CZ20041021A3 - Zařízení a způsob hydraulického vysokotlakého tváření desky - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení a způsobu hydraulického vysokotlakého tváření desky.

Dosavadní stav techniky

Je známo při výrobě konstrukčních dílů z plechu s komplexní geometrií provádět pomocí pracovních médií tváření. Přitom se například působí na desku z plechu tlakem pracovního média a nejdříve se volně tváří bez transformace tvaru nástroje. Nakonec se položí plech na obrys formy tuhého spodního a horního nástroje a pomocí kalibračního tlaku se pracovním médiem nebo za pomoci konvenční techniky lisování, viz např. DE 196 24 036 A1, uvede do požadovaného koncového tvaru. Nevýhodou u takovýchto procesů jsou velmi vysoké taktovací doby na základě sekvenčně probíhajících tvářecích kroků a pomalého nárůstu tlaku, takže tyto způsoby nejsou vhodné pro použití při výrobě velkých sérií tvářených plechů.

Aby se takové procesy urychlily a tím se zkrátily taktovací doby, bylo ve spisu DE 199 57 888 C2 navrženo hydraulické tváření trubek a základních desek za použití mechanického lisu.

Známé zařízení pro provádění způsobu zahrnuje v detailu tvářecí nástroj s tvářecím prostorem, vymezeným spodní zápustkou a horní zápustkou. Beran lisu na dráhu vázaného mechanického lisu je spojen s horní zápustkou, a sice pomocí jednotky pro vytváření tlaku, popřípadě jednotky píst - válec, jejíž válcový prostor je fluidem propojen s tvářecím prostorem tvářecího nástroje. Na základě tohoto uspořádání se dosáhne hydraulického tváření s vysokou rychlostí, protože při již • 2 ·* ·· · • · · · » • · · w · · • · · · ····· • · · · · ·· ·· · uzavřeném tvářecím nástroji, zatímco beran lisu se ještě přemísťuje dále dolů a tedy píst jednotky píst - válec se pohybuje směrem dolů, se polotovar na základě působícího tlaku pracovního média z jednotky píst - válec již tváří. Jestliže mechanický lis, popřípadě klika klikového lisu dosáhla svého mrtvého bodu, tak je již hydraulické tváření ukončeno.

Při všech těchto řešeních je žádoucí více nebo méně nákladné utěsnění plechu, aby se pracovním médiem realizoval nárůst tlaku. Tato těsnění podléhají v důsledku relativního pohybu mezi nástrojem a plechem vysokému opotřebení, což se zejména při výrobě velkých sérií ukázalo jako nevýhodné.

Vycházeje z výše uvedeného, je úkolem vynálezu vylepšit zařízení, jakož i způsob hydraulického vysokotlakého tváření desky se zřetelem k výrobě velkých sérií.

Podstata vynálezu

Tento úkol se řeší zařízením a způsobem se znaky nároku 1 a 6. Výhodná další provedení jsou popsána v závislých nárocích.

Podle vynálezu se provádí High-Speed hydraulické tváření základních desek pod mechanickým lisem, to znamená že se plech tváří lisem pomocí integrované jednotky pro vytváření tlaku. Plynulým pohybem beranu lisu sjíždí nejdříve horní nástroj, popřípadě přidržovač na desku, umístěnou na spodním nástroji, aby ji zafixoval a současně utěsnil. Utěsnění desky vůči nástroji se podle vynálezu provádí samotným stykovým těsněním, tím že příslušná plocha nástroje dosedne rovinně a těsně na povrch desky podél upínací oblasti. Protože lis při uzavřeném nástroji ještě nedosáhl svého spodního mrtvého bodu, tak se pomocí dále dolů se pohybujícího lisu bezprostředně potom přivede pracovní nebo tlakové médium z jednotky pro vytváření tlaku do uzavřené, popřípadě utěsněné tvářecí oblasti, φφ φφφφ

φφ φ φ φ φφφ • φ φφφφ • φφφ φφφφ φφφφ· φφ φφ · nebo pod desku, a provede se tváření desky. Navazující kalibrace konstrukčního dílu probíhá buď rovněž pomocí pracovního média nebo pomocí nástroje (horního a/nebo spodního nástroje).

Celkově je tedy možné z jediného pohybu nástroje nechat proběhnout pracovním médiem podporované tváření ve velmi krátké taktovací době. Utěsnění desky se provádí jenom kontaktem horního nástroje, popřípadě přidržovače nástroje, a spodního nástroje s mezi nimi vloženou deskou. Doplňková, na poruchy náchylná prstencová těsnění mohou zcela odpadnout. Protože mezi beranem lisu a horním nástrojem uspořádané jednotky pro vytváření tlaku umožňují takový rychlý nárůst tlaku, jsou samotné netěsnosti při utěsňování plechu zcela přípustné, aniž by tím bylo negativně ovlivňováno vytvarování, popřípadě kalibrace konstrukčního dílu.

Těsnicí efekt se podporuje použitím pracovního média o vysoké viskozitě, protože to může z těsnicího rámu, který je tvořen stykovým těsněním, unikat méně rychle než například plyn, jako je vzduch. Jako pracovní média se zejména používají vysoce viskózní oleje.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti a výhody vynálezu vyplývají ze závislých nároků a následujícího popisu, ve kterém jsou příklady provedení vynálezu blíže objasněny na základě připojených výkresů, které znázorňují na obr. 1 až 3 schematicky dílčí podélný řez mechanickým lisem pro vnitřní vysokotlaké tváření desky v různých provozních stavech, přičemž koncové tváření se provádí pomocí hydraulického média, a na obr. 4 až 6 schematicky v podélném řezu mechanický lis pro vnitřní vysokotlaké tváření desky v různých provozních stavech, přičemž koncové tváření se provádí pomocí nástroje.

·· ♦···

• · ♦ · · • ···· • ·

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 až obr. 3 je znázorněno zařízení 1 pro hydraulické vnitřní vysokotlaké tváření desky 2, popřípadě plechu. Zařízení i zahrnuje spodní nástroj 3 s průtažnicí 4 a integrovanou matricí 5. Na stranách horního nástroje 6 jsou u tohoto příkladu provedení mezi horním nástrojem 6 a beranem 9 mechanického lisu, popřípadě výstředníkového, klikového nebo kolenového lisu, uspořádány dvě jednotky pro vytváření tlaku, popřípadě jednotky 7, 8 píst - válec. Horní nástroj 6 zahrnuje přidržovací desku 10. která se rozprostírá přes celý povrch plechu. Do této přidržovací desky 10 jsou umístěna vstupní, popřípadě výstupní potrubí 11 pro pracovní médium z jednotek 7, 8 pro vytváření tlaku, která jsou směrem k povrchu plechu ve tvářecí oblasti 12 otevřená. Tvářecí oblast 12 desky 2 je obklopena upínací oblastí 13, která samotná je tvořena stykovými plochami 14 přidržovací desky 10 na povrchu desky a stykovými plochami 15 průtažnice 4 na druhé straně desky, a deska je proti tvářecímu prostoru 16 utěsněna. Vstupem zejména vysoce viskózního pracovního média do tvářecího prostoru 16 se deska podrobí hlubokému tažení, přičemž materiál pod přidržovacem uvnitř stykových ploch postupně zaplňuje spodní nástroj, srovnej obr. 2 a obr. 3.

Na obr. 4 až obr. 6 je znázorněn druhý příklad provedení vynálezu, přičemž stejné konstrukční díly jsou opatřeny stejnými vztahovými značkami. Na rozdíl od prvního příkladu provedení je upínací oblast 13 pro desku 2 pomocí přidržovače 17 horního nástroje 6 vytvořena s okrajovými, vůči povrchu desky planparalelními stykovými plochami 18. Spodní nástroj 3 je průtažnicí 4 s integrovanou matricí 5, které jsou uspořádány na lisovacím stole 19. Uvnitř z horní strany uspořádaného přidržovače 17 je pohyblivě uspořádán lisovník 20, který je spolu s držákem 25 lisovníku upevněn na desce 26 válce jednotek 7, 8 pro vytváření tlaku. Přívodní a odváděči potrubí 21 pracovního média od obou jednotek 7, 8 pro vytváření tlaku a ·· »··· • · · ·«· ···· __ ς »·* · ······ ···· ” ^J ··· ····.· ί ·· · ·♦· ·· ·· · směrem k nim jsou spojena průchozími otvory 22 v přidržovači nebo spodní průtažnici 23.

Postup tváření probíhá následovně. Deska 2 se položí na obvodové stykové plochy 15 spodního nástroje 3, popřípadě průtažnice, a pomocí přidržovače 10,

17, sjíždějícího při uzavírajícím se lisu, se přidrží a upne ve své poloze. Jestliže je nástroj uzavřen, lis svého spodního mrtvého bodu ještě nedosáhl, takže se při dále směrem dolů se pohybujícím beranu lisu pomocí pístů 24 tvářecí fluidum převádí z válcového prostoru jednotek 7, 8 píst - válec přes potrubí 11, 21 na povrch 12 desky 2, obklopené upínací oblastí 13. Tato část desky 2 se začíná na základě tlaku, vykonávaného tvářecím fluidem, předtvářet, přičemž pro tváření desky tlakovým médiem postačí tlaky 40 až 50 bar.

Podle první způsobové varianty se deska 2 samotná pracovním médiem předtváří, viz obr. 2, a následně lisuje do konečného tvaru, viz obr. 3.

U druhé způsobové varianty se pracovní médium používá jen pro předtváření desky 2, viz obr. 5. První předtvářecí krok probíhá jen pomocí pracovního média, nacházejícího se pod tlakem, které vyplňuje tvářecí prostor 16 nad deskou 2. Následně se i lisovník 20 uvnitř tvářecího prostoru 16, vyplněného pracovním médiem, pohybuje směrem dolů, aby se podpořilo předtváření. Pro konečné tváření se pracovní médium z tvářecího prostoru 16 vysaje ven a předtvářený konstrukční díl se horním lisovníkem 20 lisuje na spodní matrici 5 a tváří, viz obr.

6.

Tím, že jsou ve spodním nástroji 3 uspořádány i průchozí otvory 23 pro pracovní médium, je rovněž možné tváření desky 2 ke druhé straně ve směru horního nástroje, přičemž pro konečné tváření se lisovník ve spodním nástroji pohybuje směrem nahoru proti matrici nebo proti opačnému lisovníku.

φφ ···» • ·· Φ· · ♦ ΦΦΦ φφφ φφφ φφφφ φ φ φφφ φ φφφφ φφφ φ φ φ • ΦΦ φφ φφ ·

Pomocí navrženého zařízení a způsobu je zhotovování tvářených dílů hospodárně možné s nízkou taktovací dobou při pouhém stykovém utěsnění desky proti nástroji.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro hydraulické vysokotlaké tváření H desky horním nástrojem (6) a spodním nástrojem (3), u kterého je mezi beranem (9) mechanického lisu a horním nástrojem (6) uspořádána alespoň jedna jednotka (7, 8) pro vytváření tlaku, a tlakové médium jednotky (7, 8) pro vytváření tlaku se používá jako pracovní médium pro hydraulické tváření desky (2), vyznačující se tím, že stykové plochy (14, 15, 18) nástrojů (6, 3) bezprostředně přilehnou na povrch desky (2) podél její upínací oblasti (13) a utěsní tvářecí oblast (12), na kterou působí pracovní médium, jen stykovým těsněním bez doplňkového těsnicího prostředku.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pracovní médium je vysoce viskózní.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že horní nástroj (6) zahrnuje přidržovací desku (10), přicházející plošně a planparalelně do kontaktu s celým povrchem desky (2), do které jsou zaintegrována potrubí (11) pro pracovní médium, která jsou spojena s příslušnou jednotkou (7, 8) pro vytváření tlaku.
4. 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že horní nástroj (6) zahrnuje přidržovač (17) s okrajovými stykovými plochami (18), planparalelními s povrchem desky (2).
5. 5. Zařízení podle některého z nároků 1, 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že spodní nástroj (3) zahrnuje průtažnici (4) s okrajovými, s povrchem desky (2) planparalelními stykovými plochami (15).

   • * • · · • ·· · • « ·· ···· ·» 8
6. 6. Způsob hydraulického vysokotlakého tváření desky (2) s horním nástrojem (6) a spodním nástrojem (3), u kterého je mezi beranem (9) mechanického lisu a horním nástrojem (6) uspořádána alespoň jedna jednotka (7, 8) pro vytváření tlaku, a tlakové médium jednotky (7, 8) pro vytváření tlaku se používá jako pracovní médium pro hydraulické tváření desky (2), přičemž pohybem lisu dolů a přitlačením stykových ploch (14, 15, 17) nástrojů podél upínací oblasti (13) desky (2) na sebe se tato přidrží, zejména se zařízením podle některého z nároků 1 - 5, vyznačující se tím, že oblast desky (2), na kterou působí pracovní médium, se utěsní jen stykovým těsněním na sebe přitlačených stykových ploch (14, 15, 17) nástrojů (6, 3) na povrchu desky (2) bez doplňkových těsnicích prostředků, a že deska (2) se pomocí pracovního média předtváří a následně pomocí kalibračního tlaku pracovního média nebo nástrojem samotným tváří na konečný tvar.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že na desku (2) se působí pomocí vysoce viskózního pracovního média.
8. 8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že k časovému okamžiku předtváření tlakovým médiem se již posouvá lisovník (20) proti protimatrici (5) nebo protilisovníku protějšího nástroje ve směru předtvářené desky (2), následně se pracovní médium z tvářecího prostoru (16) vypustí a potom se konstrukční díl pomocí lisovníku (20) tváří do konečného tvaru.