专利名称：翻孔结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述类型的、由至少两个板状工件组成的叠摞的结构，所述工件通过一翻孔(Durchzug)相互连接，以及涉及一种如权利要求5前序部分所述类型的、用以制造穿过这个叠摞的翻孔的方法。
背景技术：
由DE 86 32 788 U1已知一种三块相互叠放的预成形扁平零件的结构，它们通过翻孔相互连接。扁平零件在铆接之前分别逐个地在一单独的工序中加工出孔，这些孔在相互叠放时位置一致，其中在位于外侧的朝向翻孔冲头的扁平零件上的孔小于其余扁平零件上的孔。朝向翻孔冲头的扁平零件的材料借助于翻孔冲头穿过背向翻孔冲头的其他扁平零件的孔被翻边，接着翻孔的自由边缘向外卷边。
该已知方案的缺点是，扁平零件必须在一单独的工序中分别逐个地在预先精确规定的位置上预钻孔。这时必须预先确定，哪个扁平零件用来形成翻孔。这种方法麻烦而且容易出错。
由DE 198 10 367 C1已知一种用来制造穿过由至少两个板状工件组成的叠摞的翻孔的方法，其中，在形成翻孔之前制作一穿过叠摞的通孔，其横截面至多相当于翻孔的开口的横截面。接着一翻孔冲头基本上垂直地穿过叠摞，这时朝向翻孔冲头的工件的材料穿过背向翻孔冲头的其他工件的开口被翻边，这里开口的内轮廓基本上相当于翻孔的外轮廓。在翻孔冲头唯一一次进给运动中，通过这样的方式既形成翻孔又形成在背向翻孔冲头的其他工件上的开口，即，背向翻孔冲头的工件由一凹模这样地支承，使得在翻孔冲头冲入时从背向翻孔冲头的工件上冲开一块材料，其外轮廓基本上相当于翻孔的外轮廓。翻孔的自由边缘向外卷边。
这种用来制造翻孔铆接(Durchzugsvernietung)的方法已经得到验证，但是材料厚度最多不能超过3mm。此外，在按这种方法制造的翻孔中，拉力和横向载荷不能再提高。
发明内容
本发明的目的是，提供一种至少两个板状工件的结构，所述工件通过一借助于翻孔冲头建立的翻孔相互连接，以及提供一种用于制造翻孔的方法，它可以与材料厚度无关地对工件进行连接，并且可以通过所建立的铆接传递大的载荷。
这个目的通过独立权利要求的特征实现。在从属权利要求中给出有利的改进结构。
按照本发明，至少一个另外的工件中的通孔的边缘向第一个工件的方向锥形变窄。
在从所述至少一个另外的工件上断开或者撕裂一个材料块时，形成一个使得所述至少一个另外的工件上的通孔的横截面变窄的倒角，它与基本上锥形结构的通孔边缘相结合，在所述至少一个另外的工件上造成一个被翻孔冲头翻边的材料的局部的背后成形。这里一方面提供了一种良好的铆接，而使两个工件可靠地相连接，另一方面改善这个连接上的载荷传递能力。
此外，通过在所述至少一个另外的工件中的通孔边缘的锥形外形而造成一足够大的自由空腔，被翻边的材料可以容纳在此自由空腔内并形成一种表面齐平的铆接，或者是一种缩入表面内的铆接。
在所述至少一个另外的工件中的通孔的边缘最好具有一断裂区和一压印区。在压印区范围内材料被强化并可以传递大的载荷。断裂区最好环绕所述至少一个背向翻孔冲头的工件中的通孔边缘设置，从而保证铆接具有符合要求的造型。
所述至少一个另外的工件中的通孔的边缘最好台阶形延伸地构造，从而达到边缘区域的强化，并附加地改善载荷传递能力。
所述至少一个另外的工件中的通孔的边缘最好具有各个凹坑，朝向翻孔冲头的工件的被翻边的材料的大部分可以容纳在这些凹坑内，从而改善所形成的铆接的横向力传递以及剪切强度。二者择一地或者除凹坑之外附加地，在至少一个另外的工件中的通孔边缘上设有各个突起，朝向翻孔冲头的工件被拉出的材料的一部分可以容纳在这些突起之间。
按照本发明，用于制造穿过由至少两块板状工件组成的叠摞的翻孔的方法包括以下工序在背向翻孔冲头的工件中，在工件的背向翻孔冲头的那侧冲压一断裂区。
在唯一一次进给运动中借助于一冲孔工具制作穿透叠摞的通孔，其中，朝向翻孔冲头的工件中的通孔的横截面小于翻孔的横截面，而背向翻孔冲头的工件中的通孔的横截面大于翻孔的横截面，并借助于垂直穿过叠摞的翻孔冲头制造翻孔，其中，朝向翻孔冲头的那个工件的材料穿过所述至少一个背向翻孔冲头的工件的通孔被翻边。
通过冲压断裂区产生一确定的撕裂横截面，并使得要建立的铆接可以按要求进行造型。从而使翻孔除已知的形状如圆孔或长孔外，还可以具有复杂的几何形状，例如矩形孔、钥匙孔或具有多边形外轮廓的孔。用本发明的方法，可以与工件的材料厚度或材料种类无关地方便地将工件相互铆接。
冲孔工具例如是一冲头，它冲制出朝向翻孔冲头的工件中的通孔，并在冲头的进给运动继续进行时从背向翻孔冲头的工件上断开一块材料或者说撕裂一块材料。在接着借助于翻孔冲头制造翻孔时不再从背向翻孔冲头的工件上剥离材料。
除了断裂区外，在冲压时还造成一压印区，从而，所述至少一个背向翻孔冲头的工件中的通孔边缘向着朝向翻孔冲头的工件的方向锥形缩小。在至少一个背向翻孔冲头的工件中制作通孔时，断裂区与压印区相结合形成一使通孔局部变窄的倒角，它在接着对朝向翻孔冲头的工件的材料进行翻边时造成被翻边的材料的局部的背后成形。这种部分或局部的背后成形对于传递在一定限度内的载荷而言已经足够了。
断裂区最好做成环绕的槽口，这使得可以在背向翻孔冲头的工件上方便地形成锥形延伸的通孔边缘，它便于形成确定的压印区，此外还改善了横向负载的传递。槽口最好在冲压时配备凹坑，使得可以在槽口区域内容纳更多的被翻边材料，并局部加大了侧切。凹坑的取向最好是向着朝向翻孔冲头的工件方向，并具有例如基本上成矩形的外形，或者将它们做成凹陷及突起的锯齿。二者择一地或者除凹坑之外附加地，所述至少一个另外的工件中的通孔边缘也可以配备各个单个的突起，朝向翻孔冲头的工件的被翻边的材料的一部分可以容纳在这些突起之间。
冲压最好借助于环形尖齿进行，这便于产生规定的撕裂区和按要求构造待建立的铆接。环形尖齿最好具有台阶形延伸的外轮廓，使得压印区为呈台阶形延伸的结构。由此强化压印区以及在背向翻孔冲头的工件中的通孔边缘，并改善了载荷传递能力。
背向翻孔冲头的工件在制作通孔时最好由一凹模支承。凹模用作支座，并防止背向翻孔冲头的工件在制造通孔和在制造翻孔时退让。
在制造翻孔时，最好仅仅一部分朝向翻孔冲头的工件材料穿过至少一个另外的工件的通孔被翻边。从而使纵侧的铆接具有中断，这可改善剪切强度。
在制成翻孔后，朝向翻孔冲头的工件的被翻边的材料的自由端最好反向成形，以造成表面齐平的铆接。在反向成形时，在背向翻孔冲头的工件上的通孔的锥形延伸的边缘与被翻边材料的外轮廓之间留出的区域被填满，如果压印区具有凹坑，那么它们在自由边缘反向成形时同样被填满，这就大大提高所建立的铆接的横向载荷传递能力。作为另一种选择，被翻边的材料的自由边缘也可以向外卷边，此外，除侧切部外在背向翻孔冲头的工件中的通孔的边缘也被包围。
从以下详细说明和权利要求的总体可以得到本发明其他优良的实施形式和特征组合。
下面借助于实施例详细说明本发明。附图表示
图1 本发明的两个板状工件的结构的局部剖视图；图2a-d分成四个单独工序的本发明的方法；图3a 图2a中区域III的局部放大图；图3b 另一种结构的相当于图3a的视图；图4 从图2a中的IV-IV平面向冲压部看的视图；图5 按图4中V-V线的放大的局部剖视图；图6 在图4中所示的冲压部的一种变型方案的俯视图；图7 按图6中VII-VII线的放大的局部剖视图；图8 从图1中的VIII-VIII剖面向所建立的翻孔看的视图。
原则上，在各图中相同的部件/部分具有相同的附图标记。
具体实施例方式
在图1中所示的结构11中，两个板状工件12、13构造为U形轨道，它们通过一翻孔14相互铆接。其中，朝向翻孔冲头26(图2c)的第一个工件12的材料穿过背向翻孔冲头26的另一个工件13的通孔15被翻边。背向翻孔冲头26的工件13的通孔15的边缘17具有一断裂区22以及一压印区28，并向着朝向翻孔冲头26的工件12的方向锥形缩小。边缘17具有一使通孔15变窄的倒角18，它在材料块20被断开时形成，如后面还要说明的那样。被翻边的材料的自由端19这样地反向成形，使得形成一表面平整的铆接。
下面借助于图2a至2d说明按照本发明的用于制造翻孔14的方法。在图2a中表示一由两个板状工件12、13组成的叠摞10。在第一个工序中，在背向翻孔冲头26的工件13的背面21上借助于一个这里未画出的环形尖齿压出一断裂区22和一压印区28。环形尖齿可以具有一种台阶形的外轮廓，使得背向翻孔冲头26的工件13上的通孔15的边缘17和特别是压印区28(见图3b)呈台阶形延伸。
如图2b中所示，在同时制造朝向翻孔冲头26的工件12中的通孔23和背向翻孔冲头26的工件13中的通孔15时，背向翻孔冲头26的工件13由一凹模24支承，此凹模具有基本上相当于待制造的翻孔14外轮廓的内轮廓。借助于一构成冲孔工具25的冲头，在冲孔工具25的唯一一次进给运动中制作穿透叠摞10的通孔15、23，其中通孔23在朝向翻孔冲头26的工件12上冲制出来，并断开用来造成背向翻孔冲头26的工件13上的通孔15的材料块20。背向翻孔冲头26的工件13中的通孔15的边缘具有一种向着朝向翻孔冲头26的工件12的方向锥形缩小的结构，这时形成倒角18。
接着，如图2c中所示，在一单独的工序中，借助于一个基本上垂直穿过叠摞10的翻孔冲头26使较小的通孔23扩大，朝向翻孔冲头26的工件12的材料穿过背向翻孔冲头26的工件13上的通孔15被翻边。在这个实施例中，被翻边的材料的自由边缘19突出于背向翻孔冲头26的工件13的背面21。
如图2d中所示，制成的翻孔14突起的材料被反向成形，这时填满在通孔15边缘17和翻孔14外轮廓之间的自由空腔，造成一种表面平整的铆接。
在图4和5中表示按图2a的断裂区22和压印区28，它例如配备各个矩形凹坑31。在图6和7中，作为矩形凹坑31的另一种选择，将其构造为突起的锯齿或构造为凸起32。
图8表示一按本发明的方法制造的翻孔34，其中，朝向翻孔冲头26的工件12的仅仅部分材料穿过背向翻孔冲头26的工件13中的通孔15被翻边。
权利要求
1.由至少两个板状工件(12，13)组成的叠摞(10)的结构，所述工件通过一翻孔(14；34)相互连接，其中，第一个工件(12)的材料穿过至少一个另外的工件(13)的通孔(15)被翻边，其特征为所述至少一个另外的工件(13)中的通孔(15)的边缘(17)朝所述第一个工件(12)的方向锥形缩小。
2.按权利要求1的结构，其特征为所述至少一个另外的工件(13)中的通孔(15)的边缘(17)具有一断裂区(22)和一压印区(28)，其中断裂区(22)优选环绕设置。
3.按权利要求1或2的结构，其特征为所述至少一个另外的工件(13)中的通孔(15)的边缘(17)台阶形延伸地构造。
4.按权利要求1至3之任一项的结构，其特征为所述至少一个另外的工件(13)中的通孔(15)的边缘(17)具有各个凹坑(31)和/或突起(32)。
5.用以制造穿过由至少两个板状工件(12，13)组成的叠摞的翻孔(14；34)的方法，特别是用于按权利要求1至4之任一项的结构，在此方法中，借助于一冲孔工具(25)产生穿过所述叠摞(10)的通孔(15；23)，其中，朝向翻孔冲头(26)的工件(12)中的通孔(23)的横截面小于翻孔(14；34)的横截面，并且背向翻孔冲头(26)的工件(13)中的通孔(15)的横截面大于翻孔(14；34)的横截面；接着借助于一垂直穿过叠摞(10)的翻孔冲头(26)，使朝向翻孔冲头(26)的那个工件(12)的材料穿过至少一个背向翻孔冲头(20)的工件(13)中的通孔(15)被翻边，其特征为在制作背向翻孔冲头(26)的工件(13)中的通孔(15、23)之前，冲压一断裂区(22)；在制作通孔(15、23)时，在冲孔工具(25)的唯一一次进给运动中制造朝向翻孔冲头(26)的工件(12)中的通孔(23)以及背向翻孔冲头(26)的工件(13)中的通孔(15)。
6.按权利要求5的方法，其特征为所述断裂区(22)设计为环绕的槽口，并优选在其冲压时配备凹坑(31)和/或突起(32)。
7.按权利要求5或6的方法，其特征为冲压借助于一环形尖齿进行，此环形尖齿优选具有台阶形延伸的外轮廓。
8.按权利要求5至7之任一项的方法，其特征为所述背向翻孔冲头(26)的工件(13)在制作通孔(15；23)时用一凹模(24)支承。
9.按权利要求5至8之任一项的方法，其特征为在制造翻孔(34)时，朝向翻孔冲头(26)的那个工件(12)的仅仅部分材料穿过所述至少一个背向翻孔冲头(26)的工件(13)中的通孔(15)被翻边。
10.按权利要求5至9之任一项的方法，其特征为将朝向翻孔冲头(26)的工件(13)的被翻边的材料的自由端(19)反向成形。
全文摘要
一种叠摞(10)的结构(11)，包括两个通过一翻孔(14)相互连接板状工件(12，13)，其中，第一个工件(12)的材料穿过另一个工件(13)的通孔(15)被翻边。另一个工件(13)中的通孔(15)的边缘(17)朝所述第一个工件(12)的方向锥形缩小。
文档编号F16B5/00GK1837627SQ200610068110
公开日2006年9月27日 申请日期2006年3月21日 优先权日2005年3月22日
发明者H·阿明 申请人:希尔蒂股份公司