EP0074967B1 - Procede et dispositif pour modifier la forme de surfaces et de plaques - Google Patents

Procede et dispositif pour modifier la forme de surfaces et de plaques Download PDF

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EP0074967B1
EP0074967B1 EP19820900794 EP82900794A EP0074967B1 EP 0074967 B1 EP0074967 B1 EP 0074967B1 EP 19820900794 EP19820900794 EP 19820900794 EP 82900794 A EP82900794 A EP 82900794A EP 0074967 B1 EP0074967 B1 EP 0074967B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
impact
stamp
tool surface
tool
Prior art date
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Application number
EP19820900794
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German (de)
English (en)
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EP0074967A1 (fr
Inventor
Reiner Kopp
Klaus-Peter Hornauer
Siegfried Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0074967A1 publication Critical patent/EP0074967A1/fr
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/06—Deforming sheet metal, tubes or profiles by sequential impacts, e.g. hammering, beating, peen forming

Definitions

  • the invention relates to a method of the type referred to in the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out said method.
  • a method of this type is known from US-A-3937055. There, firing pins are thrown onto the workpiece surface; There is no preferred direction of the deformation of the workpiece achieved in this way. With regard to the prior art, reference is also made to DE-A-2906509. Blasting media, in particular balls, are accelerated in a pressure jet and directed onto the surface of workpieces at a speed of 10 to 90 m / s in order to bring about a deformation which is superior to that of bending. The individual balls are classified within certain diameter ranges and, due to their conveyance in the material jet, hit the impact surface in a statistically distributed manner.
  • the object of the invention is to achieve a targeted shaping from the outset, in particular a specific curvature, in sheet metal and sheets, without being able to use the possibility of shaping the material to a limited extent due to unintentional shaping directions.
  • this is intended to achieve an increased dimensional accuracy of the forming, and undesired workpiece stretching should also be largely avoided.
  • the change in shape should be even more pronounced in one plane, whereby the requirements for avoiding or at least reducing a change in thickness of the sheets or sheets should be met.
  • the considerable mechanical effort, as was necessary in the previous shaping by means of material radiation, is to be considerably reduced.
  • the further improvement of the uniformity of the shaping serves to guide the punch over the workpiece surface in essentially parallel lines and to cover the impact areas within the line-wise impact tracks in the longitudinal direction.
  • Very good shape changes can be achieved with stamps in which the tool surface has a width in the range from 1 to 5 mm, while the length is expediently chosen to increase with increasing sheet thickness.
  • the extent of the length can be determined by interpolation and extrapolation if one assumes two advantageous assignments, one of which provides a tool area of approximately 2 x 12 mm for workpiece thicknesses between 5 and 8 mm, whereas the other one for a workpiece thickness of 8 to 20 mm provides a tool surface of 2 x 27 mm.
  • the punch (s) or tools can be used directly for the impact load on the workpiece surface, it is in the interest of improved control of the shape change process to guide the tools themselves lying on the workpiece surface and to dynamically load them by means of a percussion piston.
  • the tools transmit the impulse of the percussion piston, whereby the relative position between the workpiece surface and the tool is particularly reliably ensured.
  • the kinetic energy is thus applied via the piston. Its mass has less of an impact than the speed it has when it hits the punch.
  • the latter depends on its pressurized surface and the stroke when the piston is pressurized with a fluid under pressure.
  • a satisfactory change in shape is achieved if the cross section and the stroke of the piston are increased proportionally as the sheet thickness increases, a piston cross section of approximately 200 mm 2 being able to be assigned to a sheet thickness of 5 to 8 mm.
  • the piston can expediently be acted upon on both sides within a compressed air cylinder, expediently with compressed air which can be controlled in the range from 2 to 10 bar.
  • the length of the stroke is between about 40 to 120 mm.
  • piston speeds can be used, which are generally lower than the speeds of the ball speeds that occur when blasting with balls.
  • speeds between 0.5 and 15 m / s can be expected, in which range the lower speeds are assigned to the thicker workpieces and the higher speeds to the thinner workpieces.
  • the device according to the invention has in particular a stamp with a cylindrical shaft which is guided and can be acted upon by a piston in a manner known per se.
  • this shaft is designed as a tool surface.
  • the latter is advantageously carried out on a widening base of the shaft and is rectangular with rounded corners. Instead of the rounded corners, semi-circular surfaces can also be used. It is particularly advantageous to directly surround the tool surface with a hem surface whose level in the direction of action is set back by approximately 0.05 to 0.5 mm in relation to the plane of the tool surface. If the tool surface should penetrate the material, this type of recessed hem surface leads to the hem surface contacting the workpiece surface at a penetration depth of more than 0.05 to 0.5 mm.
  • the hem surface is therefore expediently formed on each long side of the tool surface and has approximately the same width there as the tool surface.
  • the tool surface or the hem surface continues to merge appropriately via a rounded edge in the stamp or in its base.
  • the formation of sharp-edged surface defects can thus be avoided with certainty.
  • the transition area adjacent to the tool surface or the hem surface expediently widens trapezoidally in the direction of the wider base of the stamp.
  • Figure 1 shows a sheet 1, which was dynamically loaded in its longitudinal direction 2 with a stamp by this stamp was guided along the longitudinal direction 2. It continued to run in several parallel paths.
  • the line-by-line loading of the sheet 1 along its longitudinal direction 2 is shown in FIG. 2.
  • the individual loading surfaces 4 can be seen, one of which is hatched in the upper part of FIG.
  • These application surfaces overlap in the longitudinal direction 2 with sections which can be recognized by the broken line. They have a length of 5, which depends on the speed of the feed and the frequency of the stroke. Depending on the length of the covering, the change in shape is more or less pronounced.
  • the individual loading surface has a width 6 and a length 7 extending in the longitudinal direction 2, the latter preferably being six times the width.
  • the overlapping impact surfaces form impact tracks 8, 9, the spacing 10 of which from one another in the illustration in FIG. 2 is of approximately the same width as the width 6 of the impact surface or the impact track 8.
  • the individual impact tracks can also be brought closer to one another and even covered, likewise, if the shape change is only very weak, the feed can be increased or the impact frequency reduced, so that the individual impact surfaces 4 no longer overlap one another.
  • FIG. 3 A cylindrical shaft 11 can first be seen, the lower end of which is designed as a tool surface 12, the latter being shown in plan view in the lower part of FIG. 3.
  • the tool surface 12 is formed on the widening base 13 of the shank 11 and has an essentially rectangular shape. Their length 7 fulfills the condition of being about six times the width 5.
  • Semicircular surfaces 14 are attached to the narrow sides of the tool surface 12.
  • the tool surface 12 is directly surrounded by a hem surface 15, which is offset parallel to the plane of the tool surface 12 opposite to the direction of impact 16.
  • the extent 17 of this dislocation is between 0.05 and 0.5 mm.
  • the hem surface extends to both longitudinal sides of the tool surface 12 and there is of a width 18 which is approximately the same as the width 5 of the tool surface 12.
  • a workpiece may well lie on soft, yielding material, such as foam or the like, over a large area during the treatment described.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Claims (24)

  1. Procédé de formage de tôles et plaques en matériaux ayant un comportement de déformation élastique et plastique, dans lequel la pièce (1) reçoit, au moyen d'au moins un poinçon (11, 12, 13) ayant une surface d'outil définie (12), une sollicitation dynamique par percussions, laquelle peut être limitée localement et est appliquée à la surface de la pièce, d'un seul côte de celle-ci, dans une direction opposée à celle du changement de forme,
    caractérisé
    en ce que le poinçon (11, 12, 13) est amené à agir sur la surface de la pièce dans une zone de percussion (4) dont la longueur (7) est au moins triple de la largeur (6), la direction longitudinale (2) de cette zone de percussion (4) étant maintenue transversale à la direction de déformation (3).
  2. 2. Procédé selon la revendication 1,
    caractérisé
    en ce que le ou les poinçons (11, 12, 13) sont amenés à agir sur la surface de la pièce, dans une zone de percussion (4) ayant une longueur (7) d'au moins six fois sa largeur (6).
  3. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2,
    caractérisé
    en ce que le ou les poinçons (11, 12, 13) sont guidés au-dessus de la surface de la pièce, selon des lignes sensiblement parallèles, pendant qu'ils fournissent une sollicitation par percussions, les zones (4) des percussions individuelles se recouvrant mutuellement tout en formant une trace de percussion (8,9) dans la direction longitudinale de ladite trace.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3,
    caractérisé
    en ce que la sollicitation par percussions est réalisée le long de lignes dont les intervalles transversaux (10) sont de l'ordre de la largeur (6) de la trace de percussion (8, 9).
  5. 5. Procédé selon la revendication 3,
    caractérisé
    en ce que la sollicitation par percussions est effectuée par lignes avec des traces de percussion (8, 9) qui se recouvrent transversalement à leur direction longitudinale.
  6. 6. Procédé selon les revendications 1 à 5,
    caractérisé
    en ce que la sollicitation par percussions est réalisée avec des poinçons (11, 12, 13) dotés de surfaces d'outil (12) ayant une largeur de 1 à 5 mm, la longueur adoptée pour les surfaces d'outil étant plus grande lorsque l'épaisseur de la tôle augmente.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6,
    caractérisé
    en ce que l'on utilise, pour des épaisseurs de pièce comprises entre 5 et 8 mm, une surface d'outil (12) de l'ordre de 2 mm x 12 mm et, dans le cas d'épaisseurs de pièce de 8 à 20 mm, une surface d'outil (12) de l'ordre de 2 x 27 mm.
  8. 8. Procédé selon les revendications 1 à 7,
    caractérisé
    en ce que le ou les poinçons (11,12,13) sont guidés en étant appliqués sur la surface de la pièce et sont en même temps sollicités . dynamiquement au moyen de pistons percuteurs.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8,
    caractérisé
    en ce qu'à partir d'une section transversale de l'ordre de 200 mm2 affectée à des épaisseurs de tôle de 5 à 8 mm, les sections droites des pistons et la course de percussion de ces derniers augmentent sensiblement proportionnellement à l'épaisseur de la tôle.
  10. 10. Procédé selon la revendication 9,
    caractérisé
    en ce que les pistons sont soumis, dans un cylindre pneumatique à double effet, à une sollicitation et à une accélération par de l'air comprimé sous une pression de 2 à 10 bars, le long d'une course de 40 à 120 mm.
  11. 11. Procédé selon les revendications 1 à 9,
    caractérisé
    en ce que le ou les poinçons (11, 12, 13) sont sollicités et accélérés dans un champ magnétique alternatif dont la fréquence est égale à la fréquence de percussion.
  12. 12. Procédé selon la revendication 11,
    caractérisé
    en ce que la fréquence de percussion est choisie égale à la fréquence du courant alternatif du réseau de distribution de courant.
  13. 13. Procédé selon les revendications 1 à 11,
    caractérisé
    en ce que l'on adopte, pour le ou les poinçons (11, 12, 13), une fréquence de l'ordre de 1500 min-1.
  14. 14. Procédé selon les revendications 1 à 13,
    caractérisé
    en ce que le ou les poinçons (11, 12, 13) sont guidés avec une avance de 5 à 15 m/min.
  15. 15. Procédé selon les revendications 1 à 14,
    caractérisé
    en ce que la pièce est serrée par deux bords opposés puis, par rapprochement des moyens de serrage, est cintrée élastiquement avec une ampleur correspondant à celle du changement de forme prévu, et en ce que l'on réalise alors la sollicitation dynamique par percussions de la surface de la pièce.
  16. 16. Procédé selon la revendication 15,
    caractérisé
    en ce que l'on surveille la force de serrage s'établissant lors du cintrage élastique de la pièce, et l'on met en oeuvre la sollicitation dynamique jusqu'à l'annulation de cette force de serrage.
  17. 17. Dispositif de formage de tôles et plaques en matériaux ayant un comportement de déformation élastique et plastique, comportant un agencement de poinçon de percussion sollicitant dynamiquement la pièce d'un seul côté, dans une direction opposée à celle du changement de forme, et ayant une surface d'outil définie qui agit de manière localement limitée sur la surface de la pièce,
    caractérisé
    en ce que l'agencement de poinçon de percussion (11, 12, 13) présente une surface d'outil (12) ayant une longueur (7) au moins triple de sa largeur (5), et est guidé sur la direction longitudinale (2) de la surface d'outil (12), transversalement à la direction de déformation de la pièce (1).
  18. 18. Dispositif selon la revendication 17,
    caractérisé
    en ce que la surface d'outil (12) est réalisée sur une tête épanouie (13) d'une tige de poinçon (11).
  19. 19. Dispositif selon les revendications 17 et 18, caractérisé
    en ce que la surface d'outil (12) possède la forme d'un rectangle dont les angles sont arrondis.
  20. 20. Dispositif selon les revendications 17 et 18, caractérisé
    en ce que la surface d'outil (12) est réalisée avec des surfaces semi-circulaires (14) sur les petits côtés.
  21. 21. Dispositif selon les revendications 17 à 20,
    caractérisé
    en ce que la surface d'outil (12) se raccorde au corps du poinçon et/ou à la tête épanouie (13) par des arêtes arrondies.
  22. 22. Dispositif selon la revendication 21,
    caractérisé
    en ce que la zone de raccordement présente un élargissement trapézoïdal à la suite de la surface d'outil (12).
  23. 23. Dispositif selon les revendications 17 à 22,
    caractérisé
    en ce que la surface d'outil (12) est directement entourée par une surface marginale (15) dont le plan est, dans la direction de percussion (16), en retrait de 0,05 à 0,5 mm par rapport au plan de la surface d'outil (12).
  24. 24. Dispositif selon la revendication 23,
    caractérisé
    en ce que la surface marginale (15) est aménagée sur chaque côté longitudinal de la surface d'outil (12) en presentant à chaque fois une largeur (18) sensiblement égale à celle de la surface d'outil.
EP19820900794 1981-03-21 1982-03-16 Procede et dispositif pour modifier la forme de surfaces et de plaques Expired EP0074967B1 (fr)

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