CZ2006758A3 - Zarízení k tvárení vnitrním vysokým tlakem - Google Patents

Abstract

Zarízení k tvárení vnitrním vysokým tlakem, konstrukcní soucásti (37) ve tvarovacím náradí (28), máspodní zápustku (26) a horní zápustku (27), pricemz je horní zápustka (27 pres alespon jednu jednotku (30) píst-válec, obsahující hydraulické médium,omezene relativne pohyblive sprazitelná se smykadlem (35) mechanického lisu (2) s konstantní lisovací dráhou a prostor válce jednotky (30) píst-válecje spojitelný vedením média s vnitrním prostorem konstrukcní soucásti (37). Lis (2) má systém rízení tlaku a regulace tlaku z alespon jedné jednotky (1) píst-válec-pruzina a lis (2) je opatren dalsímzarízením (20) pro prídavné výrobní operace.

Description

Oblast techniky

Je popisováno zařízení k tváření vnitřním vysokým tlakem konstrukční součásti ve tvaróvacím nářadí, majícím spodní zápustku a horní zápustku, u kterého je horní zápustka přes alespoň jednu jednotku píst-válec, obsahující hydraulické médium, omezeně relativně pohyblivě spřažitelná še smykadlem mechanického lisu s konstantní lisovací dráhou a prostor válce jednotky píst-válec je spojitelný vedením média s vnitřním prostorem konstrukční součásti.

Dosavadní stav techniky

K hydraulickému tváření konstrukční součásti je známé, položit konstrukční součást nejprve do otevřeného tvarovacího nářadí z horní zápustky a spodní zápustky, naplnit je kapalným činným médiem a utěsnit konce konstrukční součásti přes utěsňovací trny. Po uzavření tvarovacího nářadí se v konstrukční součásti vytváří hydraulický tlak, aby se konstrukční součást v tvaróvacím nářadí příslušně přetvořila předem daným obrysům.

-2Přitom se vychází z hydraulického přidržovacího lisu, který je z hlediska řízení navržen tak, že v průběhu procesu hydroformování přidržuje tvarovací nářadí po delší čas. Přídržná doba je např. pro komponenty pojezdových ústrojí, jako jsou podélné nosníky a příčníky, v rozsahu od;.5^der 10 sekund. Z toho pak vyplývají doby taktu v rozsahu od 30 do 40 sekund k výrobě každé hotové součásti včetně dopravení konstrukční součásti, která má být tvářena, do tvarovacího nářadí, stejně jako dopravení konstrukční součásti z tvarovacího nářadí.

DE 199 57 888 C2 popisuje kombinaci z tvarovacího nářadí s horní a spodní zápustkou k hydraulickému tváření vnitřním vysokým tlakem mechanickým lisem s konstantní lisovací dráhou. Horní zápustka je přes jednotku píst-válec, obsahující hydraulické médium, omezeně relativně pohyblivě spřažitelná se smykadlem lisu. Prostor válce jednotky pístválec je spojitelný vedením média s vnitřním prostorem konstrukční součásti, která má být tvářena. Tento systém reguluje tlak elektronicky a hydraulicky přes řídící přístroje, ventily, hydraulická čerpadla, hydraulické válce a čidla. V důsledku velkého množství elektrických a hydraulických .komponent je systém v sériovém použití příliš pomalý pro hydroformování pod mechanickými lisy. Přídavné výrobní operace, jako jsou děrování, ražení nebo oddělování, na konstrukčních součástech, které mají být tvářeny, jsou prováděny v přídavném výrobním procesu po hydroformování.

Vycházeje ze stavu techniky je tedy základem vynálezu úkol, aby bylo možno se při tváření vnitřním vysokým tlakem v mechanickém lisu vyhnout použití komplexních systémů, jako jsou elektronická řízení, hydraulická čerpadla, olejová čerpadla, elektroventily nebo tlakové reduktory a umožnit • ···

-3přídavnou výrobní operaci v lisu.

Podstata vynálezu

Řešení tohoto úkolu spočívá podle vynálezu v systému řízení tlaku podle patentového nároku 1, u kterého systém řízení tlaku sestává ' z jednotky píst-válec-pružina. Vysokotlaký okruh zůstává v průběhu a po tváření vnitřním vysokým tlakem až po spodní úvrať lisu uzavřený. Doba trvání tlaku se tedy zvětšuje a tím umožňuje další výrobní operaci v průběhu lisovacího zdvihu. Lis je proto podle vynálezu opatřen dalším zařízením pro přídavné výrobní operace.

Aby se pří tváření zajistilo úplné přizpůsobení konstrukční součásti na tvarovací prostor, navrhuje se jednotka píst-válec tak, že jí vytlačený objem je větší než to, co by bylo k tváření nutné. Tento přebytečný objem se přijímá vysokotlakou komorou jednotky píst-válec-pružina. Vysokotlaká komora jednotky píst-válec-pružina a tvarovací nářadí jsou spojeny vedením. Vysokotlaká komora sestává z válce, pístu a těsnění. Na vysokotlaké straně vysokotlaké komory uspořádaná pružina- způsobuje, že teprve při dosažení určitého vnitřního tlaku v konstrukční součásti, resp. v tvarovacím prostoru se odvádí objem, vytlačený jednotkou píst-válec. Tento určitý tlak odpovídá tlaku, který je nutný k úplnému vyplnění tvarovacího prostoru konstrukční součástí, resp. přizpůsobení trubek nebo ploštin na obrysy tvarovacího prostoru. Síla, vyvozená protřednictvím tlaku na píst, se udržuje protitlakem prostřednictvím pružiny a pružinové opery. Tato protisíla zamezuje poklesu tlaku a vytváří tlakové, plato B1 - B2. V tlakovém platě B1 - B2 se umožňují výrobní operace jako děrování, spojování nebo • ··*

-4• · · ... .··· ·· ·* oddělování. Takovéto řešení je díky velmi vysokým tlakům, existujícím při hydroformování, a to v rozsahu 600 bar až 3000 bar, výhodné, protože pro toto použití není možné přímé omezení tlaku obvyklými omezovači tlaku. Omezení tlaku se reguluje prostřednictvím vysokotlaké komory jednotky pístválec-pružina. Přebytečný objem média- v průběhu tváření vnitřním vysokým tlakem se přijímá vysokotlakou komorou, přičemž se tlak nepatrně zvyšuje.

Prostřednictvím vytvořeného tlakového plato B1 - B2 se mohou výrobní operace provádět v průběhu nebo po hydroformování. Výrobní operace se provádějí bez- externích zdrojů energie v průběhu nebo po ukončení tváření vnitřním vysokým tlakem až krátce po dosažení spodní úvratě UT lisovacího zdvihu. S externími zdroji energie se mohou provádět přídavné výrobní operace po spodní úvrati UT přes bod C2 poklesu tlaku tlakového plato.

Při současném hydroformování s přídavnými výrobními operacemi se nachází smykadlo lisu několik mimimetrů před spodní úvrati UT, přičemž se smykadlo lisu pohybuje dále ve směru spodní úvratě UT a mechanicky nebo hydraulicky pohání zařízení pro děrování ražením, řezání 'závitů - nebo' oddělování. Když je překročena spodní úvrať UT, provedlo zařízení pro přídavné výrobní operace tyto přídavné výrobní operace jako děrování, ražení nebo řezání závitů, následně jede smykadlo lisu ve směru horní úvratě OT, přičemž horní úvrať OT se projíždí bez časového zpoždění. Tlak se snižuje a lis otevírá hydroformovací nářadí. Hydroformování a výrobní operace jsou ukončeny.

Přehled obrázků na výkresech • ···

-5Vynález je dále blíže popsán prostřednictvím příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých ukazuje obr. 1 mechanický lis 2 k tváření vnitřním vysokým tlakem ve vertikálním podélném řezu, obr. 2 rovněž ve vertikálním podélném řezu znázorněnou řídící jednotku z pístu 14, válce 13 a pružiny 15 podle vynálezu, obr. 3 mechanický lis k tváření vnitřním vysokým tlakem z obr. 1 ve spojení s řídicí jednotkou z obr. 2 ve vertikálním podélném řezu a obr. 4 znázornění křivky pohybu lisu s průběhem tlaku.

Příklady provedení vynálezu a

Pomocí obr. 1 je znázorňován lis 2 s tvářecím nástrojem 28, sestávajícím ze spodní zápustky 26 a horní zápustky 27. Spodní zápustka 26-je na stolu-24 lisu mechanického lisu 2 s konstantní lisovací dráhou ve formě klikového lisu ukotvena rozebíratelně, přičemž mezi stolem 24 lisu a spodní zápustkou 26 leží zápustková deska 25. Horní zápustka 27 je přes desku 29 válce spojena s válcem 32 jednotky 30 pístválec. Píst 33 jednotky 30 píst-válec je přes desku 21 pístu rozebíratelně spojen se smykadlem 35 mechanického lisu 2. Na desce 29 válce jsou upevněny tyčovité vratné prostředky 34 jednotky 30 píst-válec. Na volném konci mají vratné prostředky 34 unášeči hlavy 31. Vedení 11, které pobíhá mezi zde ještě neznázorněnou jednotkou 1 píst-válec-pružina podle

-6vynálezu a tvarovacím nářadím 28, je naznačeno schematicky. Vedení 11 dovoluje díky svému speciálnímu vytvoření i relativní přemístění neznázorněné jednotkou 1 píst-válecpružina k tvarovacímu nářadí 28. Tvarovací nářadí 28 je přes celkem dvě, hydraulické médium obsahující jednotky 30 pístválec spřažitelné omezeně relativně pohyblivě se smykadlem 35 mechanického lisu 2 s konstantní lisovací dráhou ve formě klikového lisu. Zařízení 20 k přídavným ' výrobním operacím působí v průběhu nebo po tváření vnitřním vysokým tlakem lisovacím zdvihem smykadla 35 lisu na konstrukční součást 37.

Obr. 2 ukazuje systém řízení tlaku, který sestává z jednotky 1 píst-válec-pružina podle vynálezu. Činné médium se přechovává ve vysokotlaké komoře 12 jednotky 1 pístválec-pružina pod vysokým tlakem. Vysokotlaká komora 12 sestává z válce 13, pístu 14 a těsnění 17. Kapalina k vytlačování se uchovává prostřednictvím bočního vedení 10 a vedení 11 ve vysokotlaké komoře 12 jednotky 1 píst-válecpružina pod vysokým tlakem. Síla, vyvozovaná na píst 14 jednotky 1 píst-válec-pružina, je držena protitlakem prostřednictvím pružiny 15 a pružinové opěry 16.

Pomocí obr. 3 je jednotka 1 píst-válec-pružina znázorněna jako systém řízení tlaku k řízení zařízení pro tváření vnitřním vysokým tlakem konstrukční součásti 37 mechanickým lisem 2 s konstantní lisovací dráhou. Aby se zajistilo úplné vytvarování tvářené konstrukční součásti 37 v tvarovacím prostoru 36 tvarovacího nářadí 28, musí být jednotkami 30 píst-válec vytlačený objem větší než objem, který je vyžadován k vytvarování. Přebytečný vytlačený objem se přivádí vysokotlaké komoře 12. Píst 14 jednotky 1 pístválec-pružina se pohybuje směrem doleva. Doba trvání tlaku

*7• 9

999 99·9 ·♦ se zvyšuje. Tím se umožňuje přídavná výrobní operace s dalším zařízením 20. Následně jede smykadlo lisu 35 ve směru horní úvratě 0T, přičemž objem z vysokotlaké komory 12 je veden do jednotky 30 píst-válec lisu 2 přes vedení 10, 11. Tlak se.snižuje a lis 2 otevírá tvarovací nářadí 28.

. Obr. 4 ukazuje diagram, u kterého osa y znázorňuje tlak a zdvih lisu 2 v závislosti na čase přes osu x. Křivka Kl znázorňuje průběh tlaku lisu 2 přes čas s elektronicky nebo hydraulicky řízeným tlakovým systémem pro hydraulické tváření podle známého stavu techniky. Zvyšování tlaku začíná u nuly tlakové osy a stoupá přes pracovní bod AI procesu tváření vnitřním vysokým tlakem až ke spodní úvrati Bl křivky Kl. Dosáhl-li lisovací zdvih svoji spodní úvrať Bl, jede smykadlo 35 lisu dále ve směru na diagramu neznázrněné horní úvratě OT přes body Cl a Dl poklesu tlaku. Mezi spodní úvrati Bl lisovacího zdvihu křivky Kl a bodem Cl poklesu tlaku se lis ještě přidržuje. Od bodu Cl poklesu tlaku najíždí lis, tlak se snižuje a lis 2 otevírá hydroformovací nářadí 28 v bodu Dl. Zde neznázorněná horní úvrať OT se projíždí bez časového zpoždění.

Křivka K2 ukazuje průběh tlaku lisu' 2 podle vynálezu přes tlakové plato Bl - B2, které se vytváří prostřednictvím protisíly pružiny 15 systému 1 řízení tlaku. Výška křivky K2 průběh tlaku je závislá na pružinové konstantě. Protisíla pružinové opery 16 zamezuje poklesu tlaku a vytváří tlakové plato Bl - B2, jehož středový bod tvoří spodní úvrať UT lisovacího pohybu. V tomto časovém okně tlakového plato Bl B2 se provádějí přídavné výrobní operace. Zvyšování tlaku začíná u nuly tlakové osy a stoupá přes pracovní bod AI procesu tváření vnitřním vysokým tlakem, až na maximální hodnotu ve spodní úvrati UT lisovacího zdvihu. Dosažitelný *

<» »

-8» · ·*· • * · · • < · · »·· ···· tlak ve spodní úvrati UT je závislý na pružinové konstantě. Je udržován ve vysokotlaké komoře 12 jednotky 1 píst-válecpružina až k bodu B2.

Křivka K3 pohybu smykadla lisu představuje referenční křivku ke křivce K2 průběhu tlaku. Tato referenční křivka K3 ukazuje postavení smykadla 35 lisu (zdvih) v závislosti na čase.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení k tváření vnitřním vysokým tlakem^konstrukční součásti (37) ve tvarovacím nářadí (28), majícím spodní zápustku (26) a horní zápustku (27), u kterého je horní zápustka (27) přes alespoň jednu .jednotku (30) pístválec, obsahující hydraulické médium, omezeně relativně pohyblivě spřažitelná se smykadlem (35) mechanického lisu (2) s konstantní lisovací dráhou a prostor válce jednotky (30) píst-válec je spojitelný vedením média s vnitřním prostorem konstrukční součástí (37), vyznačující se tím, že lis (2) má systém řízení tlaku a regulace tlaku z alespoň jedné jednotky (1) píst-válec-pružina a že lis (2) je opatřen dalším zařízením (20) pro přídavné výrobní operace.
2. 2. Zařízení k tváření vnitřním vysokým tlakem podle nároku

   1, vyznačující se tím, .že .vysokotlaká komora:· (12) jednotky (1)” píst-válecpružina je spojitelná vedením média s prostorem válce jednotky (30) píst-válec a s vnitřním prostorem konstrukční součásti (37) .
3. 3. Zařízení k tváření vnitřním vysokým tlakem podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že vysokotlaká komora (12) jednotky (1) píst-válecpružina uchovává vysokotlaké médium pod vysokým tlakem a uzavřený vysokotlaký okruh zvětšuje dobu trvání tlaku tlakem podle proveditelná tlakem podle a tím vytváří tlakové plató (B1 - B2).
4. 4. Zařízení k tváření vnitřním vysokým některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že přídavná výrobní operace je prostřednictvím dalšího zařízení (20).
5. 5. Zařízení k tváření vnitřním vysokým některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přídavná výrobní operace je proveditelná bez externího zdroje energie až krátce po spodní úvrati (UT) lisu (2).
6. 6. Zařízení k tváření vnitřním vysokým tlakem podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přídavná výrobní operace je proveditelná po spodní úvrati (UT) lisu (2) přes bod (C2) poklesu tlaku tváření vnitřním vysokým tlakem prostřednictvím externího zdroje energie.
7. 7. Zařízení k tváření vnitřním vysokým tlakem podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že je upraveno další zařízení (20) pro výrobní operaci jako je děrování, lisování, oddělování, spojování nebo řezání závitů.