EP1787738A1 - Fixierverfahren und -vorrichtung - Google Patents

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EP1787738A1
EP1787738A1 EP05025086A EP05025086A EP1787738A1 EP 1787738 A1 EP1787738 A1 EP 1787738A1 EP 05025086 A EP05025086 A EP 05025086A EP 05025086 A EP05025086 A EP 05025086A EP 1787738 A1 EP1787738 A1 EP 1787738A1
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EP
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hole
fixing
punch
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section
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EP05025086A
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Fabrice Kaczmarek
Klaus Dipl.-Ing. Röhm (BA)
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Mahle Behr France Hambach SAS
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Behr France Hambach SARL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • B21D39/032—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing by fitting a projecting part integral with one plate in a hole of the other plate

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for fixing superimposed or adjoining fixing sections of at least two parts, in particular sheet metal parts, relative to each other, wherein the fixing sections are deformed by a punch.
  • the object of the invention is to simplify the fixing of superimposed or adjoining fixing sections of at least two parts, in particular sheet metal parts, relative to each other, wherein the fixing sections are deformed by a punch.
  • the object is achieved in a method for fixing superimposed or adjoining fixing sections of at least two parts, in particular sheet metal parts, relative to each other, wherein the fixing sections are deformed by a punch, achieved in that one of the fixing sections with a hole, in particular a through hole, is provided, in which the other fixing portion is deformed so with the punch in that deform both partially fixation sections.
  • the method according to the invention provides the advantage that the fixing section without a hole also has a high degree of impermeability after being deformed.
  • the hole provides, inter alia, the advantage that a counter-holder opposite the punch, which is also referred to as a die, can be provided with a flat surface without depressions.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the hole is provided with a chamfer on the side facing the other fixing section prior to the deformation of the fixing sections.
  • the chamfer makes finding the position with the punch easier. This increases the process reliability.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the fixing section with the hole has a greater thickness than the other fixing section.
  • the joining of the fixing sections takes place by caulking the thinner fixing section into the hole in the thicker fixing section.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the fixing portion with the hole is about twice to three times as thick as the other fixing portion. Preferably, the fixing portion with the hole is about 2.5 times as thick as the other fixing portion.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the hole has a circular cross-section.
  • the hole is made, for example, with a conventional drilling machine. With a circular cross section in the context of the present invention, the best results were achieved.
  • the punch has a larger diameter than the hole in the one fixing section. This ensures, inter alia, that the fixing section with hole plastically deformed.
  • the caulking takes place only by compressive force, which is applied by the punch, which has a circular cross-section.
  • a preferred embodiment of the device is characterized in that the ratio between the hole diameter and the punch diameter is 0.6 to 0.8, in particular about 0.73. This ratio has proved to be particularly advantageous in the context of the present invention.
  • a further preferred embodiment of the device is characterized in that the stamp has substantially the shape of a circular cylinder. This ensures uniform deformation of the fixing sections.
  • the tubular collection box 1 shows a part of a tubular header 1 of a heat exchanger is shown. Because of its shape, the tubular collection box 1 is also referred to as a manifold.
  • the collecting box 1 has a bottom 3, which essentially has the shape of a semicircular cylinder jacket. In the bottom 3, a plurality of through holes 4, 5 are recessed, which serve for the insertion of connecting pipes, through which the collecting box 1 is connectable to a further collecting box.
  • the collecting box 1 further comprises a lid 8, which, like the bottom 3, also has the shape of a semicircular cylinder jacket.
  • the bottom 3 and the cover 8 are formed of aluminum sheet and are soldered together.
  • a holder 10 is fixed, which is also formed of aluminum sheet.
  • the holder 10 has a foot 12, which essentially has the shape of a partial circular cylindrical section and forms a fixing section, which bears against an associated fixing section of the lid 8. At the fixing portions of the holder 10 is fixed to the collection box 1 before soldering.
  • a connecting web 14 extends in the radial direction, from which a fastening tab 15 with a through hole 16 extends.
  • the through hole 16 is used to perform a fastening means, such as a screw, with the aid of the collecting box 1 can be fastened to a support structure of a motor vehicle.
  • the foot 12 is caulked at two attachment points 21, 22 with the lid 8.
  • FIG 2 the area with the attachment point 21 is shown enlarged.
  • the foot 12 of the holder 10 has a through hole 24.
  • a part of the underlying material of the lid 8 is deformed into it.
  • both the material the lid 8 and the material of the foot 12 in the region of the through hole 24 plastically deformed.
  • FIG. 3 schematically shows a device 30 for fixing superimposed or adjacent fixing sections of at least two parts relative to each other.
  • the device 30 is similar in construction to a drill press with a machine frame 31.
  • a table 32 is mounted with a flat support surface 33.
  • a drive rod 35 is mounted on the machine frame 31 by means of a feed device 36 in the direction of a longitudinal axis 38 movable back and forth.
  • a receptacle 40 is attached to a punch 42.
  • the punch 42 has the shape of a circular cylinder with a rounded tip 43.
  • the lower aluminum sheet 50 is provided with a through hole 54 having a circular cross section.
  • the through hole 54 is disposed coaxially with the longitudinal axis 35 of the drive rod 35 and the punch 42.
  • the aluminum sheet 50 has a thickness of 3 mm.
  • the aluminum sheet 51 has a thickness of 1.2 mm.
  • the aluminum sheet 50 arranged below is thicker than the aluminum sheet 51 above.
  • the punch 42 has a larger diameter than the through hole 54. The ratio between the diameter of the through-hole 54 and the diameter of the punch 42 is 0.73.
  • the two aluminum sheets 50 and 51 are caulked by the thinner aluminum sheet 50 is inserted or deformed into the through hole 54 in the thicker aluminum sheet. The caulking takes place only by the pressure applied by the punch 42. A rotation of the punch 42 is not required.
  • the through-hole 54 is provided with a chamfer at its end facing the upper aluminum sheet 51.
  • the aluminum sheet 50 is, for example, the foot 12 of the holder 10 (see FIG. 1).
  • the aluminum sheet 51 is, for example, the cover 8 of the collecting tank 1 (see FIG. 1).
  • the two aluminum sheets 50, 51 are connected together before a subsequent soldering in a brazing furnace by Lochverstemmen.
  • the through hole 54 is drilled.
  • the two aluminum sheets 50, 51 are superimposed, as shown in Figure 3 in section.
  • the material of the aluminum sheet 51 is pressed by means of the punch 42 into or through the through-hole 54 such that both the aluminum sheet 51 and the aluminum sheet 50 underneath deform plastically in the area of action of the punch 42.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen (12,8), insbesondere Blechteilen, relativ zueinander, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel (42) verformt werden.
Um das Fixieren zu vereinfachen, wird einer der Fixierabschnitte mit einem Loch (54), insbesondere einem Durchgangsloch, versehen, in das der andere Fixierabschnitt so mit dem Stempel (42) hinein verformt wird, dass sich beide Fixierabschnitte teilweise plastisch verformen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen, insbesondere Blechteilen, relativ zueinander, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel verformt werden.
  • Es ist bekannt, Fixierabschnitte von Blechteilen zu verschweißen, zu vernieten oder zu verstemmen. Darüber hinaus ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 29 375 A1 ein Verfahren zum Durchsetzfügen aufeinander liegender dünner Platten oder Plattenabschnitte bekannt. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 150 518 B1 ist es bekannt, Fixierabschnitte von Blechteilen durch Thermofließbohren aneinander zu befestigen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 15 718 A1 ist eine Vorrichtung mit einem an einer Pressenvorrichtung angeordneten, eine Tiefziehöffnung aufweisenden Gesenk und mit einem in Richtung Gesenk angetriebene Formstempel zum nietartigen Verbinden von Bauteilen mit mindestens einer Platte bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen, insbesondere Blechteilen, relativ zueinander zu vereinfachen, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel verformt werden.
  • Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen, insbesondere Blechteilen, relativ zueinander, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel verformt werden, dadurch gelöst, dass einer der Fixierabschnitte mit einem Loch, insbesondere einem Durchgangsloch, versehen wird, in das der andere Fixierabschnitt so mit dem Stempel hinein verformt wird, dass sich beide Fixierabschnitte teilweise plastisch verformen. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert den Vorteil, dass der Fixierabschnitt ohne Loch auch nach dem Verformen eine hohe Dichtigkeit aufweist. Das Loch liefert unter anderem den Vorteil, dass ein dem Stempel gegenüberliegender Gegenhalter, der auch als Matrize bezeichnet wird, mit einer ebenen Oberfläche ohne Vertiefungen ausgestattet sein kann.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Loch vor dem Verformen der Fixierabschnitte auf der dem anderen Fixierabschnitt zugewandten Seite mit einer Fase versehen wird. Durch die Fase wird die Lagefindung mit dem Stempel vereinfacht. Dadurch wird die Prozesssicherheit erhöht.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt mit dem Loch eine größere Dicke aufweist als der andere Fixierabschnitt. Das Fügen der Fixierabschnitte erfolgt durch Verstemmen des dünneren Fixierabschnitts in das Loch in dem dickeren Fixierabschnitt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt mit dem Loch etwa zweimal bis dreimal so dick wie der andere Fixierabschnitt ist. Vorzugsweise ist der Fixierabschnitt mit dem Loch etwa 2,5 mal so dick wie der andere Fixierabschnitt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Loch einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Loch wird zum Beispiel mit einer herkömmlichen Bohrmaschine hergestellt. Mit einem kreisrunden Querschnitt wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die besten Ergebnisse erzielt.
  • Die oben angegebene Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens dadurch gelöst, dass der Stempel einen größeren Durchmesser als das Loch in dem einen Fixierabschnitt aufweist. Dadurch wird unter anderem gewährleistet, dass sich auch der Fixierabschnitt mit Loch plastisch verformt. Das Verstemmen erfolgt nur durch Druckkraft, die durch den Stempel aufgebracht wird, der einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Lochdurchmesser und dem Stempeldurchmesser 0.6 bis 0,8, insbesondere etwa 0,73, beträgt. Dieses Verhältnis hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders aufweist. Dadurch wird eine gleichmäßige Verformung der Fixierabschnitte gewährleistet.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Darstellung eines rohrförmigen Sammelkastens, an dem ein Halter befestigt ist;
    Figur 2
    einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 und
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Fixieren von zwei Fixierabschnitten aneinander.
  • In Figur 1 ist ein Teil eines rohrförmigen Sammelkastens 1 eines Wärmeübertragers dargestellt. Wegen seiner Gestalt wird der rohrförmige Sammelkasten 1 auch als Sammelrohr bezeichnet. Der Sammelkasten 1 weist einen Boden 3 auf, der im Wesentlichen die Gestalt eines Halbkreiszylindermantels aufweist. In dem Boden 3 sind eine Vielzahl von Durchgangslöchern 4, 5 ausgespart, die zum Einstecken von Verbindungsrohren dienen, durch welche der Sammelkasten 1 mit einem weiteren Sammelkasten verbindbar ist.
  • Der Sammelkasten 1 weist des Weiteren einen Deckel 8 auf, der, wie der Boden 3, ebenfalls die Gestalt eines Halbkreiszylindermantels aufweist. Der Boden 3 und der Deckel 8 sind aus Aluminiumblech gebildet und werden miteinander verlötet. An dem Deckel 8 ist ein Halter 10 fixiert, der ebenfalls aus Aluminiumblech gebildet ist. Der Halter 10 weist einen Fuß 12 auf, der im Wesentlichen die Gestalt eines Teilkreiszylinderabschnitts aufweist und einen Fixierabschnitt bildet, der an einem zugehörigen Fixierabschnitt des Deckels 8 anliegt. An den Fixierabschnitten wird der Halter 10 vor dem Verlöten an dem Sammelkasten 1 fixiert.
  • Von dem Fuß 12 des Halters 10 erstreckt sich ein Verbindungssteg 14 in radialer Richtung, von dem eine Befestigungslasche 15 mit einem Durchgangsloch 16 ausgeht. Das Durchgangsloch 16 dient zum Durchführen von einem Befestigungsmittel, wie einer Schraube, mit deren Hilfe der Sammelkasten 1 an einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist.
  • Um den Halter 10 vor dem Verlöten des Fußes 12 mit dem Deckel 8 an dem Deckel 8 zu fixieren, ist der Fuß 12 an zwei Befestigungsstellen 21, 22 mit dem Deckel 8 verstemmt.
  • In Figur 2 ist der Bereich mit der Befestigungsstelle 21 vergrößert dargestellt. Der Fuß 12 des Halters 10 weist ein Durchgangsloch 24 auf. In das Durchgangsloch 24 ist ein Teil des dahinter befindlichen Materials des Deckels 8 hinein verformt. Bei dem Verformungsvorgang wurde sowohl das Material des Deckels 8 als auch das Material des Fußes 12 im Bereich des Durchgangslochs 24 plastisch verformt.
  • In Figur 3 ist eine Vorrichtung 30 zum Fixieren von aufeinander liegenden oder einander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen relativ zueinander schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 30 gleicht im Aufbau einer Standbohrmaschine mit einem Maschinengestell 31. An dem Maschinengestell 31 ist ein Tisch 32 mit einer ebenen Auflagefläche 33 angebracht. Des Weiteren ist an dem Maschinengestell 31 eine Antriebsstange 35 mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung 36 in Richtung einer Längsachse 38 hin und her bewegbar angebracht. An der Antriebsstange 35 ist eine Aufnahme 40 für einen Stempel 42 befestigt. Der Stempel 42 hat die Gestalt eines Kreiszylinders mit einer abgerundeten Spitze 43.
  • Auf der Auflagefläche 33 des Tischs 32, der auch als Matrize oder Gegenhalter bezeichnet wird, liegen zwei Aluminiumbleche 50, 51 übereinander. Das untere Aluminiumblech 50 ist mit einem Durchgangsloch 54 ausgestattet, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Das Durchgangsloch 54 ist koaxial zu der Längsachse 35 der Antriebsstange 35 und des Stempels 42 angeordnet. Das Aluminiumblech 50 weist eine Dicke von 3 mm auf. Das Aluminiumblech 51 weist eine Dicke von 1,2 mm auf. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das unten angeordnete Aluminiumblech 50 dicker als das oben liegende Aluminiumblech 51. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Stempel 42 einen größeren Durchmesser als das Durchgangsloch 54 auf. Das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Durchgangslochs 54 und dem Durchmesser des Stempels 42 beträgt 0,73. Die beiden Aluminiumbleche 50 und 51 werden verstemmt, indem das dünnere Aluminiumblech 50 in das Durchgangsloch 54 in dem dickeren Aluminiumblech gefügt beziehungsweise verformt wird. Das Verstemmen erfolgt nur durch die von dem Stempel 42 aufgebrachte Druckkraft. Ein Verdrehen des Stempels 42 ist nicht erforderlich.
  • Das Durchgangsloch 54 ist an seinem dem oben liegenden Aluminiumblech 51 zugewandten Ende mit einer Fase versehen. Bei dem Aluminiumblech 50 handelt es sich zum Beispiel um den Fuß 12 des Halters 10 (siehe Figur 1).
  • Bei dem Aluminiumblech 51 handelt es sich zum Beispiel um den Deckel 8 des Sammelkastens 1 (siehe Figur 1). Die beiden Aluminiumbleche 50, 51 werden vor einem anschließenden Verlöten in einem Lötofen durch Lochverstemmen miteinander verbunden. Dazu wird zunächst in dem einen Aluminiumblech 50 das Durchgangsloch 54 gebohrt. Anschließend werden die beiden Aluminiumbleche 50, 51 übereinander gelegt, wie es in Figur 3 im Schnitt dargestellt ist. Dann wird das Material des Aluminiumblechs 51 mit Hilfe des Stempels 42 so in beziehungsweise durch das Durchgangsloch 54 gedrückt, dass sich sowohl das Aluminiumblech 51 als auch das darunter befindliche Aluminiumblech 50 im Wirkungsbereich des Stempels 42 plastisch verformen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Fixieren von aufeinander liegenden oder aneinander anliegenden Fixierabschnitten von mindestens zwei Teilen (12,8), insbesondere Blechteilen, relativ zueinander, wobei die Fixierabschnitte durch einen Stempel (42) verformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Fixierabschnitte mit einem Loch (24;54), insbesondere einem Durchgangsloch, versehen wird, in das der andere Fixierabschnitt so mit dem Stempel (42) hinein verformt wird, dass sich beide Fixierabschnitte teilweise plastisch verformen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (24;54) vor dem Verformen der Fixierabschnitte auf der dem anderen Fixierabschnitt zugewandten Seite mit einer Fase versehen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt mit dem Loch (24;54) eine größere Dicke aufweist als der andere Fixierabschnitt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt mit dem Loch (24;54) etwa zweimal bis dreimal so dick wie der andere Fixierabschnitt ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (24;54) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (42) einen größeren Durchmesser als das Loch (24;54) in dem einen Fixierabschnitt aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Lochdurchmesser und dem Stempeldurchmesser 0,6 bis 0,8, insbesondere etwa 0,73, beträgt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (42) im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylinders aufweist.
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