DE19627454C2

DE19627454C2 - Verfahren zum Fügen von Bauteilen durch Preßpassung

Info

Publication number: DE19627454C2
Application number: DE1996127454
Authority: DE
Inventors: Henri Junker
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1996-07-08
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: DE19627454A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen durch Preßpassung, bei dem ein Bauteil in das andere mit Hilfe eines Pressenstößels unter Einwirkung einer Fügekraft durch einen Fügehub eingeschoben wird.

Das Problem der Kantenpressung beim Fügen von Bauteilen durch Preßpassung ist allseits bekannt und wird als schädigend für die Qualität der Preßpassung angesehen.

Um diesen schädigenden Einfluß weitgehend zu verhindern schreibt die DIN 7190-Preßverbände vor, den Übergang von der Fase zur Fügefläche abzurunden.

Aus der DE 25 04 127 A1 ist eine Vorrichtung zum automatischen Einführen eines Körpers in eine zur Aufnahme des Körpers vorbereitete Bohrung bzw. Öffnung, sowie eine Steueranordnung zum Steuern der Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet eine biegsame Kupplungs-Gelenkeinheit, die gemäß den relativen Positionen eines Körpers und einer Öffnung verformbar ist, um den Körper in dieser Öffnung aufzunehmen, sowie einen Detektor zum Erfassen der Verschiebung oder Verformung der Gelenkeinheit in Einführ-Richtung, wenn diese Verschiebung einen bestimmten Wert übersteigt. Es wird somit das Verhalten eines Bolzens unter der Voraussetzung beschrieben, daß seine Halterung elastisch bzw. freipositionierbar gelagert ist, um unter Nutzung von wirkenden Kräften F_X und F_Z eine zur Positionskorektur dienende Ausgleichsbewegung auszuführen. Die DE 25 04 127 A1 bezieht sich auf das Fügeverfahren Einsetzen von Bauteilen (Bolzen in Loch) mit Spielpassung.

Aus der DE 25 56 089 C2 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Stiftes in ein Loch eines Werkstückes bekannt, die sich ebenso wie die DE 25 04 127 A1 auf das Fügeverfahren Einsetzen von Bauteilen (Bolzen in Loch) mit Spielpassung bezieht. Es werden Ausgleichsbewegungen durch ein Ausgleichselement unter Nutzung prozeßinterner Kräfte für eventuell (stochastisch) auftretende Neigungs- oder Positionsabweichungen des Bolzens gegenüber dem Loch beschrieben. Grundlegendes Ziel ist die Reaktion auf das Verkanten des Stiftes in der Bohrung, womit ein für das Fügen mit Spielpassung spezifisches Problem berührt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die von den Kanten der Fügeflächen ausgehende Erscheinungen (Fressen, Riefenbildung, Deformation), die sich als Qualitätsminderungen der Preßpassung niederschlagen, weitgehend auszuschließen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 oder 2 gelöst. Diese Verfahren werden mit den Merkmalen der Unteransprüche 3 bis 6 vorteilhaft weiterentwickelt.

Das Verfahren beruht darauf, daß die Kanten der Fügeflächen der Fügepartner während der Anschnäbelphase zunächst an einem Punkt berührt werden, sofern die Fügepartner eine Neigung zueinander einnehmen oder die Fügefasen modifiziert sind. Die Punktberührung geht allmählich in eine Linienberührung über, mit der eine allmähliche Verformung der Fügeflächen im Kantenbereich verbunden ist. Bevor es zu einer schädigenden Auswirkung wie Fressen, Riefenbildung, Deformation u. ä. aufgrund der Neigung im weiteren Fügeverlauf kommt, wird die Neigung z. B. durch Ausgleichselemente aufgehoben.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ohne bzw. mit geringem zusätzlichen technischen Aufwand, qualitätsmindernde Einflüsse auf den Preßverbund, hervorgerufen durch Spannungsspitzen im Kantenbereich der Fügeflächen-, weitgehend ausgeschlossen werden können.

Die Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die zu fügenden Bauteile mit angeschrägten Fügeflächen,

Fig. 2 die Orientierung der Bauteile zueinander vor Beginn der Anschnäbelphase,

Fig. 3a und b eine Darstellung zur Veranschaulichung der Anschnäbelphase mit geringfügiger Neigung der Fügepartner,

Fig. 4a und 4b eine Darstellung zur Veranschaulichung der Anschnäbelphase mit Schwenkbewegung der Fügepartner,

Fig. 5a bis 5c eine Darstellung mit Veranschaulichung der Anschnäbelphase mit achsparallelem Versatz und Schwenkbewegung der Fügepartner,

Fig. 6a und 6b die zu fügenden Bauteile mit veränderter Fügefase durch achsparallelen Versatz der Mittenachse des Fasenkegels gegenüber der Fügefläche eines Bauteils und

Fig. 7a bis 7b die zu fügenden Bauteile mit veränderter Fügephase durch Neigung der Mittenachse des Fasenkegels gegenüber der Fügefläche eines Bauteils.

In der Fig. 1 sind die zu fügenden Bauteile mit den Anfassungen an den Fügeflächen dargestellt.

Entsprechend der Fig. 2 werden die Bauteile unter geringfügiger Neigung w1 der Fügeflächen zueinander während der Anschnäbelphase (mit oder bei sehr geringem Neigungswinkel ohne Ausgleichsbewegung im anschließenden Fügeverlauf) gefügt. Der Lagebezug der Fügeflächen erfolgt dabei über deren Mittenachse.

Die Neigung w1 der Fügeflächen kann auf unterschiedliche Weise erzielt werden.

Nach Fig. 3a und 3b wird ein definierter Neigungswinkel w1 vor Beginn der Anschnäbelphase eingestellt.

Fig. 4a und 4b zeigen wie durch eine Schwenkbewegung mindestens eines Bauteils während der Anschnäbelphase unter Wirkung der Fügekraft ein Neigungswinkel w1 eingestellt werden kann. Eine weitere Möglichkeit wird in Fig. 5a und 5b gezeigt. Es wird ein achsparalleler Versatz a1 der Fügeflächen eingestellt und eine Schwenkbewegung mindestens eines Bauteils um den Neigungswinkel w1 während des Abgleitens auf der Fügefase eines der Bauteile ausgeführt.

Die maximal zulässige Größe des jeweiligen Neigungswinkels w1 ist von der Bauteil- und Preßpassungsgestaltung abhängig, jedoch nicht größer als der kleinste Fasenwinkel f1 bzw. f2 der beteiligten Bauteile.

In Fig. 6a, 6b und 7a, 7b wird eine Variante zur Durchführung des Verfahrens durch Gestaltänderung an den Fügefasen gezeigt. Nach Fig. 6a bzw. 6b wird mindestens eines der Bauteile derart gestaltet, daß die Mittenachse der durch einen Kegelstupf beschriebenen zugehörigen Anschnäbelfase einen achsparallelen Versatz a2 gegenüber der parallelverlaufenden Mittenachse seiner Fügefläche aufweist.

Der maximal zulässige Versatz der Mittenachsen ist bei einer Bauteilpaarung mit einer Fügefase an nur einem Bauteil geringer als dessen Fasenbreite b und bei einer Bauteilpaarung mit jeweils einer Fügefase an beiden der Bauteile geringer als die Hälfte des Bohrungsdurchmessers Db.

Nach Fig. 7a bzw. 7b wird mindestens eines der Bauteile derart gestaltet, daß die Mittenachse der durch einen Kegelstumpf beschriebenen zugehörigen Anschnäbelphase einen Neigungswinkel w3 gegenüber der Mittenachse seiner Fügeflächen aufweist.

Der maximal zulässige Neigungswinkel w3 der Mittenachsen ist derart zu gestalten, daß bei einer Bauteilpaarung mit einer Fügefase an nur einem Bauteil der Neigungswinkel w3 geringer als der zugehörige Fasenwinkel f1 bzw. f2 und die Summe aus Neigungswinkel w3 und dem zugehörigen Fasenwinkel f1 bzw. f2 geringer als 45° ist.

Bei einer Bauteilpaarung mit jeweils einer Fügefase an beiden Bauteilen ist der Neigungswinkel w3 geringer als der kleinere der beiden Fasenwinkel f1 bzw. f2.

Claims

1. Verfahren zum Fügen von Bauteilen durch Preßpassung, bei dem ein Bauteil in das andere, mit Hilfe eines Pressenstößels unter Einwirkung einer Fügekraft durch einen Fügehub eingeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügeflächen der Fügepartner während der Anschnäbelphase mit zuvor definierter Neigung (w1) zueinander gefügt werden und anschließend die Neigung (w1) unmittelbar nach der Anschnäbelphase im ersten Abschnitt der Einpreßphase aufgehoben wird, wobei die Neigung unterhalb des für die Werkstoffpaarung als schädigend geltenden Grenzwertes toleriert wird.

2. Verfahren zum Fügen von Bauteilen durch Preßpassung, bei dem ein Bauteil in das andere, mit Hilfe eines Pressenstößels unter Einwirkung einer Fügekraft durch einen Fügehub eingeschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fügen der Fügepartner mit modifizierten Fügefasen durchgeführt wird, wobei die Fügefase von wenigstens einem Fügepartner von der rotationssymmetrischen Gestalt, bezogen auf die Mittenachse der angrenzenden Fügefläche(n) abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung durch eine Schwenkbewegung mindestens eines Bauteiles mit der Anschnäbelphase als Reaktion auf die wachsende Fügekraft hervorgerufen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung durch Einstellung eines achsparallelen Versatzes (a1) unter Zulassung einer Schwenkbewegung um den Neigungswinkel (w1) eines Bauteiles während des Abgleitens auf der Fügefase hervorgerufen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügefasen so modifiziert werden, daß die durch die Kante der Fügefläche umschlossene Fläche mindestens eines Fügepartners keine ebene Fläche bildet und/oder nicht lotrecht und/oder in ihrem Zentrum von der Mittenachse der angrenzenden Fügefläche(n) durchstoßen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügefasen so modifiziert werden, daß die jeweils durch die Kante der Fügefläche umschlossene Fläche der beiden Fügepartner von ihrer Lage zur Mittenachse der angrenzenden Fügefläche und/oder ihrer Krümmung im Raum nicht identisch sind.