AT4432U1

AT4432U1 - Verfahren zur herstellung von senklöchern und werkzeug zur ausübung des verfahrens

Info

Publication number: AT4432U1
Application number: AT0804500U
Authority: AT
Inventors: Peter Stemer; Eugen Gantner
Original assignee: Hydro Aluminium Komponenten Gm
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2001-07-25

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Senkloches (1) in einem metallischen, dünnwandigen Werkstück (2), insbesondere in einem Werkstück aus Aluminium, wobei das Senkloch (1) einen an die Oberfläche (20) des Werkstückes (2) anschließenden, zumindest im wesentlichen umfangsgeschlossenen konischen Abschnitt (4) aufweist, wird in einem ersten Verfahrensschritt in das Werkstück (2) eine sternförmige Öffnung (19) gestanzt, wobei diese sternförmige Öffnung (19) zwei Begrenzungskreise (9, 10) aufweist, und zwar einen inneren, ein im wesentlichen rundes Loch umschließenden Begrenzungskreis (9) und einen damit konzentrisch liegenden, äußeren Begrenzungskreis (10), wobei auf diesem äußeren Begrenzungskreis (10) die Spitzen (12) von zusammen mit dem runden Loch die sternförmige Öffnung (19) bildenden, dreieckförmigen Ausnehmungen (23) liegen, und werden in einem zweiten Verfahrensschritt die vom äußeren Begrenzungskreis (10) und den dreieckförmigen Ausnehmungen (23) begrenzten, im wesentlichen ebenfalls dreieckförmigen Laschen (21) mittels eines einen zylindrischen Zapfen (15) mit nach oben anschließendem Kegelstumpf (16) aufweisenden Prägestempels (6) zu einer Kegelfläche verformt, die den im wesentlichen umfangsgeschlossenen, an die Oberfläche (20) des Werkstückes (2) anschließenden konischen Abschnitt (4) bildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Senkloches in einem metalli- schen, dünnwandigen Werkstück, insbesondere in einem Werkstück aus Aluminium, wob i das Senkloch einen an die Oberfläche des Werkstückes anschliessenden, zumindest im wesen til- chen umfangsgeschlossenen konischen Abschnitt aufweist, sowie auf Werkzeuge zur Durchführung dieses Verfahrens.

Senklöcher in Werkstücken sind hinreichend bekannt. Sie dienen dazu, den Kopf eines Befestigers, insbesondere einer Schraube, aufzunehmen, so dass dieser zumindest annähernd bündig mit der Oberfläche des Werkstückes liegt. Zur Herstellung solcher Senklöcher werden Bo rer mit abgestuftem Durchmesser eingesetzt oder sogenannte Formfräser, mit welchen in ein m Arbeitsgang das Loch gebohrt und angesenkt wird. Beim Fräsen und Bohren muss Schmie - und Kühlmittel verwendet werden, darüberhinaus fallen Späne an, die am Werkstück hängenbl i- ben, so dass nach dem Bohren oder Fräsen das Werkstück gereinigt werden muss.
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Solche angesenkte Bohrungen werden oft auch bei relativ dünnwandigen Werkstücken be lö- tigt, beispielsweise bei Sockel- oder Teppichleisten aus Aluminium.

Die Materialstärke sol her Sockel- oder Teppichleisten beträgt nur wenige Millimeter. Darüberhinaus sind solche aus Aluminium gefertigte Sockel- oder Teppichleisten oberflächenveredelt.

Vom eingangs erwähnten Stand der Technik ausgehend, zielt die Erfindung nun darauf ab das Verfahren zur Herstellung solcher Senklöcher bei metallischen, dünnwandigen Werkstück n, insbesondere solchen aus Aluminium, zu vereinfachen, und zwar insofern, dass der Zeitaufwand für die Herstellung verkürzt wird, die Werkstückbeschaffenheit deformationsfrei bleibt und c ass eine nachträgliche aufwendige Reinigung des Werkstückes entfällt.

Zur Lösung dieser Auf abe schlägt die Erfindung vor, dass in einem ersten Verfahrensschritt in das Werkstück eine ste nför- mige Öffnung gestanzt wird, wobei diese sternförmige Öffnung zwei Begrenzungskreise auf- weist, und zwar einen inneren, ein im wesentlichen rundes Loch umschliessenden Begrenz ngs- kreis und einen damit konzentrisch liegenden, äusseren Begrenzungskreis, wobei auf diese äusseren Begrenzungskreis die Spitzen von zusammen mit dem runden Loch die sternförm ge Öffnung bildenden, dreieckförmigen Ausnehmungen liegen, und in einem zweiten Verfahre sschritt die vom äusseren Begrenzungskreis und den dreieckförmigen Ausnehmungen begre z-

ten,

im wesentlichen ebenfalls dreieckförmigen Laschen mittels eines einen zylindrischen Zapoben anschliessendem Kegelstumpf aufweisenden Prägestempels zu einer Kegelfläche verformt werden, die den im wesentlichen umfangsgeschlossenen, an die Oberfläche des Werkstückes anschliessenden konischen Abschnitt bildet. Das eine Werkzeug zur Ausübung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Stanzstempel mit sternförmigem Querschnitt, wobei dieser sternförmige Querschnitt zwei Begrenzungskreise aufweist, und zwar einen inneren, einen im wesentlichen zylindrischen Mittelteil umschliessenden Begrenzungskreis und einen damit konzentrisch liegenden äusseren Begrenzungskreis, wobei auf diesem äusseren Begrenzungskreis die Spitzen von zusammen mit dem Mittelteil den sternförmigen Querschnitt bildenden, dreieckförmigen Teilen liegen.

Das andere Werkzeug ist gekennzeichnet durch einen Prägestempel mit einem zylindrischen Zapfen und einem nach oben anschliessenden Kegelstumpf.

Aus der DE 3026 726 A 1 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen einer Senkung am Rande eines runden Durchbruchs in einem Metallblech bekannt. Durch dieses Verfahren soll insbesondere die Möglichkeit geschaffen werden, eine solche Senkung ohne einen Zerspannungsvorgang auch bei Blechen oberhalb von 2 mm Stärke und Löchern ab 5 mm Durchmesser einzubringen. Da die Verwendung eines Schlagstempels im Zusammenhang mit einem runden
Loch zu einem Aufreissen der Blechränder führt, wird hier vorgeschlagen, das Loch, bei dem die Snekung angebracht werden soll, sternförmig auszubilden. Dadurch wird genügend Raum für die auftretende Materialverdrängung geschaffen.

Ein Senkloch mit einem an die Oberfläche des Werkstückes anschliessenden, im wesentlichen umfangsgeschlossenen konischen Abschnitt wird bei dem in der DE 3026 726 Al gelehrten Verfahren nicht hergestellt.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, wird sie anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne sie dadurch auf das gezeigte Ausführungsbeispiel einzuschränken. Es zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Senkloch in einer Teppichleiste aus Aluminium ;
Fig. 2 die Ansicht des Stanzstempels und
Fig. 3 einen Querschnitt durch denselben nach der Linie 111-111 in Fig. 2, und zwar in einer ge- genüber Fig. 2 vergrösserten Darstellung ;
Fig. 4 das Prägewerkzeug in Ansicht und
Fig. 5 die Draufsicht auf eine Teppichleiste mit einem vorgestanzten, sternförmigen Loch und einem anschliessend gefertigten Senkloch ;
Fig. 6 die Matrize zu den beiden Stempeln nach den Figuren 2 und 4 im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Senkloch 1 in einem relativ dünnwandigen Werkstück 2 mit einer
Stärke S von ca. 3 bis 4 mm, das beispielsweise eine Teppich- oder Sockelleiste aus Aluminium sein kann. Dieses Senkloch 1 besitzt hier einen kurzen zylindrischen Abschnitt 3 und einen ko-

nischen Abschnitt 4, der dazu dient, den Kopf eines hier nicht dargestellten Befestigers, bei spielsweise einer Schraube, aufzunehmen.

Zur Herstellung eines solchen Senkloches werden nun erfindungsgemäss zwei Werkzeuge verwendet, nämlich ein Stanzstempel 5 nach Fig. 2 und ein Prägestempel 6 nach Fig. 4.

Der Stanzstempel 5 besitzt einen Einspannschaft 7 und das daran anschliessende, eigentliche Stanzwerkzeug 8. Dieses Stanzwerkzeug 8 besitzt, wie Fig. 3 in einem gegenüber Fig. 2 e heb- lich vergrössertem Massstab zeigt, einen sternförmigen Querschnitt. Dieser sternförmige Querschnitt besitzt zwei Begrenzungskreise 9 und 10. Der Hinweis auf diese Begrenzungskreis und ihre Darstellung dient dazu, diesen sternförmigen Querschnitt näher zu beschreiben, und s e sind als gedachte geometrische Linien anzusehen. Der innere Begrenzungskreis 9 umschliesst einen im wesentlichen zylindrischen Mittelteil11, der äussere Begrenzungskreis 10 liegt zu inneren Begrenzungskreis 9 konzentrisch, und sein Durchmesser ist etwa doppelt so gross ie der des inneren Begrenzungskreises 9.

Auf diesem äusseren Begrenzungskreis 10 liegen d e Spitzen 12 von dreieckförmigen Teilen 13, die zusammen mit dem Mittelteil 11 den sternfö mi- gen Querschnitt bilden, wobei diese Teile einstückig ausgebildet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt dieser sternförmige Querschnitt des Stanzwerkzeuges 8 fünf Sternza ken, die um gleiche Winkel gegeneinander versetzt sind. Die Öffnungswinkel a an den äusseren Spitzen 12 dieser dreieckförmigen Teile 13 sind spitzwinkelig. Die Schnittpunkte der dreieckför Til- gen Teile 13 auf dem inneren Begrenzungskreis 9 werden als Fusspunkte 14 bezeichnet. D ese auf dem inneren Begrenzungskreis 9 liegenden Fusspunkte 14 der dreieckförmigen Teile 1 des sternförmigen Querschnittes, die in Umfangsrichtung des inneren Begrenzungskreises 9 aufeinanderfolgen, fallen im wesentlichen zusammen.

Die äusseren Spitzen 12 und die Bereiche der Fusspunkte 14 weisen kleine Abrundungen auf.

Der Prägestempel 6 besitzt einen zylindrischen Schaft 15, an welchen nach oben ein Keg 1- stumpf 16 anschliesst, wobei der Durchmesser des Basiskreises des Kegelstumpfes 16 etwa dem äusseren Durchmesser D des zu fertigenden Senkloches 1 entspricht. Die Höhe H des Kegelstumpfes 16 ist gleich, vorzugsweise jedoch etwas kleiner als die Stärke S des Werkstückes 2 in jenem Bereich, in dem das Senkloch herzustellen ist. An die Basisfläche des Kegelstu p- fes 16 schliesst eine radial auskragende Schulter 17 an. Die Fläche dieser Schulter 17 kanr gegenüber einer Horizontalen eine flache Neigung nach oben hin besitzen.

Stanzstempel 5 und Prägestempel 6 arbeiten jeweils mit einer Matrize 18 zusammen, in w 1- cher Öffnungen ausgespart sind, die im wesentlichen den Querschnitten der Stempel ents re- chen. Eine solche Matrize ist in Fig. 6 im vertikalen Längsschnitt dargestellt und den jeweil gen Stempeln 5 und 6 zugeordnet.

Ein Werkstück 2, das mit Senklöchern 1 versehen werden soll, wird auf die Matrize 18 aufgelegt, und anschliessend wird vorerst der Stanzstempel 5 aktiviert, der aus diesem Werkstück 2 eine sternförmige Öffnung ausstanzt, deren Konturen dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt des Stanzstempels 5 entsprechen. Anschliessend wird das Werkstück 2 gegenüber dem Prägestempel 6 positioniert, und zwar in der Weise, dass die zentrale Längsmittelachse der sternförmigen Öffnung 19 in einer Flucht mit der zentralen mittleren Längsachse des Prägestempels 6 liegt. Nun wird der Prägestempel 6 abgesenkt, bis seine Schulter 17 an der Oberfläche 20 des Werkstückes 2 anstösst.

Dabei formt der zylindrische Schaft 15 die zentrale Öffnung des Senkloches, und gleichzeitig werden durch den Kegelstumpf 16 in Verbindung mit der Schulter 17 die dreieckförmigen Laschen 21, die vom äusseren Begrenzungskreis 10 und den jeweils benachbarten Flanken 22 der dreieckförmigen Ausnehmungen der sternförmigen Öffnung 19 begrenzt sind, zum konischen Abschnitt 4 verformt.

Diese Arbeitsschritte sind mit nur geringem Einsatz von Schmier- und Kühlmitteln möglich, die Stanzabfälle sind trocken, eine nachträgliche Reinigung des Werkstückes 2 entfällt. Der Kegelstumpf 16 des Prägestempels 6 verformt die dreieckförmigen Laschen 21 in der Weise, dass das diese Laschen 21 bildende Material seitlich wegfliesst, wobei die dreieckförmigen Ausnehmungen in der sternförmigen Öffnung sich mit diesem abgedrängten Material füllen. Beim fertig geformten Senkloch sind, von oben gesehen, in diesem konischen Abschnitt 4 enge, schmale Schlitze erkennbar, zu welchen die dreieckförmigen Ausnehmungen 23 umgeformt wurden.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist gegenüber dem bisherigen Verfahren erheblich zeitsparender. Darüberhinaus ist nur eine geringe Menge von Kühl- und Schmiermitteln erforderlich.

Claims

Ansprüche : 1. Verfahren zur Herstellung eines Senkloches (1) in einem metallischen, dünnwandigen Werkstück (2), insbesondere in einem Werkstück aus Aluminium, wobei das Senkloch 1) einen an die Oberfläche (20) des Werkstückes (2) anschliessenden, zumindest im wes tlichen umfangsgeschlossenen konischen Abschnitt (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass In einem ersten Verfahrensschritt in das Werkstück (2) eine sternförmige Öffnung 19) gestanzt wird, wobei diese sternförmige Öffnung (19) zwei Begrenzungskreise (9,10) ufweist, und zwar einen inneren, ein im wesentlichen rundes Loch umschliessenden Beg n- zungskreis (9) und einen damit konzentrisch liegenden, äusseren Begrenzungskreis (1), wobei auf diesem äusseren Begrenzungskreis (10) die Spitzen (12) von zusammen mit dem runden Loch die sternförmige Öffnung (19) bildenden,

dreieckförmigen Ausnehmunger (23) liegen, und in einem zweiten Verfahrensschritt die vom äusseren Begrenzungskreis (1 und den dreieckförmigen Ausnehmungen (23) begrenzten, im wesentlichen ebenfalls dreie kförmigen Laschen (21) mittels eines einen zylindrischen Zapfen (15) mit nach oben anschliessendem Kegelstumpf (16) aufweisenden Prägestempels (6) zu einer Kegelfläch verformt werden, die den im wesentlichen umfangsgeschlossenen, an die Oberfläche 20) des Werkstückes (2) anschliessenden konischen Abschnitt (4) bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Abschnitt (4) enge, schmale Schlitze aufweist, zu denen die dreieckförmigen Ausnehmungen (23) umgeformt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine sterr för- mige Öffnung (19) mit fünf Sternzacken gestanzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungswinkel an den äu- sseren Spitzen (12) der sternförmigen Öffnung (19) spitzwinkelig sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Durchmesser des äusseren Begrenzungskreises (10) und des inneren Begrenzungkreises (9) etwa 2 : 1 beträgt. <Desc/Clms Page number 6>
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Präge- stempel (6) zur Verformung der dreieckförmigen Laschen (21) zur Kegelfläche einen zylin- drischen Zapfen (15) und einen nach oben anschliessenden Kegelstumpf (16) aufweist, wo- bei an die Basisfläche des Kegelstumpfes (16) eine radial auskragende Schulter (17) an- schliesst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Präge- stempel zur Verformung der dreieckförmigen Laschen (21) zur Kegelfläche einen zylindri- schen Zapfen (15) und einen nach oben anschliessenden Kegelstumpf (16) aufweist, wobei der Durchmesser des zylindrischen Zapfens (15) etwa dem Durchmesser des inneren Be- grenzungskreises (9) entspricht.
8. Werkzeug zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich- net durch einen Stanzstempel (5) mit sternförmigem Querschnitt, wobei dieser sternförmige Querschnitt zwei Begrenzungskreise (9,10) aufweist, und zwar einen inneren, einen im wesentlichen zylindrischen Mittelteil (11) umschliessenden Begrenzungskreis (9) und einen damit konzentrisch liegenden äusseren Begrenzungskreis (10), wobei auf diesem äusseren Begrenzungskreis (10) die Spitzen (12) von zusammen mit dem Mittelteil (11) den stern- förmigen Querschnitt bildenden, dreieckförmigen Teilen (13) liegen.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der sternförmige Querschnitt fünf Sternzacken aufweist, welche um gleiche Winkel gegeneinander versetzt sind.
10. Werkzeug nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung- winkel an den äusseren Spitzen (12) der dreieckförmigen Teile (13) des sternförmigen Querschnitts spitzwinkelig sind.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem inneren Begrenzungskreis (9) liegenden Fusspunkte (14) der dreieckförmigen Teile (13) des sternförmigen Querschnitts, die in Umfangsrichtung des inneren Begrenzungskreises (9) aufeinanderfolgen, im wesentlichen zusammenfallen.
12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhält- nis der Durchmesser des äusseren Begrenzungskreises (10) und des inneren Begren- zungskreises (9) etwa 2 : 1 beträgt.
13. Werkzeug zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich- net durch einen Prägestempel (6) mit einem zylindrischen Zapfen (15) und einem nach oben anschliessenden Kegelstumpf (16). <Desc/Clms Page number 7>
14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Ba is- teiles des Kegelstumpfes (16) etwa dem äusseren Durchmesser (D) des zu fertigenden Senkloches (1) entspricht.
15. Werkzeug nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) des Kegelstumpfes (16) gleich, vorzugsweise kleiner ist als die Stärke (S) des Wertstückes (2) in jenem Bereich, in dem das Senkloch (1) gefertigt ist.
16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an die asisfläche des Kegelstumpfes (16) eine radial auskragende Schulter (17) anschliesst. 1
17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zylindrischen Zapfens (15) etwa dem Durchmesser des inneren Begrenzungkreises (9) entspricht.