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Die Erfindung betrifft einen Stanzstempel sowie ein Verfahren zum Stanzen eines Kraftfahrzeugbauteils gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus der
DE 32 18 132 A1 ist ein Verfahren zum Stanzen von wenigstens zwei zueinander koaxialen Blechteilen, bei dem aus einem bandförmigen Blech ein inneres und ein äußeres Blechteil ausgestanzt werden, wobei wenigstens eines der beiden Blechteile in einem ersten Stanzvorgang nur teilweise und in einem zweiten Stanzvorgang vollständig vom Blech getrennt wird. Somit bleibt das Blechteil beim Vorschub des Blechs mit diesem über ein Verbindungsstück verbunden. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat zwei Stanzeinheiten zum Stanzen der koaxialen Blechteile. Stanzstempel der Stanzeinheiten zum Stanzen der Blechteile weisen eine Schneide und eine Aussparung auf. Im Bereich der Aussparung erfolgt kein Schnitt, sodass das Blechteil an dieser Stelle mit dem Blech verbunden bleibt. In Vorschubrichtung des Blechs hinter den Stanzeinheiten ist jeweils ein weiterer Stanzstempel vorgesehen, dessen Schneidrand, bezogen auf die zugehörige Stanzeinheit, zumindest im Bereich der Aussparung liegt. Erst der nachfolgende Stanzstempel trennt das Blechteil vollständig vom Blech.
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Überdies ist aus der
DE 10 2015 209 527 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilverbindung bekannt. Zum Herstellen der Bauteilverbindung wird zunächst in ein erstes Bauteil ein Loch eingestanzt, was während eines Tiefziehvorgangs erfolgen kann. Das Stanzen erfolgt derart, dass ein Stanzbutzen an dem ersten Bauteil verbleibt. Nach dem Stanzen des Lochs wird ein erster Abschnitt eines Verbindungselements in das Loch eingedrückt. Nach dem Eindrücken des ersten Abschnitts des Verbindungselements liegt der Stanzbutzen von außen her und somit in Stanzrichtung von unten an dem ersten Abschnitt des Verbindungselements an. Ein zweiter Abschnitt des Verbindungselements steht zumindest ein Stück weit aus dem Loch heraus.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stanzstempel sowie ein Verfahren zum Stanzen eines Kraftfahrzeugbauteils zu schaffen, mittels welchen in apparativ und verfahrenstechnisch einfacher Weise eine Bildung eines Stanzlochs in einem Blech erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie einen Stanzstempel zum Stanzen eines Kraftfahrzeugbauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
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Die Erfindung betrifft zum einen einen Stanzstempel zum Stanzen eines Kraftfahrzeugbauteils mit einem zylinderförmigen Stempelelement. Das Stempelelement umfasst eine Stanzfläche zum Ausstanzen eines Stanzbutzens aus dem Kraftfahrzeugbauteil mit einer außenumfangsseitig des Stempelelements verlaufenden Schneidkante. Die Schneidkante ist durch eine Ausnehmung unterbrochen, mittels welcher ein Steg des Stanzbutzens beim Ausstanzen erzeugbar ist. Über den Steg ist der Stanzbutzen nach dem Ausstanzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil verbunden. Das bedeutet, dass das Stempelelement die umlaufende Schneidkante mit der Ausnehmung aufweist, wobei über die Schneidkante der Stanzbutzen aus dem Kraftfahrzeugbauteil ausstanzbar ist. Über die Ausnehmung, welche insbesondere eine Unterbrechung der umlaufenden Schneidkante ist, wird der Steg vorgehalten, um sicherzugehen, dass auch nach dem Ausstanzen der Stanzbutzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil verbunden ist. Hierdurch kann der Stanzbutzen nach dem Stanzen kontrolliert mit dem Kraftfahrzeugbauteil aus einem den Stanzstempel aufweisenden Stanzwerkzeug entfernt werden. Um den Steg besonders präzise erzeugen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stanzfläche schräg zu einer senkrecht zur Mittelachse des Stempelelements verlaufenden Ebene verläuft. Mit anderen Worten schneidet die Ebene die Mittelachse des zylinderförmigen Stempelelements senkrecht und die Stanzfläche ist in einem spitzen Winkel zur Ebene angeordnet. Somit verläuft die Stanzfläche sowohl schräg zur Ebene als auch schräg zur Mittelachse. Hierdurch wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass die Schneidkante bereichsweise zeitlich versetzt in Stanzrichtung mit dem Kraftfahrzeugbauteil kontaktiert wird. Insbesondere ist die Stanzfläche schräg zu einer Oberfläche des Kraftfahrzeugbauteils beim Stanzen des Kraftfahrzeugbauteils ausgerichtet. Folglich springt wenigstens ein Bereich der Schneidkante einem anderen Bereich der Schneidkante in Stanzrichtung vor, sodass unterschiedliche Bereiche der Schneidkante zeitversetzt das Kraftfahrzeugbauteil schneiden, um den Stanzbutzen auszustanzen. Hierbei kann über eine jeweilige Kontur der Schneidkante und/oder eine Schräge der Stanzfläche relativ zur senkrecht zur Mittelachse des Stempelelements stehenden Ebene der Stanzvorgang vorteilhafterweise genau vorgegeben werden. Insbesondere kann durch das Vorgeben des Stanzvorgangs sichergestellt werden, dass der Steg besonders präzise und genau erzeugt wird. Das präzise und genaue Erzeugen des Stegs dient einem Vermeiden eines Abreißens des Stegs beim Stanzen des Kraftfahrzeugbauteils. Hierdurch kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass der Stanzbutzen nach dem Ausstanzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Stanzen eines Kraftfahrzeugbauteils, bei welchem mittels eines zylinderförmigen Stempelelements eines Stanzstempels über eine außenumfangsseitig des Stempelelements verlaufende Schneidkante ein Stanzbutzen aus dem Kraftfahrzeugbauteil ausgestanzt wird. Beim Ausstanzen wird ein Steg des Stanzbutzens mittels einer die Schneidkante unterbrechenden Ausnehmung erzeugt. Über den Steg ist der Stanzbutzen nach dem Stanzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil verbunden. Der Steg und die hierdurch bereitgestellte Verbindung zwischen dem Stanzbutzen und dem Kraftfahrzeugbauteil ermöglichen eine kontrollierte Entnahme des Stanzbutzens zusammen mit dem Kraftfahrzeugbauteil aus einem den Stanzstempel aufweisenden Stanzwerkzeug. Um den Stanzbutzen nach dem Ausstanzen besonders vorteilhaft von dem Kraftfahrzeugbauteil zu trennen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Stanzbutzen manuell mittels eines Handwerkzeugs von dem Kraftfahrzeugbauteil getrennt wird. Das manuelle Entfernen des Stanzbutzens mittels des Handwerkzeugs ermöglicht ein besonders präzises Entfernen des Stanzbutzens außerhalb des Stanzwerkzeugs, sodass ein Verschmutzen des Stanzwerkzeugs durch den Stanzbutzen vermieden werden kann.
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Um in apparativ und verfahrenstechnisch einfacher Weise eine Bildung eines Stanzlochs in einem Blech zu erreichen, ist es vorgesehen, dass das Blech in einer Presse an einer Stelle des zu bildenden Stanzlochs gestanzt wird. Hierbei ist der Stanzbutzen, bei welchem es sich um einen gestanzten Blechausschnitt handelt, mit einem zirka 1 bis 3 Millimeter breiten Steg mit dem Blech einstückig verbunden. Nach der Stanzung wird außerhalb der Presse mittels des Handwerkzeugs der Blechausschnitt vollständig vom Blech abgetrennt. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass eine Breite des Stegs an eine Blechdicke des Blechs angepasst ist. Besonders bevorzugt kann der Stanzstempel mit Abstimmblechen, welche auch als Shims bezeichnet werden können, gegen die Presse hinterlegt sein, wodurch eine Stanztiefe eingestellt werden kann. Als Handwerkzeug wird insbesondere ein Schraubendreher verwendet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Schnittansicht einer Stanzvorrichtung mit einem Stanzstempel zum Stanzen eines Kraftfahrzeugbauteils sowie mit einer korrespondierenden Stanzmatrize, wobei die Stanzvorrichtung in einer Presse zum Umformen des Kraftfahrzeugbauteils angeordnet ist,
- 2 eine schematische Perspektivansicht des Stanzstempels, welcher ein zylinderförmiges Stempelelement aufweist, welches wiederum eine Stanzfläche zum Ausstanzen eines Stanzbutzens aus dem Kraftfahrzeugbauteil aufweist, wobei die Stanzfläche außenumfangsseitig eine Schnittkante mit einer Unterbrechung aufweist, mittels welcher ein Steg des Stanzbutzens beim Ausstanzen erzeugbar ist, und
- 3 eine schematische Perspektivansicht der Stanzmatrize, welche eine Öffnung mit einem Innendurchmesser aufweist, der an einen Außendurchmesser der Schneidkante des Stanzstempels angepasst ist, sodass das Stempelelement in der Öffnung der Stanzmatrize aufnehmbar ist.
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In den Fig. sind funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ausschnittsweise eine Presse 10 geschnitten dargestellt. Mittels der Presse 10 ist ein Kraftfahrzeugbauteil 12 für ein Kraftfahrzeug umformbar. Insbesondere kann das Kraftfahrzeugbauteil 12 mittels der Presse 10 tiefgezogen werden. Bei dem Kraftfahrzeugbauteil 12 kann es sich insbesondere um ein mittels der Presse 10 umzuformendes Blech handeln.
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Um gleichzeitig beim Umformen des Kraftfahrzeugbauteils 12 ein Referenzaufnahmeloch für eine spätere Bauteilaufnahme in einem zu der Presse 10 unterschiedlichen weiteren Werkzeug, insbesondere einer Lasereinrichtung, zu ermöglichen, ist in der Presse 10 eine Stempelvorrichtung 14 angeordnet. Mittels der Stempelvorrichtung 14 ist das Referenzaufnahmeloch im Kraftfahrzeugbauteil 12 ausstanzbar.
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Wie in 1 erkannt werden kann, umfasst die Stanzvorrichtung 14 einen Stanzstempel 16 sowie eine Stanzmatrize 18. Sowohl der Stanzstempel 16 als auch die Stanzmatrize 18 sind in jeweiligen Vertiefungen der Presse 10 angeordnet. Die Stanzmatrize 18 ist mittels eines Befestigungselements, vorliegend mittels einer Schraube 20, an der Presse 10 befestigt. Der Stanzstempel 16 ist vorliegend über ein Gewinde 22 in die Presse 10 eingeschraubt. Um eine jeweilige Stanztiefe des Stanzstempels 16 einzustellen, ist der Stanzstempel 16 mit wenigstens einem Abstimmblech 24 hinterlegbar. Zum Einstellen der Stanztiefe wird die Position des Stanzstempels 16 relativ zur Presse 10 mittels des wenigstens einen Abstimmblechs 24 eingestellt. Eine Mehrzahl von Abstimmblechen 24 kann zu einem Abstimmpaket zur Stanztiefeneinstellung verbunden werden. Das Abstimmpaket umfasst insbesondere mehrere einzelne Abstimmbleche 24 in unterschiedlichen Dicken.
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Mittels der Stanzvorrichtung 14 ist das Kraftfahrzeugbauteil 12 während eines Umformens, insbesondere eines Tiefziehens in der Presse 10, stanzbar, wobei das Kraftfahrzeugbauteil 12 mittels des Stanzstempels 16 gestanzt werden kann.
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In 2 ist der Stanzstempel 16 detaillierter dargestellt. Der Stanzstempel 16 weist ein zylinderförmiges Stempelelement 26 auf. Das Stempelelement 26 umfasst eine Stanzfläche 28 zum Ausstanzen eines Stanzbutzens aus dem Kraftfahrzeugbauteil 12. Außenumfangsseitig des Stempelelements 26 sowie der Stanzfläche 28 verläuft eine Schneidkante 30, mittels welcher der Stanzbutzen aus dem Kraftfahrzeugbauteil 12 auszuschneiden ist. Die Schneidkante 30 ist durch eine Ausnehmung 32 unterbrochen, mittels welcher ein Steg des Stanzbutzens beim Ausstanzen erzeugbar ist. Über den Steg ist der Stanzbutzen nach dem Ausstanzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil 12 verbunden. Hierdurch kann der Stanzbutzen besonders einfach nach dem Ausstanzen und nach dem Umformen zusammen mit dem Kraftfahrzeugbauteil 12 aus der Presse 10 entnommen werden. Um zu gewährleisten, dass der Stanzbutzen beim Ausstanzen über den Steg mit dem Kraftfahrzeugbauteil 12 verbunden bleibt und insbesondere der Steg nicht beim Ausstanzen durchgerissen wird, ist die Stanzfläche 28 schräg zu einer senkrecht zur Mittelachse 34 des Stempelelements 26 verlaufenden Ebene ausgerichtet. Die die Mittelachse 34 senkrecht schneidende Ebene 36 ist in 1 erkennbar. Ein die Ausnehmung 32 aufweisender Bereich 38 der Stanzfläche 28 beziehungsweise der Schneidkante 30 ist in Stanzrichtung 40 weiter zurückspringend angeordnet als der übrige Bereich der Stanzfläche 28 beziehungsweise der Schneidkante 30. Die Stanzrichtung 40 verläuft parallel zur Mittelachse 34 des Stempelelements 26. Ein der Ausnehmung 32 gegenüberliegender Randbereich der Stanzfläche 28 beziehungsweise ein der Ausnehmung 32 gegenüberliegender Bereich der Schneidkante 30 steht weiter über das Stempelelement 26 ab als der die Ausnehmung 32 aufweisende Bereich 38. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei einem Ausstanzen des Stanzbutzens der die Ausnehmung 32 aufweisende Bereich 38 als letztes ausgestanzt wird, sodass in dem die Ausnehmung 32 aufweisenden Bereich 38 besonders geringe Materialspannungen auftreten und der Steg folglich besonders sicher erzeugbar ist. Folglich wird beim Stanzen des Kraftfahrzeugbauteils 12 der die Ausnehmung 32 aufweisende Bereich 38 der Stanzfläche 28 beziehungsweise der Schneidkante 30 in Stanzrichtung 40 nach dem übrigen Bereich der Stanzfläche 28 mit dem Kraftfahrzeugbauteil 12 kontaktiert.
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Um eine Breite des Stegs in Abhängigkeit von einer Dicke des zu stanzenden Kraftfahrzeugbauteils 12 einstellen zu können, wird eine Breite der Ausnehmung 32 der Schneidkante 30 in Abhängigkeit von der Dicke des zu stanzenden Kraftfahrzeugbauteils 12 eingestellt.
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Zum Stanzen des Kraftfahrzeugbauteils 12 wird somit mittels des zylinderförmigen Stempelelements 26 des Stanzstempels 16 über die umfangsseitig des Stempelelements 26 verlaufende Schneidkante 30 der Stanzbutzen aus dem Kraftfahrzeugbauteil 12 ausgestanzt. Mittels der die Schneidkante 30 unterbrechenden Ausnehmung 32 wird beim Ausstanzen der Steg des Stanzbutzens erzeugt, über welchen der Stanzbutzen nach dem Stanzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil 12 verbunden ist. Nach dem Entnehmen des Kraftfahrzeugbauteils 12 aus der Presse 10 wird der Stanzbutzen manuell mittels eines Handwerkzeugs von dem Kraftfahrzeugbauteil 12 getrennt.
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In 3 ist in einer schematischen Perspektivansicht die Stanzmatrize 18 dargestellt. Die Stanzmatrize 18 weist eine Öffnung 42 auf, deren Innendurchmesser 44 an einen Außendurchmesser des Stempelelements 26 angepasst ist. In diese Öffnung 42 ist das Stempelelement 26 zumindest bereichsweise in Stanzrichtung 40 einschiebbar, um den Stanzbutzen aus dem Kraftfahrzeugbauteil 12 auszustanzen.
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Dem beschriebenen Stanzstempel 16 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Herstellung eines Referenzaufnahmelochs in der Presse 10 für eine spätere Bauteilaufnahme für Folgeprozesse, insbesondere ein Laserschneiden, im Kraftfahrzeugbauteil 12 geschaffen werden soll. Insbesondere soll das Referenzaufnahmeloch während eines Tiefziehens des Kraftfahrzeugbauteils 12 erfolgen. Hierbei wird das Referenzaufnahmeloch auf den letzten 1 bis 3 Millimetern je nach Blechdicke eine Pressbewegung der Presse 10 in Stanzrichtung 40 zum Tiefziehen des Kraftfahrzeugbauteils 12 ausgestanzt. Zum Ausstanzen des Stanzbutzens beim Herstellen des Referenzaufnahmelochs wird die Stanzvorrichtung 14 in die Presse 10 eingebaut, wobei die Stanzvorrichtung 14 über einen Absteckbolzen relativ zur Presse 10 ausgerichtet werden kann. Bei geöffnetem Pressenwerkzeug in der Presse 10 werden der Stempel 16 sowie die Stanzmatrize 18 in der Presse 10 verschraubt. Anschließend erfolgt ein Ausstanzen des Stanzbutzens aus dem Kraftfahrzeugbauteil 12. Der Stanzbutzen des teilausgeschnittenen Referenzaufnahmelochs wird außerhalb der Presse 10 mit einem Schraubendreher als Handwerkzeug entfernt.
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Der beschriebene Stanzstempel 16 beziehungsweise die beschriebene Stanzvorrichtung 14 hat den Vorteil, dass im Werkzeug, insbesondere der Presse 10, der Stanzbutzen mit dem Kraftfahrzeugbauteil 12 verbunden ist, sodass ein Risiko von Werkzeugschäden durch den Stanzbutzen besonders gering gehalten werden kann und aufwendige Schnittabfallfreigänge vermieden werden können. Darüber hinaus bietet die Stanzvorrichtung 14 einen besonders einfachen Aufbau. Einzelteile der Stanzvorrichtung 14 können in jedes Werkzeug an passender Stelle eingeschraubt werden, um das Kraftfahrzeugbauteil 12 zu stanzen. Insbesondere weisen die Befestigungen des Stanzstempels 16 und der Stanzmatrize 18 eine gleiche Aufnahmegeometrie auf, sodass eine jeweilige Position der Stanzmatrize und des Stanzstempels 16 ausgetauscht werden kann. Einzelteile der Stanzvorrichtung 14 können auch bei einem Einbau der Stanzvorrichtung 14 in der Presse 10 ausgewechselt werden. Eine Stanztiefe der Stanzvorrichtung 14 ist entlang der Stanzrichtung 40 auf eine Genauigkeit von insbesondere +/- 0,1 Millimeter einstellbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3218132 A1 [0002]
- DE 102015209527 A1 [0003]