EP4619176A1 - Multi-function mould for processing a steel strip and method for producing a washing machine drum - Google Patents

Abstract

A mould (10) for processing a metal panel by means of a hydraulic press comprises a forming punch (11) and a forming die (12), provided on their operating surfaces with corresponding hole patterns, a set of tubular deep-drawing punches (16) disposed in the forming punch (11) and movable relative thereto to protrude through its holes, a set of tubular deep-drawing dies (17) disposed in the forming die (12) in correspondence with its holes, and a set of blanking punches (15) sized to be smoothly guided along the axial holes of the deep-drawing tools (16, 17). The relative method of operation involves sequentially closing the mould (10), lowering the deep-drawing punches (16), lowering the blanking punches (15), raising the deep-drawing punches (15), raising the blanking punches (16) and opening the mould (10).

Description

SIB - 1 - BW1008M-PR.DOCX STAMPO MULTIFUNZIONE PER LA LAVORAZIONE DI UN NASTRO DI ACCIAIO E METODO PER PRODURRE UN CESTELLO PER LAVATRICE La presente invenzione riguarda uno stampo multifunzione per la lavorazione di un nastro di acciaio, tipicamente acciaio inossidabile, utilizzato per produrre il mantello cilindrico di un cestello per lavatrice, ed il relativo metodo di funzionamento dello stampo. In particolare, tale stampo è in grado di eseguire in una sola stazione le tre fasi iniziali di lavorazione del cestello, ovvero la formatura del nastro con funzione sia estetica che funzionale, la tranciatura dei fori per il drenaggio dell’acqua e l’imbutitura del nastro attorno a detti fori di drenaggio. Nel seguito si farà specifico riferimento alla produzione di un cestello per lavatrice, ma è chiaro che lo stampo qui descritto ed il suo relativo metodo di funzionamento possono essere applicati alla produzione di altri prodotti simili che utilizzano un nastro metallico quale materiale di partenza e che richiedono le stesse fasi di lavorazione. Come è noto, una lavatrice comprende un cestello nel quale vengono caricati i capi da lavare, tale cestello avendo una forma cilindrica con le pareti perforate per consentire l’ingresso e l’uscita del liquido di lavaggio. Per realizzare tale forma cilindrica si parte da un nastro di acciaio inossidabile avvolto in bobina, che viene svolto tramite un aspo svolgitore che conduce il nastro verso un banco sul quale sono posti vari utensili e dispositivi atti a contenere il nastro, ritagliare da esso un pannello rettangolare, e formare su detto pannello la geometria estetica ed i fori imbutiti per il drenaggio dell’acqua. Il pannello cosi lavorato viene successivamente giuntato con un lato corto ripiegato sull’altro a formare un cilindro che, grazie a lavorazioni successive, diventerà il cestello di una lavatrice/asciugatrice domestica. Tale giunzione dei due lati corti del pannello rettangolare può essere sia di tipo meccanico (graffatura) che tramite fusione del giunto sovrapposto per saldatura a resistenza, o del giunto testa a testa per saldatura laser. Il problema del metodo di produzione tradizionale risiede nel fatto di richiedere operazioni separate e contigue, ovvero il pannello viene spostato almeno da una prima ad una seconda stazione, se non anche ad un terza stazione, per eseguire le summenzionate operazioni di formatura, tranciatura ed imbutitura. Ciò risulta dal fatto che la tranciatura è solitamente la prima operazione eseguita, poiché risulta più facile tranciare i fori su una SIB - 2 - BW1008M-PR.DOCX lamiera piana, seguita nella successiva stazione dalla imbutitura della lamiera intorno ai fori in modo da allontanarli dal piano della lamiera per proteggere i capi lavati dal contatto con il bordo dei fori, così da limitare il rischio che eventuali bave di tranciatura o fori irregolari danneggino i capi. Infine, la formatura della lamiera con fini estetici/funzionali viene eseguita in una ulteriore stazione inserendo il pannello in uno stampo formato da una parte superiore mobile (porta-punzone) fissata alla mazza di una pressa idraulica, ed una parte inferiore fissa (porta-matrice) fissata al basamento della pressa idraulica. Ad esempio, US 5934110 descrive un apparato per produrre un tamburo per lavatrice che comprende un utensile di stampaggio formato da una parte superiore ed una parte inferiore tra le quali viene bloccata una lamiera, dette parti essendo provviste di corrispondenti schemi di fori nei quali sono alloggiati degli utensili. In particolare, nei fori della parte inferiore sono disposte delle matrici di tranciatura e imbutitura collocate più in basso del piano di separazione dell’utensile di stampaggio, mentre nei fori della parte superiore sono alloggiati dei corrispondenti punzoni di tranciatura e imbutitura disposti concentrici e scorrevoli tra loro e rispetto a detta parte superiore. Il metodo di produzione descritto in US 5934110 prevede una tradizionale prima fase di tranciatura con un punzone di tranciatura che sporge inferiormente dalla parte superiore dell’utensile di stampaggio scorrendo all’interno di un punzone di imbutitura che resta fermo all’interno di detta parte superiore. Tuttavia, la tranciatura provoca anche una prima fase di parziale imbutitura, a causa della distanza tra la lamiera e la sottostante matrice di tranciatura, che risulta in una porzione troncoconica della lamiera attorno al foro. Questa operazione provoca anche la formazione di una bava sporgente lungo il bordo inferiore della faccia inclinata del foro, e per riportare tale bava all’interno del foro viene eseguita una successiva fase di imbutitura trasformando la parte interna della suddetta porzione troncoconica in una porzione piana. Infine, il punzone di tranciatura viene ritratto per ripiegare verso l’alto e arrotondare la bava in modo che non costituisca un rischio per l’operatore o il bucato. Poiché l’apparato ed il metodo descritti in US 5934110 non prevedono la fase di formatura questa dovrà essere eseguita in una stazione successiva, ed una simile configurazione implica chiaramente l’inconveniente di un significativo ingombro e costo del banco di lavorazione, che deve comprendere anche dei meccanismi per lo spostamento SIB - 3 - BW1008M-PR.DOCX del pannello semilavorato da una stazione alla stazione successiva. Un ulteriore inconveniente è che il cestello risultante da tale metodo di produzione avrà delle tolleranze di lavorazione piuttosto grandi, poiché lo spostamento tra le diverse stazioni rende difficile eseguire le successive lavorazioni sempre esattamente nella stessa posizione sul pannello. Un ulteriore inconveniente dell’apparato e metodo descritti in US 5934110 è che il punzone di tranciatura è soggetto ad uno sforzo notevole con rischio di rottura o deformazione, nonché maggiore usura, poiché compie anche una prima fase di imbutitura senza neppure essere guidato nella sua porzione operativa terminale dal punzone di imbutitura, che resta all’interno della parte superiore durante la tranciatura. Ciò implica anche, data la relativa libertà della lamiera nello spazio sopra alla matrice di tranciatura, che il punzone di tranciatura tende a deformare la lamiera in maniera incontrollata anche più lontano dal foro. Scopo della presente invenzione è quindi quello di fornire uno stampo multifunzione ed un metodo di funzionamento che superano i suddetti inconvenienti. Tale scopo viene conseguito per mezzo di uno stampo di formatura comprendente anche gli utensili (matrici, punzoni) per le fasi di imbutitura e tranciatura, ed un metodo di funzionamento di tale stampo per realizzare le lavorazioni secondo una sequenza di formatura, imbutitura e tranciatura. Il vantaggio principale dello stampo in oggetto è quindi quello di permettere l’esecuzione delle tre fasi di lavorazione in un’unica stazione, cosicché il banco di lavorazione risulta molto più compatto ed economico. Ciò si traduce in minori costi sia di allestimento e manutenzione del banco di lavorazione che di produzione del cestello, grazie alla riduzione dei tempi di lavorazione ed alla minore quantità di energia richiesta. Un altro importante vantaggio del suddetto stampo e del suo relativo metodo di funzionamento risiede nella migliore qualità del prodotto finito, rispetto al metodo tradizionale con lavorazioni separate e contigue, perché il fatto che l’intera sequenza di lavorazione viene eseguita senza spostare il pannello tra un’operazione e la successiva permette di ottenere maggiore precisione e ripetibilità con tolleranze più piccole. Ancora un altro vantaggio consiste nel contenimento della deformazione plastica della lamiera attorno al foro nella fase di tranciatura, perché tale lavorazione viene SIB - 4 - BW1008M-PR.DOCX eseguita per ultima quando la lamiera è ancora pressata nello stampo di formatura ed in contatto con il punzone di imbutitura e la matrice di imbutitura che limitano l’effetto del punzone di tranciatura alla zona del foro. Al contrario, nel metodo tradizionale, in assenza di qualsiasi elemento di contenimento il punzone di tranciatura tende a deformare la lamiera anche più lontano dal foro, con effetti indesiderati e incontrollati. Ulteriori vantaggi e caratteristiche dello stampo e del suo metodo di funzionamento secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente dettagliata descrizione di una sua forma realizzativa con riferimento agli annessi disegni, in cui: la Fig.1 è una vista prospettica dall’alto di un banco di lavorazione con un’unica stazione di stampaggio comprendente uno stampo secondo la presente invenzione; la Fig.2 è una vista prospettica dal basso del punzone di formatura del suddetto stampo; la Fig.3 è una vista prospettica dall’alto della matrice di formatura del suddetto stampo; la Fig.4 è una vista prospettica dall’alto dei tre set di utensili contenuti nello stampo per eseguire le operazioni di imbutitura e tranciatura, con un dettaglio ingrandito in esploso; la Fig.5 è una vista in sezione dello stampo chiuso con gli utensili nella posizione operativa finale al termine delle tre fasi di lavorazione, con un dettaglio ingrandito; la Fig.6 è una vista laterale schematica in esploso dello stampo aperto prima di iniziare la lavorazione del pannello; la Fig.7 è una vista analoga alla precedente che mostra la prima fase di formatura; la Fig.8 è una vista analoga alla precedente che mostra la seconda fase di imbutitura; e la Fig.9 è una vista analoga alla precedente che mostra la terza fase di tranciatura. Facendo riferimento alla Fig.1, si vede che un banco di lavorazione 1 comprende tradizionalmente una struttura a telaio 2 che porta una pluralità di utensili e dispositivi, tra cui una pressa oleodinamica 3, per lavorare un nastro di acciaio inossidabile inserito dall’ingresso 4 svolgendolo da una bobina tramite un aspo svolgitore (non mostrato) che spinge il nastro verso il banco 1. Qui, un pannello viene ritagliato dal nastro e sottoposto SIB - 5 - BW1008M-PR.DOCX in sequenza alle fasi di formatura, imbutitura e tranciatura nell’unica stazione costituita dalla pressa 3, che porta uno stampo 10 secondo la presente invenzione come descritto nel seguito. Una volta completate le suddette operazioni, il pannello viene inviato attraverso l’uscita 5 alle fasi successive di trasformazione in un cestello per lavatrice finito. Si noti che il pannello si estende per quasi tutta la lunghezza del banco 1 tra l’ingresso 4 e l’uscita 5, per cui la sua completa lavorazione su tutta la lunghezza richiede molteplici sequenze di lavorazione nella pressa 3 sulle varie porzioni del pannello che viene fatto avanzare, tipicamente tre o quattro sequenze. Le viste prospettiche delle figure 2 e 3 mostrano il punzone di formatura 11 e la matrice di formatura 12, che fanno parte rispettivamente della parte superiore mobile e della parte inferiore fissa dello stampo 10. Se il punzone 11 e la matrice 12 di formatura fossero dei semplici utensili tradizionali di formatura, imprimerebbero sulla lamiera la geometria estetica senza permettere di eseguire alcuna ulteriore lavorazione. Un primo aspetto innovativo dello stampo secondo la presente invenzione è quello di comprendere tre set di utensili contenuti al suo interno e disposti per interagire tra loro attraverso due schemi di fori 13, 14 ricavati in posizioni corrispondenti nelle superfici operative contrapposte del punzone 11 e della matrice 12 rispettivamente. Più specificamente, come mostrato nelle figure 4 e 5, lo stampo 10 comprende un set di punzoni di tranciatura 15, un set di punzoni di imbutitura 16 ed un set di matrici di imbutitura 17, che cooperano anche con i punzoni di tranciatura 15. Infatti, sia i punzoni 16 che le matrici 17 hanno una struttura sostanzialmente tubolare, ed i punzoni 15 sono dimensionati per essere scorrevolmente guidati lungo i fori assiali di detti utensili. In particolare, i punzoni 15 hanno preferibilmente una porzione superiore 15a di diametro maggiore che corrisponde sostanzialmente al diametro interno dei punzoni 16 (con un adeguato gioco), ed una porzione inferiore 15b di diametro minore che corrisponde sostanzialmente al diametro del foro di ingresso 17a delle matrici 17 (con un adeguato gioco). In questo modo, i punzoni di tranciatura 15 risultano più robusti e durevoli poiché non sono limitati nel loro diametro dal diametro dei fori 17a ma possono avere un diametro maggiore, sfruttando il maggiore diametro dei punzoni di imbutitura 16. SIB - 6 - BW1008M-PR.DOCX In pratica, il set di matrici 17 accoglie i punzoni di imbutitura 16 ed i punzoni di tranciatura 15 all’interno della matrice di formatura 12 nella metà inferiore dello stampo 10 (si noti che il pannello di lamiera disposto nello stampo 10 non è rappresentato nelle figure 5-9). La sommità della matrice 17 può essere complementare alla forma della estremità 16a del punzone di imbutitura 16, oppure può essere piana per agire semplicemente da fine corsa nella fase di imbutitura. Detta estremità 16a ha preferibilmente una forma emisferica, ma potrebbe avere altre forme quali un tronco di cono, un paraboloide circolare o simili. Mentre le matrici 17 sono fisse all’interno della matrice di formatura 12, i punzoni 15 e 16 si spostano insieme al punzone di formatura 11, montato sulla parte superiore dello stampo 10, e sono accolti almeno parzialmente al suo interno. Inoltre, i punzoni 15 e 16 vengono progressivamente ingaggiati e azionati per farli sporgere inferiormente dal punzone di formatura 11 attraverso i fori 13, così da eseguire le loro rispettive lavorazioni in una determinata sequenza. Si noti che i meccanismi oleodinamici usati per azionare i punzoni 15, 16 sono standard e quindi non è necessario descriverli. Il semplice ed efficace funzionamento dello stampo secondo la presente invenzione risulta immediatamente comprensibile dalla suddetta descrizione, con l’ausilio delle figure 6-9 che ne illustrano schematicamente il funzionamento con riferimento solo ai punzoni ed alle matrici. Nella posizione iniziale di Fig.6 con lo stampo aperto, i punzoni 15 e 16 sono schematicamente illustrati all’esterno del punzone di formatura 11, mentre le matrici 17 non sono visibili in quanto all’interno della matrice di formatura 12. Nella prima fase di formatura del pannello (non mostrato), lo stampo viene chiuso portando il punzone di formatura 11 contro la matrice di formatura 12, con i punzoni 15, 16 che si spostano insieme al punzone 11 ma non rispetto ad esso (Fig.7). Nella seconda fase di imbutitura illustrata in Fig.8, il primo set di punzoni di imbutitura 16 vengono abbassati in modo da sporgere dal punzone di formatura 11 ed agire sul pannello fino a mandarlo in battuta contro le matrici di imbutitura 17. Successivamente, nella terza fase di tranciatura di Fig.9, il secondo set di punzoni di tranciatura 15 viene ingaggiato e, passando attraverso i punzoni di imbutitura 16 ed entrando nelle matrici 17, trancia una sezione circolare concentrica alla geometria di SIB - 7 - BW1008M-PR.DOCX imbutitura, completando la lavorazione con i fori di drenaggio. La sequenza di apertura dello stampo è inversa alla sequenza di lavorazione sopra descritta, ovvero prima si sollevano i punzoni di tranciatura 15, poi si sollevano i punzoni di imbutitura 16 e poi si solleva il punzone di formatura 11, così da poter fare avanzare il pannello lavorato verso l’uscita 5 della stazione di stampaggio. Si noti che il punzone di formatura 11 potrebbe teoricamente eseguire anche l’imbutitura in modo da ridurre il processo a sole due fasi, facendo a meno dei punzoni di imbutitura 16, ma in realtà è più vantaggioso utilizzare lo stampo ed il processo secondo la presente invenzione. Infatti, l’imbutitura richiede una più forte azione localizzata rispetto alla formatura, il che implica una maggiore usura del punzone nelle zone di imbutitura, per cui si avrebbe un’usura accelerata del punzone 11 nelle zone di imbutitura. Ciò implicherebbe la sostituzione dell’intero punzone 11 anche se fosse ancora efficace per l’operazione di formatura, altrimenti bisognerebbe fare tutto il punzone 11 in un materiale più robusto, costoso e pesante per evitare l’usura localizzata, con evidenti svantaggi di costo. Si noti che lo stesso problema si avrebbe nel caso dell’utilizzo della matrice di formatura 12 anche per l’imbutitura, per fare a meno delle matrici di imbutitura 17. Al contrario, avere utensili separati 11, 12 per la fase di formatura e 16, 17 per la fase di imbutitura consente di cambiare solo gli utensili interessati dall’usura, ed eventualmente anche di cambiare indipendentemente il profilo di imbutitura senza modificare la formatura e viceversa. È chiaro che la forma realizzativa dello stampo secondo l'invenzione sopra descritta ed illustrata costituisce solo un esempio suscettibile di numerose variazioni. In particolare, forma, dimensioni e modalità di accoppiamento dei punzoni 11, 15, 16 e delle matrici 12, 17 possono variare liberamente a seconda delle esigenze costruttive, così come i meccanismi di azionamento dei punzoni 15, 16. Ad esempio, i punzoni 15 potrebbero avere un unico diametro lungo il gambo, oppure un gioco rispetto ai punzoni 16 differente dal gioco rispetto alle matrici 17. L’innovativo metodo di produzione di un pannello semilavorato per cestello di lavatrice, mediante una pressa idraulica 3 dotata di uno stampo 10 secondo l’invenzione, può quindi essere riassunto nelle seguenti fasi:

Claims

SIB - 8 - BW1008M-PR.DOCX a) chiusura dello stampo 10 per eseguire una prima fase di formatura tramite il punzone di formatura 11 e la matrice di formatura 12; b) abbassamento dei punzoni di imbutitura 16 fino al contatto del pannello metallico con le matrici di imbutitura 17, per eseguire una seconda fase di imbutitura; c) abbassamento dei punzoni di tranciatura 15 fino all’ingresso nei fori 17a delle matrici di imbutitura 17, per eseguire una terza fase di tranciatura; d) sollevamento dei punzoni di tranciatura 15; e) sollevamento dei punzoni di imbutitura 16; f) apertura dello stampo 10. Come accennato in precedenza, è chiaro che questo metodo può essere applicato alla produzione di un pannello metallico semilavorato per altri tipi di prodotti, diversi da un cestello per lavatrice, purché la lavorazione di tale pannello implichi le stesse fasi di formatura, imbutitura e tranciatura.

SIB - 9 - BW1008M-PR.DOCX RIVENDICAZIONI 1. Stampo (10) per pressa idraulica (3) comprendente: - una parte superiore mobile dotata di mezzi di accoppiamento ad una mazza di detta pressa idraulica (3); - una parte inferiore fissa dotata di mezzi di accoppiamento ad un basamento della pressa idraulica (3); - un primo elemento di un utensile di stampaggio fissato a detta parte superiore mobile e provvisto nella sua superficie operativa di uno schema di fori (13); - un secondo elemento di un utensile di stampaggio fissato a detta parte inferiore fissa e provvisto nella sua superficie operativa di uno schema di fori (14) corrispondente a detto schema di fori (13) di detto primo elemento; - un primo set di utensili disposto almeno parzialmente nel primo elemento dell’utensile di stampaggio e mobile rispetto ad esso per sporgere attraverso i suoi fori (13); - un secondo set di utensili disposto in detto secondo elemento dell’utensile di stampaggio in corrispondenza dei suoi fori (14); e - meccanismi di azionamento di detto primo set di utensili tra una posizione di lavoro, in cui gli utensili sporgono inferiormente dal primo elemento, e una posizione di riposo, in cui essi non sporgono inferiormente dal primo elemento; - il primo set di utensili consistendo in punzoni di imbutitura (16) aventi una struttura tubolare e dotati di una estremità inferiore (16a) sagomata per ottenere uno specifico profilo di imbutitura; - il secondo set di utensili consistendo in matrici di imbutitura (17) aventi una struttura tubolare con un foro di ingresso superiore (17a) e dotati di una sommità piana o sagomata per essere complementare a detta estremità inferiore (16a) dei punzoni di imbutitura (16); lo stampo (10) comprendendo inoltre - un terzo set di utensili disposto almeno parzialmente nel primo elemento dell’utensile di stampaggio e mobile rispetto ad esso per sporgere attraverso i suoi fori (13), detto terzo set di utensili consistendo in punzoni di tranciatura (15) dimensionati per essere scorrevolmente guidati lungo i fori assiali degli utensili (16, 17) del primo e secondo set di utensili;