Clinchen

Fügetechnik für den Karosseriebau

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Clinchen – Warum?

Fügeverbindung nur durch Materialumformung,kein zusätzliches Material nötig

Keine Hitzeeinwirkung – Bauteilverspannungen

Verbindung unterschiedlicher Werkstoffe undZwischenlagen (Kunststoff)

Sauberer Anlagenbetrieb - keine Verschmutzung derVorrichtung und Bauteile durch Schweißspritzer

Reproduzierbarer Fügeprozeß ohne "Kappenfräsenoder Kappenwechseln"

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Der Hinterschnitt des Fügepunktes (D-d) ist entscheidend für die Kopfzugfestigkeit (Fk) der Verbindung!

Fk Fk

Fk Fkd

D

Der Hinterschnitt hält!

Hinterschnitt

Bild: BTM Europe

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• Einfache Werkzeuggeometrie• Stempel z.T. in konischer Form• Feste, geschlossene Matrize • Hinterschnitt durch Fließen des

Materials in Matrizenring• Konstanter Kopfdurchmesser

• Werkzeuggeometrie mit- zylindrischem Stempel- aufwendiger, da mit beweglichen

Schubsegmenten ausgeführteMatrizenkonstruktion

• Hinterschnitt durch Fließen des Materials nach Außen durch nachgebende Matrizenlamellen

• Kopfdurchmesser abhängig von Prozess (Blechdicke, Kraft etc.)

festeMatrize

beweglicheMatrize

Zwei Varianten des Durchsetzfügens –feste oder bewegliche Matrize

Bilder: BTM Europe

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• geringere Verschmutzungsgefahr durch offene Matrizenkonstruktion. Feuchtigkeit, Öl oder Bauteilbeschichtungen führen nicht zum direkten Qualitätsabfall (Druckstau!!)

• Durch offene, seitlich nachgebende Bauart flexibler bei Blechdickenschwankungen

• Fügen unterschiedlicher Blechpaarungen mit einem Werkzeugsatz

• Geringere Fügekräfte (-20%), da Material in Richtung der nachgebenden Lamellen fliessen kann

• Geringere Abstreifkräfte- matrizenseitiger Abstreifer entfällt- einfache Abstreiferkonstruktion stempelseitig

offene Matrize mit Stützring

mechanisches Prinzip

Höhere Prozesssicherheit mitbeweglicher, offener Matrize

Bild: B

TM E

urope

Bild: BTM Europe

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Stempel setzt auf

Stempel taucht in Matrize ein, Material beginnt zu fliessen

Material fliesst in Richtung der nachgebenden Lamellen

Fügeprozess im Detailmit beweglicher Matrize

Bilder: BTM Europe

StempelBlech 1

Blech 2

Matrize mit Stützring

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Aufbau eines komplettenClinchwerkzeuges aus:

Halter

Clinchwerkzeug / Stempel

Abstreifersystem

Matritze

Halter

Aufbau Einsatzwerkzeug

Bilder: BTM Europe

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Fügeverfahren

Matrizensystem Kopfzugfestigkeit Scherzugfestigkeit

Hersteller 1 fest 1500 N 2800 N

Hersteller 2 beweglich 1700 N 2950 N

Hersteller 3 beweglich 1400 N 2700 N

Hersteller 4 beweglich 1200 N 2800 N

Fazit:

Bei gleichen Werkstoffen und Prozessbedingungen erreichen alle Fügeverfahren nahezu gleiche Festigkeiten. Die Maximalwerte werden ausschliesslich durch die physikalischen Materialeigenschaften (Werkstoff, Blechdicke) bestimmt.

Die physikalischen Materialeigenschaften bestimmen die Verbindungsfestigkeit

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Fazit:

Fügewerkzeuge mit beweglicher Matrize sind im Hinblick auf die in der Rohkarosseriefertigung vorherrschenden Bedingungen mit Blechdickentoleranzen, Verschmutzungen, Umwelteinflüssen und Änderungspotentialen (Blechdicken, Prozess, Bauteil) den Ausführungenmit fester Matrize vorzuziehen.

Fügewerkzeuge mit beweglicher Matrize – das richtige Verfahren für die Rohbaufertigung

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Anwendungsbeispielfür Standard-Clinchzange

Verdrehsicherung (optional)

Federausgleichsystem

Fügestempel nach

BTM Standard Tog-L Loc®

C-Bügel System

Antriebszylinder(hier Multikraft Zylinder MZ 140)

Kolbenstangenführung

Endlagenschalter

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Übersetzungsstufe mit Zahnriemenübertragung

Servo-Elektromotor(hier SEW)

Rollenspindel zurKraftübertragung

Verdrehsicherung +Endlagenschalter

Standard C-Bügel

Leistungsdaten:Fmax = 60 KN

Fügewerkzeugnach BTM Standard

Fügematrizenach BTM Standard

Anwendungsbeispielfür C-Bügel System mit Elektroantrieb

C-Bügel-standard VariantenModulbaukasten

Ausladung 140mm 200mm 300mm

Hub

100

200

C-Bügel AntriebsvariantenModulbaukasten

Multikraftzylinder Hydroairzylinder E-Servo-Motor

Leistungsdaten:Kraft Fmax= 150 kNUntersetzungsstufe mit ZahnradgetriebeModul m = 5Übersetzung i = 0,62Elektromotor (hier SEW)n = 2000 U/min

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Bei normaler Zange erfolgt dieZustellbewegung des Arms unddamit von Stempel oder Matrize miteiner Kreisbewegung, die im Hinblickauf einen sicheren Clinchprozessungünstig ist

Bei der Parallelzange ist derSchwenkarm geteilt in Kraft- undFührungsarm

Der Führungsarm wird im Arbeits-bereich 3 mm parallel zugestellt,der Stempel taucht senkrechtin die Matrize ein

Ergebnis: Definierter undreproduzierbarer Zustellprozessfür die Clinchanwendungen

Linearführung für parallele Zustellung des Führungsarms

Matrize

Stempel

KraftarmFührungsarm Kniehebelzange

Zangen-Feder-ausgleich

NEUKniehebelzange mit Parallelarmführung

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X-M

ass

Je nach Fügevariante (bewegliche, feste Matrize) und Fügefolge (Einzelpunkt, Mehrpunkte) werden unterschiedliche Steuerungskonzepte zur Erzielung eines reproduzierbaren X-Masses verfolgt.

Fazit:

Nicht die Kraft, sondern ausschliesslich der Stempelverfahrweg zwischen Stempel und Matriz entscheidet über die Qualität der Fügeverbindung.

Prozessüberwachung: Restbodendicke – dasX-Mass - entscheidet über die Fügequalität!

Bild: BTM Europe

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Prozessignal fehlerhaft z.B.

Werkzeugbruch

Kraft

Weg

Prozesssignalfehlerhaft z.B.

falsche Blechpaarung

Qualitätsüberwachung des Fügeprozesses durch HüllkurveWerkzeugbruchüberwachung Protokollierung der Fügepunkte

Fest-anschlag= Weg-

steuerung

Prozessüberwachung mitHüllkurve aus Kraft-Weg-Signal

Hüllkurven

Prozesssignali.O.

1.

2.

3.

Vorteile einer Prozessüberwachung:

Bilder: BTM Europe

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Überwachung des Kraft/Weg-Signals = Stromaufnahme / Motordrehzahl-Signal

Prozesssignal

HüllkurveObergrenze

HüllkurveUntergrenze

Detail Prozessüberwachung 1Beispiel: Servo-E-Motor

Beispiel fehlerhafter Prozess

Signalverlaufaußerhalb derHüllkurve!

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Überwachung des Kraft/Weg-Signals = Stromaufnahme / Motordrehzahl-Signal

Detail Prozessüberwachung 2

Beispiel Stanzprozess i.O.

Prozesssignal

HüllkurveUntergrenze

HüllkurveObergrenze

Stanzverlaufinnerhalb derHüllkurve!

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Für Rückfragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung:

TÜNKERS Maschinenbau GmbHAm Rosenkothen 4 - 12 40880 Ratingen

Herr Dirk HoppeTelefon +49 (0) 2102 4517 129E-Mail dirk.hoppe@tuenkers.de

Herr André MichelsTelefon +49 (0) 2102 4517 508E-Mail andre.michels@tuenkers.de