ES2629864T3 - Dispositivo y procedimiento para mecanizar una pieza de trabajo de metal, en particular para fabricar un componente en forma de recipiente para la industria del automóvil - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para mecanizar una pieza de trabajo de metal, en particular para fabricar un componente en forma de recipiente para la industria del automóvil Download PDF

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Abstract

Dispositivo para conformar una pletina de chapa dando lugar a un recipiente (5) con una base (5.1), una pared (5.2) y un borde de estirado (5.3), comprendiendo las siguientes características o componentes: 1.1 un macho (1) con una superficie de conformación de base (1.1) que forma la base (5.1) y una superficie de conformación de pared (1.2) que forma la pared (5.2); 1.2 una sujeción de chapa (2) anular que rodea al macho (1), con una superficie de apoyo (2.1) para colocar el borde de estirado (5.3); 1.3 una matriz interior (3) con una superficie de conformación de base (3.1); 1.4 una matriz exterior (4) con una superficie de conformación de pared (4.1) y una superficie tensora (4.2) para agarrar el borde de estirado (5.3) y para su apriete contra la superficie de apoyo (2.1) de la sujeción de chapa (2); caracterizado por las siguientes características: 1.5 al menos a la matriz interior (3) y a la matriz exterior (4) hay asignado respectivamente un accionamiento, el cual está conformado y configurado de tal manera que les da a las matrices (3, 4) mencionadas, tras el tensado y con ello al inicio de la fase de trabajo de la conformación de la zona de pieza de trabajo dentro de la zona de tensado, al mismo tiempo velocidades diferentes en la misma dirección.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo y procedimiento para mecanizar una pieza de trabajo de metal, en particular para fabricar un componente en forma de recipiente para la industria del automovil
La invencion se refiere al ambito del mecanizado de piezas de trabajo de metal, por ejemplo, de acero u otros metales. Se refiere a un dispositivo para la conformacion en correspondencia con la reivindicacion 1, a una instalacion para la conformacion en correspondencia con la reivindicacion 6, as! como a un procedimiento para la conformacion en correspondencia con la reivindicacion 7.
El mecanizado de una pieza de trabajo puede comprender cualesquiera procesos, por ejemplo, el corte, el prensado, el estirado, la deformacion.
Los componentes en forma de recipiente comprenden una base, una pared de recipiente, as! como un borde de estirado. Un componente de este tipo se usa a menudo como carcasa de resorte, para alojar los extremos de un resorte espiral. Tienen multiples aplicaciones en particular en la industria del automovil.
Los aceros de alta resistencia son problematicos en la fabrication de este tipo de carcasas de resorte. Esto bien es cierto que tienen la ventaja de que presentan unas resistencias a la traction extremadamente altas y de que pueden usarse por lo tanto aceros de un grosor muy reducido, y con ello tambien de un peso menor. Estos aceros son no obstante, relativamente fragiles y tienden a la rotura. Esto ocurre en particular durante la conformacion en las zonas de paso expuestas a una alta solicitation. La rotura se da en particular en la zona de paso entre la base del recipiente y la pared del recipiente, as! como entre la pared del recipiente y el borde de estirado.
El documento DE 102 54 103 B3 describe una herramienta de embuticion profunda para embutir piezas moldeadas. Esta comprende un dispositivo tensor anular para tensar una pletina. El dispositivo tensor rodea un espacio, por el cual pueden desplazarse un conformador de base, as! como un conformador de cerco, en direction de embuticion. Estos dos pueden presentar diferentes velocidades. De esta manera se logra una mayor exactitud de conformacion.
El documento DE 27 27 174 C2 describe un procedimiento y un dispositivo para embutir un deposito de aluminio. En este caso pueden desplazarse dos piezas una en contra de la otra, en concreto, un macho y una matriz. La velocidad del macho que se mueve hacia arriba puede ser en este caso mayor que la velocidad de la matriz que se mueve hacia abajo. De esta manera pretende lograrse una proportion de embutido grande.
El documento DE 10 2007 050 581 A1 describe un procedimiento para influir en el desarrollo del grosor de la chapa durante la embuticion de cuerpos huecos. En este caso se trata de un arqueamiento (deformacion) y de un arqueamiento contrario (reformation) repetidos de una pieza de trabajo. Durante la fase de la reformation
se aumenta la velocidad relativa entre el macho y la matriz frente a la velocidad durante la fase de la deformacion. El macho lleva a cabo durante la fase de la reformacion un movimiento en contra de la fase de la deformacion. Las velocidades del macho durante las llamadas fases no son las mismas.
El documento US 2008/0098789 A1 describe un procedimiento y un dispositivo para la conformacion de una pletina de chapa con una sujecion de chapa de dos etapas.
La invencion se basa en la tarea de configurar de tal manera un dispositivo, una instalacion, un procedimiento y una pieza de trabajo, que puedan conformarse aceros altamente resistentes, sin que se de una rotura en las zonas de canto, y que se logre una profundidad de embuticion mayor que hasta el momento.
Esta tarea se soluciona mediante las caracterlsticas de las reivindicaciones independientes.
La idea principal consiste en lo siguiente:
Se usan de manera habitual un macho, as! como una matriz que trabaja conjuntamente con este. El macho, como tambien la matriz, son sin embargo, de dos piezas. Ambos comprenden una pieza interior esencialmente cillndrica, as! como un anillo que las rodea.
Los cuatro componentes mencionados pueden ser desplazables para el fin de la conformacion, en direccion de embuticion.
Es decisivo que al menos dos de las piezas que participan del proceso de embuticion tengan velocidades diferentes, al menos durante algunas fases de la conformacion. La matriz interior puede presentar en particular una velocidad mayor que la matriz exterior.
Son concebibles los siguientes modos de proceder:
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I. Durante una fase inicial, ambas matrices se mueven en una misma direccion con una velocidad igual de alta.
II. Durante una fase intermedia, las dos matrices se mueven por su parte en la misma direccion, no obstante, la matriz interior con una velocidad mas alta que la exterior.
III. En una fase final, la matriz interior esta detenida, mientras que la exterior se continua moviendo con velocidad constante.
Otras variantes son las siguientes:
La matriz exterior se mueve desde el principio con velocidad constante. El desarrollo de movimiento de la matriz interior es por el contrario igual a una curva de movimiento controlada, por ejemplo, una curva sinusoidal, que parte de una velocidad por debajo de aquella de la matriz exterior, entonces supera la misma y finalmente vuelve a descender.
Las diferencias en la velocidad pueden ser notables. De esta manera, la velocidad de la matriz interior puede ser de 1,5 - 2, 2,5 o 3 veces la velocidad de la matriz exterior.
La invencion se explica con mayor detalle mediante el dibujo. En este se representa individualmente lo siguiente:
Figura 1 muestra en representacion esquematica y en alzado un dispositivo de embuticion con pieza de trabajo ya conformada previamente en una primera fase de conformacion, de la totalidad del desarrollo de conformacion.
Figura 2 muestra la pieza de trabajo justo antes de finalizar la segunda fase de conformacion.
Figura 3 muestra la pieza de trabajo al final del proceso de conformacion
Figs. 4 a 9 muestran el proceso de conformacion en seis estaciones de conformacion diferentes.
El dispositivo de embuticion representado en la figura 1 comprende un macho 1 y una sujecion de chapa 2. El macho 1 tiene una forma ligeramente conica. Presenta una superficie de conformacion de base 1.1 y una superficie de conformacion de pared 1.2.
El macho 1 esta rodeado por una sujecion de chapa 2. La sujecion de chapa 2 presenta una superficie de apoyo 2.1. La sujecion de chapa 2 es anular.
Sobre el macho 1 hay una matriz interior 3. Esta es al menos aproximadamente cillndrica. Esta rodeada por una matriz exterior 4. Esta es anular.
La matriz interior 3 presenta por su parte una superficie de conformacion de base 3.1. La matriz exterior 4 es anular. Presenta una superficie de conformacion de pared 4.1, ademas de ello, una superficie tensora 4.2 para fijar el borde de estirado 5.3 de una pieza de trabajo 5 a la superficie de apoyo 2.1 de la sujecion de chapa 2. La pieza de trabajo 5 ha resultado de una pletina en forma de disco circular. Vease tambien la Fig. 2. Comprende una base 5.1, una pared 5.2, as! como un borde de estirado 5.3.
El dispositivo de embuticion funciona de la siguiente manera: esta en primer lugar abierto, esto quiere decir, que la superficie tensora 4.2 de la matriz exterior 4 se encuentra aproximadamente a la altura de la superficie de conformacion de base 3.1 de la matriz interior 3. Aproximadamente a la misma altura se encuentra la superficie de apoyo 2.1 de la sujecion de chapa 2.
En esta fase, se dispone una pieza de trabajo 5 en el dispositivo de embuticion y se tensa entre la superficie de apoyo 2.1 y la superficie tensora 4.2. Ahora comienza la fase de trabajo propiamente dicha del dispositivo de embuticion. En este caso, la matriz interior 3 y la matriz exterior 4 se mueven junto con la pieza de trabajo preformada, as! como tambien con la sujecion de chapa 2, en direccion de la flecha hacia abajo. Las piezas mencionadas (matriz interior 3, matriz exterior 4, sujecion de chapa 2 y pieza de trabajo preformada) tienen en este caso la misma velocidad.
Esto cambia segun la invencion en una fase posterior. En este caso, la matriz interior 3 supera la matriz exterior 4.
En otra fase posterior, supera por el contrario la matriz exterior 4, la matriz interior 3.
Tengase en cuenta, que esto tambien puede ocurrir al contrario.
El dispositivo de embuticion mostrado en la figura 1 es solo una estacion de una seria de estaciones de embuticion. Estas no se representan en este caso. En la practica estan conectadas en serie en una nave de fabricacion.
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En este caso, solo ha de haber configurada una unica estacion de embuticion conforme a la invencion, esto quiere decir, provista de accionamientos, los cuales pueden dar a la matriz interior 3 por un lado, a la matriz exterior 4 y a la sujecion de chapa 2, por otro lado, diferentes velocidades durante el proceso de embuticion.
La apariencia de la pieza de trabajo tras abandonar las diferentes estaciones de embuticion, se desprende de las figuras 4 - 9.
El borde de estirado 5.3 puede ser tambien estampado de la pared 5.2 tras el ultimo proceso de embuticion, dependiendo del uso del recipiente terminado. Otras posibilidades de la realizacion de la invencion son las siguientes:
- tambien el macho 1 puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo, y/o
- en una inversion cinematica se mueven la sujecion de chapa 2 y la matriz exterior 4 con pieza de trabajo tensada por un lado y el macho 1 por otro lado, hacia arriba. La matriz 3 intermedia es fija.
- Durante el proceso de embuticion, la matriz 3 central se mantiene quieta, y/o se mantienen quietas la sujecion de chapa 2 y la matriz exterior 4.
La invencion se describe en lo que se refiere a la fabricacion de un componente en forma de recipiente. Se entiende no obstante, que pueden producirse de esta manera tambien, cuerpos huecos que se desvlan de la forma de recipiente.
Las matrices pueden tener tambien formas, las cuales se desvlan de las formas descritas de un disco y de un anillo. Lista de referencias 1. Macho
1.1 Superficie de conformation de base
1.2 Superficie de conformacion de pared
2 Sujecion de chapa
2.1 Superficie de apoyo
3. Matriz interior
3.1 Superficie de conformacion de base
4 Matriz exterior
4.1 Superficie de conformacion de pared
4.2 Superficie tensora
5 Pieza de trabajo
5.1 Base
5.2 Pared
5.3 Borde de estirado

Claims (19)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo para conformar una pletina de chapa dando lugar a un recipiente (5) con una base (5.1), una pared
    (5.2) y un borde de estirado (5.3), comprendiendo las siguientes caracteristicas o componentes:
    1.1 un macho (1) con una superficie de conformacion de base (1.1) que forma la base (5.1) y una superficie de conformacion de pared (1.2) que forma la pared (5.2);
    1.2 una sujecion de chapa (2) anular que rodea al macho (1), con una superficie de apoyo (2.1) para colocar el borde de estirado (5.3);
    1.3 una matriz interior (3) con una superficie de conformacion de base (3.1);
    1.4 una matriz exterior (4) con una superficie de conformacion de pared (4.1) y una superficie tensora (4.2) para agarrar el borde de estirado (5.3) y para su apriete contra la superficie de apoyo (2.1) de la sujecion de chapa (2); caracterizado por las siguientes caracteristicas:
    1.5 al menos a la matriz interior (3) y a la matriz exterior (4) hay asignado respectivamente un accionamiento, el cual esta conformado y configurado de tal manera que les da a las matrices (3, 4) mencionadas, tras el tensado y con ello al inicio de la fase de trabajo de la conformacion de la zona de pieza de trabajo dentro de la zona de tensado, al mismo tiempo velocidades diferentes en la misma direccion.
  2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por las siguientes caracteristicas:
    a la matriz interior (3) por un lado y a la matriz exterior (4), asi como a la sujecion de chapa (2) por otro lado, se les asigna en cada caso un accionamiento, mediante el cual en una primera fase la matriz interior (3) supera a la matriz exterior (4), o a la inversa, y en una fase posterior la matriz exterior (4) supera a la matriz interior (3), o a la inversa.
  3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2, caracterizado por que tambien el macho (1) puede ser desplazado en direccion de embuticion mediante un accionamiento.
  4. 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que la superficie de conformacion de pared (4.1) del macho (1) se extiende conicamente en direccion hacia la superficie de conformacion de base (1.1) del macho (1).
  5. 5. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que la superficie de conformacion de pared (4.1) de la matriz exterior (4) se estrecha en direccion de embuticion.
  6. 6. Instalacion para conformar una pletina de chapa dando lugar a un recipiente (5) con una base (5.1), una pared
    (5.2) y un borde de estirado (5.3), comprendiendo una pluralidad de dispositivos, de los cuales al menos uno comprende las caracteristicas de una de las reivindicaciones 1 a 5;
  7. 6.1 la instalacion comprende una pluralidad de estaciones de embuticion;
  8. 6.2 al menos una de las estaciones de embuticion esta configurada segun una de las reivindicaciones 1 a 5.
  9. 7. Procedimiento para conformar una pletina de chapa dando lugar a un recipiente (5), comprendiendo las siguientes caracteristicas o componentes:
  10. 7.1 un macho (1) con una superficie de conformacion de base (1.1) que forma la base (5.1) y una superficie de conformacion de pared (1.2) que forma la pared (5.2);
  11. 7.2 una sujecion de chapa (2) anular, que rodea al macho (1), con una superficie de apoyo (2.1) para colocar el borde de estirado (5.3);
  12. 7.3 una matriz interior (3) con una superficie de conformacion de base (3.1);
  13. 7.4 una matriz exterior (4) con una superficie de conformacion de pared (4.1) y una superficie tensora (4.2) para agarrar el borde de estirado (5.3) y para su apriete contra la superficie de apoyo (2.1) de la sujecion de chapa (2); caracterizado por las siguientes caracteristicas:
  14. 7.5 en el dispositivo de embuticion abierto se coloca, en el dispositivo de embuticion, una pletina de chapa o un producto intermedio resultante de ella;
  15. 7.6 durante una primera fase de conformacion se mueven en direccion de embuticion la matriz interior (3) y la matriz exterior (4), asi como la sujecion de chapa (2) junto con la pletina tensada o con la pieza de trabajo preformada sujetada;
  16. 7.7 tras el tensado y con ello al inicio de la fase de trabajo de la conformacion de la zona de pieza de trabajo dentro de la zona de tensado, se mueven las matrices (3, 4) al mismo tiempo con velocidades diferentes en la misma direccion, y durante una fase del proceso de conformacion la matriz interior (3) supera a la matriz exterior (4), o a la inversa.
  17. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado por las siguientes caracteristicas:
  18. 8.1 durante la fase inicial las dos matrices (3, 4) se mueven en la misma direccion con una velocidad igual de alta;
  19. 8.2 durante una fase intermedia las dos matrices (3, 4) se mueven de nuevo en la misma direccion, la matriz interior (3) no obstante con una velocidad mas alta que la matriz exterior (4);
    5 8.3 en una fase final la matriz interior (3) esta parada, mientras que la matriz exterior (4) continua moviendose
    con velocidad constante.
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