DE10218814A1

DE10218814A1 - Verfahren zur Herstellung eines Blechdurchzugs, Blechteil, Ölwanne sowie Stempel und Matrize zur Herstellung eines Durchzugs

Info

Publication number: DE10218814A1
Application number: DE2002118814
Authority: DE
Inventors: Ines Rattei
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechdurchzugs, bei dem ein auf einer Matrize abgestütztes Blechteil mittels eines Stempels bei gleichzeitiger Ausbildung eines Stanzbutzens durchlocht und der Randbereich des durch Heraustrennen des Stanzbutzens gebildeten Loches anschließend zu dem erwünschten Durchzug gezogen wird, wobei das Verfahren in einer Stufe in einer Arbeitsstation mittels eines Stempels durchgeführt wird, der einen mittleren zum Durchlochen des Blechteils vorgesehenen Stift und einen um diesen herum angeordneten Stempelzylinder aufweist, wobei ein zylindrischer Raum zwischen dem Stempelzylinder und dem Stift gebildet ist und die Stirnseite des Stiftes über das Stirnende des Stempelzylinders hinausragt. Es wird eine Matrize verwendet, die einen mittleren, in einer Bohrung eines Matrizenkörpers angeordneten Hohlzylinder aufweist, dessen Bohrung in dem Blechteil zugewandten Bereich einen Innendurchmesser hat, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Stiftes und dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Stempelzylinders, wobei der Hohlzylinder von der Wand der Bohrung des Matrizenkörpers einen radialen Abstand aufweist, der zumindest im Wesentlichen der radialen Dicke des Stempelzylinders plus der maximalen radialen Dicke des Durchzugs entspricht und die Stirnseite des Hohlzylinders von der Stirnseite des Matrizenkörpers zurückversetzt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechdurchzugs, bei dem ein auf einer Matrize abgestütztes Blechteil mittels eines Stempels bei gleichzeitiger Ausbildung eines Stanzbutzens durchlocht und der Randbereich des durch Heraustrennen des Stanzbutzen gebildeten Loches anschließend zu dem erwünschten Durchzug gezogen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Blechteil mit einem Blechdurchzug, einer Ölwanne und einem Stempel sowie eine Matrize zur Herstellung eines Durchzuges.

Blechteile mit Blechdurchzügen der eingangs genannten Art sind in der Praxis bekannt. Beispielsweise kann man im Fachhandel in Holz einschlagbare Schraubenanker kaufen, die aus einem in Draufsicht kreisförmigen Blechteil bestehen, dessen äußerer Rand an drei oder vier Stellen radial eingeschnitten ist und auf einer Seite von jedem Einschnitt das Blechmaterial zur Ausbildung einer Zacke auf der Seite des mittig angeordneten Blechdurchzuges abgebogen ist. Der Blechdurchzug selbst ist mit einem Innengewinde versehen.

Bei Anbringung des Schraubenankers wird ein Loch in das Holzteil gebohrt, der Durchzug wird in das Loch eingeführt und die Zacken des Schraubenankers werden mit einem Hammer in das Holz eingetrieben und bilden eine Verdrehsicherung. Ein Schraubbolzen kann nunmehr von der anderen Seite der Holzteile kommend durch das Loch im Holzteil hindurch geführt und in den Schraubenanker eingeschraubt werden.

Bei diesem bekannten Blechteil mit Blechdurchzug wird der Blechdurchzug entweder durch mehrere aufeinander folgende Stanzschritte hergestellt, wobei die Notwendigkeit mehrerer Schritte zur Herstellung des Blechdurchzuges die Herstellungskosten erhöhen oder der Blechdurchzug wird in einem Arbeitsschritt mittels eines Durchziehstempels mit Schneidansatz hergestellt. In beiden Fällen sind die erreichbaren axialen Längen der Durchzüge relativ beschränkt, wie aus der DIN-NORM 7952, Teil 3 bzw. Teil 4 ersichtlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie einen Stempel und eine Matrize zur Herstellung eines Blechdurchzugs vorzusehen, bei dem bzw. der es gelingt, in einer Stufe in einer Arbeitsstation den Blechdurchzug herzustellen, wobei die axiale Länge des Blechdurchzugs im Vergleich zur Dicke des Blechteils und/oder die radiale Wanddicke des Blechdurchzuges im Vergleich zur Dicke des Blechteils verhältnismäßig groß ausgebildet sein sollen. Das Verfahren sowie die Werkzeuge, die zur Herstellung des Blechzuges erforderlich sind, sollen darüber hinaus preisgünstig herstellbar sein und zuverlässig funktionieren. Ferner sollen die Kosten für die Herstellung eines Blechteils mit Blechdurchzug hierdurch gesenkt werden.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird verfahrensmäßig ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, das sich dadurch auszeichnet, dass das Verfahren in einer Stufe in einer Arbeitsstation mittels eines Stempels durchgeführt wird, der einen mittleren, zum Durchlochen des Blechteils vorgesehenen Stift und einen um diesen herum angeordneten Stempelzylinder aufweist, wobei ein zylindrischer Raum zwischen dem Stempelzylinder und dem Stift gebildet ist und die Stirnseite des Stiftes über das Stirnende des Stempelzylinders hinausragt.

Dadurch, dass es gelingt, in einer Stufe, d. h. mit einem Hub einer Presse oder entsprechendem Werkzeug den Blechdurchzug vollständig herzustellen, wird das Herstellungsverfahren kostengünstig gestaltet und vereinfacht. Der zur Herstellung des Blechdurchzuges verwendete Stempel wird einerseits zum Durchlochen des Blechteils und andererseits zur Verformung des Blechteils zur Ausbildung des Durchzuges in einem Arbeitshub ausgenutzt und führt dabei mehrere Operationen sukzessive aus.

Die Ausbildung des Stempels mit einem mittleren zum Durchlochen des Blechteils vorgesehenen Stiftes und einen um diesen herum angeordneten Stempelzylinder, wobei der zylindrische Raum zwischen dem Stempelzylinder und dem Stift gebildet ist und die Stirnseite des Stiftes über das Stirnende des Stempelzylinders hinausragt, stellt außerdem eine sehr preisgünstige Konstruktion des Stempels dar, wobei der mittlere Stift nicht nur für das Durchlochen des Blechteils sorgt, sondern vor der Ausbildung des eigentlichen Loches das Blechteil als Vorstufe der Ausbildung des Durchzuges eindellt.

Vorzugsweise kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Matrize zur Anwendung, die einen mittleren, in einer Bohrung eines Matrizenkörpers angeordneten Hohlzylinder aufweist, dessen Bohrung im dem Blechteil zugewandten Bereich einen Innendurchmesser hat, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Stiftes und deren Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Stempelzylinders, wobei der Hohlzylinder von der Wand der Bohrung des Matrizenkörpers einen radialen Abstand aufweist, der zumindest im wesentlichen der radialen Dicke des Stempelzylinders plus der maximalen radialen Dicke des Durchzugs entspricht und die Stirnseite des Hohlzylinders von der Stirnseite des Matrizenkörpers zurückversetzt ist, wodurch das Blechteil vor dem Heraustrennen des Stanzbutzens durch die Zusammenarbeit des Stiftes mit dem Hohlzylinder erst zur Anlage an die Stirnseite des Hohlkörpers gebracht und innerhalb der Bohrung des Matrizenkörpers eingedellt wird.

Durch die Zurückversetzung der Stirnseite des Hohlzylinders von der Stirnseite des Matrizenkörpers wird also das erste Stadium der Herstellung des Durchzuges bis einschließlich das Durchlochen des Blechteils genau gesteuert und erst bei Anlage des Blechteils auf der Stirnseite des Hohlzylinders greift der Stempelzylinder am Blechteil an. Da zu diesem Zeitpunkt das Blechteil in Berührung mit dem Hohlzylinder der Matrize steht und die Stirnseite des Hohlzylinders in Anlage mit dem Lochrand des gelochten Blechteils steht, wird das Blechteil vom Hohlzylinder und vom Koaxial- zum Hohlzylinder beweglichen Stempelzylinder sowie vom Matrizenkörper konzentrisch zum Stanzloch geführt, wodurch eine saubere, in allen Richtungen symmetrische Ausbildung des Durchzuges gewährleistet werden kann.

Das Blechteil stützt sich jetzt im Bereich des Lochrandes am Hohlzylinder ab und das weitere Niederdrücken des Stempelzylinders führt einerseits dazu, dass das Material des Blechteils zwischen dem Stempelzylinder und der Stirnseite der Matrize über die gerundete Schulter des Matrizenkörpers beim Übergang von dessen Stirnseite in dessen Bohrung gebogen und in axialer Richtung des Stempelzylinders gezogen wird, um den ersten Wandbereich des Durchzuges unmittelbar benachbart zum flächigen Blechteil durch einen entsprechenden Ziehvorgang herzustellen. Während dieses Ziehvorgangs entsteht unterhalb der Stirnseite des Stempelzylinders ein im axialen Schnitt in etwa dreieckiger Bereich des Blechmaterials, das beim weiteren Niederdrücken des Stempelzylinders zur Ausbildung des freien Endes des Durchzuges sozusagen umgebogen wird und hierdurch für eine Verlängerung des Blechdurchzugs sorgt.

Auf diese Weise entsteht ein Blechteil mit einem Durchzug, der in axialem Schnitt gesehen und vom Blechteil ausgehend die Form eines menschlichen, am Knie abgebogenen Unterschenkels mit gestrecktem Fuß aufweist, mit einem radial verdickten Bereich in der Höhe der Ferse, wobei der Bereich des Fußteils unterhalb der Ferse eine ringförmig konvergierende Schrägfläche bildet. Diese Verdickung in der Höhe der Ferse stellt sicher, dass der Durchzug an diesem Punkt eine ausreichende Ringfestigkeit aufweist, während die konusförmig konvergierende Schrägfläche in manchen Einbausituationen nützlich sein kann, beispielsweise als Führung bei der Einführung eines als Schraubenanker ausgebildeten Blechteils in ein Loch eines Holzteils oder eines anderen Werkstoffs.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das Ende des Hohlzylinders von dessen Stirnseite ausgehend sich zumindest im wesentlichen konusförmig erweitert, da die entsprechende Konusfläche ein Abgleiten des durch die Ausbildung des Stanzbutzens gebildeten Lochrandes an dieser Konusfläche entlang unter der Einwirkung des Stirnendes des Stempelzylinders bei gleichzeitiger Führung des Blechteils erleichtert und außerdem zu der Ausbildung der oben erwähnten im axialen Schnitt dreieckigen Form des Blechmaterials unterhalb des Stirnendes des Stempelzylinders führt.

Ein Blechteil mit einem Blechdurchzug entsprechend der Erfindung ist nicht nur als Schraubenanker nützlich, sondern kann für andere Zwecke eingesetzt werden. Eine mögliche weitere Anwendung ist zur Ausbildung einer Ölwanne für einen Verbrennungsmotor oder ähnliches. Es bestehen im Prinzip zwei Möglichkeiten, entweder wird das Blechteil mit dem zur Aufnahme einer Ölablassschraube mit Gewinde versehenen Durchzug hergestellt und an einer aus Blech bestehenden Ölwanne im Bereich eines Loches in der Ölwanne angeschweißt oder die Ölwanne selbst wird durch ein Blechteil gebildet, das den Durchzug aufweist.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben und gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Werkzeuges, bestehend aus einem Stempel und einer Matrize zur Herstellung eines Blechdurchzuges in einem Blechteil,
Fig. 1A eine vergrößerte Darstellung des im strichpunktierten rechteckigen Bereich des Werkzeugpaares der Fig. 1 gezeigten Anordnung,
Fig. 2A bis 2F eine Folge von Zeichnungen, die die verschiedenen Stadien der Herstellung des Blechdurchzuges zeigen,
Fig. 3A bis 3C eine Seitenansicht, Draufsicht und Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Schraubenankers, der durch Anwendung der Erfindung gefertigt wird,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Ölwanne mit einem daran angeschweißten Blechteil mit Durchzug entsprechend der Erfindung mit einer im Blechdurchzug aufgenommenen Ölablassschraube,
Fig. 4A eine vergrößerte Darstellung des Bereiches A der Fig. 4, jedoch in einer anderen Stellung um die Achse des Schraubenankers gedreht und
Fig. 5A bis 5F eine bemaßte Zeichnungsfolge ähnlich der Fig. 2A bis 2F, die jedoch die Ergebnisse einer Simulation mit einem 1.5 mm Blech zeigen und gewisse Formmerkmale der Werkzeuge besser erkennen lassen.
In Fig. 1 und 1A ist ein Werkzeug zur Herstellung eines Blechdurchzugs in einem Blechteil 10 gezeigt, wobei das Werkzeug aus einem Stempel 12 und einer Matrize 14 besteht.
Der Stempel 12 wird üblicherweise von einem oberen Werkzeug oder einer Zwischenplatte einer Presse (nicht gezeigt) getragen, während die Matrize 14 in einer Bohrung an der Zwischenplatte bzw. an einem unteren Werkzeug der Presse angeordnet ist, das das Blechteil 10 von der Unterseite im Bereich außerhalb der Matrize 14 beispielsweise in der Höhe der oberen Stirnseite der Matrize 14 abstützt. Die Anordnung kann jedoch auch umgekehrt werden, das heißt, die Matrize 14 kann am oberen Werkzeug der Presse bzw. an einer Zwischenplatte der Presse befestigt werden, während der Stempel 12 an der Zwischenplatte bzw. am unteren Werkzeug der Presse befestigt ist. Es ist aber nicht erforderlich, dass das Werkzeug bestehend aus dem Stempel 12 und der Matrize 14 in einer Presse zur Anwendung gelangt, beispielsweise könnte die Matrize 14 in einem C- förmigen Gestell befestigt werden, während der Stempel 12 von einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder in Richtung des Doppelpfeils 16 bewegt werden kann, der am anderen Ende des C-förmigen Gestells angebracht ist. Ferner könnte die Matrize 14 und der Stempel 12 von einem Roboter getragen und betätigt werden, wobei der Roboter dann für die Bewegung des Stempels entsprechend dem Doppelpfeil 16 zuständig wäre, wobei es auch möglich wäre, den Stempel 12 festzuhalten und statt dessen die Matrize 14 mit dem Blechteil 10 entsprechend dem Doppelpfeil 16 zu bewegen.
Wichtig ist aber, dass die mittlere Längsachse 18 des Stempels 12 mit der mittleren Längsachse 20 der Matrize 14 ausgerichtet ist, d. h., dass der Stempel 12 und die Matrize 14 koaxial zueinander angeordnet sind.
In diesem Beispiel ist das Blechteil 10 als flaches Blechteil gezeigt, dies ist aber keineswegs zwingend erforderlich, das Blechteil 10 könnte eine beliebige Form aufweisen, sofern der Bereich zwischen dem Stempel 12 und der Matrize 14 in einer Ebene liegt, die die Ausbildung des erwünschten Durchzugs im Blechteil 10 in diesem Bereich zulässt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Matrize 14 und den Stempel 12 in einer Station eines Folgeverbundwerkzeugs anzuordnen, das dann für die Bewegung des Stempels 12 zuständig ist.
Der Stempel 12 besteht aus einem Haltekörper 22, einem darin fest angeordneten Stempelstift 24 und einem Stempelzylinder 26. Dabei weist der Stempelzylinder 26 ein freies Ende 28 auf, das über die Stirnseite 30 des Haltekörpers 22 hinausragt.
Wie gezeigt, ist der nicht über die Stirnseite 30 hinausragende Teil des Stempelzylinders 26 in einer Stufenbohrung 32 des Haltekörpers 22 angeordnet, wobei die Stufenbohrung 32 einen oberen Teil 34 größeren Durchmessers und einen unteren Teil 36 kleineren Durchmessers aufweist und der obere Teil 34 größeren Durchmessers über eine konusförmige Schulter 36 in den Teil kleineren Durchmessers übergeht. Der obere Teil 40 des Stempelzylinders 26 hat einen Außendurchmesser, der dem inneren Durchmesser des Bohrungsabschnittes 34 größeren Durchmessers entspricht und geht ebenfalls über eine konusförmige, in ihrer Form der Konusfläche 38 angepasste Ringschulter 42 in einen unteren zylindrischen Teil des Stempelzylinders 26 über, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Bohrungsabschnittes 36 entspricht.
Oberhalb des Stempelzylinders 26 befindet sich ein Abstützkörper 42 mit dem gleichen Durchmesser wie der obere Abschnitt 34 der Stufenbohrung 32, dessen Oberseite in Fig. 1 in der gleichen Ebene liegt wie die Oberseite des Haltekörpers 22, so dass bei Anbringung des Haltekörpers 22 an einem plattenartigen Werkzeug einer Presse, das mit nicht gezeigten Mitteln bewerkstelligt wird, der Stempelzylinder 26 unverrückbar und fest innerhalb des Haltekörpers 22 angeordnet ist. In der inneren Bohrung 44 des Stempelzylinders 26 befindet sich ein den Stift 24 tragender, in diesem Beispiel einstückig mit dem Stift 24 ausgebildeter Schaftteil 48, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Bohrung des Stempelzylinders 26 entspricht.
Der in Fig. 1 oberste Abschnitt 49 des Schaftteils weist einen konusförmigen Kopf auf, der an einer komplementären Konusfläche 27 des Stempelzylinders anliegt und zwischen dieser und dem Abstützkörper zumindest im Wesentlichen spielfrei gefangen ist. Der Schaftteil 48 geht von dem kreiszylindrischen Abschnitt größeren Durchmessers über eine konusförmige Schulter 562 in den den Stift 24 bildenden unteren Abschnitt des Schaftteils über. Wie aus der Fig. 1 und 1A ersichtlich ist, ist die Anordnung so getroffen, dass der mittig angeordnete, zum Durchlochen des Blechteiles 10 vorgesehene Stift 24 und der Stempelzylinder 26 einen zylindrischen Raum 58 bilden, wobei die Stirnseite 60 des Stiftes über das Stirnende 62 des Stempelzylinders hinausragt. Wie insbesondere aus der Fig. 1A ersichtlich ist, ist der Stift 24 als Lochstempel ausgebildet und dessen Stirnseite steht senkrecht zu der Längsachse 18 des Stempels 12.
Ferner weist der Stempelzylinder 26 im Bereich seines Stirnendes eine gerundete Ziehfläche 64 auf, die über einer hier zumindest in etwa rechtwinklig ausgebildeten Schneidkante 66 in die Bohrung des Stempelzylinders übergeht, wobei die Unterseite des Stempelzylinders vorzugsweise leicht konusförmig konvergierend ausgeführt ist, beispielsweise mit einem eingeschlossenen Konuswinkel von etwa 170°. Oberhalb der gerundeten Ziehkante des Stempelzylinders 26 befindet sich ein kurzer kreiszylindrischer Abschnitt 68 mit einem Durchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Durchmesser des unteren Endes 28 des Stempelzylinders und über eine konusförmige Ringschulter 70 in den oberen Bereich des freien Endes 28 des Stempelzylinders 26 übergeht. Dadurch, dass der obere Abschnitt des Schaftteils an den Abstützkörper anliegt, ist auch der Stift 24 unbeweglich innerhalb des Stempelzylinders gehalten und auch gegenüber dem Haltekörper 22 fest angeordnet.
Die Matrize 14 weist einen mittleren, in einer Bohrung 80 eines Matrizenkörpers 82 angeordneten Hohlzylinder 84 auf, dessen Bohrung 86 im oberen Blechteil 10 zugewandten Abschnitt 88 einen Innendurchmesser hat, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Stiftes 24, damit der Stift 24, wie nachfolgend erläutert wird, nach dem Lochen des Blechteils 10 gleitend innerhalb der Bohrung 86 aufgenommen werden kann. Der Außendurchmesser des oberen Abschnittes 88 des Hohlzylinders 84 ist dagegen geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Stempelzylinders 26, damit der Hohlzylinder innerhalb des Stempelzylinders 26 gleitend aufgenommen werden kann. Ferner weist der obere Abschnitt 88 des Hohlzylinders 84 von der Wand der Bohrung 80 des Matrizenkörpers 82 einen radialen Abstand auf, der zumindest im Wesentlichen der radialen Dicke des Stempelzylinders 26 im Bereich des vorderen Endes 28 plus der maximalen radialen Dicke des auszubildenden Durchzugs 126 entspricht. Das freie Stirnende 90 des Hohlzylinders 84 ist von der Stirnseite 92 des Matrizenkörpers zurückversetzt und geht über eine konusförmige Erweiterung 94 in die kreiszylindrische Mantelfläche 96 des oberen Abschnitts des Hohlzylinders 84 über, wobei die Konusfläche in axialem Schnitt leicht konkav gewölbt ausgebildet sein kann, wie aus den Fig. 5A bis 5F ersichtlich ist. Wie ebenfalls aus diesen Figuren ersichtlich, geht die konusförmig bzw. konkav gewölbte Fläche 94 des Hohlzylinders 84 an seinem dem Blechteil 10 zugewandten Ende in einen gerundeten, zylindrischen Vorsprung 96 an seinem vordersten Ende über, der das eigentliche Stirnende 90 bildet.
Der obere Abschnitt 88 des Hohlzylinders 84 geht über eine konusförmige Ringschulter 98 in einen unteren Abschnitt des Hohlzylinders 84 über, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Matrizenkörpers 82 entspricht. Am untersten Ende des Hohlzylinders 84 geht dieser in einen Flanschteil 100 bzw. in einen Abschnitt größeren Durchmessers an eine ringförmige Schulter 102 über, die eine ringförmige Anlagefläche bildet. Die Ringschulter 102 ist an einer ringförmigen Schulter 104 abgestützt ist, die sich am unteren Ende des Bohrungsabschnitt 80 befindet, an dem Übergang zu einem Bohrungsabschnitt 106 größeren Durchmessers, d. h. die Bohrungsabschnitte 80 und 106 bilden eine Stufenbohrung.
Unterhalb des Flanschteils 100 des Hohlzylinders 84 befindet sich in dieser Ausführungsform ein Abstützzylinder 108 mit einer Bohrung, die mit der im Durchmesser größeren Bohrung 86 des Hohlzylinders 84 ausgerichtet ist und zumindest im Wesentlichen den gleichen Innendurchmesser aufweist wie der untere Bohrungsabschnitt 112 des Hohlzylinders 84. Man merkt schließlich aus der Fig. 1 und 1A, dass die obere Stirnseite des Matrizenkörpers 82 über eine gerundete Schulter 114 in die Bohrung 80 übergeht. Dadurch, dass der Matrizenkörper 82 und der Abstützzylinder gemeinsam auf einer nicht gezeigten Platte des unteren Werkzeugs der Presse abgestützt ist, ist in diesem Beispiel der Hohlzylinder 84 unverrückbar, jedoch austauschbar innerhalb des Matrizenkörpers 82 angeordnet. Es soll zum Ausdruck gebracht werden, dass die Bezeichnungen "oben", "unten" und ähnliche Bezeichnungen, die in Bezug auf die Fig. 1 und 1A sowie in Bezug auf die nachfolgenden Figuren benutzt werden, sich auf die Orientierung gemäß der Zeichnung befassen und keine Beschränkung bezüglich der Raumorientierung des Werkzeuges bedeuten, die frei gewählt werden kann.
Bezug nehmend auf die Fig. 2A bis 2F wird nunmehr die Anwendung der Werkzeuge 12 und 14 zur Herstellung eines Blechdurchzuges beschrieben. Man merkt zunächst, dass bei diesen Werkzeugen kein Niederhalter vorgesehen ist, um das Blechteil 10 gegen den Matrizenkörper 82 bzw. gegen die Oberseite des unteren Werkzeuges der Presse, in dem der Matrizenkörper 82 eingelassen ist, zu drücken. Ein solcher gefertigter Niederhalter ist bei dieser Werkzeuganordnung nicht notwendig, könnte aber, falls erwünscht, vorgesehen werden.
Beim Schließen der Presse kommt zunächst die untere Stirnseite des Stempelstiftes 24 in Berührung mit dem Blechteil 10 und drückt das Blechteil 10 im Bereich des Stiftes 24 nach unten in Berührung mit der oberen Stirnseite 90 des Hohlzylinders 84. Dabei wird das Blechteil 10 eingedellt, wie bei 120 in Fig. 2A gezeigt. Durch eine weitergehende Schließbewegung der Presse wird nunmehr mittels des Stiftes in Zusammenarbeit mit der oberen Stirnseite des Hohlzylinders 84 ein Stanzbutzen 122 aus dem Blechteil 10 herausgetrennt und in die Bohrung 86 am oberen Ende des Hohlzylinders 84 eingedrückt. Die Fig. 2B zeigt anschließend die Situation nach einer kurzen weiteren Schließbewegung der Presse. Der Stanzbutzen ist nunmehr vollständig vom Blechteil 10 getrennt und befindet sich im oberen Bereich der Bohrung 86 am oberen Ende des Hohlzylinders 84, während die gerundete Ziehfläche 64 des Stempelzylinders 26 das Blechteil ringförmig eingedrückt hat, und zwar an einer Position, die sich in etwa in der Mitte zwischen der Wand der Bohrung 80 des Matrizenkörpers 82 und dem Stift 2 befindet. Der Ringvorsprung 96 am freien Stirnende 90 des Hohlzylinders 84 greift bereits in den Randbereich 124 der gelochten Öffnung des Blechteils 10 hinein und sorgt für eine zentrierte Führung des Blechteils.
Bei einer noch weiteren Schließbewegung der Presse wird der Stanzbutzen noch weiter in die Bohrung am oberen Ende des Hohlzylinders 84 hineingedrückt und das Blechteil wird, wie aus der Fig. 2C ersichtlich, vom Stempelzylinder 26 weiter eingedrückt und gezogen. Dabei ist, wie eindeutig aus Fig. 2C zu sehen ist, der Randbereich 124 des im Blechteil vorgesehenen Loches gegen die konusförmige Fläche 94 des oberen Endes des Hohlzylinders gedrückt und dabei so verformt, dass im axialen Schnitt gesehen der Bereich des Blechteils benachbart zum ehemaligen Lochrand unterhalb der unteren Stirnseite des Stempelzylinders 26 eine dreieckige Form aufweist, wobei der eine Schenkel des Dreiecks an der konusförmigen Fläche 94 des Hohlzylinders anliegt.
Bei einer noch weiteren Schließbewegung der Presse, wie in der Fig. 2D gezeigt, gleitet unter der Auswirkung des Stempelzylinders der Schenkel des dreieckigen Bereiches von der Konusfläche 94 ab, während der Stanzbutzen 122 noch tiefer in die Bohrung am oberen Ende des Hohlzylinders eingedrückt wird. Man merkt, dass die Verformung des Blechteils 10 bereits so fortgeschritten ist, dass der Anfang des Blechdurchzuges 126 klar erkennbar ist. Dabei greift die Ringschulter 70 des Stempelzylinders 80 in das Material des sich ausbildenden Durchzugs 126 hinein, dass er in die Länge gestreckt wird.
Bei noch weiterer Schließung der Presse wird, wie in Fig. 2E gezeigt, der Stanzbutzen bis zum unteren Ende der Bohrung im oberen Abschnitt des Hohlzylinders tiefer gedrückt, während das untere Ende des Stempelzylinders 26 das untere Ende des Durchzuges aufweitet und den bisherigen dreieckigen Bereich nunmehr nach außen biegt, bis schließlich die Position gemäß Fig. 2F erreicht ist. Hier sieht man deutlich, dass das Blechteil in etwa die Form eines menschlichen Unterschenkels mit gestrecktem Fuß aufweist, wobei die Ferse eine leicht radiale Verdickung des Durchzuges darstellt und der Zehenbereich des Fußes über eine konusförmig divergierende Fläche in die Ferse übergeht. Im Bereich zwischen der Ferse und dem Knie ist der Durchzug 126 leicht verdünnt, d. h. es liegt hier eine leicht verkleinerte radiale Abmessung vor. Man merkt außerdem aus der Fig. 2F, dass die Unterseite 30 des Haltekörpers 22 des Stempels 12 nunmehr zur Anlage an der Oberseite des Blechteils 10 gelangt ist und dieser im Bereich zwischen dem Haltekörper 22 des Stempels und der Stirnseite 92 des Matrizenkörpers 82 flach presst. Auf diese Weise wird benachbart zum Durchzug 126 eine senkrecht zur Längsachse des Durchzugs 126 stehende planare Ringfläche geschaffen, die sich beispielsweise als Abdichtfläche eignet, wenn, wie in der Fig. 4 gezeigt, eine Ölablassschraube 130 in ein nachträglich im Durchzug ausgebildetes Gewinde eingeschraubt wird. Dabei kann das Gewinde durch einen Gewindeschneidvorgang oder einen Gewindeformvorgang ausgebildet werden.
In der Fig. 4 ist das Blechteil 10 als Flansch ausgebildet, an der Innenseite einer als Blechformteil ausgebildeten Ölwanne 132 bei 134 angeschweißt und mit einem geeigneten Abdichtmedium gegenüber der Ölwanne abgedichtet. Die Ölablassschraube 130 ist durch die gelochte Ölwanne in das nicht gezeigte Gewinde des Durchzuges eingeschraubt.
Als Alternative (nicht gezeigt) könnte das Blechteil 10 selbst die Ölwanne bilden, wobei die Ölablassschraube dann direkt in den Durchzug eingeschraubt wird und dichtet mit seinem Kopfteil an der planaren Ringfläche ab, die bisher im Zusammenhang mit Fig. 2F beschrieben wurde.
Fig. 3 zeigt wie ein Blechteil 10, das ursprünglich ein kreisförmiges Blechteil darstellt, zu einem Schraubenanker weitergebildet werden kann, und zwar dadurch, dass radiale Einschnitte 140 stellenweise über den Umfang des Blechteils verteilt erzeugt werden und Bereiche 142 des Blechteils nach unten zur Ausbildung von Zacken 144 abgewinkelt werden. Eine solche Ausbildung könnte beispielsweise in einer weiteren Station eines Folgeverbundwerkzeuges erfolgen, wenn der Durchzug in einer vorhergehenden Station des Folgeverbundwerkzeuges erzeugt worden ist. Es wäre auch durchaus denkbar, die Zacken gleichzeitig mit dem Durchzug zu erzeugen, so dass der komplette Schraubenanker in einer Station eines Folgeverbundwerkzeuges oder in einer anderen Vorrichtung erzeugt werden könnte, die sozusagen nur eine Station aufweist.
Die Fig. 5A bis 5F, die den Fig. 2A bis 2F sehr ähnlich sind, zeigen anhand einer Simulationszeichnung mit eingetragener Skala (in mm) wie die Blechverformung zur Ausbildung des Blechdurchzugs realisiert werden kann und lässt auch die leicht konkav gewölbte Fläche 94, den gerundeten Vorsprung 96, die gerundete Ziehkante 4 und die konusförmige Ringschulter gut erkennen.
Die hier beschriebenen Blechdurchzüge können zum Beispiel ohne Einschränkung aus allen handelsüblichen Stahlwerkstoffen für tief ziehfähige Blechteile bspw. DC 04 und auch aus Aluminium oder dessen Legierungen in Tiefziehqualität bspw. AA 6016A hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Blechdurchzugs (126), bei dem ein auf einer Matrize (14) abgestütztes Blechteil (10) mittels eines Stempels (12) bei gleichzeitiger Ausbildung eines Stanzbutzens (122) durchlocht und der Randbereich des durch Heraustrennen des Stanzbutzens (122) gebildeten Loches anschließend zu dem erwünschten Durchzug gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einer Stufe in einer Arbeitsstation mittels eines Stempels (12) durchgeführt wird, der einen mittleren, zum Durchlochen des Blechteils vorgesehenen Stift (24) und einen um diesen herum angeordneten Stempelzylinder (26) aufweist, wobei ein zylindrischer Raum (53) zwischen dem Stempelzylinder (26) und dem Stift (24) gebildet ist und die Stirnseite des Stiftes (24) über das Stirnende des Stempelzylinders (26) hinausragt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Matrize (14) verwendet wird, die einen mittleren, in einer Bohrung eines Matrizenkörpers angeordneten Hohlzylinder (84) aufweist, dessen Bohrung (86) im dem Blechteil (10) zugewandten Bereich einen Innendurchmesser hat, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Stiftes (24) und dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Stempelzylinders (26), wobei der Hohlzylinder (84) von der Wand der Bohrung (80) des Matrizenkörpers (82) einen radialen Abstand aufweist, der zumindest im Wesentlichen der radialen Dicke des Stempelzylinders (26) plus der maximalen radialen Dicke des Durchzugs entspricht, wobei die Stirnseite (90) des Hohlzylinders (84) von der Stirnseite (92) des Matrizenkörpers zurückversetzt ist, wodurch das Blechteil (10) vor dem Heraustrennen des Stanzbutzens (122) durch die Zusammenarbeit des Stiftes (24) mit dem Hohlzylinder (84) erst zur Anlage an die Stirnseite des Hohlzylinders (84) gebracht und innerhalb der Bohrung (80) des Matrizenkörpers (82) eingedellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Hohlzylinders (84) von dessen Stirnseite (90) ausgehend sich zumindest im wesentlichen konusförmig erweitert und die entsprechende Konusfläche (94) ein Abgleiten des durch die Ausbildung des Stanzbutzens (122) gebildeten Lochrandes (124) an dieser Konusfläche (94) entlang unter der Einwirkung des Stirnendes des Stempelzylinders (26) erleichtert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnende des Stempelzylinders (26) eine gerundete Ziehkante (64) aufweist, die über eine zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig ausgebildete Schneidkante (66) in dessen Bohrung übergeht und die gerundete Ziehkante (64) beim Verziehen des sich ausbildenden Durchzugs mit der Konusfläche (94) des Hohlzylinders zunächst für die Ausbildung einer in axialem Schnitt zumindest im Wesentlichen dreieckförmigen Ringnase am Blechteil (10) sorgt und diese Ringnase anschließend am Ende der Konusfläche zu einem zylindrisch verlängerten Bereich des Durchzugs (126) umformt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gerundete Ziehkante (66) in eine Zylinderfläche (68) des Stempelzylinders (26) übergeht, die wiederum über eine vorzugsweise konusförmige und/oder gerundete Ringschulter (70) in eine weitere Zylinderfläche (28) des Stempelzylinders mit leicht größerem Durchmesser übergeht, wobei die Ringschulter (70) den Blechdurchzug (126) zusätzlich verzieht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (24) den Stanzbutzen (122) durch die Bohrung (86) des Hohlzylinders (84) hindurch presst und der Stanzbutzen (122) anschließend durch eine erweiterte Bohrung (112) des Hohlzylinders und/oder die Bohrung (106) des Matrizenkörpers entfernt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ausbildung des Durchzugs (126) das Blechmaterial um eine gerundete Kante (114) am Übergang der Stirnseite (92) des Matrizenkörpers in dessen Bohrung (80) gezogen wird.

8. Blechteil mit einem Blechdurchzug, insbesondere nach einem der vorhergehenden Verfahren hergestellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (126) in axialem Schnitt gesehen und vom Blechteil (10) ausgehend die Form eines menschlichen, am Knie abgebogenen Unterschenkels mit gestrecktem Fuß aufweist, mit einem radial verdickten Bereich in der Höhe der Ferse.

9. Blechteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Länge des Durchzuges (126) unterhalb des Blechteils (10) zur Blechteildicke im Bereich von 2 bis 4 liegt.

10. Blechteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren radialen Dicke des Durchzuges (126) unterhalb des Blechteils (10) zur Blechteildicke im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegt.

11. Blechteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es aus schweißbarem Material besteht.

12. Blechteil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (126) mit einem Gewinde (150) versehen ist.

13. Blechteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Ölwanne ausgebildet ist.

14. Blechteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (126) zur Aufnahme einer Ölablassschraube (130) ausgebildet ist und an einer aus Metal bestehenden Ölwanne (132) im Bereich eines Loches der Ölwanne angeschweißt (134) ist.

15. Blechteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als einschlagbarer Schraubenanker (Fig. 3A bis 3C) für im Vergleich zum Blechteil (10) weichere Werkstoffe wie Holz, Spanplatten oder Kunststoffmaterialen mit eine Verdrehsicherung bildenden Zacken ausgebildet ist.

16. Ölwanne (132) bestehend aus einem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten Blechteil (10) mit einem mit Gewinde versehenem und eine Ölablassschraube (130) aufnehmenden Durchzug (126).

17. Stempel (12) zur Herstellung eines Durchzuges (126) in einem Blechteil (10), insbesondere unter Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (12) einen mittleren, zum Durchlochen des Blechteils (10) vorgesehenen Stift (24) und einen um diesen herum angeordneten Stempelzylinder (26) aufweist, wobei ein zylindrischer Raum (53) zwischen dem Stempelzylinder (26) und dem Stift (24) gebildet ist und die Stirnseite des Stiftes (24) über das Stirnende des Stempelzylinders (26) hinausragt.

18. Stempel (12) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnende des Stempelzylinders (26) eine gerundete Ziehkante (64) aufweist, die über eine zumindest im Wesentlichen rechtwinkelig ausgebildete Schneidkante (66) in dessen Bohrung übergeht.

19. Stempel (12) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die gerundete Ziehkante (66) in eine Zylinderfläche (68) des Stempelzylinders übergeht, die wiederum über eine vorzugsweise konusförmige und/oder gerundete Ringschulter (70) in eine weitere Zylinderfläche (28) des Stempelzylinders (26) mit leicht größerem Durchmesser übergeht, wobei die Ringschulter (70) den Blechdurchzug (126) zusätzlich verzieht.

20. Stempel (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (24) als Lochstempel ausgebildet ist und vorzugsweise eine freie Stirnseite aufweist, die senkrecht zur Längsachse (18) des Stiftes steht und gegebenenfalls eine leichte konvexe oder konkave Wölbung aufweisen kann.

21. Matrize (14) zur Anwendung mit einem Stempel (12) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen eine Bohrung (80) aufweisenden Matrizenkörper (82) mit einer in der Bohrung (80) angeordneten, mittleren Hohlzylinder (84) aufweist, dessen Bohrung (86) im der Stirnseite (92) des Matrizenkörpers (82) zugewandten Bereich einen Innendurchmesser hat, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Stiftes (24) des entsprechenden Stempels (12) und dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des entsprechenden Stempelzylinders (26), wobei der Hohlzylinder (84) von der Wand der Bohrung (80) des Matrizenkörpers (82) einen radialen Abstand aufweist, der zumindest im wesentlichen der radialen Dicke des Stempelzylinders (26) plus der vorgesehenen maximalen radialen Dicke des Durchzugs (126) entspricht.

22. Matrize (14) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (90) des Hohlzylinders (84) von dessen Stirnseite ausgehend sich zumindest im Wesentlichen konusförmig erweitert und die entsprechende Konusfläche (94) ein Abgleiten des durch die Ausbildung des Stanzbutzens (122) gebildeten Lochrandes (124) an dieser Konusfläche (94) entlang unter der Einwirkung des Stirnendes des Stempelzylinders (26) erleichtert.

23. Matrize (14) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die sich konusförmig erweiternde Fläche (94) des Hohlzylinders (84) konkav gerundet ausgebildet ist.

24. Matrize (14) nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die sich konusförmig erweiternde Fläche des Hohlzylinders in einen an seinem freien Stirnende gerundeten, zylindrischen Vorsprung am vordersten Ende des Hohlzylinders übergeht.

25. Matrize (14) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (84) der Matrize (14) fest innerhalb der Bohrung (80, 106) des Matrizenkörpers (82) angeordnet ist.

26. Matrize (14) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Bohrung (80, 106) des Matrizenkörpers als Stufenbohrung ausgebildet ist mit einem Bohrungsabschnitt (106) größeren Durchmessers im dem Blechteil (10) abgewandten Bereich, der über eine Ringschulter in einen Bohrungsabschnitt (80) kleineren Durchmessers im dem Blechteil (10) zugewandten Bereich übergeht, dass der Hohlzylinder (84) der Matrize als Stufenzylinder ausgebildet ist mit einem dem Blechteil zugewandten Bereich kleineren Durchmessers, der über eine radiale Schulter (102) in einen dem Blechteil abgewandten Bereich (100) größeren Durchmessers übergeht, wobei die Ringschulter (102) des Hohlzylinders (84) an der Ringschulter (104) des Matrizenkörpers (82) anliegt und der Hohlzylinder gegebenenfalls an einem Stützzylinder (108) abgestützt ist.

27. Matrize (14) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Bohrungsabschnitts (86) des Hohlzylinders (84), der dem Blechteil (10) zugewandt ist, kürzer ist als die Länge des Stifts (24) des zur Anwendung mit der Matrize (14) vorgesehenen Stempels (12), wodurch der Stift (24) den Stanzbutzen (122) durch diesen Bohrungsabschnitt (86) des Hohlzylinders (84) hindurch und anschließend in eine erweiterte Bohrung (112) des Hohlzylinders (84) und/oder in die Bohrung (106) des Matrizenkörpers (82) übergeht.

28. Matrize (14) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine gerundete Kante (114) am Übergang der Stirnseite (92) des Matrizenkörpers in dessen Bohrung (80) vorgesehen ist.