WO2017211486A1 - Stempel für eine verstemm- und/oder vernietvorrichtung und verfahren zum verstemmen oder vernieten eines werkstücks - Google Patents

Stempel für eine verstemm- und/oder vernietvorrichtung und verfahren zum verstemmen oder vernieten eines werkstücks Download PDF

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WO2017211486A1
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Timur Tokat
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a stamp for a caulking and / or
  • the invention relates to a joining partner for interacting with the stamp or with the caulking and / or riveting, and a device with at least one caulked or riveted workpiece. Furthermore, the invention relates to a method for caulking or riveting a workpiece.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a conventional stamp for hot caulking, which the applicant is known as an internal prior art.
  • the punch 10 (partially) shown schematically in FIG. 1 has a workpiece receiving opening 12 into which a pin (not shown) is at least partially insertable such that the pin is at least partially deformable according to an inner contour of the workpiece receiving opening 12 ,
  • the inner contour of the workpiece receiving opening 12 is as
  • spherical cap-shaped surface 14 is formed.
  • the invention provides a stamp for a caulking and / or
  • Riveting device with the features of claim 1, a caulking and / or riveting with the features of claim 5, a Joining partner for cooperation with the stamp or with the caulking and / or riveting with the features of claim 6, a
  • the present invention enables a caulking or riveting of workpieces by means of the same inventive stamp / the Verstemm- and / or Vernietvorraum equipped therewith despite deviations of the workpieces from each other in their sizes / dimensions.
  • the present invention also facilitates process monitoring during caulking / riveting of at least one workpiece.
  • the present invention thus also contributes to reducing requirements for an electronic control unit for a caulking and / or riveting, and thus to reduce manufacturing costs for such a device.
  • ellipsoidkalottenförmigen part surface of the inner contour deformable and, at least if the workpiece has an excess material in relation to a covered by the spherical cap or ellipsoidkalottenförmigen part surface spherical or Ellipsoidsegmentvolumen, is another part of
  • the cylinder jacket-shaped or truncated cone-shaped inner contour intermediate surface may adjoin the edge of the inner contour on the pressure surface, and the spherical cap or ellipsoidkalottenförmige part surface of the inner contour may be on the cylinder jacket or
  • the inner contour of the workpiece receiving opening of this embodiment of the punch is thus comparatively easily formed, despite the advantages that can be achieved thereby.
  • it has the truncated cone-shaped
  • Inner Kontur function at the edge of the inner contour of an outer radius and on the spherical cap or ellipsoidkalottenförmigen part surface of the inner contour of an inner radius, wherein the inner radius is smaller than the outer radius.
  • caulked or riveted workpiece is thus relatively easy.
  • a joining partner also creates an interaction with the
  • Workpiece protrudes on a surface of the device and has an outer contour with at least one kugelkalottenförmigen or ellipsoidkalottenförmigen first partial surface, and wherein the outer contour of the caulked or riveted workpiece on the kugelkalottenförmigen or
  • the caulked or riveted workpiece may be a pin or a bearing.
  • inexpensive workpieces can be used to practice the invention. It should be noted, however, that a utility of the invention is not limited to such workpieces.
  • the caulked or riveted workpiece protrudes through an opening on the surface of the device, and is partially slipped over an edge region immediately surrounding the opening and projecting on the surface. This provides additional support between the caulked or riveted workpiece and its joining partner on the device.
  • the workpiece can protrude through an opening on the contacting surface, and can be partially slipped over the edge by means of the punch over an edge region which immediately surrounds the opening and protrudes on the contacting surface. This also contributes to carrying out this embodiment of the method for improvement the stop of the caulked or riveted workpiece to its joining partner.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a conventional
  • 3a to 3c are schematic representations of a workpiece, his
  • FIGS. 2a to 2c show schematic representations of workpieces, their joining partners and an embodiment of the punch according to the invention for explaining its operation.
  • Each unrestrained and un-riveted workpiece 20a and 20b shown in FIG. 2a is part of a respective device (to be produced). Both a first workpiece 20a and a second workpiece 20b are inserted through a respective through opening 22 of its joining partner 24 such that the respective workpiece 20a and 20b protrudes at a surface of its joining partner 24 designated below as a contacting surface 26. This can also be described by the fact that the respective workpiece 20a and 20b on the contacting surface 26 protrude protruding from the through hole 22 of its joining partner 24.
  • the workpieces 20a and 20b are each a pin. It should be noted, however, that the usability of the technology described below is not limited to one
  • Workpiece type is limited.
  • at least one bearing can be caulked or riveted by means of the described technology.
  • the workpieces 20a and 20b may be made of at least one plastic and / or at least one metal.
  • the workpieces 20a and 20b are plastic parts.
  • the first workpiece 20a Due to tolerances in the manufacture of the workpieces 20a and 20b, the first workpiece 20a has a first height hl (perpendicular to its contacting surface 26) which is smaller than a second height h2 of the second workpiece 20b (perpendicular to its contacting surface 26). This can also be described by the fact that the second workpiece 20b has an excess material 28 (or an excess of material) in comparison with the first workpiece 20a.
  • FIG. 2 b shows a schematic partial representation of the punch 30 for
  • the punch 30 can be used as part of a caulking and / or riveting.
  • the punch 30 can be advantageously used for hot caulking. It should be noted, however, that usability of the punch 30 is not limited to a particular method.
  • the punch 30 has a workpiece receiving opening 32 which is formed on a pressing surface 34 of the punch 30 such that the workpieces 20a and 20b at least partially by means of an approximation of the pressing surface 34 of the punch 30 to the respective contacting surface 26 (at which the respective Workpiece 20a or 20b protrudes) can be introduced into the workpiece receiving opening 32.
  • the respective workpiece 20a or 20b is deformable in accordance with an inner contour of the workpiece receiving opening 32.
  • An engagement of the workpieces 20a and 20b with the inner contour of the Workpiece receiving opening 32 thus causes their deformation, in particular as caulking or riveting.
  • Andrücking surface 34 and the respective contact surface 26 is reduced.
  • the approximation of the pressing surface 34 of the punch 30 to the respective contacting surface 26 can only take place up to a predetermined minimum distance not equal to zero between the pressing surface 34 and the respective contacting surface 26, wherein an approximation of the pressing surface 34 to the respective
  • the workpieces 20 a and 20 b can be processed one after the other by means of the punch 30.
  • several (identical or non-identical) workpiece receiving opening 32 may be formed in the punch 30, so that the workpieces 20a and 20b can also be processed simultaneously by means of the punch 30.
  • Deforming a plurality of workpieces 20 a and 20 b may be formed in a respective workpiece receiving opening 32.
  • a partial surface 36 of the inner contour of the workpiece receiving opening 32 is shaped as a spherical cap-shaped or ellipsoidal cap-shaped partial surface 36.
  • the inner contour of the workpiece-receiving opening 32 has a between an edge 38 of the inner contour of the pressure surface 34 and the spherical cap or ellipsoidkalottenförmigen part surface 36 lying réellekontur pure Structure 40, which is shaped cylinder jacket or truncated cone shaped.
  • Ball segment or a surface of a spherical segment are understood.
  • a spherical segment or spherical segment is a part of a spherical body that is defined by a section of the spherical body having a plane.
  • a spherical cap-shaped surface can also be understood to mean a spherical cap-shaped surface or a spherical cap-shaped surface. Accordingly under an ellipsoidal cap-shaped surface, a surface of a
  • Ellipsoidsegments or a surface of an ellipsoidal section are understood.
  • An ellipsoidal segment or an ellipsoidal section is a part of an ellipsoidal body which is defined by a section of the ellipsoidal body having a plane.
  • a truncated cone-shaped surface is to be understood hereinafter as meaning a surface corresponding to a lateral surface of a cylinder, or a surface corresponding to a lateral surface of a truncated cone.
  • the advantageous inner contour of the workpiece receiving opening 32 of the punch 30 can also be described as meaning that a volume of the workpiece receiving opening 32 delimited by the inner contour is bounded by a plane of the pressing surface 34 at the edge 38 of the inner contour
  • the workpiece receiving opening 32 of the punch 30 thus additionally has (in addition to the conventional spherical-segment-shaped or ellipsoid-segment-shaped first partial volume VI) the cylindrical or frusto-conical second partial volume V2.
  • Truncated cone-shaped mecanical ness of the inner contour allows a disadvantage-free
  • Excess Material 28 This can also be described as an "extension" of the workpiece receiving opening 32, which allows compensation of the tolerances of the workpieces 20a and 20b when caulking or riveting them.
  • the spherical cap-shaped or ellipsoidal cap-shaped partial surface 40 borders the inner contour (directly) on the cylinder jacket-shaped or truncated cone-shaped
  • the workpiece receiving opening 32 has a maximum height h, which is smaller than the (different) heights hl and h2 of the workpieces 20a and 20b. This ensures that each of the workpieces 20a and 20b (during its processing by the punch 30) during the approach of the
  • a workpiece 20b has excess material 28 in relation to a spherical or ellipsoid segment volume covered by the spherical cap or ellipsoidal cap-shaped partial surface 36 (i.e., the spherical segment-shaped or ellipsoid segment-shaped first partial volume VI), another part of the workpiece is corresponding to the cylindrical jacket or ellipsoidal segment
  • Inner contour intermediate surface 40 (or the cylindrical or
  • frusto-conical second partial volume V2 in the workpiece receiving opening 32 thus creates a "collecting volume" for the respective excess material 28.
  • the workpiece 20b has the excess material 28, and therefore is also partially corresponding to the cylinder jacket or frusto-conical shape
  • Inner contour interface 40 deformable.
  • the truncated cone-shaped mecanical ticakontur fundamental principle 40 at the edge 38 of the inner contour of an outer radius Ra and on the spherical cap or ellipsoidkalottenförmigen part surface 36 of the
  • Inner Kontur fundamental principle Structure 40 is formed, which facilitates a separation of the punch 30 and the caulked or riveted workpiece 20a and 20b.
  • a quotient of the inner radius Ri and the outer radius Ra is preferably in a range between 0.8 and 0.995, for example between 0.85 and 0.99, in particular between 0.9 and 0.98.
  • FIG. 2 c shows the workpieces 20 a and 20 b processed by means of the punch 30. It can be seen that each of the workpieces 20a and 20b has an outer contour with at least one spherical cap-shaped or ellipsoidal-cap-shaped (first) partial surface 42. This can also be described by the fact that each of the machined workpieces 20a and 20b (as "rivet head") comprises the spherical-segment-shaped or ellipsoid-segment-shaped first partial volume V.
  • the outer contour of the second workpiece 20b has a (first) partial surface 42 on the spherical cap or ellipsoidal cap adjacent cylinder-jacket-shaped or truncated-cone-shaped (second) partial surface 44. At least the second workpiece 20b thus has the (between the spherical segment-shaped or ellipsoid segment-shaped first partial volume VI and the contacting surface 26 lying) cylindrical or
  • a device 46 having at least one caulked or riveted workpiece 20a or 20b can be realized, which is attached to a surface 26 of the device 46 protrudes and has an outer contour with at least one kugelkalottenförmigen or ellipsoidkalottenförmigen (first) part surface 42.
  • the device 46 can be, for example, an actuator device (in particular a brake booster) and / or a sensor device.
  • 3a to 3c show schematic representations of a workpiece, its joining partner and the punch of Fig. 2b for explaining a
  • Embodiment of the method according to the invention for caulking or riveting a workpiece Embodiment of the method according to the invention for caulking or riveting a workpiece.
  • hot caulking of the (second) workpiece 20b is reproduced by means of FIGS. 3a to 3c. It should be noted, however, that a practicability of the method described below is not limited to a hot caulking.
  • the method can also be performed for flanging around round workpiece parts.
  • FIG. 3 a shows the workpiece 20 b prior to its machining by means of the punch 30.
  • the workpiece 20 b protrudes through a joint partner 24
  • edge region 48 is formed.
  • the protruding edge region 48 can, as shown in Fig. 3a, projecting on the otherwise smooth contact surface 26. Alternatively, however, a depression may also be formed in the contacting surface 26, from which the protruding edge region 48 protrudes. Preferably, the (annular) protruding edge region 48 a (maximum)
  • a further part of the workpiece 20b becomes corresponding to the cylinder jacket-shaped or truncated cone-shaped component lying between the edge 38 of the inner contour on the pressing surface 34 and the spherical cap or ellipsoidal cap-shaped partial surface 36
  • the method enables clean and defined caulking in any tolerance position as the excess material 28 is “captured” and “enclosed” in an advantageous form. At the same time it is ensured that in all caulked or riveted workpieces 20b of the contacting surface 26 directed away end parts (such as the "rivet head") are fully formed.
  • Contact surface 26 to be applied force F by means of a (not shown) drive (such as a pneumatic drive) easily deployable.
  • the drive can be controlled by a (not outlined) control device which an adjustment / method of the punch 30 over a defined path
  • the punch 30 displaced along its defined path contacts the component 20b and caulking / hot caulking or riveting can begin. After caulking / hot caulking or riveting, the punch 30 can be moved back to its original position and immediately set for a repeat of here
  • the punch 30 can always be displaced by the defined path (or in a defined position).
  • the same defined path (or the same defined position) can be used for all tolerance positions of the workpiece type. This facilitates process monitoring during machining of the workpiece 20b.
  • a sensor system for varying a parameter set to be observed during the adjustment / method of the punch 30 is thus not necessary.
  • Control device for adjusting / method of the punch 30 are used.
  • the punch 30 also encloses the protruding part (in particular in the case of contact between the pressing face 34 of the punch 30 and the contacting surface 26)
  • Edge region 48, and the excess material 28 is pressed in the form of an outer sleeve 50 around the protruding edge portion 48. This can also be described by the fact that the caulked or riveted workpiece 20b partially over the opening 22 immediately surrounding and on the
  • a device 46 produced by means of the punch 30, the caulking device (or caulking and / or riveting device) equipped therewith or by carrying out the method described here can also be recognized by the fact that the caulked or riveted workpiece 20b, which protrudes through the opening 22 on the surface 26 of the device 46, partially over the opening 22 immediately surrounding and protruding on the surface 26 protruding edge portion 48 is "slipped".
  • the outer sleeve 50 is formed from the workpiece material, which faces away from the opening 22 (and preferably perpendicular to the contacting surface 26)

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stempel (30) für eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung mit einer Werkstück-Aufnahmeöffnung (32), welche an einer Andrückfläche (34) des Stempels (30) derart ausgebildet ist, dass ein an einer Kontaktierfläche (26) hervorstehendes Werkstück zumindest teilweise mittels eines Annäherns der Andrückfläche (34) des Stempels (30) an die Kontaktierfläche (26) in die Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) einbringbar und entsprechend einer Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) verformbar ist, wobei zumindest eine Teilfläche (36) der Innenkontur kugelkalottenförmig oder ellipsoidkalottenförmig geformt ist, und wobei die Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) eine zwischen einem Rand (38) der Innenkontur an der Andrückfläche (34) und der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche (36) liegende Innenkonturzwischenfläche (40), welche zylindermantelförmig oder kegelstumpfmantelförmig geformt ist, aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung, einen Fügepartner zum Zusammenwirken mit dem Stempel oder mit der Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung, eine Vorrichtung mit zumindest einem verstemmten oder vernieteten Werkstück und ein Verfahren zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks.

Description

Beschreibung Titel
Stempel für eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung und Verfahren zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks
Die Erfindung betrifft einen Stempel für eine Verstemm- und/oder
Vernietvorrichtung und eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung einen Fügepartner zum Zusammenwirken mit dem Stempel oder mit der Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung, sowie eine Vorrichtung mit zumindest einem verstemmten oder vernieteten Werkstück. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks.
Stand der Technik
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Stempels zum Heißverstemmen, welcher der Anmelderin als interner Stand der Technik bekannt ist.
Der in Fig. 1 (teilweise) schematisch dargestellte Stempel 10 hat eine Werkstück- Aufnahmeöffnung 12, in welche ein (nicht dargestellter) zu verstemmender Pin zumindest teilweise so einbringbar ist, dass der Pin zumindest teilweise entsprechend einer Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 12 verformbar ist. Die Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 12 ist als
kugelkalottenförmige Fläche 14 geformt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft einen Stempel für eine Verstemm- und/oder
Vernietvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5, einen Fügepartner zum Zusammenwirken mit dem Stempel oder mit der Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6, eine
Vorrichtung mit zumindest einem verstemmten oder vernieteten Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Verfahren zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Verstemmen oder Vernieten von Werkstücken mittels des gleichen erfindungsgemäßen Stempels/der damit ausgestatteten Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung trotz Abweichungen der Werkstücke voneinander in ihren Größen/Maßen. Insbesondere können mittels der vorliegenden Erfindung Toleranzabweichungen/Toleranzen in den
Größen/Maßen von Werkstücken (insbesondere des gleichen Werkstücktyps) gut kompensiert werden, so dass sich diese Werkstücke dennoch verlässlich verstemmen/vernieten lassen. Man kann den Vorteil der vorliegenden Erfindung auch damit umschreiben, dass Möglichkeit zur Kompensation von einem
Materialüberschuss an einen zu verstemmenden oder zu vernietende Werkstück geschaffen sind, welche ein verlässliches Verstemmen/Vernieten des
entsprechenden Werkstücks ermöglichen.
Wie unten genauer erläutert wird, erleichtert die vorliegende Erfindung auch eine Prozessüberwachung während eines Verstemmens/Vernietens mindestens eines Werkstücks. Die vorliegende Erfindung trägt somit auch dazu bei, Anforderungen an eine Steuerelektronik für eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung zu reduzieren, und damit Herstellungskosten für eine derartige Vorrichtung zu senken.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Stempels ist zumindest ein Teil des Werkstücks entsprechend der kugelkalottenförmigen oder
ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche der Innenkontur verformbar, und, zumindest sofern das Werkstück ein Überschussmaterial im Verhältnis zu einem von der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche abgedeckten Kugel- oder Ellipsoidsegmentvolumen aufweist, ist ein weiterer Teil des
Werkstücks entsprechend der zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen Innenkonturzwischenfläche verformbar. Das
Überschussmaterial kann somit so umgeformt werden, dass keine
herkömmlichen„Materialausläufe" an dem verstemmten oder vernieteten Werkstück verbleiben. Stattdessen kann mittels des Überschussmaterials sogar ein verbesserter Zusammenschluss zwischen dem verstemmten oder vernieteten Werkstück und einem davon kontaktierten Fügepartner geschaffen werden, wie unten genauer erläutert wird.
Insbesondere kann die zylindermantelförmige oder kegelstumpfmantelförmige Innenkonturzwischenfläche an dem Rand der Innenkontur an der Andrückfläche angrenzen, und die kugelkalottenförmige oder ellipsoidkalottenförmige Teilfläche der Innenkontur kann an der zylindermantelförmigen oder
kegelstumpfmantelförmigen Innenkonturzwischenfläche angrenzen. Die
Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung dieser Ausführungsform des Stempels ist somit trotz der damit realisierbaren Vorteile vergleichsweise einfach geformt.
Vorzugsweise weist die die kegelstumpfmantelförmige
Innenkonturzwischenfläche an dem Rand der Innenkontur einen Außenradius und an der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche der Innenkontur einen Innenradius auf, wobei der Innenradius kleiner als der Außenradius ist. Man kann dies auch als eine Ausbildung einer Entformschräge an der Innenkonturzwischenfläche, welche ein Auseinanderbringen des Stempels und des damit verstemmten oder vernieteten Werkstücks erleichtert,
umschreiben. Das Auseinanderbringen des Stempels und des damit
verstemmten oder vernieteten Werkstücks ist somit vergleichsweise einfach.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung mit einem derartigen Stempel realisiert.
Ebenso schafft auch ein Fügepartner zum Zusammenwirken mit dem
entsprechenden Stempel oder mit der derartigen Verstemm- und/oder
Vernietvorrichtung die beschriebenen Vorteile. Die Vorteile liegen auch bei einer Vorrichtung mit zumindest einem verstemmten oder vernieteten Werkstück vor, wobei das verstemmte oder vernietete
Werkstück an einer Fläche der Vorrichtung hervorsteht und eine Außenkontur mit zumindest einer kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen ersten Teilfläche aufweist, und wobei die Außenkontur des verstemmten oder vernieteten Werkstücks eine an der kugelkalottenförmigen oder
ellipsoidkalottenförmigen ersten Teilfläche angrenzende zylindermantelförmige oder kegelstumpfmantelförmige zweite Teilfläche aufweist.
Beispielsweise kann das verstemmte oder vernietete Werkstück ein Pin oder ein Lager sein. Somit können kostengünstige Werkstücke zum Ausführen der Erfindung verwendet werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Verwendbarkeit der Erfindung nicht auf derartige Werkstücke beschränkt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung steht das verstemmte oder vernietete Werkstück durch eine Öffnung hindurch an der Fläche der Vorrichtung hervor, und ist teilweise über einen die Öffnung unmittelbar umgebenden und an der Fläche hervorstehend ausgebildeten Randbereich gestülpt. Dies schafft einen zusätzlichen Halt zwischen dem verstemmten oder vernieteten Werkstück und seinem Fügepartner an der Vorrichtung.
Die oben beschriebenen Vorteile werden auch durch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Verstemmen oder Vernieten eines
Werkstücks realisiert. Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des Stempels, der Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung und des zusammenwirkenden Fügepartners weiterbildbar ist.
Beispielsweise kann das Werkstück während des Verstemmens oder Vernietens durch eine Öffnung hindurch an der Kontaktierfläche hervorstehen, und mittels des Stempels teilweise über einen die Öffnung unmittelbar umgebenden und an der Kontaktierfläche hervorstehenden Randbereich gestülpt werden. Damit trägt auch ein Ausführen dieser Ausführungsform des Verfahrens zur Verbesserung des Halts des verstemmten oder vernieteten Werkstücks an seinen Fügepartner bei.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen
Stempels zum Heißverstemmen;
Fig. 2a bis 2c schematische Darstellungen von Werkstücken, ihren
Fügepartnern und einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Stempels zum Erläutern von dessen Funktionsweise; und
Fig. 3a bis 3c schematische Darstellungen eines Werkstücks, seines
Fügepartners und des Stempels der Fig. 2b zum Erläutern einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 2a bis 2c zeigen schematische Darstellungen von Werkstücken, ihren Fügepartnern und einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stempels zum Erläutern von dessen Funktionsweise.
Jedes in Fig. 2a dargestellte unverstemmte und unvernietete Werkstück 20a und 20b ist Teil je einer (herzustellenden) Vorrichtung. Sowohl ein erstes Werkstück 20a als auch ein zweites Werkstück 20b sind so durch je eine durchgehende Öffnung 22 seines Fügepartners 24 eingefügt, dass das jeweilige Werkstück 20a und 20b an einer im Weiteren als Kontaktierfläche 26 bezeichneten Fläche seines Fügepartners 24 hervorsteht. Man kann dies auch damit umschreiben, dass das jeweilige Werkstück 20a und 20b an der Kontaktierfläche 26 hervorstehend aus der durchgehenden Öffnung 22 seines Fügepartners 24 herausragt.
Beispielhaft sind in der Ausführungsform der Fig. 2a bis 2c die Werkstücke 20a und 20b je ein Pin. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Nutzbarkeit der im Weiteren beschriebenen Technologie nicht auf einen bestimmten
Werkstücktyp beschränkt ist. Beispielsweise kann auch mindestens ein Lager mittels der beschriebenen Technologie verstemmt oder vernietet werden. Die Werkstücke 20a und 20b können aus mindestens einem Kunststoff und/oder mindestens einem Metall sein. Vorzugsweise sind die Werkstücke 20a und 20b Kunststoffteile.
Aufgrund von Toleranzen beim Herstellen der Werkstücke 20a und 20b weist das erste Werkstück 20a eine erste Höhe hl (senkrecht zu seiner Kontaktierfläche 26) auf, welche kleiner als eine zweite Höhe h2 des zweiten Werkstücks 20b (senkrecht zu seiner Kontaktierfläche 26) ist. Man kann dies auch damit umschreiben, dass das zweite Werkstück 20b im Vergleich mit dem ersten Werkstück 20a ein Überschussmaterial 28 (bzw. einen Materialüberschuss) aufweist.
Fig. 2b zeigt eine schematische Teildarstellung des Stempels 30 zum
vorteilhaften Verstemmen der Werkstücke 20a und 20b. Der Stempel 30 kann als Teil einer Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung eingesetzt werden.
Insbesondere zum Heißverstemmen kann der Stempel 30 vorteilhaft eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Verwendbarkeit des Stempels 30 nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt ist.
Der Stempel 30 weist eine Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 auf, welche an einer Andrückfläche 34 des Stempels 30 derart ausgebildet ist, dass die Werkstücke 20a und 20b zumindest teilweise mittels eines Annäherns der Andrückfläche 34 des Stempels 30 an die jeweilige Kontaktierfläche 26 (an welcher das jeweilige Werkstück 20a oder 20b hervorsteht) in die Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 einbringbar sind. Auf diese Weise ist das jeweilige Werkstück 20a oder 20b entsprechend einer Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 verformbar. Ein In-Eingriff-Bringen der Werkstücke 20a und 20b mit der Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 bewirkt somit deren Verformung, insbesondere als Verstemmen oder Vernieten. Unter dem Annähern der Andrückfläche 34 des Stempels 30 an die jeweilige Kontaktierfläche 26 kann insbesondere verstanden werden, dass ein Abstand zwischen der Andrückfläche 34 des Stempels 30 und der jeweiligen Kontaktierfläche 26 bis zu einem Kontakt zwischen der
Andrückfläche 34 und der jeweiligen Kontaktierfläche 26 reduziert wird. Ebenso kann das Annähern der Andrückfläche 34 des Stempels 30 an die jeweilige Kontaktierfläche 26 auch nur bis zu einem vorgegebenen Mindestabstand ungleich Null zwischen der Andrückfläche 34 und der jeweiligen Kontaktierfläche 26 erfolgen, wobei ein Annähern der Andrückfläche 34 an die jeweilige
Kontaktierfläche 26 mit einem dazwischen vorliegenden Abstand unter dem vorgegebenen Mindestabstand unterbunden ist.
Die Werkstücke 20a und 20b können nacheinander mittels des Stempels 30 bearbeitet werden. Ebenso können in dem Stempel 30 mehrere (identische oder nicht-identische) Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 ausgebildet sein, so dass die Werkstücke 20a und 20b auch gleichzeitig mittels des Stempels 30 bearbeitet werden können. Insbesondere kann der Stempel 30 zum gleichzeitigen
Verformen einer Vielzahl von Werkstücken 20a und 20b in je einer Werkstück- Aufnahmeöffnung 32 ausgebildet sein.
Eine Teilfläche 36 der Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 ist als kugelkalottenförmige oder ellipsoidkalottenförmige Teilfläche 36 geformt.
Außerdem weist die Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 eine zwischen einem Rand 38 der Innenkontur an der Andrückfläche 34 und der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 liegende Innenkonturzwischenfläche 40 auf, welche zylindermantelförmig oder kegelstumpfmantelförmig geformt ist.
Unter einer kugelkalottenförmigen Fläche kann eine Oberfläche eines
Kugelsegments oder eine Oberfläche eines Kugelabschnitts verstanden werden. (Ein Kugelsegment oder Kugelabschnitt ist ein Teil eines Kugelkörpers, der durch einen Schnitt des Kugelkörpers mit einer Ebene definiert ist.) Unter einer kugelkalottenförmigen Fläche kann somit auch eine kugelkappenförmige Fläche oder eine kugelhaubenförmige Fläche verstanden werden. Entsprechend kann unter einer ellipsoidkalottenförmigen Fläche eine Oberfläche eines
Ellipsoidsegments oder eine Oberfläche eines Ellipsoidabschnitts verstanden werden. (Ein Ellipsoidsegment oder ein Ellipsoidabschnitt ist ein Teil eines Ellipsoidkörpers, welcher durch einen Schnitt des Ellipsoidkörpers mit einer Ebene definiert ist.) Unter einer zylindermantelförmigen, bzw.
kegelstumpfmantelförmigen Fläche ist im Weiteren eine Fläche entsprechend einer Mantelfläche eines Zylinders, bzw. eine Fläche entsprechend einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes zu verstehen.
Man kann die vorteilhafte Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 des Stempels 30 auch damit umschreiben, dass ein von der Innenkontur begrenztes Volumen der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32, welches an dem Rand 38 der Innenkontur von einer Ebene der Andrückfläche 34 begrenzt wird, ein
kugelsegmentförmiges oder ellipsoidsegmentförmiges erstes Teilvolumen VI und ein zwischen dem Rand 38 und dem ersten TeilvolumentVl liegendes zylinderförmiges oder kegelstumpfförmiges zweites Teilvolumen V2 umfasst. Die Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 des Stempels 30 weist somit zusätzlich (zu dem herkömmlichen kugelsegmentförmigen oder ellipsoidsegmentförmigen ersten Teilvolumen VI) noch das zylinderförmige oder kegelstumpfförmige zweite Teilvolumen V2 auf.
Die Ausbildung der zusätzlichen zylindermantelförmigen oder
kegelstumpfmantelförmigen Innenkonturzwischenfläche 40 an der Innenkontur (bzw. des zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen zweiten Teilvolumens V2 in der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32) ermöglicht eine nachteilfreie
Kompensation des Überschussmaterials 28. Man kann dies auch als eine „Verlängerung" der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 umschreiben, welche einen Ausgleich der Toleranzen der Werkstücke 20a und 20b beim Verstemmen oder Vernieten von diesen ermöglicht.
Vorteilhafterweise grenzt die zylindermantelförmige oder
kegelstumpfmantelförmige Innenkonturzwischenfläche 40 (direkt) an dem Rand 38 der Innenkontur an der Andrückfläche 34 an. Entsprechend grenzt die kugelkalottenförmige oder ellipsoidkalottenförmige Teilfläche 40 der Innenkontur (direkt) an der zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen
Innenkonturzwischenfläche 40 an.
Die Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 weist eine maximale Höhe h auf, welche kleiner als die (unterschiedlichen) Höhen hl und h2 der Werkstücke 20a und 20b ist. Damit ist gewährleistet, dass jedes der Werkstücke 20a und 20b (während seiner Bearbeitung durch den Stempel 30) während des Annäherns der
Andrückfläche 34 des Stempels 30 an seine Kontaktierfläche 26 zumindest mit der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 in Kontakt kommt, und damit zumindest ein Teil jedes Werkstücks 20a und 20b
entsprechend der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 der Innenkontur verformbar isl verformt wird. Mittels der maximalen Höhe hmax der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 kann somit sichergestellt werden, dass selbst Werkstücke mit geringen Höhen/Ausdehnungen/Längen mittels des Stempels 30 verstemmbar oder vernietbar sind.
Sofern ein Werkstück 20b Überschussmaterial 28 im Verhältnis zu einem von der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 abgedeckten Kugel- oder Ellipsoidsegmentvolumen (d.h. dem kugelsegmentförmigen oder ellipsoidsegmentförmigen ersten Teilvolumen VI) aufweist, ist ein weiterer Teil des Werkstücks entsprechend der zylindermantelförmigen oder
kugelstumpfmantelförmigen Innenkonturzwischenfläche 40 verformbar. Die zylindermantelförmige oder kugelstumpfmantelförmige
Innenkonturzwischenfläche 40 (bzw. das zylinderförmige oder
kegelstumpfförmige zweite Teilvolumen V2 in der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32) schafft somit ein„Auffangvolumen" für das jeweilige Überschussmaterial 28. Während des Verformens eines Werkstücks 20a oder 20b muss somit kein Heraustreten von Werkstückmaterial aus der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 (bzw. ein„Hervorquellen" von Werkstückmaterial an der Andrückfläche 34) befürchtet werden. (In dem hier beschriebenen Beispiel weist das Werkstück 20b das Überschussmaterial 28 auf, und ist deshalb teilweise auch entsprechend der zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen
Innenkonturzwischenfläche 40 verformbar.) Vorzugsweise weist die kegelstumpfmantelförmige Innenkonturzwischenfläche 40 an dem Rand 38 der Innenkontur einen Außenradius Ra und an der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 der
Innenkontur einen Innenradius Ri auf, wobei der Innenradius Ri kleiner als der Außenradius Ra ist. Damit ist einer Entformschräge an der
Innenkonturzwischenfläche 40 ausgebildet, welche ein Auseinanderbringen des Stempels 30 und des damit verstemmten oder vernieteten Werkstücks 20a und 20b erleichtert. Ein Quotient aus dem Innenradius Ri und dem Außenradius Ra liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,8 und 0,995, beispielsweise zwischen 0,85 und 0,99, insbesondere zwischen 0,9 und 0,98.
Fig. 2c zeigt die mittels des Stempels 30 bearbeiteten Werkstücke 20a und 20b. Erkennbar ist, dass jedes der Werkstücke 20a und 20b eine Außenkontur mit zumindest einer kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen (ersten) Teilfläche 42 aufweist. Man kann dies auch damit umschreiben, dass jedes der bearbeiteten Werkstücke 20a und 20b (als„Nietkopf") das kugelsegmentförmige oder ellipsoidsegmentförmige erste Teilvolumen VI umfasst. Zusätzlich weist zumindest die Außenkontur des zweiten Werkstücks 20b eine an der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen (ersten) Teilfläche 42 angrenzende zylindermantelförmige oder kegelstumpfmantelförmige (zweite) Teilfläche 44 auf. Zumindest das zweite Werkstück 20b hat damit das (zwischen dem kugelsegmentförmigen oder ellipsoidsegmentförmigen ersten Teilvolumen VI und der Kontaktierfläche 26 liegende) zylinderförmige oder
kegelstumpfförmige zweite Teilvolumen V2.
Keines der bearbeiteten Werkstücke 20a und 20b weist den nach einem
Verstemmen oder Vernieten herkömmlicher Weise häufig auftretenden
Materialüberstand (parallel zur Kontaktierfläche 26) auf. Insbesondere ist an dem mittels des Stempels 30 bearbeiteten zweiten Werkstück 20b ein
Materialüberstand (trotz seines Überschussmaterials 28) verhindert.
Mittels des Stempels 30/einer damit ausgestatteten Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung (bzw. Verstemm- und/oder Vernietanlage) ist somit eine Vorrichtung 46 mit zumindest einem verstemmten oder vernieteten Werkstück 20a oder 20b realisierbar, welches an einer Fläche 26 der Vorrichtung 46 hervorsteht und eine Außenkontur mit zumindest einer kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen (ersten) Teilfläche 42 aufweist. Erkennbar ist die Verwendung des Stempels 30/der damit ausgestatteten Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung zum Herstellen der Vorrichtung 46 vor allem daran, dass die Außenkontur des zweiten Werkstücks 20b eine an der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen (ersten) Teilfläche 42 angrenzende
zylindermantelförmige oder kegelstumpfmantelförmige (zweite) Teilfläche 44 aufweist. Die Vorrichtung 46 kann beispielsweise eine Aktorvorrichtung (wie insbesondere ein Bremskraftverstärker) und/oder eine Sensorvorrichtung sein.
Fig. 3a bis 3c zeigen schematische Darstellungen eines Werkstücks, seines Fügepartners und des Stempels der Fig. 2b zum Erläutern einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks.
Beispielhaft ist mittels der Fig. 3a bis 3c ein Heißverstemmen des (zweiten) Werkstücks 20b (mit dem Überschussmaterial 28) wiedergegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausführbarkeit des im Weiteren beschriebenen Verfahrens nicht auf ein Heißverstemmen limitiert ist.
Beispielsweise kann das Verfahren auch zur Bördelung um runde Werkstückteile ausgeführt werden.
Fig. 3a zeigt das Werkstück 20b vor seiner Bearbeitung mittels des Stempels 30. Das Werkstück 20b ragt durch eine durch seinen Fügepartner 24
hindurchgehende Öffnung 22 und steht an der mit dem Stempel 30
zusammenwirkenden Kontaktierfläche 26 des Fügepartners 24 hervor. Als vorteilhafte Weiterbildung ist an dem Fügepartner 24 (zusätzlich zu der Öffnung 22) auch ein die Öffnung 22 unmittelbar umgebender und an der Kontaktierfläche 26 hervorstehender Randbereich 48 ausgebildet. Man kann den Randbereich 48 auch als einen Dom 48 umschreiben.
Der hervorstehende Randbereich 48 kann, wie in Fig. 3a dargestellt, an der ansonsten glatten Kontaktierfläche 26 hervorstehen. Alternativ kann jedoch auch eine Vertiefung in der Kontaktierfläche 26 ausgebildet sein, aus welcher der hervorstehende Randbereich 48 hervorsteht. Vorzugsweise weist der (kreisringförmige) hervorstehende Randbereich 48 einen (maximalen)
Außendurchmesser d auf, welcher kleiner als ein Durchmesser D des
kreisförmigen Rands 38 der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 ist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausbildung des hervorstehenden Randbereichs 48 wird unten noch eingegangen.
In dem mittels der Fig. 3b wiedergegebenen Verfahrensschritt wird die
Andrückfläche 34 des Stempels 30 (mit der an der Andrückfläche 34
ausgebildeten Werkstück-Aufnahmeöffnung 32) an die Kontaktierfläche 26, an welcher das Werkstück 20b hervorsteht, angenähert. Dies kann bis zu einem Kontakt zwischen der Andrückfläche 34 des Stempels 30 und der Kontaktfläche 26 oder bis zu einem vorgegebenen Mindestabstand ungleich Null zwischen der Andrückfläche 34 und der jeweiligen Kontaktierfläche 26 erfolgen. Auf diese Weise wird das Werkstück 20b in die Werkstück-Aufnahmeöffnung 32
eingebracht und entsprechend der Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung 32 verformt. Dabei wird zumindest ein Teil des Werkstücks 20b entsprechend der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 der
Innenkontur (beispielhaft als„Nietkopf") verformt. Da das Werkstück 20b auch das Überschussmaterial 28 aufweist, wird ein weiterer Teil des Werkstücks 20b entsprechend der zwischen dem Rand 38 der Innenkontur an der Andrückfläche 34 und der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche 36 liegenden zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen
Innenkonturzwischenfläche 40 verformt. Zusätzlich zu einem Ausformen des „Nietkopfes" wird in dem dargestellten Beispiel auch das Überschussmaterial 28 in eine vorteilhafte Form gebracht. Ein unerwünschtes Rausdrücken des
Überschussmaterials 28 oder ein unzureichendes Verstemmen/Vernieten des Werkstücks 20b ist somit verhindert.
Das Verfahren ermöglicht ein sauberes und definiertes Verstemmen in jeder Toleranzlage, da das Überschussmaterial 28„aufgefangen" und in eine vorteilhafte Form„eingeschlossen" wird. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass bei allen verstemmten oder vernieteten Werkstücken 20b von der Kontaktierfläche 26 weg gerichtete Abschlussteile (wie z.B. der„Nietkopf") voll ausgeformt werden. Eine zum Drücken der Andrückfläche 34 des Stempels 30 gegen die
Kontaktierfläche 26 aufzubringende Kraft F ist mittels eines (nicht dargestellten) Antriebs (wie beispielsweise eines Pneumatikantriebs) leicht bereitstellbar. Der Antrieb kann von einer (nicht skizzierten) Steuervorrichtung angesteuert werden, welche ein Verstellen/Verfahren des Stempels 30 über einen definierten Weg
(z.B. bis zu dem Kontakt zwischen der Andrückfläche 34 des Stempels 30 und der Kontaktierfläche 26) steuert. Der entlang seines definierten Wegs verstellte Stempel 30 tastet das Bauteil 20b an und das Verstemmen/Heißverstemmen oder Vernieten kann beginnen. Nach dem Verstemmen/Heißverstemmen oder Vernieten kann der Stempel 30 wieder in seine Ausgangsposition zurück verstellt gefahren werden und sofort für eine Wiederholung des hier
beschriebenen Verfahrensschritts an einem anderen Werkstück wiederverwendet werden.
Unabhängig von einer Abweichung der Höhe h2 des Werkstücks 20b von einer standardgemäßen/mittleren Höhe des jeweiligen Werkstücktyps kann der Stempel 30 immer um den definierten Weg (bzw. in eine definierte Position) verstelll verfahren werden. Der gleiche definierte Weg (bzw. die gleiche definierte Position) kann für alle Toleranzlagen des Werkstücktyps verwendet werden. Dies erleichtert eine Prozessüberwachung während des Bearbeitens des Werkstücks 20b. Eine Sensorik zum Variieren eines beim Verstellen/Verfahren des Stempels 30 einzuhaltenden Parametersatzes ist somit nicht notwendig. Außerdem kann eine vergleichsweise kostengünstige und wenig Bauraum benötigende
Steuervorrichtung zum Verstellen/Verfahren des Stempels 30 eingesetzt werden.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens umschließt der Stempel 30 (insbesondere bei einem Kontakt zwischen der Andrückfläche 34 des Stempels 30 und der Kontaktierfläche 26) auch den hervorstehenden
Randbereich 48, und das Überschussmaterial 28 wird in Form einer Außenhülse 50 um den hervorstehenden Randbereich 48 gepresst. Man kann dies auch damit umschreiben, dass das verstemmte oder vernietete Werkstück 20b teilweise über den die Öffnung 22 unmittelbar umgebenden und an der
Kontaktierfläche 26 hervorstehend ausgebildeten Randbereich 48„gestülpt" wird. (Ein Herausdrücken des Überschussmaterials 28 aus der Werkstück- Aufnahmeöffnung 32 kann durch den Kontakt zwischen der Andrückfläche 34 des Stempels 30 und der Kontaktierfläche 26 unterbunden werden.) Neben einem„Auffangen" des Überschussmaterials 28 bewirkt die daraus geformte Außenhülse 50 eine bessere Haftung des bearbeiteten Werkstücks 20b an dem Fügepartner 24. Das bearbeitete Werkstück 20b kann somit im Vergleich mit dem Stand der Technik höheren Anforderungen genügen.
Eine mittels des Stempels 30, der damit ausgestatteten Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung (bzw. Verstemm- und/oder Vernietanlage) oder durch Ausführen des hier beschriebenen Verfahrens hergestellte Vorrichtung 46 kann auch daran erkannt werden, dass das verstemmte oder vernietete Werkstück 20b, welches durch die Öffnung 22 hindurch an der Fläche 26 der Vorrichtung 46 hervorsteht, teilweise über den die Öffnung 22 unmittelbar umgebenden und an der Fläche 26 hervorstehend ausgebildeten Randbereich 48„gestülpt" ist.
Umschreibbar ist dies damit, dass an dem die Öffnung 22 unmittelbar umgebenden und hervorstehend ausgebildeten Randbereich 48 die Außenhülse 50 aus dem Werkstückmaterial geformt ist, welche eine von der Öffnung 22 weg gerichtete (und vorzugsweise senkrecht zu der Kontaktierfläche 26
ausgerichtete) Außenseitenfläche 52 des hervorstehenden Randbereichs 48 zumindest teilweise abdeckt.

Claims

Ansprüche
1. Stempel (30) für eine Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung mit: einer Werkstück-Aufnahmeöffnung (32), welche an einer Andrückfläche (34) des Stempels (30) derart ausgebildet ist, dass ein an einer Kontaktierfläche (26) hervorstehendes Werkstück (20a, 20b) zumindest teilweise mittels eines Annäherns der Andrückfläche (34) des Stempels (30) an die Kontaktierfläche (26) in die Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) einbringbar und entsprechend einer Innenkontur der Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) verformbar ist; wobei zumindest eine Teilfläche (36) der Innenkontur kugelkalottenförmig oder ellipsoidkalottenförmig geformt ist; gekennzeichnet durch eine zwischen einem Rand (38) der Innenkontur an der Andrückfläche (34) und der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche (36) liegende Innenkonturzwischenfläche (40), welche zylindermantelförmig oder
kegelstumpfmantelförmig geformt ist.
2. Stempel (30) nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil des
Werkstücks (20a, 20b) entsprechend der kugelkalottenförmigen oder
ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche (36) der Innenkontur verformbar ist, und, zumindest sofern das Werkstück (20b) ein Überschussmaterial (28) im Verhältnis zu einem von der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche abgedeckten Kugel- oder Ellipsoidsegmentvolumen (VI) aufweist, ein weiterer Teil des Werkstücks (20a, 20b) entsprechend der zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen Innenkonturzwischenfläche (40) verformbar ist.
3. Stempel (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zylindermantelförmige oder kegelstumpfmantelförmige Innenkonturzwischenfläche (40) an dem Rand (38) der Innenkontur an der Andrückfläche (34) angrenzt, und die
kugelkalottenförmige oder ellipsoidkalottenförmige Teilfläche (36) der
Innenkontur an der zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen
Innenkonturzwischenfläche (40) angrenzt.
4. Stempel (30) nach Anspruch 3, wobei die kegelstumpfmantelförmige Innenkonturzwischenfläche (40) an dem Rand (38) der Innenkontur einen Außenradius (Ra) und an der kugelkalottenförmigen oder
ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche (36) der Innenkontur einen Innenradius (Ri) aufweist, und wobei der Innenradius (Ri) kleiner als der Außenradius (Ra) ist.
5. Verstemm- und/oder Vernietvorrichtung mit einem Stempel (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
6. Fügepartner (24) zum Zusammenwirken mit dem Stempel (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder mit der Verstemm- und/oder
Vernietvorrichtung nach Anspruch 5 mit: zumindest einer Öffnung (22), durch welche ein zu verstemmendes und/oder zu vernietendes Werkstück (20a, 20b) so einbringbar ist, dass das Werkstück (20a, 20b) an der mit dem Stempel (30) oder mit der Verstemm- und/oder
Vernietvorrichtung zusammenwirkenden Kontaktierfläche (26) des Fügepartners (24) hervorsteht; gekennzeichnet durch einen die Öffnung (22) unmittelbar umgebenden und an der Kontaktierfläche (26) hervorstehen Randbereich (48).
7. Vorrichtung (46) mit zumindest einem verstemmten oder vernieteten Werkstück (20a, 20b), welches an einer Fläche (26) der Vorrichtung (46) hervorsteht und eine Außenkontur mit zumindest einer kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen ersten Teilfläche (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des verstemmten oder vernieteten Werkstücks (20b) eine an der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen ersten Teilfläche (42) angrenzende zylindermantelförmige oder kegelstumpfmantelförmige zweite Teilfläche (44) aufweist.
8. Vorrichtung (46) nach Anspruch 7, wobei das verstemmte oder vernietete Werkstück (20a, 20b) ein Pin (20a, 20b) oder ein Lager ist.
9. Vorrichtung (46) nach Anspruch 7 oder 8, wobei das verstemmte oder vernietete Werkstück (20a, 20b) durch eine Öffnung (22) hindurch an der Fläche (26) der Vorrichtung (46) hervorsteht, und teilweise über einen die Öffnung (22) unmittelbar umgebenden und an der Fläche (26) hervorstehend ausgebildeten
Randbereich (48) gestülpt ist.
10. Verfahren zum Verstemmen oder Vernieten eines Werkstücks (20a, 20b) mit dem Schritt:
Annähern einer Andrückfläche (34) eines Stempels (30) mit einer an der Andrückfläche (34) ausgebildeten Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) an eine Kontaktierfläche (26), an welcher das Werkstück (20a, 20b) hervorsteht, derart, dass das Werkstück (20a, 20b) zumindest teilweise in die Werkstück- Aufnahmeöffnung (32) eingebracht und entsprechend einer Innenkontur der
Werkstück-Aufnahmeöffnung (32) verformt wird, wobei zumindest ein Teil des Werkstücks (20a, 20b) entsprechend einer kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche (36) der Innenkontur verformt wird, und, zumindest sofern das Werkstück (20b) ein Überschussmaterial (28) im Verhältnis zu einem von der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche abgedeckten Kugel- oder Ellipsoidsegmentvolumen (VI) aufweist, ein weiterer Teil des Werkstücks (20b) entsprechend einer zwischen einem Rand (38) der Innenkontur an der Andrückfläche (34) und der kugelkalottenförmigen oder ellipsoidkalottenförmigen Teilfläche (36) liegenden zylindermantelförmigen oder kegelstumpfmantelförmigen Innenkonturzwischenfläche (40) verformt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Werkstück (20b) während des Verstemmens oder Vernietens durch eine Öffnung (22) hindurch an der
Kontaktierfläche (26) hervorsteht, und mittels des Stempels (30) teilweise über einen die Öffnung (22) unmittelbar umgebenden und an der Kontaktierfläche (26) hervorstehenden Randbereich (48) gestülpt wird.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112719077A (zh) * 2020-12-15 2021-04-30 中国航发哈尔滨轴承有限公司 一种半圆头铆钉冲压头工装

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB320971A (en) * 1928-08-01 1929-10-31 Bergue And Company Ltd De Improvements in the production of riveted joints and in apparatus therefor
US1996250A (en) * 1933-08-11 1935-04-02 Int Harvester Co Metal wheel
US2147763A (en) * 1935-09-18 1939-02-21 Becker Emil Flush or countersunk riveting
JPS6153127U (de) * 1984-09-11 1986-04-10
US4630463A (en) * 1984-11-28 1986-12-23 The Boeing Company Rivet driving die and method
JPS63182309U (de) * 1987-05-15 1988-11-24
JPH01156922U (de) * 1988-04-19 1989-10-30
JPH0857959A (ja) * 1994-08-19 1996-03-05 Fujitsu Ten Ltd 超音波溶接装置
US20120315109A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Ford Global Technologies, Llc Metal Members and Assemblies that have Reinforced Punched Holes and Method of Forming the Holes
JP2014104740A (ja) * 2012-11-30 2014-06-09 Xacti Corp 溶着方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202461403U (zh) * 2012-02-17 2012-10-03 浙江万向***有限公司 一种新型压衬套工装总成
DE102012212214A1 (de) * 2012-07-12 2014-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Verbinden von Werkstücken und Verbindungsvorrichtung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB320971A (en) * 1928-08-01 1929-10-31 Bergue And Company Ltd De Improvements in the production of riveted joints and in apparatus therefor
US1996250A (en) * 1933-08-11 1935-04-02 Int Harvester Co Metal wheel
US2147763A (en) * 1935-09-18 1939-02-21 Becker Emil Flush or countersunk riveting
JPS6153127U (de) * 1984-09-11 1986-04-10
US4630463A (en) * 1984-11-28 1986-12-23 The Boeing Company Rivet driving die and method
JPS63182309U (de) * 1987-05-15 1988-11-24
JPH01156922U (de) * 1988-04-19 1989-10-30
JPH0857959A (ja) * 1994-08-19 1996-03-05 Fujitsu Ten Ltd 超音波溶接装置
US20120315109A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Ford Global Technologies, Llc Metal Members and Assemblies that have Reinforced Punched Holes and Method of Forming the Holes
JP2014104740A (ja) * 2012-11-30 2014-06-09 Xacti Corp 溶着方法

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