EP2470314A1 - Vorrichtung, verfahren und werkzeug zur herstellung eines kragendurchzuges in einem bauteil - Google Patents

Vorrichtung, verfahren und werkzeug zur herstellung eines kragendurchzuges in einem bauteil

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Publication number
EP2470314A1
EP2470314A1 EP10745561A EP10745561A EP2470314A1 EP 2470314 A1 EP2470314 A1 EP 2470314A1 EP 10745561 A EP10745561 A EP 10745561A EP 10745561 A EP10745561 A EP 10745561A EP 2470314 A1 EP2470314 A1 EP 2470314A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
punch
die unit
die
matrizenkavität
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10745561A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Badent
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tox Pressotechnik GmbH and Co KG filed Critical Tox Pressotechnik GmbH and Co KG
Publication of EP2470314A1 publication Critical patent/EP2470314A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/04—Stamping using rigid devices or tools for dimpling
    • 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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • 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
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • B21D19/088—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for flanging holes
    • 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
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes

Definitions

  • So-called form or recording plate with pull-through comprises.
  • the component is for this purpose between the
  • the collar passage which is also referred to as a sheet metal passage or collar, can serve different purposes, for example as a threaded passage for screwing, for which purpose an internal and / or external thread is introduced at the collar passage.
  • Object of the present invention is the production of collar passages with regard to technical and
  • the invention is initially based on a device for producing a collar pass on a component, with a die unit and a punch device, the exact position for the production of the collar passage
  • the punch device can be arranged, and wherein the production of the collar passage by punching a material region from the component and by reshaping of remaining material areas, which adjoin the punched-out material area, takes place.
  • the component may be a flat, tubular or profile part, in particular made of sheet metal, wherein the production of the collar passage is made in particular on a flat portion of the component.
  • stamping device has a hollow die with a
  • Stamp recess comprises, which is adapted to a die portion of the die unit such that the
  • At least the hollow punch possibly at times still another part of a holding arrangement for the component, and / or at least parts of the die unit relative to each other.
  • This can be z. B. by the sole movement of the hollow punch, by the sole movement of at least parts of the die unit or by movement of both the hollow punch and the
  • the immersion therefore does not mean that the die section has to move in any case, but the die section remains stationary and the hollow die moves towards the die assembly or die section.
  • the hollow die is in particular reciprocated via a drive, for example via a drive piston.
  • Relative movement of the die unit and the punch device is advantageously carried out in one stroke.
  • different sections of the hollow punch and the die unit cooperate so that the component in this one stroke completely with all
  • Sub-steps can be produced. So far, this could be done only in two or more strokes or with a comparatively
  • Material area are very precisely separated from the component, in particular without a sharp edge formation or without ridge and / or chip formation. So far occurs
  • An advantageous modification of the subject invention is characterized in that a hold-down, which at the preparation of the collar passage with the second component side can be brought into abutment, is present such that the component is held in the manufacture of the collar passage between the die unit and the hold-down. With the hold-down, the against the at the
  • Matrizeniser supported component comes into abutment, the component between the hold-down and the die unit can be kept securely fixed, for example, clamped.
  • the hold-down comes easily leading to
  • the component for example, a sheet material, but is
  • the hold-down advantageously remains on the second for so long
  • stamping device and the die unit are designed such that the stamping and forming of material regions is possible in one stage. This makes it possible to simplify the entire process of producing the collar pass. This will be in one
  • a first stage is a pre-punching and a widening of the relevant Section of the component made, which is followed by a second stage, in which the final shaping of the sheet metal passage takes place.
  • Stamping device and the die unit are configured such that a shaping of the component is completed during the manufacturing process of the collar passage, without reversing an initial during the manufacturing process of the collar passage
  • Stamping device and / or the die unit can be done faster and technically advantageous.
  • the hollow punch is within the hollow punch
  • the further movement of the device or the component can immediately after the lifting of the Hold down the component.
  • the movement of the hollow punch and hold-down can be optimally adapted to the desired process sequence independently of one another. This is done in particular via a computer unit, for. B. a parent control unit, z. B. a tax or
  • Control device for regulating the production device.
  • the hollow punch of the stamp device is formed leading or trailing to the hold-down.
  • the process flow can be made variable.
  • the hollow punch can thus come into contact with the component during manufacture of the collar passage before or after the downholder contacts the component.
  • the die section comprises a raised die mandrel, which is designed for a precise fit into the punch recess.
  • the outer shape and / or outer dimension of the die mandrel is formed so that the die mandrel into the die recess with a desired, for example
  • Inner wall of the hollow punch can be specified exactly on the formation of the hollow punch or the die mandrel.
  • the game can z. B. can be chosen differently for different materials. This allows the punched out for all relevant component thicknesses and materials
  • the immersion depth of the die mandrel must be at least so large that the component is punched through in a stroke and also the material to be deformed until the completion of the naturalzuges is reshaped accordingly, what a
  • the die unit has a support portion for supporting the first component side in the manufacture of the collar passage.
  • the matrix unit can serve as a support for the component supporting it.
  • the support section abuttingly comes into contact with sections of the component which are opposite to the sections on the component which come into contact with the hold-down device.
  • the component can be securely fixed or clamped held in its processing position in the production of the collar passage.
  • the support section is designed such that it comes into contact, in particular flat, with an annular surface on the first component side. Accordingly, the hold-down can be designed so that this also with a
  • annular surface on the second component side comes into abutment, wherein the annular contact surfaces on the first and the second component side are at least approximately equal.
  • the contact surfaces on the component are usually flat or flat, since in particular plate-like components are reshaped, so that for an advantageous surface contact with the contact surfaces on the component and the mating contact surface of the blank holder and the support portion are flat or flat.
  • the matrix cavity can be defined in shape and dimension
  • the Matrizenkavtician provides a free space in which material of the component, which in the
  • Material are formed by the interaction of at least bearing surface, Matrizenkavmaschine and hollow dies so that the desired collar passage is formed.
  • Matrizenkavmaschine must therefore be tuned so that there is room to form the protruding edge of the collar and the dipping part of the hollow punch.
  • the height or shape of the protruding edge of the collar can therefore also be determined via the volume and / or the shape of the matrix cavity provided
  • the available volume of the Matrizenkavmaschine is also influenced by the size or shape of the front part of the hollow punch.
  • the Matrizenkavtician is in particular ringnutförmig and
  • the matrix cavity is limited to the working axis radially inwardly bounded by a wall of the die mandrel and bounded radially outwardly by a portion of the die unit, which adjoins the support surface and extending in the direction away from the stamping device.
  • the radially inner and outer walls of the Matrizenkavtician are in particular parallel
  • the depth of the Matrizenkavtician in the direction of the working axis may vary depending on the application, for example, so large that the deformed material area in this direction
  • Matrizenkavmaschine can be done in particular with a predeterminable radius in order to form the protruding edge of the collar passage without tearing material at the transition from the flat portion in the edge can.
  • the die mandrel is configured to provide a bearing surface for the first component side of the
  • the bearing surface is shaped in particular so that they are at the first
  • the surface of the first component side supported by the support surface belongs to the subsequently punched-out material region or the so-called stamped or sheet metal slug.
  • the matrix unit according to the invention can be described as a punching die with a core, wherein the die mandrel forms the core, with the intermediate Matrizenkavtician further outward of the support portion is present.
  • the hollow punch defined on the punching die two different die diameters can be effective in one working stroke.
  • a first effective or inner diameter becomes with the edge of the die mandrel or its support surface educated.
  • a second effective or outer diameter is defined by the radially inner edge of the support portion to the working axis. Both diameters come into play, in that the hollow die and the die unit move in a stroke relative to each other or parts of it dive into each other.
  • Production of the collar passage serves as a stop for a material of the component that in the manufacture of the
  • Component side protruding edge are formed.
  • Deformed material is limited by the stop, which increases the process quality.
  • the draft is characterized geometrically determined because the depth of the forming process is defined or limited.
  • the Matrizenkavtician can continue to be designed without paragraph especially without anvil component.
  • the paragraph can be set up by the shape of the Matrizenkavtician, so that a paragraph without anvil component is present.
  • the shoulder of the die cavity is formed by an insertable into the die assembly exchange component.
  • the replacement component such as a sleeve-shaped insert or anvil member, may be selectively inserted or omitted.
  • Matrizenhim different stops can be realized by each different Anvil components are used.
  • a suitable anvil part can also be used in the Matrizenkavtician optional or omitted.
  • Connecting means for aeration and / or venting of Matrizenkavtician is provided.
  • a dirt formation can be prevented or carried out a blow-off by compressed air or suction via negative pressure of interfering substances in the area of the die unit.
  • the suction or blowing z. B. of air can be at least one below the
  • the stamping device is designed such that the punched-out material area is ejected towards the free end of the stamping device out.
  • the arrangement according to the invention can also be used in cases where the ejection of the punching nozzle forward is desired.
  • inventive device is therefore not on a substantially cylindrical outer or inner contour of the
  • Stamping device is arranged, and the collar passage by punching a material portion of the component and by forming of remaining material portions which adjoin the punched material region, is produced. According to the invention, the punched-out material region is removed via the stamp device. The punched out
  • stamp device with a drive and / or other supply units connected is.
  • the stamp device or a stamp element is driven in a mobile manner, which is what it is
  • the connection of the stamping device is already realized with at least one corresponding connecting component, on or in the integrated, the discharge of the punching can be easily set up.
  • z. B. only one discharge line can be provided wegnachransportieren the nacheinender resulting punching slugs when a number of passes are produced in clockwise succession in succession.
  • the transport of the stamped slugs can be transported, for example, according to the principle of "one pushes the next" in a memory or a reservoir and cached there. In a less
  • the memory can then be emptied.
  • each punching slug can be discharged individually.
  • the punched slug can also be sucked off or ejected to the front with the help of the punch.
  • the stamped-out material region is preferably inserted into a stamp recess in a hollow die of the stamp device
  • the removal of the punched housing can be advantageously integrated.
  • the hollow ram offers itself for this purpose, since in its stamp recess the punched slug is inserted, so that a continuation and discharge of the stamped from there makes the least additional measures necessary.
  • Stamp depression can for example be extended or the discharge line can to the stamp recess
  • the invention also relates to a tool for producing a collar passage, with a device which according to a the above variants is formed.
  • the tool may be suitable for robots or may be accommodated on a robot.
  • the tool is particularly connection compatible with regard to proven connection standards z. B. for known clinching, enforcing or. Punching tools.
  • proven connection standards z. B. for known clinching, enforcing or. Punching tools.
  • Stamp holder and scraper existing systems for z. B. the clinching technology can be used.
  • MatrizengrundSuper can be used for example on existing Clinchmatrizen. This can reduce the variety of variants and increase the flexibility of the device according to the invention.
  • the punch or the hollow punch can be provided on the basis of modified catalog or standard goods.
  • the process-relevant tool dimensions can be selected according to DIN.
  • the drive of the movable part of the stamp device or of the hollow punch can be realized by known drive arrangements for related systems, for example
  • Figure 1 is a perspective view of a
  • Figure 2 shows the arrangement of Figure 1 in one
  • FIG. 3 shows a section according to FIG. 2 in the region of the component to be processed shortly before the FIG
  • FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 at the end of the FIG
  • FIG. 5 shows an alternative variant of a
  • Figure 1 shows in perspective an inventive tool 1 for producing a collar passage with a to
  • machining component 2 which is indicated here in reduced size here as a disk-shaped or flat sheet metal material.
  • the tool 1 comprises a punch device 3 and a bow-side die unit 4, between which the component 2 is positioned in a defined position.
  • the stamping device 3 formed with an approximately cylindrical external shape comprises a front cylindrical section with a hollow punch 7 guided in a holding-down device 8 (see FIGS. 2 to 5) and a subsequent cylindrical section 3a with a larger outside diameter, against which a
  • Connecting portion 6 are received at a counter portion.
  • Figure 2 shows schematically and in section the internal structure of the tool 1 according to the invention with the outside cylindrical Hollow punch 7, which is guided in the punch device 3 relative to the die unit 4 according to the double arrow Pl movable.
  • a hold-down 8 of the stamping device 3 is used
  • the hold-down 8 is spring-loaded by spring means 9, not shown.
  • Hollow stamp 7 is surrounded protectively by the blank holder 8, wherein the central receptacle of the hollow punch 7 a
  • the hollow punch 7 merges in the direction of the die unit 4 with a transition 7a into a region which has a smaller diameter
  • the hollow ram 7 is internally provided with a punch bore 10 formed as stamp recess, wherein the
  • Stamp bore 10 is formed centrally in the hollow ram 7 over its entire length. At the rear to the punching waste storage 5 directed end of the hollow punch 7 opens the
  • Butzenreservoir is rotational position-independent, because throughout formed circumferentially, and can be externally opened, for example, via a robot movement by means of a sliding outer collar 5a and closed again.
  • the component 2 is for the production of the collar pass with a first component side or underside on an annular and planar support portion 13 which is provided on the front side of the die unit 4.
  • the hollow punch 7 hits the component 2 driven and starts to press or punch. This creates a field of tension in the component 2 such. B. in known punching or cutting operations, so that after a penetration depth of the tip of the hollow punch 7 in the component 2 of about one third to half of the material thickness of
  • Collar passage 19 ( Figure 5) additionally damped.
  • the hollow ram 7 moves back after deformation from the Matrizeniser in an initial position
  • Punch 18 is held therein easily clamped and therefore taken away with the hollow die 7 of the die unit 4. Are already several Stkovbutzen (not shown) by previous punching operations in the punch bore 10th
  • stamping device 3 and the die unit 4 an elongated projecting die mandrel 14 is formed with a cylindrical outer shape, which at its front side to
  • Stamping device 3 facing the end of a plane
  • Support surface 14a for the first component side of the component 2 has.
  • the bearing surface 14a likewise supports the component 2 on the underside, wherein the bearing surface 14a lies at least almost in the plane formed by the bearing region 13.
  • the die mandrel 14 is fixed in position in the die unit 4 and is with its outer diameter di only minimally or slightly smaller than the inner diameter d2 in the front part of the punch bore 10.
  • the relative movement of the hollow punch 7 and die unit 4 according to the invention is possible in one stage or in one stroke and allows the
  • the proposed die unit 4 is simple in construction, relatively little filigree and thus very robust.
  • Hollow punch 7 in its front region by a double wall thickness D of the formed projecting edge of
  • the Matrizenkavtician 15 is over at least one in particular three distributed over the circumference of the die unit 4 ventilation and / or ventilation line (s) 16 to avoid or
  • FIG. 5 shows a variant of the invention
  • an anvil 20 which is inserted in the Matrizenkavmaschine 15, and a shoulder 21 in the Matrizenkavmaschine 15 provides.
  • an annular stop surface 20a for the front end of the passage 19 is provided.
  • a defined edge formation of the passage 19 is defined on the underside of the component 2.
  • Matrizeniser 4 also a so-called switchable
  • Matrix unit can be used in divided construction. This would have the advantage that the two processes of pre-punching and forming, according to the invention simultaneously and without

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Werkzeug (1) zur Herstellung eines Kragendurchzuges in einem Bauteil (2), mit einer Matrizeneinheit (4) und einer Stempeleinrichtung (3), wobei auf einer ersten Bauteilseite die Matrizeneinheit (4) und gegenüberliegend auf einer zweiten Bauteilseite die Stempeleinrichtung (3) anordenbar ist. Erfindungsgemäß umfasst die Stempeleinrichtung (3) einen Hohlstempel mit einer Stempelvertiefung, die auf einen Matrizenabschnitt der Matrizeneinheit (4) derart abgestimmt ist, dass der Matrizenabschnitt bei einer Relativbewegung der Matrizeneinheit (4) und der Stempeleinrichtung (3) in die Stempelvertiefung eintaucht, wobei sich der ausgestanzte Materialbereich in die Stempelvertiefung schiebt.

Description

„Vorrichtung, Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Kragendurchzuges in einem Bauteil"
Stand der Technik
Bei der Herstellung von so genannten Kragendurchzügen wird ein Bauteil durch Zugdruckbelastung umgeformt, wobei ein
zweiteiliges Werkzeug zum Einsatz kommt, das eine
Stempeleinrichtung und eine Matrizeneinheit bzw. eine
sogenannte Form- oder Aufnahmeplatte mit Durchziehbuchse umfasst. Das Bauteil wird hierzu zwischen der
Stempeleinrichtung und der Matrizeneinheit positioniert, dann gelocht und durch Tiefziehen und Verdrängen von
Materialbereichen des Bauteils um das entstandene Loch ein erhöhter kragenartiger Rand auf einer Bauteilseite gebildet. Der Kragendurchzug, der auch als Blechdurchzug oder Kragen bezeichnet wird, kann unterschiedlichen Zwecken dienen, zum Beispiel als Gewindedurchzug für Verschraubungen, wobei hierfür ein Innen- und/oder Außengewinde am Kragendurchzug eingebracht wird.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von Kragendurchzügen im Hinblick auf technische und
wirtschaftliche Gesichtspunkte zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung aufgezeigt.
Die Erfindung geht zunächst aus von einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kragendurchzuges an einem Bauteil, mit einer Matrizeneinheit und einer Stempeleinrichtung, die für die Herstellung des Kragendurchzuges positionsgenau
zusammenwirken, wobei auf einer ersten Bauteilseite die
Matrizeneinheit und gegenüberliegend auf einer zweiten
Bauteilseite die Stempeleinrichtung anordenbar ist, und wobei die Herstellung des Kragendurchzugs durch Ausstanzen eines Materialbereichs aus dem Bauteil und durch Umformen von verbleibenden Materialbereichen, die sich an den ausgestanzten Materialbereich anschließen, erfolgt. Das Bauteil kann ein Flach-, Rohr- oder Profilteil sein, insbesondere aus Blech, wobei die Herstellung des Kragendurchzuges insbesondere an einem flächigen Abschnitt des Bauteils vorgenommen wird.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Stempeleinrichtung einen Hohlstempel mit einer
Stempelvertiefung umfasst, die auf einen Matrizenabschnitt der Matrizeneinheit derart abgestimmt ist, dass der
Matrizenabschnitt bei einer Relativbewegung der
Matrizeneinheit und der Stempeleinrichtung in die
Stempelvertiefung eintaucht, wobei sich der ausgestanzte
Materialbereich in die Stempelvertiefung schiebt.
Bei der Herstellung des Kragendurchzuges bewegen sich
wenigstens der Hohlstempel, ggf. zeitweise noch ein weiteres Teil einer Halteanordnung für das Bauteil, und/oder zumindest Teile der Matrizeneinheit relativ zueinander. Dies kann z. B. durch die alleinige Bewegung des Hohlstempels, durch die alleinige Bewegung von zumindest Teilen der Matrizeneinheit oder durch Bewegung sowohl des Hohlstempels als auch der
Matrizeneinheit realisiert werden. Durch die positionsgenaue Anordnung des Hohlstempels und der Matrizeneinheit wird zudem eine Arbeitsachse definiert, die insbesondere mit einer
Längsachse der Matrizeneinheit bzw. der Stempeleinrichtung zusammenfällt. Die Arbeitsachse fällt überdies bei der
Herstellung des Durchzuges mit einer zentralen Symmetrieachse des gebildeten Durchzuges im fest zwischen der Matrizeneinheit und der Stempeleinrichtung gehaltenen Zustand des Bauteils zusammen .
Das Eintauchen bedeutet also nicht, dass der Matrizenabschnitt sich in jedem Fall bewegen muss, sondern der Matrizenabschnitt verharrt unbewegt und der Hohlstempel bewegt sich in Richtung auf die Matrizeneinheit bzw. den Matrizenabschnitt zu. Der Hohlstempel ist über einen Antrieb zum Beispiel über einen Antriebskolben insbesondere hin- und herbewegbar. Die
Relativbewegung der Matrizeneinheit und der Stempeleinrichtung erfolgt vorteilhafterweise in einem Hub. Erfindungsgemäß können während des einzigen Hubes verschiedene Abschnitte des Hohlstempels und der Matrizeneinheit so zusammenwirken, dass das Bauteil in diesem einen Hub vollständig mit allen
Teilschritten herstellbar ist. Bisher konnte dies entweder nur in zwei oder mehr Hüben oder mit einer vergleichsweise
aufwändigen bzw. nicht serientauglichen Anordnung realisiert werden .
Des Weiteren kann vorteilhafterweise der auszustanzende
Materialbereich sehr exakt aus dem Bauteil herausgetrennt werden, insbesondere ohne eine scharfkantige Randausbildung bzw. ohne Grat- und/oder Spanbildung. Bisher tritt ein
scharfkantiger Stanzrand am gebildeten Lochrand im Bauteil regelmäßig auf, was zu Verletzungen bei Personen bzw.
Beschädigungen an anderen Gegenständen beim anschließenden Hantieren mit dem Bauteil führen kann. Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung lässt sich reproduzierbar ein definierter,
gleichmäßiger aber nicht scharfkantiger Rand am hergestellten Kragendurchzug ausbilden.
Eine vorteilhafte Modifikation des Erfindungsgegenstandes zeichnet sich dadurch aus, dass ein Niederhalter, welcher bei der Herstellung des Kragendurchzuges mit der zweiten Bauteilseite in Anlage bringbar ist, derart vorhanden ist, dass das Bauteil bei der Herstellung des Kragendurchzuges zwischen der Matrizeneinheit und dem Niederhalter gehalten ist. Mit dem Niederhalter, der gegen das an der
Matrizeneinheit abgestützte Bauteil in Anlage kommt, kann das Bauteil zwischen dem Niederhalter und der Matrizeneinheit sicher fixiert zum Beispiel geklemmt gehalten werden.
Bevorzugt kommt der Niederhalter leicht voreilend zum
Hohlstempel in Kontakt zum Bauteil, was ein absolut
zuverlässiges Festhalten des Bauteils beim Umformen bewirkt. Das Bauteil, zum Beispiel ein Blechmaterial, wird aber
vorteilhaft erst unmittelbar bzw. kurz vor Beginn des
Umformprozesses zwischen dem Niederhalter und der
Matrizeneinheit festgeklemmt.
Nach dem Ende der Herstellung des Kragendurchzuges bleibt der Niederhalter vorteilhaft noch so lange auf der zweiten
Bauteilseite in Anlage, dass bei einem Rückhub, der sich an den Arbeitshub anschließt, zum Beispiel durch Wegbewegen des Hohlstempels vom Bauteil, das Bauteil auf der Matrizeneinheit liegen bleibt, bis der Hohlstempel vollständig aus dem Bauteil gezogen ist. Damit ist die erfindungsgemäße
Herstellungsvorrichtung vorteilhaft robotertauglich nutzbar, insbesondere da kein Selbstausgleich oder ähnliches nötig ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Stempeleinrichtung und die Matrizeneinheit derart ausgestaltet sind, dass das Ausstanzen und Umformen von Materialbereichen einstufig möglich ist. Dies ermöglicht es, den kompletten Vorgang der Herstellung des Kragendurchzuges zu vereinfachen. Damit werden in einem
Bewegungshub zwei mit der vorgeschlagenen Matrizeneinheit bereitgestellte unterschiedliche Durchmesser wirksam.
Bisher ist es nachteilig, dass bei Anordnungen für das
Herstellen von praxistauglichen Blechdurchzügen ein
zweistufiges Verfahren notwendig ist. In einer ersten Stufe wird ein Vorlochen und ein Aufweiten des betreffenden Abschnitts des Bauteils vorgenommen, an welche sich eine zweite Stufe anschließt, in der die endgültige Formgebung des Blechdurchzugs erfolgt.
Dies führt zu längeren Taktzeiten. Außerdem ist der
zweistufige Vorgang regelungstechnisch vergleichsweise
kompliziert .
Insbesondere kann erfindungsgemäß beim Herstellen des
Kragendurchzuges auf eine rotierende Bewegungskomponente eines zu bewegenden Elements bzw. der Stempeleinrichtung verzichtet werden. Bisher wird zum Beispiel versucht, durch einen
rotierenden Dorn das Herstellen des Kragendurchzuges zu vereinfachen bzw. zu verkürzen. Dabei ist es aber insbesondere nachteilig, dass der rotierende Dorn, welcher auf eine
Bauteiloberfläche drückt und diese punktuell unter Druck und Hitze aufweicht und anschließend das Material nach unten gezogen wird, eine sehr scharfkantige Unterbrechung bzw.
Randausbildung an dem Durchzug entsteht.
Es ist erfindungsgemäß überdies vorteilhaft, dass die
Stempeleinrichtung und die Matrizeneinheit derart ausgestaltet sind, dass eine Formgebung des Bauteils beim Herstellvorgang des Kragendurchzuges abgeschlossen ist, ohne eine Umkehr einer beim Herstellvorgang des Kragendurchzuges anfänglichen
Bewegungsrichtung eines bewegten Elements der
Stempeleinrichtung und/oder der Matrizeneinheit. Damit kann der Herstellvorgang schneller und technisch vorteilhaft erfolgen. Insbesondere kann eine Bewegung des Hohlstempels und/oder des Matrizenabschnitts unterbrechungsfrei bzw.
durchgehend von Anfang bis zum Ende in einem Arbeitsschritt erfolgen. Damit lassen sich höhere Taktfrequenzen erreichen.
Vorteilhafterweise ist der Hohlstempel innerhalb des
Niederhalters beweglich aufgenommen. So kann in allen Phasen des Herstellvorgangs bzw. während der Bewegung des
Hohlstempels das Bauteil mit Hilfe des Niederhalters
festgehalten werden. Das Weiterbewegen der Vorrichtung bzw. des Bauteils kann unmittelbar nach dem Abheben des Niederhalters vom Bauteil erfolgen. Die Bewegung von Hohlstempel und Niederhalter ist unabhängig voneinander optimal an den gewünschten Prozessablauf anpassbar. Dies erfolgt insbesondere über eine Rechnereinheit, z. B. eine übergeordnete Kontrolleinheit, z. B. eine Steuer- oder
Regeleinrichtung zur Regelung der Herstellungsvorrichtung.
Der Hohlstempel der Stempeleinrichtung ist voreilend oder nacheilend zu dem Niederhalter ausgebildet. Damit kann der Prozessablauf variabel gestaltet werden. Der Hohlstempel kann also beim Herstellen des Kragendurchzuges mit dem Bauteil in Kontakt kommen bevor oder nachdem der Niederhalter das Bauteil kontaktiert.
Es ist auch vorteilhaft, dass der Matrizenabschnitt einen erhaben ausgebildeten Matrizendorn umfasst, der für ein passgenaues Eingreifen in die Stempelvertiefung ausgebildet ist. Insbesondere ist die Außenform und/oder Außenabmessung des Matrizendorns so ausgebildet, dass der Matrizendorn in die Stempelvertiefung mit einem gewünschten zum Beispiel
vergleichsweise engen Spiel eintauchen kann. Das Spiel
zwischen einer Außenwandung des Matrizendorns und einer
Innenwandung des Hohlstempels kann exakt über die Ausbildung des Hohlstempels bzw. des Matrizendorns vorgegeben werden. Das Spiel kann z. B. für unterschiedliche Materialien verschieden gewählt werden. Damit lässt sich für sämtliche relevanten Bauteildicken und -materialien der auszustanzende
Materialbereich sauber und gratfrei aus dem Bauteil ausstanzen bzw. abscheren, wodurch scharfkantige Ränder, Materialabrisse oder Grate ausgeschlossen sind. Das Vorlochen bzw. das
Durchlochen des Bauteils kann außerdem zuverlässig und
reproduzierbar erfolgen. Insbesondere ist der auf der ersten Bauteilseite überstehende Rand mit im Schnitt betrachtet rechtwinklig zueinander stehenden Bauteilabschnitten
ausbildbar.
Die Eintauchtiefe des Matrizendorns muss wenigstens so groß sein, dass das Bauteil dabei in einem Hub durchgestanzt und zudem das zu verformende Material bis zur Fertigstellung des Durchzuges entsprechend umgeformt wird, was eine
Mindesteintauchtiefe des Matrizendorns in der
Stempelvertiefung nötig macht.
Es ist weiter von Vorteil, dass die Matrizeneinheit einen Auflageabschnitt zur Abstützung der ersten Bauteilseite bei der Herstellung des Kragendurchzuges aufweist. Damit kann die Matrizeneinheit als Auflager für das darauf sich abstützende Bauteil dienen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Auflageabschnitt an Abschnitten des Bauteils abstützend in Kontakt kommt, die gegenüberliegend zu den Abschnitten am Bauteil sind, die mit dem Niederhalter in Kontakt kommen. So kann das Bauteil sicher fixiert bzw. festgeklemmt in seiner Bearbeitungsposition bei der Herstellung des Kragendurchzuges gehalten werden.
Der Auflageabschnitt ist so ausgestaltet, dass er insbesondere mit einer ringförmigen Fläche auf der ersten Bauteilseite flächig in Anlage kommt. Entsprechend kann der Niederhalter so ausgestaltet sein, dass dieser ebenfalls mit einer
ringförmigen Fläche auf der zweiten Bauteilseite in Anlage kommt, wobei die ringförmigen Kontaktflächen auf der ersten und der zweiten Bauteilseite zumindest annähernd gleich groß sind. Die Kontaktflächen am Bauteil sind in der Regel eben bzw. flach, da insbesondere plattenartige Bauteile umgeformt werden, so dass für einen vorteilhaften Flächenkontakt mit den Kontaktflächen am Bauteil auch die Gegenkontaktfläche des Niederhalters und des Auflageabschnitts flächig bzw. eben gestaltet sind.
Weiter ist es von Vorteil, dass zwischen dem Auflageabschnitt und dem Matrizendorn eine Matrizenkavität ausgebildet ist. Die Matrizenkavität kann definiert in Form und Abmessung
vorgegeben werden, insbesondere vertieft relativ zum
Auflageabschnitt bzw. zu einem Ende des Matrizendorns
ausgebildet sein, wobei das Ende zur Stempeleinrichtung gerichtet ist. Die Matrizenkavität stellt einen freien Raum bereit, in welchen Material des Bauteils, das bei der
Herstellung des Kragendurchzuges umgeformt wird, ausweichen kann bzw. in welchen das umzuformende Material beim Herstellen des Kragendurchzuges tiefgezogen bzw. hineingedrückt wird.
Es ist außerdem vorteilhaft, dass zwischen dem
Auflageabschnitt und dem Matrizenabschnitt die Matrizenkavität derart vorhanden ist, dass bei der Herstellung des
Kragendurchzuges ein zur Matrizeneinheit gerichtetes Ende des Hohlstempels in den Ringspalt eingreift. So kann das
benachbart zum ausgestanzten Materialbereich vorhandene
Material durch das Zusammenspiel von zumindest Auflagefläche, Matrizenkavität und Hohlstempel so umgeformt werden, dass der gewünschte Kragendurchzug gebildet wird.
Neben der Bereitstellung eines Raumes für umzuformendes
Material ermöglicht es die Matrizenkavität damit auch, dass bei der Relativbewegung von Hohlstempel und Matrizeneinheit das Ende des Hohlstempels bzw. z. B. ein die Stempelvertiefung außen begrenzender hülsenartiger Wandungsabschnitt des
Hohlstempels in der Matrizenkavität eintauchen kann. Die
Matrizenkavität muss also so abgestimmt sein, dass darin der zu bildende überstehende Rand des Kragens und der eintauchende Teil des Hohlstempels Platz findet. Über das bereitgestellte Volumen und/oder die Form der Matrizenkavität kann somit auch die Höhe bzw. Form des überstehenden Rands des Kragens
bestimmt werden, wenn man von einer gleichen Menge von
umzuformendem Material ausgeht. Bei einem geringeren Volumen der Matrizenkavität, also z. B. bei einem schmaleren Spalt zwischen Matrizendorn und einer dazu radial zur Arbeitsachse weiter außen liegende Wandung der Matrizenkavität, wird das umgeformte Material tiefer bzw. weiter in die Matrizenkavität hineingedrückt, der Kragen steht dadurch höher an der ersten Bauteilseite über. Umgekehrt verhält es sich bei einem
größeren Volumen der Matrizenkavität. Das zum Umformen
bereitstehende Volumen der Matrizenkavität wird außerdem durch die Größe bzw. Form des vorderen Teils des Hohlstempels beeinflusst .
Die Matrizenkavität ist insbesondere ringnutförmig und
konzentrisch zur Arbeitsachse ausgebildet. Die Matrizenkavität wird auf die Arbeitsachse bezogen radial innen durch eine Wandung des Matrizendorns begrenzt und radial außen durch einen Abschnitt der Matrizeneinheit begrenzt, der sich an die Auflagefläche anschließt und sich in Richtung weg von der Stempeleinrichtung erstreckt. Die radial innere und äußere Wandung der Matrizenkavität sind insbesondere parallel
zueinander, insbesondere ringstreifenförmig. Die Tiefe der Matrizenkavität in Richtung der Arbeitsachse kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein, zum Beispiel so groß, dass der umgeformte Materialbereich in dieser Richtung
kontaktfrei zu Matrizenabschnitten bleibt.
Der Übergang vom Auflageabschnitt in die anschließende
Matrizenkavität kann insbesondere mit einem vorgebbaren Radius erfolgen, um den überstehenden Rand des Kragendurchzuges ohne ein Einreißen von Material am Übergang vom flächigen Abschnitt in den Rand bilden zu können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Matrizendorn ausgestaltet ist, eine Auflagefläche für die erste Bauteilseite des
bereitzustellen, welche zumindest annähernd in einer Ebene mit einer Abstützfläche des Auflageabschnitts liegt. Damit wird eine weitere Abstützung des Bauteils in einem zentralen
Bereich des zu bildenden Durchzugs zumindest vor dem
eigentlichen Ausstanzen erreicht. Die Auflagefläche ist insbesondere so geformt, dass sie sich an der ersten
Bauteilseite des Bauteils flächig anlegen kann. Die von der Auflagefläche abgestützte Fläche der ersten Bauteilseite gehört zum nachfolgend ausgestanzten Materialbereich bzw. dem sogenannten Stanz- oder Blechbutzen.
Die erfindungsgemäße Matrizeneinheit kann als Stanzmatrize mit Kern umschrieben werden, wobei der Matrizendorn den Kern bildet, wobei mit zwischenliegender Matrizenkavität weiter außen der Auflageabschnitt vorhanden ist. Mit dem auf die Stanzmatrize definiert abgestimmten Hohlstempel können in einem Arbeitshub zwei unterschiedliche Matrizendurchmesser wirksam werden. Ein erster wirksamer bzw. innerer Durchmesser wird mit dem Rand des Matrizendorns bzw. dessen Auflagefläche gebildet. Ein zweiter wirksamer bzw. äußerer Durchmesser ist durch den zur Arbeitsachse radial innen liegenden Rand des Auflageabschnitts festgelegt. Beide Durchmesser kommen zum Tragen, indem der Hohlstempel und die die Matrizeneinheit in einem Hub sich relativ zueinander bewegen bzw. Teile davon ineinander tauchen.
Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Variante, weist die Matrizenkavität einen Absatz auf, welcher bei der
Herstellung des Kragendurchzuges als Anschlag für ein Material des Bauteils dient, dass bei der Herstellung des
Kragendurchzuges in die Matrizenkavität hinein umgeformt wird. So kann insbesondere ein definiertes Ende des Durchzuges bzw. eine zur Arbeitsachse axiale Stirnfläche des zur ersten
Bauteilseite vorstehenden Randes gebildet werden. Das
verformte Material wird durch den Anschlag begrenzt, was die Prozessqualität erhöht. Der Durchzug wird dadurch geometrisch bestimmter, da die Ziehtiefe des Umformvorgangs definiert bzw. begrenzt ist.
Die Matrizenkavität kann weiterhin ohne Absatz insbesondere ohne Ambossbauteil ausgestaltet sein. Grundsätzlich kann der Absatz aber durch die Form der Matrizenkavität eingerichtet sein, so dass ein Absatz ohne Ambossbauteil vorhanden ist.
Vorteilhafterweise ist der Absatz der Matrizenkavität durch ein in die Matrizeneinheit einsetzbares Austauschbauteil gebildet. So kann das Austauschbauteil zum Beispiel ein hülsenförmiges Einsetzteil oder Ambossbauteil wahlweise eingesetzt oder weggelassen werden. Außerdem kann ein
beschädigtes oder abgenutztes Ambossbauteil leicht
ausgetauscht werden. Des Weiteren können bei einer
Matrizeneinheit verschiedene Anschläge realisiert werden, indem jeweils unterschiedliche Ambossbauteile eingesetzt sind. Ein passendes Ambossteil kann zudem in die Matrizenkavität wahlweise eingesetzt werden oder weggelassen werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Matrizenkavität mit
Verbindungsmitteln für ein Be- und/oder Entlüften der Matrizenkavität versehen ist. So kann einer Schmutzbildung vorgebeugt werden bzw. ein Wegblasen durch Druckluft oder Absaugen über Unterdruck von störenden Stoffen im Bereich der Matrizeneinheit erfolgen. Das Absaugen bzw. Einblasen z. B. von Luft kann über wenigstens eine unterhalb der
Matrizenkavität seitlich abgehende Leitung realisiert werden.
In einer vorteilhaften Modifikation der
Herstellungsvorrichtung ist die Stempeleinrichtung derart ausgebildet, dass der ausgestanzte Materialbereich zum freien Ende der Stempeleinrichtung hin ausstoßbar ist. Damit kann auch in den Fällen, in denen das Ausstoßen des Stanzbutzens nach vorne gewünscht wird, die erfindungsgemäße Anordnung Verwendung finden.
Die Konturen der Stempeleinrichtung und/oder der
Matrizeneinheit können vorteilhafterweise von einer
zylindrischen Form abweichen. Die Funktionalität der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist daher nicht auf eine im Wesentlichen zylindrische Außen- bzw. Innenkontur der
Stempeleinrichtung und/oder der Matrizeneinheit beschränkt.
Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Kragendurchzuges in einem Bauteil vorgeschlagen, wobei eine Matrizeneinheit und eine Stempeleinrichtung für die
Herstellung des Kragendurchzuges positionsgenau zusammenwirken und auf einer ersten Bauteilseite die Matrizeneinheit und gegenüberliegend auf einer zweiten Bauteilseite die
Stempeleinrichtung angeordnet wird, und der Kragendurchzug durch Ausstanzen eines Materialbereichs aus dem Bauteil und durch Umformen von verbleibenden Materialbereichen, die sich an den ausgestanzten Materialbereich anschließen, hergestellt wird. Erfindungsgemäß wird der ausgestanzte Materialbereich über die Stempeleinrichtung abgeführt. Der ausgestanzte
Materialbereich bzw. der sogenannte Stanzbutzen kann
vorteilhafterweise über diejenige Seite des zweiteiligen
Werkzeugs abgeführt werden, welche sich dafür besonders eignet, da insbesondere in der Regel die Stempeleinrichtung mit einem Antrieb und/oder anderen Versorgungseinheiten verbunden ist. In aller Regel wird die Stempeleinrichtung bzw. ein Stempelelement beweglich angetrieben, was es
vergleichsweise einfach möglich macht, den Stanzbutzen in diesem Bereich des Werkzeugs abzuführen bzw.
zwischenzuspeichern. Denn die Anbindung der Stempeleinrichtung wird bereits mit zumindest einem entsprechenden verbindenden Bauteil realisiert, an bzw. in dem integriert die Abführung des Stanzbutzens problemlos eingerichtet werden kann. Im einfachsten Fall kann z. B. lediglich eine Abführleitung vorgesehen werden, die nacheinender anfallenden Stanzbutzen wegzutransportieren, wenn im Taktbetrieb nacheinander eine Mehrzahl von Durchzügen hergestellt werden. Der Transport der Stanzbutzen kann zum Beispiel nach dem Prinzip "einer schiebt den nächsten" in einen Speicher bzw. ein Reservoir befördert und dort zwischengespeichert werden. In einer weniger
taktzeitkritischen Phase des Herstellungsverfahrens bzw. von Zeit zu Zeit kann der Speicher dann entleert werden.
Alternativ kann anstelle des Speichers über eine Abführleitung kontinuierlich bzw. jeder Stanzbutzen einzeln ausgeschleust werden. Der Stanzbutzen kann auch abgesaugt werden oder mit Hilfe des Stempels nach vorne ausgestoßen werden.
Bevorzugt wird bei einer Relativbewegung der Matrizeneinheit und der Stempeleinrichtung der ausgestanzte Materialbereich in eine Stempelvertiefung in einem Hohlstempel der
Stempeleinrichtung geschoben. So kann im Hinblick auf den Bereich, in welchem das Werkzeug auf das Bauteil einwirkt und der besonders sensibel bezüglich Funktion und Platzbedarf ist, die Abführung des Stanzbutzens vorteilhaft integriert werden. Der Hohlstempel bietet sich hierzu besonders an, da in seiner Stempelvertiefung der Stanzbutzen eingeschoben wird, so dass eine Weiterführung und Ausschleusung des Stanzbutzens von dort die geringsten Zusatzmaßnahmen nötig macht. Die
Stempelvertiefung kann dafür beispielsweise verlängert werden bzw. die Abführleitung kann an die Stempelvertiefung
herangeführt und daran angeschlossen werden.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Werkzeug zur Herstellung eines Kragendurchzuges, mit einer Vorrichtung, die gemäß einer der oben genannten Varianten ausgebildet ist. So lassen sich die bereits oben diskutierten Vorteile für ein entsprechendes zweiteiliges Werkzeug zum Herstellung des Kragendurchzuges erzielen. Das Werkzeug kann insbesondere robotertauglich sein bzw. an einem Roboter aufgenommen sein. Das Werkzeug ist insbesondere anschlusskompatibel im Hinblick auf bewährte Anschluss-Standards z. B. für bekannte Clinch-, Durchsetzfügebzw. Stanzwerkzeuge. So können beispielsweise als
Stempelhalter und Abstreifer bestehende Systeme für z. B. die Clinchtechnik genutzt werden. Als Matrizengrundkörper kann zum Beispiel auf existierende Clinchmatrizen zurückgegriffen werden. Damit lässt sich die Variantenvielfalt reduzieren und die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöhen. Der Stanzstempel bzw. der Hohlstempel kann auf Basis von modifizierter Katalog- bzw. Standardware bereitgestellt werden. Insbesondere können die prozessrelevanten Werkzeugmaße gemäß DIN gewählt werden.
Der Antrieb des bewegbaren Teils der Stempeleinrichtung bzw. des Hohlstempels kann durch bekannte Antriebsanordnungen für artverwandte Systeme realisiert werden, beispielsweise
hydropneumatisch, pneumatisch oder elektrisch.
Figurenbeschreibung
Nachfolgend werden weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung anhand der in den Figuren schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf ein
erfindungsgemäßes Werkzeug zur Herstellung eines Kragendurchzuges mit einem dazwischen positionierten Bauteil,
Figur 2 die Anordnung gemäß Figur 1 in einem
Längsschnitt, Figur 3 einen Ausschnitt gemäß Figur 2 im Bereich des zu bearbeitenden Bauteils kurz vor der
Herstellung des Kragendurchzuges,
Figur 4 die Anordnung gemäß Figur 3 am Ende des
Herstellvorgangs und
Figur 5 eine alternative Variante eines
erfindungsgemäßen Werkzeuges gemäß der
Darstellung aus Figur 3 und 4, jedoch nach der Herstellung eines Kragendurchzuges.
Für sich entsprechende Bauteile des in Figur 5 gezeigten alternativen Ausführungsbeispiels wurden die gleichen
Bezugszeichen aus den anderen Figuren verwendet.
Figur 1 zeigt perspektivisch ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1 zur Herstellung eines Kragendurchzuges mit einem zu
bearbeitenden Bauteil 2, welches in reduzierter Größe hier als scheibenförmiges bzw. flaches Blechmaterial angedeutet ist.
Das Werkzeug 1 umfasst eine Stempeleinrichtung 3 und eine bügelseitige Matrizeneinheit 4, zwischen denen das Bauteil 2 in definierter Lage positioniert ist. Die mit annähernd zylindrischer Außenform gebildete Stempeleinrichtung 3 umfasst einen vorderen zylindrischen Abschnitt mit einem in einem Niederhalter 8 geführten Hohlstempel 7 (siehe Figuren 2 bis 5) und einen anschließenden zylindrischen Abschnitt 3a mit größerem Außendurchmesser, an den sich ein
Stanzabfallspeicher 5 mit einer Stanzabfallausleitung
anschließt. Der Stanzabfallspeicher 5 kann mit nicht
dargestellten weiteren Bereichen des Werkzeuges 1 verbunden werden. Ebenso kann die Matrizeneinheit 4 über einen
Verbindungsabschnitt 6 an einem Gegenabschnitt aufgenommen werden.
Figur 2 zeigt schematisiert und im Schnitt den inneren Aufbau des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 mit dem außen zylindrischen Hohlstempel 7, der in der Stempeleinrichtung 3 relativ zur Matrizeneinheit 4 gemäß des Doppelpfeils Pl beweglich geführt ist. Ein Niederhalter 8 der Stempeleinrichtung 3 dient
insbesondere dazu, mit seinem stirnseitigen
Kontaktabschnitt 8a das zwischen der Stempeleinrichtung 3 und der Matrizeneinheit 4 eingebrachte Bauteil 2 in einer
fixierten Position zu halten und gegen die Matrizeneinheit 4 zu drücken. Dabei ist der Niederhalter 8 über nicht näher dargestellte Federmittel 9 angefedert gelagert. Der
Hohlstempel 7 wird von dem Niederhalter 8 schützend umgeben, wobei zur zentralen Aufnahme des Hohlstempels 7 eine
Bohrung 8b im Niederhalter 8 vorhanden ist. Der Hohlstempel 7 geht in Richtung der Matrizeneinheit 4 mit einem Übergang 7a in einen Bereich über, welcher einen geringerem
Außendurchmesser d3 aufweist und der in das Bauteil 2 beim Umformen eingreift bzw. dieses durchstanzt.
Der Hohlstempel 7 ist innen mit einer als Stempelbohrung 10 ausgebildeten Stempelvertiefung versehen, wobei die
Stempelbohrung 10 zentral im Hohlstempel 7 über dessen gesamte Länge ausgebildet ist. Am hinteren zum Stanzabfallspeicher 5 gerichteten Ende des Hohlstempels 7 mündet die
Stempelbohrung 10 in eine Verbindungsleitung 11, über welche ein ausgestanzter Materialbereich aus dem Bauteil 2 bzw. ein Stanzbutzen 18 (siehe Figur 5) in einen Speicherraum 12 abgeleitet werden kann. Der Speicherraum 12 bzw. das
Butzenreservoir ist drehlage-unabhängig, weil durchgehend umfänglich ausgebildet, und kann extern zum Beispiel über eine Roboterbewegung mittels eines verschiebbaren äußeren Bundes 5a geöffnet und wieder geschlossen werden.
Das Bauteil 2 liegt für die Herstellung des Kragendurchzugs mit einer ersten Bauteilseite bzw. unterseitig auf einem ringförmig und eben ausgebildeten Auflagebereich 13 auf, der stirnseitig an der Matrizeneinheit 4 vorgesehen ist. Zur
Positionsfixierung des Bauteils 2 drückt gegenüberliegend zum Auflagebereich 13 der Kontaktabschnitt 8a gegen das Bauteil 2 bzw. gegen die zweite Bauteilseite. Der Niederhalter wird dafür leicht voreilend zum Hohlstempel 7 in Richtung zum Bauteil 2 bewegt. Dies zeigt Figur 3, wonach das Bauteil 2 zwischen der Stempeleinrichtung 3 bzw. dem Niederhalter 8 und der Matrizeneinheit 4 in einer festen Position geklemmt ist.
Anschließend trifft der Hohlstempel 7 angetrieben auf das Bauteil 2 und beginnt zu pressen bzw. zu stanzen. Hierbei bildet sich ein Spannungsfeld im Bauteil 2 wie z. B. bei bekannten Stanz- bzw. Schneidvorgängen, so dass nach einer Eindringtiefe der Spitze des Hohlstempels 7 im Bauteil 2 von ca. einem Drittel bis der Hälfte der Materialdicke des
Bauteils der Stanzbutzen 18 aus dem Bauteil 2 gelöst ist. Ein Verbiegen des Bauteils zu Prozessbeginn findet
vorteilhafterweise nahezu nicht statt, da zunächst ein reiner Stanzvorgang bewerkstelligt wird. Ein Stanzschlag nach dem Durchstanzen des Bauteils wird durch den weiterlaufenden
Herstellungsprozess mit dem Tiefziehen bzw. Verdrängen von Material des Bauteils 2 in den herzustellenden
Kragendurchzug 19 (Figur 5) zusätzlich gedämpft.
Über die gesamte Bewegung des Hohlstempels 7 in Richtung auf die Matrizeneinheit 4 zu wird der Kragendurchzug 19
fertiggestellt. Gemäß Figur 5 zeigt der hergestellte
Kragendurchzug 19 im Bauteil 2 einen überstehenden Rand an der Unterseite 2a des Bauteils 2. Der so gebildete Rand bzw. Dom kann mit einer Modifikation ggf. zu einem Gewindebolzen weitergebildet werden, bei welchem das Gewinde außen
aufgebracht wird. So kann vorteilhaft ein andernfalls
aufzuschweißender oder eingepresster Gewindebolzen ersetzt werden, was deutlich kostenintensiver ist als die
vorgeschlagene Lösung mit am überstehenden Rand eingebrachtem Gewinde .
Der Hohlstempel 7 bewegt sich nach der Umformung wieder zurück von der Matrizeneinheit weg in eine Ausgangsstellung
(Figur 5) , die der Stellung unmittelbar vor dem Umformen des Bauteils 2 gemäß Figur 3 entspricht. Der beim Herstellen des Kragendurchzuges in die Stempelbohrung 10 geschobene
Stanzbutzen 18 wird darin leicht klemmend gehalten und daher mit dem Hohlstempel 7 von der Matrizeneinheit 4 weggenommen. Sind bereits mehrere Stempelbutzen (nicht gezeigt) durch vorangegangene Stanzvorgänge in der Stempelbohrung 10
vorhanden, werden diese durch das Verschieben des aktuell ausgestanzten Stempelbutzen 18 gemeinsam weiter geschoben.
Zentral bzw. mittig an der Matrizeneinheit 4, bezogen auf eine Arbeits- bzw. Fügeachse S in Längsrichtung der
Stempeleinrichtung 3 und der Matrizeneinheit 4, ist ein länglicher vorstehender Matrizendorn 14 mit zylindrischer Außenform ausgebildet, der an seinem stirnseitigen zur
Stempeleinrichtung 3 zugewandten Ende eine ebene
Auflagefläche 14a für die erste Bauteilseite des Bauteils 2 aufweist. Die Auflagefläche 14a stützt ebenfalls das Bauteil 2 unterseitig ab, wobei die Auflagefläche 14a zumindest nahezu in der durch den Auflagebereich 13 gebildeten Ebene liegt.
Der Matrizendorn 14 ist positionsfest in der Matrizeneinheit 4 vorhanden und ist mit seinem Außendurchmesser di nur minimal bzw. geringfügig kleiner als der Innendurchmesser d2 im vorderen Teil der Stempelbohrung 10. Die Relativbewegung von Hohlstempel 7 und Matrizeneinheit 4 ist erfindungsgemäß einstufig bzw. in einem Hub möglich und ermöglicht die
vorteilhafte Ausbildung eines Kragendurchzuges, insbesondere ohne scharfe Kanten oder Grate am Bauteil 2 im Bereich eines dabei ausgestanzten Loches 2b.
Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Matrizeneinheit 4 einfach aufgebaut, vergleichsweise wenig filigran und damit sehr robust.
Vorteilhafterweise ist der Außendurchmesser d3 des
Hohlstempels 7 in seinem vorderen Bereich um eine doppelte Wanddicke D des gebildeten vorstehenden Randes des
Kragendurchzuges kleiner als ein Innendurchmesser d4 einer Matrizenkavität 15. Die Matrizenkavität 15 ist hier
vorteilhaft als gleichmäßiger Ringspalt zwischen dem äußeren Bereich der Matrizeneinheit 4 und dem Matrizendorn 14
vorhanden . Die Matrizenkavität 15 ist über wenigstens eine insbesondere drei über den Umfang der Matrizeneinheit 4 verteilte Be- und/oder Entlüftungsleitung (en) 16 zur Vermeidung bzw.
Abführung von Verschmutzungen am Werkzeug 1 ausgebildet.
Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße Variante der
Matrizeneinheit 4, welche als einzigen Unterschied zur
Anordnung gemäß Figur 3 und 4 einen Amboss 20 aufweist, welcher in der Matrizenkavität 15 eingesetzt ist, und einen Absatz 21 in der Matrizenkavität 15 bereitstellt. Mit dem Absatz 21 wird eine ringförmige Anschlagfläche 20a für das stirnseitige Ende des Durchzugs 19 bereitgestellt. Damit wird eine definierte Randausbildung des Durchzugs 19 unterseitig am Bauteil 2 definiert.
Grundsätzlich ist anstelle der starren bzw. einteiligen
Matrizeneinheit 4 auch eine sogenannte schaltbare
Matrizeneinheit in geteilter Konstruktion nutzbar. Dies hätte den Vorteil, dass die beiden Prozesse des Vorlochens und des Umformens, die erfindungsgemäß gleichzeitig und ohne
Schaltvorgang ablaufen können, komplett voneinander getrennt sind und so die aufzubringende Endkraft niedriger ist. Dies würde eine etwas aufwändigere bzw. weniger robuste
Konstruktion nötig machen. Außerdem wäre die Prozesstrennung nur noch "quasi" einstufig, da eine vergleichsweise kurze Rückwärtsbewegung eines bewegten Elementes im Prozess nötig ist und damit ein geregelter Antrieb erforderlich ist, insbesondere ein Elektroantrieb.
Bezugszeichenliste :
1 Werkzeug
2 Bauteil
2a Unterseite
2b Loch
3 Stempeleinrichtung
3a Abschnitt
4 Matrizeneinheit
5 Stanzabfallspeicher
5a Bund
6 Verbindungsabschnitt
7 Hohlstempel
7a Absatz
8 Niederhalter
8a Kontaktabschnitt
8b Bohrung
9 Kontaktabschnitt
10 Stempelbohrung
11 Verbindungsleitung
12 Speicherräum
13 Auflagebereich
14 Matrizendorn
14a Auflagefläche
15 Matrizenkavität
16 Be-/Entlüftungsleitung
17 Materialbereich
18 Stanzbutzen
19 Kragendurchzug
20 Amboss
20a Anschlagfläche
21 Absatz

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Herstellung eines Kragendurchzuges (19) in einem Bauteil (2), mit einer Matrizeneinheit (4) und einer Stempeleinrichtung (3) , die für die Herstellung des
Kragendurchzuges positionsgenau zusammenwirken, wobei auf einer ersten Bauteilseite die Matrizeneinheit (4) und
gegenüberliegend auf einer zweiten Bauteilseite die
Stempeleinrichtung (3) anordenbar ist, und wobei die
Herstellung des Kragendurchzugs durch Ausstanzen eines
Materialbereichs aus dem Bauteil (2) und durch Umformen von verbleibenden Materialbereichen, die sich an den ausgestanzten Materialbereich anschließen, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempeleinrichtung (3) einen Hohlstempel (7) mit einer Stempelvertiefung (10) umfasst, die auf einen
Matrizenabschnitt der Matrizeneinheit (4) derart abgestimmt ist, dass der Matrizenabschnitt bei einer Relativbewegung zwischen der Matrizeneinheit (4) und der
Stempeleinrichtung (3) in die Stempelvertiefung (10)
eintaucht, wobei sich der ausgestanzte Materialbereich (18) in die Stempelvertiefung (10) schiebt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederhalter (8) , welcher bei der Herstellung des
Kragendurchzuges mit der zweiten Bauteilseite in Anlage bringbar ist, derart vorhanden ist, dass das Bauteil (2) bei der Herstellung des Kragendurchzuges (19) zwischen der
Matrizeneinheit (4) und dem Niederhalter (8) gehalten ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stempeleinrichtung (3) und die
Matrizeneinheit (4) derart ausgestaltet sind, dass das
Ausstanzen und Umformen von Materialbereichen des Bauteils (2) einstufig möglich ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempeleinrichtung (3) und die Matrizeneinheit (4) derart ausgestaltet sind, dass die Herstellung eines Kragendurchzuges (19) abgeschlossen ist, ohne eine Umkehr einer beim Herstellvorgang des
Kragendurchzuges (19) anfänglichen Bewegungsrichtung eines bewegten Elements der Stempeleinrichtung (3) und/oder der Matrizeneinheit (4).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlstempel (7) innerhalb des Niederhalters (8) beweglich aufgenommen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlstempel (7) der Stempeleinrichtung (3) voreilend oder nacheilend zu dem Niederhalter (8) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenabschnitt einen erhaben ausgebildeten Matrizendorn (14) umfasst, dessen
Außenform für ein passgenaues Eingreifen in die
Stempelvertiefung (10) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizeneinheit (4) einen Auflageabschnitt (13) zur Abstützung der ersten Bauteilseite bei der Herstellung des Kragendurchzuges (19) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
Auflageabschnitt (13) und dem Matrizenabschnitt eine
Matrizenkavität (15) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem
Auflageabschnitt (13) und dem Matrizenabschnitt die
Matrizenkavität (15) derart vorhanden ist, dass bei der
Herstellung des Kragendurchzuges (19) Teile des
Hohlstempels (7) in die Matrizenkavität (15) eingreifen.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizendorn (14)
ausgestaltet ist, eine Auflagefläche (14a) für die erste
Bauteilseite bereitzustellen, welche zumindest annähernd in einer Ebene mit einer Abstützfläche des Auflageabschnitts (13) liegt.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenkavität (15) einen Absatz (21) aufweist, welcher bei der Herstellung des
Kragendurchzuges (19) als Anschlag für ein Material des
Bauteils (2) dient, das bei der Herstellung des
Kragendurchzuges (19) in die Matrizenkavität (15) hinein umgeformt wird.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenkavität (15) ohne Absatz insbesondere ohne Ambossbauteil ausgestaltet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (21) der
Matrizenkavität (15) durch ein in die Matrizeneinheit (4) einsetzbares Austauschbauteil (20) gebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenkavität (15) mit Verbindungsmitteln (16) für ein Be- und/oder Entlüften der Matrizenkavität (15) versehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempeleinrichtung (3) derart ausgebildet ist, dass der ausgestanzte Materialbereich (18) zum freien Ende der Stempeleinrichtung (3) hin ausstoßbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturen der
Stempeleinrichtung (3) und/oder der Matrizeneinheit (4) von einer zylindrischen Form abweichen.
18. Verfahren zur Herstellung eines Kragendurchzuges (19) in einem Bauteil (2) , wobei eine Matrizeneinheit (4) und eine Stempeleinrichtung (3) für die Herstellung des
Kragendurchzuges (19) positionsgenau zusammenwirken und auf einer ersten Bauteilseite die Matrizeneinheit (4) und
gegenüberliegend auf einer zweiten Bauteilseite die
Stempeleinrichtung (3) angeordnet wird, und der
Kragendurchzug (19) durch Ausstanzen eines
Materialbereichs (18) aus dem Bauteil (2) und durch Umformen von verbleibenden Materialbereichen, die sich an den
ausgestanzten Materialbereich (18) anschließen, hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet dass der ausgestanzte
Materialbereich (18) über die Stempeleinrichtung (3) abgeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet dass bei einer Relativbewegung der Matrizeneinheit (4) und der Stempeleinrichtung (3) der ausgestanzte Materialbereich (18) in eine Stempelvertiefung (10) in einem Hohlstempel (7) der Stempeleinrichtung (3) geschoben wird.
20. Werkzeug zur Herstellung eines Kragendurchzuges (19) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
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