DE10032458A1 - Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material - Google Patents
Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem MaterialInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermoplastischem Material mit einem eine stirnseitig umlaufende Schneide aufweisenden, in einem Arbeitshub mit einer Schneidplatte in Eingriff bringbaren und dabei das zwischen seiner Schneide und der Schneidplatte angeordnete Werkstück unter Erzeugung eines Wanddurchbruches in Schneidrichtung durchdringenden örtlich beheizbaren Stempels, wobei der Stempel (1) des Stanzwerkzeuges als einteiliger, beheizbarer Schneidstempel mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide (2) mit einer V-förmigen Schneidengeometrie ausgebildet ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken
aus thermoplastischem Material mit einem eine stirnseitig umlaufende Schneide
aufweisenden, in einem Arbeitshub mit einer Schneidplatte in Eingriff bringbaren und dabei
das zwischen seiner Schneide und der Schneidplatte angeordnete Werkstück unter
Erzeugung eines Durchbruchs in Schneidrichtung durchdringenden örtlich beheizbaren
Stanzstempels.
In Formteile aus thermoplastischem Kunststoff müssen oft Öffnungen eingebracht werden.
Beim Ausstanzen der Öffnungen wird die entstehende Grat- oder Rissbildung als nachteilig
empfunden. Bei einer anschließenden Lackierung kommt es an den scharfen Kanten zu
Lackansammlungen und infolgedessen zu einem Abplatzen des Lacks. Dieses kann ein
Ausmaß annehmen, dass das ästhetische Erscheinungsbild darunter leidet. Eine
Nachbearbeitung der Schnittkanten würde in der Serienproduktion einen zusätzlichen
Arbeitsaufwand erfordern.
Aus der DE 197 30 859 A1 ist ein Schneidwerkzeug und ein Verfahren zum Lochen von
Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere von flächigen Kraftfahrzeug-
Anbauteilen bekannt. Ein Lochstempel ist in einem Säulengestell mit einer Schneidplatte in
einem Arbeitshub in Eingriff bringbar, wobei ein Wanddurchbruch in einem Werkstück
erzeugt wird.
Um im selben Arbeitsgang eine glatte, abrissfreie Schnittkante herzustellen, weist der
Lochstempel eine entgegen der Schneid- bzw. Arbeitshubrichtung in Abstand von seiner
Schneide angeordnete und über diese quer zur Schneidrichtung hinausragende
Warmformfläche auf, die mittels einer Heizvorrichtung erwärmbar und am Ende des
Arbeitshubes gegen die ihr zugewandte Schnittkante des Wanddurchbruchs anpressbar ist.
Damit lässt sich die Schnittfläche des Wanddurchbruchs entsprechend der Ringkontur der
Warmformfläche umformen und insbesondere die der Warmformfläche zugewandte
Schnittkante abrunden, wobei bei dem so hergestellten Wanddurchbruch der optische
Eindruck einer Urformgebung vermittelt wird. Schneid- und Warmformvorgang erfolgen in
einem Hub.
Eine weitere Lösung zur Formgebung eines thermoplastischen Werkstückes mittels einer
Stanzvorrichtung ist aus der DE 197 48 407 A1 bekannt. Zur Vermeidung einer scharfen
Stanzkante an einem thermoplastischen Werkstück weist eine Stanzvorrichtung am Fuße
eines Stanzmessers ein Kehlenprofil auf mit einer derart angelegten Heizvorrichtung, dass
ein vorgegebenes Stanzkantenprofil durch örtliches Warmpressen des Werkstückes entsteht.
Die Außenfläche des zylindrisch ausgebildeten Stanzmessers läuft am Fuße desselben in
einen hohlkehlenförmigen Bereich aus, dessen Form im Hinblick auf die gewünschte
Querschnittsform des Werkstückes an dieser Stelle gewählt ist.
Durch eine im Kehlenbereich angeordnete Heizvorrichtung wird das thermoplastische
Material des Werkstückes örtlich, d. h. im Bereich der Kehle erhitzt, so dass eine zur
Formgebung durch Warmpressen ausreichende Erweichung eintritt.
Die Nachteile der vorbeschriebenen Lösungen liegen zum einen darin, dass bei geraden
zylindrischen Stanzstempeln mit anschließendem Kehlprofil zum örtlichen Warmpressen
beim Ausstanzen seitliche Aufwölbungen durch Materialverdrängung eintreten können, und
zum anderen aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen von unbeheizter
Schneidplatte und beheiztem Stanzstempel ein relativ großer Schneidspalt gewählt werden
muss, um ein Klemmen oder ein Zustören der Schneidkante zu verhindern. Aufgrund des
relativ großen Schneidspaltes kann eine gleichmäßige saubere Stanzung nicht gewährleistet
werden.
Ausgehend von dem Vorgenannten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Stanzwerkzeug bereitzustellen, dessen Stempel sowohl für den Aufsatz- als auch für den
Durchgangsschnitt geeignet ist, wobei bei geringem Fertigungsaufwand ein glatter, gratfreier
Übergang zwischen Schnittfläche und angrenzender Oberfläche erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stempel des Stanzwerkzeuges
als einteiliger, beheizbarer Schneidstempel mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide mit
einer V-förmigen Schneidengeometrie ausgebildet ist.
Der Winkel der stirnseitig umlaufenden, V-förmig ausgebildeten Schneide umfasst einen
Bereich von 5°-20°.
Die Höhe h der V-förmigen Schneide beim Aufsatzschnitt ist entsprechend der Stärke des
auszustanzenden Materials ausgebildet.
Die Außenkontur der V-förmigen Schneide weist einen radienförmigen Übergang auf.
Der Radius des Übergangs zwischen der Außenkontur der V-förmigen Schneide und dem
Schaftdurchmesser des Stempels ist vorzugsweise kleiner als die Wandstärke des
auszustanzenden Materials ausgebildet.
Durch die Ausbildung des Schneidstempels ist es in Verbindung mit einer Wärme
beaufschlagung im Bereich des radienförmigen Übergangs möglich, in einem Arbeitsgang
einen Durchbruch im Werkstück herzustellen und eine Glättung der Stanzfläche
durchzuführen.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 Prinzipdarstellung des Schneidstempels
Fig. 2 Darstellung eines Aufsatzschnittes
Fig. 3 Darstellung eines Durchgangsschnittes
Das Stanzwerkzeug besteht im wesentlichen aus einem Säulengestell, einem Niederhalter
(7) für das Werkstück (6), einer Schneidplatte (5) und einem Schneidstempel (1) mit einer
Heizeinrichtung (8).
Die Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Schneidstempels (1).
Dieser weist stirnseitig eine V-förmige Schneide (2) auf. Die Außenkontur (3) der V-förmigen
Schneide (2) geht in einen radienförmigen Bereich (4) über. Der Radius des radienförmigen
Bereichs (4) liegt vorzugsweise im Bereich kleiner der Wandstärke des Werkstückes (6). Im
radienförmigen Bereich ist die Heizeinrichtung (8) angeordnet. Je nach Material des
Werkstückes (6) wird der radienförmige Bereich auf 60°C bis 130°C aufgeheizt. Die Höhe (H)
der V-förmigen Schneide (2) liegt beim Aufsatzschnitt vorzugsweise im Bereich der
Wandstärke des Werkstückes (6).
In der Fig. 2 ist prinzipiell der Vorgang beim Aufsatzschnitt dargestellt.
Nach dem Auflegen des Werkstückes (6) auf die Schneidplatte (5) erfolgt die Fixierung durch
den Niederhalter (7). Zum Ausstanzen wird der Schneidstempel (1) in einen Axialhub in
Richtung Schneidplatte (5) bewegt. Je Schneidvorgang ist der Axialhub in einen Arbeitshub
und einen Rückhub unterteilt. Das beim Arbeitshub ausgestanzte Teil des Werkstückes (6)
wird durch einen im Schneidstempel (1) angeordneten Auswerfer während des Rückhubes
ausgeworfen. Beim Arbeitshub erfolgt in einem Arbeitsgang das Ausstanzen des
Durchbruches sowie Anformung des Radius/Glättung an der Sichtseite des Werkstückes (6)
durch den radienförmigen Bereich (4) des Stanzstempels (1). Aufgrund der Beheizung des
radienförmigen Bereichs (4) mittels der Heizeinrichtung (8) erfolgt unter Kontakterwärmung
eine Plastifizierung der Schnittkante des Werkstückes (6), die dann entsprechend der Kontur
des radienförmigen Bereichs (4) geglättet wird.
In der Fig. 3 ist prinzipiell der Vorgang bei Durchführung eines Durchgangsschnittes
dargestellt.
Die Schneidplatte (5) weist dazu einen von der Werkstückauflagefläche nach unten sich
erweiternden kegelförmigen Durchbruch (9) auf. Nach dem Auflegen des Werkstückes (6)
und Fixieren durch den Niederhalter (7) wird der Schneidstempel (1) durch einen Axialhub in
Richtung Schneidplatte (5) bewegt. Mit dem Aufsetzen des Schneidstempels (1) auf die
Werkstückoberfläche und dem weiteren Verfahren kommt in einem ersten Schritt zum
Fließen des Werkstoffes über die Kante des Durchbruches (9) in der Schneidplatte (5). Die
Oberfläche wird hier bereits radienförmig nach innen gezogen.
Am Ende des Hubes erfolgt das Abscheren des auszustanzenden Teils durch das
Zusammenwirken der Schnittkante (10) der Schneidplatte (5) und der äußeren Kontur der V-
förmigen Schneide (2). Die Ausstanzung wird über dem Durchbruch (9) ausgeworfen. Durch
den beheizten radienförmigen Bereich (4) kommt es während der unteren Totpunktauflage
des Schneidstempels (1) zu einer Glättung im Bereich der Ausstanzung.
Die Höhe (H) der V-förmigen Schneide (2) ist beim Durchgangsschnitt größer als die Wand
stärke des auszustanzenden Materials ausgebildet.
Durch die Ausbildung der stirnseitig am Schneidstempel (1) angeordneten V-förmigen
Schneide kommt es beim Ausstanzen in einem ersten Schritt nach dem Aufsetzen des
Schneidstempels auf die Werkstückoberfläche zu einem Vorgang ähnlich dem Tiefziehen.
Das Material wird durch die V-förmige Schneide bereits in einem gewissen Maß nach innen
gezogen, so dass ein scharfkantiger Übergang zur Ausstanzung bereits vermieden wird.
Durch den beheizten radienförmigen Bereich (4) erfolgt keine eigentliche Umformung mehr,
sondern nur noch eine Glättung der Oberfläche.
1
Stempel
2
V-förmige Schneide
3
Außenkontur
4
Radienförmiger Bereich
5
Schneidplatte
6
Werkstück
7
Niederhalter
8
Heizeinrichtung
9
Durchbruch
10
Schnittkante
H Höhe
H Höhe
Claims (4)
1. Stanzwerkzeug zur Herstellung von Durchbrüchen in Werkstücken aus thermo
plastischem Material mit einem eine stirnseitig umlaufende Schneide aufweisenden,
in einem Arbeitshub mit einer Schneidplatte in Eingriff bringbaren und dabei das
zwischen seiner Schneide und der Schneidplatte angeordnete Werkstück unter
Erzeugung eines Wanddurchbruchs in Schneidrichtung durchdringenden örtlich
beheizbaren Stempels,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Stempel (1) des Stanzwerkzeuges als einteiliger, beheizbarer Schneid
stempel mit einer stirnseitig umlaufenden Schneide (2) mit einer V-förmigen
Schneidengeometrie ausgebildet ist.
2. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der
stirnseitig umlaufenden, V-förmig ausgebildeten Schneide (2) einen Bereich von
5°-20° umfasst.
3. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H)
der V-förmigen Schneide (2) beim Aufsatzschnitt entsprechend der Stärke des
auszustanzenden Materials ausgebildet ist.
4. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außen
kontur (3) der V-förmigen Schneide (2) einen radienförmigen Übergang (4) aufweist.
Priority Applications (3)
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