechteils 14 dem Verlauf der schräggestellten Ringfläche 60 der Lochmatrize 42, wobei dies allerdings nicht wesentlich ist, da das Blechmaterial zwischen der Ringlippe 62 und der Anlagefläche 64 durch die Andrückkräfte des Werkzeuges an der unteren Stirnfläche 52 des Werkzeuges gespannt ist, so daß auch bei einem schrägeren Verlauf der Ringfläche 60 das Blechmaterial ohnehin den in Fig. IC gezeigten Verlauf in diesem Bereich annehmen würde. Der Lochvorgang ist nunmehr beendet und das obere Werkzeug 40 wird angehoben (Pfeil 44) und das Blechteil 14 mit dem Funktionselement 10 wird von der feststehenden Lochmatrize weggedrückt (durch nicht gezeigte, aber an sich gut bekannte gefederte Stifte (Auswerfer)). Der Stanzbut- zen 66 fällt in die Bohrung 56 hinein und wird über diese Bohrung in an sich bekannter Weise entsorgt. Das Blechteil 14 mit dem im Stanzloch 70 klemmend aufgenommenen Funktionselement 10 wird nunmehr von der Lochmatrize weggehoben und in die nächste Station des Folgeverbundwerkzeuges transportiert. Wenn ein solches Folgeverbundwerkzeug zur Anwendung gelangt, wird das Blechteil 14 in an sich bekannter Weise als Blechstreifen durch das Werkzeug geführt, dieser Blechstreifen besteht aus mehreren zusammenhängenden Blechteilen 14, die durch die Randbereiche des Blechstreifens gehalten und geführt werden. Handelt es sich um eine Transferpresse, so wird das Blechteil 14 in die nächste Presse oder weiter in der ersten Presse transportiert.The downward movement of the tool 40 then continues until the state shown in FIG. IC is reached. Here, the sheet metal material is now clamped between the annular contact surface 52 of the tool 40 and the annular contact surface 64 of the punch die 42. It can be seen that the sheet metal material still lies closely against the outside of the tubular rivet section 20, so that the functional element is clamped in the punched hole 70 of the sheet metal part 14. It can also be seen from FIG. IC that the sheet metal material at 24 also lies closely against the inclined annular surface 47 of the end-side recess 22 of the tool 46, the anti-rotation lugs 26 having already partially penetrated into the sheet metal material, which also results in the clamping reception of the functional element in the Favored sheet material. Otherwise, the sheet metal material of the sheet metal part 14 follows the course of the inclined annular surface 60 of the perforated die 42, although this is not essential since the sheet metal material between the annular lip 62 and the contact surface 64 is stretched by the pressing forces of the tool on the lower end face 52 of the tool , so that even with an oblique course of the annular surface 60, the sheet material would assume the course shown in FIG. IC in this area anyway. The punching process is now complete and the upper tool 40 is raised (arrow 44) and the sheet metal part 14 with the functional element 10 is pushed away from the fixed punch die (by spring pins (ejector) which are not shown but are known per se). The punch boss 66 falls into the bore 56 and is disposed of via this bore in a manner known per se. The sheet metal part 14 with the functional element 10 clamped in the punching hole 70 is now lifted away from the punch die and transported to the next station of the progressive tool. If such a progressive tool is used, the sheet metal part 14 is guided through the tool as a sheet metal strip in a manner known per se; this sheet metal strip consists of a plurality of connected sheet metal parts 14 which are held and guided by the edge regions of the sheet metal strip. If it is a transfer press, the sheet metal part 14 is transported into the next press or further in the first press.
In dieser weiteren Station bzw. weiteren Presse wird nunmehr das Bauteil bestehend aus dem Funktionselement 10 und dem Blechteil 14 weiterverarbeitet, und zwar durch einen Nietvorgang, der in Fig. 1 D und 1E darge- stellt ist.In this further station or further press, the component consisting of the functional element 10 and the sheet metal part 14 is now further processed, namely by a riveting process, which is shown in FIGS. 1D and 1E.
Das Werkzeug 80, das zu diesem Zweck verwendet wird, entspricht von seiner Grundauslegung dem Werkzeug 40, wobei jedoch die Ringvertiefung 82 an der unteren Stirnseite des Werkzeuges in axialer Richtung 12 nur etwas tiefer ist, als die axiale Höhe des Kopfteils 18 des Funktionselement zwischen seiner oberen Stirnseite 36 und seiner Auflagefläche 16, so daß die untere Stirnseite 84 des Werkzeuges 80 in einer radialen Ebene um in etwa die Blechdicke über die Auflagefläche 16 des Kopfteils 18 vorsteht. Die Matrize 86, die unterhalb des Blechteils 14 angeordnet ist, weist in diesem Beispiel einen konzentrisch zur Längsachse 12 des Funktionselementes 10 angeordneten zylindrischen Vorsprung 88 mit einer leicht konkaven schräggestellten Ringfläche 90 auf, die in eine ringförmige Fläche 92 übergeht, die in einer radialen Ebene liegt und nur geringfügig oberhalb des ringförmigen Bereiches 94 der Nietmatrize 86 steht, der das Blechteil 14 beim Nietvorgang abstützt. Das obere Werkzeug 80 wird entsprechend dem Doppelpfeil 96 zunächst nach unten bewegt, um den Nietvorgang durchzuführen, der in Fig. 1E im abgeschlossenen Zustand gezeigt ist. Man merkt, daß das Blechmaterial im Bereich der Auflagefläche 16 vollständig an diese und zwischen den Verdrehsicherungsnasen eingepreßt worden ist und daß der ringförmige Nietabschnitt 20 radial nach außen umgebördelt bzw. umgelegt ist, so daß das Blechmaterial formschlüssig zwischen dem Funktionselement 10 und dem umgebördel- ten Nietabschnitt 20 eingeklemmt ist. Man merkt außerdem, daß dieThe tool 80 used for this purpose corresponds in its basic design to the tool 40, but the annular recess 82 on the lower end face of the tool in the axial direction 12 is only slightly deeper than the axial height of the head part 18 of the functional element between it upper end face 36 and its support surface 16, so that the lower end face 84 of the tool 80 in a radial plane by approximately the sheet thickness over the support surface 16 of the head part 18th protrudes. In this example, the die 86, which is arranged below the sheet metal part 14, has a cylindrical projection 88 which is arranged concentrically to the longitudinal axis 12 of the functional element 10 and has a slightly concave inclined annular surface 90 which merges into an annular surface 92 which is in a radial plane lies and is only slightly above the annular region 94 of the rivet die 86, which supports the sheet metal part 14 during the riveting process. The upper tool 80 is first moved downward in accordance with the double arrow 96 in order to carry out the riveting process, which is shown in FIG. 1E in the closed state. One notices that the sheet metal material in the area of the bearing surface 16 has been pressed completely into this and between the anti-rotation noses and that the ring-shaped rivet section 20 is flanged or folded radially outwards, so that the sheet metal material is positively locked between the functional element 10 and the flanged one Rivet section 20 is clamped. You can also see that the
Ringfläche 92 den Nietabschnitt so flachgepreßt hat, daß dieser geringfügig gegenüber der Unterseite des Blechteils 14 zurückversetzt ist. Das Blechteil 14 ist wiederum zwischen der ringförmigen Anlagefläche 84 des oberen Werkzeuges 80 und der ringförmigen Anlagefläche 94 der Nietmat- rize 86 geklemmt, so daß das Blechmaterial eben und frei von Verwerfungen ist.Annular surface 92 has pressed the rivet section so flat that it is set back slightly relative to the underside of the sheet metal part 14. The sheet metal part 14 is in turn clamped between the annular contact surface 84 of the upper tool 80 and the annular contact surface 94 of the rivet die 86, so that the sheet metal material is flat and free of distortions.
Das Ergebnis ist eine hohe Kompression des Blechmaterials im Bereich dessen formschlüssiger Aufnahme zwischen dem Kopfteil 18 und dem umgebördelten Nietabschnitt 20 des Funktionselementes 10, so daß radiale Druckkräfte permanent vom Blechmaterial auf den Nietabschnitt 20 ausgeübt werden und eine hochwertige Verbindung zustande gekommen ist. Die genaue Form des umgebördelten Nietabschnittes ist durch die Formgebung des Vorsprungs der Nietmatrize 42 vorgegeben. Das fertige Zusammenbauteil bestehend aus dem Funktionselement 10 und dem Blechteil 14 kann nun aus den Werkzeugen entfernt werden, durch Anheben des oberen Werkzeugs 80 und des Zusammenbauteils, das ggf. vom führenden Blechstreifen in dieser Station des Folgeverbundwerkzeugs oder in einer späteren Station vom Blechstreifen getrennt wird.The result is a high compression of the sheet metal material in the area of its positive reception between the head part 18 and the flanged rivet section 20 of the functional element 10, so that radial compressive forces are permanently exerted by the sheet material on the rivet section 20 and a high-quality connection has been established. The exact shape of the flanged rivet section is through the shape of the projection of the rivet die 42 is predetermined. The finished assembly part consisting of the functional element 10 and the sheet metal part 14 can now be removed from the tools by lifting the upper tool 80 and the assembly part, which may be separated from the leading sheet metal strip in this station of the progressive tool or in a later station from the sheet metal strip ,
Es werden nunmehr einige Ausführungen zu der möglichen Auslegung der Lochmatrize 42 und dem damit zusammenwirkenden Stirnende des Niet- abschnittes 20 gemacht. Eine erste Ausführungsform ist in Fig. 2A gezeigt. Die hier verwendeten Bezugszeichen sind die gleichen, die in Fig. 1A bis 1F verwendet werden, die Unterschiede werden jedoch jeweils erläutert. Die Lochmatrize 42 wird hier nur im Bereich der Mündung der Bohrung 54 auf der linken Seite der Matrize gezeigt, wobei hier eine konus- förmige Ringfläche 58 nicht vorgesehen ist, sondern die Mündung derSome explanations are now given regarding the possible design of the perforated die 42 and the end face of the rivet section 20 that cooperates with it. A first embodiment is shown in Fig. 2A. The reference numerals used here are the same as those used in FIGS. 1A to 1F, but the differences are explained in each case. The perforated die 42 is shown here only in the region of the mouth of the bore 54 on the left side of the die, a conical annular surface 58 not being provided here, but rather the mouth of the
Bohrung 54 liegt direkt an der Stirnseite 61 der Matrize, die beispielsweise dann über die Schrägfläche 60 in die hier nicht gezeigte tiefergelegte Anlagefläche 64 übergeht. Der Nietabschnitt 20 geht hier mit einer zylindrischen Fläche 21 in eine in einer radialen Ebene liegenden Stirnfläche 23 über. Zwischen der Stirnseite des Nietabschnittes 20 und der Stirnseite 61 der Lochmatrize 42 angeordnet befindet sich das Blechteil 14. Die Fig. 2B zeigt den Zustand unmittelbar nach der Bildung des Stanzbutzens 66, welcher durch die nach unten gerichtete Bewegung des Nietabschnittes 20 des Funktionselement 10 in Pfeilrichtung 44 gebildet ist. Man merkt aus der Fig. 2B, daß die Bohrung 54 der Lochmatrize einen etwas größerenBore 54 lies directly on the end face 61 of the die, which then merges, for example, via the inclined surface 60 into the lowered contact surface 64, not shown here. The rivet section 20 merges with a cylindrical surface 21 into an end surface 23 lying in a radial plane. The sheet metal part 14 is arranged between the end face of the rivet section 20 and the end face 61 of the perforated die 42. FIG. 2B shows the state immediately after the punching slug 66 is formed, which is caused by the downward movement of the rivet section 20 of the functional element 10 in the direction of the arrow 44 is formed. It can be seen from FIG. 2B that the hole 54 of the punch die is somewhat larger
Innendurchmesser als der Außendurchmesser der zylindrischen Fläche 21 des Nietabschnittes aufweist. Außerdem sieht man deutlich aus Fig. 2B, daß das Blechmaterial 14 durch die Schneidkante 25 zwischen der zylind- rischen Fläche 21 und der Stirnseite 23 des Nietabschnittes 20 geschnitten wurde und daß das Blechmaterial eng an der zylindrischen Fläche 21 anliegt. Obwohl die Schnittfläche 15 des Blechteils im oberen Bereich sauber ist, bricht das Material im unteren Drittel des Blechteils 14, so daß die leicht irreguläre Bruchfläche 17 entsteht. Der Stanzbutzen 66 zeigt sich als Spiegelbild dieses Vorganges mit einer sauberen Schnittfläche 67 im oberen Bereich und mit einer leicht irregulären Bruchfläche 69 im unteren Drittel. Die Ausbildung des Stanzloches 70 und der Außenseite des Stanzbutzens 66 ist bei einer solchen Anordnung an jeder Stelle um die Längsachse 12 herum (hier nicht gezeigt) im Prinzip gleich. Man merkt außerdem aus Fig. 2B, daß wenn die Bohrung 54 von einer Bohrung 56 mit einer großen Bohrung mit großem Durchmesser gefolgt ist, der Stanzbutzen problemlos durch diese weitere Bohrung 56 entsorgt werden kann, da die Bohrung größer ist als der Außendurchmesser des Stanzbutzens im Bereich der Fläche 69. Diese Auslegung des Nietabschnittes und derHas inner diameter than the outer diameter of the cylindrical surface 21 of the rivet section. In addition, it can be clearly seen from FIG. 2B that the sheet metal material 14 through the cutting edge 25 between the cylindrical Rischen surface 21 and the end face 23 of the rivet section 20 was cut and that the sheet metal material lies closely against the cylindrical surface 21. Although the cut surface 15 of the sheet metal part is clean in the upper region, the material breaks in the lower third of the sheet metal part 14, so that the slightly irregular fracture surface 17 is created. The punching slug 66 appears as a mirror image of this process with a clean cut surface 67 in the upper region and with a slightly irregular fracture surface 69 in the lower third. The design of the punched hole 70 and the outside of the punched slug 66 is in principle the same in such an arrangement at any point around the longitudinal axis 12 (not shown here). It can also be seen from FIG. 2B that if the bore 54 is followed by a bore 56 with a large bore with a large diameter, the punching slug can be disposed of through this further bore 56 without any problems, since the bore is larger than the outside diameter of the punching slug in Area of area 69. This interpretation of the rivet section and
Lochmatrize kann durchaus bei einem Verfahren nach den Fig. 1A bis 1F verwendet werden.Hole matrix can be used in a method according to FIGS. 1A to 1F.
Noch besser ist allerdings die Auslegung gemäß Fig. 3A und 3B. Hier weist der Nietabschnitt die gleiche Ausbildung wie in Fig. 2A auf, die Lochmatrize 42 weist aber eine konusförmige Fläche 58 auf, wie in der Fig. 1 gezeigt. Diese geht allerdings erst über eine Ringfläche 61 in die schräggestellte Ringfläche 60 über, anstatt unmittelbar in diese schräggestellte Fläche überzugehen, was aber grundsätzlich möglich ist. Auch hier weist die Bohrung 54 der Lochmatrize einen größeren Durchmesser als die zylindrische Fläche 21 des Nietabschnittes 20 auf. Der Schneidvorgang und die Ausbildung der Bruchflächen 17 und 69 erfolgt hier im wesentlichen genau wie im Zusammenhang mit Fig. 2A und 2B beschrieben, jedoch wird das Blechmaterial hier in die konusförmige Vertiefung 58 hineingezogen, so daß es eng an diese Konusfläche anliegt und die obere Ringkante 71 einen noch größeren Radius erhält als dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2A und 2B der Fall ist. Diese Ausbildung gemäß Fig. 3A und 3B ist deshalb vorteilhaft, weil sich das Blechmaterial 59, das sich im Bereich der konusförmigen Vertiefung 58 befindet, sich (sozusagen) mit der Lochmatrize 42 verhakt, wodurch eine Aufweitung des Stanzloches 70 im späteren Verfahren weitestgehend ausgeschaltet wird.However, the design according to FIGS. 3A and 3B is even better. Here, the rivet section has the same configuration as in FIG. 2A, but the perforated die 42 has a conical surface 58, as shown in FIG. 1. However, this only merges into the inclined ring surface 60 via an annular surface 61, instead of going directly into this inclined surface, which is, however, possible in principle. Here, too, the bore 54 of the punch die has a larger diameter than the cylindrical surface 21 of the rivet section 20. The cutting process and the formation of the fracture surfaces 17 and 69 takes place here essentially exactly as described in connection with FIGS. 2A and 2B, but the sheet metal material is drawn into the conical depression 58 so that it lies closely against this cone surface and the upper ring edge 71 receives an even larger radius than is the case with the embodiment according to FIGS. 2A and 2B. 3A and 3B is advantageous because the sheet material 59, which is located in the area of the conical depression 58, is (so to speak) hooked up with the punch die 42, as a result of which a widening of the punched hole 70 is largely eliminated in the later process ,
Eine noch bessere Ausbildung ist den Fig. 4A und 4B zu entnehmen, die die konkrete Ausbildung gemäß Fig. 1 zeigen, allerdings geht auch hier die konusförmige Fläche 58 erst in eine sich radial erstreckende Ringfläche 61 über und erst dann in die weitere Schrägfläche 60. Die Ringfläche 61 kann jedoch weggelassen werden, so daß die konusförmige Fläche 58 unmittelbar in die schräggestellte Ringfläche 60 übergeht.An even better design can be seen in FIGS. 4A and 4B, which show the specific design according to FIG. 1, but here, too, the conical surface 58 first merges into a radially extending annular surface 61 and only then into the further inclined surface 60. However, the annular surface 61 can be omitted so that the conical surface 58 merges directly into the inclined annular surface 60.
Die Lochmatrize 42 in diesem Beispiel hat genau die gleiche Form wie in der Fig. 3B, dagegen ist die Ausbildung des Nietabschnittes 20 nunmehr so getroffen, daß die zylindrische Fläche 21 über einen Radius 19 in die Stirnseite 23 übergeht.The perforated die 42 in this example has exactly the same shape as in FIG. 3B, on the other hand the rivet section 20 is now designed such that the cylindrical surface 21 merges into the end face 23 over a radius 19.
Abweichend von den bisherigen Beispielen gemäß Fig. 2A und B und Fig. 3A und B weist hier die Bohrung 54 einen Innendurchmesser auf, der deutlich größer ist als die zylindrische Fläche 21 des Nietabschnittes 20. Beispielsweise kann der Radius der Bohrung 54 ohne weiteres um 30 bis 50 % der Blechdicke größer sein als der Radius der zylindrischen Fläche 21 des Nietabschnittes.In contrast to the previous examples according to FIGS. 2A and B and FIGS. 3A and B, the bore 54 here has an inner diameter which is significantly larger than the cylindrical surface 21 of the rivet section 20. For example, the radius of the bore 54 can easily be increased by 30 to 50% of the sheet thickness may be greater than the radius of the cylindrical surface 21 of the rivet section.
Eine solche Ausbildung führt nun zu einer plastischen Verformung des Blechmaterials in den sich zwischen der Bohrung 54 und der zylindrischen Fläche ausbildenden Ringspalt hinein, bis der Stanzbutzen an der Bruchfläche 98 vom Blechteil 14 abreist. Hierdurch entsteht die oben erwähnte zylindrische Ringlippe 68.Such a design now leads to a plastic deformation of the sheet metal material into the annular gap formed between the bore 54 and the cylindrical surface until the punching slug leaves the sheet metal part 14 at the breaking surface 98. This creates the cylindrical ring lip 68 mentioned above.
Diese Ausbildung ist aus mehreren Gründen zu bevorzugen. Erstens bedeutet der größere Durchmesser der Zylinderbohrung 54 im Vergleich zu der zylindrischen Fläche 21 des Nietabschnittes, daß die Ausrichtung der Matrize mit dem Werkzeug weniger kritisch ist. Zum zweiten hilft die zylindrische Ringlippe 68 dem Material im Bereich der konusförmigen Fläche 58 die Aufweitung des Stanzloches bei der nachfolgenden Umformung des Blechteils zu vermeiden. Drittens schafft die zylindrische Lippe 68 noch mehr Material im Bereich des Stanzloches, so daß eine noch intensivere plastische Verformung des Blechteils im Bereich der klemmenden Aufnahme des Blechmaterials zwischen der Auflagefläche 16 und der später umgebördelten Nietabschnitt 20 des Funktionselementes erreicht wird. Weiterhin erhält der Stanzbutzen durch diese Anordnung eine Form, die für das sichere Entsorgen des Stanzbutzen durch die Bohrung 56 der Lochmatrize hindurch günstig ist. Diese vorteilhafte Ausbildung des Stanzloches und des Stanzbutzens wird auch dann erreicht, wenn der Stanzabschnitt 20 eine konusförmige Vertiefung an der radial inneren Seite aufweist, wie durch die gestrichelte Linie 99 als Möglichkeit dargestellt ist. Diese konusförmige Vertiefung, die in Fig. 1 gezeigt ist, hat den Vorteil, daß sie die Aufweitung und Umbördelung des Nietabschnittes im anschließenden Nietvorgang begünstigt.This training is preferable for several reasons. First, the larger diameter of the cylinder bore 54 compared to the cylindrical surface 21 of the rivet section means that the alignment of the die with the tool is less critical. Secondly, the cylindrical annular lip 68 helps the material in the area of the conical surface 58 to avoid the widening of the punched hole during the subsequent shaping of the sheet metal part. Thirdly, the cylindrical lip 68 creates even more material in the area of the punched hole, so that an even more intensive plastic deformation of the sheet metal part is achieved in the area of the clamping receiving of the sheet metal material between the bearing surface 16 and the later flanged rivet section 20 of the functional element. Furthermore, this arrangement gives the punching slug a shape which is favorable for the safe disposal of the punching slug through the bore 56 of the punch die. This advantageous design of the punching hole and the punching slug is also achieved if the punching section 20 has a conical depression on the radially inner side, as shown by the broken line 99 as a possibility. This conical depression, which is shown in Fig. 1, has the Advantage that it favors the widening and flanging of the rivet section in the subsequent riveting process.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens bzw. der ver- wendeten Werkzeuge wird nunmehr anhand der Figuren 5A bis 5F beschrieben.Another preferred embodiment of the method and the tools used will now be described with reference to FIGS. 5A to 5F.
Es werden im Zusammenhang mit den Figuren 5A bis 5F die gleichen Bezugszeichen verwendet wie im Zusammenhang mit den bisherigen Figuren. Es versteht sich daher, daß die bisherige Beschreibung auch für Teile in Fig. 5A bis 5F gilt, die die gleichen Bezugszeichen aufweisen, so daß eine nähere Beschreibung dieser Merkmale nur dann erfolgen wird, wenn Besonderheiten oder besondere Unterschiede zu beachten sind. Es kann gesagt werden, daß das in Fig. 5A bis F gezeigte Funktionselement 10 die gleiche Form aufweist wie das Funktionselement 10 der Figuren 1A bis 1F, so daß eine erneute Beschreibung des Elementes selbst nicht notwendig ist.The same reference numerals are used in connection with FIGS. 5A to 5F as in connection with the previous figures. It is therefore understood that the previous description also applies to parts in FIGS. 5A to 5F that have the same reference numerals, so that a more detailed description of these features will only be given if special features or special differences need to be taken into account. It can be said that the functional element 10 shown in FIGS. 5A to F has the same shape as the functional element 10 of FIGS. 1A to 1F, so that a new description of the element itself is not necessary.
Das obere Werkzeug 40 der Fig. 5A kann im Prinzip genauso in einem Folgeverbundwerkzeug oder einer Transferpresse eingebaut werden wie das entsprechende Werkzeug der Fig. 1A, nur ist hier das Werkzeug 40 von einem gefederten Niederhalter 100 umgeben, der durch schematisch dargestellte Schraubendruckfedern 102 nach unten vorgespannt ist. Die Schraubendruckfedern 102 können durch andere geeignete Federn, wie Gasdruck- oder Fluiddruckfedern, ersetzt werden. Das Werkzeug 40 weist in diesem Beispiel keine Vertiefung wie 46 in Fig. 1 auf, sondern die untere Stirnseite 48 des Werkzeuges 40 drückt hier unmittelbar auf die ringförmige Druckfläche 36 des Funktionselementes 10. Die Matrize 42 kann genauso ausgebildet werden wie in der Fig. 1A, wird aber hier so dargestellt, als würde sie die Form gemäß Fig. 2A und 2B aufweisen, was grundsätzlich hier möglich ist, da die Stirnseite 101 des gefederten Niederhalters 100 bei der nach unten gerichteten Bewegung des Werkzeuges 40 das Blechmaterial fest gegen die ringförmige Anlagefläche 64 der Matrize hält, und zwar nach Ausbildung der konusförmigen Erhöhung im Blechteil (wie in Fig. 5B gezeigt) vor Ausbildung des Stanzloches. Bei der Ausbildung des Stanzloches 70, die durch eine weitere nach unten gerichtete Bewegung des Werkzeuges 40 entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 5C erreicht wird, ist eine Aufweitung des Stanzloches nicht mehr zu befürchten, da das Blechteil um die Lochmatrize herum vom Niederhalter festgehalten wird und sich somit nicht ausdehnen kann.In principle, the upper tool 40 of FIG. 5A can be installed in a progressive tool or a transfer press like the corresponding tool of FIG. 1A, only here the tool 40 is surrounded by a spring-loaded hold-down device 100, which is shown by schematically illustrated helical compression springs 102 is biased. The helical compression springs 102 can be replaced by other suitable springs, such as gas pressure or fluid pressure springs. In this example, the tool 40 does not have a recess like 46 in FIG. 1, but the lower end face 48 of the tool 40 presses here directly onto the annular pressure surface 36 of the functional element 10. The die 42 can 1A, but is shown here as if it had the shape according to FIGS. 2A and 2B, which is basically possible here since the end face 101 of the spring-loaded hold-down device 100 during the downward movement of the Tool 40 holds the sheet metal material firmly against the annular contact surface 64 of the die, specifically after the conical elevation has been formed in the sheet metal part (as shown in FIG. 5B) before the punched hole is formed. When the punched hole 70 is formed, which is achieved by a further downward movement of the tool 40 as shown in FIG. 5C, there is no longer any fear of widening the punched hole, since the sheet metal part is held by the hold-down device around the punch die and thus cannot expand.
Ansonsten ist das Einbringungsverfahren gemäß den weiteren Fig. 5D, 5E und 5F mit der in den Fig. ID bis IF gezeigten Verfahrensweise identisch, weshalb diese weiteren Schritte hier nicht extra beschrieben werden. Man merkt aber, daß das obere Werkzeug 80 und die Nietmatrize 86 in Fig. 5E und 5F identisch mit dem Werkzeug 80 und der Nietmatrize 86 der Fig. 1E und IF sind.Otherwise, the introduction method according to the further FIGS. 5D, 5E and 5F is identical to the procedure shown in FIGS. ID to IF, which is why these further steps are not described separately here. It can be seen, however, that the upper tool 80 and the rivet die 86 in FIGS. 5E and 5F are identical to the tool 80 and the rivet die 86 in FIGS. 1E and IF.
Schließlich zeigen die Fig. 6A bis 6F eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auch hier werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Teile verwendet, und es werden nur die abweichenden Merkmale beschrieben.Finally, FIGS. 6A to 6F show a modified embodiment of the method according to the invention. Here too, the same reference numerals are used for the same parts, and only the different features are described.
Während bei den bisherigen Ausführungsformen eine konusförmige Erhebung im Blechteil 14 erzeugt wird, wird bei der Verfahrensweise der Fig. 6A eine konusförmige Vertiefung im Blechteil erzeugt, die anschließend flachgepreßt bzw. in eine konusförmige Erhebung umgewandelt wird. Um dies zu erreichen, weist die Lochmatrize 42 eine besondere Ausbildung auf, in der die Bohrung 54 in eine kreisförmige Vertiefung 1 10 in der Stirnseite der Matrize bei 59 mündet, wobei die kreisförmige Vertiefung 1 10 über eine schräggestellte Ringfläche 112 in die ringförmige Anlagefläche 64 übergeht, die hier axial vor der Mündung 59 der Bohrung 54 angeordnet ist. Der Übergang vom Bodenbereich 1 12 der kreisförmigen Vertiefung in die schräggestellte Ringfläche 112 und der Übergang von der schräggestellten Ringfläche 1 12 in die ringförmige Anlagefläche 160 sind gerundet ausgebildet.While a conical elevation is produced in the sheet metal part 14 in the previous embodiments, a conical depression is produced in the sheet metal part in the procedure of FIG. 6A, which is then produced pressed flat or converted into a cone-shaped elevation. To achieve this, the perforated die 42 has a special design in which the bore 54 opens into a circular depression 110 in the end face of the die at 59, the circular depression 110 via an inclined annular surface 112 into the annular contact surface 64 passes, which is arranged axially in front of the mouth 59 of the bore 54. The transition from the bottom region 112 of the circular depression into the inclined ring surface 112 and the transition from the inclined ring surface 112 into the annular contact surface 160 are rounded.
Das obere Werkzeug 40 wird auch hier ohne Niederhalter realisiert. Die das Funktionselement 10 aufnehmende Vertiefung 46 in der unteren Stirnseite des Werkzeuges 40 ist im Prinzip gleich realisiert wie im Werk- zeug 40 der Fig. 1A mit einer ersten kreisförmigen Vertiefung 46, die einen sich radial erstreckenden Bodenbereich 48 aufweist, der gegen die Druckfläche 36 des Funktionselements gedrückt werden kann. Die kreisförmige Vertiefung 46 ist aber hier nur gerade so tief, daß die Auflagefläche 16 des Funktionselementes 10 bündig mit der unteren Stirnseite 52 des oberen Werkzeuges 40 liegt. D.h. der rohrförmige Nietabschnitt 20 ragt hier weiter aus der unteren Stirnseite des Werkzeuges 40 hervor.The upper tool 40 is also implemented here without a hold-down device. The recess 46 accommodating the functional element 10 in the lower end face of the tool 40 is realized in principle in the same way as in the tool 40 in FIG. 1A with a first circular recess 46 which has a radially extending bottom region 48 which bears against the pressure surface 36 of the functional element can be pressed. However, the circular recess 46 is only just deep enough that the bearing surface 16 of the functional element 10 lies flush with the lower end face 52 of the upper tool 40. That the tubular rivet section 20 protrudes further from the lower end face of the tool 40.
Wie aus Fig. 6B ersichtlich, führt die nach unten gerichtete Bewegung des oberen Werkzeuges entsprechend dem Pfeil 44 dazu, daß der rohrförmige Nietabschnitt 20 eine konusförmige Ringvertiefung 120 im Blechteil 14 erzeugt. Bei der weiteren nach unten gerichteten Bewegung des Werkzeuges wird der Stanzabschnitt 20 verwendet, um einen Stanzbutzen 66 zu erzeugen, wobei dies beispielsweise entsprechend einem der Verfahren gemäß Fig. 2A und 2B, 3A und 3B oder 4A und 4B erfolgen kann. Nach dem erfolgten Durchstanzen des Blechteils entsprechend Fig. 6C bewegt sich das Werkzeug weiter nach unten bis seine untere Stirnseite 52 das Blechteil gegen die obere Stirnseite 64 der Lochmatrize klemmt, wie in Fig. 6D gezeigt. Man sieht aus Fig. 6D, daß das Blechmaterial, das sich zwischen der ringförmigen Fläche 64 und dem Nietabschnitt 20 befindet, volumenmäßig tendentiell größer ist als das Volumen, das es beim anschließenden Nietvorgang annimmt, wenn die in Fig. 6D konusförmige Vertiefung im Blechteil flachgepreßt bzw. in eine leicht konusförmige Erhebung umgewandelt wird (wie in Fig. 6F gezeigt).As can be seen from FIG. 6B, the downward movement of the upper tool according to arrow 44 leads to the tubular rivet section 20 producing a conical annular recess 120 in the sheet metal part 14. During the further downward movement of the tool, the punching section 20 is used to produce a punching slug 66, for example according to one of the methods 2A and 2B, 3A and 3B or 4A and 4B. After the sheet metal part has been punched out according to FIG. 6C, the tool moves further down until its lower end face 52 clamps the sheet metal part against the upper end face 64 of the punch die, as shown in FIG. 6D. It can be seen from Fig. 6D that the sheet material, which is located between the annular surface 64 and the rivet section 20, tends to be larger in volume than the volume which it assumes during the subsequent riveting process when the cone-shaped depression in the sheet metal part in Fig. 6D is pressed flat or is converted into a slightly cone-shaped elevation (as shown in FIG. 6F).
Wie aus Fig. 6D ersichtlich, liegt das Blechmaterial eng am Nietabschnitt 20 an. Das Blechteil mit dem darin kraftschlüssig geklemmten Funktionselement 10 wird dann nach Anhebung des Werkzeugs 40 und des Blech- teils in eine weitere Station oder in eine weitere Presse gebracht und wird dort mit einem oberen Werkzeug 80, das mit dem oberen Werkzeug 40 identisch ist und mit einer unteren Nietmatrize 86, die identisch ist mit den bisher gemäß Fig. 1E und 5E verwendeten Matrizen 86 einem Nietvorgang unterzogen, der in Fig. 6F im Endzustand gezeigt ist. Dieser Zustand entspricht wiederum vollständig dem Zustand gemäß Fig. 1E, und man merkt, daß das Blechmaterial formschlüssig zwischen dem Kopfteil 18 des Funktionselementes und dem umgebördelten Nietabschnitt 20 geklemmt ist, wobei aufgrund der eintretenden Volumenverkleinerung das Blechmaterial im Bereich zwischen der Auflagefläche 16 und dem umgebördelten Nietabschnitt 20 einer erheblichen Kompression ausgesetzt ist, die zu einer plastischen Verformung des Materials und zu einer permanenten Kompressionsspannung führt, die für eine hochwertige Verbindung des Funktionselementes 10 am Blechteil 14 sorgt. Man kann sich leicht vorstellen, daß es möglich wäre anstatt Verdrehsicherungsnasen Verdrehsicherungsvertiefungen in der Auflagefläche 16 und/ oder im Bereich des Übergangs von der Auflagefläche 16 in den Nietabschnitt 20 vorzusehen, da man bei geeigneter Dimensionierung der verwendeten Werkzeuge ohne weiteres ausreichendes Material im Bereich der konusförmigen Ringvertiefung 120 schaffen kann, daß es möglich ist, solche Verdrehsicherungsvertiefungen zu füllen und dennoch eine plastische Verformung und Kompression des Blechmaterials zwischen der Auflagefläche 15 und dem umgebördelten Nietabschnitt 20 zu schaffen.As can be seen from FIG. 6D, the sheet metal material lies closely against the rivet section 20. The sheet metal part with the functional element 10 clamped therein is then, after lifting the tool 40 and the sheet metal part, brought into a further station or into another press and is there with an upper tool 80, which is identical to the upper tool 40 and with a lower rivet die 86, which is identical to the die 86 previously used according to FIGS. 1E and 5E, is subjected to a riveting process which is shown in the final state in FIG. 6F. This state again corresponds completely to the state according to FIG. 1E, and one notices that the sheet metal material is positively clamped between the head part 18 of the functional element and the flanged rivet section 20, the sheet material in the area between the contact surface 16 and the flanged due to the volume reduction that occurs Rivet section 20 is subjected to considerable compression, which leads to a plastic deformation of the material and to a permanent compression tension, which ensures a high-quality connection of the functional element 10 to the sheet metal part 14. One can Imagine easily that it would be possible to provide anti-rotation recesses in the support surface 16 and / or in the area of the transition from the support surface 16 to the rivet section 20 instead of anti-rotation noses, since with suitable dimensioning of the tools used, sufficient material in the area of the conical annular recess 120 is easily achieved can create that it is possible to fill such anti-rotation recesses and still create a plastic deformation and compression of the sheet material between the bearing surface 15 and the flanged rivet section 20.
Die hier beschriebenen Funktionselemente können zum Beispiel aus allen Materialien hergestellt werden, die die Festigkeitsklasse 5.6 oder höher erreichen. Solche Metallwerkstoffe sind üblicherweise Kohlenstoff stähle mit 0, 15 bis 0,55 % Kohlenstoffgehalt.The functional elements described here can be made, for example, from all materials that achieve strength class 5.6 or higher. Such metal materials are usually carbon steels with 0.15 to 0.55% carbon content.
Bei allen Ausführungsformen können auch als Beispiel für den Werkstoff der Funktionselemente alle Materialien genannt werden, die im Rahmen der Kaltverformung die Festigungswerte der Klasse 8 gemäß Isostandard erreichen, beispielsweise eine 35B2-Legierung gemäß DIN 1654. Die so gebildeten Befestigungselemente eigenen sich u.a. für alle handelsüblichen Stahlwerkstoffe für ziehfähige Blechteile wie auch für Aluminium oder deren Legierungen. Auch können Aluminiumlegierungen, insbesondere solche mit hoher Festigkeit, für die Funktionselemente benutzt werden, z.B. AlMg5. Auch kommen Funktionselemente aus höherfesten Mag- nesiumlegierungen wie bspw. AM50 in Frage. In all embodiments, as an example of the material of the functional elements, all materials can be mentioned that reach the strength values of class 8 according to the Isostandard during the cold forming, for example a 35B2 alloy according to DIN 1654. for all commercially available steel materials for drawable sheet metal parts as well as for aluminum or their alloys. Aluminum alloys, especially those with high strength, can also be used for the functional elements, e.g. AlMg5. Functional elements made of high-strength magnesium alloys such as AM50 are also suitable.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Anbringen eines Funktionselements (10) an ein1. Method for attaching a functional element (10) to a
Blechteil (14), wobei das Funktionselement einen eine ringförmige Auflagefläche (16) aufweisenden Kopfteil (18) und einen rohrförmigen, auf der Seite der Auflagefläche (16) des Kopfteils vorgesehenen, vom Kopfteil weg erstreckenden Nietabschnitt (20) aufweist und gegebenenfalls Verdrehsicherungsmerkmale (26), wie beispielsweise Verdrehsicherungsvertiefungen bzw. -nasen, die im Bereich der Auf- lagefläche (16) und/ oder im Bereich des Überganges der Auflagefläche in den Nietabschnitt (20) an diesem vorgesehen sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Blechteil (14) auf einer Lochmatrize (42) abgestützt wird, die eine Bohrung (54) aufweist, deren Durchmesser zumindest im wesentlichen dem Außendurchmesser des Nietabschnitts (20) entspricht oder etwas größer als dieser ist, wobei die Bohrung in die dem Blechteil zugewandten Stirnseite der Lochmatrize (42) mündet und über eine zur Längsachse (12) der Matrize schräggestellten Ringfläche (60) in eine gegenüber der Mündung (59) der Bohrung zurückversetzte, ringförmige Auflagefläche (64) der Lochmatrize ü- bergeht, daß das Funktionselement (10) auf das auf der Lochmatrize (42) abgestützte Blechteil (14) gedrückt wird, um mittels des selbststanzend ausgebildeten Nietabschnitts (20) einen Stanzbutzen (66) aus dem Blechteil (14) herauszustanzen und über die schräggestell- te Ringfläche (60) der Lochmatrize eine konusförmige Erhöhung (24) im Blechteil (14) zu erzeugen, die das durch das Herausstanzen des Stanzbutzens erzeugte Stanzloch (70) umgibt, daß das Blechteil (14) mit dem Funktionselement (10), dessen Nietabschnitt (20) sich im Stanzloch befindet, anschließend an eine Nietmatrize (86) gedrückt wird, die koaxial zur Längsachse des Funktionselements (10) an ihrer dem Blechteil (14) zugewandten Stirnseite einen zur Umbördelung des Nietabschnitts (20) ausgelegten Vorsprung aufweist, der das Blechteil (14) in vollständige Anlage an die Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) bringt, so daß das Blechteil (14) um das Stanzloch (70) herum zwischen dem umgebördelten Nietabschnitt (20) und der Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) formschlüssig eingeklemmt wird.Sheet metal part (14), the functional element having an annular support surface (16) and a tubular rivet section (20), which is provided on the support surface (16) side of the head part and extends away from the head part, and optionally features such as anti-rotation features (26 ), such as anti-rotation recesses or noses, which are provided in the area of the support surface (16) and / or in the area of the transition of the support surface into the rivet section (20), characterized in that the sheet metal part (14) a perforated die (42) is supported, which has a bore (54), the diameter of which at least substantially corresponds to or is slightly larger than the outer diameter of the rivet section (20), the bore in the end face of the perforated die (42) facing the sheet metal part opens and via an annular surface (60) inclined to the longitudinal axis (12) of the die, into an opposite to the mouth (59) The ring-shaped contact surface (64) of the perforated die set back from the bore passes over the fact that the functional element (10) is pressed onto the sheet metal part (14) supported on the perforated die (42) in order to use the self-piercing rivet section (20) to produce a punching slug (66 ) to punch out of the sheet metal part (14) and to produce a conical elevation (24) in the sheet metal part (14) over the inclined annular surface (60) of the punch die, which surrounds the punched hole (70) produced by punching out the punched slug so that the Sheet metal part (14) with the functional element (10), the rivet section (20) in Punched hole, is then pressed onto a rivet die (86) which, coaxially to the longitudinal axis of the functional element (10) on its end face facing the sheet metal part (14), has a projection designed to flare the rivet section (20) and which has the sheet metal part (14) in brings complete contact to the support surface (16) of the functional element (10), so that the sheet metal part (14) around the punch hole (70) between the flanged rivet section (20) and the support surface (16) of the functional element (10) is clamped positively ,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß bei dem Lochvorgang zur Erzeugung des Stanzloches (70) der Nietabschnitt (20) des Funktionselements (10) in das Stanzloch (70) eingeklemmt wird, wodurch das Element (10) kraftschlüssig mit dem Blechteil (14) verbunden ist.2. The method according to claim 1, characterized in that during the punching process for producing the punched hole (70) the rivet section (20) of the functional element (10) is clamped into the punched hole (70), whereby the element (10) is non-positively connected to the sheet metal part (14) is connected.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kopfteil des Funktionselements in einer stirnseitigen Vertiefung (46) eines Werkzeugs (40) aufgenommen ist, wobei die Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) von der Stirnseite (52) des Werkzeugs (40) zurückversetzt ist, das freie Ende des Nietabschnitts (20) jedoch vor der Stirnseite (52) der Matrize vorsteht, wodurch, wenn das Funktionselement (10) auf das Blechteil (14) gedrückt wird, der Nietabschnitt (20) zunächst den Stanzbutzen heraustrennt, während das Blechteil (14) an der ringförmigen Umrandung (62) der Mündung (59) der Bohrung der Lochmatrize abgestützt wird und durch eine weitere drückende Bewegung des Werkzeugs (40) mit dem Funktionselement (10) auf die Lochmatrize (42) zu der Nietabschnitt (20) durch das Stanzloch (70) hindurchgedrückt wird und die Stirnseite (52) des Werkzeugs (40) das Blechteil (14) zur Anlage an die ringförmige Auflagefläche (64) der Lochmatrize bringt und hierdurch die konusförmige Erhöhung (24) im Blechteil (14) erzeugt.3. The method according to claim 1, wherein the head part of the functional element is received in an end-side recess (46) of a tool (40), the bearing surface (16) of the functional element (10) being set back from the end face (52) of the tool (40) is, but the free end of the rivet section (20) protrudes in front of the end face (52) of the die, whereby when the functional element (10) is pressed onto the sheet metal part (14), the rivet section (20) first separates the punching slug, while that Sheet metal part (14) is supported on the annular border (62) of the mouth (59) of the hole in the perforated die and by a further pressing movement of the tool (40) with the functional element (10) on the Perforated die (42) to which the rivet section (20) is pressed through the punched hole (70) and the end face (52) of the tool (40) brings the sheet metal part (14) into contact with the annular contact surface (64) of the perforated die and thereby the conical one Raised (24) in the sheet metal part (14).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Lochvorgang für den Nietvorgang das Funktionsele- ment (10) in einer Vertiefung (22) eines zweiten Werkzeugs (80) aufgenommen wird, dessen Stirnseite um einen Betrag über die Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) hinausragt, der kleiner ist als bei dem ersten Werkzeug (40), daß die Höhe der konusförmigen Erhöhung (24) im Blechteil (14) so gewählt wird, daß diese Höhe größer ist als der genannte Betrag und daß beim anschließenden4. The method according to claim 3, characterized in that after the punching process for the riveting process, the functional element (10) is received in a recess (22) of a second tool (80), the end face of which is raised by an amount over the contact surface (16). of the functional element (10) protrudes, which is smaller than in the first tool (40), that the height of the conical increase (24) in the sheet metal part (14) is selected so that this height is greater than the amount mentioned and that in the subsequent
Nietvorgang durch Niederdrücken der konusförmigen Erhöhung (24) des Blechteils (14) mittels der Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) und der Stirnseite des zweiten Werkzeugs das Blechmaterial in radialer Richtung gegen den Nietabschnitt (20) im Bereich dessen Übergang in die Auflagefläche (1*6) gedrückt wird.Riveting process by pressing down the cone-shaped elevation (24) of the sheet metal part (14) by means of the support surface (16) of the functional element (10) and the end face of the second tool, the sheet metal material in the radial direction against the rivet section (20) in the region of its transition into the support surface ( 1 * 6) is pressed.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bohrung (54) der Lochmatrize (42) mit einem Durchmesser gewählt wird, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bore (54) of the punch die (42) is selected with a diameter which is somewhat larger than the outer diameter of the
Nietabschnitts (20), und zwar in radialer Richtung um einen Betrag, der geringer ist als die Blechstärke, vorzugsweise kleiner als die Hälfte der Blechstärke, und daß die Bohrung (54) der Lochmatrize (42) über eine konusförmige Ringfläche (58) in die genannte schräggestellte Ringfläche (60) der Lochmatrize (42) übergeht, wodurch beim Lochvorgang eine auf der Unterseite des Blechteils (14) vom Kopfteil des Funktionselements ( 10) wegragende Ringlippe (68) um das Stanzloch (70) im Blechteil (14) herum zwischen dem Nietabschnitt (20) und der Bohrung (54) der Lochmatrize (42) gebildet wird, welche beim anschließenden Nietvorgang einen Materialvorrat bildet, der für einen kompressiven Druck im Blechmaterial um den Nietabschnitt (20) des Funktionselements (10) herum sorgt, so daß das Blechmaterial einen entsprechenden radialen Druck auf denRivet section (20), namely in the radial direction by an amount that is less than the sheet thickness, preferably less than half the sheet thickness, and that the bore (54) of the punch die (42) passes over a conical ring surface (58) into said inclined ring surface (60) of the punch die (42), whereby an annular lip (68) protruding from the head part of the functional element (10) on the underside of the sheet metal part (14) during the punching process the punch hole (70) is formed in the sheet metal part (14) between the rivet section (20) and the bore (54) of the punch die (42), which forms a material supply during the subsequent riveting process, which is used for compressive pressure in the sheet metal material around the rivet section ( 20) of the functional element (10) around, so that the sheet material has a corresponding radial pressure on the
Nietabschnitt (20) ausübt.Exercises rivet section (20).
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Funktionselement gegen das Blechteil mittels eines Werkzeugs (40) gedrückt wird, das von einem gefederten Niederhalter (100) umgeben ist, der bereits vor Berührung des Nietabschnitts (20) des Funktionselements (10) mit dem Blechteil (14) das Blechteil an die genannte tieferliegende, ringförmige Auflagefläche (64) der Lochmatrize (42) andrückt und bereits vor Durchführung des Lochvorgangs die genannte konusförmige Erhöhung (15) im Blechteil dadurch erzeugt, daß das Blechteil zwischen der Mündung (59) der Lochbohrung (54) der Lochmatrize (42) und der zurückversetzten Auflagefläche (64) der Lochmatrize (42) gespannt wird und daß der Lochvorgang anschließend durchgeführt wird.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the functional element is pressed against the sheet metal part by means of a tool (40) which is surrounded by a spring-loaded hold-down device (100) which is already in contact with the rivet section (20) of the functional element ( 10) with the sheet metal part (14) presses the sheet metal part against the lower-lying, annular contact surface (64) of the punch die (42) and, before carrying out the punching process, generates the conical elevation (15) in the sheet metal part in that the sheet metal part between the mouth (59) the perforated hole (54) of the perforated die (42) and the recessed support surface (64) of the perforated die (42) is tensioned and that the perforating process is then carried out.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Lochvorgang für den Nietvorgang das Funktionselement ( 10) in einer Vertiefung eines zweiten Werkzeugs (80) aufgenommen wird, dessen Stirnseite um einen Betrag über die Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) hinausragt, der kleiner ist als dem ersten Werkzeug (40), daß die Höhe der konusförmigen Erhöhung (24) im Blechteil (14) so gewählt wird, daß diese Höhe größer ist als der genannte Betrag und daß beim anschließenden Nietvorgang durch Niederdrücken der konusförmigen Erhöhung (24) des Blechteils (14) mittels der Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) und der Stirnseite des zweiten Werkzeugs (80) das Blechmaterial in radialer Richtung gegen den Nietabschnitt (20) im Bereich dessen Übergang in die Auflagefläche (16) gedrückt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that after the punching process for the riveting process, the functional element (10) is received in a recess of a second tool (80), the end face of which protrudes by an amount beyond the contact surface (16) of the functional element (10) that is smaller than the first tool ( 40) that the height of the conical increase (24) in the sheet metal part (14) is chosen so that this height is greater than the said amount and that in the subsequent riveting process by depressing the conical increase (24) of the sheet metal part (14) by means of Contact surface (16) of the functional element (10) and the end face of the second tool (80), the sheet metal material is pressed in the radial direction against the rivet section (20) in the region of its transition into the contact surface (16).
8. Verfahren zum Anbringen eines Funktionselements (10) an ein Blechteil (14), wobei das Funktionselement (10) einen eine ringförmige Auflagefläche (16) aufweisenden Kopfteil (18) und einen rohrförmigen, auf der Seite der Auflagefläche des Kopfteils vorgesehenen, vom Kopfteil weg erstreckenden Nietabschnitt (20) aufweist und gegebenenfalls Verdrehsicherungsmerkmale (26), wie beispielsweise Verdrehsicherungsvertiefungen bzw. -nasen (26), die im Bereich der8. A method for attaching a functional element (10) to a sheet metal part (14), the functional element (10) having an annular bearing surface (16) having a head part (18) and a tubular, provided on the side of the bearing surface of the head part, from the head part away extending rivet section (20) and optionally anti-rotation features (26), such as anti-rotation recesses or noses (26) in the area of
Auflagefläche (16) und/ oder im Bereich des Überganges der Auflagefläche (16) in den Nietabschnitt (20) an diesem vorgesehen sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Blechteil (14) auf einer Lochmatrize (42) abgestützt wird, die eine Bohrung (54) aufweist, deren Durchmesser zumindest im wesentlichen dem Außendurchmesser des Nietabschnitts entspricht oder etwas größer als dieser ist, wobei die Bohrung in eine dem Blechteil zugewandten Vertiefung (110) in der Stirnseite der Loch- matrize mündet, und diese Vertiefung in eine axial vor der Mündung (59) der Bohrung (54) liegende, ringförmige Auflagefläche (64) der Lochmatrize übergeht, daß das Funktionselement auf das auf der Auflagefläche der Lochmatrize (42) abgestützte Blechteil (14) ge- drückt wird, um mittels des selbststanzend ausgebildeten Nietabschnitts (20) einen Stanzbutzen (66) aus dem Blechteil (14) herauszustanzen und über die Vertiefung (110) der Lochmatrize eine konusförmige Vertiefung (120) im Blechteil zu erzeugen, die das durch das Herausstanzen des Stanzbutzens erzeugte Stanzloch (70) um- gibt, daß das Blechteil mit dem Funktionselement, dessen Nietabschnitt (20) sich im Stanzloch befindet, anschließend an eine Nietmatrize (86) gedrückt wird, die koaxial zur Längsachse (12) des Funktionselements an ihrer dem Blechteil zugewandten Stirnseite einen zur Umbördelung des Nietabschnitts ausgelegten Vorsprung (88) aufweist, der das Blechteil in vollständige Anlage an die Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) bringt, so daß das Blechteil (14) um das Stanzloch (70) herum zwischen dem umgebördelten Nietabschnitt (20) und der Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) formschlüssig eingeklemmt ist.Support surface (16) and / or in the region of the transition of the support surface (16) into the rivet section (20) are provided on the rivet section, characterized in that the sheet metal part (14) is supported on a perforated die (42) which has a bore (54 ), the diameter of which corresponds at least substantially to the outer diameter of the rivet section or is slightly larger than this, the bore in a depression (110) facing the sheet metal part in the end face of the hole die opens, and this recess in an axially in front of the mouth (59) of the bore (54) lying, annular support surface (64) of the perforated die that the functional element on the supported on the support surface of the perforated die (42) sheet metal part (14) ge - Is pressed in order to punch out a punching slug (66) from the sheet metal part (14) by means of the self-piercing rivet section (20) and to produce a conical depression (120) in the sheet metal part via the recess (110) of the punch die, which is achieved by punching out of the punching slug (70) surrounds that the sheet metal part with the functional element, the rivet section (20) of which is located in the punching hole, is then pressed against a rivet die (86) which is coaxial with the longitudinal axis (12) of the functional element at its Front side facing the sheet metal part has a projection (88) designed for flanging the rivet section, said projection in full contact with the bearing surface (16) of the functional element (10), so that the sheet metal part (14) around the punch hole (70) between the flanged rivet section (20) and the bearing surface (16) of the functional element (10) is clamped in a form-fitting manner.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die konusförmige Vertiefung im Blechteil (14) beim Nietvorgang zu einer konusförmigen Erhebung (24) umgeformt wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the conical depression in the sheet metal part (14) is formed into a conical elevation (24) during the riveting process.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß unter Berücksichtigung etwaiger Verdrehsicherungsmerkmale (26), die als Vertiefungen und /oder Nasen in der Auflagefläche (16) und/ oder im Bereich des Übergangs der Auflagefläche (16) in den Nietabschnitt (20) und/ oder im Nietabschnitt (20) vorgesehen sind, ein Materialüberschuß in der konusförmigen Vertiefung des Blechteils (14) gegenüber der Materialmenge, die im eingenieteten Zustand zwischen der Auflagefläche (16) des Funktionselements (10) und dem umgebördelten Nietabschnitt (20) angeordnet ist, entsteht, wodurch das Blechmaterial bei der Umformung plastisch verformt wird und einen permanenten radialen Druck auf den Nietabschnitt10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that taking into account any anti-rotation features (26) which are provided as depressions and / or lugs in the support surface (16) and / or in the region of the transition of the support surface (16) into the rivet section (20) and / or in the rivet section (20) , An excess of material in the conical recess of the sheet metal part (14) compared to the amount of material which is arranged in the riveted state between the bearing surface (16) of the functional element (10) and the flanged rivet section (20), whereby the sheet metal material is plastically formed is deformed and a permanent radial pressure on the rivet section
(20) ausübt.(20) exercises.
1 1. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bestehend aus einem ersten Werkzeug (40) zur Aufnahme des Funktionselements und um dieses gegen das von einer Lochmatrize (42) abgestützte Blechteil (14) zu drücken und einem zweiten Werkzeug (80) zur Aufnahme des im Blechteil (14) klemmend aufgenommenen Funktionselements und zum Drücken des Funktionselements (10) mit Blechteil (14) auf eine Nietmatrize (86).1 1. Tool for performing the method according to one of claims 1 to 10, consisting of a first tool (40) for receiving the functional element and to press it against the sheet metal part (14) supported by a perforated die (42) and a second tool (80) for receiving the functional element clamped in the sheet metal part (14) and for pressing the functional element (10) with the sheet metal part (14) onto a rivet die (86).
12. Werkzeugsatz nach Anspruch 11 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das erste Werkzeug (40) einen gefederten Blechniederhalter (100) umfaßt. 12. Tool set according to claim 11 for carrying out the method according to one of claims 6 to 8, wherein the first tool (40) comprises a spring-loaded sheet metal hold-down device (100).
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