DE10151659A1 - Joining process for at least two components involves first plastic deformation step and second punching step forming undercut - Google Patents

Abstract

The joining process for two components (5, 6) consists of plastic deformation by a fluid (4) under pressure, followed by using a joining punch (1) to deform one already deformed region in the opposite direction, forcing material into a cavity (7) in a shaped part (2) of the tool, forming an undercut between the components.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckmedium sowie eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen zumindest zwei Bauteile durch plastische Verformung eines der beiden Bauteile miteinander verbunden werden. The present invention relates to a method for joining itself at least partially overlapping components with a mold and a pressure medium as well as a Device for joining at least two components. In particular, the The present invention relates to a method and a device in which at least two components can be connected to one another by plastic deformation of one of the two components.

In der blechverarbeitenden Industrie werden Einzelteile durch die Fertigungsverfahren der mechanischen Fügetechnik verbunden, wobei sich die vorliegende Erfindung auf den Bereich der mechanischen Fügetechnik bezieht, bei dem kein durchgehendes Vorloch und auch kein Hilfsfügeteil notwendig wird. Vor allem in der Automobilindustrie werden diese preiswerten Verfahren in der Massenfertigung eingesetzt. In the sheet metal processing industry, individual parts are made by the manufacturing process mechanical joining technology, the present invention relates to the area of mechanical joining technology, in which there is no continuous Pre-hole and no auxiliary joining part is necessary. Especially in the automotive industry these inexpensive processes are used in mass production.

Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden von sich überlappenden, insbesondere plattenförmigen Bauteilen bekannt, wobei eine Fügeverbindung zwischen den Bauteilen durch das sogenannte Clinchen oder Durchsetzfügen ohne ein Hilfsfügeteil erreicht werden kann. A method and a device for connecting overlapping, in particular plate-shaped components known, one Joint connection between the components by so-called clinching or Enforcement can be achieved without an auxiliary joining part.

Bei diesem Verfahren wird ein Fügebereich, also ein Überlappungsbereich der Bauteile, in welchem eine Fügestelle ausgebildet werden soll, zwischen einem Fügestempel und einer Matrize eines Fügewerkzeuges angeordnet, wobei sich der Fügestempel und die Matrize auf gegenüberliegenden Seiten der Bauteile befinden. Der Fügestempel wird anschließend in den Fügebereich mit einer hohen Kraft eingedrückt, wobei sich beide Bauteile plastisch verformen. Die Matrize ist dabei so ausgebildet, dass bei einer derartigen plastischen Verformung der beiden Bauteile im Fügebereich Hinterschneidungsbereiche zwischen den Bauteilen ausgebildet werden. In this method, a joining area, i.e. an overlap area of the components, in which a joint is to be formed, between a stamp and a die of a joining tool, the die and the Die are located on opposite sides of the components. The die will be then pressed into the joining area with a high force, whereby both Deform components plastically. The die is designed so that with one such plastic deformation of the two components in the joining area Undercut areas are formed between the components.

Bei einer Ausführungsvariante dieses Verfahrens ist ein Vorloch in einem der Bauteile vorgesehen, durch welches der Werkstoff des zumindest einen weiteren Bauteiles durchgesetzt und auf der anderen Seite gebreitet wird (Confix-Clinchen von Eckold). In one embodiment variant of this method, a pre-hole is in one of the components provided by which the material of the at least one further component is enforced and spread on the other side (Confix clinching from Eckold).

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der Ausführungsvariante desselben wird mittels des Fügestempels von einer Seite der Bauteile eine hohe Fügekraft aufgebracht, wobei diese Fügekraft von der auf einer gegenüberliegenden Seite der Bauteile angeordneten Matrize abgestützt wird. In the method described above and the embodiment variant thereof high joining force from one side of the components applied, this joining force from that on an opposite side of the components arranged die is supported.

Beim ebenfalls bekannten Taumelclinchen (DE 199 45 743) wird eine Hinterschneidung mittels eines Fügestempels, bei einer geradlinigen und taumelnden Bewegung desselben, in die zu verbindenden Bauteile, insbesondere Bleche, ohne Ausbilden eines Vorloches eingeformt, wobei die Gegenseite von einer Matrize geformt wird. Folglich entsteht bei diesem Taumelclinchen kein Abfall an Werkstoff der Bleche. In the likewise known wobble rabbit (DE 199 45 743) there is an undercut by means of a die, with a straight and tumbling movement the same, in the components to be connected, in particular sheets, without forming a Pre-hole formed, the opposite side is formed by a die. consequently there is no waste of sheet metal material with this wobble.

Nachteilig bei den vorstehend beschriebenen Verfahren ist, dass die zu verbindenden Bauteile auf beiden Seiten der Fügestelle zugänglich sein müssen, um sowohl Fügestempel als auch Matrize entsprechend anordnen zu können. A disadvantage of the methods described above is that those to be connected Components on both sides of the joint must be accessible to both To be able to arrange the punch as well as the die accordingly.

Weiterhin muss der Fügestempel auf die Matrize ausgerichtet sein. Dies wird meist durch Verwendung von sogenannten C-Bügeln oder C-Rahmen als Werkzeuggestelle gelöst, welche Fügestempel und Matrize zuverlässig und andauernd wechselseitig positionieren. Dies führt jedoch zu einer aufwändigen und kostspieligen Konstruktion, deren zugänglicher Arbeitsraum zudem durch den C-Bügel oder C-Rahmen eingeschränkt ist. The die must also be aligned with the die. This is mostly by using so-called C-frames or C-frames as tool frames solved, which die and die mutually reliable and permanent position. However, this leads to a complex and costly construction, the accessible work space is also restricted by the C-frame or C-frame.

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik das sogenannte Hydroforming bekannt. Beim Hydroforming werden Bauteile, insbesondere Rohre oder rohrförmige Halbzeuge, in einem Formwerkzeug angeordnet, und die Innenfläche dieser Bauteile mit einem relativ hohen Druck beaufschlagt. Das derart plastisch verformte Bauteil wird mit einer Formfläche des Formwerkzeuges in Anlage gebracht. Als Druckmedium wird hierbei beispielsweise ein Hochdruckfluid verwendet. So-called hydroforming is also known from the prior art. At the Hydroforming are components, especially tubes or tubular semi-finished products a mold, and the inner surface of these components with a relative pressurized. The component which is plastically deformed in this way is joined with a Form surface of the mold brought into contact. This is used as the print medium for example, a high pressure fluid is used.

Das Hydroforming ist folglich primär eine Umformtechnik zur Ausbildung einer bestimmten Oberflächenkontur, jedoch keine Fügetechnik. Hydroforming is therefore primarily a forming technique for forming a certain surface contour, but no joining technology.

Als eine Verfahrensvariante des vorstehend beschriebenen Clinchens ist zudem aus dem Stand der Technik bekannt, anstelle einer Matrize das genannte Hochdruckfluid beim Hydroforming als Gegenhalter zu benutzen (DE 100 61 635). Die Fügestelle wird wie schon vorstehend beschrieben ausschließlich mittels der Wirkung des Fügestempels ausgebildet. A method variant of the clinching described above is also from known in the art, said high pressure fluid instead of a die to be used as a counterhold for hydroforming (DE 100 61 635). The joint will as already described above only by means of the effect of Joining stamp trained.

Ebenfalls ist eine Verfahrensvariante des Clinchens beschrieben, bei der die zu verbindenden Bauteile mit dem Hochdruckfluid anstelle des Fügestempels in eine geteilte Matrize eingeformt werden (DE 199 18 516 A1). A method variant of clinching is also described, in which the connecting components with the high pressure fluid instead of the die into a divided one Die are molded (DE 199 18 516 A1).

Die verwendete geteilte Matrize zur Ausformung der erzeugten Fügestelle führt jedoch zu einer hohen Anzahl an mechanischen und insbesondere auch bewegten Komponenten. Dies führt zu hohen fertigungstechnischen und steuerungstechnischen Anforderungen verbunden mit hohen Herstell- und Betriebskosten. However, the split die used to shape the joint created leads to a high number of mechanical and especially moving ones Components. This leads to high manufacturing and control technology Requirements associated with high manufacturing and operating costs.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckmedium sowie eine Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen derart zu verbessern, dass der Fügevorgang in einfacher und kostengünstiger Weise durchgeführt werden kann. The object of the present invention is a method for joining itself at least partially overlapping components with a mold and a Pressure medium and a device for joining at least two components improve that the joining process is carried out in a simple and inexpensive manner can be.

Im Hinblick auf das Verfahren zum Fügen von Bauteilen der vorgenannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. With regard to the method for joining components of the aforementioned type, this is Object achieved by a method with the features of Claim 1.

Folglich umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid einen ersten Fügeschritt, wobei in dem ersten Fügeschritt zumindest eines der Bauteile mittels des Druckfluides plastisch verformt wird, und einen zweiten Fügeschritt, bei dem mittels eines Fügestempels des Formwerkzeuges auf einen im ersten Fügeschritt umgeformten Bereich des verformten Bauteiles in Gegenrichtung umformend eingewirkt wird, wobei Werkstoff aus dem umgeformten Bereich in einen Formhohlraum, welcher in einem Formteil des Formwerkzeuges ausgebildet ist, verdrängt und eine Hinterschneidung zwischen den Bauteilen ausgebildet wird. Consequently, the method according to the invention for joining comprises at least partially overlapping components with a mold and a pressure fluid first joining step, wherein in the first joining step at least one of the components by means of of the pressure fluid is plastically deformed, and a second joining step in which a die of the molding tool to a die formed in the first joining step Area of the deformed component is deformed in the opposite direction, wherein Material from the formed area in a mold cavity, which in one Molded part of the mold is formed, displaced and an undercut is formed between the components.

Durch die Verwendung eines Druckmediums zum Aufbringen einer ersten Umformkraft während des ersten Fügeschrittes ist es auf vorteilhafte Weise möglich, Bauteile zu fügen, wobei eine direkte mechanische Zugänglichkeit nur von einer Seite notwendig ist. Zudem kann eine Anzahl der Komponenten der eigentlichen Fügevorrichtung, insbesondere eine Anzahl an bewegten Komponenten, verringert werden. Weiterhin können auch vorgeformte Bauteile, ggf. mit Hinterschneidungen, miteinander verbunden (gefügt) werden. By using a pressure medium to apply a first forming force during the first joining step it is advantageously possible to close components join, whereby direct mechanical access is only necessary from one side. In addition, a number of the components of the actual joining device, in particular a number of moving components can be reduced. Can continue also preformed components, possibly with undercuts, connected (joined) become.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem ein Umformen von zumindest einem der Bauteile vor dem ersten Fügeschritt mittels der Wirkung des Druckfluides. Vorteilhafterweise werden dabei die Bauteile vor Ausbilden einer Fügestelle zumindest im Bereich der auszubildenden Fügestelle zueinander in Anlage gebracht. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn dabei die zumindest zwei Bauteile im Formwerkzeug angeordnet werden, wobei das Formteil des Formwerkzeuges mit einem ersten der zumindest zwei Bauteile in Anlage und das Druckfluid mit einem zweiten der zumindest zwei Bauteile in Kontakt gebracht werden. The method according to the invention also enables at least one forming one of the components before the first joining step by means of the action of the pressure fluid. Advantageously, the components are formed before forming a joint at least in the Area of the joint to be trained brought into contact with each other. Furthermore it is advantageous if the at least two components are arranged in the mold be, the molded part of the mold with a first of the at least two Components in system and the pressure fluid with a second of the at least two components in Be brought in contact.

Folglich kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Fügen der Bauteile und ein Umformen von zumindest einem der Bauteile vor dem ersten Fügeschritt in einem Verfahren erreicht werden, ohne dass ein zeitaufwendiger Wechsel der Bearbeitungsmaschinen bzw. der Bearbeitungswerkzeuge notwendig ist. Consequently, the components according to the invention can be used to join the components and Forming at least one of the components in one before the first joining step Procedures can be achieved without a time-consuming change of Processing machines or the processing tools is necessary.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Fügestempel vor Beginn des ersten Fügeschrittes mit einem der Bleche in Kontakt gebracht. Zudem führt der Fügestempel während des ersten Fügeschrittes bezüglich einer Längsachse desselben bevorzugt eine geradlinige Hubbewegung aus. Weiterhin kann der Fügestempel während des zweiten Fügeschrittes bevorzugterweise bezüglich einer Längsachse desselben eine geradlinige Vorschubbewegung durchführen. Der geradlinigen Hubbewegung und/oder der geradlinigen Vorschubbewegung kann eine Taumelbewegung und/oder eine Schwingung überlagert werden. According to a preferred embodiment, the joining stamp is placed before the start of the first joining step brought into contact with one of the metal sheets. In addition, the Joining stamp during the first joining step with respect to a longitudinal axis thereof prefers a linear stroke movement. The die can also be used during the second joining step, preferably with respect to a longitudinal axis perform a linear feed movement. The linear stroke movement and / or the linear feed movement can be a wobble movement and / or a vibration can be superimposed.

Während des ersten Fügeschrittes kann mittels des Fügestempels eine Gegenkraft zu einer mittels des Druckfluides erzeugten ersten Umformkraft in die Bauteile eingeleitet werden. Zudem kann während des zweiten Fügeschrittes eine weitere Gegenkraft mittels des Druckfluides zur zumindest teilweisen Kompensation einer mittels des Fügestempels erzeugten zweiten Umformkraft eingeleitet werden. During the first joining step, a counterforce can be exerted by means of the joining stamp a first forming force generated by means of the pressure fluid is introduced into the components become. In addition, another counterforce can occur during the second joining step by means of the pressure fluid for at least partial compensation of one by means of the Joining stamp generated second forming force can be initiated.

Bevorzugterweise wird ein Druck des Druckfluides während des ersten und/oder des zweiten Fügeschrittes gesteuert. Die vorgenannte Hubbewegung und/oder die vorgenannte Schubbewegung des Fügestempels, insbesondere eine Geschwindigkeit und/oder ein Betrag der Hub- oder Vorschubbewegung, kann an diesen Druck des Druckfluides angepasst werden. Preferably, a pressure of the pressure fluid during the first and / or the controlled second joining step. The aforementioned lifting movement and / or the aforementioned thrust movement of the die, in particular a speed and / or an amount of the lifting or feed movement, can at this pressure of the Pressure fluids can be adjusted.

Das Formwerkzeug kann weiterhin ein Halteteil aufweisen, wobei das Halteteil die im ersten Fügeschritt mittels des Druckfluides eingeleitete erste Umformkraft zumindest teilweise abstützt und/oder als Formfläche bei einer Verformung zumindest eines der zwei Bauteile wirkt. The molding tool can also have a holding part, the holding part being in the at least first joining step introduced by means of the pressure fluid partially supported and / or as a molded surface in the event of deformation of at least one of the two components works.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Werkstoff des zweiten Bauteiles im ersten Fügeschritt durch eine in dem ersten Bauteil ausgeformte Aussparung gedrückt, wobei eine plastische Verformung des zweiten Bauteiles entsteht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Fügestempel zu Beginn des ersten Fügeschrittes mit dem zweiten Bauteil in Kontakt ist und während des ersten Fügeschrittes eine Hubbewegung ausführt. Im zweiten Fügeschritt kann Werkstoff des umgeformten Bereiches des zweiten Bauteiles mittels des Fügestempels in den Formhohlraum entgegen der (Haupt-)Richtung des Umformvorganges des ersten Fügeschrittes verdrängt werden, wobei der in den Formhohlraum verdrängte Werkstoff des zweiten Bauteiles eine Hinterschneidung mit dem ersten Bauteil bildet. According to a particularly preferred embodiment, material is the second Component in the first joining step by a molded in the first component Recess pressed, whereby a plastic deformation of the second component occurs. there it is advantageous if the joining stamp with the. at the beginning of the first joining step second component is in contact and a lifting movement during the first joining step performs. In the second joining step, material of the deformed area of the second component by means of the die in the mold cavity against (Main) direction of the forming process of the first joining step are displaced, the material of the second component displaced into the mold cavity Forms an undercut with the first component.

Die Aussparung kann konisch aufgebildet werden, wobei die Herausbildung der Hinterschneidung durch die konisch geformte Aussparung im ersten Bauteil 5 auf vorteilhafte Weise unterstützt wird. The recess can be designed conically, the formation of the undercut being advantageously supported by the conically shaped recess in the first component 5 .

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Unteransprüche dargelegt. Further preferred exemplary embodiments of the method according to the invention are shown in the further subclaims.

Im Hinblick auf die Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 17. With regard to the device for joining components of the type mentioned the object is achieved according to the invention by a device with the features of claim 17.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 geeignet und umfasst ein Formwerkzeug und eine Zuführeinrichtung eines Druckfluides. Das Formwerkzeug weist ein Formteil mit einem Formhohlraum und einen Fügestempel, welcher in einer Aussparung im Formteil bewegbar angeordnet ist, auf. Zumindest eines der Bauteile ist in einem ersten Fügeschritt mittels eines Druckfluides umformbar. Der Fügestempel ist in einem zweiten Fügeschritt zu einer zumindest teilweisen Stauchung eines in dem ersten Fügeschritt plastisch umgeformten Bereiches unter zumindest teilweisem Ausfüllen des Formhohlraumes vorgesehen. The device according to the invention for joining at least two components is particularly suitable for carrying out the method according to claim 1 and comprises a Forming tool and a feed device for a pressure fluid. The molding tool has a molded part with a mold cavity and a die, which in one Recess is movably arranged in the molded part. At least one of the components is in a first joining step by means of a pressure fluid. The die is in a second joining step to at least partially compress one in the first Joining step plastically formed area with at least partially filling the Mold cavity provided.

Bevorzugterweise sind die Bauteile in einem Fügebereich derselben zumindest teilweise in Anlage zueinander angeordnet. Weiterhin sind die Bauteile vorteilhafterweise in dem Formwerkzeug angeordnet, wobei das Formteil des Formwerkzeuges mit einem ersten der zumindest zwei Bauteile in Anlage und das Druckfluid mit einem zweiten der zumindest zwei Bauteile in Kontakt ist. The components are preferably at least partially in a joining area thereof arranged in plant to each other. Furthermore, the components are advantageously in the Forming tool arranged, wherein the molded part of the mold with a first of the at least two components in contact and the pressure fluid with a second one at least two components are in contact.

Der Formhohlraum kann dabei in einem Stirnbereich des Formteiles des Formwerkzeuges ausgebildet sein, wobei der Stirnbereich mit dem ersten Bauteil in Kontakt bringbar ist. The mold cavity can be in an end region of the molded part Forming tool be formed, the end region can be brought into contact with the first component is.

Das Formwerkzeug weist vorteilhafterweise ein Halteteil auf, wobei das Halteteil zumindest zu einer teilweisen Abstützung einer mittels des Druckfluides eingeleiteten ersten Umformkraft und/oder als Formfläche bei einer Verformung des zweiten Bauteiles vorgesehen ist. The molding tool advantageously has a holding part, the holding part at least for a partial support of a first one introduced by means of the pressure fluid Forming force and / or as a shaped surface when the second component is deformed is provided.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das erste Bauteil eine Aussparung benachbart zum Fügestempel auf, wobei die Aussparung des ersten Bauteiles vom Fügestempel durchsetzbar und eine Stirnfläche des Fügestempels mit einer Oberfläche des zweiten Bauteiles in Kontakt bringbar ist. According to a particularly preferred embodiment, the first component has a Recess adjacent to the die, the recess of the first Component enforceable by the die and an end face of the die with Surface of the second component can be brought into contact.

Die Aussparung kann konisch ausgebildet sein und/oder eine kreisrunde, elliptische oder polygone Grundfläche aufweisen. The recess can be conical and / or a circular, elliptical or have a polygonal base.

Bevorzugterweise führt der Fügestempel bezüglich einer Längsachse desselben eine geradlinige Hubbewegung und/oder eine geradlinige Vorschubbewegung durch, wobei der Hub- und/oder Vorschubbewegung des Fügestempels eine Taumel- und/oder eine Schwingbewegung überlagert sein kann. The joining punch preferably leads one with respect to a longitudinal axis thereof rectilinear stroke movement and / or a rectilinear feed movement, whereby the lifting and / or advancing movement of the die a wobble and / or Swinging motion can be superimposed.

Der Druck des Druckfluides kann steuerbar und insbesondere an die Hubbewegung und/oder die Vorschubbewegung des Fügestempels anpassbar sein. The pressure of the pressure fluid can be controlled and in particular the stroke movement and / or the feed movement of the die can be adjustable.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den weiteren Unteransprüche dargelegt. Further preferred exemplary embodiments of the device according to the invention are shown in the further subclaims.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen: In the following, the present invention is based on preferred Embodiments described in connection with the accompanying drawings and explained. In these drawings:

Fig. 1 einen Zustand der Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen zu Beginn eines Verbindens der Bauteile, Fig. 1 shows a state of the apparatus for assembling at least two components at the start of joining of the components,

Fig. 2 ein diesem Ausgangszustand nachfolgender Zwischenzustand bei Verbinden der Bauteile, und Fig. 2, a subsequent intermediate stage in this initial state, connecting the components, and

Fig. 3 ein Endzustand nach Verbinden der Bauteile. Fig. 3 shows a final state after connecting the components.

In der Abfolge der Fig. 1 bis 3 sind drei aufeinanderfolgende Zustände, ein Ausgangszustand in Fig. 1, ein Zwischenzustand in Fig. 2 und ein Endzustand in Fig. 3, des Verfahrens zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen sowie der Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen in den entsprechenden Zuständen gezeigt. Dabei ist in Fig. 2 ein Zustand während bzw. am Ende des ersten Fügeschrittes und in Fig. 3 ein Zustand während bzw. am Ende des zweiten Fügeschrittes gezeigt, wobei das erste Bauteil 5 in einem Fügebereich mit dem zweiten Bauteil 6 in Anlage ist. Zwischen diesem ersten und diesem zweiten Bauteil 5, 6 wird, wie nachfolgend näher erläutert, eine Hinterschneidung zum Verbinden (Fügen) derselben ausgebildet. In the sequence of FIGS. 1 to 3 are three successive states, an initial state in FIG. 1, an intermediate state in FIG. 2 and a final state in FIG. 3, the method for joining at least partially overlapping components and the device for joining shown by at least two components in the corresponding states. In this case 2, a state is shown in Fig., A state during or at the end of the first joining step and in Fig. 3 shown during or at the end of the second joining step, the first component is in a joining area with the second component 6 in Appendix 5. As explained in more detail below, an undercut for connecting (joining) the same is formed between this first and this second component 5 , 6 .

Das nachfolgend beschriebene Verfahren bzw. die nachfolgend beschriebene Vorrichtung sind exemplarisch am Beispiel des Verbindens zweier plattenförmiger Bauteile 5, 6, des ersten Bauteiles 5 und des zweiten Bauteiles 6, mittels einer Fügestelle beschrieben. Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung sind jedoch nicht auf diese konkrete Anzahl an Bauteilen 5, 6, auf eine durchgängig plattenförmige Ausbildung der Bauteile oder eine bestimmte Anzahl an Fügestellen beschränkt. Beispielsweise können mit dem vorliegenden Verfahren bzw. der vorliegenden Vorrichtung auch ohne weiteres drei Bauteile an mehreren Fügestellen miteinander verbunden werden, ohne dass wesentliche Änderungen am nachstehend näher erläuterten Verfahren bzw. der nachstehend näher erläuterten Vorrichtung notwendig wären. The method described below and the device described below are described using the example of the connection of two plate-shaped components 5 , 6 , the first component 5 and the second component 6 , by means of a joint. However, the present method and the present device are not limited to this specific number of components 5 , 6 , to a continuous plate-like design of the components or to a specific number of joints. For example, the present method or the present device can also be used to easily connect three components to one another at a number of joining points, without the need for significant changes to the method or the device explained in more detail below.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Formwerkzeug weist einen Fügestempel 1, ein Formteil 2 und ein Halteteil 3 auf, wobei der Fügestempel 1 in einer Aussparung 2a des Formteiles 2 aufgenommen und in dieser Aussparung 2a des Formteiles 2 entlang seiner Längserstreckung axial bewegbar ist. Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, ist das Halteteil 3 sowohl mit einer Seite des zweiten Bauteiles 6, welche dem ersten Bauteil 5 zugewandt ist, als auch mit einer Seite des ersten Bauteiles 5, welche dem Formteil 2 abgewandt ist, in Anlage. The mold shown in Figs. 1 to 3 has a joining punch 1, a molding 2, and a holding part 3, wherein the joining punch 1 received in a recess 2a of the mold part 2 and axially in this recess 2 a of the mold part 2 along its longitudinal extent is movable. As shown in Fig. 1 to 3, the holding part is 3 both one side of the second component 6, which faces the first component 5, as well as with a side of the first component 5, which is facing away from the mold part 2, in plant.

Der Fügebereich, also der Bereich, in dem die Fügestelle auszubilden ist, ist benachbart zum Fügestempel 1 angeordnet. The joining area, that is to say the area in which the joining point is to be formed, is arranged adjacent to the joining die 1 .

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, befindet sich eine Stirnfläche 2b des Formteiles 2 vor dem ersten Fügeschritt (Fig. 1) und auch während des ersten Fügeschrittes (Fig. 2) bzw. während des zweiten Fügeschrittes (Fig. 3) mit einer Oberfläche des ersten Bauteiles 5, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel ein vorgeformtes plattenförmiges Bauteil umfasst, in Anlage. As shown in FIGS. 1 to 3, an end face 2 b of the molded part 2 is located before the first joining step ( FIG. 1) and also during the first joining step ( FIG. 2) or during the second joining step ( FIG. 3) with a surface of the first component 5 , which in the exemplary embodiment shown comprises a preformed plate-shaped component.

Diese Stirnseite 2b des Formteiles 2 weist, wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, benachbart zum Fügestempel 1 eine Ausnehmung auf, die einen Formhohlraum 7 bildet. Der Formhohlraum 7 wird zudem durch eine Seite des ersten Bauteiles 5, welche der Stirnseite 2b benachbart und zu derselben in Anlage angeordnet ist, und durch einen Teil einer Mantelfläche des Fügestempels 1 begrenzt. This end face 2 b of the molded part 2 , as shown in FIGS . 1 to 3, has a recess adjacent to the punch 1 , which forms a mold cavity 7 . The mold cavity 7 is also delimited by a side of the first component 5 , which is adjacent to the end face 2 b and arranged in abutment therewith, and by part of an outer surface of the die 1 .

Die Aussparung 2a, in welcher der Fügestempel 1 im Formteil 2 beweglich aufgenommen wird, ist im in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel koaxial zu einer Symmetrieachse 8 des Formteiles 2 angeordnet. Auch der Fügestempel 1 ist koaxial zu der Symmetrieachse 8 des Formteiles 2 angeordnet. Allerdings sind die vorliegende Vorrichtung und das vorliegende Verfahren nicht auf diese beschriebenen koaxialen Anordnungen festgelegt. Abhängig vom konkreten Anwendungsfall kann auch eine nicht-koaxiale Anordnung gewählt werden, ohne dass wesentliche Änderungen an der vorliegenden Vorrichtung bzw. am vorliegenden Verfahren notwendig wären. The recess 2a, in which the joining punch 1 in the mold 2 is movably accommodated, is arranged coaxially in the illustrated in FIGS. 1 to 3 embodiment to a symmetry axis 8 of the mold part 2. The joining die 1 is also arranged coaxially with the axis of symmetry 8 of the molded part 2 . However, the present apparatus and method are not limited to the coaxial arrangements described. Depending on the specific application, a non-coaxial arrangement can also be selected without substantial changes to the present device or the present method being necessary.

Die Querschnittsflächen des Fügestempels 1 und der den Fügestempel 1 aufnehmenden Aussparung 2a des Formteils 2, welche kreisförmig, elliptisch oder polygon ausgebildet sein können, sind aufeinander abgestimmt. Insbesondere bei einer elliptischen oder polygonen Querschnittsfläche ist ein Verdrehen des Fügestempels 1 in der den Fügestempel 1 aufnehmenden Aussparung 2a verhindert. The cross-sectional areas of the assembly die 1 and the assembly die 1 accommodating recess 2 a of the mold part 2, which may be circular, elliptical or polygonal, are coordinated. Particularly in the case of an elliptical or polygonal cross-sectional area of a rotation of the assembly die 1 in the assembly die 1 accommodating recess 2 a is prevented.

Auf der dem Formwerkzeug abgewandten Seite des zweiten Bauteiles 6 ist ein Druckfluid 4, insbesondere ein Hochdruckhydraulikfluid angeordnet, mit dem eine erste Umformkraft mittels des Druckfluides 4 im Bereich der auszubildenden Fügestelle während des ersten Fügeschrittes in das zweite Bauteil 6 einleitbar ist. On the side of the second component 6 facing away from the molding tool, a pressure fluid 4 , in particular a high-pressure hydraulic fluid, is arranged, by means of which a first forming force can be introduced into the second component 6 by means of the pressure fluid 4 in the region of the joint to be formed during the first joining step.

Folglich sind das erste und das zweite Bauteil 5, 6 im Formwerkzeug angeordnet, wobei sich das erste und das zweite Bauteil 5, 6 zueinander in Anlage befinden und der Fügebereich Teil dieses Anlagebereiches ist. Das erste Bauteil 5 ist zwischen dem Formteil 2 und dem Halteteil 3 angeordnet und wird durch dieselben gehalten. Das zweite Bauteil 6 ist in Anlage mit einer Formfläche 3a des Halteteils 3 und mit einer Seite des ersten Bauteiles 5, welche dem Formteil 2 abgewandt ist. Consequently, the first and the second component 5 , 6 are arranged in the mold, the first and the second component 5 , 6 being in contact with one another and the joining area being part of this contact area. The first component 5 is arranged between the molded part 2 and the holding part 3 and is held by the same. The second component 6 is in contact with a shaped surface 3 a of the holding part 3 and with a side of the first component 5 which faces away from the molded part 2 .

Der Formhohlraum 7 ist im Kontaktbereich zwischen der Stirnfläche 2b des Formteiles 2 und der Aussparung 2a des Formteiles 2, in welcher der Fügestempel 1 aufgenommen ist, ausgebildet. Dabei ist die Aussparung des Formhohlraums 7 so gewählt, dass das erste Bauteil 5 in einem Bereich, welcher den Fügestempel 1 unmittelbar umgibt, "hohl" anliegt, also nicht vom der Stirnfläche 2b des Formteiles 2 abgestützt wird. The mold cavity 7 is formed in the contact area between the end face 2 b of the molded part 2 and the recess 2 a of the molded part 2 , in which the die 1 is received. The recess in the mold cavity 7 is selected such that the first component 5 lies "hollow" in an area that directly surrounds the die 1 , that is, it is not supported by the end face 2 b of the molded part 2 .

Das erste Bauteil 5 weist in dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung ein Durchgangsloch 9 im Fügebereich, also im Bereich des Formstempels 1, auf. Das Durchgangsloch 9 ist als kreisrunde Durchgangsöffnung mit konstantem Durchmesser im ersten Bauteil 5 ausgeformt. In the exemplary embodiment of the present method and the present device shown in FIGS . 1 to 3, the first component 5 has a through hole 9 in the joining area, that is to say in the area of the die 1 . The through hole 9 is formed as a circular through opening with a constant diameter in the first component 5 .

Bei einer axialen Vorschubbewegung des Fügestempels 1 kann der Fügestempel 1 durch das Durchgangsloch 9 im ersten Bauteil 5 hindurchtreten, wodurch eine Stirnfläche des Fügestempels 1 mit einer Seite des zweiten Bauteils 6 kontaktierbar ist. In an axial advancing movement of the assembly die 1 of the assembly die 1 can through the through-hole 9 in the first component 5 to pass through, whereby an end face of the assembly die 1 with a side of the second member 6 is contacted.

Die das zweite Bauteil 6 kontaktierende Stirnfläche des Fügestempel 1 kann eine ebene, konkav-runde, konkav-spitze, konvex-runde oder konvex-spitze Stirnfläche aufweisen. The end face of the die 1 contacting the second component 6 can have a flat, concave-round, concave-pointed, convex-round or convex-pointed end face.

Das Druckfluid 4, also insbesondere das Hochdruckhydraulikfluid, wird auf der dem Fügewerkzeug abgewandten Seite des zweiten Bauteiles mittels einer Zuführeinrichtung, wie dies durch die Pfeile in den Fig. 1 bis 3 angedeutet ist, zugeführt. Dabei wirkt das mittels der Zuführeinrichtung zugeführte Druckfluid 4 zumindest an der Innenfläche des Fügebereiches oder entlang der gesamten Innenfläche des zweiten Bauteiles 6. The pressure fluid 4 , in particular the high-pressure hydraulic fluid, is supplied on the side of the second component facing away from the joining tool by means of a feed device, as is indicated by the arrows in FIGS. 1 to 3. The pressure fluid 4 supplied by means of the feed device acts at least on the inner surface of the joining area or along the entire inner surface of the second component 6 .

Das zweite Bauteil 6 kann schon vor dem ersten Fügeschritt mittels einer Wirkung des Druckfluides 4 verformt und in Anlage mit der Formfläche 3a des Halteteiles 3 und mit der Seite des ersten Bauteiles 5, welche dem Formwerkzeug abgewandt ist, gebracht worden sein, bevor es den in Fig. 1 gezeigten Zustand erreicht hat. The second component 6 can be deformed before the first joining step by means of an action of the pressure fluid 4 and brought into contact with the molding surface 3 a of the holding part 3 and with the side of the first component 5 which faces away from the molding tool before it has been brought into contact has reached state shown in Fig. 1.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 2 und 3 ein Verfahren zum Fügen von zwei zumindest teilweise überlappten Bauteilen (wie in Fig. 1 gezeigt), anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert. A method for joining two at least partially overlapping components (as shown in FIG. 1) is explained below with reference to FIGS. 2 and 3 using a preferred exemplary embodiment.

Dabei ist in Fig. 2 ein Zwischenzustand bei der Herstellung der Fügeverbindung gezeigt. Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Fügestempel 1 in einer Hubbewegung von der Oberfläche des zweiten Bauteiles 6 abgehoben, d. h. von den Bauteilen 5, 6 wegbewegt. Aufgrund der Wirkung des Druckfluides 4 wird das zweite Bauteil 6 in den derart entstehenden Hohlraum zwischen der Stirnfläche des Fügestempels 1, der Aussparung 2a des Formteiles 2 verdrängt. Folglich wird das zweite Bauteil 6 im Fügebereich im ersten Fügeschritt in den durch den durch die Hubbewegung des Fügestempels 1 und die Aussparung 2a des Formteiles 2, in welcher der Fügestempel 1 aufgenommen ist, verformt. An intermediate state in the production of the joint connection is shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the punch 1 is lifted off the surface of the second component 6 in a lifting movement, ie it is moved away from the components 5 , 6 . Due to the action of the pressure fluid 4 , the second component 6 is displaced into the cavity thus created between the end face of the die 1 , the recess 2 a of the molded part 2 . Consequently, the second component 6 in the joining area in the first joining step is deformed into that by the lifting movement of the die 1 and the recess 2 a of the molded part 2 , in which the die 1 is received.

Ein Druck des Druckfluides 4 und ein Verfahrweg des Fügestempels 1 bei der Hubbewegung bei diesem ersten Fügeschritt werden derart gesteuert, dass das zweite Bauteil 6 im Bereich der herzustellenden Fügeverbindung nach außen, also durch das im ersten Bauteil 5 befindliche Durchgangsloch 9 geformt wird, ohne dabei zu reißen. Dies kann entweder durch Durchsetzen oder durch Durchbeulen oder durch eine Kombination aus beidem realisiert werden. A pressure of the pressure fluid 4 and a travel path of the joining die 1 during the lifting movement in this first joining step are controlled in such a way that the second component 6 is shaped in the area of the joining connection to be produced, i.e. through the through hole 9 in the first component 5 , without doing so to tear. This can be done either by pushing through or by denting or by a combination of both.

In diesem Ausführungsbeispiel besteht wenigstens das zweite Bauteil 6 aus einem plastisch verformbaren Werkstoff, wie beispielsweise Stahl mit Tiefzieheigenschaften, Aluminium oder Kupfer. Eine Fließfähigkeit des Werkstoffes des ersten Bauteiles 5 ist hingegen nicht notwendig, wenn auch möglich. Vielmehr ist es vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, wenn das erste Bauteil 5 zumindest im Bereich der auszubildenden Fügestelle eine Formbeständigkeit aufweist und nicht durch die Wirkung des Druckes des Druckfluides 4 verformt wird. Dann ergibt sich an der Begrenzungsfläche des Durchgangsloches 9 eine genau definierte Biegekante, um welche Werkstoff des zweiten Bauteiles 9 verformt wird und folglich genau definierbare Biegebedingungen. In this exemplary embodiment, at least the second component 6 consists of a plastically deformable material, such as steel with deep-drawing properties, aluminum or copper. A flowability of the material of the first component 5 , however, is not necessary, although it is possible. Rather, it is advantageous, but not mandatory, if the first component 5 has a dimensional stability at least in the region of the joint to be formed and is not deformed by the effect of the pressure of the pressure fluid 4 . Then there is a precisely defined bending edge on the boundary surface of the through hole 9 , by which material of the second component 9 is deformed, and consequently precisely definable bending conditions.

Demgemäß entsteht im ersten Fügeschritt ein verformter Bereich aufgrund der Wirkung des Druckfluides, welcher in Richtung des Formwerkzeuges ausgebildet wird. Eine nennenswerte Hinterschneidung ist in diesem ersten Fügeschritt, insbesondere bei einem formbeständigen ersten Bauteil 5 im Bereich der auszubildenden Fügestelle, d. h. im Bereich des Durchgangsloches 9, noch nicht hergestellt. Accordingly, a deformed area arises in the first joining step due to the action of the pressure fluid, which is formed in the direction of the molding tool. A significant undercut has not yet been produced in this first joining step, in particular in the case of a dimensionally stable first component 5 in the area of the joint to be formed, ie in the area of the through hole 9 .

Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung sind jedoch im Hinblick auf die Ausbildung des Durchgangsloches 9 als kreisrunde Durchgangsöffnung mit konstantem Durchmesser in keiner Weise auf das beschriebene und gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel beschränkt. Eine Grundfläche des Durchgangsloches 9 kann neben der beschriebenen kreisrunden Form auch elliptisch oder polygon ausgebildet sein. However, the present method and the present device are in no way limited to the specific exemplary embodiment described and shown with regard to the formation of the through hole 9 as a circular through opening with a constant diameter. In addition to the circular shape described, a base area of the through hole 9 can also be elliptical or polygonal.

Weiterhin ist das Durchgangsloch 9 in einem (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel konisch ausgebildet, wobei sich eine Querschnittsfläche ausgehend von einem engsten Querschnitt benachbart zum zweiten Bauteil 6 in Richtung des Formwerkzeuges erweitert. Eine derartige konische Durchgangsöffnung ist beispielsweise durch Ansenken eines in das erste Bauteil 5 gestanzten oder gebohrten oder aus dem ersten Bauteil 5 herausgeschnittenen Durchgangsloches 9 (auf der Seite des ersten Bauteiles 5 auf der das Formwerkzeug angeordnet wird) herstellbar. Es ergibt sich dabei eine Durchgangsöffnung wie sie beispielsweise zur Aufnahme einer Senkkopfschraube aufgebildet wird. Furthermore, in an exemplary embodiment (not shown), the through hole 9 is conical, a cross-sectional area starting from a narrowest cross section extending adjacent to the second component 6 in the direction of the molding tool. Such a conical through hole (is arranged on the side of the first component 5 on the molding tool) for example, by retrieving a punched in the first component 5 or drilled or cut out of the first member 5 through-hole 9 produced. The result is a through opening such as is formed, for example, for receiving a countersunk screw.

Über die Steuerung des Druckes des Druckfluides 4 und den Verfahrweg des Fügestempels 1 bei der Hubbewegung bei dem ersten Fügeschritt wird das zweite Bauteil 6 im Bereich der herzustellenden Fügeverbindung nach außen, also durch das im ersten Bauteil 5 befindliche in diesem Ausführungsbeispiel konische Durchgangsloch 9 geformt. Aufgrund der konischen Ausformung des ersten Bauteiles 5 entsteht schon bei Beginn des Umformvorganges des zweiten Bauteiles 6 eine Hinterschneidung mit dem engsten Querschnitt der Durchgangsöffnung, welcher (wie vorstehend beschrieben) benachbart zum zweiten Bauteil angeordnet ist. By controlling the pressure of the pressure fluid 4 and the travel path of the die 1 during the lifting movement in the first joining step, the second component 6 is formed in the region of the joint to be produced to the outside, that is to say through the conical through hole 9 located in the first component 5 in this exemplary embodiment. Due to the conical shape of the first component 5 , an undercut with the narrowest cross-section of the through opening, which (as described above) is arranged adjacent to the second component, already occurs at the start of the forming process of the second component 6 .

Über diese Hinterschneidung wird eine Fügeverbindung gebildet, wobei die Herausbildung einer Fügeverbindung im konischen Bereich insbesondere bei einem gut verformbaren Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 schon während dem ersten Fügeschritt erfolgt. A joint connection is formed via this undercut, with the formation of a joint connection in the conical region taking place during the first joining step, in particular in the case of a readily deformable material of the second component 6 .

Anschließend wird, wie in Fig. 3 ersichtlich, der in dem ersten Fügeschritt umgeformte Bereich des zweiten Bauteiles entgegen der Richtung des ersten Umformvorganges in einem zweiten Fügeschritt zurückgestaucht. Dazu wird der Fügestempel 1 entgegen der Richtung der Hubbewegung während des ersten Fügeschrittes, also in Richtung des Druckfluides 4, in einer Vorschubbewegung verlagert. Subsequently, as can be seen in FIG. 3, the region of the second component which has been deformed in the first joining step is compressed back in a second joining step contrary to the direction of the first forming process. For this purpose, the die 1 is displaced in a feed movement against the direction of the lifting movement during the first joining step, that is to say in the direction of the pressure fluid 4 .

Dementsprechend wird auf den im ersten Fügeschritt verformten Bereich eine zweite Umformkraft, welche der ersten Umformkraft entgegen gerichtet ist, ausgeübt, wobei eine Verformung des zweiten Bauteiles 6 im zweiten Fügeschritt derart erfolgt, dass Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 eine Hinterschneidung hinter dem ersten Bauteil 5 unabhängig von einer konkreten Ausbildung des Durchgangsloches 9 bildet. Accordingly, a second forming force, which is directed counter to the first forming force, is exerted on the area deformed in the first joining step, the second component 6 being deformed in the second joining step in such a way that the material of the second component 6 is undercut behind the first component 5 independently of a concrete formation of the through hole 9 forms.

In diesem zweiten Fügeschritt wird Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 in den Formhohlraum 7 unter zumindest teilweisem Ausfüllen des Formhohlraumes 7 verschoben. In this second joining step, material of the second component 6 is moved into the mold cavity 7 with at least partial filling of the mold cavity 7 .

Bei der vorstehend beschriebenen konischen Ausbildung des Durchgangsloches 9 wird Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 auch in den (aus Richtung des zweiten Bauteiles 6 betrachtet) konisch erweiterten Bereich des Durchgangsloches 9 verschoben, wodurch schon im Bereich des Durchgangsloches 9 ein genau definierbarer Hinterschneidungsbereich gebildet wird, welcher ggf. mit dem mittels des Formhohlraumes 7 gebildeten Hinterschneidungsbereich zusammenwirkt. In the above described conical shape of the through hole 9 material of the second component 6 in the is (from the direction of the second component 6 viewed) flared portion of the through hole shifted 9, thereby already formed in the area of the through hole 9, a precisely definable undercut which optionally cooperates with the undercut area formed by means of the mold cavity 7 .

Die Hubbewegung und die Vorschubbewegung des Fügestempels 1 sind in dem in Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel geradlinig. Dieser geradlinigen Hub- bzw. Vorschubbewegung des Fügestempels kann auch eine Taumel- und/oder eine Schwingbewegung überlagert sein. The lifting movement and the advancing movement of the die 1 are straight in the embodiment shown in FIGS . 1 to 3. This rectilinear stroke or feed movement of the die can also be overlaid with a wobble and / or an oscillating movement.

Während des Umformens des zweiten Bauteiles 6 im ersten Fügeschritt wird eine Gegenkraft zu der ersten Umformkraft des Druckfluides 4 mittels des Fügestempels 1 in die Fügestelle eingeleitet, wodurch ein kontrolliertes Verformen des zweiten Bauteiles 6 ermöglicht ist. Beschädigung der Oberflächen des zweiten Bauteiles, wie beispielsweise Risse oder gar ein Aufreißen des zweiten Bauteiles 6, werden dementsprechend verhindert. During the reshaping of the second component 6 in the first joining step, a counterforce to the first reshaping force of the pressure fluid 4 is introduced into the joint by means of the joining stamp 1 , whereby a controlled deformation of the second component 6 is made possible. Damage to the surfaces of the second component, such as cracks or even tearing of the second component 6 , are accordingly prevented.

Während des zweiten Fügeschrittes, d. h. des zumindest teilweisen Zurückstauchens des im ersten Fügeschritt umgeformten Bereiches des zweiten Bauteiles 6, wird der Druck des Hydraulikfluids gesteuert, um eine Gegenkraft zur zweiten Umformkraft des Fügestempels 1 in die Fügestelle einzuleiten. Dementsprechend ist auch bei dem zweiten Fügeschritt ein sicheres und kontrolliertes Umformen des zweiten Bauteiles 6 und ein kontrolliertes Verdrängen von Werkstoff des zweiten Bauteiles 6 in den Formhohlraum 7 gewährleistet. During the second joining step, ie the at least partial upsetting of the area of the second component 6 that has been deformed in the first joining step, the pressure of the hydraulic fluid is controlled in order to introduce a counterforce to the second forming force of the die 1 into the joint. Accordingly, a safe and controlled shaping of the second component 6 and a controlled displacement of material of the second component 6 into the mold cavity 7 is also ensured in the second joining step.

Der Druck des Druckfluides und die Hubbewegung bzw. die Vorschubbewegung des Fügestempels 1 sind in dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel mittels einer Steuereinheit (nicht gezeigt) miteinander verknüpft. In der Steuereinheit sind vordefinierte Bewegungsabläufe des Fügestempels 1 mit entsprechenden Druckverläufen verknüpft und insbesondere in Tabellenform hinterlegt. In the exemplary embodiment shown in FIGS . 1 to 3, the pressure of the pressure fluid and the lifting movement or the feed movement of the joining die 1 are linked to one another by means of a control unit (not shown). In the control unit, predefined movement sequences of the die 1 are linked to corresponding pressure profiles and in particular are stored in tabular form.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung beschreiben folglich das Fügen von zumindest zwei Bauteilen 5, 6, die zumindest teilweise in Anlage zueinander in einen Fügebereich gebracht sind, wobei mit einem Druckfluid 4 eine erste Umformkraft auf die Bauteile 5, 6 aufgebracht und zumindest eines der Bauteile 6 plastisch verformt wird, so dass dessen Werkstoff durch ein im ersten Bauteil 5 befindliches Durchgangsloch 9 gedrückt wird, und in einem zweiten Fügeschritt der Fügestempel 1 den durch das Durchgangsloch 9 getretenen Werkstoff gegen den Widerstand des Druckfluides 4 plastisch so verformt, dass sich eine Hinterschneidung ausbildet. The exemplary embodiments of the method and the device described above consequently describe the joining of at least two components 5 , 6 , which are at least partially brought into abutment with one another in a joining area, a first forming force being applied to the components 5 , 6 and at least using a pressure fluid 4 one of the components 6 is plastically deformed, so that its material is pressed through a through hole 9 in the first component 5 , and in a second joining step the die 1 plastically deforms the material that has passed through the through hole 9 against the resistance of the pressure fluid 4 so that an undercut is formed.

Die Bauteile 5, 6 werden dabei bevorzugt in einem Formwerkzeug angeordnet, wobei zumindest das zweite Bauteil 6 durch das Druckfluid 4 plastisch in eine durch das Formteil 2 und das Halteteil 3 des Formwerkzeuges vorgegebene Form verformt wird (Vorformung), wodurch die beiden Bauteile 5, 6 in den Fügebereich auch in Anlage zueinander gebracht werden, und diese Bauteile 5, 6 anschließend während des Fügens in dem Formwerkzeug angeordnet sind. The components 5 , 6 are preferably arranged in a mold, at least the second component 6 being plastically deformed by the pressure fluid 4 into a shape predetermined by the molded part 2 and the holding part 3 of the mold (preforming), as a result of which the two components 5 , 6 are brought into contact with one another in the joining area, and these components 5 , 6 are subsequently arranged in the molding tool during the joining.

Claims (28)

1. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) mit einem Formwerkzeug und einem Druckfluid, gekennzeichnet durch einen ersten Fügeschritt, wobei mittels des Druckfluides (4) zumindest eines der Bauteile (5, 6) plastisch verformt wird, und einen zweiten Fügeschritt, bei dem mittels eines Fügestempels (1) des Formwerkzeuges auf einen im ersten Fügeschritt umgeformten Bereich des verformten Bauteiles (6) in Gegenrichtung umformend eingewirkt wird, wobei Werkstoff aus dem umgeformten Bereich in einen Formhohlraum (7), welcher in einem Formteil (2) des Formwerkzeuges ausgebildet ist, verdrängt und eine Hinterschneidung zwischen den Bauteilen (5, 6) ausgebildet wird. 1. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) with a molding tool and a pressure fluid, characterized by a first joining step, wherein at least one of the components ( 5 , 6 ) is plastically deformed by means of the pressure fluid ( 4 ), and a second joining step, in which, by means of a joining punch ( 1 ) of the molding tool, a region of the deformed component ( 6 ) deformed in the first joining step is acted on in the opposite direction, material from the deformed region into a mold cavity ( 7 ), which in a molded part ( 2 ) of the mold is formed, displaced and an undercut between the components ( 5 , 6 ) is formed. 2. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der zumindest zwei Bauteile (5, 6) vor Ausbilden einer Fügestelle zumindest im Bereich der auszubildenden Fügestelle mittels des Druckfluides (4) vorgeformt und/oder die Bauteile (5, 6) zueinander in Anlage gebracht werden. 2. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to claim 1, characterized in that at least one of the at least two components ( 5 , 6 ) before forming a joint at least in the region of the joint to be formed by means of the pressure fluid ( 4 ) preformed and / or the components ( 5 , 6 ) are brought into contact with one another. 3. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Bauteile in dem Formwerkzeug angeordnet werden, wobei das Formteil (2) des Formwerkzeuges mit einem ersten (5) der zumindest zwei Bauteile (5, 6) in Anlage und das Druckfluid (4) mit einem zweiten (6) der zumindest zwei Bauteile (5, 6) in Kontakt gebracht werden. 3. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least two components are arranged in the mold, wherein the molded part ( 2 ) of the mold with a first ( 5 ) of the at least two components ( 5 , 6 ) in contact and the pressure fluid ( 4 ) is brought into contact with a second ( 6 ) of the at least two components ( 5 , 6 ). 4. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügestempel (1) vor Beginn des ersten Fügeschrittes mit einem der Bleche in Kontakt gebracht wird und der Fügestempel (1) während des ersten Fügeschrittes bezüglich einer Längsachse desselben eine geradlinige Hubbewegung durchführt. 4. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the joining stamp ( 1 ) is brought into contact with one of the sheets before the beginning of the first joining step and the joining stamp ( 1 ) performs a linear lifting movement with respect to a longitudinal axis thereof during the first joining step. 5. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügestempel (1) während des zweiten Fügeschrittes bezüglich einer Längsachse desselben eine geradlinige Vorschubbewegung durchführt. 5. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the joining die ( 1 ) performs a linear feed movement with respect to a longitudinal axis thereof during the second joining step. 6. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der geradlinigen Hubbewegung und/oder der geradlinigen Vorschubbewegung eine Taumelbewegung überlagert wird. 6. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that the linear stroke movement and / or the linear feed movement is superimposed on a wobble movement. 7. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geradlinigen Hubbewegung und/oder der geradlinigen Vorschubbewegung eine Schwingung überlagert wird. 7. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the rectilinear stroke movement and / or the rectilinear feed movement is superimposed on an oscillation. 8. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine während des ersten Fügeschrittes im Fügestempel (1) erzeugte Gegenkraft zu einer mittels des Druckfluides (4) erzeugten ersten Umformkraft. 8. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 1 to 7, characterized by a counterforce generated during the first joining step in the die ( 1 ) to a first forming force generated by means of the pressure fluid ( 4 ) , 9. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine während des zweiten Fügeschrittes mittels des Druckfluides (4) erzeugten Gegenkraft zu einer mittels des Fügestempels (1) erzeugten zweiten Umformkraft. 9. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 1 to 8, characterized by a counterforce generated during the second joining step by means of the pressure fluid ( 4 ) to a second generated by means of the joining punch ( 1 ) forming force. 10. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck des Druckfluides (4) während des ersten und/oder des zweiten Fügeschrittes gesteuert wird. 10. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to claim 9, characterized in that a pressure of the pressure fluid ( 4 ) is controlled during the first and / or the second joining step. 11. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegung und/oder die Vorschubbewegung des Fügestempels (1), insbesondere eine Geschwindigkeit und/oder ein Betrag der Hub- oder Vorschubbewegung, an den Druck des Druckfluides (4) angepasst wird. 11. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to claim 10, characterized in that the lifting movement and / or the feed movement of the die ( 1 ), in particular a speed and / or an amount of the lifting or feed movement , is adjusted to the pressure of the pressure fluid ( 4 ). 12. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch ein Halteteil (3) des Formwerkzeuges, wobei das Halteteil (3) die im ersten Fügeschritt mittels des Druckfluides (4) eingeleitete erste Umformkraft zumindest teilweise abstützt und/oder als Formfläche (3a) bei einer Verformung zumindest eines der Bauteile (5, 6) wirkt. 12. A method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 8 to 11, characterized by a holding part ( 3 ) of the molding tool, the holding part ( 3 ) which in the first joining step by means of the pressure fluid ( 4 ) Initiated first forming force is at least partially supported and / or acts as a molded surface ( 3 a) in the event of deformation of at least one of the components ( 5 , 6 ). 13. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Werkstoff des zweiten Bauteiles (6) in dem ersten Fügeschritt durch eine in dem ersten Bauteil (5) ausgeformte Aussparung (9) gedrückt wird unter plastischer Verformung des zweiten Bauteiles (6). 13. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to one of claims 3 to 13, characterized in that the material of the second component ( 6 ) in the first joining step through a recess formed in the first component ( 5 ) ( 9 ) is pressed with plastic deformation of the second component ( 6 ). 14. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügestempel (1) zu Beginn des ersten Fügeschrittes mit dem zweiten Bauteil (6) in Kontakt steht und während des ersten Fügeschrittes eine Hubbewegung ausführt. 14. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to claim 13, characterized in that the joining stamp ( 1 ) is in contact with the second component ( 6 ) at the beginning of the first joining step and one during the first joining step Performs lifting movement. 15. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Fügeschritt Werkstoff des umgeformten Bereiches des zweiten Bauteiles (6) mittels des Fügestempels (1) in den Formhohlraum (7) verdrängt wird, wobei der in den Formhohlraum (7) verdrängte Werkstoff des zweiten Bauteiles (6) eine Hinterschneidung mit dem ersten Bauteil (5) bildet. 15. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to claim 13 or 14, characterized in that in the second joining step material of the deformed area of the second component ( 6 ) by means of the joining stamp ( 1 ) in the mold cavity ( 7 ) is displaced, the material of the second component ( 6 ) displaced into the mold cavity ( 7 ) forming an undercut with the first component ( 5 ). 16. Verfahren zum Fügen von sich zumindest teilweise überlappenden Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Herausbildung einer Hinterschneidung durch eine konisch geformte Aussparung (9) im ersten Bauteil (5) unterstützt wird. 16. The method for joining at least partially overlapping components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that the formation of an undercut is supported by a conically shaped recess ( 9 ) in the first component ( 5 ). 17. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, mit einem Formwerkzeug und einer Zuführungseinrichtung eines Druckfluides (4), wobei das Formwerkzeug ein Formteil (2) mit einem Formhohlraum (7) und einen Fügestempel (1), welcher in einer Aussparung im Formteil (2) bewegbar angeordnet ist, aufweist, wobei zumindest eines der Bauteile (5, 6) in einem ersten Fügeschritt mittels eines Druckfluides (4) umformbar ist, und wobei der Fügestempel (1) in einem zweiten Fügeschritt zu einer zumindest teilweisen Stauchung eines in dem ersten Fügeschritt plastisch umgeformten Bereiches unter zumindest teilweisem Ausfüllen des Formhohlraumes (7) vorgesehen ist. 17. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ), in particular for carrying out the method according to claim 1, with a molding tool and a feed device for a pressure fluid ( 4 ), the molding tool being a molding ( 2 ) with a molding cavity ( 7 ) and a joining stamp ( 1 ) which is movably arranged in a recess in the molded part ( 2 ), at least one of the components ( 5 , 6 ) being deformable in a first joining step by means of a pressure fluid ( 4 ), and wherein the joining stamp ( 1 ) in a second joining step for an at least partial compression of an area plastically deformed in the first joining step while at least partially filling the mold cavity ( 7 ). 18. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (5, 6) in einem Fügebereich derselben zumindest teilweise in Anlage zueinander angeordnet sind. 18. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to claim 17, characterized in that the components ( 5 , 6 ) are arranged at least partially in contact with one another in a joining region thereof. 19. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (5, 6) im Formwerkzeug angeordnet sind, wobei das Formteil (2) des Formwerkzeuges mit einem ersten (5) der zumindest zwei Bauteile (5, 6) in Anlage und das Druckfluid (4) mit einem zweiten (6) der zumindest zwei Bauteile (5, 6) in Kontakt gebracht ist. 19. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to claim 17 or 18, characterized in that the components ( 5 , 6 ) are arranged in the molding tool, the molding ( 2 ) of the molding tool having a first ( 5 ) of the at least two components ( 5 , 6 ) in contact and the pressure fluid ( 4 ) is brought into contact with a second ( 6 ) of the at least two components ( 5 , 6 ). 20. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum (7) in einem Stirnbereich (2b) des Formteiles (2) des Formwerkzeuges ausgebildet ist, wobei der Stirnbereich (2b) mit dem ersten Bauteil (5) in Kontakt bringbar ist. 20. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to claim 19, characterized in that the mold cavity ( 7 ) is formed in an end region ( 2 b) of the molded part ( 2 ) of the mold, the end region ( 2 b ) can be brought into contact with the first component ( 5 ). 21. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug ein Halteteil (3) aufweist, wobei das Halteteil (3) zumindest zu einer teilweisen Abstützung einer mittels des Druckfluides (4) eingeleiteten Umformkraft und/oder als Formfläche (3a) bei einer Verformung des zweiten Bauteiles (6) vorgesehen ist. 21. The device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 17 to 20, characterized in that the molding tool has a holding part ( 3 ), wherein the holding part ( 3 ) at least partially supports one by means of Pressure fluid ( 4 ) introduced forming force and / or as a molding surface ( 3 a) is provided when the second component ( 6 ) is deformed. 22. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (5) eine Aussparung (9) benachbart zum Fügestempel (1) aufweist, wobei die Aussparung (9) des ersten Bauteiles (5) vom Fügestempel (1) durchsetzbar und eine Stirnfläche des Fügestempels (1) mit einer Oberfläche des zweiten Bauteiles (6) in Kontakt bringbar ist. 22. A device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 17 to 21, characterized in that the first component ( 5 ) has a recess ( 9 ) adjacent to the punch ( 1 ), the recess ( 9 ) of the first component ( 5 ) can be penetrated by the joining stamp ( 1 ) and an end face of the joining stamp ( 1 ) can be brought into contact with a surface of the second component ( 6 ). 23. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (9) konisch ausgebildet ist und/oder eine kreisrunde, elliptische oder polygone Grundfläche aufweist. 23. The device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to claim 22, characterized in that the recess ( 9 ) is conical and / or has a circular, elliptical or polygonal base. 24. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 23, gekennzeichnet durch eine geradlinige Hubbewegung und/oder eine geradlinige Vorschubbewegung des Fügestempel (1) bezüglich einer Längsachse desselben. 24. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 17 to 23, characterized by a linear stroke movement and / or a linear feed movement of the punch ( 1 ) with respect to a longitudinal axis thereof. 25. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der geradlinigen Hubbewegung und/oder der geradlinigen Vorschubbewegung des Fügestempel (1) eine Taumel- und/oder eine Schwingbewegung überlagert ist. 25. The device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to claim 24, characterized in that the linear stroke movement and / or the linear feed movement of the joining die ( 1 ) is superimposed on a wobble and / or an oscillating movement. 26. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck des Druckfiuides (4) steuerbar ist. 26. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 17 to 25, characterized in that a pressure of the pressure fluid ( 4 ) is controllable. 27. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Druckfluides (4) und die Hubbewegung und/oder die Vorschubbewegung des Fügestempels (1) aufeinander abstimmbar sind. 27. The device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to claim 26, characterized in that the pressure of the pressure fluid ( 4 ) and the lifting movement and / or the feed movement of the punch ( 1 ) can be coordinated with one another. 28. Vorrichtung zum Fügen von zumindest zwei Bauteilen (5, 6) nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügestempel (1) eine ebene, konkav-runde, konkav-spitze, konvex-runde oder konvex-spitze Stirnfläche aufweist. 28. Device for joining at least two components ( 5 , 6 ) according to at least one of claims 17 to 27, characterized in that the joining stamp ( 1 ) is a flat, concave-round, concave-pointed, convex-round or convex-pointed Has end face.